支援システム: 情報技術で毎日の活動を支援する
Assistive systems: Aids for our daily activities

歩行(転倒予防)・起立・関節のストレッチング(理学療法)を中心としてヒトの運動を支援する情報技術を研究しています. 研究開発に留まらず,技術を社会に根付かせることを目的とします.
We are studying techniques assisting gait (fall prevention), stand-up, and joint stretching. We are trying to put these assistive techniques into practical use.

歩行安定性の評価
Gait stability evaluation

歩行中の転倒により重傷を被るケースがあるため,転倒リスクが高い人を未然に発見することが求められています. 転倒リスクの高い歩行動作を携帯電話などに搭載されている慣性計測センサで評価する技術を開発しています. 鍵となる技術は主動作分析と呼ばれる多変量時系列データのための統計解析手法であり,これまでの運動学的な転倒評価指標よりも優れた指標の開発に成功しています. 本研究は,秋山靖博先生(信州大学)との共同研究です.

An easy-to-measure index for gait stability toward falling has been demanded to detect people of latently high-risk. Our index is a kinematic type that can be computed by using an IMU sensor such as the one in our cell phone. Our index, which is established by principal motion analysis, outperforms previous kinematic indices and exhibits a high correlation coefficient with a popular kinetic stability index.

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人の動作を解析するための一般化主動作分析法の開発
Generalized principal motion analysis (GPMA) for human motion analysis

人の運動データは,統制の取れていない多次元時系列データであり,その解析技術の開発は多くのシーンで役立ちます. 例えば,人の歩行動作は歩行速度に大きく影響をうけますが,歩行速度に依存しない個人特有の特徴的な動作パターンを計算するためにはどのようにすれば良いでしょうか? 障がいのある人にとっては,椅子から立ち上がる動作も一苦労ですが,楽に立ち上がる方法を計算できないものでしょうか? われわれが開発している一般化主動作分析はこのような問いに解を与えます.

A technique to analyse human motion data that are observed under weakly controlled conditions is instrumental for various scenes. For example, provided that human gait motions are largely affected by the walking speed, how can we find the characteristics invariant with the walking speed? Generalied principal motion analysis (GPMA) that we are developing effectively functions to solve such problems.

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足関節のストレッチング機械
Foot (ankle) stretching machine

家庭で患者が一人で簡単かつ安心して使えるリハビリテーション機械の開発が求められています. われわれは,尖足に代表される症状のために足関節をストレッチする機械を開発しています. これまでに,複雑に3次元変形した足部をストレッチングする機械と,より使用性の高い底背屈専用の機器を開発しています. 安全機能と効果測定機能を伴った機械を社会実装していきます. この研究は山田南欧美先生(愛知医療学院短期大学)との共同研究です.

We are developing an ankle stretching rehabilitation machine, which can be easily used by patients at their home. This machine is designed for equinovarus and contracture of feet. Thus far, a machine for three-dimensional deformity of foot and another machine for plantar-dorsiflexion has been implemented. The functions for safety and effecitveness are studied. This study is a collaboration with Prof. Naomi Yamada in Aichi Medical College for Physical and Occupational Therapy.

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理学療法におけるストレッチング手技の分析
Analysis of manual therapeutic techniques

理学療法士の徒手手技は伝承や規格化が難しいことで知られています. そこで,手技を分析し,向上に資するための解析技術を開発しています. モーションキャプチャや力・トルクセンサで計測された多変量の時系列データから運動を分析しており,これを写真のような,麻痺患者の足部を理学療法士が治療する徒手手技の分析に用いています. これは療法士の手技のばらつきを特定することを可能とし,効果的な手技の標準化に資することを目的としています. この研究は山田南欧美先生(愛知医療学院短期大学)との共同研究です.

We are analyzing manual therapeutic techniques of physical therapists, which are hard to be standardized or described in documents. The analysis is based on the motion data and contact force during the treatment such as the equnoivarus foot deformity of patients. This analysis leads to the specification of individual therapeutic techniques and their standardization. This study is a collaboration with Prof. Naomi Yamada in Aichi Medical College for Physical and Occupational Therapy.

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筋硬結ダミー(触診訓練用シミュレータ)
Muscle nodule simulator for palpation training

触感を頼りに筋のなかのしこりを見つけることは理学療法の標準的手技ですが,経験がなければ難しいのが実態です. われわれは人体の皮下組織および筋の硬さ計測にもとづいて,触感にこだわったシミュレータを開発しています. シリコーンゴムでつくられた模擬組織の中に筋硬結とよばれるしこりのダミーを埋め込み, これを触診によって探り当てる訓練を行うことで,手技の向上が期待できます. 本研究は,磯貝香先生(常葉大学)との共同研究です.

Therapists conduct palpation to localize muscle nodules for treating pains and syndromes related to them. To help learn this palpation technique, we are developing a rubber-made simulator with quality sense of touch. In a layered tissue structure, a dummy nodule is buried, dimensions and properties of which were determined in a user study involving more than 100 practitioners.

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シルバー・シミュレータ(患者シミュレータ)
Patient simulator for knee OA

さまざまなレベルの患者シミュレータが提案されていますが,われわれの患者シミュレータは健常者が患者の 動作を模擬することを補助することを目的としています. その方法は,装着型ロボットとデバイスです. 装着型ロボットの力を使って,健常者の動作を膝に疼痛がある患者の動作に近づける方法を研究しています. また,膝の内側に経皮電流刺激を加えることで,警告刺激としての痛みシグナル(実際には痛くないレベルの電流) を発生させ,健常者に疼痛患者の動作を模擬させる技術を開発しました. 患者シミュレータは,患者を支援する機器の開発などで有効活用されることが期待されます.

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東京都立大学 Haptics 研究チーム 岡本研究室
Haptics Research Team, Okamoto Lab., Tokyo Metropolitan Univ.
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