The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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イ
用い
高齢者
害者
歩行分析
行動推定
Walking Analysis and Behavior Estimation of the Elderly and the Visually Impaired
with Three-axis Accelerometers on Smart Devices
田口健斗
*1矢入郁子
*1, 2
岡田遼太郎
*2岩澤有祐
*2Kento Taguchi Ikuko Eguchi Yairi Ryotaro Okada Yusuke Iwasawa
*1
智大学理工学部
*2
智大学大学院理工学研究科
Faculty of Science and Technology, Sophia University Graduate Schools of Science and Technology, Sophia University
本研究 ，スマ イスを用いた高齢者 障害者 生活支援に向け ，スマ イスに搭載さ い 軸加速
度センサを用い 計測した，11 名 高齢者 障害者 屋内 屋外 歩行 タ そ 分析結果を示す．そし ， 軸加速
度センサ タに位置 タ 環境モ ルを追加す こ ，具体的に くらい 粒度 精度 行動推定 可能 あ
を， 名 高齢者 日間 屋内行動 タをも に示す．
1.
じめに
近 高 齢 化 並 行 医 療 進 歩 ， 身 体
害 抱 え 人 々 い 生 活 可 能
い 一 方 ， 公 共 機 関 等 発 遉 人 々
運 動 不 足 原 因 怪 や 病 気 や い
人 増 加 い ． う 現 状 踏 え 本 研 究
」 軸加速度 ン 高齢者 視覚 害者
歩 行 焦 当 ， 転 倒 防 運 動 療 法 面
歩 行 研 究 赤 外 線 ア イ ン 併 用 在 宅 時
行 動 推 定 高 齢 者 快 適 心 生 活
出 来 環 境 作 目 指 ． 々 歩 行 実
験 通 様 々 被 験 者 歩 行 わ 遊
い あ 確認 ． 結果 々 」 軸
加 速 度 用 い 出 力 波 形 歩 行 関
特 徴 解 析 ． 本 稿 歩 行 実 験 在 宅 時 ン
観 察 実 験 概 説 ， 実 験 結
果 考察， 後 展望 い 述 ．
2.
高齢者・視覚障害者
歩行分析と行動推定
2.1 高齢者と視覚障害者 歩行分析
高 齢 者 多 抱 え 大 問 寝
あ ． 寝 要 因 一 転 倒 あ
． 高 齢 者 転 倒 ， 寝 い う イ
陥 う いう問 抱え い .少子
高 齢 化 伴 い 高 齢 者 護 ニ 様 ，
高 齢 者 全 生 活 送 う 環 境 や
ニ 増 加 い ． う 現 代 ニ
合 わ 開 発 い ， 高 齢 者
医 療 護 等 非 常 精 度 高 高
あ ． 々 全 高 齢 者 利 用 う
価 実 現 目 指 ． ， 本 実 験
測 定 範 「ざ 」 軸 加 速 度 ン 搭 載 じたぞこ
図ぞつげし 用い ．
近 高 齢 者 日 常 的 身 い イ
一 ホン ン あ お1が．
現 在 じPしぞそご う ン 代 表
イ 身 抵 抗 感 ，
支援用 イ 最適 あ いえ お「が．
イ 外 出 時 や 在 宅 時 行 動 タ 記
録 」軸加速度 ン や
イ ン 等 搭 載 ， 行 動 タ
記 録 い う 利 持 い ． 行
動 タ 記 録 分 析 ， 人 間
目 把 握 い 高 齢 者 日 常 生
活 特 性 ， 未 来 高 齢 者 支 援 開 発
重 要 基 礎 タ 考 え ．
， イ う ， 日 常 持 歩
イ 利 用 タ 取 得 ， 大 量
タ 集 い う い 大 ア ン
あ ． Amぐどぞそ コ ン ン
大 量 情 報 個 人 好 即
商 品 効 果 的 利 用 者 一 人 一 人 推 薦 い う
， 多 人 数 日 常 生 活 タ 歩 行
タ 蓄 積 • 解 析 ， 個 人 主 観
即 支 援 可 能 期 待 ． ，
一 人 タ あ ， 毎 日 行 動 蓄 積
， 波 形 変 動 検 出 ， い 早 体 調 や
重 大 身 体 疾 患 対 応 可 能 考
え ． う ， 高 齢 者 日 常 行 動
イ ベ 記 録 • 蓄
積 ， 従 来 困 難 あ 詳
細 歩 行 分 析 や 行 動 分 析 ， 個 人 主 観 応 支 援
可能 出来 考え お」がお4が．
2.2 高齢者 行動推定
2.1 高 齢 者 抱 え 問 多 寝 あ ，
原 因 転 倒 挙 ． 現 代 高 齢 者 増
加 伴 い ， 施 設 ア 化 進
い ． 欧 米 都 ， 公 共 交 通 機 関 進
入 運 行 可 能 歩 行 者 遈 路 整 備 い
ン ッ あ ． う 海 外
連絡先：田口健斗， 智大学理工学部情報理工学科，東京都
千 代 田 区 紀 尾 井 町 ７ − 8 8
@y r l ne
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日 本 高 齢 者 過 や い 街 作 行
わ い 高 齢 者 転 倒 怪 や 病 気 後
絶 い ． 高 齢 者 転 倒 屋 外 屋 内 方 多
い い う タ 出 い 踏 え ， い
高 齢 者 過 や い 街 作 進 転 倒 数
格 段 減 い 言 え ． 屋 内 高 齢 者
転 倒 等 防 や ， 転 倒 後 手 当
可 能 あ 老 人 ホ 高 齢 者
護 施 設 い あ う ． 現 代
ン 等 イ 普 及 ， 人 間 行 動 把 握
出 来 う 技 術 進 い ． ，
監 視 や 防 犯 設 置 屋 内 様 子
ニ タ ン ． 一 般 家 庭
高 齢 者 転 倒 検 知 ビ
映 像 イ 配 慮 い い 見
い ． う 屋 内
い 人 行 動 推 定 イ 保 護 間 大
摩 擦 あ ， 実 用 化 問 多
発 コ 面 考 え 現 実 的 い 考 え
． う 現 代 問 考 慮 ，
々 高 齢 者 見 価 ン
用 い 実 現 赤 外 線 ア イ ン
用い ．
3.
歩行実験
3.1 実験 背景
私 ， 視 覚 害 者 諸 特 性 分 岐
検 知 方 法 関 係 や ， 歩 行 能 力 心 理 特 性 相 関 把
握 目的 6 重度視覚 害者 対象
歩行実験 行 お5が． 歩行実験 タ 収
集 ，じPぞこ 図ぞつげし 搭載 」 軸加速度 ン
取 得 行 動 タ 用 い 歩 行 能 力 歩
方 相 関 調 査 機 械 学 習 含 詳 細
分 析 行 ． 過 程 収 集 歩 行 タ
ッ 齢 応 特 徴 あ 歩 行
タ ン 見 ， 高 齢 者 分 岐
検 知 能 力 い 傾 向 見 ．
加 齢 歩 行 影 響 更 詳 研 究
， 本 研 究 新 被 験 者 タ 収 集 実 験
行う ．
3.2 実験方法
々 以 条件 実験 行 ．
1 健康 1 高齢者 ，病院 ビ 行
い 」 高齢者 協力 い実験 行 ．
2 高齢者 転倒 原因 大別 内的要因 外的
要 因 分 ， 外 的 要 因 屋 内 害
物 ， い 環 境 等 挙 ． 高 齢 者 転 倒
一 見 屋 外 多 い 思 わ 一 般 的 居 間 ， 寝 室 ，
廊 い 屋 内 転 倒 故 割 合 多 い 傾
向 あ 実験地 屋内 採用 ．
記 条件 即 実験 行う 2 実験
行 ． 1 自宅 77 歳 高齢者 対象 ，加
速度 ン 用い 計 2 日間 日常生活行動
タ 収集 実験． 2 都内某病院 ビ
ン室 入院患者 3 対象 ，計 5 日間 加
速 度 ン 歩 行 タ 収 集 実 験 行 ．
追実験 1 若い健常者 3 軸加速度 ン
付 様々 歩行 試 確認 ．
1 実験 行 ビ ン室
3.3 実験結果
本実験 結果 2 示 ．P1 波形 y軸
縦 幅 狭 い 足 あ 荷 重
歩行 い 分 ．P2 波形 左手 杖
い ( 2 中 × 部 分)歩 行 ， 右 足 前
杖 用 い 右 足 荷 重 少 い 分
．P3 x軸 振 い 右足
y軸 3段階 荷重 荷( 2中 ○3 箇
所 ， 踵 い 先 蹴 流 ) 見 左
足 時 見 い．P4 波形 左右 3段階
荷重 荷 見 ． y 軸 幅 大 い
地 面 蹴 力 強 い 分 ． 回 実
験 P4(若 い 健 常 者) 高 齢 者 歩 行 タ ン 再
現 確認 ．
2 高齢者 3 若 健常者 歩行時 加速度波
形 比較，で：被験者 直立 鉛直方向 加
速 度 ， と ： 水 方 向 ， ど ： 進 行 方 向 ， ○ ： 荷 重
荷 イン (○ 」 箇所 足裏 荷重 荷 正
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4.
屋内行動推定実験
4.1 実験背景
本研究 」 軸加速度 ン 用い 高齢者や視
覚 害 者 ， 若 い 健 常 者 被 験 者 採 用 歩 行 実 験
行 結 果 ， 様 々 歩 行 特 性 観 察 出
来 ．本研究 過程 」 軸加速度 ン 収集
歩 行 タ 加 齢 伴 う 歩 行 特 性 変 化 確 認
出 来 高 齢 者 歩 行 特 性 着 目 ．
高 齢 者 歩 行 若 い 健 常 者 波 形 比 較 結 果 ，
転 倒 可 能 性 高 い 示 ． 々 高
齢 者 転 倒 防 ， 高 齢 者 転 場 合
早 急 対 処 出 来 う 屋 内 環 境 実 現
目 指 ． 本 研 究 歩 行 実 験
用い 」 軸加速度 ン 加え，温度 ッ
表 示 出 来 赤 外 線 ア イ ン
用 い ， 人 行 動 居 場 所 認 識 行 動
把 握 推 定 出 来 確 認 追 実 験 行
う ．
4.2 実験 目的
本 実 験 目 的 屋 内 生 活 い 人 対 象
価 簡 単 ン 用 い 行 動 把 握 推 定
可 能 う 確 認 い う あ ． 時
赤外線ア イ ン 感度や 」 軸加速度 ン
性 能 人 何 い 分
確認 ．
4.3 実験結果
」 軸 加 速 度 ン 赤 外 線 ア イ ン 用 い
屋内行動推定実験 」 軸加速度 ン 搭載
じたぞこ 図ぞつげし 収集 タ 波形 赤外線ア イ
ン 収 集 温 度 ッ 以 示 ． 本
実 験 被 験 者 波 形 ， 全 波 形 水 方 向
あ と 軸 範 − 「〜1 設定 波形
示 ． 理 由 ， 」 軸 方 向 範 全 波 形
収 閾値 あ − 「〜1 採用 ．
3 赤外線ア イ ン 取得 タ
」 4 赤外線ア イ ン 和室 中央
左 人 い 見 分 ． 更 時 刻 前 後
4 秒 加速度 ン 波形 4 示 う
い ． 4 波形 人間 歩行→着席
様 状 態 変 化 い 確 認 ．
う 温 度 加 速 度 タ 組 合 わ
何 い 確認 ． 「
価 ン 用 い 人 間 行 動 置
把 握 ， 人 間 行 動 推 定 可 能 ． 例 え
う ン 用 い 一 人 暮 高 齢 者
見 実 現 可 能 性 示
． 更 回 用 い 赤 外 線 ア イ ン ビ
撮 影 異 イ 配 慮 い
高 齢 者 対 心 全 生 活 環 境 作 実
現 可能 あ いえ ．
4 3 温度分 時 前後4秒 加速度波形
5.
考察
5.1 視覚障害者加速度波形特徴
先 行 研 究 分 岐 検 知 調 査 検 知 分 岐
数 応 以 う 分 行 ．
14 所 分岐 う 1」 所以 検知 被験
者 分岐 検知能力 高い被験者 ，1」 所
未 満 検 知 被 験 者 分 岐 検 知 能 力
い被験者 ．
分岐 検知能力 高い被験者/検知能力 い被験
者 5 分 う 分岐 検知能力 高 遊う
， 加 速 度 ン 収 集 波 形 タ 特 徴 遊 い
見 ． 分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験 者
見 特徴 以 「 あ ．
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1 目 ， 鉛 直 方 向 示 と 軸 波 形 加 速 度 振
幅 常 一定 あ いう ． 5 見や い
う 加 速 度 振 幅 閾 値 ン 色 線
示 い ． ン 色 線 一 直 線 示
い ， 分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験 者 常
荷 重 荷 歩 い い い う 意 味 ．
， 両 方 足 荷 重 荷 歩 い い
意味 ．
「 目 ， 鉛 直 方 向 示 と 軸 波 形 紺 色 ○ 印 部
分 数 一歩中 「 ○印部分 規則性 あ ．
示 い ○印 荷重 荷 部分 あ ． 5
見 分 う 最 初 ○ 印 右 次 ○ 印
存 在 い い う う 波 形 特 徴 見 ．
様 ， 進 行 方 向 示 ど 軸 水 方 向 示 で 軸
加 速 度 波 形 着 目 一 定 少 い い
う 特 徴 分 岐 検 知 重 要 あ 考 え
．
次 分 岐 検 知 能 力 い 被 験 者 加 速
度 波 形 特 徴 述 ． 分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験
者 異 ， 分 岐 検 知 能 力 い 被
験 者 分 岐 検 知 い 何 理 由 あ
考 え ， わ わ 分 岐 検 知 能 力 高 い
被 験 者 共 通 特 徴 い 箇 所 着 目
．
P 1 被 験 者 P1 加 速 度 波 形 見 分 岐
検 知 能 力 高 い 被 験 者 見 加 速 度 振 幅
常 一 定 あ 荷 重 荷 規 則 的 あ ． 進 行 方 向
示 ど 軸 水 方 向 示 と 軸 加 速 度 波 形 着 目
分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験 者 様 少
い． 被験者P1 分岐 14箇所中8箇所
検 知 出 来 い い あ ． 唯 一 被 験 者 特
徴 あ 鉛直方向 示 と軸 加速度 振
幅 分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験 者 比 い
あ ．
P 「 被 験 者 P「 加 速 度 波 形 見 鉛 直 方
向 示 と軸波形 加速度 振 幅 一定 い
分 ． 様 進行方向 示 ど軸 水 方向 示
で軸 加速度波形 着目 加速度波形 規則性
見 い ． 被 験 者 足 荷 重 荷
ン 悪 ， 両 足 共 一 定 荷 重 荷 歩 い い
い いえ ．
P 」 被 験 者 P」 加 速 度 波 形 見 ，
加 速 度 振 幅 変 化 い 分 ．
振 幅 変 化 回 数 分 岐 検 知 能 力 高 い 被 験
者 比 多 い ． 荷 重 荷 度 合 い 変 化
歩い い 分 ． 様 進行方向 示 ど
軸 水 方向 示 で軸 加速度波形 着目 加
速 度 波 形 規 則 性 見 い ． ， 紺 色 ○ 印
部 分 常 規 則 的 ， 足 裏 使 い 方
一定 い いう いえ ．
P 6 被 験 者 P6 加 速 度 波 形 見 ， 被 験
者P「 う 特徴 見 ．鉛直方向 示 と
軸 波 形 加 速 度 振 幅 一 定 い い う 部 分
あ ． ，水 方向 示 で軸 鉛直方向
示 と軸 着目 右足 方 荷重 荷 度合い
大 い い う 分 ． 被 験 者 左
右 足 荷 重 荷 ン 悪 ， 両 足 共 一 定
荷 重 荷 歩 い い い い え ， 進 行 方 向 示
ど軸 加速度波形 着目 規則性 見 ．
歩 行 特 徴 ， 視 覚 害 者 分 岐
検 知 最 適 歩 方 イ ン 以
２ 考え ．
(1)加速度波形 振 幅 一定 ， 荷
重 荷 度 合 い 一 定 あ ． ，
加 速 度 0 ． 5 幅 荷 重 荷 回 分 岐 検 調 査
結 果 最 分 岐 検 知 や い い う 特 徴
見 ． 理 由 荷 重 荷 あ い
い 被 験 者 P1 分 岐 検 知 能 力 い 挙
．
(「)荷重 荷時 足裏 使い方 一定 あ
．足裏 使い方 5 紺色○印部
分 規則的 タ ン 現 あ ．
5.2 被験者毎 目的に合わせた歩行訓練 提示
本 稿 示 実 験 得 結 果 元 ，
被験者種類毎 最適 歩行 要 以 示 ．
高 齢 者 目 的 転 倒 回 避 う 歩 行
あ ， 踵 着 地 先 蹴
う 3 段階荷重 見 歩行 ．
視 覚 害 者 目 的 分 岐 検 知
重 心 ， 足 高 着 地 時 足 裏
使い方 一定 あ 歩行 ．
う 被 験 者 目 的 合 わ 歩 行 訓 練 行
う 被 験 者 最 適 歩 行 近
後 運動療法 役立 考え ．
6.
おわりに
本 研 究 ， 加 速 度 ン 用 い 出 力 波 形
観 察 加 齢 歩 行 特 性 タ ン 遊 い 確 認
． 赤 外 線 ア イ ン 組 合 わ
行動推定 可能 ．
謝 辞
本 研 究 ( ) コ 先 端 技 術 研 究 支 援 ン タ
(SCAT) 助 実施 ．
参 考 文 献
[1] Bmob Business Consultancy. 2010. World mobile population now numbers 5 billion, http://www.themobileworld.com/. Accessed 10 July 2010
[2] Moraitis,P.,Spanoudakis,N.:Argumentation-Based Agent Interaction in an Ambient-Intelligence Context; IEEE, Vol.22, Issue 6, pp. 84-93, (2007). [3] 大 ，橋 山 ，他 ： 軸 加 速 度 セ ン サ を 用 い た 歩 行
タ ン 分 類 ，22nd fuzzy System Symposium,
pp.506-511, (2006).
[4] 久田見，佐藤，他：空間認知実験に基 く視覚障害
者 心理 歩行特性分析，Human Interface
Symposium, pp.381-384, (2010).
[5] 田口，岩澤，矢入:スマ イス 3軸加速度セ
ン サ を 用 い た 重 度 視 覚 障 害 者 歩 行 分 析 研 究 ，
