新技術説明会　様式例

専門家の目視診断を推定する

歩行センシング

西部工業技術センター 生産技術アカデミー

製品設計研究部 主任研究員

共同研究機関：

横山 詔常

発表の概要

■

開発技術の概要（どのような技術？）

・センシング方法

・診断推定技術

（１）背景／歩行評価における課題

（２）新技術の特徴／適用事例

（３）実用化に向けた課題

どのような技術？

① 歩行センシング

“ シューズを履いて10m歩くだけで，

専門家の診断に基づいた

歩行評価が得られます ! ”

診断

データ

センサ

データ

② 歩行診断推定

専門家

要介護原因疾患人数

（介護を要する者数10万対）

16431 15712 13323 11715 10495 6754 4487 3138 2700 2380 2317 2050 1663 1527 963 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

脳

血

管

障

害

認

知

症

高

齢

に

よ

る

衰

弱

骨

折

・

転

倒

関

節

疾

患

そ

の

他

心

疾

患

パ

ー

キ

ン

ソ

ン

病

糖

尿

病

呼

吸

器

疾

患

悪

性

新

生

物

脊

髄

損

傷

視

覚

・

聴

覚

障

害

不

詳

分

か

ら

な

い

H25年国民生活基礎調査

22％

_{「運動器」疾患}

ﾛｺﾓﾃｨﾌﾞ・ｼﾝﾄﾞﾛｰﾑ

ロコモ対策！

歩行の現状を把握する

「診る」

ことが重要

早期に発見

適切に介入

背 景

歩行を診る

FootSlapあり、足部のエネルギー伝

達にロスあり。ロッカー不全で膝折れ

し股関節伸展不全。時間が短い。股関

節のコントロール不全で右へのスラス

トあり。バランスを保つためによろめ

く（転倒リスク無し)

http://www.ainomhp.jp/ashi_to_kutsu_06.html

専門家の診断

（例）

知識・経験・ノウハウ

に依存

踵支点

ﾋｰﾙ・ﾛｯｶｰ

足関節支点

ｱﾝｸﾙ・ﾛｯｶｰ

MP関節支点

ﾌｫｱﾌｯﾄ・ﾛｯｶｰ

歩行を診る（足部の変化）

① ロッカー機能

② 回内・回外足変位

③ アーチ構造

アーチの確保

剛性，安定性の向上

扁平足

足底腱膜炎

外反母趾

歩行障害へ連鎖

長谷川ら（2007) 観察による歩行解析 Kirsten Gotz-Neumann（2005）

26個の骨

⓪ 骨格構造

診断の問題点

専門家が不足，能力差あり

経験に依存，定量化できていない

簡易で信頼性のある計測を！

地域の

病院，介護予防教室

データ取得が簡便でない

http://www.ainomhp.jp/ashi_to_kutsu_06.html

専門家の

診断ノウハウ

織り込み

従来技術の課題①

足運びの検出

装着型

非装着型

簡

易

詳

細

ｲﾝｿｰﾙ圧力

ﾓｰｼｮﾝｷｬﾌﾟﾁｬ

歩行センサマット（圧力）

距離画像（例：キネクト）

画像

靴内の状態が分からない マーカ貼付，位置限定が煩雑 多数カメラ必要 ・大きな関節の角度OK ・足部の詳細な動きは計測不可× ・生産中止 場所が限定される 詳細な足部変形× Oxford Foot Model（足部変形ﾏｰｶｾｯﾄ）

足部変形・足運びの状態

計測不可

×

×

×

×

×

https://www.ouh.nhs.uk/

体幹・腰部

加速度

https://sangakukan.jst.go.jp/ http://anima.jp/products/mw1000/

従来技術の課題②

転倒リスク判定・推定

・転倒歴 ・ロコモ25

⇒当事者の主観や記憶に依存

・専門家（理学療法士）の

目視診断を数値化

＜ 本技術 ＞

専門家の

診断ノウハウ

織り込み

＜ 従来技術 ＞

（２）新技術の特徴

適用事例

センサシューズの着用

立位姿勢の計測 5秒

10m 歩行の測定

解析

結果表示

被験者属性の入力

氏名、年齢、性別、身長、体重、

_{検査靴のID番号}

基準姿勢の計測

・曲げセンサ

・加速度センサの

基準値

10m 歩行の測定

測定イメージ

新技術の特徴【計測方法】

新技術の特徴 【センサシューズ】

曲げ

圧力

センサ・インソール

センサ・アッパー

曲げセンサ×1or2

センサ・BOX

3軸加速度

圧力センサ×4or3

曲げセンサ×1

○足部の変化

・薄く柔軟なフィット性の

良いシューズ

・骨格構造や

歩行の運動軸に基づく

センサの配置

無線通信

実践すぐにできるテーピングマニュアル」中嶋寛之より

新技術の特徴【 計測ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ】

Windows ﾃﾞｽｸﾄｯﾌﾟ･ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ

・両足20ch

・ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ周波数100Hz

・リアルタイム表示

圧力 曲げ 加速度

特徴量抽出（歩行周期，

ﾛｯｶｰ区間

）

圧力（指）

合成加速度

曲げ（MP）

新技術の特徴【 レポーティング】

○専門家の目視診断の推定値

○波形（時間正規化）

・1歩行周期_加算平均波形

標準偏差波形

○各種代表値

・ロッカー区間

立脚期，遊脚期における

・最大，最少，Range値

・⊿時間，傾き

※上記データの左右平均値

左右変動値（左右差）

○歩行周期

・踵接地，つま先離地時間

・歩数，歩調（歩/分）

・Step長

・平均歩行速度

・平均1歩行周期時間（秒）

・立脚期，遊脚期（時間，％）

・単脚支持期（時間，％）

・両脚支持期（時間，％）

・曲げセンサ_リサージュ図

（ロッカー区分け）

■得られる歩行評価パラメータ

新技術の特徴【歩行診断】

専門家による歩行評価：修正歩行異常性尺度

（Modified Gait

Abnormality

Rating Scale：

GARS−M

）日本語版を採用

・評価のばらつきが少ない

・

GARS

は, ７項目を0-3点で点数化し、

歩行の異常性を0～21点で評価

[出典] 小林ら，理学療法学 39(7), 2012年

GARS1: 変動性

GARS2: 勢いのなさ

GARS3: よろめき

GARS4: 足の接地

GARS5: 股関節の運動範囲

GARS6: 腕ふりの後方化

GARS7: 腕ふりと踵接地の同調性

・0点は「問題なし」

・転倒リスク判定のカットオフ値は、９点

歩行診断

専門家による

2460パラメータ抽出

センサデータ

歩行DB パラメータ 専門家 歩行評価 得点

統計モデル・機械学習モデル

GARS値

サンプル数：218名（延べ）、内：60歳以上151名

新技術の特徴【歩行診断】

歩行実験

モデルの正答率（一例）

0.86

0.87

0.77

0.80

0.91

0.80

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

変動性

勢いのなさ

よろめき

足の接地

股関節の運動範囲

腕振りの後方化

GARS1

GARS2

GARS5

GARS3

GARS4

GARS6

新技術の特徴【歩行診断】

【適用事例】

0 500 1000 1500 2000 2500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PressSumR Bad Good 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ma1

Bad Good 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Accxyz

Bad Good

圧力（3部位の合計）

曲げ（MP）

合成加速度

G01 変動性のなさ G02 勢い G03 よろめきのなさ G04 足の接地 G05 股関節の 運動範囲 G01 変動性のなさ G02 勢い G03 よろめきのなさ G04 足の接地 G05 股関節の 運動範囲

GARS：7

_GARS：０

＜ GARS推定 ＞

合計 合計 ※偏差値に換算

【適用事例】

前頁：左 前頁：右

（３）実用化に向けた課題

歩行 パラメータ

研究成果

○薄型で柔軟性のあるセンサシューズによる

詳細な足運びの計測

○専門家の診断値に基づく歩行診断モデル（GARS推定）

・歩行データ（DB）

専門家 歩行評価 得点

ｳｫｰｷﾝｸﾞ ｼｭｰｽﾞ 安全靴 ｲﾝｿｰﾙ ｽﾊﾟｯﾂ 靴下

◆製造業

（足まわり製品）

機能性開発

◆健康ｻｰﾋﾞｽ，健康ｽﾎﾟｰﾂ

◆病院・リハビリ・介護サービス

◆大学・試験研究機関

想定される用途

・回復期リハビリ

・介護予防教室など

義足 住宅建材 杖

診断DB

歩行DB

◆製造業

（足まわり製品）

◆健康ｻｰﾋﾞｽ

健康ｽﾎﾟｰﾂ

◆病院・リハビリ

介護サービス

◆大学

試験研究機関

実用化に向けた課題

製品化に向け，各フィールドでのテストモニタ

・

セ

ン

サ

シ

ュ

ー

ズ

・

歩

行

デ

ー

タ

・

歩

行

診

断

推

定

モ

デ

ル

・エビデンスの蓄積

・臨床モニタに向けて，アプリや

センサBOX，シューズ等の作りこみ

・電子カルテ化

成果

課題

普及先

・センサ着用の簡便化

・耐久性の向上，センサ等の仕様変更

・計測の自由度の向上

・計測の自由度の向上

・簡単な利用方法の提供（アプリ含む）

足袋型・靴型

ｲﾝｿｰﾙ型

靴下型

ｱﾝｸﾙﾚｯﾄ型

センサ構成パターン

加速度

圧力

曲げ

（足関節） 履物 ｱｯﾊﾟｰ、ｿｰﾙ ｲﾝｿｰﾙ ｾﾝｻBOX

曲げ

（MP関節）

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

△

△

・用途やコストからセンサ構成を選択

企業への期待 ①

本システムの製品化に向けた取り組み

○アプリケーション化（電子カルテ化）

○ハードの改良

・健康機器，運動計測メーカ等ハード開発

・ソフトベンダー等の参画

⇒ 共同研究を希望

歩行速度 歩幅 歩調 単脚支持割合

86

点 1.19 m/ 秒 0.63 m 63.5 歩/分 35.2 % 2016年11月25日 横山 詔常 様 44才 男性

総合評価

項目結果 （平均：1.07 m/秒） （平均：0.58 m） （平均：58.8 歩/分） （平均：33.2 %）

計測

診断

履歴

立脚期割合 遊脚期割合 69.3 % 30.7 % （平均：66.7%） （平均：33.3 %） 安定性 リズム 勢い 接地の良さ 股関節の 可動範囲

83

80

79

91

95

製品イメージ

企業への期待 ②

他の指標

既存指標

既存製品

自社製品との連携や組み込み

⇒機能拡張，機能付与

診断DB

歩行DB

歩行（GARS）以外，立位バランス，

姿勢，起立動作 etc…

本技術を利用した「他の指標」「既存製品」への展開

本技術に対する知的財産権

○発明の名称：歩行データ取得装置および歩行データ取得システム

○出願番号 ：特願2016-144833

○出願人

：広島県，公立大学法人県立広島大学

○発明者

：横山詔常、弓場憲生、小玉龍、門藤至宏、長谷川正哉

○発明の名称：歩行評価システムおよび歩行評価方法

○出願番号 ：特願2018-37816

○出願人

：広島県，公立大学法人県立広島大学

○発明者

：横山詔常、小玉龍、弓場憲生、橋本晃司、長谷川正哉

①歩行（足運び）のセンシング

②歩行診断，転倒リスク推定

お問い合わせ先

○ 最初の相談について

広島県立総合技術研究所

西部工業技術センター 生産技術アカデミー

技術支援担当

ＴＥＬ

０８２－４２０－０５３７

ＦＡＸ

０８２－４２０－０５３９

e-mail

[email protected]

○ 契約に関することについて

広島県立総合技術研究所 企画部

ＴＥＬ

０８２－２２３－１２００

ＦＡＸ

０８２－２２３－１４２１

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