Innovative Tech

走り過ぎを判定し、休憩を促す膝の角度センサー　神戸大学が開発

公開 2021年04月06日 07時19分

更新 2024年04月02日 11時38分

著者

山下裕毅

[ITmedia]

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Innovative Tech：

このコーナーでは、テクノロジーの最新研究を紹介するWebメディア「Seamless」を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。

　神戸大学塚本・寺田研究室の研究チームが開発した「ストレッチセンサを用いた常時膝角度推定によるサポータ型怪我防止システム」（PDFへのリンク）は、膝に装着したウェアラブルデバイスによって、走っている時の膝の角度をリアルタイムに計測するシステムだ。疲労によるランニングフォームの乱れを検出して休息するようユーザーに警告し、膝の故障を未然に防ぐという。

システムの概要

　ランニングで一番故障する部位は、着地時に衝撃が大きい膝だといわれている。走る環境が悪く、不適切なフォームでしか走れない場合や、長時間走行による疲労の蓄積でランニングフォームが乱れると、通常より負荷が増え、衝撃吸収が不十分となり、けがにつながる。

　衝撃吸収の指標には、一般に着地時の関節の角度と、ダブルニーアクションという動きが用いられる。ダブルニーアクションとは、ランニングにおいて足が地面に接地し、地面を蹴り上げ、再び足が接地するという1周期の運動間に膝が2回屈曲する動作を指す。本システムでは、ダブルニーアクションの動きをウェアラブルデバイスによって評価する。

ダブルニーアクションの動き

　ウェアラブルデバイスは、スポーツ用の膝サポーターに伸縮性があるストレッチセンサーとマイコン、無線モジュールを組み込む。ストレッチセンサーの値からランニング時の膝の屈曲状態を取得し、得られた値に基づき膝の角度を機械学習で推定する。準備運動時に行う屈伸運動でキャリブレーションするため、着脱や体形の変化による誤差を小さくしている。