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無線モーションレコーダを用いた人体動作解析

8チャンネル小型無線モーションレコーダを見る

 人体動作の計測の場合、画像での計測ですと 限られた空間での計測となり、また通常のセンサの 場合ケーブルが動作を阻害して本来のデータを 計測することができませんでした。

 弊社の「8チャンネル小型無線モーションレコーダ、 MVP-RF8シリーズ」は、ワイヤレスでの計測が可能ということで、 人体の動作を阻害せず計測が可能です。また通信が 可能な範囲内(約30m)であれば屋外でも計測が 可能で、場所を選ばずに計測が可能です。

理学療法分野では歩行解析や日常動作の分析、 リハビリテーションの効果の定量化といった分野の研究で ご利用いただいております。
またスポーツ分野では、フォームの解析や、用具の 動作解析などの研究分野でご利用を頂いており、 両分野とも国内、国際学会等でも研究成果の発表を 多数いただいております。
無線モーションレコーダ,イメージ
応用事例
1.角速度センサでゴルフの「スイング速度計測」
 スポーツ分野では、フォームの解析や用具の最適化 等の分野でご使用をいただいております。
画像でフォームを計測する場合に比べ、動作の イメージがしにくいという欠点はありますが、早い動作の 中での微小な動き、例えば、スイング中の手首の ねじりや、震えなど、細かい動きの変化が捉えられることが 特徴となります。

 右下のグラフは、ゴルフスイングのスイング速度 解析を行った一例です。
クラブヘッドに角速度センサを取り付け、ヘッドの 回転角速度データと、クラブの回転半径から、 クラブヘッドのスイング時の速度算出を行って います

動きを計測するセンサとしては加速度センサが 一般的に用いられておりますが、加速度センサは 重力の影響を受けますのでデータ演算で速度や 変位を求めるにはかなり難易度が高いですが、 角速度センサ(一般的にはジャイロセンサとも 呼ばれています。和製英語)は重力の影響を 受けにくいため、回転動作であれば演算が比較的 容易にできますので、近年スポーツ動作の定量化に 徐々に採用いただいてきております。

スイング,イメージ グラフ,イメージ
2.加速度センサ2点同時計測で「歩行バランス解析」
 理学療法分野で最も広くご利用いただいているのが、 歩行解析の分野です。
従来の床反力計や画像での動作解析システムと比べ、 計測の場所を選ばない点、またシステムが低価格で 構成できることも大きな特徴です。

 右下の図は、左右両方の膝に加速度センサを取り付け、 歩行時に膝に加わる加速度を計測したデータです。
加速度は力に比例する物理量ですので、 「膝に外部から加わっている力(衝撃)」に比例した 値となります。

 このデータから、例えば左右の足の設置時に加わる 加速度値から歩行のバランスを考察したり、 また歩行周期の算出も可能です。

 右の図は膝に加わる上下方向の加速度のみ表示 しましたが、実際には1つのセンサで3軸のデータが 計測できますので、膝の前後方向、あるいは側方 方向の加速度も同時に計測をしております。
 
   膝の側方方向の加速度(力)と膝関節症との関係に ついて着目され、研究をされておられる例なども ございます。

スイング,イメージ グラフ,イメージ
3.水中歩行で膝に加わる力をリサージュ図形で「見える化」

グラフ,イメージ
 1軸ずつ3回の計測を行うと、3次元の加速度の計測は 可能ですが、どちらの方向に加速度(力)が加わっているか を考察する場合などは、同時に計測を行う必要があります。

 こんな場合は、リサージュ図形を用いて解析を行うと 効果的です。
 上の図は、右膝を後正面から見た平面とお考えください。
横軸が膝の左右方向、縦軸が上下方向の加速度となります。
ここで、同時に計測した左右方向と上下方向の加速度値を プロットしていきます。そうしますと、この平面上のどちら方向に どれだけの大きさの加速度(力)が加わっていたかがわかります。
リサージュ図形の中心は両軸の加速度が0となり、中心から 離れれば離れるほど加速度値が大きくなります。

 上の図は、同じ被験者の同じ場所に加速度センサを取り付け、 水中の歩行を行った場合と床面歩行を行った場合でリサージュ 図形を比較したものになります。
水中歩行の場合、加速度値がほぼ中心に集中しており、加速度 (力)が小さいことがわかります。
 これに対し、床面歩行の場合は加速度値が大きいことがわかり、 またその方向は主に上下方向が大きいことがわかります。

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