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土谷圭央 (ツチヤ　ヨシオ)

    　　　　
    創造工学部　創造工学科　
  • 講師
Last Updated :2026/08/27

研究者情報

通称等の別名

    TSUCHIYA Yoshio

学位

  • 博士(情報科学)（2018年03月 北海道大学）

J-Global ID

研究キーワード

  • バイオメカニクス   ロボット   軽労化   人体計測   点群照合   

研究分野

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム
  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 計測工学
  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス
  • ライフサイエンス / 生体医工学

経歴

  • 2024年04月 - 現在  香川大学創造工学部講師
  • 2022年04月 - 2024年03月  苫小牧工業高等専門学校准教授
  • 2018年04月 - 2022年03月  苫小牧工業高等専門学校助教
  • 2017年09月 - 2018年03月  北海学園大学非常勤講師
  • 2016年04月 - 2018年03月  日本学術振興会, 特別研究員（DC2）
  • 2016年09月 - 2017年03月  北海学園大学非常勤講師
  • 2015年03月 - 2016年03月  北海学園大学非常勤講師

学歴

  • 2013年04月 - 2018年03月   北海道大学   大学院情報科学研究科   システム情報科学専攻
  • 2011年04月 - 2013年03月   室蘭工業大学   機械航空創造系学科
  •         - 2011年03月   旭川工業高等専門学校   制御情報工学科

所属学協会

  • 日本ロボット学会   計測自動制御学会   日本機械学会   

研究活動情報

論文

書籍

  • 生体データ活用の最前線～スマートセンシングによる生体情報計測とその応用～
    田中孝之; 日下 聖; 土谷圭央 (担当:共著範囲:作業者の腰への負担計測と軽減に向けたセンサ内蔵ウェアの開発)サイエンス＆テクノロジー株式会社 2017年04月

講演・口頭発表等

  • 大腿部の筋疲労を用いた精神的疲労の解析法の提案
    林 孝太朗; 土谷圭央
    第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2025年12月
  • 筋疲労推定デバイスのスタンドアローン化
    林孝太朗; 土谷圭央
    令和7年度 SICE 四国支部学術講演会 2025年11月
  • 食器洗い動作の最適化に向けたパラメータ設計手法の適用
    石田大貴; 岸村厚志; 土谷圭央
    令和7年度 SICE 四国支部学術講演会 2025年11月
  • 介護者による下肢ストレッチ作業の負担解析及び評価方法の提案  [通常講演]
    石田 大貴; 岸村厚志; 土谷圭央
    第43回日本ロボット学会学術講演会 2025年09月
  • 座位姿勢における脊椎アライメントの圧力分布に対する影響
    真鍋凜太郎; 土谷圭央
    ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2025 in Yamagata 2025年06月
  • 高齢ドライバーに対する安全運転・健康教育プログラムの開発
    佐々木努; 山田恭平; 土谷圭央; 土谷圭央
    三井住友海上福祉財団研究結果報告書集 2025年
  • 圧縮ばねを用いた立ち座り動作補助のためのウェアラブルデバイスの検討
    西村悠; 土谷圭央
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2024年06月
  • ロボットアームの軌道変化による心的負担の評価
    秋田優哉; 土谷圭央
    第56回計測自動制御学会北海道支部学術講演会 2024年03月 口頭発表（一般）
  • 建設作業員の身体能力評価と作業負担計測に関する研究(その2)
    土谷圭央; 田中吉史
    日本建築学会大会学術講演梗概集・建築デザイン発表梗概集(CD-ROM) 2024年
  • 建設作業員の身体能力評価と労働の持続可能性に関する研究(その1)~体力測定がもたらす労災リスク低減の取組み~
    田中吉史; 土谷圭央
    日本建築学会大会学術講演梗概集・建築デザイン発表梗概集(CD-ROM) 2024年
  • センサフュージョンを用いた上腕二頭筋の筋疲労推定システム構築の検討
    林孝太朗; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2024年
  • ペダル操作技術計測システムによる運転能力傾向の解析
    滝本萌夏; 土谷圭央; 山田恭平; 佐々木努
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2024年
  • 高齢者向け運転能力判定システムの開発に向けた若年者の傾向計測
    滝本; 萌夏; 土谷; 圭央; 山田; 恭平; 佐々木; 努
    第24回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2023年12月 ポスター発表
  • 「軽労化®」の深耕と建設業における労働の持続可能性の探求（その2） ～建設業における労働持続可能指数の提案～
    土谷圭央; 田中吉史
    2023年度日本建築学会大会学術講演会 2023年09月
  • 「軽労化®」の深耕と建設業における労働の持続可能性の探求（その1） ウェアラブルセンサによるアシストシステム事前評価
    田中吉史; 土谷圭央
    2023年度日本建築学会大会学術講演会 2023年09月
  • 腰部負担計測に基づくスライディングボードを活用した移乗介助方法の検討
    土谷圭央; 岸村厚志; 田中孝之; 日下聖; 佐伯大輔; 飛田伊都子
    第41回 日本ロボット学会学術講演会 2023年09月
  • 上肢下肢におけるセンサフュージョンを用いた筋疲労計測法の検討
    齋藤僚; 土谷圭央
    生体医工学シンポジウム2023 2023年09月
  • 腰部負担解析に基づいたアシストスーツ評価⽅法の提案
    石田大貴; 土谷圭央; 田中吉史; 田中孝之
    第2１回建設ロボットシンポジウム 2023年09月
  • ウェアラブル腰部負担計測を用いた身体能力評価と腰痛の相関解析
    石田大貴; 土谷圭央; 田中吉史; 田中孝之
    ロボティクス・メカトロニクス講演会2023 2023年06月
  • センサフュージョンによる筋疲労計測法の検討
    齋藤僚; 土谷圭央
    ロボティクス・メカトロニクス講演会2023 2023年06月
  • 動力学シミュレーションに基づくねじりばねを用いた歩行アシスト装置の開発
    亀井佐以蔵; 土谷圭央; 田中孝之; 北川雅基
    ロボティクスシンポジア2023 2023年03月
  • ,腰仙椎アライメントと体格に基づくアクティブコルセットの可変締付力制御則の個人適合
    吉田道拓; 田中孝之; 土谷圭央
    ロボティクスシンポジア2023 2023年03月
  • Fundamental Knowledge Acquisition by Using Wearable Sensor for “KEIROKA” of Construction Industry
    Yoshio TSUCHIYA; Yoshifumi TANAKA; Takayuki TANAKA
    IFAC-PapersOnLine 2023年 Elsevier BV
  • ウェアラブルデバイスを用いたアシストスーツ事前評価方法の提案
    石田大貴, 土谷圭央, 田中吉史, 田中孝之
    第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2022年12月
  • スマートスーツ®採用による「軽労化®」の深耕－作業員の身体能力評価と安全意識改革及び労災リスク調査－
    田中吉史; 本田健; 土谷圭央
    第20回建設ロボットシンポジウム 2022年08月
  • スマートスーツ®採用による「軽労化®」の深耕（その3）建設作業員の身体能力評価と安全意識改革及び労災リスク調査
    青木圭樹; 土谷圭央; 田中吉史
    2022年度日本建築学会大会学術講演会 2022年08月
  • スマートスーツ®採用による「軽労化®」の深耕（その2）建設作業員の身体能力評価と安全意識改革及び労災リスク調査
    土谷圭央; 田中吉史; 青木圭樹
    2022年度日本建築学会大会学術講演会 2022年08月
  • スマートスーツ®採用による「軽労化®」の深耕（その1）建設作業員の身体能力評価と安全意識改革及び労災リスク調査
    田中吉史; 土谷圭央; 青木慧樹
    2022年度日本建築学会大会学術講演会 2022年08月
  • FEMを用いたL5-L4椎間板形状による椎間板内圧力変化解析
    藤田亘; 土谷圭央; 吉田道拓; 田中孝之
    第27回ロボティクスシンポジア 2022年03月 口頭発表（一般）
  • 残存機能を活用した新たな立ち座り動作支援機器の有効性検証
    土谷圭央; 三上隼人; 田中孝之; 和田親宗
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2022年08月
  • ねじりばねを用いた歩行アシスト装置が下肢筋の筋発揮力に与える影響について
    亀井 佐以蔵; 土谷 圭央; 田中 孝之; 北川 雅基
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2022年 一般社団法人 日本機械学会
     
    To reduce the metabolic cost of walking and running, a walking assist system in the form of an exoskeleton attached to the ankle joint will be developed. In this study, the effects on the lower limb muscles during walking with and without the assist system to be developed will be analyzed. Joint angles measured by motion capture and muscle activity measured by electromyography (EMG) will be used for the analysis. The results of the analysis showed that the assist system had no effect at low speeds, but above a certain speed, the exertion of force was improved in some muscles. In addition, wearing the assist system decreased the angle of the ankle joint and increased the angle of the hip joint.
  • ねじりばねを用いた歩行アシスト装置による足趾離地への影響について
    亀井佐以蔵; 土谷圭央; 田中孝之; 北川雅基
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2021 2021年12月
  • 骨盤ベルト締付力とCoP位置の関係に基づく腰部補助効果診断システムの提案
    鈴木佑亮; 吉田道拓; 田中孝之; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2021 2021年12月
  • 建設労働者の腰痛症に着目した身体能力と腰部負担の調査  [通常講演]
    土谷圭央; 早坂将太郎; 田中吉史; 田中孝之
    第25回 作業関連性運動器障害研究会 定例会 2021年11月
  • “着るレントゲン“センサースーツと骨盤ベルト型アシスト ツールのアクティブコルセット
    吉田 道拓; 田中 孝之; 土谷 圭央
    JSRMR2021 第3回日本再生医療と リハビリテーション学会学術大会 ー 最新ロボット技術と再生リハとの融合 ー 2021年11月
  • 前後屈動作におけるL4-L5腰部負担解析のための物理モデル開発
    藤田亘; 土谷圭央; 吉田道拓; 田中孝之
    JSRMR2021 第3回日本再生医療と リハビリテーション学会学術大会 ー 最新ロボット技術と再生リハとの融合 ー 2021年11月
  • A Proposal of Diagnostic System for Assistance Effect of Pelvic Belt Based on CoP Measurement
    Michihiro Yoshida; Takayuki Tanaka; Yoshio Tsuchiya
    2021 IEEE 30th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) 2021年06月 IEEE
  • 筋骨格モデルを用いたスケール比変化による腰部負担影響
    阿部有馬; 土谷圭央; 吉田道拓; 田中孝之
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会・日本ロボット学会北海道ロボット技術研究専門委員会学術講演会 2021年03月 口頭発表（一般）
  • Subjective evaluation of lumbar load and tightening force using a pelvic belt
    Yoshio Tsuchiya; Takayuki Tanaka; Michihiro Yoshida
    2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII) 2021年01月 IEEE
  • アクティブコルセットの可変締付力制御則の個人適合による腰部負担軽減効果の向上と考察
    吉田道拓; 田中孝之; 土谷圭央; 金子勇斗
    ロボティクスシンポジア予稿集 2021年
  • 上体重心位置に基づいて腰部締付力を調整する骨盤ベルト型アシストスーツの提案
    吉田 道拓; 田中 孝之; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2020 2020年12月
  • L4-L5 腰椎物理モデルを用いた前屈姿勢時の腰部負担解析
    藤田 亘; 土谷 圭央; 吉田 道拓; 田中 孝之
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2020 2020年12月
  • 骨盤ベルトを用いた締付け力と腰部負担値の主観評価
    土谷 圭央; 田中 孝之; 吉田 道拓; 金子 勇斗
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2020年 一般社団法人 日本機械学会
     

    Lumbar load, which causes chronic low back pain, varies depending on posture and external load. However, the timing to feel the lumbar burden varies from person to person. It is also known that tightening the pelvic belt against the lumbar burden improves posture and reduces the lumbar burden. For this reason, the tightening force of the pelvic belt is measured for the posture and the lumbar load, and the relationship between the sensation and the load is evaluated.

  • 腰部物理モデル開発のための前後屈姿勢X線画像による負担解析
    藤田 亘; 土谷 圭央; 田中 孝之; 吉田 道拓
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2020年 一般社団法人 日本機械学会
     

    Low back pain is a serious problem in Japan, so analysis of lumber load is needed. The conventional analysis method is an invasive analysis, and a non-invasive and safe analysis method is required. The purpose of this study is to make a physical model of L4-L5 vertebral body from radiographs and to estimate the lumbar load from the model. Five X-ray images of the upper body angle, standing postures, and backward bending were taken for each subject, and a three-dimensional model of the L4-L5 vertebral body was created. FEM analysis was performed using the model created, and the load acting on the intervertebral disc during the photographed postures ware measured. The results were evaluated for each of the four subjects to measure individual differences. Based on these results, we approached the lumbar load analysis using a physical model, which is the goal of this study.

  • アクティブコルセットの動的締付力制御の個人適合効果の検証
    金子 勇斗; 吉田 道拓; 土谷 圭央; 田中 孝之
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2019 2019年12月
  • 立ち座り動作支援機器の開発と筋電位評価
    三上 隼人; 土谷 圭央; 田中 孝之; 泉 博之; 和田 親宗
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2019 2019年12月
  • アクティブコルセットの人体締付力応答モデル構築のための動作解析
    吉田 道拓; 金子 勇斗; 田中 孝之; 土谷 圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2019 2019年12月
  • Body mechanics analysis of lumbar burden reduction with Active Corset
    Yoshida, Michihiro; Tanaka, Takayuki; Tsuchiya, Yoshio
    SICE Annual Conference 2019 2019年10月
  • スライディングボードを活用したchair sitting positionによる移乗介助方法の検討  [通常講演]
    岸村 厚志; 土谷 圭央; 田中 孝之; 佐伯 大輔; 飛田 伊都子
    日本作業療法学会抄録集 2019年09月 (一社)日本作業療法士協会
  • 腰部負担軽減のためのアクティブコルセット  [通常講演]
    田中 孝之; 吉田 道拓; 金子 勇斗; 土谷 圭央
    産業衛生学雑誌 2019年09月 (公社)日本産業衛生学会
  • ロボコンプロデュース2018  [通常講演]
    田中孝之; 河村隆; 大竹博; 村上弘記; 土谷圭央
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2019年06月
  • 運動計測によるアクティブコルセットの姿勢改善・負担軽減効果の検証  [通常講演]
    吉田道拓; 田中孝之; 金子勇斗; 土谷圭央
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2019年06月
  • アクティブコルセットの動的締付力制御が関節剛性に及ぼす影響  [通常講演]
    吉田道拓; 田中孝之; 土谷圭央
    ロボティクスシンポジア予稿集 2019年03月
  • ウェアラブルセンサシステムを用いた移乗介助動作の負担解析  [通常講演]
    土谷圭央; 岸村厚志; 田中孝之; 佐伯大輔
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2018年12月
  • 杖型立ち座り支援器具  [通常講演]
    田中孝之; 勝長達平; 橋元裕紀; 平石聖; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2018年12月
  • アクティブコルセットの締付力制御の個人適合  [通常講演]
    金子勇斗; 吉田道拓; 田中孝之; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2018年12月
  • 腰痛予防のためのアクティブコルセット (制御研究会 人間支援システムのための情報・制御技術一般)  [通常講演]
    吉田 道拓; 田中 孝之; 土谷 圭央
    電気学会研究会資料. CT 2018年07月
  • 作業改善と軽労化のための身体負担の可視化技術  [通常講演]
    田中 孝之; 日下 聖; 土谷 圭央; 宮島 沙織; 泉 博之
    産業衛生学雑誌 2018年05月 (公社)日本産業衛生学会
  • Design of a simple three-dimensional musculoskeletal model for a wearable sensor system, and optimization of link joint position using finite element analysis  [通常講演]
    Haruma Akimoto; Yoshio Tsutiya; Yumeko Imamura; Takashi Kusaka; Takayuki Tanaka
    2017 IEEE Life Sciences Conference, LSC 2017 2018年01月 Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
     
    We describe a simple musculoskeletal model of the lumbosacral spine that is in development for the evaluation of embedded systems in lumbar assist suits. The model is a multiple-link model, reflecting lumbosacral alignment. We also propose a method for optimizing link joint position and evaluate the effect of changing the position.
  • 腰部アシストウェア開発のためのウェーブレット分散特徴量を用いた動作・負担予測  [通常講演]
    日下聖; 岡本仁志; 土谷圭央; 吉田道拓; 田中孝之
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 2018年
  • 組み込みシステムのための腰部3次元筋骨格モデルの簡易化と有限要素解析を用いた最適化  [通常講演]
    秋本晴馬; 土谷圭央; 今村由芽子; 日下聖; 田中孝之
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 2018年
  • アクティブコルセットの締め付け力による関節剛性への影響  [通常講演]
    吉田 道拓; 田中 孝之; 日下 聖; 土谷 圭央
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2018年 

    This research developed assist equipment that changes the tightening force depending on low back burden. The final aim of this research is to develop the control system to tighten optimally. This paper aims to reveal the response of the human body to the tightening. The low back burden is defined as the compression force on the intervertebrae disk. The first half of this paper verifies the effect of the tightening on pelvis. In the verification about the posture of anteflexion, the low back burden decreased in two subjects among three. Also about the motion of lifting up, all of three subjects was reduced the low back burden. In the second half, the influence on joint stiffness by tighteing was shown for four subjects. By the experiment to identify the inpedance, the increase of elasticity on joints was shown about the one of the subjects.

  • 腰部負担の見える化技術  [通常講演]
    土谷 圭央; 日下 聖; 田中 孝之; 吉田 道拓
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2018年 

    Anteflexion motion is absolutely necessary when we spend daily life which we carry, snow shoveling, farm work, etc. Because it can be expected to explore the cause of low back pain, it is necessary to measure the lumbar load noninvasively taking lumbosacral alignment and external load into consideration. In this research, we develop a wearable sensor system for estimating the lumbar load.

  • アクティブコルセットの動的締付力制御の個人適合に関する基礎研究  [通常講演]
    金子 勇斗; 吉田 道拓; 田中 孝之; 土谷 佳央
    精密工学会学術講演会講演論文集 2018年 

    本研究では，骨盤部の締め付けが腰部負担を軽減することを検証した．また，負担に対して線形的に締め付け力を変化させる制御則を暫定的に実装し，効果を検証した．検証の中で，同じ締付力でも被験者によって得られる効果の程度に違いが見られた．より高い負担軽減効果を得られる締付け制御則開発に向けて，被験者の体重・身長・性差に応じた締付け制御則を検討する．

  • FEM解析による腰部負担推定のための腰部簡易筋骨格モデルの最適化  [通常講演]
    秋本晴馬; 土谷圭央; 田中孝之; 日下聖; 今村由芽子
    バイオメカニズム学術講演会予稿集 2017年11月
  • 日常生活動作での個別筋力トレーニングのための骨盤筋骨格モデルの設計  [通常講演]
    若生知宏; 田中孝之; 島谷康司; 土谷圭央
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2017年09月
  • 着脱性の向上をはかった漁業用軽労化支援スーツの試作  [通常講演]
    高橋秀行; 田丸修; 土谷圭央; 田中孝之
    日本水産工学会学術講演会講演論文集 2017年05月
  • 身体負担計測を目的とする簡易インソール型足底反力センサの試作  [通常講演]
    吉田道拓; 土谷圭央; 田中孝之; 日下聖
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2017年05月 

    In recent years, the necessity of measuring the physical stress is increasing. The reaction force that the legs receive from the floor is useful information for estimating the physical stress. But measurement equipment for reaction force cannot be carried in most cases. It is difficult to measure at the environment that human act. Furthermore, that equipment is expensive, and measurement involves several constraints. We prototype a sensor which is low cost and can measure the reaction force even in any environment.

  • X線画像解析に基づく腰部3次元動作と腰仙椎アライメントとの関係  [通常講演]
    土谷圭央; 日下聖; 田中孝之; 松尾祥和; 小田まこと; 笹木工; 神島保; 山中正紀
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2017年05月 

    Anteflexion motion is absolutely necessary when we spend daily life which we carry, snow shoveling, farm work, etc. This study aims to develop of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Lumbar motion have anteflexion,rotation motion and lateral bending. However, it thing don't know that relationship between the upper body attitude angle and the attitude angle of the vertebral body in rotation motion and lateral bending. We construct that estimation method of rotation angle and lateral bending angle in the vertebral body.

  • Individualization of Musculoskeletal Model to Analyze Pelvic Floor Muscles Activity  [通常講演]
    Tomohiro Wakaiki; Takayuki Tanaka; Koji Shimatani; Tadayuki Iida; Yoshio Tsuchiya; Kazuya Sugihara; Yoshimi Sugiyama
    DIGITAL HUMAN MODELING SYMPOSIUM 2017年
  • Pelvic Deformation Estimation Based on Analyzing Gait
    Tomohiro Wakaiki; Takayuki Tanaka; Koji Shimatani; Tadayuki Iida; Yoshio Tsuchiya
    39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society 2017年
  • 骨盤底筋群活動解析のための筋骨格モデルの個別適合  [通常講演]
    若生知宏; 田中孝之; 島谷康司; 土谷圭央
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 2017年
  • 腰部アシストスーツのための腰部負担予測  [通常講演]
    岡本仁志; 日下聖; 土谷圭央; 田中孝之
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 2017年
  • 椎間板負荷の推定精度向上のための有限要素解析に基づく脊椎リンクモデル  [通常講演]
    秋本晴馬; 田中孝之; 日下聖; 土谷圭央
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2016年12月
  • 腰部負担が見えるセンサ内蔵ウェア  [通常講演]
    土谷圭央; 日下聖; 田中孝之; 松尾祥和
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2016年12月
  • 筋硬さセンサを用いた腰部筋発揮力推定  [通常講演]
    土谷圭央; 日下聖; 田中孝之; 松尾祥和; 秋本晴馬
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2016年12月
  • ウェアラブル腰部負荷センサの開発と介護施設作業管理への応用  [通常講演]
    日下聖; 土谷圭央; 田中孝之; 松尾祥和
    電気学会制御研究会資料 2016年01月
  • A Calibration Method for Interbody Distance in Lumbosacral Alignment Estimation  [通常講演]
    Yoshio Tsuchiya; Takashi Kusaka; Takayuki Tanaka; Yoshikazu Matsuo; Makoto Oda; Tsukasa Sasaki; Tamotsu Kamishima; Masanori Yamanaka
    INTELLIGENT ROBOTICS AND APPLICATIONS, ICIRA 2016, PT II 2016年 SPRINGER INT PUBLISHING AG
     
    Anteflexion of the spine is essential for many physical activities of daily living. However, this motion places the lumbar discs under heavy loading because of changes in the shape of the lumbar spine, possibly leading to low back pain. With the aim of reducing low back pain, here we developed a wearable sensor system that can estimate lumbosacral alignment and lumbar load by measuring the shape of the lumbar skin as the lumbosacral alignment changes. The shape of the lumbar skin and posture angle are measured by using curvature sensors and accelerometers. In addition, the wearers physique must be considered for the system to be usable by a variety of people. We developed this system by measuring the body parameters associated with anteflexion and studied the changes in the dimensions of the lumbar spine with changes in posture. By measuring the dimensions of the lumbosacral spine on X-ray images, the posture angle, body surface area, and the dimensions of the lumbosacral spine have relevance. A calibration method for lumbosacral dimensions was developed using this relation. However, the estimation method for lumbosacral alignment could not maintain good calibration of interbody distance. Therefore, we further developed the estimation to include a calibration method for interbody distance, thereby improving the estimation accuracy.
  • 筋硬さセンサを用いた前屈動作における手先荷重推定法  [通常講演]
    土谷 圭央; 日下 聖; 田中 孝之; 松尾 祥和
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2016年 

    This study aims to develop of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Need to use the hand load for lumbar load estimation. Therefore, the hand load estimation method is developed by using muscle hardness sensor. By using this method, the hand load can be estimated with enough accuracy.

  • 四元数相補フィルタを用いた複数種センサによる腰部表皮形状の3次元計測  [通常講演]
    日下聖; 土谷圭央; 田中孝之
    バイオメカニズム学術講演会予稿集 2016年
  • ウェアラブル腰部負荷センサを用いた介護施設作業管理  [通常講演]
    日下聖; 土谷圭央; 田中孝之; 松尾祥和
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2015年12月
  • ウェアラブルセンサシステムを用いた腰部負荷推定のための腰仙部寸法校正法  [通常講演]
    土谷圭央; 日下聖; 田中孝之; 松尾祥和; 小田まこと; 笹木工; 神島保; 山中正紀
    計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年11月
  • 1P1-X04 ウェアラブル腰部負荷推定システムのための腰仙部寸法校正法  [通常講演]
    土谷 圭央; 日下 聖; 田中 孝之; 松尾 祥和; 小田 まこと; 笹木 工; 神島 保; 山中 正紀
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2015年05月 
    This study is aimed to developed of wearable sensor system, and propose an estimation method of lumbosacral alignment and lumbar load caused by changes in posture. Obtains the lumbosacral size from the X-ray image, the lumbosacral size calibration method is developed using the body surface area and height. Using these method, and confirm lumbosacral alignment estimation accuracy and the lumbar load estimation accuracy.
  • 1P1-X05 椎体変位を考慮した筋骨格モデルによる腰椎負荷推定 : 立位静止時における椎体重心間距離の解析  [通常講演]
    今村 由芽子; 田中 孝之; 日下 聖; 土谷 圭央
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2015年05月 
    In this study, we propose an estimation model of the lumbar load which is a factor of lumbar disorders. Proposed method uses musculoskeletal model that has elastic elements between the vertebral bodies, and simulates the intervertebral disk pressure and the displacement of the vertebral bodies simultaneously. This paper reports on the comparison with the experimental value of the displacement of the vertebral body in static conditions.
  • ウェアラブル腰部負荷推定システムのための腰仙部寸法校正法  [通常講演]
    土谷圭央; 日下聖; 田中孝之; 松尾祥和; 小田まこと; 笹木工; 神島保; 山中正紀
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年05月
  • 椎体変位を考慮した筋骨格モデルによる腰椎負荷推定―立位静止時における椎体重心間距離の解析―  [通常講演]
    今村由芽子; 田中孝之; 日下聖; 土谷圭央
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年05月
  • Lumbar Load Estimation using a Musculoskeletal Model in Consideration of Vertebral Body Displacement: Lumbar Load Simulation under Static Conditions  [通常講演]
    Yumeko Imamura; Takayuki Tanaka; Takashi Kusaka; Yoshio Tsuchiya
    2015 37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC) 2015年 IEEE
     
    In this study, we propose an estimation model of lumbar load, which is a factor in lumbar disorders. Our proposed method uses a musculoskeletal model with elastic elements between the vertebral bodies, and simulates the inter vertebral disk pressure and the displacement of the vertebral bodies simultaneously.
  • Calibration method for lumbosacral dimensions in wearable sensor system of lumbar alignment  [通常講演]
    Yoshio Tsuchiya; Takashi Kusaka; Takayuki Tanaka; Yoshikazu Matsuo; Makoto Oda; Tsukasa Sasaki; Tamotsu Kamishima; Masanori Yamanaka
    2015 37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC) 2015年 IEEE
     
    Anteflexion of the spine is essential for many physical activities in everyday life. However, this motion places the lumbar disks under heavy load due to changes in the shape of the lumbar spine and can lead to low back pain. With the aim of reducing low back pain, here we developed a wearable sensor system that can estimate lumbosacral alignment and lumbar load by measuring the shape of the lumbar skin when the lumbosacral alignment changes. In addition, we used this system to measure the parameters of anteflexion and studied the change in dimensions of the lumbar spine from changes in posture. By determining the dimensions of the lumbosacral spine on an X-ray image, a lumbosacral dimensions calibration method based on body surface area and height was developed. By using this method, lumbosacral alignment and lumbar load could be accurately estimated using the wearable sensor system.
  • 作業負担評価のためのウェアラブル腰部負荷推定システム (産業保健人間工学会 第19回大会 産業保健を推進するための力 : 超高齢社会日本を支えるために何が必要か?) -- (一般口演)  [通常講演]
    土谷 圭央; 田中 孝之; 日下 聖
    産業保健人間工学研究 = Journal of ergonomics in occupational safety and health 2014年11月
  • 複数加速度・曲率センサを用いた腰椎2次元形状推定のためのセンサシステム  [通常講演]
    土谷圭央; 松尾祥和; 田中孝之
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2014年05月
  • 3A1-S03 複数加速度・曲率センサを用いた腰椎2 次元形状推定のためのセンサシステム(ウェアラブルロボティクス)  [通常講演]
    土谷 圭央; 松尾 祥和; 田中 孝之
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014年05月 
    Anteflexion motion is absolutely necessary when we spend daily life which we carry, snow shoveling, farm work, etc. However, many people have lumbar pain because of anteflexion motion that causes a lumbar disk burden due to changing lumbar shape. For this reason, purpose of this study is make a motion measuring system that can estimate lumbar shape from measuring lumbar skin shape which is change when lumbar shape is change.
  • Estimation of Lumbar Spine based on Back Flextion and Curvature of Skin
    Yoshikazu MATUSO; Yoshio TSUCHIYA; Hiroki HOSHINA; Takayuki TANAKA
    GLOBAL HEALTH 2013，The Second International Conference on Global Health Challenges 2013年10月

産業財産権

受賞

  • 2026年04月 日本機械学会 日本機械学会奨励賞（研究）
     人体動作特徴量解析による身体内部情報推定技術の研究
  • 2023年02月 産業応用工学会 論文賞
     残存機能を活用した立ち座り動作支援機器における適正アシスト力の選定と評価 
    受賞者: 三上 隼人;土谷 圭央;田中 孝之;和田 親宗
  • 2022年12月 計測自動制御学会システムインテグレーション部門 SICE SI2022 優秀講演賞
     ウェアラブルデバイスを用いたアシストスーツ事前評価方法の提案
  • 2021年12月 計測自動制御学会システムインテグレーション部門 SICE SI2021 優秀講演賞
     ねじりばねを用いた歩行アシスト装置による足趾離地への影響について
  • 2021年11月 日本再生医療とリハビリテーション学会 JSRMR2021最優秀賞
     ”着るレントゲン”センサースーツと骨盤ベルト型アシストスーツのアクティブコルセット 
    受賞者: 吉田道拓;田中孝之;土谷圭央
  • 2020年12月 計測自動制御学会システムインテグレーション部門 SI部門研究奨励賞
     X線画像解析に基づく腰部締付力による人体腰部の関節剛性変化のモデル化 
    受賞者: 吉田道拓;田中孝之;金子勇斗土谷圭央;神島保
  • 2019年12月 計測自動制御学会システムインテグレーション部門 SICE SI2019 優秀講演賞
  • 2018年12月 計測自動制御学会システムインテグレーション部門 SICE SI2018優秀講演賞
     
    受賞者: 土谷圭央
  • 2018年03月 北海道大学大学院情報科学研究科 研究科長賞
     
    受賞者: 土谷圭央

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 応用行動分析学とICTを融合したスライディングボード介助技術教育プログラムの開発
    日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2026年04月 -2029年03月 
    代表者 : 岸村 厚志; 飛田 伊都子; 土谷 圭央
  • 座位姿勢に特化した腰部負担推定システムの開発
    スズキ財団：科学技術研究助成<若手>
    研究期間 : 2026年04月 -2027年03月
  • 労災に着目した非侵襲的計測による労働における疲労可視化技術の開発
    日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2024年04月 -2027年03月 
    代表者 : 土谷 圭央
  • 補助感覚に着目した残存機能利用による立ち座り動作支援機器の開発
    公益財団カシオ科学振興財団：第42回（令和６年度）研究助成
    研究期間 : 2024年12月 -2025年11月 
    代表者 : 土谷圭央
  • センサフュージョンによる簡易的疲労推定システムの構築
    スズキ財団：科学技術研究助成<若手>
    研究期間 : 2024年04月 -2025年03月 
    代表者 : 土谷圭央
  • 非侵襲的ウェアラブル心身的負担計測システム
    NEDO：官民による若手研究者発掘支援事業マッチングサポートフェーズ
    研究期間 : 2022年09月 -2023年08月
  • 健康年齢延伸を目指した作業負担に基づく体力増進システムの開発
    ノーステック財団：研究開発助成事業 札幌ライフサイエンス産業活性化事業 事業化支援補助金
    研究期間 : 2022年08月 -2023年03月
  • 腰部負担可視化デバイスによる作業負担評価システムの開発
    科学技術振興機構：SCORE大学推進型拠点都市環境整備型
    研究期間 : 2021年07月 -2022年02月
  • 新たな非侵襲計測技術を用いた作業負担の見える化による腰痛要因解明
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 若手研究
    研究期間 : 2019年04月 -2021年03月 
    代表者 : 土谷 圭央
     
    腰痛に原因究明は難しく，腰痛の8割は要因を特定できていない．介護などの人を持ち上げる場合において，作業者ごとに動作が異なり，一人によって腰痛の要因である腰部負担が異なる．このため，個別の対応を行うために本研究では腰部を中心とする新たな非侵襲的内部負担計測システムを構築した．このシステムを用いて腰部負担と心的要因の関係性について骨盤ベルトを用いて評価を行い，負担値と負担感覚の相関を確認した．また，介護作業に関するアンケートを行い腰痛要因と作業の関係性について解析を行った．今後アンケートと動作における腰部負担値の計測を組み合わせることで，腰痛要因の解明へと繋げることができる．
  • 内部情報推定に基づく新たな非侵襲的計測技術と装着型装置による腰部負荷推定法の開発
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2016年04月 -2018年03月 
    代表者 : 土谷 圭央
     
    3次元幾何学モデルを用いて腰部負担を計算するために，3次元筋骨格モデルを定義した．これまで，側屈，回旋運動における筋力による腰部負担を表現するために，3つの筋肉として表現する筋骨格モデルを構築した．しかし，特異点なる姿勢があったため，再度パラメータ調整を行い，腰部負担計算を安定して行える筋骨格モデルに改善した．構築した筋骨格モデルを使うことによって，前後屈動作以外の腰部負担を計算することを可能とした．推定される腰部負担に対しての評価を行うために，市販されている筋骨格モデルSIMMや，産業技術総合研究所で開発されている筋骨格動力学シミュレーションにおける評価を行った．この時，モーションキャプチャで動作を計測し，そのデータを元に解析を行った．現在は，前屈動作における評価を行っている． 手先荷重の変化による腰部の筋活動を計測することにより，背筋と手先荷重による関係を明らかにした．筋肉の弛緩により，筋肉の硬度が変化する特性を利用して，ロードセルによる筋硬度計測を行った．このセンサを筋硬さセンサと呼ぶ．計測結果から，L3-4腰椎間の脊柱起立筋群に筋硬さセンサを当てることにより，筋活動と筋硬度の変化に相関がみられた．次に，腰部負荷と脊柱起立筋群の筋硬度の相関があることが分かった．このことから，脊柱起立筋の筋硬度の変化と腰仙椎アライメントから求めた腰部負荷を組み合わせることにより，手先荷重に変化による腰部負荷の変化をとらえることが可能となっていたが，推定式に問題があり特定の姿勢で腰部負担が発散することが分かった．このため，推定式を改善し姿勢によらず安定した推定結果を出力することが可能となった．推定結果を産業技術総合研究所の筋骨格動力学シミュレーションの値と比較し評価を行った．

委員歴

  • 2022年04月 - 現在   RSJ介護ロボット研究専門委員会
  • 2025年04月 - 2026年03月   計測自動制御学会 四国支部   会計
  • 2025年03月 - 2026年03月   第31回ロボティクスシンポジア   実行委員
  • 2024年12月 - 2025年12月   SICE SI2025   プログラム委員会 幹事
  • 2024年04月 - 2025年03月   第30回ロボティクスシンポジア, 実行委員
  • 2022年06月   ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022 in Sapporo   委員（広報・WEB）
  • 2022年03月   第27回ロボティクスシンポジア   実行委員 オンライン担当

担当経験のある科目

  • 電気・電子回路I香川大学
  • 微分積分香川大学
  • 電気回路香川大学創造工学部
  • 制御工学苫小牧工業高等専門学校
  • システム制御苫小牧工業高等専門学校

その他のリンク

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