| Project/Area Number |
19K11324
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
福永 道彦 大分大学, 理工学部, 准教授 (90581710)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 筋骨格系 / 筋冗長性問題 / 筋発揮戦略 / 拮抗筋の同時収縮 / 繊細な出力制御 / 筋冗長性 / 拮抗筋 / バイオメカニクス / 人工ニューラルネットワーク / 膝運動解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，下肢の筋骨格系をモデル化し，動作中の筋力をニューラルネットワークによって最適化することで，冗長設計された筋における筋力発揮戦略を検討する．まずは二次元，連結リンクによる単純モデルにペダル漕ぎなどの単純な動作を行わせて知見を得る．しかる後に，三次元化，膝関節運動モデルの適用によってモデルを現実に近づけ，歩行などの複雑な動作を行わせる．三次元の動作に対して，膝関節の不安定性を考慮して，動作中の筋発揮戦略，特に拮抗筋や二関節筋の使い方について検討する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，骨格筋における拮抗筋の同時発揮がどのような状況でどの程度発生するかを調べることである．これまでに実施したシミュレーションの結果から，繊細な出力制御が必要な場合，特に不安定な外乱のもとでそのような制御が必要な場合に拮抗筋が働くと仮定し，それを確認する実験を行った．しかし，静的な条件で，上肢を固定して手先の発揮力を調整する実験では，被験者によって筋発揮（測定された筋電）にばらつきがあった．
実験の対象として，日常生活動作が好ましいという知見を得たため，過去にシミュレーションを行った実績のある自転車のペダルを漕ぐ動作を採用した．しかし，通常の自転車は両脚で漕ぎ，片脚に拮抗する形で片脚を用いることができるため，不適切であった．そこで，片脚のみで自転車をこぐ動作を対象とした実験を行った．結果として，動作が不慣れなものとなり，個人差は依然として大きかったが，ペダルを漕ぐ速さを繊細に調整しようとすると拮抗筋の発揮が大きくなる現象が確認できた．この実験で，出力に関連する筋群が多いと，代償的に発揮される筋の存在によって整理された結果が得られない問題が指摘された．そこで，被験者が日常的に慣れた動作で，動的なものより静的なものが好ましく，なおかつ関連する筋群が少ない実験を計画・試行した．その結果として，検討中の状況ではあるが，股関節・膝関節まわりの筋が影響しないよう姿勢を工夫し，足先でペダルを踏む動作が適切であると考え，準備中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験について，測定するたびに様々な問題点が発覚し，その原因を考察してきた．動的な動作では筋力に関するパラメータを同定しにくいこと，不慣れな動作は筋発揮戦略が最適化されておらず個人差が大きくなること，拮抗筋以外の筋が拮抗作用をもたらす動作は不適切であること，多くの筋が関わる動作では代償が発生することなどである．実験を繰り返すごとに，当初想定していた状況に近づけているが，当初計画からの遅れは取り戻せていない状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点では，静的で，関わる筋が少なく，日常動作をもとにした，足関節まわりの筋によってペダルを踏む力を調節する動作を対象にした実験を計画しているが，結果を見ながらさらに方法を改善する必要が考えられる．また，この方針がうまくいかなかった場合に備えて，動的で総合的な身体動作であっても，日常的に慣れており，また拮抗筋以外の拮抗作用が少ないようなものを選んで，スポーツや楽器演奏などの繊細な出力制御が必要とされる動作を対象とした実験を並行する．
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
