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虚弱高齢者のための筋骨格モデル解析を用いたリハビリ・トレーニングの高度化

Research Project

Project/Area Number 22K04022
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionAkita National College of Technology

Principal Investigator

小林 義和  秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (50331971)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsバイオメカニクス / 車いす / 筋張力 / 抗重力筋 / 関節モーメント / 筋骨格モデル解析ソフト / 筋骨格モデル / フレイル / トレーニング / リハビリテーション
Outline of Research at the Start

本研究の目的は,フレイルや筋力低下者の自転車運動や歩行運動,起立着席動作などを対象に,筋骨格モデルを用いた筋張力評価を行い,トレーニング,リハビリテーションの効果的な手法を提案すること.さらに,フレイル患者数を少なくし,要介護者を減らすことである.
学術的独自性は,本来歩行用として開発された筋骨格モデル解析ソフト(OpenSim)を自転車に応用して,筋張力を計算できる新しい方法を提案したこと,さらに自転車,歩行,起立・着席動作,台車を押す動作などを総合的に評価しリハビリテーション,トレーニングに応用でき,将来のフレイルの予防,高齢者らの健康寿命を延ばすことに有効である.

Outline of Annual Research Achievements

令和5年度は,ポールウォーキングを行った時の歩行速度と下肢筋張力(抗重力筋)の影響を調べた結果、歩行速度が比較的小さいとき(58bpm)では立位姿勢や、歩行を維持するための筋のトレーニングに有効であることが分かった.一方、歩行速度が比較的大きいとき(96bpm)は,歩行中および左右の足の切り替え時、慣性が働くと考えられる体幹を支える筋のトレーニングに適する可能性が示唆された.これらの結果について論文投稿を行ったところ,日本機械学会論文集に採択された.
さらに,フレイル用の車いす取り付け型自転車について,回転型と踏み込み型自転車について,これまでは右足用のセンサのみで実験を行ってきたが,本予算で左足用のセンサシステムを購入し研究を行った.その結果,右足と左足のデータを両方使用した方が良いデータを得られる条件と,右足のデータのみでも高い精度で計算可能な条件が明らかとなった.これらについてバイオメカニズム学会誌に論文投稿を行ったところ,採択され2024年8月に公開されることとなった.順調に研究が進んでいると考える.
現在,台車を押す動作について,10名の被験者のデータ測定が終わり、台車を押し始めるときの条件での結果を解析中であり,得られた結果を学術論文に投稿予定である.
さらに,本予算で購入した筋骨格モデル解析ソフトAnyBodyによる解析も進んでおり,これまで使用してきたオープンソースのソフトウェアであるOpenSimの結果と比較検討して,日本機械学会シンポジウム,スポーツ工学ヒューマンダイナミクス(SHD2024)にて講演発表する予定である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

台車を押す動作の台車の押しはじめについての研究は順調に解析が進んでおり,順次論文投稿する予定である.台車を押して歩いている途中の動作(台車押し歩き動作)についても今後進めていく予定である.また立ち上がり着座動作のうち,立ち上がり動作についても研究中であり,講演発表や論文投稿する予定となっている.おおむね順調に進展していると考える.

Strategy for Future Research Activity

台車を押す動作の押しはじめ動作について論文投稿する予定である.立ち上がり着座動作のうち,立ち上がり動作についても解析を進め論文投稿につなげてゆく.2つの筋骨格モデル解析ソフトの比較検討についても講演発表の後、論文投稿を行っていきたいと考えている.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] 筋骨格モデル解析における車いす取り付け型自転車駆動時の反対足力データの有無が下肢関節モーメント・筋張力算出に与える影響2024

    • Author(s)
      小林義和, 小形実捻, 巖見武裕, 畠山和利, 粕川雄司, 宮腰尚久
    • Journal Title

      バイオメカニズム学会誌

      Volume: 48(3)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Center-of-gravity velocity estimation using lower limb muscle forces during walking2024

    • Author(s)
      Ayuko Saito, Shohei Noyori, Takato Toyofuku, Yoshikazu Kobayashi, Satoru Kizawa
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering(JBSE)

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of center of gravity velocity using estimated lower limb muscle forces during squatting2023

    • Author(s)
      Ayuko SAITO, Yoshikazu KOBAYASHI, Satoru KIZAWA
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 18 Issue: 3 Pages: 23-00155-23-00155

    • DOI

      10.1299/jbse.23-00155

    • ISSN
      1880-9863
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nordic-pole walking speed effects on muscle forces working against gravity2023

    • Author(s)
      小林義和, 齊藤亜由子, 木澤悟, 宮脇和人
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 89 Issue: 923 Pages: 23-00089-23-00089

    • DOI

      10.1299/transjsme.23-00089

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] OpenSimを用いた筋張力推定におけるReserve actuatorの影響2022

    • Author(s)
      齊藤亜由子,細谷拓冬,小林義和,木澤悟
    • Journal Title

      科学・技術研究

      Volume: 11(2) Pages: 117-123

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 車いす取り付け型自転車の駆動方式の違いが下肢筋張力に及ぼす効果2022

    • Author(s)
      小林義和,畠山和利,斉藤公男,島田洋一
    • Journal Title

      臨床バイオメカニクス

      Volume: 43 Pages: 221-226

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 障がい者または筋力低下者のためのリハビリテーション自転車の運動解析2023

    • Author(s)
      小林義和
    • Organizer
      秋田工業高等専門学校オープンイノベーション討論会(SDGs)
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] フレイルのための車いす取付け型自転車の下肢両脚筋張力解析2023

    • Author(s)
      小林義和, 巖見武裕, 畠山和利, 斉藤公男, 粕川雄司, 宮腰尚久
    • Organizer
      第50回日本臨床バイオメカニクス学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 卓球ラケットのボール衝突位置変化がラケットのひずみ値に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      石塚由奈, 渡辺隆太, 三浦泰成, 上林一彦, 佐々木崇紘, 野澤正和, 今田良徳, 小林義和
    • Organizer
      シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2023講演会,C-5-3
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 虚弱高齢者のための2種類の車いす自転車乗車時の両下肢筋張力解析について2023

    • Author(s)
      小形実捻, 小林義和, 巖見武裕, 宮腰尚久
    • Organizer
      シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2023講演会,A-3-3
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 虚弱高齢者のための2種類の車いす自転車乗車時の両脚筋張力の比較2023

    • Author(s)
      青木樹生, 小林義和, 巖見武裕, 宮腰尚久
    • Organizer
      日本機械学会東北学生会大53回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 卓球ラケットのボール衝突位置変化がラケットのひずみ値に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      渡部隆太, 三浦泰成, 上林一彦, 今田良徳, 野澤正和, 小林義和
    • Organizer
      日本機械学会東北学生会第53回学生員卒業研究発表講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 卓球ラケットとボールとの衝突時運動の解析(高速カメラとひずみ値の同時測定)2022

    • Author(s)
      三浦泰成, 渡辺隆太, 上林一彦, 野澤正和, 今田良徳, 小林義和
    • Organizer
      シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2022講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 台車を押す動作における筋張力解析2022

    • Author(s)
      三國優斗, 小林義和, 宮脇和人, 齊藤亜由子, 木澤悟
    • Organizer
      シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2022講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 起立動作における筋張力解析2022

    • Author(s)
      鈴木捷己, 小林義和, 宮脇和人, 齊藤亜由子, 木澤悟
    • Organizer
      シンポジウム:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2022講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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