| Project/Area Number |
22K12908
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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 90150:Medical assistive technology-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
和田 親宗 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (50281837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北川 広大 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (20965256)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 体位変換 / 腰痛 / 腰部圧縮力 / 移乗 / 動作 / 腰部負荷 / 姿勢 / 計測 / センサ |
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| Outline of Research at the Start |
介護・看護現場における腰痛発生原因の1つとして，腰痛予防に効果のある姿勢や動作の習得が難しいことが挙げられる．そこで，介護・看護作業時の腰痛予防につながる，腰部負荷低減方法を提案し，その有効性の証明を本研究の目的とした．具体的には，臨床場面で，介護者等が直感的に理解でき，かつ制御できる初期姿勢によって，介護・看護作業時の腰部負荷を低減できるか否かを明らかにする．まず，装着型センサによって計測した動作から腰部負荷を推定する手法を開発する．そして，申請者の過去の研究結果に基づいて提案する腰部負荷を低減できる初期姿勢が，他の初期姿勢でおこなわれた動作に比べて，腰部負荷を減らすことを示す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
介護・看護時の「移乗介助」と「体位変換介助」の動作を対象に，腰部負荷を低減するための，臨床場面で利用可能で当事者自身が調整できる初期姿勢の有効性を示すことが目的である．これらの動作の腰部負荷を減らすため，以前から腰部負荷の少ない動作を誘導する初期姿勢，具体的には動作を始める際に，当事者が自分で調整可能な，足位置や体幹姿勢を提案し研究を進めてきた．以前の研究において，模擬環境で有効性を調べたものの，実際の現場とは異なると考えられる．そこで，本研究では，まず姿勢から腰部負荷を推定する方法を確立し，次に実環境下で，提案する初期姿勢の有効性を明らかにする．2023年度は，実際の現場で計測することを想定し，体位変換時の動作から腰椎圧縮力を推定する方法を確立した．体位変換動作を，慣性センサ式モーションキャプチャシステムにより計測し，そのデータをもとに，筋骨格シミュレータ（AnyBody modeling system：以下，AnyBody）により腰部圧縮力・腰部剪断力を推定した．慣性センサ式モーションキャプチャシステムを全身に装着し，模擬介助の動作データを取得，AnyBodyへの入力とした．慣性センサ式モーションキャプチャシステムとして，Perception neuronのversion 3（無線式）を用い，光学式モーションキャプチャシステムによる計測結果を真値として，腰部圧縮力・腰部剪断力の誤差および身体各部の位置誤差を評価した．その結果，約100Nほどの腰部圧縮力の誤差，約80Nほどの腰部剪断力の誤差，約5cmほどの平均位置誤差となった．またドリフトの影響を受けない計測時間は1分程度であることもわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度は，体位変換介助時の動作から腰椎圧縮力を推定する方法を確立することを目的に研究を実施した．腰椎圧縮力推定のために，過去の研究の知見を基に，筋骨格シミュレータ（以下，AnyBody）での筋骨格モデルを作成した．このモデルを駆動させるための入力データとして動作データが必要である．本研究では現場で利用を想定し，昨年度，慣性センサ式モーションキャプチャシステム（Perception neuron version 3）を購入した．このシステムを用い，体位変換介助動作を計測，このデータをもとにAnyBodyで体位変換介助時の人体モデルを作成，腰部圧縮力を推定した．同時に，身体各部の位置も推定した．光学式モーションキャプチャシステムによる動作計測データを用い，AnyBodyで推定した腰部圧縮力および，計測された身体各部位置を真値として，慣性センサ式データからの推定値の精度評価をおこなった．被験者3名に，体位変換介助動作を模した動きを，10回ずつおこなわせた．その際の動作を光学式および慣性センサ式モーションキャプチャシステムで記録し，腰部圧縮力，腰部剪断力および身体各部位置の誤差を算出した．その結果，級内相関係数は約0.9と高い値となり，腰部圧縮力のRMSEは108N，腰椎の前後剪断力は79N，となった．また，身体各部位置の誤差の平均は4.1cmとなった．最大圧縮力は2000N程度となっており，過去の知見とはずれのないことがわかり，人体モデルそのものは妥当であると考えられる．今後，現場で計測した結果については，上述した誤差を含んだものとして考察していく必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度の前半で「提案初期姿勢の有効性評価」を実施する．様々な初期姿勢からの，移乗介助動作および体位変換動作における腰椎圧縮力を比較し，提案する初期姿勢が最小になることを示す．研究室学生5名を対象に，患者を想定した人形を対象に様々な初期姿勢からの介助動作をおこなってもらい，提案する初期姿勢の有効性を調べる．過去の研究結果をもとに初期姿勢を決めるが，これは動作時間の長短，要介護者との体格差などの環境要因を無視して得られた理論値である．そこで，この理論値が様々な条件でも最適か否かを調べ，必要に応じて初期姿勢を修正する．その後，2024年度の後半で，介護現場で，介護者5名の移乗介助動作と体位変換介助動作を，慣性センサ式モーションキャプチャシステムにより計測する．この際，通常の介助動作と，上記で求めた初期姿勢を踏まえた介助動作の2パターンを計測する．そして，AnyBodyにより，腰部圧縮力や剪断力を推定し，初期姿勢の腰部負荷低減の効果を検証する．
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