| Project/Area Number |
23K11822
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
千葉 龍介 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80396936)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 歩行開始動作 / 歩行停止動作 / 筋骨格モデル / 計算機モデル |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの歩行開始動作・停止動作のメカニズムを解明し，高齢者の転倒機序を推定することを目的とする．立位→歩行開始→歩行→歩行停止→立位という一連の運動を可能とする70筋・15自由度の計算機モデルを構築する．「筋緊張の亢進および切り替えのタイミングの不全が転倒可能性を高める」と仮説を設定し，計算機モデル上でパラメータを変更することで仮説を検証する．計算機モデルを構築には，自由度を拘束した最適化から筋シナジー解析を通じて運動に必要な筋活動を同定しFeedforward制御として組み込む．これを自由度を解放しつつ繰り返すことで超多自由度冗長系の計算機モデルを構築する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では「計算機モデルにより高齢者の転倒可能に関わる要素を推定すること」を目的としている．「筋緊張の亢進および切り替えのタイミングの不全が転倒可能性を高める」と仮説を設定し，計算機モデル上でパラメータを変更することで仮説を検証する．立位→歩行開始→歩行→歩行停止→立位という一連の運動を可能とする70筋・15自由度の計算機モデルを構築し，その計算機モデル上で転倒に繋がるパラメータを同定することで仮説を検証する．そのための具体的な課題は①計算機モデルの作成，②被験者実験による計算機モデルの妥当性検証，③パラメータ操作による仮説の検証，である．
計算機モデルの作成は，各動作がスムーズに行えることを評価値とし，FB制御における変数を最適化によって求めることで制御器を設計する．段階的な制約の開放による最適化を行うことで超多自由度冗長系の動作が設計可能となる．被験者実験による計算機モデルの妥当性検証は上記の設計した計算機モデルに対し，その妥当性を検証するため，健常な若年者および高齢者の歩行分析により行う．パラメータ操作による仮説の検証は仮説としている「筋緊張の亢進およびタイミングの不備」により如何なる転倒を示すかを精査する．
本年度（2023年度）においては①計算機モデルの作成において歩行の動作を実現した．また歩行開始動作のプロトタイプの作成も行った．また，②被験者実験においては必要な機器の選定および被験者実験の協力団体との打ち合わせと倫理申請を完了した．次年度においては歩行開始動作のモデルを作りつつ，被験者実験を行っていく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
倫理申請および実験条件の作成は完了した．モデルも順調に作成している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はモデルの作成に平行しつつ被験者実験を行う．それらによるモデルの妥当性が得られた後に，転倒の予測シミュレーションを行うことで仮説を検証する．
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