2017 Fiscal Year Research-status Report
足底圧分布変化の空間的・経時的定量化による歩・走動作の安定性を評価する試み
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16K13005
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| Research Institution | Nippon Sport Science University |
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Principal Investigator |
船渡 和男 日本体育大学, 体育学部, 教授 (60181442)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 足底圧分布 / 床反力 / 足裏 / 歩行 / 走行 / スポーツバイオメカニクス / スポイーツ科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
足底部で経時的に計測される足底圧・荷重分布を定量化し、歩行・走行評価のための足底圧・荷重分布パターン検討を以下の2点に着目して、研究を遂行することを目的とした。①足底圧・荷重分布パターンを定量化するために、足底を解剖学計測点から区分し、三次元モーションキャプチャーシステム、床反力計、足底圧計を同期した統合システムを活用してそのシステムから得られるデータの妥当性及び正確性を検証した。②歩行および走行中の足底圧・荷重分布パターンを、移動速度変化、発育発達による変化、競技特性による相違あるいは障害の有無による違いなどを比較計測することにより、主として定量化された足底圧分布の変動を基準に、動作の安定性を評価する尺度作成を試みた。
H29年度の研究においては、足底圧変化と身体の動作を関連づけるために、モーションキャプチャーから求めたキネマティックなデータと足底圧変化の関連性を検討した。
歩・走度差において不安定な移動動作を示す児童や中高年齢者あるいはアキレス腱などの足部障害経験者および一般健常成人を被験者とした。動作の安定性の指標として、移動速度を違いによる足底圧分布と床反力の変動および身体関節運動のキネマティックス変量の変動性(Variability)に注目し、足底圧分布の経時的変動に影響を及ぼすキネマティックス要因との関連性について検討した。また走・歩行動作時の即時的に足底圧分布状況をビジュアルにフィードバックすることにより、不安定な人が安定した移動運動を獲得できるような介入プログラムを試みた。
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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
人間の基本的な動作である「歩行」は殆どが無意識的に遂行される運動であるが、ステップサイクル毎の時間的、空間的パラメーターを測ってみると、一定スピードであっても変動していることが知られている。また発育発達に伴って幼児期や高齢者ではステップサイクルの周期性が乱れ、転倒を引き起こしやすい要因を作っている。一方スポーツ現場のコーチ、指導者は、選手へのコーチング、アドバイス、技術（スキル）指導を行う際に、「足裏の感覚」などを表現として用い、指導を行うことがある。
スポーツなどにおける再現性の高い動作を習得するためには、“いつ”“どこで”“どのくらい”の調整を行うかという足底圧のステレオタイプ化が要因となっていることが考えられる。
このような観点から本研究は、日常的な歩行、走行での「足裏感覚」と動作の変動性に焦点をあて、時系列に沿った足底荷重や３成分床反力の変動と動作の変動との関係性を検討した。児童の不安定歩行や中高年齢者の転倒しやすい歩行を矯正するために、その原因を作っている、床反力３成分や経時的足底荷重変化を提示しながら、安定動作の獲得を目指す中で研究が遂行されている。
足底圧・荷重分布に関する情報は、正常あるいは異常歩行の区別や、スポーツシューズやインソールの開発のために活用されている。しかしながら、その多くのは、足底圧・荷重分布データから医師、臨床医、職人による定性的な分析から診断や評価が行われていることが多い。
本研究では、これらの問題点をクリアして、歩・走動作中の定量的分析に耐えうる時系列に沿った荷重分布を得ることにチャレンジして、そのパターンの再現性や変動性を評価することを試みている。
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| Strategy for Future Research Activity |
周期的運動である歩・走動作の変動性に関しては、ストライドの長さや頻度の変動あるいは床反力のピーク値などの変動で評価する手法が今まで行われてきた。本研究ではこれに加えて、圧力中心の位置を決定する足底部の圧力分布の変動性についても検討する。これまで足底圧分布に関しては色や等圧線でその分布を示す定性的手法が一般的であったが、本研究では足底の場所、圧力に関する定量的データを経時的に提示することを試見ている。この点で近年では、精度の良い足底圧分布センサーが開発され、各動作での足底圧分布を正確に把握することが可能となった。また本研究では、足底部を分割して各部位ごとの足底圧を時系列に沿って定量化すると同時に、床反力計測器埋設の歩行路上での歩・走行時の３成分の床反力とモーションキャプチャーシステムによるキネマティックス変量の変動が大きるなることを不安定ととらえ、その出現時相と要因について明らかにした。
本研究は、足底圧・床反力の変化と動作を同時に分析するシステムを構築することで、足底圧分布の時間的な変化と動作の変動の因果関係を検討することができる。特に幼児や加齢あるいは臨床的観点から、歩・走行動作の不安定性について評価し、かつ改善のためには足圧分布の変容を意識する介入研究に発展できると考えている。このような観点から本研究は、バイオメカニクス研究のみならず、医療、リハビリ、スポーツ分野へと様々な分野への応用することができると考えられる。「足裏感覚＝スキル（技術）」と考えて、足底部位での荷重を選択的に変化させることによって、安定した動作やスポーツパフォーマンスからみて合目的的な動きづくりへと改善されることに貢献できると考えている。
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| Causes of Carryover |
データ分析・集計委託費用が、見積額より安価で支出できたため、次年度使用額が生じた。
この費用は次年度でのデータ分析委託および検者謝礼金としての充当を計画している。
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