2019 Fiscal Year Annual Research Report
無重力環境や老化による筋機能低下の原因解明と予防装置の開発
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17H03193
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
辻内 伸好 同志社大学, 理工学部, 教授 (60257798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大平 充宣 同志社大学, 研究開発推進機構, 客員教授(嘱託研究員) (50185378)
伊藤 彰人 同志社大学, 理工学部, 教授 (60516946)
上林 清孝 同志社大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (70415363)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動制御 / トレッドミル / 慣性センサ / バイオメカニズム / 微小重力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋は骨格筋量を維持するだけで骨萎縮の予防法となる．さらに，単に骨格筋萎縮の予防だけでなく，例えば加齢性筋肉減弱症（サルコペニア）など様々な生体機能の退行性変化の予防法につながる．本年度は，上記研究テーマに対して，①②③④項目で下記の成果を得た．①NASA ARGOS を用いた低重力下の歩行解析：NASA JSCとの共同研究をすすめるためにNASA eIRBの承認を受けたが，共同研究契約の途中で契約の見直しが行われ，それ以降契約が進んでいない．NASA-JSCの「ARGOS」の使用に係わる契約が進まないため，上下方向と進行方向に自由度を有する重力免荷能動制御システムの開発に着手した．②廃用性筋萎縮の原因解明：低重力環境を模擬可能な「反重力トレッドミル Alter-G」を使用した低重力環境下の歩行状態をウエアラブル計測装置によって計測し，歩容の変化と下肢抗重力筋の活性化度を実験運動解析とSIMM解析によって明らかにした． ③負荷制御型の自走式トレッドミルの開発：低重力環境下で下肢三頭筋の筋活性度が低下することが確認されたので，計画通り自走式トレッドミルを試作し運動計測と表面筋電位計測を実施して，抗重力筋に及ぼす影響を検証した．負荷を制御することにより，下肢三頭筋の活性度が向上することが明らかとなった．検証結果に基づき，スプリット型のトレッドミルをシングルベルト型に改良し両者の効果を比較した．④サルコペニアの予防装置の開発：臥床状態で歩行状態を模擬し、アクチュエータを制御することで足関節をアクティブに動作可能なリハビリテーション装具の設計に着手した．
本研究に関係する成果を，論文2件，国際講演（査読付き）2件，国内学会12件で公開した．
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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
①NASA-JSCの「ARGOS」の使用に係わる契約が進まないため，上下方向と進行方向に自由度を有する重力免荷能動制御システムの開発に着手し，本年度第1号試作機が納入される．
②ALTER-Gを用いた下半身免荷実験によって低重力が下腿三頭筋におよぼす影響を実験とSIMM解析で明らかにし，国際学会で講演した．
③スプリット型のトレッドミルをシングルベルト型に改良し両者の効果を比較することでその特徴を明らかにした．
④リハビリテーション装具開発の基盤として下肢装具ゲイトイノベーションを購入し，販売元の協力の下改造する方針を決定した．
目標の４項目に対して計画通りの成果が得られたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
①②NASA JSC保有の重力免荷能動制御システム「ARGOS」の使用契約締結をすすめるが，前年度設計し，今年度納入される２自由度重力免荷能動制御システムの重力制御システムを開発し，低重力環境を模擬する．このシステムを用いて空間的な制約を受けることなく負荷状態や関節角度，表面筋電位に基づく下腿骨格筋群の筋活動量を計測し，Alter-Gの解析結果と比較する．
③改造したシングルベルトの負荷制御型トレッドミルの一定負荷制御による，下肢三頭筋の筋活性度の向上を確認し，リハビリテーションに適した負荷制御アルゴリズムを開発する．
④臥床状態で歩行状態を模擬し，アクチュエータを制御することで足関節をアクティブに動作可能なリハビリテーション装具を試作する．
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Research Products
(16 results)
