2018 Fiscal Year Research-status Report
運動習慣のない高齢者への工学・心理学的アプローチによる運動支援手法に関する研究
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17K20019
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
細野 美奈子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (70647974)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井野 秀一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 副研究部門長 (70250511)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 運動支援 / 高齢者 / アクチュエータ / システム設計 / 生理計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、生活行動空間（life-space mobility）が低下しがちな高齢者が自己主体感を持って運動に取り組めるよう、在宅かつ座位で利用可能な運動支援システムの開発を行い、システムが運動・認知機能に与える影響を評価することである。研究の2年目では、1年目に試作した運動支援システムについて、システムを用いた場合に実現可能な足部運動の種類と運動機能への影響について検討した。試作したシステムは、①拘束や装着することなく使用可能であること，②緩衝作用による反力を利用可能であることを満たすよう、空気圧アクチュエータを用いて試作した。実験では、試作したシステムを用いて、足関節の底背屈運動やレジスタンス運動（足下の膨張したエアバッグを押しつぶす運動）を座位のまま実施した際の脈拍数や筋電信号などの生理的データを計測し、身体に与える影響について評価・考察をおこなった。実験の結果、運動支援システムを用いて実施したそれぞれの運動では、安静時と比較して脈拍数にほぼ変化が見られなかったことから、システムを利用して実施する運動は心肺機能への負担がない程度の軽運動であることが示唆された。また、研究1年目で得られた座位で行う足部自動運動が与える身体的影響と本実験で得られた結果とを比較すると、実験結果に大きな差が見られなかったことから、試作したシステムは座位での軽運動の実施を支援しうる可能性が示唆された。これらの研究成果は人間計測や生活支援、運動支援に関わる複数の国内学会にて発表を行った。
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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
保健活動に参加せず家に閉じこもりがちで「継続的な運動に取り組んでいない高齢者層」に対して行動意欲の喚起や運動の習慣化を促すために、本研究では座位のまま利用可能な運動支援システムの開発に取り組んでいる。
はじめに、基礎設計に向けた予備的実験としての人間計測およびシステムの試作に取り組んだ。予備的実験では、座位で取り組む足部の軽運動が心理的・身体的に与える影響を評価することを目的に、被験者を募集して座位で足関節の背屈運動を行った。実験の結果、座位で取り組む足部の軽運動は、血流量には影響を与えるものの、心肺機能への負担が生じない程度の運動強度であることが示唆された。一方、心理的影響に関しては、運動習慣の有無によらず主観的な疲労度や快・不快感情などに個人間に大きな差が生じたことから、運動習慣の有無やセルフエフィカシーとは別の要素が運動実施者の心理に影響を与える要因として考えられることが示唆された。
この実験結果を受けて、システム使用者の意志や発想で任意の足部自動運動が可能となるよう、①拘束や装着することなく使用可能であること，②緩衝作用による反力を利用可能であることを満たす運動支援システムの試作に取り組んだ。試作したシステムは空気圧アクチュエータを用いることとした。試作した運動支援システムを用いた場合に実現可能な足部運動の種類と運動機能への影響について検討するため、システムを用いて足関節の底背屈運動および足関節底屈動作のレジスタンス運動を実施した場合の脈拍数や筋電信号などの生理的データを計測した。実験の結果、運動支援システムを用いて実施したそれぞれの運動では、安静時と比較して脈拍数にほぼ変化が見られなかったことから、システムを利用して実施する運動は心肺機能への負担がない程度の軽運動であることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、試作したシステムを用いた運動支援方法とする「運動を促す機能」の実現に向け、システムの出力制御が使用者へ身体的・心理的に与える影響の変化について、人間工学実験による評価を行う。
はじめに、システムのエンドエフェクタであるエアバッグについて、バルブ制御によってバッグの膨張・収縮速度を調整したとき、そのエアバッグを用いて足部の軽運動を実施した際の実施者へ与える身体的・心理的効果を計測する。身体的効果の計測には、脈拍数や脈波などを得られるパルスオキシメータや筋電センサ、ゴニオメータなどを用いる予定である。心理的効果の計測には、主観的運動強度やフィーリングスケール、フロー分布図といった心理的指標を用いることを検討している。また、運動の前後にシステムの使用感や運動への疲労感といったアンケート調査も実施する。得られた結果をもとに、運動支援システムが使用者の運動機能や心理状態へ与える影響や、心理的効果・身体的効果の相互関係性について考察する。加えて、バッグの膨張・収縮速度のパラメータがシステムの「運動を促す機能」にどのような影響を与えうるか評価する。
続いて、上記の実験結果をもとにバッグの膨張・収縮速度を調整したエアバッグを搭載した運動支援システムを開発する。開発した運動支援システムについて、人間工学実験によってシステム使用時の身体的・心理的効果を測定し、システムの有効性を評価・検討する。また、足部を拘束し運動内容を限定する既存の足関節運動システム（市販品）を使用した場合の、主に足部の動作制限の有無が与える心理的な影響について、開発したシステムと比較・検討する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由として、今年度に足部の運動支援システムの改良と検証に取り組んだところ、システムの特色である「運動を促す」機能の有効性に、足部の動作制限の有無や、運動した際の支援システムからの反力を含む物理的刺激が影響を及ぼす可能性が新たに示唆されたことが挙げられる。これにより、「運動を促す」機能を実現するためには、システムのエンドエフェクタであるエアバッグの膨張・収縮速度や膨張高さ、膨張圧などのパラメータが運動実施者に及ぼす影響について人間工学実験により計測・評価し、より深く考察する必要性が生じた。また、既存の足部を拘束して使用するタイプの運動機器との比較・検討を通じて、足部を拘束せず反力を利用するタイプの本提案システムの有効性検証を行うこととした。そのため、次年度使用額を用いてこれらの実験で必要とされる比較検討用の機器製作や、実験系の構築の経費に充てることとしたい。
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