2019 Fiscal Year Annual Research Report
ダイナミックな身体動作に関する体幹部の力学的貢献の解明
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18J21267
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
工藤 将馬 立命館大学, スポーツ健康科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 歩行動作 / 走行動作 / 体幹部 / 剛体リンクモデル / AIC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの歩行および走行動作において，体幹部の運動機能は，動作中の身体の姿勢，歩容，様々な障害及び転倒リスクに影響を及ぼすことが示唆されている．したがって，これらの動作中における体幹部の運動機能を明らかにすることは歩行及び走行機能の維持・向上に有益であることが考えられるが，その力学的メカニズムは未だ明らかでない．体幹部の運動に関する力学的メカニズムの解明を妨げている要因として，1.歩行及び走行動作中における体幹部の運動を適切に表現するモデルが構築されていないこと，2.上記の要因1に起因して，歩行及び走行動作における体幹部の運動力学的な貢献を評価することが出来ないことが挙げられる．この現状を解決するために本研究では，歩行および走行動作中の体幹部の運動を表現する際に適した剛体リンクモデルを構築し，力学解析手法を用いて歩行及び走行動作中における体幹部の力発揮特性を明らかにする．
2019年度は，モデルの適合度と汎化性能のバランスを考慮に入れたモデル性能評価を行うための指標である赤池情報量基準に基づき，歩行及び走行動作中の体幹部の運動を剛体リンクモデルで表現する際に最適な自由度を決定した．実験の結果，歩行動作においては，体幹部を2つまたは3つの剛体セグメントでモデル化することがモデルの適合度と汎化性能のバランスを考慮に入れた上で最適であるという事が明らかになった．走行動作においては，体幹部を２つ，３つまたは6つの剛体セグメントを有するモデルは，適合度と汎化性能のバランスにおいて等価であることが明らかになった．この研究成果は，国内および海外学会にて報告し、学術雑誌Gait & Postureに掲載された．
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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
本年度は，歩行及び走行動作中の体幹部の運動を剛体リンクモデルで表現する際に最適な自由度を決定することを試みた．本年度の取り組みの結果，歩行動作においては，体幹部を2つまたは3つの剛体セグメントでモデル化することがモデルの適合度と汎化性能のバランスを考慮に入れた上で最適であるという事が明らかになった．走行動作においては，体幹部を２つ，３つまたは6つの剛体セグメントを有するモデルは，適合度と汎化性能のバランスにおいて等価であることが明らかになった．この研究成果は，国内および海外学会にて報告し、学術雑誌Gait & Postureに掲載された．
本年度予定していた歩行および走行動作中の体幹部の運動を力学的な振る舞いを評価するためのモデル構築は上記の通り完了しており，研究は計画通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度構築した剛体リンクモデルに筋腱複合体の振る舞い（力－長さ，力－速さ関係等）を考慮した筋骨格モデルを構築しコンピュータ上で走歩行動作をシミュレートすることで，これらの動作中に発揮される体幹筋群の力発揮特性を評価することに取り組む．
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