2020 Fiscal Year Research-status Report
トレッドミル上での身体機能の制限に基づいた転倒回避動作戦略の解明と転倒リスク評価
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20K12756
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 康貴 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00632176)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 元司 九州大学, 工学研究院, 教授 (90202390)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 転倒リスク / 転倒刺激 / 身体機能 / 筋力 / 可動域 / 安定性 / 順動力学シミュレーション / COM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，転倒を引き起こすような強い外乱として刺激（以下，転倒刺激とする）を与えることで滑り転倒現象を再現し，その際の回避動作の解析結果に基づいた新たな転倒リスクの評価を目指している．特に本研究では，各個人で異なる身体機能が滑り転倒時の回避動作戦略に与える影響について，身体器機能を制限した滑り転倒実験による解析とその実験結果に基づいて構築した滑り転倒回避動作モデルを用いた理論解析の両者を用いてアプローチし，個人ごとの回避動作戦略に最も寄与する身体機能を特定することで，回避動作戦略のメカニズムを明らかにし，それに基づく新たな転倒リスクの評価を目的としている．今年度は，滑り転倒回避時の動作モデルの構築を行った．身体機能の一部を制限した状態で，滑り転倒の際の各関節の運動学，運動力学パラメータに焦点をあて、それらがどのように変化するか，予備実験結果から解析し，その結果を用いてヒトの滑り転倒回避時の動作モデルを構築した．また，構築したモデルを用いて行った順動力学シミュレーションにより滑り転倒回避時の安定性評価を行った．順動力学シミュレーションではこれまでの研究成果から探索方法を改良することでシミュレーション時間の短縮化を目指し，従来と比べてシミュレーションコストの低減を行うことができた．加えて，下肢の3つの関節の可動域を制限させた際の安定性を比較し，下肢の関節の中でどの関節の運動が転倒リスクに最も大きく影響を及ぼしているのか検討した．またそれぞれの関節において段階的に可動域を低下させた際の安定性の変化は同様でないことがわかり，下肢の関節の中で可動域の低下が安定性に及ぼす影響の大きさは異なることが今回新たに示唆された．
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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
当初の計画では，今年度は，被験者毎にどの身体機能が最も転倒回避動作に影響を及ぼすか実験的に解析を行うために，被験者の身体機能の一部を制限した状態で滑り転倒実験を実施し，その際の回避動作の解析を行う予定であった．しかし，新型コロナウイルスによる大学・研究室への登校・入室制限の影響を受けて，身体機能の一部を制限した転倒回避動作解析実験の準備が一部遅れたため，当初の計画で予定していた実験室での予備実験の一部が行えず，その影響により可動域を制限する実験装置の要求仕様が把握できなかったため，実験装置の一部の製作が行えなかった．（この部分については次年度で実施する）そのため，上記の計画を変更し，当初次年度に実施予定であった滑り転倒回避時の動作モデルの構築を行った．ここでは，当初計画していた予定と比べて，大きな問題なく進展することができたため，3年間の全体計画からみるとおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では，今年度充分に検討することができなかった，被験者毎にどの身体機能が最も転倒回避動作に影響を及ぼすか実験的に解析を行うために，被験者の身体機能の一部を制限した状態で滑り転倒実験を実施し，その際の回避動作の解析を行う．身体機能の一部の制限として，筋骨格系の代表である関節の可動域を制限し．被験者毎で，転倒回避動作に影響を及ぼす身体機能の制限の優劣を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスによる大学・研究室への登校・入室制限の影響を受けて、下肢の関節の可動域を制限した転倒回避動作解析実験の準備が一部遅れたため（当初の計画で予定していた実験室での予備実験の一部が行えず、その影響により可動域を制限する実験装置の要求仕様が把握できなかったため、実験装置の一部の製作が行えなかった。この部分については次年度で実施する）
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