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2011 Fiscal Year Annual Research Report

関節間協調に着目した歩行のコツの発見

Research Project

Project/Area Number 22500526
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

西井 淳  山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00242040)

Keywords二足歩行 / UCM解析 / 子ども / ニホンザル / 関接間協調 / 関接間シナジー
Research Abstract

生体は高い身体自由度を活用することで運動タスクを臨機応変に達成することができる。例えば、運動中にある関節の伸展が不十分であっても他の関節運動でそれを補うことにより目的の運動タスクを実現できる。本研究では,(1)前年度に引き続き成人および子ども(10才)の前進歩行、ニホンザルの二足歩行の運動計測データに対してUCM解析を行うことによって、このような関節間協調(関節間シナジー)が歩行中のどの様なタイミングにどのように活用されているかを調べ、その比較検討を行った。また、今年度は成人の後進歩行についても同様の調査を行った。(2)さらに歩行中に観察される関節間協調が神経系の働きによるものか、それとも筋骨格系の物理的要因によるものかを探るための予備的実験を行った。
(1)に関しては、これまでに20代の成人の前進歩行においては、脚を前に振り出す際の足先が最も床と近付く瞬間に,その足先の高さを調節する関節間協調が強く働き、立脚相終期の両脚支持期においては、腰の位置を調節する関節間協調が強く働くことを示してきた。今年度新たに計測した被験者についてもこれらの特徴は共通して観察された。前者はつまづきを防ぐ上で、後者は体幹位置を調節して転倒を防ぐ上で重要な機能をもつと考えられる。また、この前者の関節間協調については、成人の後進歩行および子どもやニホンザルの二足歩行においても観察されるが、後者については被験者によって観察されない場合もあることを確認した。このことは学習や成長もしくは進化の過程で歩行の制御戦略が変化している可能性を示唆する。(2)については、歩行中の筋電位解析と、受動歩行器における関節間協調を調べることで、ヒトの歩行中の関節間協調の一部は神経系の働きによるものであり、一部は身体の物理的構造に起因するものであることを示唆する結果を得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画は、前年度に引き続き、成人、子ども(10才)、ニホンザルの二足前進歩行の運動計測データに対してUCM解析を行い、関節間協調(関節間シナジー)が歩行中のどの様なタイミングにどのように活用されているかを調べ、その比較検討を行うことであった。以上の点に加え、今年度は成人の後進歩行の解析を行っており、さらに関節間協調の生成メカニズムを探るための予備的実験を行なうことが出来たので、研究は当初の計画以上に進展していると判断でする。

Strategy for Future Research Activity

今後も引き続き被験者数を増やすことで、これまでに得られた知見の検証を進めると同時に、今後は筋電位の計測・解析や、受動歩行器の歩行時に生じる関節間協調も探っていくことで、歩行中に観察される関節間協調が神経系の働きによるものか、それとも筋骨格系の物理的特性によるものかを考察を進めていく予定である。

  • Research Products

    (18 results)

All 2012 2011

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Constraint and exploitation of redundant degrees of freedom during walking2012

    • Author(s)
      J.Nishii,Y.Hashizume, S.Kaichida, H.Suenaga Y.Tanaka
    • Journal Title

      Robotics and Autonous Systems

      Volume: 60 Pages: 679-684

    • DOI

      10.1016/.j.robot.2011.12.006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 感覚情報の次元削減による抽出情報を活用した制御モデルの提案2012

    • Author(s)
      岡本亮太, 西井淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 111 Pages: 171-176

  • [Journal Article] 砂時計型ニューラルネットワークを用いた運動軌道の生成モデル2012

    • Author(s)
      岡本亮太, 西井淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会総合大会,情報・システムソサイエティ特別企画学生ポスターヤッション予稿集

      Pages: 241

  • [Journal Article] 歩行における脚関節間協調の発現メカニズムの検討2012

    • Author(s)
      山田修平, 橋爪善光, 西井淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会総合大会,情報・システムソサイエティ特別企画学生ポスターセッション予稿集

      Pages: 186

  • [Journal Article] 身体特性が生み出す歩行時の脚関節間協調2012

    • Author(s)
      豊田誠治, 西井淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会総合大会,情報・システムソサイエティ特別企画学生ポスターセッション予稿集

      Pages: 187

  • [Journal Article] An analysis of leg joint synergy during bipedal walking in Japanese macaques2011

    • Author(s)
      S. Kaichida, Y. Hashizume, N. Ogihara, J. Nishii
    • Journal Title

      Proc. of IEEE Int. Conf. on Engineering in Medicine and Biology Society

      Pages: 8183-8186

    • DOI

      DOI:10.1109/IEMBS.2011.6092018

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A comparative study of bipedal locomotion of humans and Japanese macaques from the viewpoint of leg joint synergy2011

    • Author(s)
      S.Kaichida, Y.Hashizume, N.Ogihara, J.Nishii
    • Journal Title

      Abstract of Progress in Motor Control VIII

      Pages: 13-14

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 後進歩行における脚関節間協調の解析2011

    • Author(s)
      末長宏康, 垣内田翔子, 橋爪善光, 西井淳
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 111 Pages: 97-102

  • [Journal Article] 感覚情報の次元削減による抽出情報を活用した制御モデルの提案2011

    • Author(s)
      守田志穂, 垣内田翔子, 橋爪善光, 小林海, 飯田悠佳子, 鳥居俊, 西井淳
    • Journal Title

      日本発育発達学会第9回大会記録集

      Pages: 258-261

  • [Presentation] 砂時計型ニューラルネットワークを用いた運動軌道の生成モデル2012

    • Author(s)
      岡本亮太, 西井淳
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2012-03-22
  • [Presentation] 身体特性が生み出す歩行時の脚関節間協調2012

    • Author(s)
      豊田誠治, 西井淳
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2012-03-22
  • [Presentation] 歩行における脚関節間協調の発現メカニズムの検討2012

    • Author(s)
      山田修平, 橋爪善光, 西井淳
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2012-03-22
  • [Presentation] 感覚情報の次元削減による抽出情報を活用した制御モデルの提案2012

    • Author(s)
      岡本亮太, 西井淳
    • Organizer
      電子情報通信学会NC研究会
    • Place of Presentation
      玉川大学(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-15
  • [Presentation] A comparative study of bipedal locomotion of humans and Japanese macaques from the viewpoint of leg joint synergy2011

    • Author(s)
      S. Kaichida, Y. Hashizume, N. Ogihara, J. Nishii
    • Organizer
      Progress in Motor Control VIII
    • Place of Presentation
      Cincinnati (USA)
    • Year and Date
      20110721-23
  • [Presentation] 接触センサとフットスイッチによる踵接地タイミングの比較2011

    • Author(s)
      鎌田浩志, 武田湖太郎, 末長宏康, 倉山太一, 橋爪善光, 折藤国嗣, 西井淳, 大須理英子
    • Organizer
      第30回関東甲信越理学療法士学会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンクー(新潟県)
    • Year and Date
      2011-09-04
  • [Presentation] An analysis of leg joint synergy during bipedal walking in Japanese macaques2011

    • Author(s)
      S.Kaichida, Y.Hashizume, N.Ogihara, J.Nishii
    • Organizer
      IEEE International Conference in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      Boston (USA)
    • Year and Date
      2011-09-03
  • [Presentation] 後進歩行における脚関節間協調の解析2011

    • Author(s)
      末長宏康, 垣内田翔子, 橋爪善光, 西井淳
    • Organizer
      電子情報通信学会NC研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県)
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] ヒトとニホンザルの二足歩行における脚関節間協調の比較2011

    • Author(s)
      垣内田翔子, 橋爪善光, 荻原直道, 西井淳
    • Organizer
      第5回生理研Motor Control研究会
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県)
    • Year and Date
      2011-06-17

URL: 

Published: 2013-06-26  

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