2014 Fiscal Year Annual Research Report
感覚器へのフィードバックを用いた起立不全の予防システムの構築
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24300198
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
淺間 一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50184156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 淳 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30334957)
高草木 薫 旭川医科大学, 医学部, 教授 (10206732)
岡 敬之 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (60401064)
新井 民夫 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40111463)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 起立動作 / 筋シナジー / 神経筋骨格モデル / 順動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
わが国の高齢者人口は20%を超え，社会保障費の増大や介護者への負担，高齢者の生活の質の低下が問題となっている．本研究では特に日常生活動作の起点となるヒトの起立動作に着目した研究を行った．
ヒトが動く際には筋の活動度を適切に調整することで張力を発生し，関節を駆動する必要がある．しかしながら，関節に付着する筋の数は関節の自由度よりも多く，冗長性を有しているため，達成すべき運動が与えられても筋の活動度は一意に決まらない．特にヒトは異なる座面高からでも起立動作を行え，運動速度も調整することができるが，その際にどのように筋活動を調整しているか解明されていない．本研究では，筋シナジーと呼ばれる，協調して活動する運動単位に着目し，ヒト運動中の筋活動を時空間パターンに分解する．空間パターンは筋群に含まれる相対的な活動度を表し，時間パターンは各空間パターンの時系列重み係数を示している．
具体的にはヒト被験者を対象に実際に座面高や運動速度が異なる環境での起立動作の矢状面上の動きに注目し，足首・膝・股・腰の4関節の動き（身体軌道）とそれに寄与する13種の筋活動，それに伴う床反力の変化を計測した．その中でも筋活動データに対して，非負値行列因子分解を用いて，時空間パターンに分解した．
その結果，起立動作には4つの筋シナジーが存在し，環境が異なるにも関わらずそれらは高い類似度を示すことがわかった．一方で時間パターンには変化があり，異なる座面高に対してはその振幅を調整し，異なる運動速度に対しては継続時間を調整していることが示された．これらの結果から，ヒトは起立動作を行う際には個別に筋を調整しているのではなく，4つの所与の筋シナジーの時間パターンを調整することで適応的な運動を達成していることが分かった．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 平面法則と主成分分析を用いた変形性膝関節症患者の歩行解析2014
Author(s)
石川 雄己, Qi An, 中川 純希, 戸島 美智生, 安井 哲郎, 岡 敬之, 井口 はるひ, 真野 浩志, 芳賀 信彦, 山下 淳, 淺間 一
Organizer
計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2014
Place of Presentation
岡山大学津島キャンパス，岡山
Year and Date
2014-11-21 – 2014-11-23
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