2015 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a lower limbs training system in closed kinetic chain using the electrorheological fluid
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25282192
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木村 佳記 大阪大学, 医学部附属病院, 技術職員 (00571829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向井 公一 四條畷学園大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (00353011)
小柳 磨毅 大阪電気通信大学, 公私立大学の部局等, 教授 (20269848)
田中 則子 大阪電気通信大学, 公私立大学の部局等, 教授 (20290380)
小柳 健一 富山県立大学, 工学部, 准教授 (30335377)
境 隆弘 大阪保健医療大学, 保健医療学部, 教授 (60353009)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トレーニング装置 / ER流体 / 閉運動連鎖 / トレーニング科学 / リハビリテーション / 膝関節 / 前十字靱帯損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、足底が接地した荷重状態の立位（閉運動連鎖系）において、下肢の異動に対して多彩な負荷様式を与える新たなトレーニング方法を確立するため、そのトレーニング装置とシステムを開発することである。
平成25年度に、アクティブ型機構を持つトレーニングシステムの試作機（機械制御開発用）を新たに作成した。
平成26年度は、トレーニングシステムのコンピュータ制御ソフトを開発し、機械制御開発用の装置にて特性試験を進めた。さらに、平成25年度までの等負荷モードと等速度モードに加え、トレーニング方法の設計自由度を増すために、負荷が漸減する始動モードと負荷が漸増する終動モードを新たに開発した。これらを踏まえ、トレーニング手法開発用の試作機を製作した。生体運動計測の結果、片脚スクワットで膝外反モーメントが発生する女性に対して、等速度負荷による側方抵抗レッグリーチ動作を行うと、支持脚の殿筋群への負荷が増大し、かつ膝外反モーメントが抑制されることが明らかとなった。
平成27年度は、トレーニング手法開発用試作機の試用結果をもとに，制御パラメータなどをチューニングしなおし、生体運動計測のための準備を整えた。また、目標速度が一定である等速度モードに対し、目標速度が開脚するにつれて小さくなる歩行速度モードを新たに開発した。これは、本トレーニングシステムを歩容改善のためのトレーニングに拡張することを意識したものである。等速度と等負荷での側方抵抗レッグリーチの生体運動力学を比較すると、膝屈曲角度が小さい範囲では等負荷抵抗での支持脚股外転モーメントが有意に大きく、逆に膝屈曲角度が大きい範囲では等速度抵抗での股外転モーメントと下肢筋活動が有意に高かった。このため、等速度抵抗は筋活動の最大化、等負荷抵抗は膝前十字靱帯損傷の受傷機転と関連が深い膝軽度屈曲位での股関節周囲筋強化に適すると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成27年6月、生体運動計測に使用する予定の動作解析装置に不測の接続エラーが発覚して計測不能となった。このエラーの原因調査を行うことが必要不可欠となり、原因調査を経て、周辺機器の精度の評価の後に予備実験を行う必要が生じて生体運動計測の計画が停滞した。
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| Strategy for Future Research Activity |
健常者を対象とした動作解析を引き続き共同研究者の施設で実施してトレーニング手法の開発を進める。
また、これまでのトレーニングモードにおける機械制御精度を向上させるため、より正確な装置のモデルを構築することを目的として、新たな特性試験装置を開発する。
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| Causes of Carryover |
平成27年6月、生体運動計測に使用する予定の動作解析装置に不測の接続エラーが発覚して計測不能となった。このエラーの原因調査を行うことが必要不可欠となり、原因調査を経て、周辺機器の精度の評価の後に予備実験を行う必要が生じ、当初の研究計画が大幅に停滞した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年1月に予備実験、3月に生体運動計測、5月に計測結果の解析、8月に成果学会発表準備、論文作成、10月に成果学会発表、論文投稿、11月に研究成果を取りまとめる。
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[Presentation] ERIK: a controllable exercise equipment for the lower limb.2015
Author(s)
Ken’ichi Koyanagi, Yoshinori Kimura, Maki Koyanagi, Akio Inoue, Tatsuo Motoyoshi, Hiroyuki Masuta and Toru OshimaIEA 2015.
Organizer
The 19th Triennial Congress of the International Ergonomics Association (IEA2015)
Place of Presentation
Melbourne Convention and Exhibition Centre, Melbourne, Australia
Year and Date
2015-08-09 – 2015-08-14
Int'l Joint Research
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