2013 Fiscal Year Research-status Report
神経筋骨格系の動力学を考慮した身体運動の変動性の解析
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25330311
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
山崎 大河 岡山県立大学, 情報工学部, 准教授 (40364096)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | モーションプランニング |
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| Research Abstract |
(1) 歩行運動における平面法則の成立に対して，座標系の取り方が与える影響を明らかにするため，トレッドミル上での歩行を計測し，下肢の姿勢を相互に変換可能な様々な座標系で表したときの，各座標系における平面性の高さを評価した．その結果，座標系の取り方によって平面性の高さは大きく変化すること，従来研究で用いられている座標系（仰角）よりも高い平面性を生む座標系も，低い平面性を生む座標系も，数多く存在することを示した．さらに，座標変換と平面性の高さの関係の考察から，ある座標系において平面法則がみられたとしても，それは，必ずしもその座標系の重要性を意味しないことを示した．
(2) 神経筋骨格系モデルによる運動制御系の解析へ向けた準備として，活性化ダイナミクスを含んだ筋骨格系モデルの逆モデルの構築や，筋モデルの特性による運動の安定化機構についての実験・解析を行った．
(3) 平面法則のような下肢の協調がみられる運動の範囲や，その制御機構を探るため，自転車でのペダリング運動を対象に，運動姿勢とペダル踏力の計測・解析を行った．その結果，ペダリング運動でも歩行運動と類似した平面法則がみられ，その近似平面の向きは負荷とともに変化すること，さらに，負荷の大きさに依存した下肢姿勢の変化と，ペダル踏力がセグメントトルクに及ぼす影響とは部分的に関連していることが示唆された．
(4) 下肢の運動における力の制御機構を探るため，自転車でのペダリング運動において，セグメントトルクとペダル踏力の間の力の冗長性に着目した Uncontrolled Manifold 解析（UCM解析）を行った．解析の結果，ペダリング運動を制御する神経系は，ペダル踏力のばらつきを抑えるようにセグメントトルクを制御している可能性が示唆された．
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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
研究実績の概要における(1)や(2)は，いくつかの課題も見えてきてはいるが，ほぼ順調な進展であると評価し，(3)と(4)は予想よりも良い結果と評価している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も，幅広い運動を対象にしつつ，運動の変動性を手がかりにした運動制御機構の計算論的な理解に挑戦していく予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の計画では，移動式フォースプレートを導入して歩行運動における床反力と運動の同時計測を行う予定であったが，その後の検討の結果，まずは，自転車でのペダリング運動を最初のターゲットとして同様の解析を行うように計画を変更した．ペダリング運動におけるペダル踏力の計測は，現有の移動式フォースプレートの台数でも実験可能であったため，その新たな追加を見送ったことが，次年度使用額が生じた主な理由である．
今後の支出予定の主なものは実験・解析の装置である．歩行運動，ペダリング運動，腕の運動，椅子からの立ち上がり運動，鉄棒運動など，様々な運動計測・解析を推進していくため，それぞれのに適した計測機材（フォースプレート，筋電計，モーションキャプチャ装置ほか）や解析装置（ソフトウェア，コンピュータほか）の導入を柔軟に検討していく予定である．
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