2014 Fiscal Year Research-status Report
筋肉の協同発揮と姿勢調整・姿勢反射の重ね合わせに基づく能動的起立支援
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25350693
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
中後 大輔 関西学院大学, 理工学部, 准教授 (90401322)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 調整・反射機能 / 筋肉協同発揮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度行った研究概要は，以下の通りである．
Ａ）起立動作モデルの構築 A-2) 調整・反射機能のモデル化 身体力学的な状態を模倣する人間モデルに，「姿勢調整」「姿勢反射」を表現するモデルとして予測的姿勢調整モデル，内部反射モデルを組み込んだ．なお，昨年度の研究結果より，特定の姿勢（中腰）において，高齢者の起立動作の再現が上手くいかない場合があったため，機能別の筋肉配置を考慮した二関節筋モデルを身体力学的な状態を模倣する人間モデルに適用した．
Ｂ）運動機能特性の推定 B-2) 調整・反射機能と筋肉協同発揮の相関性の解明 昨年度開発した「B-1) 多変量計測法とその表現法の確立」で記録した筋電波形データから，シナジー解析を用いて筋肉の協同発揮現象を抽出し，同じく昨年度「A-1) 支援を受ける高齢者の起立動作解析」にて計測したデータを基に身体力学的に抽出された「姿勢調整」「姿勢反射」の発現と時系列で比較することで，その対応関係を考察した．さらに，ここで見いだされた相関関係より抽出された筋肉協同発揮現象から，調整・反射機能の働き具合を推定することを検討した．
Ｃ）能動的起立支援法の開発 C-1) 能動的起立動作実現条件の解明 健常者の自発的な起立動作を，「A-2) 調整・反射機能のモデル化」にて開発した起立動作モデルを用いて解析し，能動的な起立動作に必要と思われる身体力学的な条件を，ZMP（Zero Moment Point）の変化，筋肉協同発揮の発現順序とそのタイミングの観点から明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は，本来今年度と来年度前半において，「B-2) 調整・反射機能と筋肉協同発揮の相関性の解明」を完了させる予定であった．しかし，以下の理由のため実施に遅れが生じている．
本研究では，「B-2) 調整・反射機能と筋肉協同発揮の相関性の解明」を実施するために，各生体信号を一括で扱う「B-1) 多変量計測法とその表現法の確立」の成果を用いる．しかし，その中核となるデータ記録装置の中の，複数のハードディスクドライブを並列接続させる役割を担うチップに不良があったため，正常にデータが記録できない・バックアップ前のデータを紛失するトラブルに見舞われた．最終的にはチップの不良であることを突き止めたが，当初は他の原因を検討するなどして時間を要したため，研究の遅れに繋がった．なお，失われたデータは幸い健常者のもので再実験が容易であること，高齢者による実験データは別途バックアップを取っていたため失われていないことから，今後はこの遅延を十分に回復できると確信している．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は，以下の方針に従って研究を遂行する予定である．
B-1) 多変量計測法とその表現法の確立 故障したシステムを修理したため，再度システムの調整と再稼働を行う．
C-2) 能動的起立支援法の開発とその体系化 支援を受ける高齢者と起立支援装置を，協調して起立動作を行う系として捉え，人間機械フィードバック系として昨年度「A-2) 調整・反射機能のモデル化」にて開発した起立動作モデルに起立支援装置の力学・制御モデルを統合する．また，人間パラメータとして同じく昨年度「B-2) 調整・反射機能と筋肉協同発揮の相関性の解明」で明らかにした対象者の挙動から推定できる調整・反射機能の強度を，人間機械フィードバック系への入力とする．さらに「C-1) 能動的起立動作実現条件の解明」にて得られた自発的な起立動作の身体力学的条件を満たしながら，起立支援装置が人間に与える支援力を最小化する支援方法を考察する．
同時に，上述したように修理・再稼働させた多変量計測システムを用いて得られる本起立支援法を受けた高齢者の生体情報と昨年度得られた起立動作モデルから，高齢者が動作に要した筋力を導出し，これを用いて本起立支援法の有効性を定量的に評価する方法を検討する．
C-3) 起立支援装置への実装・被験者による評価実験 本研究で今まで開発してきた被介護者の自発的な起立支援を行う方法を，現在開発中の起立支援装置試作機に実装し，高齢者・障がい者による被験者実験にて評価する．評価項目は，被験者の調整・反射機能の推定性能および心理評価を予定している．
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| Causes of Carryover |
多変量計測装置の故障に伴い実験が遅延したため，消耗資材の購入費分の残額が生じたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度遅れていた実験を実施することで使用される予定．
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