2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト体幹支持におけるエネルギ吸収と下肢の筋配列による機構特性の関係
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25420229
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
藤川 智彦 大阪電気通信大学, 医療福祉工学部, 教授 (80321420)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 二関節筋 / 着地動作 / モデル解析 / 大腿直筋 / ハムストリングス / 同時放電 / 三対６筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
激しい運動や急激な負荷（大きなエネルギや衝撃）において，肉離れのような筋損傷や歩行困難となる剥離骨折が生じる．その症状が起こりやすい筋に下肢の二関節筋群（腓腹筋，大腿直筋，ハムストリングス）が挙げられる．この二関節筋は二つの関節に同時に関与する大きな筋であり，日常普遍的な動作である歩行や走行などに大きく関与する筋群である．しかし，その筋活動は特異で，かつ，冗長的である．なぜなら，これらの二関節筋は一つの関節のみを駆動させる一関節筋とは異なり，一方の関節に協同的に作用するときは他方の関節では拮抗的に作用する機能を有している．そのため，一般的なリンクメカニズムでは関節駆動を阻害する機構であるとされている．そこで，本研究は下肢の単純化した二関節リンクモデルを基準に，ヒトの踵着地動作時の筋活動における拮抗二関節筋ペアの同時放電に着目し，ロボット工学的理論解析によってその必要性を明らかにした．理論解析の結果から，股関節の一関節伸展筋が主働筋となる出力（股関節の拮抗一関節筋ペアの収縮力の差）と大腿部前面の二関節筋が主働筋となる出力（大腿部の拮抗二関節筋ペアの収縮力の差）が等しいこと，さらに，股関節の一関節筋ペアの弾性係数（股関節の拮抗一関節筋ペアの収縮力の和）と大腿部の二関節筋ペアの弾性係数（大腿部の拮抗二関節筋ペアの収縮力の和）が等しいことが必要であることがわかった．しかし，ヒト下肢の筋の要素は筋の大きさなどにより一致していないため，股関節の一関節伸展筋の収縮力によって発生する力と弾性に対して，大腿部前面の二関節筋のみの収縮力で調整することは難しい．そこで，ヒトの下肢では股関節の一関節伸展筋の数値と等しくするために，大腿部の拮抗二関節筋ペアが同時放電をおこない，収縮力の差により発生する力と，収縮力の和により発生する弾性を調整していると考えられる．
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