2014 Fiscal Year Research-status Report
固有振動数を利用した骨の強さ指標と筋力負荷を評価する測定器の開発
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26350659
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
矢野 澄雄 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (20115306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 博也 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (90294256)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 骨強度指標 / 生体計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 転倒予防や骨粗鬆症に関連して、骨の質・強さを評価する指標作成のため、曲げに対する指標に用いる予定の骨断面係数をCT画像解析して算出している。手首側から前腕骨長の4％部位は骨折しやすい箇所で、２０％部位は皮質骨が多いという相違があり、二つの部位で解析していき、加齢的な推移を調べることには意義がある。
2. 曲げ強さの指標は曲げモーメントと断面係数との比で評価するが、モーメントを生み出す力・荷重を測定・推定するのは本研究の重要な部分である。下肢にかかる荷重や足底での反力を測定する装置の開発として、点センサの配置について検討した。フィルム状の点センサの感圧面の直径9mmよりも広い範囲で荷重を受けることが多い。立位静止状態の足底荷重分布から、接触が予想される箇所を網羅するように１個ずつセンサを配置しても、主要な領域でうまく荷重が検出できないようである。そこで足底では踵部、拇指部、中手指節関節部の三つを主な対象領域とし、点センサを各領域に２個ずつ配置した方が力学的に妥当な値が得られようである。また円形の金属をセンサに載せて力学的に均一にかかるような工夫もした。
3. 装置と機器間のワイヤレス化にも取り組んだ。センサとアンプを接続するケーブルは四肢の可動域を制限したり、体に触れて生体ノイズの原因になる。よく使われるブルートウースによる無線化とタブレットPCの組み合わせで、反力を測定するプログラム(開発言語はC#)を作成している。またマイコンに組み込む形では、Zigbee規格の無線モジュールを用いて、センサ出力を量子化したデータをパソコンに送信を試みた。転送は低速で送信範囲も限定されるが、消費電力が小さく安価なメリットを活せることが確認できた。
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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
骨の質・強さを評価する指標作成のために、骨のCT画像からの断面係数などの解析を行って、その加齢的な推移や骨と筋肉の荷重関係の考察へ進めている。同時に強さの評価に用いる力や荷重を測定する装置作りに向けても、メカの部分、電気回路の部分、信号処理の部分に分けて進めている。センサをどう配置して反力を測定する課題や測定のネックとなるワイヤレス化に取り組んだ。平成26年度に検討すべき課題はおおむね計画どおり進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
筋骨系の荷重・力を測定する装置開発について、測定原理に関わる部分や装置のメカニカルな部分は、力学モデルで妥当性を検討しながら進めているが、このプロセスを部分的に自動化することによって、データ解析・考察と次なる計画が迅速にできるように努める。これを支援するために、プログラムで機能追加や電気回路に信号処理ユニットの組み込みなども検討する。プログラミングや電気回路での信号処理という面では、共同研究者とより連携を深めていくことで推進する。そして研究目的である骨の質・強さについて追究していく。
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| Causes of Carryover |
筋肉の引張・圧縮量に応じた電位を出力する、新しいタイプのセンサを購入する予定であったが、発売が年度末3月まで延期になり、その購入費相当金額が執行できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度早期に上記のセンサを購入して、前年度未使用金額を執行する。本年度の研究計画に沿って購入する力・荷重の測定用の物品と合わせて使用する。
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