A study on the influence of perturbations on posture retaining while walking and its application to fall prevention.

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26350667
• Research Institution: Hokkaido University of Science
• Principal Investigator: 敦賀 健志 北海道科学大学, 保健医療学部, 准教授 (60337011)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 滑り / 転倒予防 / 姿勢制御 / 靴 / フィードバック

Outline of Annual Research Achievements

本研究では高精度な転倒予防技術を確立するため、歩行時の「外乱刺激（不意な足部の滑り）」が姿勢保持へ及ぼす影響を解明することが目的の一つである。平成26年度以降、歩行動作時の被験者に「外乱刺激」を呈示する「外乱刺激呈示システム」のスペック検討および製作に必要な情報の収集を行ってきた。本外乱刺激呈示システムとは小型軽量な床反力計を有し、歩行路の途中に配置され、被験者の足部が床反力計を踏んだことを検出した後、瞬時に床反力計を前方に移動させることにより擬似的な足部の滑りを発生させる仕組みとなっている。当初予定していた機構（ACサーボモータとボールネジによる直動運動）から変更し、必要なスペック（特に床反力計に動かす際の加速度）に対するマージンを高めるためシステムの構造を大幅に変更し、設計を進めてきた。
平成28年度は、アクチュエータとして安川電機製のリニアサーボモータを選定し、外乱刺激呈示システムを製作した。本システムでは、電磁力を直接的に往復運動に利用できるため、ボールネジを用いた機構より高速、高加減速で稼働させることが可能であり、先行研究で述べられている浴室での足部滑り時に生じる加速度（20m/s2）を上回る加速度を呈示することが可能となっている。本システムを用いて被験者に対し、加速度4～20m/s2（2m/s2刻み）、足部の移動距離20～160mm（20mm刻み）の組合せからなる72種類の外乱刺激をランダムに呈示して、滑りを感じ体勢が崩されそうになったか、ならなかったかの二択式で回答してもらった。計測結果を判別分析したところ滑りと感じる加速度と足部移動距離の組合せを判別することができた。これにより高加速度でも呈示距離（呈示時間）が短ければ滑りとは認識されず、反対に低加速度でも呈示距離（呈示時間）が長ければ滑りと認識されることが定量的に示唆された。