| 研究課題/領域番号 |
19K11324
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59010:リハビリテーション科学関連
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
福永 道彦 大分大学, 理工学部, 准教授 (90581710)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 筋骨格系 / 筋冗長性問題 / 拮抗筋の同時収縮 / 繊細な出力制御 / 筋発揮戦略 / 筋冗長性 / 拮抗筋 / バイオメカニクス / 人工ニューラルネットワーク / 膝運動解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，下肢の筋骨格系をモデル化し，動作中の筋力をニューラルネットワークによって最適化することで，冗長設計された筋における筋力発揮戦略を検討する．まずは二次元，連結リンクによる単純モデルにペダル漕ぎなどの単純な動作を行わせて知見を得る．しかる後に，三次元化，膝関節運動モデルの適用によってモデルを現実に近づけ，歩行などの複雑な動作を行わせる．三次元の動作に対して，膝関節の不安定性を考慮して，動作中の筋発揮戦略，特に拮抗筋や二関節筋の使い方について検討する．
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| 研究実績の概要 |
実験の対象として，試行錯誤の末，下腿を固定したうえで，足関節の底屈・背屈動作に対する前脛骨筋とヒラメ筋を扱うことにした．これは，これまでの実験において，複数の関節にまたがる動作では影響する筋の本数が多く，それらによって補償されることで測定対象筋のみを発揮力と関連づけることが難しかったことから，関係する関節と筋を絞ったことによる．また，被験者に与える課題についても，足関節の姿勢をリアルタイムで測定し，その情報をフィードバックしながら目標とする姿勢を与えるものとした．これは，体節を固定した実験では，多関節まわりの筋の影響を避けられなかったためである．測定中に関節角度が変わることは，筋発揮と発揮力の関係が変わることを危惧させるが，この点は計算である程度の調整が可能であると考えた．この実験によって，足関節の動作開始時，動作中，動作終了時の姿勢制御における拮抗筋の発揮度や，個人差の影響に関する情報を得ることができた．その結果，どのような動作や姿勢の調整を要する場合に拮抗筋が同時発揮するかについての知見が得られた．次の計画は，この実験結果をシミュレーションで再現することである．そのため，足関節を距腿関節と距骨下関節の複合間接として，周囲の軟組織を含めた力学モデルを作成している．これと並行して，不整地の歩行や楽器の演奏など，発揮力の緻密な調節が必要と考えられる具体的な動作においても測定実験を行いつつあり，仮説を裏付けるかどうか確認している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
実験に用いる動作課題の策定に試行錯誤を必要とし，当初計画より遅れていたものの，この点に目途が立って研究が進んでいる．また，当初の計画に沿い．実験結果を数学モデルで再現しつつある．
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| 今後の研究の推進方策 |
得られた成果を公表して本研究課題をまとめる．また，次の段階として，現実的，具体的な動作を対象として，拮抗筋発揮が慣れや技術の向上によってどのように変化するかを調べる．
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