| 研究課題/領域番号 |
20K11445
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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59030:体育および身体教育学関連
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
井上 恒 香川大学, 創造工学部, 講師 (90624205)
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| 研究分担者 |
松岡 諒 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (40780391)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 歩行 / 筋骨格モデル / 関節面接触力 / 歩行動作 / 機械学習 / 筋電図 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現代社会では歩行などの生涯にわたって持続可能な身体活動の重要度が増している。そのような身体活動に障害をもたらし得る関節負荷の物理的な原因として、関節面に作用する力がある。本研究では、歩行中の脚の各関節に作用するこの力を小さく抑えることができる歩き方を解明する。関節面に作用する力を直接測ることは困難なため、筋肉や骨の数理モデルを用いて算出する。その際、生体信号（筋電図）を用いてモデルの補正を行う。また、機械学習によって、筋肉や骨の数理モデルを用いないで関節面接触力を求める方法の構築や、最適な動作の検討を行う。
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| 研究成果の概要 |
筋骨格モデルでヒトの歩行動作を分析した結果、立脚期の膝関節伸展の維持は膝関節面接触力を低減させる動作方略として有効であると示された。また、方略の提案から主観を排除するため、全身の運動情報から同接触力を推定する機械学習モデルを構築した。推定に寄与する身体部位を抽出した結果、下肢と上肢が挙げられ、上記方略の有用性が支持された。また、上肢の運動から、接触力の推定や接触力を変化させる可能性が推察された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、関節における傷害や疾病によって生涯にわたる歩行の継続が阻害されるリスクの低減に貢献する。学術的には、研究者の経験に基づいてシミュレーション的に提案された動作方略が、実際のヒトの歩行動作で実現可能か検証している。そして、方略の選定において研究者の主観によらない機械学習による網羅的な調査を行い、上記方略の有用性や別の方略の可能性を示している。また、筋骨格モデルでの分析から、同手法の限界を示すと共に、改善方法の提案と実証実験に至っている。
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