| 研究課題/領域番号 |
21H01270
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
吉田 勝俊 宇都宮大学, 工学部, 教授 (20282379)
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| 研究分担者 |
山仲 芳和 宇都宮大学, 工学部, 助教 (00804238)
嶋脇 聡 宇都宮大学, 工学部, 教授 (10344904)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 重心動揺 / ランダム制御系 / パラメータ同定 / 平衡機能 / システム同定 / 確率密度関数 / 粒子群最適化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
応募者らの独自技術により，重心動揺検査（平衡機能の異常を検出する検査）の方法論を，世界に先駆けて刷新する．本来，平衡機能の異常は，人体というシステムの異常として捉えるべきだが，従来技術では，人体が出力する重心動揺のピーク・トゥ・ピークや，スペクトル密度など，出力の異常値のみが評価対象となっている．その結果，傷病の種類によっては,健常との有意差が出ない等の問題点が報告されている．これに対して，本研究では，独自技術を用いて，重心動揺データの確率分布を再現するランダム制御系モデルを構築し，モデルパラメータを同定することで，様々な被検者の平衡機能特性を，システムパラメータ表示する新手法を開拓する．
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| 研究成果の概要 |
ヒト静止立位の重心動揺（足圧中心動揺）の動的モデル表現を得るために，倒立振子型の力学構造と，不感帯特性およびランダムな揺らぎを有する制御構造とからなるモデルを提案した．実験で得られた確率密度関数を教師データとして，これに提案モデルの確率密度関数を適合させるパラメータ同定問題を解いた．その結果，ヒト立位平衡に特有の双峰性PDF（ピークが２つ）についても，実験結果をよく再現する同定結果を得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
世界に先駆けて，重心動揺検査の世界に，現代的な確率解析を導入し，その枠組みを利用しながら，重心動揺を 制御モデル化し，実測データから モデルパラメータを同定することで，重心動揺データのシステムパラメータ表示を実現した．得られたパラメータ表示は，医療分野における重心動揺検査の高度化のみならず，スポーツ科学分野における身体安定性の客観的な評価などへの貢献が期待される．
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