膝関節外傷と障害の予防法開発に向けた荷重下水平方向の下肢筋力評価と強化法の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02135
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木村 佳記 大阪大学, 医学部附属病院, 理学療法士 (00571829)
• 研究分担者: 中田 研 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00283747) ; 向井 公一 四條畷学園大学, リハビリテーション学部, 准教授 (00353011) ; 前 達雄 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10569734) ; 小柳 磨毅 大阪電気通信大学, 医療健康科学部, 教授 (20269848) ; 小柳 健一 富山県立大学, 工学部, 教授 (30335377) ; 玉本 拓巳 富山県立大学, 工学部, 助教 (30800908) ; 武岡 健次 武庫川女子大学短期大学部, 健康・スポーツ学科, 准教授 (50342184) ; 辻内 伸好 同志社大学, 理工学部, 教授 (60257798)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: トレーニング装置（ロボット）） / 膝関節 / 前十字靱帯 / 外傷予防 / 障害予防 / ER流体 / リハビリテーション / closed kinetic chain

研究成果の概要

本研究は、膝外傷・障害予防とリハビリテーションに貢献するため、荷重下での両脚への水平方向の抵抗による下肢筋力評価と強化方法の開発を目指し、ER流体（Electrorheological Fluid）を用いたトレーニング装置、コンピュータ制御ソフト、足部の自然な動きを妨げない足置き台、リアルタイムな運動姿勢評価/フィードバック手法を開発した。トレーニング装置は両脚運動への耐久性を有し、対象者の円滑な筋力発揮を可能とした。制御系ソフトウェアは速やかな負荷方向の反転や負荷速度の変更を実現した。本システムは、健常人を対象とした生体実験において有害事象なく機能した。

自由記述の分野

バイオメカニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

立位の荷重状態（閉鎖運動連鎖）において、両脚に水平方向の負荷を同時に与えるトレーニング手法とそれを実現する装置からなるトレーニングシステムは過去に報告がなく、本研究成果は新たなリハビリテーション科学およびトレーニング科学における下肢筋力の評価/トレーニング方法論、機械工学における機械構造と制御理論を提供した。本トレーニングシステムを基盤とし、様々な運動形態における生体運動力学を解析し、膝関節への不要な負荷を回避して筋負荷を効果的に高める方法を抽出することにより、従来の方法論にはなかった新たなトレーニングの創出と、これらを応用した幅広い対象の外傷・障害予防、機能回復の科学への貢献が期待される。