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2018 年度 実施状況報告書

滑り転倒現象を再現したトレッドミル上での刺激強度の違いによる転倒回避動作の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K01566
研究機関九州大学

研究代表者

中島 康貴  九州大学, 工学研究院, 助教 (00632176)

研究分担者 山本 元司  九州大学, 工学研究院, 教授 (90202390)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード滑り転倒刺激 / トレッドミル / 転倒リスク / 回避動作 / 可動域 / 安定性
研究実績の概要

2018年度では若年者による模擬高齢者を対象とする転倒現象を再現したトレッドミル制御による転倒リスクの評価を行った.どのような人の転倒リスクが高いか評価するために,2017年度の研究では,滑り転倒時の回避動作に基づいた手法を行っている.この手法では,被験者の身体機能の一部を制限した上で,滑り転倒実験を行うと,その条件で転倒する被験者と転倒回避する被験者に分かれることを報告している.このことから,一つの身体機能の制限により転倒する被験者は転倒回避する被験者よりも運動機能が低下していることが考えられる.そのため,本研究では,高齢者による転倒リスクの評価を実施する前段階として,一つの身体機能の制限により転倒する被験者を模擬高齢者として定義し,模擬高齢者による転倒リスクの評価を実施した.転倒リスクを評価する手法として,被験者の転倒回避時のCOM位置に対するCOM速度が安定境界値とどれだけ差が存在するかで安定性を評価する.この安定境界値はPaiらが,あるCOMの位置からCOMを支持基底面上に移動可能なCOM初速度を,シミュレーションして算出しているものを参考にした.ここでの安定性の低さとは,COMの位置に対する速度が安定境界値からどれだけ低いかであり,これは回避動作中の被験者の転びやすさを表すと考えられる.その結果,可動域を制限することで転倒した被験者である模擬高齢者においては,若年者と比べて安定性が低いことが示唆された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2018年度では,高齢者による転倒リスクの評価を実施する前段階として,一つの身体機能の制限により転倒する被験者を模擬高齢者として定義し,模擬高齢者による転倒リスクの評価を実施した.転倒リスクの評価指標の構築などで計画から一部修正する内容はあったが,おおむね順調に研究を遂行した.また,研究を遂行する中で,可動域の拘束に基づいた転倒刺激実験の結果から分類した異なる転倒回避戦略をもつとされる被験者の安定性にそれぞれ差があることを確認することができた.

今後の研究の推進方策

今後は,若年者と可動域などを制限した若年者による模擬高齢者を対象として,トレッドミルの左右ベルトの速度差を用いた滑り転倒刺激実験を行う.また,回避動作に基づいた転倒リスクの評価指標として,回避動作時の力学モデルを新たに構築し,そのモデルに基づいた安定性の評価を行う.特に2019年度では,2018年度において股関節の可動域を制限した若年者による模擬高齢者を対象とした実験であったため、その他の関節を制限した若年者による模擬高齢者での滑り転倒実験を実施し,安定性の評価を行う.また,安定性の評価では,2018年度においてCOMを用いた安定性の評価指標であったため,その他の指標を用いた安定性の評価を行う.

次年度使用額が生じた理由

2018年度に行っていた、滑り転倒刺激実験から得られた安定性の評価に関するデータのまとめの中で、安定性の評価指標を再検討しなくてはいけない新たな知見「転倒回避動作戦略が異なる被験者では滑り転倒時のCOMが異なる」を得られた。そのため、評価指標を導出するための被験者による実験のプロトコルを再検討し、被験者による再実験の時間が当初計画より必要になった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [学会発表] Classification for Two Recovery Action Strategies in Slipping Fall2019

    • 著者名/発表者名
      Taichi Kobayashi, Yasutaka Nakashima, Motoji Yamamoto
    • 学会等名
      the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Burden on Caregivers Pushing Wheelchairs2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kadomatsu, Suguru Sudo, Yasutaka Nakashima, Motoji Yamamoto
    • 学会等名
      the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fall Prevention Analysis during a Fall Stimulus using the Differential Velocity of a Split Belt Treadmill2018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Nakashima, Shintaro Ueki, Taichi Kobayashi, Hiroki Notsuka, Takanori Fukui, Motoji Yamamoto
    • 学会等名
      World Automation Congress (WAC) 2018,16th International Symposium on Robotics and Applications (ISORA 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous Wrist Joint Control using Muscle Deformation on Forearm Skin2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kato, Masato Hirabayashi, Yuya Matsumoto, Yasutaka Nakashima, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
    • 学会等名
      the 2018 IEEE International Conference of the Robotics and Automation (ICRA 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 柔軟で軽量な歩行アシストスーツを用いた左右非対称性を緩和するアシスト効果の検証2018

    • 著者名/発表者名
      中島康貴, 植木真太郎, 河野一郎, 中島康晴, 山本元司
    • 学会等名
      第23回ロボティクスシンポジア
  • [学会発表] 滑り転倒実験での転倒,転倒回避の定量的評価2018

    • 著者名/発表者名
      小林太一, 中島康貴, 山本元司
    • 学会等名
      第19回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI 2018)
  • [学会発表] ヒト立位安定性の評価手法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      松尾泰志, Pham Hoang Tung, 戸越勉, 中島康貴, 山本元司
    • 学会等名
      第19回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI 2018)
  • [学会発表] 関節支持機構を持たない軽量かつ柔軟な歩行アシストスーツの開発とその臨床応用2018

    • 著者名/発表者名
      河野一郎, 藤田努, 上島隆秀, 阿波村龍一, 岡澤和哉, 川口謙一, 山本元司, 中島康貴, 中島康晴
    • 学会等名
      第2回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
  • [学会発表] 滑り転倒時の異なる転倒回避戦略の安定性評価2018

    • 著者名/発表者名
      小林太一, 中島康貴, 山本元司
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会(RSJ 2018)
  • [学会発表] 術後に筋力回復が得られなかった人工股関節置換術後例における軽量かつ柔軟なアシストスーツ装着による即時的効果2018

    • 著者名/発表者名
      藤田努, 河野一郎, 上島隆秀, 阿波村龍一, 岡澤和哉, 川口謙一, 山本元司, 中島康貴, 中島康晴
    • 学会等名
      日本リハビリテーション医学会 第55回学術集会
  • [学会発表] 可動域拘束に基づいた転倒リスク評価のための股関節角の制限手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      小林太一, 中島康貴, 植木真太郎, 山本元司
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH 2018)

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公開日: 2019-12-27  

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