| 研究課題/領域番号 |
20H04558
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山口 健 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50332515)
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| 研究分担者 |
柴田 圭 東北大学, 工学研究科, 助教 (60612398)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 転倒予防 / すべり / つまずき / 摩擦 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，以下の3点である．
1.通常歩行，すり足歩行においてすべり転倒・つまずき転倒を防止し，安全歩行を可能とする，足底と床面間の摩擦係数の好適範囲を，神経筋骨格モデルに基づく歩行シミュレーションにより理論的に明らかにする．2.若年者と高齢者を被験者とした通常歩行・すり足歩行実験により，歩行シミュレーションから得られた結果を実験的に検証する．3.すべり転倒・つまずき転倒の双方を抑制可能な靴底材料，床材料を開発する．
令和２年度では，二歩足歩行の神経筋骨格モデルを用いて，若年者を模擬した通常歩行（平均歩幅0.68m，平均歩行率120歩/分，平均フットクリアランス0.14m），高齢者を模擬したすり足歩行（平均歩幅0.60m，平均歩行率102歩/分，平均フットクリアランス0.02m）モデルを作製し，床面の垂直方向(kgy)と水平方向(kgx)のばね定数の比（kgx/kgy)を変化させることで，水平方向の床反力を変化させた歩行シミュレーションを行い，kgx/kgyと転倒確率の関係を明らかにした．ここで，kgx/kgyが小さい場合は足底と床面間の摩擦が小さく，kgx/kgyが大きい場合は摩擦が大きいといえる．kgx/kgyを0.002から0.2まで変化させて歩行シミュレーションを行ったところ，通常歩行では，kgx/kgy<0.02ではすべりによる転倒が生じるものの，kgx/kgy≧0.2では転倒は生じなかった．一方，高齢者を模擬したすり足歩行では，kgx/kgy≦0.2では同じくすべり転倒が生じ，kgx/kgy>0.4ではつまずきによる前方転倒が生じることが分かった．このことから，すり足歩行では低摩擦条件におけるすべり転倒に加えて，高摩擦条件におけるつまずき転倒が生じること，いずれの転倒も生じない好適な摩擦係数範囲が存在することが分かった．
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| 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
令和2年度では当初計画通り，二足歩行の神経筋骨格モデルを用いた歩行シミュレーションにより，通常歩行とすり足歩行における転倒確率と足底/床面摩擦パラメータとの関係を明らかにすることができた．また，すり足歩行ではすべり，つまずき転倒のいずれも生じない好適な摩擦係数範囲があることも歩行シミュレーションにより明らかとなった．この結果は本研究の仮説を支持するものであり，令和3年度の歩行実験でこの結果を実証する予定である．以上のことから，当初の目標に対して順調に進展しているといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度では，足底と床面の摩擦係数条件を変化させた歩行実験を健常若年成人，健常高齢者を被験者として行い，令和2年度の歩行シミュレーションで明らかとなった通常歩行，すり足歩行における足底/床面摩擦係数の好適範囲の妥当性を検証する．
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