ヒトの立位姿勢における下肢の筋力情報のフィ-ドバック提示システムの開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01880009
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Toyota National College of Technology
• Principal Investigator: 渡辺 與作 豊田工業高等専門学校, 一般学科, 教授 (00043191)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 清子 豊田工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (50174868) ; 高田 和之 豊田工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (10043176)
• Keywords: ヒト / 立位姿勢 / 大腿四頭筋 / 力学モデル / 床反力計 / ゴニオメ-タ / フィ-ドバック提示システム

Research Abstract

(1)身体の筋力の維持・向上は、筋肉への負荷の大きさ、負荷時間と頻度の各条件が適切でないと効果が少ないことが分かっている。従って、筋肉への負荷の大きさを被験者へ提示する方法が確立すれば筋力トレ-ニングを効果的に行える。しかし、生体内力は直接測定が困難であるので、立位姿勢を多関節の2次元力学モデルで近似し理論的に大腿四頭筋力を推定し、即時に被験者に提示する方法の確立が期待されている。
(2)本研究の目的は、2年間で下肢筋(大腿四頭筋)へ等張性負荷を加えるために膝を約130°屈曲させた立位姿勢(站椿姿勢)における下肢筋力の計算方法とその結果を被験者へ表示するシステムの開発を行うことである。
本システムの構成は、站椿姿勢時の床反力中心位置(r)を測定する多次元フォ-スプレ-ト、膝屈曲角(θ_2)、足関節の屈曲角(θ_1)を測定するパ-ト及びこれらのデ-タを基に筋力を計算するパソコンとその結果を即時表示する部分からなる。本システムにより、r、θ_1、θ_2等を基に、立位姿勢時の大腿四頭筋力F(r,θ_1、θ_2、…)を矢状面の2次元力学モデルによって計算し、筋力レベルを被験者に対して即時に呈示できる。
(3)今年度は、本科研費により購入した、小型フレキシブル角度計(P&Gゴニオメ-タ-式、4Chゴニオアンプ(PH-412A)、2軸角度検出センサ-2本で構成)を用いて、膝の屈曲角、足関節の屈曲角をオンラインで正確に計測できるようになったので、角度計と多次元フォ-スプレ-トと併用し、計測した姿勢デ-タ(床反力中心位置、膝の屈曲角、足関節の屈曲角)を基に大腿四頭筋力を被験者に対して即時提示できるシステムを確立できた。今後は、站椿姿勢と各種の立位姿勢時の結果の妥当性を確認するため、下肢筋群の表面筋電図を同時に計測し、大腿四頭筋力の計算結果と比較し、被験者が自身の最適な姿勢を即時に知る提示システムを確立する。