| 講演名 | 2017-03-13 単振子と倒立振子に基づく歩行バランスに関する検討 香川 高弘(名大), 宇野 洋二(名大), |
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| 抄録(和) | 歩行バランスの定量化は高齢者や歩行障害のある患者の転倒リスクの評価において重要である．しかし，ヒトの2足歩行は，関連する関節自由度が多く，また力学的に複雑であるため，有効な評価方法は確立されていない．本研究では2足歩行が弾道歩行モデルで近似できると仮定し，単純化したモデルによって歩行バランスを解析する．歩行中の遊脚の重心の軌道を単振子，支持脚の重心の軌道を倒立振子の弾道軌道で表現し，着地時のそれぞれの軌道の位置から安定な着地を定義する．各軌道に対して位置と時間を無次元化することによって，遊脚と支持脚の軌道がエネルギー比と位相差の二つのパラメータで特徴づけられることを示す．それぞれのパラメータに関して，安定な着地が可能な安定限界を導出した．各パラメータの安定限界から，倒立振子の無次元化した初期状態の空間での安定領域，前方転倒領域，後方転倒領域を図示することができる（バランスマップ）．さまざまな歩行速度における健常者の歩行を計測し，バランスマップ上での支持脚軌道の初期状態を評価した．いずれの歩行速度でも支持脚軌道の初期位置と速度が安定領域に位置し，転倒領域に対して十分なマージンがあることがわかった．一方で，歩行速度が増加するとエネルギー比が増加し，歩行速度が低い条件と比較して前方転倒に対するマージンが狭くなることがわかった. |
| 抄録(英) | Analysis of gait stability is important to assess the risk of a fall in elderly people and people with gait disorders. In this study, we define desirable postures at heel strike, assuming that a ballistic walking is a good approximation of leg movements in human gait. Linear simple and inverted pendulums are applied to represent movements of the swing and stance legs during a swing phase. Introducing nondimensionalization of the position and time, we characterize the trajectories of swing and stance legs with two parameters: energy ratio and phase difference. Determining feasible ranges of the parameters, we illustrated the regions of backward and forward balance losses in the space of a nondimensinalized initial state of the inverted pendulum. Through gait measurement experiments, we examined how much margin the gait of normal subjects had for the forward and backward balance losses. In addition, we evaluated the energy ratio and phase difference in relation to the walking velocity. We measured gait patterns of normal subjects with three types of walking speed: slow, intermediate, and fast speed. All of the measured walking data showed sufficient margin from the forward and backward balance losses. We found that the average phase difference was slightly delayed which may improve the stability for a forward fall. On the other hand, the energy ratio increased with the walking velocity, and the margin became narrower. |
| キーワード(和) | 弾道歩行モデル / 歩行分析 / 転倒 |
| キーワード(英) | Ballistic walking model / Gait analysis / fall |
| 資料番号 | MBE2016-86 |
| 発行日 | 2017-03-06 (MBE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MBE / NC |
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| 開催期間 | 2017/3/13(から2日開催) |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） | ME, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 福岡 豊(工学院大) / 佐藤 茂雄(東北大) |
| 委員長氏名（英） | Yutaka Fukuoka(Kogakuin Univ.) / Shigeo Sato(Tohoku Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 中島 一樹(富山大) / 萩原 将文(慶大) |
| 副委員長氏名（英） | Kazuki Nakajima(Univ. of Toyama) / Masafumi Hagiwara(Keio Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 田中 久弥(工学院大) / 高野 博史(富山県立大) / 田中 宏喜(京都産大) / 青西 亨(東工大) |
| 幹事氏名（英） | Hisaya Tanaka(Kogakuin Univ.) / Hiroshi Takano(Toyama Pref. Univ.) / Hiroki Tanaka(Kyoto Sangyo Univ.) / Toru Aonishi(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 堀江 亮太(芝浦工大) / 金 主賢(富山大) / 秋間 学尚(東北大) / 篠沢 佳久(慶大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Ryota Horie(Shibaura Inst. of Tech.) / Kim Juhyon(Univ. of Toyama) / Hisanao Akima(Tohoku Univ.) / Yoshihisa Shinozawa(Keio Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Neurocomputing |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 単振子と倒立振子に基づく歩行バランスに関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Analysis of balance of walking based on simple and inverted pendulum models |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 弾道歩行モデル / Ballistic walking model |
| キーワード(2)（和/英） | 歩行分析 / Gait analysis |
| キーワード(3)（和/英） | 転倒 / fall |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 香川 高弘 / Takahiro Kagawa |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 名古屋大学(略称：名大) Nagoya University(略称：Nagoya Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 宇野 洋二 / Yoji Uno |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 名古屋大学(略称：名大) Nagoya University(略称：Nagoya Univ.) |
| 発表年月日 | 2017-03-13 |
| 資料番号 | MBE2016-86 |
| 巻番号（vol） | vol.116 |
| 号番号（no） | MBE-520 |
| ページ範囲 | pp.21-26(MBE), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-03-06 (MBE) |