姿勢制御系におけるスティフネス調節機構の解析

姿态控制系统刚度调节机构分析

基本信息

批准号：
09750469
负责人：
藤田欣也
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750469/
关键词：
生体工学姿勢制御直立姿勢伸張反射スティフネス弾性計測

项目摘要

人間は,力学的に不安定な直立姿勢を視覚や前庭覚などの情報に基づくフィードバック制御によって姿勢の安定化を行っているが,姿勢の安定性を左右する要素には,収縮レベルに比例して増加する筋の粘弾性と,外力によって関節を受動的に動作させたときに生じる伸張反射,が存在する。これら3者の間には,何らかの機能分担がおこなわれているものと考えられるが,従来は個別に計測することが不可能であったため,その調節機構は不明であった.本研究では,われわれが開発した高速機械外乱発生装置を用いて,姿勢制御中の足関節にステップ状の回転外乱を加え,そのときの反力と足関節角度を計測し,その経時変化波形の伸張反射発生以前から,足関節粘弾性を,以降から伸張反射感度を,個別に推定するシステムを開発し,バイオメカニズム学会に論文投稿した.粘弾性の計測に関する実験では,開眼,閉眼なと視覚条件を変えて健常者実験を行ったところ,頭部搭載型ディスプレイを用いて開眼で視覚刺激を与えたときには,姿勢情報が得られない閉眼と同等の条件であるにもかかわらず,閉眼よりも姿勢安定性が高いことが確認され,日本ME学会に論文投稿した.また,立位中の粘弾性と伸張反射の計測は,本研究が最初に成功例である.実験結果からは,両脚立位では伸張反射の寄与率が高く,片脚立位では粘弾性の寄与率が高くなること,また両者の総和としての周波数特性が,相補的変化によって,ほぼ一定に保たれていること,などが明らかになり,計測自動制御学会に論文投稿した.

人类通过基于视觉和前庭感觉等信息的反馈控制来稳定其机械上不稳定的直立姿势。肌肉粘弹性会因压力而增加，并且当关节受到外力被动移动时会发生牵张反射。尽管人们认为这三者之间进行了某种功能划分，但不可能单独测量它们，因此调节机制尚不清楚。在这项研究中，我们在姿势过程中对踝关节施加了阶梯状旋转干扰使用高速机械扰动发生器进行控制我们开发了一个系统，可以测量当时的反作用力和踝关节角度，并在随时间变化的波形中估计牵张反射发生之前的踝关节粘弹性，以及我提交论文后的牵张反射敏感性。一次学术会议。在一项关于粘弹性测量的实验中，我们测试了不同视觉条件（睁眼和闭眼）下的健康受试者。我们进行了一项实验，发现使用头戴式显示器在睁眼的情况下给予视觉刺激时，即使条件与闭眼无姿势时相同，姿势稳定性也比闭眼时更高。确认了信息，并向日本ME协会提交了论文。此外，我们的实验室还进行了站立时的粘弹性和牵张反射的测量。实验结果表明，双腿站立时牵张反射的贡献率较高，单腿站立时粘弹性的贡献率较高，并且发现两者之和的频率特性为由于补充性变化而保持几乎不变，并向仪器与控制工程师学会提交了一篇论文。