動的バランスからみた高齢者の階段昇降動作の基礎的研究

动态平衡视角下老年人爬楼梯运动基础研究

基本信息

批准号：
15650146
负责人：
岡本敦
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Nagoya Management Junior College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15650146/
关键词：
高齢者階段昇降動作身体重心動的バランス制御 3次元動作解析

项目摘要

階段昇降動作の重心移動に関する基礎的知見を得るために、18歳から65歳までの健康な成人男子15名(年齢39.7±17.8歳,身長1.70±0.06m,体重65.9±10.3kg)の階段昇降動作を4台のCCDカメラによって撮影した。階段は蹴上18cm、踏面29cmであった。DLT (Direct Linear Transformation)法によって身体各部の3次元座標値を算出し、松井の重心係数によって身体重心を求めた。支持脚のつま先の着地から踏出し脚のつま先の着地までを100%として相対時間を求め、身体重心の変位の平均値を求めた。被験者が階段を1段昇るのに要した時間は0.72±0.15秒、降りは0.68±0.13秒であった。階段を昇る時、降る時いずれの場合にも脚の接地時に身体重心は左右方向で、ほぼ両足の中央に位置し、脚の接地直前には身体重心は基底面内に無いことか明らかとなった。身体重心の左右方向の運動では、支持脚接地時に両足の中央に位置した重心が、支持脚接地にともない支持脚側へ移動する。この時、支持脚は身体重心の外側に位置するので、重力の影響によって左右面内で身体の回転が起き、この回転によって身体重心の支持脚側への速度にブレーキがかかり、最終的には踏出し脚側へ加速され両足の中央に来たときに踏出し脚が接地した。この身体重心の左右面内の振動は、脚を交互に接地することによって、重力を利用して身体重心を動的にバランス制御していることを示唆する結果であった。身体重心の前後方向の運動についてみると、脚の着地時に、重心はつま先より後方にあるため重力は身体を後方へ回転させるトルクとして作用し、減速しながち支持点を越え、その後重力によって再び加速されていた。以上の結果より健康な成人男子の階段昇降動作は、重力を利用したエネルギー効率の高い動的バランス制御が行われていると考えられた。

为了解爬楼梯时重心移动的基本知识，对15名年龄在18岁至65岁之间的健康男性成年人（年龄39.7±17.8岁，身高1.70±0.06 m，体重65.9±10.3 kg）进行了调查。使用四个 CCD 摄像机拍摄爬楼梯的动作。楼梯的立板高18厘米，踏步长29厘米。使用DLT（直接线性变换）方法计算身体各部位的三维坐标值，并使用松井重心系数确定身体重心。取支撑腿脚尖着地到踏步腿脚尖着地的相对时间为100%，求出身体重心位移的平均值。受试者上一层楼梯所需的时间为0.72±0.15秒，下楼梯所需的时间为0.68±0.13秒。在这两种情况下，当爬楼梯或下楼梯时，当腿接触地面时，身体的重心位于左右方向，大约在双脚的中心，并且在腿接触地面之前，显然，身体的重心不在Ta底面内。在身体重心左右方向的移动中，支撑腿接触地面时位于双脚中心的重心随着支撑腿接触地面而向支撑腿移动。此时，由于支撑腿位于身体重心之外，因此身体因重力的影响而在左右平面内旋转，这种旋转对身体重心向前方移动的速度起到了制动作用。当迈步腿向双脚中心加速时，迈步腿接触地面。这种身体重心左右平面的振动表明，通过将腿交替放在地面上，利用重力动态控制身体重心的平衡。从身体重心前后方向的运动来看，当腿着地时，重心在脚趾后面，因此重力作为扭矩使身体向后旋转，身体往往会减速过去支撑点，之后它再次因重力而加速旋转。从以上结果可以看出，健康成年男性的爬楼梯和下楼梯运动涉及利用重力的高能效动态平衡控制。