身体重心算出における力学的手法の考案および運動学的手法との比較

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  • Development of a kinetic method in determining the center of gravity during walking
  • シンタイ ジュウシン サンシュツ ニ オケル リキガクテキ シュホウ ノ コウアン オヨビ ウンドウガクテキ シュホウ ト ノ ヒカク

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論文(Article)

ヒトにおける身体重心は身体の正中、第二仙椎やや前方、そして床面から身長の55〜56％の高さに位置しているといわれている。身体重心を求める手法には運動学的手法と力学的手法がある。運動学的手法で使用されている手法にセグメント重心法がある。身体に貼付された赤外線反射マーカーの三次元位置情報を活用し、身体重心を求める手法である。この手法は健常者を基に手法が考案されているため、健常被験者の場合の精度は保証されているが、体格が標準的でない被験者や、義足使用者などに適用した場合、本来の位置とは異なる箇所に算出される可能性がある。そこで本研究では身体状況に依存せず、身体重心の水平方向の絶対的位置を算出できる力学的手法（ゼロ点法と平均速度法）を考案した。この力学的手法を被験者10名に対し3 つの歩行条件に適用し評価を行った。結果、この方法で計算した身体重心位置はセグメント重心法で得られた身体重心位置と良く一致した。中でも前後方向ではゼロ点法が良い結果となり、左右方向では平均速度法が良いという結果となった。

The center of gravity of a human body is located at its middle, a little anterior to the second sacral vertebra and at 55 to 56％ of the body height from the floor. Kinematic and kinetic methods are used for determining the center of gravity. The segmental method is one of the most prominent kinematic methods. When this method is applied for subjects living with physical impairments, such as prosthesis users or orthopedic patients, there is a possibility that their center of gravity is calculated in positions different from the accurate ones. Therefore, in this study, we propose a kinetic method, called the floor reaction force（FRF）method, to calculate the horizontal absolute position of the center of gravity without depending on the physical condition of the subject. The FRF method is categorized into the zero point method and the average velocity method. An evaluation of the FRF method was carried out using ten subjects with three different walking conditions. The results have confirmed that the center of gravity calculated by adopting the FRF method matched well with that obtained from the segmental method. In particular, the zero point method appears to be useful in the anterior-posterior direction while the average velocity method is effective in the mediolateral direction.

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