[P-SK-01-3] 知覚入力型インソールを用いた初期接地位置および蹴り出し位置の教示がエネルギー消費量にあたえる影響
Keywords:インソール, エネルギー消費, 歩行指導
【はじめに，目的】
足底感覚入力を用い動作方法を教示するインソールの開発を進めている。以下に開発コンセプトを示す。まず，靴の中に小石が入った場面を想像すると，不快感がなければ異物を感知しながら動作を続けることが可能である。この際，足底からは小石の特徴のみでなく「接触部位」や「動作中に接触が強くなるタイミング」などの情報がフィードバックされる。我々はこれらの感覚情報を動作中の「重心移動方向」や「接地・蹴り出し位置」として動作指導に用いる手法を提案し，足底感覚入力を行う突起を配した知覚入力型インソール（Perceptual Stimulus Insole以下，PSI）を試作した。また，前学会にて歩行中のトゥクリアランスおよび足関節背屈角度の増加につながること，運動指導と学習が促されることを報告した。本研究では次なる展開としてPSI着用による「初期接地位置」および「蹴り出し位置」の指導が歩行中のエネルギー消費量に与える影響について調査する事を目的とした。
【方法】
健常成人20名を対象とした。実験に先立ち初期接地位置を示す突起（踵条件）および蹴り出し位置を示す突起（母指球条件）を設置したPSIを被験者ごとに設定した。実験条件は上記2つのPSI条件および突起を設置するのみで何も指示を与えない『突起のみ条件』および通常歩行を行う『コントロール条件』を含めた4条件とした。なお2つのPSI条件では「突起を踏みながら歩行する」よう指示した。計測にはトレッドミル（AR-200，ミナト医科学社製）と呼吸代謝測定装置（VO2000，Medic Graphics社製）を使用し，トレッドミル歩行中における呼気ガス計測を行った。なお，解析にはm-Graph（M＆SE社製）を用い，分時酸素摂取量（VO2），分時炭酸ガス排出量（VCO2）を求めた後，Weirの式を用いてエネルギー消費量を算出した。なお，各条件は5分間の計測後，最終3分間の平均値を抽出し，コントロール条件の値を用いて正規化した。統計解析には一元配置分散分析を用い，Bonferroni法による多重比較を行った。統計学的有意水準は5%とした。
【結果】
エネルギー消費量は突起のみ条件98.6±8.1％，踵条件106.5±11.9％，母指球条件116.0±12.8%となり，突起のみ条件と比較し踵条件，母指球条件，踵条件と比較し母指球条件にて有意な増加を示した（いずれもp＜0.001）。
【結論】
PSI着用下に突起を踏みながら歩くよう指示することでエネルギー消費量の増加を認めた。先行研究にてPSIを用いた教示が歩容に影響を与えることを報告している。そのため，本研究においてもPSIの突起を踏むように着用者が注意した事により，初期接地時の足関節背屈や蹴り出し時の足関節底屈など下肢関節の動きとそれに伴う筋活動が強調され，エネルギー消費量の増加につながったものと考える。なお，本研究の一部は平成27年度科学研究費助成（挑戦的萌芽研究：課題番号25560290）を受け実施した。
足底感覚入力を用い動作方法を教示するインソールの開発を進めている。以下に開発コンセプトを示す。まず，靴の中に小石が入った場面を想像すると，不快感がなければ異物を感知しながら動作を続けることが可能である。この際，足底からは小石の特徴のみでなく「接触部位」や「動作中に接触が強くなるタイミング」などの情報がフィードバックされる。我々はこれらの感覚情報を動作中の「重心移動方向」や「接地・蹴り出し位置」として動作指導に用いる手法を提案し，足底感覚入力を行う突起を配した知覚入力型インソール（Perceptual Stimulus Insole以下，PSI）を試作した。また，前学会にて歩行中のトゥクリアランスおよび足関節背屈角度の増加につながること，運動指導と学習が促されることを報告した。本研究では次なる展開としてPSI着用による「初期接地位置」および「蹴り出し位置」の指導が歩行中のエネルギー消費量に与える影響について調査する事を目的とした。
【方法】
健常成人20名を対象とした。実験に先立ち初期接地位置を示す突起（踵条件）および蹴り出し位置を示す突起（母指球条件）を設置したPSIを被験者ごとに設定した。実験条件は上記2つのPSI条件および突起を設置するのみで何も指示を与えない『突起のみ条件』および通常歩行を行う『コントロール条件』を含めた4条件とした。なお2つのPSI条件では「突起を踏みながら歩行する」よう指示した。計測にはトレッドミル（AR-200，ミナト医科学社製）と呼吸代謝測定装置（VO2000，Medic Graphics社製）を使用し，トレッドミル歩行中における呼気ガス計測を行った。なお，解析にはm-Graph（M＆SE社製）を用い，分時酸素摂取量（VO2），分時炭酸ガス排出量（VCO2）を求めた後，Weirの式を用いてエネルギー消費量を算出した。なお，各条件は5分間の計測後，最終3分間の平均値を抽出し，コントロール条件の値を用いて正規化した。統計解析には一元配置分散分析を用い，Bonferroni法による多重比較を行った。統計学的有意水準は5%とした。
【結果】
エネルギー消費量は突起のみ条件98.6±8.1％，踵条件106.5±11.9％，母指球条件116.0±12.8%となり，突起のみ条件と比較し踵条件，母指球条件，踵条件と比較し母指球条件にて有意な増加を示した（いずれもp＜0.001）。
【結論】
PSI着用下に突起を踏みながら歩くよう指示することでエネルギー消費量の増加を認めた。先行研究にてPSIを用いた教示が歩容に影響を与えることを報告している。そのため，本研究においてもPSIの突起を踏むように着用者が注意した事により，初期接地時の足関節背屈や蹴り出し時の足関節底屈など下肢関節の動きとそれに伴う筋活動が強調され，エネルギー消費量の増加につながったものと考える。なお，本研究の一部は平成27年度科学研究費助成（挑戦的萌芽研究：課題番号25560290）を受け実施した。