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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

段差移動の「負担感」と「筋負担」との対応関係に関する実験研究
段差

筋電図

正会員
同

筋負担負担感○垂井
布田健吾＊1
健 ＊3

同 久保田 一弘＊2
同 萩原 一郎 ＊4
同

表 1．実験段差一覧
123

h1=100h2=0h1=200h2=0h1=300
h2=0h1=400h2=0「負担感」基準 :3「負担感」基準 :4「負担感」基準 :1「負担感」基準 :2

4

5

6

7

8

h1=0h2=100h1=0h2=200h1=0h2=300

h1=0h2=400

9

10

11

12h1=100h2=100h1=200h2=200h1=300h2=300

h1=400h2=400

進行方向

進行方向

h1

h2
900mm

2,000mm15h1=400h2=300192021h1=100h2=200h1=200h2=300h1=300h2=40022
h1=100h2=300

23
h1=200h2=400

24
h1=100h2=400161718

h1=300h2=100h1=400h2=200

h1=400h2=100

単位 (mm)h2900mm

図 1．実験用装置

14h1=300h2=200h1=200h2=100

またぎ段差降り降りの場合

13
またぎ段差昇り昇りの場合

図 2．実験風景

英雄 ＊5)

a. 実験日時：2007 年 9 月 10、11 日
b. 実験場所：独立行政法人 建築研究所
c . 被験者数：本学の学生 5 人（うち女性 1 人）、服装および履物は全員同じタイプのものを使用した。
d . 実験装置：建物で通常出てくる段差の寸法範囲を考慮し、
図 1 のような段差部分を含む全歩行距離 2m の装置を作り、踏み切り側段差高さを立ち上がり高さ（h1）、着地側段差高さを下がり高さ（h2）とする。なお、またぎ幅は全て 100m mとした。表 1 に実験を行った段差一覧を示す。
e. 使用機器：筋電の計測には㈱ディケイエイチ社の TRIAS システムを採用した。

h1

またぎ 段( 差なし

２．実験内容（1）実験諸元

単純段差降り建築内外での段差については、「高齢者、障害者等の移動等の円滑化の促進に関する法律」の中で、各種段差高さに関する基準が提示されいるが、その根拠となるものは具体的に示されていない。
本実験研究は、各種段差移動時の「筋負担」を表面筋電計により定量的に測定し、同時に、その時の心理的な負担の感覚 ( 以降「負担感」と称する。) を相対的に比較することにより、負担の感覚（心理量）と筋電計による生理的な評価値（物理量）との間の関係を明らかにし、各種指針類の根拠となりうる基礎資料を提示することを目的とする。

単純段差昇り１．研究目的直井

2,000mm図 3．筋電計測定データ例(2) 実験方法
a.「負担感」の測定
まず、「負担感」の評価基準として単純段差昇り 100mm を１、200m m を 2、300m m を 3、400m m を 4 と定め、実験前に実際に装置を昇り、評価基準を十分に確認した。
次に、表 1 に示す実験番号 5 ～ 24 の各種段差の昇降動作が、「負担感」の基準 ( 実験番号 1 ～ 4) に対して、相対的にどの程度の負担と感じるかを評価し、数値として測定した ( 最小単位は小数点第一位）。尚、実験途中に評価基準の「負担感」が曖昧になったときは、都度その基準を確認できるように確認用の装置を実験室内に配置した。

b. 表面筋電計による「筋負担」の測定表 1 に示す実験番号 1 ～ 24 について、歩行開始から終了までを含む 4 秒間の表面筋電を測定した。
測定は左右の大腿直筋、大腿二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋の計 8 箇所とし、筋電計測は各段差ごとに 3 回行った。被験者には歩行開始の踏み出しおよび、段差を昇る・降りる・またぐ際の立脚を左右どちらかに予め決めてもらい、歩行開始から昇降動作までの歩数が同じになるようにし、終点到達後は起立の姿勢のまま計測が終わるまで静止してもらった。
尚、本研究において、筋電積分値は開始から終了までの歩行部分も含めた 8 ヶ所全ての筋電積分値の総和とし、筋電最大値は、全ての測定箇所の中で最も最大値が多く計測された立脚側の大腿二頭筋のデータを採用した。

３．実験結果及び考察(1) 単純段差昇りと単純段差降りについて
a．「負担感」による比較評価基準である昇りに対し、降りの場合も、高低差が大きくなるほど「負担感」の評価値も大きくなっている。
b．「筋負担」による比較
昇り・降りに特に大きな差は見られないが、昇りの方が筋An experimental study on relationship of perceptional muscle load andphisical muscle load by electro-myogram during walking over differenceof floor level―549―

TARUI Kengo et al.

電積分値、筋電最大値共にやや大きな値を示している。昇りの場合は比較的大きな筋肉を使って、遊脚を持ち上げる動作、高い場所への体重移動が含まれることが要因と考えられる。

(2) またぎ歩行（段差なし）について| h1 - h2 | = 100 の「負担感」| h1 - h2 | = 100 の筋電積分値

h1=300mm(100-400-0mm)
h1=200mm(100-300-0mm)

単 純 段 差 昇り

h1=100mma．「負担感」による比較(100-200-0mm)
またぎ高さに応じて「負担感」も増しているが、単純段差に012343.0
3.1
3.2 [mV ･ s]
比べ着地側に高低差が無いこともあり、やや低めの値となった。
図 6．またぎ段差降り：同じ高低差 (100mm) での h1 の違いによる比較
b.「筋負担」による比較（5) 数量化Ⅰ類分析による影響程度の比較
筋電積分値は、またぎ高さに応じて増しているが、単純段差数量化Ⅰ類分析により h1、h2 および | h1- h2| の影響程度昇りと単純段差降りの中間ぐらいの値となった。遊脚を上げるを分析した結果、以下のような結果となった。（※図 7 は筋動作を含むが、体重移動の必要がないことが関係しているよ
電積分値についての数量化Ⅰ類分析の結果である。）
うである。一方、筋電最大値は、またぎ高さに比例した単純「負担感」･･･ h1 ≒ h2 ＜｜ h1-h2 ｜な関係は見出せなかった。
「筋負担」･･･ h2 ＜｜ h1-h2 ｜＜＜ h1「負担感」

筋電積分値 [mV ･ s]

筋電最大値 [mV]

400mm

単純段差降りカテゴリー

種別

昇り降り
100200300
4000100200300
40001002003004000200mm
100mm
012

34

3.0

3.1

3.2

3.3

0.0

0.2

0.4

立ち上がり

400mm

高さ（h1）

300mm

〔mm〕

200mm

下がり高さ

100mm
0またぎ

アイテム

300mm

12

34

3.0

3.1

3.2

3.3

0.0

0.2

（h2）

0.4

〔mm〕

400mm
300mm

高低差

200mm

∣ h1-h2 ∣100mm
012

34

3.0

3.1

3.2

3.3

0.0

0.2

0.4

〔mm〕

図 4．単純段差昇り・降り・またぎ実験結果一覧（全被験者平均）

カテゴリースコア

-0.04

-0.02

00.04

0.02

図７．数量化Ⅰ類分析結果 筋電積分値における影響程度の比較(6)「負担感」と「筋負担」の対応関係について

a．「負担感」による比較
高低差が同じ場合は、立ち上がり高さに応じた相関が認められるが、立ち上がり高さが同じ場合については高低差に応じた単純な相関は確認できない。
b．「筋負担」による比較
筋電積分値に関しては「負担感」同様、高低差が同じ場合、立ち上がり高さに応じた相関が認められる。その他の条件、および筋電最大値に関しては、単純な相関は確認できない。

以上の実験結果から「負担感」と「筋負担」の間には、概ね相関関係が認められることが分かった。特に単純段差およびまたぎ歩行 ( 段差なし ) については、図 4 に示すとおり、その傾向が顕著で、図 8 のとおり心理量と物理量の間に比例関係が確認できた。
﹁負担感﹂(3) またぎ段差昇りについて

単純段差・降りまたぎ

2.0

h1=400mm(0-400-100mm)

1.0

h1=300mm(0-300-100mm)
h1=200mm(0-200-100mm)
0

単純段差・昇り

4.03.0| h1 - h2 | = 100 の筋電積分値| h1 - h2 | = 100 の「負担感」

5.003.10

3.153.203.253.30
筋電積分値合計 Ave[mV ･ s]

図 8.「負担感」（心理量）と「筋負担」（物理量）の関係
12343.0

3.1

3.2[mV ･ s]

図 5．またぎ段差昇り：同じ高低差（100mm）での h1 の違いによる比較(4) またぎ段差降りについて

４．まとめ
本研究により各種段差について ｢ 負担感」と「筋負担」（特に筋電積分値）において概ね対応関係が認められた。ただし、またぎ段差昇り・降りのような複雑な動作を伴うものについては、更に検証が必要である。
なお、本研究の実験を行うにあたり、( 独 ) 建築研究所のユニバーサル実験棟をご提供いただいた。また、研究の遂行にあたり、平成 19 年度卒研生小池智美氏、同佐藤妙子氏の協力を得た。ここに記して謝意を表する。

a．「負担感」による比較
高低差が同じ場合は立ち上がり高さに応じた、また、立ち上がり高さが同じ場合は高低差に応じた「負担感」の大小関係が認められる。
b．「筋負担」による比較
筋電積分値は「負担感」と似た大小関係の傾向を示すが、筋電最大値に関しては一定の法則性がみられない。
またぎ段差は昇り・降りともに、高低差のある場所をまたぎながら移動するという動作の複雑性のために、歩き方や体の捻りなどが、「筋負担」に影響を及ぼし、各々の結果にばらつきを与える要因になった。

参考文献・参考資料
1）「段差歩行の負担感に関する実験研究」/ 福田竜 日本建築学会大学学術講演梗概集 pp.1017-1018.2000
2）長寿社会対応住宅設計マニュアル（集合住宅編）/（財）高齢者住宅財団
3）「表面筋電図」（バイオメカニズム学会編）/ 東京電機大学出版局
4) 高齢者、障害者等の移動等の円滑化の促進に関する法律（バリアフリー新法）（2006 年 6 月 21 日公布、同年 12 月 20 日施行）

＊ 1 東京理科大学 大学院生
＊ 2 東京理科大学 工学部 補手 工修＊ 3 独立行政法人 建築研究所 博士 （工学）
＊ 4 独立行政法人 建築研究所 工博＊ 5 東京理科大学 工学部 教授 工博＊ 1 Graduate Student,Dept.of Architecture,Faculty of Eng.,Tokyo Univ. of Science＊ 2 Research Assoc.,Dept.of Architecture,Faculty of Eng.,Tokyo Univ. of Science,M.Eng.
＊ 3 Building Research Institute,Dr. Eng.
＊ 4 Building Research Institute,Dr. Eng.
＊ 5 Prof.,Dept.of Architecture,Faculty of Eng.,Tokyo Univ. of Science,M.Eng.

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