1

低照度環境下における情報探索方略の違いが網膜色素変性症によるロービジョン者の障害物またぎ動作に与える影響
Effects of information acquisition strategies in a low-lightenvironment on obstacles avoidance pattern among people
with pigmentary retinal degeneration
宇野直士（徳山工業高等専門学校）

北哲也（大島商船高等専門学校）

Tadashi UNO（National Institute of Technology, Tokuyama College）
Tetsuya KITA（National Institute of Technology, Oshima College）

要旨：
目的：ロービジョン者が低照度環境下において視覚および触覚から獲得した障害物情報が障害物またぎ動作に与える影響について明らかにする。
方法：網膜色素変性症を原因疾患とするロービジョン者 10 名を被験者とした。被験者は 4cm と 15cmの障害物を 2 条件（視覚のみと視覚および触覚）で認識した後、足元に位置する提示された障害物と同形状の障害物をまたぐ動作を各条件 5 回ずつ実施した。実験空間の照度は 50-100lx に調節し、黄色のスポンジで製作した障害物を濃いベージュ色の床面に設置した。またぎ動作中の下肢動作を三次元動作解析によって分析した。
結果：視覚のみで障害物情報を知覚した場合、視覚および触覚から障害物情報を知覚した場合と比較して、障害物に対する足部軌跡を大きく確保し、足部挙上動作は不安定になった。
考察：視覚および触覚で障害物情報を探索した場合、視覚情報の欠如を触覚情報が補填し、情報の統合化が図られたことで、障害物をまたぐ際のつま先挙上高のばらつきが抑制され、より安定した障害物またぎ動作に繋がったと推察される。

キーワード：網膜色素変性症、障害物またぎ動作、低照度環境

Abstract：
Purpose: The aim of this study was to elucidate the effect of obstacle information acquired
from sight and touch, on the action of stepping over obstacles by people with pigmentary retinaldegeneration, in a low-light environment. Method: Ten people with low vision (aged 42.9 ± 7.3 years)
caused by retinitis pigmentosa were included as subjects in this study. The subjects were madeaware of obstacles measuring 4 cm and 15 cm under two conditions (visual, visual and tactile). For
each condition, an obstacle of the same shape was placed at their feet and the subjects stepped
連絡先：t-uno@tokuyama.ac.jp

受稿：2020/6/5

受理：2021/2/9

over the obstacle five times. The illumination in the experimental space was adjusted to 50-100
lx, and the obstacle made of yellow sponge was placed on a dark beige floor. The leg movement
during the stepping over motion was analyzed with three-dimensional motion analysis. Results: When
compared to perception by sight and touch, obstacle information perceived by sight alone resulted ina larger foot trajectory in relation to the obstacle, making the leg lifting action unstable. Discussion:
In obstacle recognition using both vision and touch, the lack of visual information is supplemented
with tactile information. Integrating both sets of information suppresses variation in toe elevation,
which is assumed to lead to a more stable motion when stepping over obstacles.

Key Words：retinitis pigmentosa, obstacle avoidance patten, low-light environment

１．目的の支援機器は、触覚や聴覚などの感覚器官から視覚情報の欠如を補填する情報を与える。他方我が国は「高齢者、障害者等の移動等の円滑で、これらの機器性能がロービジョン者の保有化の促進に関する法律」が施行されて以降、公感覚による情報処理特性と適応しない事例も生共空間のバリアフリー化が進展している。また、じており、実生活で供されることは極めて少な2016 年には「障害を理由とする差別の解消に関いことが以前から指摘されている（田内・大倉，する法律」が施行され、障害者への合理的配慮

1995）。これまでに、手足から得る触覚情報にの提供に向けた環境整備が規定された。これら

よる運動誘導に対する効果が報告されており、の取り組みにより、ロービジョン者の歩行環境ロービジョン者の感覚特性と生活動作との適応は改善をみせる一方で、歩行の妨げとなる物理性に関する研究が進行している（Patla et al.，

的バリアは依然として存在し、単独歩行には高2004；Forner et al.，2016）。しかし、低照度い致命的リスクが伴う（豊田・大倉，2017）。

環境や視野狭窄症状について考慮された知見は物理的バリアとなる足元の障害物を回避するない。

方略の一つにまたぎ動作がある。これまでに、本研究では、ロービジョン者が比較的日常生

ロービジョン者はその病態が重度であっても保活で利用することが多い、足元の視覚情報と手有視覚に依存した行動をとる傾向があるため、部による触覚情報に着目し、それらの感覚情報障害物を正確に認識できず、つまずき・転倒・が低照度環境下におけるロービジョン者の障害転落事故などに繋がることが報告されている（安物またぎ動作に与える影響を明らかにすること

部・橋本，2006；中西・梁島，2006；Hassanを目的とした。

et al.，2002；Sotimehin et al.，2018）。また、視覚情報が減少する薄暮下や夜間などの低照度２．方法環境下では、その傾向が一層高まると予測され2.1. 被験者る。そのため、ロービジョン者が低照度環境下ロービジョンの男性 10 名（年齢 42.9 ± 7.3で障害物またぎ動作を安全に遂行するためには、歳、身長 167.8 ± 3.5cm、体重 66.5 ± 7.9kg、障害物の高さや位置をより正確に認識すること下肢長 89.2 ± 5.4cm）を対象とした。10 名はが求められる。

いずれも網膜色素変性症を原因疾患とし、視野上述の課題に対して、超音波を利用した障害の周辺部分が欠損する求心性視野狭窄の症状を物探知機や触知型アイコンを用いた案内図など、呈していた。また、身体障害者手帳 2 級を保有し、IT 技術やエレクトロニクス分野の小型化技術を視覚障害以外の障害は有しておらず、リハビリ活用した歩行・誘導システムが開発されているテーション施設などで歩行訓練を受けた経験が（Cardin et al.，2007；上田ら，2016）。これらない者であった。事前に、被験者の身体障害者

・齢

年齢34343636
363641
41
4141
43
43
4545



1
表１

視覚リハ研究の節した。被験者は実験試技として、足元の障害

ロービジョン者の特性

視力 視力
使用
視力
視力( ) ( )の白杖使用（右） （左）0.02 0.01
場
0.01 場所次第
0.02
0.04 0.06
参のみ
0.06 持参のみ
0.04
0.1
0.1
使用
0.1 白杖使用
0.1
0.08
0.1
使用
0.1 白杖使用
0.08
0.2
参のみ
0.2 0.20.2 持参のみ

出発生
外出度
時期
時期
頻度
25
い
25 歳 多いない明
不明 少ない25
い25 歳 多い23い
23 歳 多い30い30 歳 多い0.04
い30 歳 多い
0.06 場場所次第 300.04 0.060.03
28
参のみ
い28 歳 多い
0.06 持参のみ
0.03 0.06

46460.02
37 歳
0.04 場場所次第 37
0.02 0.04

い多い48
480.06
13 歳
0.01 場場所次第 13
0.06 0.01

い多い

59
59

0.05
0.09
0.05 0.09

い多い

12参のみ
12 歳
持参のみ

10（1）

物をまたぐ動作を行った。障害物は高さ 4cm、15cm の 2 種類（横 32cm・幅 5.5cm）を用意し、被験者は視覚のみと視覚および触覚によって障害物を認識した後にまたぎ動作を行った。被験者が障害物を認識するための方法は、条件 A：足元に提示された障害物を視覚により知覚（図1A）、条件 B：手元に提示された障害物を視覚および手の触覚により知覚（図 1B）の 2 条件とした。条件 A の障害物はつま先から 20cm 前方に位置させた。条件 B は被験者の肘の高さに障害物を提示し、探索方向や手部の形状は指定せず、左右いずれかの手部を用いた。試技は各条
件 5 回ずつ実施した。障害物を一歩でまたぎ越すことを指示した以外は、動作開始位置や踏み出す足、視認姿勢は被験者の任意とした。なお、被験者が照度に慣れる時間を十分に確保し、試技以前に足元および手元の障害物が視認できることを確認した。いずれの条件も障害物を認識

図１

障害物の提示方法

図の（A）視覚・（B）視覚＋触覚するための時間に制限は設けず、試技間の時間を十分に確保することで、前条件の影響ができる限り小さくなるように実施した。また、被験者で条件の順序が異なるように提示することで、手帳、あるいは可能な場合には医療機関から付条件順序のカウンターバランスをとった。全て与された視野表により現在の視覚状態を確認しの被験者が両条件下で試技を施行した。

た。表 1 に被験者の年齢や単独歩行時の白杖使

障害物は黄色のスポンジで製作し、濃いベー用の有無、障害発生時期、外出頻度などについジュ色の床面に設置した。なお、障害物高としてまとめた。視覚障害の発生時期は眼科医によて４cm を選定した理由は、一般的な居住住宅のり眼疾患と診断を受けた当時の年齢、外出頻度和室と洋室の床段差が１cm から４cm であるたは週 5 日以上外出しているものを多いとし、週め で あ る（ 齋 藤・ 村 木，2010）。 ま た、15cm4 日以下のものを少ないと分類した。の障害物高は、「道路の移動円滑化整備ガイドラ

被験者には予め実験の目的、方法、実験に伴う危険性とその配慮、匿名性の保護などについイン」内で推奨されている停留所などの縁石の高さに基づき選定した。て書面または書面の読解が困難な被験者には口2.3. 測定方法頭で説明を行ない、同意書を得た。本研究は徳６台の同期された高速度撮影機能付カメラ

山工業高等専門学校ヒト医学系研究倫理委員会（DKH 社，GC-LJ20B）を被験者に正対した状の承認を受けて実施した。

態からみて前後、左右斜め前方、左右斜め後方

2.2. 実験プロトコルに配置し、撮影速度 240fps でまたぎ動作を記録

実 験 は 車 の 走行音や他者の歩行音など、周した。本研究では分析空間内の進行方向を Y 軸、囲 の 環 境 音 が 生じない室内にて実施した。実

鉛直上方向を Z 軸、Y 軸と Z 軸に直交する方向

験室内は事前に、被験者周辺の照度が 50lx かを X 軸とした右手直交座標系を静止座標系としら 100lx の範囲で収束するように調光ライトやて定義した。撮影範囲は 1.0m（X 軸）× 2.5m（Y暗幕、デジタル照度計（シンワ社）を用いて調軸）× 2.0m（Z 軸）の空間とした。空間上にキャ表2LL のステップ長，挙上・下降時間

4cm ステップ長 (m)

図図２
2 またぎ動作の局面定義のリブレーションポール（高さ２m、較正点 5 箇所）を鉛直に立て、計 90 点のコントロールポイントを撮影することでキャリブレーションを行なった。撮影された映像から身体各部の分析点に貼り付けた球形反射マーカーを三次元動作解析システム（DKH 社，Frame-DIAS V）によって読条件 A

条件 B

p値

0.82 ± 4.9

0.80 ± 4.6

NS

挙上時間 (s)0.31 ± 0.06 0.27 ± 0.04 <0.05

下降時間 (s)0.25 ± 0.05 0.24 ± 0.04

NS

15cm ステップ長 (m) 0.86 ± 0.07 0.85 ± 0.05

NS挙上時間 (s)0.33 ± 0.05 0.29 ± 0.03 <0.05

下降時間 (s)0.28 ± 0.05 0.29 ± 0.04

NS２．LL 挙上時間（s）：LL 離地から LL 最高点までに要した時間
３．LL 下降時間（s）：LL 最高点から LL 接地までに要した時間
４．LL および TL 踏切距離（cm）：LL および TLの踏切位置から障害物までの距離み取った。分析点は頭頂、胸骨上縁と左右の耳５．障害物上最高点（cm）：またぎ動作中に LL下点、肩峰、肘関節、手首、大転子、膝関節中心、および TL を障害物上で最も上げた際のつま外果、踵、つま先とした。

先の高さ

解析区間は先に越える足の踵離地から対側の踵接地までとした。データを平滑化する際のデータ端点の歪みの影響を考慮し、動作の解析区間

６．最 高 点（cm）： ま た ぎ 動 作 中 に LL お よ び
TL を最も上げた際のつま先の高さ
７．５回繰り返したまたぎ動作における LL の障とその前後 20 コマをデジタイズし、得られた 2

害物上最高点と最高点のばらつき次元座標から DLT 法により計測点の 3 次元座標（変動係数［%］：標準偏差÷平均値× 100）を求めた。障害物を先に越える下肢を Leading

８．LL の障害物高に対する努力係数（（最高点Limb（以下 LL）、障害物を後から越える下肢を－障害物高）
÷障害物高））

Trailing Limb（以下 TL）と定義した。そして、

2.4. 統計処理

障害物またぎ動作を① LL 離地、② LL 障害物上全ての測定データは各条件の平均値±標準偏最高点（LL つま先が障害物前端を通過した時点）、差で示した。データの比較には提示条件を要因③ LL 最高点（またぎ動作中に LL つま先を最もとした対応のあるｔ 検定を用いた。統計解析は上げた時点）、④ LL 接地、⑤ TL 離地、⑥ TL 障SPSS Advanced Statistics ver.23（IBM 社）を害物上最高点（TL つま先が障害物前端を通過し用い、有意水準は５% 未満とした。

た時点）、⑦ TL 最高点（またぎ動作中に TL つま先を最も上げた時点）、⑧ TL 接地で局面を分３．結果けた後（図 2）、動作時間の算出やデータの規格

表２に LL ステップ長、LL 挙上時間および LL化を行なった。離地のタイミングはつま先に貼下降時間の結果を示す。４cm 障害物高では、離付したマーカーが地面から離れた時点、接地の地から最高点に至るまでの LL 挙上時間においタイミングは踵に装着したマーカーが最下点にて、条件 B が条件 A と比較して有意に低値を示位置した時点とした。下記に 3 次元座標値をも。同様の結果が 15cm 障害物高した（p <0.05）とに算出したパラメータを示す。

。
でも認められた（p <0.05）
図３および図４では踏切地点、障害物上最高１．LL ステップ長（m）：LL 離地時のつま先から LL 接地間の踵間の距離点、最高点を足部軌跡として図示した。なお、図中には便宜上、接地地点を加えた。４cm およ・

視覚リハ研究10（1）

図図３ 提示条件間のまたぎ動作中のLLLL 軌跡（踏切距離、障害物上最高点、最高点）＊＊＊
図のp <0.05 LL. p <0.01.
.
.
図のLL.

.

図4のL
図図４4のLTL 軌跡（踏切距離、障害物上最高点、最高点）
提示条件間のまたぎ動作中
図4の図
図の LL のの LL のL

つつ.
.
.
.
図図５ 提示条件間のの LLLLののばらつきと努力係数（つ（a）障害物上最高点変動係数・＊＊＊（b）最高点変動係数・（c）努力係数、 条件Ａ、 条件Ｂ）
p <0.01. p <0.05.

び 15cm 障害物に対する条件間の LL 軌跡の結果

物情報の不確実さを補間したものと推察される。

を図３に示す。４cm 障害物に対する障害物上最一方で、障害物の同定には視覚情報の他、聴覚。
高点は条件 A が有意に高値を示した（p <0.01）

や触覚といった感覚様相の情報も寄与しており、また、15cm 障害物では障害物上最高点（p <0.05）複数の感覚様相の情報が統合されることで安定および最高点（p <0.01）において同様の結果がし た 知 覚 表 象 が 成 立 す る（Newell，2004； 和認められた。踏切距離は、いずれの障害物高も田，2007）。また、Ernst and Bulthoff.（2004）

条件間に有意差は認められなかった。図４に４は単一の感覚情報よりも複数の感覚情報を統合

cm および 15cm 障害物に対する条件間の TL 軌

することで、より精度の高い知覚・認知が可能跡の結果を示す。LL に対し TL は、いずれの障であることを指摘している。特に、聴覚情報は害物高に対しても踏切距離、障害物上最高点、障害物の位置同定に有益な情報を与えることが最高点において、条件間に有意差は認められなAshmead et al.,（1989）らにより報告されていかった。

るが、障害物回避に関わる触覚情報の有効性に

図５にまたぎ動作中の LL の障害物上最高点

ついては、白杖から得る間接的な触覚情報を除および最高点の変動係数と努力係数の結果を示

いて十分に検証されていない。本研究では、ます。 ま た ぎ 動 作 中の障害物上最高点の変 動係

たぎ動作の開始位置を１歩で越える位置とする

数は、条件 B と比較して条件 A が４cm 障害物ことや、障害物を反響音が生じないスポンジで、15cm 障 害 物 高（p <0.05） い ず高（p <0.01）製作することで、障害物の同定に寄与する聴覚れも有意に高値を示した。また、同様の傾向が情報を制限して実験をおこなった。その結果、15cm 障害物高の最高点（p <0.01）および努力視覚情報と合わせて手部の触覚により障害物情係数（p <0.01）で認められた。

報を探索した条件 B では、条件 A と比較して LL４．考察

足部軌跡が小さくなった。このことは、ロービジョン者が視覚と手部の触覚を介して得た障害被験者は低照度環境下において、足元に位置物情報から、障害物の形状に関するより詳細なする障害物高は視覚で知覚し、手元に位置するイメージを認知し、障害物またぎ動作に適用し障害物高は視覚および触覚により知覚した。そた可能性を示唆している。の直後に、提示された障害物高と同様の障害物また、障害物をまたぐ際の LL 障害物上最高をまたぎ越した。その結果、視覚のみで障害物点・最高点の変動係数および LL 努力係数はいず情報を知覚した条件 A が、視覚および触覚かられも条件 B が低値を示した。ヒトの姿勢制御に障害物情報を知覚した条件 B と比較して LL 障

関わる感覚入力は、主に視覚、前庭感覚および害物上最高点および LL 最高点とも高く位置し体性感覚が担っている（Diener and Dichgans，た。これに関連して、条件 A では障害物またぎ

1988）。そして、これらの感覚入力が中枢神経動作中の LL 挙上動作により長い時間を要する系において統合され、姿勢制御に利用される（板こ と が 示 さ れ た。Baig et al.,（2016） お よ び谷，2015）。Kluzik et al.,（2005）が指摘する

Rietbyk and Rhea.（2006） は、500lx 以 上 の通り、感覚入力に対する重みづけには個人差が照度環境下においても、下方周辺視野が制限さあるが、一般的に眼疾患や加齢の影響を受けてれると障害物回避中の足部軌跡が増大すること視覚による感覚入力が低下した場合、身体動揺を報告している。また、宇野ら（2018）も網が増幅し、姿勢制御が不安定になる（Peterka，

膜色素変性症患者を対象とした研究において同2002；Hwang et al.，2014）。前述の通り、被様の特徴を報告している。本研究の被験者はい

験者は重度の視野障害を呈するため、保有視覚ずれも網膜色素変性症患者であり、暗所視を司に限った条件 A では足部挙上に伴う姿勢制御がる杆体視細胞の機能障害が生じていたと考えら困難になり、つま先挙上高にばらつきが認められる。そのため、条件 A では足部軌跡を高く確れた。そして、不安定な足部挙上動作に伴う転保し、慎重に障害物をまたぎ越すことで、障害倒リスクを回避するために、運動の効率性では・なく安全性の確保を最も重視して障害物またぎ動作が実行された。一方で、条件 B では視覚情視覚リハ研究

10（1）

５．まとめ

報の欠如を触覚情報が補填し、情報の統合化が本研究は、網膜色素変性症を原因疾患とする図られたことで、障害物をまたぐ際のつま先挙ロービジョン者が、低照度環境下において視覚上高のばらつきが抑制され、より安定した障害のみおよび視覚と触覚の併用により獲得した障物またぎ動作に繋がったと推察される。

害物情報が障害物またぎ動作に与える影響につ視覚や触覚から得た情報をフィードバックし、いて検討した。その結果、視覚のみで障害物情下肢運動が制御された LL に対し、TL 足部軌跡報を知覚した場合、障害物に対するつま先軌跡はいずれの障害物高も条件間の差は認められなが大きくなり、つま先挙上高が不安定になった。

かった。一般的に、障害物またぎ動作中の TL 足

一方で、視覚および触覚を併用して障害物情報

部軌跡は視覚的フィードフォワード制御によりを探索した場合、障害物をまたぐ際のつま先挙調整される（Patla and Vickers，
1997）。つまり、上高のばらつきが抑制され、より安定した障害LL を前方へ送り出す動作では視覚情報を最大限物またぎ動作となった。本研究から、重度のロー利用できるのに対し、TL を前方へ引き込む動作

ビジョン者にとって見えづらさが増す低照度環

では、身体により障害物が遮蔽されるためフィー境下では、視覚情報と触覚情報を統合して障害ドフォワード制御により運動形成される。著者

物を知覚・認知することで、より安全に障害物

らは、情報探索方略や低照度環境下の影響によを回避できる可能性が示唆された。今後、従来

り、LL 同様、TL 足部軌跡にも条件間に差が生じから推奨されている白杖による歩行移動の普及ることを推測していた。しかしながら、本研究と合わせて、本研究知見を基礎としたロービジョ

では探索条件間に明確な差は認められなかったン者の情報処理特性と生活動作の関係性に適応ため、ロービジョン者の TL 足部軌跡は、健常者する歩行支援機器の開発・評価に取り組みたいと同様に視覚による運動制御の影響を強く受けと考える。

ることが示唆された。
本研究は、網膜色素変性症によるロービジョ謝辞

ン者を対象としたが、眼疾患の種類や歩行訓練

本研究に被験者としてご協力いただいた方々

経験の有無により、視覚情報や触覚情報に対すに感謝の意を申し上げます。本研究は JSPS 科る情報処理特性や行動特性は異なる。こうした研費（19K20001）の助成を受けたものです。

点を考慮し、眼疾患別の影響についても検討を進める必要がある。また、ヒトが物体を触知す文献

る場合、視覚経験から形成された視覚イメージ

安部信行・橋本典久（2006）視覚障害者の歩行事が有効な手がかりとして働くことで効率的な物故に関する基礎調査．日本建築学会技術報告集，

体認識に繋がる（Deibert et al.，1999；Sathianet al.，1997）。表１の通り、被験者はいずれも過去に視覚経験を有する。また、日常的な外出頻度も高く、移動に触覚情報を活用する機会も

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Baig, S., Diniz-Filho, A., Wu, Z., Abe, R.Y.,から比較的詳細な障害物情報を得ることに寄与

Gracitelli, C.P.B., Cabezas, E., & Medeiros, F.A.

したと推察される。今後は、中途視覚障害者の(2016) Association of fast visual field loss

中でも幼少期など比較的早期に視覚障害に罹患したケースも含めて検討を進める必要がある。

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