運動機能特性に適応した在宅福祉機器の個別設計シミュレータの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555050
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 但野 茂 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50175444)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 綿貫 幸宏 北海道立工業試験場, 産業デザイン部, 部長 ; 柴野 純一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60206141) ; 伊東 学 北海道大学, 医学部, 助手 (00271677) ; 白土 修 北海道大学, 医学部附属病院, 助教授 (20206296)
• Keywords: 福祉機器 / バイオメカニクス / 動作解析 / 骨格筋 / モデリング / 車椅子

Research Abstract

本研究の目的は、計算力学と仮想現実空間表現手法を用いて、人間と機器との力学的インターフェースのシミュレーション手法を確立し、高齢者や身障者の多様な運動能力に対応した要求福祉機器の個別設計システムを開発することである.本年度は、以下に示す力学モデルの構築に関する基礎研究プロセスを実施した.
1.上肢、下肢、体幹などの基本部位それぞれの力学モデリーング:グラフィック・ワークステーション(所有)により上肢の解剖学的形状をモデリングした。それには、関節や各種骨格筋等の運動学的要素が付加されている.
2.基本部位の三次元動作測定:購入した6自由度空間座標計測装置により、健常被験者における基本部位の動作測定を行い、上記モデルによる運動解析の検証を行った。
3.基本部位動作中における筋力、骨格構造支持力および運動領域の解析:詳細な運動解析を行うための各種筋力や骨格支持力の算出方法を検討した。これには我々が提案しているLagrange未定乗数法による最適値探索手法を利用した。解析は、肘関節の屈曲・伸展運動、前腕関節の回旋運動を行い、運動中に支配的に作用する筋群とその筋力を求めた.その成果は、学会誌に掲載された.
4.福祉機器の三次元モデリング:代表的な福祉機器として、電動車椅子を取りあげ、その機構モデルを作成した.そして、さまざまな路面状態(乾燥路、圧雪路、凍結路)を想定した走行シミュレーション手法を開発した.電動車椅子走行性の評価には、車輪と路面のスリップ度によった.本成果は、学会誌に掲載された.

Research Products

• [Publications] S.Yoshinari: "Musele Force Analysis during Three-Dimensinal Motion of the Forearm" Proc.of Interuational Conference on New Frontiers in Biomechanical Engineering. 317-320 (1997)
• [Publications] A.Tsukada: "Snow Road Driving Test of Electris Wheelchair and its Computer" Proc.of Intenational Conference on New Frontiers in Bionechanical Engineering. 479-482 (1997)
• [Publications] S.Yoshinari: "A Namerucal Anaktsis of Muscle Force Simulation in Human Upper Limb" Proc.of the 9th International Couference on Biomedical Engineering. 193-195 (1997)
• [Publications] S.Tadano: "Snow Road Driving Test of Electric Wheelchair and its Computer Simulation" JSME International Journal. 41・1. (1998)
• [Publications] 吉成 哲: "肩関節屈曲運動時に作用する筋力の数値解析" 日本機械学会論文集. (掲載予定.