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

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555050
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 但野 成 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〓 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、人体モデルの構築に関するシステム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ング:基本運動部位の解剖学的形状をモデリングする手法を検討した.
2) 基本部位の三次元動作測定: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を利用した.その臨床的応用例として、Steindler法による上肢筋移行術の数値解析を行った.
4) 使用目的に応じた力学モデルのアセンブリング:解析対象に合わせた人間モデル作成のために、基本部位モデルのアセンブリング手法を検討した.
5) 協調動作における各種筋力と骨格構造支持力の解析:複数アセンブリングした力学モデルの協調動作力学制御則を検討した.そして、三次元動作測定による計測データを基に、力学モデルを構築した.
6) エンドエフェクタに負荷を加えたときの動作解析:人体モデルの適用解析として、移乗介護機器の基本的操作における動作解析を行った.機器の操作は、手指の把持力と動作が重要である。精度良く測定するため、申請のサイバーグローブを用いた.

Research Products

• [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 A編. 64・621. 1422-1428 (1998)
• [Publications] 但野 茂: "使用環境を想定した電動車椅子用蓄電池の低温特性評価と積雪期走行試験" 日本機械学会論文集 C編. 65・632 (掲載予定). (1999)
• [Publications] 塚田,敦史: "四輪駆動型電動車椅子の雪路走行シミュレーション" 第9回バイオエンジニアリング学術講演会講演論文集. 98-9. 111-112 (1998)
• [Publications] 吉成,哲: "上肢の協調筋力解析と麻痺筋機能再建術への応用" 第13回生体・生理工学シンポジウム論文集. 457-460 (1998)
• [Publications] 但野 茂: "利用者の障害程度による在宅福祉機器のエネルギー消費量" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集. 2・98-3. 245-246 (1998)
• [Publications] 但野 茂: "電動車椅子の雪路走行性能評価と走行シミュレーション" トヨタヒューマンライフ支援バイオメカニクスシンポジウムII講演論文集. 121-126 (1998)