運動機能特性に適応した在宅福祉機器の個別設計シュミレータの開発

1999 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): 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 美唄労災病院, 腰痛脊損センター, 部長・医師 ; 綿貫 幸宏 北海道工業試験場, 産業デザイン部, 部長(研究職)
• 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

・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: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.これには新たに開発した逐次二次計画法による最適値探索を利用し、拮抗筋と協力筋の分離、および起始位置の探索が従来法に比べて容易かつ高精度となった.
・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.
・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する.これには、三次元動作測定、筋電位測定による計測データを基に、力学モデルを構築する手法を開発した.
・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、機器の基本的操作における動作予測を行う.三次元動作測定結果と比較検討し、解析精度の向上を計った.解析結果の検証には体幹筋の筋電位測定を行った.
・福祉機器の三次元モデリング:対象福祉機器の基本三次元モデルを作成した.同一仮想空間内に福祉機器モデルと人体モデルを配置した.対象福祉機器に、車椅子と移乗介護リフトとした.
・動作シミュレーションと福祉機器設計:人体モデルの動作シミュレーションを行い、力学解析に基づき、リーチテストや動作域の確認、機器の構造解析を行った.また同時に機器の構造解析を行い、機器設計上の改良点等を整理した.

Research Products

• [Publications] 但野 茂: "使用環境を想定した電動椅子用蓄電池の低温特性評価と積雪期走行実験"日本機械学会論文集 C編. 65・632. 1578-1585 (1999)
• [Publications] 岩崎倫政: "肘屈曲機能再建術(Steindler法)の筋力数値解析"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20. 493-496 (1999)
• [Publications] S. Tadano: "Drivability at Snow-Covered Road of Electric wheelchairs"Journal of the International Federation for Medical and Biological Engineering & Computing. 37・2. 1348 (1999)
• [Publications] 柴野純一: "高齢者向け福祉機器用スイッチのヒューマンインターフェース設計(表示文字の種類、大きさ、色)"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. 1・99-1. 159-160 (1999)
• [Publications] 但野 茂: "指関節運動時に作用する腱力の数値解析"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 99-37. 261-262 (2000)
• [Publications] 但野 茂: "移乗介護リフトの機能構造解析"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 99-37. 161 (2000)
• [Publications] S. Tadano: "Save Mechanical Problems to Use Electric Wheelchairs at a Snowy Region, In : Human Life Support Biomechanics"Springer-Verlag (in press). (2000)