2015 Fiscal Year Annual Research Report
片手駆動による直進走行が可能なスポーツ競技用車椅子の開発と実用化
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26282175
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
塩野谷 明 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50187332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和 史朗 北翔大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (00433467)
竹田 唯史 北翔大学, 公私立大学の部局等, 教授 (10320574)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 片手駆動 / 直進走行 / スポーツ競技用車いす / 駆動力伝達軸 / 推進パワー / トルク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，片手駆動による直進走行が可能で，かつ片手・両手切り替え駆動が可能なスポーツ競技用車椅子の作製と評価を行うものである．本研究達成のためには，片手による左右両輪駆動の駆動機構（駆動力伝達軸）が重要となる．研究初年度は，試行錯誤的に機構開発を行ったが，充分な成果には至らなかった．
そこで初年度実績報告に従い，研究組織の見直し・強化を行った結果，当該年度（研究2年目）は，駆動力伝達軸の作製ならびに片手駆動による直進走行可能な競技用車椅子の試作機が完成し，当初の予定よりも完成度の高い車椅子となった．また，研究計画全体の中で流動的であったパフォーマンスの高い車椅子開発に必要不可欠となる駆動力伝達軸のトルク計測システムを構築，車椅子への装着も完了し，研究3年目以降詳細なトルク計算による伝達軸改良の基盤が整った．さらに，研究初年度の車椅子トレッドミルに続き，ヒト－機械系（マン－マシン系）の機械力学・生理学的評価のためにエルゴメータ・アタッチメントを応用した車椅子駆動時推進パワーを計測・評価するシステムを構築，両手駆動時直進走行と片手駆動時直進走行を比較した結果，3秒間駆動で両手65.4W，片手55.2W平均と若干片手駆動による直進走行の推進パワーが低い結果となった．しかし7秒以上の駆動では，両者間の差が大きくなる結果となった．
以上の結果については，国際学会The 12th International Congress of Physiological Anthropology，生体・感性及び高度情報処理シンポジウム2016（招待講演），日本機械学会等で発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上記区分については，当該年度は初年度実績報告に従い，研究組織の見直し・強化を行った結果，①駆動力伝達軸の製作ならびに片手駆動による直進走行可能な競技用車椅子の試作機が完成し，当初の予定よりも完成度の高い車椅子となったこと②研究計画全体の中で流動的であったパフォーマンスの高い車椅子開発に必要不可欠となる駆動力伝達軸のトルク計測システムを構築，車椅子への装着も完了したこと③ヒト－機械系（マン－マシン系）の機械力学・生理学的評価のためにエルゴメータ・アタッチメントを応用した車椅子駆動時推進パワーを計測・評価するシステムを構築し，車椅子走行時の推進パワーの評価が可能となったこと等が大きな理由である．①②については，研究開始当初，スポーツ競技用車椅子の実用化のための条件・方向性を見出すことに重きを置いていたが，本研究期間での実用化も可能になったと考える．③については，今年度（研究3年目）の研究内容の一部を既に先取りした結果であり，当該年度（研究2年目）で当初の計画以上の進捗となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度の実績については，当初の計画以上の進捗となり，本研究期間での当該車椅子の実用化も可能になったと考えられることから，今後はこの実用化に向けて，より高いパフォーマンスのスポーツ競技用車椅子の作製，ならびにターゲット種目の設定を行う予定である．具体的には本年度研究3年目は，開発中の車椅子の推進パワー特性すなわち漕ぎ出し3秒間は両手駆動と大きな差が生じないことを考慮して，ターゲットとなるスポーツ競技を設定するとともに，専用の車椅子の作製を行う．なお，特許等の関係でターゲット種目については言及しないが，すでに関係スポーツ団体等との話し合いを進めるとともに実用化に向けた実験等を計画している．また，研究最終年度（研究4年目）には，7秒以上の走行時は推進パワーが低下すること，さらに駆動力伝達軸のトルク計測結果をあわせて，より高いパフォーマンスを発揮できる車椅子の作製に臨む．
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| Causes of Carryover |
当該年度（研究2年目）は初年度実績報告に従い，研究組織の見直し・強化を行った結果，当初の研究計画よりも目覚ましい研究の進捗が得られるとともに，研究開始当初はスポーツ競技用車椅子の実用化のための条件・方向性を見出すことに重きを置いていたが，本研究期間での実用化も可能になった．そこで当該年度に作製予定であった駆動力伝達軸にギア機構を導入し，車輪等の交換も可能とする新規の車椅子を一旦凍結し，今年度（研究3年目）以降実用化に向け，ターゲットとなる種目をしぼったよりパフォーマンスの高い車椅子の作製を行うこととした．実用化を目指すという積極的な研究計画の変更のため，次年度（研究3年目）使用額が発生することとなった．車椅子の実用化を前提にした次年度使用額であり，研究の遅れ等々の理由によるものではない．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
開発中の車椅子の実用化をめざし，ターゲットとなるスポーツ競技を設定，その専用車椅子の開発・作製を行う．次年度使用額については，開発コンセプトをまとめる実験，コンセプトに基づく試作車の作製，共同研究者の北翔大学での評価実験（旅費・運搬費含む），評価実験に基づく改良と完成車の作製，さらにターゲットとした競技への参加等多岐にわたる使用を予定している．あわせて，当該年度（研究2年目）一旦凍結した新規の（ギア機構ならびに車輪交換機構を有する）車椅子製作に対しても使用するため，無駄が生じることは全くない．
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