| 研究概要 |
肩複合体ならびに脊椎・体幹系の多体動力学応答解析システムの開発
(1)脊椎系を構成する椎体1セットについての基本力学特性の動力学モデリングを行った.椎間円板と靭帯及び骨格筋の能動・受動特性は超弾性有限変形体として,有限要素解析システムを用いて,その基本モデルを構築した.ファセット関節は負荷の方向によって関節の接触と離反が行える動力学モデルを構築した.
(2)次に椎骨,椎間円板等を1組とする椎体が,複数組み立てられて得られるセグメント系が,基本6自由度のペア荷重を受ける場合の静的・動的力学応答特性の理論解析モデル並びにシステムを構築した.これより,基本ペア荷重系に対するそれぞれの応答特性を明らかにした.
(3)胸椎-腰椎系全体の解析は,これらを3〜4椎体からなるセグメントの集合体で表して,これらセグメント・ブロックをセグメント間の境界における3軸方向の並進と回転の運動や力の連続条件を満足させるように直列結合しながら,フィードバック過程も含めて系全体の問題が取り扱える手法を開発し,胸椎-腰椎系全体の動力学応答解析ができるコンピュータ・シミュレーション・システムを構築した.また必要に応じて上肢系や下肢系のシステムと結合して,全体系の問題が扱えるようにした.
実人間の肩複合体-脊椎・体幹系の運動計測実験と数値シミュレーションリフティング条件など上腕系の各種作業メニューと上体系の姿勢角等を変化させた場合の肩複合体及び脊柱・体幹系の運動計測,関係筋の筋電位計測などを行い,一連の解析結果と比較した.実人間の脊柱系で生じる実現象の逆同定などを胸椎系と腰椎系について既開発移動式人工視覚装置などを用いて計測分析し,前屈リフティング作業等について数値シミュレーションを行い,系全体の運動条件と局所毎の個々の応答との関係を求める一方,数値解析結果と比較してそれらのパラメータの条件と系の応答特性の関係を明らかにした.
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