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2016 年度 実績報告書

屍体標本を用いたシミュレーションに基づく母指関節運動における主動筋相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26280099
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

多田 充徳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 研究グループ長 (70392628)

研究分担者 中村 俊康  国際医療福祉大学, 医学系, 教授 (70265859)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード屍体実験 / モーションキャプチャ / 母指 / 関節運動 / 関節固定
研究実績の概要

昨年度までに構築した筋腱駆動装置を用いて,CM関節固定が母指尖端の可動域に与える影響を実験的に検証した.具体的には未固定屍体6体を用いてCM関節固定前後での関節運動の変化を調査した.母指の関節運動に関与する内在筋(APB,OP,FPB,またはAP)に重錘(0,100,200,300,400,または500g)をかけ,筋腱駆動装置を用いて外在筋(EPL,FPL,APL,またはEPB)を一定速度(2mm/秒)で牽引し,それにより生じる母指の3次元的な運動を光学式モーションキャプチャシステムを用いて計測し,関節固定前後のデータを比較検討した.母指の指尖が描く軌跡は,CM関節固定前に比べて固定後には約3割に減少していた.またその制限される領域は,おもに手掌に近い部分であることが明らかになった.

さらに,屍体から取得した形状データを参照して,母指を含む手の筋骨格モデルを構築した.このモデルと,外力と指先力の力学バランス,指先力と筋聴力の力学バランス,そして指先に滑りが発生しないという3つの制約条件を導入することで,母指の姿勢を与えた時に,筋張力の二乗の総和が最小になるような,接触力と筋張力を計算するための静力学ソルバを構築した.これを用いて,筋張力の二乗の総和が最小になるような把握姿勢を探索する最適化プログラムを実装することで,コンピュータ上で仮想的に把握姿勢や運動機能の変化が予測できるようになった.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] ヒトの手部筋骨格モデルを用いた力学的負担の最小化に基づく物体把握姿勢の生成2017

    • 著者名/発表者名
      浅見 優紀, 多田 充徳, 遠藤 維, 荻原 直道
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2017講演論文集
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県・郡山市)
    • 年月日
      2017-05-12 – 2017-05-12
  • [学会発表] Interface between robotics and digital human2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Tada
    • 学会等名
      IROS 2016 Full-day Workshop: Dexterity acquisition in object manipulation
    • 発表場所
      太田(韓国)
    • 年月日
      2016-10-10 – 2016-10-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 手部筋骨格モデルの構築と物体把握時の力学的負担の推定2016

    • 著者名/発表者名
      浅見 優紀, 遠藤 維, 村井 昭彦, 多田 充徳, 荻原 直道
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2016講演論文集
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-06-10 – 2016-06-10

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公開日: 2018-01-16  

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