腰痛リスクを考慮した農業用身体アシスト装置の設計条件の解明

本研究の目的は、生体力学手法を用いることにより、農作業時にアシストスーツが持つ腰痛予防効果を定量的に明らかにし、農作業に適した腰痛予防アシスト方式を提案することである。本年度の研究実施計画は、開発した農作業生体力学モデルによって一連の農作業においてアシストスーツがどの程度腰痛予防に寄与するか定量的に明らかにすることである。本年度の研究実績の概要は以下のとおり。農作業生体力学モデルについては、昨年度開発した２次元モデルを改良し、一連の農作業動作における経時的な身体負担の変化を解析できる３次元モデルに発展した。アシストスーツが使用される代表的な農作業である重量物の持ち上げ、中腰、腕上げ、しゃがみの模擬作業を考案し、重量物の持ち上げ模擬作業における動作（採集コンテナを軽トラックと同じ高さの台に持ち上げる）をモーションキャプチャを用いて取得した。出荷台数が現在最も多い人工筋肉を用いたPassiveタイプのアシストスーツ（マッスルスーツEvery）の動的なアシスト力（動トルク）の特性を我々が開発してきた測定装置及び方法を用いて回転角度（θ）及び回転速度（ω）の式で表した。これらを改良したモデルに入力した。その結果、アシストスーツを使用した場合、腰痛リスクに関連する指標である椎間板圧縮力が使用しない場合と比較して有意に下がった。さらに、椎間板圧縮力の増加に繋がる体幹前傾角も同様に有意に下がった。椎間板圧縮力は、まっすぐ台の上にコンテナを持ち上げる動作で８％、体をひねりながら台の上にコンテナを持ち上げる動作で１２％下がった。体幹前傾角は、それぞれ６°、７°下がった。これらの結果より、アシストスーツが腰痛予防に寄与すると考えられる程度を定量的に示すことができた。

本研究の目的は、生体力学手法を用いることにより、農作業時にアシストスーツが持つ腰痛予防効果を定量的に明らかにし、農作業に適した腰痛予防アシスト方式を提案することである。本年度の研究実施計画は、開発した農作業生体力学モデルによって一連の農作業においてアシストスーツがどの程度腰痛予防に寄与するか定量的に明らかにすることである。本年度の研究実績の概要は以下のとおり。農作業生体力学モデルについては、昨年度開発した２次元モデルを改良し、一連の農作業動作における経時的な身体負担の変化を解析できる３次元モデルに発展した。アシストスーツが使用される代表的な農作業である重量物の持ち上げ、中腰、腕上げ、しゃがみの模擬作業を考案し、重量物の持ち上げ模擬作業における動作（採集コンテナを軽トラックと同じ高さの台に持ち上げる）をモーションキャプチャを用いて取得した。出荷台数が現在最も多い人工筋肉を用いたPassiveタイプのアシストスーツ（マッスルスーツEvery）の動的なアシスト力（動トルク）の特性を我々が開発してきた測定装置及び方法を用いて回転角度（θ）及び回転速度（ω）の式で表した。これらを改良したモデルに入力した。その結果、アシストスーツを使用した場合、腰痛リスクに関連する指標である椎間板圧縮力が使用しない場合と比較して有意に下がった。さらに、椎間板圧縮力の増加に繋がる体幹前傾角も同様に有意に下がった。椎間板圧縮力は、まっすぐ台の上にコンテナを持ち上げる動作で８％、体をひねりながら台の上にコンテナを持ち上げる動作で１２％下がった。体幹前傾角は、それぞれ６°、７°下がった。これらの結果より、アシストスーツが腰痛予防に寄与すると考えられる程度を定量的に示すことができた。