肢体不自由者の水泳運動のシミュレーション解析および補助具の開発に関する研究

肢体残疾人游泳运动模拟分析及辅助器具研制研究

• 批准号: 15650131
• 负责人: 中島 求
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15650131/
• 关键词: 水泳運動; 肢体不自由者; 補助具; シミュレーション解析; スポーツ科学; 福祉工学; 流体力学

1.平成16年度までに試作した水泳用補助具について,肢体不自由者の水泳合宿に参加し,複数の肢体不自由者から意見の聴取を行った.その結果,本補助具の有効性が確認された.2.平成16年度までに検討した上腕切断の一種類以外の肢体不自由についてシミュレーションにより検討した.具体的には,両下肢麻痺,片下肢切断,片麻痺の三種類の肢体不自由を対象とした.まず始めに泳映像からわかる水泳運動の特徴を挙げて水泳運動に影響を与える因子を推定した.次にその因子が水泳運動に与える影響をシミュレーション解析により明らかにした.得られた知見を肢体不自由別に以下に示す.両下肢麻痺下肢の屈曲・伸展の状態に着目し,股関節,膝関節の角度を変化させてシミュレーション解析を行った.その結果,関節角が10度のとき,体幹と両下肢に受ける推進方向の流体力すなわち抵抗が最も小さくなり,ストローク長および推進効率はともに最も大きくなった.また両下肢の膝関節,股関節の角度によって体幹,両下肢が受ける抵抗および揚力は異なり,その結果泳速度および推進効率に影響を与えることが明らかとなった.片下肢切断者バタ足の関節角と位相に着目してシミュレーション解析を行った.その結果,健常者の標準的なバタ足の関節角の1.6倍前後が効率が良く安定して遊泳できることがわかった.また位相については,右下肢切断の場合,右上肢のキャッチからプルにかけての時刻と左上肢のキックの瞬間が一致するような位相でバタ足をすることによって適切な体幹のロール運動が可能となることがわかった.片麻痺者バタ足の位相に着目してシミュレーション解析を行った.その結果,左上肢のキャッチからプルの動作の時に左下肢をキックするような位相でバタ足をすると,上半身が持ち上がりにくく,泳速度および推進効率が良く安定して遊泳できる傾向が見られた.

1. 16 year pp.47-53 ま で に attempt し た water swimming used subsidies に つ い て, body not free の water swimming lodge に attend し, plural の body not free か ら opinion の 聴 line take を っ た. そ の as a result, the subsidy is の a sharper availability が さ れ た. 2. Beg し pp.47-53 16 year ま で に 検 た on wrist cut の outside a kind の body not free に つ い て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り beg し 検 た. Specific に は, struck lower limb paralysis, lower limbs cut and slice of paralysis の three kinds の body not free を like と seaborne し た. ま ず beginning め に swimming image か ら わ か る の water swimming movement, 徴 を 挙 げ て に water swimming movement influence を and え る factor を presumption し た. Time に そ が water swimming movement に の factors and え る influence を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン parsing に よ り Ming ら か に し た. Have ら れ た knowledge を body に shown below is not free don't に す. Struck lower limb paralysis of the lower limbs の buckling, stretch state の に し, masato section, knee Angle section masato の を variations change さ せ て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン parsing line を っ た. そ の results, masato section Angle が 10 degrees の と き, somatic と struck lower limb に by け る の propulsion direction flow physical す な わ ち to resist が も most small さ く な り Long, ス ト ロ ー ク お よ び push working ratio は と も に も most big き く な っ た. ま た struck の knee masato section of lower limb, shares masato section の Angle に よ っ て body dry, struck lower limb が by け る resistance お よ び uplift force は different な り, そ の results swim speed お よ び propulsion に influence を sharper rate with え る こ と が Ming ら か と な っ た. Piece of lower limb mutilator バ タ foot の masato section Angle と phase に with mesh し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン parsing line を っ た. そ の as a result, the healthy person that often の standard な バ タ foot の masato section Angle の が before and after 1.6 times working rate く が good stability し て swimming で き る こ と が わ か っ た. ま た phase に つ い て は, right lower extremity to cut off the の occasions, right upper limb の キ ャ ッ チ か ら プ ル に か け て の moment と left upper limb の キ ッ ク の instant が consistent す る よ う な phase で バ タ foot を す る こ と に よ っ て appropriate な body dry の ロ ー が ル movement may と な る こ と が わ か っ た. Foot piece of paralysis is バ タ の phase に with mesh し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン parsing line を っ た. そ の results, left upper limb の キ ャ ッ チ か ら プ ル の action の に when the left leg を キ ッ ク す る よ う な phase で バ タ foot を す る と, upper body が hold on ち が り に く く, swimming speed お よ び promote good working rate が く settle し て swimming で き る tendency が see ら れ た.

项目成果

佐藤 憲, 中島 求: "水泳人体シミュレーションモデルSWUMにおける流体力のモデル化"日本機械学会2004年度年次大会講演論文集. (発表予定). (2004)

Ken Sato、Motomu Nakajima：“游泳人体模拟模型 SWUM 中的流体力建模”日本机械工程师学会 2004 年年会论文集（待发表）。

Development of Computer Simulation Software "Swumsuit" To Analyze Mechanics of Human Swimming

开发分析人体游泳力学的计算机模拟软件“Swumsuit”

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the 2005 International Symposium on Computer Simulation in Biomechanics (ISCSB2005)
• 作者: 中島 求;佐藤 憲;三浦 康郁;Motomu Nakashinia
• 通讯作者: Motomu Nakashinia

水泳人体シミュレーションモデルSWUMにおける流体力のモデル化

游泳人体仿真模型SWUM中的流体力建模

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会2004年度年次大会講演論文集 No.04-1
• 作者: 佐藤 憲;中島 求
• 通讯作者: 中島 求

全身の剛体動力学と非定常流体力を考慮した水泳人体シミュレーションモデルの開発

考虑全身刚体动力学和非定常流体力的游泳人体仿真模型的开发

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集 B編 71・705
• 作者: 中島 求;佐藤 憲;三浦 康郁
• 通讯作者: 三浦 康郁

肢体不自由者のための水泳用補助具の開発(片上腕切断の場合の最適設計と被験者実験)

肢体残疾人游泳辅助工具的开发（单上臂截肢情况下的优化设计和课题实验）

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 Vol.6,No.05-1
• 作者: 米山 啓子;中島 求
• 通讯作者: 中島 求