身体的負荷の推定にもとづく競技用車いすの操作性評価方法の確立

本研究は，筋骨格モデルを用いて競技用車いすの漕ぎ動作を再現する逆動力学解析モデルを構築して，車いすの操作時における生体内力を推定するとともに，推定された生体内力と車いす構造を決定する設計パラメータとの関係を調査することにより，車いすの操作性に対して身体的負荷を考慮した評価方法を確立することを目的としている．このうち，本年度は，モーションキャプチャシステムを用いた車いすの漕ぎ動作の計測をもとに筋骨格解析モデルを構築することを中心に研究を進めた．まず，モーションキャプチャシステムを用いて，車いすを漕いだ際の身体の三次元動作と車いすの挙動を計測した．同時に，漕ぎ動作中における車いすの車軸まわりのトルクを計測した．次に，車いすの漕ぎ動作を再現する筋骨格解析モデルを構築した．身体モデルは，筋骨格モデリングシステム「AnyBody Modeling System」を用いて，被験者の身長や体重のほかに身体機能を考慮して構築した．身体機能の低下は，その低下を表現する筋部位に対して，健常者が発揮できる筋力を低下させることによって表現した．また，車いすモデルは，計測に用いた車いすの主要な諸元である車輪径，キャンバー角，車軸位置を実測をもとに設定することにより，剛体として表現した．そして，漕ぎ動作は，車いすモデルに対して身体モデルを動作計測時と同様の姿勢で着座させ，身体モデルに対して動作計測より得られた各関節角度の時刻歴を入力することにより表現した．また，解析モデルの精度を検証するために，シミュレーションにおいて手と車輪との間に生じている接線力を用いて算出したトルクの解析結果と，動作計測時に取得したトルクの計測結果を比較した．その上で，解析モデルの精度を確認し，精度を向上させるためにモデルの改良を試みた．

本研究は，筋骨格モデルを用いて競技用車いすの漕ぎ動作を再現する逆動力学解析モデルを構築して，車いすの操作時における生体内力を推定するとともに，推定された生体内力と車いす構造を決定する設計パラメータとの関係を調査することにより，車いすの操作性に対して身体的負荷を考慮した評価方法を確立することを目的としている．このうち，本年度は，モーションキャプチャシステムを用いた車いすの漕ぎ動作の計測をもとに筋骨格解析モデルを構築することを中心に研究を進めた．まず，モーションキャプチャシステムを用いて，車いすを漕いだ際の身体の三次元動作と車いすの挙動を計測した．同時に，漕ぎ動作中における車いすの車軸まわりのトルクを計測した．次に，車いすの漕ぎ動作を再現する筋骨格解析モデルを構築した．身体モデルは，筋骨格モデリングシステム「AnyBody Modeling System」を用いて，被験者の身長や体重のほかに身体機能を考慮して構築した．身体機能の低下は，その低下を表現する筋部位に対して，健常者が発揮できる筋力を低下させることによって表現した．また，車いすモデルは，計測に用いた車いすの主要な諸元である車輪径，キャンバー角，車軸位置を実測をもとに設定することにより，剛体として表現した．そして，漕ぎ動作は，車いすモデルに対して身体モデルを動作計測時と同様の姿勢で着座させ，身体モデルに対して動作計測より得られた各関節角度の時刻歴を入力することにより表現した．また，解析モデルの精度を検証するために，シミュレーションにおいて手と車輪との間に生じている接線力を用いて算出したトルクの解析結果と，動作計測時に取得したトルクの計測結果を比較した．その上で，解析モデルの精度を確認し，精度を向上させるためにモデルの改良を試みた．