車いす前輪上げ時の負荷とティッピングレバー位置の影響に関するシミュレーション解析

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  • クルマイス ゼンリン アゲジ ノ フカ ト ティッピングレバー イチ ノ エイキョウ ニ カンスル シミュレーション カイセキ
  • Simulation analysis of the relationship between the position of tipping lever and physical load of caregivers to lift-up wheelchair front

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抄録

目的：介助用車いすのティッピングレバー（TPL）位置と前輪上げ動作負担感との関係をシミュレーション計算により調べ、TPL 上げ時の負担に及ぼす身体的要素の影響を検討した。方法：前輪上げに必要なTPL 踏力をTPL 位置、踏力の大きさと方向、発生するトルクの関係から力学的に求め、その踏力を発生する膝関節伸展に必要な大腿四頭筋力で負担感をシミュレートした。更に股関節角度の影響を想定した係数を投入したシミュレーションも行った。結果：実験的に求めた負担の空間特性はTPL 後輪軸からの水平距離の増加に対して直線的に減少し、床からの高さの増加に対して飽和傾向を示す。股関節角度を考慮に入れない膝関節のみによるシミュレーション結果では負担は後輪軸からの水平距離について直線的に減少したが、床からの高さについても直線的に増加し、実験結果と異なった。股関節角度の影響を考慮した結果は床からの高さに対して飽和傾向を示し、実験結果と近似した。結論：シミュレーション解析の結果、股関節角度が負担感の非線形特性の要因と考えられた。

Purpose： In the present study, the causes of the subjective physical load to lift up casters were estimated by simulating the relationship between the positions of the tipping lever and the subjective physical load. Method： The force to lift up casters was obtained analytically from mechanics equation of the relationship between three factors such as the position of the tipping lever, the strength and the direction of the force on the lever and the torque to lift up casters. The subjective physical load was given as the strength of quadriceps that extends the femoropatellar joint to generate force on the lever. The effect of hip joint angle was also used in the simulation. Results： It had been shown that the measured physical load decreases linearly as the distance from the axis of propulsion wheel increases and that the saturation tendency of the force appears when the height of the lever reached to a certain height. The simulation results of the force obtained without regard for hip joint angle showed the same tendency as the subjective physical load for the distance from the axis. The nonlinearity obtained in the experiment, however, was not expressed by the simulation but by incorporating hip joint angle into the calculation, the result was approximated. Conclusion： It appeared that the hip joint angle is one of the responsible factors of the nonlinear spatial distribution of the subjective physical load.

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