天アキ25mm

8編
企画・編集

執 筆 者

生

体工 学

石 黒博

大 場 謙 吉佐 藤 正 明高久田 和夫

但 野茂

田 中 英 一田 中 正 夫

田 中学

谷 下 一夫

蔦原

利 昭

馬 渕 清

資

山 口 隆

美安 達 泰治

石 川 博 敏

石 黒博

石 原 一

彦

石 山 慎

一

今 井 庸 二

岩 本

剛

岩 本 正

実

牛 田 多加志宇治橋 貞 幸

岡浩太郎

小 澤 浩

司

小 野 古志郎

大日方 五 郎

片 岡 則 之

門 磨 義

則

神 野 義

久

北 川 裕 一酒 井 清 孝

佐 藤 正

明

嶋 村 宗

正

杉 本 富 史高久田 和 夫

但 野茂

立 石 哲

也

田 中 英 一田 中 正 夫

棚 澤 一郎

谷 下 一夫

蔦紀 夫

中 澤 浩 二西 本 哲也野一色 泰

晴橋 本 成 広長 谷 和 徳浜 中 人士原紀 夫

利昭

藤 井 丕 夫

船 津 和 守馬 渕 清資三 木 一生水 野 幸 治三田村 好 矩宮 崎浩

村 上 輝夫

森 川 裕 久山 口 隆 美山 下 仁

大山 田 幸生

山 本 憲 隆和 田 成 生

和 田仁

渡 壁誠

目

第 1章

次

生体の構造と機能

1・1 生命システム …………………………………1
1・1・1 生命………………………………………1

1・3・3 内分泌系…………………………………5

1・1・2 ゲノム……………………………………1

1・3・5 循環器系…………………………………71・3・4 呼吸器系…………………………………6

1・1・3 環境と相互作用するシステム…………21・3・6 消化器系 ………………………………10

1・2 生体分子・細胞の構造と機能 ………………2
1・3 人体の解剖と機能 ……………………………3

1・3・7 腎・泌尿器系 …………………………10

1・3・1 筋骨格系…………………………………3

1・3・9 感覚器系 ………………………………12

1・3・8 生殖器 …………………………………11

1・3・2 脳神経系…………………………………4

第 2 章 バイオメカニクスの基礎
2・1 バイオメカニクスの方法論…………………15
2・1・1 理論力学的方法 ………………………15

2・2 細胞，組織，器官のバイオメカニクス…………………………………………………462・1・2 実験力学的方法 ………………………23

2・2・1 生体分子と細胞の力学 ………………462・1・3 計算力学的方法 ………………………292・2・2 筋骨格系 ………………………………48

2・1・4 生物生理学的方法 ……………………32

2・2・3 脳神経系 ………………………………57

2・1・5 細胞生物学的方法 ……………………362・2・4 呼吸器系 ………………………………60

2・1・6 分子生物学的方法 ……………………40

2・2・5 循環器系 ………………………………64

目ii

2・3 動物の遊泳と飛翔……………………………75
2・3・1 水棲動物の遊泳 ………………………75

次2・4・7 骸骨‑アニメーションシステムを用いた介護過程の運動解析システ2・3・2 動物の飛翔 ……………………………78

ム（実系への応用：その 3)…………99

2・4 ヒトの筋骨格運動のバイオメカニクス…………………………………………………80

2・4・8 研究の沿革……………………………101

2・4・1 はじめに ………………………………802・5 生体熱工学 …………………………………105
2・5・1 生体の熱収支と体温調節……………105

2・4・2 代表的筋骨格系と運動機能 …………81

2・5・2 組織内の熱移動………………………107

2・4・3 骨格筋の能動・受動構成則と連続

2・5・3 高温における生体……………………108

体力学理論 ……………………………83
2・4・4 多体リンク系の運動学と動力学 ……86

2・5・4 低温における生体……………………109
2・5・5 組織に対する電磁波，超音波など2・4・5 骨格筋のモデルを中心とした上腕の照射による熱的作用………………111

骨‑肩複合体系の座位‑立位補助運2・5・6 生体物質の熱的性質と計測法………112

動解析（実系への応用：その 1）

2・5・7 生体内物質移動………………………113…………………………………………91

2・5・8 生体内物質移動の計測法……………114

2・4・6 多関節体の運動学を中心とした多指ハンドの多体動力学解析（実系への応用：その 2)……………………96

第 3 章 傷害と修復のバイオメカニクス
3・1 交通事故の調査 ……………………………121
3・1・1 交通事故とデータベース……………121
3・1・2 交通事故データベース：交通事故
統計データ……………………………1213・1・3 交通事故データベース：事故例デ3・6・2 傷害のメカニズム……………………133
3・6・3 傷害基準と傷害耐性…………………1333・7 腰部傷害のバイオメカニクス ……………1343・7・1 骨盤の解剖学…………………………1343・7・2 傷害のメカニズム……………………135ータ……………………………………1213・7・3 傷害基準と傷害耐性…………………1353・1・4 日本の交通事故の傾向………………1223・8 四肢傷害のバイオメカニクス ……………1363・8・1 四肢の解剖学…………………………1363・2 傷害のバイオメカニクスの方法論 ………123
3・2・1 傷害バイオメカニクスモデル………123

3・8・2 傷害のメカニズム……………………1373・2・2 荷重による傷害過程のモデル化……1243・8・3 傷害基準と傷害耐性…………………1383・2・3 傷害スケール…………………………1243・9 人体の衝突ダミー …………………………139
3・9・1 ダミーの目的と要件…………………1393・2・4 傷害リスク関数………………………1243・3 頭部傷害のバイオメカニクス ……………1243・3・1 頭部の解剖学…………………………1253・3・2 頭部傷害の分類………………………1253・3・3 傷害発生のメカニズム………………1263・3・4 傷害基準と衝撃耐性…………………1263・4 頸部傷害のバイオメカニクス ……………1273・4・1 頸部の解剖学…………………………1273・9・2 ダミーの種類…………………………1393・10 人体の数値モデル…………………………1403・10・1 マルチボデーモデル ………………1403・10・2 FEM モデル ………………………142・3 11 衝突時の車両と乗員の力学………………1433・11・1 現象解析の方法論 …………………1433・11・2 ばね質量モデル ……………………1443・4・2 傷害のメカニズム……………………1293・11・3 乗員拘束装置の機能 ………………1443・4・3 傷害基準と傷害耐性…………………1293・11・4 車体減速度適正化による傷害低3・5 胸部傷害のバイオメカニクス ……………1303・5・1 胸部の解剖学…………………………130減 ……………………………………1453・5・2 傷害のメカニズム……………………1313・12 歩行者保護…………………………………1453・12・1 歩行者事故の特徴 …………………1453・5・3 傷害基準と傷害耐性…………………1313・12・2 歩行者の挙動 ………………………149

3・6 腹部傷害のバイオメカニクス ……………132
3・6・1 腹部の解剖学…………………………1323・12・3 歩行者保護試験法 …………………151
3・12・4 歩行者頭部保護基準の概要 ………152天アキ
25mm目次iii

第 4 章 スポーツバイオメカニクス
4・1 スポーツバイオメカニクスとは …………156
4・2 スポーツバイオメカニクスにおける解4・2・4 シミュレーションによる解析………160析方法 ………………………………………156

4・3 スポーツバイオメカニクスの適用例 ……161
4・3・1 競技力向上……………………………161

4・2・1 運動学的解析…………………………156

4・3・2 運動学習………………………………163

4・2・2 運動力学的解析………………………157

4・3・3 障害予防………………………………164

4・2・3 動作筋電図解析………………………159

4・3・4 スポーツ用具・施設の開発…………165

第 5 章 バイオメディカルエンジニアリング
5・1 生体材料 ……………………………………170
5・1・1 材料の生体適合性……………………170

5・3・5 生体の機能計測………………………199

5・1・2 金属材料………………………………171
5・1・3 無機材料………………………………173

5・4 人工臓器の機能原理 ………………………200
5・4・1 管腔臓器………………………………200

5・1・4 有機材料………………………………174

5・4・2 支持臓器………………………………203

5・1・5 生体由来材料…………………………177

5・4・3 循環臓器………………………………204

5・1・6 生体吸収性材料………………………179

5・4・4 物質移動型臓器（透析，ろ過，透5・1・7 薬剤徐放材料…………………………181

5・3・6 生物を利用した計測…………………200過型）…………………………………206

5・1・8 抗血栓性材料…………………………182

5・4・5 代謝・内分泌型臓器：ハイブリッ

5・1・9 膜・中空糸材料………………………184

ド人工肝臓，ハイブリッド人工膵

5・2 ティッシュエンジニアリング ……………185
5・2・1 ティッシュエンジニアリングによ5・4・6 感覚臓器………………………………212

る医療のパラダイム転換……………185

5・4・7 神経系臓器：人工神経………………214

5・2・2 ティッシュエンジニアリングの基
盤技術…………………………………186
5・2・3 ティッシュエンジニアリング研究の現状…………………………………188
5・3 生体計測 ……………………………………191
5・3・1 生体から発生する信号の計測………191
5・3・2 生体物性の計測………………………192
5・3・3 生体の状態量の計測…………………195
5・3・4 形態計測………………………………197

臓………………………………………210

5・5 リハビリテーション工学 …………………215
5・5・1 リハビリテーション工学の意義と必要性…………………………………215
5・5・2 リハビリテーションのシステム工学………………………………………217
5・5・3 運動と筋神経系に関わるリハビリ
テーション工学………………………220
5・5・4 生活環境の改善とリハビリテーシ
ョン工学………………………………224

索引（日本語・英語）………………………………………………………………………………………………巻末