姿勢変化 に伴 う脊柱湾曲の変化 の連続的測定に関す る研究代表委員

堀内 邦雄
青木和夫

(工 学院大学 グ ローバル エ ンジエ ア リング学部

機械創造 工学科(日 本大学理 工学部ま ちづ くり工学科准教授 )教授 )[研 究要 旨]ヒ トの姿勢 は作業 の 目的によ り様 々である。椅子 に腰掛 けた作業 の場合、背もたれ の形状は座 り心地に大 き く影響 を与える。 しか しなが ら、脊柱 の形状は
椅 子に腰掛 けてい るときな ど、直接 目に見えない場合 には測定す る こ とが困難である。そ こで、光 フ ァイバ湾 曲セ ンサ (形 状セ ンサ)を 使用 した計測 方法が考 えられた。 この形状 セ ンサは光 フ ァイバ技術 を応用 し、テー プ状 センサ部 の変形 を測定す る ことが可能であ り、測定部分 が隠れてい ても良い。本研究 の 目
的は形状セ ンサを用 い た測定方法 の妥当性 を評価 し、椅子 の背 もたれを倒 した
ときの脊柱 の形状変化 を測定 し、測定方法 の有効性 を示す ことで ある。
測定精度 を評価す るため、立位 と椅座位 の脊柱 の形状 モデル を作製 した。形状 セ ンサを使用 して モデル の形状 を測定 した結果 、絶対位置 のずれ は最大約100 mmで あったが、形状 の誤差は最大約 25 mmで あった。測定デー タを使用 して 曲率半径 を計算 し、脊柱 の湾 曲方 向の判断 も行 つた。 曲率 半径は形状 モデルの値 とよく下致 していた。 また、腰部 の前湾 も正 しく測定 された。 したがつて、形状セ ンサを用 い た測定方法 では絶対位置 は差を含 んでい るが、形状 は正 しく測定 され るこ とが示 された。
形状セ ンサを使用 して腰部に既往症 の無 い男子大学生 20人 の脊柱形状 を測定 した。形状セ ンサは ソフ トシース を装着 し、実験協力者 の背 中に伸縮性 の あるテープ を使用 して貼 り付 けた。測定用 の椅子 に背 中を着 けずに着座 、背 もたれ を立てた状態 で背 中を背 もたれに付けて着座 、背 もたれ を倒 した状態 で背中を背 もたれに付けて着座 の 3種 類 の椅座位姿勢 で脊柱 の形状 を測定 した。巻 き尺で測定 した値 で測定値 を補正 した。結果 として、背 もたれで隠れ た脊柱 の形状 が測定 され 、湾 曲状態 も正 しく表示す ることができた。 さらに、実験協力者が座 りなが ら自分 の背 中で背 もたれ を倒 していつた場合 の脊柱 の湾 曲の連続変化 を記録す る こ とが可能 であつた。
従 つて、形状センサを使用 した場合、直接触れ るこ とができない身体表面形状を測定す る ことが可能で、様 々な姿勢 の評価 に有効性 が高い ことが示 された。

A study on continuous lneasurel□ tent ofthe change ofthe spinal column

curve with the posture change

Cho Kunio HORIUCHI D)epartment oflnnovative l唖 echanical Engineering,
Faculty of Global Engineering Kogakuin University A.Prof.
Lttem.Kazuo AOKI Departlrlent of Town Planning and D)esign,College ofScience and Technologχ

Nihon University Prof[SYNOPSI]
The human posture varies by a purpose of the worko ln the case of thework that sat on a chair, the shape of the backrest greatly affects thecomfort.However, the shape of the spinal column is difficult to measure
when it is not visible directly like a person sits on a chair.Therefore,a iber

optic curvature sensor(shape sensor)was used.This shape sensor applies
an optical flber technology and can measure the transformation of thetape― 士
orlrled sensor parto The p■ lrpose of this study was to evaluate validity

ofthe lnethod for lneasurement using the shape sensor and to lneasure theshape change ofthe spinal column when reclining a backrest ofthe chair。

The geOmetric lnodel of the spinal column of the standing position andsitting position was made.As a result of having lneasured the shape ofthegeometric model with a shape sensor, the maximun■ difference of theabsolute position was approxilnately 100 1nm,but the lnaximum error oftheshape was approximately 25

Ⅱlm.A radius of curvature was calculatedusing measurement data.The radius of curvature accorded with the valueof the geometric model.Therefore,it was shown that the absolute position
included a difference,but the shape was measured deinitely.

The spinal column shape of 20 study participants was measured with ashape sensor.A soft sheath was attached to a shape sensor and was stuck on
the back of the study participant with elastic tape.The shape ofthe spinal
colLLmn was measured ttor three kinds of sitting postureso Rtteasured value
was corrected by the value rrleasured by the tape lneasure.As a result,theshape Ofthe spinal column that is invisible was lneasured and a state ofthe

curve was displayed definitely.Consecutive changes of the curve of thespinal column were recordedo So it was shown that the rneasurement using
the shape sensor is high in the effectiveness.