運転者の腰椎と脚部の異なる座位姿勢における筋力特性に関する筋骨格学的計算解析

Musculoskeletal computational analysis on muscle mechanical characteristics of drivers' lumbar vertebras and legs in different sitting postures.

• Fei Gao
• Shi Zong
• Zhi-Wu Han
• Yang Xiao
• Zhen-Hai Gao

抄録

自動車の概念設計段階でのCAEの活用は、ヒューマンファクター工学研究のホットスポットとなっています。ヒトの筋骨格系バイオメカニクス計算ソフトをベースに、運転手の自然な座り姿勢を表現するための座位人体筋骨格系モデルを構築しました。シートパン/背もたれの傾斜角度の様々な組み合わせにおける運転者と車との相互作用を逆力学的アプローチを用いて解析しました。シートパン/背もたれの傾斜角度が筋活動度に与える影響、およびL4-L5の圧迫力を調べた結果、シートパン/背もたれの傾斜角度が大きくなるほど背もたれの圧迫力が大きくなることがわかった。その結果、バックレストの傾斜角度を15°程度と大きくし、シートパンを7°程度とやや後退させることで、筋肉疲労を緩和し、運転中の快適性を向上させることが可能であることが分かりました。その後、上記の知見に基づき、運転時の快適性に関する予備的な機能を構築しました。

Using computer-aided engineering (CAE) in the concept design stage of automobiles has become a hotspot in human factor engineering research. Based on human musculoskeletal biomechanical computational software, a seated human-body musculoskeletal model was built to describe the natural sitting posture of a driver. The interaction between the driver and car in various combinations of seat-pan/back-rest inclination angles was analyzed using an inverse-dynamics approach. In order to find out the "most comfortable" driving posture of the seat-pan/back-rest, the effect of seat-pan/back-rest inclination angles on the muscle activity degree, and the intradiscal L4-L5 compression force were investigated. The results showed that a much larger back-rest inclination angle, approximately 15°, and a slight backward seat-pan, about 7°, may relieve muscle fatigue and provide more comfort while driving. Subsequently, according to the findings above, a preliminary driving-comfort function was constructed.