計測方法

5.2.1 計測装置

関節音は一軸加速度センサを用いて計測する．図5.2に計測装置の外観を示す．加速度セ ンサで得られた電荷信号を接続されたチャージアンプで電圧信号に変換する．計測された 関節音データはオシロスコープに転送され，保存したのちにPCへ転送される．

図5.2 計測装置

以下に各計測装置の仕様を示す．

(1) 加速度センサ

加速度センサは小型防水一軸加速度センサ（BW21SG2，株式会社富士セラミックス）

を使用した．また，変換コネクタは（BNCP-ZR，株式会社富士セラミックス）を使用した．

どちらも加速度センサによる計測で使用したものと同様であるので，詳細は省略する．

(2) チャージアンプ

チャージアンプはチャンネルチャージアンプ（富士セラミックス，CA201）を使用した．

加速度センサによる計測で使用したものと同様であるので同じく詳細は省略する．

(3) オシロスコープ／ファンクションジェネレータ

デジタルオシロスコープ（DSOV2004A，アレジデント・テクノロジー株式会社）を使用 した．主な仕様を表4.6に示す．ファンクションジェネレータを追加可能であり，ファンク ションジェネレータからは正弦波や方形波などを出力できる．高分解能でデータを取得す る際，CSV形式で保存すると7680点しか保存できないが，Ascii XY形式で保存することに

よって 50000 点まで保存することができる．高分解能ではなくノーマルモードで計測した

場合，前者は62500点，後者は100000点まで保存することができる．また，メモリをアッ プグレードすることで記録できるポイント数は 10 倍になる．本計測では高分解能の Ascii XYモードで計測を行った．外観を図5.3に示す．

表5.1 オシロスコープの仕様

チャンネル数 4 垂直分解能 8ビット

帯域幅 70MHz

最大タイムベース 50s/div 最小タイムベース 5ns/div 最大垂直軸感度 5V/div 最小垂直軸感度 1mV/div ダイナミックレンジ +/-8div

図5.3 オシロスコープ外観

5.2.2 計測対象

計測対象者は健常男性（24歳）1名である．本実験ではクラッキングと呼ばれる現象の 傾向を調べることが目的であるので，多くの被験者を対象にする必要はないと考えた．

5.2.3 計測方法

①計測準備

被験者に膝関節を露出してもらい，脛骨部に加速度センサを貼り付けた．加速度センサ で計測された関節音の電荷信号はチャージアンプを通して電圧信号へと変換され，オシロ スコープに保存される．機器の接続状況を図5.4に示す．

図5.4 各機器の接続

②計測方法

関節音は立ち上がり動作の物を計測した．高さ400mmの肘掛なしの椅子を使い，被験者 は椅子には腰かけずに座り計測を行う．クラッキング音の場合は膝を伸ばして故意に鳴ら した．

オシロスコープにはトリガーを設定し，クラッキングが発生した前後の音を計測する．

今回の条件ではオシロスコープで取れるポイント数は50000点が限界であったため，サン プリング周波数は25k Hzとし，2秒間計測を行った．

加速度センサ

チャージアンプ オシロスコープ

5.2.4 計測後

① データ処理

加速度センサで計測した関節音データはオシロスコープに繋いだUSBメモリにcsvファ イルとして保存される．その後，他の計測と同様にウェーブレット変換を行って周波数分 析を行う．

② 計測結果例

本計測によって得られた健常者の脛骨部における関節音波形の一例を図5.5に示す．図の 波形は関節音波形（縦軸：振幅[V]，横軸：時間[sec]）を表している．0.2秒の部分で発生し ているのがクラッキングである．

図5.5 関節音および関節角度の計測結果の一例（健常者）