小 括

本 章 で は ，HSVを 用 い た 僧 帽 筋 の 力 学 特 性 変 化 計 測 を3時 間 のPC作 業 中 に 行 う こ と で ，HSVの 実 用 性 を 検 討 し た ．ま た ，実 作 業 中 に 生 じ 得 るHSVの 加 振 強 度 変 化 の 影 響 を 知 る た め に ，HSVの 加 振 源 で あ る 心 臓 活 動 を 解 析 し た ．

本 章 の 結 論 は 以 下 で あ る ．

(1) 心 臓 の 収 縮 活 動 を 表 す 心 拍 数 は3時 間 のPC作 業 中 に 変 化 し な か っ た ．ま た ， 心 電 図RR間 隔 お よ びRR間 隔 の 変 動 係 数 も 一 定 に 保 た れ て た ．こ の こ と か ら ， 実 験 中 に は 安 静 状 態 が 保 た れ ，心 収 縮 活 動 が ほ ぼ 一 定 で あ っ た と 考 え ら れ る ． (2) 体 幹 上 の 筋 に 生 じ るHSVの 加 振 源 で あ る 心 尖 拍 動(心 尖 部HSV 1-16Hz帯)は ，心

臓 活 動 が 一 定 に 保 た れ て い て も 変 化 し た ．こ の こ と か ら ，僧 帽 筋 上 部HSVの 振 幅 変 化 は ，心 尖 部HSV 1-16Hz帯 の 強 さ で 除 算 し た 入 出 力 応 答(正 規 化RMS)で 評 価 す る 必 要 が あ る ．

(3) PCG I音 の 強 さ は 計 測 中 に 有 意 に 変 化 し な か っ た ．こ の こ と か ら ，PC作 業 と 同 程 度 の 負 荷 に お い て は ，血 管 か ら 加 振 さ れ る 末 梢 筋 で の 力 学 特 性 解 析 が 比 較 的 容 易 に 実 現 で き る と 考 え ら れ る ．

(4) PC作 業 時 間 が120 minを 越 え る と ，肩 部HSV 1-16Hz帯 の 正 規 化RMSが 有 意 に 増 加 し た ．こ の 変 化 は ，僧 帽 筋 の 粘 性 特 性 の 減 少 を 表 す と 考 え ら れ る ．

(5) HSVは ，PC作 業 中 の 筋 の 力 学 特 性 変 化 を 時 系 列 的 に 計 測 で き る ．

6 結論

本 研 究 で は 低 筋 力 持 続 時 に 生 じ る 機 械 的 疲 労 の 検 出 を 人 間 工 学 レ ベ ル の 簡 便 性 と ，作 業 中 を 計 測 で き る 実 用 性 を 満 足 し て 実 現 す る こ と を 目 的 と し て ，HSVの 計 測 と 応 用 を 行 っ た ．本 研 究 の 結 論 は 下 記 で あ る ．

(1) 5% MVC程 度 の 低 筋 力 条 件 で はMSVよ り もHSVの 方 が 顕 著 に 体 表 面 に 表 れ る ． ま た ，HSVは 筋 お よ び 周 囲 軟 部 組 織 の 力 学 特 性 を よ く 反 映 す る ．こ の こ と か ら ，体 表 面 振 動 内 のMSVを キ ャ ン セ ル し てHSVの み を 取 り 出 し ，か つ 加 振 強 度 を 統 一 で き れ ば ，そ の 波 形 か ら 筋 の 力 学 特 性 変 化 を 解 析 す る こ と が で き る ． (2) 最 大 筋 力 の10%程 度 で 生 じ るMSV やPC作 業 中 に 生 じ る 体 動 な ど の 外 乱 は ，各

心 拍 波 形 を 心 電R波 ピ ー ク ま た はHSVか ら 得 ら れ る 動 脈 拍 動 の ピ ー ク 時 刻 に 同 期 さ せ て 加 算 平 均 す る こ と で キ ャ ン セ ル で き る ．

(3) HSVは 心 臓 と 体 表 面 ，ま た は 血 管 と 体 表 面 の 間 に あ る 筋 の 力 学 特 性 を 波 形 の 減 衰 量 に 反 映 す る ．筋 の 力 学 特 性 変 化 に 伴 っ て 減 衰 の 影 響 が 減 り ，持 続 的 に な るHSVの 波 形 変 化 は ，1拍 動 ぶ ん の 減 衰 波 形 のRMSか ら 評 価 で き る ．

(4) 上 腕 二 頭 筋 の よ う な 末 梢 筋 にHSVを 発 生 さ せ る 心 音 は ，心 拍 数 が 一 定 に 保 た れ て い る 条 件 で は 一 定 に な る ．こ の た め ，心 収 縮 活 動 の 安 静 が 保 た れ る10%

MVCの 等 尺 性 収 縮 やPC作 業 程 度 の 運 動 強 度 に お い て は ，HSV波 形 か ら の 力 学 特 性 計 測 が 可 能 で あ る ．

(5) 僧 帽 筋 の よ う に 体 幹 上 の 筋 にHSVを 生 じ る 心 尖 拍 動 は ，心 拍 数 が 一 定 に 保 た れ て い る 条 件 で あ っ て も 姿 勢 変 化 の 影 響 な ど に よ っ て 変 化 す る ．こ の た め ， PC作 業 中 の 肩 部 の 力 学 特 性 変 化 の 解 析 に は ，心 尖 拍 動 を 心 臓 直 上 のHSVか ら 計 測 し ，そ の 振 幅 で 僧 帽 筋 上 部HSVの 振 幅 を 正 規 化 す る こ と が 必 要 に な る ． (6) 低 筋 力 を 長 時 間 ，断 続 的 に 発 揮 し た 際 に 生 じ る 慢 性 的 疲 労 は ，筋 に 長 時 間 残 る

機 械 的 疲 労 に よ る と 考 え ら れ る ．

(7) HSVに よ る 筋 の 力 学 特 性 計 測 は ，低 筋 力 持 続 時 に 生 じ る 機 械 的 疲 労 を 形 態 特 性 が 異 な る 筋 ，す な わ ち 体 幹 付 近 に あ る 板 状 筋 で あ る 僧 帽 筋 と ，末 梢 部 に あ る 平 行 筋 で あ る 上 腕 二 頭 筋 か ら ほ ぼ 同 様 の 仕 方 で 行 う こ と が で き る ．

(8) HSV計 測 の 必 要 条 件 は ，体 動 や 筋 収 縮 に よ る ノ イ ズ の 混 入 がHSVよ り も 小 さ い か ま た は 断 続 的 で あ り ，か つ 加 振 強 度 が 変 化 す る 場 合 に は そ の 影 響 を キ ャ

ン セ ル で き る こ と で あ る ．本 研 究 内 で は ，10% MVCで の 断 続 的 な 筋 収 縮 条 件 に お け る 上 腕 二 頭 筋 と ，実 際 のPC作 業 中 の 僧 帽 筋 上 部 に お い て ，筋 の 力 学 特 性 計 測 を 時 系 列 的 に 解 析 で き る こ と を 確 認 し た ．PC作 業 中 の 上 肢 負 担 評 価 は 行 わ な か っ た が ，(4)か ら 末 梢 筋 のHSV計 測 は 加 振 強 度 一 定 を 実 現 し 易 い こ と か ら ，力 学 特 性 変 化 を 比 較 的 解 析 し 易 い と 期 待 で き る ．

(9) 本 研 究 の 範 囲 内 に お い て は ，低 筋 力 持 続 時 に 生 じ る 筋 の 力 学 特 性 変 化 と 作 業 者 が 主 観 的 に 感 じ る 疲 労 と の 関 係 は 明 ら か で は な い ．こ の た め ，HSVが 検 出 す る 力 学 特 性 変 化 か らPC作 業 時 な ど の 作 業 条 件 の 快 適 性 を 具 体 的 に 評 価 す る こ と は 現 状 で は 難 し い ．ま た ，筋 の 力 学 特 性 の 変 化 を 生 理 的 疲 労 と 関 係 付 け た こ と は 本 研 究 の 大 き な 成 果 で あ る が ，生 理 的 疲 労 は 低 筋 力 条 件 で は 僅 か に し か 生 じ な い た め に 不 快 の 根 本 的 な 原 因 に な っ て い る と は 考 え に く い ．こ れ ら か ら ，低 筋 力 持 続 時 の 筋 疲 労 評 価 を 実 現 す る た め に は ，将 来 的 に は ，低 筋 力 条 件 に お け る 不 快 状 態 を よ り 的 確 に 表 せ る 仕 方 で 筋 疲 労 を 再 定 義 す る 必 要 が あ る ．低 筋 力 で の 実 作 業 中 に 筋 に 生 じ る 定 量 的 変 化(=筋 の 力 学 特 性 変 化)の 検 出 に 成 功 し た 本 研 究 の 成 果 は ，今 後 ，本 研 究 内 で は 曖 昧 に な っ た 筋 の 絶 対 的 な 力 学 特 性 計 測 へ の 発 展 や ，種 々 の 主 観 的 評 価 や 生 理 計 測 と の 関 連 付 け と 併 せ て ， 筋 疲 労 の 再 定 義 に 貢 献 す る と 考 え る ．

謝辞

本 研 究 を 進 め る に あ た り ，慶 應 義 塾 大 学 理 工 学 部 機 械 工 学 科 山 崎 信 寿 教 授 に 多 大 な る ご 指 導 と 激 励 を い た だ き ま し た ．山 崎 先 生 に は ，学 部 時 代 か ら 多 岐 に 渡 っ て 数 え 切 れ な い 程 に お 世 話 に な り ま し た ．最 大 限 の 謝 意 を 示 し ま す ．

本 論 文 に 対 し て 多 く の 示 唆 に 富 む ご 助 言 を 賜 り ま し た ，同 塾 理 工 学 部 物 理 情 報 工 学 科 内 山 孝 憲 教 授 ，同 塾 管 理 工 学 科 岡 田 有 策 教 授 ，大 門 樹 教 授 ，同 塾 シ ス テ ム デ ザ イ ン 工 学 科 村 上 俊 之 教 授 に 感 謝 致 し ま す ．

岡 山 大 学 大 学 院 保 健 学 研 究 科 岡 久 雄 教 授 に は ，学 会 等 で 幾 多 の 貴 重 な ご 助 言 を い た だ き ま し た ．こ の 場 を 借 り て 御 礼 申 し 上 げ ま す ．

慶 應 義 塾 大 学 理 工 学 部 機 械 工 学 科 森 田 寿 郎 准 教 授 ，荻 原 直 道 准 教 授 ，同 塾 外 国 語・総 合 教 育 教 室 荒 金 直 人 准 教 授 に は ，研 究 の 進 め 方 や 心 持 ち の あ り 方 に つ い て 多 く を 教 え て い た だ き ま し た ．あ り が と う ご ざ い ま し た ．

有 限 会 社FASTEK JAPANのBrad Fast様 ，宮 崎 彩 子 様 に は 英 語 論 文 の 執 筆 に 際 し て ご 協 力 い た だ き ま し た ．深 謝 致 し ま す ．

株 式 会 社 東 京 貿 易 テ ク ノ シ ス テ ム の 上 田 俊 昭 社 長 ，増 田 克 彦 取 締 役 ，長 谷 川 一 彦 部 長 ，倉 持 幸 正 リ ー ダ ー を は じ め と す る 社 員 の 方 々 に は ，入 社 後 に も 論 文 執 筆 を 続 け て い た 私 を 励 ま し ，多 忙 な 期 末 時 に も 応 援 し て い た だ き ま し た ．感 謝 の 気 持 ち を 体 現 で き る よ う ，こ れ か ら も 業 務 に 邁 進 し ま す ．

研 究 室 の 先 輩 ，同 輩 ，後 輩 の 皆 様 に は い つ も 支 え ら れ ま し た ．特 に ，博 士 課 程 ま で を 共 に し た 吉 安 祐 介 君 の 存 在 に ，い つ も 助 け ら れ ま し た ．ま た ，卒 修 論 期 に も か か わ ら ず 添 削 と 印 刷 を 手 伝 っ て く れ た2012年 度 の 研 究 室 メ ン バ ー に 感 謝 申 し 上 げ ま す ．

最 後 に ，音 信 不 通 に な り が ち な 私 を 暖 か く 見 守 っ て く れ た 友 人 と ，私 の 意 志 を い つ も 尊 重 し て く れ た 両 親 に 感 謝 の 意 を 表 し ，謝 辞 と 致 し ま す ．

2013年3月 川 本 貴 志

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