九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
手動車いす使用者向け経路探索システムの研究
隅田, 康明
https://doi.org/10.15017/1654901
出版情報：Kyushu University, 2015, 博士（情報科学）, 課程博士 バージョン：
権利関係：Fulltext available.
手動車いす使用者向け 経路探索システムの研究
2016 年
九州大学大学院システム情報科学府 情報学専攻
隅田 康明
目次
第1章 序 論 1
1.1 背 景 . . . 1
1.2 関 連 研 究 . . . 3
1.3 目 的 . . . 6
1.4 本 論 文 の 構 成 . . . 6
第2章 手 動 車 い す で の 勾 配 路 面 走 行 に お け る 負 担 度 の 評 価 8 2.1 背 景 . . . 8
2.2 勾 配 路 面 移 動 に お け る 負 担 の 測 定 . . . 10
2.2.1 実 験 目 的 . . . 10
2.2.2 測 定 装 置 . . . 10
2.2.3 実 験 方 法 . . . 13
2.2.4 測 定 結 果 . . . 15
2.3 傾 斜 角 度 と 重 量 に よ る 身 体 的 負 担 度 の 推 定. . . 20
2.4 考 察 . . . 26
2.5 ま と め. . . 29
第3章 手 動 車 い す で の 移 動 に お け る 物 理 的 負 担 度 の 定 量 化 31 3.1 背 景 . . . 31
3.2 車 い す に よ る 斜 面 走 行 時 の 物 理 的 負 担 度 の 評 価 方 法 . . . 32
3.3 移 動 難 度 の 測 定 方 法 . . . 35
3.3.1 測 定 装 置 実 装（ 手 順1） . . . 35
3.3.2 移 動 難 度 校 正 用 デ ー タ の 測 定（ 手 順2） . . . 36
3.3.3 移 動 難 度 計 算 式（ 重 回 帰 式 ）の 作 成（ 手 順3） . . . 36
3.4 移 動 難 度 測 定 精 度 の 検 証 . . . 37
3.4.1 移 動 難 度 測 定 装 置 の 実 装 . . . 38
3.4.2 移 動 難 度 計 算 式 の 作 成 . . . 40
3.4.3 手 動 車 い す 移 動 時 の 仕 事 量 の 推 定 . . . 42
3.4.4 移 動 難 度 に よ る 手 動 車 い す 移 動 に 必 要 な 仕 事 量 の 推 定 . 43 3.4.5 移 動 難 度 の 測 定 例 . . . 45
3.5 考 察 . . . 50
3.5.1 移 動 難 度 測 定 精 度 の 検 証 結 果 . . . 50
3.5.2 移 動 難 度 測 定 装 置 に よ る 路 面 評 価 の 有 用 性 . . . 50
3.6 ま と め. . . 52
第4章 手 動 車 い す 使 用 者 の 簡 易 体 力 測 定 54 4.1 背 景 . . . 54
4.2 体 力 測 定 装 置 の 開 発 . . . 55
4.2.1 簡 易 体 力 測 定 装 置 の 実 装 . . . 55
4.2.2 金 属 棒 歪 み 量 の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 へ の 変 換 . . . 58
4.3 斜 面 走 行 で の 物 理 的 負 担 度 と の 比 較 実 験 . . . 60
4.3.1 実 験 結 果 . . . 61
4.4 考 察 . . . 62
4.5 ま と め. . . 64
第5章 手 動 車 い す 使 用 者 向 け 経 路 探 索 シ ス テ ム 65 5.1 背 景 . . . 65
5.2 目 的 . . . 66
5.3 路 面 情 報 測 定・収 集 シ ス テ ム の 開 発 . . . 67
5.3.1 経 路 情 報 測 定 装 置 の 開 発 . . . 67
5.3.2 路 面 の 傾 斜（ 勾 配 ）と 段 差 の 測 定 . . . 68
5.3.3 通 路 幅 員 の 測 定 . . . 70
5.3.4 測 定 位 置 情 報 の 計 測 と 補 正 . . . 70
5.3.5 機 械 計 測 が 困 難 な 情 報 の 測 定 . . . 74
5.3.6 経 路 情 報 測 定 プ ロ グ ラ ム . . . 74
5.3.7 経 路 情 報 表 示・補 正 プ ロ グ ラ ム . . . 75
5.3.8 路 面 の 段 差 測 定 の 検 証 . . . 77
5.4 経 路 情 報 の ネ ッ ト ワ ー ク デ ー タ 形 式 へ の 変 換 . . . 79
5.4.1 ノ ー ド 集 合 と エ ッ ジ 集 合 の 生 成. . . 80
5.4.2 ネ ッ ト ワ ー ク デ ー タ 変 換 プ ロ グ ラ ム . . . 83
5.5 経 路 情 報 の 測 定 . . . 84
5.6 移 動 難 度 を 主 な コ ス ト と し た 経 路 探 索 プ ロ グ ラ ム の 開 発 . . . . 85
5.7 検 証 実 験 . . . 87
5.7.1 実 験 目 的 お よ び 実 験 手 順 . . . 87
5.7.2 実 験 環 境 と 実 験 参 加 者 . . . 88
5.7.3 実 験 結 果 . . . 89
5.8 考 察 . . . 93
5.8.1 移 動 難 度 に よ る 仕 事 量 推 定 に つ い て . . . 93
5.8.2 主 観 疲 労 度 と 休 憩 時 間 ，体 力 測 定 結 果 の 関 係 . . . 94
5.8.3 既 存 手 法 へ の 応 用 . . . 95
5.8.4 本 研 究 の 成 果 . . . 97
5.8.5 今 後 の 研 究 課 題 . . . 100
5.9 ま と め. . . 101
第6章 結 論 103
参 考 文 献 107
図目次
2.1 ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 用 手 動 車 い す 設 計 イ メ ー ジ . . . 12
2.2 ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 用 手 動 車 い す の 実 装 写 真 . . . 13
2.3 傾 斜 角 度 別 の 平 均 値 と 標 準 偏 差（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 16
2.4 傾 斜 角 度 別 の 平 均 値 と 標 準 偏 差（ 横 断 勾 配 路 面 ） . . . 17
2.5 縦 断 傾 斜 角 度 と 標 準 化 負 担 度 . . . 20
2.6 横 断 傾 斜 角 度 と 標 準 化 負 担 度 . . . 20
2.7 実 測 値 と 推 定 値 の 差（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 26
2.8 実 測 値 と 推 定 値 の 差（ 横 断 勾 配 路 面 ） . . . 26
3.1 車 い す で の 斜 面 移 動 時 の 簡 易 モ デ ル . . . 34
3.2 移 動 難 度 測 定 精 度 の 検 証 実 験 の 流 れ . . . 38
3.3 移 動 難 度 測 定 装 置 の 実 装 写 真 . . . 40
3.4 走 行 負 荷（ 消 費 電 流 ）測 定 結 果. . . 42
3.5 手 動 車 い す 移 動 時 の 距 離 平 均 仕 事 量 の 測 定 結 果 . . . 44
3.6 走 行 時 消 費 電 流 と 距 離 平 均 仕 事 量 の 関 係 . . . 44
3.7 縦 断 勾 配 路 面 で の 移 動 難 度 測 定 結 果 . . . 45
3.8 横 断 勾 配 路 面 で の 移 動 難 度 測 定 結 果 . . . 45
3.9 移 動 難 度 に よ る 横 断 勾 配 路 面 移 動 時 の 距 離 平 均 仕 事 量 推 定 結 果 46 3.10 イ ン タ ー ロ ッ キ ン グ 舗 装 路 面 に お け る 移 動 難 度 測 定 例 . . . 47
3.11 移 動 難 度 測 定 経 路 . . . 48
3.12 仕 事 量 の 推 定 値 と 実 測 値 の 差 . . . 48
4.1 縦 断 勾 配 走 行 時 の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 例 . . . 56
4.2 体 力 測 定 装 置 の 設 計 . . . 57
4.3 ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 の 仕 組 み . . . 57
4.4 簡 易 体 力 測 定 装 置 実 装 結 果 . . . 58
4.5 歪 み ゲ ー ジ の 出 力 電 圧 と ハ ン ド リ ム 駆 動 力 . . . 59
4.6 簡 易 体 力 測 定 装 置 で の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 例 . . . 60
4.7 ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 結 果 . . . 62
5.1 段 差 推 定 結 果. . . 70
5.2 GPSに よ る 位 置 情 報 測 定 結 果 . . . 73
5.3 位 置 情 報 補 正 結 果 . . . 74
5.4 測 定 プ ロ グ ラ ム 実 行 画 面 . . . 76
5.5 バ リ ア 情 報 表 示 画 面 . . . 77
5.6 検 証 実 験 走 行 経 路 . . . 78
5.7 傾 斜 ，段 差 検 出 結 果 . . . 79
5.8 ネ ッ ト ワ ー ク デ ー タ 変 換 プ ロ グ ラ ム . . . 84
5.9 経 路 探 索 用 ネ ッ ト ワ ー ク 生 成 例 . . . 85
5.10 経 路 探 索 プ ロ グ ラ ム 実 行 例 . . . 87
5.11 実 験 で の 走 行 経 路 . . . 89
5.12 最 短 距 離 経 路 の 仕 事 量 の 推 定 値 と 実 測 値 . . . 90
5.13 最 小 仕 事 量 経 路 の 仕 事 量 の 推 定 値 と 実 測 値 . . . 90
5.14 最 短 距 離 経 路 の 仕 事 量 推 定 結 果(散 布 図) . . . 91
5.15 最 小 仕 事 量 経 路 の 仕 事 量 推 定 結 果(散 布 図) . . . 91
5.16 体 重 比 ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 目 的 地 ま で の 所 要 時 間 . . . 92
5.17 休 憩 の 有 無 に よ る 体 重 比 駆 動 力 の 差 . . . 92
5.18 疲 労 度 に つ い て の 主 観 調 査 結 果 . . . 93
5.19 バ リ ア フ リ ー 経 路 探 索 で の 経 路 探 索 結 果 . . . 98
表目次
2.1 電 子 回 路 の 使 用 部 品 . . . 13
2.2 実 験 環 境:縦 断 勾 配 路 面 . . . 14
2.3 実 験 環 境:横 断 勾 配 路 面 . . . 14
2.4 実 験 参 加 者 . . . 15
2.5 分 析 項 目 . . . 16
2.6 重 回 帰 分 析 の 結 果（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 18
2.7 重 回 帰 分 析 の 結 果（ 横 断 勾 配 路 面 ） . . . 19
2.8 物 理 的 負 担 度 と 標 準 化 負 担 度 の 相 関 分 析 結 果 . . . 19
2.9 実 験 参 加 者（ 検 証 実 験 ） . . . 22
2.10 走 行 時 重 量 . . . 23
2.11 走 行 時 重 量 と 走 行 路 面（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 23
2.12 検 証 実 験 重 回 帰 分 析 の 結 果（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 24
2.13 検 証 実 験 重 回 帰 分 析 の 結 果（ 横 断 勾 配 路 面 ） . . . 25
2.14 相 関 分 析 と 平 均 順 位 の 差 の 検 定 結 果（ 縦 断 勾 配 路 面 ） . . . 27
2.15 相 関 分 析 と 平 均 順 位 の 差 の 検 定 結 果（ 横 断 勾 配 路 面 ） . . . 27
3.1 移 動 難 度 測 定 装 置 の 使 用 部 品 . . . 39
3.2 移 動 難 度 測 定 路 面 . . . 49
4.1 簡 易 体 力 測 定 装 置 の 主 使 用 部 品 . . . 58
4.2 傾 斜 角 度 別 の 体 重 比 駆 動 力 と 物 理 的 負 担 度 の 相 関 . . . 62
4.3 重 回 帰 分 析 の 結 果 . . . 63
5.1 経 路 情 報 測 定 装 置 ハ ー ド ウ ェ ア 構 成 . . . 68
5.2 建 物 情 報 テ ー ブ ル . . . 77 5.3 ノ ー ド 情 報 テ ー ブ . . . 82 5.4 エ ッ ジ 情 報 テ ー ブ ル . . . 82
第 1 章
序論
1.1 背景
人 は 動 物 で あ り ，生 存 し 続 け る た め の 食 料 の 獲 得 や 危 険 回 避 の た め の 移 動 は 必 須 で あ る ．現 代 社 会 に お い て も 生 活 す る た め に は 食 料 や そ の 他 の 生 活 用 物 資 の 入 手 や ，仕 事 場 な ど へ の 移 動 を 行 う 必 要 が あ る ．人 が 移 動 す る た め の 一 般 的 な 移 動 形 態 は 歩 行 で あ り ，人 の 生 活 環 境 も 歩 行 を 前 提 と し た 設 計 ， 整 備 が な さ れ て い る ．し か し な が ら ，病 気 や 事 故 な ど に よ っ て 歩 行 が 困 難 に な っ た 場 合 に は ，歩 行 以 外 の 移 動 手 段 が 必 要 と な る ．車 い す は そ の た め の 手 段 の 一 つ と し て 発 明 さ れ た も の で あ り ，現 代 に お い て も 歩 行 が 困 難 と な っ た 人 が 用 い る 歩 行 補 助 器 具 と し て 利 用 さ れ て い る ．今 日 の 車 い す の 原 型 と な る も の は18世 紀 初 期 に 作 ら れ た ．そ し て ，世 界 大 戦 や ベ ト ナ ム 戦 争 な ど で 多 く の 肢 体 障 害 者 が 生 ま れ た こ と を 背 景 に ，よ り 軽 量 で 自 立 移 動 に 適 し た 形 態 へ の 改 善 が 行 わ れ て き た [1]．車 い す の 改 善 と と も に ，車 い す が 移 動 し や す い 都 市 環 境 の 整 備 も 行 わ れ て き た ．例 え ば ，米 国 に お い て は ，1990年 に は ，ア メ リ カ 合 衆 国 に お い て「 障 害 を 持 つ ア メ リ カ 人 法（Americans with Disabilities Act： ADA）」が 公 布 さ れ た ．ADAで は 障 害 に よ る 差 別 の 禁 止 と と も に 建 造 物 の 移 動 に か か わ る 物 理 的 障 害 の 解 消 が 義 務 付 け ら れ ，そ の 内 容 は 我 が 国 を 含 む 諸 外 国 の 障 害 者 認 定 に も 大 き な 影 響 を 与 え た と い わ れ て い る [2]．日 本 に お い て は ，1983年 に 制 定 さ れ た「 公 共 交 通 タ ー ミ ナ ル に お け る 身 体 障 害 者 用 施 設 整 備 ガ イ ド ラ イ ン 」を は じ め と し ，1994年 に は「 高 齢 者 ，身 体 障 害 者 が 円 滑 に 利 用 で き る 特 定 建 築 物 の 促 進 に 関 す る 法 律 」（ 通 称 ハ ー ト ビ ル 法 ），2000年 に は
「 高 齢 者 ，身 体 障 害 者 等 の 公 共 交 通 機 関 を 利 用 し た 移 動 の 円 滑 化 の 促 進 に 関 す る 法 律 」（ 交 通 バ リ ア フ リ ー ）が 制 定 さ れ る な ど ，高 齢 者 や 身 体 障 害 者 の 移 動 の 円 滑 化 に か か わ る 法 案 の 制 定 が な さ れ て き た [3]．
こ の よ う な こ と を 背 景 に ，高 齢 者 や 身 体 障 害 者 が 独 力 で 移 動 で き る 都 市 環 境 の 整 備 が 進 め ら れ て き た ．し か し な が ら ，平 成26年3月 末 時 点 に お い て ，市 町 村 バ リ ア フ リ ー 基 本 構 想 を 作 成 済 み ，ま た は 作 成 予 定 と し た 市 区 町 村 は 全 体 の 約 21%で あ る [4]．ま た ，市 町 村 バ リ ア フ リ ー 基 本 構 想 が 対 象 と し て い る の は ，「 当 該 市 町 村 の 区 域 内 の 旅 客 施 設 を 中 心 と す る 地 区 や ，高 齢 者 ，障 害 者 等 が 利 用 す る 施 設 が 集 ま っ た 地 区（ 重 点 整 備 地 区 ）」で あ り ，こ れ ら 以 外 の 地 区 で の バ リ ア フ リ ー 化 は 十 分 で あ る と は い え な い ．バ リ ア フ リ ー 化 が 実 施 さ れ て い な い 歩 道 や 通 路 で は ，車 い す 使 用 者 を 含 む 肢 体 不 自 由 者 の 単 独 で の 移 動 は 大 き く 制 限 さ れ ，こ の こ と が 外 出 を 躊 躇 す る 要 因 と な っ て い る と 報 告 さ れ て い る ．肢 体 不 自 由 者 の 外 出 躊 躇 要 因 と し て 上 位 を 占 め る も の と し て ，段 差 ，通 行 幅 ，疲 労 と い っ た 移 動 に お け る 問 題 や ，公 共 交 通 機 関 ，車 い す 用 ト イ レ な ど の 設 備 等 の 環 境 に お け る 問 題 が 挙 げ ら れ て い る [5]．ま た ，外 出 に お い て ，19%の 歩 行 補 助 器 具 使 用 者 が 介 助 者 な ど 他 人 の 迷 惑 に な る こ と を 理 由 に 外 出 を 控 え て い る と の 報 告 も あ る [6]．
外 出 頻 度 の 低 下 は ，日 々 の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 低 下 に つ な が り ，脊 髄 損 傷 者 に お い て は ，健 常 者 よ り も 一 日 に 消 費 す る エ ネ ル ギ ー 量 が 少 な い と の 報 告 が あ る [7–9]．そ し て ，脊 髄 損 傷 者 の 車 い す を 使 用 し た 生 活 様 式 に お い て ，移 動 に 伴 う エ ネ ル ギ ー 消 費 が 抑 え ら れ る こ と で 二 次 的 な 高 血 糖 リ ス ク に つ な が る と の 指 摘 も あ る [10]．こ う し た 日 々 の エ ネ ル ギ ー 消 費 低 下 を 改 善 さ せ る た め に は ，外 出 し て の 運 動 な ど 活 動 的 な 生 活 を 送 る こ と が 有 効 と 報 告 さ れ て い る [11–13]．生 活 習 慣 の 健 康 状 態 へ の 影 響 は ，運 動 だ け で な く 就 労 状 況 に も 関 連 性 が あ る と の 報 告 も あ る ．健 康 関 連 QOL（Health-related Quality of life： HRQOL）は ，QOL（Quality of life）の う ち ，医 療 介 入 に よ っ て 影 響 を 受 け る 領 域 に 限 定 し た も の で あ る [14, 15]．健 康 関 連 QOLと 就 労 状 況 と の 関 連 に つ い て ， Leducら ，Lidalら ，Westgrenら な ど は ，有 職 者 の 方 が 無 職 者 と 比 べ て 健 康 関 連 QOL の ス コ ア が 良 好 で あ っ た と 報 告 し て い る [16–18]．こ の よ う な こ と か ら ， 手 動 車 い す 使 用 者 に 対 す る 外 出 支 援 に よ っ て 彼 ら の 社 会 進 出 の 一 助 と す る こ
と が 重 要 で あ る と 考 え ら れ る ．
1.2 関連研究
建 物 や 歩 道 の バ リ ア フ リ ー 化 は ，手 動 車 い す 使 用 者 の 外 出 支 援 の た め の 重 要 な 課 題 で あ る ．し か し な が ら ，す べ て の 建 物 や 歩 道 の バ リ ア フ リ ー 化 が な さ れ る ま で は ，不 十 分 な バ リ ア フ リ ー 環 境 下 に お い て の 手 動 車 い す 使 用 者 に 対 す る 外 出 支 援 が 必 要 で あ る ．
車 い す は 手 動 車 い す と 電 動 車 い す の ２ 種 類 に 大 別 さ れ る ．こ の う ち ，電 動 車 い す は 下 肢 の み で な く 上 肢 に 障 害 を 持 つ 人 に と っ て 有 用 な 移 動 支 援 機 器 で あ る ．電 動 車 い す は 操 作 す る 人 の 身 体 能 力 に か か わ ら な い 走 行 能 力 を 持 っ て お り ，JIS T 9203で は10%の 勾 配 斜 面 の 走 行 や 助 走 な し で の2.5cmの 段 差 乗 り 越 え 能 力 な ど ，一 定 の 走 行 能 力 を 有 す る こ と が 規 定 さ れ て い る ．し か し な が ら ，手 動 車 い す と 比 べ 重 く ，折 り 畳 み 困 難 な こ と か ら 利 用 で き る 乗 用 車 や 飛 行 機 で の 運 搬 に も 制 限 が 生 じ る[19]．ま た ，電 動 車 い す の 利 用 に よ っ て 上 肢 機 能 の 低 下 が 起 こ る こ と も 指 摘 さ れ て お り [19]，手 動 車 い す に よ る 移 動 を 行 え る 上 肢 機 能 を 持 つ 人 に 対 し て は 手 動 車 い す の 利 用 が 望 ま し い と 考 え ら れ る ． た だ し ，手 動 車 い す を 移 動 さ せ る た め の 動 力 は ，操 作 す る 人 の 身 体 能 力 に 依 存 す る た め に ，補 助 動 力 機 器 に よ っ て 手 動 車 い す に よ る 移 動 を 支 援 す る 研 究 も 行 わ れ て い る ．例 え ば ，Algood ら は 駆 動 力 を 補 助 す る 車 い す の 開 発 ，評 価 を 行 っ て お り [20]，垣 本 ら は 介 助 者 の 負 担 を 軽 減 す る た め の 介 助 型 パ ワ ー ア シ ス ト 車 い す を 開 発 し て い る [19, 21]．ま た ，関 ら や 畠 ら は パ ワ ー ア シ ス ト 車 い す の 後 方 転 倒 を 防 止 す る た め の ト ル ク 制 御 に つ い て 研 究 し て い る [22, 23]． そ の 他 ，手 動 車 い す の 操 作 に 対 応 し た 適 切 な 駆 動 力 制 御 に 関 す る 研 究 や [24]， パ ワ ー ア シ ス ト 車 い す へ の 移 行 の 有 用 性 に つ い て 評 価 し て い る 研 究 な ど も あ る [25]．ま た ，モ ー タ ー な ど に 頼 ら な い も の と し て は ，段 差 乗 り 越 え 時 の 負 担 を 軽 減 す る 機 構 を 持 つ 手 動 車 い す な ど も あ る [26, 27]．こ う し た パ ワ ー ア シ ス ト 車 い す や 補 助 機 構 を 備 え た 車 い す は ，上 肢 機 能 の 低 下 し た 手 動 車 い す 使 用 者 に と っ て 有 用 な も の で あ る が ，こ れ ら の 普 及 に も 時 間 が 必 要 で あ り ，こ の よ う な 車 い す を 利 用 す る 場 合 に お い て も ，可 能 な 限 り バ リ ア フ リ ー 化 さ れ た 歩 道 を 通 行 す る こ と が 望 ま し い ．こ う し た こ と か ら ，本 研 究 で は 不 十 分 な バ
リ ア フ リ ー 環 境 下 に お け る 手 動 車 い す 使 用 者 に 対 す る 外 出 支 援 と し て ，目 的 地 ま で 安 全 ，確 実 に 到 達 可 能 な 経 路 を 提 示 す る 手 動 車 い す 使 用 者 向 け の 経 路 探 索 シ ス テ ム の 開 発 を 行 っ た ．
利 用 者 に 対 し て 目 的 地 ま で の 経 路 を 提 示 ，案 内 す る シ ス テ ム と し て は ，自 動 車 で の 移 動 に 対 し て 道 路 上 の 経 路 を 提 示 ，案 内 す る カ ー ナ ビ ゲ ー シ ョ ン シ ス テ ム が 広 く 普 及 し て い る ．ま た ，近 年 で は 歩 行 者 に 対 し て 歩 道 上 の 経 路 を 案 内 す る 歩 行 者 ナ ビ ゲ ー シ ョ ン も 実 用 化 さ れ て い る ．し か し な が ら ，歩 行 者 ナ ビ ゲ ー シ ョ ン は 健 常 な 歩 行 者 向 け の も の で あ り ，階 段 な ど の 手 動 車 い す で は 移 動 で き な い 場 所 も 提 示 さ れ る 経 路 内 に 含 ま れ る ．さ ら に ，健 常 な 歩 行 者 に と っ て は 問 題 と な ら な い よ う な 小 さ な 段 差 や 勾 配 ，狭 い 通 路 ，車 い す に 搭 乗 し た 状 態 で の 開 閉 が 困 難 な 扉 な ど も ，手 動 車 い す 使 用 者 に と っ て は 移 動 す る う え で の 障 害 と な る ．そ の た め ，健 常 歩 行 者 用 の ナ ビ ゲ ー シ ョ ン サ ー ビ ス で は ，手 動 車 い す 使 用 者 の 移 動 に 対 す る 案 内 を 行 う こ と は 難 し い ．手 動 車 い す 使 用 者 に 対 す る 経 路 探 索 ，案 内 を 行 う た め に は ，手 動 車 い す 使 用 者 向 け に 特 化 し た シ ス テ ム が 必 要 で あ る ．
外 出 目 的 と な る 施 設 を 車 い す で 利 用 可 能 か を 登 録 し ，検 索 で き る サ ー ビ ス と し て ，つ ぎ の よ う な も の が 公 開 さ れ て い る ．WheelMapはOpenStreetMap 上 の 施 設 に 車 い す で 利 用 可 能 か 利 用 不 可 能 か を 登 録 ，検 索 す る こ と が で き る サ ー ビ ス で あ る [28]．駅 の バ リ ア フ リ ー 情 報 を 検 索 で き る「 ら く ら く お で か け ネ ッ ト 」[29]，宿 泊 施 設 の バ リ ア 情 報 を 検 索 で き る「 全 国 車 い す 宿 泊 ガ イ ド 」[30]，「 多 目 的 ト イ レ マ ッ プ 」[31]な ど は ，そ れ ぞ れ 駅 ，宿 泊 施 設 ，多 目 的 ト イ レ に 限 定 し て 車 い す で 利 用 可 能 か ど う か の 情 報 を 提 供 し て い る ．こ の よ う な サ ー ビ ス を 利 用 す る こ と で ，目 的 地 と な る 施 設 を 車 い す で 利 用 可 能 で あ る か ，ま た ，そ の 施 設 に 車 い す で 利 用 可 能 な ト イ レ が あ る か な ど に つ い て ，外 出 前 に 調 べ る こ と が で き る ．し か し ，そ の 施 設 ま で 車 い す 使 用 者 が 独 力 で た ど り 着 け る か に つ い て の 情 報 は な い ．
手 動 車 い す 使 用 者 向 け の 経 路 探 索 ，案 内 シ ス テ ム に つ い て は つ ぎ に 述 べ る よ う な 先 行 研 究 が 行 わ れ て い る ．Matthewsら が 提 案 し て い る 経 路 探 索 シ ス テ ムMAGUS（Modelling Access with GIS in Urban Systems）は ，市 販 のGIS（ArcView GIS）の 機 能 を 拡 張 し ，車 い す 移 動 の 障 害 と な る 段 差 や 勾 配 等 の 情 報 を 入 力
す る こ と で 経 路 探 索 を 可 能 と し て い る [32]．ま た ，岡 本 ら も 市 販 の GISソ フ ト に 商 店 街 の 利 用 可 能 店 舗 を 入 力 す る こ と で ，車 い す 使 用 者 を 含 む ハ ン デ ィ キ ャ ッ プ 者 へ の 経 路 情 報 を 提 供 す る 研 究 を 行 っ て い る [33]．Sobekら が 提 案 す るU-Access はMAGUSな ど のGISア プ リ ケ ー シ ョ ン ベ ー ス の シ ス テ ム に 対 し て ，Webベ ー ス シ ス テ ム と し て 開 発 さ れ て い る [34]．Kasemsuppakornら は 段 差 の 数 や 路 面 の 材 質 な ど に 重 み を 付 け ，よ り 小 さ い 負 担 で 移 動 で き る 経 路 を 探 索 す る 方 法 を 示 し て い る[35,36]．ま た ，山 本 ら は 複 数 の ユ ー ザ に よ る 投 稿 情 報 を 共 有 す る こ と で ，人 海 戦 術 に よ る 広 範 囲 の 情 報 収 集 を 行 い ，そ れ を も と に し た 経 路 探 索 を 行 う シ ス テ ム に つ い て の 研 究 を 行 っ て い る [37]．多 数 の ユ ー ザ に よ る 情 報 収 集 を 目 的 と し た シ ス テ ム と し て は ，井 上 ら に よ るiPhoneを 用 い た バ リ ア 情 報 記 録・公 開 シ ス テ ム や [38]，Menkensら のEasyWheelシ ス テ ム な ど が あ る [39]．ま た ，国 土 交 通 省 は2014年3月 に 歩 道 上 の バ リ ア を 避 け た 経 路 を 探 索 す る「 バ リ ア フ リ ー 経 路 探 索 」の 試 験 的 な 公 開 を 開 始 し て い る [40]．
手 動 車 い す 使 用 者 が 移 動 す る た め の 最 適 な 経 路 を 探 索 す る た め に は ，何 を コ ス ト と し た 経 路 探 索 を 行 う か が 重 要 と な っ て く る ．Matthewsら ，Sobekら ， Kasemsuppakornら は ，経 路 上 の 障 害（ 距 離 ，段 差 の 数 ，勾 配 ，通 路 幅 ，路 面 の 材 質 な ど ）に そ れ ぞ れ 重 み を 設 定 し て コ ス ト と し ，そ の コ ス ト が 最 小 と な る 経 路 を 提 示 で き る よ う に し て い る [32, 34, 37]．山 本 ら の 研 究 や「 バ リ ア フ リ ー 経 路 探 索 」で は ，目 的 地 ま で 最 短 距 離 で 移 動 で き る 経 路 の 探 索 を 基 本 に ，車 い す で 移 動 で き な い 障 害 物 を 避 け る 経 路 を 提 示 し て い る [37, 40]．
上 述 し た よ う に ，従 来 の 手 動 車 い す 使 用 者 向 け 経 路 探 索 に つ い て の 研 究 で は ，経 路 探 索 を 行 う た め に 必 要 な デ ー タ の 測 定 や 経 路 探 索 用 の デ ー タ ベ ー ス へ の デ ー タ 入 力 作 業 は 手 作 業 に よ る も の が 主 で あ る ．ま た ，手 動 車 い す ベ ー ス の 測 定 装 置 が 提 案 さ れ て い る が [41, 42]，手 動 車 い す 使 用 者 に 対 す る 経 路 探 索 で は ，手 動 車 い す で 移 動 可 能 な 場 所 の 情 報 と 同 様 に ，手 動 車 い す で 移 動 で き な い 場 所 の 情 報 も 必 要 で あ る ．そ の た め ，手 動 車 い す 使 用 者 向 け の 経 路 探 索 に 必 要 と な る 経 路 情 報 を ，手 動 車 い す を 用 い て 測 定 し ，情 報 収 集 す る の は 効 率 的 で は な い と 考 え ら れ る ．ま た ，手 動 車 い す の ハ ン ド リ ム を 操 作 す る と き の ト ル ク を 現 在 位 置 デ ー タ と 関 連 付 け て 測 定 す る 装 置 は 発 案 さ れ て い る[42]． し か し ，手 動 車 い す 移 動 に お け る ハ ン ド リ ム を 操 作 す る と き の ト ル ク は ，手
動 車 い す の 転 が り 抵 抗 ，手 動 車 い す の 重 量 ，手 動 車 い す 使 用 者 の 体 重 ，ハ ン ド リ ム へ の 力 の 加 え 方 な ど の 影 響 に よ り ，安 定 し た 値 と な ら な い 可 能 性 が 高 い と 考 え ら れ る ．こ れ を 標 準 化 し な け れ ば ，測 定 を 行 っ た 人 が 測 定 を 行 っ た 手 動 車 い す で 移 動 し た 場 合 の 負 担 の み し か 評 価 す る こ と は で き な い ．
複 数 ユ ー ザ の 投 稿 に よ る 情 報 収 集 を 前 提 と す る も の で も ，情 報 を 収 集 す る ユ ー ザ の 主 観 に よ る 評 価 と な る こ と ，連 続 的 な 情 報 の 収 集 が 困 難 で あ る こ と か ら ，必 要 な 地 点 の 情 報 に つ い て の 抜 け が 生 じ る 可 能 性 が あ る ．ま た ，人 間 が 手 動 車 い す を 動 か す の に 必 要 な 体 力 に も と づ い た ，最 も 小 さ い 力 で 移 動 で き る 経 路 の 提 示 方 法 に つ い て は 示 さ れ て い な い ．
1.3 目的
こ の よ う な こ と か ら ，実 用 的 に 利 用 で き る 経 路 探 索 シ ス テ ム の 実 現 の た め に は ，人 が 手 動 車 い す を 移 動 さ せ る 力 に も と づ い た バ リ ア 情 報 を ，定 量 的 か つ 効 率 的 に 測 定 ，収 集 す る こ と が 必 要 と 考 え ら れ る ．そ し て ，収 集 し た 情 報 を 経 路 探 索 に 利 用 可 能 な 形 式 に 自 動 的 に 変 換 す る こ と が で き れ ば ，バ リ ア 情 報 の 測 定 お よ び 更 新 作 業 に 必 要 と な る 多 大 な 人 的 コ ス ト を 大 き く 節 約 す る こ と が 可 能 と な る ．
こ れ を 実 現 す る た め に ，本 研 究 で は ，手 動 車 い す に よ る 移 動 に お い て 最 も 小 さ い 力 で 目 的 地 ま で 移 動 で き る 経 路 を 提 示 で き る 経 路 探 索 シ ス テ ム ，お よ び ，そ の た め に 必 要 な デ ー タ を 定 量 的 か つ 効 率 的 に 測 定 可 能 な シ ス テ ム の 開 発 を 目 的 と し た ．
1.4 本論文の構成
本 論 文 は ，全6章 の 構 成 か ら な る ．1章 で は ，本 研 究 の 背 景 お よ び 研 究 目 的 に つ い て 述 べ た ．
2章 で は ，人 が 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 な 力 に つ い て ，路 面 の 傾 斜 角 度 と 手 動 車 い す 使 用 者 の 体 重 が 及 ぼ す 影 響 を 調 べ ，こ れ ら に よ っ て 手 動 車 い す に よ る 勾 配 路 面 移 動 時 の 物 理 的 負 担 度 を 推 定 可 能 な 評 価 指 標 に つ い て 検 討 す る ．本 研 究 全 体 に お け る 2章 の 目 的 は ，人 が 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必
要 な 力 に も と づ い た 経 路 探 索 を 行 う た め に ，こ れ を 既 知 の 情 報 に よ っ て 推 定 可 能 か ど う か を 調 べ る こ と で あ る ．
3章 で は ，歩 道 上 を 手 動 車 い す に よ っ て 移 動 す る 際 の 物 理 的 負 担 度 を 定 量 的 に 評 価 す る た め の 指 標 に つ い て 述 べ る ．本 研 究 全 体 に お け る3章 の 目 的 は ， 人 が 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 な 力 に も と づ い た 経 路 探 索 を 行 う た め に ，歩 道 上 を 手 動 車 い す で 移 動 す る 際 の 物 理 的 負 担 度 を 推 定 可 能 な 指 標 を 示 す こ と で あ る ．
4章 で は ，手 動 車 い す 使 用 者 の 体 力 を ，簡 易 に 測 定 す る た め の 簡 易 体 力 測 定 装 置 の 開 発 に つ い て 述 べ る ．本 研 究 全 体 に お け る 4章 の 目 的 は ，人 が 手 動 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 な 力 に も と づ い た 経 路 探 索 の 応 用 と し て ，個 々 の 手 動 車 い す 使 用 者 の 体 力 に 応 じ た 経 路 を 提 示 す る た め に 簡 易 な 体 力 測 定 方 法 を 示 す こ と で あ る ．
5章 で は ，本 研 究 全 体 の 目 的 で あ る ，人 が 手 動 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 な 力 に も と づ い た ，最 も 少 な い 力 で 移 動 で き る 経 路 を 探 索 す る シ ス テ ム の 開 発 と そ の 評 価 に つ い て 述 べ る ．
6章 で は2章 か ら5章 で の 成 果 を 要 約 し ，研 究 全 体 の 総 括 を 行 う ．
第 2 章
手動車いすでの勾配路面走行におけ る負担度の評価
2.1 背景
手 動 車 い す 使 用 者 向 け の 経 路 探 索 を 行 う に あ た り ，人 が 手 動 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 と す る 力 を 定 量 的 に 評 価 で き る 指 標 が 必 要 と な る ．手 動 車 い す に よ っ て 歩 道 や 通 路 な ど の 路 面 を 移 動 す る 際 に は ，路 面 の 縦 断 勾 配 ，横 断 勾 配 ，路 面 の 材 質 や 凹 凸 ，舗 装 の 状 態 な ど の 要 因 と 手 動 車 い す 使 用 者 の 負 担 度 は 大 き く 関 係 し て い る ．
路 面 の 縦 断 勾 配 や 横 断 勾 配 は ，手 動 車 い す 移 動 に お け る 大 き な 抵 抗 要 因 で あ る ．勾 配 路 面 に お い て 手 動 車 い す 使 用 者 が 感 じ る 負 担 に つ い て ，新 田 ら は 途 中 で 休 憩 可 能 な ス ロ ー プ で あ っ て も5%勾 配 を 超 え る と 負 担 感 度 が 強 く な る と し て い る [43]．ま た ，木 村 ら の 研 究 で は ，縦 断 勾 配 に つ い て は5%，横 断 勾 配 に つ い て は2%の 勾 配 で あ っ て も 手 動 車 い す 使 用 者 の 負 担 感 は 大 き く 増 加 す る と 報 告 さ れ て い る [44]．高 齢 の 手 動 車 い す 使 用 者 に お い て は ，さ ら に 小 さ な 勾 配 で あ っ て も 移 動 時 の 負 担 度 は 大 き く ，縦 断 勾 配 は6.5%，横 断 勾 配 は 1.5%を 超 え る と 勾 配 路 面 の 移 動 が 困 難 に な る と の 報 告 も あ る [45]．ま た ，路 面 上 の 段 差 に つ い て は ，4.5cmを 超 え る 場 合 に 負 担 度 が 大 き く 増 す と の 報 告 や [44]，高 齢 手 動 車 い す 使 用 者 に と っ て は2.0cmの 段 差 で あ っ て も 負 担 が 大 き い と す る 報 告 が あ る [45]．路 面 上 の 大 き な 段 差 を 解 消 す る た め に は ，ス ロ ー プ を 設 置 す る こ と で の 対 応 が 最 も 容 易 な 手 段 で あ り ，路 面 上 の 段 差 の 存 在 が 縦
断 勾 配 路 面 を 多 く す る 要 因 に な っ て い る ．縦 断 勾 配 路 面 や 横 断 勾 配 路 面 が 手 動 車 い す 使 用 者 の 自 力 移 動 に ど の 程 度 負 担 と な る か を 調 べ る こ と は ，歩 道 の バ リ ア フ リ ー 度 を 評 価 す る た め に も 重 要 で あ る ．
縦 断 勾 配 路 面 や 横 断 勾 配 路 面 を 手 動 車 い す で 移 動 す る 際 に は ，路 面 の 傾 斜 の 大 き さ や 路 面 の 材 質 ，舗 装 の 状 態 な ど に よ っ て 手 動 車 い す 使 用 者 の 負 担 度 は こ と な っ て く る ．縦 断 勾 配 の 大 き さ と そ れ に 対 す る 手 動 車 い す 使 用 者 の 負 担 度 に つ い て ，例 え ば 村 木 ら は ト レ ッ ド ミ ル 走 行 時 の 酸 素 消 費 量 に よ っ て [46]，橋 詰 ら は 走 行 時 の 酸 素 消 費 量 ，心 拍 数 ，仕 事 量 お よ び 仕 事 率 に よ っ て [47, 48]，米 田 ら は1 ス ト ロ ー ク に お け る 正 規 化 駆 動 力（ 体 重 あ た り の 駆 動 力 ）の 最 大 値 と 手 動 車 い す の 惰 性 走 行 時 間 に よ っ て [49]，Kimら は 速 度 と 上 肢 の 筋 肉 活 動 に よ っ て [50]，糟 谷 ら は 段 差 通 過 時 の 最 大 駆 動 力 に よ っ て 勾 配（ 傾 斜 角 度 ）の 大 き さ と 負 担 度 と の 関 係 に つ い て 調 べ て い る [51]．心 理 的 負 担 度 に つ い て は ，新 田 ら や 木 村 ら が 車 い す 走 行 時 の 心 理 的 負 担 度 を ヒ ア リ ン グ に よ り 評 価 し て い る [43, 44]．ま た ，横 断 勾 配 路 面 移 動 時 の 負 担 度 に つ い て は ，朝 原 ら [52]が 横 断 勾 配 の 大 き さ の 違 い に 伴 う 手 動 車 い す 使 用 者 の 体 幹 運 動 の 変 化 を 調 べ て い る ．ま た ，米 田 ら は 車 い す の 駆 動 ト ル ク と 走 行 速 度 に よ っ て 横 断 勾 配 路 面 走 行 時 の 負 担 度 を 調 べ て い る [53]．こ れ ら の 先 行 研 究 に よ っ て ，縦 断 勾 配 路 面 や 横 断 勾 配 路 面 の 傾 斜 の 大 き さ と 手 動 車 い す で 移 動 し た 際 の 負 担 度 に は 大 き な 関 係 性 が あ る こ と が 示 さ れ て い る ．し か し ，手 動 車 い す に お け る 斜 面 走 行 の 運 動 モ デ ル か ら ，勾 配 路 面 移 動 時 の 物 理 的 負 担 度 は 手 動 車 い す 使 用 者 の 体 重 が 大 き い ほ ど 増 加 す る も の と 考 え ら れ る [54–56]．し か し な が ら ， 勾 配 路 面 の 傾 斜 角 度 と 体 重（ 手 動 車 い す の 重 量 含 む ）の 変 化 に 伴 う 手 動 車 い す 移 動 に お け る 物 理 的 負 担 度 の 変 化 量 に つ い て は 詳 細 に 調 べ ら れ て い な い ． 例 え ば ，米 田 ら は 縦 断 勾 配 路 面 の 傾 斜 角 度 ，正 規 化 駆 動 力（ 体 重 あ た り の 駆 動 力 ）の 最 大 値 ，手 動 車 い す の 惰 性 走 行 時 間 に よ っ て 縦 断 勾 配 路 面 移 動 時 の 負 担 を 評 価 で き る と し て い る が ，そ の 評 価 式 は 縦 断 勾 配 の 角 度 ご と の1次 方 程 式 で あ り ，縦 断 勾 配 の 傾 斜 角 度 に よ る 増 加 率 に つ い て は 示 さ れ て い な い [49]． こ れ ら の 先 行 研 究 で は ，勾 配 路 面 の 傾 斜 角 度 と 重 量 の 増 加 に よ る 具 体 的 な 変 化 量 の 関 係 に つ い て は 定 量 的 な 評 価 は さ れ て お ら ず ，人 が 手 動 車 い す を 移 動 さ せ る た め に 必 要 と す る 力 の 定 量 的 評 価 を 行 う た め に は ，手 動 車 い す 使 用 者
の 体 重 を 考 慮 し た 評 価 指 標 が 必 要 と 考 え ら れ る ．
そ こ で ，ま ず 縦 断 勾 配 路 面 お よ び 横 断 勾 配 路 面 を 対 象 と し ，そ の 勾 配（ 傾 斜 角 度 ）と 車 い す 搭 乗 者 の 体 重 に よ る 身 体 的 負 担 度 や 心 理 的 負 担 度 の 影 響 に つ い て 調 べ る こ と と し た ．ま た ，そ の 結 果 か ら 路 面 の バ リ ア フ リ ー 度 や 車 い す 使 用 者 の 身 体 的 ，心 理 的 負 担 度 に つ い て ，定 量 的 に 評 価 可 能 な 指 標 に つ い て 検 討 し た ．
2.2 勾配路面移動における負担の測定
2.2.1 実験目的
手 動 車 い す で 縦 断 勾 配 路 面 と 横 断 勾 配 路 面 を 移 動 し た 際 の 負 担 度 を 調 べ る た め に ，手 動 車 い す で 勾 配 路 面 を 走 行 し た 際 の 身 体 的 負 担 度 を 測 定 す る 実 験 を 行 っ た ．ま た ，身 体 的 負 担 度 と 心 理 的 負 担 度 の 関 係 を 調 べ る た め に ，心 理 的 負 担 度 に つ い て の 主 観 調 査 も 行 っ た ．
2.2.2 測定装置
勾 配 路 面 の 移 動 に お い て 手 動 車 い す 使 用 者 の 身 体 的 負 担 度 を 調 べ る た め ， 手 動 車 い す 使 用 者 が ハ ン ド リ ム を 操 作 す る 力 と 車 輪 の 回 転 数 を 測 定 し ，ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 仕 事 量 を 測 定 す る こ と に し た ．手 動 車 い す 使 用 者 の 身 体 的 負 担 度 を 調 べ る そ の 他 の 方 法 と し て は ，酸 素 消 費 量 ，血 圧 ，心 拍 数 な ど の 生 体 計 測 に よ る も の や ，主 観 的 な 身 体 負 担 度 を 調 べ る も の が あ る ．こ れ ら は 個 人 の 身 体 能 力 や 主 観 に よ る 個 人 差 が 大 き い と 考 え ら れ る た め ，本 実 験 の 目 的 と す る ，手 動 車 い す に よ る 移 動 時 に 生 じ る 身 体 的 負 担 の 定 量 的 評 価 指 標 の 検 討 に は 適 さ な い と 考 え た ．
手 動 車 い す の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 を 測 定 す る た め に ，ハ ン ド リ ム が 車 輪 を 動 か す 力 を 歪 み ゲ ー ジ を 使 用 し て 測 定 す る 方 法 を 採 用 し た [42]．本 項 で 述 べ る 手 動 車 い す の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 装 置 は ，文 献 [42]の 車 椅 子 利 用 時 の 腕 力 測 定 装 置 の 構 造 を 参 考 と し た ．こ の 車 椅 子 利 用 時 の 腕 力 測 定 装 置 で は ，車 輪 に リ ン グ 状 固 定 板 を 固 定 し ，リ ン グ 状 固 定 板 か ら 突 設 し た 支 持 部 材 に よ っ て ハ ン ド リ ム を 支 え て い る ．し か し な が ら ，こ の 構 造 に お い て ハ ン ド リ ム を 漕
ぐ 動 作 を す る 際 に ，リ ン グ 状 固 定 板 か ら 突 設 さ れ た 支 持 部 材 に 指 が 接 触 し た 場 合 に は ，車 輪 に 固 定 さ れ た リ ン グ 状 固 定 板 を 直 接 動 か す こ と に な る ．そ の よ う な 場 合 に は ハ ン ド リ ム に 加 え ら れ た 力 の み を 計 測 す る こ と が で き な く な る ．そ の た め ，本 研 究 で は こ の 問 題 を 解 決 す る た め に ，ハ ン ド リ ム と 車 輪 の 接 続 部 分 を 車 輪 外 側 に 突 出 さ せ な い 構 造 と し た ．ハ ン ド リ ム の 車 輪 回 転 方 向 に 対 し て の 動 き を 阻 害 し な い 形 状 の 固 定 板 に よ っ て ハ ン ド リ ム を 車 輪 に 取 り 付 け る ．ハ ン ド リ ム の 動 き を 車 輪 に 伝 え る た め に ，車 輪 側 の ハ ン ド リ ム の 接 続 部 が 接 触 す る 位 置 に 金 属 板（ 説 明 の た め に 以 降 ，連 結 板 と 呼 ぶ ）を 固 定 し ， ハ ン ド リ ム を 車 輪 回 転 方 向 に 動 か し た 際 に ハ ン ド リ ム 接 続 部 と 連 結 板 が 接 触 す る こ と で ，ハ ン ド リ ム か ら 車 輪 に 力 が 伝 達 さ れ る よ う に す る ．こ う す る こ と で ，ハ ン ド リ ム が 回 転 し た と き の 力 の み が 車 輪 に 伝 達 さ れ る こ と に な る ． 連 結 板 に は 歪 み ゲ ー ジ を 貼 り 付 け ，歪 み ゲ ー ジ 両 端 の 電 圧 値 の 差 に よ っ て ， 連 結 板 に 加 わ る 力 を 測 定 す る ．
ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 装 置 の 設 計 イ メ ー ジ を 図2.1 に 示 す ．ハ ン ド リ ム 接 続 部 を 支 持 す る 固 定 板 を 車 輪 側4点 に 取 り 付 け ，固 定 版 の 穴 に ハ ン ド リ ム 接 続 部 を 通 し て ハ ン ド リ ム を 支 持 す る ．固 定 版 の 穴 は ハ ン ド リ ム 接 続 部 が 通 り ，車 輪 回 転 方 向 に1mm程 度 動 か せ る 大 き さ と す る ．ハ ン ド リ ム 接 続 部 と 固 定 版 の 隙 間 を 摩 擦 の 小 さ い テ ー プ 等 に よ っ て な く し ，浸 透 潤 滑 剤 を 塗 布 す る こ と で ハ ン ド リ ム が 車 輪 回 転 方 向 以 外 に 動 く こ と を 防 止 し た ．ハ ン ド リ ム を 車 輪 回 転 方 向 に 動 か す 動 作 を す る こ と で ，歪 み ゲ ー ジ を 貼 り 付 け た 連 結 板 が 押 し 引 き さ れ ，ハ ン ド リ ム の 接 線 方 向 に 加 わ る 力 の み を 測 定 す る こ と が で き る ．
固 定 板 お よ び 連 結 板 は 厚 さ2mmの ス テ ン レ ス 板 を 加 工 し た ．歪 み ゲ ー ジ の 貼 り 付 け 方 法 は ，連 結 板 の 表 と 裏 に1枚 ず つ 貼 り 付 け る2ア ク テ ィ ブ ゲ ー ジ 法 を 採 用 し た [57]．歪 み ゲ ー ジ ブ リ ッ ジ の 出 力 電 圧 は ，約334倍 に 増 幅 し た 後 に マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ のA/D変 換 器 に よ っ て デ ジ タ ル 値 に 変 換 し た ．ま た ， 車 輪 の 回 転 と 連 動 し な い 車 軸 部 分 に 5◦ の 円 弧 を 72個 白 黒 交 互 に 円 形 に 並 べ た 円 形 パ タ ー ン を 貼 り 付 け た ア ル ミ 円 盤 を 固 定 し ，こ れ に よ っ て 車 輪 回 転 数 を 計 測 す る こ と と し た ．本 研 究 で 使 用 し た 手 動 車 い す の 車 輪 外 周 は 178.4cm で あ っ た の で（ 車 輪 1周 分 の 距 離 を 実 測 ），パ タ ー ン 1 個 分 で の 移 動 距 離 は
2.48cmと な る ．車 輪 に 反 射 型 フ ォ ト セ ン サ と シ ュ ミ ッ ト ト リ ガ 回 路 を 組 み 合 わ せ た 車 輪 回 転 数 計 測 装 置 を 固 定 し ，車 輪 が 回 転 し た と き の 白 黒 交 互 パ タ ー ン 中 の 白 色 が 反 射 型 フ ォ ト セ ン サ を 通 過 し た 回 数 を マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ に よ っ て 計 測 し た ．計 測 し た 歪 み ゲ ー ジ の 電 圧 値 と 車 輪 回 転 数 は ，無 線 通 信
（Bluetooth）に よ っ て ラ ッ プ ト ッ プPCへ と 送 信 し ，ラ ッ プ ト ッ プPCの 内 部 記 憶 媒 体 に 記 録 し た ．滑 車 を 用 い て 床 面 と 水 平 方 向 に ハ ン ド リ ム 接 合 部 を 重 り で 引 っ 張 る こ と で ，歪 み ゲ ー ジ の 電 圧 値 を ハ ン ド リ ム 駆 動 力 に 校 正 し た ．こ の 装 置 を 左 右 両 輪 の 車 輪 に 実 装 す る こ と で ，手 動 車 い す の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 車 輪 回 転 数 を 計 測 し た ．ハ ン ド リ ム 駆 動 力 は ，片 手 ご と に20kg（196.1N）ま で 計 測 可 能 と な る よ う に 校 正 し た ．表2.1に 実 装 に 使 用 し た 主 な 電 子 部 品 ，図 2.2 に ハ ン ド リ ム 駆 動 力 測 定 用 の 手 動 車 い す の 実 装 写 真 を 示 す ．車 い す の 両 輪 の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 車 輪 回 転 角 度 は50ms の 標 本 化 間 隔 で 測 定 し た ．測 定 装 置 を 実 装 し た 車 い す は ，重 量16.3kg，車 輪 の 半 径30.4cm，半 径25.4cmの ス テ ン レ ス 製 ハ ン ド リ ム の も の を 使 用 し た ．車 輪 回 転 角 度 の 分 解 能 は 5◦ で あ り ，車 輪 回 転 角 度 に 車 輪 円 周 長 を 乗 じ て 手 動 車 い す の 移 動 距 離 を 計 算 し た ． ま た ，ハ ン ド リ ム 駆 動 力 を 距 離 積 分 す る こ と で ハ ン ド リ ム に 対 し て 行 わ れ る 仕 事 量 を 算 出 し た ．
図2.1 ハンドリム駆動力測定用手動車いす設計イメージ
表2.1 電子回路の使用部品
部品種別 製品名（製造会社） 個数
歪みゲージ N11-FA8-120-23（アールエスコンポーネンツ株式会社 ） 2
反射型フォトセンサ フォトセンサ RPR220（ローム株式会社） 1
オペアンプ INA101HP（Texas Instruments） 1 電圧コンバータ LTC1144（Linear Technology） 1
マイクロコントローラ Arduino UNO（Arduino） 1
無線通信モジュール WRL-09358 Bluetooth Mate（SparkFun） 1
図2.2 ハンドリム駆動力測定用手動車いすの実装写真
2.2.3 実験方法
測 定 を 行 う 縦 断 勾 配 路 面 を 表 2.2 に ，横 断 勾 配 路 面 を 表 2.3に 示 す ．表 2.2 お よ び 表 2.3に 示 す 路 面 は ，凹 凸 の 少 な い ア ス フ ァ ル ト 舗 装 路 面 で あ り ，目 視 お よ び デ ジ タ ル 傾 斜 計 デ ジ タ ル 傾 斜 計（Digital Protractor Pro3600:Mitutoyo America Corporation）で の 計 測 に よ っ て で き る だ け 角 度 変 化 の 小 さ い 路 面 を 選 定 し た ．表 中 の 傾 斜 角 度（ 勾 配 ）に つ い て は デ ジ タ ル 傾 斜 計 で 路 面 の3点 の 傾
表2.2 実験環境:縦断勾配路面 距離 [m] 傾斜角度 [度] 勾配 [%]
15 0 0
19 2.1 3.7
19 2.7 4.7
15 5.8 10.2
表2.3 実験環境:横断勾配路面 距離 [m] 傾斜角度 [度] 勾配 [%]
15 0 0
15 1.2 2.1
14 3.9 6.8
10 5.8 9.7
12 6.1 10.8
斜 角 度 を 測 定 し て 相 加 平 均 し た 角 度 を 示 し て い る ．な お ，本 論 文 に お け る 路 面 の 傾 き の 計 測 値 は ，路 面 の 傾 斜 角 度 を 傾 斜 計 な ど に よ っ て 計 測 し た も の で あ る ．そ の た め ，路 面 の 傾 き に つ い て は 垂 直 距 離 と 水 平 距 離 の 比 で 表 さ れ る 勾 配 で は な く ，傾 斜 角 度 と し て 説 明 す る ．
実 験 は 健 常 者12名 を 対 象 と し た ．実 験 参 加 者 の 体 重 と 年 齢 を 表2.4に 示 す ． 実 験 参 加 者 に は 実 験 内 容 に つ い て 口 頭 と 書 面 に よ る 説 明 を 行 い ，実 験 参 加 へ の 同 意 を 得 た ．
実 験 参 加 者 に は 手 動 車 い す で 走 行 す る 際 に ，無 理 の な い 自 然 な 速 度 で で き る だ け 直 進 す る よ う に 指 示 し ，直 進 で き な か っ た 場 合 に は 走 行 を 中 止 し て ， 再 度 測 定 を 行 っ た ．走 行 が 直 進 で な い と 判 断 す る 条 件 は ，車 輪 回 転 角 度 の 左 右 差 が180度 以 上 の 場 合 と し た ．ま た ，心 理 的 負 担 に つ い て は ，各 勾 配 路 面 を ２ 回 走 行 し た 後 に ，口 頭 で「 最 初 に 走 行 し た 勾 配 な し の 路 面 で の「 負 担 度 」を 10と し て ，今 走 行 し た 勾 配 路 の「 負 担 度 」を 数 値 で 表 し て 下 さ い ．」と ，マ グ ニ チ ュ ー ド 推 定 値 に よ る 心 理 的 負 担 度 の 聞 き 取 り 調 査 を 行 っ た ．
表2.4 実験参加者
実験参加者 体重[kg] 年齢[歳] 性別
A 49.5 22 男
B 56.0 22 男
C 56.4 22 男
D 57.1 22 男
E 57.6 22 男
F 61.9 29 男
G 58.3 22 男
H 63.3 21 男
I 66.5 21 男
J 69.9 22 男
K 78.1 24 男
L 63.6 22 男
2.2.4 測定結果
表2.4に 示 し た 実 験 参 加 者12名 の 手 動 車 い す 走 行 時 の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 車 輪 回 転 角 度 を 測 定 し ，口 頭 で 負 担 度 の 聞 き 取 り 調 査 を 行 っ た ．測 定 し た ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 車 輪 回 転 角 度 か ら 表2.5に 示 す6項 目（ 平 均 駆 動 力 ，最 大 駆 動 力 ，ス ト ロ ー ク 平 均 駆 動 力 ，ス ト ロ ー ク 平 均 仕 事 量 ，距 離 平 均 仕 事 量 ，仕 事 率 ）を 算 出 し た（ 以 降 ，本 章 に お い て は こ れ ら を 指 し て「 分 析 項 目 」と 呼 ぶ ）．
た だ し ，表2.4に 示 し た 実 験 参 加 者 の う ち ，実 験 参 加 者Lに つ い て は 走 行 時 に 手 動 車 い す の 前 輪 が 浮 く よ う な 操 作 を 行 っ て お り ，無 理 の な い 自 然 な 速 度 で の 走 行 で は な か っ た も の と 考 え ら れ た た め ，測 定 結 果 か ら は 除 外 し た ．ま た ， ハ ン ド リ ム 駆 動 力 や 仕 事 量 に つ い て は ，左 右 平 均 し た う え で 分 析 を 行 っ た ．
測 定 結 果 か ら 表 2.5に 示 す 各 分 析 項 目 を 算 出 し ，そ れ ぞ れ の 傾 斜 角 度 ご と の 平 均 値 と 標 準 偏 差 を 求 め た ．図2.3 に 傾 斜 角 度 ご と の 縦 断 勾 配 路 面 で の 測 定 結 果 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 を ，図 2.4 に 傾 斜 角 度 ご と の 横 断 勾 配 路 面 で の 測 定 結 果 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 を 示 す ．横 断 勾 配 路 面 で の 傾 斜1.2◦ の 平 均 駆 動 力 を 除 い て は ，傾 斜 角 度 が 増 す に つ れ て 平 均 値 も 増 加 し て い る ．ま た ，縦 断 勾
配 路 面 で の 平 均 駆 動 力 と 距 離 平 均 仕 事 量 や 横 断 勾 配 路 面 で の 距 離 平 均 仕 事 量 は 他 の 分 析 項 目 と 比 べ て 標 準 偏 差 が 小 さ く ，ば ら つ き の 小 さ い 結 果 と な っ て い る ．
表2.5 分析項目
分析項目 説明
平均駆動力 [N] ハンドリム駆動力の平均値（標本化回数平均）
最大駆動力 [N] 1走行中のハンドリム駆動力の最大値
ストローク平均駆動力 [N] ストロークごとのハンドリム駆動力の最大値の平均値 ストローク平均仕事量 [J] 1ストロークあたりの仕事量の平均値
距離平均仕事量 [J] 1mあたりの仕事量の平均値
仕事率[W] 1秒あたりの仕事量の平均値
図2.3 傾斜角度別の平均値と標準偏差（縦断勾配路面）
図2.4 傾斜角度別の平均値と標準偏差（横断勾配路面）
各 分 析 項 目 に 対 す る 傾 斜 角 度 と 重 量（ 体 重 に 車 い す の 重 量 を 加 え た も の ） の 影 響 の 大 き さ を 調 べ る た め に ，各 分 析 項 目 を 目 的 変 数 ，傾 斜 角 度 と 重 量（ 単 位：N）を 説 明 変 数 と し た 重 回 帰 分 析 を 行 っ た ．重 回 帰 分 析 の 結 果 を 表2.6（ 縦 断 勾 配 路 面 の 結 果 ）と 表2.7（ 横 断 勾 配 路 面 の 結 果 ）に 示 す ．説 明 変 数 と し た 縦 断 傾 斜 角 度 と 重 量 ，横 断 傾 斜 角 度 と 重 量 の 間 に は と も に 相 関 関 係 は な く
（r <0.01，p= 1.00），多 重 共 線 性 の 可 能 性 は な い も の と 判 断 し た ．回 帰 モ デ ル の 当 て は ま り の 良 さ を 表 す 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数 の 値 は ，縦 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で は 平 均 駆 動 力 と 距 離 平 均 仕 事 量 ，横 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で は 距 離 平 均 仕 事 量 が0.8以 上 を 示 し た ．ま た ，縦 断 勾 配 路 面 に お い て は す べ て の 目 的 変 数 に 対 す る 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数（ 表 中RAdj2 ）が0.6以 上 を 示 し た が ， 横 断 勾 配 路 面 で0.6以 上 の 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数 と な っ た の は 平 均 駆 動 力 ，
表2.6 重回帰分析の結果（縦断勾配路面）
目的変数 説明変数 β 標準化β R2Adj
平均駆動力 傾斜角度 5.58∗∗ 0.92∗∗
0.86∗∗
重量 0.03∗ 0.15∗ 最大駆動力 傾斜角度 14.71∗∗ 0.77∗∗
0.64∗∗
重量 0.14∗∗ 0.26∗∗
ストローク平均駆動力 傾斜角度 11.31∗∗ 0.80∗∗
0.68∗∗
重量 0.10∗∗ 0.25∗∗
ストローク平均仕事量 傾斜角度 2.80∗∗ 0.77∗∗
0.70∗∗
重量 0.04∗∗ 0.35∗∗
距離平均仕事量 傾斜角度 6.29∗∗ 0.95∗∗
0.93∗∗
重量 0.04∗∗ 0.20∗∗
仕事率 傾斜角度 7.34∗∗ 0.75∗∗
0.61∗∗
重量 0.06∗ 0.23∗
自由度 43
β:偏回帰係数，RAdj2 :自由度調整済み決定係数
∗∗p <0.01,∗p <0.05,†p <0.1
ス ト ロ ー ク 平 均 仕 事 量 ，距 離 平 均 仕 事 量 の み で あ っ た ．ま た ，す べ て の 目 的 変 数 に つ い て 回 帰 式 に よ る 説 明 力 は 危 険 率5%水 準 に お い て 有 意 な も の で あ っ た ．説 明 変 数 の 目 的 変 数 に 対 す る 影 響 力 を 示 す 標 準 化 偏 回 帰 係 数（ 表 中 の 標 準 化 β ）は ，横 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で の 最 大 駆 動 力 に 対 す る も の を 除 い て ， 危 険 率5%水 準 で 有 意 な も の で あ っ た ．標 準 化 偏 回 帰 係 数 の 値 は ，す べ て の 目 的 変 数 で 傾 斜 角 度 の 方 が 重 量 よ り も 高 く ，傾 斜 角 度 の 影 響 力 が 強 い と い え る が ，重 量 の 影 響 力 も 小 さ い も の で は な か っ た ．
つ ぎ に ，聞 き 取 り 調 査 に よ る 主 観 負 担 度 と ，傾 斜 角 度 や 各 分 析 項 目 と の 関 係 に つ い て 述 べ る ．走 行 後 に 口 頭 調 査 し た 主 観 負 担 度（ マ グ ニ チ ュ ー ド 推 定 値 ）の 上 限 は 実 験 参 加 者 ご と に こ と な っ て い る ．そ の た め に ，縦 断 勾 配 路 面 と 横 断 勾 配 路 面 で の 主 観 負 担 度 の 回 答 値 を 実 験 参 加 者 ご と に 平 均 値 0，標 準 偏 差 1と な る よ う に 標 準 化 し た う え で 評 価 し た（ 以 降 ，標 準 化 し た 主 観 負 担 度 を 標 準 化 負 担 度 と 呼 ぶ ）．表2.8に 傾 斜 角 度 お よ び 各 分 析 項 目 と 標 準 化 負 担
度 の 相 関 関 係 を 示 す ．表2.8に 示 し た 数 値 は ，傾 斜 角 度 お よ び 各 分 析 項 目 と 標 準 化 負 担 度 そ れ ぞ れ に つ い て ピ ア ソ ン の 積 率 相 関 分 析 で の 相 関 係 数 お よ び p
表2.7 重回帰分析の結果（横断勾配路面）
目的変数 説明変数 β 標準化β R2Adj
平均駆動力 傾斜角度 1.22∗∗ 0.74∗∗
0.61∗∗
重量 0.01∗∗ 0.27∗∗
最大駆動力 傾斜角度 3.16∗∗ 0.34†
0.23∗∗
重量 0.12∗∗ 0.38∗∗
ストローク平均駆動力 傾斜角度 3.24∗∗ 0.43∗∗
0.34∗∗
重量 0.10∗∗ 0.42∗∗
ストローク平均仕事量 傾斜角度 0.83∗∗ 0.65∗∗
0.64∗∗
重量 0.02∗∗ 0.48∗∗
距離平均仕事量 傾斜角度 1.87∗∗ 0.86∗∗
0.84∗∗
重量 0.02∗∗ 0.32∗∗
仕事率 傾斜角度 2.21∗∗ 0.62∗∗
0.55∗∗
重量 0.05∗∗ 0.44∗∗
自由度 54
β：偏回帰係数，R2Adj：自由度調整済み決定係数
∗∗p <0.01,∗p <0.05,†p <0.1
表2.8 物理的負担度と標準化負担度の相関分析結果 標準化負担度
縦断勾配 横断勾配
傾斜角度 0.98∗∗ 0.89∗∗
平均駆動力 0.91∗∗ 0.70∗∗
最大駆動力 0.74∗∗ 0.36∗∗
ストローク平均駆動力 0.76∗∗ 0.45∗∗
ストローク平均仕事量 0.75∗∗ 0.60∗∗
距離平均仕事量 0.93∗∗ 0.79∗∗
仕事率 0.71∗∗ 0.55∗∗
∗∗p <0.01,∗p <0.05,†p <0.1
値 を 示 し て い る ．縦 断 勾 配 路 面 で の 傾 斜 角 度 ，平 均 駆 動 力 ，距 離 平 均 仕 事 量 や ，横 断 勾 配 路 面 で の 傾 斜 角 度 ，平 均 駆 動 力 ，距 離 平 均 仕 事 量 な ど は 標 準 化 負 担 度 と の 間 に 強 い 正 の 相 関 関 係 が 認 め ら れ た ．ま た ，図2.5に 縦 断 傾 斜 角 度 と 角 度 ご と に 平 均 化 し た 標 準 化 負 担 度 と の 関 係 を ，図 2.6に 横 断 傾 斜 角 度 と 角 度 ご と に 平 均 化 し た 標 準 化 負 担 度 と の 関 係 を 示 す ．ど ち ら も 傾 斜 角 度 が 大 き く な る に つ れ て 心 理 的 負 担 度 が 増 加 す る 関 係 が み ら れ た ．
図2.5 縦断傾斜角度と標準化負担度
図2.6 横断傾斜角度と標準化負担度
2.3 傾斜角度と重量による身体的負担度の推定
表2.6と 表2.7に お い て ，高 い 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数 を 示 し た 目 的 変 数（ 分 析 項 目 ）に つ い て は ，重 回 帰 モ デ ル に よ る 推 定 が 妥 当 な 精 度 で 行 え る も の と
考 え ら れ る ．こ の 推 定 が 高 い 精 度 で 行 え る の で あ れ ば ，縦 断 勾 配 路 面 や 横 断 勾 配 路 面 を 手 動 車 い す で 走 行 し た 際 に 必 要 と な る ハ ン ド リ ム 駆 動 力 や 仕 事 量 の 推 定 や ，車 い す 使 用 者 の 身 体 的 負 担 度 に も と づ い た バ リ ア フ リ ー 度 の 評 価 ，そ れ に も と づ い た 物 理 的 負 担 度 の 少 な い 経 路 の 提 示 な ど ，手 動 車 い す 使 用 者 向 け の 経 路 探 索 だ け で な く ，様 々 な 分 野 で の 応 用 が 期 待 で き る ．そ こ で ， 重 回 帰 モ デ ル に よ る 各 分 析 項 目 の 推 定 精 度 を 検 証 す る 実 験 を 行 っ た ．以 降 ， 説 明 の た め に ，本 章 内 に お い て2.2.3項 お よ び2.2.4項 に て 述 べ た 実 験 に つ い て を「 測 定 実 験 」，本 節 で 述 べ る 推 定 精 度 の 検 証 実 験 を「 検 証 実 験 」と 呼 ぶ ．
ま ず ，よ り 高 い 説 明 力 を 持 つ 回 帰 モ デ ル を 検 討 す る た め に ，測 定 実 験 で の 測 定 結 果 に つ い て ，傾 斜 角 度 と 重 量 の 積 を 交 互 作 用 項 と し て 投 入 し た ス テ ッ プ ワ イ ズ 法 に よ る 重 回 帰 分 析 を 行 っ た ．回 帰 モ デ ル は ，AICの 値 が 最 小 と な っ た も の を 採 用 し た [58]．交 互 作 用 項 を 投 入 す る に あ た り ，多 重 共 線 性 を 回 避 す る た め に 各 変 数 は 標 準 化 し た う え で 分 析 を 行 っ た ．ス テ ッ プ ワ イ ズ 法 に よ る 重 回 帰 分 析 の 結 果 ，縦 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で は 距 離 平 均 仕 事 量 に つ い て ， 横 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で は 平 均 駆 動 力 と 距 離 平 均 仕 事 量 に つ い て 交 互 作 用 項 を 投 入 し た 回 帰 モ デ ル が 最 小 のAIC値 と な っ た こ と か ら ，こ れ ら に つ い て は 交 互 作 用 項 を 用 い た 重 回 帰 モ デ ル を 採 用 し た ．ま た ，重 回 帰 分 析 に お い て は 対 数 モ デ ル や 三 角 関 数 モ デ ル に よ る 分 析 も 行 っ た が ，大 き く 回 帰 モ デ ル の 説 明 力 が 上 が る こ と は な か っ た ．そ の 他 の 目 的 変 数 に つ い て は 表2.6と 表2.7 に 示 す 重 回 帰 分 析 の 結 果 に も と づ く モ デ ル を 採 用 し た ．重 回 帰 分 析 の 結 果 得 ら れ た 身 体 的 負 担 度 を 推 定 す る た め の 重 回 帰 式 を 式2.1か ら 式2.12に そ れ ぞ れ 示 す ．式2.1か ら 式2.12に よ っ て ，測 定 路 面 の 傾 斜 角 度 と 重 量 か ら そ れ ぞ れ の 物 理 的 負 担 度 を 推 定 し ，実 測 値 と の 比 較 を 行 っ た ．
DtAverage(Lslope)= 5.58θL+ 0.03W −11.61 (2.1) DtM aximum(Lslope)= 14.71θL+ 0.14W −49.52 (2.2) DtP erStroke(Lslope)= 11.30θL+ 0.09W −47.46 (2.3) P wP erStroke(Lslope)= 14.71θL+ 0.14W −21.70 (2.4) P wP erDistance(Lslope)=−1.81θL+ 0.008W + 0.01θLW −3.38 (2.5) W orkRatio(Lslope)= 7.34θL+ 0.06W −35.32 (2.6) DtAverage(Cslope)=−2.11θC + 0.0003W −0.004θCW −7.42 (2.7)
DtM aximum(Cslope)=−0.03θC + 0.96W + 1.63 (2.8) DtP erStroke(Cslope)= 3.24θC + 0.10W −41.53 (2.9) P wP erStroke(Cslope)= 0.83θC + 0.02W −10.34 (2.10) P wP erDistance(Cslope)=−1.12θC + 0.009W + 0.004θCW −3.03 (2.11) W orkRatio(Cslope)= 2.21θC + 0.05W −28.86 (2.12) た だ し ，DtAverage：平 均 駆 動 力 ，DtM aximum：最 大 駆 動 力 ，DtP erStroke：ス ト ロ ー ク 平 均 駆 動 力 ，P wP erStroke：距 離 平 均 仕 事 量 ，W orkRatio：仕 事 率 ，Lslope：縦 断 勾 配 路 面 ，Cslope：横 断 勾 配 路 面 ，θL：縦 断 傾 斜 角 度 [◦]，θC：横 断 傾 斜 角 度[◦]
，W：重 量（ 体 重 ＋ 手 動 車 い す 重 量 ）[N]．
表2.2に 示 す 縦 断 勾 配 路 面 と 表2.3に 示 す 横 断 勾 配 路 面 を ，そ れ ぞ れ5名 ，3 名 の 実 験 参 加 者 が 手 動 車 い す で 走 行 し た 際 の ハ ン ド リ ム 駆 動 力 と 車 輪 回 転 角 度 を 測 定 し た ．表 2.9に 示 す5名 の 実 験 参 加 者 が 走 行 し た 路 面 と 体 重 ，年 齢 ， 性 別 を 示 す ．表2.9の 実 験 参 加 者F，Kに つ い て は ，表2.4中 の 実 験 参 加 者F，K と 同 一 で あ る が 推 定 精 度 検 証 実 験 と の 間 に 体 重 の 増 減 が あ っ た た め ，検 証 実 験 時 点 で の 体 重 を 改 め て 示 し て い る ．た だ し ，重 回 帰 式 に よ る 推 定 値 の 検 証 を よ り 広 い 範 囲 で 行 う 目 的 の た め に ，5kg刻 み で 重 量 が 変 化 す る よ う に 重 り を の せ て 測 定 を 行 っ た ．表2.10に 各 実 験 参 加 者 が 手 動 車 い す で 走 行 す る と き の 重 り を 含 め た 重 量 と 走 行 し た 路 面 を 示 す ．た だ し ，縦 断 勾 配 路 面 で の 測 定 は ，全 員 が 一 様 に4か 所 の 斜 面 を 表2.10に 示 し た 重 量 で の 測 定 を 行 え な か っ た た め ，縦 断 勾 配 路 面 に お け る 各 実 験 参 加 者 の 重 量 と 走 行 路 面 を 表2.11に 示 す ．
表2.12と 表2.13に 検 証 実 験 に つ い て の 重 回 帰 分 析 の 結 果 を 示 す ．縦 断 勾 配
表2.9実験参加者（検証実験）
実験参加者 体重[kg] 年齢[歳] 性別
F 59.5 29 男
K 79.5 24 男
N 68.0 31 男
O 69.9 22 男
M 44.5 24 男
表2.10走行時重量
実験参加者 重量[kg] 重量[kg] 重量[kg] 走行路面
F 60.0 65.0 縦断/横断
K 80.0 85.0 縦断/横断
N 70.0 75.0 80.0 縦断/横断
O 70.0 縦断
M 45.0 50.0 55.0 縦断
表2.11 走行時重量と走行路面（縦断勾配路面）
傾斜角度
0◦ 2.1◦ 2.7◦ 5.8◦
F 60，65 65
K 80，85 80，85 80，85 80，85
N 70，75 70，75，80 70，75 70，75
O 70
M 45，50 45，50，55 45，50 45，50，55
単位：kg
路 面 の 測 定 結 果 で は ，距 離 平 均 仕 事 量 以 外 の 目 的 変 数 の 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数 の 値 が 大 き く な る 結 果 と な っ た ．最 大 駆 動 力 ，ス ト ロ ー ク 平 均 仕 事 量 ， 仕 事 率 に つ い て は 目 的 変 数 に 対 す る 説 明 力 が 5%以 上 向 上 す る な ど ，測 定 実 験 の デ ー タ に よ る 重 回 帰 分 析 の 結 果 と こ と な る 結 果 と な っ た ．横 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 で は ，ス ト ロ ー ク 平 均 仕 事 量 以 外 の 目 的 変 数 の 自 由 度 調 整 済 み 決 定 係 数 の 値 が 大 き く な る 結 果 と な っ た ．ま た ，距 離 平 均 仕 事 量 以 外 で 測 定 実 験 の デ ー タ に よ る 重 回 帰 分 析 の 結 果 と の 差 が 多 く み ら れ た ．縦 断 勾 配 路 面 と 横 断 勾 配 路 面 と も に ，距 離 平 均 仕 事 量 に つ い て は 測 定 実 験 と 検 証 実 験 の 重 回 帰 分 析 の 結 果 に 大 き な 違 い が み ら れ な い ．2回 の 測 定 で 大 き な 差 が 生 じ た も の に つ い て は ，個 人 差 が 生 じ た 可 能 性 が 考 え ら れ る ．
つ ぎ に ，式2.1か ら 式2.12の 重 回 帰 式 に よ っ て ，平 均 駆 動 力 ，最 大 駆 動 力 ，ス ト ロ ー ク 平 均 駆 動 力 ，ス ト ロ ー ク 平 均 仕 事 量 ，距 離 平 均 仕 事 量 ，仕 事 率 を そ れ ぞ れ 推 定 し 実 測 値 と 比 較 し た ．縦 断 勾 配 路 面 と 横 断 勾 配 路 面 の 測 定 結 果 に
