手動車椅子用付加モジュールの設計インターフェースに関する人間工学的ガイドライン: 矢状面

May 17, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11993 (2023) この記事を引用

上肢で操作する車椅子推進システムを設計する場合、手動制御装置を取り付けることができる車椅子フレーム上の領域に関する人間工学的分析が著しく不足しています。 これを念頭に置いて、手動車椅子の構造要素によって定義される領域内で人間の手が届く領域を測定するという研究目標が設定されました。 人間工学的分析は、人体計測上の寸法の 50% に相当する 10 人の患者のグループに対して実行されました。 測定には、openCVライブラリをベースとしたモーションキャプチャおよび画像解析ソフトウェアを使用しました。 実施された研究の結果、矢状面に平行な、車椅子の側面における手の範囲のマップが開発されました。 さらに、手の操作の快適さのさまざまなレベルを考慮して、マップは手が届く範囲の 3 つのゾーンに分割されました。 手の届く範囲の合計は長さ 1269 mm、高さ 731 mm で、最も快適な操作領域は長さ 352 mm、高さ 649 mm でした。 プロットされた手の到達領域は、ユーザーが操作する追加のアクセサリを矢状面のどこに設置できるかを設計者に知らせる地図として機能します。

車椅子は、それを操作する人間とともに、最も重要な機能である移動能力を含め、障害によって制限される人体の機能を車椅子が代替するという人類工学的システムを構築します。 この目的のために、車椅子には電動または手動の推進システムが装備されています。 手動推進システムのグループの中で最も一般的なのは、ユーザーの上肢によって動力を供給されるプッシュ推進システムです1、2、3。 プッシュリム ドライブのシンプルなデザインにより、使いやすさが向上し、筋肉への負担が増大します。 シンプルなデザインは、故障のない操作性と使いやすさを意味しますが、特に車椅子を使用して丘を登る場合 4,5 や非都市部を移動する場合 6 には、多大な労力がかかります。

手動推進システムはシンプルな設計と多用​​途性により、広く使用されています。 車椅子のメーカーは、その欠点を解消し、可用性を高めるために、効率を高める多くの改良を導入しています。 この改造には、ハンドリム構造の変更 7 と、手動推進システムをサポートする追加モジュールを個々の車椅子に改造することが含まれます 8,9。 メーカーによって取り付けられる追加モジュールは、ほとんどの場合、車椅子フレームの側面の後輪内に配置されており、ユーザーによる追加の取り扱いが必要です。 ロールバック防止システム、たとえば 8 (図 1) は後輪の近くに取り付けられ、オン/オフ レバー (a) は推進サイクルを終了する手と衝突する可能性のある場所に配置されています 10,11。 、12．

プッシュリム推進装置を備えた車椅子に取り付けられたロールバック防止システムのプロトタイプ。制御レバーの位置は (a) とマークされています。

FreeWheel モジュールを使用すると、他の問題も発生します (図 2)。 車椅子の前部に取り付けますので、プッシュリムを押す手に衝突しません。 ただし、モジュールの位置により、ユーザーの体幹を曲げて操作する必要があります。 車椅子使用者の中には、背筋や腹筋の麻痺による体幹の安定性の欠如により、これが不可能な場合もあります。

Spokz によって配布されている FreeWheel 追加キャスター ホイール モジュール。

追加モジュールの市場を分析したところ、実行される機能に応じて、車椅子のフレーム上のさまざまな場所にモジュールが取り付けられていることがわかりました。 多くの場合、その位置は推進システムの回転要素や手押し要素に非常に近いです。 さらに、車椅子に取り付けられたモジュールは、さまざまな長さの人体の運動連鎖13を伴う取り扱いが必要であり、極端な場合には、車椅子のシートによる安定性の欠如により安定性が失われる可能性があります14。 上記のことから、追加モジュールを設計する際には人間工学的な側面を考慮する必要があると判断されました15。 車椅子の可動性の基準の 1 つは、ユーザーの身体的特徴への調整であるため、これは非常に重要です16。 現在、設計段階では人体計測アトラス 17 が一般的に使用されています。 しかし、技術的装置を操作するために使用される人体の運動連鎖の長さに応じて、技術的装置の使用の快適さを決定する基準が著しく欠如しています。 使用の快適さに関する入手可能な唯一の研究は、車椅子の運転の快適さに対する押す推進力に関連したシートの位置の影響の分析を扱っています18。 さらに、上肢の到達距離と、車椅子での身体の位置や車椅子のフレームの幾何学的特徴を結びつける研究が著しく不足しています。 利用可能な研究の中には、車椅子の構成がその移動性に対して与える影響を説明した研究 19 や、車椅子で行われる活動の種類と頻度を分析した研究 20 があります。