振動に対する人間の機械的応答及び心理的応答に見る非線形特性の解明

阐明人体对振动的机械和心理反应的非线性特征

基本信息

批准号：
05F05357
负责人：
松本泰尚
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05357/
关键词：
振動人体動特性心理応答非線形性振動実験

项目摘要

本研究では,振動に対する人間の応答特性にみる非線形性の解明を目的としている.ここで言う非線形性とは,入力振動の大きさに依存して振動数依存性などの応答特性が変化する性質のことを指している.昨年度までの実験で,非線形性が不快感においても認められることを確認し,さらにこの非線形性が,身体の揺れで見られるものと同様の傾向であることが分かった.本年度は,昨年度実施した実験で測定した,振動を受けた際の身体の揺れ方の特性を解明するため,数理モデルを構築し検討した.前後方向,左右方向のそれぞれについて,様々な自由度を持つモデルを構築し実験結果と比較することで,実験結果を適切に解釈しうる最適なモデルを選定した.その結果,実験で対象とした周波数領域において,水平方向の振動を受けた際の身体の揺れとしては,骨格系の曲げ変形および回転運動が支配的となることが明らかとなった.また,臀部や大腿部の皮下組織が変形することによる,身体の水平方向の揺れも生じていることが示された.本研究で得られた成果は,人の不快感の度合いに着目した振動環境の評価に応用できる.すなわち,まず,振動に対する身体の揺れに関する実験データをもとに,力学に基づく人体の数理モデルを構築する.これにより,様々な振動環境に対する身体の揺れを予測することが可能となる.つぎに,この予測した身体の揺れに基づき,その振動環境に対する不快感を予測する.これは,本研究で得られたような身体の揺れと不快感の関係を用いることで可能となる.本研究の成果は,適用可能な周波数領域などが限られるものの,このようなことを一部可能としたものである.人の主観的な評価である不快感のような心理的応答を,身体の揺れのような客観的指標により評価できることは,様々な応用面で意義のあることと言える.

这项研究旨在阐明人类对振动的反应特征中看到的非线性。非线性是指响应特征的性质，例如频率依赖性，具体取决于输入振动的大小。在直到去年的实验中，我们确认在不适中也观察到了非线性，发现这种非线性类似于身体在摇动中的性质。今年，正如去年进行的那样，我们在振动时构建并检查了身体摇动的特征。通过为前后方向构建具有不同自由度的模型，并将其与实验结果进行比较，我们选择了可以正确解释实验结果的最佳模型。结果，发现骨骼系统的弯曲变形和旋转运动在实验范围内针对的频率范围内进行水平振动时占主导地位。还已经表明，身体的水平摇动是由臀部和大腿皮下组织的变形引起的。在这项研究中获得的结果可以应用于评估关注人类不适程度的振动环境。换句话说，首先，基于人体颤抖到振动的实验数据构建了人体的数学模型。这使得可以预测身体对各种振动环境的颤抖。接下来，基于这种预测的身体颤抖，我们预测了振动环境中的不适。这可以通过使用本研究所获得的身体摇动和不适之间的关系来实现。尽管这项研究的结果在可以应用的频率范围内受到限制，但这是部分可能的。可以说，可以使用客观指标（例如身体摇动）来评估对人的主观评估等心理反应，这在各种应用中都可以认为是重要的。