※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
駆動点における人間の手腕系の機械的インピーダンスは、特定の条件における手腕系の全体的な生体力学的特性の尺度を提供します。手が振動する工具や機械に接続されている場合、工具や機械の動的挙動は、ハンドアーム システムの生体力学的特性によって影響を受ける可能性があります。したがって、機械的インピーダンスは、以下の設計や開発に役立てることができます。
- a)電動工具および工具ハンドル。
- b)振動低減装置および保護装置。
- c)電動工具のハンドルの振動を測定するための試験装置。
機械インピーダンスの値は、ハンドアーム システムの機械的等価モデルを確立するために使用でき、そのモデルはツールや防振装置の振動を分析したり、試験装置の構築をガイドしたりするために使用できます。このモデルは、振動パワー吸収やハンドツールのインターフェースに作用する生体力学的力などの生体力学的応答を推定するために使用することもできます。このような知識は、振動によって誘発される障害や不快感のメカニズムを理解し、これらの影響を評価するための周波数の重み付けを開発するのに役立ちます。人間の手と腕のインピーダンスの標準値が確立されると、これらのアプリケーションが促進されます。
振動に対するハンドアーム システムの応答は、手とアームの機械的特性だけでなく、手と振動面の間の結合にも依存します。応答に影響を与える可能性のある主な要因は次のとおりです。
- ハンドアームシステムに対する振動の方向。
- 把握されたオブジェクトの形状。
- 手によって物体に加えられる力。
- 手と腕の姿勢。
- 組織の特性や手腕系の人体計測的特徴などの個人差。
- 組織の非線形特性による振動の大きさ。
手によって加えられる力は、通常、グリップ力とフィード力の観点から説明されます。後者は、多くの場合、「スラスト」、「プッシュ」、または「プレス」力と呼ばれます。
この国際規格では、片方の素手の駆動点で測定されたハンドアームシステムの機械インピーダンスの代表値が提供されています。これらは、さまざまな研究者が生きた男性被験者のグループに対して行ったインピーダンス測定の結果から導き出されました。女性の手腕のインピーダンスを特定するには、独立した情報源から入手できるデータが不十分です。
名目上同等の条件下で独立して実施された研究で報告されたインピーダンスの平均値の間には、大きな差があります。このバリエーションにより、標準化された男性の手腕インピーダンスが表示される形式が決まりました。インピーダンス係数と位相の最も可能性の高い値は、周波数の関数として、各周波数で許容されるすべてのデータセットの平均値を含む上限および下限エンベロープによって定義されます。エンベロープはセグメント 3 次スプライン関数から構築されており、各周波数で男性の手腕のインピーダンスの許容値の範囲を定義します。受け入れられたデータセットの平均と平均の標準偏差は頻度の関数として定義され、この国際規格のすべての適用に対する目標値を表します。
この国際規格で周波数の関数として示されているインピーダンス係数や位相は、すべての周波数で人間を対象とした 1 回の調査で測定された平均値に正確に対応するものはありません。
Introduction
The mechanical impedance of the human hand-arm system at the driving point provides a measure of the overall biodynamic properties of the hand-arm system in specified conditions. When the hands are coupled to a vibrating tool or machine, the dynamic behaviour of the tool or machine could be affected by the biodynamic properties of the hand-arm system. Therefore, the mechanical impedance can be used to help design or develop:
- a) power tools, and tool handles;
- b) vibration-reducing and protective devices;
- c) testing apparatus with which to measure the handle vibration of power tools.
Values of the mechanical impedance can be used to establish mechanical-equivalent models of the hand-arm system. The models can be used to analyse the vibration of tools and anti-vibration devices, and to guide the construction of testing apparatus. The models can also be used to estimate biodynamic responses such as vibration power absorption and biodynamic forces acting at the hand-tool interfaces. Such knowledge can be used to help understand the mechanisms of vibration-induced disorders and discomfort, and to help develop frequency weightings for assessing these effects. The establishment of typical values for human hand-arm impedance will foster these applications.
The response of the hand-arm system to vibration depends not only on the mechanical properties of the hand and arm, but also on the coupling between the hand and the vibrating surface. The major factors that could influence the response are as follows:
- direction of vibration with respect to the hand-arm system;
- geometry of the object grasped;
- forces exerted by the hand on the object;
- hand and arm postures;
- individual differences, such as tissue properties and anthropometric characteristics of the hand-arm system;
- vibration magnitude, because of the nonlinear properties of tissues.
The forces exerted by the hand are usually described in terms of the grip force and feed force. The latter is often called the “thrust”, “push” or “press” force.
In this International Standard, typical values for the mechanical impedance of the hand-arm system measured at the driving point of one bare hand are provided. They have been derived from the results of impedance measurements performed on groups of live male subjects by different investigators. Insufficient data are available from independent sources to specify hand-arm impedances for females.
There are large differences between the mean values of impedance reported in studies conducted independently, under nominally equivalent conditions. The variations have dictated the form in which the standardized male hand-arm impedance is presented. The most probable values of impedance modulus and phase are defined, as a function of frequency, by upper and lower envelopes, which encompass the mean values of all accepted data sets at each frequency. The envelopes have been constructed from segmental cubic spline functions, and define, at each frequency, the range of accepted values of the male hand-arm impedance. The mean of the accepted data sets, and standard deviation of the mean, are defined as a function of frequency, and represent the target values for all applications of this International Standard.
No impedance modulus or phase presented as a function of frequency in this International Standard corresponds precisely to the mean value measured in a single investigation involving human subjects, at all frequencies.