人間の身体の仕組みをモデル化した「デジタルヒューマン」とは？

人間の身体の動きを機械工学で分析する

人間の身体は、骨や筋肉、神経など、数多くの組織や器官が連動することによって、さまざまな動きを生み出します。こうした人間の身体の制御の仕組みを分析していく際には、機械工学のセンスや方法論が大いに役立ちます。こうした研究分野は、バイオメカニクス、ヒューマンダイナミクスなどと呼ばれており、今も世界各国で活発な研究が進められています。

人間を数理モデルで再現

人間の身体には、大小合わせて約600もの筋肉が存在します。例えば、人間が歩く時、それぞれの筋肉にどのような力が加わっているのか、筋肉の活動状態を直接的にセンサーなどで測定することは現実的には難しいですが、工学的な方法論を用いると体の動きから筋肉の活動状態を詳細に知ることができます。さらに脳神経による筋肉への運動指令の仕方までも工学的に解明すれば、人間が歩く仕組みを数理モデルで表すことができるようになるのです。コンピュータ上で人間の身体の動きを再現できるこの数理モデルは「デジタルヒューマン」などと呼ばれています。

さまざまなシミュレーション

デジタルヒューマンを利用すると、さまざまな仮想の条件下で、人間の身体がどのように動くのか、というシミュレーションが可能になります。例えば、義足などの健康福祉用具の設計を行う場合は、どのような素材や機構にすればより快適で便利なものになるか、試作前にコンピュータ上でシミュレートして設計を検討できるようになります。怪我や障がいからのリハビリの計画を立てる際は、デジタルヒューマンによってモデルを作成し、どの程度の動きでどのようなリハビリ効果が得られるかを予測できるようになります。また、スポーツ指導の分野では、選手に正しいフォームなどを身につけさせるためのツールとしての活用が期待できるでしょう。
このように、デジタルヒューマンによる研究成果は、私たちの生活のさまざまな部分で活用できるものなのです。

参考資料

身体運動の生体力学的評価技術に基づく健康福祉用具の開発

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先生情報 / 大学情報

東京都立大学システムデザイン学部機械システム工学科教授長谷和徳先生

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機械工学、通信・情報工学、医学

メッセージ

私は機械工学の中でも、福祉工学やバイオメカニクスなど、機械というよりも人間を対象とした研究をしています。人間の生活の支援には、さまざまな場面で機械工学の方法論が応用できるのです。私自身、高校の時にはそんな研究分野があることは知りませんでした。高校生のあなたも、まだまだ知らないことはたくさんあります。まずそのことを自覚し、知的に貪欲になって、いろいろな知識を吸収してください。そして大学に進学しても、自分の知らないことに対して好き嫌いせずに食らいつく、そのくらいの気持ちで取り組んでください。

先生への質問

先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

東京都立大学に関心を持ったあなたは

東京都立大学は「大都市における人間社会の理想像の追求」を使命とし、東京都が設置している公立の総合大学です。人文社会学部、法学部、経済経営学部、理学部、都市環境学部、システムデザイン学部、健康福祉学部の7学部23学科で広範な学問領域を網羅。学部、領域を越え自由に学ぶカリキュラムやインターンシップなどの特色あるプログラムや、各分野の高度な専門教育が、充実した環境の中で受けられます。