2021 Fiscal Year Research-status Report
Development and Evaluation of Upper limb Prosthesis and Orthosis based on Carpal Articular Function Oriented Design
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20K12760
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
大西 謙吾 東京電機大学, 理工学部, 教授 (70336254)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 義手 / 手指装具 / 手根関節 / 操作インタフェース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，第2-5指の形態は対象物体の特性により受動的に決まるものであり，主体的に制御すべきは母指と手関節と考える．このため，母指中手手根（CM）関節と撓骨手根関節とを一連体とした多自由度化機構とした義手手先具と手指装具のメカニズムと操作インタフェースの構築が作業能力の再現に寄与するとの仮説を立てた．母指と手関節の機能が中心の人工の手のデザインを提案し，手の把持・操り機能を代替・補填する道具としての義手・上肢装具の効果・効率・満足度向上を目的とする．
母指CM関節と撓骨手根関節を一連帯とする機構の手先具・手指装具のデザインと，各々の特性に合わせたケーブル制御系と筋電制御系の操作インタフェースを構築する．各機構と制御系の義手手先具・手指装具の試作を用いて機能性・作業性評価を調査し，有用性を検証する．１）母指と手関節主体の人工の手のデザインとして，母指と手関節を一連帯とした多自由度機構に，第2-5指の屈伸と内外転機構が付与された手のメカニズムを設計，２）メカニズムを実装した義手手先具と手指装具の機構設計，これらに適したケーブル制御系，ならびにパターン識別筋電制御系の２つの操作インタフェースの構築，３）提案する義手手先具と手指装具ならびにその操作インタフェースの作業能力評価を被検者実験により有用性を検証，を行う．
二年度目も，研究計画時の作業の順番を入れ替え，手先具の詳細設計と３Dプリンタによる試作を通じた改良設計，三次元動作解析装置による機構の可動域評価・被検者操作性評価の各実験を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度と比べ大学への入構制限は緩和されたものの，コロナウィルス感染者数の増減に合わせた抑制措置として出張制限があり，国内外の講演会がオンライン開催へ変更され，研究打合せのための出張が実施不能となり，議論ならびに意見交換ができなくなった．また，電子部品をはじめとする部品が入手困難もしくは大幅な入荷遅延，学内ものづくりセンターの活動制限，被検者実験での人数制限などの影響もあり詳細設計・製作，実験の計画・実施に遅延が生じた．このため，高強度の材料，弾性材料の出力が可能な３Dプリンタを導入した．手先具部品の強度解析・設計，手先具用のソケットの採型・スキャン・作成，ディジタルケーブル制御系のハードウェアの製作は次年度に繰り越した．また，手指装具は手のスキャンが伴うことから延期とし，この結果，装具の設計，シミュレーション，3Dプリント試作，強度設計・試験，制御系ソフトウェア調整・実験，被検者実験は次年度に繰り越しとした．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナウィルス感染抑制措置のため，オンライン会議と三次元プリンタでの試作．評価，改良を主とし，感染抑制状態が維持されていれば，適宜，実地対面での打ち合わせ，被検者実験を計画し実行する．手先具の被検者実験と，その結果に基づく機構，制御系ソフトウェアの改良設計を進めるとともに，手指装具の設計，試作と各種実験を進める．また，年度末には，研究計画にあった，健手，コントロールケーブル制御式の手先具，筋電制御式の5指電動ハンドとの比較実験を行う．
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染抑制措置のため，旅費，学会参加，謝金，外注加工等が実施できず，支出不可能となった．また，3D CAD・CAE・CAMソフトウェアを用いた機構の設計・解析と試作のプリント／加工を補強するため，3Dプリンタを購入した．これらの変更に伴い，謝金，消耗品等の支出を中心に次年度使用の計画変更が生じた．
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Research Products
(6 results)
