2014 Fiscal Year Annual Research Report
空気式多自由度ロボットを用いた筋電位信号に基づく統合型手首リハビリ支援装置の開発
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24560295
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
高岩 昌弘 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (60243490)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | リハビリテーション / ロボット / 筋電位信号 / 患者シミュレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，多自由度特性を有する空気式マニピュレータを用いた手首リハビリ支援システムに関する研究を遂行した。従来からの手首リハビリ訓練では手首に作用するトルクに基づいた訓練法が多く提案されてきたが，手首トルクは前腕部の筋肉の収縮力により生じるため，本研究では前腕部の筋肉に直接負荷をかける訓練手法を提案した。具体的には訓練したい前腕部筋肉の筋力を筋電位センサーで取得し，信号処理を施した後，これに応じて手首の角度変位や角速度を計算機でコントロールするものであり，角度や角速度の変化量を調節することで，相対的に筋肉に任意の負荷をかけることができることを実験により確認した。また，このような筋力に基づく訓練法を用いることで，疲労のため無意識に手首以外の部位で手首回転動作を代行してしまうトリックモーションを防止することや，筋電位信号の周波数解析により求められる疲労度に応じた訓練メニューの調整という，より知的な要素を機械システムに付与することが可能であることを示した。
一方，最終年度においては，本マニピュレータで患者を訓練するのではなく，本マニピュレータを患者のモデルとして振舞わせることで，理学療法士の訓練装置として機能させることを試みた。ここでは患者の手首特性を如何に忠実に再現するかということが重要となるが，本研究では，長年の経験や患者の手首疾患を熟知した理学療法士自身がマニピュレータの機械特性を調節することを提案し，そのために必要なインターフェイスの開発を行った。他自由度方向の手首特性を調節可能であり，拘縮のような手首特性を再現できることを実験により確認した。また，このような患者モデルにより，熟練者と新人による徒手動作を定量的に比較することで，技能訓練に向けた教育の場を提供できることを示した。
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