本態性振戦患者のふるえを抑制する空気圧アクチュエータを用いた装着型ロボットの開発

• Project/Area Number: 13J05428
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Rehabilitation science/Welfare engineering
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 松本 侑也 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 装着型ロボット / ソフトアクチュエータ / 本態性振戦 / 日常生活支援

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，本態性振戦という不随意のふるえを有する方のふるえを外部から物理的に軽減する 装着型ロボットの開発しており，ふるえを軽減するだけでなく，装着時の関節への負担やロボットによる拘束を必要最低限にするために，技術課題①「人体の形状に沿わせた柔軟なアクチュエータを用いて関節を拘束する技術」，技術課題②「ふるえの強度に応じて拘束の強さを調整する技術」，技術課題③「動作意図に基づいて関節を拘束すべきタイミングを判断する技術」を解決することが必要と捉え研究を進めている．本年度は，技術課題①に関連して，柔軟材料を用いたハードウェアを開発し，関節拘束性能の評価を実施した．ハードウェアは，ワイヤや非伸縮性の生地などの柔軟材料の 材料特性を考慮し，三点固定の原理の考え方に根ざした柔軟材料の配置とすることにより，アクチュエータ作動時に柔軟材料の剛性が変化して，装着者の関節の拘束状態を可変可能な機構とした．アクチュエータの出力は第2年度に計測したふるえ発生時の本態性振戦患者の肘関節周りのトルクの計測結果に基づいて決定した．関節拘束性能評価は機能的電気刺激によって本態性振戦患者のふるえの症状を模擬した健常者を被験者として実施した．評価の結果，拘束以前の振戦の強度に依存するものの，別途，実験より導出した食事動作を実施するという目的を満たすための目標水準まで振戦を軽減可能なハードウェアを構築できたことを確認した．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 振戦を抑制する上肢装具の設計に向けた前腕の粘弾性分布の測定 (2016)
  • Author(s): 川崎基資，築根まり子，松本侑也，關雅俊，小林洋，宮下朋之，藤江正克
  • Journal Title: 看護理工学会誌 Volume: 3 Pages: 31-42
  • NAID: 40020727735
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Estimating a Joint Angle by Means of Muscle Bulge Movement along Longitudinal Direction of the Forearm (2015)
  • Author(s): Akira Kato, Yuya Matsumoto, Yo Kobayashi, Masakatsu G. Fujie
  • Organizer: 2015 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
  • Place of Presentation: China, Zhuhai
  • Year and Date: 2015-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 前腕皮膚表面形状変化に基づく筋隆起計測位置の決定による手関節角度の推定 (2015)
  • Author(s): 加藤陽，松本侑也，小林洋，菅野重樹，藤江正克
  • Organizer: 第3回看護理工学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-03
• [Presentation] ふるえを抑制する上肢装具の設計に向けた前腕の粘弾性分布測定 (2014)
  • Author(s): 川崎基資，築根まり子，松本侑也，小林洋，宮下朋之，藤江正克
  • Organizer: 第2回看護理工学会学術大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-04 – 2014-10-05
• [Presentation] Development of an Elbow-forearm Interlock Joint Mechanism Toward an Exoskeleton for Patients with Essential Tremor (2014)
  • Author(s): Yuya Matsumoto, Motoyuki Amemiya, Daisuke Kaneishi, Yasutaka Nakashima, Masatoshi Seki, Takeshi Ando, Yo Kobayashi, Hiroshi Iijima, Masanori Nagaoka, Masakatsu G. Fujie
  • Organizer: 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2014)
  • Place of Presentation: Chicago
  • Year and Date: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [Presentation] Development of a Filtering Algorithm to Demodulate Electromyogram Signal of Essential Tremor Patients (2014)
  • Author(s): Yuya Matsumoto, Yasutaka Nakashima, Masatoshi Seki, Takeshi Ando, Yo Kobayashi, Hiroshi Iijima, Masanori Nagaoka, Masakatsu G. Fujie
  • Organizer: World Automation Congress 2014 (WAC2014)
  • Place of Presentation: Hawaii
  • Year and Date: 2014-08-03 – 2014-08-07
• [Presentation] 手先の加速度と上肢の姿勢計測に基づく本態性振戦患者の振戦発生自由度特定手法の構築 (2014)
  • Author(s): 松本侑也，川崎基資，金石大佑，雨宮元之，中島康貴，關雅俊，安藤健，小林洋，飯島浩，長岡正範，藤江正克
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014（ROBOMECH2014）
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [Presentation] 動力義手制御に向けた筋隆起位置変化に基づく関節角度の推定 (2014)
  • Author(s): 加藤陽，松本侑也，小林洋，藤江正克
  • Organizer: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014（ROBOMECH2014）
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [Presentation] ふるえ抑制ロポットにおける効果的にふるえを抑制可能なフレーム形状の工学的検討 (2013)
  • Author(s): 松本侑也, 陳瑋煒, 雨宮元之, 金石大佑, 中島康貴, 關雅俊, 安藤健, 小林洋, 飯島浩, 長岡正範, 藤江正克
  • Organizer: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2013)
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター
  • Year and Date: 2013-12-20
• [Presentation] ふるえを抑制する装着型ロボットのフレーム形状の工学的検討 (2013)
  • Author(s): 松本侑也, 陳瑋煒, 雨宮元之, 金石大佑, 中島康貴, 關雅俊, 安藤健, 小林洋, 飯島浩, 長岡正範, 藤江正克
  • Organizer: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会(LIFE2013)
  • Place of Presentation: 山梨大学
  • Year and Date: 2013-09-04