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体外の皮膚表面変形に応じた体内の筋活動状態モデルに基づく動力義手制御手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J10546
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

加藤 陽  早稲田大学, 創造理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード電動義手 / 角度制御 / 皮膚表面変形
研究実績の概要

最終年度は,上肢切断者のための電動義手をより操作者の意図通りに操作可能とするための制御手法の構築に取り組んだ.昨年度までの研究成果に基づき,本年度は実際の使用環境に近い検討を行うため,センサ数の削減と装着可能な電動義手システムの検討を行った.昨今のセンサ・処理技術の躍進に伴い注目されている皮膚表面変形という新たな生体信号に対し,原因となる体内の筋変形から体外における計測手段,更に電動義手を適用先とした場合の効果まで,実用化するために検討が必要な課題を網羅した研究を行った.従来の筋電や脳波などの電気信号を制御入力として義肢を制御する場合に比べ,筋収縮に基づく皮膚表面変形は機械的な形態変化であるため,意図する動作量を高い安定性において推定・出力可能であることを明らかにした.これまでの研究の総まとめとして,手関節1自由度に対する皮膚表面変形の利用可能性を明らかにし,他自由度における相違や電動義手以外の義肢技術,生体信号を用いるMan-Machine Interfaceへの応用など,さらなる技術の発展可能性を示し,今後の研究課題の検討を行った.なお,切断者に対する長期適用による提案手法の実用性の検討が課題として残されているが,本研究による研究成果により基礎部分が十分に検討され,結果が得られているため,今後の実証課題として同研究グループにおいて検討を進めることが可能となっている.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimating wrist joint angle with limited skin deformation information2018

    • 著者名/発表者名
      KATO Akira、MATSUMOTO Yuya、KATO Ryu、KOBAYASHI Yo、YOKOI Hiroshi、FUJIE Masakatsu G.、SUGANO Shigeki
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 13 号: 2 ページ: 17-00596-17-00596

    • DOI

      10.1299/jbse.17-00596

    • NAID

      130006742538

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 電動義手制御に向けた手関節角度推定のための前腕皮膚表面における長軸方向の筋隆起位置変化の利用2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 陽、松本 侑也、小林 洋、藤江 正克、菅野 重樹
    • 雑誌名

      看護理工学会誌

      巻: 5 号: 1 ページ: 12-21

    • DOI

      10.24462/jnse.5.1_12

    • NAID

      130006330059

    • ISSN
      2188-4323, 2432-6283
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin epidermal strain sensor based on an elastomer nanosheet with an inkjet-printed conductive polymer2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsu Yuma、Yamagishi Kento、Kato Akira、Matsumoto Yuya、Tsukune Mariko、Kobayashi Yo、Fujie Masakatsu G.、Takeoka Shinji、Fujie Toshinori
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 8 ページ: 087201-087201

    • DOI

      10.7567/apex.10.087201

    • NAID

      210000135953

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Evaluation of compensatory movement by shoulder joint torque while adjustment of wrist joint control gain for powered prosthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kato, Haruno Nagumo, Miyake Tamon, Masakatsu G. Fujie and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      The 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC’18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Variable interlock mechanism joining shoulder rotation and elbow flexion for body-powered upper limb prostheses2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kato, Masato Hirabayashi, Masakatsu G. Fujie and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      World Automation Congress (WAC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous Wrist Joint Control using Muscle Deformation on Forearm Skin2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Kato, Masato Hirabayashi, Yuya Matsumoto, Yo kobayashi, Masakatsu G. Fujie and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An examination of spatially-varying muscle deformation of the upper limb under loading: toward ultrasound-driven assistive devise control2018

    • 著者名/発表者名
      aura A. Hallock, Akira Kato and Ruzena Bajcsy
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 皮膚表面変形に基づく筋活動推定による関節角度を制御可能な動力義手の開発2018

    • 著者名/発表者名
      加藤陽,松本侑也,小林洋,藤江正克,菅野重樹
    • 学会等名
      ヒューマンセントリックロボティクス研究専門委員会 第十回若手研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Continuous Wrist Joint Control using Muscle Deformation on Forearm Skin2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Kato, Masato Hirabayashi, Yuya Matsumoto, Yo kobayashi, Masakatsu G. Fujie and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Challenges and opportunities of supernumerary robotic limbs2017

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Al Sada, Mohamed Khamis, Akira Kato, Shigeki Sugano, Tatsuo Nakajima and Florian Alt
    • 学会等名
      CHI 17 Workshop on amplification and augmentation of human perception
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 皮膚の微細な変形を測定可能な導電性高分子からなるナノシート状ひずみセンサの開発2017

    • 著者名/発表者名
      鉄祐磨,山岸健人,加藤陽,小林洋,菅野重樹,武岡真司,藤枝俊宣
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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