| 研究課題/領域番号 |
18K18830
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
土方 亘 東京工業大学, 工学院, 准教授 (30618947)
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| 研究分担者 |
永井 亜希子 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (40360599)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 体内発電システム / 骨格筋 / 電気刺激 / エレクトレット / 周波数アップコンバータ / 電磁誘導 / 静電誘導 / 骨格筋収縮モデル / 体内発電 / 機能的電気刺激 / 骨格筋刺激制御 / バイオハイブリッドアクチュエータ / エナジーハーベスティング |
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| 研究成果の概要 |
ペースメーカや神経刺激装置など，体内で電池駆動する医療機器の電源として，電気刺激による骨格筋の収縮力を利用した体内発電システムを開発した．特に本研究では，１．筋収縮に適した発電機の提案と設計・評価，２．少ない刺激電力で高出力・低筋疲労となる電気刺激制御系の確立，３．動物実験による有効性検証を目的とした．発電機の設計と評価では，低周波駆動の筋肉に対して周波数アップコンバータやエレクトレットを用いた発電機構を提案した．また，筋収縮モデルの構築によって，最適な刺激信号を求めるコントローラを設計した．さらに，カエルの腓腹筋を用いて，発電電力が刺激電力を上回ることを実証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ペースメーカなど，体内で電池駆動する消費電力数十uWの埋込機器が増加しているが，例えば神経刺激装置の場合，1.5年から4年程度で電池交換外科手術が必須であり，患者の精神的，肉体的な負担となっている．予防医療の点から体内埋込ヘルスモニタリングセンサの実現も望まれるが，体内での電源確保が課題である．その解決策として，本研究では人間の体内に豊富に存在する骨格筋を使って，体内で電気エネルギーを得るシステムを提案・開発した．本システムが実現した暁には，上記医療機器を装着した患者のQOL向上や，体内ヘルスモニタリング技術実現による健康寿命延伸など，医療・福祉分野での大きな貢献が期待できる．
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