| 研究課題/領域番号 |
19H04503
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90150:医療福祉工学関連
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
菊池 武士 大分大学, 理工学部, 教授 (10372137)
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| 研究分担者 |
福永 道彦 大分大学, 理工学部, 准教授 (90581710)
池田 真一 大分大学, 医学部, 助教 (70444883)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 動作支援技術 / 生体支援 / 生体支援装置 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでの身体支援機器は身体の解剖学的構造や柔軟性，多自由度性を十分に考慮しておらず，適用可能な動作範囲や使用者が限定される．例えば膝関節は，滑りと転がりによる軸移動が生じるため，通常のロボット関節（単軸機構）では，特に深屈曲で装置との「ズレ」が大きく，人間－機械接触面（表在）や生体関節内部（深部）に余計な負荷が生じる．本研究では，真に人間親和性の高い生体支援機器を実現するために，① 人の運動軸と機器・器具の運動軸との「ズレ」が身体に与える負担の定量評価法，および，② 上記の「ズレ」による負担を最小化し，補助効果を最大化する機器の設計手法を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，人間の膝関節と足関節（足首）に装着して運動を補助する機器・器具（医療用装具やパワーアシストスーツ等）を対象とし，① 人の運動軸と機器・器具の運動軸との「ズレ」が身体に与える負担の定量評価法の確立と，② 上記の「ズレ」による負担を最小化し，補助効果を最大化する機器の設計手法の確立を目標に実施した．まず①を達成するために，研究代表者が提案するせん断力検出シート，生体力学シミュレーション等によって身体の表在と深部の負荷を定量化した．次に②を達成するために，生体膝模擬関節によるアシスト機構と，非線形柔軟関節による足関節アシストを対象として，前述の評価結果に基づく最適設計手法を構築した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
工学技術の応用で高齢者等の身体能力を補助し，生活・労働支援を行うことが重要である．しかし，これまでの身体支援機器は身体の解剖学的構造や柔軟性，多自由度性を十分に考慮しておらず，適用可能な動作範囲や使用者が限定される．例えば膝関節は，滑りと転がりによる軸移動が生じるため，通常のロボット関節（単軸機構）では，特に深屈曲で装置との「ズレ」が大きく，人間－機械接触面（表在）や生体関節内部（深部）に余計な負荷が生じる．そこで，この人間－機械間の「ズレ」による身体負担の定量評価法や，この負担を最小化する機器の設計手法を解明し，真に人間親和性の高い機器開発の加速に寄与する．
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