| 研究課題/領域番号 |
20K12774
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京都立産業技術高等専門学校 |
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研究代表者 |
青代 敏行 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (40571849)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | リハビリテーション / リンク機構 / 手指運動 / 手首運動 / 促通反復療法 / 手首背屈掌屈 / 筋電位前処理 / 運動識別 / 運動解析 / 拇指 / 手指動作 / 支援装置 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳卒中患者を対象とした手指運動機能回復を目的に，少ないアクチュエータと把持形態や把持対象物形状に合わせて自動的に変化可能な協調型リンク機構を用いた促通反復療法の運動と刺激が実現可能なリハビリテーション支援装置の開発を行う．また，促通反復療法の実現において重要となる協調型リンク機構の繊細な出力・運動制御について，装置内機構のモデル化と各種センサにもとづいた制御手法を開発することで実現する．
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| 研究成果の概要 |
手指における促通反復療法を実現可能な手指リハビリテーション支援装置の実現に向けて，拇指運動機構に取り付け部分の材料にTPUを使用し，弾性変形を利用することによって，拇指可動範囲を満たすことが出来た．また，手首運動機構として2つの平行リンク機構を直列に結合し，各中間節を一体化することによって動作安定性が向上した．そして，モデル化したモータ回転角度と関節トルクの関係を利用して，制御実験を行い，未装着時と同等の結果が得られた．また筋電位信号で動作を推定し，駆動トリガ信号の生成ために筋電位信号による特徴量の前処理を検討し，機械学習による高い識別精度が得られた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
複雑な動作と広い可動範囲を有する拇指の運動アシストを実現する方法として，単一アクチュエータと協調型リンク機構，機構固定部の工夫を組み合わせた例はなく，独創的である．また，機構内に指を組み込んだことによる指関節に生じるトルクを従来方法で導出することが容易となり，導出方法や結果は学術的に意義があると言える．従来までの促通反復療法のアシスト装置と異なり，全ての指を同時に行えることから社会的意義もあると言える．また，筋電位による識別精度向上に対して，従来研究に比べて簡易で容易であり，生体情報に基づいた前処理方法を行うことで精度向上が図れたことは意義がある．
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