| 研究課題/領域番号 |
21K11203
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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59010:リハビリテーション科学関連
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
谷口 浩成 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 准教授 (00508955)
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| 研究分担者 |
脇元 修一 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (40452560)
森永 浩介 広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 助教 (40734760)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 動力義手 / ソフトロボティクス / 空気圧 / 小児 / 人工筋肉 / ソフトアクチュエータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究期間の前半では，巧緻動作を実現するために義手ユーザが義手を認識することを可能とする感覚フィードバックシステムの開発と，義手を操作する義手制御インターフェースの開発を行う．そして後半では，欠損児に試作した動力義手システムを使ってもらい，義手技能評価テストであるSHAPを用いた評価や，日常生活を想定したモデルケースにおいて，動力義手の操作性や耐久性などを総合的に評価し，その結果を踏まえて改良する．これらの内容により，提案する動力義手システムを実用レベルまで発展させる．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，提案する小児用動力義手を実用レベルに発展させることを目指し，把持動作に加え巧緻動作が可能であり，義手認識機能を備えた動力義手を開発することである．研究期間の前半は，巧緻動作を実現するために義手ユーザが義手を認識することを可能とする感覚フィードバックシステムの開発と，義手を操作する義手制御インターフェースの開発を行う．そして，研究期間の後半では，動力義手の操作性や耐久性などを総合的に評価し，その結果を踏まえて改良する．これらの内容により，提案する動力義手システムを実用レベルまで発展させる．
2022年度は，2021年度から継続して，感覚フィードバックシステムの開発を行った．すなわち，動力義手の物体把持状態を腕への機械的刺激によって伝達するシステムへの適用に向けた空気圧デバイスを開発した．本デバイスは，利用者の上腕部に巻き付けて使用する．デバイス内部には2つの空気袋が内蔵されており，各空気袋に空気圧を印加することにより，上腕部に圧迫刺激を与える．空気圧は，義手の指の先端に搭載した感圧センサによって決定され，各指と把持対象物体との接触状態を認識することが可能となった．健常者を対象とした把持実験の結果，物体の把持状態を把握し，把持認識率を向上させることに成功した．
次に，動力義手を用いて小児切断者を対象とした日常生活で必要とされる動作を実施項目とした評価試験を行った．実施項目は，国際競技大会「CYBATHLON」の「POWERD ARM PROSTHESIS RACE」での実施課題より22種類の課題とした．実験の結果，16種類の課題を成功させることができた．6種類の課題は失敗に終わったが，熟練度次第で成功の見込みがある課題が4種類であることが明らかとなった．これらのことから，提案する義手により，日常生活を補助する機能性は，十分に有していることが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画おいて，2022年度の目標は，感覚フィードバックシステムの開発と，義手を操作する義手制御インターフェースの開発，欠損児による提案する動力義手の評価であった．感覚フィードバックシステムの開発では，感覚フィードバックシステムによる物体の把持状態を把握と，把持認識率を向上させることに成功した．また，義手制御インターフェースの開発では，筋電センサによるシステムの検討を行い，前腕欠損女児による評価試験を実施した．そして，欠損児による提案する動力義手の評価を行い，日常生活において利用できる可能性を示した．これらの内容から，おおむね順調に進展していると判断している．
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は，これまでの研究結果と研究計画に基づき，動力義手の感覚フィードバックシステムの開発と義手制御インターフェースの開発，そして義手の改良を行い実用レベルまで発展させる．
感覚フィードバックシステムの開発では，システムを試作しその有効性について実験を通じて明らかにする．また，義手制御インターフェースの開発では，システムの改良を行い，再度前腕欠損女児による試験を実施する．
義手の改良では，指関節の可変剛性機能もしくは，選択的に剛性を調整できる機能を検討する．これにより，物体の把持性能を向上させると共に，義手の耐久性および操作性向上を検討する．
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