| 研究課題/領域番号 |
21K12808
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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 | 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター (2023)
信州大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
塚原 淳 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 健康長寿支援ロボットセンター, 室長 (70601128)
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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 |
完了 (2023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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021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 | アシストスロージング / インフレータブルアクチュエータ / 表面筋電位信号 / 随意的制御 / 運動支援 / インフレータブル / 筋特性 / 歩行 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
不要不急の外出を極端に避けざるを得ない状況によって生じる運動不足問題を解消するためには、限りなく衣服に近い着用感で、日常生活での歩行を支援するアシストスーツの実現は急務といえる。本研究では、関節運動とそれに伴う筋の形状変化の関係性を明らかにすることで、筋電位計測用電極を用いることなく運動状態を推定する手法を構築し、さらに関節運動／筋収縮特性の情報を規範として、これまでに開発してきた薄膜構造体のインフレータブルアクチュエータ(IfA: Inflatable actuator)を機能的に制御することで、歩行時の遊脚運動を支援する「インナー型」アシストスーツを開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、随意運動に付随して発生する表面筋電位信号(sEMG: Surface electromyography)から、インフレータブルアクチュエータ(IfA: Inflatable actuator)に吐出する圧縮空気量を制御し、膝関節の屈曲・伸展動作を支援するインフレータブルアシストスーツを開発することを目的として研究を行った。開発したインフレータブルアシストスーツと、構築したsEMGに基づく随意的制御手法を用いてIfAの制御実験を実施し、膝関節運動時の大腿直筋から計測したsEMGに応じて目標圧縮空気量を推定し、IfAの随意的な収縮制御を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
運動機能の低下傾向が見られる高齢者にとって、従来型アシストロボットの重量感や拘束感、ユーザビリティといったハードウェアの技術的課題は、アシスト効果にも大きな悪影響を及ぼし得る。本研究では、日常生活での常時利用に焦点を当てたインナー型インフレータブルアシストスーツの開発と、筋の電気的活動を規範としたソフトアクチュエータのIfAを制御手法の構築を行ってきた。アシストスーツ着用者のsEMGに基づいてIfAの収縮量を制御するアルゴリズムの実現は、運動に合わせて随意的制御を可能にするソフトアクチュエータ全般の知能化を提案するものであり、インナー型アシストスーツの幅広い日常生活分野への展開が期待できる。
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