上肢運動制御メカニズムの解明とバイオミメティックアクチュエータの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450165
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 赤澤 堅造 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029277)
• 研究分担者: 奥野 竜平 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90294199) ; 小谷 学 神戸大学, 工学部, 助教授 (30215272)
• キーワード: 筋 / 伸張反射 / アクチュエータ / ダイナミクス / マイクロプロセッサ / 定式化

研究概要

本研究は,筋収縮と手の運動制御メカニズムの工学的な解明と,バイオミメテイックアクチュエータの開発および上肢動力装具の試作を目的とし,本研究ではヒトの母指筋および肘関節筋を対象とした実験と解析およびバイオミメティックアクチュエータの開発を以下の通り遂行した.
・上肢運動ダイナミクスの解析とモデル化
アクチュエータである筋と短潜時の伸張反射を含めた上肢運動制御動特性を定式化するために,ヒト長母指屈筋を対象とした伸展実験を行った.その際,拮抗筋である伸筋が同時収縮を定量的に判断し,適切な屈筋の伸展量-張力関係を得られるように計測,解析方法を提案した.
・バオミメティックアクチュエータの試作
筋収縮力学実験において得られたモデルを取り入れたバイオミメティックアクチュエータシステムの構成を検討した.本研究では,高出力DCモータ(6watt)を駆動させるためのドライバ回路を試作した.そして,高性能ワンチップマイクロプロセッサ(H8/3468F,日立製作所)で動作する位置サーボプログラムを,C言語を用いて開発した.

研究成果

• [文献書誌] 菊谷功: "ヒト長母指屈筋における筋活動レベルと筋粘弾性力との関係"電子情報通信学会論文誌. J83-DII. 1832-1840 (2000)
• [文献書誌] Kenzo AKAZAWA: "Firing Behaviors of Single Motor Units in M.Biceps Brachii during Isovelocity Elbour Flexion"Proc.10th Int.Conf.Biomed.Eng.. 249-250 (2000)
• [文献書誌] Kenzo AKAZAWA: "Negative and Positive Stiffness of Elbou-Flexors with Constant. Muscle Activation in Isovelocity Movements"Proc 13th Congress of ISEK. 148-151 (2000)
• [文献書誌] Kenzo AKAZAWA: "Methods of Measuring Sarcomere Length in Large Fiber Bandles of Isolated Skeletal Muscle under Epl-Illumination typ Polarization Microscope"Proc.1st Cont.Asia-Pacific Functional Electrical Stimulation Society. 25 (2000)