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2018 年度 実績報告書

動的な体表面温湿度制御系を搭載した義手ソケットの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K01568
研究機関東京電機大学

研究代表者

大西 謙吾  東京電機大学, 理工学部, 教授 (70336254)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード義肢 / ソケット / 義手 / 生体信号計測 / 体表面温度
研究実績の概要

本研究は,義手の装着快適性を向上するため,ソケット内温度を動的に制御しうるセンサネットワーク,温冷却器,感覚情報提示器,そしてコントローラからなる義手ソケットシステムの提案を目的とする.上肢切断者の義手の使用率の低さの原因として,装着の不快さ,動作する関節の少なさに伴う体幹に近い関節での代償動作の負担や応答の不安定さからくる煩わしさがある.本研究では先行研究で調査したソケットと前腕の温湿度,接触圧,血流の関係の調査結果を参考に,快適性の優れた義手のソケット設計法を提案する.操作用・温湿度センサ等,温冷却器,温度感覚情報提示器を統合する電動義手用コントローラを構築し,快適性,操作性,作業性を備えた多自由度電動義手システムの開発を目指した.
義手ソケット内の温度上昇による生理学的問題を解決するために,ソケット内温度上昇抑制システムの構築を行い,前腕を模擬した人工の熱源モデルを用いて実験を行った.義手部品のバス・ネットワーク・コントローラに,ソケット内温度センサ信号から快適性指標PMV値を逐次算出し,ファンの回転数制御を行うソケット温度制御系を構築した.このシステムにファジィ制御アルゴリズムを搭載することで,より人間の感覚に近い温度制御システムとした.模擬義手ソケットを設計・製作し,熱源モデルに装着し,システムの温度上昇抑制効果を実験により検証した.結果,ソケット内空気温度および快適性指標PMV値が向上し,ファンによる温度抑制が確認できた.さらに,最適温度を導出するアルゴリズムを追加し,快適値に近づくシステムを構築した.結果,快適性指標PMV値が改善前と比べ推奨値に近づき,システムの有効で性を示した.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] RTM-PDCP連携技術による快適性指標PMVを用いた義手ソケット内温度上昇抑制2018

    • 著者名/発表者名
      森田智久, 大西謙吾
    • 学会等名
      2018 JSME Conference on Robotics and Mechatronics/ROBOMECH 2018 in KITAKYUSHU
  • [学会発表] 義手ソケット冷却法の体表面温度上昇抑制効果の比較2018

    • 著者名/発表者名
      大西謙吾,神田智基
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
  • [学会発表] 快適性指標PMVのファジィ制御による義手ソケット内温度変動抑制2018

    • 著者名/発表者名
      森田智久,大西謙吾
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2018

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公開日: 2019-12-27  

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