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2017 年度 実施状況報告書

導電性シリコン表皮を持つ人工ハンド

研究課題

研究課題/領域番号 16K12951
研究機関電気通信大学

研究代表者

横井 浩史  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90271634)

研究分担者 姜 銀来  電気通信大学, 脳科学ライフサポート研究センター, 准教授 (70508340)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード導電性シリコーン / シリコーンライナー / 生体センサ / 筋電義手
研究実績の概要

本研究の目的は、フレキシブル電装技術を用いて、筋電計測と制御の機能と感覚フィードバックの機能を有し、全体が柔らかい材質で包まれる電動装具技術を開発することである。今年度は、シリコーン素材とセンサの融和性を向上させるため、導電性シリコーンを用いた感圧センサと屈曲センサの構築を行った。シリコーンにカーボンブラックを混ぜた導電性シリコーンを作成し、屈曲センサおよび感圧センサの機能を持たせるための構造に造形する技術を開発した。屈曲センサは義手の4指および母指部分に装着することで、握り姿勢、中間姿勢、開き姿勢の3種類の姿勢を識別する事に成功した。感圧センサは、母指、示指、中指の指腹部に搭載し、外部からの接触力を感知することに成功した。これらのセンサは全てシリコーン製であるため、シリコーン外皮に直接接着することが可能となった。
また、筋電を計測するための柔軟センサを開発した。フレキシブル電極基板をシリコーン内に配置し、導電性シリコーンを表面に露出し、そこで筋電を計測する柔軟な筋電センサの開発に成功した。また、開発したセンサは全てシリコーンで覆われているため、防水性の付与に成功したと言える。実際に水槽内、すなわち水中での筋電の計測にも成功した。開発した柔軟センサを筋電義手システムに搭載し、物体の把持操り動作実験を行った結果、センサの密着性が向上したことで、従来センサよりも実験成績が向上した。
以上のように、本年度はシリコーン外皮に馴染み、かつ防水性をもつ、各種センサの開発に成功した。

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

本年度は、本研究の主目的の一つであるフレキシブル電装技術を用いた筋電計測の技術開発に成功した。さらに防水性を付与することにも成功し、水中での筋電計速も達成した。以上より、本年度の研究は、おおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

来年度は計画通り、感覚フィードバック技術の開発を継続して行い、システム統合および評価実験を行う。筋電センサ単体での水中計測実験には成功しているが、システム全体では達成していない。そこで、センサ以外のコントローラ、ロボットハンドにも耐水性を付与する必要がある。

次年度使用額が生じた理由

翌年度に本研究成果の国際会議発表を行う予定があったため,助成金を繰り越した.使用計画については,物品費500千円,旅費400千円,人件費400千円,その他53千円を予定している.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Development of myoelectric hand that determines hand posture and estimates grip force simultaneously2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Yamanoi, Soichiro Morishita, Ryu Kato and Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Biomedical Signal Processing and Control

      巻: Vol.38 ページ: 312-321

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.bspc.2017.06.019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 麻痺者上肢運動再建のための多点表面電極システムを用いた電気刺激における電極パターン探索手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      粕谷美里,森下壮一朗,姜銀来,杉正夫,横井浩史
    • 雑誌名

      生体医工学誌

      巻: Vol.55(5) ページ: 193-204

    • DOI

      https://doi.org/10.11239/jsmbe.55.193

    • 査読あり
  • [学会発表] Conductive Silicon Based sEMG Sensor for Myoelectric Control of Prosthetic Hands: Structure Design and Evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang, Yuta Murai, Taihei Kuwahara, Shunta Togo, Yoshiko Yabuki, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      The 2017 IEEE International Conference on Real-time Computing and Robotics (IEEE RCAR 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time cortical adaptation monitoring system for prosthetic rehabilitation based on functional near-infrared spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Chiaki MIzuochi, Yoshiko Yabuki, Yasuhiro, Mouri, Shunta Togo, Soichiro Morishita, Yinlai Jiang, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Designs of Tailor-Made Myoelectric Prosthetic Hand for Trans-Metacarpal Amputations with Remaining Fingers and Joint Moving Functions2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murai, Yoshiko Yabuki, Masahiro Ishihara, Takehiko Takagi, Shinichiro Takayama, Shunta Togo, Jiang Yinlai, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋電義手用装飾手袋の開発とその評価 -センサ機能を持つ装飾手袋の実現-2017

    • 著者名/発表者名
      矢吹佳子,棚橋一将,鈴木悠汰,毛利保寛,日吉祐太郎,村井雄太,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第33回義肢装具学会全国大会
  • [学会発表] 残存部位を有する手部欠損者用に適合する単自由度筋電義手システム2017

    • 著者名/発表者名
      村井雄太,矢吹佳子,高木岳彦,高山真一郎,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第33回義肢装具学会全国大会
  • [学会発表] 両肩離断者のための表面筋電位を用いた電動肩義手の開発2017

    • 著者名/発表者名
      君塚進,日吉祐太郎,東郷俊太,田中洋平,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第38回バイオメカニズム学術講演会
  • [学会発表] 導電性高分子を用いた感覚フィードバックシステムに関する基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      毛利保寛,矢吹佳子,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第38回バイオメカニズム学術講演会
  • [図書] オーグメンテッド・ヒューマン2017

    • 著者名/発表者名
      横井 浩史,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来,加藤 龍,杉 正夫
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-515-8
  • [備考] 横井・姜・東郷研究室

    • URL

      http://www.hi.mce.uec.ac.jp/yklab/

  • [産業財産権] 信号測定装置,及び信号測定方法2017

    • 発明者名
      横井 浩史,姜 銀来,東郷 俊太,矢吹 佳子,村井 雄太
    • 権利者名
      国立大学法人電気通信大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-029981

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公開日: 2018-12-17  

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