| 研究課題/領域番号 |
20K04345
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| 研究機関 | 玉川大学 |
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研究代表者 |
木村 仁 玉川大学, 工学部, 准教授 (60376944)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 水力学的骨格 / 能動変形寝具 / 寝心地 / 寝返り / 仰臥位 / 側臥位 |
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| 研究実績の概要 |
今年度も水力学的骨格を利用した柔軟な能動変形寝具について研究を行った。提案機構は内圧を加減圧可能な袋状構造を複数利用して構成されるものである。我々は過去に棒状の袋状構造を体軸方向に対して横に３本で構成される層と、縦に５本で構成される層を重ねた２層構造の能動変形枕を試作した。今年度はこの能動変形枕を移動して利用することが容易になる様に、旅行用のスーツケース内に枕本体、電源、コンプレッサ、制御弁、コントローラの全てを搭載したパッケージの開発を行った。
この能動変形枕パッケージは、スーツケースの片側の蓋内に枕部分を収納し、反対側のスペースに電源、コンプレッサ等の制御装置を配置している。提案機構ではコンプレッサ出力および各圧力袋の内圧をセンサでリアルタイムモニタリング可能であり、袋の内圧と枕高さの相関を調査することで内圧の分布状況から枕形状を推定することが可能になると考えられる。この機能が実現できれば、利用者がフィッティング時に寝心地の良い枕の状態にセットした際の枕形状の推定が可能となると考えられる。
これまでは能動変形枕のシステムは配線などが剥き出しで実験室レベルでなくては利用できなかったが、このオールインワンパッケージの開発によって、多数の被験者に対する心地よい枕形状の測定が可能となることが期待できる。
また、天井や果実採取などの作業を補助するための水力学的骨格を利用した安全な上半身のパワーアシストスーツの開発も並行して行った。こちらの機構は肩関節の挙上と、拮抗筋を模擬した肘関節動作の補助を市販の作業着に水力学的骨格を取り付けることで実現した。このスーツはバッテリ駆動の自立型であり、バッテリやコントローラをバックパックに内蔵して着用部分の総重量は約3kgと大変軽量なものである。また、着用部分も既存の衣服であるため大変勘弁に着脱可能である。
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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
今年度は能動変形枕のオールインワンパッケージ型装置の開発を行うことで、被験者に対する測定プロセスが大幅に簡便化されたため、今後は多くの被験者のデータの収集が可能になる事が考えられる。
また、寝心地の調査についても仰臥位と側臥位の適切な測定時間についても検討を行ったため、一人の被験者に対して必要な測定時間が短縮されたことも理由として挙げられる。
柔軟で安全なパワーアシストスーツの開発についても、試作品のアシスト性能は開発当初の予定を満足しており、この進捗速度であれば実用的な製品の開発が可能になると考えられるためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も水力学的骨格を利用した能動変形寝具の開発と人体に優しい柔軟なパワーアシスト機構の開発を継続していく予定である。
能動変形寝具については老若男女の幅広い被験者層に対して仰臥位と側臥位の寝心地評価を行うとともに、後頭部形状、側頭部形状と寝心地との相関関係を調査する予定である。この測定によって得られるデータを元に、個人の頭部および周辺の体型に応じた快適な枕形状の数式的導出を予定している。
パワーアシストスーツに関しては、利用しやすいインターフェイスも含めて全システムとして見た実用的なスーツの開発を予定している。現在は利用者の観点から、肘関節は伸縮双方の動作をアシストしているが、肩関節は挙上動作のみをサポートしている。このスーツを実作業に用いてもらい、問題点を検証する予定である。本スーツは人体に接触する全ての部品が柔軟であるため、外骨格型や従来のパワーアアシスト装置と比較してはるかに事故が発生しにくい特徴があると考えられる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
取引先企業の割引によって若干の余剰予算が生じたため。余剰分は実験に利用する消耗品費などに利用する予定である。
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