個人適応型肩義手システムの研究開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23300206
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 兪 文偉 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (20312390)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 生体機能代行 / インタフェース / 肩義手

研究概要

本研究は日常生活の使用に適する肩義手システムを構成，検証・評価することを目的とする。まず、空気圧アクチュエータとサーボモータを可動域、衝撃の吸収などを考慮し、適所で使い分けるハイブリッド型ロボットアームの設計、開発を行った。軽量(<800g)、多自由度(5)、そして安全な肩義手を実現することができた。また、統計的手法を用いて切断者の肩周辺の生体信号から前腕到達動作、手の把持姿勢を推定するインタフェースを構築した。さらに、音による義手の圧覚、関節角度を提示する音フィードバックを開発した。それらを統合し、構築した肩義手システムの検証・評価実験を行い、日常生活動作において、各手法の有効性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Optimization-Based Design of a Small Pneumatic Actuator Driven Parallel Mechanism for Shoulder Prosthetic Arm with Statics and Spatial Accessibility Evaluation (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sekine, Kento Sugimori, Jose Gonzalez and Wenwei Yu
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Robotic Systems
  • DOI: 10.5772/56638
• [雑誌論文] A Simulation Study on the Dominance of the Tissues' Conductivity in the Muscle Recruitment (2013)
  • 著者名/発表者名: Jose Gomez-Tames, Jose Gonzalez, and Wenwei Yu
  • 雑誌名: J. Med. Imaging Health Inf 巻: 3 ページ: 72-78
• [雑誌論文] Salient Region Detection and Analysis Based on the Weighted Band-Pass (2013)
  • 著者名/発表者名: Nevrez Imamoglu, Jose David Gomez-Tames, Wenwei Yu
  • 雑誌名: Journal of Software Engineering and Applications 巻: Vol.6 No.5B ページ: 43-48
  • DOI: 10.4236/jsea.2013.65B009
• [雑誌論文] Human Activity Recognition Using Body Contour Parameters Extracted from Depth Images (2013)
  • 著者名/発表者名: Nergui Myagmarbayar, Yoshida Yuki, Nevrez Imamoglu, Jose Gonzalez, Mihoko Otake, and Wenwei Yu
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Health Informatics 巻: 3(3) ページ: 455-461
• [雑誌論文] Human motion tracking and recognition using HMM by a mobile robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Myagmarbayar Nergui, Yuki Yoshida, Nevrez Imamoglu, Jose Gonzalez, Masashi Sekine, Wenwei Yu
  • 雑誌名: International Journal of Intelligent Unmanned Systems 巻: Vol.1 Iss:1 ページ: 76-92
• [雑誌論文] Psycho-physiological Assessment of a Prosthetic Hand Sensory Feedback System base on an Auditory Display : A Preliminary Study (2012)
  • 著者名/発表者名: Jose Gonzalez, Hirokazu Soma, Masashi Sekine, Wenwei Yu
  • 雑誌名: Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 巻: Vol.9, issue 1 ページ: 9-33
• [雑誌論文] Feedback Error Learning for FES Control (2012)
  • 著者名/発表者名: Bao Ping Yuan, Wenwei YU
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: Vols.220-223 ページ: 1619-1624
• [雑誌論文] 空間アクセス性評価に基づく肩義手の研究-小型空気圧アクチュエータを用いたパラレルリンクアームの設計試作- (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根雅, 兪 文偉
  • 雑誌名: ライフサポート 巻: Vol.24, No.4 ページ: 170-177
• [雑誌論文] Auditory Display as a Prosthetic Hand Biofeedback (2011)
  • 著者名/発表者名: Jose Gonzalez, Hirokazu Soma, Masashi Sekine, Wenwei Yu
  • 雑誌名: Journal of Medical Imaging and Health Informatics 巻: Vol.1, Num.4 ページ: 325-333
• [学会発表] An Experimental Study on the Effect of Fat Conductivity on Voltage Distribution and Muscle Recruitment Using Tissue-Equivalent Phantoms (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Fukuhara, José Gómez-Tames, Wenwei Yu
  • 学会等名: The 4th IEEE International Conference on E-Health and Bioengineering - EHB 2013
  • 発表場所: Iaşi, Romania
  • 年月日: 20131121-23
• [学会発表] Towards Dynamical Coupling in Motor-Sensory Function Substitution (2013)
  • 著者名/発表者名: Wenwei Yu
  • 学会等名: 2013 International Symposium on InfoComm & Media Technology in Biology Medical & Healthcare Applications
  • 発表場所: Taiwan (2013 IS 3T-in-3A)
  • 年月日: 20131100
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamical Analysis of Trunk Load Caused by Different Weight Distribution of Prosthetic Arm Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sekine, Wenwei Yu
  • 学会等名: The 15th IASTED International Conference on Control and Applications (CA 2013)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20130800
• [学会発表] Upper Limb Function Restoration : Interface, Sensory Feedback and Training (2013)
  • 著者名/発表者名: Wenwei Yu
  • 学会等名: 2013 International Conference of Rehabilitation Medicine and Engineering
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20130500
  • 招待講演
• [学会発表] Development of MorphHand : Design of an Underactuated Anthropomorphic Rubber Finger for a Prosthetic Hand Using Compliant Joints (2012)
  • 著者名/発表者名: Tapio V. J. Tarvainen, Wenwei YU
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: GuangZhou, China
  • 年月日: 20121211-14
• [学会発表] Designing Shoulder Prostheses with a Small Pneumatic Actuator Driven Parallel Mechanism for Spatial Accessibility in Daily Living Use (2012)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sekine, Wenwei YU
  • 学会等名: 34th Annual International IEEE EMBS Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20120828-0903
• [学会発表] Using Piezoelectric Films for Classification of Upper Arm Motions : A Preliminary Report (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Suzuki, Wenwei YU
  • 学会等名: 34th Annual International IEEE EMBS Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20120828-0903
• [学会発表] Prototyping a Parallel Link Arm Driven by Small Pneumatic Actuator for Shoulder Prostheses (2012)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sekine, Tapio V. J. Tarvainen, Wenwei YU
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] A Study on the Upper Limb Muscular Reflexes For Prosthetic Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Soma, Wenwei YU
  • 学会等名: Medical Engineering Week 2012 in Chiba
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2012-02-23
• [学会発表] Audio Displays as Sensory Feedback for Prosthetic Application, its Performance and Mental Workload Evaluation
  • 著者名/発表者名: Natsuki Hayata, Jose Gonzalez, Wenwei Yu
  • 学会等名: The 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2014)
  • 発表場所: (accepted)
• [図書] Advances in Therapeutic Engineering (2012)
  • 著者名/発表者名: Wenwei Yu
  • 総ページ数: 474
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Chapter 3: Classification of Upper Limb Motions from Around-Shoulder Muscle Activities of Advances in "Applied Electromyography" (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Soma, Yuse Horiuchi, Jose Gonzalez and Wenwei Yu
  • 総ページ数: 14(41-54)
  • 出版者: InTech Publisher
• [図書] Chapter 6: To Design a Small Pneumatic Actuator Driven Parallel Link Mechanism for Shoulder Prostheses for Daily Living Use in "On Biomimetics" (2011)
  • 著者名/発表者名: Masashi Sekine, Kento Sugimori and Wenwei Yu
  • 総ページ数: 26(107-132)
  • 出版者: InTech Publisher
• [備考]
  • URL: http://www.tms.chiba-u.jp/~yu/research_gishu.html