ホームケアをサポートする人間生活調和型コンパクトアクチュエータの総合的研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25242057
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 井野 秀一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 研究グループ長 (70250511)
• 研究分担者: 榊 浩司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20392615) ; 近井 学 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (60758431) ; 土井 幸輝 独立行政法人国立特別支援教育総合研究所, 研究企画部, 主任研究員 (10409667) ; 山下 和彦 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (00370198) ; 和田 親宗 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (50281837) ; 細野 美奈子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (70647974)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 人間生活環境 / 医療・福祉 / 防災 / 水素吸蔵合金 / アクチュエータ

研究実績の概要

本研究課題では、高齢者や障害のある人たちの在宅や施設等における日常生活のホームケアおよび非常時の防災活動を支える「人間生活調和型アクチュエータ」のための新技術創出を目標とした福祉工学研究をマテリアルサイエンスと人間計測の異分野連携で推進している。本年度は、ホームケアおよび家庭用防災のサポート技術のための人間動作計測と水素吸蔵合金を利用したハイパワーなソフトアクチュエータシステムの基盤充実、福祉応用と防災応用に向けたシステム開発のためのインテグレーション研究の展開、および全体総括を行った。まず、福祉応用として、トイレにおける移乗動作をサポートするアクチュエーションに求められる機能を分析した。その結果、トイレのシート前傾角を変化させると、身体的負荷と主観評価に影響が生じ、起立負担の少ない着座シートの前傾角は10°付近であることが示唆された。さらに、水素吸蔵合金シートと金属ベローズを利用したトイレのリフト機構をデザインした。また、防災応用として、家庭用救助ジャッキツールの人間工学研究と試作研究を行った。手動油圧ポンプ型ジャッキの操作時の脈拍数と血流量を計測し、従来の人力による防災ツールの身体的負荷を定量的に調べた。試作研究では、人力の代替でパワーツールに水素吸蔵合金を利用することを想定して、小型油圧シリンダとソフトジャッキ袋の２タイプのエンドエフェクタを考案し、これらのプロトタイプによる評価実験を行った。その結果、共に水素吸蔵合金に対する80℃の加温操作で100kgの重量物（屋内倒壊物を想定）のジャッキアップを達成できた。特に、合成樹脂ファイバークロス補強ゴム製のソフトジャッキ袋によるタイプは、軽さと薄さに優れ、長時間の持ち上げ（隙間確保）も十分であった。さらに、生石灰と水による反応熱での迅速駆動も可能で、家庭等での電源インフラが途絶した災害状況にも対応できることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 水素吸蔵合金を利用した人間生活調和型アクチュエータの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井野秀一，細野美奈子，近井学
  • 雑誌名: 水素エネルギーシステム 巻: 43 ページ: 印刷中
• [雑誌論文] Research on physical load caused by operation of hydraulic jack handle (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Sugama, T. Nishimura, K. Doi, S. Shimada, M. Chikai, K. Nunokawa, and S. Ino
  • 雑誌名: Medical & Biological Engineering & Computing 巻: - ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Ergonomic Evaluation of Physical and Mental Loads in Standing-up Motion from Forward-Sloping Toilet Seats (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Ino, M. Chikai, E. Ozawa, and H. Endo
  • 雑誌名: IFMBE Proceedings (World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018) 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/978-981-10-9038-7_4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Psychological Effect of Cyclic Foot Joint Exercise as a Light Exercise for Sitting Position (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Hosono and S. Ino
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 21 ページ: 581-584
  • DOI: 10.20965/jaciii.2017.p0581
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduction in Fall Risk and Medical Cost with Foot Care in the Elderly (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamashita, E. Anzai, T. Yamashita, Y. Ohta, M. Sato, S. Ino, K. Yamada, Y. Ohno
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 6 ページ: 83-87
  • DOI: 10.14326/abe.6.83
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental Study on Physical Burden of Transfer Assistance for Excretion (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Ozawa, M. Chikai, H. Kobayashi, H. Miyazawa, N. Koizumi, T. Miyajima, A. Kitano, and S. Ino
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 21 ページ: 363-370
  • DOI: 10.20965/jaciii.2017.p0363
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Study of the Relationship Between Sit-to-Stand Activity and Seat Orientation (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Wada and S. Ino
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 21 ページ: 337-341
  • DOI: 10.20965/jaciii.2017.p0337
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial Neural Network Based Step-Length Prediction Using Ultrasonic Sensors from Simulation to Implementation in Shoe-Type Measurement Device (2017)
  • 著者名/発表者名: R. B. Widodo and C. Wada
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 21 ページ: 321-329
  • DOI: 10.20965/jaciii.2017.p0321
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An estimation of knee and ankle joint angles during extension phase of standing up motion performed using an inertial sensor (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Jin, T. Nagasaki, C. Wada
  • 雑誌名: Journal of Physical Therapy Science 巻: 29 ページ: 1171-1175
  • DOI: 10.1589/jpts.29.1171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of the standing-up motion from forward-sloping toilet seats in assisted bathrooms (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ino, M. Chikai, E. Ozawa, and H. Endo
  • 雑誌名: Conference proceedings of 8th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics 巻: - ページ: 1601
  • 査読あり
• [雑誌論文] 災害時の救助支援を目的とした小型水素吸蔵合金アクチュエータの提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 榊浩司, 近井学, 島田茂伸, 土井幸輝, 中村優美子, 井野秀一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告（福祉情報工学） 巻: 117 ページ: 51-54
• [雑誌論文] 生活機能低下予防に向けた足関節の軽運動が及ぼす心理的効果と運動習慣との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子，井野秀一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告（福祉情報工学） 巻: 116 ページ: 135-140
• [雑誌論文] Estimating the Initial Trunk Angle for a Standing-Up Motion Guidance System Using an Inertial Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Wada
  • 雑誌名: Proceedings of International Workshop on Smart Info-Media Systems in Asia 2016 巻: - ページ: SS6-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Ultrasonic Sensors in a Shoe-Type Measurement Device (2016)
  • 著者名/発表者名: R. B. Widodo and C. Wada
  • 雑誌名: Proceedings of SICE Annual Conference 2016 巻: - ページ: Fr2E.1
  • 査読あり
• [学会発表] An Ergonomic Evaluation of Physical and Mental Loads in Standing-up Motion from Forward-Sloping Toilet Seats (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Ino, M. Chikai, E. Ozawa, and H. Endo
  • 学会等名: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 産総研の水素エネルギー技術に関する取り組み (2018)
  • 著者名/発表者名: 榊浩司
  • 学会等名: 水素エネルギー協会特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of the standing-up motion from forward-sloping toilet seats in assisted bathrooms (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ino, M. Chikai, E. Ozawa, and H. Endo
  • 学会等名: 8th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics
  • 国際学会
• [学会発表] Physical and Psychological Effects of Light Foot Exercise: A Pilot Study for an Exercise System to Improve Performance of ADL (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Hosono and S. Ino
  • 学会等名: 22nd annual Congress of the European College of Sport Science
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Soft Actuator using Hydrogen Storage Alloys for Medical Rehabilitation (2017)
  • 著者名/発表者名: 榊浩司, K. Hyunjeong, 榎浩利, 細野美奈子, 吉村真一, 井野秀一, 中村優美子
  • 学会等名: 日本学術振興会第190委員会（材料中の水素機能解析技術）
  • 招待講演
• [学会発表] 水素吸蔵合金に関する研究開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 榊浩司
  • 学会等名: グレーター東大塾OB会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 足部軽運動の身体的・心理的効果に関する考察―生活機能低下予防のための支援機器開発に向けて― (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 井野秀一
  • 学会等名: 第38回バイオメカニズム学術講演会
• [学会発表] 災害救助支援を目的としたコンパクトMHアクチュエータの試作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 榊浩司, 近井学，島田茂伸, 土井幸輝, 中村優美子, 井野秀一
  • 学会等名: 日本金属学会第4回水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会
• [学会発表] 水素吸蔵合金のシート化に関する基礎的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近井学, 細野美奈子, 榊浩司, 中村優美子, 井野秀一
  • 学会等名: 日本金属学会第4回水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会
• [学会発表] 水素吸蔵合金を応用した災害救助用ソフトジャッキアップツールの設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 島田茂伸, 土井幸輝, 近井学, 井野秀一
  • 学会等名: ヒューマンインタフェースシンポジウム2017
• [学会発表] 災害時の救助支援を目的とした小型水素吸蔵合金アクチュエータの提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 榊浩司, 近井学, 島田茂伸, 土井幸輝, 中村優美子, 井野秀一
  • 学会等名: 第91回電子情報通信学会福祉情報工学研究会
• [学会発表] 座位で行う「ながら運動」としての足関節背屈運動が心身に及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 井野秀一
  • 学会等名: 第17回日本VR医学会学術講演会
• [学会発表] 生活機能低下予防に向けた足関節の軽運動が及ぼす心理的効果と運動習慣との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子，井野秀一
  • 学会等名: 第89回電子情報通信学会福祉情報工学研究会
• [学会発表] 水素吸蔵合金アクチュエータを用いた褥瘡・MDRPU予防システムの提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 本田正計, 鬼久保郁雄, 榊浩司, 井野 秀一
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2017
• [学会発表] 体幹の動きに着目した便座からの立ち上がり動作時の身体的負担に関する一考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近井学, 小澤恵美, 遠藤博史, 細野美奈子, 土井幸輝, 井野秀一
  • 学会等名: 日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
• [学会発表] フットケアによる地域在住高齢者の歩行機能の改善 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下和彦，山下知子，安在絵美，武蔵加乃子，折笠無我，大須賀範子，宮川晴妃，佐藤満，井野秀一，山田憲嗣，大野ゆう子
  • 学会等名: 第15回日本フットケア学会
• [学会発表] 脊柱起立筋の表面筋電位を用いた低負荷な抱え上げ動作の基礎検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北川広大，上園剛史，永﨑孝之，中野聡太，和田親宗
  • 学会等名: 第36回計測自動制御学会九州支部学術講演会
• [学会発表] ウェアラブルセンサを用いた移乗介助時の低負荷動作姿勢の識別 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上園剛史，北川広大，和田親宗，永崎孝之，中野聡太
  • 学会等名: 第36回計測自動制御学会九州支部学術講演会
• [学会発表] 歩行機能向上と医療費の最適化の具体的戦略 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下和彦
  • 学会等名: 日本公衆衛生学会総会
• [学会発表] 歩行機能向上のための支援・計測技術の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下和彦
  • 学会等名: 第17回日本生活支援工学会大会（LIFE2017）
• [学会発表] Development of LaNi5 Hybrid Paper and Its Application in a Metal Hydride Actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ino, M. Chikai, M. Hosono, and K. Sakaki
  • 学会等名: 15th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Fundamental Analysis of Body Posture during Up-down Operation of a Hydraulic Jack Lever Aimed at Development of New Jack Lever by Use of Metal Hydride Actuator (2016)
  • 著者名/発表者名: A.Sugama, T. Nishimura, K. Doi, S. Shimada, M. Chikai, M. Hosono, and S. Ino
  • 学会等名: 15th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Basic Study of a Motion Assistance System Based on a Metal Hydride Actuator, (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Chikai, E. Ozawa, M. Hosono, K. Doi, S. Shimada, C. Wada, and S. Ino
  • 学会等名: 15th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating the Initial Trunk Angle for a Standing-Up Motion Guidance System Using an Inertial Sensor (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Wada
  • 学会等名: International Workshop on Smart Info-Media Systems in Asia 2016
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of Ultrasonic Sensors in a Shoe-Type Measurement Device (2016)
  • 著者名/発表者名: R. B. Widodo and C. Wada
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 国際学会
• [学会発表] 家庭用の防災サポート技術開発に向けた人間工学的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 島田茂伸, 土井幸輝, 近井学, 井野秀一
  • 学会等名: 第37回バイオメカニズム学術講演会
• [学会発表] 水素吸蔵合金アクチュエータを用いた家庭用防災支援ツールの提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 島田茂伸, 土井幸輝, 榊浩司, 近井学，井野秀一
  • 学会等名: 日本金属学会第3回水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会
• [学会発表] 水素吸蔵合金アクチュエータを用いたトイレ介助用リフト機構の設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近井学，小澤恵美, 細野美奈子, 榊浩司, 井野秀一
  • 学会等名: 日本金属学会第3回水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会
• [学会発表] 水素吸蔵合金アクチュエータを用いたジャッキシステムの提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細野美奈子, 島田茂伸, 土井幸輝, 榊浩司, 近井学，井野秀一
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
• [学会発表] 地域の健康づくりに寄与するノルディックウォーキングの普及 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下和彦
  • 学会等名: 日本ノルディックウォーク学会
  • 招待講演
• [学会発表] 便座からの立ち上がり動作における身体的負担に関する実験的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近井学, 小澤恵美, 遠藤博史, 細野美奈子, 島田茂伸, 土井幸輝, 和田親宗, 井野秀一
  • 学会等名: ヒューマンインタフェースシンポジウム2016
• [学会発表] 移乗用リフトと標準型車いすの排泄動作介助量の比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤恵美, 小林弘, 宮澤寛志, 小泉希, 宮嶋隆司, 北野哲彦, 本田哲三, 近井学, 井野秀一
  • 学会等名: ヒューマンインタフェースシンポジウム2016
• [学会発表] トイレでの立ち上がり動作における身体的負担に関する実験的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近井学, 小澤恵美, 遠藤博史, 井野秀一
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2016
• [学会発表] 軽労レバー操作ジャッキの開発に向けたレバー操作の身体負担評価の基礎研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土井幸輝，菅間敦，西村崇宏，島田茂伸，近井学，細野美奈子，布川清彦，井野秀一
  • 学会等名: 第18回日本感性工学会大会
• [学会発表] 水素吸蔵合金の開発とメカニズム解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 榊浩司, 浅野耕太, H. kim, 中村優美子
  • 学会等名: エネルギー技術シンポジウム2016
• [備考] 産業技術総合研究所 身体適応支援工学研究グループ ホームページ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/hiri/hi-fitness/index.html
• [産業財産権] アクチュエータ、および点字表示装置 (2013)
  • 発明者名: 井野秀一, 榊浩司, 中村優美子, 吉村眞一ほか
  • 権利者名: 井野秀一, 榊浩司, 中村優美子, 吉村眞一ほか
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 6198300