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手指のリハビリテーションにおいて、動作のコーティングや回復状況の把握を適切に行うことが重要であるが、現在これらは主に視覚情報を用いて行われており、指の姿勢や動作の滑らかさなどから判断されることが多く、動作中の指先の力については十分に把握されていない。また、指先力を計測するために、指先にセンサを配置するとリハビリテーションにおいて重要な指先の感覚に影響を与えてしまい、実用的ではない。そこで、本研究では指先の感覚を阻害することなく、指先力を推定する手法を構築することを目的とし、指先力と筋腱張力の関連性に着目し、筋腱張力を計測することで指先力を推定する手法を創出した。
平成26年度において筋腱張力を計測するセンサ構造を検討した結果、指の付け根付近に装着し、指全体を軽度に圧迫しつつ、さらに筋腱部を突起部で押し込み、その突起部にかかる力を計測する指輪型センサ構造が、安定した装着性、装着時の感覚、センサ出力特性の観点で良好であることを明らかにした。
平成27年度には、設計した指輪型センサを用いて指先力とセンサ出力の関係を計測し、その関係を線形区間と対数区間に分割して近似することで定式化することができた。さらに、指の関節角度の変化によるセンサ出力の変化を補正するために、指輪型センサに柔軟ポリマーセンサを用いた関節角度計測センサと組み合わせたウェアラブル指動作計測センサシステムを開発し、指を屈曲させた状態での指先力の推定にも成功した。
本研究課題で開発したセンサシステムは、指の感覚を妨げることなく、指の姿勢及び指先力を推定することができ、リハビリテーションにおいて有効であるだけでなく、巧みな手指動作を必要とする手技の伝承やトレーニングにおいても有用である。
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