2015 Fiscal Year Research-status Report
空気式多自由度ロボットを用いた手首リハビリ患者シミュレータの開発
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15K05899
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
高岩 昌弘 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (60243490)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 患者シミュレータ / 手首リハビリテーション / 空気圧システム / 多自由度ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では手首リハビリテーションにおける理学療法士の訓練のために，空気圧アクチュエータにより駆動される多自由度ロボットを用いた患者シミュレータの構築を目的としている。
平成27年度は，手根骨押し込み動作が可能な前腕部を備えた手首モデルを構築することを行う。このため3Dプリンターならびに3次元加工機を導入し，手首モデルの作成を行った。手首手根骨における押し込み力のかけ具合を測定可能とするためスポンジの密度変化を利用した市販の力センサーを手首部に実装した。これにより，手首のリハビリ訓練時において，手首関節角度の運動軌道や印加トルクだけでなく手首手根骨の押し込み具合という新たなパラメータについても熟練療法士の徒手動作として獲得することが可能となった。これにより，新人療法士が実践した手首運動軌道，印加トルク，ならびに手首手根骨の押し込み具合と定量的に比較・検討することができるようになり，技能伝承や新人教育の場を提供できる可能性が確認できた。
一方，手首のリハビリ動作においては，前腕部の筋の緊張度合を考慮しながら徒手動作を行う必要があることから筋肉の緊張を模擬可能な前腕部を作成することも目的としていたが，本件については現時点で実装できていない。本機能が実装できれば前腕部の緊張度合いに応じて実施される熟練療法士の徒手動作を評価できるようになるため，より高度な徒手動作の伝承が期待できる。できるだけ早急に本機能の実装を進めていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた手根骨押し込み動作が可能な前腕部を備えた手首モデルの構築において，手根骨部のセンシング機能を有する手首部は構築でき，データ取得システムのプログラム実装を通して定量的に徒手動を評価できることは確認できたが，筋の緊張度合いを表現できる前腕部の構築には至っていない。本件については柔軟材料を用いた３Dプリンタによる前腕部の構築について検討する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
患者の手首特性を本マニピュレータに実装することで患者シミュレータの実現をはかる。このために位置ベース型のインピーダンス制御系を実装する。熟練P.T.は長年のノウハウや経験に基づき，実際の患者に対して印加力と運動の関係を熟知している。このため，本課題では熟練P.T.自身が機械アドミッタンスモデルを患者の手首特性に近づけることを考えている。このため，オンラインで機械アドミッタンスのパラメータを調整するための人間親和性に優れるインターフェースを提供する。
構築した患者シミュレータに対して，熟練P.T.と新人P.T.が患者シミュレータに対して施した徒手動作を定量的に評価・比較する手法を提案する。徒手動作の評価・比較としては，まず，3-Dグラフを用いた視覚的評価・比較を行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品にかかる物品費が当初予定額より安価に購入できたためその差額により次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該費用は平成28年度の物品費に合わせて使用する予定であり，患者シミュレータのパラメータ設定におけるインターフェース開発費用に充当予定である。
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