義手認識機能を持ち巧緻動作が可能な小児用前腕動力義手の開発

开发具有假手识别功能并能进行精细动作的儿童动力前臂假手

基本信息

批准号：
21K11203
负责人：
谷口浩成
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，提案する小児用動力義手を実用レベルに発展させることを目指し，把持動作に加え巧緻動作が可能であり，義手認識機能を備えた動力義手を開発することである．研究期間の前半は，巧緻動作を実現するために義手ユーザが義手を認識することを可能とする感覚フィードバックシステムの開発と，義手を操作する義手制御インターフェースの開発を行う．そして，研究期間の後半では，動力義手の操作性や耐久性などを総合的に評価し，その結果を踏まえて改良する．これらの内容により，提案する動力義手システムを実用レベルまで発展させる．2022年度は，2021年度から継続して，感覚フィードバックシステムの開発を行った．すなわち，動力義手の物体把持状態を腕への機械的刺激によって伝達するシステムへの適用に向けた空気圧デバイスを開発した．本デバイスは，利用者の上腕部に巻き付けて使用する．デバイス内部には2つの空気袋が内蔵されており，各空気袋に空気圧を印加することにより，上腕部に圧迫刺激を与える．空気圧は，義手の指の先端に搭載した感圧センサによって決定され，各指と把持対象物体との接触状態を認識することが可能となった．健常者を対象とした把持実験の結果，物体の把持状態を把握し，把持認識率を向上させることに成功した．次に，動力義手を用いて小児切断者を対象とした日常生活で必要とされる動作を実施項目とした評価試験を行った．実施項目は，国際競技大会「CYBATHLON」の「POWERD ARM PROSTHESIS RACE」での実施課題より22種類の課題とした．実験の結果，16種類の課題を成功させることができた．6種類の課題は失敗に終わったが，熟練度次第で成功の見込みがある課題が4種類であることが明らかとなった．これらのことから，提案する義手により，日常生活を補助する機能性は，十分に有していることが明らかとなった．

这项研究旨在将所提出的小儿运动假体臂发展到实际水平，并开发一个动态的假体臂，除了抓紧运动外，还可以使用它，并具有假肢杆的识别功能。在研究期的上半年，我们将开发一个感官反馈系统，该系统允许假肢用户能够识别假肢，以实现巧妙的动作，并开发一种操作假肢手的假肢手控制界面。在研究期的下半年，将根据结果对机动假体臂的可操作性和耐用性进行全面评估。这些内容将使我们能够将所提出的电动假体手系统开发到实用水平。在2022财年，我们继续开发2021财年的感觉反馈系统。换句话说，我们开发了一种气动装置，旨在应用于一个系统，在该系统中，通过机械刺激向手臂传递了动力的假体手的物体状态。通过将其包裹在用户的上臂上来使用该设备。设备内部建造了两个空气膀胱，并通过向每个气膀胱施加气压，将压力刺激施加到上臂。气压是由安装在假肢手指尖端上的压力敏感传感器确定的，从而使其能够识别每个手指和物体之间的接触状态。由于在健康个体中进行了抓地力实验，我们成功地抓住了一个物体的抓地状态并提高了握持率。接下来，使用电动假肢进行评估测试，针对儿童截肢者，这是日常生活中所需的行动。与在国际竞争“ Cybathlon”的“ Powerd Arm假体比赛”中实施的任务相比，要实施的项目是22种任务。实验表明，16种类型的任务是成功的。尽管六种类型的任务失败了，但据透露，根据熟练程度，有四种类型的任务可以成功。从这些发现中可以揭示出所提出的假肢具有足够的功能来帮助日常生活。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

12歳女性パラアスリートの義腕設計における強度保証計算

12岁女残疾人运动员假肢设计的强度保证计算

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yeoh Wen Liang;Choi Jeewon;Loh Ping Yeap;Saito Seiji;Muraki Satoshi;中本高道;西脇寛人，松浦浩太郎，森永浩介，石原茂和，谷口浩成,，脇元修一，村木里志
通讯作者：
西脇寛人，松浦浩太郎，森永浩介，石原茂和，谷口浩成,，脇元修一，村木里志

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