リハビリ用空気圧人工筋肉の製作

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○研究の目的高校教科「課題研究」では、ものづくりとしてテーマを決めて実施するのに大変苦労していた。理由としては、生徒が興味を持ち、自ら率先して取り組める最適な内容を見つけることの難しさや、材料等購入のための予算措置が難しいためと考えられている。本研究では、この二つの問題の解決策の手段としての取り組みとして「リハビリ用空気圧人工筋肉の製作」を行った。ゴムチューブをネットで包み、コンプレッサーで空気を送り込んだり、逃がしたりすることでゴムチューブが膨張・収縮し実際の人の筋収縮の動作を制御するものである。○研究方法 :本研究では、人工筋肉の作成及びその制作物試験としての制御実験を行った。以下の手順で研究を行った。まず、制作実習としては、1)ゴム製のチューブに合成繊維コードを網状に編んだスリーブを覆い、片方を密閉し、もう片方に外部から空気を供給するための空気供給用チューブを作成した。2)作成した空気圧人工筋肉で使用する制御回路、増幅器、AD/DA変換ボード、足に装着するための装具、全体を制御させるためのプログラミングを準備した。次に制御実験は、1)作成した人工筋肉にコンプレッサーで空気を送り込んだり、逃がしたりすることでゴムチューブが膨張・収縮し実際の人の筋収縮の動作を確認した。2)表面電極から得られた筋電位を用いてコンプレッサーを制御できることを確認した。3)これによって制作した人工筋肉が膨張・収縮することが確認できた。○研究成果 :この人工筋肉は、高校生がものづくり教材として興味を持つ事ができ、更に、安価で作成できた。また、軽量で出力密度が高く、メンテナンスが容易で柔軟であるという特性を持つので、リハビリ用等の人間に直接接触する機会の多いシステムに適していた。今後の課題としては、複数回運動による劣化や連続使用の限度の確認等が挙げられた。