介護およびリハビリテーション用のハニカム空気圧アクチュエータをベースにしたソフトグローブ

2023年8月30日の特集

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イングリッド・ファデリ著、Tech Explore

近年、ロボット工学者やコンピューター科学者は、身体障害のある人々を支援し、生活の質を向上させ、リハビリテーションを支援できるさまざまな非常に革新的なシステムを開発してきました。 これらのシステムには、スマート補助手袋などのソフトウェアラブル技術が含まれています。

これまでに開発されたスマート グローブの多くは、繊維ベースの空気圧アクチュエーター (FPA) を使用して構築されていました。FPA は、本質的には特定の動作を生成できる繊維です。 これらのシステムの中には有望な結果を達成したものもありますが、通常、小さな力で数回の動作しか生成できないため、リハビリテーションや支援ケアでの広範な使用は制限されています。

中国の東南大学の研究者らは最近、過去に導入された他の手袋よりもはるかに大きな出力を達成できる新しい柔らかい手袋を開発しました。 このグローブは、IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering で紹介されたもので、ハニカム構造の軟空気圧アクチュエータをベースとしています。

「従来のFPAは通常、出力が限られているため、そのような手袋の用途が制限されている」とJianwei Lai氏、Aiguo Song氏らは論文で述べている。

「この論文は、ホットプレスまたは超音波溶接技術による柔軟な熱可塑性ポリウレタン (TPU) コーティングを使用して構築された新しいハニカム空気圧アクチュエータ (HPA) の開発について説明します。」

新しいスマート グローブの機能を支える HPA は、エアバッグを曲げたり折りたたんだりすることで動作を実行します。これは、物理的な変形や高い空気圧に完全に依存していないことを意味します。 そのユニークな設計の結果、アクチュエーターはグローブ上の指をより多くの角度で曲げることができ、より大きな力で物体を掴むことができます。

「以前に使用されていた二層ファブリックベースの空気圧アクチュエータ（DLFPA）と比較して、HPA は最終出力力において 862% という驚くべき増加をもたらしました」と Lai 氏、Song 氏らは説明しました。 「150 kPa の圧力で 13.57 N の先端力を生み出すことができます。HPA を柔らかい空気圧グローブに統合することで、日常生活のさまざまな活動を容易にすることができます。」

柔らかい手袋を評価するために、研究者らは脳卒中後に手を適切に動かす能力を失い、身体リハビリテーションを受けている9人の患者を対象とした一連の臨床試験を実施した。 これらの患者には、HPA ベースの手袋の助けを借りて、または助けを借りずに指を動かすように依頼されました。

臨床試験中。 研究者らは 2 つのテストを使用して、指を動かす力と握力を評価しました。 これにより、手袋が患者の指の動かし方、物をつかむ能力に及ぼす影響を評価し、患者が手を適切に使える程度を推定することもできました。