生理的振戦を対象としたウェアラブル振動制御デバイスの開発

开发用于生理震颤的可穿戴振动控制装置

• 批准号: 15760150
• 负责人: 小松崎 俊彦
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760150/
• 关键词: 生理的振戦; 振動制御; 動吸振器; 振戦

生体の手指に現れる振戦を抑制するために,ばねと質量で構成される動吸振器を製作し,その制振,効果について検討した.生理的振戦の主要周波数である9Hz前後で固有振動数の調整が可能なように製作し,個人差によるずれを調整可能とするためばね定数をねじで可変とする機構を設けた.また,動吸振器に適度な減衰を与えることで制振効果を向上させることができると考え,調整可能な減衰機構を付与した.動吸振器の寸法は極力小さく質量は約40g,縦20mm×横17mm×高さ16mmのブロック形状とし,腕時計のように装着可能とした.振戦制御の対象となる被験者の姿勢は肘を水平に伸ばした状態に保ち,地面に対して水平方向の振動を計測した.また,生理的振戦は任意に発生・再現が困難なため擬似的に震えの状態を再現するべく,被験者の腕に加振装置を装着し,強制的に振動させた.動吸振器を装着する部位は手首上部とした.制振効果の評価方法としては,加速度計を人差し指先端に取り付け,水平方向の加速度の大きさを一定時間計測するとともに,紙上に描かれた直径120mmの実線円周上を被験者がペンでなぞり,基準線からのずれ量で評価を行った.本実験より,加速度についてはそのレベルが1/5程度まで低減され,さらに減衰比0.1程度まで動吸振器の減衰を大きく設定することで1/8程度まで制振効果が向上することが明らかとなった.また,基準線をなぞる試験についても同様に,動吸振器非装着時と比較して筆跡に見られる細かい振動的波形が除去されていることが確認でき,本装置により有効に振戦が抑制されることがわかった.一方で,本来,生理的振戦が自励的に発生する振るえであることを考慮して,前腕部に動吸振器が取り付けた状態を模擬した数値モデルを構築し,自励振動が発生する場合における動吸振器の制振効果について数値的な検討を行った.その結果,振戦発生機構の本質的な違いはあるものの,実験と同程度に動吸振器付加による制振効果を確認することができた.

为了抑制活体手指和手指中出现的颤抖，我们创建了一种由弹簧和质量组成的动态吸振器，并研究了其振动阻尼和有效性。自然振动发生在 9Hz 左右，这是生理性震颤的主要频率可调整，以消除因个体差异而产生的偏差。为了使其可调，我们安装了一个可以通过螺钉改变弹簧常数的机构。我们还认为，为动态吸振器提供适当的阻尼可以提高减振效果，因此我们增加了可调阻尼机构的尺寸。动态吸振器的尺寸尽可能小，质量约为40g。它具有长20毫米×宽17毫米×高16毫米的块状形状，可以像手表一样佩戴。受震颤控制的受试者的姿势是保持肘部水平伸展并相对于水平方向。我们测量了地面的振动。由于难以产生和再现颤抖，因此将振动装置安装在受试者的手臂上并强制振动，以模拟颤抖的状态。将动态减振器安装在手腕的上部以评估振动。阻尼效应，加速度计安装在食指指尖。 ，除了测量一定时间内水平加速度的大小外，受试者还用笔在纸上画出一条直径为120毫米的实线，描绘其圆周，并评估与基准线的偏离量。从这个实验来看，关于加速度，水平低至约1/5此外，还发现，通过将动减振器的阻尼增大至阻尼比约0.1，减振效果可提高至约1/8。另外，在追踪参考线的测试中，笔迹细节细腻与未安装动态减振器时相比确认消除了令人不愉快的振动波形，表明该装置有效地抑制了颤抖。另一方面，考虑到生理性颤抖最初是自激性颤抖，因此被证实。我们构建了数值模型，对动力减振器发生自激振动时的阻尼效果进行了数值研究。结果发现，尽管震颤产生机理存在本质区别，但振动阻尼效果与实验中相同，我们能够确认添加动态减振器的减振效果。