Development of Cybernic Finger to Supplement Finger Motor Function and Sensory Function for Hand Paralysis

开发控制手指以补充手指运动功能和感觉功能以治疗手部麻痹

基本信息

批准号：
22KJ0359
负责人：
吉川弾
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度ではサイバニックフィンガーの実現に向けて，前年度までに開発した手指動作支援システムから得られる把持力情報及び手指の姿勢情報を感覚が残存する部位に提示する装着型感覚情報提示システムの研究開発を行なった．また，前腕部に位置する手指を動作させる筋肉の生体電位信号を計測し，手指動作支援システムを動作させる動作意思推定アルゴリズムを研究開発した．片麻痺患者を想定し，麻痺腕とは反対側の感覚が残存する前腕部に装着するバンド形状の感覚情報提示システムを開発した．バンド周囲に沿って巻かれたワイヤをアクチュエータによって牽引することでバンドを締め付け，麻痺手の把持力を前腕への締め付け力として提示する．また，手指動作支援システムによって麻痺手の動作支援を行う際，牽引したワイヤの長さから手指の姿勢を推定し，バンド部に設置された振動子の振動によって手指の姿勢情報を前腕に提示する．動作意思推定アルゴリズムに関して，手指麻痺者はその生体電位信号がスパイク状かつまばらであることが予想されるため，信号のピーク値を保持しスパイク状信号の重なりあった連続的な信号へと補完を行うアルゴリズムを研究開発した．感覚情報提示システムの締め付け及び振動刺激を同時に提示した際に把持力及び指の姿勢の識別が可能かどうかを確認する．上肢の運動機能および感覚機能が低下していない成人5名の試験協力者に対して実証試験を行なった．アイマスク及びヘッドフォンを装着し，視覚と聴覚の情報がない状態の試験協力者の前腕に本システムを装着し，3種類の把持力と3種類の指の姿勢の組み合わせである9種類の刺激を提示した．試験の結果より，基礎試験によって，本システムが，把持力及び指の姿勢を同時に高い識別率で識別可能であることを明らかにした．以上のことから提案するシステムの把持力と指の姿勢といった複数の感覚情報の知覚補助の実現可能性を確認した．

在这个财政年度，为了实现网络手指，我们进行了可穿戴的感官信息表现系统的研究和开发，该系统介绍了从手动移动支撑系统中获得的抓地力信息和手动姿势信息，直到上一年到上一年，直到仍然存在感官的区域。我们还研究并开发了一种算法，用于估算运动意图，该算法测量了操作前臂中手指并操作手指运动支持系统的肌肉的生物潜在信号。就偏瘫患者而言，我们开发了一个具有带状形状的感官信息表现系统，该系统附着在前臂上，该系统在麻痹臂的另一侧仍存在感官。通过通过执行器将电线缠绕在频带周围，并将瘫痪的手的握力作为前臂上的夹紧力提出。此外，当使用手动移动支撑系统帮助瘫痪的手移动时，手指的姿势是根据拉线的长度估算的，手指的位置信息通过安装在频带中的振荡器的振动来显示在前臂上。关于用于估计运动意图的算法，预计手动瘫痪的生物潜在信号是尖峰和稀疏的，因此我们研究和开发了一种算法，该算法具有信号的峰值，并与连续信号补充了连续信号，并带有重叠的尖峰信号。当同时呈现拧紧和振动刺激的感觉信息表现系统时，检查是否可以识别抓地力和手指姿势。对五名成年参与者进行了示范测试，这些参与者在上肢中没有运动和感觉功能受损。该系统连接到没有视觉和听觉信息的测试贡献者的前臂上，并提出了九种类型的刺激，这些刺激与三种不同的握力和三种不同的手指姿势相结合。该测试的结果表明，该系统能够以高识别率同时识别抓地力和手指姿势。从上面，我们确认了在拟议的系统中支持对多种感觉信息（例如握住力和手指姿势）感知的可行性。