2021年度公募 seeds-2252 - 【関東】 セルフヘルスケアのためのウェアラブル筋量評価システムの開発
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

元気に年をとるお手伝いをするデバイス

自宅で簡単に筋量を管理する時代がやってくる

本研究では、簡単に筋量を評価することが可能なウェアラブル筋量評価システムの開発を行います。筋肉を電気刺激で強制的に収縮した際に発生する筋音から、対象となる筋肉の筋量を再現性よく評価することが特徴です。

フレイルにならずに元気に年をとるお手伝い

近年、筋力が徐々に衰え寝たきり状態に遷移していく「フレイル」の早期発見が、健康寿命延伸の重要な課題として注目されています。しかしフレイルは明確な診断基準がなく、疾病ではないため、病院で診断できるものではありません。そのため健常者が日常生活の中で、定期的に筋量の計測を行い自身の筋量の変化に関心を持つことが重要です。本研究で開発するウェアラブル筋量評価システムを通じて、日常的に筋量を計測する新しい社会様式を定着させ、フレイルにならずに元気に年を取る社会を実現します。

USE CASE

最終用途例

日常的に自身の筋肉の状態を知ることで、元気に年をとる

USE CASE 01フレイル予防のための日常的な筋量管理に活用

APPLICATION

APPLICATION

体に貼るだけで、その部位の筋量がわかる

体にパッチ状のセンサを貼り付けると、貼った場所の筋肉量を知ることができます。定期的に計測を続けることで、長期的な筋肉量の変動がわかりますので、フレイル・サルコペニアの予兆にいち早く気が付くことができます。本デバイスを用いた筋肉への電気刺激や、適切な運動介入により、筋量を維持/増加させることで健康寿命の延伸に貢献します。

USE CASE 02自分では気が付かない体の疲れを知る

APPLICATION

APPLICATION

体に貼るだけで、その部位の筋疲労がわかる

センサを貼った部位の筋肉の疲労を評価することが可能です。日常生活における休憩の目安や、トレーニングの効果の可視化などへの活用が期待できます。

STRENGTHS

強み

小型で常時装着が可能なウェアラブルデバイスで、正確な筋肉の情報を計測

STRENGTHS 01

ウェアラブルなデバイスで、いつでも筋肉を見守る

筋肉を電気刺激する信号を発生する回路、筋肉の収縮を測るセンサなどを、直径50㎜のケースに集約し、常時装着可能なパッチ型の筋質モニタリングデバイスを実現しました。今後は設計や部品の見直しによるさらなる小型化を目指します。スマートウェア型、プローブ型など、様々な用途に合わせたデバイスの試作・評価を行っております。

STRENGTHS 02

小型なのに正確

筋量を知るための一般的な手法としては、①DEXA(Dual Energy X-ray Absorptiometry)法と呼ばれる、X線を利用した筋骨格筋量計測や、②生体インピーダンス法と呼ばれる、身体各部位の電気の流れやすさ(インピーダンス)を測定することで筋肉量を評価する方法があります。いずれの手法も、専門の医療機関等に設置された大きな計測装置が必要なため、日常生活の中で定期的に筋量を測ることが困難でした。しかし、本デバイスでは、従来手法と同等精度の筋量測定を、ウェアラブルな小型端末で実現しました。

TECHNOLOGY

テクノロジー

電気刺激により収縮した筋肉様子を音で計測

TECHNOLOGY 01

「筋肉の声」=「筋音」に着目

本研究では筋肉の様子を評価するために、筋音(Mechanomyogram)を用います。筋音は筋肉収縮時の変形や振動によって生じる圧力波であり、音波という機械的な信号であるため、電気刺激のための電気信号との干渉がなく、また発汗などによるノイズの影響を受けにくく、センサと皮膚との接触による電気的ノイズも発生しないというメリットがあります。

TECHNOLOGY 02

電気刺激による再現性の高い筋収縮に着目

筋音を計測するにあたって、どういった動作をしているときの筋音であるかが重要となります。通常、我々が自分の筋肉を収縮させるときには、脳からの電気信号が神経を経由して筋肉へと伝達され、筋肉の収縮が起こります。こうした自発的な筋収縮は、意思が介在するため、再現性や繰り返し精度が低く、経時的な計測データの比較が困難でした。
そこで本研究では、電気刺激による電圧・電流・時間によって規定される再現性の高い筋収縮方法に着目し、電気刺激によって誘発される筋収縮時の筋音を計測することで、精度の高い筋質センシングを実現しました。

PRESENTATION

共同研究仮説

筋量センシングが巻き起こす新しい行動様式で、一緒に日本を元気にしませんか!

共同研究仮説01

上市に向けて一緒に歩んでいただける企業の方

現在、本研究は、デバイスコンセプトを体現するプロトタイプ機の作製が完了し、ヒト試験によるデータ蓄積および有効性の検証をおこなっております。本デバイスの上市に向けたビジネスモデルの検討や、製造販売を担っていただける企業の方を探しております。

共同研究仮説02

本技術の活用に興味のある企業、医療関係の方

現在、本デバイスにより、筋量、筋疲労、筋収縮速度など筋肉に関連した色々な情報が計測できることが分かってきております。高齢者のフレイル未病のための筋量計測デバイスのほかにも、様々な用途を検討している状況です。本技術の活用に興味のある方、是非お声がけいただければと存じます。

EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

竹井裕介 国立研究開発法人 産業技術総合研究所  センシングシステム研究センター
経歴

【経歴】
2008.3. 東京大学 情報理工学系研究科 博士(情報理工学)
2008.4~2017.3 東京大学 情報理工学系研究科 知能機械情報学専攻 特任助教
2017.4~2019.3 産業技術総合研究所 集積マイクロシステム研究センター 研究員
2019.4~2019.9 産業技術総合研究所 センシングシステム研究センター 研究員
2019.10~現在 産業技術総合研究所 センシングシステム研究センター 主任研究員
2019.8~2020.7 (出向)経済産業省 産業技術環境局 研究開発課 研究開発専門職
2020.8~2022.7 (委嘱)経済産業省 大臣官房 参事
【主な受賞歴】
・2021年 U.S. National Academy of Medicine (NAM), Healthy Longevity Global Competition 2021, Catalyst Award (フレイル早期発見のための筋質センサ)
・2019年 機械学会スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス部門 オーディエンス表彰 (筋肉電気刺激・筋収縮モニタリング可能なスマートウェア)