フレキシブルアクチュエータを用いたフレイル防止のためのエクササイズデバイスの開発｜国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

2022年度公募 seeds-3540 - 【中国】フレキシブルアクチュエータを用いたフレイル防止のためのエクササイズデバイスの開発

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VISION

ビジョン

柔軟性と剛性の相反する特性を有するアクチュエータによるエクササイズ機器の実現を目的とする。

VISION
USE CASE
STRENGTHS
TECHNOLOGY
PRESENTATION

フレイル防止やQOL向上をめざし、安全性の高いデバイスによる適切な他動運動が期待される。

加齢や運動不足により、骨量や筋力などの身体機能の低下する問題が生じている。またCOVID‑19の影響により、その機能低下の速度は加速している。そのため、家庭や施設で使用可能な安全性の高いエクササイズデバイスが強く求められる。そこで、薄い樹脂板を蛇腹スリーブを有するソフトアクチュエータに挿入することで柔軟性を保ちつつ、剛性を強化できる手法を提案した。柔らかい特性によって身体的特徴に合わせることができ、強化された剛性(発生力)によって手や肘・肩などの上肢に対して運動支援が期待できる。

USE CASE

最終用途例

運動に応じた発生力や高い安全性を有する軽量デバイス

USE CASE 01身体への負担をかけることなく運動負荷の可変を実現

APPLICATION

補助員なしに個人でのフレイル予防・改善が実現

柔軟素材用いたソフトアクチュエータであるため、過度な負担をかけることなく樹脂板の枚数に応じた運動負荷を得ることができる。これにより家庭など個人での導入も容易になる。

STRENGTHS

強み

樹脂板形状や挿入方法によって動作と発生力を可変できる

STRENGTHS 01

大きな可動域を有し、高い力重量比を実現

初期状態から2.5程度伸長することができ、空気圧を加えた状態でも柔軟性を有している。また板の形状・拘束によって動作する方向を決定し、挿入する間隔によって発生力を変えることができる。さらに、430gで押出力150Nを出力可能。

TECHNOLOGY

テクノロジー

樹脂板による拘束および剛性強化手法について多数の論文誌に採択。また特許も出願している

TECHNOLOGY 01

様々な拘束手法によってさらなる剛性強化や回転動作も実現

アクチュエータを並列に拘束だけでは、多くのアクチュエータが必要となる(約9本)。そこで3本のアクチュエータを半径方向に広げることで以前の拘束方法と同等の力を有している。また、拘束方法によっては螺旋形状への動作や回転軸が湾曲した状態でも回転動作が可能な拘束方法も実現している(特願2022-124797)。これらの成果は国際論文誌として8編掲載されている(2020年～2022年)。

PRESENTATION

共同研究仮説

社会実装に向けたデバイスの実用化とアクチュエータの改良

共同研究仮説01

フレイル防止をめざした、デバイスの実装開発と検証

デバイスの共同開発およびアクチュエータの小径化・大径化

デバイスの実用化に向けた開発を行っていきたい。また実用化する際に、アクチュエータに使用される蛇腹状スリーブの小径化および大径化、さらに低圧駆動可能なシリコーン材料の開発が必要となる。

RESEARCHER

研究者

下岡綜岡山大学学術研究院自然科学学域(助教)

経歴

2016年に株式会社アドバネット入社。2020年に岡山理科大学工学研究科博士課程を修了　博士(工学)。2020年4月より松江工業高等専門学校電子制御工学科助教として勤務。2021年4月より現職。https://researchmap.jp/shimoso

研究者からのメッセージ

柔らかく力強い！そんなアクチュエータと福祉機器の開発をめざしています。

これまでソフトアクチュエータなどの要素技術、福祉や運動機器への応用について研究してきました。その中で人のような柔軟性と力を有するアクチュエータおよび機器の開発を中心に行っています。柔軟なソフトアクチュエータを用いることによって最大200Nの発生力と他動運動が実現できています。ご興味がありましたらご連絡いただけると幸いです。

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