富山大学工学部 電気電子工学コース 生体ロボティクス制御工学研究室 Bio-Robotics Control Engineering Laboratory

生体ロボティクス制御工学研究室

Bio-Robotics Control

研究紹介

足首専用拘縮防止ストレッチング装置の開発

現在まで機械化が難しかった足首関節用のストレッチング装置を開発しました

  • ギブス固定や長期寝たきり状態により足首の拘縮が起きます。
  • 特に高齢者が手術後に足首を動かさないと拘縮が起き、 最悪の場合「寝たきり」になる事があります。

これを防ぐための理学療法士が行う関節ストレッチングが以下の動画です。

お使いのブラウザは動画タグに対応していません。

  • ストレッチングは1日忘れると、元に戻すのに18日リハビリが必要と言われています。

我々の研究室ではこの施術の機械化をこころみました。

特長・使用例

  • 足首の拘縮防止以外にアキレス腱及び下腿三頭筋や大腿二頭筋などのストレッチが行え、長時間同じ姿勢による足のむくみなどにも効果が期待できます。
  • 負荷設定や体格、足首角度を使用者に合わせて調整できるので無理のないリハビリが可能です。
  • 設定した負荷でストレッチしますが違和感や痛みを感じた時は、即座に緊急停止する事が出来ます。

これからの利用イメージ

超音波を利用した世界最高速度の時間分解能を持つ気体センサの発明

超音波を利用した世界最高速度の時間分解能を持つ気体センサの発明

  • 超音波(400 kHz)を利用した世界最高速度の時間分解能を持つ気体センサの開発を行いました
  • 従来利用されている気体センサは「化学」反応を利用して気体濃度を計測するので最高速度で200 msec,　特に低濃度(ppmレベル）時は数十秒の計測時間がかかります。
  • 我々の開発したセンサは超音波と気体分子の振動状態を「物理的に」計測することで、ppmレベル、400 kHzという速度で濃度分析を行えます。

 

応用領域

  • 呼気センサとして利用すれば、従来の呼気センサでは計測不可能な時間領域の情報を捉えることができます

  • Tempが従来の温度センサを利用した呼気計測の波形です。滑らかな変化しかしていないことがわかります。CO2を利用したセンサも、時定数としては同程度です。
  • Ultrasonicが提案センサの波形です。最初に、CO2が含まれない空気（水蒸気のため、軽い気体＝電圧が下がる）が吐き出され、その後空気より思いCO2が吐き出されていることがリアルタイムにわかります。

 

スマート画像領域自動分解フィルタ

新しい画像イメージのセグメンテーション手法を作り出しました

  • 画像処理の世界で一番難易度が高いとされる処理が「セグメンテーション」です。
  • 提案手法は以下の図のように、色で同一と思われる領域を、人間の見た目のように自動的に領域分けします。
  • かつ、面倒な処理は一切なく、約2.5回、画像を上からしたにスキャンするだけで領域わけを行います。

http://linkrandom.blogspot.com/2011/07/japanese-words-for-day-more-produce.html

  • 応用領域は広く、一緒になって研究開発を行ってくれる人を大学で待っております。

 

メンバー紹介

戸田 英樹

戸田 英樹准教授

Hideki TODA, Associate Professor

略歴

筑波大学 第一学群 自然学類 物理学科 卒業. 筑波大学 大学院 工学系研究科 知能機能工学専攻 修了. 筑波大学 大学院 システム情報工学研究科 知能システム工学専攻 博士課程 卒業. 産業技術総合研究所 人間福祉医工学研究部門 マルチモダリティ研究グループ 特別研究員. 富山大学 大学院 理工学研究部 講師. 富山大学 大学院 理工学研究部 准教授.

学位・資格等

博士 (工学)

専門分野

医療ロボティクス
生体制御工学

主な業績

  • 世界最高速 (400 kHz) 最高精度 (ppm-ppb) 気体濃度センサ
  • 足首関節専用拘縮防止ストレッチング装置
  • 2 スキャンラインスマート画像セグメンテーション方式の提案

研究業績

Recent/Selected Publications

論文・発表

  • High-speed gas sensor for chemosensory event-related potentials or magnetic fields,Journal of Neuroscience Methods, Vol. 152, pp.91-96,2005
  • Three-dimensional link dynamics simulator based on N-single-particle movement, Advanced Robotics, Vol. 19, Issue 9, pp.977-993, 2006
  • A multi-link system control strategy based on biological reaching movement, Advanced Robotics, Vol. 20, Issue 6, pp.661-679, 2006
  • 超音波を利用した高速呼吸センサの開発, 生体医工学, Vol.44(4), pp.567-575, 2006
  • Ankle joint pushing mechanism by stabilization of ankle position using a brace structure, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol. 10, No.1, pp.1-11, 2016
  • Experimental Study of Ankle Joint Pushing Mechanism Concerning About the Horizontal Movement of Talus, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 29, No. 2, pp. 299-305, 2017

著書・編著

  • バイオファブリケーション：３次元生体組織を生産するための製造加工技術、再生医療製品の許認可と組織工学の新しい試み, シーエムシー出版,pp.146-156

その他の業績

patent

  • 特許第4635232号, 気体濃度計測装置および気体濃度計測方法

  • 出願国US, 特許第6823715号, Gas concentration measuring apparatus and method」(US特許)

  • 特許第3932365号, 呼吸モニター装置

  • 実用新案3139098号, 臭覚検査キットのシート型ニオイ提示具

  • 特許第4635232号, 超音波気体濃度計測方法の最適化方法

  • 特許第4734670号, 高速ガス漏洩検知器

  • 出願国DE, 特許第DE000010312462A1号, Densitometer based gas concentration measuring apparatus for gas analysis, amplifies triangular transmitting and receiving ultrasonic waves and compares with set threshold values, to detect concentration change

  • 特願2012-153658, 特開2014-14493, 足首関節運動装置

  • 特許第5082108号, ガス成分検出装置

  • 特願2013-234362, 特開2015-095115, 領域分け方法，領域分けプログラム及び画像処理システム

  • 特願2013-170871, 特開2015-041166, 対象物追跡方法及び対象物追跡システム

  • 特願2013-170577, 特開2015-039414, 背筋動作補助装置

  • 特願2014-113095, 特開2015-226609, 改良型足首関節運動装置

PAGETOP