著者

武富 卓三 山海 嘉之

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.50, no.1, pp.105-110, 2012-02-10 (Released:2012-07-13)

参考文献数

7

被引用文献数

2

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The purpose of this study is to propose a method of a walking assistance by using an exoskeletal system “Hybrid Assistive Limb (HAL)” for cerebral palsy (CP) patients who cannot stand up and walk due to the abnormal generation of the bioelectrical signals (BES) in their lower limbs associated with the brain disease, and to verify the effectiveness of the proposed method through a clinical trial. HAL was developed to support the voluntary movement of the wearer based on the BES. The proposed method consists of two algorithms, that is, an assistance of voluntary movement in the swing phase and an assistance of weight bearing in the stance phase. The assistance of the voluntary movement determines the rotational direction of the actuator from the ratio of the abnormal BES by using sigmoid function during the swing phase. On the other hand, the assistance of the weight bearing adjusts automatically the stiffness and viscosity of the joint during the stance phase. In the clinical walking trial with a 3-meter walk using parallel bars, we confirmed that HAL including the proposed method achieved the patient's walking assistance. Especially, the assistance of the voluntary movement in the swing phase produced his leg-swing based on the BES signals. As a result, the walking speed, cadence and stroke width of the patient with HAL during this trial are 1.6m/min, 11.4 steps/min and 0.14m, respectively. In conclusion, we have proposed the method of the walking assistance method and thus, confirmed the effectiveness of the proposed method.

著者

山海 嘉之 京藤 康正 安信 誠二

出版者

筑波大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2000

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歩行障害者(要歩行リハビリ者、寝たきり高齢者、脊髄損傷者)の方を対象として、自律制御およびパワーアシスト制御の両機能を有する超軽量外骨格系パワードスーツに組み込み障害の程度(筋力の個人差やリハビリ状況)に応じて適応的かつ自律的装着者と協調して歩行支援を行なうパワードスーツを開発することを目的として、研究を実施し以下のような研究成果を得た。現時点で世界最新鋭のシステムである。1)本パワードスーツを軽量化のため部分的にシェル構造として製作し、完成度の高いメカニカルシステムとすることが出来た。2)完全自立システムとするために、搭載型小型コンピュータのオペレーションシステムをRT-Linuxで構築し、安定かつ信頼性の高い計測・制御系を開発する事ができた3)運動学的・機構学的観点からシステム設計を実施するため、シミュレータを用いて適応的運動制御系の検証および制御アルゴリズムの実装を行った。4)人間の意思を反映したシステムであることが求められる為、新たなアルゴリズムを開発するとともに、カセンサ、筋電信号(EMG)、COGセンサによる自律制御系およびパワーアシスト系が混在する複合システムを構築し、実験によりその有効性を示すことが出来た。5)予測制御を組み込み、更に、人間との親和性を高めるため、人間の動作パターンのデータベース化を行い、これを用いた自律・パワーアシスト複合系を開発することができた

著者

髙嶋 倫太郎 河本 浩明 山海 嘉之

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.58, no.1, pp.28-38, 2020-03-10 (Released:2020-04-16)

参考文献数

21

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In this study, we proposed and developed a novel ultra-multijointed assistive mechanism for gripping, which can assist flexion and extension from the back of the hand. In addition, we confirmed the applicability of our mechanism to gripping of daily objects with assistance of flexion and extension by our mechanism. In the mechanism, many links are combined at the hinged joints, and a wire is inserted into the mechanism to transmit a bending force. To generate bending torque for the finger, the wire is pulled by the tip of the ultra-multijointed structure. When the wire is not pulled, no bending torque is generated for the finger, and the ultra-multijointed structure becomes flexible in the bending direction of the finger’s flexion and extension. By extruding this ultra-multijointed structure according to the finger surface length, which changes with flexion and extension, it is possible to adapt it to flex and extend for a wide range of finger postures for gripping daily objects. To confirm the applicability of the gripping assistant, we conducted experiments using a hand mockup and in a healthy volunteer. We have demonstrated the applicability of the assistive mechanism for providing assistive force to support fingers in gripping daily objects by assisting the flexion and extension of the fingers.

著者

大日方 太一 河本 浩明 山海 嘉之

出版者

情報処理学会

雑誌

情報処理学会論文誌 (ISSN:18827764)

巻号頁・発行日

vol.64, no.4, pp.926-940, 2023-04-15

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人間の作業に起因するミスはときに重大な事故につながるため,作業のモニタリングシステムは有用であると考えられる.作業には全身の動作で行われるものと手元の動作で行われるものがあり,全身と手元の情報を取得可能な状況下で手元の細かな動作を含めた動作認識ができれば,システムは様々な作業のモニタリングが可能になると考えられる.そこで本研究では,作業のモニタリングシステムの実現に向け,非接触に全身と手元の情報を取得可能な状況下で全身と手元の動作を認識可能な手法の提案・研究開発を行い,実際の手洗い作業での試験を通して提案システムによる作業の実施判断の実現可能性を明らかにすることを目的とする.モニタリングが必要な作業として,手指の複雑な動きがある手洗い作業を対象に提案システムを構築した.RGB-Dカメラを用いて非接触に全身と手指の骨格三次元座標を取得し,その骨格情報から一連の作業を認識するモニタリングシステムを開発した.動作の認識に使用したモデルは,手指と全身の骨格情報のそれぞれから特徴量を抽出・統合することで,手元と全身の動作を同時に認識可能にしている.手洗い作業の試験より,提案システムは手洗い動作をF値のマクロ平均87.1%で認識でき,一連の手洗い作業を高い精度で推定し,不足した動作を正しく判定できることを確認した.以上より,提案システムによる作業の実施判断の実現可能性を確認した.

著者

山海 嘉之 野々村 洸 高橋 厚妃

出版者

日経BP

雑誌

日経エレクトロニクス = Nikkei electronics : sources of innovation (ISSN:03851680)

巻号頁・発行日

no.1214, pp.79-82, 2020-04

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装着型サイボーグ「HAL」を開発するCYBERDYNE(サイバーダイン)が「スポーツテック」に参入した。ユーザーには米メジャーリーグで活躍する前田健太選手など世界のトップアスリートも含まれる注1)。同選手はHALを利用した自主トレーニングをスポーツ施設「IWA ACADE…

著者

長谷川 泰久 三上 康之 渡邉 航介 フィルズィメール ゼナブ 山海 嘉之

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

巻号頁・発行日

vol.2008, pp._2A1-B22_1-_2A1-B22_4, 2008

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This paper introduces a new wearable handring support system for a person who has trouble in motor capability of their upper limb.The support system is used not only for a support system to make their upper limb active in daily life but also for a rehabilitation system to reduce manual loads of physical therapists.The system measures three rotation angles of patient's head: pitch, roll and yaw to control three degrees of freedom of the support system; angle of elbow joint, angle of wrist joint and hand close/open, respectively. Hemiplegia patient who has paralysis on one half of the patient body can use both arms cooperatively by wearing the handling support system on the paralysis side. In our experiments, the system helps pouring task from POP bottle to a glass, while an upper limb on paralysis side of a user grasps the POP bottle and the other upper limb grasps the glass.

著者

上原 皓 河本 浩明 今井 壽正 白井 誠 曾根 政富 野田 幸子 佐藤 栄人 服部 信孝 山海 嘉之

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.57, no.6, pp.206-214, 2019-12-10 (Released:2020-02-29)

参考文献数

34

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Gait festination (GF) is one of the representative locomotion disturbances associated with Parkinsonism, which induces pulsion caused by increased stepping velocity. Fear of falling over and involuntary symptoms caused by GF can have a significant impact on quality of life. Considering previous interventional strategies for GF and their utility in daily life, physical intervention using a wearable system to assist postural disorder and the hastening phenomenon is necessary for patients with GF. The purpose of this study was to develop a wearable system that can assist the patient in extending the trunk and generating internal rhythm. Another objective was to confirm the effectiveness of the system for preventing GF by conducting a gait experiment in a Parkinsonism patient. To design an assistive method, we simulated lateral swing in the standing position based on features of Parkinsonism, and defined the mechanism and power configurations for the system. A power unit at the back of the waist transmits a cyclic force to the chest by a link in the frontal plane. A gait experiment was performed in a Parkinsonism patient with GF to confirm that reduction of the gait cycle is prevented by using the system. The result showed that the linear trendline slope of reduction of the gait cycle decreased. In addition, the maximum stooping angle decreased by half, and the cyclic assistance of the system and gait cycle were harmonized. These results suggest that the system developed is effective in preventing GF by supporting posture and generating internal rhythm.

著者

山海 嘉之 朱 疆 田中 秀岳

出版者

公益社団法人 精密工学会

雑誌

精密工学会誌 (ISSN:09120289)

巻号頁・発行日

vol.83, no.11, pp.979-982, 2017-11-05 (Released:2017-11-05)

著者

山海 嘉之 太田 道男

出版者

一般社団法人 日本人工臓器学会

雑誌

人工臓器 (ISSN:03000818)

巻号頁・発行日

vol.18, no.3, pp.1228-1231, 1989-06-15 (Released:2011-10-07)

参考文献数

6

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従来より開発してきた光波利用によるヘモグロビン濃度計測装置および体液系モデルを基に, 透析治療時の初期循環血液量の推定法を開発した。本ヘモグロビン濃度計測装置は体外循環血液チューブを発光部及び受光部からなる測定部に挟み, 発光部からの光が受光部に達するまでに血液中でどの程度減衰したかを測定するものであり, 本体液系モデルは簡易3コンパートメントモデルとして構成されている。本推定法は透析治療時に体外循環している血液に光をあてるだけで初期循環血液量の同定を行なうことができ, 従来にない全く新しい計測法である。これにより, 治療時の循環血液量の経時的変化を相対的変化としてだけではなく絶対量の変化として捉えることが可能となる。

著者

山海 嘉之 今井 拓司

出版者

日経BP社

雑誌

日経エレクトロニクス (ISSN:03851680)

巻号頁・発行日

no.1161, pp.97-101, 2015-11

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「ロボットスーツHAL」などを開発するCYBERDYNEが、新たな一歩を踏み出した。独自のプロセッサーやスーパーコンピューターを開発するPEZYグループと提携して、人間の運動中枢系を一部代替できる人工小脳機能のHALへの組み込みや、各種のロボットなどを対象にしたデ…

著者

太田 道男 山海 嘉之 山内 真 鎌田 忠夫 熊谷 頼篤 熊谷 頼明 小路 良 池辺 潤

出版者

The Japanese Society for Dialysis Therapy

雑誌

人工透析研究会会誌 (ISSN:02887045)

巻号頁・発行日

vol.17, no.3, pp.181-185, 1984

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HF用に開発されたダイアライザーのようなHi-Flux形のダイアライザーを用いて透析を行えばより高分子の物質の除去が期待できる. しかし, これらのダイアライザーは水の透過性が良く, 所定の除水量を得るためには, 従来の透析に比して膜間圧 (TMP) を低く保つ必要がある.<br>そのために限外濾過圧制御装置 (オートクランプ) を開発し, TMPを一定値に保ち所期の除水速度を自動的に保持することを試みた. この装置ではダイアライザー膜にかかる血液側と透析液側の差圧を測定し, この差圧を外部で設定した値に保つように, 血液回路に設けられたチューブ絞り機構を自動的に調節する. 東レB1シリーズのダイアライザーを使用することを想定して, 400500m<i>l</i>/hr程度の除水速度を設定するために, TMPが40-80mmHgの間を5mmHgごとに設定可能とした. 圧調整の精度は±3%, 測定系の精度を保持するために, 1台の差圧変換器のみを使用している. クランプ部は, チューブをベアリング機構を介して, 滑らかな曲面で締めつけ, チューブに余分な歪が加わらないようにし, またクランプの急激な開閉は避け, 回路中の血流量の急激な変化を避けている. In vitroの限外濾過量調節を東レ, B1-100, 200, Lで行った. Hi-Fluxのため, アセテートイントレランスを回避するため, ラクテート透析液を使用し, 模擬血液としてサビオゾールを用いた. 実験結果からは, 500m<i>l</i>/hrのUFRを得るためのTMPは, 45mmHg (B1-L), 65mmHg (B1-200), 80mmHg (B1-100) 等であり, 本方法が十分実現可能であることが確認された.

著者

佐藤 帆紡 川畑 共良 田中 文英 山海 嘉之

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

日本機械学会論文集 C編 (ISSN:03875024)

巻号頁・発行日

vol.76, no.762, pp.227-235, 2010

参考文献数

23

被引用文献数

7 22

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In the super aged society, it is expected that from now on the physical burden to caregivers will certainly increase. Transferring care-receivers between wheelchairs and beds is one of the heaviest physical labor to caregivers. To reduce the burden of the caregivers, we introduce Robot Suit HAL, which supports and expands the physical capability of humans during the daily activities. Particularly, in this paper we develop the upper half body of the HAL to support the wearer's force at upper limbs. We built a mechanism which locks the backdrivability of the power units of the HAL to assist the movement of the wearer's upper limbs. Through the demonstration of a transferring-care task with the HAL, we confirmed that the physical load on the upper limbs of the wearer was decreased and thus the wearer's trunk inclination angle was reduced, which contributes alleviating the physical load on around the lumber spine of the caregivers as well.

著者

古場 隼人 中田 金一 秋山 謙次 折目 由紀彦 高森 達也 山海 嘉之

出版者

公益社団法人 日本生体医工学会

雑誌

生体医工学 (ISSN:1347443X)

巻号頁・発行日

vol.49, no.1, pp.84-90, 2011-02-10 (Released:2011-12-13)

参考文献数

18

被引用文献数

1

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Ischemia is a main cause for many cardiovascular diseases, and can be caused by increases in the vascular resistance at the artery (Ra), as a result of a decreased artery diameter. Although Ra is useful for cardiovascular diagnoses, its evaluation was difficult in the past because Ra cannot be measured directly. The purpose of this study is to construct and verify a method for the quantitative evaluation of Ra for the future application of cardiovascular diagnosis. Ra cannot be measured directly; therefore, we developed a method for identifying Ra using the Aortic blood-pressure (AoP) and the blood-flow volume (Flow), which are measurable. In this method, we use a mathematical model that represents the characteristics of the vascular dynamics. Here, Ra is a parameter in the model, and is identified using the least square method applied to the measured AoP and Flow volume. Thus, Ra can be evaluated quantitatively as a reflection of the actual vascular resistance at the artery. Through animal experiments on seven pigs, we verified that Ra reflects the actual vascular resistance at the artery. First, the femoral arteries were exposed in order to install a flow-meter probe and a catheter for AoP measurement. Next, the femoral artery near the flow-meter probe was intentionally stenosed. As a result, the identified value of Ra significantly increased (P<0.05) by a factor of 3.58 (from 0.233±0.151 to 0.836±0.654 [mmHg min/ml] ). This result indicates that the identified resistance, Ra, reflected the vascular resistance at the artery. In conclusion, we showed it is possible to realize an evaluation method for vascular resistance at artery that can improve cardiovascular diagnoses.

著者

山根 隆志 丸山 修 西田 正浩 加藤 孝久 筒井 達夫 軸屋 智昭 山海 嘉之 大久保 剛 佐野 岳志 宮本 祐介

出版者

一般社団法人日本機械学会

雑誌

バイオフロンティア講演会講演論文集 (ISSN:13482939)

巻号頁・発行日

vol.2003, no.14, pp.39-40, 2003-09-17

著者

新宮 正弘 江口 清 山海 嘉之

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

日本機械学会論文集 C編 (ISSN:03875024)

巻号頁・発行日

vol.76, no.772, pp.3630-3639, 2010

参考文献数

24

被引用文献数

1 4

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Polio survivors with severe limb paralysis cannot move their limbs voluntarily because they have a significantly reduced number of motor neurons due to the poliovirus infection. There is a danger that their ability to control their neuromuscular system, in particular fundamental abilities such as balancing flexors and extensors in the neuromuscular system may decrease dramatically in the long-term. If such polio survivors could improve their ability to balance, it would be possible for them to use the "Robot Suit HAL" wearable movement support device. HAL anticipates its wearer's intended movements through the measurement of bioelectrical signals, and generates assistive torques to support their movements. This study proposes a biofeedback training method using visual information, with the objective of restoring motor functions using HAL. A biofeedback system that feeds-back bioelectrical signals visually was developed, and tested with a polio survivor. The polio survivor was able to adjust the balance of their muscular control through the proposed training method, and voluntary motion was recorded to a paralyzed knee using a single-joint type HAL. These results suggest that polio survivors who have been paralyzed for a long time may improve their ability to control their neuromuscular system by using the proposed training method.

著者

杉山 大輔 山根 隆志 西田 正浩 大久保 剛 佐野 岳志 山海 嘉之 筒井 達夫

出版者

一般社団法人日本機械学会

雑誌

流体工学部門講演会講演論文集 (ISSN:13482882)

巻号頁・発行日

vol.2004, 2004-11-24