バイオニック(義肢)ハンドと小型モーター

バイオニックと小型モーター

1970年代に、「600万ドルの男」というタイトルのアメリカのドラマが大ヒットしました。主人公 元NASAの宇宙飛行士 スティーブオースティン大佐は宇宙飛行中の事故で左目失明、右腕・両足不随となる重傷を負いました。

損傷した部分は、実験的手術で、バイオニック(義肢)の手足に置き換えられました。この手術がオースティン大佐に並外れた能力を与えました。シリーズのタイトルは、手術のコスト、600万ドルから始まったもので、この金額は現在の同等物よりもはるかに大きな金額です。

時間の経過とともに、状況は大きく変化しました。テクノロジーの進化により、バイオニック(義肢)はもはや珍しくなく、コストが大幅に削減されました。したがって、手足を失っても、機能を(完全にではなくても)回復するためにバイオニック(義肢)に置き換えることができます。

これは特に手の場合に当てはまり、手の損失は生活の質に大きな影響を与える可能性があります。バイオニックハンドなどの補綴装置は、正常な機能を模倣することができ、これは身体的および精神的回復の基本となります。

カスタマイズするデバイス

Petty Officer 2nd Class Greg Mitchell of the United States Navy – DVIDS Archive, パブリック・ドメイン, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4866176による

複雑な構造に基づいたバイオニックハンドなどのプロテーゼ(人工物)は、特定のニーズや個々の特性に適合させる必要があります。優れたプロテーゼは信頼性があり、以前の触覚に近い動きを取り戻すことができます。 バイオニックハンドの重さは400〜600グラム、これは人間に手と同じくらいの重さです。筋電信号、体内の小さな電気信号により制御されます。これらは、筋肉の収縮によって生成され、心臓診断の心電図と同じ方法で、皮膚の電極で測定できます。プロテーゼロッドに組み込まれた2つの電極が筋電信号を検出し、制御電子機器に転送します。これらの信号は増幅され、指と親指を動かす5つの小さな電気モーター(指ごとに1つ)を作動させるために使用されます。つまり、手を開いたり閉じたりします。筋肉の収縮の強さが速度とグリップ力を制御します。弱い信号は遅い動きを生成し、強い信号は速い動きを生成します。非常に正確な制御を行うために、手の各指には、独自の小型モーターが装備されています。 4本の指のモーターは手のひらにあり、5番目の指のモーターは親指にあります。各モーターにはエンコーダーが挿入されており、指の位置をいつでも正確に検出します。

マイクロモーター(小型モーター)

DCコアレスマイクロモーター(DC小型モーター)は軽量であるだけでなく、頑丈でサイズが小さく、高出力/体積比であるため、バイオニックハンドに使用されています。さらに、エネルギー消費量が少ないため、補綴物を充電することなく数日間使用できます。

バイオニックハンドは、ユーザーに高度な機能を提供するために開発され続けており、そのいくつかには、個々の指の動きや感覚の受信が含まれる場合があります。したがって、例えば、平らな物体を保持すること、リモートコントロールを操作すること、キーボードでタイプすること、特定の重量の荷物を運ぶこと、または眼鏡を保持することが可能です。

俊敏な手の動きをすることは難しいとされてきましたが、現在では研究がかなり進んでいます。義手に組み込むことができるセンサーには、位置と力/触覚という2つのタイプがあります。位置センサーは手に自己受容感覚を提供し、力/触覚センサーは、圧力と触覚を測定し、神経を通じて脳にフィードバックします。 義手にはいくつかの種類があり、日本では能動義手が多く使用されていますが、今後は上記に述べたような筋電義肢が増えていくのではないかと言われているそうです。

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