磁気センサで義肢制御精度向上─ 磁性ビーズで筋長直接測定、ミリ秒オーダーフィードバック
筋電図(EMG)の限界を磁気マイクロメトリ(MM)で突破
義肢装着者の最大課題は自然な肢運動と同等の制御。主流の筋電図(EMG)は筋電気活動のみ計測、筋長・収縮速度不明で制御限界あり。表面電極は低精度、埋込電極は侵襲的・高コストながらやや高精度止まり。
磁気マイクロメトリ(MM)の原理
- 切断残存筋(残肢)に微小磁性ビーズ対を埋込
- ビーズ間相対変位測定で筋収縮量・収縮速度を直接算出
- ミリ秒オーダーでバイオニック義肢へフィードバック
制御システムへの統合
筋収縮データ→コンピュータモデルでファントム肢(幻肢)空間位置予測→義肢関節目標位置・速度算出→シンプルロボットコントローラで関節制御。患者のメンタルイメージ通りの動作実現。
センサ配置の柔軟性
センサは衣服上、皮膚表面、義肢外部等に配置可能。埋込ビーズは生涯交換不要の低侵襲性。
応用展開
- 機能的電気刺激(FES)改良:脊髄損傷者の運動機能回復支援
- ロボット外骨格制御:脳卒中・筋力低下者の関節補助。磁石+外骨格=人工筋で生物学的筋出力増幅
センサー
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