（応用研究として同じ国リハ研究所内の義肢装具研究部や福祉機器開発部の協力を得て行っています。）

目的

　義足ソケットの内部や車椅子の座面に挿入することが可能な薄くて小型のシート型せん断力センサの開発を行っています。

これまでの成果

　センサデバイス自身が研究室内で新規に開発されたもので、液体電解質を用いた独自の原理・構造に基づき動作します（図1）。これまでに厚みが0.7mmのものを開発しており（ヘッド部の最小直径は6.5mm）、センサを駆動しパソコン上にデータを取り込むための携帯型測定システムも開発済みです（図2）。さらに独自の補償法により、温度センサを内蔵せずに温度変動の抑制に成功している他、圧力の影響もほぼ受けません。センサヘッドからコネクタまでのフラットケーブルも長く延ばすことが可能なので、センサを義足の内側面等に組み込むことが容易になります。

　センサと測定装置は既に複数の共同研究者に配布しており、それぞれ応用研究成果が出つつあります。

　また、派生型センサとしてセンサの中央を軸とするトルクセンサを開発しています。

センサの動作原理

図1　センサの動作原理



せん断力センサと測定システムの写真

図2　せん断力センサ（左）と測定システム（右）の写真

関連資料・論文

  1. S. Shirogane, S. Toyama, M. Hoshino, A. Takashima, T. Tanaka, Quantitative Measurement of the Pressure and Shear Stress Acting on the Body of a Wheelchair User Using a Wearable Sheet-Type Sensor: A Preliminary Study, International Journal of Environmental Research and Public Health, 19, 13579 (2022).
  2. 樋口凱、中村隆、外山滋、中村康二、阿久根徹、下腿義足の懸垂方法の違いがソケットと断端間に生じるせん断力に与える影響、第38回義肢装具学会学術大会抄録集(2022).
  3. K. Watanabe, K. Hara, S. Toyama, Development of Hybrid Three-axis Load Sensor, Sensors and Materials, 32(2), 779-790 (2020).
  4. 石濱裕規、中村靖彦、平沼祐次、白銀暁、外山滋、リフト移乗開始姿勢が利用者の仙骨部に及ぼす影響、第35回リハ工学カンファレンス、18-19 (2021).
  5. S. Shirogane, S. Toyama, A. Takashima, T. Tanaka, The relationship between torso inclination and the shearing force of the buttocks while seated in a wheelchair: Preliminary research in non-disabled individuals, Assistive Technology, 32(6), 1949-3614 (2020).
  6. 中島潤、手嶋吉法、山下涼平、山口富治、任点、外山滋、耐熱性せん断力センサの開発、第37センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム、27P3-SSL-50 (2020).
  7. K. Watanabe, K. Hara, S. Toyama, Novel Sheet-Type Torque Sensor Using Electrolyte, Conference Paper of 2019 IEEE SENSORS.
  8. T. Nakamura, K. Nakamura, H. Imai, S. Toyama, Measurement of Shear Stresses on a Residual Limb in a Prosthetic Socket, ISPO 17th World Congress, Abstract Book, p. 390 (2019).
  9. 中村康二、中村隆、今井大樹、外山滋、新規シート型せん断力センサの実用評価　－義足ソケットの懸垂方法の比較－、第34回日本義肢装具学会学術大会講演集、P1-2-3 (2018).
  10. S. Toyama, S. Shirogane, T. Nakamura, K. Watanabe, K. Hara, Development of Thin Shear Force Sensor Aimed at Improving QOL for Persons with Disabilities, Eurosensors 2018, Proceedings, 2(13), 704 (2018).
  11. 白銀暁、外山滋、車椅子座位における臀部せん断力の姿勢履歴効果、車椅子シーティング研究、2, 10-15 (2017).
  12. 外山滋、障害者への応用を目指したシート型せん断力センサの開発、電気学会研究会資料、CHS-17-32, BMS-17-59, 9-14 (2017).
  13. S. Toyama, Y. Tanaka, S. Shirogane, T. Nakamura, T. Umino, R. Uehara, T. Okamoto, H. Igarashi, Development of Wearable Sheet-Type Shear Force Sensor and Measurement System that is Insusceptible to Temperature and Pressure, Sensors, 17(8), 1752 (2017).
  14. 外山滋、測定装置、特願2017-128010、特許第6867573号．
  15. S. Toyama, Y. Tanaka, Y. Ishikawa, K. Hara, Simple Fabrication Method to Produce Flexible Electrode Capable of Soldering, Sensors and Materials, 28(4), 279-288 (2016).
  16. 外山滋、田中靖紘、白銀暁、海野暁央、五十嵐洋、「シート型せん断力センサの開発と褥瘡発生警告システム構築への試み」、電気学会研究会資料、CHS-15-9, pp. 37-40 (2015).
  17. 海野暁央、五十嵐洋、田中靖紘、外山滋、「シート型剪断力センサおよび測定システムの開発」、電気学会研究会資料、CHS-14-18, pp. 15-18 (2014).
  18. S. Toyama, S. Utsumi, T. Nakamura, T. Noguchi, Y. Yoshida, A Novel Thin Shear-Stress Sensor Using Electrolyte as a Conductive Element, Sensor Letters, 11, 442 (2013).
  19. 田中靖紘、海野暁央、五十嵐洋、中村隆、外山滋、「電気化学を用いたシート型剪断力センサの開発：電極設計の指針化のためのコンピュータシミュレーション」、電気学会研究会資料、フィジカルセンサ研究会 pp. 49-53 (2013).
  20. 野口晃正、吉田泰彦、外山滋、「電解質型ずれ応力センサの開発」、電気学会研究会資料、CHS-10-020, pp. 27-31 (2010).