「着るレントゲン」に背筋の活動を計る「筋硬さセンサ」内蔵へ
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介護施設などの職場では、作業員の負担や疲労の軽減などを含めた腰痛予防が求められている。そのため、介護職員の負担軽減向け介護支援ロボット(ロボットスーツ)の開発なども行われている。
(臨床工学技士コラム :ALS患者ら向けのロボットスーツが国内発売へも参照)
北海道大学では、株式会社ニコン(東京都港区、牛田一雄社長)は共同開発していた、作業中の腰の負担を可視化する「着るレントゲン」について、従来の腰まわりの姿勢と負担を推定する内臓センサに加えて、「背中の筋肉」の活動を計測するセンサを内蔵したと2016年12月16日に発表した。
腰の負担測定センサ内臓ウェア「着るレントゲン」
同共同研究グループでは、2015年に作業の「軽労化(R)」に対する取り組みとして、いつ、どのような作業で、どの程度、といった作業者への負担のかかり方を簡易に察知できるセンサ内蔵ウェア「着るレントゲン」を開発していた。
装着することで、ウェアに搭載された加速度センサと曲げセンサの情報から、腰の負担(椎間板圧迫力)を計算するために『腰仙椎アライメント』(脊椎の腰部の位置・姿勢)をリアルタイムにレントゲンと同精度で計測する。介護現場での実証試験では、介護者にかかる腰の負担をリアルタイムに計測・管理することにも成功していた。
一方で、ウェアに搭載されたセンサは加速度センサと曲げセンサのみであり、姿勢を変える際の自重での腰の負担については計測できたものの、患者の抱きかかえや荷物の持ち上げなどの外部から力を受ける際の作業の負荷には対応できないことが課題になっていた。
「背中センサ」を追加して、計測精度を3～5割向上
今回、新たに背筋の緊張力などの「背中の筋肉」の活動をリアルタイムで計測可能な「筋硬さセンサ」が内蔵されたことで、持ち上げる荷物の重さなどの作業の負荷が不明でも腰の負担の増減について詳細に分析できるセンシング技術が搭載されている。
背筋の緊張力は腰の負担の大部分を占めており、それを「筋硬さセンサ」によって正確に検知することで荷物の重さを逆推定し、腰にかかる負担を正確に推定する仕組みだ。
荷物持ち上げ実験では、従来の姿勢を変えた際にのみ腰の負担を測定するセンサだけを用いた手法よりも、腰の負担の計測精度が平均で約 3～5 割向上した。
さらに、介護職員の筋力補助向けのロボットスーツなどのアシストツールを活用して腰を補助した場合などにも腰負担の軽減度合いを可視化できるという。
柔軟な素材の新ウェア、長時間駆動や軽量化も特徴
装着すると腰と背筋に密着する柔軟な素材のウェアは、内蔵されたマイコンにより計算・制御・データ保存が可能で、バッテリは8時間駆動、バッテリ込みで約400gと軽量化も図られている。腰部X線画像の撮影データも増やし、アライメント推定精度も高めた。
今後、共同研究グループでは、介護施設などの労働現場で活用できる製品・サービスとしての展開を検討している。また、腰負荷データを蓄積することで、ビッグデータ解析も可能になり、作業による腰負荷の軽減、人員配置の最適化などの業務改善ソリューションの提供にも繋げる予定だ。
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