早産児向けスキンシップ触覚療法用ソフト空気圧ロボットデバイスの設計と実験的検証
Design and experimental validation of a soft pneumatic robotic device for preterm infant skin-to-skin tactile therapy
早産児の神経発達に不可欠なスキンシップ触覚刺激を、訓練された人員の不足や手作業のばらつきといった課題を克服するために、ソフト空気圧ロボットシステムが開発された。このシステムは、臨床現場の専門家による触覚刺激の測定(軽度刺激で平均0.594N、中程度刺激で1.267N)に基づき、空気圧アクチュエータの圧力を制御する。3x3のテキスタイル空気圧アクチュエータマトリックス、電気空気圧アクチュエーションシステム、圧力センサー、電流監視機能を統合し、2つの制御戦略(ベースライン圧デッドバンドコントローラーと改良型デッドバンドコントローラー)を評価した。改良型コントローラーは、治療圧帯域内での時間を30.8%から76.1%に増加させ、平均圧力誤差を0.68kPaから0.15kPaに、RMS誤差を0.92kPaから0.38kPaに低減させた。このソフトロボットプラットフォームは、臨床的に根拠のある参照値、圧力ベースのクローズドループ制御、安全志向の電流監視を組み合わせることで、再現可能で安全な前臨床プラットフォームを提供する。
- 早産児向けスキンシップ触覚療法用のソフト空気圧ロボットデバイスが設計・実験検証された
早産児の神経発達支援という医療ニーズに、ソフト空気圧ロボットによる触覚療法デバイスが定量的な制御精度で応えた点が注目に値する。従来は人手に依存し再現性に課題があった領域を、クローズドループ制御と電流監視で安全かつ定量的に再現可能にした点で、新生児集中治療室(NICU)向けロボティクス市場の新たな開拓可能性を示している。改良型デッドバンドコントローラーにより治療圧帯域内維持時間が30.8%→76.1%に向上した制御性能は、今後の動物実験や治験での標準化につながる可能性があり、医療ロボットスタートアップにとってはニッチだが高付加価値な応用領域と言える。