Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá mệt mỏi cơ tại chỗ bằng NIRS - phát triển và đánh giá bộ đồ cơ bắp -
Tóm tắt
Mặc dù công nghệ tự động hóa máy móc và robot đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc làm cho sản xuất và phân phối trở nên dễ dàng và hiệu quả, vẫn còn cần đến lao động thủ công như chăm sóc sức khỏe và các công việc sản xuất khác. Những công việc này có thể gây ra các rối loạn liên quan đến công việc. Để giảm thiểu nguy cơ chấn thương hoặc bệnh tật liên quan đến công việc, chúng tôi đã phát triển một robot đeo được nhỏ gọn và nhẹ, gọi là "Bộ đồ cơ bắp", nhằm cung cấp hỗ trợ trực tiếp và vật lý cho việc di chuyển của con người. Sự phát triển của Bộ đồ cơ bắp có thể thực hiện được nhờ việc sử dụng cơ nhân tạo McKibben. Loại cơ nhân tạo này có ưu điểm là nhỏ gọn, nhẹ và đáng tin cậy. Bộ đồ cơ bắp có tính đa dụng và khả năng vận chuyển cao, nó hỗ trợ người sử dụng về mặt vật lý với khả năng tải trọng lớn hơn. Việc đánh giá hiệu quả là một điểm mấu chốt trong quá trình phát triển Bộ đồ cơ bắp và có thể ước lượng được bằng cách đánh giá mệt mỏi cơ bắp. Việc đánh giá mệt mỏi cơ bắp không chỉ cần thiết cho bộ đồ cơ bắp mà còn cho phục hồi chức năng, tập luyện cơ bắp và hỗ trợ thể chất cho con người. Mặc dù việc chuyển đổi tần số của phương pháp điện cơ đồ họa (EMG) thường được sử dụng để đánh giá mệt mỏi, nhưng nó có những nhược điểm nhất định tùy thuộc vào điều kiện và môi trường. Ví dụ, không thể áp dụng trong trường hợp co thắt động học. Hiện tại, không có thiết bị hoặc phương pháp nào có thể đo mệt mỏi cơ bằng cách không xâm lấn và đơn giản. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng quang phổ hồng ngoại gần (NIRS) để đo nồng độ hemoglobin oxy hóa và hemoglobin không oxy hóa trong cơ của người đeo một cách gián tiếp; thuật ngữ mới ΔHbt được định nghĩa và mức độ mệt mỏi cũng được đánh giá. Sau đó, chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm đánh giá bộ đồ cơ bắp sử dụng các chỉ số độ bão hòa oxy trong máu và thuật ngữ mới ΔHbt để ước lượng hiệu quả của bộ đồ cơ bắp.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
European Agency for Safety and Health at Work. . Accessed 6 Feb 2014, [http://osha.europaeu/en/publications/factsheets/9]
National Institute for Occupational Safety and Health. . Accessed 14 Jan 2014, [http://www.cdc.gov/niosh/docs/97–141/ergotxt3.html]
Kobayashi H, Matsushita D, Ishida Y, Kikuchi K: New robot technology concept applicable to human physical support -the concept and possibility of the muscle suit (wearable muscular support apparatus) -. J Robot Mechatr 2002,14(1):46–53.
Kobayashi H, Shiiban T, Ishida Y: Realization of All 7 motions for the upper limb by a muscle suit. J Robot Mechatr 2004,16(5):504–512.
Kobayashi H and Suzuki H (2005) Development of a New Shoulder Mechanism for a Muscle Suit. Paper presented at IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots & Systems (IROS’05) Edmonton, Alberta, Canada, 2–6 Aug 2005, TAII-13:pp.2727–2732
Hiroshi K, Hirokazu N (2007) Development of Muscle Suit for Supporting Manual Worker. IEEE/RSJ International Conference on Robot and Systems Sanya, China, 29 Oct – 2 Nov 2007, pp.1769–1774
Muramatsu Y, Kobayashi H, Sato Y, Jiaou H, Hashimoto T and Kobayashi H (2011) Quantitative Performance Analysis of Muscle Suit - Estimation by Oxyhemoglobin and Deoxyhemoglobin. In: Proceedings of 2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Phuket, 7–11 Dec 2011, pp 293–298
Muramatsu Y, Kobayashi H, Sato Y, Jiaou H, Hashimoto T, Kobayashi H: Quantitative performance analysis of exoskeleton augmenting devices -muscle suit- for manual worker. Int J Autom Technol 2011,5(4):559–567.
Muramatsu Y, Umehara H, and Kobayashi H (2013) Improvement and Quantitative Performance Estimation of the Back Support Muscle Suit. Proceedings of The 35th International Conference on the IEEE Engineering Medicine and Biology Society (EMBC 2013), Osaka, 3–7 July 2013, pp 2844–2849
Japan Industrial Safety and Health Association. . Accessed 14 Jan 2014, [http://www.jisha.or.jp]
Maki A, Obata A: Development and outlook from near-infrared spectroscopy to optical topography. J Jpn Coll Angiol 2009,49(2):121–130.
Oka T: Measurement of oxidative metabolism in the isometric exercise of medial vastus muscle by near infrared spectroscopy: a study on diagnostic indices and their reliabilities. Jpn J Rehabil Med 1999,36(8):526–532. 10.2490/jjrm1963.36.526
Yamamoto K: Measurement of dynamic change in muscle oxygenation using near-infrared spectroscopy. J Jpn Soc Stomatognath Funct 2006, 12: 93–99. 10.7144/sgf.12.93
Motohashi K, Kiryu T, and Chigira T (2006) On-Site Evaluation of Muscle Fatigue During Repetitive Exercise. IEICE Technical Report MBE2006–11, IEICE, Tokyo, pp.41–44
Yoneyama S, Kudo N, and Yamamoto K (2004) Simulation of muscle metabolism for analyses of muscle oxygenation measure by NIRS-Steady and transient responses to exercise-. IEICE Technical Report MBE2004–12, IEICE, Tokyo, pp.5–8
Muramatsu Y and Kobayashi H (2012) Muscle Fatigue Assessment using NIRS. Proceedings of the 1st Annual IEEE Healthcare Innovation Conference of the IEEE EMBS, Houston, USA, 7–9 Nov 2012, pp 223–226
Muramatsu Y and Kobayashi H (2013) Assessment of Local Muscle Fatigue by NIRS. Proceedings of the 2013 7th International Conference on Sensing Technology ICST 2013 Wellington, New Zealand, 3–5 Dec 2013, pp 624–630
Chou CP, Hannaford B: Measurement and modelling of McKibben pneumatic artificial muscles. IEEE Trans Robot Autom 1996, 12: 90–102. 10.1109/70.481753
Schulte HF Jr (1961) The characteristics of the McKibben artificial muscle. In: The Application of external power in prosthetics and orthotics. National Academy of Sciences-National Research Council, Washington D. C.
Kobayashi H, Aida T, Hashimoto T: Muscle suit development and factory application. Int J Autom Technol 2009,3(6):709–715.
Hitachi Medical Corporation. . Accessed 6 Feb 2014, [http://www.hitachi-medical.co.jp/product/opt/index.html]
Spectratech lnc. . Accessed 6 Feb 2014, [http://www.spectratech.co.jp/En/indexEn.html]
Isao K, Nobuhito I, Kazumi K, Masato S, Hidekatsu T: Differences in muscle oxygenation level according to gender during isometric hand-grip exercises. J Hokkaido Univ Ed 2003,54(1):89–96.
Hanya S: Effects of the valsalva maneuver on the mechanical properties of the main pulmonary artery: relationship to pulse wave reflection. J Jpn Coll Angiol 2010,50(2):189–195.