| Project/Area Number |
23K25251
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| Project/Area Number (Other) |
22H03997 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
田中 英一郎 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (10369952)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 慧 広島大学, 医系科学研究科(保), 助教 (10711070)
弓削 類 広島大学, 医系科学研究科(保), 名誉教授 (20263676)
李 義頡 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (60240404)
大澤 啓介 九州大学, 工学研究院, 特任助教 (80962117)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | 歩行補助 / 運動促進 / 感情評価 / 歩行訓練 / 疲労評価 / リアルタイム感情疲労評価 / 人間状態モデル / 人に寄り添う自動チューニング / 底背屈動作補助 / 筋疲労評価 / 歩行制御 |
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| Outline of Research at the Start |
脳卒中などによる麻痺患者向けの歩行訓練装置は各種製品化されているが，脳卒中防止のための高齢者，フレイル向けの運動促進が必要である．また訓練により自立歩行可能な軽度麻痺患者の自発的歩行訓練が容易にできるような歩行補助装置を開発する．さらに，当人のモチベーションの向上・維持のため，使用者の感情と筋疲労をリアルタイムに評価し，その状態に応じて自動的に設定される目標動作に基づき装置が制御されるシステムを構築し，効果的な運動・訓練を実現する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年脳卒中患者が増加し，少子高齢化により患者を介助するスタッフや家族に負担がかかっている．そこで，脳卒中患者が効果的に歩行訓練し，自立歩行できるようになるための歩行補助ロボットを開発したが，その次に脳卒中患者およびフレイル予備軍を減少させることが重要である．高齢者の運動促進，麻痺患者の歩行訓練はスタッフ同伴ではなく自身のモチベーションの維持が重要であり，効果的な補助のため，初年度は，感情と疲労を評価しその状況に応じた適切な補助を実現するシステムを構築した．2年目は，装着者の状態に応じて適切は異なることから，１）モータ式，２）モータレス式，３）ハプティクス式の装着用ハードウェアを開発した．１）モータ式は，常に装着者の歩行周期と歩幅に追従するだけでなく，歩行周期が変化しても常に各位相で装着者よりも早く動作して歩行運動を誘発する．また，階段昇降や起立着座も補助する多関節補助タイプも開発した．２）モータレス式は，歩行周期の自己管理が必要だが，足関節底背屈を電気を使用せずにばねやスライダー，リンクなどの機構だけで補助する．３）ハプティクス式は運動すべき健常者に動力補助はしない代わりに底背屈のタイミングを振動スピーカにより誘発する．これらを装着して実験した結果，１）モータレス式は，歩行周期が変化しても装着者との動作のずれが非常に少なく追従することを確認した．多関節補助タイプは，わずかな動作補助トルクでも筋活動が低減することを確認した．２）モータレス式を装着して歩行すると，遊脚期の足部の軌道が上昇することを確認した．３）ハプティクス式を装着すると，モータ式よりも底背屈角度が大きく誘発されることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題のうちの歩行補助機について，3種類の装置を提案しその有効性を確認することができたため．歩行中の情報提供およびモチベーション向上のための課題は残るが2024年度に実施する．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度で感情と疲労のリアルタイム評価および連動したシステム構築を実施し，2年目で装着者の状況に応じた各種歩行補助機を開発した．最終年である今年度は，更なるモチベーションを向上させるためのMRゴーグルやウェアラブルモニタの活用を検討する．
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