| Project/Area Number |
23K25252
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
22H03998 (2022-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
She Jinhua 東京工科大学, 工学部, 教授 (10257264)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 弘美 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (40624945)
橋本 洋志 東京都立産業技術大学院大学, 産業技術研究科, 教授 (60208460)
石黒 圭応 東京工科大学, 医療保健学部, 教授 (60367430)
中後 大輔 関西学院大学, 工学部, 教授 (90401322)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
|
|---|
| Keywords | 筋シナジー / 随意運動 / ペダリング / 歩行パターン / sEMG（表面筋電） / 筋骨格モデル / 等価入力外乱手法 / 繰返し制御 / 等価入力外乱 / リハビリテーション / 規範パターン / 筋シナジー解析 / ズミカル歩行 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究は、脳卒中後片麻痺患者を対象としたリズミカルな正常歩行のためのリハビリ方法を考究することを目的とする。まず、筋シナジーを基に、座位ペダリング訓練は歩行リハビリに有効となる条件とその方策を明らかにする。次に、健常者の規範歩行パターンと患者の歩行パターンとの差を、患者の欠損した筋シナジーを用いて表現する。それから、以上の結果を用いて、患者の歩行パターンおよび各生態情報から、患者の欠損した筋シナジーを推定し、規範パターンに近づく支援力の設計方法を見出す。最後に、左右独立な下肢リハビリ機械を設計し、また、空間における繰返し制御系を考案し、見出した支援力を実機に反映するリハビリシステムを構築する。
|
| Outline of Final Research Achievements |
This study devised rehabilitation methods for rhythmic normal gait in post-stroke hemiplegic patients. First, we conducted walking and pedaling experiments on normal subjects and patients to obtain their respective movement patterns, and modeled lower limb activity by fusing the movement data with surface electromyography data. Next, we developed a lower limb rehabilitation device for pedaling exercise and presented a high-precision extraction method of surface electromyography signals during pedaling exercise, and discussed the application to muscle synergy to rehabilitation. On the other hand, from the standpoint of control theory, we improved the equivalent-input-disturbance approach to enhance the performance of estimation and suppression of various disturbances, and extended the repetitive control to the spatial domain so that it can be directly applied to pedaling motion control.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，各種工学技術を導入し下肢動作における筋活動の検討を行った。筋シナジーを表現する筋骨格シミュレーターにより解析し，それを基に制御理論をリハビリ方策に導入して感覚運動協調訓練を効果的に行った。学術的意義として，ヒトの運動制御メカニズムの理解を深め，人間と機械のインタラクションを促進し，ロボットによる定量的かつ再現性の高いデータが収集可能になり，臨床研究の精度を向上させることができた。また，繰返し制御やアクティブ外乱抑制などの制御理論の研究促進と応用分野の拡大につながった。社会的意義として，理学療法士の負担低減，在宅・遠隔リハビリの実現，健康寿命の延伸と医療費削減に寄与することができた。
|
