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計算論的アプローチに基づく上肢訓練支援システムと機能回復モデルの構築

Research Project

Project/Area Number 25880031
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Cognitive science
Research InstitutionNational Rehabilitation Center for Persons with Disabilities

Principal Investigator

植山 祐樹  国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), その他部局等, 研究員 (30710800)

Project Period (FY) 2013-08-30 – 2015-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsリハビリテーション / ロボットセラピー / 至適方向 / 運動機能障害 / 脳卒中片麻痺 / 筋活動 / 評価関数 / 運動制御
Research Abstract

本研究では生体の運動制御モデルを基盤に、フィードバック情報が与える運動学習への効果を統合的に扱うことで機能回復モデルを構築し、効率的かつ最適な上肢運動の機能回復支援システム、およびリハビリテーションの開発を目的とする。
本年度は、そのための基礎的研究として、人差し指と親指によって発生力を制御し、物体を保持する精密把握のモデル化を行うことで、数値シミュレーションおよび計測値との比較を行うことを計画していた。しかし、手指の機構を上肢と同様に捉えることに問題があることが判明したため、手指動作のモデル化の前に、手指動作と腕運動の類似性、または差異について明確にしておく必要があるとの結論に至った。そこで、手指動作に加え、腕の運動にまで研究対象を拡大し、その制御機構の比較検討を行うように研究計画の変更を行った。今年度の主な成果は、(1)数値実験による上肢運動中の筋活動の再現、(2)運動制御における至適方向の機能的役割の検討、ならびに(3)脳卒中による上肢運動機能障害および回復過程のモデル化、の3点となる。
(1)では、運動中に生じる特徴的な筋活動パターンが、位置、速度および力の項で構成される評価関数を最適化することで再現されることを示した。(2)では、一次運動野はフィードバック制御におけるフィードバックゲインとして機能していると考えられ、一次運動野の神経細胞が有する至適方向は、筋骨格系システムにおいて、ある種の最適化を行った結果として観測されるものであることが示唆された。そして、(3)では、脳卒中による上肢の運動麻痺、およびリハビリテーションによる回復過程のモデル化を行い、脳の可塑性に基づいた観点から、ロボットを利用したリハビリテーションが有効であることを示した。
以上の研究成果に基づき、今後は、脳卒中片麻痺等の運動機能障害を対象に、至適方向に基づいたリハビリテーションの開発を行う予定である。

Current Status of Research Progress
Reason

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All Other

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] Feedback Gain Indicates the Preferred Direction in Optimal Feedback Control Theory

    • Author(s)
      Ueyama, Y.
    • Organizer
      The 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control (AMC2014)
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市港北区)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Cost Structure in Optimal Control on Biological Arm Movement: A Simulation Study

    • Author(s)
      Ueyama, Y.
    • Organizer
      The 20th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP2013)
    • Place of Presentation
      EXCO(大韓民国デグ市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 大きさ-重さ錯覚における行動と重量知覚に関する計算モデルの提案

    • Author(s)
      植山
    • Organizer
      第7回Motor Control研究会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-09-12   Modified: 2019-07-29  

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