機能的電気刺激(FES)による任意のリーチング動作の再建に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10780525
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡邉 高志 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90250696)
• Keywords: 機能的電気刺激 / FES / 運動機能再建 / リーチング / 片麻痺歩行 / マン・マシン・インターフェイス / 三次元位置 / 加速度

Research Abstract

本研究では、再建したい動作のための刺激データをあらかじめ用意しておくのではなく、患者の意志に応じて、実時間的に刺激データを生成して任意の動作を実現する方法を研究する。まず、上肢の運動機能再建に不可欠な“リーチング"に着目し、障害者がFESによって自由なリーチング動作を再建する事の可能なシステムの構築を目的として研究を行った。また、対麻痺者がシステム操作を意識しないでさまざまな条件下での歩行を可能にするFESシステムのためのインターフェイスについても研究を行った。今年度は、これらの研究に関して、以下の成果を得た。
1. リーチングを行うための患者の意志を、“手を伸ばすための目標位置(例えば、コップの位置)の三次元座標"として検出するセンサシステムとして、ここでは、重度四肢麻痺者への適用を想定し、残存する頭部の随意動作から目標位置の三次元座標を検出する手法を採用し、三次元位置測定装置およびレーザポインタからなる目標位置検出装置を試作した。
2. 上記の目標位置検出装置により検出した目標位置の三次元座標から、リーチング動作を行なう際の手先位置の目標軌道を生成する方法として、健常者の三次元空間内でのリーチング動作を解析し、その動作軌跡の近似を利用する方法を提案した。
3. さまざまな条件下での対片麻痺者の歩行再建を自由に行えるFESシステムの実現を目指して、加速度センサにより歩行状態を識別することの可能性を検討した。その結果、1名の健常被験者で、平地方向、右折・左折を含む平地歩行、階段昇り、階段降りを3軸加速度センサにより識別可能であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 渡辺高志、他: "片麻痺者のFESによる歩行再建のためのインターフェイスに関する基礎的検討" 第7回日本FES研究会・学術講演会予稿集. 23-24 (1998)
• [Publications] 有野恵子、他: "任意のリーチングを再建するFESシステムの構築に関する基礎的検討" 電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス). (発表予定). (1999)
• [Publications] 有野恵子、他: "任意のリーチングを再建するFESシステムのインターフェイスに関する基礎的検討" 第38回日本ME学会大会論文集. 37(発表予定)(特別号).