2003 Fiscal Year Annual Research Report

Cycle-to-Cycle制御によるFES歩行再建手法の開発

Research Project

Project/Area Number	15700321
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	渡邉高志東北大学, 情報シナジーセンター, 助教授 (90250696)
Keywords	機能的電気刺激 / FES / 歩行 / 閉ループ制御 / ファジー / 刺激装置 / 片麻痺
Research Abstract	実用的で有効性の高いCycle-to-Cycle制御による閉ループFFS歩行制御手法を開発するための研究を行い,本年度は以下の成果を得た. (1)Cycle-to-Cyble制御を実現する制御器の開発 (1)FES制御に利用する筋骨格モデルの検討を行い,筋・骨格系の有する様々な非線形性を含めて,トルク発生器として筋骨格系を記述したモデル構造として構築した.これを,モデルパラメータが得られる上肢に適用して,健常被験者での閉ループFES制御の結果と比較した結果,実験的にみられた特徴的な点を計算機シミュレーションにより表現できることを確認した.この筋骨格モデルを応用することで,以前に構築した片麻痺者のFES歩行シミュレーションモデルを改良した. (2)上記の改良した筋骨格モデルを用いた計算機シミ子レーrションにより,ファジー制御器の制御能力を検討した.最初に,膝関節の1関節制御において,初期刺激データの生成能力,筋疲労に対する補償能力が,PID制御器よりも優れていることを示した.次に,膝関節と足関節の2関節制御において,筋骨格系の特性が異なる場合に制御が適切に行えなくなったことから,1関節の動作制御に用いたファジー制御器を一般的に利用できないことが明らかとなった.これに対して,ファジー制御器の出力変数を自動で調整する機能を追加し,対象とする患者の筋骨格系の特性が異なった場合でも,安定に制御できるファジー制御器を実現可能であることを確認した. (2)携帯型電気刺激装置の開発プログラマブル刺激装置の仕様を決定し,ポータブル化を実現するためのシステム設計を行った.刺激出力部をモジュール化することで,制御器開発と実験とを効率的に行えるようにし,また,刺激データの時分割処理により小型化を図ることとした.

Research Products
(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] A.Arifin, et al.: "A Test of Fuzzy Controller for Cycle-to-Cycle Control in Compensating Muscle Fatigue"生体医工学. 41(特). 441 (2003)
[Publications] A.Arifin, et al.: "Computer Simulation Study of the Cycle-to-Cycle Control Using Fuzzy Controllers for Restoring Swine Phase of FES-induced Hemiplegic Gait"生体医工学シンポジウム2003. (CD-ROM). (2003)
[Publications] A.Arifin, et al.: "Design of Controller for Cycle-to-Cycle Control of Swing Phase of FES-induced Hemiplegic Gait"第24回バイオメカニズム学術講演会講演予稿集. 199-202 (2003)
[Publications] A.Arifin, et al.: "Fuzzy Controller for Cycle-to-Cycle Control of Swing Phase of FES-induced Hemiplegic Gait : A Computer Simulation in Two-joints Control"Proceedings of the 25th IEEE EMBS Conference. 1519-1522 (2003)
[Publications] Takashi Watanabe, et al.: "An Approach to Real-Time Parameter Determination of the Multichannel Closed-loop FFS Controller"Proceedings of IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering 2003. (CD-ROM). (2003)
[Publications] 大塚雅幸, 他: "FES制御法の開発のための筋骨格モデルの構築"第10回日本FES研究会学術講演会講演論文集. 9-14 (2003)
[Publications] 渡邊高志, 他: "手関節動作のFES制御法の開発における筋骨格モデルの利用に関する検討"生体医工学. 42(特)(発表予定). (2004)
[Publications] 帖佐征一, 他: "フィードバック誤差学習を用いたFESによる肘関節制御の筋骨格モデルによる検討"生体医工学. 42(特)(発表予定). (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

Cycle-to-Cycle制御によるFES歩行再建手法の開発

Principal Investigator

渡邉 高志 東北大学, 情報シナジーセンター, 助教授 (90250696)

Research Products

[Publications] A.Arifin, et al.: "A Test of Fuzzy Controller for Cycle-to-Cycle Control in Compensating Muscle Fatigue"生体医工学. 41(特). 441 (2003)

[Publications] A.Arifin, et al.: "Computer Simulation Study of the Cycle-to-Cycle Control Using Fuzzy Controllers for Restoring Swine Phase of FES-induced Hemiplegic Gait"生体医工学シンポジウム2003. (CD-ROM). (2003)

[Publications] A.Arifin, et al.: "Design of Controller for Cycle-to-Cycle Control of Swing Phase of FES-induced Hemiplegic Gait"第24回バイオメカニズム学術講演会講演予稿集. 199-202 (2003)

[Publications] A.Arifin, et al.: "Fuzzy Controller for Cycle-to-Cycle Control of Swing Phase of FES-induced Hemiplegic Gait : A Computer Simulation in Two-joints Control"Proceedings of the 25th IEEE EMBS Conference. 1519-1522 (2003)

[Publications] Takashi Watanabe, et al.: "An Approach to Real-Time Parameter Determination of the Multichannel Closed-loop FFS Controller"Proceedings of IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering 2003. (CD-ROM). (2003)

[Publications] 大塚雅幸, 他: "FES制御法の開発のための筋骨格モデルの構築"第10回日本FES研究会学術講演会講演論文集. 9-14 (2003)

[Publications] 渡邊高志, 他: "手関節動作のFES制御法の開発における筋骨格モデルの利用に関する検討"生体医工学. 42(特)(発表予定). (2004)

[Publications] 帖佐征一, 他: "フィードバック誤差学習を用いたFESによる肘関節制御の筋骨格モデルによる検討"生体医工学. 42(特)(発表予定). (2004)

渡邉高志東北大学, 情報シナジーセンター, 助教授 (90250696)