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2015 Fiscal Year Annual Research Report

筋シナジーの診断に基づく下肢運動のニューロリハビリテーション

Research Project

Project/Area Number 15H03949
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

宮崎 文夫  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20133142)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平井 宏明  大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (60388147)
植村 充典  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00512443)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsリハビリテーション / 脳神経疾患 / 知能機械 / 人間機械システム
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、研究代表者らの筋シナジー抽出/予測/解析技術とロボット技術の融合により、脳卒中リハビリテーションの新展開を図るロボット療法の研究基盤を確立することを目的とする。ここでは、「歩行再建のための運動介入とロボットトレーニング」に焦点を当て、身体協調性(筋シナジー)に基づく身体の平衡点と剛性の調整訓練が脳卒中患者の下肢リハビリテーションに効果的であることを、臨床試験を通じ実験的に実証する。具体的には、以下の3つの小課題を克服することにより、課題の達成を目指す。
1. 診断 ― 異常な筋シナジーの定量評価
2. 治療 ― 正常な筋シナジーの再獲得を促進する運動介入プロトコルの開発
3. 効果 ― 臨床試験による運動介入効果のエビデンスの獲得
初年度は、日常生活における様々な下肢運動(足漕ぎ運動、歩行運動、坂道運動、階段運動、走行運動)を対象に、被験者の身体協調性を解析するとともに、身体の平衡点及び剛性の推移を同定した。本結果は、脳卒中患者の異常な筋シナジーの定量評価に用いることができる。また、上記診断より明らかとなる身体協調性の差異に基づき、適切な身体協調が実現されるように身体の平衡点と剛性の調整訓練を行うロボットトレーニングシステムを現在、開発している。
これらの技術に関連する研究成果は、学術論文誌(4件)、学会発表(10件)、書籍(1件)にまとめられている。また、関連技術について米国特許(1件)を取得した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在のところ、研究遂行する上で大きな問題を生じていないため。

Strategy for Future Research Activity

本年度に得られた成果に基づき、来年度も計画どおり研究を進めていく予定である。

  • Research Products

    (17 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Massachusetts Institute of Technology
  • [Journal Article] ヒトの下肢運動に関わる不変量としての筋シナジー2016

    • Author(s)
      富永健太, 飯村太紀, 植村充典, 平井宏明, 宮崎文夫
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 52(1) Pages: 37-45

    • DOI

      10.9746/sicetr.52.37

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the origin of muscle synergies: invariant balance in the co-activation of agonist and antagonist muscle pairs2015

    • Author(s)
      H. Hirai, F. Miyazaki, H. Naritomi, K. Koba, T. Oku, K. Uno, M. Uemura, T. Nishi, M. Kageyama, and H. I. Krebs
    • Journal Title

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      Volume: 3(192) Pages: 1-16

    • DOI

      10.3389/fbioe.2015.00192

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Losing dexterity: patterns of impaired coordination of finger movements in musician’s dystonia2015

    • Author(s)
      S. Furuya, K. Tominaga, F. Miyazaki, E. Altenmuller
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5(13360) Pages: 1-14

    • DOI

      10.1038/srep13360

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Secrets of virtuoso: neuromuscular attributes of motor virtuosity in expert musicians2015

    • Author(s)
      S. Furuya, T. Oku, F. Miyazaki, H. Kinoshita
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5(15750) Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/srep15750

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト型下肢ロボットの設計、モデル化、制御2015

    • Author(s)
      渡邉 英知、奥 貴紀、平井 宏明、宇野 かんな、植村 充典、宮崎 文夫
    • Organizer
      第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-16
  • [Presentation] Adaptive tracking control with partial regressor for multi-joint robot2015

    • Author(s)
      M. Uemura, H. Hirai, and F. Miyazaki
    • Organizer
      41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2015)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploiting invariant structure for controlling multiple muscles in anthropomorphic legs: an inspiration from electromyography analysis of human pedaling2015

    • Author(s)
      E. Watanabe, T. Oku, H. Hirai, K. Uno, M. Uemura, and F. Miyazaki
    • Organizer
      2015 IEEE-RAS 15th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids2015)
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2015-11-03 – 2015-11-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アシストロボットのための接地センサを用いない歩行相推定アルゴリズム2015

    • Author(s)
      寺田 祐基, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [Presentation] 筋シナジー制御法を実装した筋骨格アームロボットの動的挙動2015

    • Author(s)
      吉川 史哲, 北野 翔大, 富永 健太, 奥 貴紀, 古場 啓太郎, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [Presentation] ヒール靴着用時の歩行運動における下肢の筋協調解析2015

    • Author(s)
      辻 真緒, 富永 健太, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [Presentation] ヒトの走行運動のエネルギー解析2015

    • Author(s)
      亀田 誠二, 松岡 慎也, 富永 健太, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [Presentation] 足首周りの角運動量に基づく脚ロボットの立位可安定性2015

    • Author(s)
      植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • Place of Presentation
      東京電機大学(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [Presentation] A feasibility study to assess intralimb coordination in stroke rehabilitation: two indices of mechanical impedance by coactivation of agonist muscles2015

    • Author(s)
      T. Oku, K. Uno, T. Nishi, M. Kageyama, K. Koba, M. Uemura, H. Hirai, F. Miyazaki, and H. Naritomi
    • Organizer
      14th IEEE/RAS-EMBS International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR2015)
    • Place of Presentation
      Singapore, Singapore
    • Year and Date
      2015-08-11 – 2015-08-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regulation of muscle activities for fast, accurate, and smooth movements: evolution of virtual trajectory via coupling of directional mechanical impedances2015

    • Author(s)
      K. Koba, K. Uno, T. Oku, M. Uemura, H. Hirai, and F. Miyazaki
    • Organizer
      Progress in Motor Control X (PMC2015)
    • Place of Presentation
      Budapest, Hungary
    • Year and Date
      2015-07-22 – 2015-07-25
    • Int'l Joint Research
  • [Book] "Motor control based on the muscle synergy hypothesis," In Cognitive Neuroscience Robotics: Synthetic Approaches to Human Understanding, Volume I: Synthetic Approaches2016

    • Author(s)
      H. Hirai, H. Pham, Y. Ariga, K. Uno, and F. Miyazaki
    • Total Pages
      26 (Chap. 2)
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] 大阪大学 基礎工学研究科 宮崎研究室

    • URL

      http://robotics.me.es.osaka-u.ac.jp/MiyazakiLab

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-08-26  

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