2021 Fiscal Year Research-status Report

訓練の難易度を段階的に変えて随意的な筋電位の発生を促すリハビリ訓練システムの開発

Research Project

Project/Area Number	20K11199
Research Institution	Okayama University of Science
Principal Investigator	林良太岡山理科大学, 工学部, 教授 (40288949)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉田浩治岡山理科大学, 工学部, 教授 (00254433) 衣笠哲也岡山理科大学, 工学部, 教授 (20321474)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	リハビリテーション / 表面筋電位 / 訓練システム / 促通運動療法 / ロボットアーム
Outline of Annual Research Achievements	令和３年度は、前年度に構築した表面筋電位によってロボットアームを操縦する訓練システムを用いて、持続的な促通訓練を可能にする条件を見出すことを目標として、以下の項目に沿って研究を遂行した。１．難易度を段階的に変更する適切な条件を検討した。複数の健康な成人男性の被験者の協力を得て訓練を実施したところ、各段階での訓練の達成条件を容易なものに設定すると、ロボットアームの一定時間内の往復回数の増加で評価する訓練効果が十分に確認できないことがあった。一方、各段階での訓練の達成条件を難しいものに設定すると、訓練効果が確認できる被験者はいたが、訓練の継続を途中で断念してしまう被験者もいた。そこで、各段階での訓練の達成条件をそれぞれの段階に応じて異なるものに設定し、訓練意欲を損なわないように休憩時間と訓練回数の上限を定めた訓練プロトコルを策定した。そして、策定した訓練プロトコルを適用したところ、途中で断念していた被験者の継続的な訓練が可能となり、訓練効果の向上も確認することができた。２．継続的な訓練による訓練効果を評価した。訓練プロトコルに沿った１回の訓練の後に、それぞれ約１ヶ月の間をあけて４回の長期的な訓練を１人の被験者に実施したところ、ロボットアームの一定時間内の往復回数の増加を顕著に確認することができた。また、各訓練の際に測定される表面筋電位の平均値を比較したところ、長期的な訓練の間に表面筋電位の平均値が増加していく様子を確認することができた。以上の研究成果から、難易度を変更する各段階での訓練の達成条件と訓練の間の休憩時間を適切に設定することで、訓練者の負荷を軽減し、継続的な促通訓練を実現できることが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和３年度は、前年度に構築した表面筋電位によってロボットアームを操縦する訓練システムを用いて、継続的な促通訓練を可能にする条件を見出すことを目標としていた。難易度を変更する各段階での訓練の達成条件と訓練の間の休憩時間を適切に設定した訓練プロトコルを策定することで、訓練者の負荷を軽減し、継続的な促通訓練を実現できることを確認したので，令和３年度の目標をおおむね達成することができた。ただし、被験者の数が限定的であったので、より多くの被験者による訓練データの収集と適用範囲の確認をしていくことが今後必要である。
Strategy for Future Research Activity	令和３年度に得られた研究成果をもとにして、今後は以下の項目に沿って研究を遂行する。１．提案している訓練システムの適用範囲を確認するために、より多くの被験者による訓練データを収集する。２．ノートＰＣのモニタに、表面筋電位の信号に応じて運動する仮想的なオブジェクトを訓練者に提示することで、これまでの訓練を可能にする可搬型訓練システムを開発する。３．吉備高原医療リハビリテーションセンターのリビングラボにおける模擬環境で、開発した可搬型訓練システムの検証・評価を受ける。４．得られた研究成果を発表して、表面筋電位を用いた新しいリハビリ訓練支援システムの発展と適用範囲の拡大に繋げる。