2012 Fiscal Year Annual Research Report
体重支持歩行訓練臨床応用のためのハイブリッドＦＥＳ歩行補助装具の基礎的研究
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23300214
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
山本 敏泰 岡山理科大学, 工学部, 教授 (20412158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青柳 陽一郎 藤田保健衛生大学, 医学部, 准教授 (30286661)
久野 弘明 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (40344618)
田川 善彦 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70122835)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
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| Keywords | 機能的電気刺激 / ハイブリッド装具 / 運動制御 / 疑似受動歩行 |
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| Research Abstract |
本研究では，臨床応用研究が不可欠であり，医師が分担研究，研究協力者に参画する．研究協力者員数：岡山理 科大学：大学院生（前期：黒川直也）,川崎医科大学：椿原彰夫（教授），理学療法士３名，川崎医療福祉大学：伊藤智崇（助教，連携研究者），九州工業大学：大学院生（後期：山本直輔，1名）など．岡山県工業技術センター，（株）有薗製作所の協力を得た．実施内容は以下の通りである．
(a) 足関節駆動のための適正な機能的電気刺激手法に関する研究（主担当：山本敏泰，協力者：山本直輔，黒川直也，伊藤智崇，青柳陽一郎, 田川善彦）：足関節周囲の被刺激筋EMGを計測し，足関節トルクフィードバック制御を行った．歩行速度の変化や外乱対する出力の安定化を図ると共に，オンライン筋骨格モデルによる実用的な被刺激筋の出力の機能的特性調べた．股関節運動支援の可能性については健常者による検討を行った．
(b) モータ駆動股関節補助装具の開発・改良（主担当:久野弘明,協力者：黒川直也，山本直輔，山本敏泰，田川義彦）：BWSTGTにおける本動力装具による股関節駆動力制御は大腿部固定用装具に組み込まれた力センサーを併用してフィードバック制御を行った．また，股関節角度の実用的なゲインスケジューリング多重制御系を行うためののオンライン・インタフェース部の機能の安定化を図ったて．
(c) 受動歩行様式による足関節インピーダンス制御方策の研究（主担当：田川善彦，協力者：山本直輔，山本敏泰）：歩行時下肢運動制御では，逆動力学モデルによるトルク推定を行い，シミュレーション・制御系設計を実施し，オンライン化を進める．次に，筋力パターンの推定には筋骨格モデルを利用して多重トルク制御の基礎的検討を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在まで達成できた内容は以下の通りである．
(a) 足関節駆動のための適正な機能的電気刺激手法に関する研究，については，被刺激筋の筋電位による出力安定化フィードバックの有効性を確認すると共に，オンライン筋骨格モデルによる刺激出力の適正化を進めた．
(b) モータ駆動股関節補助装具の開発・改良，については，股関節運動のゲインスケジューリング多重制御系を行うためのオンライン・インタフェース部の開発を終了し，試用評価を進める中で，ハイブリッドFES歩行支援装具の駆動制御に必要な全体のシステムのほほ構築する事が出来た．
(c) 受動歩行様式による足関節インピーダンス制御方策の研究，については筋骨格モデルの評価関数の神経学的に適した最適化を図る多重トルク制御の基礎的検討を終了し，全体の制御の有効性を示した．
以上の結果をふまえて幾つかの大会で発表を行い，特許などの申請の準備を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
H24年度の研究概要報告の3つの項目，(a) 足関節駆動のための適正な機能的電気刺激手法に関する研究，(b) モータ駆動股関節補助装具の開発・改良，(c) 受動歩行様式による足関節インピーダンス制御方策の研究，について更に研究を促進させ，股関節運動のゲインスケジューリング多重制御を実施する．このゲイン調整により足・股関節の駆動力制御方策について実験的に調べていくと共に，新しいシミュレーション手法を開発し，オンライン化を実施する．
上記の結果をふまえて，脳卒中片麻痺者，頸髄損傷者などでの介入研究を，川崎医科大学などの医療機関の協力（了解済み）を得て実施する．足・股関節の駆動力制御方策の実験的検証をふまえて，股関節残存機能を積極的に活用する手法を取るものとする．
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