ロボット工学とリハ医学の融合ー超小型計測センサと歩行ロボットのリハ医学への応用

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24500616
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 猪飼 哲夫 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (80151249)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤江 正克 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339716) ; ゼッカ マッシミリアーノ 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (30434377) ; 高西 淳夫 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50179462)
• Keywords: 生体計測 / 慣性センサ / 片麻痺模擬歩行

Research Abstract

超小型生体計測システムであるWB-4Rは、3軸加速度センサ、3軸ジィロセンサ、3軸地磁気センサから構成され、大きさは20×17×8mm、重量2.9gと小形軽量である。消費電力は150mW、角度精度は2deg以下、サンプリング周波数は200Hzである。センサモジュールは、IMU間、central board間のデータ通信にはCAN BUSを使用し、central boardからPCへはBluetoothにより無線通信にてデータを送信した。
被験者の第3腰椎、両側大腿部外側、両側下腿部外側、両側足背の7か所にサポーター、テープにて貼付固定した。背部に装着したcentral boardよりPCへ送信した。20、30代の健常男性10名に対して、6mの自由速度による平地歩行（施行5回）を計測した。被験者の右足にプラスチック短下肢装具を装着させ、T字杖使用による片麻痺模擬歩行も計測した。
片麻痺模擬歩行において本システムにより歩行解析を行うことができた。模擬障害側の角度変化は小さく、特に足関節の角度変化は微小であった。障害側の足部のピッチ軸回りの角速度と角度との関係では、特異な所見が得られた。
以上の結果から、本システムによる脳卒中片麻痺患者の歩行解析は可能と判断した。現在はセンサを9つまで使用しての歩行解析が可能になっている。また、本システムの再現性・妥当性の検討を行っている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

超小型計測システムを用いて、疑似片麻痺患者の歩行解析の検討を行い、有効性の確認ができた。この結果から、本システムにより種々の障害者の歩行解析が可能であることが予測される。また、本システムの再現性・妥当性も高いレベルであることが確認された。
研究2年目の研究目標はほぼ達成されたと考える。

Strategy for Future Research Activity

超小型計測システムを用いて、各種疾患の歩行解析を行う予定である。特に特異な歩容を呈するパーキンソン病の患者に応用を検討している。また、赤外線カメラによる動作解析に、本システムのセンサを組み込む機器の開発を行う予定である。
2足歩行ロボットのリハビリテーション領域での応用を検討中である。疑似障害歩行モデルや福祉用具の評価の研究を行うことを考えている。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

2013年度に購入予定の物品を次年度に持ち越したため。
センサや機器開発費に使用する。研究に必要なカメラや消耗品の購入に用いる。研究成果発表のための学会参加の旅費、研究報告書の作成に使用する。

Research Products

• [Presentation] 超小型生体計測システムによる歩行解析.
  • Author(s): 猪飼哲夫、高西淳夫 、Massimiliano Zecca、Salvatore Sessa、斎藤航平、 上久保毅、百瀬由佳、森真由子
  • Organizer: 第５０回 日本リハビリテーション医学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 超小型生体計測システム（姿勢センサ）よる歩行解析.
  • Author(s): 猪飼哲夫, 斎藤航平，Massimiliano Zecca, Salvatore Sessa, 高西淳夫
  • Organizer: 第25回日本運動器科学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Use of an ultra-miniaturized IMU-based motion capture system for objective evaluation and assessment of walking skills.
  • Author(s): Zecca M, Saito K, Sessa S, Bartolomeo L, Lin Z, Consentino S, IshiiH, Ikai T, Takanishi A
  • Organizer: 35th annual international conference of the IEEE engineering in medicine and biology society (EMBC2013)
  • Place of Presentation: Osaka
• [Presentation] Walking assessment in the phase space by using ultra-miniaturized inertial measurement units.
  • Author(s): Sessa S, Saito K, Zecca M, Bartolomeo L, Lin Z, Consentino S, IshiiH, Ikai T, Takanishi A
  • Organizer: 2013 IEEE international conference on mechatronics and automation (ICMA2013)
  • Place of Presentation: Kagawa
• [Presentation] 超小型生体計測システムによる歩行解析―高齢者や片麻痺模擬歩行への応用―．
  • Author(s): 猪飼哲夫、Massimiliano Zecca 、斎藤航平、Salvatore Sessa 、 高西淳夫 、上久保毅、 百瀬由佳、 森真由子
  • Organizer: 第29回日本義肢装具学会
  • Place of Presentation: 佐賀
• [Presentation] Development of a real-time IMU-based motion capture system.
  • Author(s): Kong W, Saito K, Lin Z, Zecca M, Sessa S, Imitaz U, Consentino S, Bartolomeo L, IshiiH, Ikai T, Takanishi A
  • Organizer: 2013 IEEE international conference of robotics and biomimetics (ROBIO2013)
  • Place of Presentation: Shenzhen