上肢訓練ロボットへの振動刺激による運動錯覚の応用

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24500631
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 和田 太 産業医科大学, 医学部, 准教授 (10341512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 親宗 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (50281837)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ロボット / 上肢訓練 / 振動刺激 / 運動錯覚 / 脳賦活

Research Abstract

脳卒中患者の上肢ロボット支援訓練中に振動刺激による振動錯覚を併用するシステムの実機の作成のために、振動刺激を発生させる振動子の検討を行った。過去の振動錯覚での研究では、使用している振動子や振動周波数が異なっているため、プッシュプル型のソレノイド、超小型超音波リニアアクチュエータ、電気式人工喉頭の振動子の3種類を、検証した。プッシュプル型のソレノイドでは最小のもの（幅25mm）でも、十分に振動刺激を惹起できたが、最大振動周波数が50Hz程度で振動刺激条件に足りなかった。周波数拡大の試みとして、ソレノイドピンを偏心させ、20Hz程度の周波数拡大できたが、動作が不安定となった。また、超音波リニアアクチュエータは、振動刺激を知覚できる程度の出力はあったが、耐久性や発熱状況、負荷が加わった場合の挙動については不明な点が多かった。一方、電気式人工喉頭の振動子のピッチ周波数（50Hz～200Hz程度）は振動刺激条件を満たし、その周波数特性を調べるとデューティー比が70[%]と90[%]の場合に、最低でも10[um]程度の振幅で駆動していた。健常被験者では、概ねこの振動子による振動を知覚できた。以上のことから振動錯覚刺激用には、電気式人工喉頭の振動子が適当であることが明らかになった。
また、上肢訓練ロボット中に脳賦活を評価する際に近赤外線光測定装置を使用するが、その計測が可能であるどうか検証した。光ケーブルの頭上の固定や体幹の安定を図れば、十分計測が可能であることが確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

脳卒中患者の上肢ロボット支援訓練中に振動刺激による振動錯覚を併用するシステムの構築に予定していた振動子では、十分な振動刺激が行えなかったため、振動子の策定を行った。そのため、本年度内に行う予定であった。健常者での一部実証実験が延期となった。

Strategy for Future Research Activity

本システム用の振動子の策定が終わったので、システムを組挙げ、臨床での検証に取りかかる予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本システムのシステムのくみ上げ用の部品、消耗部品、計測時の消耗品、被験者謝金等、成果発表、研究調査に使用する予定である。