階層的制御機能を有する機能的電気刺激システムの開発とその麻痺上肢制御への応用

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62460130
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 星宮 望 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (50005394)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半田 康延 信州大学, 医学部, 助教授 (00111790) ; 泉 隆 北海道大学, 応用電気研究所, 助手 (80193374) ; 二見 亮弘 北海道大学, 応用電気研究所, 助手 (20156938) ; 清水 孝一 北海道大学, 工学部, 助手 (30125322) ; 伊福部 達 北海道大学, 応用電気研究所, 助教授 (70002102)
• Keywords: 機能的電気刺激 / FES / 麻痺手 / 機能再建 / 階層性 / 感覚フィードバック

Research Abstract

(1)手の指, 手関節, 肘, 肩の動作について健常者の随意運動時の筋活動電位(EMG)を多チャネルで記録し, 機能解剖学の立場からの分析を行いバイオメカニズムシミュレーションの基礎データをおさえた.
(2)我々が最近提案した多チャネルEMGの発火パターンを参照して刺激パターンを発生するアルゴリズムを, 手の指, 手関節, 肘という階層的な構造を有する神経筋系の制御に拡張し, 臨床的に極めて有効であることを示した. これは, 新たに開発した「マスター・スレーブ」方式の48チャネル機能的電気刺激(FES)システムを用いて行った.
(3)頚髄損傷患者は運動機能ばかりでなく感覚系も麻痺している. FESで発現された手, 指, 肘などの変位・移動の情報を撲者の肩への電気刺激によって感覚フィードバックする具体的な方法として, ファントムセンセーションを利用した一方向移動感覚の呈示条件を明らかにした.
(4)FESで発現される把持の巧緻性について, 患者自身がCRTを介して会話的にパラメータを修正する学習機能を付与することができた.
(5)当初の計画には記しておかなかったが, FESによる麻痺肢の制御において極めて重要な「神経刺激電極」について, 従来の市販品に比して, 格段に柔軟性に富み, 機械的強度が大である「生体内埋め込み用多重撚線電極(25μm, 19本)」の開発に成功し, 量産化の見通しを得た(メーカと協同研究)ことは, 本研究を推進し, 多チャネルFESによる麻痺肢の制御の実用化をはかる上で重要である.
昭和63・64年度にはこれらの成果の上にたって, 多チャネル神経・筋系のバイオメカニズムシミュレーションを進めながら, 本格的な階層制御機能を有するFESシステムの開発を進めたい.

Research Products

• [Publications] Y.Handa and N.Hoshimiya: Medical Progress through Technklogy.Vol.12. 51-63 (1987)
• [Publications] 泉隆;藤井昭雄;星宮望;半田康延: 電子通信学会論文誌. Vol.J70-D. 1625-1632 (1987)
• [Publications] Y.Handa;A.Naito;M.Ichie;T.Handa;N.Matsushita;N.Hoshimiya: 9th External control of Human Extremities.329-337 (1987)
• [Publications] Y.Handa;N.Hoshimiya;Y.Iguchi;T.Oda: IEEE/9th Ann.Conf.Eng.Med.& Biol.1374-1375 (1987)
• [Publications] N.Hoshimiya;H.Shibata;R.Futami;M.Yasoshima;Y.Handa;A.Naito;M.Ichie: IEEE/9th Ann.Conf.Eng.Med.& Biol.1376-1377 (1987)
• [Publications] 星宮望;八十島美由紀;二見亮弘;半田康延: 電気学会論文誌.