2021 Fiscal Year Annual Research Report
閉ループ筋電気刺激外乱システムを用いた立位姿勢制御系適応能力の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
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| Project/Area Number |
20H05459
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野崎 大地 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (70360683)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 閉ループ筋電気刺激 / 静止立位制御 / 運動適応 / 前庭電気刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
姿勢制御系の適応動態：これまでに、静止立位時の身体重心の位置・速度に応じてリアルタイムで前脛骨筋への筋電気刺激強度の変調により足関節トルクを操作し、擬似的に身体ダイナミクスを変化させる閉ループ筋電気刺激システムを開発してきた。今年度は、筋電気刺激波形の工夫による刺激に伴う痛みの低減、より正確な足関節トルク計測ができる装置の開発の２点でシステムを改良した。特に後者により、課題となっていた長時間の筋電気刺激に伴う筋疲労の影響を定量化可能となった。また、身体重心位置・速度に応じて、両耳の後ろに配置した電極によって与えた電流刺激強度を変化させる閉ループ前庭刺激システムを開発した。このシステムを用いると、身体が前後に動くと前庭刺激強度が変化し身体が左右に揺らされる。このような新奇な環境に対する立位制御システムの適応動態を調べたところ、身体が前後に倒れるときに同時に左右方向に予測的に身体を動かす制御行われる可能性を示唆する実験結果を得た。
閉ループ筋電気刺激システムの応用：歩行運動時にモーションキャプチャによって計測した下肢の動きに応じて、前脛骨筋や大腿二頭筋に電気刺激を加えた。この電刺激の存在下で歩行を長時間続けると、その後電気刺激を切っても、下肢のキネマティックスに変化が残存することが明らかになった。このように筋電気刺激を用いることで、外骨格ロボットや特殊な外乱装置を使うことなく、容易に身体ダイナミクスを変化させることができる。もし、簡便に動作が計測できれば、複雑な任意の身体運動を対象として動作変容を促す外乱装置を実装することが可能になる。本研究では、センサの伸縮を計測する比較的安価なセンサを用いて上肢、下肢の関節角度を計測し、その出力を元に上腕二頭筋や大腿四頭筋などの筋への電気刺激強度をほぼ遅延なく変化させることのできる動作変容システムを構築した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(1 results)
