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上肢運動リズムを介して下肢歩行運動を安定化できる歩行アシストロボット開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K12950
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

三宅 美博  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20219752)

研究分担者 小川 健一朗  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (90612656)
研究協力者 関 雅俊  菊池製作所, ものづくりメカトロ研究所
織茂 智之  関東中央病院, 神経内科, 部長
和田 義明  日産玉川病院, 副院長
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード歩行アシスト / 介助ロボット / 歩行リズム / 肢間協調
研究成果の概要

従来の歩行アシストロボットは、下肢(脚運動)に直接的に駆動力を加えるため、歩行の不自然さやトラブル時の転倒危険性の問題が指摘されてきた。そこで本研究では上肢運動(腕振り)リズムへの入力を介して、間接的に下肢運動(歩行)リズムを安定化させる新しい方法を提案し、転倒の危険性の低い安全な歩行アシストロボットを世界で初めて開発した。我々の方法は、上肢と下肢のCPGを介するリズム相互同調のなかで、上肢運動リズムの制御を介して歩行の全身体的な安定化を誘導するものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の歩行アシストロボットはアクチュエータで下肢運動を直接駆動する方法が採用されてきた。しかし、歩行時に下肢を直接駆動するため歩行が不自然かつ不安定になり、しかも、トラブル発生時には転倒を誘発するため安全面に大きい課題が残されていた。そこで本研究は上肢運動リズムに介入することで、下肢運動リズムが自発的に同調し、歩行の全身体的な安定化を実現する新しい歩行アシスト技術を開発した。このように四肢の神経結合を考慮した歩行アシスト技術は本研究が世界で初めてである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Gait-assist wearable robot using interactive rhythmic stimulation to upper limbs2019

    • 著者名/発表者名
      Yap, M.S.R., Ogawa, K., Nagashima, T., Hirobe, Y., Seki, M., Nakayama, M., Ichiryu, K., Miyake, Y.
    • 雑誌名

      Frontiers in Robotics and AI

      巻: 6 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/frobt.2019.00025

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] リズム歩行アシストにおける四肢の協調関係の自己組織化と運動制御2018

    • 著者名/発表者名
      長島輝匡, 廣部祐樹, 関雅俊, 中山正之, 三宅美博
    • 雑誌名

      ヒューマンインタフェース学会論文誌

      巻: 20 号: 1 ページ: 89-98

    • DOI

      10.11184/his.20.1_89

    • NAID

      130006401341

    • ISSN
      1344-7262, 2186-8271
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of interpersonal interaction on festinating gait in rehabilitation for Parkinson's disease,2016

    • 著者名/発表者名
      Uchitomi, H., Ogawa, K., Suzuki, K., Nishi, T., Orimo, S., Wada, Y., Miyake, Y.,
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: vol.11, issue 6 ページ: 1-20

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A gait evaluation of patients with Parkinson’s disease with inertial measurement units2019

    • 著者名/発表者名
      Ono, Y., Ora, H., Hori, K., Hashiguchi, H., Mao Y., Sawada, H., Inaba, A., Orimo, S., Miyake, M.
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Alzheimer's and Parkinson's Diseases (AD/PD2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーキンソン病診断サービスに向けた歩行時簡易身体バランス計測2019

    • 著者名/発表者名
      田中直登,緒方大樹, 毛 昱楓, 貴志孝之, 繁山稜, 大野優美, 織茂智之, 三宅美博
    • 学会等名
      第7回サービス学会国内大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ウェアラブルロボットとの腕振りリズム同調を介したパーキンソン行患者の歩行支援2019

    • 著者名/発表者名
      繁山稜,緒方大樹, 貴志崇之, Mao Yufeng, 田中直登 ,関雅俊, 中山正之, 織茂智之, 三宅美博
    • 学会等名
      第7回サービス学会国内大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 上肢リズムアシストロボットによるパーキンソン病患者の歩行改善2019

    • 著者名/発表者名
      貴志崇之, 緒方大樹, 繁山稜, 田中直登, 毛昱楓, 中山正之, 関雅俊, 織茂智之, 三宅美博
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Initial foot contact and final foot contact event detection from inertial measurement units mounted to the ankle2019

    • 著者名/発表者名
      毛昱楓, 緒方大樹, 大良宏樹, 田中直登, 大野優美, 三宅美博
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Interpersonal synchrony of body movement and application to interactive robotics2018

    • 著者名/発表者名
      Miyake, Y.
    • 学会等名
      Essen University-Tokyo Inst. Tech. Joint Workshop on Gait Rehabilitation Robot
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歩行軌道のパターン認識に基づくパーキンソン病の早期診断支援2018

    • 著者名/発表者名
      堀宏有,織茂智之,沢田裕之,稲葉彰,三宅美博
    • 学会等名
      第30回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 「間(ま)」を合わせる歩行支援ロボット「WALK-MATE」2018

    • 著者名/発表者名
      三宅美博
    • 学会等名
      第22回高度技術・技能展:おおた工業フェア
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リズム歩行アシストにおける四肢の協調関係の自己組織化と運動制御,2017

    • 著者名/発表者名
      長島輝匡, 廣部祐樹, 関 雅俊, 中山正之, 三宅美博,
    • 学会等名
      第29回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      調布クレストンホテル
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Gait evaluation of normal pressure hydrocephalus using inertial sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Ono, Y., Ora, H., Kiko, Y., Hori, K., Hirobe, Y., Miyagi, A., Mitou, T., Higuma, M., Wada, Y., Miyake, Y.
    • 学会等名
      Proc. of the XXIII World Congress of Neurology (WCN2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Early detection of Parkinson’s disease based on gait trajectory analysis using wearable sensors2017

    • 著者名/発表者名
      Hori, K., Hirobe, Y., Orimo, S., Sawada, H., Inaba, A., Miyake.Y.
    • 学会等名
      Proc. of the XXIII World Congress of Neurology (WCN2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 慣性センサーを用いた正常圧水頭症(NPH)の歩行評価2017

    • 著者名/発表者名
      大野優美, 喜古 勇, 堀 宏有, 廣部祐樹, 宮城 敦, 御任明利, 日熊麻耶, 大良宏樹, 和田義明, 三宅美博
    • 学会等名
      ヒューマンインタフェースシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人とロボットの共創インタフェースとしての歩行支援システム2017

    • 著者名/発表者名
      三宅美博
    • 学会等名
      第37回蔵前科学技術セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rhythmic gait assist robot WALK-MATE and its application to Parkinson’s Disease,2017

    • 著者名/発表者名
      Miyake, Y.
    • 学会等名
      2nd NRW-Fukushima Joint Symposium on Advances in Medicine
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diagnosis support system of Parkinson's disease based on gait trajectory,2016

    • 著者名/発表者名
      Hori, K., Hirobe, Y., Orimo, S., Sawada, H., Inaba, A., Miyake, Y.,
    • 学会等名
      Proc. of the 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      国立シンガポール大学
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 上肢リズムアシストによる上下肢位相差と歩行周期の変化2016

    • 著者名/発表者名
      長島輝匡, 廣部祐樹, 関 雅俊, 中山正之, 三宅美博,
    • 学会等名
      ヒューマンインタフェースシンポジウム2016
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development and evaluation of a gait-assist wearable robot using interactive motor rhythmic stimulation to upper and lower limbs,2016

    • 著者名/発表者名
      Yap, M.S.R., Matsui, H., Nagashima, T., Ogawa, K., Seki, M., Nakayama, M., Ichiryu, Ken., Miyake, Y.,
    • 学会等名
      Proc. of the 10th ICME International Conference on Complex Medical Engineering (CME2016)
    • 発表場所
      獨協医科大学
    • 年月日
      2016-08-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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