2000 年度実績報告書

FESによる四肢動作再建のシミュレーションシステムに関する研究開発

研究課題

研究課題/領域番号	10558128
研究機関	東北大学
研究代表者	星宮望東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005394)
研究分担者	加納慎一郎東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00282103) 渡邉高志東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90250696) 二見亮弘東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20156938) 半田康延未来科学技術共同研究センター, 教授 (00111790)
キーワード	機能的電気刺激 / FES / 運動機能再建 / 起立動作 / ニューラルネット / 片麻痺 / リーチング
研究概要	これまでに構築してきた筋・骨格モデルの改良と、運動機能障害者がシステムを操作するためのインターフェイスの開発に関して研究を行い、以下の成果を得た。 1.簡略化した筋・骨格モデルを用いて作成した刺激データでは、足関節動作に関与する前脛骨筋の活動パターンが過去の筋電図解析結果と異なっていた。これに対し、健常者の起立に関する動作解析を様々な足関節角度の初期条件で行い、前脛骨筋の筋電図活動パターンと比較した。その結果、初期姿勢が異なる場合には前脛骨筋の活動も異なり、ある条件ではモデルにより作成した刺激データと同様の結果になることが確認された。 2.ニューラルネットによる特徴的動作の認識手法を、加速度センサを用いて下肢動作を認識する場合に適用した。健常者で、踵部に3軸加速度計を装着し、膝関節の屈曲、膝部を上方に大きく動かす動作、つま先接地のまま下腿の外旋、つま先接地のまま足関節の底屈の4種類の識別を行い、3回程度まで動作の繰り返しを許容すれば十分に実用的な識別が可能であった。左片麻痺者でも同様の識別を行ったが、動作の安定性に課題があったため、動作の種類を工夫する必要があることがわかった。 3.C4四肢麻痺者を対象とした任意の場所へのリーチングを再建するFESシステムを実現するために、リーチング希望先の3次元位置を検出するセンサシステムの検討を行った。車椅子を使用する患者を想定し、レーザポインタと磁気式の三次元位置角度センサを利用して目標位置検出装置を構成した。このシステムを評価するため、自作の目標位置指示装置を椅子の上に設定し、机に対して椅子を正面、右側、左側に向けた場合の各々について、机上の目標位置を検出する実験を行った結果、FESでのリーチングの目標位置検出装置として実用的に利用可能な精度で目標位置を検出できることが示唆された。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] 山岸史歩他: "片麻痺者のFES歩行再建のための歩行動作の識別に関する検討"医用電子と生体工学. 38(特). 342 (2000)
[文献書誌] O.Gonzalo, et al.: "A Physiologically Based Muscle Model of Variable Stimulation Frequency Response and Stimulation History"医用電子と生体工学. 38(特). 122 (2000)
[文献書誌] G.Eom, et al.: "Muscle Potentiation Induced by Electrical Stimulation"Proceedings of International Workshop on FES. 3-4 (2000)
[文献書誌] G.Eom, et al.: "Computer-aided Generation of Stimulation Data and Model Identification for Functional Electrical Stimulation (FES) Control of Lower Extremities"Frontiers of Medical and Biological Engineering. 10(3). 213-231 (2000)
[文献書誌] 山岸史歩他: "片麻痺者のFES歩行制御のための動作識別に関する検討"電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス). 100(478). 109-116 (2000)
[文献書誌] 村上肇,星宮望: "生体電気刺激入門"Clinical Engineering. 12(1). 3-9 (2001)
[文献書誌] 渡辺高志他: "片麻痺者のFES歩行モニタのための加速度信号に基づく歩行種類の識別"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)
[文献書誌] 安西昭裕他: "FES手先リーチングの目標位置検出装置の簡略化に関する検討"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)

2000 年度 実績報告書

FESによる四肢動作再建のシミュレーションシステムに関する研究開発

研究代表者

星宮 望 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005394)

研究成果

[文献書誌] 山岸史歩 他: "片麻痺者のFES歩行再建のための歩行動作の識別に関する検討"医用電子と生体工学. 38(特). 342 (2000)

[文献書誌] O.Gonzalo, et al.: "A Physiologically Based Muscle Model of Variable Stimulation Frequency Response and Stimulation History"医用電子と生体工学. 38(特). 122 (2000)

[文献書誌] G.Eom, et al.: "Muscle Potentiation Induced by Electrical Stimulation"Proceedings of International Workshop on FES. 3-4 (2000)

[文献書誌] G.Eom, et al.: "Computer-aided Generation of Stimulation Data and Model Identification for Functional Electrical Stimulation (FES) Control of Lower Extremities"Frontiers of Medical and Biological Engineering. 10(3). 213-231 (2000)

[文献書誌] 山岸史歩 他: "片麻痺者のFES歩行制御のための動作識別に関する検討"電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス). 100(478). 109-116 (2000)

[文献書誌] 村上肇,星宮望: "生体電気刺激入門"Clinical Engineering. 12(1). 3-9 (2001)

[文献書誌] 渡辺高志 他: "片麻痺者のFES歩行モニタのための加速度信号に基づく歩行種類の識別"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)

[文献書誌] 安西昭裕 他: "FES手先リーチングの目標位置検出装置の簡略化に関する検討"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)

2000 年度実績報告書

星宮望東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005394)

[文献書誌] 山岸史歩他: "片麻痺者のFES歩行再建のための歩行動作の識別に関する検討"医用電子と生体工学. 38(特). 342 (2000)

[文献書誌] 山岸史歩他: "片麻痺者のFES歩行制御のための動作識別に関する検討"電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス). 100(478). 109-116 (2000)

[文献書誌] 渡辺高志他: "片麻痺者のFES歩行モニタのための加速度信号に基づく歩行種類の識別"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)

[文献書誌] 安西昭裕他: "FES手先リーチングの目標位置検出装置の簡略化に関する検討"医用電子と生体工学. 39(特)(発表予定). (2001)