| 研究課題/領域番号 |
10558128
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
星宮 望 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005394)
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| 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 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00111790)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 機能的電気刺激 / FES / 運動機能再建 / 起立動作 / 筋骨格モデル / シミュレーション / 刺激データ / 制御命令 |
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| 研究概要 |
1.筋骨格モデルを計算機上に構築し、起立動作の計算機シミュレーションを可能にした。これに動的最適化手法を組み合わせて、起立動作の刺激データを自動生成することに成功した。この刺激データと健常者の起立時の動作筋電図との比較から、本手法が標準刺激データの生成法として有効であることが示された。
2.特定の患者を表現する筋骨格モデルの構築を目指して、筋張力を発生するモデルをトルク発生モデルに変更し、そのパラメータ同定法を提案した。膝関節を対象に、1関節、1筋で構成したモデルについて、健常被験者での電気刺激応答とモデル予測が良く一致することを確認した。また、非線形特性や骨格構造を考慮した筋・骨格モデルについても検討し、試行錯誤的なパラメータ調整を伴っているが、健常者での刺激実験での応答の一部を推定可能であった。
3.筋の非線形、時変特性の計測とモデル化に関して、(1)臨床で使われている刺激周波数(20Hz)でも筋の強化現象が生じることを明らかにした。(2)電気刺激中の筋疲労情報の計測方法として、誘発筋電図(M波)や近赤外光の利用可能性を示した。(3)生理学的知見に基づく筋の活性化モデルを構築し、強化現象やキャッチプロパティ等を表現できることを確認した。
4.運動機能障害者がシステムを操作するために、特徴的動作をニューラルネットにより認識して制御命令とする手法を提案した。3次元位置測定装置や加速度センサを用いて計測した動作を認識できることが、健常者やC5-6四肢麻痺者で確認され、本手法の実現可能性が示された。
5.任意の場所へのリーチングをFESにより再建するために、リーチング目標位置の検出手法を提案した。車椅子の使用者を想定し、レーザポインタと3次元位置角度センサを用いて目標位置検出装置を構成した。机上目標位置の検出精度を調べた結果、実用的に利用可能であることが示唆された。
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