| 研究概要 |
機能的電気刺激(FES)による筋・骨格系の制御においては,電気刺激時の筋・骨格系の入出力関係(刺激強度-関節角度特性)に冗長性があり,刺激強度の決定が不良設定問題になることが多い.本研究では,そのような系のフィードバック制御を実現するための検討を行い,今年度は以下の成果を得た.
1.手関節の2自由度運動に加え,前腕の回内外,肘関節の屈曲・伸展を計測可能にするために,磁気式の3次元位置角度センサを用いて計測システムを構築した.この計測システムを用いてフィードバック制御を行うために,パルスモジュレータを製作し,プログラムの改良を行った.健常被験者での表面電気刺激による制御実験で,これまでの電気角度計を用いたシステムと同様の制御結果が得られることを確認し,フィードバック制御システムの拡張に成功した.
2.改良したシステムを用いて,片麻痺患者1名で,健常被験者で行ってきた実験と同様に,手関節2自由度運動の表面電極による4筋刺激によるフィードバック制御実験を行った.電気刺激に対する筋の応答が不適切であることや表面電極ゆえの問題が生じたが,本研究で提案してきた手法により,簡単なパラメータ調整だけでフィードバックFES制御を実現できることを確認した.
3.健常被験者で,肘関節の角度が異なる条件で手関節の制御実験を行い,姿勢変化により制御能力に差が現れることを確認した.制御対象に2関節筋を含む場合には,制御器のパラメータを変更する必要があることが示唆された.また,制御中の刺激振幅値に応じてPID制御器のパラメータを変化させる方が,より適切な制御を行える可能性があることも確認された.
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