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2015 年度 実績報告書

筋シナジーの診断に基づく下肢運動のニューロリハビリテーション

研究課題

研究課題/領域番号 15H03949
研究機関大阪大学

研究代表者

宮崎 文夫  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20133142)

研究分担者 平井 宏明  大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (60388147)
植村 充典  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00512443)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードリハビリテーション / 脳神経疾患 / 知能機械 / 人間機械システム
研究実績の概要

本研究は、研究代表者らの筋シナジー抽出/予測/解析技術とロボット技術の融合により、脳卒中リハビリテーションの新展開を図るロボット療法の研究基盤を確立することを目的とする。ここでは、「歩行再建のための運動介入とロボットトレーニング」に焦点を当て、身体協調性(筋シナジー)に基づく身体の平衡点と剛性の調整訓練が脳卒中患者の下肢リハビリテーションに効果的であることを、臨床試験を通じ実験的に実証する。具体的には、以下の3つの小課題を克服することにより、課題の達成を目指す。
1. 診断 ― 異常な筋シナジーの定量評価
2. 治療 ― 正常な筋シナジーの再獲得を促進する運動介入プロトコルの開発
3. 効果 ― 臨床試験による運動介入効果のエビデンスの獲得
初年度は、日常生活における様々な下肢運動(足漕ぎ運動、歩行運動、坂道運動、階段運動、走行運動)を対象に、被験者の身体協調性を解析するとともに、身体の平衡点及び剛性の推移を同定した。本結果は、脳卒中患者の異常な筋シナジーの定量評価に用いることができる。また、上記診断より明らかとなる身体協調性の差異に基づき、適切な身体協調が実現されるように身体の平衡点と剛性の調整訓練を行うロボットトレーニングシステムを現在、開発している。
これらの技術に関連する研究成果は、学術論文誌(4件)、学会発表(10件)、書籍(1件)にまとめられている。また、関連技術について米国特許(1件)を取得した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在のところ、研究遂行する上で大きな問題を生じていないため。

今後の研究の推進方策

本年度に得られた成果に基づき、来年度も計画どおり研究を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Massachusetts Institute of Technology
  • [雑誌論文] ヒトの下肢運動に関わる不変量としての筋シナジー2016

    • 著者名/発表者名
      富永健太, 飯村太紀, 植村充典, 平井宏明, 宮崎文夫
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 52(1) ページ: 37-45

    • DOI

      10.9746/sicetr.52.37

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On the origin of muscle synergies: invariant balance in the co-activation of agonist and antagonist muscle pairs2015

    • 著者名/発表者名
      H. Hirai, F. Miyazaki, H. Naritomi, K. Koba, T. Oku, K. Uno, M. Uemura, T. Nishi, M. Kageyama, and H. I. Krebs
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 3(192) ページ: 1-16

    • DOI

      10.3389/fbioe.2015.00192

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Losing dexterity: patterns of impaired coordination of finger movements in musician’s dystonia2015

    • 著者名/発表者名
      S. Furuya, K. Tominaga, F. Miyazaki, E. Altenmuller
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5(13360) ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/srep13360

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Secrets of virtuoso: neuromuscular attributes of motor virtuosity in expert musicians2015

    • 著者名/発表者名
      S. Furuya, T. Oku, F. Miyazaki, H. Kinoshita
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5(15750) ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/srep15750

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ヒト型下肢ロボットの設計、モデル化、制御2015

    • 著者名/発表者名
      渡邉 英知、奥 貴紀、平井 宏明、宇野 かんな、植村 充典、宮崎 文夫
    • 学会等名
      第16回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2015)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-16
  • [学会発表] Adaptive tracking control with partial regressor for multi-joint robot2015

    • 著者名/発表者名
      M. Uemura, H. Hirai, and F. Miyazaki
    • 学会等名
      41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2015)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploiting invariant structure for controlling multiple muscles in anthropomorphic legs: an inspiration from electromyography analysis of human pedaling2015

    • 著者名/発表者名
      E. Watanabe, T. Oku, H. Hirai, K. Uno, M. Uemura, and F. Miyazaki
    • 学会等名
      2015 IEEE-RAS 15th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids2015)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-11-03 – 2015-11-05
    • 国際学会
  • [学会発表] アシストロボットのための接地センサを用いない歩行相推定アルゴリズム2015

    • 著者名/発表者名
      寺田 祐基, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] 筋シナジー制御法を実装した筋骨格アームロボットの動的挙動2015

    • 著者名/発表者名
      吉川 史哲, 北野 翔大, 富永 健太, 奥 貴紀, 古場 啓太郎, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] ヒール靴着用時の歩行運動における下肢の筋協調解析2015

    • 著者名/発表者名
      辻 真緒, 富永 健太, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] ヒトの走行運動のエネルギー解析2015

    • 著者名/発表者名
      亀田 誠二, 松岡 慎也, 富永 健太, 植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] 足首周りの角運動量に基づく脚ロボットの立位可安定性2015

    • 著者名/発表者名
      植村 充典, 平井 宏明, 宮崎 文夫
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2015)
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] A feasibility study to assess intralimb coordination in stroke rehabilitation: two indices of mechanical impedance by coactivation of agonist muscles2015

    • 著者名/発表者名
      T. Oku, K. Uno, T. Nishi, M. Kageyama, K. Koba, M. Uemura, H. Hirai, F. Miyazaki, and H. Naritomi
    • 学会等名
      14th IEEE/RAS-EMBS International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR2015)
    • 発表場所
      Singapore, Singapore
    • 年月日
      2015-08-11 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of muscle activities for fast, accurate, and smooth movements: evolution of virtual trajectory via coupling of directional mechanical impedances2015

    • 著者名/発表者名
      K. Koba, K. Uno, T. Oku, M. Uemura, H. Hirai, and F. Miyazaki
    • 学会等名
      Progress in Motor Control X (PMC2015)
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2015-07-22 – 2015-07-25
    • 国際学会
  • [図書] "Motor control based on the muscle synergy hypothesis," In Cognitive Neuroscience Robotics: Synthetic Approaches to Human Understanding, Volume I: Synthetic Approaches2016

    • 著者名/発表者名
      H. Hirai, H. Pham, Y. Ariga, K. Uno, and F. Miyazaki
    • 総ページ数
      26 (Chap. 2)
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 大阪大学 基礎工学研究科 宮崎研究室

    • URL

      http://robotics.me.es.osaka-u.ac.jp/MiyazakiLab

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-08-26  

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