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2007 年度 実績報告書

機能的電気刺激(FES)による麻痺肢動作再建での協調的残存運動制御

研究課題

研究課題/領域番号 18300146
研究機関東北大学

研究代表者

渡邉 高志  東北大学, 情報シナジー機構, 准教授 (90250696)

研究分担者 古瀬 則夫  宮城工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (30249734)
キーワード機能的電気刺激 / FES / 閉ループ制御 / フィードバック誤差学習 / 感覚 / ユーザインターフェイス / 医療・福祉
研究概要

1.患者への情報提示手法の開発
電気刺激パラメータとして,80μsと200μsの2種類のパルス幅について,パターン認識能力の差異を検討した.パルス幅の小さい電気刺激は,神経の選択的活性化による認識率の改善の可能性と,刺激電圧変動の抑制の効果が期待されたが,本手法においては差が見られなかった.そこで,過去の研究結果との対応のため,200μsのパルス幅を使用することにした.また,本実験で用いた7種類の提示パターンの正答率から,電極を前腕部に装着した場合,前年度と同様に,前腕の長さ方向への移動パターンを用いることがパターン認識において有用であることを確認した.
2.FES制御に対する残存運動の影響の検討
(1)cycle-to-cycle制御による歩行遊脚期のFES制御の計算機シミュレーションにおいて,制御開始時の下肢関節角度が1歩毎に変動する条件でも,概ね適切な制御を達成可能であることを確認した.これには,1歩前の誤差と制御開始時の必要角度量の2つを入力に有する2入力1出力制御器を一部に用いたこと,及び,筋の電気刺激応答特性(感度)に応じて出力メンバシップ関数を調整する機能が有効に作用したことが関係していることを確認した.健常被験者での膝関節伸展制御での検討においても,これら2点の効果により,比較的安定な制御が可能になることを確認した.
(2)フィードバック誤差学習を用いた学習制御に関して,フィードフォワード制御器(IDM)の学習時の外乱の影響に関する基礎的な計算機シミュレーションを実施した.特定方向への角度変化を制限した場合には,制限を受けた筋へのIDMの刺激出力が増大する傾向が見られ,一部の拮抗する作用の筋では,IDM出力が減少する場合もあった.また,計測装置の雑音を模擬して白色性の雑音を制御出力に印加した場合には,雑音の増加に伴ってIDM出力が増加する結果となった.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] A Feasibility Study of Fuzzy FES Controller Based on Cycle-to-Cycle Control: An Experimental Test of Knee Extension Control2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems E91-D(3)

      ページ: 865-868

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Experiments of Physiological Properties for Information Presenting Method Using Dynamic Electro-cutaneous Sensation Patterns2007

    • 著者名/発表者名
      Yuka Minegishi
    • 雑誌名

      International Journal of Bioelectromagnetism 9(1)

      ページ: 30-31

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィードバック誤差学習を用いたFES制御におけるISMの効果の検討 -手関節2自由度運動制御の計算機シミュレーション-2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉高志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 107(248)

      ページ: 5-8

  • [雑誌論文] 片麻痺者の歩行遊脚期のcycle-to-cycle制御に基づくFES制御の検討 〜初期角度変化時のモデルシミュレーション〜2007

    • 著者名/発表者名
      加茂井敏晃
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 107(351)

      ページ: 17-20

  • [雑誌論文] Cycle-to-Cycle制御法に基づくファジィFES制御器による膝関節制御の実験的検討2007

    • 著者名/発表者名
      増子知也
    • 雑誌名

      生体医工学 45(4)

      ページ: 313-318

    • 査読あり
  • [学会発表] Functional Electrical Stimulation(FES)for Motor Disabled Patients2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Medical, Bio-and Nano-Electronics
    • 発表場所
      仙台エクセルホテル東急
    • 年月日
      2008-03-05
  • [学会発表] Application of Knowledge Engineering and Fuzzy System in Realizing Cycle-to-Cycle Control Method for Swing Phase of FES-induced Gait2008

    • 著者名/発表者名
      Achmad. Arifin
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Medical, Bio-and Nano-Electronics
    • 発表場所
      仙台エクセルホテル東急
    • 年月日
      2008-03-05
  • [学会発表] 片麻痺者の歩行遊脚期のcycle-to-cycle制御に基づくFES制御法の開発-制御器パラメータ調整器の検討-2008

    • 著者名/発表者名
      加茂井敏晃
    • 学会等名
      第6回情報シナジー研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2008-02-22
  • [学会発表] FES歩行のためのCycle-to-Cycle制御法による膝関節伸展制御の検討2007

    • 著者名/発表者名
      増子知也
    • 学会等名
      第14回日本FES研究会学術講演会講演論文集
    • 発表場所
      岡山理科大学
    • 年月日
      2007-12-02
  • [学会発表] FES制御のための無線型センシングシステムに関する基礎的検討2007

    • 著者名/発表者名
      杉本 賢
    • 学会等名
      第41回日本生体医工学会東北支部大会
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      2007-12-01
  • [学会発表] Basic Experiments of Physiological Properties for Information Presenting Method Using Dynamic Electro-cutaneous Sensation Patterns2007

    • 著者名/発表者名
      Yuka Minegishi
    • 学会等名
      6th International Conference on Bioelectromagnetism(ICBEM07)
    • 発表場所
      会津大学
    • 年月日
      2007-10-16
  • [学会発表] Cycle-to-Cycle制御法に基づくファジィFES制御器による膝関節制御の実験的検討2007

    • 著者名/発表者名
      増子知也
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2007
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
  • [学会発表] An Experimental Test of Fuzzy Controller Based on Cycle-to-Cycle Control for FES-induced Gait: Knee Joint Control with Neurologically Intact Subjects2007

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 学会等名
      11th Mediterranean Conference on Medical and Biological Engineering and Computing(the MEDICON 2007)
    • 発表場所
      University of Ljubljana
    • 年月日
      2007-06-28
  • [学会発表] A Study on Sensing System of Lower Limb Condition with Piezoelectric Gyroscopes: Measurements of Joint Angles and Gait Phases2007

    • 著者名/発表者名
      Norio Furuse
    • 学会等名
      11th Mediterranean Conference on Medical and Biological Engineering and Computing(the MEDICON 2007)
    • 発表場所
      University of Ljubljana
    • 年月日
      2007-06-26
  • [学会発表] 下肢麻痺者の歩行再学習・支援システムのためのセンシングとFES制御方式の検討2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉高志
    • 学会等名
      第46回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-04-27
  • [学会発表] FESによる歩行再建のためのcycle-to-cycle制御に基づく膝関節制御の実験的検討2007

    • 著者名/発表者名
      増子知也
    • 学会等名
      第46回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-04-26
  • [学会発表] cycle-to-cycle制御による片麻痺者のFES歩行遊脚期制御のための刺激スケジュールの検討:異なる筋力での床反力を考慮した計算機シミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      加茂井敏晃
    • 学会等名
      第46回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-04-26

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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