下肢の筋特性を考慮したFES交互屈伸運動システムの構築と評価法に関する研究

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04214
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21040:制御およびシステム工学関連
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 河合 宏之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (70410298)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 交互屈伸運動 / 機能的電気刺激 / リハビリシステム

研究成果の概要

本研究では機能的電気刺激を用いた FES ペダリング運動と FES ローイング運動の利点を兼ね備えた FES 交互屈伸運動による新しいリハビリテーション手法を提案した．特に，機能的電気刺激を用いて左右の脚を交互に屈伸運動させる制御則と，適切な速度でトライクを走行させるための制御則を提案し，理論的な安定性解析をおこなった．実用面からの貢献としてチェーン・プーリギア機構と直線運動を回転運動に変換する機構の２つをリカンベントトライクに加えることでリハビリテーションシステムを構築し，健常者を被験者とする検証実験により提案手法の有用性を検証した．

自由記述の分野

ロボット制御工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で提案した FES 下肢交互屈伸運動は，従来の FES ペダリング運動でみられたデッドゾーンが存在しない運動であり，筋力が弱い患者でも運動の実現可能性が得られる点が大きな特徴である．下肢を含むシステムをラグランジュの運動方程式で表現し，屈伸運動ならびにトライクの移動モデルに対して理論的に安定性を保証する安定化制御則を提案している点に学術的意義があると考えられる．本研究で得られた結果は新しいリハビリテーション手法に繋がる可能性が高いため，社会的意義があると考えられる．