研究課題
本研究では、複数の末梢神経に対し選択的に電気刺激を行うことで、複数の筋収縮を誘発し、機能的な運動を再建可能なマイクロデバイスの創製を目的としている。この目的を達成するため、無線給電による体内への完全埋め込みと、生体適合性を有するフレキシブルな神経刺激電極の作製について、主に研究を行った。本年度は、昨年度に開発した2チャンネルの末梢神経刺激デバイスを発展させ、4チャンネルの末梢神経刺激デバイスを作製した。また、作製したデバイスを用いてラット足関節の底背屈運動及び膝関節の進展屈曲運動を司る4つの末梢神経に対し選択的に電気刺激を行い、2関節の角度制御による爪先位置の制御を行った。各関節角度は高速カメラにより取得し、目標とする爪先位置から逆運動学により各関節の目標角度を計算し、目標角度に各関節が一致するようにフィードバック制御を実施した。さらに、歩行等の比較的速い周期的な運動を実現するために、フィードバック制御に加えフィードフォワード制御を実装した。また、随意運動のタイミングに応じた神経刺激を実現するために、筋電を計測し体外のデバイスへ送信する体内外の双方向通信技術についても開発に着手した。これまでのラット後脚の運動制御では麻酔下のラットを用いて随意運動を抑制していたが、覚醒下のラットに対する随意運動に基づく神経刺激タイミングの生成アルゴリズムを構築すると共に、筋電計測に基づく神経刺激タイミングの生成方法についても検討を行い、随意運動に応じた神経刺激を可能とする双方向通信デバイスについて基盤となる技術を開発することに成功した。
すべて 2020
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)
Sensors
巻: 20 ページ: 2210
10.3390/s20082210
