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2008 年度 実績報告書

歩行困難者補助のための反射運動系のモデル化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20033004
研究機関東京大学

研究代表者

横井 浩史  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90271634)

研究分担者 瀧田 正寿  独立行政法人産業技術総合研究所, 人間福祉医工学研究部門, 主任研究員 (40344204)
キーワード歩行補助 / 機能的電気刺激 / 残存機能 / 意図推定 / 機能再建 / 人・機械・相互適応系 / 硬膜外電極
研究概要

本研究は, 歩行困難者の歩行機能の再建に資することを目的として, 運動意図推定のための感覚運動系の解明および機能再建スキームの構築を目指している. そのため, 動物を用いた生理学アプローチと歩行補助システムを開発する工学的アプローチを平行して行っている。本年度の研究成果を下記に示す.
(1) 下肢麻痺者のための電気刺激-運動系のモデル化, および, 歩行補助制御法の構築
半身不随や下肢麻痺などの感覚運動系の疾患において, 神経-筋動作が一部不能となるだけでなく, 特殊な神経-筋動作を生じる場合がある. この特殊な脊髄反射系に注目し「電気刺激による脊髄反射」と「従来の機能的電気刺激法」を組合せる歩行補助法を提案, 装置の開発を行った.
1) 下肢麻痺者の歩行補助に有効となりうる筋運動を明らかにするため, 被験者実験により電気刺激と筋運動の対応関係を明らかにした(刺激-運動系のモデル化).
2) 関節角度・踏圧・表面筋電位を計測する非侵襲型センサマルチモーダル計測装置. 更には, 歩行時のセンサデータを主成分分析し歩行補助タイミングを抽出する意図推定システムを構築した.
(2) ラットを用いた感覚運動系のモデル化
ラットの感覚運動系(前頭前野-感覚運動活動-下肢筋群に伝達されるプロセス)を解明する前段階として, 長期かつ安定な計測・解析を可能とする硬膜外神経計測法の構築を行った.硬膜外神経計測法は低侵襲計測であり侵襲度を低く抑え生体への負荷を低減するものである. その上で, サポートベクターマシーンなど解析手法を用い, 侵襲計測よりも空間分解能の低い信号から充分な動作識別を実現することを試みた. ラットを用いた検証実験の結果, 硬膜外神経計測法に基づく動作識別の可能性を示した.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Selfregulatory Hardware : Evolutionary Design for Mechanical Passivity on a Pseudo Passive Dynamic Walker2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yokoi, Kojiro Matsushita
    • 雑誌名

      Artificial Life Models in Hardware

      ページ: 87-102

  • [雑誌論文] Embodiment of Legged Robots Emerged in Evolutionary Design : Pseudo Passive Dynamic Walker2008

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Matsushita, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Frontiers in Evolutionary Robotics

      ページ: 311-326

    • 査読あり
  • [学会発表] 準受動四脚移動ロボットの開発-1駆動関節によるトロット歩容の実現-2009

    • 著者名/発表者名
      松下光次郎, 横井浩史, 新井民夫
    • 学会等名
      第14回ロボティクスシンポジア
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2009-03-17
  • [学会発表] Robotic Education for Human-Robot Interaction : Proposal of Two Robotic Developmental Kits that Brine Creativity2008

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Matsushita, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 学会等名
      2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      フランス・ニース
    • 年月日
      2008-09-22

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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