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2023 年度 実績報告書

身体の重心バランスと個々人の筋特性を考慮したFES立ち上がり補助システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21K04114
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)

研究分担者 平田 研二  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (40314364)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード立ち上がり運動 / 機能的電気刺激 / リハビリシステム
研究実績の概要

本研究の目的は,脳卒中や脊髄損傷を患い下肢の運動に障害を抱える人の残存する筋の筋力維持と運動特性の向上ならびに身体のバランスを鍛えることを目指し,機能的電気刺激(Function Electrical Stimulation,以下FESと呼ぶ)を用いた下肢リハビリテーションシステム(以下,下肢リハビリシステム)を提案することであり,具体的にはしゃがみ込んだ状態からの FES 立ち上がり運動に対する制御手法の確立(課題1),身体のバランスを保ちながら立ち上がり運動を補助するリハビリシステムの構築(課題2),ならびに個々人の筋特性に合せた刺激方法の検討(課題3)を実施することであった.
最終年度は構築した FES 立ち上がり補助システムを用いて,提案する制御手法にて重心位置を考慮した立ち上がり運動を実現した(課題1と課題2の達成).特に,立ち上がり運動中に下肢への筋刺激と併せて,重心移動の変化を促すために安全に上肢へ筋刺激を加えるために制御バリア関数を用いた手法を適用した点が学術的に意義が高いと考えられる.また,身体の左右差(例えば片麻痺患者においては下肢の筋特性に左右差があるためまっすぐ立ち上がるのが難しいなど)からくる重心位置の左右の変化を可視化するために,比較的安価な市販のバランスWiiボードを活用した重心計測システムを構築した.課題3の個々人の筋特性に合せた刺激方法の検討においては,個々人の筋特性の同定までは至らなかったが,片麻痺や対麻痺などの状況を再現するためにシミュレータの構築を進めた.研究期間全体を通して,得られた成果の一部を学術雑誌や国際会議発表にて報告した.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] FES-assisted Standing-up Motion Control Incorporating Center of Mass Motion2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Takata, H. Kawai, Y. Kushima, T. Murao, Y. Kawai, K. Hirata, and M. Kishitani
    • 学会等名
      49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracking Control for FES Alternate Knee Bending and Stretching Trike With Electric Motor Assistance2023

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, H. Kawai, Y. Kushima, T. Murao, K. Hirata, and M. Kishitani
    • 学会等名
      22nd IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 重心移動を考慮したFES立ち上がり補助システム2023

    • 著者名/発表者名
      高田康伸, 河合宏之, 久島康嘉, 村尾俊幸, 平田研二
    • 学会等名
      2023年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] モータアシストを有するFES下肢交互屈伸トライクの追従制御に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      石川真也, 河合宏之, 久島康嘉, 村尾俊幸, 平田研二, 岸谷都
    • 学会等名
      第66回 自動制御連合講演会
  • [学会発表] 食事動作訓練のためのFES上肢屈伸システムの構築2023

    • 著者名/発表者名
      丸山智哉, 河合宏之, 久島康嘉, 村尾俊幸, 岸谷 都
    • 学会等名
      SICE 第24回 システムインテグレーション部門講演会
  • [学会発表] 屋外走行を疑似体験可能なFESトライクシステムの構築2023

    • 著者名/発表者名
      松本萌甫, 河合宏之, 久島康嘉, 村尾俊幸, 岸谷 都
    • 学会等名
      SICE 第24回 システムインテグレーション部門講演会

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公開日: 2024-12-25  

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