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2012 年度 実績報告書

筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムの開発と検証

研究課題

研究課題/領域番号 22300193
研究機関東北大学

研究代表者

渡邉 高志  東北大学, 医工学研究科, 准教授 (90250696)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード機能的電気刺激 / FES / 筋疲労 / M波 / 動作計測 / 慣性センサ / 医療 / 福祉
研究概要

まず,これまでに開発したプロトタイプFESリハビリテーションシステムを用いて,片麻痺者のFESを用いた歩行リハビリシステムへの展開を検証した.歩行遊脚期の足関節背屈をFESにより制御しながら,電気刺激による知覚を利用して患者が随意背屈の発生努力をする訓練方法とし,随意運動の発生量に応じて刺激強度を変化させる.これを実現するため,FES制御中に計測した運動が随意努力の有無によりFES制御時と同等な運動や異なる運動となることを検証した.十分大きな刺激強度では,随意背屈努力の有無による動作の変化は見られないが,刺激強度を下げることで,随意背屈努力によりFES補助に類似した動作を行える可能性があることを示した.さらに,歩行中に知覚できる程度の低強度電気刺激においても,随意努力を行うことで,十分なFES補助の場合に類似した動作が発現可能であることを示した.これにより,センサシステムで動作を計測し,随意動作発生の程度に応じて刺激強度を調節する能動制御が有効であり,最大背屈量で刺激強度を調節する場合には,プロトタイプシステムをそのまま利用して実行可能であることを確認した.
次に,短時間電気刺激による繰り返し運動中の筋疲労評価について,追加パルスによるM波の振幅を用いた筋疲労評価指標を検証した.等尺性条件下での筋力発生においては発生筋張力の低下が,膝伸展運動のフィードバック制御においては刺激強度の増加が筋疲労に相当するので,それらに対するM波筋疲労評価指標との関連性を検討した結果,通常のFES制御時のM波のみによる指標では関連性はほとんど得られなかったが,追加パルスによるM波を用いた指標では良好な相関関係が得られ,筋疲労モニタとして機能することを確認した.
以上により,構築した技術を実装することで,筋疲労モニタを有する能動制御型FESリハビリシステムを実現できることを確認した.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] FES足漕ぎ車椅子における走行速度に基づく刺激タイミングの検討2013

    • 著者名/発表者名
      村上卓弥
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 112(479) ページ: 65-68

  • [雑誌論文] A Measurement of Lower Limb Angles Using Wireless Inertial Sensors during FES Assisted Foot Drop Correction with and without Voluntary Effort2013

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

      International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics

      巻: 3(3) ページ: 216-220

    • DOI

      10.7763/IJBBB.2013.V3.199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preliminary Tests of a Prototype FES Control System for Cycling Wheelchair Rehabilitation2013

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

      Proc. the 13th International Conference on Rehabilitation Robotics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [学会発表] Preliminary Tests of a Prototype FES Control System for Cycling Wheelchair Rehabilitation2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 学会等名
      the 13th International Conference on Rehabilitation Robotics
    • 発表場所
      Seattle, U.S.A.
    • 年月日
      20130624-20130626
  • [学会発表] A Study of Gait Evaluation Using a Prototype FES Rehabilitation System: A Case Study in Foot Drop Correction with a Hemiplegic Patient

    • 著者名/発表者名
      Naoto Miura
    • 学会等名
      第51回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      博多
  • [学会発表] A Case Study of Angle Measurements in Foot Drop Correction by FES under Different Stimulation Conditions

    • 著者名/発表者名
      Watanabe T
    • 学会等名
      the 17th Annual Conference of the International FES Society
    • 発表場所
      Banff, Canada
  • [学会発表] 片麻痺者の歩行リハビリテーションにおけるFESによる随意背屈誘発補助の基礎的検討

    • 著者名/発表者名
      遠藤 駿
    • 学会等名
      第27回生体・生理工学シンポジウム
    • 発表場所
      札幌
  • [学会発表] 下垂足を有する脳卒中後片麻痺患者における機能的電気刺激歩行と短下肢装具歩行の歩容改善効果の比較

    • 著者名/発表者名
      村上克徳
    • 学会等名
      第51回全国自治体病院学会
    • 発表場所
      高松
  • [学会発表] 下垂足のある脳卒中後片麻痺患者のFESによる歩容の評価

    • 著者名/発表者名
      熊谷芳美
    • 学会等名
      第51回全国自治体病院学会
    • 発表場所
      高松
  • [学会発表] 対麻痺者のための足漕ぎ車椅子リハビリシステムのFES制御系の構築に関する基礎的検討

    • 著者名/発表者名
      村上卓弥
    • 学会等名
      第19回日本FES研究会学術講演会
    • 発表場所
      仙台
  • [学会発表] FES足漕ぎ車椅子における走行速度に基づく刺激タイミングの検討

    • 著者名/発表者名
      村上卓弥
    • 学会等名
      MEとバイオサイバネティックス研究会
    • 発表場所
      町田
  • [学会発表] Measurement and Control of Lower Limb Movements for Gait Rehabilitation of Hemiplegic Subjects

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 学会等名
      5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Technology
    • 発表場所
      Macau, China
    • 招待講演
  • [学会発表] A Measurement of Lower Limb Angles using Wireless Inertial Sensors during FES Assisted Foot Drop Correction with and without Voluntary Effort

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 学会等名
      5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Technology
    • 発表場所
      Macau, China
  • [図書] Technological Advances in Biomedicine for Healthcare Applications2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Watanabe
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      IGI Global

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公開日: 2014-07-24  

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