| 研究課題/領域番号 |
26350650
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| 研究機関 | 福島大学 |
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研究代表者 |
二見 亮弘 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (20156938)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 皮膚表面電極 / 機能的電気刺激 / 選択的刺激 / 高周波 / 閾値変動 |
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| 研究実績の概要 |
皮膚表面電極による機能的電気刺激(sFES)において，刺激効果は電極付近が最も強いため，電極から離れた深部の運動神経だけを選択的に刺激することは一般に困難である。そこで本研究では，浅部の神経発火をできるだけ抑制し，深部の神経を効果的に刺激する手法の開発を目指した。
神経発火の抑制には，交流電流などで発火閾値下の刺激を神経に与えた際に生じる閾値の上昇を使うこととした。さらに，電極に印加する電流が皮下につくる電位の空間的２次勾配は交流電流の周波数によって異なり，高周波ほど深い部分にまで大きな刺激が届くことが知られているため，この効果も利用した。これらのことに注目し，閾値下のバースト状高周波による神経の不活性化刺激と，閾値上の低周波バースト刺激を連続的に発生させ，それらを運動神経の発火が追随できる程度の周期で繰り返せば，完全な選択性ではないものの，新しい原理による選択的な神経刺激ができる可能性があることを指摘した。また，この原理の有効性を，刺激実験を行って確認した。
刺激実験では，手掌の背屈および手指の伸展が十分に生じるような前腕上の位置に，7cm×9cmの導電性ゴム電極2枚を配置した。また，手の甲と中指中節骨上皮膚に傾斜角度センサを装着して，sFESによって生じた手掌と手指の運動を個別に記録した。結果として，周期的に繰り返される抑制用高周波第一刺激と興奮用低周波第二刺激の周波数のさまざまな組み合わせにおいて，第二刺激だけによる運動とは異なる結果，つまり選択的運動神経刺激の傾向が確認された。ただし，この効果が生じるためには，両刺激を繰り返す周期を約70ms以上とする必要があることも確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新しい原理による選択的運動神経刺激を提案し，その有効性を示唆する実験結果を得ることができたが，この原理の有効性と限界をさらに明確に検証できる実験方法の開発には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
以下の目標にしぼった研究を推進する予定である。
о高周波刺激による閾値上昇を利用した選択的運動神経刺激の提案を裏付け，その有効性と限界を明らかにするための実験を企画・実施したい。
о実用的な観点からの現在の問題点は，約70ms以上の繰返し周期を用いることによって振動的な筋張力発生が生じてしまうことである。よって，30ms～50ms程度の繰返し周期でも使える選択的刺激の手法に改良したい。
о弱い刺激電流振幅では選択的刺激の効果が明確に確認できていないため，現在確認できているよりも更に低振幅の刺激で選択的刺激効果を生じさせる条件を探索したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
皮膚電気刺激において，個々の周期的低周波バースト刺激の直前に高周波バーストを挿入して選択的神経刺激を行う方法を計画通り探索してきたが，最終年度に，この刺激が皮下の深部にある細い軸索への選択的刺激に有効であることを見出した。その原理は当初の予定とは異なり，体内組織(細胞)における刺激伝搬の減衰が高周波ほど小さいことによる可能性が高まったため，新しい原理を仮説としての実験の企画と実施が必要になった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
新たな企画による刺激実験を行う実験装置を作成するための電子部品や電極などに，物品費を使用する。また，実験の被験者への謝金，学会発表旅費，論文掲載料の支出を予定している。
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