2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of at-home lower limb rehabilitation system based on teaching support to induce active movements
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15H03050
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡邉 高志 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90250696)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リハビリテーション工学 / 電気刺激 / 慣性センサ / 片麻痺 / 歩行 / 足こぎ車いす |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歩行中のぶん回し運動を対象に，大腿部に装着した単一センサから異常運動を検出する方法として，大腿部姿勢ベクトルの先端軌跡の進行方向に対する距離を用いる方法を提案し，センサ装着状態の影響を受けにくい指標算出が可能であることを確認した．また，歩行時の足部異常を検出する指標として，着床時の矢状面傾斜角度と足底接地付近の前額面傾斜角度を用いる方法を提案し，センサ装着状態の影響を受けにくい検出が可能になることを示す結果を得た．足部の慣性センサではストライド長推定が可能なため，その推定精度を運動麻痺者で評価し，概ね健常者に近い精度が得られたが，一部の被験者では誤差が大きい場合があることを確認し，過大な衝撃が一因となることを考察した．これらにより，開発した在宅で利用可能な携帯型リハビリテーション用プロトタイプシステムに実装可能な方法を構築した．一方，病院等で早期の段階から詳細な評価が可能になるように，慣性センサと床反力計による関節モーメント推定法を提案し，片麻痺者を模擬した歩行での立脚期の関節モーメントが，3次元動作解析装置を用いた報告と同様の傾向になることを確認した．
患者の能動的な運動を考慮しながら下垂足矯正FESを行う方法として，繰り返し制御法を構築し，健常者で試験した結果，片麻痺者のFES下垂足矯正時と同様に，股関節と足関節の角度変化の関連性を示唆する結果を得た．また，電気刺激による筋の応答の遅れを考慮するため，学習型FES制御法で利用する任意の運動を制御するための動作軌跡の生成法を提案し，その適用可能性を確認した．FESによる足こぎ車いす走行速度の閉ループ制御では，刺激タイミングの修正，微分器の導入により，問題となっていた低速度走行時の制御を改善した．これらの結果は，教示からリハビリテーションにおけるFES動作補助まで，状況に応じて適用可能な制御系の基盤技術として利用可能になる．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
