2011 Fiscal Year Research-status Report
下肢の運動錯覚を活用した片麻痺歩行の疑似体験手法とその教育利用
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23500265
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
上杉 繁 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (80350461)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉地 雅浩 藍野大学, 理学療法学科, 准教授 (70388700)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 片麻痺歩行 / 擬似体験 / 腱振動刺激 / 運動錯覚 / 反射運動 / 教育教材 / 体験学習 |
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| Research Abstract |
片麻痺患者の歩行を非侵襲かつ安全に擬似体験する方法を実現するために，知覚と運動の連動に影響を与える方法として，運動錯覚・反射運動・負荷変動を組み合わせることを先に考案し，基礎技術について検討してきた．平成23年度はこれらの成果を踏まえ，膝・足首関節周りの運動錯覚を効果的に発生させるための取り組みとして，新たな腱振動刺激装置の開発と，刺激制御や評価のために，擬似体験中の身体動作を計測するセンサシステムの開発に主に取り組んだ． 腱振動装置は，膝関節と足首関節用のそれぞれをモジュール化して開発した．各モジュールは小型モータの回転をクランク機構によって振動数100[Hz]，振幅 3[mm]の振動へと変換し，振動刺激を与える．また，この振動刺激を適切な箇所に与えるため，歩行時の関節付近の形状の変化に対して，バネの伸縮によって刺激箇所を追従する機構を搭載した．この振動部は，下肢形状に合わせて造形したプレートに取り付けられ，プレートをベルトで固定することで下肢に装着した．このプレートは多様な被験者の体格差に対応するよう大きさを変えて複数枚製作した．さらにプレートが撓むことで歩行中にもずれにくいように設計し，振動部をスライドさせて位置調節ができるような構造の工夫も行った． 続いて身体動作の計測に関しては，刺激付与のタイミングと歩行時の特徴を計測する目的で，腰部の加速度を測るセンサモジュールと，足裏の接地状況を測る圧力センサ内蔵のサンダルを開発し，振動装置には膝・足首の関節角度を測る角度センサを搭載した．そして，装置を使用して歩行する際にそれらのデータがリアルタイムで計測可能であることを確認した． また関節の運動に負荷を付与する方法に関しては，先に開発した，パウダーブレーキによって膝関節周りの運動に負荷を与える装置を踏まえ，足首関節への負荷を付与する装置に関する基礎的な設計も検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記述した平成23年度の目標である，下肢を対象とした片麻痺歩行擬似体験ツールを構成する基礎技術の確立に関してはほぼ実現したため．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成23年度の研究成果を活用し，研究室外の場所における実習教育やワークショップの現場で使用するための，可搬性や耐久性，ユーザビリティを考慮した実験システムを構築する．そして効果的な知覚と運動のずれを生じさせるために，膝関節・足首関節への振動刺激・負荷付与の最適な制御条件を実験的に明らかにする．この時，各種センサデータの同時計測・解析を行うことで，擬似体験中の歩行動作の特徴を解析する．また，ワークショップにおける試験的な利用も行い，それらの知見と被験者実験の結果を合わせて，実習教育のプログラムを検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究室外での使用を踏まえた片麻痺歩行体験ツールの新たな製作のための，構造材料や各種機械要素部品，電子部品，および加工に関する消耗品等に使用する．また，歩行動作の評価を行うために，全身の動きを計測する３次元位置計測システムを購入する．それ以外には，被験者実験のための謝金や，研究成果発表および共同研究者との打ち合わせのための旅費に主に使用する．
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