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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

构建考虑人体重心平衡和个体肌肉特征的FES站立辅助系统。

基本信息

批准号：
21K04114
负责人：
河合宏之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04114/
关键词：
立ち上がり運動機能的電気刺激リハビリシステム運動制御

项目摘要

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る．本年度は，まず健常者を被験者とした実験を通して，作製したシステムにおける姿勢の推定情報を用いることで，筋刺激を用いた立ち上がり運動と自発による立ち上がり運動の重心移動のトラジェクトリーが異なる点を明らかにした．また，ペダリング運動と筋特性を考慮したトルク生成の関係を再現するためにMATLAB/Simulinkを用いたシミュレータの構築を進めた．得られた結果について国内学会にて研究発表をおこなった．つぎに，OpenPoseを用いた姿勢推定のサンプリング周期が遅くなる問題については，腰の角度を計測するゴニオメーターを導入することで重心位置を制御周期に併せてリアルタイムで計算する手法に改善することで解決した．そして，重心移動を促すための手法を提案するために，新たに上肢のモデル化をおこなった．下肢の筋刺激による立ち上がり運動中の重心を自発運動の軌跡に近づけるために，上肢の運動モデルに対し上腕に筋刺激を与える制御手法を提案した．一方，計算で求めた重心位置の妥当性を評価するシステムになっていないため，バランスWiiボードを用いた簡易的な計測システムの構築を進めている．上述した成果の一部を国際学会で発表するために準備中である．

The purpose of this study is to propose a functional electrical stimulation (FES) for the lower limb movement disorder in stroke and spinal cord injury patients. This year, the healthy person is affected by the movement of the body, and the movement of the center of gravity is affected by the movement of the muscle. To consider the relationship between motion and tendon characteristics, MATLAB/Simulink is used to construct the system. The results of the study were published in the Chinese Academy of Sciences. Open Pose is used to estimate the posture of the body and the cycle of the body. The problem is solved by measuring the waist angle and introducing the center of gravity position. The center of gravity is moved to the upper part of the body. Tendon stimulation of lower limbs and control methods of upper limbs are proposed. One side, the calculation of the appropriateness of the center of gravity position evaluation of the system, the Wii Wii, the use of simple measurement system construction progress. The above achievements are part of the international society's preparation.