ミリサイズ補助機構との連携により手の運動機能を再建する機能的電気刺激法

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本研究では,上肢障害者が日常的に使用できる日常動作アシストシステムの実現を目指し,手指機能再建を目標とした干渉電流による機能的電気刺激法を提案した。最終的な開発目標デバイスは,電気刺激による患者本人の筋による発生力と,小型軽量機構・小型電気モーターによる機械的な補助を複合的に利用することにより,位置精度ならびに発生力,重量などの点て実用レベルでの補助動作の実現を目指すものである。本研究の目的は,最終目標デバイス実現のために必須となる,筋の選択的電気刺激法に関する基礎的知見を得ることである。まず,電気刺激には定電流刺激が適していることを示し,これを用いて,長母指屈筋,長母指伸筋,短母指伸筋を排他的に刺激することを目指し,実験により干渉電流刺激の有効性を検討した。その結果,(1)3～10kHz程度の周波数を用いて周波数差数10～数100HZの干渉電流を生じさせることで筋の刺激が行えること,(2)電極の大きさを変えることで干渉電流を生じさせる深度を変化させられることを示した。特に後者の結果は,対象筋を選択的に刺激するためには,電極の大きさを動的に変化させる必要のあることを示している。この結果に基づき,小電極をアレイ状に5×6個(計30個)配置した電極グローブを試作して,同時に電流を印加する電極数を変化させる実験を行ったところ,電極サイズを変更した場合と同等の結果が得られた。すなわち,アレイ電極を用いることで,動的に等価電極面積を変化させ,さまざまな深度にある筋を選択的に刺激できる可能性が示された。現時点では,再現性や汎用性など面での課題が多数残っているが,手指機能の中でも特に重要な把持機能において必要不可欠である母指の屈曲・伸展動作が得られたことで,本研究で目的とするパワーアシスト装置との複合的なアシストシステムの可能性が示されたといえる。