体重支持歩行訓練臨床応用のためのハイブリッドFES歩行補助装具の基礎的研究

混合式FES步行辅助装置负重步行训练临床应用基础研究

• 批准号: 23300214
• 负责人: 山本 敏泰
• 金额: $ 5.16万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-11-18 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23300214/
• 关键词: 障害者; 歩行補助装具; 多チャンネル刺激; M波; 運動制御シミュレーション; 単純適応制御; 多リンク歩行モデル; 機能的電気刺激; ハイブリッド装具; 運動制御; 疑似受動歩行; ハイブリッド; 歩行支援; 福祉用具; 筋骨格モデル; オンライン制御

(a)障害者におけるハイブリッドFES歩行時の足・股関節システムに関する研究障害者は頸髄損傷(C5)不全麻痺者1名を対象にした。被験者の歩行は、非常にゆっくりとしたすり足歩行が可能な程度で実用的でないため、通常は手動車いすを利用している。上肢は手指に麻痺があるが概ね良好で、下肢は左脚に痙性が観察されるとともに麻痺が強い。実験に慣れるために、2週間のあいだに週2～3回程度の電気刺激を行った。歩行補助装具は、障害者で利用可能なモータのサイズと重量を考慮して装具の簡便化を試み、股関節用モータ駆動歩行補助装具を開発した。しかし、被験者は股関節の駆動が不十分ではあるが可能で、まず足関節駆動のみとした。股関節は、実験を進めて筋疲労対策が重要になってくる段階で導入する。足関節駆動実験を行い、電気刺激の有無で歩行パターンを比較した結果、刺激有りの場合はすり足歩行に改善が見られ、健常者のパターンに近い傾向を示した。また、下肢の筋骨格モデルにより、特に足関節周囲のヒラメ筋と腓腹筋の発生筋力を推定した。(b)多チャンネル刺激筋EMGによる足関節インピーダンス制御の安定性に関する研究筋力とその電気的な応答(M波)は、通常のEMGにおいてもそうであるが、厳密には必ずしも合致しないと考えられる。そのため、実験は、パターン的な相似性に着目して行った。多チャンネル刺激では、M波を計測するために刺激期間終了後13msec程度の被刺激筋の反応の影響を受けないように刺激順位を調整した。その結果、多チャンネルへの刺激の影響を除去することができた。また、M波は刺激時間が長くなると振幅が低下し、筋出力も低下するが、そのデータをフィードバックして刺激強度を調整することで、筋出力の低下を抑えることができた。(c)受動歩行様式に基づく足・股関節運動制御シミュレーションの研究まず、単純適応制御が適用可能かどうか検討するため、質点と仮定した上体移動のシミュレーションを行った。補償を重力と外力に加え、股関節をゆっくり運動させたときの追従制御を行った結果、関節モーメントに振動成分がみられ、適用やパラメータ更新則を再度検討する必要があった。また、多リンク歩行モデルの両脚支持期を含むシミュレーションでは、支持モーメントを算出した結果、膝折れしない関節モーメントが発生していることを確認した。

Handicap of (a) person に お け る ハ イ ブ リ ッ ド FES step line section の sufficient stock, masato シ ス テ ム に masato す る research handicap は neck marrow lesions (C5) incomplete paralysis of 1 を like に seaborne し た. By 験 の step line は, very に ゆ っ く り と し た す り foot step may be が で な degree be used で な い た め, usually は manual car い す を using し て い る. Upper limb は fingers に paralysis が あ る が generalized ね good で, painful sex on lower limb は left foot に が 観 examine さ れ る と と も い が に paralysis. Experimental に habitual れるために, <s:1> あ だに だに だに 2 to 3 times of intensity <s:1> electrical stimulation を for 2 weeks った った った. Step line は subsidies fittings, the handicap of で may use な モ ー タ の サ イ ズ と weight を consider し て fittings の easy を み, shares masato section presents モ ー タ 駆 moving step line subsidies fittings を open 発 し た. し か し section, those 験 は masato の 駆 dynamic が not quite で は あ る が may で, ま ず foot section masato 駆 dynamic の み と し た. The key points of the stock relationship are を, practical knowledge is を, and the strategy for fatigue and labor is が. The important になってくる stage is で. Foot section masato 駆 move be 験 を line い line, electric 気 stimulate の presence of で step パ タ ー ン を compare し た results, stimulating り の occasions は す り foot step line に improve が see ら れ, health often の パ タ ー ン に nearly い tendency を shown し た. ま た, lower limb の bones and muscles モ デ ル に よ り, especially に foot section masato weeks 囲 の ヒ ラ メ reinforcement と phil abdominal muscle の 発 raw thews を presumption し た. (b) more チ ャ ン ネ ル stimulate muscle EMG に よ る foot section masato イ ン ピ ー ダ ン ス suppression の stability に masato す る research thews と そ の electric 気 な 応 answer は wave (M), usually の EMG に お い て も そ う で あ る が, 厳 に は will ず し も close to し な い と exam え ら れ る. The な similarity of そ ため, experience ため, and パタ パタ パタ <e:1> に is に in the same line as った て った った. More チ ャ ン ネ ル stimulus で す は, M wave を meter test る た め に degree of stimulation period after the end of 13 msec の is stimulated muscle の anti 応 の を by け な い よ う に stimulation sequence を adjustment し た. The そ <s:1> result, the more チャ ネ ネ へ へ へ <s:1> stimulus を effect を is eliminated する する とがで た た た. ま た, M wave は stimulus が long く な る と low amplitude が し, low output も す る が, そ の デ ー タ を フ ィ ー ド バ ッ ク し て stimulus intensity を adjustment す る こ と で, low output の を え suppression る こ と が で き た. (c) the moving step line pattern に the others づ く sufficient stock, masato section movement suppression シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の research ま ず, 単 pure optimal 応 suppression が may apply か ど う か beg す 検 る た め, particle と 仮 set し た upper mobile の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. Compensation を と gravity force に え, shares masato section を ゆ っ く り movement さ せ た と き の chase 従 suppression を line っ た results, masato モ ー メ ン ト に vibration component が み ら れ, suitable や パ ラ メ ー タ update is を again beg す 検 る necessary が あ っ た. ま た, multiple リ ン ク step line モ デ ル の struck the foot support period を む シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は, support モ ー メ ン ト を calculate し た results, kink れ し な い masato section モ ー メ ン ト が 発 raw し て い る こ と を confirm し た.

项目成果

Characteristic activities of lower limb with body weight support ratio

下肢特征活动与体重支撑比

• 发表时间: 2012
• 作者: 神原裕行;辛徳;小池康晴;Toshiyasu Yamamoto
• 通讯作者: Toshiyasu Yamamoto

筋の電気的応答を用いたFES歩行支援システムに関する研究

基于肌电反应的FES步行支持系统研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 山本直輔;他4名
• 通讯作者: 他4名

Passive walking assistive FES system after spinal cord injury--preliminary study--

脊髓损伤后被动行走辅助FES系统--初步研究--

• 发表时间: 2012
• 作者: Yamamoto N;Kurokawa N;Yamamoto T;Kuno H;Tagawa Y
• 通讯作者: Tagawa Y

Characteristic Activities of Lower Limbs with Body Weight Support Ratio

下肢特征活动与体重支撑比

• 发表时间: 2012
• 作者: H. Kuno;N. Yamamoto;N. Kurokawa;T. Yamamoto;and Y. Tagawa
• 通讯作者: and Y. Tagawa

Ankle Actuation FES Assistive System for Treadmill Body Weight Support Gait Rehabilitation

用于跑步机体重支持步态康复的踝驱动 FES 辅助系统

• 发表时间: 2012
• 作者: 田邊友香;小栁三佳;奥原聰一;岡嶋克典;澤田陽一;猪村剛史;Toshiyasu Yamamoto
• 通讯作者: Toshiyasu Yamamoto