機能的電気刺激と部分空間同定法を用いた上肢麻痺患者の手先位置制御に関する研究

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はじめに，回路設計ソフトウェアを用いて小型の定電流電気刺激装置の開発を行った．これは，刺激箇所の探索を目的とする電気刺激装置の多くは電流を可変させて刺激強度を決定するため，保護回路に不具合が生じた場合に電流時間積が本邦の安全限界値を超過する恐れがあり，さらに，重量が２００ｇ超のために装着して使用することを考えると適切ではないからである．電気二重層キャパシタと昇圧トランスを用いて，おおよそ４０ｍｍ×５０ｍｍで５０ｇ弱を実現した．つぎに，ウェアラブル端末として実装するために，シングルボードコンピュータを用いた画像処理システムの構築を行った．当初は，肘関節角の計測にポテンショメータもしくはロータリーエンコーダを用いる予定であったが，実用の観点から単眼カメラとチップＬＥＤマーカを用して画像処理により推定することにした．オープンソースの画像解析ライブラリを用いることで，随意運動ではあるが，肘関節の角度を推定することができた．さらに，位置制御手法である部分空間同定法に基づくアルゴリズムの見直しを行った．目標値に追従させる際に，提案手法では外生信号を印加するが，これが外乱としても作用するために収束性能が悪くなることがあった．最適化を改めることで，この問題を克服した．最後に，電気刺激装置と画像解析を組み合わせたシステムの評価実験を行った．ただし，当初は数名の被験者を対象に，個人差を考慮した性能評価を行う予定であったが，物品調達の都合で，自身のみを対象とした評価にとどまっている．