手足の残存能力を反映した歩行支援器具選択のための新しい評価指標の研究

反映肢体剩余能力的步行辅助器具选择新评价指标研究

基本信息

批准号：
20K20269
负责人：
井上淳
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、手足の残存能力がそれぞれある程度存在する患者を対象とし、片麻痺患者が杖歩行訓練を行うための歩行器の開発を継続している。その中で、大きく分けて下記の３つの研究成果が得られた。腱への振動刺激を与えることによって生まれる運動錯覚を用いて、歩行運動への介入が可能であることを明らかにした。現在まで、静止状態での運動錯覚を利用して人間の動作へ介入する研究は広く行われていたが、運動時の介入を取り扱う研究は多くない。本研究では、歩行時に足部関節周辺筋の腱への振動刺激を与えることで、歩幅を変えることに成功した。今後、この成果により、片麻痺で左右の歩幅が異なってしまう患者に対してフィードバックを与えることができると考えられる。また、歩行中の加速度から、0.5歩行周期先までの移動速度を予測することが可能となった。これにより、歩行訓練機を動かす際に、ある時間の予測値が運動の中で大きく変動する場合には事前に異常を検知し、転倒やスリップなどのごく初期の段階、ないしはそれが高確率で起きると判断できる時点で予測し、装置を止めることが可能となった。これと併せ、新たなセンサを開発し、歩行中の靴内や、杖を把持する手の平などにかかる圧力や剪断力の計測を可能とした。このセンサは0.5㎜径のワイヤからなり、円形形状等にすることによって、センサで計測する振動から機械学習的アプローチを用いて圧力や剪断力を推定する。なお、本センサは特許を出願し、今後の実用化に向けて研究を継続している。

2022财年，我们将继续开发偏瘫患者助行器，训练他们拄着拐杖行走，目标对象是肢体有一定残存能力的患者。其中，获得以下三项研究成果。我们证明，可以通过对肌腱施加振动刺激产生运动错觉来干预步行运动。迄今为止，利用静止状态下的运动错觉来干预人体运动的研究已经广泛开展，但涉及运动期间干预的研究并不多。在这项研究中，我们通过在行走过程中对踝关节周围的肌肉肌腱施加振动刺激，成功地改变了步幅长度。未来，相信这一结果能够为左右两侧步幅不同的偏瘫患者提供反馈。此外，现在可以根据步行期间的加速度预测最多 0.5 个步行周期的移动速度。这样，在移动步态训练机时，如果运动过程中某一时刻的预测值波动较大，可以提前发现异常情况，在摔倒、滑倒等早期阶段或出现异常情况时就可以发现异常情况。发生这种情况的可能性很高，现在可以预测何时发生并停止设备。与此相结合，我们开发了一种新的传感器，可以测量步行时鞋内施加的压力和剪切力，或握着拐杖时手掌施加的压力和剪切力。该传感器由直径为 0.5 mm 的电线组成，通过将其制成圆形等形状，利用机器学习方法根据传感器测量的振动来估计压力和剪切力。该传感器已申请专利，并且正在继续研究，以期在未来将其投入实际应用。