貼付電極を必要としない筋電計測に基づく起立動作支援システムの実現

实现基于肌电图测量的无需粘贴电极的站立运动支持系统

基本信息

批准号：
22K12927
负责人：
井上剛
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka 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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，下肢の筋電位の計測結果に基づき起立動作を支援するシステムにおいて，利用者が電極位置の知識やディスポーザブル電極を必要としない筋電位計測方法の実現を目的とする．本年度は筋の位置を意識せず装着するだけで電極が計測対象筋上に位置する膝サポータの試作及び評価を行った．起立動作支援システムにおいて，起立動作の予測には内側広筋の筋活動を用いている．また，本システムではこの内側広筋の筋活動の減少量で支援量を判断し，過度な支援を減らす特徴がある．筋電位計測における電極位置の知識を持っていなくても，装着するだけで内側広筋の筋電位が計測できるようにするためには，多くの人が装着したときに内側広筋の筋腹上に電極が配置される膝サポータが必要となる．そこでまず，超音波計測器を用いて29人実験協力者の内側広筋の位置の計測を行った．膝蓋骨上部から下前腸骨棘に向かう直線の軸を長軸，その垂直軸を短軸とし，2cmごとに内側広筋の端がどこにあるかを調べた．この計測結果に基づき，全ての実験協力者が計測可能な電極位置を決定し，装着したときに電極がその位置になる膝サポータの試作を行った．なお，サポータに装着した電極は毎回廃棄する必要のないゴム電極とした．試作した膝サポータを用いて1人の実験協力者に対し，起立動作時の内側広筋の筋活動を計測し，起立動作の検出信号として利用可能であることを確認した．さらに，本サポータを用いて起立動作支援システムを駆動させ，支援効果を確認した．

在本研究中，我们的目标是实现一种肌电势测量方法，该方法不需要用户了解电极位置或在基于下肢肌电势测量结果的支持站立的系统中使用一次性电极。今年，我们原型设计并评估了一种护膝器，该护膝器允许将电极定位在要测量的肌肉上，只需佩戴电极即可测量，而无需了解肌肉的位置。在站立运动支持系统中，股内侧肌的肌肉活动用于预测站立运动。另外，该系统具有以下特征：根据股内侧肌的肌肉活动的减少量来确定支撑量，并减少过度的支撑。为了只佩戴就能测量股内侧肌的肌电位，即使不知道肌电位测量的电极位置，很多人在佩戴时也会将其放置在股内侧肌的肌腹上。需要佩戴护膝，其中放置电极。首先，我们使用超声波测量装置测量了 29 名实验参与者的股内侧肌的位置。长轴为髌骨顶部至髂前下棘的直线，短轴为纵轴，每隔2cm确定股内侧肌末端。根据这些测量结果，实验中的所有参与者都决定了可测量的电极位置，并制作了一个护膝原型，在佩戴时将电极放置在这些位置。固定在支架上的电极是橡胶电极，不需要每次都丢弃。使用原型护膝，我们测量了一名实验参与者在站立运动过程中股内侧肌的肌肉活动，并证实它可以用作站立运动的检测信号。此外，我们使用该支撑器来驱动站立运动支撑系统并确认了支撑效果。