| 講演名 | 2022-01-23 機能的電気刺激による歩行運動の有限状態制御のための歩行位相検出アルゴリズム開発 柴垣 向志(阪大), 新井 涼史(阪大), ミロセビッチ マティヤ(阪大), 野村 泰伸(阪大), |
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| 抄録(和) | 脳卒中などの神経疾患を持った患者は、筋肉の麻痺や筋力低下により、自立した歩行が困難になることがある。機能的電気刺激（FES）は、歩行を回復・改善するためのリハビリテーションに利用できる。ウェアラブルな慣性計測ユニット（IMU）センサは、歩行位相に関する情報の計算と、それによる歩行中のFESの制御に用いることができる。本研究では、脚部に装着したウェアラブルIMUセンサを用いて、歩行時の下肢のキネマティクスをリアルタイムに計測し、その情報に基づいて下肢筋へのFESを制御するシステムを開発した。歩行時に複数の下肢筋を制御することに焦点を当て、まずは歩行サイクルを歩行機能に応じていくつかの位相に分割した。具体的には、別の実験においてオフライン解析した歩行中の筋肉の神経筋活動に基づき、歩行位相を設定した。歩行位相間の遷移点を検出するためのアルゴリズムは、はじめにオフラインで動作するものを開発し、次に、それをオンラインで利用した場合に正しく動作するかを検証した。その結果，ウェアラブルIMUセンサと開発したアルゴリズムを用いることで、歩行サイクル中の歩行位相を高い精度でオンライン検出することができ、歩行中のFESの制御に有効であることが示された。 |
| 抄録(英) | Individuals with neurological conditions such as stroke often have difficulties to walk independently due to muscle paralysis and weakness resulting from hemiplegia. Functional electrical stimulation (FES) can be used in rehabilitation to restore and improve walking. Wearable inertial measurement unit (IMU) sensor can be used compute the information about the gait phase and control FES during walking. In this study, we developed a system that uses a wearable IMU sensors attached to the leg to measure lower limb kinematics in real-time during walking and based on this information control FES of lower-limb muscles. We focused on controlling multiple lower limb muscles during walking, and divided the gait cycle into functionally relevant phases. Specifically, the gait phases were based on the neuromuscular activity of these muscles during walking which was analyzed offline in a separate experiment. An algorithm for detection of transition points between gait phases, which was initially developed offline, was then tested in our current study. Analysis showed that a wearable IMU sensor can be used to reliably detect the gait phases during the walking cycle, confirming feasibility of this method for control of FES during walking. |
| キーワード(和) | ウェアラブル / 機能的電気刺激 / 歩行 / リハビリテーション |
| キーワード(英) | wearable / functional electrical stimulation / walking / rehabilitation |
| 資料番号 | NC2021-39 |
| 発行日 | 2022-01-14 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NLP / MICT / MBE / NC |
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| 開催期間 | 2022/1/21(から3日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | NC, ME，MICT，NLP, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 高坂 拓司(中京大) / 花田 英輔(佐賀大) / 奥野 竜平(摂南大) / 大須 理英子(早大) |
| 委員長氏名（英） | Takuji Kosaka(Chukyo Univ.) / Eisuke Hanada(Saga Univ.) / Ryuhei Okuno(Setsunan Univ.) / Rieko Osu(Waseda Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 常田 明夫(熊本大) / 田中 宏和(広島市大) / 安在 大祐(名工大) / 堀 潤一(新潟大) / 山川 宏(東大) |
| 副委員長氏名（英） | Akio Tsuneda(Kumamoto Univ.) / Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) / Junichi Hori(Niigata Univ.) / Hiroshi Yamakawa(Univ of Tokyo) |
| 幹事氏名（和） | 松下 春奈(香川大) / 吉岡 大三郎(崇城大) / 小林 匠(横浜国大) / 石田 開(神奈川県立産業技術総研) / 中村 英夫(大阪電気通信大) / 内部 英治(ATR) / 西田 知史(NICT) |
| 幹事氏名（英） | Haruna Matsushita(Kagawa Univ.) / Daizaburo Yoshioka(Sojo Univ.) / Takumi Kobayashi(Yokohama National Univ.) / Kai Ishida(KISTEC) / Hideo Nakamura(Osaka Electro-Communication Univ) / Eiji Uchibe(ATR) / Satoshi Nishida(NICT) |
| 幹事補佐氏名（和） | 加藤 秀行(大分大) / 横井 裕一(長崎大) / 伊藤 孝弘(広島市立大) / 高林 健人(岡山県立大) / 西川 拓也(国立循環器病研究センター) / 赤澤 淳(明治国際医療大学) / 湯田 恵美(東北大) / 我妻 伸彦(東邦大) / 栗川 知己(関西医科大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hideyuki Kato(Oita Univ.) / Yuichi Yokoi(Nagasaki Univ.) / Takahiro Ito(Hiroshima City Univ) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) / Takuya Nishikawa(National Cerebral and Cardiovascular Center Hospital) / Jun Akazawa(Meiji Univ. of Integrative Medicine) / Emi Yuda(Tohoku Univ) / Nobuhiko Wagatsuma(Toho Univ.) / Tomoki Kurikawa(KMU) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Nonlinear Problems / Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology / Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Neurocomputing |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 機能的電気刺激による歩行運動の有限状態制御のための歩行位相検出アルゴリズム開発 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Development of a gait phase detection algorithm for finite state control of functional electrical stimulation during walking |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | ウェアラブル / wearable |
| キーワード(2)（和/英） | 機能的電気刺激 / functional electrical stimulation |
| キーワード(3)（和/英） | 歩行 / walking |
| キーワード(4)（和/英） | リハビリテーション / rehabilitation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 柴垣 向志 / Koshi Shibagaki |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 新井 涼史 / Suzufumi Arai |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | ミロセビッチ マティヤ / Matija Milosevic |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 野村 泰伸 / Taishin Nomura |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ) |
| 発表年月日 | 2022-01-23 |
| 資料番号 | NC2021-39 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | NC-338 |
| ページ範囲 | pp.43-43(NC), |
| ページ数 | 1 |
| 発行日 | 2022-01-14 (NC) |