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BRAIN and NERVE Volume 62, Issue 11 （November 2010）

BRAIN and NERVE 62巻11号（2010年11月発行）

Japanese English

増大特集歩行とその異常

歩行運動補助のための反射運動系の電気刺激装置開発 Development of a Reflex Electrical Stimulation Device to Assist Walking 横井浩史 ^1,2 , 山村修 ³ , 小林康孝 ⁴ , 加藤龍 ¹ , 中村達弘 ² , 森下壮一郎 ² Hiroshi Yokoi ^1,2 , Osamu Yamamura ³ , Yasutaka Kobayashi ⁴ , Ryu Kato ¹ , Tatsuhiro Nakamura ² , Soichiro Morishita ² ¹電気通信大学大学院知能機械工学専攻 ²東京大学大学院情報学環 ³福井大学医学部第二内科 ⁴福井総合病院リハビリテーション科 ¹Department of Mechanical Engineering and Intelligent System,The University of Electro-Communications ²Interdisciplinary Information Studies,The University of Tokyo ³The Second Department of Internal Medicine,Faculty of Medicine,University of Fukui ⁴Department of Rehabilitation,Fukui General Hospital キーワード： reflex walking assist , adaptable electric stimulation , biofeedback , input type BMI , FES Keyword: reflex walking assist , adaptable electric stimulation , biofeedback , input type BMI , FES pp.1227-1238

発行日 2010年11月1日 Published Date 2010/11/1

DOI https://doi.org/10.11477/mf.1416100789

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参考文献 Reference

緒言

　脳神経の麻痺や感覚運動系の疾患は，人の基本的生活手段を奪い，日常生活の利便性を大きく減退させる。本研究は，四肢運動困難者の運動機能の再建に資することを目的として，運動意図推定のための感覚運動系の解明および機能再建スキームの構築を試みてきた。近年では，運動意図と同期した運動補助，特に，ロボット技術を用いたパワーアシストや電気刺激による筋活動の誘発などの研究が盛んに行われており，多くの成果が報告されつつある。国内でも運動意図抽出のためのブレイン・マシン・インターフェース（brain-machine interface：BMI）や生体信号処理の研究が注目されつつあり，ニューロリハビリテーションへの応用に期待が集まっている。

　本論文では，われわれのチームが開発してきた運動意図抽出と運動制御の方法^{1，2，17）}に基づき，これらをリハビリテーションに応用した効果を中心に，その成果を述べる。人と機械の相互適応系を対象とする工学的アプローチでは，人の感覚運動系に適合する計測・制御システムを構築することを主目的として入力型BMIの技術開発を行ってきた（Fig.1）。歩行運動の補助に対しては，反射運動を利用した脚の振り上げ運動の誘発を実現する電気刺激装置を開発し，以下にその効果を示す。以降，第Ⅰ章には国内外の関連する研究動向について示し，第Ⅱ～Ⅴ章に電気刺激装置を用いた反射運動の誘発法とこれを用いた歩行補助の実験，および，慣れによる刺激効果の低下への対策に関する成果について記述する。

Abstract

　This paper is a summary of the biofeedback technology for the reflex electrical stimulation device to assist walking.　The experiments showed that electrical stimulation resulted in prominent stimulation with less habituation.　The research elements were an input-type brain machine interface (BMI),functional magnetic resonance imaging (f-MRI) analysis to detect brain activity,multi-channel electrical stimulation,reflex stimulation for muscle contraction,and an adaptive rehabilitation fitting to the walking gate.　The results showed that neuro rehabilitation may be attained by the integration of these research elements.