東北大学 医工学研究科 渡邉研究室

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研究内容

渡邉研究室では,病気やけが,高齢等により運動機能の麻痺や障害,低下が生じた方々を支援する医工学的技術の開発を中心に,以下のような研究を行っています.

@リハビリ・健康支援のための運動計測システムの開発

豊かで活力ある地域社会を実現するためには,市民一人一人が健康であることが望まれます.特に年齢を重ねるほどに活動量も低下し,下肢筋力の衰えによる転倒や,脳血管障害のリスクも高まります.そのため,日常生活における歩行訓練,運動補助,リハビリテーション支援の必要性が高まるといえます.

本テーマでは,自立に重要で,健康維持にも密接に関連する下肢の運動機能に注目して,ジャイロセンサや加速度センサを用いて運動情報を計測するウェアラブルセンサシステムを開発し,歩行能力や下肢運動機能を評価するシステムの開発を行っています.歩行に関連する様々な情報を実環境で計測・蓄積し,そこから得られるデータを可視化することで,運動効果の判定や運動機能評価を行えるようにし,個人に適した運動プログラムを提供できるようにすることを目指しています.また、ウェアラブルセンサシステムとFESシステムを統合することで、新しい運動リハビリテーションシステムを実現するための研究開発を行っています.

<具体的な研究内容>

A機能的電気刺激(FES)を用いたリハビリテーションシステムの開発

機能的電気刺激(FES)は,脊髄損傷や脳卒中などにより麻痺した手足の動作を補助・再建する技術です.

FESでは,筋を活動させて関節を動かし,運動を発生させるので,筋力増加や廃用症候群(筋力が低下したり,関節が硬化する状態)の予防,末梢循環系の改善に効果的であるとされています.このことから,近年では,FESにより動作の補助を行いながらリハビリ訓練を行う方法が注目されており,この研究テーマでは,FES制御を利用したリハビリテーション手法の構築を目指して研究を行っています.

機能的電気刺激(Functional Electrical Stimulation,FES)とは

<具体的な研究内容>

B麻痺した手足のFES制御システムの開発

この研究では,障害や機能低下が生じた方々が自立した日常生活を送れるように,そして社会参加できるように,機能的電気刺激(FES)を応用して麻痺した手足の動作を補助・再建・支援する技術の研究開発を行っています.

制御対象である筋・骨格系は,非線形性・時変性を有しており,さらに,冗長な入出力関係を持ち,個人差の大きなシステムです.このようなシステムの運動制御を実現するため,フィードバック制御や学習型制御法を応用したFES制御器の研究開発を行うとともに,小型電気刺激装置の研究開発を行い,より実用性の高いFES制御システムへの展開を目指しています.

<具体的な研究内容>

Cインターフェース

皮膚感覚は,義肢や機能的電気刺激(FES)の使用者や,視覚や聴覚を他の用途に使用している状況などで,有効な情報伝達の手段となります.これには,機械的振動を用いる方法と電気刺激による方法がありますが,電気刺激による方法は,身体に電極を装着するだけで良く,機械的方法に比べて制約が少ないといったメリットがあります.

本研究室では,電気刺激により生じる感覚を用いて情報提示を行う方法に着目し,以下のような研究開発を行っています.

<具体的な研究内容>