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運動麻痺患者を対象としたブレイン-マシンインタフェース型リハビリシステムの構築

Research Project

Project/Area Number 14J00320
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

中谷 真太朗  兵庫県立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsブレイン-マシンインタフェース / ニューロリハビリテーション / アクティブ―ドライ電極 / 半教師付き学習 / ブレイン―マシン インターフェース / 時系列信号処理 / 脳機能計測
Outline of Annual Research Achievements

本年度は,アクティブ―ドライ電極の利用による脳波計測環境の簡素化および半教師付き学習による識別器の自動更新手法の確立に取り組んだ.
まず,ペーストなしでの脳波計測を行うことを目的とし,アクティブ計測が可能な小型で無線式の脳波計(Polymate Mini AP108, ミユキ技研)を利用した.この脳波計は,皮膚と電極間の接触インピーダンスの影響を受けにくいアクティブ電極であり,導電性ペーストが不要,充電池による駆動とBluetoothによる脳波信号の無線伝送が可能である.しかし,そのままでは足の運動に関するとされる頭頂部付近にうまく電極を固定することができなかった.そこで,頭頂部付近の脳波を安定して計測するための電極固定具の開発を行った.この結果を含め,製作したリハビリテーションシステムについて日本人間工学会システム大会にて発表し,奨励賞を受賞した.
次に,これまでに提案してきた識別器を自動更新型にするための手法について検討した.まず,脳波に比べて得られる信号特性の変化を捉えやすい筋電位を対象とすることとし,微小に計測位置を変化させた場合に得られる筋電位の変化を求めた.次に,筋電位の特性変化に対して動作識別器を自動的に更新する手法として,半教師付き学習を用いるものを新たに提案した.この手法では,測定された筋電位がどの動作パターンに属するのかを,測定された信号が持つデータの分布に関する情報も用いることで,より正確に分類しようとするものである.得られた分類結果をもとに識別器の再学習を自動的に行うことで,筋電位の特性が変化した場合でも利用者に負担を与えることなく性能を維持することができる可能性を示した.この成果は脳波からの動作企図分類問題にも適用できると考えている.この結果をもとに,筋電位からの動作分類時の識別器更新手法としてまとめ,計測自動制御学会論文集で発表した.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Classifier Update Method Using Semi-supervised Learning for EMG-based Motion Recognition2015

    • Author(s)
      中谷真太朗,荒木望,佐藤孝雄,小西康夫
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 51 Issue: 8 Pages: 535-541

    • DOI

      10.9746/sicetr.51.535

    • NAID

      130005093974

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improvement of Pedaling Motion Classification Using Spatio-Temporal Filtering for BCI Rehabilitation System2014

    • Author(s)
      Yuhei Nishida, Shintaro Nakatani, Nozomu Araki, Yasuo Konishi, and Kunihiko Mabuchi
    • Journal Title

      ICIC Express Letters

      Volume: 8(4) Pages: 1061-1066

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Near-Infrared Spectroscopy Measurement for Brain Activity Analysis during Ergometer Pedal Exercise2014

    • Author(s)
      Shintaro Nakatani, Nozomu Araki, Yasuo Konishi, and Kunihiko Mabuchi
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 7(6) Issue: 6 Pages: 327-331

    • DOI

      10.9746/jcmsi.7.327

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 麻痺患者の運動企図に応じた足漕ぎ車いす動作のための ウェアラブル脳波計の利用検討2016

    • Author(s)
      中谷真太朗,井尻蓮,荒木望,小西康夫,成瀬康,満渕邦彦
    • Organizer
      日本人間工学会システム大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス55号館大会議場(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳波からの動作識別のための l 1 正則化を用いた特徴量選択手法2016

    • Author(s)
      村上元気,中谷真太朗,荒木望,小西康夫,満渕邦彦
    • Organizer
      日本人間工学会システム大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス55号館大会議場(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2016-03-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 足こぎ運動中における 視覚刺激による事象関連脱同期と定常状態視覚誘発電位の同時利用の検討2015

    • Author(s)
      井尻蓮, 荒木望, 中谷真太朗, 小西康夫, 満渕邦彦
    • Organizer
      第 28回バイオメディカル・ファジィ・システム学会年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学熊本キャンパス(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-11-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Motion Discrimination from EEG Using Logistic Regression and Schmitt-Trigger-Type Threshold2015

    • Author(s)
      M. Murakami, S. Nakatani, N. Araki, Y. Konishi and K. Mabuchi
    • Organizer
      2015 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics Motion
    • Place of Presentation
      香港(中国)
    • Year and Date
      2015-10-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 足踏みペダルカーを模 した下肢運動装置の製作と評価2015

    • Author(s)
      井尻蓮, 中谷真太朗, 小西康夫, 荒木望, 満渕邦彦
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス 講演会2015
    • Place of Presentation
      京都市勧業館「みやこめっせ」(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-05-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リズミカルな視覚・聴覚刺激が足漕ぎ動作イメージ時の事象関連脱同期に与え る影響2015

    • Author(s)
      中谷真太朗, 荒木望, 小西康夫, 満渕邦彦
    • Organizer
      第6回日本ニューロリハビリテーション学会学術集会
    • Place of Presentation
      秋田,秋田ビューホテル
    • Year and Date
      2015-02-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of Discrimination Performance Using Temporal Smoothing for Brain – Machine Interface Based Rehabilitation System2014

    • Author(s)
      Shintaro Nakatani, Nozomu Araki, Yasuo Konishi, and Kunihiko Mabuchi
    • Organizer
      5th International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes
    • Place of Presentation
      広島,メルパルク広島
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 前腕部伸縮機構を有するリハビリテーション用 外骨格ロボットの試作2014

    • Author(s)
      中島涼輔, 村上元気, 中谷真太朗, 荒木望, 小西康夫, 満渕邦彦
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • Place of Presentation
      富山,富山市総合体育館
    • Year and Date
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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