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Motor Skill Training Support using Mechanomyograms and Usage of Functional Electrical Estimation

Research Project

Project/Area Number 16K12993
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Sports science
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

SHIMA Keisuke  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50649754)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 島谷 康司  県立広島大学, 保健福祉学部(三原キャンパス), 教授 (00433384)
Research Collaborator SHINOHARA Minoru  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords機能的電気刺激 / 運動学習 / リハビリテーション / ニューラルネット / 振動刺激 / パターン認識 / 筋音図 / パターン識別
Outline of Final Research Achievements

Extensive and focused physiotherapy is needed to help individuals with disabilities, such as hemiplegics, achieve natural physical movement involving the simultaneous use of various muscles. Here the authors outline a new approach to such work involving the use of FES (functional electrical stimulation) /vibrotactile stimulations and MMG (mechanomyogram) signals to help people with hemiplegia resulting from spinal injuries or cerebrovascular accidents (CVAs) achieve such muscle contraction and to enable related evaluation. The study showed that exponential functions can be utilized to clarify the correlation between the current used for stimulation and the joint angles of the forearm. It was found that electrical/vibrotactile stimulus and MMG signals can be used to transfer muscle contraction information between individuals for supporting of motor skill training in the rehabilitation and sports.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高度な運動技術が求められるスポーツや自然な運動を訓練する関節運動リハビリテーションなどにおいては,適切かつ効果的な関節運動の学習・訓練が非常に重要である.複雑な身体運動は複数筋の随意的な協調収縮によって実現されるため,多数の筋を適切かつタイミングよく協調制御しなければ自然で効率的な運動を実現できない.我々が考案した技術は,スポーツなどの運動学習における複数筋の収縮状態を正確に評価し,運動意図に対応した適切な筋協調収縮状態と収縮のタイミング,力の強弱などを伝達・再現・増幅して効果的な訓練が可能である.これにより様々な運動学習に適用することが期待される.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Georgia Institute of Technology(米国)

    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Journal Article] Gait Characteristics of Patients with Post-stroke Hemiplegia When Turning: An Analysis Using an Accelerometer2018

    • Author(s)
      SHISHIDO Kenichiro、TANAKA Satoshi、SHIMATANI Koji、KANAI Shusaku、SHIMA Keisuke、OUCHIDA Tomoki、OKUBO Mika
    • Journal Title

      Rigakuryoho Kagaku

      Volume: 33 Issue: 2 Pages: 229-234

    • DOI

      10.1589/rika.33.229

    • NAID

      130006727717

    • ISSN
      1341-1667, 2434-2807
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 仮想チャネル電気刺激モデルに基づく運動点追従刺激法2019

    • Author(s)
      亀田賢,島圭介,島谷康司
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 運動学習訓練を目的とした機能的電気刺激と筋電図・筋音図に基づく相互動作伝達法2017

    • Author(s)
      花井 宏彰,島 圭介,島谷 康司
    • Organizer
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 運動学習支援のための機能的電気刺激に基づくインピーダンス伝達法2017

    • Author(s)
      代木 陸, 島 圭介, 島谷 康司
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 機能的電気刺激を利用した双方向関節インピーダンス伝達と運動学習支援法2017

    • Author(s)
      島 圭介, 代木 陸, 島谷 康司
    • Organizer
      第38回バイオメカニズム学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 電流―関節運動特性に基づく機能的電気刺激の電極位置選定法2017

    • Author(s)
      島 圭介,宇田 和弘,島谷 康司
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 振動/電気刺激を利用した運動指導コミュニケーション2016

    • Author(s)
      島 圭介,代木 陸,島谷 康司, 篠原 稔
    • Organizer
      第2回超人スポーツ学術研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2016-12-18
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 運動学習支援を指向したヒト-ヒト間インタフェースと運動機能評価2016

    • Author(s)
      島 圭介
    • Organizer
      第68回医工学研究会
    • Place of Presentation
      千葉大学フロンティア医工学センター
    • Year and Date
      2016-07-15
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 機能的電気刺激を用いた筋電位駆動型ヒューマンヒューマンインタフェース―運動学習支援を目的とした電気刺激の知覚特性―2016

    • Author(s)
      島 圭介,横山 和樹, 島谷 康司
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] YNU SHIMA Laboratory

    • URL

      http://www.bmer.ynu.ac.jp/

    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-02-16  

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