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An Exercise Rehabilitative System for Upper Extremities Aimed at Neurorehabilitation

Research Project

Project/Area Number 19K11349
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

HIGA Hiroki  琉球大学, 工学部, 教授 (60295300)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordshand rehabilitation / assistive technology / biosignals / SVM / LSTM / virtual reality / リハビリテーション / 手指装具 / withコロナ / AR上肢 / 食事支援 / 筋電信号 / 機械学習 / 上肢運動支援
Outline of Research at the Start

本研究では、神経筋疾患患者の生体信号を活用したリハビリテーションを行うための上肢運動支援システムを製作する。本システムは食物や食器の把持支援を行う手指の把持支援装置、上肢の支持及びその運動をアシストする外骨格型フレーム、被験者の生体信号を取得するインタフェースで構成される。食事や水分摂取、卓上のモノを移動させるといったリハビリテーションをゲーム感覚で取り組める仕様である。生体信号からの特徴抽出には機械学習等を用いてパラメータの最適化を検討する。また拡張現実感も併用して、リハビリ効果の向上につなげるための工夫も施す。

Outline of Final Research Achievements

To improve quality of lives of persons with neuromuscular diseases, we developed an exercise rehabilitative system that allows users to assist their hand rehabilitation. The system is composed of biosignal-based controllers, a hand orthosis, a PC, and a virtual rehabilitation environment, which has a network communication function that enables user, doctor and medical care professionals to remotely attend rehabilitative activities. Able-bodied subjects participated in the experiments. We experimentally demonstrated that the proposed system operated appropriately.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で試作したリハビリ支援システムを用いることにより、健常被験者の生体信号を活用した手指のリハビリの支援を行えることが示された。患者が医師やリハビリ・スタッフらと直接対面できない状況でも、オンライン・マルチプレイが可能なネットワーク通信機能を使用することで遠隔からのリハビリ実施が可能であると考えられる。Withコロナ下での本システムの利用が期待される。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] A Self-Feeding Assistive Robotic Arm for People with Physical Disabilities of the Extremities: Performance Evaluation of Eating2020

    • Author(s)
      Shotaro Gushi, Yuichi Shimabukuro, and Hiroki Higa
    • Journal Title

      Journal of Advanced Control, Automation and Robotics

      Volume: 6 Pages: 166-171

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] EMG-Based Controller Using Machine Learning: Evaluation of Controlling a Virtual Hand2020

    • Author(s)
      Shinto Takahashi, Hiroki Higa
    • Journal Title

      Journal of Advanced Control, Automation and Robotics

      Volume: 6 Pages: 160-165

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computer Assisted Surgical Educational System Using Virtual Reality: Bleeding and Anatomical models2020

    • Author(s)
      Itto Uehara and Hiroki Higa
    • Journal Title

      Journal of Bioinformatics and Neuroscience

      Volume: 6 Pages: 283-288

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 逆運動学解法を用いた食事支援のための7自由度ロボットアーム・シミュレータ2020

    • Author(s)
      島袋 雄一, 具志 翔太朗, 又吉 淳二, 比嘉 広樹
    • Journal Title

      電気学会論文誌C

      Volume: 140 Issue: 9 Pages: 1040-1049

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.1040

    • NAID

      130007894868

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Brain-Computer Interface System for Hand Rehabilitation2021

    • Author(s)
      Seisei Kina and Hiroki Higa
    • Organizer
      ICIIBMS2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] VRを用いたオンライン型リハビリ支援システムの検討2021

    • Author(s)
      山城 慧音,上原 一斗,具志 翔太朗,比嘉 広樹
    • Organizer
      令和3年度電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] VRを用いたニューロリハビリテーション支援システム2021

    • Author(s)
      具志 球之進,喜納 政生,具志 翔太朗,比嘉 広樹
    • Organizer
      令和3年度電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] A Self-Feeding Assistive Robotic Arm for People with Physical Disabilities of the Extremities2020

    • Author(s)
      Shotaro Gushi, Yuichi Shimabukuro, and Hiroki Higa
    • Organizer
      ICIIBMS2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] EMG-Based Interface Using Machine Learning2020

    • Author(s)
      Shinto Takahashi, Hiroki Higa
    • Organizer
      ICIIBMS2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computer Assisted Surgical Educational System Using Virtual Reality2020

    • Author(s)
      Itto Uehara and Hiroki Higa
    • Organizer
      ICIIBMS2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 事象関連脱同期を用いた運動判別に関する基礎的検討2020

    • Author(s)
      喜納 政生,又吉 淳二, 比嘉 広樹
    • Organizer
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 事象関連電位を指標とした単一試行脳波のリアルタイム判別に関する検討2020

    • Author(s)
      又吉 淳二, 具志 翔太朗, 比嘉 広樹
    • Organizer
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ロボットアームを用いた食事動作の基礎的実験2019

    • Author(s)
      具志翔太朗、比嘉広樹
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 食事支援シミュレータの検討2019

    • Author(s)
      島袋雄一、比嘉広樹
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 事象関連電位を指標とした脳波判別2019

    • Author(s)
      又吉 淳二、比嘉 広樹
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ロボットアームによる食事支援の検討2019

    • Author(s)
      具志翔太朗、比嘉広樹
    • Organizer
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 食事支援ロボットアームのシミュレータに関する検討2019

    • Author(s)
      島袋雄一、具志翔太朗、比嘉広樹
    • Organizer
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 機械学習を用いた筋電入力インタフェース2019

    • Author(s)
      高橋新叶、比嘉広樹
    • Organizer
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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