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動作推定と機能的電気刺激に基づく筋協調制御能力獲得型ダイレクトリハビリテーション

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions
Project/Area Number 15H01661
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords機能的電気刺激 / 筋電位 / パターン識別 / 運動学習 / リハビリテーション / 脳機能解析 / 関節運動リハビリテーション / パターン認識
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,運動機能障害者の関節運動リハビリテーションにおいて, 多チャネルの筋電位から患者の動作意図を推定・評価し,目的の筋協調収縮状態を電気刺激によって再現して随意的な筋協調と関節運動の制御能力を獲得させる方法論の確立である.

本年度は,■電気刺激のための電極位置選定法の考案,■電気刺激に基づく運動伝達法に関する機能回復効果を検討した.前年度までに,我々は電気刺激と動作推定を組み合わせて関節運動情報を伝達する方法論を構築した.ただし筋収縮を促す機能的電気刺激はその電極位置や刺激パターンによって生成される筋収縮パターンが大きく異なる問題がある[Tamaki et al., 2010 など].本研究で多数の電極を配置したシート電極を被験者に貼り付け,Kinect(Microsoft) などを用いて計測した関節運動と電気刺激パターンの関係性を研究代表者が考案してきた独自のニューラルネットに学習させる.解剖学的知見と電流―関節角度モデルから,関節運動を生成するための適切な電気刺激位置と刺激量を被験者個々に自動的に獲得する方法論を構築した.
さらに,本研究では刺激によって促進された筋収縮,関節運動訓練装置で計測する関節トルク・関節角度などの運動情報,および運動時の脳活動などの特徴量から,臨床的知見に基づいた関節運動時の運動機能・脳機能を評価した.療法士の手技によって他動的に関節運動を実施させた場合と提案法(動作推定+電気刺激/振動刺激)による脳活動の変化,電気刺激による脳賦活の解析と運動学習効果の検証などを実施し,提案法の有効性を検証した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Italian Institute of Technology(イタリア)

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      島 圭介,花井 宏彰, 島谷 康司
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 53 Issue: 1 Pages: 41-47

    • DOI

      10.9746/sicetr.53.41

    • NAID

      130005297378

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
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    • Author(s)
      Keisuke Shima and Ryu Sato
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: Vol. 31, No. 3 Issue: 3 Pages: 135-142

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1266093

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  • [Presentation] ヒトの体性感覚刺激に基づく人間支援インタフェース2017

    • Author(s)
      島 圭介
    • Organizer
      RSJヒューマンセントリックロボティクス研究専門委員会第15回研究会
    • Place of Presentation
      糸島市社会福祉施設ふれあい
    • Year and Date
      2017-03-17
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      関島 律,島 圭介
    • Organizer
      第17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
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
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    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2016-11-28
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      LIFE2016
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      東北大学青葉山キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-05
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      島 圭介
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      第22回創発システム・シンポジウム「創発夏の学校」
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      諏訪東京理科大学
    • Year and Date
      2016-08-25
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      島 圭介,今野 和樹,島谷 康司
    • Organizer
      第21回ロボティクスシンポジア
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      やすらぎ伊王島
    • Year and Date
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      the Twenty-First International Symposium on Artificial Life and Robotics 2016 (AROB 21st 2016)
    • Place of Presentation
      Beppu, Japan
    • Year and Date
      2016-01-20
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      花井 宏彰,今野 和樹,島 圭介,島谷 康司
    • Organizer
      第16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
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-12-14
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      今野 和樹, 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2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ
    • Year and Date
      2015-11-19
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    • Author(s)
      青木 貴裕,島 圭介
    • Organizer
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2015
    • Place of Presentation
      函館アリーナ
    • Year and Date
      2015-11-19
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  • [Presentation] Forearm Motion Control Using Functional Electrical Stimulation for Motor Function Rehabilitation2015

    • Author(s)
      Keisuke Shima, Kazuki Konno and Koji Shimatani
    • Organizer
      2015 RIC-IIT Workshop on Robotics and Interactive Technologies for Neuroscience and Neurorehabilitation
    • Place of Presentation
      Genova, Italy
    • Year and Date
      2015-08-31
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機能的電気刺激によるリハビリテーションを目的とした前腕動作制御法2015

    • Author(s)
      今野 和樹, 島 圭介, 島谷 康司
    • Organizer
      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
    • Year and Date
      2015-05-18
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    • URL

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

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  • [Remarks] YNU SHIMA Laboratoly

    • URL

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

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 姿勢伝達制御装置、姿勢伝達装置、姿勢伝達方法およびプログラム。2015

    • Inventor(s)
      島圭介,島谷康司,今野和樹
    • Industrial Property Rights Holder
      島圭介,島谷康司,今野和樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-05-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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