2016 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッドBMI型下肢リハビリテーションシステムの開発
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16K21290
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
荒木 望 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (10453151)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 定常状態視覚誘発電位 / 事象関連脱同期 / ハイブリッドBMI / リハビリテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，脳波を用いて運動麻痺患者の運動意図に応じて動作する新しいリハビリテーションシステムの開発を最終目的としており，（１）これまでの研究で行ってきた運動時の脳波に現れる特徴量を用いた動作判別に加え，視覚刺激によって脳波に発生する特徴量など，動作判別に用いるものとは異なる特徴量を同時に利用するハイブリッド型ブレインマシンインタフェース手法を確立し，脳波により複数動作を弁別することや動作判別と同時に機器の制御を使用者自身が行える手法を提案する，（２）リハビリテーション装置の制御において，使用者の予期せぬ動きに対しても無理な力を発生しない安全な制御手法の適用検討およびその制御手法の確立，の２つについて主に取り組んでいる．
平成２８年度はハイブリッド型ブレインマシンインタフェース手法の検討として運動と視覚刺激による特徴量の同時計測実験を試みた．これは，動作判別に用いる運動時に発生する事象関連脱同期と呼ばれる特徴量と，この事象関連脱同期が現れる周波数帯域に近い周期をもつ視覚刺激を運動時に行うことで，これらを同時に使用することができるかどうかを検証するものである．その結果，運動と同時に視覚刺激を行うことで運動による特徴量と視覚刺激による特徴量を同時に計測することが可能であることを確認した．この結果は視覚刺激により脳波を用いて動作判別だけでなく機器の制御なども同時に行える可能性を示すものである．また，脳波計測の簡便化を目的としてアクティブ電極用の接触子および固定治具の検討を行った．リハビリテーション装置の制御手法については，システムの受動性に基づいた受動速度場制御について検討を行い、足こぎペダル型のリハビリテーション装置の停止制御への応用を試み，実機へ適用できることを確認している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定としては，平成２８年度にアクティブ電極による脳波の測定位置および治具の検討，事象関連脱同期および定常状態視覚誘発電位の同時計測手法の確立，受動速度場制御よるリハビリテーション装置制御手法の検討を行う予定であった．このうち，アクティブ電極による脳波の測定位置および治具の検討については，使用しているアクティブ電極では通常使用するパッシブ電極（皿電極）と比較して事象関連脱同期が発生するベータ波領域で良好なS/N比が得難いことが分かった．このため現在，電極の配置や固定用のヘッドキャップの改善に取り組んでいるが，現時点ではデータ取得をパッシブ電極で行っており，この点で遅れが生じている．また，これに伴い事象関連脱同期および定常状態視覚誘発電位の同時計測手法の確立についてもデータ数があまり多くはない現状である．受動速度場制御については概ね予定通りに制御則の適用検討が行えていると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
進捗状況で述べたように，使用しているアクティブ電極では通常使用するパッシブ電極（皿電極）と比較して事象関連脱同期が発生するベータ波領域で良好なS/N比が得難いことが分かった．これについては，電極配置や固定用のヘッドキャップの改善を継続して行っていく一方で，今後の脳波測定については従来のパッシブ電極（皿電極）を主に使用することとする．
また，定常状態視覚誘発電位の取得や調査を行っていくなかで，左右視野を独立に刺激することで分類パターン数をこれまでにない方法で増やせる可能性に至った．この確認を行うためにはヘッドマウントディスプレイなどを利用する必要があるが，ヘッドマウントディスプレイ自体は研究室で既に所有していることから，ハイブリッド型ブレインマシンインタフェース手法の一部として，本研究の中でこの課題にも取り組んでいく予定である．
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| Causes of Carryover |
平成２８年度に購入を計画していた脳波測定用アクティブ電極システム一式を共同研究先から借用することができたため，当初予定していた購入を見合わせた．一方で，視覚刺激にヘッドマウントディスプレイを用いる手法の検討を本研究内で行うこととしたため，このシステムの構築に必要な物品をアクティブ電極システムに代えて準備することとした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ヘッドマウントディスプレイを用いたシステムを構築するために必要な物品・ソフトウェア，および脳波測定で使用する消耗品の購入費として使用する．
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