2021 Fiscal Year Research-status Report
表面筋電の実時間冗長ウェーブレット解析に基づく精細な筋状態分析手法とその応用
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19K12205
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
永井 秀利 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (60237485)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 表面筋電 / 運動単位 / 冗長離散ウェーブレット解析 / ウェーブレット係数集合タイプ / ウェーブレット重心 / 筋疲労度評価値 / 筋発揮力評価値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究により，冗長離散ウェーブレット解析結果に基づき，周波数帯域ごとにウェーブレット係数を選出する時間位置を変更したウェーブレット係数集合によって各時刻の信号特徴を得るという方法で，表面筋電信号を構成する成分波形である運動単位活動電位波形の動向を可視化することができた．これにより，運動単位の活動の密度や筋疲労による変化などを視覚的に捉えることが可能となったが，オフラインで分析するのであればともかく，リアルタイムでは人が認識できる情報量ではない．また，計算機処理のためには可視化された特徴を数値化する必要がある．そこで本年度は，表面筋電信号中の運動単位活動電位波形に適合するように調整したウェーブレット係数集合の時系列に基づき，
運動単位活動電位波形の時間位置の同定や，筋活動に関する各種特徴量を与える手法の研究を行った．
運動単位活動電位波形の時間位置の同定の際に問題となるのは，波形の形状が単一ではないことである．運動単位には大きく分けて速筋と遅筋とがあり，それぞれで波形が異なることに加え，筋疲労の進行によっても波形が変化する．加えて，リアルタイム処理のためには，波形の適合性を評価するための処理コストを極力抑制する必要がある．そこで本課題では，波形の特性変化の経路を最小２点での定義により近似し，ウェーブレット係数集合の運動単位活動電位波形としての適合度の評価値が経路上は同じとなるような手法を作成した．
得られたウェーブレット係数集合と適合度に基づき，筋の状態や活動を評価する各種特徴量を規定した．筋疲労の影響の表出の度合いを評価する特徴量では，秒単位の休憩による疲労回復の変化を捉えることができるにもかかわらず，筋活動の強弱の変化の影響はほとんど受けないものとなった．これを加味することにより，筋疲労を無視できない場合の発揮力評価の精度を飛躍的に向上することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の研究で得られた知見に基づき，周波数成分の構成に時間変化がある運動単位活動電位波形の複数種類が不規則に多数重畳した表面筋電信号から，すべてではないにしても高い品質で運動単位活動電位波形を抽出できる技術を構築できた．
これにより，運動単位活動の観点から，従来技術よりも遥かに高精度に筋疲労や発揮力を評価できるようになった．
学会等での発表は行われていないが，これは特許出願と関連して公表を控えているためである．
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| Strategy for Future Research Activity |
計測される表面筋電信号は，計測用電極と皮膚の接触状態の違いにより，特に振幅が大きく変動してしまう．本年度に提案した特徴量や評価値は，得られた表面筋電信号に基づいて算出するものであるため，同じ電極装着時ならともかく，電極を装着し直したときの評価値を単純比較することはできない．このことは，黙声認識等の表面筋電活用技術において精度向上を妨げる要因となりうる．
そこで，提案した特徴量や評価値の実証実験を進めると同時に，電極装着状態の差異の影響を抑制するための調整項やキャリブレーション手法の確立を目指す．
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