Somatosensory EEG based brain-machine interface for robot control

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23612
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0403:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Ibaraki National College of Technology
• Principal Investigator: Sawahata Hirohito 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (40571774)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: ブレインマシンインタフェース / 運動機能障碍 / 体性感覚 / 脳波 / 事象関連電位

Outline of Final Research Achievements

To develop the brain-machine interface (BMI) for artificial limb control, we focused the tactile sensory electroencephalogram changes due to conscious attention to body parts. Using the support vector machine (SVM), we examined whether it was possible to distinguish between the case where only one of the sensory stimuli for the thumb and index finger was consciously paid attention and the case where it was not. As the results, in based on 16 - 120 Hz signal components from occipital recording site, maximal accuracy of 83% was obtained. It was suggest that the tactile sensory response could be used to the BMI. Actually, the robot hand control BMI was simulated and succeeded in achieving the intended behavior. Therefore, the feasibility of the brain-machine interface using the proposed method was demonstrated.

Free Research Field

生体医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ロボットの手指を個々に制御可能なブレインマシンインタフェースはこれまで、侵襲的な脳計測法を用いて得たスパイク信号や局所フィールド電位信号を用いた方法で実現されており、患者の負担が少ない非侵襲的に計測される脳波を用いて実現することは従来困難であったが、本研究では運動性ではなく感覚性の脳波信号を利用することで実現できることを実証した点において学術的意義がある。また、ロボットのみならずPC上のさまざまなアプリケーションを制御可能であることも実験で確かめられた。将来、全身麻痺の患者が自分の意思で多様な機器を操作し自律的な生活を送れる可能性があり、福祉分野に大きく貢献できる可能性がある。