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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis of Motor Skill Training and Brain Plasticity Using Muscle Contraction Pattern-Based Direct Rehabilitation

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions
Project/Area Number 17H05905
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords機能的電気刺激 / 関節インピーダンス / リハビリテーション支援 / 運動学習
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,研究代表者が考案した多チャネル筋電位による動作推定と電気刺激型筋収縮制御による関節運動相互伝達リハビリテーション法を拡張し,運動に伴う関節インピーダンス状態を療法士-患者間で相互伝達する方法論を確立することで,提案法の適用によって身体・脳機能に及ぼす効果を明らかにすることである.
本年度は,これまでに構築してきた,電気刺激を用いた適切な筋収縮と関節インピーダンスの伝達法の実証検証を実施した.申請者はこれまでに,患者の筋電位からニューラルネットを用いて動作を推定し,複数の小型振動子および電気刺激装置を用いて適切な筋収縮情報を体性感覚刺激として伝達する方法論を考案するとともに,これを発展させて関節運動にともなう関節インピーダンスの状態を多チャネル筋電位およびによって推定することで,推定したインピーダンスパラメータを電気刺激によって再現し,二者間で伝達する事に成功している.本年度は,被験者の関節インピーダンスパラメータを関節運動と関節に働くトルクから実測・推定し,近似インピーダンスモデルに基づいて電気刺激で再現することで,別の被験者に伝達できることを示した.関節運動時に二者の関節インピーダンスを計測・評価・伝達することで,関節のかたさ・やわらかさを適切に情報交換可能であり,より自然な関節運動の訓練へ適用することが可能である.提案法について身体機能・脳機能の両面から被験者を評価し,提案法の有効性を確認した.さらに,電気刺激時の電極位置を動的に追従・変化させる新しい方法論を考案し,より効率的な電気刺激が可能であることを示した.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] 生体信号と電気刺激で運動学習を支援する2019

    • Author(s)
      島 圭介,島谷 康司
    • Journal Title

      体育の科学

      Volume: 69 Pages: 27-31

  • [Journal Article] An HMM-based Pattern Recognition Method with Unlearned Pattern Detection and Its Application to Biosignal Classifications2018

    • Author(s)
      MUKAEDA Takayuki、SHIMA Keisuke
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 54 Pages: 9~15

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.9

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 時系列生体信号識別のためのFPGAアクセラレーションを指向した近似CD-HMM2018

    • Author(s)
      渡辺 圭祐,島 圭介
    • Organizer
      第19回システムインテグレーション部門講演会講演論文集
  • [Presentation] 機能的電気刺激とEMG信号を利用した筋協調収縮型ダイレクトリハビリテーション-運動スキル学習支援を目的とした関節インピーダンス伝達法-2018

    • Author(s)
      代木 陸,島 圭介,島谷 康司
    • Organizer
      第19回システムインテグレーション部門講演会講演論文集

URL: 

Published: 2019-12-27  

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