Development of inexpensive personal electroencephalogram electrode holder for elucidation of brain activity of individuals with severe motor and intellectual disabilities
| Project/Area Number |
20H01707
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09060:Special needs education-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
宮地 弘一郎 信州大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (40350813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 流理也 新潟大学, 人文社会科学系, 准教授 (40750120)
山下 健 椙山女学園大学, 生活科学部, 講師 (50783990)
堅田 明義 中部学院大学, その他部局等, 特命教授 (60015435)
蛭田 直 神戸芸術工科大学, 芸術工学部, 准教授 (80548230)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | 重症心身障害児(者) / 脳波測定 / 個人用脳波電極ホルダー / デジタルファブリケーション / パラメトリックデザイン |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、重症心身障害児（以下、重障児）の発達研究において困難とされてきた脳波 測定について、簡便、低負担で再現性の高い測定を可能とする安価な個人用脳波電極ホルダ ーを開発する事を目的とする。具体的には以下の方法で研究を行う。
◆デジタルファブリケーションとパラメトリックデザインの専門家との共同研究によって、 重障児個人の頭部形状および様々な姿勢に対応した脳波電極ホルダーの製作技法を開発する。
◆重障児の脳波測定における個人用脳波電極ホルダーの有用性を、従来の測定法と比較する。
◆学習場面など、重障児の日常生活環境での脳波測定における有用性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は以下の研究を実施した。
課題１）個人用脳波電極ホルダーの開発のための事前準備として、①個人用電極ホルダー開発のためのデジタルファブリケーションの設備環境の整備②3Dデザイン技法についての研究③重障児の生理測定上の課題分析④頭皮上脳波の測定装置に関する最新の動向調査、を行った。頭部モデルを作成するための3Dデザイン技法については，頭部の毛髪の影響を受けない3Dスキャン技法とそのための補助具製作を行った．また重障児の生理測定上の課題分析について，覚醒時の外的刺激に対する心的ストレスを簡易評価する方法として，脳波と同時に瞬目記録および心拍測定を行うことの有効性を明らかにした．また，最新の脳波測定機器の調査から，低ストレスかつ安定した測定のための脳波電極ホルダーデザインのモデル作成を行った．
課題２）個人用脳波電極ホルダーの製作技法に関する基礎研究として、健常者数名を対象とし，頭部3Dモデルの作成を行った．重障児への応用を想定した具体的検討として①3Dスキャナの影響の検証，②多様な生活姿勢における3Dモデル作成，を行った．3Dスキャナについては，課題1で検討した補助具の使用によって，毛髪の影響を受けない測定が可能となった．一方で，高精度のLEDタイプ3Dスキャナを使用した場合，光による健康影響が懸念され，赤外光タイプの3Dスキャナによって測定し，パラメトリックデザイン技法を用いて修正する手法がより有効と思われた．生活姿勢の違いについては，臥位状態で頭部と接触した枕の影響を最小にする方法を開発し，さらにパラメトリックデザイン技法を用いた補完が可能であることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度の当初研究計画は次の２つの課題遂行であった．
課題１）個人用脳波電極ホルダーの開発のための事前準備として，①個人用電極ホルダー開発のためのデジタルファブリケーションの設備環境の整備②3Dデザイン技法についての研究③重障児の生理測定上の課題分析④頭皮上脳波の測定装置に関する最新の動向調査，を行う．
課題２）個人用脳波電極ホルダー製作技法について，健常者数名を対象として①頭部3Dモデルの作成および個人用脳波電極ホルダーの試作②装着実験、を行い基本的な製作技法を開発する．
課題１については，COVID-19の感染拡大により，④における海外での最新装置の調査ができなくなったものの，その他の研究については概ね当初計画通りに進んでいる．また④についても，ME企業のWebセミナーへの参加や海外メーカーの調査から，おおよその動向を得ることができた．
課題２について，同じくCOVID-19の感染拡大により．身体接触を伴う研究が大幅に制限されたことにより一時期遅延が生じた．だが，2020年度後半に，代表者の研究機関の感染対策が整備されてきたことから，①の頭部モデル作成と個人用脳波ホルダーの試作については概ね完了しており，現在②の装着実験の準備を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
COVID-19の影響によりヒトを対象とした研究の制限が生じているものの，脳波電極ホルダーの開発技法に関する研究は現在のところ概ね当初計画通りに進んでいる．今後の研究推進方策として，まずは被験者実験の実施が遅延した個人用脳波電極ホルダーの基礎研究について，COVID-19の感染対策指針を作成し引き続き進める．並行して，協力施設と感染対策に関する検討を進め，重障児の脳波電極ホルダー研究の準備を行う．現在のところ，当初予定の医療機関から協力を得られる体制はできており，COVID-19リスクに関する研究ガイドラインの作成段階である．この問題と，2020年度研究で明らかになった3Dスキャンの課題を解決するため，より簡便な3Dスキャンの方法を新たに検討する．また，脳波電極ホルダーの基礎デザインと制作の中核を担う研究分担者の蛭田直氏が，2021年度より研究代表者の研究機関から別の研究機関に異動している．このことに伴い，開発と実験・実践検証とのサイクルを効率よく進めるための対応が必要である．そこでそれぞれの研究機関に3Dプリンタを設置し，遠隔で3Dデザインを共有し製作と検証を行う環境整備を行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
