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前腕切断者を支援するための筋電位を用いた機器制御手法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K01567
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関東海大学

研究代表者

曲谷 一成  東海大学, 工学部, 教授 (00181610)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード筋電義手 / 手指の動作認識 / 感覚フィードバック / 把持力提示 / 多チャネル圧覚センサ / 把持力フィードバック / 把持力のフィードバック / 筋電位 / 動力義手 / 動作認識 / 福祉用具
研究成果の概要

本研究は前腕切断者が利用しやすい筋電義手を開発することを目的として行った。具体的には義手利用者の前腕部に形状を合わせたソケットに電極を取り付け正確な電極位置から筋電位を導出できる小型の筋電計と手指動作識別システムを構築した。またセンシングポイントを16チャネル持つ小型の可変容量型圧覚センサを開発し、把持力を正確に計測することを可能とした。把持力の利用者へのフィードバックは音の高低または上腕部に巻いたカフの振動を制御することで行うことで良好な結果を得た。更に指先に赤外線を用いた触覚センサを装着しその出力を光パネルの色および明るさの変化として触感を提示する手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

前腕切断者を支援するために多種の義手が使用されている。これらの中でアクチュエータを有する動力義手は、人の手指とほぼ同等の動作が可能な物が開発されているが、実用化されている物の多くは「握る」「開く」の2種類の動作ができるだけの簡単な物である。また使用者が義手で物体に触れた際に物体の感触を感じ取り、それに従って力を加減し動作を制御することは現状では極めて難しい。本研究では、前腕切断者の残存筋より導出した表面筋電位、および義手に配置したセンサを情報源とし、操作者の意図した通りの動力義手の制御を可能とする非侵襲なマンマシンインタフェースの構築を行い、義手利用者に資する技術を開発できたと考える。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (48件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] 筋電義手使用者のための触覚センサと提示デバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 雑誌名

      東海大学紀要工学部

      巻: 58 ページ: 13-19

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リニア振動アクチュエータを用いた方向提示デバイスの開発2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、鈴木隆史
    • 雑誌名

      東海大学紀要工学部

      巻: 56 ページ: 49-54

    • NAID

      120006497695

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the Haptic Device Using Linear Oscillatory Actuators for the Disabled2016

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Takashi Suzuki
    • 雑誌名

      International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics

      巻: 6 ページ: 99-104

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 小型振動モータを用いて構成した筋電義手使用者のための触覚提示システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、中田皓大
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 義手使用者のための触覚検出センサ及び表示デバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、渡部哲也
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 振動モータを用いて構成した義手使用者のための触覚提示システム2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、中田皓大
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 筋電義手に装着する触覚検出センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、渡部哲也
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力を利用者に提示する手法の研究2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、木村俊介
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 音を利用した筋電義手の把持力提示2019

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、木村俊介
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Tactile Presentation System for Myoelectric Arm User Configured Using the Disk Vibrator2019

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Kodai Nakata
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The System That Feedback Grip Power to the Prosthetic Hand Use2019

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Shunsuke Kimura
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 筋電義手使用者の為の多点圧覚センサと触覚フィードバックデバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 前腕部電動義手を制御するためのEMG解析システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、有我祥子
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の指先に取り付ける静電容量変化式多点圧覚センサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 学会等名
      17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 振動モータを用いて構成した筋電義手使用者のための触覚提示システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、中田 皓大
    • 学会等名
      17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボットアームの指先に装着する触覚検出センサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、渡部哲也
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力をユーザーに提示する手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、木村俊介
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A development of the system that has a display to texture of an object for artificial hand user2018

    • 著者名/発表者名
      K.Magatani, M.Kobayashi
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Biomedical Signal and Bioinformatics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A development of variable capacitance multi-point pressure sensor for sensing grip power distribution of an artificial hand2018

    • 著者名/発表者名
      K.Magatani, J.Tsueda
    • 学会等名
      40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋電義手使用者の為の振動モータを用いた触覚提示デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 前腕部電動義手制御を目的としたEMG 解析システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、有我祥子
    • 学会等名
      第57回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手に用いる静電容量変化式多点圧覚センサの小型化2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ディスクバイブレータを用いて構成した義手使用者のための触覚提示システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、中田 皓大
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 把持物体の質感を義手使用者に伝えるための手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、小林雅之
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力をユーザーにフィードバックする手法の研究2018

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、木村俊介
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電容量変化式多点圧覚センサのリアルタイム計測法2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 触覚を義手の操作者にフィードバックするための機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、井上翔太
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ディスクバイブレータを用いて構成した義手使用者のための触覚提示デバイス2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、中田皓大、溝田直也、須永寛紀
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の指先に装着する触覚検出センサの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、渡部哲也、慶長浩輝、潰田純也
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 把持物体の質感を義手使用者に伝えるための手法の研究2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、小林雅之
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力をユーザーにフィードバックする手法の研究2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、木村俊介、岩崎和樹、朝倉響子
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 義手利用者のための把持力フィードバックシステムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、朝倉響子
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 前腕部電動義手制御のためのEMG解析システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、有我祥子
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A development of the system to display texture of the object for forearm amputee2017

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Masayuki Kobayashi
    • 学会等名
      6th International Conference of Biotechnology and Bioengineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the Grip Power Feedback System for Artificial Hand Users2017

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Kyoko Asakura
    • 学会等名
      6th International Conference of Biotechnology and Bioengineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromyogram Analysis System for the Electric Prosthetic Forearm Control2017

    • 著者名/発表者名
      Kazushgie Magatani, Shoko Ariga
    • 学会等名
      39th Annual International Confernce of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Socity
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A development of variable capacitance multi-point pressure sensor for sensing grip power distribution of an artificial hand2017

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Jyunya Tsueda
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Enginieering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 前腕部電動義手を制御するための筋電位解析システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、有我祥子
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手使用者へ把持力を提示するシステムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、朝倉響子
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力を前腕切断者にフィードバックする手法の研究2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、小林雅之
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同期検波を用いた静電容量変化式多点圧覚センサの計測手法に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田純也、市川裕己
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手使用者へ向けた把持力をフィードバックするシステム開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、朝倉響子
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手に用いる感覚提示デバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、井上翔太
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リニア振動アクチュエータを用いた球状触覚提示システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、鈴木隆史
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手の把持力を前腕切断者の上腕にフィードバックする手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、朝倉響子、小林雅之
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手使用者のための把持力フィードバックシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、朝倉響子
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 多点圧覚センサからの出力の提示方法に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、潰田 純也、市川 裕己
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手に用いる多点感覚センサとその提示機構の開発2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、井上翔太
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 前腕電動義手を制御するための筋電位解析システムの研究2016

    • 著者名/発表者名
      曲谷一成、有我祥子
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of the Pulling Sensation Device Using Linear Oscillatory Actuators For The Disabled2016

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Takashi Suzuki
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Develop of Grip Power Feedback System for Artificial Hand Users2016

    • 著者名/発表者名
      Kazushige Magatani, Kyoko Asakura
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-10-24   更新日: 2021-02-19  

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