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脳卒中のリハビリを目指した粘弾性の予測と制御ができるパワーアシストと臨床応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K01572
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
研究機関東京工芸大学

研究代表者

辛 徳  東京工芸大学, 工学部, 准教授 (00431982)

研究協力者 柳澤 琢史  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードリハビリテーション / ブレイン・マシン・インタ ーフェース / ECoG / パワーアシスト / 人口筋肉 / 空気圧ゴム / リニアモータ / ブレイン・マシン・インターフェース / デコーディング / インタラクション / 福祉・介護用ロボット / 粘弾性制御
研究成果の概要

皮質脳波から運動情報と力学情報を同時に予測することに成功した.被験者は重さが異なる3種類のペットボトルを用いて指定した経由点を通過する2点間の到達運動を行なった.提案手法を用いて皮質脳波から力学情報(筋電信号)と運動情報(軌道)を再現することができた.皮質脳波の電極は治療の目的で1週間しか入れないことと, 1次運動野におけるケースがかなり少ないため, サルの皮質脳波を入手し, 同手法に基づいて関節角度を推定した.推定した関節角度を用いて4DOFのロボットアームの制御に成功した.さらに, 定常状態視覚誘発電位から3種類のパターンを認識し, 3Dプリンターで製作した電動義手の制御に成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

障がい者がパワーアシストや電動義手を装着して異なる重さを持つ様々な物体とインタラクションするためには物体の重さを予測し, 適切な力学情報と運動情報を生体信号から推定しなければならない.本研究では提案手法により皮質脳波から筋電信号(力学情報)や関節角度(運動情報)を同時に推定することができ, 予測した筋電信号や関節角度を制御に入力することでロボットアームの制御に成功した.この成果に基づいて精密な制御が可能な多関節電動義手や高齢者向きのパワーアシスト装置や脳卒中のリハビリなど臨床へ応用が期待される.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of a Prosthetic Hand Based on Human Anatomy2019

    • 著者名/発表者名
      Zixun He, Aya Wakabayashi, Rezenko Roman Yurievich, Masayuki Sekiguchi, Yousun Kang, Yuta Ogai, Duk Shin
    • 雑誌名

      International Journal of Information and Electronics Engineering

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a support robot hand system using SSVEP2018

    • 著者名/発表者名
      Zixun He, Yuusuke Watanabe, Rezenko Roman Yurievich, Yousun Kang, Yuta Ogai, Duk Shin
    • 雑誌名

      IT CoNvergence PRActice (INPRA)

      巻: 6 ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of a Robot Arm using decoded Joint angles from Electrocorticograms in Primate2018

    • 著者名/発表者名
      Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      Computational Intelligence and Neuroscience

      巻: 2018 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1155/2018/2580165

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electromyogram refinement using muscle synergy based regulation of uncertain information2018

    • 著者名/発表者名
      Min K, Shin D, Lee J, Kakei S.
    • 雑誌名

      J. biomechanics

      巻: 72 ページ: 125-133

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2018.03.020

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mapping ECoG channel contributions to trajectory and muscle activity prediction in human sensorimotor cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Y., Yanagisawa T., Shin D., Kambara H., Yoshimura N., Tanaka M., Fukuma R., Kishima H., Hirata M., and Koike Y
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/srep45486

    • 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] Development of a Prosthetic Hand Based on Human Anatomy2019

    • 著者名/発表者名
      Zixun He, Aya Wakabayashi, Rezenko Roman Yurievich, Masayuki Sekiguchi, Yousun Kang, Duk Shin
    • 学会等名
      ICMCR2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain network analysis of hand motor execution and imagination based on Granger causality2019

    • 著者名/発表者名
      Jiaxin Zhang, Rui Xu, Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Kun Wang, Zhongpeng Wang, Bin Hao, Lu Yu, Zhifeng Qiao, Changming Wang, Chao Chen
    • 学会等名
      IMBioC2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EEG Controlled Automated Writing Robotic Arm Based on Steady State Visually Evoked Potential2019

    • 著者名/発表者名
      Xuequan Zhu, Meng Mu, Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Rui Xu, Kun Wang, Zhongpeng Wang, Changming Wang, Chao Chen
    • 学会等名
      CIVEMSA2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Classification of EEG Multiple Imagination Tasks Based on Independent Component Analysis and Relevant Vector Machines2019

    • 著者名/発表者名
      Shanting Zhang, Rui Xu, Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Kun Wang, Zhongpeng Wang, Bin Hao, Lu Yu, Zhifeng Qiao, Changming Wang, Chao Chen
    • 学会等名
      IMBioC2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋電信号を計測する柔らかいアクティブセンサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 雄介, 何 梓遜, 米山 光, 辛 徳
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SSVEPを用いたロボットハンド支援システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      何 梓遜, 渡辺 雄介, 米山 光, 辛 徳
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rehabilitation robot using muscle activity and neural decoding2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kawase, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The XXI International Society of Electrophysiology and Kinesiology(ISEK)
    • 発表場所
      Chicaco, USA
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Control of a Robot Arm

    • URL

      https://dukshin.wixsite.com/home/research-blog

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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