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随意独立活性に着目したヒトの多筋制御システムのモデル化と筋電肩義手制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K17724
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 知能機械学・機械システム
リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関電気通信大学

研究代表者

東郷 俊太  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (30751523)

研究協力者 今水 寛  
横井 浩史  
姜 銀来  
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード筋シナジー / EMG / 随意運動 / 肩義手 / ロボットアーム / 人間機械融合系 / シナジー制御 / 人間化ロボティクス / 等尺性運動 / 多自由度ロボット / 人間機械システム / 生体機能代行 / 筋電 / 肩離断
研究成果の概要

本研究では,ヒトの随意多筋制御メカニズムをモデル化するとともに,筋電肩義手制御へ応用することを目的とした.筋シナジーの概念に随意制御性を導入し,適切な指標を用いれば,随意活性可能な筋シナジーを抽出可能であることを示した.また,筋シナジーは随意筋制御の最小単位ではないことも示唆された.また,低自由度制御入力でロボットアームの腕運動を制御しなければならない筋電肩義手システムに,自由度を削減するシナジーの概念を適用することで,両肩離断者のユーザーにおいても単純な物体の把持移動動作が可能であることも示した.本研究の以上の成果は,研究代表者が提案する人間化ロボティクスの有用性を示している.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,筋シナジー解析において抽出する因子の数によって随意活性化可能かどうかが変わることを明らかにし,抽出の際にVAF指標を使うと随意活性化可能である筋シナジーを抽出しやすくなることを明らかにした点に学術的意義がある.また,随意活性化不可能な筋シナジー因子を抽出することがあることを実験的に示し,筋シナジー解析において随意制御性を考慮する重要性を示した.さらに,自由度を削減するシナジーの概念を導入することで,必要最低限の物体の把持移動動作を行うことの出来る,筋電肩義手システムの開発に成功し,実際の両肩離断者が物体の把持移動動作に使用できることを示した点に社会的意義がある.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 16件) 図書 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Development of new cosmetic gloves for myoelectric prosthetic hand using superelastic rubber2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Yabuki, Kazumasa Tanahashi, Yasuhiro Mouri, Yuta Murai, Shunta Togo, Ryu Kato, Yinlai Jiang, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Robotics and Autonomous Systems

      巻: 111 ページ: 31-43

    • DOI

      10.1016/j.robot.2018.09.004

    • 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] Fourth finger dependence of high-functioning autism spectrum disorder in multi-digit force coordination2019

    • 著者名/発表者名
      Togo Shunta、Itahashi Takashi、Hashimoto Ryuichiro、Cai Chang、Kanai Chieko、Kato Nobumasa、Imamizu Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38421-6

    • 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
  • [雑誌論文] 握力把握・精密把握における安定把持のための筋電義手用関節屈伸機構の開発2019

    • 著者名/発表者名
      谷 直行,姜 銀来,東郷 俊太,横井 浩史
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 37 ページ: 168-178

    • NAID

      130007616765

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a parent wireless assistive interface for myoelectric prosthetic hands for children2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Hiyoshi, Yuta Murai, Yoshiko Yabuki, Kenichi Takahana, Soichiro Morishita, Yinlai Jiang, Shunta Togo, Shinichiro Takayama, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurorobotics

      巻: Vol.12, No.48 ページ: 00048-00048

    • DOI

      10.3389/fnbot.2018.00048

    • 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] 個性適応型制御法を用いた幼児・子供用義手の開発2018

    • 著者名/発表者名
      矢吹 佳子,Hesong Ye,Xu Yong,日吉 祐太郎,村井 雄太,東郷 俊太,姜 銀来,加藤 龍,高木 岳彦,高山 真一郎,横井 浩史
    • 雑誌名

      運動器リハビリテーション

      巻: 29 ページ: 302-311

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 用語解説 筋シナジー(Muscle synergy)2018

    • 著者名/発表者名
      東郷 俊太
    • 雑誌名

      知能と情報

      巻: 30 ページ: 36-36

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 適応学習機能を備えたオーダーメイド筋電義手による脳機能の評価2018

    • 著者名/発表者名
      水落 千彰,矢吹 佳子,毛利 保寛,東郷 俊太,姜 銀来,加藤 龍,横井 浩史
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: 42 ページ: 101-107

    • NAID

      130007649417

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Empirical Evaluation of Voluntarily Activatable Muscle Synergies2017

    • 著者名/発表者名
      Togo Shunta、Imamizu Hiroshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.3389/fncom.2017.00082

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of compliance actuation mechanism for wire-driven robotic hand using pressure force2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinobu Obata, Yuta Murai, Takaki Shimura, Xu Yong, Xiaobei Jing, Shunta Togo, Yinlai Jiang, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an intuitive operation type shoulder prosthesis hand system using the surface myoelectric potential of trunk2018

    • 著者名/発表者名
      Susumu Kimizuka, Yutaro Hiyoshi, Hesong Ye, Shunta Togo, Youhei Tanaka, Yinlai Jiang and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of malfunction of myoelectric shoulder prosthesis by removing ECG noise2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Matsumoto, Susumu Kimizuka, Shunta Togo, Yinlai Jiang, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new flexible dry electrode for myoelectric sensor using conductive silicone2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Mouri, Yuta Murai, Yoshiko Yabuki, Takumi Kato, Hideki Ohmae, Yoshihiro Tomita, Shunta Togo, Yinlai Jiang and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of tendon driven under-actuated mechanism applied in an EMG prosthetic hand with three major grasps for daily life2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaobei Jing, Xu Yong, Tian Lan, Guanglin Li, Shunta Togo, Yinlai Jiang and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a 2 motor 2 degrees-of-freedom coupled tendon-driven joint module2018

    • 著者名/発表者名
      Wenyang Li, Peng Chen, Dianchun Bai, Xiaoxiao Zhu, Shunta Togo, Hiroshi Yokoi and Yinlai Jiang
    • 学会等名
      2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Safety control for robotic arm in narrow space based on distance sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Peng Chen, Wenyang Li, Yinlai Jiang, Dianchun Bai, Xiaoxiao Zhu, Shunta Togo and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gait analysis based speed control of walking assistive robot2018

    • 著者名/発表者名
      Akane Fujimoto, Naoya Matsumoto, Yinlai Jiang, Shunta Togo, Seiichi Teshigawara and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure design of a tendon-driven robotic arm considering safety and durability2018

    • 著者名/発表者名
      Wenyang Li, Peng Chen, Yinlai Jiang, Dianchun Bai, Shunta Togo and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward automatic tuning of tendon-driven mechanisms: vibration based detection of tendon tension2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Shimizu, Wenyang Li, Peng Chen, Yinlai Jiang, Shunta Togo and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Myoelectric Prosthetic Hand Control System Using Mobile Terminal2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Harada, Shunta Togo, Yinlai Jiang and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EMG classification by using swarm intelligence for myoelectric prosthetic hand2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kuroda, Shunta Togo, Yinlai Jiang and Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Intelligence and Safety for Robotics (ISR 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二相性のバースト変調矩形波を用いた表面電気刺激による肘関節の発揮トルクの時間的遷移2018

    • 著者名/発表者名
      粕谷 美里,桑原 昂士,東郷 俊太,姜 銀来,杉 正夫,横井 浩史
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 残存指を活用できる手部筋電義指システムの設計法の構築2018

    • 著者名/発表者名
      村井 雄太,星川 英,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来,加藤 龍,横井 浩史
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤ駆動ロボットハンドのためのトルクリミッタ機能を有する無限巻き取り機構の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小畑 承経,村井 雄太,志村 駿,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] fNIRSを用いた筋電義手使用時の脳活動に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      水落 千彰,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      ニューロリハビリシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 心電ノイズ除去による筋電肩義手の誤動作の低減2018

    • 著者名/発表者名
      松本 一朗,君塚 進,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      第39回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 筋電義手に適した義手用手袋の開発2018

    • 著者名/発表者名
      矢吹 佳子,佐藤 洋二,佐藤 哲也,馮 翔,鎌田 舞花,小畑 承経,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      第34回日本義肢装具学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 個性に適応する幼児用筋電義手の開発と評価2018

    • 著者名/発表者名
      矢吹 佳子,黒田 勇幹,村井 雄太,日吉 祐太郎,叶 鶴松,雍 旭,景 暁バイ,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 体幹部の表面筋電位を用いた直感操作型肩義手システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      君塚 進,日吉 祐太郎,叶 鶴松,田中 洋平,東郷 俊太,姜 銀来,横井 浩史
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤ干渉駆動関節モジュールの分類と比較2018

    • 著者名/発表者名
      李 文揚,陳 鵬,矢吹 佳子,姜 銀来,横井 浩史,東郷 俊太
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Conductive Silicon Based sEMG Sensor for Myoelectric Control of Prosthetic Hands: Structure Design and Evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Yinlai Jiang, Yuta Murai, Taihei Kuwahara, Shunta Togo, Yoshiko Yabuki, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      The 2017 IEEE International Conference on Real-time Computing and Robotics (IEEE RCAR 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time cortical adaptation monitoring system for prosthetic rehabilitation based on functional near-infrared spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Chiaki MIzuochi, Yoshiko Yabuki, Yasuhiro, Mouri, Shunta Togo, Soichiro Morishita, Yinlai Jiang, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Designs of Tailor-Made Myoelectric Prosthetic Hand for Trans-Metacarpal Amputations with Remaining Fingers and Joint Moving Functions2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murai, Yoshiko Yabuki, Masahiro Ishihara, Takehiko Takagi, Shinichiro Takayama, Shunta Togo, Jiang Yinlai, Hiroshi Yokoi
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Cyborg and Bionic Systems (CBS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental evaluation of voluntarily activatable muscle synergies2017

    • 著者名/発表者名
      Shunta Togo, Hiroshi Imamizu
    • 学会等名
      Neuroscience 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 指先合力生成時における自閉症スペクトラム障害患者の特異的薬指依存2017

    • 著者名/発表者名
      東郷俊太,板橋貴史,橋本龍一郎,金井智恵子,加藤進昌,今水寛
    • 学会等名
      第11回 Motor Control研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋電義手用装飾手袋の開発とその評価 -センサ機能を持つ装飾手袋の実現-2017

    • 著者名/発表者名
      矢吹佳子,棚橋一将,鈴木悠汰,毛利保寛,日吉祐太郎,村井雄太,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第33回義肢装具学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 残存部位を有する手部欠損者用に適合する単自由度筋電義手システム2017

    • 著者名/発表者名
      村井雄太,矢吹佳子,高木岳彦,高山真一郎,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第33回義肢装具学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 両肩離断者のための表面筋電位を用いた電動肩義手の開発2017

    • 著者名/発表者名
      君塚進,日吉祐太郎,東郷俊太,田中洋平,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第38回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性高分子を用いた感覚フィードバックシステムに関する基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      毛利保寛,矢吹佳子,東郷俊太,姜銀来,横井浩史
    • 学会等名
      第38回バイオメカニズム学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 近接覚センサを用いた歩行器使用中の歩容解析2017

    • 著者名/発表者名
      松本直弥,日吉祐太郎,藤本茜子,勅使河原誠一,姜銀来,東郷俊太,横井浩史
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多点表面電気刺激における刺激電極パターンのクラスタリング2017

    • 著者名/発表者名
      粕谷美里,森下壮一郎,東郷俊太,姜銀来,杉正夫,横井浩史
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 最先端医療機器の病院への普及展望と今後の製品開発2018

    • 著者名/発表者名
      横井 浩史,矢吹 佳子,村井 雄太,雍 旭,景 曉バイ,東郷 俊太,白 殿春,朱 笑笑,姜 銀来
    • 総ページ数
      562
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • ISBN
      9784861047145
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] "電気刺激による運動と感覚の再生",オーグメンテッド・ヒューマン2017

    • 著者名/発表者名
      横井 浩史,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来,加藤 龍,杉 正夫
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860435158
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] ワイヤ駆動装置2018

    • 発明者名
      横井 浩史,景 暁バイ,雍 旭,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来
    • 権利者名
      横井 浩史,景 暁バイ,雍 旭,矢吹 佳子,東郷 俊太,姜 銀来
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 信号測定装置,及び信号測定方法2017

    • 発明者名
      横井 浩史,姜 銀来,東郷 俊太,矢吹 佳子,村井 雄太
    • 権利者名
      横井 浩史,姜 銀来,東郷 俊太,矢吹 佳子,村井 雄太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 機能的電気刺激システム,及び機能的電気刺激方法2017

    • 発明者名
      上平 倫太郎,横井 浩史,姜 銀来,東郷 俊太,杉 正夫
    • 権利者名
      上平 倫太郎,横井 浩史,姜 銀来,東郷 俊太,杉 正夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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