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脳の予測機能を応用した新しいブレインマシンインタフェースの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H04109
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

小池 康晴  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10302978)

研究分担者 吉村 奈津江  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00581315)
吉田 英一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 副研究センター長 (30358329)
神原 裕行  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (50451993)
和田 安弘  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70293248)
安藤 英由樹  大阪芸術大学, 芸術学部, 教授 (70447035)
GOWRISHANK AR.G  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 客員研究員 (10570244)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2020年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2019年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2018年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
キーワード脳波 / 予測 / BMI/BCI / 外部刺激 / GVS
研究成果の概要

前後左右の4方向において、前庭電気刺激(GVS)により識別率が向上することを示した。また、脳波計測において、4方向を識別するた めに、すべての実験参加者に共通する電極位置を検討した。この結果、各個人の識別率の高い電極位置よりも、すべての実験参加者に共通の電極位置で推定を行う場合、電極の数が少ない場合は、共通の電極位置での推定がよりよい精度を示すことも分かった。 さらに、車椅子を操縦する想定において、知覚される動きによる加速度が小さいことから、GVSの刺激強度を小さくしても識別率が下がらないかを検証した。この結果、GVSの強度を当初の半分にしても識別率が低下しないことも確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのブレインマシンインタフェースは、実際の操作と脳でイメージする内容が異なっていた。このため、操作の仕方を学習する必要があったり、繰り返しイメージを行っていると識別率が下がるなどの問題があった。本研究では、操作する方法と同じようにイメージするだけでロボットなどが操作できる方法を提案する。
このため、操作方法を学習したり練習しなくても感覚のままに操作できるロボット制御システムを構築することができた。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Vowel Sound Synthesis from Electroencephalography during Listening and Recalling2021

    • 著者名/発表者名
      Akashi Wataru、Kambara Hiroyuki、Ogata Yousuke、Koike Yasuharu、Minati Ludovico、Yoshimura Natsue
    • 雑誌名

      Advanced Intelligent Systems

      巻: 3 号: 2 ページ: 2000164-2000164

    • DOI

      10.1002/aisy.202000164

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Hand Gesture Authentication Using Electromyography (EMG)2020

    • 著者名/発表者名
      Alex Ming Hui Wong, Masahiro Furukawa, Hideyuki Ando, Taro Maeda
    • 雑誌名

      IEEE/SICE International Symposium on System Integration

      巻: 1 ページ: 300-304

    • DOI

      10.1109/sii46433.2020.9026294

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developing a Method to Control an Arm-Assist-Suit by Predicting Arm-Trajectory Using Electromyography2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Taichi、Nambu Isao、Wada Yasuhiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: 2020-July ページ: 4882-4885

    • DOI

      10.1109/embc44109.2020.9175941

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Identifying Motor Imagery-Related Electroencephalogram Features During Motor Execution2020

    • 著者名/発表者名
      Kokai Yuki、Nambu Isao、Wada Yasuhiro
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)

      巻: 12534 LNCS, 2020 ページ: 90-97

    • DOI

      10.1007/978-3-030-63836-8_8

    • ISBN
      9783030638351, 9783030638368
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Neural Network Including Alternative Pre-processing for Electroencephalogram by Transposed Convolution2020

    • 著者名/発表者名
      Machida Kenshi、Nambu Isao、Wada Yasuhiro
    • 雑誌名

      Communications in Computer and Information Science

      巻: 1333, 2020 ページ: 139-146

    • DOI

      10.1007/978-3-030-63823-8_17

    • ISBN
      9783030638221, 9783030638238
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] fNIRS-GANs: data augmentation using generative adversarial networks for classifying motor tasks from functional near-infrared spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Nagasawa Tomoyuki、Sato Takanori、Nambu Isao、Wada Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Neural Engineering

      巻: 17 号: 1 ページ: 016068-016068

    • DOI

      10.1088/1741-2552/ab6cb9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of Delayed Response during Real-Time Cursor Control Using Electroencephalography2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Hyeonseok、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu
    • 雑誌名

      Journal of Healthcare Engineering

      巻: 2020 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1155/2020/1418437

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Classification of Movement Intention Using Independent Components of Premovement EEG2019

    • 著者名/発表者名
      Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      frontiers in Human Neuroscience

      巻: 13 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Assessment of event-related potential of independent components for intended direction classification2020

    • 著者名/発表者名
      Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The control of the wheelchair by decoding human movement intention based on prediction error using EEG signals2019

    • 著者名/発表者名
      施宇曦, 吉田英一, 安藤英由樹, Gowrishankar Ganesh, 小池康晴, 吉村奈津江
    • 学会等名
      第29回日本神経回路学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Brain machine interface2019

    • 著者名/発表者名
      小池康晴
    • 学会等名
      ASPIRE Forum 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-clinical brain computer interface applications2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The First UAE Workshop on Clinical and Non-clinical Brain Computer Interface (WBCI2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Motor Learning and Control Mechanism of the Brain2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike
    • 学会等名
      2019 Workshop on Brain-inspired Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic modulation of brain activities during three- ball cascade juggling2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kambara, Makoto Miyakoshi, Hirokazu Tanaka, Takahiro Kagawa, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Scott Makeig
    • 学会等名
      29th NCM Annual Meeting (NCM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robotic assistance increases the user’s feedback gain2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takagi, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      29th NCM Annual Meeting (NCM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Vibrotactile Stimulations using Condition Based Time Coding for Haptic Information Feedback2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Hayashi, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hand movement reconstruction system using FES and EMG for hemiplegia patients2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Okada, Toshiki Matsunaga, Yoichi Simada, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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