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ニューロリハビリテーションを目的とした上肢運動支援システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K11349
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関琉球大学

研究代表者

比嘉 広樹  琉球大学, 工学部, 教授 (60295300)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードhand rehabilitation / assistive technology / biosignals / SVM / LSTM / virtual reality / リハビリテーション / 手指装具 / withコロナ / AR上肢 / 食事支援 / 筋電信号 / 機械学習 / 上肢運動支援
研究開始時の研究の概要

本研究では、神経筋疾患患者の生体信号を活用したリハビリテーションを行うための上肢運動支援システムを製作する。本システムは食物や食器の把持支援を行う手指の把持支援装置、上肢の支持及びその運動をアシストする外骨格型フレーム、被験者の生体信号を取得するインタフェースで構成される。食事や水分摂取、卓上のモノを移動させるといったリハビリテーションをゲーム感覚で取り組める仕様である。生体信号からの特徴抽出には機械学習等を用いてパラメータの最適化を検討する。また拡張現実感も併用して、リハビリ効果の向上につなげるための工夫も施す。

研究成果の概要

神経筋疾患患者の生活の質の向上を目的に、本研究では生体信号を活用してニューロリハビリテーションを行うための上肢運動支援システムの検討を行った。
具体的には、手指運動のリハビリテーションを想定し、生体信号を活用したコントローラと手指装具の製作および仮想リハビリ環境とネットワーク通信機能を作成し、これらの動作確認を行った。健常被験者による実験結果より、システムが適切に動作することが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で試作したリハビリ支援システムを用いることにより、健常被験者の生体信号を活用した手指のリハビリの支援を行えることが示された。患者が医師やリハビリ・スタッフらと直接対面できない状況でも、オンライン・マルチプレイが可能なネットワーク通信機能を使用することで遠隔からのリハビリ実施が可能であると考えられる。Withコロナ下での本システムの利用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] A Self-Feeding Assistive Robotic Arm for People with Physical Disabilities of the Extremities: Performance Evaluation of Eating2020

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Gushi, Yuichi Shimabukuro, and Hiroki Higa
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Control, Automation and Robotics

      巻: 6 ページ: 166-171

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EMG-Based Controller Using Machine Learning: Evaluation of Controlling a Virtual Hand2020

    • 著者名/発表者名
      Shinto Takahashi, Hiroki Higa
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Control, Automation and Robotics

      巻: 6 ページ: 160-165

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computer Assisted Surgical Educational System Using Virtual Reality: Bleeding and Anatomical models2020

    • 著者名/発表者名
      Itto Uehara and Hiroki Higa
    • 雑誌名

      Journal of Bioinformatics and Neuroscience

      巻: 6 ページ: 283-288

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 逆運動学解法を用いた食事支援のための7自由度ロボットアーム・シミュレータ2020

    • 著者名/発表者名
      島袋 雄一, 具志 翔太朗, 又吉 淳二, 比嘉 広樹
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 140 号: 9 ページ: 1040-1049

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.1040

    • NAID

      130007894868

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Brain-Computer Interface System for Hand Rehabilitation2021

    • 著者名/発表者名
      Seisei Kina and Hiroki Higa
    • 学会等名
      ICIIBMS2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] VRを用いたオンライン型リハビリ支援システムの検討2021

    • 著者名/発表者名
      山城 慧音,上原 一斗,具志 翔太朗,比嘉 広樹
    • 学会等名
      令和3年度電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] VRを用いたニューロリハビリテーション支援システム2021

    • 著者名/発表者名
      具志 球之進,喜納 政生,具志 翔太朗,比嘉 広樹
    • 学会等名
      令和3年度電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Self-Feeding Assistive Robotic Arm for People with Physical Disabilities of the Extremities2020

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Gushi, Yuichi Shimabukuro, and Hiroki Higa
    • 学会等名
      ICIIBMS2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EMG-Based Interface Using Machine Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Shinto Takahashi, Hiroki Higa
    • 学会等名
      ICIIBMS2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer Assisted Surgical Educational System Using Virtual Reality2020

    • 著者名/発表者名
      Itto Uehara and Hiroki Higa
    • 学会等名
      ICIIBMS2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 事象関連脱同期を用いた運動判別に関する基礎的検討2020

    • 著者名/発表者名
      喜納 政生,又吉 淳二, 比嘉 広樹
    • 学会等名
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 事象関連電位を指標とした単一試行脳波のリアルタイム判別に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      又吉 淳二, 具志 翔太朗, 比嘉 広樹
    • 学会等名
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボットアームを用いた食事動作の基礎的実験2019

    • 著者名/発表者名
      具志翔太朗、比嘉広樹
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 食事支援シミュレータの検討2019

    • 著者名/発表者名
      島袋雄一、比嘉広樹
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 事象関連電位を指標とした脳波判別2019

    • 著者名/発表者名
      又吉 淳二、比嘉 広樹
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボットアームによる食事支援の検討2019

    • 著者名/発表者名
      具志翔太朗、比嘉広樹
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 食事支援ロボットアームのシミュレータに関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      島袋雄一、具志翔太朗、比嘉広樹
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた筋電入力インタフェース2019

    • 著者名/発表者名
      高橋新叶、比嘉広樹
    • 学会等名
      電気学会九州支部沖縄支所講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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