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個々の運動学習特性に適したバイオフィードバックシステム構築とリハビリ機器への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02122
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

山本 紳一郎  芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (30327762)

研究分担者 櫻田 武  成蹊大学, 理工学部, 准教授 (40588802)
柴田 芳幸  東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (50614319)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードニューロリハビリテーション / 視覚フィードバック / バーチャルリアリティ / 拡張現実 / リハビリテーション
研究開始時の研究の概要

日本では死因として脳卒中は減少しているが,高齢片麻痺者が増加しており,訓練を支えるセラピスト不足が懸念されている.それゆえ近年のリハビリ工学研究ではロボット技術を用いた訓練システムの開発研究が多い.しかしながら,ロボット訓練では患者のモチベーション維持が難しく,その効果を疑問視する報告も多い.このような現状を踏まえ,本研究課題では訓練モチベーションを無知覚・無意識(インプリシット)に高められる新たなバイオフィードバック機能の創成を目標とする.リアルタイムに視覚・体性感覚フィードバックをしつつ,個々人の至適特性を計測し,個々人に最適な歩行・立位姿勢訓練システムの開発を目指す.

研究成果の概要

本研究課題では訓練者のモチベーションを無知覚・無意識(インプリシット)に高められるバイオフィードバック機能の創成を目標とした.リアルタイムに視覚・体性感覚フィードバックをしつつ,個々の訓練に適した歩行・立位姿勢訓練システムの開発を目指した.開発した歩行・立位姿勢訓練システムにおいて,インプリシットな至適訓練手法を確立し評価した.また,免荷式歩行訓練システムのバイオフィードバックシステムを開発し,下肢動作をアシストする装具部と体重を軽減する免荷部において,様々なパラメータをフィードバックできるシステムを組み込んだ.最終的には、研究目標は完全には達成できなかったが,目標達成に向けた道筋ができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の目的は,障害者や高齢者の訓練モチベーションを無知覚・無意識(インプリシット)に高められる新たなバイオフィードバックシステムを歩行・立位姿勢訓練システムに組み込むことであった.そのプロトタイプは組み込むことができた.まだ最終的な開発目標が達成できたわけではないが,そのマイルストーンは得られたのではないかと思われる.将来的にテーラーメイドなリハビリ訓練処方が可能となれば,臨床的にも大いに意義ある研究成果となるのではないかと思われる.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] Individual Sensory Modality Dominance as an Influential Factor in the Prefrontal Neurofeedback Training for Spatial Processing: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study2022

    • 著者名/発表者名
      Sakurada Takeshi、Matsumoto Mayuko、Yamamoto Shin-ichiroh
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 16 ページ: 774475-774475

    • DOI

      10.3389/fnsys.2022.774475

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comfortable and Convenient Turning Skill Assessment for Alpine Skiers Using IMU and Plantar Pressure Distribution Sensors2021

    • 著者名/発表者名
      Seiji Matsumura, Ken Ohta, Shin-ichiroh Yamamoto, Yasuharu Koike and Toshitaka Kimura
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 3 ページ: 834-834

    • DOI

      10.3390/s21030834

    • 関連する報告書
      2021 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] Inverse Modeling of Nonlinear Artificial Muscle Using Polynomial Parameterization and Particle Swarm Optimization2020

    • 著者名/発表者名
      Dzahir, Mohd Azuwan Mat, Yamamoto, Shin-ichiroh
    • 雑誌名

      Advances in Materials Science and Engineering

      巻: - 号: 1

    • DOI

      10.1155/2020/8189157

    • 関連する報告書
      2020 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] Distinct bilateral prefrontal activity patterns associated with the qualitative aspect of working memory characterized by individual sensory modality dominance2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Mayuko、Sakurada Takeshi、Yamamoto Shin-ichiroh
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 8 ページ: e0238235-e0238235

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0238235

    • 関連する報告書
      2020 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] Influence of Body Weight Support Systems on the Abnormal Gait Kinematic2020

    • 著者名/発表者名
      Van-Thuc Tran, Sasaki Kota, Yamamoto Shin-ichiroh
    • 雑誌名

      APPLIED SCIENCES

      巻: 10 号: 13 ページ: 4685-4685

    • DOI

      10.3390/app10134685

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Split-belt Treadmillによるインプリシットな介入が歩行適応に与える影響2024

    • 著者名/発表者名
      木村翔,山本紳一郎
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を用いた免荷式歩行訓練システムの開発~体幹姿勢制御機構の開発と評価~2024

    • 著者名/発表者名
      萬澤連,Vu Thuy Nguyen,柴田芳幸,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      第33回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 視覚フィードバックを活用し無意識下に歩行に介入した場合の効果の検証2023

    • 著者名/発表者名
      保坂岳道,柴田芳幸,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      LIFE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 円軌跡到達動作を用いた上肢運動機能障害者の新しい評価方法の考案2023

    • 著者名/発表者名
      横山翔,志水宏太郎,山本紳一郎,河島則天
    • 学会等名
      LIFE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 確率共振を用いた前庭器への電気刺激による立位姿勢制御の変化2023

    • 著者名/発表者名
      大久保幸香,山本紳一郎
    • 学会等名
      LIFE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を用いた歩行リハビリ用ロボット装具の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鷺谷健悟,Vu Thuy Nguyen,柴田芳幸,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      LIFE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 非侵襲型アキレス腱張力計測デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      宮田朋実,山本紳一郎
    • 学会等名
      第31回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] アバターを用いた歩行訓練用視覚フィードバックシステムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      保坂岳道,中村謙介,佐々木滉大,神山智輝,Vu Thuy Nguyen,柴田芳幸,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      第31回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] 確立共振を利用した白状使用時の立位バランス機能向上に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤秀亮,山本紳一郎,Nur Fatin Fatina Binti Mohd Ramli
    • 学会等名
      第31回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 確立共振を利用した手指触覚向上システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      温井崇仁,山本紳一郎
    • 学会等名
      第31回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] インプリシットな床面状態の変化が立位姿勢制御に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      涌井萌,Nur Fatin Fatina Binti Mohd Ramli,山本紳一郎
    • 学会等名
      第36回ライフサポート学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 非侵襲型計測デバイスを用いた歩行中におけるアキレス腱力学的特性の推定2021

    • 著者名/発表者名
      吉崎文崇,赤木亮太,山本紳一郎
    • 学会等名
      第30回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アバターを用いた歩行訓練用視覚フィードバックシステムの開発及び評価2021

    • 著者名/発表者名
      峰岸春菜,柴田芳幸,山本紳一郎
    • 学会等名
      第30回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 学童期・青年期における運動歴を背景とした個人の注意適正2020

    • 著者名/発表者名
      石崎里紗,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非侵襲計測デバイスを用いた歩行中のアキレス腱張力の推定2020

    • 著者名/発表者名
      吉崎文崇,山本紳一郎
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 歩行訓練における視覚フィードバックシステムの評価2020

    • 著者名/発表者名
      峰岸春菜,柴田芳幸,山本紳一郎
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 確率共振を利用した手のリハビリテーションシステムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      萩原悠太,山本紳一郎
    • 学会等名
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 学童期・青年期のスポーツ経験に基づく個々の注意機能形成の可能性2020

    • 著者名/発表者名
      石崎里紗,櫻田武,山本紳一郎
    • 学会等名
      第35回 計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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