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人体モデルを用いた筋活性度推定と力覚介入によるオンライン運動感覚伝送

研究課題

研究課題/領域番号 21H01292
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
研究機関広島大学

研究代表者

栗田 雄一  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80403591)

研究分担者 遠藤 維  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, 主任研究員 (40599073)
丸山 翼  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, 研究員 (50817161)
多田 充徳  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, 研究チーム長 (70392628)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード運動感覚 / 人体モデル / 力覚 / 感覚伝送 / モジュール開発 / パーソナライズ / 運動感覚伝送
研究開始時の研究の概要

視覚や聴覚に関する情報伝達技術は完成度が高まっている一方で,身体運動に伴う感覚を伝送する技術は未熟な点も多い.本研究は,「筋骨格系の個人差を考慮した情報伝達が,運動感覚の伝達の質を高める」という仮説をたて,筋活性度の伝達と力覚提示デバイスを利用した運動のアシストまたはレジスト技術の構築を通じて,無線運動計測と全身筋骨格モデルによるリアルタイム筋活性度推定,力覚フィードバックをシームレスに統合した,オンライン運動感覚伝送システムの開発,およびその効果検証を行う.

研究成果の概要

本研究では、視覚と運動感覚による感覚間相互作用を用いて階段昇降動作の運動イメージを提示するシステムの開発を行った。仮想空間における足と視点の移動量操作を行うことにより、定位置での足踏み動作に対しても疑似的に階段を昇降している感覚を与えることが可能になった。本研究で構築した運動イメージ提示システムがTKA 術後早期の患者のパフォーマンスにどのような効果があるのかを検証する実験を行った結果、昇段時の運動躊躇時間と降段時の躍度指数、降段時の最大角速度が、有意に低い値を示すことを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、人体モデルを用いた筋活性度推定に基づく介入と伝送技術に基づき、視覚と運動感覚による感覚間相互作用を用いて階段昇降動作の運動イメージを提示するシステムの開発を行い、実運動が困難な患者に対しても容易に運動イメージの介入をトレーニングとして取り入れること、理想的な動作の理解や模倣を行うことで運動パフォーマンスに望ましい変化を与えることができることを示した。この結果は、リハビリテーションや運動トレーニングに幅広く活用可能な知見を提供するものである。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 7件、 招待講演 14件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stair-Climbing Training System Using Visual VR Display for Total Knee Arthroplasty Patients2023

    • 著者名/発表者名
      Kurita Yuichi、Okumura Takumi、Imai Ryota、Nishigami Tomohiko、Tanaka So、Taniguchi Takanori
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 35 号: 3 ページ: 612-621

    • DOI

      10.20965/jrm.2023.p0612

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2023-06-20
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Force Feedback-Based Gamification: Performance Validation of Squat Exergame Using Pneumatic Gel Muscles and Dynamic Difficulty Adjustment2023

    • 著者名/発表者名
      Priyanka Ramasamy , Gunarajulu Renganathan and Yuichi Kurita
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 8 号: 10 ページ: 6371-6378

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3306285

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stair-Climbing Training System Using Visual VR Display for Total Knee Arthroplasty Patients2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kurita, Takumi Okumura, Ryota Imai, Tomohiko Nishigami, So Tanaka, and Takanori Taniguchi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Safe Walking Route Recommender Based on Fall Risk Calculation Using a Digital Human Model on a 3D Map2022

    • 著者名/発表者名
      Minakata Mayuko、Maruyama Tsubasa、Tada Mitsunori、Ramasamy Priyanka、Das Swagata、Kurita Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 8424-8433

    • DOI

      10.1109/access.2022.3143322

    • 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
  • [学会発表] Kinematics and Muscle synergy of Back and Front squat: A comparative study2023

    • 著者名/発表者名
      Gunarajulu Renganathan, Poongavanam Palani, and Yuichi Kurita
    • 学会等名
      XIX International Symposium on Computer Simulation in Biomechanics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Reaction Time Training Using Pneumatic Gel Muscles2023

    • 著者名/発表者名
      Enrique Calderon-Sastre, Yuichi Kurita
    • 学会等名
      第41回ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Lumbosacral moments for work related musculoskeletal disorder assessment2023

    • 著者名/発表者名
      Gunarajulu Renganathan, Yuichi Kurita
    • 学会等名
      第41回ロボット学会学術講演会
    • 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相互引き込みによる足関節底屈アシスト2023

    • 著者名/発表者名
      坂江克斗、栗田雄一、村上俊之、多田充徳
    • 学会等名
      第24回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人間拡張ってなに? ~あなたの可能性を拡張するテクノロジー~2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      先端サイエンスサロン
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 義肢装具の未来 ~身体化するテクノロジー~2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      第39回日本義肢装具学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 介護・ヘルスケア分野におけるAI活用2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      ひろしまバイオデザイン 医工連携セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] VRとAI技術を活用したリハビリテーション支援2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      第11回日本運動器理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リハビリテーション治療のDXを支援するヒューマンモデリング技術2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      第60回広島リハビリテーション研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] できることを増やすための人間拡張技術2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      バーチャルリアリティと人間拡張技術が拓く未来
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空気圧人工筋を用いた相互引き込みによる足関節底屈アシスト2023

    • 著者名/発表者名
      坂江克斗, 栗田雄一, 村上俊之, 多田充徳
    • 学会等名
      第24回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of perceptual force by vibration -Effect on isometric wrist extension movement-2023

    • 著者名/発表者名
      Taichi Tamai, Yuichi Kurita
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft wearable exoskeleton and its applications to human augmentation2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      Easwari Engineering College International Faculty Development Program on Exploring the future endeavours in the Biomedical Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Human augmentation with a soft wearable exoskeleton2023

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      Ninth International Conference on Biosignals, Images, and Instrumentation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impact of PGM Training on Reaction Time and Sense of Agency2022

    • 著者名/発表者名
      Enrique Calderon-Sastre, Swagata Das, and Yuichi Kurita
    • 学会等名
      International Conference on Smart Multimedia
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 振動と等尺性手首伸展動作がアシスト力の知覚に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      玉井太一、栗田雄一
    • 学会等名
      第23回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工筋による力覚介入を用いたVR階段降段トレーニングシステム2022

    • 著者名/発表者名
      中川康太、栗田雄一
    • 学会等名
      The 6th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 振動と等尺性手首伸展動作がアシスト力の知覚に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      玉井太一、栗田雄一
    • 学会等名
      The 6th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] GM Training for Reaction Time Improvement and Sense of Agency2022

    • 著者名/発表者名
      Enrique Calderon-Sastre、Swagata Das、Yuichi Kurita
    • 学会等名
      The 6th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工筋を用いた力覚介入による重り保持時の努力感の操作2022

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一,小濵遼平,丸山翼,遠藤維,多田充徳
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ウェアラブルなアクチュエータによる力覚介入と運動拡張2022

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会・先端技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 視覚と力覚の同時介入によるVR運動・リハビリトレーニング2022

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      ARO協議会第9回学術集会・JST成果展開支援事業ランチョンセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] デジタル時代のヘルスケア・リハビリのためのスマートコーチング技術2022

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      第38回日本義肢装具学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Human balance ability assessment through Pneumatic Gel Muscle (PGM)-based Augmentation2022

    • 著者名/発表者名
      Priyanka Ramasamy, Masato Hamada, Swagata Das, and Yuichi Kurita
    • 学会等名
      AugmentedHumans 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Compact Wireless Walking Assist Device for Parkinson's Disease Patients2021

    • 著者名/発表者名
      Rikuo Kawamoto, Taiki Yoshitake, Yuichi Kurita, Tomohiro Shibata
    • 学会等名
      9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋活動度推定と力覚介入による運動感覚伝送2021

    • 著者名/発表者名
      小濱遼平,栗田雄一
    • 学会等名
      The 5th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] デジタルヒューマンモデルを用いた運動計測によるADL評価2021

    • 著者名/発表者名
      松浦詩乃,遠藤維,多田充徳,丸山翼,平田和彦,木村浩彰,栗田雄一
    • 学会等名
      The 5th Workshop of Robotics Ongoing Breakthroughs (ROOB2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 力覚フィードバックで拡大した手指運動によって運動イメージの増強を図るリハビリ支援システム2021

    • 著者名/発表者名
      池田開,木村浩彰,平田和彦,来間千晶,栗田雄一
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 視覚・力覚フィードバックにより拡大した手指運動が動作の一致感へ及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      池田開、木村浩彰、平田和彦、来間千晶、栗田雄一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 人の感覚・運動特性を考慮した建機の遠隔操作インタフェース2021

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      日本機械学会IIP2022 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人間の可能性を拡張するテクノロジー2021

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      東広島市学びのワーケーションリカレント講座
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動支援/力覚提示スーツによるサイバー・フィジカル・オーグメンテーション2021

    • 著者名/発表者名
      栗田雄一
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会公開先端技術フォーラム:機械と情報通信の融合で人間の能力を拡張する新技術
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Foot Biomechanics with emphasis on the Plantar Pressure Sensing: A review, In Karupppasamy Subburaj, Kamalpreet Sandhu, Sasa Cukovic (eds.) , Revolutions in Product Design for Healthcare: Advances in Product Design and Design Methods for Healthcare (Design Science and Innovation)2021

    • 著者名/発表者名
      Gunarajulu Renganathan, Yuichi Kurita, Sasa Cukovic,and Swagata Das
    • 総ページ数
      24
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811694547
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] ccessible Smart Coaching Technologies Inspired by Elderly Requisites, In Troy McDaniel, Xueliang Liu (eds.), Multimedia for Accessible Human Computer Interface2021

    • 著者名/発表者名
      Swagata Das, Yuichi Kurita, and Ramin Tadayon
    • 総ページ数
      41
    • 出版者
      Springe
    • ISBN
      9783030707156
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 人体モデルを用いた筋活性度推定と力覚介入によるオンライン運動感覚伝送プロジェクト

    • URL

      https://sites.google.com/view/aha-prc/aha-prc-jp/motor-sensation-jp

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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