大脳皮質入出力型ブレインマシンインターフェイスによる上肢運動機能再建技術の開発

• 研究課題/領域番号: 22700435
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 融合脳計測科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 柳澤 琢史 大阪大学, 医学系・研究科, 特任研究員 (90533802)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2010年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: ブレインマシーンインターフェイス / Brain-machine interface / 感覚フィードバック / 皮質脳波 / 上肢運動機能再建 / 電動義手 / Brain-machlne interface

研究概要

本研究では、感覚運動野に留置した硬膜下電極から計測した皮質脳波を用いて、患者の思った通りに動き、かつ感覚フィードバックを持つ電動義手を開発した。また、脳卒中や外傷による重度運動機能障害患者の皮質脳波でも、患者が想起した運動内容を推定し義手を制御できる事を示した。更に、麻痺患者が皮質脳波だけで義手を制御し物の把握など操作を行える事を実証した。また、脳磁計でも制御可能な義手を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrocorticographic control of a prosthetic arm in paralyzed patients (2012)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Kishima H, Matsushita K, Goto T, Fukuma R, Yokoi H, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 71(3) ページ: 353-61
• [雑誌論文] Movement-related neuromagnetic fields and performances of single trial classifications (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugata H, Goto T, Hirata M, Yanagisawa T, Shayne M, Matsushita K, Yoshimine T, Yorifuji S
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 23(1) ページ: 16-20
• [雑誌論文] Motor restoration based on the brain machine interface using brain surface electrodes : real time robot control and a fully-implantable wireless system (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata Masayuki
  • 雑誌名: Advanced robotics 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMIへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 雑誌名: 認知神経科学 巻: (In press)
  • NAID: 10031136830
• [雑誌論文] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMIへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 雑誌名: 機能的脳神経外科 巻: (In press)
  • NAID: 10031136830
• [雑誌論文] A fully-implantable wireless system for human brain-machine interfaces using brain surface electrodes : W-HERBS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Suzuki T, Yoshida T, Sato F, Morris S, Yanagisawa T, Goto T, Kawato M, Yoshimine T
  • 雑誌名: IEICE Trans Commun 巻: E94-B(9) ページ: 2448-2453
  • NAID: 10030187415
• [雑誌論文] Real-time control of a prosthetic hand using human electrocorticography signals (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Goto T, Kishima H, Fukuma R, Yokoi H, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: J Neurosurg 巻: 114(6) ページ: 1715-22
• [雑誌論文] Electrocorticographic control of a prosthetic arm in paralyzed patients (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T
  • 雑誌名: Ann Neurol. 巻: 4(Epub ahead of print) 号: 3 ページ: 353-361
  • DOI: 10.1002/ana.22613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time control of a prosthetic hand using human electrocorticograms (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T
  • 雑誌名: Journal of neurosurgery 巻: 114(6) 号: 6 ページ: 1715-1722
  • DOI: 10.3171/2011.1.jns101421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Movement-related neuromagnetic fields and performances of single trial classifications (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugata Hisato
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 23(1) 号: 1 ページ: 16-20
  • DOI: 10.1097/wnr.0b013e32834d935a
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳表電極を用いたブレイン・マシン・インターフェースの展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: ヒューマンインターフェース学会誌 巻: 13(3) ページ: 131-136
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェイスに対する(ALS)患者さんの全国版意識調査 (2011)
  • 著者名/発表者名: 影山悠
  • 雑誌名: 日本ALS協会会報 巻: 84 ページ: 62-62
• [雑誌論文] Training-free control of robot by BMI using physiological characteristics of ECoG (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 雑誌名: Functional neurosurgery 巻: 49 ページ: 162-165
  • NAID: 10029745550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motor restoration based on the brain machine interface using brain surface electrodes : real time robot control and a fully-implantable wireless system
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Yanagisawa T, Goto T, Morris S, Yokoi H, Suzuki T, Yoshida T, Sato F, Sakura O, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: Advanced robotics 巻: (in press)
  • NAID: 10031135707
• [学会発表] Gamma amplitude coupled with alpha phase represents motor (2011)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Society for neuroscience
  • 発表場所: Washington DC convention center, USA
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] Gamma amplitude coupled with alpha phase represents motor information before actual movements (2011)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Society for neuroscience 2011
  • 発表場所: ワシントンDC、アメリカ
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] BMIによるロボットアーム制御と脳損傷後皮質脳波変化の定量的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 認知神経科学会学術集会
  • 発表場所: 産業医科大学、福岡
  • 年月日: 2011-10-23
• [学会発表] BMIによるロボットアーム制御と脳損傷後皮質脳波変化の定量的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 認知神経科学会学術集会
  • 発表場所: 産業医科大学(福岡)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-23
• [学会発表] 脳損傷後の皮質脳波変化の定量的解析とBMIへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 日本脳神経外科学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] 脳損傷後の皮質脳波変化の定量的解析とBMIへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 日本脳神経外科学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川)
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] Gamma amplitude coupled with alpha phase represents motor (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Gamma amplitude coupled with alpha phase represents motor information before actual movements (2011)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMIへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 第50回日本定位・機能神経外科学会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2011-01-22
• [学会発表] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMIへの応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 第50回 日本定位・機能神経外科学会
  • 発表場所: ANAクラウンホテル広島
  • 年月日: 2011-01-22
• [学会発表] Prosthetic arm control by paralyzed patients using neural decoding of their electrocorticograms (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2010
  • 発表場所: Sandiego, USA
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Prosthetic arm control by paralyzed patients using neural decoding of their electrocorticograms (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Society for neuroscience
  • 発表場所: San diego, USA
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] 皮質脳波BMIを用いた麻痺患者の運動機能再建 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史
  • 学会等名: 日本脳神経外科学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2010-10-29
• [学会発表] Real-time and training-free control of a prosthetic arm using human (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: 29^<th> ICCN
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Real-time and training-free control of a prosthetic arm using human electrocortlcograms (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: 29th International congress of clinical neurophysiology (ICCN2010) (Kobe)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Prosthetic arm control by paralyzed patients using EGoG signals (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Neuro2010
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Prosthetic arm control by paralyzed patients using electrocorticograms (2010)
  • 著者名/発表者名: Takufumi Yanagisawa
  • 学会等名: Neuro2010
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2010-09-03
• [図書] 皮質脳波を用いたBMIによる運動機能再建、先端医療シリーズ40リハ医とコメディカルのための最新リハビリテーション医学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史平田雅之吉峰俊樹
• [図書] 先端医療シリーズ40リハ医とコメディカルのための最新リハビリテーション医学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史、平田雅之、吉峰俊樹
  • 出版者: 寺田国際事務所/先端医療技術研究所
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/research/research.html#c16
• [備考]
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/research/research.html#c16
• [産業財産権] 体内埋込装置のケーシングと体内埋込装置、および体内埋込装置のケーシングの製造方法、および体内埋込装置を用いた治療支援方法 (2011)
  • 発明者名: 平田雅之、吉峰俊樹、松下光次郎、後藤哲、柳澤琢史、鈴木隆文、吉村眞一
  • 権利者名: 平田雅之、吉峰俊樹、松下光次郎、後藤哲、柳澤琢史、鈴木隆文、吉村眞一
  • 出願年月日: 2011-03-10
  • 外国
• [産業財産権] MACHINE CONTROL DEVICE, MACHINE SYSTEM, MACHINE CONTROL METHOD, AND RECORDING MEDIUM STORING MACHINE CONTROL PROGRAM (2010)
  • 発明者名: Hirata M, Yanagisawa T, Kamitani Y, Yokoi H, Yoshimine T, Goto T, Fukuma R, Kato R
  • 権利者名: Hirata M, Yanagisawa T, Kamitani Y, Yokoi H, Yoshimine T, Goto T, Fukuma R, Kato R
  • 出願年月日: 2010-05-03
  • 外国
• [産業財産権] MACHINE CONTROL DEVICE, MACHINE SYSTEM, MACHINE CONTROL METHOD, AND RECORDING MEDIUM STORING MACHINE CONTROL PROGRAM (2010)
  • 発明者名: Masayuki Hirata, Takufumi Yanagisawa, Yukiyasu Kamitani, Hiroshi Yokoi, Toshiki Yoshimine, Tetsu Goto, Ryohei Fukuma, Ryu Kato
  • 権利者名: Masayuki Hirata, Takufumi Yanagisawa, Yukiyasu Kamitani, Hiroshi Yokoi, Toshiki Yoshimine, Tetsu Goto, Ryohei Fukuma, Ryu Kato
  • 出願年月日: 2010-05-03
  • 外国