リアルタイム姿勢計測ー筋電気刺激による筋インピーダンスマップ

• 研究課題/領域番号: 23K20018
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 松原 晟都 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 (10981384)
• 研究期間 (年度): 2023-08-31 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 筋電気刺激 / ヒューマンコンピュータインタラクション / 人間拡張 / インタフェース / 姿勢計測 / 運動補綴

研究開始時の研究の概要

筋電気刺激は，人間の筋肉に電極を流して運動を誘発させるシステムであり，人間と機械の運動合成への応用が期待されている．しかしこれまで，運動中に想定通りの筋反応を得ることは困難であった．その理由は，運動中の姿勢変化によって電流量と筋反応の関係（筋インピーダンス）が変化するためである．本研究では，様々な姿勢と電極位置に対応する筋インピーダンスを収集し，姿勢・得たい筋反応に対する最適な電極位置・電流量を推定する筋インピーダンスのモデルを提案する．

研究実績の概要

筋電気刺激は，人間の筋肉に電極を流して運動を誘発させるシステムであり，運動補綴や熟練者の運動の再現等，人間と機械の運動合成への応用が期待されている．しかしこれまで，運動中に想定通りの筋反応を得ることは困難であった．その理由は，運動中の姿勢変化によって電流量と筋反応の関係（筋インピーダンス）が変化するためである．本研究では，従来の静止状態・大電極・大電流・広範囲の刺激に対し，運動中・小電極・小電流・狭範囲の筋電気刺激システムを提案する．運動中・小電極の刺激では，姿勢変化による筋インピーダンス変動に合わせた電極位置・電流量の選択が重要になる．そこで，様々な姿勢と電極位置に対応する筋インピーダンスを収集し，姿勢・得たい筋反応に対する最適な電極位置・電流量を推定する筋インピーダンスのモデルを提案する．
本年度は主に，筋電気刺激回路及びセンサ回路の実装を行った．具体的には、様々な電極位置に筋電気刺激を流すことのできる回路と，筋電気刺激によって収縮する上腕二頭筋の筋反応を取得するセンサ回路を製作した．本装置を使用することで，様々な電極位置・電流量の筋電気刺激に対する筋インピーダンスを取得することができる．
次年度は，作成した筋電気刺激回路及びセンサ回路を用いて、様々な姿勢と電極位置に対応する筋インピーダンスの収集を行う．最終的には，姿勢・得たい筋反応に対する最適な電極位置・電流量を推定する筋インピーダンスモデルを提案する．今後，筋インピーダンスに合わせて筋電気刺激を行うことで小電流・精密な運動誘発が期待できる．将来的には，反応速度向上等，機械の補綴による人間の感覚運動機能の向上が期待できる．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は，電極選択のための高密度電極アレイ・センサ一体型デバイスの構築を行い，期待通りに研究が進展している．

今後の研究の推進方策

次年度は作成したデバイスを用いて実験実施及び学会または論文発表を行う．