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仮想壁で姿勢を安定化:仮想インピーダンスと振動刺激による歩行時立位姿勢の保持支援

研究課題

研究課題/領域番号 25870242
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生体医工学・生体材料学
リハビリテーション科学・福祉工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

島 圭介  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50649754)

連携研究者 島谷 康司  県立広島大学, 保健福祉学部, 准教授 (00433384)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード立位姿勢保持支援 / ライトタッチコンタクト / 振動刺激 / 非接触インピーダンス / 転倒予防 / 倒立振子モデル / ニューラルネット
研究成果の概要

本研究では,あらゆる空間でLight touch contact (LTC)の効果を被験者に与える方法論としてVLTC法を考案した.LTCはわずかな力(1N以下)でカーテンなどに触れることで立位・歩行時の重心動揺が低下する現象である.提案法は,人間の周りに仮想的な慣性,粘性,剛性を有する仮想壁を作ることで,被験者が仮想壁に接触した際の反力推定を可能とし,推定反力を振動として被験者にフィードバックしてLTCの効果を被験者に与える.提案法を用いて被験者の立位や歩行状態を評価した結果,通常の立位や歩行状態に比べてLTC,仮想LTC状態が被験者の重心動揺を有意に低下させることを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electromyographic Prosthetic Hand Using Grasping-Force-Magnification Mechanism With Five Independently Driven Finger2015

    • 著者名/発表者名
      T. Takaki, K. Shima, N. Mukaidani, T. Tsuji, A. Otsuka and T. Chin
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 29 号: 24 ページ: 1586-1598

    • DOI

      10.1080/01691864.2015.1079502

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 未学習クラス推定ニューラルネットの提案と筋電義手制御への応用2015

    • 著者名/発表者名
      島 圭介,今儀 潤一,早志 英朗,芝軒 太郎,栗田 雄一,辻 敏夫
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 33 ページ: 1-10

    • NAID

      130005075894

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Recurrent Probabilistic Neural Network with Dimensionality Reduction Based on Time-series Discriminant Component Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Hayashi, Taro Shibanoki, Keisuke Shima, Yuichi Kurita, and Toshio Tsuji
    • 雑誌名

      EEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems

      巻: - 号: 12 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/tnnls.2015.2400448

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 同時事後確率推定ニューラルネットを用いた双腕動作識別法2013

    • 著者名/発表者名
      島 圭介,平松 侑樹,芝軒 太郎,辻 敏夫
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 49 号: 5 ページ: 568-575

    • DOI

      10.9746/sicetr.49.568

    • NAID

      10031174514

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CPGシナジー仮説:非定常リズム信号を生成可能なCPGシナジーモデルの提案と指タップ運動の表現2013

    • 著者名/発表者名
      島 圭介,丸元 崇弘, 芝軒 太郎, 栗田 雄一, 辻 敏夫, 神鳥 明彦, 佐野 佑子, 吉栖 正生, 佐古田 三郎
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 49 号: 7 ページ: 688-695

    • DOI

      10.9746/sicetr.49.688

    • NAID

      10031188140

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of Relationships between Body Sway and Fingertip Vibrotactile Stimulation Based on Virtual Light Touch Contact2016

    • 著者名/発表者名
      Mami Sakata, Keisuke Shima and Koji Shimatani
    • 学会等名
      the Twenty-First International Symposium on Artificial Life and Robotics 2016 (AROB 21st 2016)
    • 発表場所
      Beppu, Japan
    • 年月日
      2016-01-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 仮想ライトタッチコンタクトによる歩行支援システム -ウェアラブルデバイスの開発-2015

    • 著者名/発表者名
      山下 正次, 坂田 茉実, 関島 律, 島 圭介, 島谷 康司
    • 学会等名
      第16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
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A Standing-function Evaluation Method Based on Virtual Light Touch Contact2015

    • 著者名/発表者名
      Mami Sakata, Keisuke Shima, and Koji Shimatani
    • 学会等名
      the IEEE/CAS-EMB Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS 2015)
    • 発表場所
      Atlanta, USA
    • 年月日
      2015-10-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 仮想壁を利用した立位機能評価法 -高齢者に対する有効性の検討-2015

    • 著者名/発表者名
      坂田 茉実,島 圭介,島谷 康司
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Novel Concept for Evaluation of Standing Function Based on Virtual Light Touch Contact2015

    • 著者名/発表者名
      Mami Sakata, Keisuke Shima, and Koji Shimatani
    • 学会等名
      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2015)
    • 発表場所
      Milan, Italy
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 仮想ライトタッチコンタクトを利用した立位機能評価システム2014

    • 著者名/発表者名
      坂田 茉実,白樫 公介,島 圭介,島谷 康司
    • 学会等名
      第15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
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 未学習クラス推定ニューラルネットを用いた筋電パターン識別システム2014

    • 著者名/発表者名
      青木 貴裕,島 圭介
    • 学会等名
      第15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
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A Novel Classification Method with Unlearned-class Detection Based on a Gaussian Mixture Model2014

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Shima and Takahiro Aoki
    • 学会等名
      2014 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 余事象分布を導入した混合正規分布に基づく未学習クラス推定ニューラルネット2014

    • 著者名/発表者名
      青木 貴裕,島 圭介
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山市総合体育館
    • 年月日
      2014-05-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 振動刺激を利用した仮想ライトタッチコンタクトによる歩行支援法2014

    • 著者名/発表者名
      島 圭介,白樫 公介,島谷 康司
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山市総合体育館
    • 年月日
      2014-05-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel Method for Mitigation of Body Sway and Preliminary Results for Tandem Standing

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Shima, Koji Shimatani, Yuichi Kurita, and Toshio Tsuji
    • 学会等名
      2013 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • 発表場所
      Noyori Conference Hall, Nagoya University
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 仮想インピーダンスを利用した立位姿勢保持支援システム

    • 著者名/発表者名
      白樫 公介,島谷 康司,辻 敏夫,島 圭介
    • 学会等名
      第26回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] YNU SHIMA Laboratoly

    • URL

      http://www.bmer.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 横浜国立大学 島研究室

    • URL

      http://www.bmer.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 横浜国立大学 島研究室

    • URL

      http://www.bmer.ynu.ac.jp

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [産業財産権] 指標値算出装置、指標値算出システム、指標値算出方法およびプログラム。2015

    • 発明者名
      島圭介,島谷康司,坂田茉実
    • 権利者名
      島圭介,島谷康司,坂田茉実
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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