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筋協調制御型ダイレクトリハビリテーションによるスキル訓練と身体/脳機能変容の解析

公募研究

研究領域脳内身体表現の変容機構の理解と制御
研究課題/領域番号 17H05905
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関横浜国立大学

研究代表者

島 圭介  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50649754)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード機能的電気刺激 / 関節インピーダンス / リハビリテーション支援 / 運動学習 / パターン認識 / 関節運動リハビリテーション / 筋電位 / 脳機能解析
研究実績の概要

本研究の目的は,研究代表者が考案した多チャネル筋電位による動作推定と電気刺激型筋収縮制御による関節運動相互伝達リハビリテーション法を拡張し,運動に伴う関節インピーダンス状態を療法士-患者間で相互伝達する方法論を確立することで,提案法の適用によって身体・脳機能に及ぼす効果を明らかにすることである.
本年度は,これまでに構築してきた,電気刺激を用いた適切な筋収縮と関節インピーダンスの伝達法の実証検証を実施した.申請者はこれまでに,患者の筋電位からニューラルネットを用いて動作を推定し,複数の小型振動子および電気刺激装置を用いて適切な筋収縮情報を体性感覚刺激として伝達する方法論を考案するとともに,これを発展させて関節運動にともなう関節インピーダンスの状態を多チャネル筋電位およびによって推定することで,推定したインピーダンスパラメータを電気刺激によって再現し,二者間で伝達する事に成功している.本年度は,被験者の関節インピーダンスパラメータを関節運動と関節に働くトルクから実測・推定し,近似インピーダンスモデルに基づいて電気刺激で再現することで,別の被験者に伝達できることを示した.関節運動時に二者の関節インピーダンスを計測・評価・伝達することで,関節のかたさ・やわらかさを適切に情報交換可能であり,より自然な関節運動の訓練へ適用することが可能である.提案法について身体機能・脳機能の両面から被験者を評価し,提案法の有効性を確認した.さらに,電気刺激時の電極位置を動的に追従・変化させる新しい方法論を考案し,より効率的な電気刺激が可能であることを示した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 生体信号と電気刺激で運動学習を支援する2019

    • 著者名/発表者名
      島 圭介,島谷 康司
    • 雑誌名

      体育の科学

      巻: 69 ページ: 27-31

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 隠れマルコフモデルに基づく未学習クラスの推定法と時系列生体信号の識別2018

    • 著者名/発表者名
      迎田 隆幸、島 圭介
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 1 ページ: 9-15

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.9

    • NAID

      130006319030

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 時系列生体信号識別のためのFPGAアクセラレーションを指向した近似CD-HMM2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 圭祐,島 圭介
    • 学会等名
      第19回システムインテグレーション部門講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機能的電気刺激とEMG信号を利用した筋協調収縮型ダイレクトリハビリテーション-運動スキル学習支援を目的とした関節インピーダンス伝達法-2018

    • 著者名/発表者名
      代木 陸,島 圭介,島谷 康司
    • 学会等名
      第19回システムインテグレーション部門講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 運動機能再建を目的とした多感覚フィードバック運動想起訓練システム2017

    • 著者名/発表者名
      岡本 純平,島 圭介,中野 英樹,島谷 康司
    • 学会等名
      第18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
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 運動学習訓練を目的とした機能的電気刺激と筋電図・筋音図に基づく相互動作伝達法2017

    • 著者名/発表者名
      花井 宏彰,島 圭介,島谷 康司
    • 学会等名
      第18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
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 運動学習支援のための機能的電気刺激に基づくインピーダンス伝達法2017

    • 著者名/発表者名
      代木 陸, 島 圭介, 島谷 康司
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] EMG-Based Direct Rehabilitation Between Human and Human2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Shima
    • 学会等名
      The 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] YNU SHIMA Laboratory

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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