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2016 年度 実績報告書

脳背景活動の変化に基づくコミュニケーション支援システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K12605
研究機関東洋大学

研究代表者

田中 尚樹  東洋大学, 理工学部, 教授 (10416943)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード脳背景活動 / 因果関係 / ブレイン‐コンピュータ・インタフェース / 脳波 / 近赤外分光 / Yes/No意思判定 / サポートベクターマシン
研究実績の概要

平成28年度は昨年度構成したBCIシステムの有効性を確認し,Yes/No意思判定への応用を試みた.主たる課題は(1)タスクの選定,(2)脳波(EEG)および近赤外分光(NIRS)信号から抽出した局所脳血行動態・脳波振幅・心拍数変動を意思判定に反映するアルゴリズムの考案,(3)意思判定実験による有効性確認である.
(1)については4種の想像タスク(無タスクを含む)を選定した.(2)についてはGranger因果性指標を特徴量として3種類の組み合わせをもとに,サポートベクタマシンによる分類を試みた.(3)については,まず, ALS患者,健常者の局所脳血行動態・脳波振幅・心拍数変動の相互関係が本質的に同じであることを確認した.共通の因果関係は,心拍数→脳血行動態,心拍数→脳波(矢印は影響を与える方向を表わす)というものだった.健常者について局所脳血行動態・心拍数変動を用いた場合(特徴量組み合わせ:心拍数→脳血行動態,脳血行動態→心拍数のGranger因果性)の意思伝達では,最適タスク組み合わせを選ぶことにより94%の分離度が得られた(被験者11名).一方,局所脳血行動態・心拍数変動に脳波振幅変動を加えた場合は,被験者によって最適特徴量組み合わせも最適タスク組み合わせも異なる.最適な条件では,91%の分離度が得られ(被験者6名),揺らぎ成分間の因果関係に基づきYes/Noを判定することが有効であることが分かった.
以上の結果から,本研究課題の目的である「局所脳血行動態,脳波および心拍を同時計測し,それらに基づき患者の意思を効率的に伝える仕組みを提案し,その有効性を検証すること」は,実質的に達成されたと考えられる.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Yes/No 意思伝達装置におけるALS患者触覚利用による正答率向上の試み2017

    • 著者名/発表者名
      小澤邦昭,内藤正美,田中尚樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 116 (WIT2016-77) ページ: 1-4

  • [雑誌論文] Yes/No 意思伝達装置によるALS患者の単語選択の試み2016

    • 著者名/発表者名
      小澤邦昭,内藤正美,田中尚樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 116 (WIT2016-37) ページ: 23-28

  • [雑誌論文] 局所脳血液量揺らぎの変化に基づいた意思伝達の試み2016

    • 著者名/発表者名
      田中尚樹,馬原奈央佳,小澤邦昭,内藤正美
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 116 (WIT2016-78) ページ: 5-8

  • [学会発表] Comparison of slow fluctuations in regional cerebral blood volume in ALS patients and healthy subjects2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tanaka, Tomoaki Takemoto, Harumi Christie Kudo, Kuniaki Ozawa, Masayoshi Naito
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜
    • 年月日
      2016-07-20 – 2016-07-22
  • [学会発表] Yes/No意思伝達装置の改良と意識障害者への応用2016

    • 著者名/発表者名
      小澤邦昭,内藤正美,田中尚樹
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム2016
    • 発表場所
      工学院大学,東京
    • 年月日
      2016-07-19 – 2016-07-20

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公開日: 2018-01-16  

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