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2009 年度 実績報告書

BMIを用いた車椅子型運動機能リハビリテーションシステム開発に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20246045
研究機関東京大学

研究代表者

満渕 邦彦  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (50192349)

研究分担者 深山 理  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教 (30508205)
キーワード人間機械システム / リハビリテーション / ブレイン・マシン・インタフェース / 車椅子 / 固有感覚・運動感覚
研究概要

本研究の目的は、運動麻痺の患者さんがブレイン・マシン・インタフェース技術を用いて運動補助機器(車椅子や外骨格型の連動アシスト装置等)を操作する事ができ、その際に患者さんに発生するはずの運動感覚や位置覚を、感覚神経系を刺激する事により、運動覚・位置覚そのものとして提示しうるリハビリテーションシステムを構築し、その有用性を示す事にある。
平成21年度は、前年度に引き続き、以下の項目に関する検討を行った。
1.運動意図に基づく車椅子(外部機器)作動
2.運動覚・位置覚の被験者へのフィードバック
3.上記の計測・刺激に用いる電極の開発
上記の1~3に関しては、傷害部位のレベルに応じて、情報の入出力を中枢神経系(主に大脳皮質)で行う系と、末梢神経レベルで行う系の開発を行っており、また、人間を対象とした系と動物(ラット)を対象とした系の両者で検討を行っている。前者では、微小神経図法により末梢神経から運動神経情報を計測し、動物を対象とした系では、大脳皮質、或いは末梢神経に慢性的に埋め込んだ電極を用いて運動神経活動を計測しこれを用いて車椅子モデルなどの外部機器を操作する事を試み、また、運動覚・位置覚のフィードバックに関しては、人間を対象とした系では、微小刺激法により筋紡錘からのIα線維を刺激、あるいは筋・腱自体に振動刺激を与える事によって運動感覚(位置覚)を定量的に発生させる試みを行っている。また、動物の系では、末梢神経、或いは大脳皮質に埋め込んだ電極類を介して感覚神経系に電気刺激を加える事により、運動感覚の発生を試みている。
電極の作成に関しては、現在、末梢神経の個々の神経線維の活動の記録が可能な電極として、(動物に対する長期埋め込み用の)神経再生型電極の作成と埋め込み実験を行っている。来年度は、動物用、および人間用の車椅子システムを用いて実際にシステムを駆動させる実験を行う予定である。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (21件)

  • [雑誌論文] 針筋電信号と単収縮畳み込みモデルによる手指筋の等尺性収縮時張力の推定2010

    • 著者名/発表者名
      橘秀幸
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C 130(2)

      ページ: 254-260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブレイン-マシンインターフェイスとしての神経電極の設計2009

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 雑誌名

      Electrochemistry 77(9)

      ページ: 827-833

  • [学会発表] Immunohistological evaluation of regenerative electrodes for the artificial hand with motor and sensory function in peripheral nerves2010

    • 著者名/発表者名
      Harukazu Saito
    • 学会等名
      3rd Vienna Symposium on Surgery of Peripheral Nerves
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] 車体型BMI「ラットカー」を用いた運動皮質における可塑的変化の検出と誘導2010

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム第10回冬のワークショップ
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2010-01-13
  • [学会発表] 末梢神経接続による運動機能代行に向けて~ラット坐骨神経信号からの運動情報抽出と下肢運動推定の試み~2010

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝佑
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム第10回冬のワークショップ
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2010-01-13
  • [学会発表] 針筋電信号による指の動作推定(末梢神経信号による義手制御を目指して)2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆文
    • 学会等名
      日本機械学会第22回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2010-01-09
  • [学会発表] 侵襲型BMI「ラットカー」における実用志向の技術開発2009

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会合同ワークショップ
    • 発表場所
      愛知
    • 年月日
      2009-12-13
  • [学会発表] ブレイン・マシン・インタフェースと人工感覚生成2009

    • 著者名/発表者名
      満渕邦彦
    • 学会等名
      第26回相模脳神経外科懇話会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] Study on brain adaptation using rat-machine fusion systems and multi functional neural electrodes2009

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Mobiligence
    • 発表場所
      淡路
    • 年月日
      2009-11-20
  • [学会発表] Quick and Easy Fabrication of Flexible Microfluidic-Electrode without the use of photolithography2009

    • 著者名/発表者名
      Riho Gojo
    • 学会等名
      micro TAS 2009
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-11-04
  • [学会発表] Analyzing Transistion in Correlation between Neural Signals and Locomotion through Vehicular BMI RatCar2009

    • 著者名/発表者名
      Osamu Fukayama
    • 学会等名
      Neuroscience 2009
    • 発表場所
      Chicago, U.S.A.
    • 年月日
      2009-10-19
  • [学会発表] カフ電極による末梢神経信号データの逐次的信号弁別2009

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝佑
    • 学会等名
      日本神経回路学会第19回全国大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] 流路構造を備えた神経再生型電極の開発~軸索再生の評価と電極配置の検討~2009

    • 著者名/発表者名
      山崎博人
    • 学会等名
      第24回生体・生理工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] 腱振動刺激により生成される運動感覚の明瞭化のための刺激条件の検討2009

    • 著者名/発表者名
      矢口博彬
    • 学会等名
      第24回生体・生理工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] スパイク・ソーティングのための隠れマルコフモデルの変分推論2009

    • 著者名/発表者名
      浅野航平
    • 学会等名
      日本神経回路学会第19回全国大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-24
  • [学会発表] レバー押しに同期した電気刺激によるラット一次動野における可塑的変化の誘発の検討2009

    • 著者名/発表者名
      小濱卓也
    • 学会等名
      第24回生体・生理工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2009-09-24
  • [学会発表] EMアレゴレズムとスパース性を利用した神経スパイクソーティング手法2009

    • 著者名/発表者名
      杉本貴大
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2009-09-19
  • [学会発表] 車体型Brain-Machine Interfaceラットカーを用いた大脳における情報表現変化の抽出2009

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2009-09-03
  • [学会発表] 速順応型機械受容ユニットへの微小刺激により生成される振動感覚に関する検討2009

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆文
    • 学会等名
      第22回ニューログラム研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-06-13
  • [学会発表] ラットカーシステムを用いた運動皮質における可塑的な機能変化抽出の試み2009

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 学会等名
      第3回Motor Control研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2009-05-30
  • [学会発表] 神経系計測における主観的な発火波形判定の尖度に基づく定量化2009

    • 著者名/発表者名
      深山理
    • 学会等名
      第48回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-04-25
  • [学会発表] 腱振動刺激を用いた筋紡錘の運動感覚への寄与に関する検討2009

    • 著者名/発表者名
      矢口博彬
    • 学会等名
      第48回日本生体医工学会大会論文集
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-04-24
  • [学会発表] 腱振動刺激によって生起される運動感覚に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      矢口博彬
    • 学会等名
      電気学会研究会(医用・生体工学研究会)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-04-11

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2014-04-15  

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