ヒトと機械の融合を支える相互適応型・運動機能再建システムに関する研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760186
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 加藤 龍 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教 (70516905)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 人・機械系 / 運動機能再建 / 筋電義手 / パワーアシスト装置 / 表面電気刺激

研究概要

本研究では,ヒトと機械の融合を支える運動機能再建システムの基礎となる情報処理理論の構築と臨床応用の実施を目的とする.ヒトが適応することによって変化し不安定となる生体信号から安定的に動作意図を推定する手法と手指欠損や麻痺などによって失われた四肢の運動機能を代替する装着型の運動補助装置を提案し,それらを組み合わせた運動機能再建システムの有用性をパフォーマンス評価及び脳機能解析から明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative estimation of muscle fatigue on cyclic handgrip tasks (2012)
  • 著者名/発表者名: Yewguan Soo, Masao Sugi, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai, Ryu Kato, Jun Ota
  • 雑誌名: International Journal of Industrial Ergonomics 巻: Vol.42, No.1 ページ: 103-112
  • DOI: DOI:10.1016/j.ergon.2011.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生産システムにおける人間ロボット協調系の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森岡昌宏, 足立悟志, 榊原伸介, 藤田真理奈, Jeffrey Too Chuan Tan, 加藤龍, 新井民夫
  • 雑誌名: 精密工学会誌 巻: Vol.78, No.3 ページ: 251-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] 五指ハンド筋電義手のための制御システム (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村達弘, 加藤龍, 森下壮一郎, 横井浩史
  • 雑誌名: 日本磁気学会学会誌 巻: Vol.6, No.4 ページ: 206-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain machine interfaceを利用したロボット (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 横井浩史
  • 雑誌名: Journal of Clinical Rehabilitation 巻: Vol.19, No.4 ページ: 308-312
• [雑誌論文] Assessment of operator stress induced by robot collaboration in assembly (2010)
  • 著者名/発表者名: Tamio Arai, Ryu Kato, Marina Fujita
  • 雑誌名: CIRP Annals-Manufacturing Technology 巻: Vol.59, No.1 ページ: 5-8
  • DOI: DOI:10.1016/S0007-8506(07)62267-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Safety Strategy for Human-Robot Collaboration: Design and Development in Cellular Manufacturing (2010)
  • 著者名/発表者名: Jeffrey Too Chuan Tan, Feng Duan, Ryu Kato, Tamio Arai
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: Vol.24, No.5-6 ページ: 839-860
  • DOI: DOI:10.1163/016918610X493633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of handgrip force using frequency-band technique during fatiguing muscle contraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Yewguan Soo, Masao Sugi, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai, Masataka Nishino, Ryu Kato, Tatsuhiro Nakamura, Jun Ota
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: Vol.20, No.5 ページ: 888-895
  • DOI: DOI:10.1016/j.jelekin.2009.08.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] 習熟度を考慮した自己組織的動作識別法の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北佳保里, 加藤龍, 横井浩史
  • 雑誌名: 日本ロボット学会論文誌 巻: Vol.28, No.7 ページ: 783-791
  • 査読あり
• [雑誌論文] 歩行運動補助のための反射運動系の電気刺激装置開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横井浩史, 山村修, 小林康孝, 加藤龍, 中村達弘, 森下壮一郎
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: Vol.62, No.11 ページ: 1227-1238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of Mental Stress on Human Operators Induced by the Assembly Support in a Robot-Assisted: Cellular Manufacturing Assembly System (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryu Kato, Tamio Arai
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology (IJAT) 巻: Vol.3, No.5 ページ: 569-579
  • URL: http://www.fujipress.jp/finder/xslt.php?mode=present&inputfile=IJATE000300050010.xml
  • 査読あり
• [雑誌論文] 筋電義手使用による運動機能再建の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 横井浩史
  • 雑誌名: 日本ロボット学会論文誌 巻: Vol.27, No.8 ページ: 102-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutual adaptation among man and machine by using f-MRI analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, AlejandroHernandez Arieta, Wenwei Yu, Tamio Arai
  • 雑誌名: Journal of Roboticsand Autonomous Systems 巻: Vol.57, No.2 ページ: 161-166
  • DOI: DOI:10.1016/j.robot.2008.07.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Operator Monitoring System for Cell Production (2009)
  • 著者名/発表者名: Feng Duan, Jeffrey Too Chuan Tan, Ryu Kato, Tamio Arai
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: Vol.23, No.10 ページ: 1373-1391
  • DOI: DOI:10.1163/156855309X462637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Man-Machine Interface for Human-Robot Collaborative Cellular Manufacturing System (2009)
  • 著者名/発表者名: Jeffrey Too Chuan Tan, Feng Duan, Ryu Kato, Tamio Arai
  • 雑誌名: International Journalof Automation Technology (IJAT) 巻: Vol.3, No.6 ページ: 760-767
  • URL: http://www.fujipress.jp/finder/xslt.php?mode=present&inputfile=IJATE000300060014.xml
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of skill acquisition process: A case study of arm reaching task (2009)
  • 著者名/発表者名: Kahori Kita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Autonomous Systems 巻: Vol.57, No.2 ページ: 67-171
  • DOI: DOI:10.1016/j.robot.2008.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutually Adaptable EMG Devices for Prosthetic Hand (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yokoi, Kaori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Ryu Kato, Alejandro Hernandez, Tamio Arai, Katsunori Ikoma, Tamaki Miyamoto, Hitoshi Makino, Takeya Ito
  • 雑誌名: The International Journal of Factory Automation, Robotics and Soft Computing ページ: 27-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] 硬膜外電位計測によるラットの運動状態推定の基礎研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上嶋健嗣, 藤井俊行, 加藤龍, 瀧田正寿, 横井浩史
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.27, No.7 ページ: 30-36
  • 査読あり
• [学会発表] 手指リハビリテーションのための筋電制御型手指パワーアシスト装置の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 中川慎也, 横井浩史
  • 学会等名: 2011年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 拘縮指の伸展姿勢を維持するための治具を用いた手指リハビリテーション支援装置の装着法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井康行, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 2011年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢(日本)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 機能的電気刺激を用いた麻痺肢の運動補助に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木美奈子, 森崇, 静井章朗, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 精神的負担の少ない人間・ロボット協調型組立作業システムの構築とその評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 藤田真理奈, 新井民夫, 足立悟志, 森岡昌宏, 榊原伸介
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 手指リハビリテーション支援装置の随意制御のための表面筋電位を用いた動作意図の推定に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中川慎也, 關達也, 加藤龍, 横井浩史, 山村修
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 硬膜下電位からのサル捕食運動中の状態判別とロボットアーム動作決定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭太, 森下壮一郎, 西村幸男, 渡辺秀典, 加藤龍, 南部篤, 伊佐正, 横井浩史
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 自力簡易装着を実現する伸展運動支援機構の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井康行, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Walking assistance byfunctional clothes with highly elastic fabric (2011)
  • 著者名/発表者名: Akio Shizukai, Tatsuya Seki, Ryu Kato, Soichiro Morishita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 2011 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Budapest(Hungary)
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] Development of Mobile Controller for EMG prosthetic hand with Tactile Feedback (2011)
  • 著者名/発表者名: Taketomo Hirata, Tatsuhiro Nakamura, Ryu Kato, Soichiro Morishita, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 2011I EEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Budapest(Hungary)
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] サルの脳神経活動パターンからの動作識別と上腕電動義手の制御に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下壮一郎, 佐藤圭太, 中村達弘, 梅田達也, 渡辺秀典, 加藤龍, 伊佐正, 横井浩史
  • 学会等名: 第12回日本電気生理運動学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 筋電制御型手指パワーアシスト装置による手指リハビリテーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 中川慎也, 横井浩史, 山村修
  • 学会等名: 第12回日本電気生理運動学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 手指リハビリテーションのための筋電制御型手指パワーアシスト装置の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中川慎也, 酒井康行, 關達也, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第31回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 表面電気刺激を用いた下肢麻痺者の歩行補助に関する研究-補助とリハビリテーションを目的とした小型刺激装置の開発- (2010)
  • 著者名/発表者名: 森崇, 關達也, 加藤龍, 森下壮一郎, 横井浩史
  • 学会等名: 第31回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 硬膜下電位を用いたサルの捕食運動の識別 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤圭太, 中村達弘, 森下壮一郎, 梅田達也, 渡辺秀典, 加藤龍, 伊佐正, 横井浩史
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 五指型筋電義手のためのワイヤ干渉駆動メカニズム-多指を跨ぐ二関節筋構造の提案- (2010)
  • 著者名/発表者名: 關達也, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 日常生活を想定した五指型筋電義手の開発-五指による把持動作の違いが操作性に与える影響- (2010)
  • 著者名/発表者名: 山岸大亮, 關達也, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 高弾性生地を用いた機能性衣料による歩行補助 (2010)
  • 著者名/発表者名: 静井章朗, 森崇, 加藤龍, 森下壮一郎, 横井浩史
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Development of Advanced Cellular Manufacturing System with Human-Robot Collaboration -Assessment of Mental Strain on Human Operators Induced by the Assembly Support (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryu Kato, Marina Fujita, Tamio Arai
  • 学会等名: 19th IEEE International Symposium in Robot and Human Interactive Communication
  • 発表場所: Viareggio(Italy)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Operators' mental strain induced by information support in cell production (2010)
  • 著者名/発表者名: Marina Fujita, Ryu Kato, Kei Watanabe, Jeffrey Too Chuan Tan, Tamio Arai
  • 学会等名: 19th IEEE Intl. Symposium on Assembly and Manufacturing
  • 発表場所: Viareggio(Italy)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 動作の「過渡」及び「定常」状態の筋電位信号を用いたハイブリッド指動作識別 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤玄大, 加藤龍, 横井浩史, 新井民夫
  • 学会等名: 第16回創発システム・シンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] Classification of Individual Finger Motions Hybridizing Electromyogram in Transient and Converged States (2010)
  • 著者名/発表者名: Genta Kondo, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Anchorage(Alaska)
  • 年月日: 2010-05-04
• [学会発表] Tactile-Feedback with Surface Electrical Stimulation by Phantom-sensation (2009)
  • 著者名/発表者名: Hyun-chul Souk, 加藤龍, 中村達弘, 北佳保里, 横井浩史, 新井民夫
  • 学会等名: 第30回バイオメカニズム学術講演会(SOBIM2009)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] Evaluation of Mental Stress for Human-Robot Collaboration in Cell Production System (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryu Kato, Kei Watanabe, Tamio Arai
  • 学会等名: 3rd International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
  • 発表場所: Kokura (Japan)
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] 習熟度を考慮した自己組織的動作識別法の構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北佳保里, 加藤龍, 横井浩史
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2009)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] Motion Classification using Epidural Electrodes for Low-Invasive Brain-Machine Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Uejima, Kahori Kita, Toshiyuki Fujii, Ryu Kato, Masatoshi Takita, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis(USA)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Development of Hand Rehabilitation System for Paralysis Patient (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yamaura, Kojiro Matsushita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis(USA)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Self-Organized Clustering Approach for Motion Discrimination Using EMG Signal (2009)
  • 著者名/発表者名: Kahori Kita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis(USA)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Control Strategy for a Myoelectric Hand: Measuring Acceptable Time Delay in Human Intention Discrimination (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Nakamura, Kahori Kita, Ryu Kato, Kojiro Matsushita, Hiroshi Yokoi
  • 学会等名: 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Minneapolis(USA)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Safety Design and Development of Human-Robot Collaboration in Cellular Manufacturing (2009)
  • 著者名/発表者名: J. T. C. Tan, F. Duan, Y. Zhang, R. Kato, T. Arai
  • 学会等名: 2009 IEEE intl. conf. on Automation Science and Engineering
  • 発表場所: Bangalore(India)
  • 年月日: 2009-08-23
• [学会発表] 硬膜外神経活動計測を用いた低侵襲BMIの実現可能性の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤龍, 上嶋健嗣, 横井浩史, 瀧田正寿
  • 学会等名: 生理学研究所第3回Motor Control研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2009-05-15
• [図書] INTECH, Collaboration Planning by Task Analysis in Human-Robot Collaborative Manufacturing System (2010)
  • 著者名/発表者名: Jeffrey Too Chuan Tan, Feng Duan, Ryu Kato, Tamio Arai
  • 総ページ数: 113-132
  • 出版者: Advances in Robot Manipulators
• [図書] 身体の運動機能補助に関する研究動向調査, ヘルスケアとバイオ医療のための先端デバイス機器 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横井浩史, 山浦博志, 岡崎達朗, 加藤龍
  • 総ページ数: 363-376
  • 出版者: パワースーツ, シーエムシー出版
• [備考] 平成23年度研究成果の社会還元・普及授業(ひらめき・ときめきサイエンス「サイボーグを作ろう～世界最先端の人と機械の融合マシン技術(電気通信大学)」※高校生対象)の実施(2011年8月5-6日)
• [備考] 平成24年度研究成果の社会還元・普及授業(ひらめき・ときめきサイエンス「サイボーグを作ろうkara～世界最先端の人と機械の融合マシン技術(電気通信大学)」※高校生対象)を実施予定(2012年8月3-4日)
• [産業財産権] 手指伸展運動支援装置 (2011)
  • 発明者名: 酒井康行, 加藤龍, 横井浩史
  • 権利者名: 電気通信大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特願2011-122384
  • 出願年月日: 2011-05-31
• [産業財産権] 持続型筋活動を誘発する神経刺激装置 (2010)
  • 発明者名: 横井浩史, 加藤龍, 中村達弘, 森下壮一郎, 山村修
  • 権利者名: 電気通信大学, 東京大学, 福井大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特願2010-231881
  • 出願年月日: 2010-10-14
• [産業財産権] ロボットハンド及びロボットシステム (2010)
  • 発明者名: 横井浩史, 加藤龍, 中村達弘
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特願2010-119237
  • 出願年月日: 2010-05-25