| 研究課題/領域番号 |
25280075
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中村 裕一 京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (40227947)
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| 研究分担者 |
秋田 純一 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (10303265)
戸田 真志 熊本大学, 総合情報基盤センター, 教授 (40336417)
櫻沢 繁 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 准教授 (40325890)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ヒューマンインタフェース / 筋電位計測 / 画像センシング / ウェアラブルコンピュータ / 行動支援 |
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| 研究概要 |
本課題の研究項目は大きく3つに分けることができ，(1)着るアシスタントのためのセンサ・通信部分のハードウェア的な設計と検証，(2)意図や内部状態と動作の関係の解析を目的とした詳細な計測と基礎的な調査，(3)動作や行動の計測・認識に必要なセンサフュージョンや力学的モデルの構築と検証などからなる．平成25年度はそれぞれの部分について以下のように進めた．
上記(1)の項目に関し，センサ部分の種々の設計と計測実験を行った．マルチプレクサを用いた電極アレイにより，従来より簡単な構成で筋電位の多点計測が行えることを確認した．また，リング電極アレイを用いた深層筋の計測により，僧帽筋と棘上筋のように筋繊維の方向が異なる筋が重なっている場合の筋電信号の分離が行えることを確認した．
上記(2)の項目に関し，予想と実際に感じる感覚(打撃感)が合致しない場合の振る舞いを計測し，主動筋，拮抗筋に複数の反応が出ることを確認した．これらの解析による意図の推定が期待される．
上記(3)の項目に関し，リハビリテーションに要求される精度が満たされるように，カメラ系の設定，3次元計測の精度の確認を行った．京都大学附属病院との協力により，実際に肩のリハビリテーションの支援システムを試作し，患者，理学療法士からその設計の妥当性や問題点について種々の意見を得た．また，電気刺激(EMS)を用いたリハビリテーション支援に関し，EMS中でも筋電位計測が行えることを確認し，負荷の適切さやトレーニング中の疲労状態をリアルタイムに推定するための方法を提案した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)「着るインタフェース」のハードウェアおよびその利用方法の設計について: 研究実績で述べたように，これまで計測が難しかったり大掛かりな装置が必要とされた計測が比較的簡単になることを，実際のデバイスを実装しながら確認し，おおむね良好な結果を得ている．具体的には深層筋の計測，マルチプレクサを用いた多点計測手法など．
(2)意図や内部状態と動作の詳細な関係の解析について: 研究実績で述べた，予想と実際の感覚が合致しない場合の反応について調査し，意図推定への利用を検討した．さらに，まだ対外報告は行なっていないが，主動筋，協働筋，拮抗筋の筋活動と力学的な力のバランスについて，単純なモデルでは良好な推定が行えないことがわかってきており，解剖学的により精密なモデルと個人に適応したパラメータフィッティングの手法を検討している．
(3)筋緊張と位置・姿勢の両面からのセンシングを統合する手法の提案やその有効性の評価について: 研究実績で述べたように，肩のリハビリテーション支援システムの実現に向けたシステムを実装し，そのシステム動作に関する意見を患者・理学療法士から得ており，今後のシステム構築を行う指針を得ている．
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| 今後の研究の推進方策 |
上記(1)に関し，実際に複数のセンサを体に貼り付け，その装着感と性能を確認するとともに，複数のセンサに対して干渉を抑えながら服上通信が行えることを確認する．また，(2)の精密な計測を行うためのアレイ状の貼り付け型センサやその様々な配置を試し，各々の特徴を確かめながら，精度，通信速度等の面で要件を満たしていることを確認する． さらに，音や振動による情報提示について検討し，長時間にわたって負担感なく使えるものとする．
上記(2)に関し，様々な条件を変えながら筋活動を計測し，(1)で設計されたセンサでその変化を観測できることを確認する．また，筋電位の発生モデルとその分離に関するモデル，また，主動筋，拮抗筋，協働筋の協調関係等をモデル化し，種々のモード(慣れ，器用さ，緊張，恐怖，その他の心理的状態)との関係を調査する．ただし，動作モードの推定(モード分解)は逆問題となり，さらに，幾何学的，力学的に単純なモデルが当てはまらないことがわかってきている．そのため，種々の条件における活動を十分な数の計測点で網羅的に計測することによってこの問題を擬似的に解く方法を試みる．
上記(3)に関し，動作の準定量的な解析モデルの検討を進め，動作予測の精度，余裕時間等を確認し，支援や危険予防に役立つことを確認する．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
消耗品として予定していた経費に対し，基金分が28,262円残った．
次年度の消耗品費に合わせて使用する．少額であるため，研究計画に変更はない．
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