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上肢切断者の残存機能探索と開拓のための能動型適応システム構築

研究課題

研究課題/領域番号 16360118
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

横井 浩史  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (90271634)

研究分担者 愈 文偉 (兪 文偉)  千葉大学, 工学部, 助教授 (20312390)
渡部 一郎  青森県保健大学, 健康科学部, 教授 (50241336)
新井 民夫  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (40111463)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,100千円 (直接経費: 15,100千円)
2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2005年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
2004年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
キーワード個性適応制御 / 意図推定 / 筋電義手 / 能動的探索 / 触覚 / 個性適応機能 / 運動機能再建 / 能動型適応システム / f-MRIによる脳機能解析 / パラレルワイヤー型干渉駆動 / 触覚及び力覚バイオフィード / 電気的刺激装置 / SOMフィルター / パラレルワイヤー型干渉駆動機構 / 触覚及び力覚バイオフィードバック
研究概要

本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成18年度に得られた研究成果は以下のとおりである.
1)時間変化する個性への適応機能を実現する動作意図推定法を確立した.16年度の自己組織化マップを用いた残存機能の能動的探索理論に加え,変化に応じて訓練データの取得削除,再学習を行うことで,長時間使用においても識別率を低下させず安定な識別が可能となった.
2)モバイル筋電義手システムの大幅な改良を行うために,小型UNIXサーバgumstix及びEMG取得用マイコンrobostixを用いて8動作識別器を開発した.これにより,高性能PCべ一スで開発された動作識別器を遜色なくモバイル筋電義手システムに実装することに成功し,最大8動作識別を0.1Hz以上の応答で制御可能となった.
3)さらに,これら個性適応機能を有するモバイル筋電義手の長期(6ヶ月)の連続使用環境を整備し,実験を開始した.現在,上肢前腕切断者(50代女性)に適用している.
4)前年度実施した脳機能計測(f-MRI)環境を整備し,モバイル義手の有する個性適応機能が使用者に与える影響の更なる調査を行った.その結果,義手へ適応したことにより,被験者の大脳一感覚運動野の賦活が明確化し,他の領野の賦活が不活性化した.また錯覚現象を再度確認した.これらは視覚と触覚情報の適切なフィードバックによるものだと考えられる.
残存機能の能動的探索理論の応用として,下半身麻痺者に残存する機能を用いた歩行補助システムを開発した.これは下肢麻痺者に残存する反射系を利用することで麻痺肢を駆動し,歩行改善を目指すものである.この結果,飛躍的に歩行が改善され歩行速度の向上が見られた.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (34件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] アメーバ状ロボットの駆動と制御2006

    • 著者名/発表者名
      横井浩史
    • 雑誌名

      機械の研究

      ページ: 1129-1139

    • NAID

      40015147327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a multi-DOF electromyography prosthetic system using the adaptive joint mechanism2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Wenwei Yu
    • 雑誌名

      Applied Bionics and Biomechanics Vol.3, No.2

      ページ: 101-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Skill Acquisition Process -A Case Study of Arm Reaching Task2006

    • 著者名/発表者名
      Kahori Kita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 9th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS-9)

      ページ: 991-998

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Autonomous Assistive Devices -Analysis of change of human motion patterns-2006

    • 著者名/発表者名
      Kahori Kita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 15th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN06)

      ページ: 593-598

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Competitive Learning Method for Robust EMG-to-Motion Classifier2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 9th International Conference on Intelligent Autonomous Systems 9 (IAS-9), IOS Press

      ページ: 946-953

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Adaptable EMG Prosthetic Hand using On-line Learning Method -Investigation of Mutual Adaptation between Human and Adaptable Machine2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Tetsushiro Fujita, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 15th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN06)

      ページ: 599-604

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Acquirement of Body Schema using Intelligent EMG Prosthetic Hand2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Alejandro Hernandez Arieta, Kojiro Matsushita, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Proceedings of 50th Anniversary Summit of Artificial Intelligence

      ページ: 187-188

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Real-time learning method for Adaptable motion- discrimination using surface EMG signal2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Arai Tamio
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006)

      ページ: 2127-2132

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An f-MRI Study of an EMG Prosthetic Hand Biofeedback System2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Hiroshi Yokoi, Takashi Ohnishi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 9th Intelligent Autonomous Systems 9 (IAS-9), IOS Press

      ページ: 921-929

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A fMRI study of the Cross-Modal Interaction in the Brain with an Adaptable EMG Prosthetic Hand with Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Wenwei Yu, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      IEEE 2006 International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2006)

      ページ: 1280-1284

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Man-Machine Interaction : FMRI Study for an EMG Prosthetic Hand with Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Proceedings of 50th Anniversary Summit of Artificial Intelligence

      ページ: 101-102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An fMRI Study on the Effects of Electrical Stimulation as Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Takashi Ohnishi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006)

      ページ: 4336-4342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Amoeba robot driving and control(in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Machine Research(機械の研究)

      ページ: 1129-1139

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Autonomous Assistive Devices -Analysis of change of human motion patterns2006

    • 著者名/発表者名
      Kahori Kita, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 15th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN06)

      ページ: 593-598

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Acquirement of Body Schema using Intelligent EMG Prosthetic Hand2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Alejandro Hernandez Arieta, Kojiro Matsushita, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Proceedings of 50th Anniversary Intelligence

      ページ: 187-188

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Real-time learning method for Adaptable motion-discrimination using surface EMG signal2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Arai Tamio
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2006)

      ページ: 2127-2132

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A fMRI study of the Cross-Modal Interaction in the Brain with an Adaptable EMG Prosthetic Hand with Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Wenwei Yu, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      IEEE 2006 International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2006)

      ページ: 1280-1284

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An fMRI Study on the Effects of Electrical Stimulation as Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Takashi Ohnishi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2006)

      ページ: 4336-4342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Adaptable EMG Prosthetic Hand using On-line Learning Method-Investigation of Mutual Adaptation between Human and Adaptable Machine2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Tetsushiro Fujita, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      The 15th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN06)

      ページ: 599-604

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Real-time learning method for Adaptable motion-discrimination using surface EMG signal2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Arai Tamio
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International conference on Intelligent Robots and Systems (1ROS2006)

      ページ: 2127-2132

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A fMRI study of the Cross-Modal Interaction in the Brain with an Adaptable EMG Prosthetic Hand with Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Wenwei Yu, Hiroshi Yokoi, Tamic Arai
    • 雑誌名

      IEEE 2006 International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2006)

      ページ: 1280-1284

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An fMRI Study on the Effects of Electrical Stimulation as Biofeedback2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Ryu Kato, Hiroshi Yokoi, Takash Ohnishi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2006)

      ページ: 4336-4342

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] An f-MRI study of an EMG Prosthetic Hand Biofeedback System2006

    • 著者名/発表者名
      Alejandro HERNANDEZ A., Hiroshi YOKOI, Takashi OHNISHI, Tamio ARAI
    • 雑誌名

      Proc.of Intelligent Autonomous Systems 9 (IAS-9)

      ページ: 921-929

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Competitive Learning Method for Robust EMG-to-Motion Classifier2006

    • 著者名/発表者名
      Ryu KATO, Hiroshi YOKOI, Tamio ARAI
    • 雑誌名

      Proc.of Intelligent Autonomous Systems 9 (IAS-9)

      ページ: 946-953

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Artificial Whiskers: Structural Characterization and Implications for Adaptive Robots2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yokoi, Max Lungarella, Miriam Fend, Rolf Pfeifer
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.17 No.5

      ページ: 584-585

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] FES as Biofeedback for an EMG Controlled Prosthetic Hand2005

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Hernandez Arieta, Wenwei Yu, Hiroshi Yokoi, Tamio Arai
    • 雑誌名

      Proceedings Tencon '05 conference of the IEEE Region 10. (TENCON05)

      ページ: 49-56

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Locomoting with less computation but more morphology.2005

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Matsushita, Max Lungarella, Chandana Paul, Hiroshi Yokoi
    • 雑誌名

      Proceedings of 20th International Conference on Robotics and Automation (ICRA2005)

      ページ: 2020-2025

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mutual Adaptation among Man and Machine by using f-MRI analysis2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yokoi, Alejandro HERNANDEZL A., Ryu Katoh, Takashi ohnishi, Wenwei Yu, Tamio Arai
    • 雑誌名

      Proc.of Intelligent Autonomous Systems 9 (IAS-9)

      ページ: 954-962

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Excitable Chemical medium controlled for a robotic hand : closed loop experiments2004

    • 著者名/発表者名
      Yokoi H., Adamatzky A., De Lacy Costello B., Melhuish C.
    • 雑誌名

      International Journal of Bifurcation and Chaos, World Scientific Publishing Company Vol.14, No.9

      ページ: 3347-3354

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Mutual Adaptation in a Prosthetics Application2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yokoi, Alejandro Hernandez Arieta. Ryu Katoh, Wenwei Y
    • 雑誌名

      Embodied Artificial Intelligence, Springer Verlag

      ページ: 146-159

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] An Analysis of Human Motion for Control of a Wearable Power Assist System2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kawai, Keitaro Naruse, Hiroshi Yokoi, Yukinori Kakazu
    • 雑誌名

      Jounal of Robotics and Mechatronics Vol.16 No.3

      ページ: 237-244

    • NAID

      110002506354

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Design of Wearable Power-Assist Device for Lower Back Support2004

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Naruse, Satoshi Kawai, Hiroshi Yokoi, Yukinori Kakazu
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.16 No.5

      ページ: 489-496

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] SOM based Analysis of Prosthetics Application for Mutual Adaptation2004

    • 著者名/発表者名
      Fujita, T., Katoh, R., Arieta, H., Yokoi, H., Arai, T.
    • 雑誌名

      The second International Workshop on Man-Machine Symbiotic Systems

      ページ: 231-237

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Interference Driven Link of Prosthetic Hand2004

    • 著者名/発表者名
      Mizoguchi, Y., Loh, C.S., Matsushita, K., Yokoi, H., Arai, T
    • 雑誌名

      The second International Workshop on Man-Machine Symbiotic Systems

      ページ: 421-427

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Intelligent Autonomous Systems 92006

    • 著者名/発表者名
      Iambo Arai, Roll Pfeifer, Tucker Balch, Hiroshi Yokoi
    • 総ページ数
      1044
    • 出版者
      IOS Press
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 非定常波解析システム2006

    • 発明者名
      瀧田正寿, 川島貴文, 加藤龍, 横井浩史
    • 権利者名
      産総研
    • 公開番号
      2006-047265
    • 出願年月日
      2006-02-16
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 非定常波解析システム

    • 発明者名
      瀧田正寿, 川島貴弘, 加藤龍, 横井浩史
    • 権利者名
      産総研
    • 公開番号
      2006-047265
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

URL: 

公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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