義手制御を目的とした筋電操作トレーニングシステム

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1、論文義手制御を目的とした筋電操作トレーニングシステム辻敏夫?福田修??大塚彰???金子真?ATrainingSystemforEMGManipulationofProstheticArmsToshioTSUJI?,OsamuFUKUDA??,AkiraOTSUKA???,andMakotoKANEKO?あらまし本論文では，義手制御を目的とした筋電操作トレーニング法を提案するとともに，トレーニングシステムのプロトタイプを開発した．このシステムは，訓(xùn)練者の(1)筋収縮，(2)筋の協(xié)調(diào)，(3)筋収縮のタイミングという3種類の筋活動(dòng)能力を訓(xùn)練することを目的とし，計(jì)測(cè)した筋電位信號(hào)に基

2、づくトレーニングを行うことができる．筋電位信號(hào)の処理には，統(tǒng)計(jì)構(gòu)造を內(nèi)包したニューラルネットを利用しており，訓(xùn)練者ごとの個(gè)人差，電極位置，疲労などに起因した信號(hào)の特性変化に適応可能である．訓(xùn)練中は，筋電位信號(hào)から抽出した情報(bào)をディスプレイから訓(xùn)練者にフィードバックする．プロトタイプの有効性を示すために，5日間の訓(xùn)練を?qū)g施した．被験者は51歳男性の前腕切斷者で，切斷から33年が経過(guò)している．この実験の結(jié)果から，本システムの訓(xùn)練効果を確認(rèn)することができた．キーワード筋電位，義手，リハビリテーション，バイオフィードバック，ニューラルネット力により障害者の筋電位パターンの特性に適応で

3、きる1.まえがきというメリットがある．我々もこれまでに，ニューラ上肢を切斷した障害者のほとんどは，日常生活におルネットによる筋電位パターンの識(shí)別を行い，それをいて何らかの義手を使用することになる[1]．この義電動(dòng)義手やマニピュレータの制御に利用することを研手の制御入力として筋電位を利用することが古くから究してきた[7]～[11]．研究されている．人間の筋収縮レベルに応じて発生す筋電位を利用した動(dòng)力義手に関する技術(shù)は確実に発る筋電位は，どのような動(dòng)作をどのくらいの力で行う展しているが，現(xiàn)段階ではまだ実用のレベルに達(dá)してか，筋の粘弾性はどの程度かなどの有益な情報(bào)を多くいるとは言い

4、がたい．これには，大きく分けて二つの含んでいる．切斷者の場(chǎng)合でも殘存する筋からこれら要因が考えられる．一つは裝置に関する問(wèn)題で，重量の情報(bào)を抽出できれば，義手などのインタフェース手による身體への負(fù)擔(dān)や大規(guī)模な信號(hào)処理裝置，駆動(dòng)時(shí)段として利用できる可能性がある．早稲田大學(xué)のワセの騒音などが挙げられる．もう一つは，操作者に関すダハンド[2]，MITのボストンアーム[3]，ユタ州立大る問(wèn)題である．筋電位を利用した動(dòng)力義手を使用する學(xué)のユタアーム[4]などはその先駆的な試みである．まためには，筋活動(dòng)のリハビリテーション訓(xùn)練や筋電操た最近では，筋電位パターンの動(dòng)作識(shí)別にニューラル作にお

5、ける制御訓(xùn)練を行う必要がある．しかしながらネットを用いることが盛んに試みられている[5]～[11]．現(xiàn)在までの研究では，電極や信號(hào)処理裝置についてのニューラルネットを利用したシステムは，その學(xué)習(xí)能改善や超音波モータ使用による駆動(dòng)音のカットなど，裝置側(cè)の問(wèn)題に焦點(diǎn)が當(dāng)てられることが多く，操作者?広島大學(xué)工學(xué)部，東広島市側(cè)の問(wèn)題はあまり考慮されなかった．本論文では，こDepartmentoftheIndustrialandSystemsEngineer-の両方の問(wèn)題をバランス良く克服することを考える．ing,HiroshimaUniversity,Higashi-Hiroshim

6、a-shi,739–8527Japan障害者を?qū)澫螭趣筏骏辚膝鹰辚譬`ションシステムに??通産省工業(yè)技術(shù)院機(jī)械技術(shù)研究所，つくば市関する研究は，これまでにも數(shù)多く行われている[12]．MechanicalEngineeringLaboratory,AgencyofIndustrialIBMのウェブサイトである“こころweb”では，障ScienceandTechnology,MinistryofInternationalTradeandIndustry,Tsukuba-shi,305–8564Japan害に応じた様々なリハビリテーションソフトウェアが???広島県立保健福祉大學(xué)，三

7、原市紹介されている[13]．パーソナルコンピュータやインHiroshimaPrefecturalCollegeofHealthandWelfare,Mihara-shi,723–0053Japan2030電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)論文誌D–IIVol.J83–D–IINo.10pp.2030–20392000年10月論文／義手制御を目的とした筋電操作トレーニングシステムターネットが各家庭に普及した現(xiàn)狀を考えると，このようなアプローチは全く新しい在宅治療を?qū)g現(xiàn)できる可能性を秘めている．一方，筋電位を利用した動(dòng)力義手