SEMGによる動作認識精度向上のための最適な電極貼付位置に関する生理学的考察

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筋線維からの活動電位を皮膚表面で計測したものを表面筋電図(Surface ElectroMyogram : SEMG)といい、本研究はSEMGを利用した機器を制御するための研究を実施した。SEMGを利用した機器制御では、識別規則の構築方法と電極の貼付部位の決定方法が問題になる。これまで識別規則に関しては様々な研究が行われているが、電極の貼付部位の位置決めに関しては殆ど情報がない。本研究は高い精度での機器制御を目的とし、電極の貼付位置に関する考察を行った。実験は認識対象を手指の動作とし、96個の電極から構成されるマトリクスタイプの多チャネル電極を作成し、動作毎のSEMGを前腕部から被験者毎に導出した。動作識別には識別率が最も高くなる4～6個の電極の組を、モンテカルロ法を利用し決定した。認識対象動作数が少ない場合や、浅層筋による支配が有意である動作を含む場合、その動作の主動筋近傍の計測電極を含む電極の組が選択される傾向が確認された。この点で主動筋付近に電極の貼付は有効であると考えられるが、対象動作数が増加した場合や複数の筋が協調して行う動作の場合は、選択された電極の組に有意な傾向は見出せなかった。また複数の被験者間において同一条件の下行った実験でも、被験者間に共通の傾向は見られず個人毎に固有の電極位置が選択された。今回の実験では、SEMGの特徴量は振幅成分の加算値としているため、振幅値の強弱とシステムが選択した電極位置には相関関係が予想されたが、振幅強度と選択された計測電極の出現状況を比較したところ両者に類似傾向は確認されなかった。生理学的には主動筋、拮抗筋付近から強い振幅を伴った有用な情報を含むSEMGが計測できると考えられているが、解剖学的に動作の支配には直接寄与しない浅層筋近傍が選択された場合も確認されたため、今後はSEMGの電位特性についても考慮し検討を行う。