共創型人間‐機械インタフェースの提案と筋電義手処方支援システムの開発

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本年度は,筋電義手制御のための電極・動作選定法および筋電義手をはじめとするさまざまな機器の制御法について検討を行った.まず,偏KL情報量に基づく筋電位計測のための適切な電極貼付位置選定法を提案した.偏KL情報量はあらかじめ貼付した電極のうち,ある電極を除去した際の情報量の偏りを表しており,各電極が動作の識別に必要か否かを判別できる.偏KL情報量に従って識別に不要な電極を逐次削除することで,適切な電極を選定可能である.提案法では,筋電位の学習・識別に確率ニューラルネットを用いており,KL情報量最小化に基づく学習則を導入することで,ニューラルネットの学習と各電極が識別に与える影響度を同時に評価可能である.実験では。上肢切断者を含む全9名を対象に筋電位信号識別実験を行い,あらかじめ貼付した多数の電極から識別に必要な少数の電極を選定できること,選定電極のみを用いて精度良い動作識別が可能であることを示した[IEEE Transactions on Biomedical Engineering].次に,偏KL情報量を識別対象動作の選定に応用し,被験者が随意的に再現可能な動作(識別可能動作)を選定する方法を提案した.また,電極選定法と提案する動作選定法を組合せることで適切な電極と動作を同時に選定可能とした.実験では,あらかじめ被験者に手首・指に関連する動作を多数実施させ,提案法を用いて識別可能動作のみを選定できることを示すとともに,電極と動作の同時選定を行い,適切な電極と動作を偏KL情報量という統一的な枠組みによって一挙に獲得できることを示した.[計測自動制御学会論文集,IEEE/CME International Conference on ComPlex Medical Engineering (CME2012)].また,予期しない未学習動作を識別可能なニューラルネットを提案し,誤動作を防止した筋電義手制御を実現した.さらに,音声信号や圧電信号などの生体信号を制御入力とした新たなPC・家電機器制御インタフェースを開発した[計測自動制御学会論文集,日本人間工学会中国四国支部大会].一方,多数の乳幼児の行動をマーカーレスに計測し,画像処理によって行動を抽出・モデル化することで,健常児と車門家が指摘するハイリスク児との行動の違いを明らかにした[SI2012].