生体電位計測を用いたアプリケーションの創出

研究背景・目的

　ヒトの体からは臓器の活動や筋の収縮に伴い微弱な電気信号（生体電位）が発生しています．これらの信号を計測することにより，ヒトの活動臓器や筋の状態が分かります．

　例えば，心電を計測することにより心拍数やその変動がわかりますので，直接的には不整脈を検出することができますし，間接的には心拍変動はストレス関係するといわれています．また筋電を計測することにより，筋活動のタイミングや大きさがわかりますので，動作であったり発揮している力の大きさがわかります．

　私たちは計測された生体電位からヒトの活動を判断・推定して，世の中で価値のあるシステムの創造を目的としています．

負荷の少ない計測を目指して

従来の生体電計測では，ディスポーザブル電極が用いられ，電極の装着位置は筋の知見のある実験者が決定していました．私たちは，提案するシステムにおいて，計測時にユーザに負担をかけないことを目指しています。具体的には，身に付けるウェアに電極を装着したり，自然に握る，踏む場所に電極を装着して計測を行うシステムを開発しています．

研究開発事例１．

ペダリング運動における筋活動可視化システムの開発

　自転車のロードレースに代表されるサイクルスポーツにおいて，より高いパフォーマンスを実現するためには，ペダリング動作における筋活動を定量的に理解することが重要です．どの筋を使ってペダルを漕ぐかはクランク角度にも依存しますし，レースの序盤・終盤にも依存します．しかしながら，自分の足のどの筋がどれだけ活動していることを自身で把握することは困難です．そこで，リアルタイムにペダリング時の筋活動を表示するシステムを開発しています．クランク角度と対応した2つの筋の活動量を表示します．

 

研究開発事例2.

体幹前傾角と下肢筋電位を用いた起立動作支援システムの開発

　近年の高齢化社会に伴い，動作を支援する装置の研究開発が行われています．起立動作は生活の中で幾度と無く行われる動作ですが，高齢化に伴い起立時に膝に痛みを伴うことや，筋力の低下により起立時体が困難になることがあるため，最も支援を必要とする動作の一つです．従来の支援装置では，完全にユーザの起立動作を支援してしまうものが多く，自分の力で立てるユーザにとっては，逆に筋力低下を起こしてしまいます．そこで私たちは，，起立動作を下肢の筋電位と体幹前傾角を予測し，あくまでユーザの起立動作の補助として，起立動作の動きに合わせて支援を行うシステムを開発しています．

https://www.research.oit.ac.jp/oitid/archive/2020/wp-content/uploads/2020/09/fe6d0978ed7163b4f3acd9d7a7c2168a.mp4

研究事例3.

心電・筋電位を用いた感情推定

　現在，多くのアミューズメント施設のライド・アトラクションにおいて，乗車時の感情を可視化する写真サービスがあり，好評を得ています．可視化だけではなく，乗車時の感情が定量化できれば，それに応じてアトラクションの制御を変えるなど，様々なアトラクションの改良ができると考えました．そこで，乗車時のユーザの感情に関するセンシング手法として，乗客がバーを握ることで心電位と筋電位を同時に計測するセンシングバーを提案しまいた．試作したアトラクションで計測及びアンケート調査を行った結果，心拍数の上昇が確認された乗客からはドキドキしたというアンケート結果を得ることができました．