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まえがき生体の神経系と外部の機械との間で直接の情報入出力を行うことによって、様々な応用の実現を目指す技術をBMIと呼ぶ。BMIは対象とする神経系や情報の方向によって分類することができるが、本稿では、生体の運動系の神経信号を計測して義手などの機器の制御に利用するタイプのBMI(運動出力型BMI)を紹介する。こうしたシステムが実現すると、病気やけがなどで手足を失った人が思いどおりに義手や車椅子を動かすことができるようになると期待されている。当プロジェクトでは、大阪大学国際医工情報センター、同医学部脳神経外科、医療機器メーカ、電子システムメーカや他の大学の研究グループと連携して、こうしたBMIシステムの研究開発を行っている。以下では、まず運動出力型BMIと神経信号計測手法との関係、特に皮質脳波の特長について説明した後に、①臨床応用を目指した完全埋込型皮質脳波BMIシステム、②高密度多点柔軟神経電極、③次世代大容量脳信号体内外無線通信技術について紹介する。臨床用BMIと神経信号計測手法我々が開発中のBMIシステムで用いている信号は「皮質脳波」と呼ばれる信号であり、頭蓋骨の一部を開けて露出した脳の表面に、柔軟なシート上にアレイ状に並べた電極を置いて計測する脳波である。電極を置くために脳外科での開頭手術が必要になるが、この方法は難治性てんかんの発生部位を調べるなどの目的で広く用いられているものである。頭皮上に置いた電極で計測する通常の脳波(頭皮脳波)に比べると、頭皮や頭蓋骨等の分だけ信号の発生部位である脳に近いために、より情報の豊富な信号を計測することができる。特にハイガンマ帯と呼ばれる帯域(約60~200Hz)の、運動時に活動が大きくなる脳波信号が減衰せずに残っているため、信号から運動意図を読み取る点で優位性があるとされている。米国では剣山型の電極を脳に刺入して計測したスパイク信号などを用いたBMIシステムが報告されているが、安全面などでの課題の解決が難しいため、BMIの臨床応用を考える場合には、侵襲性(生体に与えるダメージ)と信号の質のバランスがとれている皮質脳波が適していると考えられている。12NICTでは、高齢や障がいを含む様々な状況におけるコミュニケーションや情報機器とのインタフェースの基盤技術として、ブレインマシンインタフェース(BMI)の実用化を目指した研究開発を行っている。本稿では、当プロジェクトが大阪大学と連携して実施している基盤技術開発の例として、BMIの臨床応用に必要な完全埋込型皮質脳波BMIシステム、高密度多点柔軟神経電極、体内外脳信号無線通信技術の研究開発の概要について紹介する。Here at NICT, we are conducting several research projects to achieve practical use of the brain-machine interface (BMI) as a solution for communication issues with the elderly or handicapped and also as the core technology for the interface between humans and information devices. Here, we highlight the following three subjects as examples of our R&D project with Osaka University for the core technology development: a fully implantable electrocorticography device for BMI clinical application, high-density multichannel flexible electrodes, and technologies for high-speed wire-less communication from inside to outside the body.4 ブレインマシンインタフェース技術4Technology for Brain-Machine Interface4-1 ブレインマシンインタフェース基盤技術の研究開発4-1Research and Development of Core Technology for Brain-Machine Interface海住太郎 安藤博士 鈴木隆文Taro KAIJU, Hiroshi ANDO, and Takafumi SUZUKI334 ブレインマシンインタフェース技術
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