生体信号処理の基礎と生体機能計測・評価および人間支援システムへの応用

~ 生体信号の観測と解析・統計的評価手法、疲労・生理・心理評価の定量化、生体機能計測制御による人間支援システムへの応用と実践事例 ~

・生体信号処理の基礎から実践的な生体機能計測・定量的評価手法まで修得し、生体計測を製品開発やヘルスケアに応用するための講座

・対象とする生体機能に適した生体計測・評価手法、運動や視聴覚への刺激による影響を計測・評価する手法を修得し、ヒトに寄り添った支援システムの開発に活かそう!

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講師の言葉

 生体機能は時間につれて変化し(時変性)、入出力の関係は線形ではない(非線形)。さらに、変量は単一でなく多変量である。そこで、生体機能計測・評価に基づく支援(制御)では、生体機能がどの様な状態にあるかを観察して、個人にとって支援の相応しいタイミングと大きさを推定し、その効果を検討する事になる。これらを議論するにあたって機械・電気・情報等、様々な学会で提案されたモデルがあり、評価指標で生体機能を表現しているが、十分な情報とは限らない。

 そこで、対象とする情報をセンサで計測する事から始まる。情報が力なら力センサ、脳からの指令なら表面電極などがある。さらに、計測するタイミングやインターバルを生体機能の時間変化に合わせる必要がある。また、評価指標の統計的な特性を理解した上で、様々な対応策を無駄なく評価する必要がある。特に、フィールドではなおさらである。その際、知っていると効果的な幾つかの課題について解説する。

セミナー詳細

開催日時
  • 2022年09月05日(月) 10:30 ~ 17:30
開催場所 オンラインセミナー
カテゴリー オンラインセミナー電気・機械・メカトロ・設備ソフト・データ・画像・デザイン
受講対象者 ・生体機能計測、生体信号処理に携わる方
・家電、ヘルスケア、ストレス、スポーツ、リハビリテーションなどへの生体信号の応用に関わる方
・運動、視聴覚等へのストレスを伴う刺激とその効果を計測・評価したい方
・生理的評価、心理的評価を定量化したい方
予備知識 ・以下の資料を合わせて読むとより深く理解することが出来ます
学会誌
『小特集:生体機能の”安全な”計測・評価を目指して、電子情報通信学会会誌、Vol.102 No.8, 2019』
論文
『Standards for Reporting EMG Data(筋電図データを報告するための標準),Journal of
Electromyography and Kinesiology, 9(1), III-IV, 1999』
図書(上記論文の和訳含む)
『表面筋電図(バイオメカニズム・ライブラリー), 木塚 他, 2006, 東京電機大学出版局』
修得知識 ・正しい生体機能計測・処理に基づく評価を実施し、様々なフィールドに対応できる基礎知識の修得
・対象とする生体機能に合わせた計測・評価の時間スケールを修得
プログラム

1.生体信号の概観

  (1).生体信号処理の基本

    a.目的とする生体信号は計測できているか

    b.生体信号の時間スケール

  (2).生体信号観測モデル

  (3).自律神経活動

    a.交感神経

    b.副交感神経

    c.心電図(心拍変動)

  (4).表面筋電図に含まれる情報

  (5).生体信号における雑音とは何か?

 

2.基礎信号処理

  (1).サンプリング

  (2).線形システム、時系列モデル

  (3).時間-周波数変換の関係

  (4).加算平均と移動平均

  (5).低域微分フィルタ

  (6).システム関数の推定

  (7).確率過程

  (8).雑音除去から生体信号分離へ

 

3.基礎生体信号処理

  (1).生体信号の特徴:発生源、解析対象としている特徴

  (2).センサ:アレイ電極

  (3).表面筋電図の定量化

    a.振幅値情報

    b.周波数情報

  (4).自律神経活動

    a.交感神経

    b.副交感神経

    c.心電図(心拍変動)

  (5).データ処理で考えておくこと

    a.サンプリング周波数

    b.区間長

    c.シフト長

  (6).生体信号によるコントロール

  (7).Neuro-Fuzzy

    a.自覚的運動強度

    b.筋疲労推定

    c.アーチファクト除去

 

4.実践生体信号処理

  (1).運動と神経科学の時間スケール

  (2).筋疲労での生体信号

  (3).誘発筋電図

  (4).自転車運動での心拍変動の解析

 

5.生体機能計測・処理の統計

  (1).確率過程の基礎

  (2).多変量信号の状態変化

  (3).信号分離

  (4).主成分分析(観測信号、主成分、原成分)

  (5).独立成分分析の観測モデル

  (6).統計的信号分離

 

6.生理的評価と心理的評価への応用

  (1).筋疲労での生体信号

  (2).自律神経活動の時変要因モデル

  (3).自律神経系の調整機能:異なる時間スケールからなる要因の衝突

 

7.生体機能計測制御の実践事例

  (1).筋疲労と故意に力をぬいた場合の違い:スポーツやリハビリエーションへの応用が可能

  (2).心電図をRR時間間隔時系列へ:HRV(Heart Rate Variability)

  (3).スキー運動時の生体信号の計測

  (4).映像酔いでの予測と動きベクトルの関係

  (5).生体信号によるコントロールプロセス

キーワード 生体信号 信号処理 生体機能計測 表面筋電図 神経 雑音 ノイズ 解析 観測モデル センサ 疲労 ストレス 生理 心理 運動 統計 信号分離 主成分分析 心電図 時系列 視聴覚
タグ 統計・データ解析信号処理医療・再生医療変復調データ解析センサ感性・脳科学・認知工学生理・官能検査医療機器生体工学人間工学データ分析計測器
受講料 一般 (1名):49,500円(税込)
同時複数申込の場合(1名):44,000円(税込)
会場
オンラインセミナー
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