遠隔手術支援のための電磁誘導型触覚伝達システムの開発

• Project/Area Number: 16680023
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 出町 和之 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (00292764)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000); Fiscal Year 2006: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2005: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
• Keywords: 磁場源推定 / 逆問題 / 遺伝的アルゴリズム / ニューラルネットワーク / バーチャルキーボード / 電流ダイポール / MEG / 脳磁図計測 / 分散遺伝子アルゴリズム / 磁場発生源逆推定 / 分散遺伝的アルゴリズム

Research Abstract

本研究においては、複数の双極子モデルを用いた電流源の推定法のための逆問題計算アルゴリズムの確立がもっとも重要となる。そこで平成18年度は、空問分解能の良い拡がりを持った磁気双極子(磁場源)の位置およぴベクトルを推定できる手法を開発することを目的とし、次の2点を実施した。
(1)逆問題解析方法として、遺伝的アルゴリズムとシフティングアパチャー法を組み合わせた方法を新たに提案し、推定を行った。電流源が離れて存在する場合には、同一のボクセルに推定することができ、空間分解能1mm以下の良い推定結果が得られた。2個の磁気双極子(磁場源)が近接する時も、分離して推定することが出来た。更に、極狭い領域に拡がりを持つ電流源が存在する場合には、現状の装置では細かな電流の流れを可視化表現できない。しかし、今回開発したコードを用いることでは、他の手法でよくあるように複数の電流ダイポールが1つに重なった巨大な電流ダイポールが現れてしまう結果とは異なり、複数の電流ダイポールによる拡がりを表現できた。
(2)また、磁気マーカ、ホールセンサアレイ、PCから構成される磁場源推定装置を製作し、センサアレイによって計測した磁場分布をから磁気双極子の三次元位置と向きを連続的に推定するツールを開発した。位置推定には非線形最小二乗法を用いている。センサアレイからの高さ60mm以下の範囲内では2±1mm精度でマーカの位置推定が可能だった。

Research Products

• [Journal Article] MEG Multiple Dipole Modeling by the Shifting Aperture Method (2006)
  • Author(s): M.Fujita, K.Demachi, M.Uesaka
  • Journal Title: Transactions on Magnetics, IEEE
• [Journal Article] Rotation speed, degr adation of superconducting magnetic bearing made of unsymmetrical shaped YBCO bulks (2005)
  • Author(s): K.Demachi, I.Masaie, T.Ichihara, M.Kita
  • Journal Title: Physica C Vol.426-431 Pages: 826-833
• [Journal Article] 永久磁石とホールセンサを用いたカードサイズバーチャルキーボードの設計開発
  • Author(s): 出町和之, 大山信, 金本良樹, 政家一誠
  • Journal Title: 日本電気学会誌 (査読中)
  • NAID: 10020027289
• [Journal Article] Inverse analysis of the current dipoles distribution in human brain applyied with the shifting-aperture method
  • Author(s): K.Demachi, S.Rybalko, M.Fujita
  • Journal Title: JSAEM Sutd.Appl.Eletctromagn.Mech. (査読中)