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2015 Fiscal Year Research-status Report

人工網膜のための視線フィードバックシステム開発

Research Project

Project/Area Number 15K16353
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

神田 寛行  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50570248)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords人工網膜 / 人工視覚 / 視覚再生 / 人工臓器 / 視線解析
Outline of Annual Research Achievements

人工網膜向け視線フィードバック機構の有効性を検証するため、視線フィードバック機構の人工網膜シミュレータを試作した。これは市販のヘッドマウントディスプレーと視線解析装置を利用したもので、人工網膜の見え方をシミュレーションできる装置である。さらに視線フィードバック機構が組み入れた場合とそうでない場合の両方を再現できるようにした。これを用いて健康な成人被験者に対してローカリゼーションテストを実施したところ、視線フィードバック機構有りの方がより正確に視標位置を同定できるようになることが示された。
次に視線フィードバック機構を既存の人工視覚システムに組み入れてその機器の性能を評価した。その結果、視線方向の検出誤差は約1度程度で人工視覚の空間解像度とほぼ同程度であることから、実用化にあたり許容できると見なすことができる。しかし、視線の変化から刺激に反映されるまでの時間遅れは最大800ms程度だった。これは、現在臨床試験に用いられている人工網膜に比べて8倍程度である。時間遅れが大きいと、視標位置の同定の正確さに悪影響を及ぼすことが懸念される。さらに、試作した体外装置の重量は300~400gと重く、長時間の連続使用には重すぎる。
そのため、次年度からはこの時間遅れを短縮し、かつ体外装置を軽量化するための研究開発を行うことにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定では、初年度は視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜シミュレータを試作することを予定していた。さらに、それを用いて健康な成人被験者に対して視線フィードバック機構の有効性を評価することを目標としていた。今回、その目標をほぼ達成できたことから、「おおむね順調に伸展している」と見なした。

Strategy for Future Research Activity

研究実績の概要にも記載したように初年度の研究から、視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜試作機の性能評価を行ったところ、時間遅れと重量の問題が明らかとなった。実用化に向けてこれらの問題を解決する必要があることから、2年目の研究目標を一部変更し、処理時間の短縮と体外装置の軽量化を目指した検討を行うことを計画している。時間遅れの原因として、視線解析装置の方式が画像解析型を用いていることが挙げられる。この方式は非侵襲的であるものの処理データ量が大きく時間遅れが起きやすい。また前眼部カメラを使用することから体外装置が重くなりやすい。そこで、画像解析型以外の方法を用いた視線解析装置を採用し上記問題に対応していくことを考えている。

Causes of Carryover

人工網膜シミュレータ試作に用いるヘッドマウントディスプレーに新型の広視野角型の製品を使用することを予定していた。しかし、当該製品の発売年度が遅れたことで2015年度中の購入が不可能となった。このヘッドマウントディスプレー購入に予定していた予算が、差額の理由である。
なお、研究自身はすでに旧式のヘッドマウントディスプレーを用いて人工網膜シミュレータを試作した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

旧式のヘッドマウントディスプレーは視野角が狭いため可能な実験項目に制限がある。特に歩行テストには不向きである。そのため、引き続き新型の広視野角型の導入が必要である。
この新型ヘッドマウントディスプレーは2016年度中に発売される予定である。そこで、次年度繰越金を利用して、2016年度中に新型ヘッドマウントディスプレーを購入する予定である。

  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Surgical feasibility and biocompatibility of wide-field dual-array suprachoroidal-transretinal stimulation prosthesis in middle-sized animals.2016

    • Author(s)
      Lohman TK, Kanda H, Morimoto T, Endo T, Miyoshi T, Nishida K, Kamei M, Walter P, Fujikado T
    • Journal Title

      Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol

      Volume: 254(4) Pages: 661-673

    • DOI

      10.1007/s00417-015-3104-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] False reaching movements in localization test and effect of auditory feedback in simulated ultra-low vision subjects and patients with retinitis pigmentosa.2016

    • Author(s)
      Endo T, Kanda H, Hirota M, Morimoto T, Nishida K, Fujikado T
    • Journal Title

      Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol

      Volume: 254(5) Pages: 947-956

    • DOI

      10.1007/s00417-015-3253-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 人工網膜-最近の動向2015

    • Author(s)
      神田寛行、不二門 尚
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 625 Pages: 11-17

  • [Journal Article] 人工網膜-よみがえる光感覚-2015

    • Author(s)
      神田寛行、不二門 尚
    • Journal Title

      電子情報通信学会誌

      Volume: 98 Pages: 266-271

  • [Journal Article] 【電気信号を用いた神経機能再建】人工網膜(suprachoroidal-transretinal stimulation:STS)2015

    • Author(s)
      神田寛行、不二門 尚
    • Journal Title

      脳21

      Volume: 18 Pages: 84-88

  • [Presentation] 外部カメラ型人工網膜シミュレータにおける視線フィードバック機能の効果2016

    • Author(s)
      穂積 健太、遠藤 高生、広田 雅和、神田 寛行、森本 壮、不二門 尚、西田幸二
    • Organizer
      第120回日本眼科学会総会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-04-08 – 2016-04-08
  • [Presentation] Development of wide-field STS retinal prosthesis.2016

    • Author(s)
      Kanda H
    • Organizer
      The 6th MEI3 center International Symposium
    • Place of Presentation
      大阪市
    • Year and Date
      2016-01-19 – 2016-01-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spatial extent of neural responses evaluated by single-unit activities of the lateral geniculate nucleus elicited by suprachoroidal electrical stimulation.2015

    • Author(s)
      Kanda Hiroyuki, Miyoshi Tomomitsu, Morimoto Takeshi, Fujikado Takashi
    • Organizer
      Artifitial Vision 2015
    • Place of Presentation
      ドイツ、Center for Technology Aachen Europaplatz
    • Year and Date
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] STS方式人工網膜の開発2015

    • Author(s)
      神田寛行、不二門 尚
    • Organizer
      第58回自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-11-15 – 2015-11-15
    • Invited
  • [Presentation] 視線追尾型人工視覚システムの試作とその検証2015

    • Author(s)
      里中俊太、伊藤邦彦、角谷俊文、神田寛行、大澤孝治
    • Organizer
      第51回日本眼光学学会総会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-26
  • [Presentation] 人工網膜の開発2015

    • Author(s)
      神田寛行
    • Organizer
      H27年度フォトニクス技術フォーラム 第1回光情報技術研究会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-07-24 – 2015-07-24
    • Invited
  • [Presentation] 人工網膜の現状2015

    • Author(s)
      神田寛行、不二門 尚
    • Organizer
      第5回CiNetシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-06-17 – 2015-06-17
  • [Presentation] Image processing using a saliency map for a 49-channel retinal prosthesis.2015

    • Author(s)
      Hiroyuki KandaTakaomi Kanda, Yukie Nagai, Takashi Fujikado
    • Organizer
      ARVO2015
    • Place of Presentation
      米国デンバー市
    • Year and Date
      2015-05-06 – 2015-05-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 顕著性マップを利用した人工網膜向け画像処理2015

    • Author(s)
      神田 寛行, 神田 嵩臣, 長井 志江, 浅田 稔, 不二門 尚
    • Organizer
      第119回日本眼科学会総会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2015-04-16 – 2015-04-16

URL: 

Published: 2017-01-06  

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