2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of flow of smart fluid for imitating brain tissues mechanically and its application to the surgical simulators
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16H04309
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
辻田 哲平 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安孫子 聡子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40560660)
佐瀬 一弥 東北学院大学, 工学部, 講師 (20805220)
近野 敦 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90250688)
中川 敦寛 東北大学, 大学病院, 特任教授 (10447162)
冨永 悌二 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00217548)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 手術シミュレータ / MR流体 / バーチャルリアリティ / 機能性流体 / ハプティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MR(Magnetorheological)流体を用いた遭遇型力覚提示装置のモデルベース設計のために，術具が流体中を移動する際の分散粒子の挙動を離散要素法に基づいた数値シミュレーションソフトウエアの開発を引き続き実施した．昨年度までは既製品であるMR流体（LORD社製MRF-140CG）を使用して可視化実験等を行っていたが，分散媒と強磁性体粒子の割合を正確に調整することができず，シミュレーションと実験の間で整合性がとれていなかった．そこで，日本ペイントホールディングス株式会社と連携し，開発中のMR流体を使用し独自に分散媒と強磁性体粒子の割合を調整し実験を行った．このMR流体を顕微鏡下で切断したところ，壁面において粒子が滑っている現象が確認できた．これまで，数値シミュレーションソフトウエアにおいて簡単化のために壁面の粒子を固定する境界条件を付与していたが，実験結果を反映するために，壁面に接している粒子にも壁面からの摩擦力は反力を付与し運動方程式を解くことで運動を与えることとした．これにより壁面での粒子の滑りも再現できるようになった．
また，新たに開発したポータブル型のデルタ機構を用いたモーションテーブルとMR流体制御を組み合わせた生体軟組織圧排感覚提示手法を提案した．脳外科医師のアドバイスに従い，脳組織に力学的に特性が近いとされる木綿豆腐のヤング率を計測し，この木綿豆腐を脳ベラで押した際の反力をMR流体とモーションテーブルの統合制御により操作者に提示した．本研究について，第20回システムインテグレーション部門講演会講にて発表し，計測自動制御学会SI2019優秀講演賞を受賞した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(15 results)
