2020 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of teaching method of manipulation of medical equipment introducing human motion sensing.
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18K04059
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
武藤 伸洋 日本大学, 工学部, 教授 (10500788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柿崎 隆夫 日本大学, 工学部, 教授 (10586556) [Withdrawn]
遠藤 央 日本大学, 工学部, 講師 (50547825) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 習熟度 / 視線情報 / 画像処理 / 医療機器操作 / 遠隔作業支援 / ネットワーク / 指運動 / ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，センサによる人間の動作計測技術，ロボット・ICT技術を導入し，操作者の運動情報による作業熟練度の定量化と，その情報伝達による遠隔作業支援システムを実現することで，医療機器操作の教授法を確立することを目的とした．令和２年度は，サブシステムを高度化・統合化した遠隔作業支援システムの開発・検証を行った．
具体的には，臨床作業分析実験システムにおいて頭部と手首部の運動の連携性に着目し，人工呼吸器の操作を対象に実験を実施した．被験者6名に対し各10回の操作時の運動情報を計測し，操作時間と，頭部角速度・加速度，手首部角速度・加速度の標準偏差との関係性，頭部と手先の加速度の試行中の相関，頭部と手先の角速度の試行中の相関について分析を行った．その結果，被験者全員に共通する相関は無いが，各被験者にそれぞれ異なる相関の推移が見られ，操作に習熟していく中で現れる頭部と手首部の連動性が人それぞれ異なることが分った．なお本実験は，日本大学工学部倫理審査委員会の承認を得て実施した (承認番号2017-03,04(2018~2020年度継続承認済み))．
ロボットサブシステムに関しては，インターネットを経由できる移動ロボットの遠隔操作システムにおいて，作業環境のレーザレンジセンサによる衝突回避機能及びカメラ画像認識による標識に応じた自動運転機能を開発し，実験によりその有効性を確認した．さらにマニピュレータの遠隔操作システムでは，書画カメラで撮影した操作者手首部の画像特徴点から制御目標値を生成し，Zoom等の通信機能で遠隔地の映像を確認しながら操作可能なシステムを構築した．
これら高度化したサブシステムに対し，グローバルIPアドレスを付与した統合サーバを大学内ネットワークに設置し，インターネット上からクライアントとなるサブシステムが双方向に情報通信可能なサーバクライアントシステムを構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度10月に一部の実験装置が台風による水害で故障したが，代替の機器を活用して実験装置を構築した．また，新型コロナウィルス感染拡大防止対策のため大学への学生の入構を制限しての研究実施となったが，被験者実験の倫理審査・実験実施については計画通り実施できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，作業者の運動情報を利用した医療機器操作習熟度の解明と操作習熟度の定量化モデルの構築については，これまでの一連の実験で得られた視線，頭部，指，手首の相互の関連性に着目した多角的な観点から習熟度の定量化を目指す．またこれらの特性を考慮した遠隔作業支援システムの構築を実験による評価を進める．
作業支援システムの基盤開発では，遠隔講義やテレワークで急激に普及の進んだ遠隔会議システムや情報共有のためのシステムを活用し，遠隔地との映像・音声，センサ情報の相互通信をベースに，プロジェクタによる情報的支援，移動ロボット・マニピュレータによる物理的支援を可能とするシステムを構築する．遠隔地からの操作に関しては，ロボット等の操縦の専門家でなくても操作しやすいインタフェースを構築し，遠隔地間で実際のインターネット回線の環境を用いて統合的な効果を確認する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大防止のため各種学会がリモート開催等に変更になり，十分な対外活動が実施できなかった．そのため，次年度の対外活動参加・旅費，実験データの拡充のための実験にかかる費用に使用する．
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