小型姿勢センサモジュールの開発と手術手技訓練システムの構築

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20700386
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 伊藤 加寿子 Waseda University, 理工学術院, 講師 (20398928)
• Keywords: 手術手技評価 / 動作計測 / 姿勢センサ / 生理指標

Research Abstract

本研究では, 施術者の腕や指の動きを計測し, 熟練者の動作と比較することで. 具体的にどこをどのように改善すれば良いか呈示することが可能なシミュレーション教育システムの開発を目的としている. そこで, まず施術者の心理状態と動きの計測に着目し, 生理指標(心電・呼吸・発汗・脈波)および全身の動作計測が可能な人間計測システムWB-2R(Waseda Bioinstrumentation system No. 2 Refined)を開発してきたが, 動作計測に用いている姿勢センサモジュールは30×30[mm]と大きいため, 手術における細かい動作を計測するには不向きである, また, 各モジュールのキャリブレーションを手で行っていたため, センサの精度に比べ出力データにノイズが多く, セッティングに時間を要していた. そこで, 本年度は, 姿勢センサモジュールの小型化, およびキャリブレーションシステムの開発を行った.
まず, 小型化に際し, モジュールに使用していたレートジャイロ, 加速度, 地磁気各センサを選定し直した. そして, 再設計を行ったところ, 20×25[mm]まで小さくすることに成功した. また, モジュールを1回転させて加速度のキャリブレーションを行った後, システムを横に倒してさらに1回転させると地磁気のキャリブレーションを行うことができるキャリブレーションシステム(総重量0.9[kg])を開発した. エンコーダの値と, 従来の方法でキャリブレーションした際の加速度, キャリブレーションシステムを用いた際の加速度を比較したところ, 従来の方法では大きな誤差が生じていたのに対し, キャリブレーションシステムではほぼ見られなくなった. さらに, 固定方法, 通信方法を改良することにより, 計測中のずれ, ケーブル数を軽減し, 新たな人間計測システムWB-3を開発した.