2011 Fiscal Year Annual Research Report
術具による生体軟組織の切断感覚を提示可能なハイブリッドハプティックインタフェース
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22760181
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
辻田 哲平 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40554473)
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| Keywords | 機械力学・制御 / 知能機械 / バーチャルリアリティ / 機能性流体 |
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| Research Abstract |
手術トレーニングにおいて，術具を交換しながら実際の手術に近い状況で訓練できるシミュレータが必要である．本研究では，MR(Magneto-Rheological)流体に一様な磁場を印加し鎖状クラスタを生成し，このクラスタをナイフで切断し抵抗力を提示することが可能なハプティックインタフェースを開発した．これにより，術具の交換が容易な臨場感の高い手術シミュレータが実現できる．前年度に試作したインタフェースは，力覚提示部であるMR流体を入れた容器と力センサの間に，質量の大きい鉄製のヨークが存在するため，精度良く微細な力を測定することが難しかった．そこで，本年度に力センサとMR流体を入れた容器を直接接続する構造を実現した．豚レバー切断実験より得られた最大力2 [N]を実現することができ，本構造は要求仕様を満たすことを確認できた．また，サーボモータによって駆動され，MR流体の容器に力を与えることができるモーションテーブル部の評価も行った．モーションテーブル部を固定した場合では術具を静止させると反力を提示できなくなるが，モーションテーブル部を動作させることで，術具を静止している状態においても反力を提示できることを確認した．これにより，本研究で提案したMR流体とサーボモータを組み合わせた力覚提示手法により，生体軟組織切断感覚が提示可能であることが示された．
また，より実際の使用状況に近い状況で評価するために，開発したインタフェースと生体組織変形計算ソフトウエアを統合し，簡易手術シミュレータを構築した．術具をカメラで撮影し，得られた位置情報をもとに仮想空間上の臓器に対して強制を与え，計算された反力を提示する事が可能となった．術具が静止している場合にも反力が提示できるように，術具の位置に基づいてMR流体に磁場を印加するコイルの電流とモーションテーブルを連動させて動作させる制御則を構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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