| Project/Area Number |
23K24886
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| Project/Area Number (Other) |
22H03630 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
青山 忠義 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00569337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高須 正規 岐阜大学, 高等研究院, 准教授 (00503327)
舟洞 佑記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20633548)
加藤 健治 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 健康長寿支援ロボットセンター, 室長 (30771216)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | マクローマイクロ・インタラクション / マクロ-マイクロ・インタラクション / マクロ・マイクロ・インタラクション |
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| Outline of Research at the Start |
不妊治療の需要が年々高まっているが，現在，病院やクリニックでは，胚（受精卵）を扱う専門職である胚培養士が圧倒的に足りていない．本研究では，胚培養士に頼ることなく，誰もが微細操作（顕微授精）を行うことを可能とする技術開発を目指し，着衣型能動デバイスによる全身動作の誘導・感覚呈示を含む没入型微細操作インタフェースの開発とイマーシブ・ミクロスペースの創成を試みる．初学者がイマーシブ・ミクロスペースを介して動物胚の操作を行った場合と胚培養士が従来の装置を用いて操作を行った場合とを比較し，操作精度やタスク時間，胚の発生率が同程度となるか，行動神経科学と生殖工学に基づく検証も行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
不妊治療の需要が年々高まっているが，現在，病院やクリニックでは，胚（受精卵）を扱う専門職である胚培養士が圧倒的に足りていない．本研究では，胚培養士に頼ることなく，誰もが微細操作（顕微授精）を行うことを可能とする技術開発を目指し，着衣型能動デバイスによる全身動作の誘導・感覚呈示を含む没入型微細操作インタフェースの開発とイマーシブ・ミクロスペースの創成を試みる．
始めに，没入型微細操作インタフェースの構築とイマーシブ・ミクロスペースの創成にむけて，VR/MRデバイスを介した没入型インタフェースの整備を行った．微細操作の様子をHMDに3D画像を呈示する視覚呈示インタフェースを準備した．また，グローブ型インタフェースや手指を通して微細操作を直感的に行う微細操作系も整備した．なお，画像呈示インタフェースはVRデバイスとMRデバイスの２種類を構築した．
続いて，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の開発を行った．着衣型能動デバイスはマッキベン人工筋を布に編み込んだものであるが，事前研究のデバイスは，あらかじめ設定された空気圧パターンを人工筋に印加する基礎的なものであり，体幹誘導や感覚呈示には応用できないものであった．そのため，体幹誘導や体性感覚呈示に応用するためのアルゴリズムを整備した．体幹誘導においては，個人差を埋めるため，印加圧に対応する体幹動作角度を計測し，最小二乗法でフィッティングするアルゴリズムを開発した．その上で，体幹動作を逐次計測し所望の体幹動作となるよう，印加圧のフィードバック制御法も開発した．被験者を募った実験を通して，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の検証も行った．統計的検定の結果，提案した面状力触覚フィードバックアルゴリズムが有意に体幹誘導速度を向上させていることが示唆された．
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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
研究実施計画通り，微細操作の様子をHMDに3D画像を呈示する視覚呈示インタフェースを準備し，グローブ型インタフェースや手指を通して微細操作を直感的に行う微細操作系も整備した．続いて，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の研究開発を進め，個人差を埋めるため，印加圧に対応する体幹動作角度を計測し，最小二乗法でフィッティングするアルゴリズム，体幹動作を逐次計測し所望の体幹動作となるような印加圧のフィードバック制御法を構築した．また，被験者を募った実験を通して，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の検証を行い，アルゴリズムの有効性も検証している．以上のように，インタフェースの整備や体感誘導技術の開発が完了し，順調に実験データ収集と実験データの解析・考察も進んでいるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
基礎実験としてのデータ収集，データ解析は概ね完了しているが，被験者の更なる追加を検討する．特に個人差の影響を可視化することを目指す．
また，開発したインタフェースに対して，行動神経科学に基づく評価と生殖工学に基づく評価を行う．行動神経科学に基づく評価については，主に操作者の視線計測に基づく評価を検討している．生殖工学に基づく評価に関しては，研究開発を進めている微細操作インタフェースを介して，発生率および受精卵から胚盤胞への成長率を用いた評価を検討している．それらの結果を踏まえつつ，更なるシステム改良を行う予定である．
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