| 研究課題/領域番号 |
15H02236
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
桂 誠一郎 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (00401779)
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| 研究分担者 |
福澤 一吉 早稲田大学, 文学学術院, 教授 (00156762)
吉澤 浩志 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (70318070)
板口 典弘 慶應義塾大学, 理工学部, 訪問研究員(日本学術振興会) (50706637)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 人間支援 / 抽象化理工学 / モーションコントロール / リニアモータ / 脳機能障害 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、初年度に開発した「ハプティック診断システム」の試験に基づいた電気－機械系の改良ならびに作用力・反作用力分離のための零距離バイラテラル制御の構築を行った。また健常者群のデータ取得を行い、脳機能障害患者の診断補助へ向けた特徴量の抽出を行うことを目的に研究を行い、次のような研究実績を得ることができた。
1. 零距離バイラテラル制御系の開発
零距離バイラテラル制御とは、従来遠隔操作に用いられてきたマスタ－スレーブ構造に基づいたバイラテラル制御を一つの道具内（筆など）に構成する新しい概念であり、手先からみてマスタとスレーブが常に一体化するための制御が実現される。本年度は、手先から道具先端までマスタとスレーブが一直線に並ぶような座標系を定義し、その上で作用－反作用の力制御と速度の同期を図るための制御手法の実装に関して検討を行った。
2. 健常者群のデータベース化，特徴量の抽出
「ハプティック診断システム」で得られた動作データから特徴量を抽出する方法について検討を行った。本研究では動作中の力触覚が取得できるため、動作データからキネマティクス（位置・速度・加速度・躍度）に加えてダイナミクス（力触覚）の観点より評価することが可能になる。本年度は、特に時間や空間に拘束をかけた状態において筆記動作を行い、学習過程を観察する試験を実施した。動作の基本要素である力触覚に基づいたダイナミクスが把握できるため、健常者群を対象とした動作データベースを拡充することで、患者の動作データとの相違を定量化することが期待できる。
なお、本年度において9回の研究ミーティングを開催し、研究代表者、分担者、協力者間での成果の共有、逐次確認を行い、工学、神経心理学、神経内科学の密な連携の下で研究を推進した。さらに、上記の研究成果については、研究代表者が国際シンポジウムAAID2017を主宰し、発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究で開発した「ハプティック診断システム」を用いた測定により、手先スティフネスの計測精度の向上のみならず、精度を向上するための計測方法に関しても深い知見を得ることができた。特に、筋電を同時に計測することで、上肢の姿勢や、手先のグリップ力の大きさが計測結果に与える影響を明らかにすることができた。この点は、患者に対して計測を行う際に本知見に基づいて声かけを行うことで、計測精度を高めることができることを示している。さらに、正しい計測姿勢になるように支援するためのグラフィカルインタフェースも併せて構築を行った。これにより、これまで医師や療法士が経験的に行ってきた患者への声かけを定量的かつ自動的に行えるようになることが期待される。
このように、電気工学、神経心理学、神経内科学の強い連携により生まれる知見を多く得ることに成功しており、当初の計画以上の成果が得られることが期待されるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２９年度においては、「ハプティック診断システム」を用いた脳機能障害の診断における定量化手法の検討を目的として研究を実施する。具体的には、健常者群のデータベースを充実化するとともに、東京女子医科大学病院において患者を対象とした試験を実施する。
最終的には、電気機器システムを直接人間の状態把握に応用するという方法論を一般化し、電気工学と神経心理学をつなぐための応用抽象化と総合デザインに関する学理を明らかにすることを目指す。
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