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2017 年度 実績報告書

リニアモータを用いた脳機能障害診断を革新するハプティクス研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H02236
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

桂 誠一郎  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00401779)

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 (50706637)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
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
研究実績の概要

本年度は、「ハプティック診断システム」の零距離バイラテラル制御の実装後、実際に健常者群の書字動作データを取得し、診断補助に向けて特徴量の抽出方法について検討を進めた。データベース構築にあたっては、将来的に患者のデータベースとも親和性があることが求められるため、研究分担者、平塚共済病院、多摩川病院の言語聴覚士らとともに検討を行った。ここで収集する動作の種類や速さ、大きさ等は、可変オートエンコーダの利用に基づいて解析することで、低次元化された特徴量を得ることを可能にしている。動作の軌道および力情報を位相空間等により統一的に抽象化することで、動作の数理科学的な意味理解につながることが期待される。したがって、動作の持つ特徴を可視化することができ、動作機能回復のためのリハビリテーションの高効率化やモチベーション向上につながる。
さらに、本研究で得られた知見に基づき、上肢筋特性を定量的に計測するシステムの開発を行った。アクチュエータ駆動により肘関節を動作させることで、力覚を時々刻々計測することを可能にしている。従来はModified Ashworth Scaleとして、脳障害に起因する痙縮や固縮度合いを評価する手法が取り入れられているが、これは検者の主観的かつ定性的評価にとどまっていた。本システムの使用により、症状の客観化をもたらし、診断補助、診断訓練等への応用が期待できる。
なお、本年度において10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。また上記の成果については、Society for the Neural Control of Movementをはじめとする国際会議にて発表を行った。さらに、システム コントロール フェアへの出展を行い、得られた研究成果を広く公表した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 14件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers University
  • [雑誌論文] High-Speed and High-Backdrivable Actuation System Considering Variable-Structured Elastic Design2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Miura, Seiichiro Katsura
    • 雑誌名

      Production Engineering

      巻: Vol. 11, No. 2 ページ: 117-124

    • DOI

      10.1007/s11740-017-0720-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 波動モデルに基づく指令値整形によるフレキシブルアームの振動抑制制御2017

    • 著者名/発表者名
      永嶋 弘樹, 桂 誠一郎
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: Vol. 83, No. 6 ページ: 593-598

    • DOI

      10.2493/jjspe.83.593

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Motor Using Heat-pipe Mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Katsuno, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The 4th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control, and Optimization, SAMCON2018-TOKYO
    • 国際学会
  • [学会発表] State Estimation Based on Multirate Kalman Filter for Power Systems Driven by Switching Inverter2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kurumatani, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The 4th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control, and Optimization, SAMCON2018-TOKYO
    • 国際学会
  • [学会発表] Variable Heat Disturbance Observer for Robust Control of the Peltier Device2018

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Osawa, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The 4th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control, and Optimization, SAMCON2018-TOKYO
    • 国際学会
  • [学会発表] Hopping-Height and Oscillation-Timing Control with Optimal Design of Spring Parameters2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Abe, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The 4th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control, and Optimization, SAMCON2018-TOKYO
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed Thermal Conductance Control for Sensing and Rendering Thermal Sensation on the Palm2018

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Osawa, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      15th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC2018-TOKYO
    • 国際学会
  • [学会発表] 面状サーマルディスプレイにおける分布熱流制御2018

    • 著者名/発表者名
      大澤 友紀子, 桂 誠一郎
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
  • [学会発表] 音波の減衰を考慮した音響インピーダンス制御による仮想反射音生成2018

    • 著者名/発表者名
      横田 英治, 桂 誠一郎
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
  • [学会発表] Influence of Robots with Constraint on Degree of Freedom in Motor Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Takemoto, Yoshihiro Itaguchi, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      Society for the Neural Control of Movement, NCM2017-DUBLIN
    • 国際学会
  • [学会発表] Disturbance Observer Based HZD Control of Biped Walking and Slip Recovery2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Abe, Kuo Chen, Mitja Trkov, Jingang Yi, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      Dynamic Walking 2017-STOCKHOLM
    • 国際学会
  • [学会発表] Bilateral Control with Compliant Force Lock for Safety Enhancement2017

    • 著者名/発表者名
      R. M. Maheshi Ruwanthika, A. M. Harsha S. Abeykoon, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      2017 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE2017-EDINBURGH
    • 国際学会
  • [学会発表] GaN-HEMT-Based Three Level T-type NPC Inverter Using Reverse-Conducting Mode in Rectifying2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kurumatani, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      2017 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE2017-EDINBURGH
    • 国際学会
  • [学会発表] Disturbance Observer-Based Balance Control of Robotic Biped Walkers under Slip2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Abe, Kuo Chen, Mitja Trkov, Jingang Yi, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, AIM2017-MUNICH
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensing of Heat Source in Deep Layer Using Heat Flow2017

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Osawa, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2017, SICE2017-KANAZAWA
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling and Control of Sound System for Sound Field Reproduction2017

    • 著者名/発表者名
      Yukari Sakai, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2017, SICE2017-KANAZAWA
    • 国際学会
  • [学会発表] Position Control of a Magnetic Levitation Device Using a Non-linear Disturbance Observer & Influence of Position Sensing2017

    • 著者名/発表者名
      Alexandre de Langlade, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      The 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IECON '17-BEIJING
    • 国際学会
  • [学会発表] Walking Control of Bipedal Robot on Soft Ground Considering Ground Reaction Force2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Komuta, Yoshitaka Abe, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII '17-TAIPEI
    • 国際学会
  • [学会発表] 2入力遊星歯車機構を用いた仮想モード座標変換に基づく摩擦補償制御2017

    • 著者名/発表者名
      小牟田 正博, 桂 誠一郎
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
  • [学会発表] Multi-Amplification Technique Realizing Wide-Range and Precise A/D Conversion for Dynamic Signal Sensing2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kurumatani, Seiichiro Katsura
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [図書] フレキシブル熱電変換材料の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      中村 雅一 監修, 桂 誠一郎 ほか著
    • 総ページ数
      254
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1255-2
  • [図書] オーグメンテッド・ヒューマン2017

    • 著者名/発表者名
      暦本 純一 監修, 桂 誠一郎 ほか著
    • 総ページ数
      512
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-515-8
  • [備考] 慶應義塾大学 理工学部 システムデザイン工学科 桂研究室

    • URL

      http://www.katsura.sd.keio.ac.jp/

  • [備考] 慶應義塾 研究者情報データベース 桂 誠一郎

    • URL

      http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/172/0017141/profile.html

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-08-22  

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