| 研究課題/領域番号 |
19K04319
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
田中 芳夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30357454)
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| 研究分担者 |
藤本 憲市 香川大学, 創造工学部, 准教授 (20300626)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 光ピンセット / 知能機械 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマニピュレーション |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，1台の光源からのレーザ光を2本の偏光ビームに分割し，この2本の腕に対応する各々のビームに対し，マイクロ操作時のエンドエフェクタとなるレーザ光焦点位置や高輝度光パターンを精密に実時間制御できる多点光ピンセット光学系を構成することで，双腕多指ハンドとして機能する光マニピュレータを開発する。この制御観測系に，光学顕微鏡下の観測画像の実時間画像処理と画像再構成技術を統合することで，微小物の視覚認識に基づいた能動的な捕捉・把持と双腕系の協調動作を用いた非接触3次元マイクロ操作と計測技術の高度化・自動化について検討する。これにより，光ピンセットマイクロ操作技術の学術的確立と共に，3次元細胞生物学や顕微熟練作業の自動化に貢献できる基盤技術を開発することを目的とする。本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。
1. 多指ハンド双腕光マニピュレータの試作：時分割走査法を用いることで多指ハンドとして機能する2種類の多点光トラップパターン（エンドエフェクタ）を，電気的焦点可変レンズとマイクロレンズアレイを取り替えるだけで分割した2本のビームのいずれの側にも発生できる光学系を設計し，双腕3次元光ピンセットシステムとして試作した。この光学系は，市販の倒立型顕微鏡に改造を行うことなく組み込め，研究者が必要とする多様な用途のための安価な双腕3次元光ピンセット構築に貢献できるものである。
2. 双腕操作用ユーザインタフェースの検討：マニュアル操作時のユーザインタフェースとして，市販の3次元触覚デバイスFalconを2台利用する制御系について検討した。左右の光トラップ点の3次元位置を同時に制御でき，また，手を離すことなくシャッターの開閉制御なども行えるので，事前の作業計画が困難である複雑な3次元操作や接触を伴う実空間での双腕操作には，極めて有効なデバイスの１つであることが確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度に予定していた多指ハンド双腕光マニピュレータの光学系の設計，構築が完了した。また，マニュアル操作時のユーザインタフェースとして検討した触覚デバイスの有効性を確認し，これらの結果を計３件の研究発表として行うことができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
ほぼ当初の計画どおり，順調に研究は進捗しているので，得られた知見については，より積極的に国内外で学会発表を行うと共に，国際誌への論文投稿を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究代表者が今年度末で所属を変更することが決まり，原著論文として発表予定の研究成果のとりまとめが遅れ，その英文校正・掲載費10万程度の残額が生じた。繰り越し分については，次年度の学会での成果発表旅費，論文掲載費として，組み入れて使用する予定である。
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