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2011 年度 実績報告書

統合脳活動計測による匠の技の脳科学的解明およびバーチャルトレーニングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 22560241
研究機関埼玉大学

研究代表者

綿貫 啓一  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30212327)

キーワード技能伝承 / 脳科学 / 非侵襲型脳機能計測 / バーチャルリアリティ / 拡張現実感技術 / 力覚提示 / デザインレビュー / 人材育成
研究概要

平成23年度においては,以下の研究成果を得たので報告する.
(1)NIRS(近赤外分光脳計測装置)およびEEG(脳波計)の統合計測システムの構築
頭部や筋肉などの生体組織に対して透過性が高い近赤外光を外部から照射し,組織を透過してきた光を分析することにより,組織を流れている血液中のヘモグロビン酸素化状態を外部から非浸襲的に脳活動を計測した.また,NIRSおよびEEGシステムの統合システムを構築した.
(2)脳活動計測システムによる脳活動情報の抽出および分析
熟練技能者と初心者に,作業中の視覚・聴覚・触覚等の刺激情報を受けたり,運動を行ったりしたときの脳の活動状態をNIRS-EEG統合脳活動計測システムにより計測し,その解読を行い,作業者のある特定の活動をするときに脳のどの部位が関わっているのかを調べた.
(3)複合現実感技術を用いた技能伝承およびデザインレビュー支援システムの開発
現実世界へ仮想物体を違和感なく合成するためには,現実世界の座標と仮想物体の座標との位置合せが重要であり,カメラの位置合せは,ARToolKitを用いて独自マーカーにより行った.本研究では,複合現実感技術を用いて,実際の製品に近い形態で表示し,視覚情報のみならず力触覚情報を融合してボリューム感や重量などを知覚でき,複数の人間が容易に体験しながらコミュニケーションできるタンジブルなデザインレビューシステムを開発し,鋳造製品のデザインレビューに適用した.
(4)没入型仮想共有環境システムでの実証試験および質的分析
「匠の技の質的分析」の研究成果を踏まえて,没入型仮想共有環境システムに教育対象に応じたコンテンツを表示し,現場作業の仮想的な体験を通じて非熟練技能技術者の教育支援を行った.

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

統合計測システムにより脳機能を計測するとともに,皮膚血流や外乱など除去する信号処理技術を開発し,脳機能解析の高度化を図ることができた.そのシステムにより,技能伝承の脳科学的解明に大きく寄与した.

今後の研究の推進方策

今後も当初計画どおり遂行し,技能伝承の脳科学的解明およびバーチャルトレーニングの高度化に努める.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Skill Ontology for Mechanical Design of Learning Contents2012

    • 著者名/発表者名
      J.Zhou, K.Watanuki
    • 雑誌名

      Journal of Software

      巻: Vol.7, No.1 ページ: 61-67

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バーチャルリアリティ技術と脳科学の知見に基づく技能伝承2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一
    • 雑誌名

      砥粒加工学会誌

      巻: Vol.55,No.7 ページ: 398-401

  • [雑誌論文] Virtual Reality-Based Lathe Operation Training Based on Brain Activity Assessment Using Functional Near-Infrared Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      K.Watanuki, L.Hou
    • 雑誌名

      Advanced Concurrent Engineering, Springer

      ページ: 301-308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェイス設計のための光脳機能解析(重心移動運動と脳賦活との関係)2011

    • 著者名/発表者名
      侯磊, 綿貫啓一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集,C編

      巻: Vol.77, No.783 ページ: 3962-3967

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バーチャルトレーニングと実習を融合したものづくり技術者の育成支援2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一, 楓和憲, 佐藤勇一, 堀尾健一郎
    • 雑誌名

      工学教育

      巻: Vo.59, No.6 ページ: 104-111

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Brain Activity under Virtual Reality Skills Training Using Near-Infrared Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      L.Hou, K.Watanuki
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: Vol.6, No.1 ページ: 168-178

    • 査読あり
  • [学会発表] NIRSによる遠隔操作型ブレイン・マシン・インターフェイスの無線化に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      侯磊, 綿貫啓一
    • 学会等名
      第12回計測制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-25
  • [学会発表] NIRSを用いた意識的および無意識的運動の脳賦活分析2011

    • 著者名/発表者名
      平山健太, 綿貫啓一, 楓和憲
    • 学会等名
      第12回計測制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-25
  • [学会発表] 近赤外分光法を用いた工業製品の音質評価2011

    • 著者名/発表者名
      利根川洋一, 綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会第21回設計工学・システム部門講演会
    • 発表場所
      山形大学工学部
    • 年月日
      2011-10-23
  • [学会発表] NIRSを用いた旋盤加工作業時における賦活反応計測2011

    • 著者名/発表者名
      侯磊, 綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会第21回設計工学・システム部門講演会
    • 発表場所
      山形大学工学部
    • 年月日
      2011-10-23
  • [学会発表] マーカーフリー型拡張現実感技術を用いたメカトロニクス教育支援システムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      武藤雅大, 綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会第21回設計工学・システム部門講演会
    • 発表場所
      山形大学工学部
    • 年月日
      2011-10-22
  • [学会発表] 光脳機能計測技術の現状とそのHMI/BMI開発への応用2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会2011年度年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] QOL向上のための生活支援技術と脳科学2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会2011年度年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] ものづくり技能伝承と脳科学2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一
    • 学会等名
      日本機械学会2011年度年次大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] Virtual Reality-Based Lathe Skills Transfer Based on Brain Activity Assessment Using Functional Near-Infrared Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      K.Watanuki, L.Hou
    • 学会等名
      Proceedings of 2011 ASME International Design Engineering Technical Conference & Computers and Information in Engineering Conference
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Virtual Reality-Based Lathe Operation Training Based on Brain Activity Assessment Using Functional Near-Infrared Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      K.Watanuki, L.Hou
    • 学会等名
      Proceedings of the 18th ISPE International Conference on Concurrent Engineering
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2011-07-06
  • [図書] 機械実用便覧 改訂第7版2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一(編著)
    • 総ページ数
      1109
    • 出版者
      日本機械学会,丸善
  • [図書] シミュレーション辞典2011

    • 著者名/発表者名
      綿貫啓一(分担)
    • 総ページ数
      452
    • 出版者
      コロナ社

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公開日: 2013-06-26  

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