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2016 年度 実績報告書

機能性流体の鎖状クラスタ切断抵抗を利用した力学的脳組織模擬手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 24686029
研究機関防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工

研究代表者

辻田 哲平  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 准教授 (40554473)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード機能性流体 / MR流体 / 力覚提示装置 / 手術シミュレータ
研究実績の概要

機能性流体を脳組織に見立て,流体に対して直接切断等の操作を行うことで,術具の交換が容易であり,微細な力覚が提示可能な脳外科手術シミュレータ用力覚提示装置の開発を行っている.H28年度は,機能性流体を用いた力覚提示装置に生体組織の変形計算に基づいた視覚提示機能を追加したEncountered-type Visual Haptic Displayを開発した.MR流体容器の上部にスクリーンを設け,そこにプロジェクタを用いて生体組織のCG映像を投影することで力覚提示と視覚提示の位置を同じくし,より現実感の高い手術シミュレータを実現した.一例として,ナイフで紐状の生体軟組織を切断し,その際の視覚情報と力覚情報を同時に同じ箇所で知覚できるシステムを構築した.ナイフに赤外線マーカを取り付け,モーションキャプチャ装置によって,ナイフの位置姿勢を取得し,刃の位置を強制変位点として生体組織の変形計算を行い,その際のナイフにかかる力を計算した.得られた変形量をCGで描画し,プロジェクタで投影した.また,ナイフにかかる力を指令値として,MR流体に印可する磁場を制御した.本内容を国際会議Asia Haptics 2016にて発表し,Honorable Mention Awardに選出された.このシステムでは,MR流体によって発生させる抵抗力は開ループ制御により制御していたが,より精度の高い抵抗力提示を行うために,力センサを用いた閉ループ制御についても検討した.本研究グループの過去の研究において,MR流体を入れる容器に力センサを取り付け,閉ループ制御を行っていたが,電磁コイルの近くに力センサを設置することとなり,磁気的ノイズにより正しく力を測定できない可能性があった.そこで,ナイフの持ち手部側に歪みゲージを取り付け,提示力を測定可能とし,容器側の力センサを不要とした.

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 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 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Carnegie Mellon University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Carnegie Mellon University
  • [雑誌論文] Haptic Interaction with Segmented Medical Image Embedded in Finite Element Mesh2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei Tsujita, Atsushi Konno
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Computer Aided Surgery

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Securing an Optimum Operating Field without Undesired Tissue Damage in Neurosurgery,2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Fukuhara, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Atsushi Konno, Atsuhiro Nakagawa Toshiki Endo, Teiji Tominaga, Xin Jiang, Satoko Abiko and Masaru Uchiyama
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 30 ページ: 1245-1259

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1200483

    • 査読あり
  • [学会発表] MR 流体を用いた遭遇型ビジュアルハプティックディスプレイの開発2017

    • 著者名/発表者名
      大成大樹,安孫子聡子,辻田哲平
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      郡山
    • 年月日
      2017-05-12
  • [学会発表] Haptic Rendering of Contact Between Rigid and Deformable Objects Based on Penalty Method with Implicit Time Integration2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei Tsujita and Atsushi Konno
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2016-12-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Encountered-type Visual Haptic Display Using MR Fluid2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ohnari, Satoko Abiko, Teppei Tsujita
    • 学会等名
      Asia Haptics
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      2016-12-01
    • 国際学会
  • [学会発表] MR流体を利用したハプティックインタフェースの開発2016

    • 著者名/発表者名
      辻田哲平
    • 学会等名
      東京都市大学総研セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-10-31
  • [学会発表] Embedding Segmented Volume in Finite Element Mesh with Topology Preservation2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Sase, Teppei Tsujita, and Atsushi Konno
    • 学会等名
      International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 年月日
      2016-10-19
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボット技術を活用したヒトの模倣2016

    • 著者名/発表者名
      辻田哲平
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門,計測自動制御学会SI部門ロボティクス部会共催 特別講演会「ヒトとロボティクス」
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 領域分割された医用画像の有限要素メッシュ埋め込みにおけるトポロジ保存手法2016

    • 著者名/発表者名
      佐瀬 一弥, 辻田 哲平, 近野 敦
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] 弾性体のリアルタイム接触シミュレーションと触覚提示手法2016

    • 著者名/発表者名
      佐瀬一弥,江間章斗,小川修平,辻田哲平
    • 学会等名
      Computer Entertainment Developers Conference
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-08-25
  • [学会発表] ロボット工学でヒトをまねる2016

    • 著者名/発表者名
      辻田哲平
    • 学会等名
      横須賀市産業振興財団 産学交流セミナー
    • 発表場所
      横須賀
    • 年月日
      2016-07-08
    • 招待講演
  • [学会発表] MR 流体を用いた脳外科手術シミュレータ用遭遇型力覚提示装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      辻田哲平,曽我佳紀,近野敦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-09
  • [備考] 手術シミュレータ用遭遇型ハプティックインタフェースの開発

    • URL

      http://www.nda.ac.jp/cc/tsujita/researches/MR_Haptic.html

  • [備考] Encountered-type Haptic Interface Using MR Fluid

    • URL

      http://www.nda.ac.jp/cc/tsujita/researches/MR_Haptic-e.html

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公開日: 2018-01-16  

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