生体的特徴に基づいた感覚介在型の電気触覚生成法の開発と術具操作支援への応用

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本研究では触覚提示を利用した術具操作支援システムの構築を目的としている.特に適切な術具操作を簡便かつ明確に教示するために,術具を把持する指腹部に人工的な触覚を重畳させるためのインタフェースの開発と,操作状態の計測,信号処理に関する技術に焦点を当てている.本年度は小型で術環境へ与える影響が小さい計測システムの構築のための基礎技術の確立と,手術支援を想定した可触化情報の生成を可能とすることを目標とし,次に示す二つの事項について研究を行った.1.術具と組織の接触状態を非拘束に計測するために,両者の接触インピーダンスを計測して操作力を推定する方法を提案した.特に,微弱な直流電流を術具と組織の間に流し,差動増幅によって接触抵抗の変化による微細な電位変動を高いSN比で検出することを可能とした.力センサとの相関を調べたところ,定式化を行ったモデル式によく当てはまることが確認され,従来の触覚センサと比べて良好なダイナミックレンジが得られることが確認された。2.触覚フィードバックによる手術支援システムにおいて,予め計測した三次元画像から触覚フィードバックに利用する可触化情報をいかに生成するかが重要である.そのため,歯牙の切削を対象とし,電気刺激による触覚重畳で切削感覚を変調させるための可触化情報の生成方法を提案した.本手法では,予め取得した三次元形状データをボクセル表現し,目標形状からの誤差を刺激の周波数に対応付けてボクセル値とすることで,可触化情報の生成を実現した.生成した可触化情報を利用し,環状の切削形状を教示する実験を行ったところ,サブミリオーダの精度で支援が可能であることが確認された.