Immersive microspace overcoming scale constraints

克服尺度限制的沉浸式微空间

• 批准号: 22H03630
• 负责人: 青山 忠義
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03630/
• 关键词: マクロ-マイクロ・インタラクション; マクロ・マイクロ・インタラクション; マクローマイクロ・インタラクション

不妊治療の需要が年々高まっているが，現在，病院やクリニックでは，胚（受精卵）を扱う専門職である胚培養士が圧倒的に足りていない．本研究では，胚培養士に頼ることなく，誰もが微細操作（顕微授精）を行うことを可能とする技術開発を目指し，着衣型能動デバイスによる全身動作の誘導・感覚呈示を含む没入型微細操作インタフェースの開発とイマーシブ・ミクロスペースの創成を試みる．始めに，没入型微細操作インタフェースの構築とイマーシブ・ミクロスペースの創成にむけて，VR/MRデバイスを介した没入型インタフェースの整備を行った．微細操作の様子をHMDに3D画像を呈示する視覚呈示インタフェースを準備した．また，グローブ型インタフェースや手指を通して微細操作を直感的に行う微細操作系も整備した．なお，画像呈示インタフェースはVRデバイスとMRデバイスの２種類を構築した．続いて，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の開発を行った．着衣型能動デバイスはマッキベン人工筋を布に編み込んだものであるが，事前研究のデバイスは，あらかじめ設定された空気圧パターンを人工筋に印加する基礎的なものであり，体幹誘導や感覚呈示には応用できないものであった．そのため，体幹誘導や体性感覚呈示に応用するためのアルゴリズムを整備した．体幹誘導においては，個人差を埋めるため，印加圧に対応する体幹動作角度を計測し，最小二乗法でフィッティングするアルゴリズムを開発した．その上で，体幹動作を逐次計測し所望の体幹動作となるよう，印加圧のフィードバック制御法も開発した．被験者を募った実験を通して，着衣型能動デバイスによる体幹誘導技術の検証も行った．統計的検定の結果，提案した面状力触覚フィードバックアルゴリズムが有意に体幹誘導速度を向上させていることが示唆された．

对不孕不育治疗的需求逐年增加，但目前医院和诊所却严重缺乏专门处理胚胎（受精卵）的胚胎学家。在这项研究中，我们的目标是开发允许任何人在不依赖胚胎培养师的情况下进行显微操作（显微授精）的技术，我们的目标是开发一种沉浸式显微授精系统，包括使用可穿戴主动设备进行全身运动的引导和感官呈现。开发操作界面，打造沉浸式微空间。首先，为了构建沉浸式微操作界面，营造沉浸式微空间，我们利用VR/MR设备准备了沉浸式界面。我们准备了一个视觉呈现界面，可以在 HMD 上显示精细操作的 3D 图像。我们还开发了微操作系统，可以使用手套式界面或手指进行直观的微操作。构建了两种类型的图像呈现界面：VR设备和MR设备。接下来，我们开发了一种使用可穿戴主动设备的躯干引导技术。可穿戴式主动装置是一种编织成布料的McKibben人造肌肉，但初步研究的装置是一种将预设气压模式施加到人造肌肉上的基础装置，用于躯干引导和感官呈现并不适用。因此，我们开发了一种应用于躯干引导和体感呈现的算法。在躯干引导中，为了补偿个体差异，我们开发了一种算法，测量与施加压力相对应的躯干运动角度，并使用最小二乘法对其进行拟合。此外，我们开发了一种施加压力的反馈控制方法，以顺序测量躯干运动并实现所需的躯干运动。通过招募受试者的实验，我们还验证了使用可穿戴主动设备的躯干引导技术。统计测试结果表明，所提出的平面力触觉反馈算法显着提高了躯干引导速度。

项目成果

細胞の変形度を想起させる面状力触覚提示が可能な 微細操作インタフェース

能够显示平面触觉的显微操作界面，从而唤起细胞变形的程度。

• 发表时间: 2022
• 作者: 齋藤澄和;青山忠義;舟洞佑記;竹内大;長谷川泰久
• 通讯作者: 長谷川泰久

Macro-Micro Interaction Technology and Its Applications

宏微观交互技术及其应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 長嶺 和弥，久米田 羽月;角 康之;鳴海拓志;T. Aoyama
• 通讯作者: T. Aoyama

Control Method of Fabric Actuator Suit for Gaze Guidance in Immersive Spaces

沉浸式空间视线引导织物致动器的控制方法

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Yokoe;T. Aoyama;Y. Funabora;K. Nakagawa;Y. Sakai;M. Takeuchi and Y. Hasegawa
• 通讯作者: M. Takeuchi and Y. Hasegawa

画像計測とマクローマイクロ・インタラクション

图像测量与宏微观交互

• 发表时间: 2022
• 作者: 友広 純々野;塚田 浩二;青山忠義
• 通讯作者: 青山忠義

An immersive micro-manipulation system using real-time 3D imaging microscope and 3D operation interface for high-speed and accurate micro-manipulation

沉浸式微操作系统，采用实时3D成像显微镜和3D操作界面，实现高速、精确的微操作

• DOI: 10.1186/s40648-022-00228-6
• 发表时间: 2022
• 期刊: ROBOMECH Journal
• 影响因子: 1.4
• 作者: K. Yokoe;T. Aoyama;T. Fujishiro;M. Takeuchi and Y. Hasegawa
• 通讯作者: M. Takeuchi and Y. Hasegawa