道具先端にかかる重さなどを非接地・非装着で提示可能な力覚提示メカニズムを開発し、箸型インタフェース(HapStics)に適用して有効性を検証しました。

- G. Kato, Y. Kuroda, I. Nisky, K. Kiyokawa, H. Takemura; Design and Psychophysical Evaluation of the HapSticks: A Novel Non-grounded Mechanism for Presenting Tool-mediated Vertical Forces, IEEE Transactions on Haptics, Vol. 10, No. 3, pp. 338-349, 2017. (Link)

- G. Kato, Y. Kuroda, I. Nisky, K. Kiyokawa, H. Takemura; HapSticks: A Novel Method to Present Vertical Forces in Tool-Mediated Interactions by a Non-Grounded Rotation Mechanism, IEEE World Haptics Conference, pp. 400-407, 2015. (IEEE WHC 2015)

キーワード：

力覚提示、非接地、非装着、道具操作、重さ感覚、回転機構

従来のような硬さや形状など明確な感覚ではなく、人や物の存在感・悪寒などあいまいな感覚（弱感覚）という新たな概念を提案し、熱よりも応答性のよい湿度を制御して提示するデバイスを開発し、背後のキャラクタの気配をデバイスで体感できます。

- K. Hokoyama, Y. Kuroda, K. Kiyokawa, H. Takemura: Mugginess sensation: Exploring its Principle and Prototype Design, IEEE World haptics 2017, pp. 563-568, 2017. (Link)

インタラクション2017

鋒山健太 , 加藤銀河 , 黒田嘉宏 , 清川 清 , 竹村治雄 Behind You!: 湿度制御による弱感覚ディスプレイ Interaction 2017, pp. 774-776, 2017.

キーワード：

弱感覚提示、湿度制御、ボリューム触覚提示、気配、高応答性

関節を圧迫することにより、本来、指に垂直に加えなければならない力の方向を、指に水平に加えることが可能になり、指の背中側に大きな支持機構が不要になりました。

国際会議 DSCC 2013

キーワード：

力覚提示、関節圧迫、装着型、小型、形状記憶合金

本研究では、大変形可能な有限要素モデルを用いた力覚提示の実現を目的とし、大変形における非線形性を表現するための要素剛性マトリクスの回転処理を、力覚提示に有効な逆剛性マトリクスに対して直接的かつ反復的に適用する、逆剛性マトリクス直接回転法を提案しました。実験の結果、大変形において線形モデルにより生じるアーチファクトが提案手法により低減されることが確認されました。

論文誌 TVRSJ 2013 （論文賞 受賞）

CARS 2014

AsiaHaptics 2014 

キーワード：

物理変形、有限要素法、幾何学的非線形、高速化、逐次更新、力覚提示

非剛体位置合わせは，適応放射線治療などの様々な医療分野で用いられている．特に，子宮頸がんのための放射線治療では，臓器に器具が挿入された状態で正しい位置合わせの結果を得ることは困難である．本研究では，有限要素法を用いた臓器変形モデリングを輝度ベースの位置合わせに統合する手法を提案し，先述の問題を解決する．提案手法では，器具と子宮の中心線を獲得することによって，画像中の臓器の対応を推定する．人工臓器および臨床画像を用いた実験の結果から，提案手法により位置合わせ精度および解剖学的類似性の向上が可能となることを確認した．

IFMIA2017

キーワード：

放射線治療、非剛体位置合わせ、道具挿入、物理変形、有限要素法

人の表情変化は代表的な感情の身体的表現であり，コミュニケーションにおいて重要な役割を果たす．近年では映像制作などにおいて，計測した役者の表情に基づき作製されたCGが利用されるなど，CGでの表情の再現が実用されているが，計測に特別な機器が必要である．本研究では，商用の距離画像センサを用いてユーザの表情変化を計測し，事前に作成した顔の三次元形状モデルをユーザの表情変化に基づき変形させることでコンピュータ上での表情の再現を行う．本手法では，形状モデルの変形に皮膚の変形シミュレーションを用いる．シミュレーションでは皮膚を粘弾性体と考え，有限要素法を用いて変形を計算する．表情のシミュレーションでは表情筋による作用が重要であるが，計測したユーザの表情を形状モデルの変形に利用するため，筋モデルを構築する必要なく表情の再現を行うことが可能であると考えられる．

日本VR医学会学術大会 

口唇裂・口蓋裂学会大会 

電気関係学会関西連合大会 

日本顔学会フォーラム

キーワード：

粘弾性シミュレーション、顔変形、特徴追跡、有限要素法、術後予測

電気メスによる切開現象のシミュレーション手法を開発しました。電気メスでは、対極板という電極とメス先の間に電流が流れ、ジュール熱により組織の温度が上昇し、組織内の水分が気化するときの体積増加に伴う応力により、組織が破壊されます。それらの一連の過程（電気-熱-構造）をモデリングし、また実時間でシミュレーションするための方法を開発しました。

上記の工学的な研究に加え、電気メスによる組織への影響に関する医学的な研究について、滋賀県立成人病センターの服部先生他と共同研究をしています。

国際会議 IEEE EMBC 2012

キーワード：

電気メス、電位分布、熱伝導、有限要素法、切開、力覚提示

本研究では、臓器の力学特性を高精度に表現する有限要素法を用い、力感覚を得ながら複数の指で対話的に肝臓モデルを圧排可能な肝臓圧排訓練シミュレータの試作を行った。実験の結果、力学的根拠に基づいた破壊指標である応力を重畳表示することにより、効率的な訓練が可能であることが示唆された。医師による試用の結果、手モデルの改良の余地はあるものの有効性と有用性について高い評価が得られた。

IEEE WHC 2006

論文誌 TVRSJ 2006 (in Japanese)

キーワード：

物理変形、有限要素法、力覚提示、リアルタイム、応力計算、教育訓練

手指の運動計測はバイオメカニクスやヒューマンコンピュータインタフェースに関する研究などに有用である．従来手法の計測環境やユーザの動作を制限する問題を解決するために，本研究では，手指の運動時に筋肉や腱などが連動して生じる手首の変形に基づき，ユーザの手首から手指の運動推定を行う．提案手法では，手首に装着した計測デバイスを用いて，手指の運動時の手首の変形によって生じるデバイスと手首の皮膚の接触面積の変化を接触抵抗の変化として検出する．接触抵抗に応じた出力電圧と指の関節角度の重回帰モデルを使用し，計測した出力電圧から手指の運動を推定する．16 個の電極を配置したデバイスとデータグローブを用いて重回帰モデルのパラメータを算出し，出力電圧から指の関節角度を推定するシステムを作製した．全ての指を同時に動かした際，平均20-35 deg の誤差で実際の指の動きに則した指の各関節角度の和を推定できることを確認した．

IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering (in print)

電気関係学会関西連合大会 （優秀論文 受賞）

キーワード：

手指運動推定、接触抵抗、重回帰、装着型

本研究では，足底より生体情報が取得可能な，マット型の生体計測システムを提案する．生体情報として，心血管系の指標となる心電図，光電容積脈波を選択した．計測システムは，マット，アナログ回路，AD変換器，PCで構成される．計測システムを構築し，被験者実験を行ったところ，心電図，光電容積脈波を足底より取得することに成功した．また，取得した心電図，脈波を用いて動脈硬化の指標として知られる脈波伝播速度を算出した．血圧との同時計測により解析を行ったところ，本システムを用いて算出した脈波伝播速度と血圧に相関を認めた．したがって，本システムを用いることで，日常的に不整脈だけでなく，動脈硬化や血圧を推定できる可能性が示唆された．

電気関係学会関西連合大会 （優秀論文 受賞）

キーワード：

非拘束計測、脈波伝播速度、容量結合型