2021年度ベンチャー体験工房9

2021年4月

4月12日
授業内容：履修生に研究内容を紹介し、それぞれどんなことに興味があるか話しながら、これからの活動内容を決めました。

4月19日
授業内容：持ち寄ったテーマを合わせたところ、トイレ便座を使用した個人識別に挑戦することになりました。いろんな種類のデバイスと電極を勉強して、うまく信号が取れるかどうか試行錯誤で実験しました

4月16日
授業内容：信号のデータを取るために電極の素材を変えて試しました。参考論文も引用しながら再現しました。

2021年5月

5月10日
授業内容：遠隔授業によりMATLABを使用して、データ解析の勉強をしました。

5月17日
授業内容：MATLAB入門を勉強しました。MATLABを触るのが初めての学生が大半なので少々苦労したようです。

5月24日
授業内容：心電図のデータを前処理した後、簡単なアルゴリズムで心拍数を検出しました。特に、どうすればノイズが消せるかなどの前処理を重点的に議論・実装しました。

5月31日
授業内容：それぞれ書いたプログラムの成果をお互い発表し、その後アルゴリズムのパフォーマンス評価方法を勉強しました。

2021年6月

6月7日
授業内容：MATLAB で心拍数の検出とアルゴリズムの精度向上を引き続き行いました。

6月14日
授業内容：オンサイトに移行したことから、履修生各自の心電信号のデータ収集を行いました。その後 MATLAB で実際にデータを表示し心拍数を検出しました。電極で収集する信号は少しの体の動きでもノイズが入ってしまうなど生体信号の繊細さを実感できました

6月21日
授業内容：各自書いたアルゴリズムを自身の心電データに適応させ、その結果を Sensitivity/Precision の値で評価しました。それぞれのアルゴリズムの評価にばらつきがあり、なぜそうなったか学生同士で議論をしました。

6月28日
授業内容：Raspberry pi 入門を勉強しました。 主に LED・抵抗・サーボモーターを使用した回路の繋ぎ方、NodeJS のプログラムでの操作方法を勉強しました。さらに応用でマイコンから 200Hz の心電信号を BLE で取得し、Raspberry pi のコンソールに出力するなどしました。

2021年10月

10月4日
授業内容：オンラインでメンバーの顔合わせ・工房の説明・アイディア出しを行いました。前半は前期で行った活動と研究室の紹介、参考作品などを列挙し、履修生に工房の雰囲気をつかんでもらいました。後半はプロトタイプで実現してみたいものを自由にブレインストーミングし、お互いの興味を共有しました。高齢者向けの会話ロボットやメガネを利用した健康管理用IoTデバイスなど尖った発想が多く出ました。

2021年11月

11月1日
授業内容：工房で扱っているセンサー・マイコン類を紹介しました。使用した経験がある・ないなどTAと履修生で話を交えながら使い方を勉強しました。その情報をもとにさらに実現可能なアイディアに近づけるよう最終テーマをチームで議論しました。

11月8日
授業内容：データ解析を体験するため各チームでの心電信号データ収集とMATLABの基礎を入門しました。電極の取り付け方を勉強し、筋電や電源周波数によるノイズについて理解を深めました。その後MATLABの基礎から勉強しました。慣れないMATLABに履修者は少々苦労したようです。

11月15日
授業内容：心電信号の信号処理について講義を聞いたあと、MATLABでR-R検出とRRiの可視化に挑戦しました。

11月22日
授業内容：第2回目のRRi検出とRRiの可視化でお互いの成果を発表しあいました。

11月25日
授業内容：Raspberry piの基礎を入門しました。ラズパイ＋LED＋NodeJS、ラズパイ＋モーターなどデバイスとプログラムを組み合わせてものづくりを体験しました。LEDがなぜ点かないのか、なぜ発熱したのか、学んできたオームの法則や電気回路のしくみを思い出しながら試行錯誤をしました。

11月29日
授業内容：ものづくりの流れを一通り説明した後、実際に取り組む工程に入りました。今回は「問題提起」、いつどこでデバイスを使うのか、誰が必要とし、現状どういう問題があるのか、掘り出すことを中心に各チームで行いました。生体信号を可視化する、匂いセンサーでトイレの汚れ度を検知する、一人暮らしの学生向けに声かけロボットをつくるなど、様々な意見が出ました。終盤ではブレッドボードから基盤にする過程を体験しました。

2021年12月

12月6日
授業内容：プロトタイプ開発の2日目。チームで提起した問題に対して解決策を話し合い、プロトタイプをどのような仕様にするか、何を使うかシステム設計を行いました。

12月13日
授業内容：設計図を元に、Raspberry piやM5Stackなどのマイコンとセンサーを用いて開発を始めました。履修生が初めて扱うデバイスもあり、環境構築や仕様の理解に苦労したようです。ラズパイをスマートスピーカーのように喋らせるなど、難しい課題に挑戦している様子も見かけました。

12月20日
授業内容：前回引き続きプロトタイプ作成をしました。開発の過程で浮かび上がった疑問点や難点をTAと共に解決策を考えました。一通り開発を進めた後、最後に経過報告をしました。センサーだけ動かせた、半分までできた、環境構築ができたなどそれぞれのペースで進み具合を共有しました。話し合いで各チーム似た目標やアイディアが出ていることから、チーム間で作品を合わせたいなど講座全体での会話も見られました。

2022年1月

1月4日
授業内容：プロトタイプ開発のテスト段階に突入し、チームで開発したものを実際に想定している場所に設置して仮説を検証しました。「想定していた結果と違った」「できたけど数値が安定するのに時間がかかる」「検知はできた」などそれぞれのグループで得た結果についてお互い議論しました。ものづくりの楽しさも大変さも味わえた回でした。

1月17日
授業内容：新型コロナの影響でオンラインに移行しました。10月の回ではできな17かったMATLABの心電信号処理の続きを勉強しました。各履修生の進捗具合でRR検出・RRi可視化・SDNN/RMSSD数値化の三段階のゴールを設けました。まずSDNNとはなにか、などデータ分析で扱う数値について勉強した後、サンプルコードを元に各自のペースで進めました。最初ではわからなかった処理も一つ一つ解説をし、徐々に医用情報工学における研究のイメージが具体化して理解が深まったようです。

1月24日
授業内容：前回に引き続きオンライン授業でMATLABでの心電信号処理に挑戦しました。履修生の進み具合から「パワースペクトル分析」に挑戦するという目標を設け、ゴールが三段階から四段階になりました。LF・HFなどパワースペクトル分析に必要な基礎知識を勉強した後、実際にソースコードを書いてみて、結果を最後に発表しました。

1月31日
授業内容：前回に引き続きオンライン授業ですが、今期最終回ということもありプロトタイプの発表会を行いました。３グループで開発の成果と応用例・この先作ってみたいものなどを発表し、お互い質問や感想を共有しました。特に「もっとモーター増やせばペットロボットできるかも！」「このアイディアの逆をやってみたらどうだろう？」など他のチームとの交流でワクワクするアイディアの広がりがみられました。オンライン移行で限られた時間の中での開発でしたが、チームでのものづくり・手を動かして学ぶなど座学ではできない体験ができました。最後に履修生から「アイディアを具現化することは思ったより難しいことがわかった。物理的に動くものが作れて楽しかった」「ハードもソフトも両方触れて楽しかった。MATLABも授業以上のことができて理解が深まった」などコメントをいただきました。