触診用アクティブセンサシステムの開発

• Project/Area Number: 15686011
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 真美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80271873)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2005: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2004: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2003: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 触診用センサ / 前立腺癌・肥大症 / 高分子圧電材料 / 生体硬さ / 駆動機構 / 非侵襲計測 / 体内深部診断 / 有限要素法 / 駆動周波数 / 触診代替システム / 機能性材料 / PVDFフィルム / FEM解析 / 最適設計

Research Abstract

本研究は触診用アクティブセンサシステムを開発するものである。特に男性高齢者の病気として現在著しく増加している前立腺癌・肥大症用の触診について着目し,これらの判別可能とする触診センサの開発について昨年度に駆動機構部とセンサ部について臨床実験を通して操作性を考慮した指装着型のセンサの設計および試作を行った。得られた結果を要約すると以下のとおりである。
1 昨年まで得られた知見と同様にセンサ部については高分子圧電材料と適度な硬さの母材のゴムから構成されるセンサが有効であるが、昨年度から引き続き検討してきた駆動部構造について操作性の向上を目標とした。検討した駆動部については、指先のセンサ部と分けることを提案し、センサ装着した指先への振動により駆動を実現した。具体的には小型の振動子を指根元部に装着し駆動させ、そのとき対象物へセンサを介して指を当てセンサ出力を得ることによって対象物の硬さの判別が可能であることを確認した。特に、硬さの既知な対象物においては、センサ出力と硬さが比例関係であることが分かった。
2 体内深部の測定を可能とするように、指先へ装着するセンサ部をさらに小型化した。具体的な方法としては、センサと指の固定具が大きくなってしまうことに着目し、指サックにセンサをあらかじめ固定して、指サックに指を挿入するだけで自動的にセンサと指の安定な固定を実現した。これよりセンサ部の小型化を実現した。
3 1と2で提案した、駆動部とセンサ部を用いて臨床実験を行い病変部の症状とセンサ出力の比較をした。センサ出力より、硬さ測定は有効に行われ病気の症状の度合いが測れることが確認された。

Research Products

• [Journal Article] Active haptic sensation for monitoring skin conditions (2005)
  • Author(s): Mami Tanaka, Hiroyasu Sugiura, J.L.Leveque, H.Tagami, K.Kikuchi, Seiji Chonan
  • Journal Title: Journal of Materials Processing Technology 161 Pages: 199-203
• [Journal Article] Measurement and Valuation of Touch Sensation(Warm Feeling Compared with PVDF Sensor Output) (2005)
  • Author(s): Yoshihiro TANAKA, Mami TANAKA, Seiji CHONAN
  • Journal Title: JOURNAL OF ADVANCED SCIENCE 17 Pages: 126-127
  • NAID: 10016647809
• [Journal Article] Optimum design of a prostate palpation sensor system (2005)
  • Author(s): Mami TANAKA, Jiyoun CHO, Feng WANG, Seiji CHONAN, Hiroshi CHIBA, Yoshikatsu TANAHASH
  • Journal Title: JOURNAL OF ADVANCED SCIENCE 17 Pages: 46-48
  • NAID: 10016647626
• [Journal Article] Tactile Sensor System for Distinction of Prostatic Cancer and Hypertrophy (2005)
  • Author(s): Mami TANAKA, Chihiro SHIBATA, Seiji CHONAN, Yoshikatsu TANAHASHI
  • Journal Title: ISEM Short Paper Proceedings Pages: 346-347
• [Journal Article] Development of an active tactile sensor for measuring human skin conditions (2005)
  • Author(s): Mami TANAKA, Masahiro MATSUMOTO(他4名)
  • Journal Title: SIXTEENTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADAPTIVE STRUCTURES AND TECHNOLOGIES Pages: 335-341
• [Journal Article] 機能性材料を用いた医療福祉機器の開発に関する研究 (2005)
  • Author(s): 田中真美
  • Journal Title: 日本機械学会知能・情報・精密機器部門講演会講演論文集 (印刷中)
• [Journal Article] 前立腺癌および肥大症判別用触診センサの最適設計 (2004)
  • Author(s): 田中真美, Jiyoun CHO, 王 鋒, 千葉 裕, 棚橋善克, 長南征二
  • Journal Title: 日本機械学会2004年度年次大会講演論文集 Vol.5 Pages: 343-344
• [Journal Article] 前立腺触診用センサの開発 (2004)
  • Author(s): 田中真美, Jiyoun CHO, 千葉 裕, 棚橋善克, 長南征二
  • Journal Title: 計測自動制御学会東北支部40周年記念学術講演会講演論文集 Pages: 185-188
• [Journal Article] Active tactile sensation for monitoring skin conditions (2004)
  • Author(s): Mami Tanaka, Hiroyasu Sugiura, Seiji Chonan
  • Journal Title: Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration Pages: 299-300
• [Journal Article] 二本指機構を用いたヒトの触覚代行センシングの研究 (2004)
  • Author(s): 田中真美, 李 楠, 長南征二
  • Journal Title: 日本AEM学会誌 Vol.12, No.1 Pages: 41-47
  • NAID: 110003828402
• [Journal Article] Development of a Sensor System for Measuring Tactile Sensation (2004)
  • Author(s): Mami TANAKA, Yoshihiro TANAKA, Seiji Chonan
  • Journal Title: Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration Pages: 297-298
• [Book] 超五感センサの開発最前線(2.4.6 皮膚性状計測用センサ) (2005)
  • Author(s): 田中真美
  • Total Pages: 544
  • Publisher: NTS社出版
• [Book] ユビキタス・バイオセンシング-健康モニタリング&日常ケアのための計測技術-(第9章 触覚センサによる触診検査の自動化) (2005)
  • Author(s): 長南征二, 田中真美
  • Total Pages: 291
  • Publisher: CMC出版
• [Publications] 田中真美, 中川陽子, 棚橋善克, 長南征二: "FEM解析による前立腺触診用センサシステムの設計"日本機械学会論文集(C編). 69巻685号. 165-172 (2003)
• [Publications] 田中真美, Jiyoum CHO, 王 鋒, 棚橋善克, 長南征二: "前立腺癌・肥大症判別用触診センサの開発に関する研究"日本機械学会 第14回バイオフロンティア講演会講演論文集. 149-150 (2003)
• [Publications] Mami Tanaka, Yu Numazawa: "Rating and valuation of human haptic sensation"Iinternational Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. (in press). (2004)
• [Publications] Mami Tanaka, Hiroyasu Sugiura, Seiji Chonan: "Active haptic sensation for monitoring skin conditions"PROCEEDINGS OF THE 3^<RD> JAPANESE-MEDITERRANEAN WORKSHOP ON APPLIED ELECTROMAGNETIC ENGINEERING FOR MAGNETIC AND SUPERCONDUCTING MATERIALS. 77-78 (2003)
• [Publications] 田中真美, 林 寛貴, Jean-Lnc LEVEQUE, 田上八朗, 菊地克子, 長南征二: "皮膚性状計測用センサの開発研究"日本機械学会諭文集(C編). 69巻685号. 157-164 (2003)
• [Publications] Hirotaka HAYASHI, Mami TANAKA, Seaiji CHONAN: "Development of a Sensor for Monitoring Human Hair Condetions"Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Informetion Technology(ICMIT2003). 335-338 (2003)