2021 Fiscal Year Annual Research Report
反射音式触覚センシングと身体化ハプティクスによるウェアラブル触診システムへの展開
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21H01291
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 由浩 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90432286)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 広志 秋田大学, 医学部附属病院, 講師 (80375302)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 触診 / 触覚センサ / 触覚フィードバック / ウェアラブル / 硬さ / 音響 / 空気圧 / 感覚運動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、産婦人科で行われる触診で早産リスク評価に有効な子宮頸管の硬さ評価を行えるウェアラブル触覚センサシステムの開発を目的とする。機械的・電気的安全性に優れる反射音式触覚センシングを活用した柔らかいゴム製のウェアラブルセンサを開発し、力分布から硬さを評価する。
本年度は、シリコーンゴムで製作するウェアラブル硬さセンサについて、これまでに開発してきた指先を覆うタイプから、指先に開口部を設け、皮膚感覚を得ながら硬さセンシングを行えるタイプを試作した。特に、力分布を計測するためのセンシングポイントとなる音響経路について、配列や方向を検討し、開口部を指腹とし、指先に2本の硬さの異なる経路を横向きに配置、指先側から指腹に対して柔らかい音響経路および硬い音響経路を並べた。膣内および子宮頸管を模した実験環境を試作し、これを用いたセンサに対する実験を通して、指腹の感覚で姿勢制御ができ、横向きに配置した硬さの異なる音響経路により、センサ出力の安定化が見られた。また、センサの姿勢制御に向けて、センサ出力の触覚フィードバックについて空気圧を用いて前腕に装着可能な触覚提示装置を構成し、視覚によるフィードバックも加えて、直接指の動かし方を支持するガイダンス方式と現状のセンサ姿勢を提示する知覚代替方式を提案し、比較実験を行った。その結果、視覚による知覚代替方式の有効性が示され、この要因として、視覚情報が空間的把握に優れ、ガイダンスではなくセンサ状態を認知することで、自身の感覚運動制御を用いて直感的にセンサ姿勢が補正できることが考察された。なお、触覚フィードバックにより力加減の低減が先行研究で認められており、触覚の時間に対する高感度特性を考慮し、姿勢ではなく力加減について触覚フィードバックを用いて視覚フィードバックと併用することの有用性が考察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り、検者の触感覚を損なわないウェアラブルセンサや触覚フィードバックの検討に加え、音響経路に複数の硬さの使用や視覚と触覚のフィードバックの特徴や有用性を考察でき、当初の計画を上回る進捗があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した開口部を有するウェアラブル硬さセンサについて、音響経路の位置や硬さの調整などを通して対象とする子宮頸管に対するセンサ性能の改良を行うと同時に、臨床適用性を考慮した音響経路につながるチューブの取り回しを設計する。また，触覚フィードバックと視覚フィードバックを組み合わせたセンサシステムを構築する。これらについて、膣内および子宮頸管を模した実験環境を用いて、有効性を検証する。さらに臨床研究にセンサシステムを導入し、その有効性を評価する。
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