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Mechanical principle of three-dimensional structure of subcutaneous tissue considering collagen fibers and its application to a high-sensitive and soft tactile sensor

Research Project

Project/Area Number 17K20003
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Human informatics and related fields
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

TANAKA Yoshihiro  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90432286)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 臼田 信光  藤田医科大学, 医学部, 教授 (30135123)
Research Collaborator OTAKE yoshito  
FUKASAWA motoaki  
FUKUMOTO manabu  
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords皮下組織 / 膠原繊維 / 触覚センサ / 振動 / パチニ小体 / 皮膚 / マイクロCT / 脂肪 / 触覚 / ロボティクス / センサ / 機械力学・制御
Outline of Final Research Achievements

The skin plays a role of mechanical information processing in tactile sensation. In this study, we focused on the internal structure of the subcutaneous tissue and aimed at revealing its mechanical principle and developing a high-sensitive and soft tactile sensor. By using iodine staining and microscale computerized tomography for monkey fingers, we succeeded in histological observation of the three-dimensional inner structure of the subcutaneous tissue, clarified the tendency of distribution of adipose tissue, which might provide nonlinearity characteristics for the skin. In addition, based on the tendency of collagen fibers distributed from the dermis to the distal phalanx, a soft tactile sensor embedding fibers was developed, and it was demonstrated that vibrotactile stimulation could be propagated to the deep part and be easily detected.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

皮膚は触覚においてメカニカルな情報処理の役割を担っている.本研究では,皮下組織の持つ力学的原理を,内部構造の3次元観察と触覚センサの開発を通じて明らかにした.これは,高感度かつ柔軟な触覚センサや,操作性や安全性をもたらす人工皮膚に応用でき,人との親和性を必要とするロボットや義手,装着型のアシストデバイスなどに活用が期待できる.さらに,皮膚内部の力学的応答をシミュレートするモデルにも応用でき,触覚の知覚メカニズムの基礎研究にも貢献する.

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017 Other

All Presentation (6 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] MicroCT を用いたサル指内部構造の3 次元構築2018

    • Author(s)
      西澤順平, 田中由浩, 深澤元晶, 小久保正博, 臼田信光, 大竹義人, 佐野明人
    • Organizer
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮下組織の構造を利用した柔軟触覚センサの数値解析に関する研究2018

    • Author(s)
      西澤順平, 園井悠人, 田中由浩, 深澤元晶, 臼田信光, 大竹義人, 福本学, 佐野明人
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 触覚メカニズムと触覚ディスプレイ2018

    • Author(s)
      田中由浩
    • Organizer
      IDW '18 チュートリアル
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 人の触知覚メカニズムと触感デザイン2018

    • Author(s)
      田中由浩
    • Organizer
      包装技術協会関西支部セミナー第2回会員フォーラム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 主観的な触覚の使い方-身体性技術の効果-2018

    • Author(s)
      田中由浩
    • Organizer
      幸田町第28回サイエンスコミュニティ
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒト皮下組織に基づく触覚センサのための線維構造の検討2017

    • Author(s)
      園井悠人, 西澤順平, 田中由浩, 深澤元晶, 臼田信光, 大竹義人, 福本学, 佐野明人
    • Organizer
      計測自動制御学会第18回システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Book] わかりやすい感覚器疾患(日本医師会雑誌, 第147巻特別号(1) ), VI 感覚器と感覚器疾患のトピックス, 人工感覚器, 触覚2018

    • Author(s)
      田中由浩(前田直之, 三輪高喜, 室田浩之編集)
    • Total Pages
      364
    • Publisher
      日本医師会
    • ISBN
      9784877941994
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] Robotics Lab, Nagoya Institute of Technology

    • URL

      http://rah.web.nitech.ac.jp

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-07-21   Modified: 2020-03-30  

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