触診用アクティブセンサシステムの開発

• 研究課題/領域番号: 15686011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 真美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80271873)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2005年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2004年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2003年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

• [雑誌論文] Active haptic sensation for monitoring skin conditions (2005)
  • 著者名/発表者名: Mami Tanaka, Hiroyasu Sugiura, J.L.Leveque, H.Tagami, K.Kikuchi, Seiji Chonan
  • 雑誌名: Journal of Materials Processing Technology 161 ページ: 199-203
• [雑誌論文] Measurement and Valuation of Touch Sensation(Warm Feeling Compared with PVDF Sensor Output) (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro TANAKA, Mami TANAKA, Seiji CHONAN
  • 雑誌名: JOURNAL OF ADVANCED SCIENCE 17 ページ: 126-127
  • NAID: 10016647809
• [雑誌論文] Optimum design of a prostate palpation sensor system (2005)
  • 著者名/発表者名: Mami TANAKA, Jiyoun CHO, Feng WANG, Seiji CHONAN, Hiroshi CHIBA, Yoshikatsu TANAHASH
  • 雑誌名: JOURNAL OF ADVANCED SCIENCE 17 ページ: 46-48
  • NAID: 10016647626
• [雑誌論文] Tactile Sensor System for Distinction of Prostatic Cancer and Hypertrophy (2005)
  • 著者名/発表者名: Mami TANAKA, Chihiro SHIBATA, Seiji CHONAN, Yoshikatsu TANAHASHI
  • 雑誌名: ISEM Short Paper Proceedings ページ: 346-347
• [雑誌論文] Development of an active tactile sensor for measuring human skin conditions (2005)
  • 著者名/発表者名: Mami TANAKA, Masahiro MATSUMOTO(他4名)
  • 雑誌名: SIXTEENTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADAPTIVE STRUCTURES AND TECHNOLOGIES ページ: 335-341
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 田中真美
  • 雑誌名: 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)
• [雑誌論文] 前立腺癌および肥大症判別用触診センサの最適設計 (2004)
  • 著者名/発表者名: 田中真美, Jiyoun CHO, 王 鋒, 千葉 裕, 棚橋善克, 長南征二
  • 雑誌名: 日本機械学会2004年度年次大会講演論文集 Vol.5 ページ: 343-344
• [雑誌論文] 前立腺触診用センサの開発 (2004)
  • 著者名/発表者名: 田中真美, Jiyoun CHO, 千葉 裕, 棚橋善克, 長南征二
  • 雑誌名: 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 ページ: 185-188
• [雑誌論文] Active tactile sensation for monitoring skin conditions (2004)
  • 著者名/発表者名: Mami Tanaka, Hiroyasu Sugiura, Seiji Chonan
  • 雑誌名: Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration ページ: 299-300
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 田中真美, 李 楠, 長南征二
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 Vol.12, No.1 ページ: 41-47
  • NAID: 110003828402
• [雑誌論文] Development of a Sensor System for Measuring Tactile Sensation (2004)
  • 著者名/発表者名: Mami TANAKA, Yoshihiro TANAKA, Seiji Chonan
  • 雑誌名: Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration ページ: 297-298
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 田中真美
  • 総ページ数: 544
  • 出版者: NTS社出版
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 長南征二, 田中真美
  • 総ページ数: 291
  • 出版者: CMC出版
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] Mami Tanaka, Yu Numazawa: "Rating and valuation of human haptic sensation"Iinternational Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. (in press). (2004)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)