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2013 年度 実績報告書

ヒト軟組織の力学的構造分布の3D触診システム開発

研究課題

研究課題/領域番号 24656081
研究機関東京農工大学

研究代表者

佐久間 淳  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60274180)

キーワード医用工学 / 診療 / 診断 / 生体組織 / 変形解析 / 画像処理 / 非弾性問題 / 非破壊検査
研究概要

これまで研究・開発してきた軟材料の変形特性を球圧子押込み試験により測る技術を基礎として,ヒト軟組織の内部情報,特に力学的な構造分布を計測できる理論およびシステムを研究・開発する.特に, 1方向の押込みだけで評価する従来の試験方法に関して,まず力覚センサーおよび試験装置について3方向の評価が可能なものに改め,3次元試験ができる理論およびシステムを研究・開発する.
まず初年度は,研究ベースとなる汎用デスクトップ型ロボットを導入した上で,これにより計測用プローブ(圧子)を自在に移動させられる制御システム(プログラム)を開発した.導入したロボットは,プログラムによる制御性とハードウェアについての拡張性とを兼ね備えたタイプを選定した.この取り組みの結果,導入したデロボットを自在に操れる制御システムを開発した.特に,制御用PC上で動作させるソフトウェアについて,操作者の意のままにロボットを動かせるGUIを有する機能を備えたシステムを実現した.また,計測システムの開発・検証過程で用いる目的で,3次元形状を有するファントム(模擬生体試料)も作成し始めた.
さらに,この押込み試験を水平方向に移動させながら実施した結果から,深さ方向の分布を同定することを試みた.この試みの結果,これまで本研究申請者が研究・開発してきた押込み試験による技術のみでは,試料内部の構造分布,とくに底面の形状によって同定した深さ分布に誤差が生じることが明らかとなった.この対策としては,内部構造について連続性を考慮して補間することによって,誤差を大幅に軽減できることを明らかとした.また併せて,ここで開発したシステムを用いながら,まず基本的な特性を調べる目的で,人工的な組織試料を対象として押込み試験を実施した.この結果,押込み速度の違いによって明確となる変形挙動によって,その試料の粘弾性特性を同定する分析技術も確立した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (7件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Viscoelasticity Measurement of Softness by Indentation Devices for Evaluation of Human Skin2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sakuma, Yuma Sango
    • 学会等名
      ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2014)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      20141114-20141120
  • [学会発表] Error Reduction and Performance Improvement of Palpation for Human Soft Tissues Based On 3D Indentation System2014

    • 著者名/発表者名
      Zhimeng Li, Atsushi Sakuma
    • 学会等名
      ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2014)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      20141114-20141120
  • [学会発表] ヒト軟組織の3D押込システムによる触診法の精度向上2014

    • 著者名/発表者名
      李治蒙, 佐久間淳
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第20期総会講演会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 年月日
      20140314-0315
  • [学会発表] 軟組織・軟材料の柔さ数値化テクノロジーによる計測システム2014

    • 著者名/発表者名
      佐久間淳
    • 学会等名
      東京バイオマーカー・イノベーション技術研究組合第3回研究交流フォーラム
    • 発表場所
      東京都千代田区ソラシティカンファレンスセンター
    • 年月日
      2014-02-03
  • [学会発表] 粘弾性体の変形特性に関する物性値同定への押込試験法の適用2013

    • 著者名/発表者名
      山後佑馬 佐久間淳
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      20131101-20131102
  • [学会発表] ヒト軟組織の 3D 触診のための押込システム開発2013

    • 著者名/発表者名
      李治蒙 佐久間淳
    • 学会等名
      日本機械学会 2013 年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130908-20130911
  • [学会発表] Robot System Development for Three-Dimensional Palpation of Human Soft Tissue2013

    • 著者名/発表者名
      Zhimeng Li, Atsushi Sakuma
    • 学会等名
      7th Asian Pacific Conference on Biomechanics (APCB2013)
    • 発表場所
      KIST International Cooperation Building, Seoul, Korea
    • 年月日
      20130829-20130831
  • [備考] 柔らかさの触感データの客観的な計測システム - 東京農工大学

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~seeds/02main/07seedstext/116-3-0249/paers/0249-0250.pdf

  • [備考] ユビ触感に基づく柔さ計測デバイスの実用化と展開

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~kagiten/program/koganei/pdf/13k_c1.pdf

  • [産業財産権] 押込試験方法および押込試験装置2013

    • 発明者名
      佐久間淳 山後佑馬
    • 権利者名
      国立大学法人 東京農工大学
    • 産業財産権種類
      特許2013-219419
    • 産業財産権番号
      2013-219419
    • 出願年月日
      2013-10-22

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公開日: 2015-05-28  

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