バイオメカニクスと生体機能計測技術：医療工学への触覚センサの応用

摘要

幼い頃，祖母の肩を揉んで喜ばれた経験がある。 懐かしい思い出でもあるが，子供心にもひどく凝った肩だと感じたものだった。このような“こり”あるいは“しこり”といった生体の硬さ（軟らかさ）や弾力性は，面の法線方向への指の押し込みで生じる圧感覚により検出しており，これには図1の表皮と真皮の境目あたりの谷部に位置する，メルケル触盤と呼ばれる触覚受容器が関与している。 一方，加齢に伴うきめの粗さ等の皮膚表面の質感を検出する場合には，ヒトは指を接線方向に滑らす動作を行う。このとき，最も指腹面近くにあり、変位速度に比例して応答する，マイスナー小体と呼ばれる触感覚受容器が刺激され，粗さが検出される。このような，触覚の代用をするセンサとしては，感圧導電ゴムの利用，電極間の容量変化の検知，巧妙な音響共鳴触覚素子，そして，透明なゴム製半球でのレーザー光の反射を利用するもの等，多くのセンサが挙げられる。しかし，残念なことに，現在の医療現場で汎用的に使用されている触覚センサはまだなく，一部で臨床的に試行されるに止まっているが，それぞれのニーズに応じ，実用化を目指した開発が着実に進みつつある。 ここでは主として，位相シフト式発振回路を用いた，PZT触覚センサを取り挙げる。そして，硬さ測定機能の医療分野への応用例としては，乳癌や前立腺の硬化，う蝕（虫歯）の検出について示し，表面の粗さ等の質感を認識する機能に関しては，現在試行段階にある“ざらつき”の評価の可能性を示すこととさせて頂きたい。