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Fujitsu

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本技术介绍参考了以下链接
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2015年12月31日

手套型触感传感器,为汉方医生的触诊获取数据的技术
业界首创将汉方医生的技术进行量化,贡献于亚健康状态的发现

富士通株式会社(注1)(以下简称,富士通)、株式会社富士通研究所(注2)(以下简称,富士通研究所)与北里研究所北里大学东洋医学综合研究所(注3)(以下简称,东洋医学综合研究所)共同开发了,汉方(注4)医生在触诊病人时将其触感进行数字化的手套型触感传感器。

该技术成果已发表于12月8日在新西兰奥克兰召开的IEEE国际会议International Conference on Sensing Technology 2015 (ICST 2015)上。

开发背景

汉方认为,要延长以不影响日常生活为定义的健康寿命,需要在得病前发现 “向疾病发展的状态”,并采取对策。汉方可以在出现病症前诊断出亚健康状态,而西医并不将其诊断为疾病。但是,汉方的问诊、脉诊,舌诊和腹诊等诊断标准大多还没有被明确定义,而是依赖于医生的主观判断。

课题

在汉方医学里,对患者的腹部直接进行触摸诊断的触诊,是用于判断患者的健康状况和疾病征兆的重要技术,但最终判断还是基于医生的经验和知识,所以需要有一种方法来正规化诊断标准并将其客观地表达出来,这样才能把它有效地传承下去并用于汉方医生的培养。

为了将医生触诊时的触感用ICT技术数字化,并且进行客观的利用,需要有不管是医生还是病人都不会感觉到不舒服的柔软的高灵敏度传感器。

中医触诊时的样子
图1 中医触诊时的样子

开发的技术

富士通、富士通研究所和东洋医学综合研究所共同开发出了一种硬度数据获取系统的原型。在触诊现场,在不降低手的触摸感的前提下,该系统通过使用将触感数字化的手套型触感传感器,并且同时检测触诊位置从而获取硬度数据。

手套型触感传感器(左),获取触感数据的系统(右)
图2 手套型触感传感器(左),获取触感数据的系统(右)

开发的技术具有以下特点:

1.灵敏、低功耗的柔性传感器

将具有无电场也可将正负电荷分离属性的感应膜(驻极体)作为压力感知元件,利用其在被施加压力时内部电荷状态发生改变的特点,开发出了一种高灵敏度的压力传感器(图3)。

用高绝缘膜覆盖压力感知元件,将施加压力时的电荷泄漏减少到最少,从而使开始施加压力时的电压响应能够保持。另外,使用具有低介电常数的绝缘材料,使得压力感知元件的电容量最大限度地减少,使得与施加的压力成正比的输出电压增加,实现了高灵敏度的传感。

为了在触诊时不减少医生的触觉感受,制作并使用了厚度为100至300微米的高分子膜(注5),提高了柔软性。

这些改进避免了在接触患者的压力感知元件上使用驱动电源,保证了良好的灵敏度的同时保证了使用安全性。

柔性压力传感器概略图
图3 柔性压力传感器概略图

2.触感传感器与手的移动轨迹的同步检测系统

本系统在手套的前端指尖处安装了反射标记,通过可以检测反射标记移动的近红外相机,可以对医生的手的移动进行跟踪,精度约0.2mm。该系统每10ms捕获一次手的位置信息,与来自压力传感器的数据结合,这样就能够精确地同步记录压力和触诊位置。

效果

使用本次构建的触摸数据采集系统原型在东洋医学综合研究所进行了实验,对模拟触诊检查进行了数据采集(图4)。实验结果显示了对所施加压力的响应是线性的,平均每1kPa压力产生120 mV的电压输出。这意味着每对1mm2 的感测表面施加0.1g的力就有120mV的电压输出。原型电路产生大约10mV的连续噪声,但由于手按压时产生的信号超过噪声10倍以上,因此,即使触诊压力发生微小变化也能充分反映出来。此结果确认了可以从传感器获得与实际触诊没有显著差异的数据。

柔性压力传感器的响应曲线
图4柔性压力传感器的响应曲线

今后

富士通,富士通研究所与东洋医学综合研究所正在考虑如何进一步提高传感器的灵敏度,以及将传感器覆盖到手掌,并希望通过将汉方医生的触诊数据化,对其进行收集,实现其客观化,并用于辅助医生的触诊。

注释

注1 富士通株式会社:
社长 田中达也
总公司所在地 日本东京都港区
注2 株式会社富士通研究所:
社长 佐相秀幸
总公司所在地 日本神奈川县川崎市
注3 北里研究所 北里大学东洋医学综合研究所:
社长 藤井清孝
法人本部 日本东京都港区
注4 汉方:
从中国古代医学发展而来的日本传统医学,除了脉诊、舌诊以外,还采用独特的腹部触诊来进行诊断。在诊断与治疗方面与中医有很多共通部分。
注5 高分子膜:
用于保护和绝缘电极的膜。