速度正帰還によって発生する自励振動を利用した生体粘弾性のリアルタイム同定

利用正速度反馈产生的自激振动实时识别生物粘弹性

基本信息

批准号：
16760179
负责人：
松村雄一
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Shiga Prefecture
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,測定条件に依存しない粘弾性係数として,生体表面の硬さをin-vivoで瞬時に測定する手法の確立を目指している.昨年度までに,生体表面に接触子を押しつけ,速度正帰還によって発生する自励振動で加振することで,生体表面の接触動剛性(ばね定数,粘性減衰係数)が瞬時に測定できることを示した(自励駆動法).また,自励駆動法で求めた動剛性から,押しつけ荷重や接触子の曲率半径などの測定条件に依存しない粘弾性係数を導出する手法を導出し,人肌に近い粘弾性を有する試験片を用いてその妥当性を示した.本年度は,装置の小型化と,化粧水の塗布が人肌の粘弾性特性に与える影響のオンライン測定の実現を目指した。はじめに,測定装置の小型化を実現するため,速度をDC応答加速度センサ出力の積分から求めるように測定装置を改良した。これまで,レーザードップラー振動計を用いて加振部の振動速度を検出し,これをフィードバックすることで自励振動を発生させていた。しかしながら,この手法では地上に設置された速度センサから見た絶対速度を測定する必要があり,測定方向が限られる,あるいは装置の可搬性が劣るなどの問題があった。そこで,加振部に直接設置できる加速度計出力の積分から求めた速度を用いて制御を行った結果,速度波形に多少の揺らぎは見られるものの,周波数推定器による誤差低減効果により,接触動剛性の精度はレーザードップラー振動計を用いた場合とほぼ同精度となることを示した。また,人肌に化粧水を塗布し,粘弾性の時間変化をオンラインで測定した結果,化粧水によって粘弾性の変化に時間差があることや,水を塗布するよりも化粧水を塗布する方が粘弾性の急激な増加を引き起こすことなどを明らかにした。人肌の粘弾性をオンラインで測定する手法としての本手法の有用性を示した。

在这项研究中，我们旨在建立一种瞬时测量体内生物表面硬度的方法，作为不依赖测量条件的粘弹性系数。通过将与生物表面的生物表面接触并用正速度反馈产生的自激发振动激发，可以立即测量生物表面的接触动态刚度（弹簧常数，粘度阻尼系数）（自效驱动方法）。此外，从通过自启发的驱动方法确定的动态刚度，得出了一种方法来得出粘弹性系数，该方法不取决于测量条件，例如推动载荷和接触的曲率半径，并使用具有类似于人类皮肤的粘弹性的样品证明了有效性。今年，我们旨在减少设备的尺寸，并在线测量乳液应用对人皮肤粘弹性特性的影响。首先，为了实现测量设备的微型化，测量设备已得到改进，以便从DC响应加速传感器输出的集成中确定速度。到目前为止，已经使用激光多普勒振动器检测到自激发的振动，并喂养振动部分的振动速度。但是，该技术需要测量从地面上安装的速度传感器看到的绝对速度，从而导致诸如测量方向有限和设备的携带性较差等问题。因此，使用可以直接安装在振动部分上的加速度计输出的积分确定的速度进行控件，尽管速度波形中存在一些波动，但尽管使用频率估算器的效果，但使用激光多普勒振动器的触点动态刚度的准确性几乎与使用激光多普勒振动器相同。此外，在将乳液应用于人皮肤并测量在线粘弹性的时间变化时，发现由于乳液引起的粘弹性存在时间差异，并且使用乳液而不是水会导致粘弹性迅速增加。该方法证明了这种方法作为在线测量人皮粘弹性的一种方法。