【下条 誠（しもじょう・まこと）＠電気通信大学 電気通信学部 知能機械工学科 教授】

　研究：触覚センサ、触覚ディスプレイ、メカトロニクス，歯車計測
　著書：人工現実感の展開 (3．2節), コロナ社, pp.87-98 (1994)
　　　　Intelligent Sensors Handbook of Sensors and Actuators 3, Elsevier Press, p.165-176 (1996)など
　　　　＊参考になる書籍として
　　　　　　　　『先端技術が拓く医工学の未来』アドスリー

　ホームページ：http://www.rm.mce.uec.ac.jp/index.html

○触覚ならびに神経インターフェースの研究をしていらっしゃる下条先生のお話をお送りします。触覚は身近な感覚ですが知らないことも多い感覚ではないでしょうか。また、神経接続インタフェースの話は、多くの読者が関心を持っているところだと思います。（編集部）

…前号から続く　（第２回）

[03: 触覚センサを曲面につける]

科学技術ソフトウェア データベース

○触覚センサーについてもうちょっと教えてください。

■はい。指先につけるものですから、薄くて、柔軟性があるものになってます。基板と感圧導電性ゴムからできていて、大体、３ミリ間隔のピッチでつくってあります。一つの指に計測点が48点あります。

○ふむふむ。

■電極一つ一つが３ミリ。一つの角が３ミリですね。ここに卍型の電極を入ってます。黄色いところが金メッキした電極なんです。白いところがギャップです。真ん中と外側のところは実は絶縁されてます。ここのところに導電性ゴムをかぶせまして、上から押さえると、その部分の抵抗値が変化する。そうすると、この抵抗値を測ると、どのくらいの力で押さえているかわかるというようなものです。

○なるほどなるほど。

■この触覚センサが指先に付いています。ハンドが4本指なので４つ付いていますね。それで実際に、信号をとるとこんな感じになります。

○押したときの強さが、濃淡で表されるわけですね。

■そうです。けっこうサクサクと取れてるでしょ。なかなかこういう情報を触覚センサで取るのは難しいんです。

○どこらへんが難しいんですか？

■触覚センサを曲面に付けるというのが難しいんですね。普通、シート状の触覚センサというのがあるんですが、シート状というのは取付け部の展開面が２次元だったら覆えるんですけれども、展開面が２次元にならないやつは覆えないんですね。

○そりゃそうでしょうね。

■そこで柔軟性がある触覚センサというのが必要になってくるんですけど、それがちょっと難しい。

○よくロボットに使っているのがありますよね。ゴワッとしたやつで、ベタッとくっつけるような感じのやつ。

■ええ、そうですね。あれも平面上だから、実は曲面には付かないんです。付いたとしてもどこかでゴワッとなったり、どこかはがれたりですね。だからそのへんは工夫する必要があります。その話はまた後ほどしましょう。

○分かりました。

[04: 人間の手には１万7,000本の触覚神経、その１０倍の感覚器がある]

○神経インターフェースについてもう少し詳しくお伺いしたいと思います。
　１ミリぐらいの正中神経系にブスッと刺すという話でしたが……。

■ええ。人間の手には１万7,000本くらいの触覚神経があるんです。そこへ刺すわけです。

○１万7,000本？　「本」というのは、どういう数え方をした場合ですか？

■ああ、ごめんなさい。この触覚神経というのは、手指にある触覚の感覚器と脳の感覚野を結ぶものなんです。その神経の数が１万7,000本。

○ん？　それはどの辺で数えた場合なんですか。途中から枝分かれとかしてるんじゃないかと思いますけど。

■ちょっと説明がまずくてすいません。人体の皮膚感覚は、大脳皮質の体性感覚野というところに、近接関係を保存しながらマッピングされています。例えば、体性感覚野で｢顔の部分｣がマッピングされている領域では、唇の領域の近くには頬の領域があるといった具合です。ですから結果として、人間の体性感覚野には、デフォルメされた人体の形が描けるのですね。この場合、手指、顔などの部分は大きく、胴体は小さくなります。
　このように触覚神経は、全身の感覚器と、大脳との間を1対１で接続しているのですね。そのように接続されているから、人間は体のどこに触れているか分かるのです。

○はい。

■その大脳のところに行く神経が片手の部分で１万7,000本なんですね。ただ、その神経の先には検出器が１個のやつもあるし、10個ぐらい付いているやつもある。平均すると10個の検出器について１個ぐらいの神経が体性感覚野のところにマッピングしていると言われています。

○なるほど。そういう計算で大体１万7,000本あって、その10倍の感覚器があるとしているわけですか。

■ええ。手の場合、その経路が３つに分かれていて、正中神経系と尺骨神経系と何とか神経系とですね。この場合は正中神経系というところに入れています。大体、この神経束が１ミリぐらいとか言ってましたね。ですから、大雑把にいて１万7,000本を３つで割るから6,000本ぐらいの神経があるみたいですね。

○なるほど。

■そのところに、タングステン微少電極を入れる。これがシャフト径が120ミクロンくらい。長さが、80ミリぐらいですかね。それで、針先のところが10ミクロンくらい。そこだけが絶縁が切れているんです。ということで、電極先端周辺の神経の刺激が可能になるということですね。人間の神経系はパルス頻度として情報を伝達していますから、触覚センサからの接触情報は、パルス頻度信号に変換して神経に入力しています。

○刺すときはどうやって刺すんですか。

■これが難しいんですよ。被験者の腕をまず固定して、術者、今回の場合お医者さんですが超音波で見るんですね。超音波で見ると、僕はよくわからないんですけれども、ここが神経系です、と言うんですよ。

○そんな解像度があるんですか。

■僕は見えないないんですけどね、よくね（笑）。でも、プロだとわかるみたいなんです。それで、マジックインキで神経系の経路を腕に描くんですが、こういうふうに行ってますねという感じで。そこのところに、すごく薄い角度で針を入れていくんです。
　それで、少し入れると超音波で見るんです。そうすると正中神経系と針先の関係がこれくらいというのがわかる。また入れていく。針電極にはスピーカーがつないであるんです。針を入れていき、この正中神経系に当たると、ある特定の音が出てくるんです。特定の音が出てくると、あ、入りましたと。被験者の方もここら辺が感じますという。

○なるほど。ピーとかガーとか、そういう音が逆に出るようにしておいて、それで刺していくんですね。

■刺していくんですね。それで、常にチェックしていく。

○それ、入れられる方は痛くないんですか？

■痛くないようです。

○ほんとに？　じゃあ普通の針治療の針みたいなものですか？　あれはコンコンコンとかやって刺していきますけど。

■そうです。ただ、感覚神経には痛覚神経というのがあるんですよね。痛覚神経に当たると痛い（笑）。

○痛いんだ（笑）。それはでも、6,000本の中のどれかわからないのでは？

■そう、わからない。だから痛いときもあるんです（笑）。

[05: 触覚の感覚受容器は４種類]

○じゃあ、そのときどきによって違うんですか。別の神経インターフェースの話を聞いたときんは、なんかぬるま湯に触っているような気がしますとかいうときもあるとかなんとか、そんな話を聞いたことがありますが。

■実は温度は、神経系の経路がまたちょっと違う道筋らしくて、それはあまりないみたいですね。

○じゃあ、基本的には触覚の、普通の、こういう何かが当たるというような、そんな感覚ですか？

■ええ、そうです。押されている感じか、ブルブルと震えている感じとか、そういう感じなんです。

○震えている？　というのは？

■何て言うんですかね、フラッターといって、バイブレーターでブーッとやられているような、そんな感じの。

○それは、針先が微妙に揺れているからですか？

■じゃなくて、触覚の感覚受容器の種類が４つあるんです。これは、順応と受容野の大きさで4つに分類されています。順応とは、刺激に対する時間応答性ですね。
　順応の遅いものをSA(Slowly Adapting)、早いものをFA(Fast Adapting)と言います。SAは順応が遅いので、一定圧などを検出する、FAは順応が早いので、刺激の変化分--つまり速度とか加速度--を検出する。受容野の狭いものをI型、広いものをII型としています。
　これらの組合わせで,SAI,SAII,FAI,FAIIと呼ばれます。

○ふむふむ。

■例えば、針先がＳＡ１というのにぶつかるとプレッシャー、ＦＡ１にぶつかると、１ヘルツぐらいで刺激するとタッピング、10ヘルツぐらいだとフラッター、震えているような感じ、50ヘルツでバイブレーションとか、ＦＡ２になると純粋なバイブレーションとか。

○へえ～。じゃあ、もともと神経が分かれているんですか。いわゆる圧を感じるのと、振動を感じるのと。それぞれ神経が別だと？

■そうなんです。

○圧を感じるのもダカダカやっているわけじゃないんですか。

■ええ。役割分担がちゃんとできているみたいです。大体、どのくらい総数があるかというと、圧を感じるSAIが25％とかね。

○（資料を見ながら）タッピングを感じる神経は43％とありますね。だから、ダーッと震えているような感じがするのが結構多かったりするわけですか。へー。

■うん、結構多いですよ。そっちの方が。

○次号へ続く…。

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◇『５０羽から５０００羽へ　アホウドリの完全復活をめざして』（長谷川 博／どうぶつ社）
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◇『病は気象から　天気予報で病気予防』（村山 貢司／実業之日本社）
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◇朝日 世界初のクローン羊・ドリー、６歳で安楽死
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◇朝日 八丈島の下で新タイプのマグマ振動　予知への応用期待
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◇朝日 原発審査の問題浮き彫り 「もんじゅ」設置許可、無効判決
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◇朝日 環境税の具体案、今夏までに策定　環境相方針
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◇朝日・ニッポンの宇宙力：５ 次世代への課題　若手の意欲、教育で高める
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◇朝日 深海の次世代エネルギーを掘削　経産省、実用化めざす
http://www.asahi.com/science/news/K2003021300079.html

◇朝日 ＜マスカラ「ファイバーウィッグ」＞「まつ毛　長く」がヒット
http://www.asahi.com/science/naki/030211.html

◇朝日 >医薬品のコンビニ販売は危険
http://www.asahi.com/science/column/chokugen/030212a.html

◇毎日 超高層ビル：世界１目指し高さ４９２メートルで工事再開　上海
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200302/13/20030214k0000m020104000c.html

◇毎日 日立が非接触ICチップをさらに小型化、0.3ミリ角に
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200302/14/1.html

◇毎日　帝国データ、東芝、日本ベリサインが電子入札で提携
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/17/1.html

◇読売 「人の長寿遺伝子、見つけた」米研究チームが発表
http://www.yomiuri.co.jp/04/20030216i201.htm

◇読売 特集「知力国家」 第２部 ビジネスチャンス（１）「攻め」に転じた企業
http://www.yomiuri.co.jp/atmoney/special/46/nation09.htm

◇読売・ネット探検隊 今年の政治とＩＴを聞く
http://www.yomiuri.co.jp/atmoney/net/net03021401.htm

◇読売 「教授の研究」学生が講義する授業開始…京大工学部
http://www.yomiuri.co.jp/04/20030213i407.htm

◇産経新聞 糖尿病患者に「笑い」の妙薬
http://www.sankei.co.jp/news/030216/0216sha039.htm

◇ISSCC速報：これぞ究極のユビキタス機器，体温で発電する無線機
http://ne.nikkeibp.co.jp/semicon/2003/02/1000017132.html

◇japan.internet.com 日本ユニシス、次世代バーコードの無線ICタグで Auto-ID Center に参加
http://japan.internet.com/webtech/20030213/3.html

◇Japan.internet.com インターネットで水道の使用量や料金を閲覧できるサービス
http://japan.internet.com/public/news/20030210/10.html

◇ZDnet 米国防総省、RFID技術の利用拡大
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/14/nebt_15.html

◇ZDNet 物体透視の新技術、欧州で開発
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/13/nebt_17.html

◇ZDnet 携帯電話にもカメラにも－ノートPCを飛び出した無線LAN
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/10/ne00_wifihard.html

◇ZDNet 「穴あきシリコン」で燃料電池は進化する
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/12/ne00_fuelcell.html

◇ZDNet ニューロンとチップを直接接触、電気信号読み取りに成功　Infineon
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/12/nebt_37.html

◇ZDNet ITSやロボットの“目”に――NEC、世界最高レベルの画像処理LSIを開発
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/10/nj00_nec_imapce.html

◇ZDNet。ユーティリティ・コンピューティング、企業は模様眺めの姿勢
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/15/nebt_09.html

◇HotWIRED パソコンユーザーにも「エコノミークラス症候群」の危険性
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030214302.html

◇HotWIRED 工業バイオテクノロジーは投資家をひきつけられるか
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030214107.html

◇HotWIRED　『シムシティ4』、高性能パソコンでも動作が遅いとゲーマーに不満
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030217203.html

◇HotWIRED　科学研究のネット環境は大陸間もギガビット接続へ
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◇HotWIRED　クローン羊『ドリー』の早すぎる死で、さらに高まるクローン技術への懸念
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◇MSN スペースシャトル物語(2)-熱の壁
http://journal.msn.co.jp/articles/_nartist2.asp?w=256936

◇NAL スクラムジェットエンジン推力を従来の３倍以上に増強
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◇週刊医学界新聞〔座談会〕生命のナノテクノロジー[1]
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◇BizTech 宇宙ビジネスは転換期に
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/biz/229994

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http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/gen/230575

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◇BizTech　通信総研など、ナノバイオモーター「ダイニン」の分子構造変化を初めて解明
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/mech/231340

◇理研ニュース ２月号
http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/news/2003/feb/index.html

◇アニマ・ソラリス 『宇宙に暮らす―宇宙旅行から長期滞在へ―』著者インタビュー
http://www.sf-fantasy.com/magazine/interview/030201.shtml

◇KEK 宇宙誕生の時に迫る ～リニアコライダー計画～
http://www.kek.jp/newskek/2003/janfeb/acfa.html

◇凸版 高機能デュアルインターフェースICカード「SMARTICS-AD」を開発 「住民基本台帳カード」向けに本格販売開始
http://www.toppan.co.jp/aboutus/release/article658.html

◇MSN 冷凍保存のマンモスからクローンをつくるのに利用できる生きた細胞を発見 ＝ロシアの研究センター
http://news.msn.co.jp/articles/snews.asp?w=370434

◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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