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JP5549979B2 - Spatial transparent tactile presentation device and tool operation support system - Google Patents

Spatial transparent tactile presentation device and tool operation support system Download PDF

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JP5549979B2
JP5549979B2 JP2010143074A JP2010143074A JP5549979B2 JP 5549979 B2 JP5549979 B2 JP 5549979B2 JP 2010143074 A JP2010143074 A JP 2010143074A JP 2010143074 A JP2010143074 A JP 2010143074A JP 5549979 B2 JP5549979 B2 JP 5549979B2
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Description

本発明は、電気的刺激により指先に触覚を生じさせる空間透明型触覚提示装置および前記空間透明型触覚提示装置を備えている道具操作支援システムに関する。   The present invention relates to a spatially transparent tactile sensation presentation apparatus that generates a tactile sensation on a fingertip by electrical stimulation, and a tool operation support system including the spatially transparent haptic presentation apparatus.

近年の技術の高度化の下、電気刺激により感覚生成を行う電気刺激装置の開発が行われている。このような電気刺激装置は、人間が指で物体を触った際の機械受容器の活動(電気信号生成)を模擬し、直接電気刺激により感覚生成を行うものであり、電気刺激装置による触覚提示は、機械式の触覚提示装置に比べて小型・軽量化が見込めることも相俟って、視覚障害者に対して生活に必要な情報を触覚(皮膚感覚)により与える福祉における感覚代行装置や、手術中の医師に対して危険情報を触覚により与える医療における作業支援装置への応用が期待されている。   With the advancement of technology in recent years, development of electrical stimulation devices that generate sensations by electrical stimulation has been underway. Such an electrical stimulator simulates mechanoreceptor activity (electrical signal generation) when a human touches an object with his / her finger and generates a sensation by direct electrical stimulation. Is a sensory substitution device in welfare that provides information necessary for life to the visually impaired by tactile sensation (skin sensation), combined with the expectation that it will be smaller and lighter than mechanical tactile presentation devices, It is expected to be applied to a work support device in medical care that gives danger information to a doctor during surgery by touch.

このような電気刺激装置の一例として、例えば、電極をアレイ状に配置した電気刺激装置が提案されている(特許文献1、非特許文献1)。   As an example of such an electrical stimulation device, for example, an electrical stimulation device in which electrodes are arranged in an array has been proposed (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

また、手術中に神経や血管などの危険領域に道具が近づいた際、道具に働く力で執刀医に危険情報を知らせるスマートツールが提案されている(特許文献2)。   In addition, a smart tool has been proposed that informs the surgeon of danger information with the force acting on the tool when the tool approaches a dangerous area such as a nerve or blood vessel during surgery (Patent Document 2).

特許3543097号公報Japanese Patent No. 3543097 特開2003−48182号公報JP 2003-48182 A

H.Kajimoto,et.al.,“Optimal design method for selective nerve stimulation and its application to electrocutaneous diplay,” Tenth Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems,pp.303−310,Mar 2002.H. Kajimoto, et. al. , “Optimal design method for selective nerve and simulation applications and it's application to electorogeneous transport and H., Tenth Symposium on Haptic and Non-Effects. 303-310, Mar 2002.

しかしながら、電極をアレイ状に配置しているため、提示装置が大きくなることが避けられず、コンパクトな装置を提供することができなかった。また、従来の電気刺激装置の場合、刺激位置と知覚位置(感覚発生位置)が同一位置にあるため、例えば、指先と道具との間に刺激用のデバイスを配置せざるを得ず、操作上、違和感が発生し、指先で道具の操作を円滑に行うことが困難であった。   However, since the electrodes are arranged in an array, it is inevitable that the presentation device becomes large, and a compact device cannot be provided. In addition, in the case of a conventional electrical stimulation device, the stimulation position and the perceived position (sense generation position) are at the same position. For example, a stimulation device must be placed between the fingertip and the tool. It was difficult to operate the tool smoothly with the fingertips.

また、スマートツール等の操作支援装置の場合には、触覚のみならず力(運動)も発生させるように構成されているため、目標部位への到達を妨げると共に、装置が大掛かり(接地型)になることが避けられなかった。   In addition, in the case of an operation support device such as a smart tool, it is configured to generate not only a tactile sense but also a force (movement). It was inevitable.

このため、指先と道具の間にデバイスを介在させず(空間透明型)、また、操作上の違和感が発生せず、さらに、道具操作を阻害することもなく、指先に触覚を生成させるコンパクトな触覚提示技術の開発が望まれていた。   For this reason, there is no device between the fingertip and the tool (transparent transparent type), there is no sense of incongruity in operation, and the operation of the tool is not hindered. Development of tactile presentation technology has been desired.

本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意検討の結果、以下に記載する発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。以下、各請求項の発明を説明する。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problems can be solved by the invention described below, and has completed the present invention. The invention of each claim will be described below.

請求項1に記載の発明は、
指の両側面を走る2本の求心性神経の各々に沿って当接される2個の刺激電極と、
前記2個の刺激電極よりも掌側に当接される1個のアース電極と、
前記刺激電極の各々に、前記刺激電極端子の各々に対応する波高と周波数の少なくとも一方を制御した所定の電気信号を与える電気信号発生部とを有しており、
前記刺激電極の各々に前記電気信号を与えることにより、前記2本の求心性神経に電気刺激を発生させ、
前記電気刺激により、刺激位置とは異なる指の末節位置に触覚を生じさせることを特徴とする空間透明型触覚提示装置である。
The invention described in claim 1
Two stimulation electrodes abutted along each of the two afferent nerves running on both sides of the finger;
One ground electrode that is in contact with the palm side of the two stimulation electrodes;
Each of the stimulation electrodes has an electrical signal generator that provides a predetermined electrical signal that controls at least one of a wave height and a frequency corresponding to each of the stimulation electrode terminals,
Providing the electrical signal to each of the stimulation electrodes to generate electrical stimulation in the two afferent nerves;
A spatially transparent tactile sensation presentation apparatus characterized in that a tactile sensation is generated at a terminal position of a finger different from a stimulation position by the electrical stimulation.

本発明者は、指に走る神経の解剖学的構造を検討し、指の左右両側面を走る神経(求心性神経)を電気的に刺激することにより、電気刺激位置とは異なる指の末節位置に触覚を知覚させることができること、また、前記電気刺激は、従来の電気刺激と異なり、触覚を発生させるのみであり、力(運動)の発生を伴わないことを見出した。   The present inventor examines the anatomical structure of the nerve running on the finger, and electrically stimulates the nerve running on the left and right sides of the finger (afferent nerve), thereby making the terminal position of the finger different from the electrical stimulation position It has been found that tactile sensations can be perceived, and that the electrical stimulation only generates tactile sensation and does not involve generation of force (movement) unlike conventional electrical stimulation.

具体的には、求心性神経に刺激電極を当接させて、所定の電気信号を流すことにより、求心性神経に電気刺激を与え、指の末節位置(求心性神経の機械受容器)に触覚を生じさせる。   Specifically, the stimulation electrode is brought into contact with the afferent nerve, and a predetermined electrical signal is sent to apply electrical stimulation to the afferent nerve and to sense the terminal position of the finger (mechanical receptor of the afferent nerve). Give rise to

このように、求心性神経への電気刺激により、刺激位置とは異なる位置に触覚を発生させることができる。即ち、刺激位置と知覚位置とにズレを生じさせることができる。このため、指先と道具の間にデバイスを介在させる必要がなく、道具の操作が他のデバイスにより阻害されず、指先で直接道具を把持等することができ、また、操作上での違和感が発生することがない。   Thus, tactile sensation can be generated at a position different from the stimulation position by electrical stimulation to the afferent nerve. That is, it is possible to cause a deviation between the stimulation position and the perceived position. For this reason, there is no need to intervene a device between the fingertip and the tool, the operation of the tool is not hindered by other devices, the tool can be directly gripped by the fingertip, and a sense of incongruity in operation occurs There is nothing to do.

そして、指の末節位置には筋肉が存在しないため、電気刺激による運動が生じることがなく、作業者による作業の自由度が拘束されない。   And since there is no muscle at the terminal position of the finger, there is no movement due to electrical stimulation, and the degree of freedom of work by the operator is not constrained.

本発明者は、さらに検討を進め、刺激電極2点における刺激周波数を適切に制御することにより、短軸方向の2点間の任意の位置に触覚を知覚させることができることを見出した。   The inventor has further studied and found that a tactile sensation can be perceived at an arbitrary position between two points in the short axis direction by appropriately controlling the stimulation frequency at the two stimulation electrodes.

具体的には、例えば、陰極(刺激電極)およびGND電極(アース電極)を、それぞれ人差し指の中節の第2関節近傍と基節(掌側)に配置し、2本の求心性神経に、各々に対応する電流を独立して流し、2つの電流を適切に調整することにより、指の末節位置の短軸方向の任意位置に触覚を知覚させることができる。   Specifically, for example, a cathode (stimulation electrode) and a GND electrode (ground electrode) are arranged in the vicinity of the second joint of the middle segment of the index finger and the proximal segment (palm side), respectively, and the two afferent nerves, A current corresponding to each of them is allowed to flow independently, and by appropriately adjusting the two currents, a tactile sensation can be perceived at an arbitrary position in the short axis direction of the terminal node position of the finger.

なお、この際には、刺激電極2点間の感覚量が統一されるように予め較正しておくことが好ましい。   In this case, it is preferable to calibrate in advance so that the sensory amount between the two stimulation electrodes is unified.

本請求項の発明は、これらの知見に基づくものであり、刺激位置と知覚位置を分離し、さらに、知覚位置を適切に制御しているため、コンパクトな提示部で触覚による多自由度な情報提示が可能となる。   The invention of this claim is based on these findings and separates the stimulus position and the perceived position, and further controls the perceived position appropriately, so that the information is multi-degree of freedom by tactile sense in a compact presentation unit. Presentation is possible.

即ち、刺激位置と知覚位置が分離されているため、指先と道具の間にデバイスを介在させず(空間透明型)、道具操作上での違和感を与えることがなく、また、力を発生させることなく触覚のみを任意の位置に提示することができるため、道具操作を阻害することもなく、情報提示の自由度が高い。このため、効果的かつ実用的な道具支援、特に手術支援を行うことができる。   That is, since the stimulus position and the perceived position are separated, there is no device between the fingertip and the tool (transparent transparent type), there is no sense of incongruity in tool operation, and force is generated. Since only the tactile sensation can be presented at any position, the tool operation is not hindered and the degree of freedom of information presentation is high. For this reason, effective and practical tool support, especially surgery support can be performed.

また、従来の機械式と異なり、電気式であるため、容易にコンパクト化、即ち、小型、軽量化を図ることができ、より低価格化を図ることができる。このため、高度先進医療に留まらず、一般家庭向け用途や工業用途等への応用も期待することができる。   In addition, since it is an electric type unlike a conventional mechanical type, it can be easily made compact, that is, can be reduced in size and weight, and the cost can be further reduced. For this reason, it can be expected not only for highly advanced medical treatment but also for general household use and industrial use.

なお、上記において、「所定の電気信号」とは、触覚を感じさせるために必要な電気信号を意味し、例えば、道具の位置や姿勢を計測して、その結果に基づき、コンピュータプログラムにより刺激パターンを算出し、この刺激パターンに対応して生成される電気信号等を指す。   In the above, the “predetermined electrical signal” means an electrical signal necessary to make the sense of touch sense. For example, the position and orientation of the tool are measured, and based on the result, the stimulation pattern is calculated by a computer program. , And an electrical signal or the like generated corresponding to the stimulation pattern.

請求項2に記載の発明は、
前記刺激電極が、指の関節近傍に当接されていることを特徴とする請求項1に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention described in claim 2
The spatially transparent tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the stimulation electrode is in contact with the vicinity of a finger joint.

関節近傍では、求心性神経が皮膚の浅い箇所を走っているため、局所的な神経のみならず末梢に伸びる神経を確実に刺激でき、安定して刺激位置と知覚位置のずれを生じさせることができ、指末節に触覚を生じさせることができる。
In the vicinity of the joint, the afferent nerve runs in a shallow part of the skin, so it can reliably stimulate not only the local nerve but also the nerve that extends to the periphery, which can cause a stable shift between the stimulation position and the perception position. It is possible to generate a tactile sensation at the fingertip node.

請求項3に記載の発明は、
前記刺激電極が、指の第1関節と第2関節間の指節の第2関節近傍に当接されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention according to claim 3
The spatially transparent tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the stimulation electrode is in contact with a vicinity of a second joint of a phalanx between a first joint and a second joint of the finger. It is.

指の第1関節と第2関節間の指節の第2関節近傍を走る求心性神経の位置は、特に皮膚表面に近いため、末梢に伸びる神経を確実に刺激でき、刺激位置と知覚位置とにズレを生じさせることができる。
Since the position of the afferent nerve running near the second joint of the phalanx between the first joint and the second joint of the finger is particularly close to the skin surface, the nerve extending to the periphery can be stimulated reliably. It is possible to cause a deviation.

なお、上記において、「指の第1関節と第2関節間の指節」とは、親指の場合は基節を指し、その他の指においては中節を指す。   In the above description, the “finger joint between the first joint and the second joint of the finger” indicates the base joint in the case of the thumb and the middle joint in the other fingers.

請求項4に記載の発明は、
前記電気信号は、負電圧のパルス信号であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention according to claim 4
The spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrical signal is a negative voltage pulse signal.

感覚の移動を生じさせるためには、負電圧のパルス信号であることが好ましい。   In order to cause movement of the sense, it is preferably a negative voltage pulse signal.

請求項5に記載の発明は、
前記パルス信号は、波高が一定で周波数が制御されたパルス信号であることを特徴とする請求項4に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention described in claim 5
The spatially transparent tactile sense presentation device according to claim 4, wherein the pulse signal is a pulse signal having a constant wave height and a controlled frequency.

感覚の移動を生じる波高は、人それぞれにバラツキがあるため、感覚の移動を適切に発揮させるためには、波高が一定で周波数が制御されたパルス信号を用いることが好ましい。   Since the wave height that causes the movement of the sensation varies from person to person, it is preferable to use a pulse signal having a constant wave height and a controlled frequency in order to appropriately exhibit the movement of the sensation.

請求項6に記載の発明は、
前記パルス信号は、電圧が−100〜−300V、周波数が0〜100Hz、幅が100〜200μsのパルス信号であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention described in claim 6
6. The spatially transparent haptic presentation device according to claim 4, wherein the pulse signal is a pulse signal having a voltage of −100 to −300 V, a frequency of 0 to 100 Hz, and a width of 100 to 200 μs. It is.

求心性神経を適切に刺激して、触覚を生じさせるためのパルス信号としては、電圧が−100〜−300V、周波数は0〜100Hz、幅は100〜200μsのパルス信号が好ましい。   As a pulse signal for appropriately stimulating the afferent nerve to generate a tactile sensation, a pulse signal having a voltage of −100 to −300 V, a frequency of 0 to 100 Hz, and a width of 100 to 200 μs is preferable.

請求項7に記載の発明は、
前記2個の刺激電極および1個のアース電極が2組用意されており、
1組が親指に、他の1組が人差し指に装着されるものである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置である。
The invention described in claim 7
Two sets of the two stimulation electrodes and one ground electrode are prepared,
The spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 6, wherein one set is attached to a thumb and the other set is attached to an index finger.

親指と人差し指、2本の指に適切な感覚の移動を生じさせることにより、より確実に触覚を知覚させることができる。   By causing appropriate movements of the thumb, the index finger, and the two fingers, the sense of touch can be more reliably perceived.

請求項8に記載の発明は、
指の両側面を走る求心性神経に沿って当接される少なくとも1個の刺激電極と、
前記刺激電極よりも掌側に当接される1個のアース電極と、
前記刺激電極に、前記刺激電極端子に対応する波高と周波数の少なくとも一方を制御した所定の電気信号を与える電気信号発生部とを有しており、
前記刺激電極に前記電気信号を与えることにより、前記求心性神経に電気刺激を発生させ、
前記電気刺激により、刺激位置とは異なる指の末節位置に触覚を生じさせることを特徴とする空間透明型触覚提示装置である。

The invention according to claim 8 provides:
At least one stimulation electrode abutted along the afferent nerve running on both sides of the finger;
One ground electrode that is in contact with the palm side of the stimulation electrode;
The stimulation electrode has an electric signal generation unit that gives a predetermined electric signal in which at least one of a wave height and a frequency corresponding to the stimulation electrode terminal is controlled,
Generating electrical stimulation in the afferent nerve by applying the electrical signal to the stimulation electrode;
A spatially transparent tactile sensation presentation apparatus characterized in that a tactile sensation is generated at a terminal position of a finger different from a stimulation position by the electrical stimulation.

刺激電極は、必ずしも、2個に限定されない。1個であっても、刺激位置と離れた位置に触覚を生じさせることができる。さらに、3個以上の刺激電極を適切に配置することにより、より効果的に触覚を生じさせることができる。   The number of stimulation electrodes is not necessarily limited to two. Even with one, a tactile sensation can be generated at a position away from the stimulation position. Furthermore, a tactile sensation can be generated more effectively by appropriately arranging three or more stimulation electrodes.

請求項9に記載の発明は、
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置を用いていることを特徴とする道具操作支援システムである。
The invention according to claim 9 is:
A tool operation support system using the spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 8.

指先と道具の間にデバイスを介在させることなく、触覚を生成させることができる空間透明型触覚提示装置を有する道具操作支援システムは、コンパクトでありながら、道具操作が阻害されることがなく、所望する情報を適切な位置に触感として提示することができ、各種の道具操作を効率的に支援することができる。   A tool operation support system having a spatially transparent tactile sense presentation device capable of generating a tactile sensation without interposing a device between a fingertip and a tool is compact, and the tool operation is not hindered. Information can be presented as a tactile sensation at an appropriate position, and various tool operations can be efficiently supported.

このような道具操作支援システムの具体的な例としては、例えば、内視鏡手術において臓器の触感を提示する内視鏡用触覚鉗子などの手術支援システム、書道の書き方などを遠隔で指導する書道教育用システム、コンピュータ上に試作した車のハンドルや服飾等の触感や手触り感を体験させるプロトタイピングシステム、ゲーム用リモコンで触感を体験させる振動リモコンの拡張版システム等を挙げることができる。   As a specific example of such a tool operation support system, for example, a calligraphy for remotely instructing a surgical support system such as an endoscopic tactile forceps that presents a tactile sensation of an organ in endoscopic surgery, a calligraphy writing method, etc. Examples include an educational system, a prototyping system for experiencing the touch and feel of a car handle or clothing prototyped on a computer, and an expanded version of a vibration remote control for experiencing the tactile sensation with a game remote control.

請求項10に記載の発明は、
前記道具操作支援システムが、手術支援システムであることを特徴とする請求項9に記載の道具操作支援システムである。
The invention according to claim 10 is:
The tool operation support system according to claim 9, wherein the tool operation support system is a surgery support system.

外科手術においては、重要部位が多く存在しているため、手術支援システムとして、コンパクトでありながら、道具操作が阻害されることがなく、危険領域との接触情報を触感として提示することができる本発明に係る道具操作支援システムを採用することによるメリットは、計り知れない。   Since there are many important parts in surgery, this is a compact surgery support system that can present contact information with dangerous areas as a tactile sensation without being disturbed by tool operation. The advantages of adopting the tool operation support system according to the invention are immeasurable.

本発明によれば、指先と道具の間にデバイスを介在させず(空間透明型)、また、操作上の違和感が発生せず、さらに、道具操作を阻害することもなく、指先に触覚を生成させるコンパクトな触覚提示技術を提供することができる。   According to the present invention, a device is not interposed between the fingertip and the tool (transparent transparent type), and there is no sense of incongruity in operation. It is possible to provide a compact tactile sense presentation technology.

本発明の一実施の形態における空間透明型触覚提示装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a spatially transparent haptic presentation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における電気刺激による触覚生成の処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process of the tactile sense production | generation by the electrical stimulation in one embodiment of this invention. 指に電気的な刺激を与えた際に、刺激位置と知覚位置が分離している様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the irritation | stimulation position and the perception position are isolate | separated when an electrical irritation | stimulation is given to the finger | toe. 電気的な刺激を指に与えるための電気触覚発生装置を中心とする回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit centering on the electric tactile-sense generator for giving an electrical stimulus to a finger | toe. 右の人差し指の各所に電気的な刺激を与えるため、電極の位置を変更している様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the position of an electrode is changed in order to give electrical stimulation to each place of the right index finger. 人差し指の中節の付け根の辺りの両側面に周波数を制御しつつ同時に刺激を与えて、指の先端の短軸方向の特定の箇所に触覚を感じさせる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a stimulus is simultaneously given, controlling a frequency to the both sides | surfaces of the base of the middle finger | toe of an index finger, and the tactile sensation is made to feel at the specific location of the front-end | tip of a finger | toe. 電気刺激を加える周波数と触覚の生じる位置の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the position where the frequency which applies electrical stimulation, and a tactile sense arise.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

本実施の形態は、道具操作支援システムの内でも手術支援システムに関する。
(1)全体の構成
最初に、本実施の形態の空間透明型触覚提示装置の全体構成を、図1を参照しつつ説明する。図1は、本実施の形態における空間透明型触覚提示装置の全体構成図である。
The present embodiment relates to a surgery support system among tool operation support systems.
(1) Overall Configuration First, the overall configuration of the spatially transparent tactile sense presentation device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spatially transparent haptic presentation device according to the present embodiment.

図1において、110は親指用のGND(アース)電極取付用バンドであり、120は親指用の刺激電極取付用バンドであり、130は人差し指用のGND電極取付用バンドであり、140は人差し指用の刺激電極取付用バンドであり、810はパソコンであり、820はメモリであり、830は電気触覚発生装置であり、831は親指の刺激電流用の接続線であり、832は人差し指の刺激電流用の接続線であり、850はセンサであり、851はセンサからの信号線であり、890はメス(レーザメス)等の手術道具であり、900は臓器であり、901は腫瘍であり、920は神経である。また、臓器900の上側中央の上向きの矢印は、医師に注意喚起のために危険領域から遠ざける方向への触覚が生じていることを示す。   In FIG. 1, 110 is a GND (earth) electrode mounting band for the thumb, 120 is a stimulation electrode mounting band for the thumb, 130 is a GND electrode mounting band for the index finger, and 140 is an index finger. 810 is a personal computer, 820 is a memory, 830 is an electric tactile sensation generator, 831 is a connection line for stimulation current of the thumb, and 832 is for stimulation current of the index finger. 850 is a sensor, 851 is a signal line from the sensor, 890 is a surgical tool such as a scalpel (laser scalpel), 900 is an organ, 901 is a tumor, and 920 is a nerve It is. Further, the upward arrow in the upper center of the organ 900 indicates that a tactile sensation is generated in a direction away from the dangerous area in order to alert the doctor.

本実施の形態においては、図1に示す様に、医師が親指と人差し指と中指で手術道具890を保持して臓器900に出来た腫瘍901を切除しようとしている。親指の基節の第2関節に親指用の刺激電極取付用バンド120が、第2関節より掌側に親指用のGND電極取付用バンド110が巻き付けられている。また、人差し指の中節の基節側には人差し指用の刺激電極取付用バンド140が、基節には人差し指用のGND電極取付用バンド130が巻き付けられている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a doctor is trying to remove a tumor 901 formed in an organ 900 by holding a surgical tool 890 with the thumb, index finger, and middle finger. A stimulation electrode mounting band 120 for the thumb is wound around the second joint of the thumb joint, and a GND electrode mounting band 110 for the thumb is wound around the palm side of the second joint. Further, a stimulation electrode mounting band 140 for the index finger is wound around the proximal side of the middle segment of the index finger, and a GND electrode mounting band 130 for the index finger is wound around the base node.

また、センサ850は、手術道具890の動きを監視しており、信号線851を介して監視結果がパソコン810に入力される。パソコン810内のメモリ820には、予めCTスキャンで得られた臓器900に関する位置データおよび3次元の形状データが入力されている。そしてパソコン810は、手術道具890が神経920に近づくとこれを認識し、電気触覚発生装置830に所定の電気信号の発生を指示する。電気触覚発生装置830から所定の電気信号が発せられると、その刺激によって親指と人差し指の末節の短軸方向の所定位置に、警告のための危険領域を回避する方向の触覚が発生する。   The sensor 850 monitors the movement of the surgical tool 890, and the monitoring result is input to the personal computer 810 via the signal line 851. In the memory 820 in the personal computer 810, position data and three-dimensional shape data regarding the organ 900 obtained in advance by CT scan are input. The personal computer 810 recognizes when the surgical tool 890 approaches the nerve 920 and instructs the electric tactile sensation generator 830 to generate a predetermined electric signal. When a predetermined electric signal is generated from the electric tactile sensation generation device 830, a tactile sensation in a direction that avoids a warning danger area is generated at a predetermined position in the short axis direction of the last node of the thumb and index finger by the stimulation.

なお、本発明では、あくまでも触覚が発生するだけであり、従来のようなスマートツールと異なり、力は発生しない。このため、現在以上に手術道具890を神経920の方向に近づけるか否かは医師の判断による。   In the present invention, only a tactile sensation is generated, and no force is generated unlike a conventional smart tool. For this reason, it is up to the doctor to determine whether or not the surgical tool 890 is closer to the nerve 920 than at present.

(2)全体の制御
次に、図1に示す空間透明型触覚提示装置の全体の制御について、図2を参照しつつ説明する。図2は、本実施の形態における電気刺激による触覚生成の処理の流れを示す図である。
(2) Overall Control Next, overall control of the spatially transparent tactile sense presentation device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing for generating a tactile sensation by electrical stimulation in the present embodiment.

図2において、811は位置計測手段であり、812は位置合せ手段であり、813は反力生成計算手段であり、814は刺激への変換手段であり、これらの手段による作用は全て四角の破線で示すパソコン810内に格納されているプログラムに従った計算によりなされる。また、メモリ820内には、前記の通り予めCTスキャン等で取得された臓器や危険領域の3次元形状データ821が格納されている。   In FIG. 2, 811 is a position measuring means, 812 is an alignment means, 813 is a reaction force generation calculating means, 814 is a means for converting to a stimulus, and all the actions by these means are square broken lines. The calculation is performed according to a program stored in the personal computer 810 shown in FIG. Further, the memory 820 stores the three-dimensional shape data 821 of the organ and the dangerous area acquired in advance by CT scan or the like as described above.

医師840が手術道具890を直接手に持って操作し、その動きをセンサ850が捉えて、手術道具890の動きに関するデータがパソコン810に入力される。パソコン810では、予め入力されている臓器や危険領域の3次元形状データ821を参照して位置合せが行われる。そして、必要に応じて所定の反力に対応した触覚を発生させるための計算が行われ、電気触覚発生装置830に、前記の計算に基づく所定の電気信号が発生し、図1の各刺激電極取付け用バンドに取付けられた刺激電極を通じて、電気信号が指の両側の求心性神経に伝えられ、その刺激によって医師840の親指と人差し指に所定の触覚が発生して注意喚起が行われる。   The doctor 840 operates the surgical tool 890 directly in the hand, the movement is captured by the sensor 850, and data regarding the movement of the surgical tool 890 is input to the personal computer 810. In the personal computer 810, alignment is performed with reference to the three-dimensional shape data 821 of the organ and the dangerous area input in advance. Then, a calculation for generating a tactile sensation corresponding to a predetermined reaction force is performed as necessary, and a predetermined electric signal based on the above calculation is generated in the electric tactile sensation generating device 830, and each stimulation electrode of FIG. An electrical signal is transmitted to the afferent nerves on both sides of the finger through the stimulation electrode attached to the attachment band, and a predetermined tactile sensation is generated on the thumb and forefinger of the doctor 840 by the stimulation, and attention is given.

次に、電気的な刺激を指に与えるための装置の構成を、図4に示す。図4において、835は親指用の電気触覚発生部であり、111は親指用のGND電極取付け用バンド110の電極であり、121と122は親指用の刺激電極取付け用バンド120の電極であり、接触面積は4mm程度である。これにより、簡単に指に取り付けることと、適切な電気刺激を与えることが可能となり、また取り付けても指先での作業に支障が発生しない。 Next, FIG. 4 shows a configuration of a device for applying an electrical stimulus to a finger. In FIG. 4, reference numeral 835 denotes an electric tactile sensation generating unit for the thumb, 111 denotes an electrode of the GND electrode mounting band 110 for the thumb, 121 and 122 denote electrodes of the stimulation electrode mounting band 120 for the thumb, The contact area is about 4 mm 2 . As a result, it is possible to easily attach the finger to the finger and to give an appropriate electrical stimulus, and even if attached, the work at the fingertip will not be hindered.

(3)触覚の発生
次に、電気信号による刺激で指に多自由度の触覚を発生させることに関して説明する。
(3) Generation of tactile sensation Next, generation of a multi-degree-of-freedom tactile sensation with a stimulus by an electric signal will be described.

(イ)電気刺激の位置と触覚の発生位置
電気刺激の位置と触覚の発生位置及び両位置の関係について、図3を参照しつつ説明する。図3は、指に電気的な刺激を与えた際に、刺激位置と知覚位置が分離されている様子を示す図である。図3の(a)は、手の平を上向きにし、さらに水平にした状態における人差し指を上方から見た図であり、(b)は人差し指の一部を表している。図3において、200は指であり、210は末節であり、220は中節であり、230は基節であり、241は左の求心性神経であり、242は右の求心性神経である。また、261は左の電気刺激付与箇所であり、262は右の電気刺激付与箇所であり、250は触覚発生箇所であり、263はGND(アース)電極である。なお、上記において、右、左は、手の甲から見た方向を示している。
(A) Electrical Stimulation Position and Tactile Generation Position The relationship between the electrical stimulation position, the tactile generation position, and both positions will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a state where the stimulation position and the perceived position are separated when an electrical stimulation is applied to the finger. FIG. 3A is a view of the index finger as seen from above with the palm facing upward and further horizontal, and FIG. 3B shows a part of the index finger. In FIG. 3, 200 is a finger, 210 is a terminal node, 220 is a middle node, 230 is a proximal node, 241 is a left afferent nerve, and 242 is a right afferent nerve. Reference numeral 261 denotes a left electrical stimulation application location, 262 denotes a right electrical stimulation application location, 250 denotes a tactile sense generation location, and 263 denotes a GND (ground) electrode. In the above description, the right and left indicate directions viewed from the back of the hand.

図3の(a)に示されるように、手の先端の触覚を感じる左右の求心性神経241、242は何れも指200の側面の表面近くを通っている。そして解剖学的構造より、左右の求心性神経241、242の指200の中節220の基節側、即ち第2関節近くを電気的に刺激をすれば、各々指200の末節210の左右で触覚(圧迫感)が発生する。   As shown in FIG. 3A, the left and right afferent nerves 241 and 242 that sense the tactile sensation of the tip of the hand both pass near the surface of the side surface of the finger 200. From the anatomical structure, if the proximal side of the middle segment 220 of the finger 200 of the left and right afferent nerves 241 and 242, that is, the vicinity of the second joint, is electrically stimulated, the left and right of the terminal node 210 of the finger 200 respectively. A tactile sensation (compression) occurs.

電気刺激付与箇所261、262を中節220の第2関節近傍の側面にする理由は、左右の求心性神経241、242が分岐していないこと、皮膚の電気抵抗が少ないこと、筋肉が無いため指の運動が生じないためである。   The reason why the electrical stimulation application locations 261 and 262 are the side surfaces in the vicinity of the second joint of the middle joint 220 is that the left and right afferent nerves 241 and 242 are not branched, the electrical resistance of the skin is small, and there is no muscle. This is because finger movement does not occur.

即ち、図3の(b)に示す様に、電気刺激付与箇所261に電気刺激を与えることにより、先端側の触覚発生箇所250、具体的には、機械受容器に、その刺激による触覚が発生する。このため、図3の(b)の白抜き矢印で示す様に、電気的刺激を与える箇所と、その刺激による触覚が発生する箇所にズレが生じる。   That is, as shown in FIG. 3B, when an electrical stimulus is applied to the electrical stimulus application location 261, a tactile sensation due to the stimulus is generated at the tactile sensation generation location 250, specifically, the mechanoreceptor. To do. For this reason, as shown by the white arrow in FIG. 3B, there is a difference between a place where an electrical stimulus is applied and a place where a tactile sensation is generated by the stimulus.

このズレが生じるため、各指の先端部で、各電極に影響されることなく手術道具890等の医療機器を直接保持している状態で触覚を感じる様にすることが可能となる。   Since this deviation occurs, it becomes possible to feel a tactile sensation while directly holding a medical device such as the surgical tool 890 at the tip of each finger without being affected by each electrode.

(ロ)刺激位置と触覚発生位置のズレに関する実験
健康な男性9名を被験者として、電気刺激を与える箇所とその刺激により触覚が発生する箇所のズレについて、実験を行った。
(B) Experiment on deviation between stimulation position and tactile sensation generation position With respect to nine healthy men as subjects, an experiment was conducted on a deviation between a place where an electrical stimulus is applied and a place where a tactile sensation occurs due to the stimulus.

実験の内容について図5を参照しつつ説明する。図5は、右の人差し指の各所に電気的な刺激を与えるため、刺激電極の位置を変更している様子を示す図である。図5に示すように、実験は、刺激電極の位置を変更して、右の人差し指の各所に電気的な刺激を与え、触覚を感じた箇所を調査した。なお、図5の升目は4mmである。また、電気刺激パルスは、明瞭な振動覚が得られ、順応が起こり難い周期0.1s、幅200μsのパルスを用いた。   The contents of the experiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the position of the stimulation electrode is changed in order to apply electrical stimulation to various portions of the right index finger. As shown in FIG. 5, in the experiment, the position of the stimulation electrode was changed, electrical stimulation was given to each part of the right index finger, and the part where the tactile sensation was felt was investigated. In addition, the grid of FIG. 5 is 4 mm. The electrical stimulation pulse used was a pulse having a period of 0.1 s and a width of 200 μs, in which a clear sense of vibration was obtained and adaptation was difficult to occur.

表1に、電極のGNDと陰極の位置の組合せを示す。表1に示す様に合計10箇所で測定した。なお、表1のアルファベットは、図5の左側に表示されたアルファベットの位置に対応し、数字は、図5の上に表示された数字に対応する。   Table 1 shows combinations of the GND and cathode positions of the electrodes. As shown in Table 1, measurements were made at a total of 10 locations. The alphabets in Table 1 correspond to the positions of the alphabets displayed on the left side of FIG. 5, and the numbers correspond to the numbers displayed on the top of FIG.

表2に、電気的な刺激を与えた箇所と触覚を感じた箇所の対応を示す。なお、表2の陰極の位置および知覚位置(平均値)は、図5のI−1(一番下の指の図の左下の位置)の箇所を長さ方向と幅(短軸)方向の原点(0,0)として表示している。   Table 2 shows the correspondence between places where electrical stimulation was given and places where a tactile sensation was felt. In addition, the position of the cathode and the perceived position (average value) in Table 2 are the positions in the length direction and the width (short axis) direction of I-1 in FIG. 5 (the lower left position in the bottom finger diagram). Displayed as the origin (0, 0).

Figure 0005549979
Figure 0005549979

Figure 0005549979
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表2に示すように、知覚位置の長さ方向の平均値は、陰極の長さ方向の位置を示す数字(括弧内の左側の数字)より小さい。これにより、指の長軸方向については、刺激電極位置に対して知覚位置が指末節に近い部位に知覚されることが分かる。特に、電極が指側面下方から真下に位置において、中節の刺激が末節に生じていることが分かる。さらに、標準偏差を考慮すると、刺激位置の範囲に知覚位置が含まれないことが分かる。   As shown in Table 2, the average value of the perceived position in the length direction is smaller than the number indicating the position in the length direction of the cathode (the number on the left side in parentheses). Thereby, it can be seen that, in the long axis direction of the finger, the perceived position is perceived at a site close to the fingertip node with respect to the stimulation electrode position. In particular, it can be seen that the stimulation of the middle segment occurs in the terminal segment when the electrode is located directly below the finger side surface. Furthermore, when the standard deviation is considered, it can be seen that the perceived position is not included in the range of the stimulation position.

(ハ)多重的な触覚の発生
次に、多重的な触覚の発生について説明する。これは、2部位を同時に刺激すると、両方の刺激点の間に刺激像を生じる現象(感覚の移動、ファントムセンセーション、Phantom Sensation)を利用して、特定の箇所に触覚を生じさせるものである。
(C) Generation of multiple haptics Next, the generation of multiple haptics will be described. In this method, a tactile sensation is generated at a specific location by utilizing a phenomenon (stimulus movement, phantom sensation, phantom sensation) that generates a stimulation image between both stimulation points when two sites are stimulated simultaneously.

ファントムセンセーションについて、6名の被験者を対象として、周波数を25〜100Hzと変化させて行った実験を、図6と図7を参照しつつ説明する。図6は、人差し指の中節の付け根の辺りの左右両側面で腹部よりの箇所を同時に刺激し、周波数を制御することにより先端の短軸方向(指の超軸方向に直角の方向)の特定の箇所に触覚を、即ち、多自由度の情報を提示する様子を示す図である。また、図7は、電気刺激を加える周波数と触覚の生じる位置の測定結果を示す図である。   The phantom sensation will be described with reference to FIGS. 6 and 7 for an experiment conducted by changing the frequency from 25 to 100 Hz for six subjects. Fig. 6 shows the short axis direction of the tip (perpendicular to the super-axis direction of the finger) by simultaneously stimulating the area from the abdomen on both the left and right sides near the base of the middle segment of the index finger and controlling the frequency. It is a figure which shows a mode that a tactile sense, ie, the information of multiple degrees of freedom, is shown to this location. Moreover, FIG. 7 is a figure which shows the measurement result of the position where the frequency which applies electrical stimulation, and a tactile sense generate | occur | produce.

図6において、263はGND電極であり、255は触覚発生箇所であり、dは触覚発生箇所255の図面上の下端からの距離である。なお、下端が0.00であり、上端が1.00である。また、図7において、横軸は、左右の電極に与える刺激の周波数とした時に{(f1−f2)/max[f1,f2]}で定義される変数γであり、縦軸は、距離dである。また、max[f1,f2]は、f1とf2の内、大きい方の周波数を指す。   In FIG. 6, 263 is a GND electrode, 255 is a tactile sensation occurrence location, and d is a distance from the lower end of the tactile sensation occurrence location 255 in the drawing. The lower end is 0.00 and the upper end is 1.00. In FIG. 7, the horizontal axis is a variable γ defined by {(f1−f2) / max [f1, f2]} when the frequency of stimulation applied to the left and right electrodes is taken, and the vertical axis is the distance d. It is. Further, max [f1, f2] indicates the larger frequency of f1 and f2.

図7から分かる通り、γはdにほぼ比例しており、そして、図6と図7から分かる様に、触覚の中心位置は左右(図6では上下)何れかの電極の内で周波数の大きい電極側に移動し、さらに左右へ移動する量の指の左右の幅に対する比率は、左右の周波数の差を大きい方の周波数で割った商に比例する。これを、図7を参照しつつ具体的に説明する。例えば、左右の周波数が同じであれば、γ=0であり、触覚はd=0.50、即ち指の左右の中心に生じる。また、右(f1)が100で左(f2)が0であればγ=1であり、触覚はd=1.00となるため指の右側面に生じる。右(f1)が0で左(f2)が100であればγ=−1となり、触覚はd=0.00となるため指の左側面に生じる。   As can be seen from FIG. 7, γ is substantially proportional to d, and as can be seen from FIGS. 6 and 7, the center position of the tactile sensation has a large frequency in either the left or right electrode (up and down in FIG. 6). The ratio of the amount of movement to the electrode side and further to the left and right with respect to the left and right width of the finger is proportional to the quotient obtained by dividing the difference between the left and right frequencies by the larger frequency. This will be specifically described with reference to FIG. For example, if the left and right frequencies are the same, γ = 0 and tactile sensation occurs at d = 0.50, that is, at the center of the left and right sides of the finger. If the right (f1) is 100 and the left (f2) is 0, γ = 1, and the tactile sensation is d = 1.00, so that it occurs on the right side of the finger. If the right (f1) is 0 and the left (f2) is 100, γ = −1, and the tactile sensation is d = 0.00.

なお、図6では平面的であるが、実際の人の指の腹部断面は略楕円形である。そして、前記のファントムセンセーションによって触覚を感じる箇所はこの楕円の孤上に存在する。これも、指の腹部断面を円で近値して触覚ベクトル表現とすることも可能である。   In addition, although it is planar in FIG. 6, the abdominal section of an actual person's finger is substantially elliptical. And the part which feels a tactile sense by the said phantom sensation exists on this ellipse. It is also possible to make a tactile vector expression by approaching the abdominal section of the finger with a circle.

(ニ)実際の触覚の発生
指による道具の把持は、道具にもよるが、一般的には親指と人差し指の先端の腹部と中指の右側面(右利きの人)で保持され、親指と人差し指の先端の腹部の触覚が利用され、中指の側面は保持に利用される。従って、このことを考慮して、一般的には、親指と人差し指の先端の腹部に触覚を発生させることとなる。
(D) Occurrence of actual tactile sensation The gripping of a tool by a finger depends on the tool, but is generally held by the abdomen of the tip of the thumb and index finger and the right side of the middle finger (right-handed person), and the thumb and index finger The tactile sensation of the tip of the abdomen is used, and the side of the middle finger is used for holding. Therefore, in consideration of this, generally, a tactile sensation is generated at the abdomen of the tip of the thumb and index finger.

(ホ)刺激波形と安定化
感覚の移動を生じさせるためには、皮膚の浅い箇所の神経を刺激する必要があるため、陽極電流でなく陰極電流で刺激する。しかし、刺激位置にも触覚(押圧)の受容器が存在しているため、末節に伸びる深部の神経を刺激しないような微弱な刺激の場合、刺激位置の受容器のみが選択的に刺激される。このため、感覚の移動(ズレ)を確実に生じさせるためには、ある程度の刺激量、経験的には200V程度の刺激量が必要となる。
(E) Stimulation waveform and stabilization Since it is necessary to stimulate nerves in a shallow part of the skin in order to cause sensory movement, stimulation is performed with a cathode current instead of an anode current. However, because there is a tactile (pressing) receptor at the stimulation position, only a receptor at the stimulation position is selectively stimulated in the case of a weak stimulation that does not stimulate the deep nerve extending to the terminal node. . For this reason, in order to surely cause the movement (displacement) of the sense, a certain amount of stimulation, experientially, a stimulation amount of about 200 V is required.

なお、人の皮膚抵抗は数十kΩであり、電気刺激で触覚を知覚するためには最低でも0.1mAの電流が必要である。このため、電圧としては200v程度が好ましくなる。また、電気的なパルス信号で神経活動を模擬するためには、幅200μs、周期1〜1000ms程度が好ましい。   The human skin resistance is several tens of kΩ, and a current of at least 0.1 mA is required to perceive a tactile sense with electrical stimulation. For this reason, the voltage is preferably about 200v. Further, in order to simulate neural activity with an electric pulse signal, a width of 200 μs and a period of about 1 to 1000 ms are preferable.

本発明は、高度の手作業が必要な産業分野、例えば医療業における手術、教育産業における書道、ゲーム産業におけるリモコン操作等に利用できる。   The present invention can be used in industrial fields that require high-level manual work, such as surgery in the medical industry, calligraphy in the education industry, and remote control operation in the game industry.

110 親指用のGND電極取付用バンド
111 親指用のGND電極取付け用バンドの電極
120 親指用の刺激電極取付用バンド
121、122 親指用の刺激電極取付け用バンドの電極
130 人差し指用のGND電極取付用バンド
140 人差し指用の刺激電極取付用バンド
200 指
210 末節
220 中節
230 基節
241 左の求心性神経
242 右の求心性神経
250、255 触覚発生箇所
261 左の電気刺激付与箇所
262 右の電気刺激付与箇所
263 GND電極
810 パソコン
811 位置計測手段
812 位置合せ手段
813 反力生成計算手段
814 刺激への変換手段
820 メモリ
821 3次元形状データ
830 電気触覚発生装置
831 親指の刺激電流用の接続線
832 人差し指の刺激電流用の接続線
835 親指用の電気触覚発生部
840 医師
850 センサ
851 センサからの信号線
890 手術道具
900 臓器
901 腫瘍
920 神経
110 GND electrode mounting band for thumb 111 GND electrode mounting band electrode for thumb 120 Stimulation electrode mounting band for thumb 121, 122 Stimulation electrode mounting band electrode for thumb 130 GND electrode mounting for index finger Band 140 Band for attaching stimulation electrode for index finger 200 Finger 210 Terminal segment 220 Middle segment 230 Base segment 241 Left afferent nerve 242 Right afferent nerve 250, 255 Tactile sensation generation site 261 Left electrical stimulation application site 262 Right electrical stimulation Application location 263 GND electrode 810 Personal computer 811 Position measurement means 812 Positioning means 813 Reaction force generation calculation means 814 Stimulus conversion means 820 Memory 821 Three-dimensional shape data 830 Electric tactile sensation generator 831 Connection line 832 for thumb stimulation current Index finger Connection line for stimulation current of 835 Electric contact for thumb Signal line 890 surgical tool 900 organ 901 tumor 920 nerves from generator 840 Physicians 850 sensor 851 sensor

Claims (10)

指の両側面を走る2本の求心性神経の各々に沿って当接される2個の刺激電極と、
前記2個の刺激電極よりも掌側に当接される1個のアース電極と、
前記刺激電極の各々に、前記刺激電極端子の各々に対応する波高と周波数の少なくとも一方を制御した所定の電気信号を与える電気信号発生部とを有しており、
前記刺激電極の各々に前記電気信号を与えることにより、前記2本の求心性神経に電気刺激を発生させ、
前記電気刺激により、刺激位置とは異なる指の末節位置に触覚を生じさせることを特徴とする空間透明型触覚提示装置。
Two stimulation electrodes abutted along each of the two afferent nerves running on both sides of the finger;
One ground electrode that is in contact with the palm side of the two stimulation electrodes;
Each of the stimulation electrodes has an electrical signal generator that provides a predetermined electrical signal that controls at least one of a wave height and a frequency corresponding to each of the stimulation electrode terminals,
Providing the electrical signal to each of the stimulation electrodes to generate electrical stimulation in the two afferent nerves;
A spatially transparent tactile sensation presentation apparatus characterized in that a tactile sensation is generated at a terminal position of a finger different from the stimulation position by the electrical stimulation.
前記刺激電極が、指の関節近傍に当接されていることを特徴とする請求項1に記載の空間透明型触覚提示装置。   The spatially transparent tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the stimulation electrode is in contact with the vicinity of a finger joint. 前記刺激電極が、指の第1関節と第2関節間の指節の第2関節近傍に当接されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空間透明型触覚提示装置。   The spatially transparent tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the stimulation electrode is in contact with a vicinity of a second joint of a phalanx between a first joint and a second joint of the finger. . 前記電気信号は、負電圧のパルス信号であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置。   The spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrical signal is a negative voltage pulse signal. 前記パルス信号は、波高が一定で周波数が制御されたパルス信号であることを特徴とする請求項4に記載の空間透明型触覚提示装置。   The spatially transparent tactile sensation presentation apparatus according to claim 4, wherein the pulse signal is a pulse signal having a constant wave height and a controlled frequency. 前記パルス信号は、電圧が−100〜−300V、周波数が0〜100Hz、幅が100〜200μsのパルス信号であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の空間透明型触覚提示装置。   6. The spatially transparent haptic presentation device according to claim 4, wherein the pulse signal is a pulse signal having a voltage of −100 to −300 V, a frequency of 0 to 100 Hz, and a width of 100 to 200 μs. . 前記2個の刺激電極および1個のアース電極が2組用意されており、
1組が親指に、他の1組が人差し指に装着されるものである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置。
Two sets of the two stimulation electrodes and one ground electrode are prepared,
The spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 6, wherein one set is attached to a thumb and the other set is attached to an index finger.
指の両側面を走る求心性神経に沿って当接される少なくとも1個の刺激電極と、
前記刺激電極よりも掌側に当接される1個のアース電極と、
前記刺激電極に、前記刺激電極端子に対応する波高と周波数の少なくとも一方を制御した所定の電気信号を与える電気信号発生部とを有しており、
前記刺激電極に前記電気信号を与えることにより、前記求心性神経に電気刺激を発生させ、
前記電気刺激により、刺激位置とは異なる指の末節位置に触覚を生じさせることを特徴とする空間透明型触覚提示装置。
At least one stimulation electrode abutted along the afferent nerve running on both sides of the finger;
One ground electrode that is in contact with the palm side of the stimulation electrode;
The stimulation electrode has an electric signal generation unit that gives a predetermined electric signal in which at least one of a wave height and a frequency corresponding to the stimulation electrode terminal is controlled,
Generating electrical stimulation in the afferent nerve by applying the electrical signal to the stimulation electrode;
A spatially transparent tactile sensation presentation apparatus characterized in that a tactile sensation is generated at a terminal position of a finger different from the stimulation position by the electrical stimulation.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空間透明型触覚提示装置を用いていることを特徴とする道具操作支援システム。   A tool operation support system using the spatially transparent tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 8. 前記道具操作支援システムが、手術支援システムであることを特徴とする請求項9に記載の道具操作支援システム。   The tool operation support system according to claim 9, wherein the tool operation support system is a surgery support system.
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