マルチスケール層状のパチニアのcorpuscleの生体力学的モデル

このホワイトペーパーでは、ラメラ構造のマルチスケール分析モデルと、パチニアのコーパスル（PC）の生体力学的応答について説明します。10 Hzから数kHzまでの高周波振動材（VT）刺激を検出するためのPCラメラ構造の寄与を分析するために、モデル応答は台形および副鼻腔刺激に対して研究されます。このモデルは、さまざまな数のラメラを持つさまざまなサイズのPCに対してスケーラブルにするラメラ構造のいくつかの一般化可能な機能を識別します。このモデルは、圧縮 - 転換 - 移動融合（CTTF）と呼ばれる再帰的伝達機能（CTTF）と呼ばれる再帰的伝達機能の観点から、ラメラ構造の機械的信号条件付けを説明しています。分析結果は、PCレイヤーインデックスが15を超えると、PCインナーコア（IC）が最も外側のレイヤーのステップ圧縮に対して1ミリ秒以内にリラックスすることを示しています。このモデルでは、各PC層の質量を考慮して、ラメラ構造の生体力学的応答に対する影響を調査します。インターラメラー間隔とその生体力学的特性とモデル応答は、文献の実験データで検証されています。提案されたモデルは、人間の皮膚の高周波VT感度を分析するために、多様性を考慮したPCのネットワークをシミュレートするために使用できます。

This paper describes a multiscale analytical model of the lamellar structure and the biomechanical response of the Pacinian Corpuscle (PC). In order to analyze the contribution of the PC lamellar structure for detecting high-frequency vibrotactile (VT) stimuli covering 10 Hz to a few kHz, the model response is studied against trapezoidal and sinusoidal stimuli. The model identifies a few generalizable features of the lamellar structure which makes it scalable for different sizes of PC with different number of lamellae. The model describes the mechanical signal conditioning of the lamellar structure in terms of a recursive transfer-function, termed as the Compression-Transmittance-Transfer-Function (CTTF). The analytical results show that with the increase of the PC layer index above 15, the PC inner core (IC) relaxes within 1 ms against step compression of the outermost layer. This model also considers the mass of each PC layer to investigate its effect on the biomechanical response of the lamellar structure. The interlamellar spacing and its biomechanical properties along with the model response are validated with experimental data in the literature. The proposed model can be used for simulating a network of PCs considering their diversity for analyzing the high-frequency VT sensitivity of the human skin.