| Project/Area Number |
21K12659
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
山崎 陽一 関西学院大学, 工学部, 准教授 (90780148)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 触感 / 生体シミュレーション / マルチスケールモデル / テクスチャ / 知覚情報処理 / バイオメカニクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、表面テクスチャを撫でた際に得られる触感を対象に、モノの表面を撫でた際の指に生じる空間的物理作用を可視化するシミュレーション手法を構築し、空間的作用量と触感の関係をモデル化することで、表面テクスチャの情報が触感形成に至る過程に関する定量的な視点を提供する。本研究の成果は、感性価値に基づくモノづくりに寄与し、さらに触感形成における表面テクスチャ情報コーディングの性質解明への波及効果も期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，テクスチャ触感の形成メカニズムを解明するため，表面テクスチャと指の接触による力学的な相互作用のシミュレーションを通して知覚物理量の統合様式をマルチスケールモデルとして表現し、数理的理解を深めることを目指している．2022年度は，2021年度に構築した指と物体の接触シミュレータの妥当性検証と改良に取り組んだ．特に，指の解剖学的構造に基づいた相互作用の特異な性質の有無を確認するための計測実験を行い，この特性をシミュレータにより再現できるかを検討した．計測実験では，13種の布地を上下左右の4方向から撫でた際に指に生じる振動情報及びその際に感じた触感の計測を実施し，同じ物質を撫でた際に得られる触感が同じであっても撫でる方向により指に生じる振動の性質が異なることが明らかになった．一方で，それまでに構築したシミュレーションモデルで異方性を十分に再現できない課題が明らかになった．そこで2023年度はこれを解決するため，指内部の解剖学的構造の再現精度や指と物体の接触状態に関する境界条件の設定について見直しを行い，シミュレータの改良に取り組んだ．具体的には，指の内部構造に由来する異方性を考慮可能なパラメータ表現を導入したシミュレーションモデルの構築を行った．シミュレーションモデルは，撫でる方向による異なる振動状態を形成することまでは確認できたが，ヒトの指で生じる特性を厳密に再現できているかについては十分に確認できていない．このシミュレーションモデルの妥当性は，最終的に構築するマルチスケールモデルの妥当性に直結する．そのため情報統合様式のモデリングと並行して，ヒトの指で実際に生じている振動状態とシミュレーションモデルの出力の比較とモデルパラメータの調整を行う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画では2023年度中にテクスチャ触感の形成に関するマルチスケールモデルの構築とその知覚特性の評価を実施する予定だったが，指の振動特性の異方性に関する再現性を高めたシミュレーションモデルの改良の必要性が生じたことや，他業務の増加により想定よりも開発に時間が割けなかったため，当初予定よりも遅延が生じている．一方で，研究内容については概ね計画通りに進んでおり，2024年度中に最終的なモデル構築とその評価まで到達できる見込みである．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，シミュレーションモデルのさらなる精度向上とシミュレーション結果の実験データとの照合を通して妥当性を評価しつつ，テクスチャ触感の形成メカニズムに関する数理的理解を深めるため，知覚物理量の統合様式に焦点を当てたモデル構築を目指す．具体的には，改良されたシミュレーションモデルを用いて異方性を含む指と物体の接触における力学的相互作用を詳細に分析し，そこから見出された物理的特徴量とテクスチャ触感との関係をモデリングする．また，この取り組みにより明らかになったテクスチャ触感の形成機序を国際会議や論文誌への投稿といった形で対外発表し，研究成果の社会への還元にも務める．
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