| Project/Area Number |
23K24882
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| Project/Area Number (Other) |
22H03626 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Osaka University (2024)
The University of Tokyo (2022-2023) |
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Principal Investigator |
吉元 俊輔 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00646755)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 生体イメージング / ハプティクス / インピーダンストモグラフィ / 知覚特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，力触覚刺激の時空間伝播と人間の運動・認知・心理などの特性の関係に着目し，身体構造や生体信号から人の触知覚システムを理解し，力触覚提示がもたらす効果を拡張するための設計指針を明らかにすることを目的とする．そのため，研究代表者が独自に開発を進めてきた機能的トモグラフィ技術と力触覚提示技術を高度に融合・拡張することによって簡便で非侵襲な触知覚イメージング技術を創成する．特に，力触覚刺激によって生じる手腕断面の神経活動・筋活動・血流変化などの生体反応と，人の運動・感覚・心理などの関係を様々な条件で評価し，同定した人の力触覚特性を体系化する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，力触覚情報の時空間伝播に着目し，身体構造や生体信号から人の触知覚システムを理解し，力触覚提示がもたらす効果を拡張するための設計指針を明らかにすることを目的とする．そのため，研究代表者が独自に開発を進めてきた機能的トモグラフィ技術と力触覚提示技術を高度に融合・拡張することによって簡便で非侵襲な触知覚イメージング技術を創成する．
2023年度は，(1) 高精細に触覚刺激情報を計測可能な機能的トモグラフィに関する研究，(2) 触覚刺激の特性を詳細に理解するための研究，(3) バルーンアクチュエータを利用した力触覚デバイスにより提示可能な感覚の評価に取り組んだ．(1)については，指先で触れた物体との相互作用によって生じる接触圧力分布を高精細に計測可能な装着型のトモグラフィ型触覚センサを開発し，そのセンサ材料選定に関する基礎的知見を得るとともに，展示会等でその応用可能性を示すデモンストレーションを行った．さらに，接触圧力分布のみならず温度分布を同時に計測する手法や，近接分布と接触圧力分布を同時に計測可能なハイブリッド型のイメージング技術の提案とその実証のための基礎的なデータ取得を行った．(2)については，振動提示デバイスの把持状態が知覚に与える影響を詳細に理解するため，接触圧力分布の計測と振動による知覚特性測定を組み合わせ，40 Hz程度の低周波振動においては把持力に応じて感度低下が見られる一方で，250 Hz程度の周波数では感度低下が生じないことを明らかにした．さらに，物体に触れた際の感性情報と接触圧力分布のデータを取得し，物理的データから感性情報を推定するシステムの構築にも取り組んだ．(3)については，配列化したバルーンアクチュエータにより接触圧力分布を再現する力触覚提示システムを構築し，提示される感覚の品質や心理的負担の軽減効果などを検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は，これまでの技術的な蓄積を集結し，触覚センサの高性能化に成功したほか，新たに複数の物理情報を推定可能なイメージング手法を開発することができた．さらに，開発した計測技術を利用することによって，複雑な状況下における力触覚の知覚特性の理解につながる成果を得ることができた．また，新たに開発した力触覚提示デバイスを応用することで，心理的な負担を軽減する効果をもたらすシステムの構築が可能であることを示すことができた．これらの成果は，IEEE Transactions on Industrial Electronicsなどのトップジャーナルへの論文採択や，国際会議での発表，多数の受賞につながった．以上から，基礎技術とその応用展開まで，期待以上の成果が得られたと考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
トモグラフィに関しては，筋組織の運動を始めとした生体内部のイメージングに関する方法論を探求する．知覚特性の評価については，電気刺激やバルーンアクチュエータを利用した触覚刺激を利用し，より複雑なパラメータの影響を明らかにする．さらに，コミュニケーションや身体運動などの具体的な状況を想定した力触覚フィードバックによる介入の効果を被験者実験により調べ，本研究の成果を取りまとめる．
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