2017 Fiscal Year Research-status Report
指先振動刺激による筋活動の誘発と力覚様感覚を提示するインタフェースの開発
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15K00288
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| Research Institution | Tokyo Polytechnic University |
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Principal Investigator |
久米 祐一郎 東京工芸大学, 工学部, 教授 (20161713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 統太 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00337875)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ヒューマンインタフェース / 力覚様感覚 / 振動刺激 / 指の筋群 / 誘発筋電 / H-反射 / 押下 / 力覚提示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は前年度に続いて指先への震動刺激により生起する力覚様感覚の機序の解明と、押下インタフェースに力覚様感覚によって反力の様な感覚を提示するデバイスの試作と評価実験を行った。
力覚様感覚の機序を解明するため、振動刺激の有無によるH-reflexの変化を誘発筋電により測定した。示指の指先振動刺激による力覚様用感覚生起中に橈側手根屈筋よりH-reflexを導出し、振動刺激の有無によるH波とM波を測定してH/M比を比較した。振動の有無によってH/M比が変化すれば振動によって筋活動の活動水準が異なることが明らかになる。結果として、被験者7名中3名についてのみH/M比に有意な差が示され、個人差が大きいことが示唆された。
そこで、小型加速度センサーを示指の指先から前腕中間部位までの間に10ヶ所装着し、振動刺激の伝搬範囲を調べた。その結果、手首の背側と掌側の加速度の値は、指先の値の100分の1以下に低下し、極小な振動であった。つまり、この部位での弱められた振動が、筋紡錘へ微妙に作用したことによりH/M比の大きな個人差として表れたものと推測された。
もう１つの研究目標である力覚様感覚を用いたインタフェースの開発については、押下型の製作と評価実験を進めた。押下型のインタフェースの場合、押下時に反力を変化させて操作性を向上させている。反力の変化を機械的に生成させるためには複雑な機構が必要となるが、これを指先振動刺激による力覚様感覚で提示できれば複雑な反力提示装置の簡略化が可能となる。前年度、PC制御による空気圧シリンダーと振動子による装置を試作したが、その知見を基にして実験機を製作した。被験者が押下時の反力変化を力学的に提示した場合と、反力一定のときに振動刺激を与えた場合の押下軌跡を測定したところ、力学的反力変化と振動刺激が似た特性を示す被験者と示さない者があることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では平成28年度までに力覚様感覚の機序の解明を行い、28-29年度にインタフェースの構築と評価を行う予定であった。しかしながら機序解明の実験において、当初予定していた経皮麻酔による触覚受容器の分離の成果が上がらず、振動伝播解析を追加したこと、個人差が非常に大きいことが明らかになったため、実験の設定追加が多くなったため計画がやや遅延した。
インタフェースの開発については、実験機の製作ほぼ予定通りに進行したが、評価実験では個人差が大きく、装置の最適化とし評価のさらなる検討が必要になったことによる。
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| Strategy for Future Research Activity |
力覚様感覚の機序解明およびそれを用いた押下型インタフェースの開発において、個人差が大きいことが問題となっている。そのため実験回数を増やして個人差の統計的な解析を行うこと、押下型インタフェースにおいては振動刺激提示の最適化と被験者を用いた評価実験を行い評価基礎データを蓄積する。
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| Causes of Carryover |
当初の計画で考えていた仮説と実験結果が異なり、それらへの対応や実験の検討に時間を要した。そのためインタフェースの評価を含めて実験進行が遅れた。
今後は力覚様感覚の機序解明について信頼性を高めるために実験条件と被験者を増やす。またインタフェースの改良と最適化、その評価を被験者を増やして行う。
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