2017 Fiscal Year Research-status Report
ミクロンの表面凹凸の違いを指先で感じ取る「匠の技」の脳科学的解明
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17K18855
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
楊 家家 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 助教 (30601588)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
呉 景龍 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (30294648)
山本 洋紀 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (10332727)
高橋 智 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (20236277)
呉 瓊 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (40762935)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 触覚認知機能 / 体性感覚野 / 指紋 / 匠の技 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトは，わずか数ミクロンの凹凸でも指先で触れるだけで凹凸判断ができる能力を備えている。多くの自動車メーカーの工場では，熟練の技術者が経験で磨いた「匠の技」を利用して，車体表面を撫でることで数ミクロンの突起を検出し，品質検査を行っている。しかし，車体表面は塗料でコーティングされているため，この「匠の技」を既存の光学系計測システムに置き換えることができないのが現状である。一方，このような熟練の技術者は，「どのようにしてミクロンオーダーの凹凸を指先で検知しているのか？」，「脳内でどのような情報処理して接触面の違いを判断できるのか？」の疑問の未解明が，「匠の技」を工学的技術に置き換えることができない主な要因である。本研究は，上記の疑問に対する解答を得て，「匠の技」を工学的技術に置き換える方策を提案することを目的である。
視覚とは異なり，手触り感は必ず指先の皮膚と対象を接触して得る感覚である。ミクロンの表面凹凸感は，皮膚の変形を引き起こすエネルギーがないため，撫でる動作によって生じる振動（以降，指紋微小振動と呼ぶ）が主な要因と考えられるが，撫でる際の摩擦や力加減により得られる感覚も異なり，単なる機械受容器の振動特性だけでは説明できない。そのため，この謎を解明する鍵は，指が対象面を撫でる際に指紋微小振動の直接観察にあると考えられるが，その技術がないのが現状である。そのため，初年度は，指紋微視的な変化の直接観察システムを開発することが目標である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，指紋微視的な変化の直接観察システムの開発を目指して，当初の計画に基づいて，触覚試験片の設計・制作，高精度2次元レーザ測定ユニットの構築とデータ記録・解析システムの三項目に取り込んできた。触覚試験片は，アクリル樹脂の土台の上にレーザ加工により，5ミクロンから100ミクロンまで間に数種類のパラメータを決めてミクロンオーダーの凹凸表面（つるつるやざらざら感を再現）の作成に成功した。一方で，高精度2次元レーザ測定ユニットを試作したが，指紋微小振動の記録には至らなかった。その理由として，レーザのみによる静止の指紋三次元構成の計測ができるが，微小振動の検出時に予想よりノイズが多かったためである。現在計測手法の改良を行いながら指紋微小振動計測に最適なシステム構成を検討しているため，システムの開発は当初より遅れている。そのため，次年度に予定している心理物理学実験とfMRI実験の一部は前倒して実施し，今後の研究に必要不可欠な基礎データが取得した。以上のような状況を総合的に検討した上で，本研究課題は概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述のように，今年度は，前年度に引き続き指紋微視的な変化の直接観察システムの開発を行う。具体的に，前年度で試作した2次元レーザ測定ユニットに高速度カメラを追加することで，指紋微小振動を検出する際のノイズ低減を目指す。
また，表面のミクロン単位の空間構成情報は撫でる動作によって時間的変化が現れて検知するが，これを確たる証拠を示すには，指紋振動を観察するだけでなく，その心理的評価との関係を明らかにする必要がある。指が対象表面を撫でる時のつるつる感・粗さ感と指の微視的な動的特性の関係を実験的に解析し，凹凸刺激に対する指紋微小振動と表面手触り感の相互関係を解明することを目指す。
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| Causes of Carryover |
購入部品の見積時の金額と実際の購入時の金額に差額が生じたため，８４円が残り，次年度へ繰り越して活用する予定である。
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Research Products
(7 results)
