2022 Fiscal Year Research-status Report
Creation of a New Unified Theory of Tactile Sensation for VR Innovation –Gestalts of Tactile, Heat and Pain Senses–
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22K19791
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
大岡 昌博 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (50233044)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小村 啓 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (00881096)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | Gestalt / 統一理論 / 触覚 / 温・痛覚 / バーチャルリアリティー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Gestaltの組み合わせによって本物の刺激からかけ離れた刺激であるにもかかわらず本物を感じさせるための新しい触覚のGestalt理論を構築することを目指す．本理論が完成すれば，触覚のVRだけでなく触覚を自由に操作することにより痛みや痒みを緩和することも期待できる．そこで，滑らかさが生じるベルベット錯触と温度の錯覚であるサーマルグリッド錯覚を組み合わせて，滑らかさ-ざらざら軸とあたたかさ-冷たさ軸の二次元触覚平面で任意の感覚を表示する触覚ディスプレイを開発する．このディスプレイを用いて、融合錯覚を生起するためのGestalt要因を抽出して，新しい要因を引数とする触覚モデルを定式化する．
本年度は，研究目的達成のためにキーとなる温度制御可能なVHI錯触のディスプレイ装置を新しく開発して，その性能特性を調べた．また，滑らかさの生起要因とGestaltの関係を精密に調べるために，太さの異なる二本の棒によるベルベット錯触のディスプレイ装置も併せて開発した．
前者の装置を用いて，棒の温度の組み合わせがベルベット錯触に与える影響を調査した．また，後者の装置を用いて棒の太さの組み合わせがベルベット錯触に与える影響も併せて調査した．以上の実験の結果を検討した結果，棒の温度の組み合わせ変化が触覚のGestaltの生起に与える効果は限定的であることが示された．また，触覚のGestaltの各要因の強さの関係についても従来より明確にすることができた．合掌の要因を新しく追加することによって実験結果を合理的に説明できる可能性も示された．
最後に，これまでの実験結果を総括して，触覚のgestaltの定式化を試みた．速度の異なる二本の棒の組み合わせによって生起されるGestalt要因の強度についてある程度再現できる可能性が示された．
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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
研究実績の概要で述べたように，本年度は，研究目的達成のためにキーとなる温度制御可能なVHI錯触のディスプレイ装置を新しく開発して，その性能特性を調べた．また，滑らかさの生起要因とGestaltの関係を精密に調べるために，太さの異なる二本の棒によるベルベット錯触のディスプレイ装置も併せて開発した．以上の二種類の装置を用いて，Gestlat要因とVHI錯触の間の関係について詳しく調査した．定式化に必要な基礎データの積み上げができ，さらに定式化についても検討が進んだ．また，本研究に関連して2件の口頭発表を行った．以上から，「(2)おおむね順調に進展している」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本理論では、機器制御のために、刺激の組み合わせとそれに伴って生じる感情の履歴現象を複数の刺激要因を引数とする履歴積分（汎関数）で定式化する。また、ゲートコントロールは、振幅刺激の要因により温痛覚の要因を抑制するような定式化により数式に組み入られる。以上の定式化により、例えば徐々に不安が軽減する、あるいは快適さが増大するように、VR機器を制御することが可能となる。これにより、新しいVRと緩和ケアに革新的な方法論を確立することが期待される。以上の計画の実現のためには、様々なGestalt要因とそれらの組み合わせによって生じる快適さ、自信、安心などの感情の間の関係を調査する必要がある。また、新しい理論の検証のための実験も併せて実施する必要もある。これらに対応して、枠に複数の細いパイプをはめたものを往復運動させる基本装置を開発する。複数設置した細いパイプには、交互に温水や冷水を流すようにして、VHIとサーマルグリッド錯覚を同時に生起することを可能とし、柔らかさの因子と温痛覚の因子と感情の間にある基本的な法則性を実験的に調査する。実験では、細いパイプの間隔、本数、温度条件を種々変化させて一連の心理物理学実験を実施する。
1年目は、温度の異なる棒により統合錯覚を誘起させるための基本装置の設計製作を行う．2年目では，基本装置を用いてGestalt要因を調査する.それに関連して定式化されたGestalt要因と生起される触覚の間の関係について調査する、3年目以降は，初年度と2年目の研究で蓄積された知見を総合して統一触覚理論の創成を進めて，所望の触覚を生起する触覚モデルを構築する。その理論創成を進める一方で，錯覚援用統合Hapticデバイスを設計製作し，これを用いて定式化されたモデルの検証も併せ行う。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が名大から麗澤大に移動するにあたり，多くの関連設備は移設することに成功したが，ステージ類の一部とか制御装置の移設ができなかった．新しく実験設備を構成しなおすためには，IO関係のボードやコンピュータ等種々の機器を新しく購入する必要がある．また麗澤大学では研究室の学生がまだいないために実験の実施に際して，被験者以外にも実験補助者として雇う必要が生じる．このため，当該年度で支出予定の経費を次年度に可能な限り回すこととした．このように次年度使用額は、実験装置再構成に必要な機器購入および被験者・実験補助者への謝金に支出する予定である．
また，触覚の統一理論構築には，VHI錯触やサーマルグリッド錯覚以外の錯触現象の調査が必要であることが研究を進める中で新たに明らかになってきた．例えば皮膚兎現象もその一つで，本年度その解明のための基礎実験を分担研究者が推進した．これまでの錯覚現象と新しい錯覚現象を総合的に扱うために更なる基礎実験が必要となったために，所定の触覚刺激を生成する装置製作の実施が求められている．実験装置の設計製作，被験者による心理物理学実験と性能評価，及びその成果発表には相当の経費が掛かる見込みであるために，当該年度の経費を次年度に廻した次第である．したがって，次年度使用額はその装置製作と性能評価に使用する予定である．
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Research Products
(2 results)
