2021 Fiscal Year Annual Research Report
能動触時の触感覚向上機能の実現とVR触診訓練システムの開発
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20H04227
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
遠藤 孝浩 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70432185)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 触力覚 / 触感覚向上 / 確率共鳴 / 技能訓練 / バーチャルリアリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
触診手技をはじめ、手指を動かし対象を触ることでそれを知覚する能動触を行う技能は多い。手指の触知覚能力を向上できれば、能動触の効果を大いに高める可能性がある。本研究では確率共鳴現象を応用し、能動触時における複数指先の触感覚向上機能を実現する。さらにその触感覚向上機能を利用し、学習者が訓練支援用の触覚情報を感度良く得るVR触診訓練システムを構築することを目的としている。本年度は、ノイズを生成する振動子の配置箇所の検討、帯域幅を考慮したノイズ提示法の解明、およびVR触診訓練システムに関する環境開発について研究開発を行った。
確率共鳴現象を用いた指先触知覚向上では、指先に十分な量のノイズを伝播すること、ノイズ提示箇所において、そのノイズを知覚しないことが重要となる。このためノイズは、提示箇所において知覚閾値以下に設定する必要がある。手首、手の甲、指先等の様々なノイズ提示箇所と指先に伝播するノイズの関係性を調査し、ノイズ提示箇所の検討を行った。さらに前年度検討した仮想物体の柔軟感知覚の高感度化手法を拡張し、実物体の柔軟感知覚の高感度化を実現する振動子配置箇所を明らかにし、その有効性を実験により検討した。
他方、タスクによって指先で使用する機械受容器は異なる。例えばマイスナー小体やパチニ小体では、それぞれ対応する振動周波数が異なるため、必要な受容器のみを選択的に活性化するノイズ帯域幅があると思われる。そこで、マイスナー小体またはパチニ小体が対応する振動周波数の振動を指先に提示し、その振動を高感度に感じるノイズ帯域幅があることを実験により解明した。これにより、しこりの有無を調べる触診手技をはじめとした能動触の効果を大いに高める可能性がある。また、医学用触診訓練モデルとハプティックインタフェースを用い、訓練支援用力情報を提示可能なVR触診訓練に関する環境の開発構築を行った。
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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
本研究の目的は、確率共鳴現象を応用し、ノイズと複数指先での触知覚の関係性を明らかにすることで、能動触時における複数指先の触感覚向上機能を実現すること、さらにその触感覚向上機能を利用し、学習者が訓練支援用の触覚情報を感度良く得ることができるVR触診訓練システムを構築することである。交付申請書における本年度の目標は、(i) 複数指先における能動触感覚向上機能の構成法に関する、最適な振動子配置箇所の解明、(ii) 指先における2つの力の差（力の変化）に対する能動触感覚向上機能の構成法における、帯域幅を考慮したノイズ提示法の解明、(iii) 触感覚向上機能を有するVR触診訓練システムの検証に関する、環境開発について研究開発を行うことであった。
現在までの各項に対する進捗は、以下の通りである。(i) 手首、手の甲、指等の様々なノイズ提示箇所と指先に伝播するノイズの関係性を明らかにし、また複数指を用いた実物体の柔軟感知覚の高感度化を実現する振動子配置箇所を明らかにした。(ii) マイスナー小体やパチニ小体が対応する振動周波数を持った振動を指先に提示し、その振動を最も感度良く感じるノイズ帯域幅があることを実験により解明した。(iii) 医学用触診訓練モデルとハプティックインタフェースを用い、訓練支援用力情報を提示可能なVR触診訓練に関する環境の開発構築を行った。このため、現在までの進捗状況は、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、複数指先の触知覚を高感度化する帯域幅を考慮したノイズ提示法の提案、VR触診訓練に関する訓練法の検討を行う。
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