2013 Fiscal Year Research-status Report
指先の摩擦と触感を制御したタッチパネルディスプレイ表面保護分子膜の開発
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25420082
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青木 才子 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (30463053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葭田 貴子 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80454148)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 指の摩擦 / 感性工学 / 有機分子膜 / タッチパネルディスプレイ |
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| Research Abstract |
本研究では，高分子化合物の吸着分子膜の分子構造と指先の分子膜とのトライボロジー特性を明らかにして，タッチパネルディスプレイ表面保護膜としての最適な分子設計を最終目標とする．本研究を，「指先による実際のタッチにおけるトライボロジー特性解明」，「実スケールでの摩擦計測に基づいた分子膜の最適設計」，「指先の操作感と摩擦抵抗における皮膚感覚の相関性の評価」に分類し，共同研究者と協力しながら，それぞれ並行して進めていく．
平成25年度は，次年度以降の本格的データ収集の導入期と位置付け，指先による実際のタッチにおける摩擦力の計測への試みとして，指先操作の3軸動的測定を可能とする圧電型3分力センサによる平板型装置の試作を実施した．試作した試験機により，指の接触から離れるまでの一連の動作の力学的データを取得し，各動作に分けて分析・評価する方法を確立して，ディスプレイ表面における指先の摩擦現象を解明する手法を見出すことが出来た．
次に，分子膜の最適設計への導入として，ハードディスク用潤滑剤であるフッ素系高分子化合物（末端シラン化PFPE）の蒸着膜や直鎖アルキル基を有する自己組織化単分子膜（SAM）をモデル分子膜として，各々のモデル分子膜で被覆されたSiおよびガラス表面における指のトライボロジー特性を試作した試験機により実施した．特に，PFPE分子膜を形成したガラス基板上において顕著な摩擦低減効果を示すことが明らかになり，ディスプレイ表面へ分子膜を被覆することにより指の摩擦特性を制御できる可能性を明らかにした．
さらに，指先の摩擦現象と操作感の相関性の評価に向けて，ディスプレイ表面における指先の操作に対する画面の追随の遅れに着目し，指先の摩擦特性とその操作における画面の遅れを計測する手法について検討した．
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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
平成25年度は，次年度以降の本格的データ収集に向けた予備実験と位置付け，指先による実際のタッチにおける摩擦力の計測手法の確立を目的として，指先操作における3軸動的測定を可能とする3分力測定装置を試作した．また，フッ素系高分子化合物など種々の有機分子膜をモデル分子膜として指先の摩擦評価を実施した結果，指先の摩擦特性を分子膜により制御できる可能性があることなど，分子膜の設計指針に関する基礎的知見も明らかになっており，本研究はおおむね予定どおり進展していると思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度では，試作した3分力測定装置により指先の一連の動作について力学的データを取得し解析する方法を構築するとともに，実スケールにおけるモデル分子膜の摩擦特性を評価した．
平成26年度では，（1）指先による実際のタッチにおけるトライボロジー特性解明として，試作した3分力測定装置を用いて，指先の操作条件の明確化を行い，性別，年齢を問わず異なる多人数での操作によるデータ収集を実施する．
次に，（2）実スケールでの摩擦計測に基づいた分子膜の最適設計ついても同時に検討するため，官能基，高分子主鎖や側鎖の構造，最適分子量を検討項目として，フッ素系高分子化合物など有機分子膜における指先の摩擦特性の評価を実施する．同時に，AFMによる表面粘弾性評価により吸着分子の存在状態や存在密度変化に関する情報を集め，マクロ・マイクロ・ナノスケールでの分子膜の統一評価を実施する．
さらに，（3）指先の操作感と摩擦抵抗における皮膚感覚の相関性の評価に関して，指先の摩擦と操作感に関する工学的観点として，ディスプレイ表面における指先の操作に対する画面の追随の遅れに着目し，多数の被験者に対して本調査を開始する前に，少人数での予備調査を実施する．適切なアンケート結果を得るために，単純で単一の意味を持ち個人差が期待できる感性ワード（刺激対象）を抽出し，アンケート項目を考案する．予備調査の結果を統計ソフトウェアによる多変数解析など種々の統計解析を実施し定量化を試みる．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は，タッチパネルディスプレイの応答速度の解析および関連ソフトウェアの購入を延期したため，物品費，人件費などから未使用見込額が発生した．平成26年度は，この未使用見込額を物品費として計上し，ディスプレイの応答速度の解析に使用する予定である．
平成26年度において，物品費は，上記の解析に使用するほか，摩擦試験関連，分析機器関連の消耗品として使用する予定である．また，旅費では，本研究の成果発表として，1～2回の国内会議および1回の国際会議での発表による出張費として使用する．謝金・その他では，感性評価における被験者への謝礼金として使用する予定である．
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