2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
26240029
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
|---|
Principal Investigator |
池井 寧 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (00202870)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広田 光一 東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 准教授 (80273332)
北崎 充晃 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90292739)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 身体的追体験 / 身体運動感覚 / 歩行感覚 / 受動刺激 / 抹消刺激 / 皮質刺激 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は， 他人が行った行動(身体運動)を， あたかも自分が体験したものとして「追体験」するための基礎技術を構築することである. 単に運動を再現するのではなく自分で行動しているという，疑似能動感を誘発する追体験を実現する新規五感提示手法を探求する. 具体的な対象は，歩行運動の定常歩行から，停止・走行を含む運動の過渡状態，および階段や多様な踏面での身体姿勢の変化に対応した運動感覚の再現である．多感覚提示と脳刺激の統合利用で疑似能動運動感覚の創成を目指した．
課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明
A. 受動運動刺激---身体を外的に運動させる刺激および抹消神経(FES)を与え， 能動的な運動と等価または能動運動相当に感じられる際の適合刺激の特性を実験的に明らかにする.
実際の平地歩行運動，および階段上昇運動について，その歩行運動の身体感覚の受容特性を９つの観点から定量的に評価した．これに対して，前庭感覚刺激を中心としたディスプレイの運動提示の受容特性を定量的に評価し，前者と比較した．その結果，ディスプレイの運動提示が十分な身体運動感覚を提示可能であることが示された．抹消神経刺激について運動感覚の表現に適合する刺激の状態の予備調査を行い，適合刺激の概略を得た．
B. 皮質刺激による修飾一一受動運動刺激でも， 能動運動とほぼ同じ運動野が賦活される（強度は弱い)ことが知られているが，皮質に対する刺激によって，主観的能動運動感覚が変化する効果に対して，予備的な調査を行った．
課題2. 身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明----身体的追体験を実現するためには，受動的刺激で能動的な身体感覚を生成する必要がある. 身体の駆動とその他の感覚の提示に必要なディスプレイ構造として，従来の設計について， 機構に関するレピューを行い，下肢部の運動提示機構を設計し実装した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明
A. 受動運動刺激---身体を外的に運動させる刺激および抹消神経(FES)を与え， 能動的な運動と等価または能動運動相当に感じられる際の適合刺激の特性を実験的に明らかにするという目的のもとに，歩行に関する運動感覚の定量的記述を行うことができた．歩行感覚という多様な要因からなる感覚をとらえるために，９つの観点を設定して歩行感覚の構成要素を記述するという仮説設定によるものである．これにより，歩行感覚の特徴量を記述したが，これは運動状態に対する運動感覚生成の関係の一部を表すものであり，運動感覚生成の機序に接近するものである．この運動感覚に対応する受動的運動刺激（前庭感覚刺激）を調整法により求めたところ，実際運動の感覚とほぼ一致する感覚強度が得られることが分った．更に，抹消神経刺激を加えた場合の歩行感覚への寄与に関して，適合刺激を求める予備実験を実施し，概略的な設計情報を得ることができた．
B. 皮質刺激による修飾一一受動刺激によっても身体の運動感覚は発生するが，この運動感覚に対する修飾の効果について，予備的な調査を行った．皮質刺激の装置の効果については，十分な時間をかけて調査を行う必要があるが，本年は刺激提示装置を同時に用いることができないため，単独の評価に留めた．
課題１について，上記を総合すると概ね順調に進展しているとみなせる．
課題2. 身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明
身体的追体験を実現するためには，受動的刺激で能動的な身体感覚を生成する必要がある. 身体の駆動とその他の感覚の提示に必要なディスプレイ構造として，従来の設計について， 機構に関するレピューを行い，下肢部の運動提示機構を設計し実装した．歩行運動の特性としての両脚の交代性を反映するために，両脚の独立駆動装置を構築した．順調に研究は進展している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
課題1. 身体運動感覚生成の機序と適合刺激の解明---運動感覚の計測は，多様な条件下で体系的に能動運動感覚を評価するため，各条件のデータ取得を継続する．これにより，機械的刺激およびFES を用いた歩行・走行の能動的運動感覚に最も適合する条件を取りまとめる．提案書で，拡大条件と書いた足底振動刺激，視覚刺激，聴覚刺激，気流刺激について，は，２６年度において，個別に取り上げて予備的実験を行っているが，今年度は，更に相互作用の効果を含めて，調査を継続する．これらの同期提示は，固有感覚＋前庭感覚という自己受容感覚に，環境（との相互作用）情報を加えるものだが，主観的身体運動と，環境定位（空間運動）との関係を探る観点であり，空間体験の再現において，重要な知見を与える．
課題２．身体運動感覚を生成する多感覚のディスプレイ構造の解明---２６年度の機構設計の考察にもとづいて機構構造の試作を行う．また，歩行・走行運動感覚に必要な統合運動プロファイルを課題１の結果に基づいて決定する．運動自由度の選択を変更した部分を中心に，提示効果を確認しながら，プロファイルを決定する．それらの提示品質を求めると同時に，構造の単純化の観点を含めた，実用化の検討を行う．
更に体幹・上肢運動に必要な機構の設計製作と提示効果の評価を行う．追体験する身体運動の範囲を拡張する対象として，歩行・走行時の上肢・体幹の駆動機構を構成して評価する．まず，上肢の振り運動が対象である．また，多感覚相互作用：視聴覚，触覚（足底・下肢振動），風覚，嗅覚提示との相互作用を調べる．これらを統合して多感覚/疑似能動運動感をともなう追体験の実現手法を明らかにする．
課題３．身体運動記録システムと五感オーサリング構造の解明---追体験の対象となる先行体験者の四肢・体幹・頭部の運動を，空間計測装置で計測し，課題２で用いるデータへの変換手法を解明する．
|
