第1章 ヒトの触覚認識メカニズム

第1節 触受容器と末梢における触覚情報処理

• 1. 諸感覚中における触覚の位置
• 2. 皮膚と皮膚感覚器
• 3. 皮膚機械受容単位
• 4. 皮膚機械受容単位の活動と触覚の心理物理学
  • 4.1 微小刺激法
  • 4.2 振動検出閾曲線
  • 4.3 触覚の分解能
  • 4.4 触テクスチャー知覚

第2節 脳における触覚情報処理

• 1. 体性感覚野
  • 1.1 1次体性感覚野 (Primary somatosensory cortex)
  • 1.2 2次体性感覚野 (Secondary somatosensory cortex)
• 2. 触覚の情報処理に関わるその他の大脳皮質
  • 2.1 振動刺激の弁別に関する研究
  • 2.2 後頭葉や下側頭葉も触覚の情報処理に関わる
• 3. 触覚で物体の特徴を知るときの情報処理
  • 3.1 空間的な触知覚に関わる脳領域
  • 3.2 材質の触知覚に関わる脳領域

第3節 触覚の数値シミュレーション

• 1. 受容部の数値シミュレーション
• 2. 知覚部の数値シミュレーション

第4節 触覚の心理物理特性

• 1. 触覚の心理特性
• 2. 触覚の物理特性
• 3. 触覚の心理物理特性のモデル化
• 4. 素材別の心理物理特性

第2章 触覚の錯覚

第1節 触の錯覚:基礎編

• 1. はじめに
  • 1.1 触の錯覚とは?
  • 1.2 重要文献
• 2. 触の錯覚 Selected
  • 2.1 “魚の骨“模様が生み出す凹みの錯覚 (Fishbone Tactile Illusion)
  • 2.2 回る棒の錯覚 (Screw Thread Illusion)
  • 2.3 風合いの錯覚 (Velvet Hand Illusion)
  • 2.4 やわらかさの錯覚
  • 2.5 触タイミングの錯覚
  • 2.6 身体像の錯覚 (ゴム手鏡像錯覚)

第2節 触の錯覚:応用編

• 1. はじめに
  • 1.1 不可能を可能に
  • 1.2 第3のビールならぬ第3の触覚製品
• 2. 触覚の増強と触覚コンタクトレンズ
  • 2.1 メリヤス編みの軍手による皮膚変形
  • 2.2 触覚コンタクトレンズ
• 3. 触覚の操作と触覚ネイルチップ
  • 3.1 マニキュアによる爪変形
  • 3.2 触覚ネイルチップ
  • 3.3 指先の応力分布
• 4. 触感の生成とソフトフィール硬質面

第3章 触覚センサ

第1節 触覚センサの基礎 (前半) :センサの概要,および構造と機能

• 1. ユーザが触覚に期待する分野・技術
  • 1.1 目的による分類
  • 1.2 主な応用による分類
• 2. 触覚センサの難しさ
  • 2.1 触覚の他の感覚との違い
• 3. 触覚センサの概要
  • 3.1 機能による分類
• 4. 変換方式
  • 4.1 触圧覚センサ:力・電気量変換方式
  • 4.2 すべり覚センサ:すべり検出方式
  • 4.3 近接覚センサ:近接情報検出方式
  • 4.4 伝送方式
• 5. これまで開発されてきた触覚センサの例
  • 5.1 触圧覚センサ
  • 5.2 すべり覚センサ
  • 5.3 近接覚センサ
• 6. 触覚センシングで解決すべき問題
  • 6.1 自由曲面への装着
  • 6.2 多数の配線処理
  • 6.3 多方向力の検出
  • 6.4 すべりの検出
  • 6.5 高速応答性
  • 6.6 伸縮性
  • 6.7 触覚は接触しないと情報が取れない
  • 6.8 触感覚を計る
  • 6.9 標準的センサがない

第1節 触覚センサの基礎 (後半) : センサの情報処理

• 1. 皮膚の情報処理
• 2. 完全触覚センサ
• 3. 皮膚の3次元構造と複数受容器特性の利用～完全触覚センサは過剰性能
• 4. 皮膚センサの分解能
• 5. 触覚特徴抽出機構の工学的実現例
• 6. 計測精度
• 7. 方向の検出と摩擦特性の知覚

第2節 触覚センサの実例

• 〔1]触覚センサのモジュール化
  • 1. 背景
  • 2. 触覚センサ実装上の課題
  • 3. 触覚センサモジュール
  • 4. 触覚センサモジュールの実現
    • 4.1 光拡散方式の触覚センサ
    • 4.2 リアルタイム通信システム
  • 5. 触覚センサモジュールの適用例
• 〔2〕網目状触覚センサ
  • 1. センサの構造
  • 2. センサの原理
    • 2.1 基礎方程式
    • 2.2 触覚エレメントの位置座標
    • 2.3 境界条件
    • 2.4 電流分布に関する一次モーメント
    • 2.5 荷重分布の中心位置
  • 3. 触覚エレメントの配置法
  • 4. 試作したセンサ
  • 5. 試作した触覚エレメント
  • 6. 2次元状近接覚センサ
• 〔3〕磁気式触覚センサ
  • 1. 磁気式触覚センサの原理
  • 2. 永久磁石とチップインダクタで構成した磁気式センサ
  • 3. 実施例
• 〔4〕伸縮性のある触覚センサ
  • 1. リード線に伸縮性を持たせた触覚センサ
    • 1.1 導電性ゴムによるリード線の形成
    • 1.2 銀粒子導電性ペーストとPVDFフィルムを利用した伸縮性触覚センサ
  • 2. 触覚センサ素子に伸縮性を持たせた静電気式触覚センサ
    • 2.1 静電気式触覚センサの原理
    • 2.2 特性評価実験
• 〔5〕ワイヤレス触覚センサ
  • 1. 2次元結合方式の周波数選択
  • 2. マイクロ波帯無線触覚システムの実現例
  • 3. 共鳴近接コネクタ
  • 4. RFID タグを利用したプロトタイプ
• 〔6〕3軸触覚センサ
  • 1. 力学的意味
  • 2. 歴史
  • 3. 原理
    • 3.1 半導体形
    • 3.2 円柱触子 – 円すい触子形
    • 3.3 触子移動形
    • 3.4 CT利用形
  • 4. 情報処理
    • 4.1 プロダクションシステム
    • 4.2 ニューラルネットワーク
    • 4.3 確率共鳴
  • 5. ロボットへの適用
  • 6. 展望
• 〔7〕ゲルフォース
  • 1. 原理
    • 1.1 マーカー位置の計測方法
    • 1.2 マーカー群移動情報を用いた力ベクトル場の計算
  • 2. 力ベクトル場の計測とセンサ性能
    • 2.1 力の大きさに関する性能
    • 2.2 力の角度に関する性能
    • 2.3 弾性体変形のヒステリシスと粘性
    • 2.4 センサ性能に影響を与える要素
    • 2.5 マーカー深さに関して
• 〔8〕硬さ計測触覚センサ
  • 1. 直接硬さ計測と間接硬さ計測
  • 2. 力印加系と変位取得系
  • 3. 引きつれ効果を考慮した硬さ計測
  • 4. 順問題と逆問題
• 〔9〕ヒトの触覚受容機構に学ぶ柔軟触感センサ
  • 1. 触感センサを用いた触感評価法
  • 2. 表面形状を表す特徴量
  • 3. 弾性を表す特徴量
  • 4. 摩擦特性を表す特徴量
  • 5. 触感センサの詳細設計
  • 6. 触感センサの性能評価
  • 7. 粗さ感の検出に関する評価
  • 8. 硬軟感の検出に関する評価
  • 9. 摩擦感の検出に関する評価

*〔10〕触覚センサの産業・医療への応用

• 1. 現場導入に向けて
• 2. 産業応用 – 微小凹凸のセンシング
  • 2.1 研究背景
  • 2.2 指装着型触覚センサ
  • 2.3 介在物による感度強化
• 3. 医療応用 – 硬さやぬめりのセンシング
  • 3.1 研究背景
  • 3.2 医療用機器に特有の課題
  • 3.3 バルーンの膨張現象を利用した触覚センサ

第3節 センサ製品

• 〔1〕分布型触覚センサ
  • 1. フィルム式圧力分布センサ
    • 1.1 原理と特徴
    • 1.2 製品の事例
  • 2. 光ファイバー触覚センサ (KINOTEX)
    • 2.1 経緯
    • 2.2 原理・特徴
    • 2.3 トライアルキット
    • 2.4 今後の展開
  • 3. 三次元力ベクトル分布触覚センサ (GelForce)
    • 3.1 経緯
    • 3.2 原理・特徴
    • 3.3 デモキット
    • 3.4 今後の可能性
  • 4. これからの触覚センサ
• 〔2〕フレキシブル静電容量型触覚センサと応用事例
  • 1. 原理と特徴
  • 2. 触覚アレイセンサ装置モデルT4000 & T6000
  • 3. ワイヤレス触覚測定システムFingerTPS
  • 4. シングル・エレメント触覚センサ
• 〔3〕ナノコンポジット触覚センサ
  • 1. 触覚ゴムセンサの基本構造とナノ複合化
  • 2. 評価方法
    • 2.1 経時変化と応答性
    • 2.2 環境による特性変化
    • 2.3 耐久性と機械的特性
• 〔4〕CMC (カーボンマイクロコイル) 触覚センサ
  • 1. CMCのセンサ特性
    • 1.1 機械的特性
    • 1.2 電気的特性
  • 2. CMCを活用した触覚センサ
    • 2.1 CMC 触覚センサ素子と動作原理
    • 2.2 CMC 触覚センサ回路
    • 2.3 CMC 接近・接触センサ回路
    • 2.4 CMC センサ製品紹介

第4章 触覚ディスプレイ

第1節 触覚提示の物理

• 1. 表面テクスチャ感の提示
  • 1.1 表面テクスチャ感提示の形態面からの分類
  • 1.2 テクスチャ感提示装置におけるアクチュエータ
• 2. その他の触感要素
  • 2.1 硬軟感
  • 2.2 粘着感
  • 2.3 温度感

第2節 触覚のレンダリング

• 1. 触覚レンダリングのための一般論
  • 1.1 触覚の多様性と受容プロセス
  • 1.2 バーチャルリアリティとしての触覚ディスプレイ
• 2. 選択的刺激法
• 3. 触覚プリミティブの提示
  • 3.1 テクスチャ感のレンダリング
  • 3.2 硬軟感のレンダリング
  • 3.3 摩擦感のレンダリング

第3節 触覚提示システムの実例

• 〔1〕超音波振動子と力覚提示装置の統合に基づく複合触感提示法
  • 1. 複合触感提示法
  • 2. 触感提示システム
  • 3. 触感提示法の概要
  • 4. 複合触感提示法の有効性の検証
• 〔2〕振動刺激への錯覚を用いた触覚ディスプレイ
  • 1. 振動刺激を用いた選択的刺激法
  • 2. 振動刺激を用いた圧覚の提示
    • 2.1 目的
    • 2.2 原理
    • 2.3 心理物理実験による検証
    • 2.4 有限要素解析を用いた触覚受容器活動の推定
  • 3. 振動刺激を用いた摩擦感の提示
    • 3.1 目的
    • 3.2 原理
    • 3.3 固着・滑り振動の近似モデル
    • 3.4 摩擦感の評価実験
  • 4. 応用研究
    • 4.1 触運動との連携:2 つのアプローチ
    • 4.2 ICPF アクチュエータを用いた装着型触感ディスプレイ
    • 4.3 携帯情報端末向けの触覚インタフェース
• 〔3〕多様な触感のリアルタイム遠隔伝達システム
  • 1. 従来研究
  • 2. 触感伝達システムのコンセプト
    • 2.1 触感因子の選定
    • 2.2 触感伝達システムの構成
    • 2.3 通信遅延への対応
  • 3. 触感伝達システムの実装
    • 3.1 触覚センサ
    • 3.2 触覚ディスプレイ
  • 4. 粗さ因子の伝達
    • 4.1 伝達方法
    • 4.2 センシング法
    • 4.3 ディスプレイ法
  • 5. 摩擦因子の伝達
    • 5.1 伝達方法
    • 5.2 センシング法
    • 5.3 ディスプレイ法
  • 6. 硬軟因子の伝達
    • 6.1 伝達方法
    • 6.2 センシング法
    • 6.3 ディスプレイ法
  • 7. 各因子の刺激の統合
  • 8. 素材の弁別実験
    • 8.1 実験手順
    • 8.2 実験結果
  • 9. 実証デモンストレーション
• 〔4〕電気触覚ディスプレイ
  • 1. 原理
    • 1.1 Activating Function
    • 1.2 パルス幅とパルス高さの関係
    • 1.3 陰極刺激と陽極刺激
  • 2. ハードウエア
    • 2.1 電圧-電流変換部
    • 2.2 スイッチング部
    • 2.3 電極と導電性ゲル
  • 3. 感覚の安定化
    • 3.1 ユーザによる明示的フィードバック
    • 3.2 ダイナミックレンジの拡大
    • 3.3 インピーダンスのフィードバック
• 〔5〕静電気力による表面テクスチャ触感の提示
  • 1. 静電気力による触感提示
  • 2. フィルムを介したテクスチャ感提示
    • 2.1 装置構成
    • 2.2 テクスチャ感提示手法
  • 3. 振動センサとの統合による遠隔提示システム
  • 4. 透明電極によるタッチパネルディスプレイとの統合
  • 5. 実用への課題
• 〔6〕微小振動子アレイを用いた触覚ディスプレイと触感覚の提示
  • 1. 触覚提示ディスプレイ
    • 1.1 触覚の高次知覚
    • 1.2 SMAアクチュエータ
    • 1.3 触覚の高次知覚を利用した提示デバイス
  • 2. 文字の書き順付き呈示
  • 3. パルス発生の確率密度制御による触感覚の提示
    • 3.1 パルス発生確率密度関数の利用
    • 3.2 提示テクスチャの要素評価
    • 3.3 実素材との比較評価
  • 4. 視覚と触覚の同時刺激によるテクスチャ提示システム
  • 5. タッチパネルへの実装
• 〔7〕触覚情報処理特性から見た視覚障害者用ハプティクエイド
  • 1. Haptics Aids
  • 2. オプタコンと点字ディスプレイ
  • 3. 能動触と受動触による触覚 (点字) ディスプレイ
  • 4. 言語情報と図形情報の触覚ディスプレイ
• 〔8〕空中超音波触覚ディスプレイ
  • 1. 非接触で触覚を付与する方法
  • 2. 空中超音波触覚提示法の基本原理
    • 2.1 提示可能な圧力の上限
    • 2.2 提示可能範囲と空間分解能
    • 2.3 時間応答
  • 3. アプリケーション
• 〔9〕触覚マウスの開発と応用
  • 1. デジタルドキュメントの進化とコンピュータのインタフェース
  • 2. 汎用触力覚インタフェースの実装形態の検討
  • 3. VCM方式触覚デバイスの製作と発生推力
  • 4. システム構成と制御方式
  • 5. アプリケーションと制御方式

*〔10〕インタラクティブ触覚インタフェースと視覚障害者向けコンテンツの提示法

• 1. 視覚に表現される情報と触覚提示技術
  • 1.1 データ放送のアクセス環境と視覚的コンテンツを伝えるための課題
  • 1.2 GUIナビゲーションと視覚的コンテンツの触覚提示とその必要性
• 2. 触覚インタフェースとコンテンツ提示技術
  • 2.1 触覚ナビとコンテンツ提示技術
  • 2.2 インタラクティブ触覚ディスプレイとコンテンツ提示技術
• 3. GUIナビゲーションや視覚的コンテンツの提示評価
  • 3.1 触覚ナビによる階層,表の探索評価
  • 3.2 触覚ディスプレイにおける抽象オブジェクト提示の評価

第5章 触覚技術の応用展望

第1節 福祉機器への応用展開

• 1. 福祉工学と触覚技術
• 2. 感覚代行と触覚
• 3. 感覚代行の留意点
• 4. 運動機能支援と触覚
• 5. 指先皮膚の生体力学的特性
• 6. 触覚刺激による伝達情報量
• 7. 聴覚代行と触覚ディスプレイ
• 8. 視覚代行と触覚ディスプレイ
  • 8.1 触覚ジョグダイアル
  • 8.2 触図ディスプレイ
  • 8.3 力覚コンパス
• 9. 身体動作支援のためのソフトアクチュエータ

第2節 触覚のニーズ分析からみた応用展開

• 1. 触覚ディスプレイのアプリケーション
  • 1.1 触感ディスプレイのアプリケーション (基本情報をリアルに再現)
  • 1.2 触感ディスプレイのアプリケーション (基本情報をカスタマイズ)
  • 1.3 触感ディスプレイのアプリケーション (基本情報を異なる皮膚感覚情報に変換)
  • 1.4 情報ディスプレイのアプリケーション
  • 1.5 その他のディスプレイのアプリケーション
• 2. 触覚センサのアプリケーション
  • 2.1 触感情報の調査
  • 2.2 検出した触感情報の利用
  • 2.3 触感情報の保存