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
• 5. まとめ

第2節 皮膚機械受容器の構造

• 1. 機械受容器
• 2. 機械受容器の機能的分類
• 3. 機械受容器の構造
  • 3.1 自由神経終末
  • 3.2 メルケル細胞神経複合体
  • 3.3 マイスナー小体
  • 3.4 パチニ小体
  • 3.5 柵状終末

第3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4節 触覚の時空間知覚における情報統合

• 1. 皮膚感覚と自己受容感覚の脳生理学的基盤
• 2. 刺激の検出
• 3. 単一刺激による単純属性の知覚
  • 3.1 強度知覚
  • 3.2 周波数知覚
  • 3.3 時間知覚
• 4. 複数刺激の時間関係の知覚
  • 4.1 同時性判断
  • 4.2 位相弁別
• 5. 複数刺激の時空間関係の知覚
  • 5.1 刺激定位
  • 5.2 運動感
  • 5.3 運動方向判断
  • 5.4 順序判断
• 6. 時空間関係の相互作用
  • 6.1 複数運動の方向判断
  • 6.2 複数運動の順序判断
• 7. 対象属性の知覚
  • 7.1 粗さの知覚
  • 7.2 硬さの知覚
  • 7.3 凹凸面の知覚
  • 7.4 長さの知覚

第5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6節 温冷覚の知覚特性

• 1. 温度変化の検出メカニズム
  • 1.1 温冷覚受容器
  • 1.2 感覚伝導路
• 2. 心理物理学的知見
  • 2.1 知覚感度
  • 2.2 空間特性
  • 2.3 時間特性
• 3. 多感覚相互作用
  • 3.1 温冷覚と触覚の相互作用
  • 3.2 温冷覚と視覚の相互作用
  • 3.3 温冷覚と感情の相互作用

第7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8節 触覚テクスチャの材質感次元と知覚メカニズム

• 1. 材質感次元の調査手法
  • 1.1 主観データの取得方法
  • 1.2 多変量解析の手法
  • 1.3 試料の選定に関わる注意点
  • 1.4 形容詞の選定に関わる注意点
• 2. 材質感次元構成に関する研究例
• 3. 5種の材質感次元
  • 3.1 基本的な3種の次元:粗さ感(Roughness),硬軟感(Hardness),温冷感(Warmness)
  • 3.2 2種の粗さ感:マクロな粗さ感(Macro roughness, Coarse roughness)とファインな粗さ感(Fine roughness)
  • 3.3 摩擦感(Friction)
  • 3.4 5種の材質感次元
• 4. 5種の材質感次元の知覚メカニズム
  • 4.1 粗さの知覚メカニズム(Roughness/Smoothness)
  • 4.2 摩擦の知覚メカニズム(Friction)
  • 4.3 温冷の知覚メカニズム(Warmness/Coldness)
  • 4.4 硬軟の知覚メカニズム(Hardness/Softness)

第9節 触覚のオノマトペとその定量化

• 1. オノマトペの音韻と触感の結びつき
• 2. オノマトペの音象徴性による質感評価システム
• 3. オノマトペによる触感カテゴリの可視化

第2章 触の錯覚

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～分解能を理解するために
• 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
• 3. センサ応用:ロボットの指先への搭載
  〔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〕 反射像を利用した触覚センサ
• 1. 原理
  • 1.1 反射を利用した特徴点の計測
  • 1.2 特徴点群移動情報を用いた表面形状計算
  • 1.3 アクティブセンシング
  • 1.4 実機への実装
• 2. 提案する計測方式の応用
  • 2.1 形状の自由度
  • 2.2 計測方式の自由度
    〔11〕 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
• 4. 自己言及性と双方向性の組み込み
  • 4.1 自己言及性と双方向性
  • 4.2 自己言及性や双方向性をセンサに組み込む意義
  • 4.3 指装着型皮膚振動センサ
  • 4.4 双方向触覚鉗子

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FingerTPSTM
• 4. シングル・エレメント触覚センサ Pressure Profile Systems社(米国)について
  〔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
    〔5〕 触覚の評価 伸縮性,弾性,摩擦係数
• 1. 触覚接触子
• 2. TRILAB トライボマスター 静・動摩擦測定機 TL201Ts
• 3. TRILAB トライボ解析ソフト
• 4. 加速度センサを用いたタッチパネルの手触り測定例
• 5. 肌の手触り測定例
  〔6〕 指型・生体模倣触覚センサ
• 1. 生体模倣型触覚センサ
• 2. テクノロジー
  • 2.1 力情報の計測
  • 2.2 振動情報の計測
  • 2.3 熱情報の計測
• 3. BioTacの応用例

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
  • 1.1 触感提示システム
  • 1.2 触感提示法の概要
• 2. 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. 文字の書き順付き提示
• 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〕 剪断力を利用したタッチスクリーン型触覚ディスプレイ
• 1. はじめに
  • 1.1 錯覚を利用した平面上での凹凸感提示
  • 1.2 デプスマップからゲインの導出
  • 1.3 提案手法による提示実験
• 2. 振動を利用した平面上でのテクスチャ感提示
  • 2.1 振動記録手法
  • 2.2 提示における振動方向の制御
  • 2.3 振動再生手法
  • 2.4 リアリティの評価実験
• 3. 凹凸とテクスチャの同時提示
  〔8〕 視覚障害者用ハプティクエイド(Haptic Aid)
• 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
  〔9〕 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
  〔10〕 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
  〔11〕 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
    〔12〕 「触覚のAR」もしくは「可触化」技術
• 1. 触覚のARとは
  • 1.1 触覚のARの構成法分類
  • 1.2 可触化(Haptization)と触覚のAR
  • 1.3 触覚のARのための情報取得方法の分類
• 2. 触覚のARの具体的構成
  • 2.1 Feel-Through方式の触覚のARのためのハードウェア構成条件
  • 2.2 触覚のARのための装置:SmartTool
• 3. 触覚のARの利用
  • 3.1 インタフェース(境界面)に触るインタフェース
  • 3.2 触覚のARを利用した作業支援:特定領域の保護
• 4. クロスモーダルを利用した触覚のAR
  • 4.1 Chewing JOCKEY:聴覚による食感操作
    〔13〕 温冷覚の提示と応用
• 1. 温冷覚の提示技術
  • 1.1 皮膚温度を変化させる手法
  • 1.2 皮膚温度を変化させない手法
  • 1.3 知覚特性を利用した提示手法
• 2. バーチャルリアリティ応用
  • 2.1 環境の再現
  • 2.2 接触物の触感再現
  • 2.3 温度変化情報の生成
• 3. インタフェース/メディアアートへの応用
  • 3.1 情報提示
  • 3.2 メディアアート
  • 3.3 温冷覚の情動性に着目した音楽インタフェース

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

第3節 触覚と記号

• 1. 触覚と記号のかかわり
• 2. アイコンとしての触覚提示
• 3. インデックスとしての触覚提示
• 4. シンボルとしての触覚提示

第6章 触覚技術の普及と教育への活用

第1節 テクタイル:触感表現の一般普及に向けた取り組み

触感に親しむツールキットの開発とワークショップの実践

• 1. 触感の3要素:モノ・身体・イメージ
• 2. テクタイルツールキット
• 3. ツールキットを利用したワークショップの実践
  • 3.1 触感表現ワークショップの構成
  • 3.2 触感表現ワークショップの実施例
  • 3.3 ワークショップ実施後の考察
• 4. 将来展望
  • 4.1 触感ムービーの制作とウェブサイトでの共有
  • 4.2 「触れる」を取り入れた教育
  • 4.3 触感をテーマとする対話の促進

第2節 触覚と身体性に関するボディワークショップを通した触覚教育とその普及

• 1. 触覚ボディワークショップ
• 2. 触覚ボディワークショップのデザイン
  • 2.1 プレワークショップの例
  • 2.2 メインワークショップ
• 3. 触覚教育とその普及
  • 3.1 触譜
  • 3.2 触譜を用いた触覚教育“触れきかせ”ワークショップ
• 4. 触覚教育と普及に向けて