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吉田 拓洋*1 杉村 紘平*1 森川 治*1

*1: 山口大学 工学部 機械工学科


About the effective presentation of force display devices, hermal sensation of the virtual embrace to give a hugged sense.

Takumi Yoshida*1, Kohei Sugimura*1 and Osamu Morikawa*1

*1: Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Yamaguchi University

Abstract - The embrace is effective means to give security to a person, but it is difficult to touch it with a body in counseling directly. In this report, I produce force display devices, hermal sensation experimentally and examine a part and the stimulation strength that the stimulation presentation that I combine it with the embrace on the picture is appropriate experimentally. The presentation device does it with the jacket which put plural rubber and bars on the point in the chest, back, arm part. Force display devices coordinates it by air pressure to give rubber. Hermal sensation regulates it by the electricity supply to a bar.

Keywords: medical support, communication support, virtual hug, HyperMirror and Kinect.


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安心感はスキンシップをすることによって増幅することがわかっている。特に信頼できる人に抱擁されることで安心感をより増幅することができる(図1) 。これはオキシトシンの分泌が大きく関わっており、スキンシップにより脳内からオキシトシンが分泌することで安心感が増幅し、不安や恐怖の軽減につながるためである[1]。また、不安を抱えている人が多く存在するカウンセリングでは、クライアントは自分自身が抱擁されるイメージを持つことが効果的である場合があり、 このようなイメージを作り出すためには肌からの感覚刺激が重要である[2]。この場合には、抱擁が有効ではないかと考えられる。しかし、身体接触はカウンセリング技術として確立されておらず、あまり活用されていないのが現状である[3]。また、カウンセリングにおいて、カウンセラーがクライアントを抱擁し身体接触をすると、セクシャルハラスメント等の倫理的問題が発生する恐れがある。そこで、倫理的問題の回避手段の一つとして仮想抱擁が有効ではないかと考える[4]。仮想抱擁では、抱擁されている映像を視覚情報として安心感を得られるが、 感覚刺激を追加することでより安心感を得ることができるのではないかと考えた[4]。


図1. 抱擁されることで安心感が得られる

 本研究では、触力覚提示装置及び温熱覚提示装置の開発を行い、装置の有用性について検証していく。

2. 提案する仮想抱擁システム

 川上らの仮想抱擁システム[4]では、距離情報付きカメラのKinectを用いたハイパーミラーシステム[5]と触力覚提示装置を用いている。改良点として、触力覚提示装置の小型モーターの作動音が、抱擁感覚を阻害している点、人肌のぬくもり(温熱覚)の欠如が指摘されている[4]。その他にも、触力覚提示装置の着脱の容易性、圧力提示力と位置調整ができることが望ましいと考える。また、画面上の2人の位置関係の微調整はコンピュータに自動で行わせたい[6]。

本研究では、先行研究[4]に触力覚提示装置及び温熱覚提示装置の追加を提案する。画面上でカウンセラーがクライアントを抱擁すると、触力覚刺激および温熱覚刺激がクライアントに与えられる。これにより、クライアントは実際の身体接触なしで抱擁されている感覚を得ることができると考える。

3. 触力覚提示装置

仮想抱擁において、触力覚刺激の提示位置、提示力、提示タイミングの最適値は未知数である。本節では、どの場所に、どのタイミングで、どのくらいの圧力をかければクライアントに安心感を与えられるかを知るための、実験装置について述べる。

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先行研究[4]では (クーポン配布中) ACTIVE スロットルKIT [ホルダー:TYPE-1 Gメタ] 巻取φ44 [メッキ金具] DUCATI 1098/S/R/848/1198/S -09 1068865 【送料無料】(北海道・沖縄除く)、作動時のモーター音が安心感を阻害する要因であることが指摘されていた。本研究では、空気圧を用いる方法を採用する. また [Projectμ] プロジェクトμ ブレーキパッド クラブマンシンタード フロント用 シビック EH1 91/9~ RT-Si 1.6L 本州・北海道は送料無料 沖縄・離島は送料1000円(税別)、カウンセリング時の準備時間短縮のために、図2のような塩化ビニル樹脂のゴムパッドを貼り付けた服とする。このほか、

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、圧力タンク・チューブ・空気入れを使用する。画面上における抱擁に合わせて手動で圧力タンクから空気を放出し,パッドに空気を入れ、圧力提示する。圧力提示を中止する場合は、空気の流入を中止することにより実現する。


図2. 触力覚提示装置

適切な提示位置を実験的に探索する目的で、16枚のパッドを図3のように配置する。パッド間は2点弁別閾以上の距離があり、それぞれ別刺激として感じることができる。パッドのサイズを表1に示す。

パッドに空気を入れると ★色番号塗装発送C35 ローレル ピラー【エムアイシー】C35 ローレル ダイヤキルトレザーピラー 2P ベージュ、身体から離れる方向に膨らみ、圧力が伝わらなくなる。これを防ぐ目的で胸部・背部にはプロテクターを使用する。同様の理由で、腕部にはアームカバーを使用する。一定の圧力で空気が送られるように、圧力タンクの上にアシスタントが乗ることで、圧力の調整をする。


図3. 貼り付け位置

表1. パッドの大きさ

      縦[mm]  横[mm] 厚さ[mm]
胸部・背部  100   100  1
腕部     120   60   1

胸部・背部のパッドを図4、腕部のパッドを図5に示す。


図4. 胸部・背部のパッド


図5. 腕部のパッド

3.2 有用性の検証

予備実験では、被験者が安心感を得ることのできる圧力を提示できること、 複数箇所に圧力を与えること、任意のタイミングで被験者が望む圧力を増減できること、動作音が抱擁による安心感を妨害しないことを確認する。

検証のための予備実験には山口大学工学部の同じ研究グループの学生5名が被験者として参加した。検証実験に要した時間は被験者1名につき約5分であった。被験者には試作した触力覚提示装置で図6に示す位置の圧力を体験してもらい、口頭で意見を聞いた。


図6. 4枚のパッドの配置図

3.3結果

 結果、触力覚提示は人が感じられる程度で可能であるが 、安心感を得られるような力には至らなかった。実験を行った際の動作音は空気の漏れる音があったが、不快感を感じるほどではなく許容範囲内であることがわかった。

しかし、触力覚装置として使用していたプロテクターに関してはパッドが離れない目的で締め付けていたため、空気を放出し圧力が与えられる前から締め付けられている感覚を被験者は感じ、快適性を奪っていたことがわかった。さらに、実験時に取り付ける際に手間がかかってしまうため、伸縮性のない素材で締め付けをなくし簡易的に取り付けられるようさらなる改良が必要である。

加圧の立ち上がりが遅く、減圧時も加圧時と同様に遅く抱擁感はあまり得られなかった。高速化が必要である。その他に カードでポイント最大34倍 3/21(木)20:00~3/26(火)1:59迄 ブリヂストン REGNO レグノ GR レジェーラ Leggera サマータイヤ ● 165/55R15 ブリヂストン BALMINUM KR10 ホイールセット 4本 15 X 4.5 +48 4穴 100、パッドに空気を放出すると装置が熱を持つことがわかった。これは圧力タンクに溜めてある圧縮空気が放出されパッドに送られる際の断熱圧縮の影響であるのか、 被験者の体温が反射して発生したのか、あるいはただの錯覚であったのかなど調査が必要である。

3.4 今後の予定

仮想抱擁にふさわしい触力覚刺激の提示位置は不明である。適切な圧力提示位置の探索実験が必要である。

実験では、16枚のうち数ヶ所を膨らませ、最も安心感を得ることが可能な位置を模索していく。16枚のうち数ヶ所を膨らませるパターンは、2^16 = 6万通りになり、すべての組み合わせを調べることは現実的でない。そこで、計画では、表2のとおりのパターンについて実験を行う予定である。

 評価方法は5段階評価のアンケートで行う。なお 【RSR】 アウディー A1スポーツバック 等にお勧め Ti2000 ダウンサス ローダウン 1台分セット RS☆R アールエスアール ダウンサスペンション DOWN SUSPENSION 型式等:8XCHZ 品番:AU102TD、脳波や脈波の測定も検討したが、測定器具が画面上に映ってしまい、抱擁感が失われてしまう恐れがあり、今回は実施を見送ることにした。

質問としては、
Q1:圧力は自然でしたか?
Q2:圧力と映像の組み合わせは自然でしたか?
Q3:抱擁された感覚を得ることはできましたか?

を予定している。

表2. 圧迫を提示するパターン

1回目上部の4枚だけを膨らます
2回目中部の4枚だけを膨らます
3回目下部の4枚だけを膨らます
4回目腕の前面の2か所だけ
5回目腕の背面の2か所だけ
6回目腕の4か所全部
7回目1,2,3回目の良かった部位と4,5,6回目の良かった部位

4. 温熱覚提示装置

先行研究から、安心感をより与えるためには、触力覚以外にも他の感覚刺激を与える必要があると考える。そこで、タッチングでリラックスを与える要因として重要なポイントであるぬくもり(温熱覚)に注目することにした[8]。温熱覚を与えるために材料として電熱線を用いた温熱覚提示装置を作製する。

4.1 理想的な温熱覚提示装置

安心感を与える為に、ジャケットなどの簡易的に装着可能な衣服等に、温度分布が制御可能な発熱体を配置する。仮想抱擁に合わせて発熱したい部位に最適な温熱刺激を提示することが可能な装置が理想的であると考えている。

4.2 実験用温熱覚提示装置

安心感をより与えるための温熱提示を明らかにすることが目的である。そのため、実験では、温熱刺激は胸部6ヶ所・腕部4ヶ所・背部6ヶ所の全16ヶ所にした(図7)。温熱覚提示装置は市販のジャケットに発熱体としてアルミ板を介して電熱線を配置した。アルミ板は提示部位に等しい温度を与えることと、安全性を考慮して使用している。温熱刺激として、目標としている温度は人間の平均体温36.9℃とする。


図7. 温熱覚提示装置

4.2.1 性能評価

作成した実験用温熱覚提示装置の性能について以下の方法で測定した。

測定方法1:目標温度までの変化時の制御スイッチの初期設定目標温度である36.9℃に図11に示す制御スイッチのどの設定を用いれば、最も早く到達することが可能となるか図12の電熱線を配線したアルミ板を用いて計測した。

測定方法2:電熱線長さの決定

目標温度である36.9[℃]を維持できるように、電熱線の長さをプロトタイプに用いるアルミ板300×100×0.1 [?]に等間隔で配線する。1.00[m]、1.25[m]、1.50[m]、1.75[m]の4条件と6段階スイッチの24データを目標温度からの変化から測定した。なお、測定時の外気温は24.7[℃]であった。

4.3 計測結果

 測定結果を図8、図9に示す。結果、実験に必要な温熱提示ができることがわかった。なお、電源を入れてから目標温度までの時間に関して更なる計測が必要である。


図8. 測定方法1の測定結果


図9. 測定方法2の測定結果

4.4 有用性の検証結果

開発した温熱覚提示装置が安心感を増幅させることが可能なのか心理・生理実験を行う。実験内容としては、複数人の被験者にカウンセリングという状況で、仮想抱擁を画像合成だけを用いた場合と画像合成と温熱覚提示装置を用いた場合の比較実験を行う予定である。この時、同時に頭表脳波測定を行う。脳波は、α波の増加から安心感が増幅したか評価する。実験終了後にアンケートを記入してもらい、そのアンケート結果を集計して解析を行う。

5. 終わりに

 本報告では、ハイパーミラーの実現方法は先行研究と同じく、距離情報付カメラKinectを用いた。そして、触力覚提示装置と温熱覚提示装置ともに、予備実験を行った。今後予定している実験では、得られた結果から装置を改良し、安心感に有用な圧迫位置を探索することを考えている。これらの装置を用いて、

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、仮想抱擁がより安心感を与えられるように改善したい。

参考文献

[1] 小泉由美, 他 : タクティールケア実践記録からみる効果の内容分析 ; 日本看護研究学会雑誌, Vol.35, No.4, pp.91-99, 2012.

[2] Morikawa, O., Hashimoto, S., Munakata, T., Okunaka, J., : [FUJITSUBO] フジツボ マフラー レガリスK AZワゴン CBA-MJ21S CBA-MJ22S H17.09~H20.09 K6A FT-Sスペシャル 2WD ※代引不可 ※本州・北海道は送料2625円(税込) 沖縄・離島は要確認 , ICMI06, pp.318-325, 2006.

[3] C.R.ロジャーズ : ロジャーズ全集2カウンセリング(改訂9刷) ; 岩崎学術出版社, pp.114-116 , 1979.

[4] 森川治, 川上瑛大, 真鍋大樹 : デイトナ DAYTONA 65704 電気式タコメーター LED照明 φ60mm 9000rpm ホワイト 汎用 ; ヒューマンインターフェイス学会誌, pp.999-1004, 2015.

[5] 大山英明, 戸田賢二, 森川治 :  【メーカー在庫あり】 スナップオン・ツールズ(株) バーコ ジャッキスタンド 6ton BH36000 JP キタコ 360-4021100 ニュースーパーオイルクーラーキット/3コア KSR110 アクラポビッチ AKRAPOVIC リペア カーボンエンドキャップ V-EC150 JP店 アウディ A7 スポーツバック 4GC系 ラゲッジマット (チェック) ダイハツ 新型 ミライース LA360S フロアマット (チェック)距離画像を用いたハイパーミラー(超鏡)システムの開発 ; 第18回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集, pp.289-290, 2013.

[6] 森川治, 戸田賢二, 前迫孝憲 : 映像フェデレーションによる総合制の自動保持 , SI2014, pp.937-942, 2014.

[7] 森川治, 橋本佐由理, 前迫孝憲 : 仮想的な抱擁を取り入れた遠隔カウンセリングシステム ; 日本バーチャルリアリティ学会論文誌, Vol.14, No.1, pp.3-10 , 2009.

[8] 森千鶴, 村松仁, 永澤悦伸, 福澤等 : タッチングによる精神・生理機能の変化, 山梨医大紀要 第17巻,pp64~67, 2000.

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