【研究領域課題番号】18K19828 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

嗅覚電気刺激 / 鼻腔内科学感覚 / 経皮電気刺激 / バーチャルリアリティ / 鼻腔内化学感覚 / 神経科学 / 脳活動計測 / 嗅覚 / 電気刺激 / 脳科学 / インタフェース

【研究成果の概要】

バーチャルリアリティ(VR)等の分野において，嗅覚を提示するディスプレイに関する研究は非常に重要である．しかしながら，嗅覚の提示には臭いを発する化学物質(香り物質)とそれを鼻腔に提示する機構の両方が必要であるため，香り物質を保存するタンクや香り物質を放出するアクチュエータ等の容量と重さ，金銭的コストがかかってしまう．
本研究では，電気刺激によって軽量・安価・小型な嗅覚ディスプレイ装置を構築する装置を開発して電気刺激によって高確率で嗅覚を感じさせる手法の開発を開発を達成した．さらにその質を変化させる方法の構築とそのメカニズムの解明を目指した研究に取り組んだ．

【研究の社会的意義】

鼻腔内に電極等を一切設置せず，高確率で鼻腔内化学感覚を惹起する手法は世界で初めて構築されたものである．鼻腔内化学感覚を化学物質を使わずに人工的に作ることができる本手法は今後の嗅覚の研究において強力なツールとなるだろう．嗅覚はVR等の体験に欠かせない重要な感覚であるとともに，情動等の人の内部状態にも強く働きかけうる感覚である．本研究は嗅覚の提示技術を作り出したというだけでなく，今後の嗅覚研究を推進する一つの強力なツールを作り出したという意義もある．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2018-06-29 - 2022-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】17H02003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

STEM教育 / 空間的思考力 / タンジブル教材 / 教師教育 / バーチャルリアリティ / 空間的思考 / 論理的思考 / 教材開発 / タンジブル学習 / 実践研究 / タンジブルユーザインタフェース / VR / AR / 天体学習 / プログラミング教育 / インタフェース

【研究成果の概要】

本申請課題では、次の3点について研究を行った。まず、日本の学習指導要領において、STEM領域に関連する教科（理科、数学、技術、情報）から、空間的思考力に関連する学習内容を抽出し、教材を開発した。開発した教材は、実物体と仮想物体が連動した天体学習のためのタンジブル教材、空間図形を学ぶためのタンジブル教材、数の概念を学ぶためのゲーム型学習教材であった。次に、STEM 学習を実践授業に導入することを想定し、実践的評価を実施した。 また、教員を志望する教員養成系大学の学生に対し、STEM教育プログラムを試行し、有用性を検証した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)

【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】17H04690 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

経皮電気刺激 / バーチャルリアリティ / 前庭電気刺激 / 味覚電気刺激 / 嗅覚電気刺激 / 触力覚電気刺激 / ヒューマンインタフェース / インタフェース / 神経刺激 / 感覚提示ディスプレイ / 情動

【研究成果の概要】

本研究は，前庭感覚，嗅覚，味覚，視覚などの頭部に存在する感覚器並びに神経を中心とした多感覚を経皮電気刺激によって刺激することで，感覚を提示するディスプレイ技術を開発し，経皮電気刺激による多感覚ヘッドセットの構築を目指すものである．
本研究課題を通し，味覚電気刺激による基本五味の持続的抑制・増強手法の構築，触力覚提示による空中での触覚提示，前庭電気刺激を利用したVRアプリケーションのアウトリーチ活動，視覚電気刺激による単純な図形描画手法等を開発した．これらの電気刺激による単一の感覚モダリティ提示手法を組み合わせ，フェイスマスク型多感覚提示インタフェースを構築できた．

【研究の社会的意義】

本研究では独自で提唱している「電流経路仮説」に沿って電気刺激を設計し，その効果を心理物理実験によって検証するという仮説検証型のサイエンス研究により，工学的に意義のある刺激手法の設計を達成している．よって，この研究には電流経路仮説の妥当性を支持するという科学的意義と，その検証過程において得られた新たな刺激により，軽量・安価・小型な経皮電気刺激手法を用いた感覚ディスプレイ技術の高度化という工学的意義がある．
また，本研究の成果が社会に認知され始め，学会の招待講演や国内外の技術シーズ展示会，ひいては，産業フェーズ展示会においてもPES技術のアウトリーチができたことには，社会的な意義があった．

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】メディア情報学・データベース

【研究領域課題番号】24650051 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バーチャルリアリティ / 自己知覚理論 / 感情喚起 / インタフェース / 自己帰属感 / 認知メカニズム / インタラクション

【研究成果の概要】

本研究では，自己知覚理論を中心とした心理学・認知科学の知見を応用し，VRにより生成・提示した感覚刺激によって身体知覚を変調することで身体イメージを操作し，感情を生起するための方法論を提案した．そして，この方法論に基づいて構築したインタフェースの評価を通じて，さまざまな感情を喚起可能なことを示した．具体的には，変形した表情，擬似心拍操作，温度感覚操作をフィードバックする手法を中心とし，VR技術で生成した刺激が自己の身体反応の変化であると感じられるような可体験化手法を構築し，複数の感情を喚起する基礎的な手法を開発した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】科学教育

【研究領域課題番号】21680053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

教材開発 / 空間認識 / 理科教育 / 天体学習 / タンジブル / インタフェース / 空間的思考力 / 仮想現実 / 拡張現実 / 評価 / 教材情報システム / ヒューマン・インターフェイス / 実験・観察

【研究成果の概要】

本研究では,タンジブル技術を応用し,空間認識能力を育成するため拡張現実(AR)の技術を応用したタンジブル教材を開発するとともに,実践的活用における有用性を評価した.小学校での実践的研究の結果,タンジブル教材は,空間認識力の高い児童の「月の満ち欠け」に関する理解を促進したことが明らかとなった.中学校での実践的研究の結果,「金星の満ち欠け」に関する理解度テストの得点は,授業後に有意に上昇していた.高等学校では,理解度テストの得点は上昇しなかったが,空間認識テストの得点が有意に上昇していた.これらの結果から,タンジブル教材を用いた授業は,小・中学校における理解度の促進,並びに高校生の空間認識力の育成に有効であることが示された.

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】社会学

【研究領域課題番号】17530395 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ポストヒューマン / 視覚 / 真正性 / 誠実性 / イメージ(イマージュ) / 象徴 / 他性 / 此性 / 社会学 / 文化・社会意識 / ヴァーチャル・リアリティ / ヴィジュアル・スタディーズ / ヴィジュアル・カルチャー / 観光 / インターフェイス

【研究成果の概要】

本研究は、「ポストヒューマン」、すなわち「物質と情報との異成分間の境界が取り払われ、これらが連続的に構成された合成体」の概念を前提にして、これと「視覚」の問題を研究課題とし、「現実」を見ることと「ヴァーチャル」なものを見ることとが、どの様に関連づけられるのかにつての分析の一環をなすものである。ポストヒューマンは現実をこの眼で直接見ない。彼らが見るものはDVDやHDの映像、テレビ、コンピュータ、携帯電話などの画面であり、これらのインターフェイスを介してものを見る。今回は、これらを見つめる視覚を扱うに際し問題となる事柄、すなわち、見られる対象である「他性」の問題と、これを見ることと自己の「真正性」や「ほんもの」との関連について検討を行った。まず、個性化の過程が真正な自己を作り上げてゆくことを指摘し、現実を見ることとヴァーチャルなものを見ることとの違いを真正性の概念によって明確にした。自己の真正性は、電子画面上のシミュラクルでヴァーチャルな像ではなく、現実を見ることにより自己が作り上げるものであり、真正性とほんものの現実を実際に見るという身体感覚的で意識的な体験とは、心身一元的に連動しているといえるのである。次に、この真正性と象徴やイマージュとの関係をラカンとベルグソンに従って捉え直し、イマージュとしての物質が、抽象された観念的な象徴であるとともに知覚され自己の移入がなされる具体的な対象を越えた存在ではないのならば、これは不可視なものをともなった可視的な対象以外の何ものでもないことを指摘した。「見えながらも見えない」象徴を含んだ対象、このような存在がわれわれを真正な自己へと導きこれを構成させるといえる。さらに、自己とは区別され自己を外化し移入することで真正な自己を構成する対象こそが「他性」であって、この他性の意義について多様な検討を加えた。他性が、知覚されるものを越えては求められないのならば、これはまさに「視覚」の内で見られ捉えられ出会われる対象である。ヴァーチャル・リアリティではなく実際の現実の中で他性と出会いこれを見ることにより真正な自己がいかに具体的に構成されるのか、といった問題が今後の課題となる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】1,600千円 (直接経費: 1,600千円)

【研究分野】人工感覚

【研究領域課題番号】16612002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

前庭電気刺激(GVS) / インタフェース / 音楽エンタテイメント / 加速度感 / バーチャルリアリティ / オプティカルフロー / 図地反転 / ベクション

【研究成果の概要】

本研究では従来現象的な議論に終始していた前庭電気刺激を人工感覚を生成する感覚インタフェースとして応用するための基礎研究を行った.このために平成16年度は前庭感覚刺激装置の設計・開発とその定量的な評価を被験者を用いた心理物理的な計測実験を通して行った.視覚的なフロー刺激と前庭電気刺激による加速度感を身体の動揺計測を用いて心理物理的に客観評価することで,バーチャルリアリティ環境下での同刺激方式の効果を測定・評価した.また同様の環境下において視覚によって誘導される運動感覚の逆転がおこる現象について,視覚的相対運動の多義性を前庭電気刺激が抑制しうることを実験的に確認した.さらに当該技術のアプリケーション面での応用方法を模索・開発し,実際的な応用事例における評価実験を行った.特に前庭電気刺激を音楽のテンポと同期させることによって「音楽に合わせて自分や世界が揺れて見える感覚を楽しむ」という新感覚の音楽エンタテイメントを発表・アリティ環境下での同刺激方式の効果を測定・評価した.また同様の環境下において視覚によって誘導される運動感覚の逆転がおこる現象について,視覚的相対運動の多義性を前庭電気刺激が抑制しうることを実験的に確認した.さらに当該技術のアプリケーション面での応用方法を模索・開発し,実際的な応用事例における評価実験を行った.特に前庭電気刺激を音楽のテンポと同期させることによって「音楽に合わせて自分や世界が揺れて見える感覚を楽しむ」という新感覚の音楽エンタテイメントを発表・実演し,多くの体験者の好評を博した.
これらの成果に基づき,平成17年度には前庭電気刺激による歩行誘導とバーチャルリアリティ環境下での同刺激方式の効果,さらに音楽への同期刺激体験デモ展示発表し,2000人近い体験者から筆記応答データを収集することができた.また,同様の環境下において視覚によって誘導される運動感覚の逆転がおこる現象について,視覚的相対運動の多義性を前庭電気刺激が抑制しうることを実験的に確認した.さらに視界の回転運動現象についての心理物理的な計測実験を行い,眼球の回旋運動としての前庭動眼反射との因果関係について一定の知見を得ることが出来た.
以上の成果によって前庭電気刺激による人工感覚インタフェースの設計論の基礎となる定量的知見を得ることが出来た.これらのデータや考察を元に今後さらに多様な応用に向けた前庭電気刺激による人工感覚インタフェースが開発されていくものと期待される.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,900千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】11558038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バーチャルリアリティ / 仮想環境 / 三次元表示 / 協調作業 / 形状モデリング / インターフェース / GUI / 人工現実感 / 三次元ユーザインタフェース / 複合現実感 / 拡張現実

【研究成果の概要】

本研究の目的は,通信路で結合された複数の仮想環境において,その仮想環境内で,種々の情報を共有し,仮想環境内の利用者が協調して構造物のモデリング(デザイン)を実施する場合を題材として,
(1)実使用に耐え得る実用的な協調作業環境の構築のための要素技術の開発,
(2)協調作業環境でのモデリング(デザイン)のための実アプリケーションの構築,
(3)従来の計算機操作などの2次元GUIの仮想操作環境への適用による統合的なインタフェース環境の構築,
の3課題を選定し,表示装置を含めて本研究の目的に特化した環境を構築して研究を推進し,共有仮想環境を日常的に利用するための実用技術の確立を図ることである.
目的(1)を達成するために傾斜型の立体表示装置を新たに開発し、長時間の没入型3次元操作が実現可能な仮想環境ワークベンチを開発した。さらに、目的(2),(3)を達成するために,試作した仮想環境ワークベンチを用いた,3次元モデリング(デザイン)の可能なアプリケーションを開発し,その操作性を評価し、改良を実施した.これらのアプリケーションを複数の人間が利用して協調作業を実施する場合の諸問題について検討し、ワークベンチの配置等の検討を行った.また,実用アプリケーションに2次元操作と3次元操作を組み合わせることで,表示平面を有効利用したモデリングが可能であることを実際に確認した.これらの要素を用いて協調作業環境を構築する際に必要な,ネットワーク構成の得失についても明らかにした.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)