【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】25330227 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ユーザインタフェース / 拡張現実感 / クロスモダリティ / 視覚 / 触覚 / 聴覚 / 電気刺激 / インタフェース / 生体情報

【研究成果の概要】

本研究は視覚、触覚、聴覚のクロスモダリティを用いて各感覚の知覚を強化し、拡張現実感における仮想オブジェクトのリアリティを向上させるための感覚提示方式の研究開発を行った。提案方式の発展として、触覚の他にも平衡感覚や深部感覚など体性感覚とのクロスモダリティにも着目してヒトの知覚特性をついて検討し、刺激の提示方式について明らかにするとともに、クロスモダリティを用いることで錯覚の生起を制御できることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】美学・美術史

【研究領域課題番号】23720056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

五感 / 視覚 / 聴覚 / 触覚 / 味覚 / 嗅覚 / 感性 / 音楽 / デザイン / ゲーム / 感性学 / 美学 / ビデオゲーム

【研究成果の概要】

本研究課題は、五感、すなわち視覚・聴覚・触覚・嗅覚・味覚という五つの感覚が、西洋哲学史および美学史の中でいつどのように形成され、またいかなる過程や転換を経て、今日まで至るのかを明らかにした。さらにそうした思想史的研究によって、五感の編成と秩序が持つ普遍性および時代的・地域的特性の両面を見極めることで、人間工学やインダストリアルデザインの開発現場で今日喫緊の課題となっている諸感官のバランスや優先順位という感性的問題に対して、美学＝感性学的見地からの提案を行った。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】16330145 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プロダクティブ・エイジング / QOL / 高齢者 / 超高齢社会 / 視覚・触覚のクロス・モダリティー / 認知機能の加齢変化 / 補綴 / 視覚 / 触覚 / 視触交互作用 / 視機能低下 / 触党 / 機能低下

【研究成果の概要】

本研究は高齢者と視覚障害者の認知行動を視覚と触覚の両面から検討し、以下の結果が得られた。
視覚研究:1.高齢者では視認性とカテゴリカル色知覚が低下し一致度の範囲が狭まること、白内障患者のコントラスト感度を測定し加齢による白内障患者の手術の判断基準にコントラスト感度が有効であることを示した。2.視野制限下でパターン変化の見落としが増加し検出反応時間が長くなること、複合図形や重なり図形の知覚において簡潔なまとまりが困難になることを示した。3.視覚障害者の日常行動における危険とその防止策について検討した。車音が騒音でマスクされ危険な思いをする人が多いこと、低視力や狭視野による見えをシミュレーション下で組織的に分析し各障害レベルでの行動の制約を明らかにした。エスカレータ昇降時の事故を減少させる方法を提案した。高齢者のQOLが眼疾病の違いや視野障害の有無によって異なり、日常行動の面からQOLが評価できることを示した。
触覚研究:1.高機能触覚ディスプレイを開発し触覚の仮現運動、探索、変化の見落としについて検討した。仮現運動では同時時相のSOA範囲では刺激の大きさ変化が分からないが、運動時相では大きさの違いが分かること、変化の見落としでは反応時間や保持項目が視覚の場合と顕著に異なること、両手間での変化の見落としを確認した。2.視覚代行の基礎として触覚表示による視覚情報伝達方法について研究し、複合図形や重なり図形の触覚によるまとまりは視覚とは顕著に異なるがヨークドモードでは視覚に近づくこと、中指に提示された刺激の粗さ判断が他の指に与えられる刺激に影響されることを明らかにした。
視触交互作用研究:1.触覚の変化検出課題において視覚的に位置情報を与えると反応時間が短縮し保持項目数も増えることを示した。2.中指に与えられた刺激の粗さ判断が視覚情報によって影響されることを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】14,000千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 300千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】11694177 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

人工聴覚 / 人工内耳 / 音声 / 声の高さ / 日本語 / 中国語 / CAI / 音声情報 / 韓国語 / 視覚 / 触覚

【研究成果の概要】

声の高さで伝えられる分節的な特徴は,音韻的な特徴と組み合わさると,音声の認識に重要な役に立つ.音声波の基本周波数の伝達の品質は,人工聴覚(人工内耳Artificial inner ear, Cochlear implant^*)の装置の音声処理部の設定にかかっているので,声の高さの弁別能力を詳細に測定して,これをできる限り活用することが必要になる.
(^*音声波を電気的な信号に変換して,内耳に埋め込んだ電極を通して,直接に聴覚神経に伝える方式)
このような目的のために,人工内耳を通しての声の高さの弁別能力の検査と訓練をする計算機援用教示(CAI, Computer assisted instruction)システムを設計した.このシステムは,計算機プログラムによる音声合成(ATRのSTRAIT)を利用していて,声の音源の基本周波数や強度や持続時間などの音響的パラメータを制御することができ,刺激を応答の履歴に応じて効率良く提示できる.
刺激となる合成音声の声の高さの時間的な変化パタンを,このような分解能で制御するパラメータは,平均の声の高さ,声の高さの範囲,声の高さのパタンの相互の対比,速さである.
刺激は被験者に,聴覚だけで,または視覚表示も併せて提示できる.刺激に対する弁別(同定/比較)の応答は,口頭またはタッチスクリンなどで報告できる.刺激の合成音声の声の高さのパタンを修正して,誤答のあとでは次の刺激の弁別が同じか易しくなるようにし,正答のあとでは難しくなるようにする.
制御パラメータの組み合わせの提示の順序は,保存してある被験者の応答の履歴に応じて選択して,信頼できる検査結果や訓練目標の達成までのステップ数が最小になるようにする.
本研究は、人工内耳の試用効果について、研究代表者・分担者がそれぞれの役割分担の研究を進め、それにもとずいて討議を重ねてきた結果、最終的に問題点を声の高さの情報に絞って、とくにアジアの諸言語の特色である日本語の単語アクセントと中国語の声調を対象として,システムの設計をした。
この過程では国外の研究協力者との共同作業も行い、今後、上海医科大学と香港中文大学と国立台湾大学でシステムの試用実験を計画している.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】2,800千円 (直接経費: 2,800千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】10898026 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚 / 人工聴覚 / 補聴 / 視覚 / 触覚 / 音声 / 音声信号処理 / 感覚代行

【研究成果の概要】

この研究では、従来主として欧米の言語の音声に使われていた人工聴覚を、アジア諸言語の音声に適用した場合に必要になる、特有な情報伝達方式の問題点を研究するための協力体制を作ることを企画している。国外の協力研究機関としては、韓国のソウル市、中国の上海市と香港市、台湾の台北市にある大学の医学部と、すでに密接に連絡を取り合っている。今年度はこのうちのとくに中華人民共和国の香港市の国立大学医学部耳鼻咽喉科学教室を、1998年12月に研究代表者の比企静雄が訪問して、今後の他のアジア諸国と国内の研究者も含めた研究計画について、ミカエル トン教授や関連の研究者と具体案を検討し、このような研究体制が実現できる見通しが得られた。
一方、この研究課題について研究代表者の比企静雄らが進めている予備的な検討の結果"アジア諸言語の音声の声の高さの情報の伝達のための人工聴覚の装置の設計"について、1998年11月にオーストラリアのシドニーで開催された第5音声言語処理国際会議で報告した。現在世界的に使われている人工内耳の開発をしてきたオーストラリアの研究者達に、この新しい問題点について注意を喚起することができた。また、これに先立って1998年8月に札幌市で開催された第3回世界、バイオメカニクス国際会議でも同様な報告をして、生体工学の分野からも討議をしてもらった。
年度の終わりには、国内の研究代表者と分担者が相互に訪問して、報告書の作成ついて打ち合わせをしている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1998

【配分額】1,700千円 (直接経費: 1,700千円)

【研究分野】建築構造・材料

【研究領域課題番号】10750425 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

床振動 / 人間の動作 / 居住性 / 評価方法 / 歩行 / 触覚 / 視覚 / 聴覚

【研究成果の概要】

本研究は、歩行など建築物内での人間の動作により発生する、照明器具,視覚情報機器の揺れや、家具,建具から発生するがたつき音など、視覚,聴覚を通じて感じられる床振動の評価方法を確立するとともに、研究代表者らが確立した足,腰などでの触覚を通じて感じられる床振動の評価方法とあわせて、触覚,視覚,聴覚を複合した総合的な床振動の評価方法を確立することを目的として実施した。平成11年度は、平成10年度に設定した揺れ,がたつき音の感覚上の大きさを表示する物理量を用いて、総合的な床振動の評価指数を提示するとともに、物理量の測定方法の妥当性を検証し、評価方法を確立した。以下に、研究実績の概要を述べる。
(1)平成10年度に製作した試料床と、10〜20名程度の被験者を用い、歩行など人間の動作による床振動、および床振動にともなう揺れ,がたつき音に対する被験者の評価を官能検査を実施して抽出し、心理学的尺度を構成した。
(2)研究代表者らが開発した代替加振装置を用いて、(1)で官能検査に用いた試料床を加振し、床振動、および平成10年度の研究で設定した揺れ,がたつき音の感覚上の大きさを表示する物理量を測定,算出した。
(3)(1)で構成した心理学的尺度と、(2)で測定,算出した床振動および物理量の関係を種々検討し、触覚,視覚,聴覚を複合した総合的な床振動の評価指数を提示した。
(4)振動性状が種々異なる試料床を用いて、歩行など人間の動作時と、代替加振装置による床振動および物理量を測定,比較することにより、代替加振装置を用いた床振動および物理量の測定方法の妥当性を検証した。
(5)(3)で提示した評価指数と、(4)で妥当性を検証した測定方法とをあわせて、触覚,視覚,聴覚を複合した総合的な床振動の評価方法を確立した。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】08044176 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚 / 人工聴覚 / 補聴 / 視覚 / 触覚 / 音声 / 音声信号処理 / 感覚代行

【研究成果の概要】

本国際学術研究の研究代表者・国内と国外の研究分担者が,平成8年度〜10年度(1996年度〜1998年度)にわたって,研究課題「人工聴覚による音声情報の伝達方式(国際的評価基準に基づく多種言語間の共同開発)」について,それぞれ役割分担の研究を進めた.そして,相互に訪問したり会合を開いたりして,研究計画を調整し,研究成果を交換しながら,各種の言語での音声の認知能力の評価結果の互換性を検討してきた.
研究代表者・研究分担者:役割分担 比企静雄:異なる言語の音声間の補正,伊福部 達:聴覚神経の電気刺激方式,渡辺 亮:音声信号の処理方式,鎌田一雄:視覚・触覚による代行効果,Arne Risberg:補償・代行手段の併用効果,Erwin S.Hochmair:聴覚神経刺激用の微細電極,Harry Levitt:補聴方式の多機能化,A.Maynard Engbretson:音声信号処理用の電子回路.
それらの研究成果は,人工聴覚の活用とその補助・代行のきわめて多岐にわたっており,関連分野の国際会議で度々口頭発表され,学会誌や出版物にも多数掲載されている.
また,この研究課題が目的とする人工聴覚の使用効果の国際的な評価基準の研究の情勢について,本国際学術研究で密接な連携を保ってきた研究協力者であり,国際的に最も実践的な活動をしている.アメリカ合衆国のワシントン大学医学部ノMargaret Skinner教授に,最終年度の1998年11月に東京で開催された第43回日本音声言語医学会総会で特別講演を以来して,国内の関係者に学会を通して広く理解を求めるという画期的な方策を企画運営した.

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1998

【配分額】4,100千円 (直接経費: 4,100千円)

【研究分野】実験系心理学

【研究領域課題番号】07301010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

視覚障害 / 低視力者 / 先天盲開眼者の視知覚 / 触知覚 / 低視力シミュレーション / 形と空間認知 / 主観的輪郭線 / 視覚 / 触覚探索 / 低視力 / 視覚的探索 / ぼけ関数 / 主観的輪郭 / 陰の知覚 / 立体視 / ATM / 触覚による絵単語 / 先天盲開眼者 / 全盲者 / 奥行き距離 / occlusion foil / 見やすさ / 触探索 / 触覚 / 空間定位 / 奥行知覚 / 情報伝達法

【研究成果の概要】

低視力班では、低視力をシミュレーションするのに、occlusi on foilを使用してきた。だが、光学的特性が明確ではないという欠点を補うため、occlusi on foil視力とガウス関数との関係を調べ、両者の間に指数関数が成立することを明らかにした。また、画像をガウス分布でぼかし、ぼけの程度を視力で表せた。また、画像を直接ぼかして形の正答率を求めると、視標の大きさやコントラストが増すほど、正答率は高くなるが、色差の効果はほとんどない。種々の眼疾を有する低視力者が文字列の視覚的探索を行うと、健常者に比べてコントラストの効果がより顕著に認められることを明らかにした。先天盲開眼者班では、3名の開眼者における主観的輪郭、陰影の立体効果について検討した。主観的輪郭に関しては、ごく一部の図形について知覚しうる段階にあるが、図形によっては反復提示により主観的輪郭が成立する可能性がある。事物の投じるshadowに関しては、当初事物の一部として見ていた「陰」を、事物から切り離して「shadow」として認知するまでになった。陰影の立体効果については、はじめ、3名ともそれを「shadowing」として認知せず、立体効果も現れなかった。だが、ToMのみがそれを多少「ふくらみを現すもの」として捉えた。全盲班では、窪みのある面を触探索させ、曲面をどの程度正確に知覚しているかを調べ、錯覚を生み出す最適な深さが存在することを確かめ、指先の曲率と曲面の曲率が似てくると、錯覚量が大きくなることを示した。また、バリアフリーという観点から、ATMに触覚情報を付加するため絵記号を開発した。また、これを搭載したATMを試作し、全盲者に使用評価をさせた。その結果、1回のタッチ毎の平均探索時間は10秒前後であり、障害者の評価は高かった。全盲者のために開発されたGUIを有効に利用できるようにするため、触覚グラフィックによってアイコン情報を取得させるため、合成音声を併用できるようにした。その結果、操作時間が短縮した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】6,200千円 (直接経費: 6,200千円)