触覚知覚
触覚による知覚

触覚知覚（ギリシャ語：haptόs「触知できる」、haptikόs「触覚に適した」）は、文字通り「何かを掴む」能力を意味し、立体視としても知られています。この場合の知覚は、触覚知覚における静止した主体による受動的な接触とは対照的に、動く主体による表面や物体の能動的な探査を通じて達成されます。[1]触覚知覚には、皮膚の触覚受容器と、動きや体の位置を感知する固有受容器が関与しています。 [2]触覚知覚が不可能な状態は、立体視として知られています。

歴史

ハプティックという用語は、1892年にドイツの心理学者マックス・デソワールによって造語され、「音響学」や「光学学」のような触覚に関する学術研究の名称を提案した際に用いられた。[3] [4]

ギブソン（1966）[5]は、触覚システムを「身体を用いて、身体に隣接する世界に対する個人の感覚」と定義した。ギブソンらは、ウェーバーが1851年に認識した触覚知覚と身体運動の密接な相互依存関係、そして触覚知覚が能動的な探索であることを強調した。[要出典]

触覚知覚の概念は、拡張生理学的固有受容の概念に関連しており、棒などの道具を使用すると、知覚経験が道具の先端に透過的に伝達されるというものである。[6]

触覚知覚は、触覚中に感じる力に依存します。[7]この研究により、異なる知覚特性を持つ「仮想」の錯覚的な触覚形状の創造が可能になり、[8]触覚技術への明確な応用が期待されます。[9]

探索的手順

人間は触覚によって三次元の物体を迅速かつ正確に識別することができます。[10] 物体の外側の表面に沿って指を動かしたり、物体全体を手で持ったりするなどの探索的な手順を用いてこれを行います。[11]

これまでに、次の探索手順が特定されています。

  1. 横方向の動き
  2. プレッシャー
  3. 囲い
  4. 輪郭追従

このように収集される物体または対象の特性には、大きさ、重さ、輪郭、表面および材質の特性、粘稠度、温度などがある。触覚センサーの開発に加えて、ロボットの探索行動の開発にも取り組んできた。[12]

知覚的デッドバンド

知覚的不感帯とは、人間の知覚限界を捉える領域である。[13] ウェーバー分率[1]とレベルクロッシング定数[14]は、触覚力刺激の知覚的不感帯を定義するために用いられる。この不感帯は、触覚データ圧縮のための知覚的に適応的なサンプリング機構[15]の設計において重要な応用があり、これは通信ネットワークを介して触覚データを伝送するために必要となる。

知覚的デッドバンドの形状に影響を与える要因は多数あります。たとえば、次のとおりです。

  1. 力刺激の変化率：[16]ウェーバー分率またはレベル交差定数は、力刺激の変化が速いほど減少します。
  2. 時間分解能: [17]連続する2つの力のサンプルを知覚するのに必要な最小の時間間隔として定義されます。
  3. 方向感度：[18]この研究では、ウェーバー分率は方向ではなく力の大きさのみの関数であると主張している。
  4. 遂行される課題：弁別課題または比較課題[13]ユーザーは、弁別課題よりも比較課題を行っている際に、より敏感になります。これは、比較課題では一方向の変化のみを知覚する必要があるためです。このことから、知覚的不感帯は遂行される課題の関数であることが分かります。

触覚感覚の障害

Exo-Skin ソフトハプティック外骨格インターフェース

触覚感度は、切り傷や火傷などの皮膚損傷、および（外傷または循環障害による）神経損傷を主とする、多くの疾患や障害によって損なわれる可能性があります。さらに、感度の喪失（神経障害）は、代謝、毒性、および/または免疫学的要因によって引き起こされる場合があります。神経障害を引き起こす可能性のある病状の例としては、糖尿病、慢性腎臓病、甲状腺機能障害（甲状腺機能亢進症および甲状腺機能低下症） 、肝炎、肝硬変、アルコール依存症などがあります。自閉症、感覚処理障害なども触覚感度に影響を及ぼす可能性があります。触覚の喪失は、歩行や、物をつかむ、道具を使うなどの熟練した動作に支障をきたす重大な障害です。

触覚療法

没入型環境では、触覚的な相互作用の感覚を再現することができます。[19]ドレクセル大学で開発されたExo-Skin Soft Haptic外骨格インターフェースなどの外骨格グローブは、患者の筋肉と感覚を再訓練するための理学療法エクササイズプログラムを実行するようにプログラムできます。[20]

参照

参考文献

  1. ^ ab ウェーバー、EH (1851)。Die Lehre vom Tastsinne und Gemeingefühle auf Versuche gegründet。フリードリヒ・ビューエグ・ウント・ゾーン。
  2. ^ 「触覚知覚」 。 2024年8月19日閲覧。
  3. ^ デソワール、M. (1892)。ウーバー デン ハウツィン。アーチ。 f.アナト。あなた。生理、生理。約、175–339。
  4. ^ Grunwald, M. & John, M. (2008). 人間の触覚知覚研究におけるドイツの先駆者たち. M. Grunwald (編), Human Haptic Perception (pp. 15–39). バーゼル、ボストン、ベルリン: Birkhäuser.
  5. ^ ギブソン, JJ (1966). 『知覚システムとしての感覚』 ボストン: ホートン・ミフリン. ISBN 0-313-23961-4。
  6. ^ 「PROPRIOCEPTION | 7 Senses Foundation」2019年2月14日閲覧。
  7. ^ 「Robles-De-La-Torre & Hayward. Force Can Overcome Object Geometry In the perception of Shape Through Active Touch. Nature 412 (6845):445-8 (2001)」(PDF) 。 2006年10月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2008年6月2日閲覧。
  8. ^ 「触覚技術の最先端」
  9. ^ Robles-De-La-Torre G. 仮想環境における触覚知覚の原理。Grunwald M (編)『人間の触覚知覚』Birkhäuser Verlag, 2008年。Wayback Machineに2011年7月26日アーカイブ。
  10. ^ Klatzky RL, Lederman SJ, Metzger VA (1985). 「触覚による物体の識別：『エキスパートシステム』」. Perception & Psychophysics . 37 (4): 299– 302. doi : 10.3758/BF0​​3211351. PMID 4034346  .
  11. ^ Lederman SJ, Klatzky RL (1987). 「手の動き：触覚的物体認識への窓」.認知心理学. 19 (3​​): 342– 368. doi :10.1016/0010-0285(87)90008-9. PMID  3608405. S2CID  3157751.
  12. ^ Fleer, S.; Moringen, A.; Klatzky, RL; Ritter, H. (2020). 「剛性触覚センサーアレイを用いた効率的な触覚形状探索の学習」. PLOS ONE . 15 (1) e0226880. arXiv : 1902.07501 . Bibcode :2020PLoSO..1526880F. doi : 10.1371/journal.pone.0226880 . PMC 6940144. PMID  31896135 . 
  13. ^ ab Chaudhuri, Subhasis (2017-11-09).運動感覚知覚：機械学習アプローチ. ISBN 978-981-10-6691-7. OCLC  1002015744.
  14. ^ Bhardwaj, Amit; Chaudhuri, Subhasis; Dabeer, Onkar (2014-12-08). 「触覚信号の予測サンプリングの設計と分析」. ACM Transactions on Applied Perception . 11 (4): 1– 20. doi :10.1145/2670533. ISSN  1544-3558. S2CID  18524110.
  15. ^ Steinbach, E.; Strese, M.; Eid, M.; Liu, X.; Bhardwaj, A.; Liu, Q.; Al-Ja'afreh, M.; Mahmoodi, T.; Hassen, R.; Saddik, A. El; Holland, O. (2019年2月). 「触覚インターネットのための触覚コーデック」. Proceedings of the IEEE . 107 (2): 447– 470. doi :10.1109/JPROC.2018.2867835. ISSN  1558-2256. S2CID  52541254.
  16. ^ Bhardwaj, Amit; Chaudhuri, Subhasis (2014)、「知覚可能な差異は運動感覚力刺激の変化率に依存するか？」『触覚：神経科学、デバイス、モデリング、およびアプリケーション』Springer Berlin Heidelberg、pp.  40– 47、doi :10.1007/978-3-662-44193-0_6、ISBN 978-3-662-44192-3
  17. ^ バルドワジ、アミット;サブハーシ州チャウドゥリ（2015 年 6 月）。 「ジャンプの不連続性の運動感覚におけるユーザー反応の解決可能性の推定」。2015 IEEE 世界触覚会議 (WHC)。 IEEE。 pp.  482–487 . doi :10.1109/whc.2015.7177758。ISBN 978-1-4799-6624-0. S2CID  756663。
  18. ^ チャウドゥリ、スバーシス; Bhardwaj, Amit (2017-10-27)、「Deadzone Analysis of 2-D Kinesthetic Perception」、Study in Computational Intelligence、Springer Singapore、pp.  55–68、doi :10.1007/978-981-10-6692-4_4、ISBN 978-981-10-6691-7
  19. ^ コーナー, マイケル; ウェイト, エリック; ウィンター, マーク; ビョルンソン, クリス; ココベイ, エルジェーベト; ワン, ユエ; ゴデリー, スーザン K.; テンプル, サリー; コーエン, アンドリュー R. (2014年8月). 「5D幹細胞画像ボリュームのための多感覚インターフェース」. 2014年第36回IEEE医学生物学工学会議. 第2014巻. pp.  1178– 1181. doi :10.1109/EMBC.2014.6943806. ISBN 978-1-4244-7929-0. PMC  4321857 . PMID  25570174 .
  20. ^ Koerner, M.; Fedorczyk, J.; Cohen, A.; Dion, G.「Exo-Skinソフトロボットリハビリテーション外骨格の設計と実装」（PDF）ドレクセル大学。2017年5月10日閲覧。

さらに読む

  • Grunwald, M. (編著, 2008).人間の触覚知覚 ― 基礎と応用.バーゼル/ボストン/ベルリン: Birkhaeuser. ISBN 978-3-7643-7611-6
  • Lederman, SJ; Klatzky, RL (1990). 「一般的な物体の触覚分類：知識駆動型探索」.認知心理学. 22 (4): 421– 459. doi :10.1016/0010-0285(90)90009-s. PMID  2253454. S2CID  6619282.
  • モンタギュー、A. (1971). 『触覚：皮膚の人間的意義』オックスフォード、イギリス: コロンビア大学出版局.
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