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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024107812
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】電気触覚の提示方法
(51)【国際特許分類】
G06F 3/01 20060101AFI20240802BHJP
【ＦＩ】
G06F3/01 560
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023011929
(22)【出願日】2023-01-30
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （証明書１）開催日 令和４年２月８日 国立大学法人電気通信大学 ２０２１年度 Ｉ類Ｊ系メディア情報学プログラム卒業論文発表会 （証明書２）発行日 令和４年５月２２日 １３ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｈｕｍａｎ Ｈａｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ Ｔｏｕｃｈ Ｅｎａｂｌｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＥｕｒｏＨａｐｔｉｃｓ ２０２２，Ｈａｍｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ，Ｍａｙ ２２－２５，２０２２，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，Ｍａｙ ２０２２，Ｐａｇｅｓ １８０－１８８
(71)【出願人】
【識別番号】504133110
【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浜崎 拓海
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 大雅
(72)【発明者】
【氏名】金子 征太郎
(72)【発明者】
【氏名】梶本 裕之
【テーマコード（参考）】
5E555
【Ｆターム（参考）】
5E555AA08
5E555BA08
5E555BB08
5E555DA24
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】痒みや痛みを抑制し、強く鮮明な触覚提示が可能な電気触覚の提示方法を提供する。
【解決手段】電気触覚提示装置を用いた電気触覚の提示方法であって、皮膚に麻酔薬を塗布し、麻酔薬を塗布した皮膚に、電気触覚提示装置の電極形成面を接触させて、電極に電流を供給する。
【選択図】図１
【解決手段】電気触覚提示装置を用いた電気触覚の提示方法であって、皮膚に麻酔薬を塗布し、麻酔薬を塗布した皮膚に、電気触覚提示装置の電極形成面を接触させて、電極に電流を供給する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気触覚提示装置を用いた電気触覚の提示方法であって、
皮膚に麻酔薬を塗布し、
前記麻酔薬を塗布した前記皮膚に、前記電気触覚提示装置の電極形成面を接触させて、電極に電流を供給する
電気触覚の提示方法。
皮膚に麻酔薬を塗布し、
前記麻酔薬を塗布した前記皮膚に、前記電気触覚提示装置の電極形成面を接触させて、電極に電流を供給する
電気触覚の提示方法。
【請求項2】
前記電気触覚提示装置は、マトリクス状に配置された複数の前記電極を有する
請求項１に記載の電気触覚の提示方法。
請求項１に記載の電気触覚の提示方法。
【請求項3】
前記電気触覚提示装置は、電流を供給する前記電極の位置を切り替えることにより、複数の前記電極を走査する
請求項２に記載の電気触覚の提示方法。
請求項２に記載の電気触覚の提示方法。
【請求項4】
前記麻酔薬は、有効成分としてリドカイン、プロピトカイン、ジカベリン、及び、アミノ安息香酸エチルから選ばれる１種以上を含む
請求項１に記載の電気触覚の提示方法。
請求項１に記載の電気触覚の提示方法。
【請求項5】
前記麻酔薬は、前記有効成分の濃度が０.５％～５％である
請求項４に記載の電気触覚の提示方法。
請求項４に記載の電気触覚の提示方法。
【請求項6】
前記麻酔薬は、前記有効成分の濃度が２％以下である
請求項５に記載の電気触覚の提示方法。
請求項５に記載の電気触覚の提示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気触覚の提示方法に係わる。
【背景技術】
【0002】
電気触覚提示装置は、電気刺激によって皮膚感覚を刺激する装置の一つであり、刺激の極性を変えることで振動や圧力などの感覚を与えることができる（例えば、特許文献１参照）。これらの刺激を組み合わせることで、様々な触感をデザインすることができる。例えば、電気触覚提示装置の一種である触覚ディスプレイは、ＶＲ空間中で触覚フィードバックを与えることにより、操作物体のリアリティを増加させることができる。また、電気触覚提示装置を用いることにより、遠隔操縦を高品位に行うことができるなど、電気触覚提示装置は、将来的な応用が期待されている。
【0003】
電気触覚提示装置は、皮膚表面に配置された電極から電流を流して電気刺激を与えるものであり、これにより機械受容器から伸びる神経軸索を直接刺激する手法が実現される。電気触覚提示装置は、機械的な触覚提示装置に比べ、薄型軽量、低消費電力、機械的な可動部がないなどの特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６－２５１９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、電気刺激では、強い圧覚や振動覚を提示するために皮膚に流す電流量を増やすと、痒みや痛みを伴ってしまい、希望する触覚提示を行うことができない。
上述した問題の解決のため、本発明においては、電気刺激の際に生じる痒みや痛みを抑制し、強く鮮明な触覚提示が可能な電気触覚の提示方法を提供する。
上述した問題の解決のため、本発明においては、電気刺激の際に生じる痒みや痛みを抑制し、強く鮮明な触覚提示が可能な電気触覚の提示方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電気触覚の提示方法は、電気触覚提示装置を用いた電気触覚の提示方法であって、皮膚に麻酔薬を塗布し、麻酔薬を塗布した皮膚に、電気触覚提示装置の電極形成面を接触させて、電極に電流を供給する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、電気刺激の際に生じる痒みや痛みを抑制し、強く鮮明な触覚提示が可能な電気触覚の提示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】電気触覚提示装置のシステム全体図である。
【図2】電気触覚提示装置の刺激電極部の構成の一例を示す図である。
【図3】電気触覚提示装置の刺激電極部の構成の一例を示す図である。
【図4】電気触覚提示装置のスイッチング回路に設けられたＦＥＴスイッチによる駆動を説明するための図である。
【図5】マトリクス状に配置された電極において、一方向に電気触覚を与える場合の電極を駆動する例を示す図である。
【図6】実験１による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図7】実験１による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図8】実験１による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図9】実験１による痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）の結果を示す図である。
【図10】実験２による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図11】実験２による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図12】実験２による痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）の結果を示す図である。
【図13】実験２による痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）の結果を示す図である。
【図14】実験３による痛覚閾値での刺激強さについてのリッカートスケールの回答の結果を示す図である。
【図15】実験３による痛覚閾値での刺激強さについてのリッカートスケールの回答の結果を示す図である。
【図16】実験４による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図17】実験４による触覚閾値、痛覚閾値の結果を示す図である。
【図18】実験４による痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）の結果を示す図である。
【図19】実験４による痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）の結果を示す図である。
【図20】実験５による触覚提示パターンの回答の正答率を示す図である。
【図21】実験５による触覚提示パターンの回答の確信度についてのリッカートスケールの回答の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【0010】
一般的に、電気刺激による触覚提示においては痛覚が発生する。これは、電気刺激における電気刺激による触覚の提示である「触覚閾値」と、痛みを感じ始める電流値である「痛覚閾値」が近いことが原因である。例えば１ｍＡの電流値で触覚を生じ始める場合、典型的には２ｍＡ程度で痛覚を生じ始める。この触覚閾値と痛覚閾値との比率の差を、電気触覚による触覚提示が可能なダイナミックレンジとする。上記例であれば、電気刺激による触覚提示では、１ｍＡから２ｍＡの間の非常に狭い電流値がダイナミックレンジになり、この間で電流値を調整する必要がある。
【0011】
また、電気触覚提示に多くの電極を用いる場合、ある電極Ａでは「触覚閾値が１ｍＡで痛覚閾値が２ｍＡ」であるのに対して、別の電極Ｂでは「触覚閾値が２ｍＡで痛覚閾値が４ｍＡ」という場合がある。この場合、電極Ａと電極Ｂの両方を用いて電気触覚を提示することができない。例えば、電気触覚提示装置を１．５ｍＡで駆動した場合には、電極Ａでの電気触覚は提示できるが、電極Ｂでの電気触覚は提示できない。また、電気触覚提示装置を３ｍＡで駆動した場合には、電極Ｂでの電気触覚は提示できるが、電極Ａでは痛覚が発生してしまうため、電気触覚は提示できない。
【0012】
このように、電気触覚提示において、電流値のダイナミックレンジが狭いと、触覚提示とともに痛みや痒み等の不要な感覚が発生しやすく、安定した触覚提示ができない。このため、本形態の電気触覚の提示方法は、被験者の皮膚にリドカインとプロピトカイン等を含む局所麻酔薬を塗布した後、当該皮膚上に電気触覚提示装置の電極を接触させる。この手法により、電気刺激による痒みや痛みを抑制することで痛覚閾値を大きくし、電流値のダイナミックレンジを広くすることで、安定した電気触覚を提示することができる。
【0013】
被験者の皮膚に塗布する局所麻酔薬は、末梢神経細胞の活動電位の発生と伝搬を抑止する働きを持つ。これは、痛みの神経伝達に深く関与していることが知られている。麻酔薬は、電位依存性ナトリウムチャネル（Ｎａチャネル）による活動電位の伝搬を抑制するため、脳に対して神経信号が伝達されず、最終的に痛みの刺激を伝達しなくなる。
【0014】
局所麻酔薬を投与すると、痛覚や痒みを司る無髄線維であるＣ線維から始まり、細い有髄線維（知覚神経：Ａδ線維は温痛覚、Ａγ線維は固有感覚や筋緊張、Ａβ線維は触覚・圧覚を司る）に進み、最後に太い有髄線維であるＡα線維（運動神経）が麻酔されるとされている。また、遮断の回復は逆の順序で起こる。このため、麻酔薬による神経の遮断時間は、運動神経よりも、痛覚や痒みを司る無髄線維の方が長く続く。このような神経の遮断時間の差を利用することで、局所麻酔薬の塗布後に電気刺激を与えることにより、麻酔薬によって痛覚のみを阻害して、運動神経による触覚情報をより明瞭に感じさせることができる。
【0015】
また、電気刺激における触覚提示は、皮膚下に存在してそれぞれ異なった役割を果たすマイスナー小体、メルケル細胞、及びパチニ小体といった数種類の受容器に対し、それぞれの触覚受容器を選択的に刺激する。そして、各触覚受容器の刺激の組み合わせによって、任意の触覚を合成できると考えられる。
【0016】
［電気触覚提示装置］
以下、上述の電気刺激による触覚提示を実施可能な電気触覚提示装置の構成の例について説明する。図１に電気触覚提示装置のシステム全体図を示す。図１に示す電気触覚提示装置１０は、制御部１１、電源部１２、スイッチング回路１３、及び、刺激電極部２０を有している。
以下、上述の電気刺激による触覚提示を実施可能な電気触覚提示装置の構成の例について説明する。図１に電気触覚提示装置のシステム全体図を示す。図１に示す電気触覚提示装置１０は、制御部１１、電源部１２、スイッチング回路１３、及び、刺激電極部２０を有している。
【0017】
制御部１１は、例えばパーソナルコンピューター（ＰＣ）等の演算装置によって構成される。制御部１１は、演算装置によって各種プログラムを実行することにより、電源部１２及びスイッチング回路１３を制御する。また、制御部１１は、刺激電極部２０の刺激したい位置の電極へ電流のＯＮ／ＯＦＦを示す刺激パターンを生成し、スイッチング回路１３へ出力する。
【0018】
スイッチング回路１３は、刺激電極部２０と電源部１２に電気的に接続され、制御部１１から入力された刺激パターンに基づいて、刺激電極部２０の各電極のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う。これにより、刺激電極部２０が接触された被験者の皮膚下に、電流経路を形成し、人体の所望の位置に刺激を与えることができる。
【0019】
刺激電極部２０は、被験者の皮膚に接触して電気刺激を与えるための電極を有する。図２に刺激電極部２０の構成の一例を示す。図２に示す刺激電極部２０は、アレイ状に配置された複数の電極２１、電極２１に電流を供給する接続端子２２、及び電極２１と接続端子２２が形成される基板２３とを有する。接続端子２２は、スイッチング回路１３に電気的に接続され、この接続端子２２を介して、スイッチング回路１３から各電極２１に対して、ＯＮ／ＯＦＦの信号や供給する電流の向きを切り替える信号（刺激パターン）が入力される。
【0020】
電極２１は、接続端子２２を介して電源部１２及びスイッチング回路１３に電気的に接続されている。刺激電極部２０では、制御部１１からの制御信号（刺激パターン）に従って選択された位置の電極２１に電流が供給される。そして、電流が供給された電極２１から被験者の皮膚に電気刺激が入力される。すなわち、電気触覚提示装置１０の刺激電極部２０の電極形成面を被験者の皮膚に接触させ、刺激電極部２０を構成する各電極間に電圧をかけることにより、電極２１に接触している被験者の皮膚表面に微弱な電流が流れる。この電流量を適当な範囲にすることにより、刺激電極部２０に接触している被験者は、触覚刺激として圧力等を取得できる。また、電流のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、被験者は触覚刺激として振動を感じることができる。
【0021】
なお、刺激電極部２０の電極２１は、中央の電極２１ａと、周辺の電極２１ｂとを有している。中央の電極２１ａは、周辺の電極２１ｂから独立して駆動される。また、周辺の電極２１ｂは、それぞれ互いに連動している。このため、中央の電極２１ａと、周辺の電極２１ｂとは、互いに異なる極性の電極として駆動される。
電気刺激には、ある一点の電極から周囲の電極群に向けて電流を流す陽極刺激と、周囲の電極群から一点の電極に向け電流を流す陰極刺激がある。このため、刺激電極部２０では、中央の電極２１ａから周辺の電極２１ｂ向けて電流を流すことで、陽極刺激を実施できる。また、刺激電極部２０は、周辺の電極２１ｂから中央の電極２１ａに向け電流を流すことにより、陰極刺激を実施できる。
電気刺激には、ある一点の電極から周囲の電極群に向けて電流を流す陽極刺激と、周囲の電極群から一点の電極に向け電流を流す陰極刺激がある。このため、刺激電極部２０では、中央の電極２１ａから周辺の電極２１ｂ向けて電流を流すことで、陽極刺激を実施できる。また、刺激電極部２０は、周辺の電極２１ｂから中央の電極２１ａに向け電流を流すことにより、陰極刺激を実施できる。
【0022】
電気触覚提示装置１０による電気刺激において、陽極刺激と陰極刺激とでは、触覚神経、特に指先において受容器ごとに異なる特徴的な神経走行を見せる。このため、電気触覚提示装置１０では、陽極刺激と陰極刺激との神経走行の違いから、極性を変えるだけで電気刺激による感覚の質に違いを生じさせることができる。陰極刺激では主にＭｅｒｋｅｌ細胞に起因すると考えられる圧覚が特徴的に生じ、陽極刺激では主にＭｅｉｓｓｎｅｒ小体に起因すると考えられる振動覚が特徴的に生じる。これらの電気刺激を組み合わせることで、多様な触覚をデザインすることが可能である。
【0023】
図３に、刺激電極部２０の別の例を示す。図３に示す刺激電極部２０は、被験者の皮膚に接触して電気刺激を与えるための電極２１として、２次元マトリクス状に配置された複数（６１点）の電極２１ｃと、この電極２１ｃの周囲を囲むように連続して形成された電極２１ｄとを有する。これらの電極２１ｃ及び電極２１ｄは、基板２３上に形成されている。また、基板２３上には、電極２１に電流を供給するとともに、スイッチング回路１３から各電極２１に対して、ＯＮ／ＯＦＦ信号や供給する電流の向きを切り替える信号（刺激パターン）が入力される、不図示の接続端子が形成されている。
【0024】
図２に示す構成の刺激電極部２０では、電気刺激を行う電極２１が中央の電極２１ａの一点であるが、図３に示す構成の刺激電極部２０では、電気刺激を行う電極２１の位置を、マトリクス上に配置された複数の電極２１ｃから選択することができる。また、図３に示す構成の刺激電極部２０でも、刺激パターンとして電流刺激（陽極刺激、陰極刺激）が行われるのは、マトリクス状に配置された電極２１ｃのいずれか１点である。そして、この一点の電極２１ｃとこれを除く他の電極２１ｃは、それぞれ異なる極性の電極として駆動される。また、周囲の電極２１ｄも、刺激パターンとして選択された一点の電極２１ｃと、常に異なる極性の電極として駆動される。
【0025】
このため、図３に示す構成の刺激電極部２０では、刺激パターンとして電流（陽極刺激、陰極刺激）を供給する電極２１ｃの位置を連続的に変更することにより、電極２１内で、電気刺激を行う電極２１ｃを走査することができる。
例えば、図４に示すように、スイッチング回路１３に設けられたＦＥＴ（Field effect transistor）スイッチ１３１を駆動することにより、電極２１ｃを走査することができる。図４に示す構成では、スイッチング回路１３のＦＥＴスイッチ１３１は、電源部１２及び基準電位に接続されている。また、図４ではＦＥＴスイッチ１３１として、ＦＥＴスイッチ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを例示している。このため、ＦＥＴスイッチ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを駆動して電源部１２の接続を切り替えることにより、各スイッチに対応する電極２１ｃの一点にのみ電源部１２から電流を供給することができる。
例えば、図４に示すように、スイッチング回路１３に設けられたＦＥＴ（Field effect transistor）スイッチ１３１を駆動することにより、電極２１ｃを走査することができる。図４に示す構成では、スイッチング回路１３のＦＥＴスイッチ１３１は、電源部１２及び基準電位に接続されている。また、図４ではＦＥＴスイッチ１３１として、ＦＥＴスイッチ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを例示している。このため、ＦＥＴスイッチ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを駆動して電源部１２の接続を切り替えることにより、各スイッチに対応する電極２１ｃの一点にのみ電源部１２から電流を供給することができる。
【0026】
図４に示す構成では、まずＦＥＴスイッチ１３１ａのみを電源部１２に接続し、このＦＥＴスイッチ１３１ａに対応する電極２１ｅに電流を供給する。このとき、他の電極２１ｃは基準電位に接続されている。これにより、電極２１ｅのみに電源部１２から電流を供給することができる。次に、ＦＥＴスイッチ１３１ｂのみを電源部１２に接続し、このＦＥＴスイッチ１３１ｂに対応する電極２１ｆのみに電源部１２から電流を供給する。さらに、ＦＥＴスイッチ１３１ｃのみを電源部１２に接続し、このＦＥＴスイッチ１３１ｃに対応する電極２１ｇのみに電源部１２から電流を供給する。このように、ＦＥＴスイッチ１３１を連続して順番に切り替えることにより、電極２１ｃを走査することができる。
【0027】
例えば、図５に示すように、電極２１ｃの行ごとに電流を供給することにより、一方の方向に移動する電気触覚を被験者に与えることができる。図５に示す例では、マトリクス状に配置された電極２１ｃのうち、図面の上方の行を構成する電極２１ｃから、下方の行を構成する電極２１ｃに向けて電気触覚を与える場合に、電極２１ｃを駆動する例である。このとき、各行における電極２１ｃの走査駆動は、上述の図４に示すように、１つの電極２１ｃのみに電源部１２から電流を供給し、他の電極２１ｃは基準電位に接続して行われる。
【0028】
すなわち、同じ行内の電極２１ｃでは短い間隔（例えば５０μｓ～１０ｍｓ程度）で、連続して順番に切り替えて電流を供給する。これにより電気触覚提示の電極２１ｃの一行の走査が行われる。そして、上記に対して長い間隔（例えば、０．１ｓ～１ｓ程度）の経過後、次の行の電極２１ｃに対して電流の供給を開始し、行内の電極２１ｃでは短い間隔で連続して順番に切り替えて電流を供給する。これを繰り返すことにより、図５に示すように、電極２１ｃの行ごとに走査されるので、被験者に一方向に移動する電気触覚を与えることができる。
なお、電極２１ｃに対する走査は上記の例に限らず、任意の方法で行うことができる。
なお、電極２１ｃに対する走査は上記の例に限らず、任意の方法で行うことができる。
【0029】
［麻酔薬］
被験者の皮膚に塗布する局所麻酔薬としては、被験者の皮膚上に塗布可能な従来公知の麻酔薬を成分として含むものを使用できる。例えば、有効成分としてリドカイン（キシロカイン）、プロピトカイン、ジカベリン、及び、アミノ安息香酸エチルから選ばれる１種以上を含む麻酔薬を用いることができる。特に、痛覚阻害及び電気刺激による触覚情報の提示の起こりやすさの観点から、リドカイン（キシロカイン）やプロピトカインを有効成分として含むものが好ましい。また、使用する麻酔薬に含まれる有効成分の濃度は、通常の市販されている濃度である０.５％～５％、特に２％以下のものが入手の容易さから好ましい。有効成分の濃度が高いほど痛覚阻害が起きやすく痛覚閾値が大きくなりやすい。また、有効成分の濃度を高くしても触覚閾値の増加率も痛覚閾値より小さいため、痛覚閾値と触覚閾値の比率の差であるダイナミックレンジを大きくすることができる。このため、上記範囲においてより有効成分の濃度が高い麻酔薬用いることが好ましい。麻酔薬の塗布量は、使用する薬剤の用量に従う。
被験者の皮膚に塗布する局所麻酔薬としては、被験者の皮膚上に塗布可能な従来公知の麻酔薬を成分として含むものを使用できる。例えば、有効成分としてリドカイン（キシロカイン）、プロピトカイン、ジカベリン、及び、アミノ安息香酸エチルから選ばれる１種以上を含む麻酔薬を用いることができる。特に、痛覚阻害及び電気刺激による触覚情報の提示の起こりやすさの観点から、リドカイン（キシロカイン）やプロピトカインを有効成分として含むものが好ましい。また、使用する麻酔薬に含まれる有効成分の濃度は、通常の市販されている濃度である０.５％～５％、特に２％以下のものが入手の容易さから好ましい。有効成分の濃度が高いほど痛覚阻害が起きやすく痛覚閾値が大きくなりやすい。また、有効成分の濃度を高くしても触覚閾値の増加率も痛覚閾値より小さいため、痛覚閾値と触覚閾値の比率の差であるダイナミックレンジを大きくすることができる。このため、上記範囲においてより有効成分の濃度が高い麻酔薬用いることが好ましい。麻酔薬の塗布量は、使用する薬剤の用量に従う。
【0030】
麻酔薬は、少なくとも電気触覚提示装置１０の刺激電極部２０の電極２１が接触する部分よりも広い領域に塗布することが好ましい。また、麻酔薬を塗布した直後では麻酔薬による痛覚遮断効果が顕在しにくいため、麻酔薬を塗布してから所定の時間が経過した後に、電気触覚提示装置１０による電流の印加や触覚提示を行うことが好ましい。麻酔薬の塗布から電気触覚提示までの時間は薬剤の種類によって異なるが、塗布から数分程度経過した後、被験者への麻酔薬の効果の発現を確認し、電気触覚を行うことが好ましい。
また、時間経過によって麻酔薬の効果が低下、消失した場合には、被験者から刺激電極部２０を取り外し、再度麻酔薬と塗布してもよい。このように、麻酔薬の塗布と、電気触覚提示装置１０による電気触覚提示とを繰り返してもよい。但し、連続した使用回数や、合計の使用時間等については、使用する麻酔薬の用法に従う。
また、時間経過によって麻酔薬の効果が低下、消失した場合には、被験者から刺激電極部２０を取り外し、再度麻酔薬と塗布してもよい。このように、麻酔薬の塗布と、電気触覚提示装置１０による電気触覚提示とを繰り返してもよい。但し、連続した使用回数や、合計の使用時間等については、使用する麻酔薬の用法に従う。
【実施例0031】
〈実験１〉
麻酔の塗布による電気触覚提示のダイナミックレンジの変化を調査するため、３つの塗布条件で実験を行った。このとき皮膚の厚み等の身体部位ごとの違いに依存して麻酔の効果が変化する可能性を検討するため、３つの部位を使用して実験を行った。
麻酔の塗布による電気触覚提示のダイナミックレンジの変化を調査するため、３つの塗布条件で実験を行った。このとき皮膚の厚み等の身体部位ごとの違いに依存して麻酔の効果が変化する可能性を検討するため、３つの部位を使用して実験を行った。
【0032】
（１）実験条件
何も塗らない場合（Ｃ１）、コントロール条件（Ｃ２）、濃度２％局所麻酔クリーム（Ｃ３）を塗布する３条件で実験を行った。局所麻酔クリーム（Ｃ３）は、日本で市販されている軟膏（第一三共ヘルスケア、リドカイン濃度２％）を使用した。また、コントロール条件（Ｃ２）としては、リドカイン軟膏と同様の基材から構成され、麻酔成分の含まれないひまし油クリーム（Casoda Heritage Products、ＵＳＡ）を使用した。
刺激個所はａ指先（腹側）、ｂ前腕（内側）、ｃ額の３か所で行った。これらの部位は、前腕は腕時計型のウエアラブル機器を想定し、額はＨＭＤ（Head Mounted Display）への内蔵を想定して選定した。
何も塗らない場合（Ｃ１）、コントロール条件（Ｃ２）、濃度２％局所麻酔クリーム（Ｃ３）を塗布する３条件で実験を行った。局所麻酔クリーム（Ｃ３）は、日本で市販されている軟膏（第一三共ヘルスケア、リドカイン濃度２％）を使用した。また、コントロール条件（Ｃ２）としては、リドカイン軟膏と同様の基材から構成され、麻酔成分の含まれないひまし油クリーム（Casoda Heritage Products、ＵＳＡ）を使用した。
刺激個所はａ指先（腹側）、ｂ前腕（内側）、ｃ額の３か所で行った。これらの部位は、前腕は腕時計型のウエアラブル機器を想定し、額はＨＭＤ（Head Mounted Display）への内蔵を想定して選定した。
【0033】
（２）装置
使用した電気触覚提示装置は、上述の図２に示す構成の９点の電極によって構成された刺激電極部を用いた。各電極は、電極直径が１．５ｍｍ、電極中心間距離が２．５ｍｍである。陽極刺激の場合は中心電極が陽極となり、陰極刺激の場合は中心電極が陰極となる。本実験では直列に接続した１ｋΩ抵抗にかかっている電圧をオシロスコープで計測することで皮膚に流れている電流値をモニタリングした。
使用した電気触覚提示装置は、上述の図２に示す構成の９点の電極によって構成された刺激電極部を用いた。各電極は、電極直径が１．５ｍｍ、電極中心間距離が２．５ｍｍである。陽極刺激の場合は中心電極が陽極となり、陰極刺激の場合は中心電極が陰極となる。本実験では直列に接続した１ｋΩ抵抗にかかっている電圧をオシロスコープで計測することで皮膚に流れている電流値をモニタリングした。
【0034】
（３）手順
２１歳から２７歳の男性６名を対象に実験を行った。実験を行う順番は塗布物質の順序効果を除くため、被験者間でカウンターバランスを取った。実験は３日に分けて行い、１日あたり各部位に１条件の測定を行った。
まず実験条件として指定した、指、前腕、額の三箇所に軟膏を１０ｃｍ２あたり１．０ｇ皮膚に塗布し、その上からラップ、マスキングテープを張ることで密閉した。これは薬剤を皮膚に浸透させるためである。この状態で麻酔の効果が確実に現れるように、被験者は１時間待機した。なお、塗布しない条件を実施する際にはこの手順は省略した。
２１歳から２７歳の男性６名を対象に実験を行った。実験を行う順番は塗布物質の順序効果を除くため、被験者間でカウンターバランスを取った。実験は３日に分けて行い、１日あたり各部位に１条件の測定を行った。
まず実験条件として指定した、指、前腕、額の三箇所に軟膏を１０ｃｍ２あたり１．０ｇ皮膚に塗布し、その上からラップ、マスキングテープを張ることで密閉した。これは薬剤を皮膚に浸透させるためである。この状態で麻酔の効果が確実に現れるように、被験者は１時間待機した。なお、塗布しない条件を実施する際にはこの手順は省略した。
【0035】
塗布から１時間経過した後、塗布部をガーゼで拭き取り、電気触覚提示の試験を開始した。電気触覚提示の試験では、陽極刺激を行った。被験者は、装置に設けられた上下キーを押下して操作することで、電極に供給される電流値の大小を調整し、刺激を知覚することができる電流値の閾値（触覚閾値）と、痛みを感じ始める電流値の閾値（痛覚閾値）を順番に回答した。この計測は各部位に対して、１条件当たり３回行い、１試行終了する度に３０秒の休憩を設けた。
【0036】
（４）結果
各条件Ｃ１～Ｃ３における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図６から図８に示す。図６は，ａ指先（腹側）での結果、図７は、ｂ前腕（内側）での結果、図８は、ｃ額での結果を示し、縦軸は電流値（ｍＡ）、横軸は各条件Ｃ１～Ｃ３を示す。また、図６～８では、各条件Ｃ１～Ｃ３のそれぞれについて、左側が触覚閾値の結果を示し、右側が痛覚閾値の結果を示している。図６～８において、棒グラフは回答の平均値を示し、エラーバーは全回答のばらつきを示している。
各条件Ｃ１～Ｃ３における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図６から図８に示す。図６は，ａ指先（腹側）での結果、図７は、ｂ前腕（内側）での結果、図８は、ｃ額での結果を示し、縦軸は電流値（ｍＡ）、横軸は各条件Ｃ１～Ｃ３を示す。また、図６～８では、各条件Ｃ１～Ｃ３のそれぞれについて、左側が触覚閾値の結果を示し、右側が痛覚閾値の結果を示している。図６～８において、棒グラフは回答の平均値を示し、エラーバーは全回答のばらつきを示している。
【0037】
図６～８に示す結果によりいずれの部位ａ～ｃにおいても、何も塗らない条件Ｃ１、及び、ひまし油を塗布した条件Ｃ２に比べ、麻酔クリームを塗布した条件Ｃ３は、痛覚閾値が高いことが分かった。この結果から、局所麻酔クリームによる痛覚阻害の効果を確認することができる。また、条件Ｃ３は、回答値の分散が大きく、痛覚閾値は個人差が大きいことが観察された。
【0038】
次に、上記の結果から求めた痛覚閾値と触覚閾値の比率（ダイナミックレンジ）を図９に示す。なお、図９では、何も塗らない条件Ｃ１を１．０とし、条件Ｃ１で正規化した結果を、条件Ｃ２と条件Ｃ３として示している。
ダイナミックレンジは、痛覚を提示しない範囲で触覚を提示する際の調整の容易さを示す。図９に示すダイナミックレンジの結果では塗布条件に主効果が観察された（ｐ＜０．００１）。塗布部位ａ，ｂ，ｃでも同様に主効果が観察された（ｐ＜０．０１）。また、麻酔クリームを塗布する条件の効果量は、塗布部位（ａ，ｂ，ｃ）の効果量よりもはるかに高いことから、麻酔クリームの塗布がダイナミックレンジの拡大に最も寄与していることが分かった。
ダイナミックレンジは、痛覚を提示しない範囲で触覚を提示する際の調整の容易さを示す。図９に示すダイナミックレンジの結果では塗布条件に主効果が観察された（ｐ＜０．００１）。塗布部位ａ，ｂ，ｃでも同様に主効果が観察された（ｐ＜０．０１）。また、麻酔クリームを塗布する条件の効果量は、塗布部位（ａ，ｂ，ｃ）の効果量よりもはるかに高いことから、麻酔クリームの塗布がダイナミックレンジの拡大に最も寄与していることが分かった。
【0039】
Ｂｏｎｆｅｒｒｏｎｉ補正ｔ－ｔｅｓｔを用いた結果、ｂ前腕の条件Ｃ２と条件Ｃ３間で有意差（ｐ＜０．０５）があり、ｃ額の条件Ｃ２と条件Ｃ３とに有意差（ｐ＜０．００１）が見られた。また、ｃ額の条件Ｃ１と条件Ｃ２、条件Ｃ２とでのｃ額とｂ前腕の条件に有意傾向（ｐ＜０．１）が観察された。この結果、条件Ｃ３はダイナミックレンジが塗布条件間で最も広いということが結論付けられた。また、有意差は見られなかったもののｂ腕におけるダイナミックレンジの変化が大きく、ａ指におけるダイナミックレンジの変化が小さいことが示された。
【0040】
〈実験２〉
次に、電気刺激における極性の影響を調査した。上記実験１の結果より、麻酔薬を塗布することによる感覚閾値のダイナミックレンジの変化、及びダイナミックレンジの塗布部位毎の変化がわかった。上記実験１では陽極刺激を用いていたが、陽極刺激と陰極刺激は異なる触覚を提示できる手法である。このため、その双方において麻酔薬の塗布がダイナミックレンジの拡大に有効であるかどうかを確認することとした。
次に、電気刺激における極性の影響を調査した。上記実験１の結果より、麻酔薬を塗布することによる感覚閾値のダイナミックレンジの変化、及びダイナミックレンジの塗布部位毎の変化がわかった。上記実験１では陽極刺激を用いていたが、陽極刺激と陰極刺激は異なる触覚を提示できる手法である。このため、その双方において麻酔薬の塗布がダイナミックレンジの拡大に有効であるかどうかを確認することとした。
【0041】
実験２では、実験時間の節約のため、刺激する部位を固定した条件下で電気刺激の種類を変化させた。また、実験２では、より強い麻酔薬を使用する条件Ｃ４として、５％濃度局所麻酔クリーム（Ｃ４）を塗布した条件を追加して実験を行った。条件Ｃ４では、麻酔クリームとして、エムラクリーム（佐藤製薬株式会社、リドカイン濃度２．５％、プロピトカイン濃度２．５％。以降本文中では５％局所麻酔クリームと呼ぶ）を使用した。
陽極刺激、陰極刺激の２種類の刺激の触覚閾値、痛覚閾値を測定し比較した。
陽極刺激、陰極刺激の２種類の刺激の触覚閾値、痛覚閾値を測定し比較した。
【0042】
（１）条件
実験条件は、陽極刺激、陰極刺激の２条件、塗布条件は何も塗らない場合（Ｃ１）、コントロール条件（Ｃ２）、２％局所麻酔クリーム（Ｃ３）、５％局所麻酔クリーム（Ｃ４）を塗布した場合の４条件で、ｂ前腕部に行った。
実験条件は、陽極刺激、陰極刺激の２条件、塗布条件は何も塗らない場合（Ｃ１）、コントロール条件（Ｃ２）、２％局所麻酔クリーム（Ｃ３）、５％局所麻酔クリーム（Ｃ４）を塗布した場合の４条件で、ｂ前腕部に行った。
【0043】
（２）被験者
被験者は２１歳から２９歳の男性１７名、女性３名の計２０名を対象に行った。実験は４日に分けて行い、１日あたり１条件の測定を行った。実験の手順は実験１と同様である。
被験者は２１歳から２９歳の男性１７名、女性３名の計２０名を対象に行った。実験は４日に分けて行い、１日あたり１条件の測定を行った。実験の手順は実験１と同様である。
【0044】
（３）結果
各条件Ｃ１～Ｃ４における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図１０、図１１に示す。また、図１０及び図１１の結果からからダイナミックレンジを求め、条件Ｃ１で正規化を行った結果を図１２、図１３に示す。なお、図１０、図１１は、上述の図６～８と同様のエラーバー付き棒グラフであり、図１２、図１３は上述の図９と同様のエラーバー付き棒グラフである。
各条件Ｃ１～Ｃ４における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図１０、図１１に示す。また、図１０及び図１１の結果からからダイナミックレンジを求め、条件Ｃ１で正規化を行った結果を図１２、図１３に示す。なお、図１０、図１１は、上述の図６～８と同様のエラーバー付き棒グラフであり、図１２、図１３は上述の図９と同様のエラーバー付き棒グラフである。
【0045】
図１０、図１１に示す触覚閾値と痛覚閾値の分布から、各条件１～４において、触覚閾値と痛覚閾値は線形的に上昇していることが観察された。条件Ｃ１に対して条件Ｃ４では、触覚閾値が約２倍に上昇していのに対し、痛覚閾値は約３．５倍に上昇している。この分布からも極性に依存せず刺激範囲（ダイナミックレンジ）が拡大したことが考えられる。
【0046】
図１２、図１３に示す正規化されたダイナミックレンジの統計結果は、塗布条件Ｃ１～４で主効果が認められた（ｐ＜０．００１）のに対し、刺激種類（陽極刺激、陰極刺激）には主効果が認められなかった（Not Significant（ｎ．ｓ．））。加えて、交互作用も観察されなかった（ｎ．ｓ．）。また、塗布条件の結果に対してＢｏｎｆｅｒｒｏｎｉ補正ｔ－ｔｅｓｔを用いた結果、条件Ｃ２と条件Ｃ３との間を除いたすべての組み合わせで有意差が観察された。この結果、皮膚に塗布する麻酔薬の濃度によって、ダイナミックレンジが拡大されることが示された。
【0047】
〈実験３〉
上記実験１、実験２では、麻酔薬の塗布によって痛覚閾値と触覚閾値との比率（ダイナミックレンジ）が大きくなることを確認した。しかし、局所麻酔クリームの影響で触覚閾値の電流値が上昇したため、電流刺激による圧覚や振動感覚が抑制されている可能性が考えられる。このため、実験３では、主観的な刺激の強度に着目した試験を行い、麻酔クリームの塗布が電気刺激に有用であるかどうかを検証した。
上記実験１、実験２では、麻酔薬の塗布によって痛覚閾値と触覚閾値との比率（ダイナミックレンジ）が大きくなることを確認した。しかし、局所麻酔クリームの影響で触覚閾値の電流値が上昇したため、電流刺激による圧覚や振動感覚が抑制されている可能性が考えられる。このため、実験３では、主観的な刺激の強度に着目した試験を行い、麻酔クリームの塗布が電気刺激に有用であるかどうかを検証した。
【0048】
（１）条件
刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）、塗布条件（Ｃ１～４）は実験２と同様に行った。
刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）、塗布条件（Ｃ１～４）は実験２と同様に行った。
【0049】
（２）手順
被験者は実験２と同様の２０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は、電機刺激を行うまでは実験１、２と同様に行った。
被験者は実験１と同様の方法で電流値を調整し、痛覚閾値での刺激強さについて１から７の７段階リッカートスケール（１：”非常に弱い刺激”、７：”非常に強い刺激”）で回答を行った。痛覚閾値は痛覚をぎりぎり感じない電流値であり、この痛覚閾値での刺激の主観的感覚の強さは、触覚の強さであると考えられる。また、上記実験２に示すように痛覚閾値は条件Ｃ１～４でそれぞれ異なるため、実験３においても、条件Ｃ１～４毎かつ被験者毎にそれぞれの電極に供給される痛覚閾値での電流値は異なり、各条件において痛覚をぎりぎり感じない電流値とした。そして、上記被験者からの回答により、どの程度の強さの触覚を提示できたかを計測した。
被験者は実験２と同様の２０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は、電機刺激を行うまでは実験１、２と同様に行った。
被験者は実験１と同様の方法で電流値を調整し、痛覚閾値での刺激強さについて１から７の７段階リッカートスケール（１：”非常に弱い刺激”、７：”非常に強い刺激”）で回答を行った。痛覚閾値は痛覚をぎりぎり感じない電流値であり、この痛覚閾値での刺激の主観的感覚の強さは、触覚の強さであると考えられる。また、上記実験２に示すように痛覚閾値は条件Ｃ１～４でそれぞれ異なるため、実験３においても、条件Ｃ１～４毎かつ被験者毎にそれぞれの電極に供給される痛覚閾値での電流値は異なり、各条件において痛覚をぎりぎり感じない電流値とした。そして、上記被験者からの回答により、どの程度の強さの触覚を提示できたかを計測した。
【0050】
（３）結果
被験者のリッカートスケールの回答を図１４、図１５に示す。図１４は陽極刺激による結果であり、図１５は陰極刺激による結果である。その結果、塗布条件Ｃ１～４、及び、刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）の主効果および交互作用は認められなかった。この結果、局所麻酔クリームの影響によっても電流刺激による圧覚や振動感覚は抑制されにくく、麻酔クリームの塗布が電気刺激に有用であることが確認された。
実験後の参加者のコメントからは、「刺激が塗布前と比べ強くなっている」、「純粋な振動感、圧覚を感じた」、「針に刺されるような刺激から棒で押されているような刺激に変化した」といった肯定的なコメントが見られた。また、「大きな変化は感じなかった」、「刺激できる幅が広くなったことはわかるが刺激の強さとしての変化は感じない」のように、塗布による影響を感じないというコメントもあった。
被験者のリッカートスケールの回答を図１４、図１５に示す。図１４は陽極刺激による結果であり、図１５は陰極刺激による結果である。その結果、塗布条件Ｃ１～４、及び、刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）の主効果および交互作用は認められなかった。この結果、局所麻酔クリームの影響によっても電流刺激による圧覚や振動感覚は抑制されにくく、麻酔クリームの塗布が電気刺激に有用であることが確認された。
実験後の参加者のコメントからは、「刺激が塗布前と比べ強くなっている」、「純粋な振動感、圧覚を感じた」、「針に刺されるような刺激から棒で押されているような刺激に変化した」といった肯定的なコメントが見られた。また、「大きな変化は感じなかった」、「刺激できる幅が広くなったことはわかるが刺激の強さとしての変化は感じない」のように、塗布による影響を感じないというコメントもあった。
【0051】
〈実験４〉
実験１、実験２、実験３は一点の電極で実験を行ったが、電気刺激における痛覚の問題は一点の電極よりも多点電極でより顕著に現れやすい。このため、実験４では、麻酔クリームが多点刺激に対しても有効であるか否かを検証した。実験４でも、実験２と同様に塗布条件における陽極刺激、陰極刺激の２種類の刺激の触覚閾値、痛覚閾値を測定し、比較した。
実験１、実験２、実験３は一点の電極で実験を行ったが、電気刺激における痛覚の問題は一点の電極よりも多点電極でより顕著に現れやすい。このため、実験４では、麻酔クリームが多点刺激に対しても有効であるか否かを検証した。実験４でも、実験２と同様に塗布条件における陽極刺激、陰極刺激の２種類の刺激の触覚閾値、痛覚閾値を測定し、比較した。
【0052】
（１）条件
刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）、塗布条件（Ｃ１～４）は実験２、３と同様に行った。刺激条件である陽極刺激、陰極刺激はすべての電極がどちらか一方の刺激を行い、１度の刺激で６１点すべての電極で刺激を提示した。
刺激条件（陽極刺激、陰極刺激）、塗布条件（Ｃ１～４）は実験２、３と同様に行った。刺激条件である陽極刺激、陰極刺激はすべての電極がどちらか一方の刺激を行い、１度の刺激で６１点すべての電極で刺激を提示した。
【0053】
（２）装置
電気触覚提示装置の刺激電極部として、上述の図３に示す構成のマトリクス状に配置された電極２１ｃと周辺に形成された電極２１ｄとを有する刺激電極部２０を用いた。刺激電極部は、６１点の六方最密充填配置の電極によって構成され、電極直径は１．４ｍｍ、電極中心間距離は２．０ｍｍである。陽極刺激と陰極刺激のメカニズムは実験１～３で使用したものと同様に行った。これらのメカニズムは多点での刺激も可能である。
また、実験４では、直列に接続した１ｋΩ抵抗にかかっている電圧をオシロスコープで計測することで皮膚に流れている電流値をモニタリングした。
電気触覚提示装置の刺激電極部として、上述の図３に示す構成のマトリクス状に配置された電極２１ｃと周辺に形成された電極２１ｄとを有する刺激電極部２０を用いた。刺激電極部は、６１点の六方最密充填配置の電極によって構成され、電極直径は１．４ｍｍ、電極中心間距離は２．０ｍｍである。陽極刺激と陰極刺激のメカニズムは実験１～３で使用したものと同様に行った。これらのメカニズムは多点での刺激も可能である。
また、実験４では、直列に接続した１ｋΩ抵抗にかかっている電圧をオシロスコープで計測することで皮膚に流れている電流値をモニタリングした。
【0054】
（３）手順
被験者は２０歳から２７歳の男性７名、女性３名の計１０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は実験１、２と同様に行った。
被験者は２０歳から２７歳の男性７名、女性３名の計１０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は実験１、２と同様に行った。
【0055】
（４）結果
各条件Ｃ１～Ｃ４における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図１６、図１７に示す。また、図１６及び図１７の結果からからダイナミックレンジを求め、条件Ｃ１で正規化を行った結果を図１８、図１９に示す。なお、図１６、図１７は、上述の図６～８と同様のエラーバー付き棒グラフであり、図１８、図１９は上述の図９と同様のエラーバー付き棒グラフである。
各条件Ｃ１～Ｃ４における触覚閾値、痛覚閾値の分布を図１６、図１７に示す。また、図１６及び図１７の結果からからダイナミックレンジを求め、条件Ｃ１で正規化を行った結果を図１８、図１９に示す。なお、図１６、図１７は、上述の図６～８と同様のエラーバー付き棒グラフであり、図１８、図１９は上述の図９と同様のエラーバー付き棒グラフである。
【0056】
図１６、図１７に示すように、触覚閾値と痛覚閾値の分布は、各条件において触覚閾値の大きな差は観察されなかった。一方、痛覚閾値は、条件Ｃ３でわずかに上昇し、条件Ｃ４で大きな上昇が観察された。条件Ｃ１と条件Ｃ４とを比較すると、触覚閾値が大きく変わらないことに対し、痛覚閾値は約２．０倍も上昇している。この分布からも、極性に依存せず、刺激範囲が拡大したことが考えられる。
【0057】
また、図１８、図１９に示す正規化されたダイナミックレンジの統計結果から、塗布条件に主効果が認められ（ｐ＜０．００１）、刺激種類には主効果が認められず（ｎ．ｓ．）、交互作用も観察されなかった（ｎ．ｓ．）。また、塗布条件の結果に対してＢｏｎｆｅｒｒｏｎｉ補正ｔ－ｔｅｓｔを用いた結果、条件Ｃ１、条件Ｃ２間を除いたすべての組み合わせで有意差が観察された。この結果、皮膚への麻酔クリームの塗布は、電極の刺激点の数に依存することなく、ダイナミックレンジを拡大させることが示された。
【0058】
〈実験５〉
上記実験４では、多点電気刺激であっても麻酔薬の塗布によって痛覚閾値と触覚閾値との比率（ダイナミックレンジ）が大きくなることを確認した。
多点電気刺激は、１点の電気刺激とは異なり、パターンの提示やそれらのパターンが移動する感覚の提示も可能になる。多点電気刺激による代表的な提示パターンとしては、流れ場のような動きを提示することが可能である。そこで、実験５では、多点刺激を行うことによって、実応用の場面でも、多点電気刺激によるパターン提示の手法が有効であることを確認した。実験５では、多点を使う実応用の一つの場面として、運動方向提示を行った。また、実験５では、麻酔クリームが動的パターンの知覚能力に対して影響を及ぼすかを検証するため、刺激の方向識別精度の計測、及び被験者の回答に対する確信度を計測した。
上記実験４では、多点電気刺激であっても麻酔薬の塗布によって痛覚閾値と触覚閾値との比率（ダイナミックレンジ）が大きくなることを確認した。
多点電気刺激は、１点の電気刺激とは異なり、パターンの提示やそれらのパターンが移動する感覚の提示も可能になる。多点電気刺激による代表的な提示パターンとしては、流れ場のような動きを提示することが可能である。そこで、実験５では、多点刺激を行うことによって、実応用の場面でも、多点電気刺激によるパターン提示の手法が有効であることを確認した。実験５では、多点を使う実応用の一つの場面として、運動方向提示を行った。また、実験５では、麻酔クリームが動的パターンの知覚能力に対して影響を及ぼすかを検証するため、刺激の方向識別精度の計測、及び被験者の回答に対する確信度を計測した。
【0059】
（１）条件
陽極刺激では範囲がより狭く、集中した感覚が発生するのに対し、陰極刺激では広い範囲に感覚が発生する。そのため、実験５では、刺激条件は陽極刺激でのみ行い、図５に示すように、電気触覚の提示として線が右、又は、左に移動する刺激を提示した。
また、塗布条件（Ｃ１～４）は、実験２～４と同様に行った。
陽極刺激では範囲がより狭く、集中した感覚が発生するのに対し、陰極刺激では広い範囲に感覚が発生する。そのため、実験５では、刺激条件は陽極刺激でのみ行い、図５に示すように、電気触覚の提示として線が右、又は、左に移動する刺激を提示した。
また、塗布条件（Ｃ１～４）は、実験２～４と同様に行った。
【0060】
（２）手順
被験者は２０歳から２７歳の男性７名、女性３名の計１０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は、電気刺激の開始までは実験１、２と同様に行った。被験者は実験１と同様の方法で電流値を調整し、痛覚閾値での刺激強さにおいてランダムで左右の刺激を１２試行行った。被験者は提示されたと感じた刺激の方向を回答し、さらに回答の確信度を１から７の７段階リッカートスケール（１：”全く自信がない”、７：”非常に自信がある”）で回答した。
被験者は２０歳から２７歳の男性７名、女性３名の計１０名を対象に行った。実験は４日に分けて行った。実験手順は、電気刺激の開始までは実験１、２と同様に行った。被験者は実験１と同様の方法で電流値を調整し、痛覚閾値での刺激強さにおいてランダムで左右の刺激を１２試行行った。被験者は提示されたと感じた刺激の方向を回答し、さらに回答の確信度を１から７の７段階リッカートスケール（１：”全く自信がない”、７：”非常に自信がある”）で回答した。
【0061】
（３）結果
回答の正答率を図２０に示す。また、被験者のリッカートスケールの回答を図２１に示す。
図２０に示すように、流れ場における正答率は条件Ｃ３、条件Ｃ４で上昇することが観察された。チャンスレートである０．５との一標本ｔ検定を各条件で行うと、条件Ｃ１（効果量ｄ＝０．２３３０、ｎ．ｓ．）と条件Ｃ２（ｄ＝０．２０９５、ｎ．ｓ．）では有意差が認められず、条件Ｃ３（ｄ＝０．１３６０、ｐ＜０．０１）、条件Ｃ４（ｄ＝０．１８９４、ｐ＜０．０１）で有意差が認められた。
回答の正答率を図２０に示す。また、被験者のリッカートスケールの回答を図２１に示す。
図２０に示すように、流れ場における正答率は条件Ｃ３、条件Ｃ４で上昇することが観察された。チャンスレートである０．５との一標本ｔ検定を各条件で行うと、条件Ｃ１（効果量ｄ＝０．２３３０、ｎ．ｓ．）と条件Ｃ２（ｄ＝０．２０９５、ｎ．ｓ．）では有意差が認められず、条件Ｃ３（ｄ＝０．１３６０、ｐ＜０．０１）、条件Ｃ４（ｄ＝０．１８９４、ｐ＜０．０１）で有意差が認められた。
【0062】
また、図２１に示すように、正答時に得られた確信度では、塗布条件（Ｃ１～４）（ｐ＜０．００１）における主効果が認められた。Ｂｏｎｆｅｒｒｏｎｉ補正ｔ－ｔｅｓｔで多重比較を行った結果、条件Ｃ１と条件Ｃ２間を除いた、すべての組み合わせで有意差が観察された。この結果、麻酔クリームを塗布することにより、正答率が高まり、かつ被験者の確信度も高くなることが確認された。
【0063】
上述の実験１～５の結果から、電気刺激による触覚提示をする前に、麻酔クリームを塗布することで、電流量の物理的なダイナミックレンジを広げる効果があることが分かった。また、コントロール条件であるひまし油（Ｃ２）の結果との比較により、本現象は単にクリームを塗ることによる発汗等の効果ではなく、麻酔成分によるものであることが示唆された。以上の結果から、麻酔クリームを塗布することによって、電気刺激による痛みを抑制し、電気触覚のみを明瞭に提示することが可能である。
上述したように、麻酔クリームを塗布する手法では、電気刺激での痛覚を感じる電流値が上昇した。この結果は、麻酔成分により痛みを伝達するＣ線維から阻害されるという結果と一致している。対して触覚閾値には大きな変化が見られなかった。
上述したように、麻酔クリームを塗布する手法では、電気刺激での痛覚を感じる電流値が上昇した。この結果は、麻酔成分により痛みを伝達するＣ線維から阻害されるという結果と一致している。対して触覚閾値には大きな変化が見られなかった。
【0064】
また、上記実験２では、条件Ｃ３では条件Ｃ２と比較し痛覚閾値、触覚閾値が上昇していることから麻酔成分である化学物質における影響は確認された。さらに、条件Ｃ３より濃度の高い条件Ｃ４は、すべての条件間に有意差が認められた。このため、条件Ｃ４のように麻酔成分の濃度が高い条件がダイナミックレンジの拡大に適していると考えられる。
【0065】
実験４では、麻酔効果がある条件Ｃ３、条件Ｃ４で有意差が確認された。このため、多点電気刺激であっても、局所麻酔クリームを塗布することで電気刺激の極性に依存せずダイナックレンジが拡大することが確認された。
【0066】
実験５の正答率では、条件Ｃ１と条件Ｃ２ではチャンスレートとの有意差は認められず、条件Ｃ３と条件Ｃ４とにチャンスレートとの有意差がみられた。この結果から、局部麻酔クリームの塗布によって電気刺激による流れ場の左右識別が可能になったことが示唆された。また、正答時の確信度は実験４と同様、条件Ｃ１と条件Ｃ２間を除いた、すべての条件間で有意差があったことからも麻酔作用における、流れ場の左右識別が可能になったと考えらえる。
これらの結果は実験３の局部麻酔クリームを塗布することで触覚を鮮明に感じるという被験者のコメントを裏付けするものである。したがって、電気刺激における流れ場などの動的なパターン知覚は、麻酔によって阻害されずに向上する。
これらの結果は実験３の局部麻酔クリームを塗布することで触覚を鮮明に感じるという被験者のコメントを裏付けするものである。したがって、電気刺激における流れ場などの動的なパターン知覚は、麻酔によって阻害されずに向上する。
【0067】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明の構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【0068】
１０ 電気触覚提示装置、１１ 制御部、１２ 電源部、１３ スイッチング回路、２０ 刺激電極部、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ 電極、２２ 接続端子、２３ 基板、１３１，１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ ＦＥＴスイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】