特開 2024-124860 触感呈示装置

(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】P2024124860

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】触感呈示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20240906BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032811

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】304036743

【氏名又は名称】国立大学法人宇都宮大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124800

【弁理士】

【氏名又は名称】諏澤 勇司

(74)【代理人】

【識別番号】100183438

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 泰史

(72)【発明者】

【氏名】石川 智治

(72)【発明者】

【氏名】三井 実

【テーマコード（参考）】

5E555

【Ｆターム（参考）】

5E555AA08

5E555BA08

5E555BB08

5E555BC04

5E555DA24

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現すること。
【解決手段】触感呈示装置１は、空気を出力するエアコンプレッサ３０と、エアコンプレッサ３０から出力された空気に基づき空気流を形成し、該空気流による触感を呈示する触感デバイス１０と、を備える。触感デバイス１０は、エアコンプレッサ３０から出力された空気の流量を調整する流量調整ハンドル１１と、流量調整ハンドル１１によって流量が調整された空気を噴出し、空気流を形成する複数のエアノズル１３と、複数のエアノズル１３によって形成された空気流に対応する位置に設けられ、該空気流を通過させる複数の孔部１４ａが形成された鉄板１４と、鉄板１４の表面に設けられ、該空気流を外部に放出させるガーゼ１６と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を出力する空気発生装置と、
前記空気発生装置から出力された空気に基づき空気流を形成し、該空気流による触感を呈示する触感デバイスと、を備え、
前記触感デバイスは、
前記空気発生装置から出力された空気の流量を調整する流量調整部と、
前記流量調整部によって流量が調整された空気を噴出し、空気流を形成する複数のエアノズルと、
前記複数のエアノズルによって形成された空気流に対応する位置に設けられ、該空気流を通過させる複数の孔部が形成された板部と、
前記板部の表面に設けられ、該空気流を外部に放出させる布部と、を備える、触感呈示装置。

【請求項2】

前記板部の前記布部が設けられた領域の周囲に設けられた発熱部を更に備え、
前記板部は、金属を含んで構成されている、請求項１記載の触感呈示装置。

【請求項3】

前記空気流は、表現したい毛の長さが長いほど風速が速くなるように調整される、請求項１又は２記載の触感呈示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、触感呈示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、対象物の触感を表現する技術が知られている（例えば、特許文献１～４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１７５８６７号公報

【特許文献2】特開２０１９－１８５３１３号公報

【特許文献3】特開２００８－１２９８３５号公報

【特許文献4】特開２００５－７０８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述した技術によっても、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現することは困難である。

【0005】

本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る触感呈示装置は、空気を出力する空気発生装置と、空気発生装置から出力された空気に基づき空気流を形成し、該空気流による触感を呈示する触感デバイスと、を備え、触感デバイスは、空気発生装置から出力された空気の流量を調整する流量調整部と、流量調整部によって流量が調整された空気を噴出し、空気流を形成する複数のエアノズルと、複数のエアノズルによって形成された空気流に対応する位置に設けられ、該空気流を通過させる複数の孔部が形成された板部と、板部の表面に設けられ、該空気流を外部に放出させる布部と、を備える。

【0007】

本発明の一態様に係る触感呈示装置では、空気発生装置から出力された空気に基づき、複数のエアノズルによって空気流が形成され、板部に形成された孔部及び布部を通過した空気流が布部の外部に放出される。布部に手の指が触れたユーザは、空気発生装置を用いて発生させた高圧の空気流による風圧と、布部の触感とを感じることとなる。布部を触った状態で空気流の風圧を受けることにより、例えば毛の長いタオルのような、ふわふわとした質感を有する生地の触感をユーザに呈示することができる。以上のように、本発明の一態様に係る触感呈示装置によれば、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現することができる。

【0008】

上記触感呈示装置は、板部の布部が設けられた領域の周囲に設けられた発熱部を更に備え、板部は、金属を含んで構成されていてもよい。このような構成によれば、発熱部によって板部が加熱されることにより、板部上の布部、及び、布部を経て外部に放出される空気流が温められ、実際の生地に触れた際の温度感を表現することができる。これによって、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感をより高精度に表現することができる。

【0009】

空気流は、表現したい毛の長さが長いほど風速が速くなるように調整されていてもよい。発明者らは、空気流の風速を上げることにより毛の長い生地の触感を表現することができることを見出した。表現したい毛の長さが長いほど空気流の風速が速くされることにより、毛の長さを高精度に表現し、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感をより高精度に表現することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様に係る触感呈示装置によれば、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態に係る触感呈示装置の構成図である。

【図2】図２は、図１に示される触感呈示装置に含まれる触感デバイスの側面図である。

【図3】図３は、触感デバイスの平面図である。

【図4】図４は、実物タオル触感の心理評価実験方法を説明する図である。

【図5】図５は、実物タオル触感の心理評価実験方法のフローチャートである。

【図6】図６は、実物タオル触感の心理評価実験結果を示す図である。

【図7】図７は、空気流による触感の心理評価実験に用いた空気流の条件を示す表である。

【図8】図８は、空気流による触感の心理評価実験方法を説明する図である。

【図9】図９は、空気流による触感の心理評価実験方法を説明する図である。

【図10】図１０は、空気流による触感の心理評価実験方法のフローチャートである。

【図11】図１１は、空気流による触感の心理評価実験結果を示す図である。

【図12】図１２は、実物タオル及び空気流の触感マッチング実験方法を説明する図である。

【図13】図１３は、タオルのパイル長毎の評価値を示す表である。

【図14】図１４は、実物タオル及び空気流の触感マッチング実験方法のフローチャートである。

【図15】図１５は、実物タオル及び空気流の触感マッチング実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更をすることが可能である。

【0013】

［触感呈示装置の構成］
図１は、本実施形態に係る触感呈示装置１の構成図である。触感呈示装置１は、高圧の空気を噴出することにより生じる空気流による風圧と、シートヒータを用いて発生させた熱刺激とを用いて、毛（パイル）の長いタオルのようなふわふわとした質感をリアルに表現する装置である。すなわち、触感呈示装置１は、高圧の空気を噴出させると同時にその空気を温めることにより、例えばタオルのパイル触感を再現する装置である。図１に示されるように、触感呈示装置１は、触感デバイス１０と、エアコンプレッサ３０（空気発生装置）と、直流電源装置５０と、を備えている。

【0014】

エアコンプレッサ３０は、高圧の空気を出力する空気発生装置である。エアコンプレッサ３０は、例えば設定された所定量の空気を継続的に出力する。エアコンプレッサ３０から出力された空気は、チューブ２０を介して、触感デバイス１０に送り込まれる。

【0015】

直流電源装置５０は、触感デバイス１０の後述するシートヒータ１５（図２及び図３参照）に電流を流す電源装置である。直流電源装置５０は、プラス線４１及びマイナス線４２を介して触感デバイス１０のシートヒータ１５に接続されている。

【0016】

触感デバイス１０は、エアコンプレッサ３０から出力された空気に基づき空気流を形成し、該空気流による触感を呈示するデバイスである。触感デバイス１０は、例えば、Ｗ：３９．５ｃｍ、Ｄ：２８ｃｍ、Ｈ：３６．５ｃｍ程度のサイズとされてもよい。図２は、触感デバイス１０の側面図である。図３は、触感デバイス１０の平面図である。図２及び図３に示されるように、触感デバイス１０は、流量調整ハンドル１１（流量調整部）と、エアチューブ１２と、複数のエアノズル１３と、鉄板１４（板部）と、シートヒータ１５（発熱部）と、ガーゼ１６（布部）と、支持部１７と、カバー部１８と、を有している。

【0017】

カバー部１８は、鉄板１４を支持すると共に、支持部１７に支持された部材である。カバー部１８は、図２に示されるように、例えば透明な部材で構成されていてもよい。カバー部１８の下面側には、複数（例えば４つ）のエアノズル１３が設けられている。カバー部１８は中空形状で形成されている。このため、エアノズル１３から噴出された空気は、鉄板１４方向に流れる。支持部１７は、カバー部１８を支持することにより、カバー部１８に載置された鉄板１４等の構成を支持する部材である。支持部１７は、例えばカバー部１８の下面側の四隅に設けれた脚部である。

【0018】

流量調整ハンドル１１は、エアコンプレッサ３０から出力された空気の流量を調整する。流量調整ハンドル１１によって空気の流量が調整されることにより、流量が調整された後の空気がエアチューブ１２を流れることとなる。なお、流量調整ハンドル１１は、エアコンプレッサ３０から出力された空気の流量を調整することができるものであれば、ハンドル形式以外の流量調整部に置き換えられてもよい。

【0019】

エアチューブ１２は、流量調整ハンドル１１と複数のエアノズル１３とを繋ぐように延びており、流量調整ハンドル１１によって流量が調整された空気を各エアノズル１３に送り込むチューブである。エアチューブ１２は、各エアノズル１３に向かって延びるように、途中で分岐している。

【0020】

複数のエアノズル１３は、流量調整ハンドル１１によって流量が調整された空気を噴出し、空気流を形成するノズルである。エアノズル１３は、エアチューブ１２を介して流量調整ハンドル１１から送り込まれた空気を鉄板１４方向に向けて噴出する。空気流は、表現したい毛（タオルのパイル）の長さが長いほど風速が速くなるように、流量調整ハンドル１１によって調整されてもよい。

【0021】

鉄板１４は、複数のエアノズル１３によって形成された空気流に対応する位置に設けられ、該空気流を通過させる複数の孔部１４ａが形成された部材である。孔部１４ａは、例えば、直径１ｍｍ、間隔５ｍｍ程度とされてもよい。具体的には、鉄板１４は、平面視した際の中央部分が孔部１４ａの形成領域とされており、孔部１４ａの形成領域において上面にガーゼ１６が設けられている。また、鉄板１４におけるガーゼ１６が設けられている領域の周囲には、シートヒータ１５が設けられている（図３参照）。なお、鉄板１４は、金属を含んで構成されたその他の板部に置き換えられてもよいし、金属以外の熱伝導率が高い部材で構成されたその他の板部に置き換えられてもよい。また、シートヒータ１５が設けられていない構成においては、鉄板１４は、金属以外のその他の板部に置き換えられてもよい。

【0022】

シートヒータ１５は、鉄板１４のガーゼ１６が設けられた領域の周囲に設けられた発熱部である（図３参照）。シートヒータ１５は、直流電源装置５０からの電流に応じて発熱する。シートヒータ１５が発熱することにより、鉄板１４が温められ、間接的に、鉄板１４の孔部１４ａ及びガーゼ１６を介して外部に送られる空気が温められる。シートヒータ１５は、直流電源装置５０に並列に接続された複数（例えば８つ）の部分に分割されていてもよい。

【0023】

ガーゼ１６は、鉄板１４の表面に設けられ、空気流を外部に放出させる布部である。ガーゼ１６は、被験者によって触られる部分である。ガーゼ１６は、鉄板１４における孔部１４ａの形成領域（すなわち平面視した際の中央部分）に設けられている。ガーゼ１６は、鉄板１４の孔部１４ａを介して到達した空気流を外部に放出可能な大きさ・形状・数の空気孔が形成されている。なお、ガーゼ１６は、空気流を外部に放出させることができる布部であれば、その他の布部に置き換えられてもよい。

【0024】

［触感呈示装置の作用効果］
次に、本実施形態に係る触感呈示装置１の作用効果について説明する。

【0025】

本実施形態に係る触感呈示装置１は、空気を出力するエアコンプレッサ３０と、エアコンプレッサ３０から出力された空気に基づき空気流を形成し、該空気流による触感を呈示する触感デバイス１０と、を備える。触感デバイス１０は、エアコンプレッサ３０から出力された空気の流量を調整する流量調整ハンドル１１と、流量調整ハンドル１１によって流量が調整された空気を噴出し、空気流を形成する複数のエアノズル１３と、複数のエアノズル１３によって形成された空気流に対応する位置に設けられ、該空気流を通過させる複数の孔部１４ａが形成された鉄板１４と、鉄板１４の表面に設けられ、該空気流を外部に放出させるガーゼ１６と、を備える。

【0026】

本実施形態に係る触感呈示装置１では、エアコンプレッサ３０から出力された空気に基づき、複数のエアノズル１３によって空気流が形成され、鉄板１４に形成された孔部１４ａ及びガーゼ１６を通過した空気流がガーゼ１６の外部に放出される。ガーゼ１６に手の指が触れたユーザは、エアコンプレッサ３０を用いて発生させた高圧の空気流による風圧と、ガーゼ１６の触感とを感じることとなる。ガーゼ１６を触った状態で空気流の風圧を受けることにより、例えば毛の長いタオルのような、ふわふわとした質感を有する生地の触感をユーザに呈示することができる。以上のように、本実施形態に係る触感呈示装置１によれば、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感を高精度に表現することができる。

【0027】

上記触感呈示装置１は、鉄板１４のガーゼ１６が設けられた領域の周囲に設けられたシートヒータ１５を更に備えていてもよい。このような構成によれば、シートヒータ１５によって鉄板１４が加熱されることにより、鉄板１４上のガーゼ１６、及び、ガーゼ１６を経て外部に放出される空気流が温められ、実際の生地に触れた際の温度感を表現することができる。これによって、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感をより高精度に表現することができる。

【0028】

空気流は、表現したい毛の長さが長いほど風速が速くなるように調整されていてもよい。発明者らは、空気流の風速を上げることにより毛の長い生地の触感を表現することができることを見出した。表現したい毛の長さが長いほど空気流の風速が速くされることにより、毛の長さを高精度に表現し、ふわふわとした質感を特徴とする生地の触感をより高精度に表現することができる。

【0029】

［実験例］
本実施形態に係る触感呈示装置１の効果等について、以下に示す実験例を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0030】

（実験１）
実物タオルの触感の心理評価について、実験を行った。本実験は、実物タオルのパイル長の違いで、触感評価がどのように変わるのかを明らかにすることを目的にしている。綿素材且つ２０ｃｍ四方の実物タオルであって互いに異なるパイル長（１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ）を有する４種類の実物タオルを準備し、それぞれ、単極５段階尺度により、凹凸感、しっとり感、肌触りの良さ、及びふんわり感の各評価項目について評価した。被験者は、呈示されたタオルを手で撫でて、上記４項目について５段階評価を行った。被験者は、２０代男性４名とした。タオルへの接触は利き手の手の平とし、触り方は、図４に示されるように、タオルの中心付近から４方向に偏りなく撫でるように触ることとした。４種類の実物タオルについて、ランダムに３回ずつ呈示し、合計で１２回呈示した。

【0031】

図５は、実験１のフローチャートである。図５に示されるように、実験１では、まず、４種類のいずれかのタオルが被験者に呈示され（ステップＳ１）、被験者によって所定の撫で方でタオルが撫でられ（ステップＳ２）、触感に関する各項目（ふんわり感等）について５段階で評価された（ステップＳ３）。そして、同一の被験者に対して、１２回（４種類×３回）タオルが呈示され１２回評価が行われたか否かが判定され（ステップＳ４）、１２回評価が行われていない場合には再度ステップＳ１の処理から実施され、行われている場合には実験を終了した。このような処理が、全ての被験者（４名）に対して実施された。

【0032】

図６は、実験１の結果を示す図である。図６において、横軸はタオルのパイル長（ｍｍ）を、縦軸は５段階評価で示される評価値を、それぞれ示している。図６に示されるように、凹凸感、しっとり感、肌触りの良さ、及びふんわり感の各評価項目について、いずれも、タオルのパイル長が長いほど、評価値が高くなった。このように、実験１によって、ふんわり感等の触感に関する評価は、タオルのパイル長との関連度が高いことが明らかになった。

【0033】

（実験２）
触感呈示装置１において生成される空気流による触感の心理評価について、実験を行った。本実験は、触感呈示装置１において生成される空気流の風速の違いによって、触感評価がどのように変わるのかを明らかにすることを目的にしている。触感呈示装置１の構成は、図１～図３に示されるとおりである。触感呈示装置１は、エアコンプレッサ３０から送られる高圧の空気流を鉄板１４の孔部１４ａから噴出させて被験者の手の指側面に呈示すると同時に、直流電源装置５０の電流によって温まるシートヒータ１５により温度変化刺激を呈示することにより、タオルのふんわり感の提示を目指すものである。ガーゼ１６が貼り付けられている鉄板１４の表面温度は、人の肌温度を考慮して約３７℃程度になるようにシートヒータ１５により設定した。なお、触感呈示装置１においては、鉄板１４の孔部１４ａにガーゼ１６が貼り付けられていることにより、手に触感を呈示する際の布地感を向上させている。

【0034】

評価尺度は、実験１と同様に単極５段階尺度とした。評価項目は、実験１と同様に凹凸感、しっとり感、肌触りの良さ、及びふんわり感とした。互いに風速が異なる複数の空気流として、図７に示される８種類の空気流を用いた。空気流の風速は、実験室の温度を２１±１℃、湿度を５０％とした環境で、触感デバイス１０から０．５ｃｍ離れた点で計測されたものである。

【0035】

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、触感デバイス１０に対向するように被験者Ｕが立ち、図９に示されるように、被験者Ｕが、ガーゼ１６に軽く手の平を押し当てて、ガーゼ１６の左端から右端に向かって手を移動させる。被験者Ｕは、実験１と同様に２０代男性４名とした。８種類の空気流について、ランダムに３回ずつ呈示し、合計２４回呈示した。

【0036】

図１０は、実験２のフローチャートである。図１０に示されるように、実験２では、まず、８種類のいずれかの空気流が被験者に提示され（ステップＳ１１）、被験者によって空気流が触れられ（ステップＳ１２）、触感に関する各項目（ふんわり感等）について５段階で評価された（ステップＳ１３）。そして、同一の被験者に対して、２４回（８種類×３回）空気流が呈示され２４回評価が行われたか否かが判定され（ステップＳ１４）、２４回評価が行われていない場合には再度ステップＳ１１の処理から実施され、行われている場合には実験を終了した。このような処理が、全ての被験者（４名）に対して実施された。

【0037】

図１１は、実験２の結果を示す図である。図１１において、横軸は風速（ｍ／ｓ）を、縦軸は５段階評価で示される評価値を、それぞれ示している。図１１に示されるように、凹凸感、しっとり感、肌触りの良さ、及びふんわり感の各評価項目について、概ね、風速が速くなるほど、評価値が高くなった。このように、実験２によって、ふんわり感等の触感に関する評価は、風速との関連度が高く、風速が速いほど評価値が高くなることが明らかになった。

【0038】

（実験３）
触感呈示装置１において生成される空気流により表現されるタオルの触感について、実験を行った。本実験は、触感呈示装置１において生成される空気流の風速変化と、それによって表現されるタオルの触感とのマッチング（一致度）について明らかにすることを目的にしている。実物タオルは実験１の４種類、空気流は実験２の８種類が用いられた。

【0039】

図１２に示されるように、触感デバイス１０の横にパイル長順に並べられたタオルを置き、被験者Ｕが、触感デバイス１０のガーゼ１６と、隣にあるタオルとを順番に触ることにより、空気流の触感に近いタオルを選択した。そして、選択結果と評価値とを対応付けた（図１３参照）。図１３に示されるように、被験者Ｕは、空気流の触感に近いタオルのパイル長そのものを選択してもよいし、２つのタオルのパイル長（例えば１ｍｍ及び２ｍｍ）の触感の中間であることを選択してもよいこととした。被験者は、２０代男性７名とした。

【0040】

図１４は、実験３のフローチャートである。図１４に示されるように、実験３では、まず、８種類のいずれかの空気流が被験者に提示され（ステップＳ２１）、被験者によって空気流が触れられ（ステップＳ２２）、４種類のタオルの触感と比べて空気流の触感と近しいタオルが選択された（ステップＳ２３）。そして、同一の被験者に対して、２４回（８種類×３回）空気流が呈示され２４回評価が行われたか否かが判定され（ステップＳ２４）、２４回評価が行われていない場合には再度ステップＳ２１の処理から実施され、行われている場合には実験を終了した。このような処理が、全ての被験者（７名）に対して実施された。

【0041】

図１５は、実験３の結果を示す図である。図１５において、横軸は風速（ｍ／ｓ）を、縦軸はパイル長に応じた評価値を、それぞれ示している。図１５に示されるように、概ね、空気流が速くなるほど、パイル長に応じた評価値が高くなった。このように、実験３によって、空気流の風速を上げることによって、パイル長が長い生地の触感を表現することができることが明らかになった。

【符号の説明】

【0042】

１…触感呈示装置、１０…触感デバイス、１１…流量調整ハンドル（流量調整部）、１３…エアノズル、１４…鉄板（板部）、１４ａ…孔部、１５…シートヒータ（発熱部）、１６…ガーゼ（布部）、３０…エアコンプレッサ（空気発生装置）。

【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】