JP2015219887A - 電気触覚提示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、人間本来の触覚を保持しつつ、電気刺激を有効に作用させてリアルな触覚を人体に与えることができる触覚提示装置を提供する。【解決手段】皮膚に接触するように装着される電極基板１０を有し、電極基板１０の皮膚との接触面に電気刺激により触覚を提示する多数の電極１３が設けられた電気触覚提示装置において、電極基板１０を、実物体に接触した部分が皮膚の変形と共に柔軟に変形する可撓性のフレキシブル回路体によって構成し、人間の持つ触覚を保持しつつ、前記電極１３による電気刺激を重畳する構成となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、指または手で実物体を操作した場合に、電気刺激により任意の触覚を提示できる電気触覚提示装置に関する。

従来のこの種の電気触覚提示装置としては、たとえば、非特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、この非特許文献に記載の電気刺激装置は、人間が指や手で物体を触った際の受容器の活動を模擬し、電気刺激により触覚提示を行うもので、遠隔操作や危険な物体の取り扱いを行う作業支援装置への応用が期待されている。
指や手に電気刺激を与えるためには、電極を設けた基板を皮膚に直接装着する必要がある。このような電気刺激装置の一例として、一般的に硬質の基板が使用されている。たとえば、非特許文献１には、硬いリジッド基板や、厚く硬い電極アレイが用いられていた。

（参考図４．梶本裕之、管野米蔵、舘 ▲すすむ▼"額に装着する電気触覚ディスプレイ"、日本バーチャルリアリティ学会大１１回大会論文集、ｐｐ１−４、２００６）

しかし、硬いリジッド基板を用いて無理やり手指に装着しているので、柔軟な指や手、あるいは額に均一に押しつけることができず、皮膚に不均一に押しつけられることになり、初期状態から不均一な電気刺激が与えられている。
また、従来の装着デバイスは、固さや重量があるため、装着感をなくすことができず、電気刺激だけで与えられる感触が薄れ、本来得られる電気刺激による感触が十分得られていなかった。また、実物体に触れた際に、硬さや形状などの触感情報が阻害されていた。
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で、人間本来の触覚を保持しつつ、電気刺激を有効に作用させてリアルな触覚を人体に与えることができる触覚提示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、皮膚に接触するように装着される電極基板を有し、該電極基板の皮膚との接触面に電気刺激により触覚を提示する多数の電極が設けられた電気触覚提示装置において、
前記電極基板を、実物体に接触した部分が皮膚の変形と共に柔軟に変形する可撓性のフレキシブル回路体によって構成し、人間の持つ触覚を保持しつつ、前記電極による電気刺激を重畳する構成となっていることを特徴とする。

電気刺激は、低周波陰極・陽極パルスとすることができる。すなわち、陰極電圧印加による電気刺激で皮膚の受容器を働かせておいて、そこに低周波の陽極印加を与えることで、効果を増強することができる。
柔軟な前記電極基板には、変形を助長するスリットを設けておけば、より柔軟性を高めることができる。
電極基板の装着部位は、たとえば、指先や手の平、等とすることができる。
また、電極基板が実物体と接触する接触部分を検知する圧力分布センサを組み合わせ、
圧力分布センサにより検知した接触部分の電極から選択的に電気刺激を与えることもできる。
圧力分布センサは、電極基板とは別に、実物体側に設けてもよいし、電極基板と一体的に設けることもできる。
また、電極基板から引き回されるケーブル部を備え、前記ケーブル部はジグザグ形状の伸縮部が適宜設けられている構成とすることができる
このようにすれば、たとえば、ケーブル部を指などの屈曲部に引き回した場合、基板部に無理な応力が加わらない。

本発明によれば、電極基板として柔軟なフレキシブル回路体を用いているので、装着感を可及的に軽減することができ、本来得られる電気刺激による感触が十分得ることができる。また、実物体に触れた際に、皮膚の変形と共に電極基板が柔軟に変形するので、硬さや形状などの人間の持つ触感情報についても得ることができる。
さらに、人体に装着が可能なため、接触している箇所と接触していない箇所の違いが出せ、より効果的な触覚提示が可能となる。
また、装着型であるため、事前の電気刺激で受容器を働かせておいて、そこに刺激を与えて効果を増強することも可能となる。このような方法で職人的な感触や、検査のための感度を拡張することができる。

本発明の実施の形態１に係る電気触覚提示装置の電極基板を示すもので、（Ａ）は電極面の平面図、（Ｂ）は電極基板の層構成の概略断面図、（Ｃ）、（Ｄ）は、実物体と非接触、接触状態を示す概略図。 （Ａ）は図１（Ａ）の電極基板を備えた電極ユニットの図、（Ｂ）は（Ａ）の電極ユニットを指に装着した状態を示す図、（Ｃ）は固定用テープで固定された状態を示す図。 （Ａ）は電極ユニットとコントローラユニットの全体構成を示す概略図、（Ｂ）、（Ｃ）は図２の電極ユニットを用いた段差面へのテクスチャ重畳実験の説明図、（Ｄ）は実験に使用する断差面プレートの断面図、（Ｅ）は実験に使用する平面プレートの断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は図３の実験結果を示すグラフ。 本発明の実施の形態２に係る電気触覚提示装置の電極基板を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は指に装着した状態を示す図、（Ｃ）は（Ｂ）の指の腹側を示す斜視図。 （Ａ）は本発明の実施の形態３に係る圧力分布センサを組み合わせた電気触覚提示装置を示す図、（Ｂ）は本発明の実施の形態４に係る圧力分布センサを一体的に設けた電気触覚提示装置を示す図。 （Ａ）は本発明の実施の形態４に係る圧力分布センサを組み合わせた電気触覚提示装置とタッチパネルを備えたディスプレイを組み合わせた電気触覚提示システムの概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）のディスプレイに表示される画像形状の一例を示す図である。 本発明の低周波陰極・陽極パルスの一例を示す図である。

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［実施の形態１］
図１及び図２は本発明の実施の形態に係る触覚提示装置の概略構成を示している。

すなわち、この電気触覚提示装置１は、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、皮膚に接触するように装着される電極基板１０を有し、電極基板１０の皮膚との接触面に電気刺激により触覚を提示する多数の電極１３が設けられている。この電極基板１０が皮膚の変形と共に柔軟に変形する可撓性のフレキシブル回路体によって構成され、人間の持つ触覚を保持しつつ、前記電極による電気刺激を重畳する構成となっている。
電極基板１０は、可撓性のベースフィルム１１の片面に、多数の電極１３が設けられ、ベースフィルム１１の他側面に電極１３に電気を流す配線１５が設けられている。各電極１３は配線１５から独立に電気信号が付与される構成となっている。
図示例では、電極１３及び配線１５は、ベースフィルム１１にベース接着剤１２を介して貼り付けられた銅箔によって構成され、エッチングによって電極パターン、配線パターンが形成される。また、電極１３とベースフィルム１１裏面に設けられる配線１５とは、スルーホールメッキ等の層間接続部１６によって、電気的に接続されている。また、電極面側は接着剤１７を介してカバーフィルム１４で覆われ、さらに配線側は接着剤７を介してカバーフィルム１４で覆われている。電極１３はカバーフィルム１４では覆われていない。さらに、カバーフィルム１４には、接着剤１７を介して適宜補強フィルム１９によって補強される。電極１３及び配線１５の露出面はメッキ１８によって保護されている。

図示例では、図１（Ｂ）に示すように、ＦＰＣは両面構造で、ベースフィルム１１の両面に銅箔を貼りあわせ、両面の銅箔をパターニングして、その上にカバーフィルム１４を貼りあわせて製造される。
ベースフィルム１１及びカバーフィルム１４には、一般的に厚み２５μｍのポリイミドフィルムが使用されるが、指先や手の平のような柔軟な曲面に貼り付けるには、１２．５μｍ以下の厚みが望ましい。また、銅箔も一般的な３６μｍ厚でなく、１８μｍあるいは１２μｍが望ましく、全体の厚さで１２８μｍ程度の厚みとなる。
より柔軟性と指先へのフィット感を高めるには、ベースフィルム１１及びカバーフィルム１４の材料として、一般的なポリイミドだけでなく柔軟性のある樹脂フィルム、たとえばシリコン、スチレンやウレタンを使用することができる。

なお、ＦＰＣはポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせて、銅箔をパターニングして、その上にポリイミドのカバーフィルムを貼りあわせて片面構造のＦＰＣとすることもできる。その場合には、電極１３と配線１５が同一面にパターニングされることになる。
ベースフィルム１１及びカバーフィルム１４には、ポリイミドフィルムに限らず、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、環状ポリオレフィン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマーから選ばれる１種からなるフィルム、又は複数の樹脂フィルムを積層した積層フィルムを用いることができる。
ベースフィルム１１及びカバーフィルム１４に用いられる材料は、同じ材料であってもよいし、それぞれ異なる材料が選択されてもよい。

接着剤は、熱可塑性ポリイミド等の公知の熱可塑性樹脂、またはシアネートエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリウレタン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂を用いて形成される。あるいは、ベース接着剤１２は、上述の有機樹脂に、シリカまたはアルミナ等の無機フィラーを分散させたもので形成することもできる。

次に、電気触覚提示装置１について、より詳細に説明する。
すなわち、この電気触覚提示装置１は、図２（Ａ）に示すように、皮膚を刺激する多数の電極１３を備えた電極基板１０と、スイッチング端子部２０と、電極基板１０とスイッチング端子部２０とを接続するケーブル部３０と、を備え、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、人差し指に装着される。
電極基板１０は、図１（Ａ）に示すように、指の形状に合わせてほぼ四角形状となっており、その指の先端側に位置する先端辺の左右角部には、中心線に向かって斜めに切り込まれる一対の上角スリット１０ａ，１０ａが設けられ、左右両側辺には複数のサイドスリット１０ｂ、１０ｂが設けられている。

電極基板１０の上端部には、一対の上角スリット１０ａ，１０ａに挟まれる領域が先端突片１０１が形成され、上角スリット１０ａ，１０ａと左右側辺のサイドスリット１０ｂ、１０ｂの間に形成されるサイド突片１０２と、サイドスリット１０ｂと電極基板１０の下端辺との間のサイド突片１０２が、中央領域から部分的に突出している。先端突片１０１の先端には、さらに先端突片１０１を左右に分割するスリット１０ｃが設けられている。
また、電極基板１０の中央領域にも、柔軟性を高めるために、電極基板１０を貫通する長孔１０ｄが複数設けられている。この長孔１０ｄを設けることによって、指の立体形状に倣って接触面が立体的に変形しやすくしている。

電極１３は、中心線Ｎに対して直交方向に所定間隔で多数本平行に引いた横線Ｍと、中心線Ｏに対して左右に３０°傾けた方向に所定間隔で多数本平行に引いた第１縦線Ｎ１及び第２縦線Ｎ２との交差点上に、マトリックス状に配置されている
この電極１３の配置パターンについては、逆向きの一対の正三角によって構成される菱形の４頂点に位置する４つの電極１３，・・・を単位パターンとすると、各長孔１０ｄは、単位パターンの菱形の縦軸方向に沿って形成されている。
この例では、電極１３の直径ｄが１ｍｍ、電極中間距離ａを２ｍｍとしている。電極数は刺激用のものが３７個、ＧＮＤ用が２６個である。

ケーブル部３０も、ＦＰＣで構成されるもので、この例では、スイッチング端子部２０との接続部３３から第１、第２ケーブル部３１、３２に二股に分かれており、電極基板１０の左右側辺部に接続されている。
スイッチング端子部２０は手の甲側に配置され、ケーブル部３０は、指の腹側に装着される電極基板１０の左右から指の両側を通って指の付け根付近で手の甲側の分岐部３４で繋がる。また、中途部には適宜部分的な湾曲部が設けられ、長さの調節が可能となっている。
指に装着する際には、電極基板１０を指に密着させる必要があり、図２（Ｃ）に示すように固定用テープ４０によって固定する。

使用にあたっては、スイッチング端子部２０はスイッチング基板２１に接続され、図３（Ａ）に示すように、コントロール基板４１と電源基板４２を備えたコントロールユニット４０に接続され、触覚刺激に応じた電気信号が入力される。触覚を提示するための信号はさまざまであるが、本発明では低周波陽極・陰極パルスを与える。
使用する場合には、図１（Ｃ）（Ｄ）に簡略化して示したように、電極基板１０を実物体５０に接触して使用する。薄く柔軟な構成なので、電極基板１０を通じて、装着者自身の触覚で接触していること、さらに、どの程度の強さで接触しているかがわかる。
この状態で、各電極１３に形状認識用の電気刺激を加える。指や手の実物体５０と接触する部分としない部分に、電気刺激で別々の触覚を与えることで、実物体５０に触れている場所の感触を、電気刺激によって変化させ、人体にフィードバックさせる。

具体的には、電気刺激を与える電極１３を良好な接触状態と有効な刺激面積を確保する状態で、適切な低周波陽極・陰極パルスを与えることで、電気刺激により任意の触覚を提示する。たとえば、図８に示すように、陽圧・陰圧パルスのパルス幅（ｗ）としては３０〜６０μｓｅｃ、電圧（Ｖ）は４０〜３００Ｖ、電流は１〜１０ｍＡとすることで効果的な刺激をあたえることができる。電圧・電流は最大値を２５０Ｖ・５ｍＡとすることが望ましい。繰り返し周波数（１／Ｔ）としては１〜２００Ｈｚで効果的な刺激を与えることができるが、１００Ｈｚ以下が望ましい。
効果的な電気刺激を与える皮膚面積としては、できるだけ大きな面積、および多くの電極数があることが望ましいが、指先面積への適用を想定すると、最低限１０ｍｍ^２が必要である。電極数としては、２ｍｍピッチ以下が望ましい。

このようにして、薄型、軽量、柔軟性を持つＦＰＣを使用すると指あるいは手への装着性が良くなり、装着感も薄れ、電極１３を皮膚へ密着させることができる。
このように装着性の優れたＦＰＣを用いた電極基板１０を使用して、指先または手へ低周波数の陽圧・陰圧パルスを与えることで、従来電気刺激で感じられにくかった感触をえることができる。すなわち、陰極電圧印加による電気刺激で皮膚の受容器を働かせておいて、そこに低周波の陽極印加を与えると効果を増強することができ、従来は不可能であったクリック感についても提示することができる。

[実験例１]
電気刺激の周波数に対する触感の定性評価試験結果を示している。
・実験方法
被験者は２０代女性３名、電気刺激装置の使用は今回が初めて。
電極を指に装着し、タッチパネル上に表示されたA-Dの４つの領域に触れた際に、領域
ごとに異なる周波数（１００Hz、３３Hz、１０Hz、１Hz）の電気刺激を提示した。領域の触り方や触る時間、回数は自由とした。
それぞれの刺激の間隔について、できるだけ多くの形容詞でアンケート用紙に記入させた。
刺激の強さは、刺激を知覚できかつ痛みを感じない範囲で被験者自身に調整させた。
・結果
被験者毎の刺激の印象を表１に示す。
2人以上の被験者から同様の意見が得られた場合、太字で示している。また、設定され
た刺激強度を、表２に記す。
刺激周波数が比較的高い場合、電気手刺激の際に生じるピリピリした感覚、チクチクした感覚が得られやすい傾向にある。
刺激周波数が低くなると、脈打つような感覚に近づく傾向にある。
被験者３は指の皮膚が厚く、他の被験者に比べて電気刺激を知覚しづらく、強度の設定値が高くなった。
このように、本願発明によれば、被験者による電気刺激に対する知覚のばらつきはあるものの、周波数によって共通する触感を得られることがわかる。
すなわち、この実験は、薄く柔軟な構成の電極基板１０を通じて、皮膚自体の触覚によって、実物体にどの程度の強さで接触しているかがわかっている状態で、各電極１３に電気刺激を加えるもので、接触状態の皮膚感覚に重畳して、電気刺激により表面状態の感触、たとえば、凸凹した感覚、きめの粗い感覚、きめの細かい感覚等を提示できることを示している。また、脈打つ感覚はクリック感を提示できることを示している。従来の硬質基板では、実物体との接触状態は不明で、皮膚感覚が、硬い基板との接触状態が前提となるために、表面状態をきめ細かく提示することが困難である。

［実験例１］
図３（Ｂ）〜（Ｅ）は、実験例２を示している。
実験は、段差面へのテクスチャ（触感）重畳実験で、電気刺激によるテクスチャ提示の境界Ａと段差面のエッジＢとを知覚できるかを実験した。
実験環境は、次の通りである。
・被験者：２０代〜３０代の男女５名
・指位置計測
ＰＨＮＴＯＭ Ｐｒｅｍｉｕｍ（ｓｅｎｓａｂｌｅ Ｉｎｃ．製）
・段差の高さ：０．５ｍｍ

実験条件
電気刺激によるテクスチャ提示の境界Ａと、触覚として知覚されるエッジＢを一致させる。
Ｃ１：段差面プレート６０を見ながら触る。
Ｃ２：段差面プレート６０を見ずに触る。
Ｃ３：平面プレート７０を見ながら触る。
段差面プレート６０の段差ｈは、０．５ｍｍであり、段上面６１は黒、段下面６２は白であり、エッジＢが実境界である。
一方、平面プレート７０は、実際には段差がなく、黒色の第１面７１（仮想段上面）と白色の第２面７２（仮想の段下面）の境界Ｂが同一面上に形成されている。
それぞれについて、接触領域Ｗに対して電気刺激を加え、エッジＢとテクスチャ提示の境界Ａとの主観的等価点を調べた。
実験の結果、図４に示すように、電気刺激の境界Ａと実際のエッジＢの知覚精度は同等であり、実物体の形状を知覚しながらテクスチャ感を重畳可能であった。

［実施の形態２］
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２に係る電気触覚提示装置について説明する。
この例では、電極基板１１０として、指先を指腹側から指の爪側にＵターンさせて、指の甲側にケーブル部１３０を回して接続端子部１２０につながる構成となっており、図４（Ｂ）に示すように、指サック１４０によって装着状態が保持される。
電極基板１１０は、指先を覆うための第１領域１１０Ａと、第１領域１１０Ａに連続し指頭部の腹側に接触する第２領域１１０Ｂとを有し、さらにケーブル部１３０と接続端子部１２０が一体的に成形されている。
電極基板１１０の、第２領域１１０Ｂは四角形状で、その先端縁は先端突片１１１、左右両側辺にはサイド突片１１２及びサイド突片１１２が花弁状に張り出している。これら先端突片１１１、サイド突片１１２及びサイド突片１１２には、それぞれスリット１１６が形成されている。

第１領域１１０Ａ、第２領域１１０Ｂには電極１３がマトリックス状に設けられ、電極１３の間に実施の形態１と同様、柔軟性を高めるためにスリットが形成されている。
指に装着する場合には、指の甲側からケーブル部１３０を引き回し、指先に第２領域１１０Ｂを覆って第１領域１１０Ａを指の腹側に接触させる。この装着状態を保持するために、指サック１４０をつける。この例では、指先でタッチする場合に適した形状となっている。
引き回したケーブル部１３０は、蛇腹状にジグザグ形状の伸縮部１３１が適宜設けられ、折り曲げた際の長さの変化を調整可能とした。このようにすれば、たとえば、ケーブル部を指などの屈曲部に引き回した場合、基板部に無理な応力が加わらない。
なお、電極基板１０がフレキシブル回路体で構成されている点は実施の形態と同一であり、電極の配置構成についても実施の形態１と同一であり、説明を省略する。

［実施の形態３］
図６（Ａ）は、本発明の実施の形態３を示している。
この実施の形態３では、電気刺激を与える電極基板１０と、圧力分布センサ２００とを組み合わせたものである。圧力分布センサ２００としては、検知シートや静電タッチパネル等、電極基板とは別に設けられたものが用いられている。
このように電極基板１０と圧力分布センサ２００とを組み合わせることで、実物体と接触している部分を圧力分布センサ２００で認識することができるので、検知部分Ｓに選択的に任意の電気刺激を与えることができる。

［実施の形態４］
図６（Ｂ）は、他の実施の形態に係る触覚提示装置を示している。
この例は、電極基板２１０の裏面に圧力分布センサを一体的に設けたもので、図は層構成を簡略して示した図である。基本的な層構成は、実施の形態１と同一であり、図１（Ｂ）と同一の構成部分については、同一の符号を付し、説明は省略する。
この例では、指との接触面側には触覚提示用の電極１３が設けられ、物体側の面には接
触抵抗の変化を利用した圧力検出部３００が構成されている。すなわち、物体側には圧力により電気抵抗が変化する感圧膜がコーティングしたフィルム等の感圧層３１０が設けられている。この感圧層３１０とベースフィルム１１との間に電極３１３，３１３が配置され、抵抗変化を検出するようになっている。感圧層３１０はカバーフィルム１４にコーティングされている。

圧力検出部３００は、一対の電極３１３，３１３が一単位であり、一対の電極に接触する感圧層３１０の抵抗変化を検出するようになっている。このような単位の圧力検出部３００を複数個所に設けることにより、圧力分布を検出することができる。
このような構成にすれば、両面ＦＰＣと同等の厚みで、電極基板２１０に圧力検出部３００を一体的に組み込むことができ、柔軟性を損なわない。
感圧部として、カバーフィルムに感圧薄膜を成膜したものを利用することができる。感圧薄膜は、変形すると抵抗値が変化する圧電抵抗効果を有する材料により構成される。
加圧部としては、酸化銅や硫化銅等を利用でき、ＦＰＣの銅配線を利用した電極のメッキ導体を組み合わせることで、圧力センサが構成される。

［実施の形態５］
図７は、上記実施形態４に係る圧力検出部３００と電極基板部２１０を一体化した提示装置本体５０１と、タッチパネルを備えたディスプレイを組み合わせた電気触覚提示装置を示している。
すなわち、ディスプレイ４１０上にタッチパネル４２０が設けられた表示装置４００と、電極基板部２１０及び圧力検出部３００を一体化した提示装置本体５０１と、表示装置４００及び提示装置本体５０１と制御するＣＰＵを備えた制御部５４０を備えた構成となっている。提示装置本体５０１の構成は、実施の形態４の電極基板２１０と圧力検出部３００と同じ構成であり、説明を省略する。
制御部５４０には、電気触覚提示装置本体５０１の電極基板部２１０と、圧力検出部３００が接続され、また、表示装置４００の、ディスプレイ４１０及びタッチパネル４２０に接続されており、さらに、データベース５２０にアクセス可能となっている。

ディスプレイ４１０上には、制御部５４０の画像信号に応じて形状画像が出力表示されるもので、表示される形状部Ｍについては、予め各形状部の触覚に関する情報が抽出されてデータベース５１０に格納されている。この形状に関する情報は、触覚に関する表面性状で、たとえば、スベスベ形状の画像なのか、デコボコ形状の画像なのか、段差が有るか無いか、等の各種情報である。
図示例では、表示される形状部Ｍとして、四角形状部（Ｍ１）、三角形状部（Ｍ２）等を例示しており、四角形状部（Ｍ２）の表面性状（Ａ１）はつるつるした性状、三角形状部（Ｍ２）の表面性状（Ａ２）はデコボコした性状であり、これらの表面性状（Ａ）が、形状部（Ｍ）の情報と共にデータベース５２０に格納されている。また、形状部（Ｍ）のディスプレイ４１０上の座標位置についても、予めデータベース５２０に格納されている。

次に、本実施の形態５に係る電気触覚提示装置の作用について説明する。
まず、表示装置４００のディスプレイ４１０に映像を表示する。
このディスプレイ４１０に表示された形状画像に指で触れると、その位置情報（Ｂ）がタッチパネル４２０によって検知され、同時に、タッチしたときに指に加わる圧力（Ｄ）が圧力検出部３００で感知される。この圧力検出部３００は、強い力で触れたのか、ソフトタッチで触れたのか、指の先端部分で触れたのか、指の腹部で触れたのか等を検知し、この検知情報を触覚感度情報（Ｄ）とし、上記タッチパネル４２０への指の位置情報（Ｂ）と共に制御部５２０に送られる。

制御部５２０では、この指の位置情報（Ｂ）から、指が接触している形状部（Ｍ）及びその表面性状（Ａ）を判定し、さらに、表面性状（Ａ）と触覚感度情報（Ｃ）を加味した演算処理をして適切な電気刺激信号（Ｄ）を生成し、電極板２１０にフィードバックする。このように制御することにより、あたかも表示画像そのものに触れているかのような仮想接触感覚を得ることができる。
また、皮膚感覚である痛覚、温度覚についても表面性状情報として、予めデータベース５１０に格納しておき、選択的に刺激を訴えることで、より現実に近い感覚を作り出すことも可能となる。たとえば、炎の画像に触れると熱く感じたり、鋭利な刃物の画像に触れると痛みを感じたり等の刺激情報と合わせることができる。
さらに、遠隔操作にも、応用可能である。たとえば遠隔手術＆治療、ロボットと組み合わせ、遠隔廃炉作業や遠隔宇宙ステーションのメンテ作業等に適用可能である。

１ 電気触覚提示装置
１０ 電極基板
１０ａ 上角スリット、１０ｂ サイドスリット
１０ｃ スリット、１０ｄ 孔
１１ ベースフィルム、１２ ベース接着剤
１３ 電極
１４ カバーフィルム、１５ 配線、１６ 層間接続部、１７ 接着剤、
１８ メッキ、１９ 補強フィルム
２０ スイッチング端子部
３０ ケーブル部
３１ 第１ケーブル部、３２ 第２ケーブル部、３３ 接続部、３４ 分岐部
４０ コントロールユニット、４１ コントロール基板、４２ 電源基板、
５０ 実物体、５５ 固定用テープ
６０ 段差面プレート、６１ 段上面、６２ 段下面
７０ 平面プレート、７１ 第１面、７２ 第２面
１０１ 先端突片、１０２ サイド突片
１１０ 電極基板、１１０Ａ 第１領域、１１０Ｂ 第２領域
１１１ 先端突片、１１２ サイド突片
１１３ 電極
１１６ スリット
１２０ 接続端子部、１３０ ケーブル部、１３１ 伸縮部
１４０ 指サック
２００ 圧力分布センサ、
２１３ 電極
３００ 分布センサ部
３１０ 感圧層
３１３ 電極

Claims (9)

1. 皮膚に接触するように装着される電極基板を有し、該電極基板の皮膚との接触面に電気刺激により触覚を提示する多数の電極が設けられた電気触覚提示装置において、
   前記電極基板を、実物体に接触した部分が皮膚の変形と共に柔軟に変形する可撓性のフレキシブル回路体によって構成し、人間の持つ触覚を保持しつつ、前記電極による電気刺激を重畳する構成となっていることを特徴とする電気触覚提示装置。
2. 電気刺激は、低周波陰極・陽極パルスである請求項１に記載の電気触覚提示装置。
3. 柔軟な前記電極基板には、変形を助長するスリットが設けられている請求項１に記載の電気触覚提示装置。
4. 電極基板の装着部位は、指先である請求項１に記載の電気触覚提示装置。
5. 電極基板の装着部位は手の平である請求項１に記載の電気触覚提示装置。
6. 電極基板が実物体と接触する部分を検知する圧力分布センサを組み合わせ、該圧力分布センサにより検知した接触部分の電極から選択的に電気刺激を与える請求項１に記載の電気触覚提示装置。
7. 圧力分布センサは、電極基板とは別に、実物体側に設けられる請求項６に記載の電気触覚提示装置。
8. 圧力分布センサは、前記電極基板と一体的に設けられる請求項６に記載の電気触覚提示装置。
9. 前記電極基板と、電極基板から引き回されるケーブル部を備え、前記ケーブル部は伸縮部を備えている請求項１乃至８のいずれかの項に記載の電気触覚提示装置。

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