特許ウォッチ

公開番号2025002512
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102738
出願日2023-06-22
発明の名称触覚提示デバイス及び触覚提示システム
出願人国立大学法人東京大学,日本たばこ産業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A61H 7/00 20060101AFI20241226BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】人に撫でられているような心地よい触覚刺激を付与可能な触覚提示デバイスを提供する。
【解決手段】触覚の提示面S1を有する触覚提示部と、触覚提示部を駆動する駆動部とを備えるようにした。触覚提示部は、提示面S1に沿って配列され、提示面S1側の壁が提示面S1の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室9を有する構成とした。また、駆動部は、空気室9毎に設けられ、弾性膜が膨出・復元するように、空気室9内の空気圧を調整する複数の駆動ユニット13を有する構成とした。そして、駆動ユニット13を、空気室9と連通された加圧室と、加圧室の壁を形成し、加圧室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に加圧室の外側から内側に膨出するダイアフラム15と、押圧面に対向して配置され、押圧面を押圧するアクチュエータと、を有する構成とした。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
触覚の提示面を有する触覚提示部と、前記触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、
前記触覚提示部は、前記提示面に沿って配列され、前記提示面側の壁が前記提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、
前記駆動部は、前記空気室毎に設けられ、前記弾性膜が膨出・復元するように、前記空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、
前記空気圧調整部は、
前記空気室と連通された加圧室と、
前記加圧室の壁を形成し、前記加圧室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に前記加圧室の外側から内側に膨出するダイアフラムと、
前記押圧面に対向して配置され、前記押圧面を押圧するアクチュエータと、を有する
触覚提示デバイス。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記アクチュエータは、ボイスコイルモータである
請求項１に記載の触覚提示デバイス。
【請求項３】
前記弾性膜の材料は、シリコーンゴムである
請求項１に記載の触覚提示デバイス。
【請求項４】
前記提示面を構成する前記弾性膜の面は、平滑面である
請求項１に記載の触覚提示デバイス。
【請求項５】
前記提示面を構成する前記弾性膜の面は、凹凸パターンを有する凹凸面である
請求項１に記載の触覚提示デバイス。
【請求項６】
前記触覚提示部と前記駆動部とは、別体として分離されており、
前記空気室と前記加圧室とを連通させる接続チューブを備える
請求項１から５の何れか１項に記載の触覚提示デバイス。
【請求項７】
触覚の提示面を有する触覚提示部と、前記触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、
前記触覚提示部は、前記提示面に沿って配列され、前記提示面側の壁が前記提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、
前記駆動部は、前記空気室毎に設けられ、前記弾性膜が膨出・復元するように、前記空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、
前記空気室は、該空気室の壁を形成し、前記空気室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に前記空気室の外側から内側に膨出するダイアフラムと、
前記押圧面に対向して配置され、前記押圧面を押圧するアクチュエータと、を有する
触覚提示デバイス。
【請求項８】
触覚の提示面を有する触覚提示部と、前記触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、前記触覚提示部は、前記提示面に沿って配列され、前記提示面側の壁が前記提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、前記駆動部は、前記空気室毎に設けられ、前記弾性膜が膨出・復元するように、前記空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、前記空気圧調整部は、前記空気室と連通された加圧室、前記加圧室の壁を形成し、前記加圧室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に前記加圧室の外側から内側に膨出するダイアフラム、及び前記押圧面に対向して配置され、前記押圧面を押圧するアクチュエータを有する触覚提示デバイスと、
接触圧力分布の時系列データを取得し、取得した前記接触圧力分布の時系列データに基づき、前記触覚提示部で前記接触圧力分布の時系列データが再生されるように、各前記空気圧調整部の前記アクチュエータそれぞれを制御する制御部と、を備える
触覚提示システム。
【請求項９】
前記接触圧力分布の時系列データを記憶する記憶部と、
前記制御部は、前記記憶部から前記接触圧力分布の時系列データを取得し、取得した前記接触圧力分布の時系列データに基づき、前記触覚提示部で前記接触圧力分布の時系列データが再生されるように、各前記空気圧調整部の前記アクチュエータそれぞれを制御する
触覚提示システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚提示デバイス及び触覚提示システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、椅子の背面クッションに空気振動用スピーカを埋め込んだ椅子装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の椅子装置では、空気振動用スピーカに２０Hz～６０Hzの１/ｆゆらぎ振動を発生させることで、座っている人の背中に触覚刺激（振動刺激）を付与し、血行をよくして疲労回復を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平６－２８４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の椅子装置では、空気振動用スピーカによる振動刺激を用いるため、人に撫でられているような心地よい触覚刺激を付与することは困難であった。
本発明は、人に撫でられているような心地よい触覚刺激を付与可能な触覚提示デバイス及び触覚提示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の触覚提示デバイスの一態様は、（ａ）触覚の提示面を有する触覚提示部と、触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、（ｂ）触覚提示部は、提示面に沿って配列され、提示面側の壁が提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、（ｃ）駆動部は、空気室毎に設けられ、弾性膜が膨出・復元するように、空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、（ｄ）空気圧調整部は、空気室と連通された加圧室と、（ｅ）加圧室の壁を形成し、加圧室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に加圧室の外側から内側に膨出するダイアフラムと、（ｆ）押圧面に対向して配置され、押圧面を押圧するアクチュエータと、を有することを要旨とする。
【０００６】
本発明の触覚提示デバイスの他の態様は、（ａ）触覚の提示面を有する触覚提示部と、触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、（ｂ）触覚提示部は、提示面に沿って配列され、提示面側の壁が提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、（ｃ）駆動部は、空気室毎に設けられ、弾性膜が膨出・復元するように、空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、（ｄ）空気室は、該空気室の壁を形成し、空気室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に空気室の外側から内側に膨出するダイアフラムと、（ｅ）押圧面に対向して配置され、押圧面を押圧するアクチュエータと、を有することを要旨とする。
【０００７】
本発明の触覚提示システムは、（ａ）触覚の提示面を有する触覚提示部と、触覚提示部を駆動する駆動部とを備え、（ｂ）触覚提示部は、提示面に沿って配列され、提示面側の壁が提示面の法線方向に膨出変形可能な弾性膜で形成された複数の空気室を有し、（ｃ）駆動部は、空気室毎に設けられ、弾性膜が膨出・復元するように、空気室内の空気圧を調整する複数の空気圧調整部を有し、（ｄ）空気圧調整部は、空気室と連通された加圧室、（ｅ）加圧室の壁を形成し、加圧室側の面と反対側の面である押圧面が押圧された場合に加圧室の外側から内側に膨出するダイアフラム、（ｆ）及び押圧面に対向して配置され、押圧面を押圧するアクチュエータを有する触覚提示デバイスと、（ｇ）接触圧力分布の時系列データを取得し、取得した接触圧力分布の時系列データに基づき、触覚提示部で接触圧力分布の時系列データが再生されるように、各空気圧調整部のアクチュエータそれぞれを制御する制御部と、を備えることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る触覚提示システムの全体構成を示す図である。
触覚提示デバイスの構成を示す図である。
提示ユニット及び駆動ユニットの断面構成を示す図である。
提示ユニット及び駆動ユニットの断面構成を示す図である。
触覚入力デバイスの構成を示す図である。
実施例の触覚提示デバイスを分解して示す図である。
空気室内の気圧と大気圧との差圧と、提示ユニットから出力される力の振幅との関係を示す図である。
アクチュエータの入力電流と、提示ユニットから出力される力との関係を示す図である。
実施例２の触覚提示デバイスの周波数特性を示す図である。
第２の実施形態の触覚提示デバイスの構成を示す図である。
提示ユニット及び駆動ユニットの断面構成を示す図である。
提示ユニット及び駆動ユニットの断面構成を示す図である。
変形例に係る提示ユニットの構成を示す図である。
変形例に係る提示ユニットの性能評価結果を示す図である。
変形例に係る提示ユニットの構成を示す図である。
変形例に係る触覚提示部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る触覚提示デバイス及び触覚提示システムの一例を、図１～図１５を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
１．第１の実施形態
１－１触覚提示システムの全体の構成
１－２実施例
２．第２の実施形態
２－１要部の構成
２－２変形例
【００１０】
〈１．第１の実施形態〉
［１－１触覚提示システムの全体の構成］
以下、第１の実施形態に係る触覚提示システムの構成を、図面を参照して説明する。図１は、触覚提示システム１の一構成例を示す図である。図１に示した触覚提示システム１は、心地よい触覚刺激を与えて人をリラックスさせるためのシステムであり、人と人との触覚コミュニケーションによる触覚刺激パターンを記録し、記録した触覚刺激パターンを再生することも可能である。より具体的には、人に撫でられているような心地よい触覚刺激を提示できるシステムである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許