(57)【要約】【課題】擬似痛覚のみを速い反応時間で生成する。【解決手段】この発明の擬似痛覚提供装置は、人間の皮膚を傷つけることがない温度範囲の高温度と低温度の熱運搬体が移動することによって発生する温度変化を、刺激提示部を介して生成する。事前に高温度に設定された高温度熱運搬体と低温度に設定された低温度熱運搬体の移動周期を制御する方法なので、穏やかな温度変化に依存する従来方法よりも、速い反応時間で応答性良く擬似痛覚を生成することが可能になる。また、熱運搬体の移動に伴う接触・乖離によって発生する摩擦感等を生じること無く擬似痛覚のみを生成することが可能になる。【選択図】図１
2010134547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の皮膚を傷つけることがない２つの独立した温度に設定される複数の熱運搬体と、
上記熱運搬体の移動方向の一方の面に一体に装着される断熱体と、
上記断熱体を含む熱運搬体を蓄積する熱運搬体蓄積部と、
上記熱運搬体が移動する軌道と、
上記熱運搬体蓄積部内の上記熱運搬体を上記軌道上に搬出・駆動する運搬体駆動部と、
上記運搬体駆動部の上記熱運搬体の搬出・駆動の周期を制御する駆動制御部と、
上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内高い方の温度に設定する高温度設定部と、
上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内低い方の温度に設定する低温度設定部と、
上記高温度設定部と低温度設定部を制御して上記軌道上を移動する上記複数の熱運搬体を交互に上記高温度と低温度に設定する温度設定制御部と、
上記軌道上の上記熱運搬体を挟んで対向する一部の位置に設けられる刺激提示部と、
を具備する擬似痛覚提供装置。
【請求項２】
請求項１に記載した擬似痛覚提供装置において、
上記軌道と運搬体駆動部とがコンベアで構成されることを特徴とする擬似痛覚提供装置。
【請求項３】
人間の皮膚を傷つけることがない２つの独立した温度に設定される複数の熱運搬体と、
上記熱運搬体の移動方向の一方の面に一体に装着される断熱体と、
上記熱運搬体が移動する閉ループ状の軌道と、
上記軌道上を移動する上記複数の熱運搬体を移動させる運搬体駆動部と、
上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内高い方の温度に設定する高温度設定部と、
上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内低い方の温度に設定する低温度設定部と、
上記高温度設定部と低温度設定部を制御して上記軌道上を移動する上記複数の熱運搬体を交互に上記高温度と低温度に設定する温度設定制御部と、
上記軌道上の上記熱運搬体を挟んで対向する一部の位置に設けられる刺激提示部と、
を具備する擬似痛覚提供装置。
【請求項４】
請求項３に記載した擬似痛覚提供装置において、
上記軌道と運搬体駆動部とが閉ループ状のコンベアで構成されることを特徴とする擬似痛覚提供装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載した擬似痛覚提供装置において、
上記高温度設定部はマイクロ波加熱装置で構成され、上記低温度設定部は冷媒噴射装置で構成されることを特徴とする擬似痛覚提供装置。
【請求項６】
請求項５に記載した擬似痛覚提供装置において、
上記温度設定制御部は、上記熱運搬体の全てを上記高温度と低温度の一方の温度にした後に、当該熱運搬体を選択的に上記他方の温度に制御することを特徴とする擬似痛覚提供装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載した擬似痛覚提供装置において、
上記刺激提示部は、当該刺激提示部の外形よりも小さな刺激凹部を備え、上記刺激凹部は上記刺激提示部よりも厚みが薄く形成されていることを特徴とする擬似痛覚提供装置。
【請求項８】
運搬体駆動部が、熱運搬体蓄積部内の熱運搬体を軌道上に搬出・駆動する運搬体駆動過程と、
駆動制御部が、上記運搬体駆動過程の搬出・駆動周期を制御する駆動制御過程と、
高温度設定部が、上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内高い方の温度に設定する高温度設定過程と、
低温度設定部が、上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内低い方の温度に設定する低温度設定過程と、
温度設定制御部が、上記高温度設定過程と低温度設定過程を制御して上記軌道上を移動する上記複数の熱運搬体を交互に上記高温度と低温度に設定する温度設定制御過程と、
を含む擬似痛覚提供方法。
【請求項９】
運搬体駆動部が、閉ループ状の軌道上を移動する複数の熱運搬体を移動させる運搬体駆動過程と、
高温度設定部が、上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内高い方の温度に設定する高温度設定過程と、
低温度設定部が、上記軌道上に設けられ上記熱運搬体を上記２つの温度の内低い方の温度に設定する低温度設定過程と、
温度設定制御部が、上記高温度設定過程と低温度設定過程を制御して上記軌道上を移動する上記複数の熱運搬体を交互に上記高温度と低温度に設定する温度設定制御過程と、
を含む擬似痛覚提供方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載した擬似痛覚提供方法において、
上記温度設定制御過程は、上記熱運搬体の全てを上記高温度と低温度の一方の温度にした後に、当該熱運搬体を選択的に上記他方の温度に制御する過程であることを特徴とする擬似痛覚提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人間の皮膚を傷つけることが無い範囲の温度を用いて触覚提示を行う装置であり、特に痛み感覚を生成する擬似痛覚提供装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、危険を知らせる時に用いられる注意喚起の方法には、視覚や聴覚に直接作用する警報やサイレン等が用いられていた。一方、コンピュータによって創出された仮想空間や、離れてコミュニケーションを取る遠隔通信環境等においては、注意喚起の方法として警報やサイレンは使い難い場合が多い。つまり、仮想空間における事象や遠隔通信の内容を知覚することが出来ない第三者が近くに位置する状況では、周囲に拡散する警報等は迷惑になるので使えない場合がある。そこで、特定の個人に対して注意喚起が可能な新たな方法の開発が期待されている。
【０００３】
注意を与えるためには、脊髄反射を利用する電気ショックのような方法が、反応時間が速く有効である。しかし、人体の皮膚組織を損傷させる危険がある。皮膚組織を損傷することなく灼熱痛に近い痛覚を生じる方法としてタンベルグのThermal grill illusionと呼ばれる錯覚の存在が知られている（非特許文献１）。
【０００４】
図１１を参照してThermal grill illusionを簡単に説明する。手の甲の反対側（手の平）に、指先側から手首方向に向けて短冊状の温パネル１３０ａ，１３０ｂと冷パネル１３１ａ，１３１ｂ（以降、ａ，ｂは省略する）が交互に複数個配置され、手の平がそれらパネルに接触している。温パネル１３０の温度は約４０℃、冷パネル１３１の温度は約２０℃に設定されている。どちらの温度も火傷をしない温度に設定されているが、約４０℃と２０℃の温度刺激を同時に与えることで灼熱痛に近い痛みを人間に錯覚させることが出来る。この方法による擬似痛覚の発生は、その刺激を与えた時に、痛覚と関係が高い脳の前帯状回（２４野）の血流が増加することで確認されている。
【０００５】
仮想空間や遠隔通信環境における注意喚起にこの方法を用いることは、その反応時間の遅さから困難であった。例えば、温パネル１３０と冷パネル１３１にペルチェ素子を用いた場合、パネルの大きさや供給する電流値にもよるが、−５〜５０℃の範囲の制御に関して２０℃/秒というのが最も速い報告である（非特許文献２）。つまり、体温若しくは室温程度の温度にある温パネル１３０と冷パネル１３１とに、約２０℃の温度差を発生させるのに約１秒の時間が必要である。したがって、人間は穏やかにじんわりと痛みを感じることになる。一度与えた痛みを除去する場合も同様である。このように従来の方法では、速い反応時間で擬似痛覚を生成することが出来なかった。特にペルチェ素子においては、温度を下げる制御を高速に行うことが難しい。
【０００６】
そのペルチェ素子の温度変化の応答性を改善する工夫が特許文献１に開示されている。図１２を参照して特許文献１の方法を簡単に説明する。方形状の熱情報出力部２は、熱制御用素子１がｉ行ｊ列のマトリックス状に配置されて形成される。各熱制御用素子１は、主素子１ａと、主素子１ａに隣接して配置される補助素子１ｂとから構成される。特許文献１の方法は、制御目標位置に対応する熱制御素子１を構成する主素子１ａと補助素子１ｂとを同時に制御することで温度制御の追従性の向上を図ったものである。
【非特許文献１】Craig AD,Bushnell MC.The thermal grill illusion:unmasking the burn of cold pain. Science.1994;265:252-5.
【非特許文献２】D.G Caldwell,A.Wardle, and M.Goodwin,”Telepresence:Visual, audio and tactile feedback and control of a twin armed mobile robot”,Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation,1994,part 1,244-249
【特許文献１】特開２０００−１１２５３６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法を用いても、仮想空間や遠隔通信環境に用いて好適な擬似痛覚を生成するために必要な、速い反応時間の温度変化を発生させることが出来なかった。この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、人体の細胞組織を傷つけることなく擬似痛覚を速い反応時間で生成する擬似痛覚提供装置と、その方法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】
【０００８】
この発明の擬似痛覚提供装置は、人間の皮膚を傷つけることがない２つの独立した温度に設定される複数の熱運搬体と、その熱運搬体の移動方向の一方の面に一体に装着される断熱体と、断熱体を含む熱運搬体を蓄積する熱運搬体蓄積部と、熱運搬体が移動する軌道と、熱運搬体蓄積部内の上記熱運搬体を軌道上に搬出・駆動する運搬体駆動部と、運搬体駆動部の熱運搬体の搬出・駆動周期を制御する駆動制御部と、軌道上に設けられ熱運搬体を高温度に設定する高温度設定部と、軌道上に設けられ熱運搬体を低温度に設定する低温度設定部と、高温度設定部と低温度設定部を制御して軌道上を移動する複数の熱運搬体を交互に高温度と低温度に設定する温度設定制御部と、軌道上の熱運搬体を挟んで対向する一部の位置に設けられる刺激提示部と、を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
人間の温度感覚は、空間解像度は低いが時間解像度は高いことが知られている。この発明は、その時間解像度の高い温度感覚を利用してThermal grill illusionと同等の擬似痛覚を生成するものである。つまり、事前に高温度に設定された高温度熱運搬体と低温度に設定された低温度熱運搬体の移動周期を制御する方法なので、穏やかな温度変化に依存する従来方法よりも、速い反応時間で応答性良く擬似痛覚を生成することが可能になる。また、異なる温度を持つ熱運搬体の移動で温度変化を生成し、その温度変化を刺激提示部を介して人体に与えるため、熱運搬体が直接指等の人体に接触することが無い。よって、熱運搬体の移動に伴う接触・乖離によって発生する摩擦感等を生じること無く擬似痛覚のみを生成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１１】
図１にこの発明の擬似痛覚提供装置１００の機能構成例を示す。図１のＡ−Ａ線断面を図２に示す。擬似痛覚提供装置１００は、複数の熱運搬体６、断熱体６ａ、熱運搬体蓄積部５、軌道１０、運搬体駆動部７、駆動制御部９、高温度設定部４、低温度設定部３、温度設定制御部８、刺激提示部１２を具備する。
【００１２】
複数の熱運搬体６は、それぞれが人体の皮膚を傷つけることがない２つの独立した温度に設定される。断熱体６ａは熱運搬体６の移動方向の一方の面に熱運搬体６と一体に装着される。断熱体６ａを含む複数の熱運搬体６は熱運搬体蓄積部５に蓄積される。熱運搬体６はこの実施例では直線状の軌道１０の上を移動する。
【００１３】
熱運搬体蓄積部５は、軌道１０の一方の端に、図２に示すように複数の熱運搬体６を鉛直方向に積層して蓄え、軌道１０の延長方向の中央部に熱運搬体６の中心を合わせた位置に設けられる。運搬体駆動部７は、例えば回転する４枚の羽７ａを備え、反時計方向に回転する羽７ａが、熱運搬体蓄積部５の最下部に位置する熱運搬体６を軌道１０上に搬出・駆動する。駆動制御部９は、運搬体駆動部７の羽７ａの回転速度を制御することで、熱運搬体６の搬出・駆動周期を制御する。
【００１４】
高温設定部４は軌道１０上に設けられ、熱運搬体６を上記した高温度に設定する。高温度は、長い時間皮膚に接触しても低温火傷をする心配の無い３０℃以上〜４０℃未満の温度に設定するのが良く、例えば３５℃に設定される。低温度設定部３も軌道１０上に設けられ、熱運搬体６を上記した低温度に設定する。低温度は、長い時間皮膚に接触しても凍傷の心配の無い２０℃以下〜１０℃以上の温度に設定するのが良く、例えば１５℃に設定される。
【００１５】
高温度設定部４と低温度設定部３の動作は、温度設定制御部８によって制御される。低温度設定部３の軌道１０の延長方向に隣接して、軌道１０上の熱運搬体６を挟んで対向する一部に刺激提示部１２が設けられる。
【００１６】
以上のように構成された擬似痛覚提供装置１００は、高温度と低温度に設定された熱運搬体６の持つ熱を刺激提示部１２を介して人体の例えば指先に与えることが出来る。よって、駆動制御部９が熱運搬体６の搬出・駆動周期を制御することで擬似痛覚を生成するために必要な、速い反応時間の温度変化を生成することが可能である。また、熱運搬体６が直接人体の一部に接触することが無いので、熱運搬体の移動に伴う接触・乖離によって発生する摩擦感を生じること無く擬似痛覚のみを生成することが出来る。
【００１７】
以降、温度設定の具体例や熱運搬体６の駆動周期制御の具体例を示し、この発明を更に詳細に説明する。まず温度設定方法について説明する。
【００１８】
〔熱運搬体〕
温度設定の説明するに当たり、熱運搬体６を説明する。図３に熱運搬体６の一例を示す。図３ａは、断熱体６ａが一体に装着された熱運搬体６の斜視図である。図３ｂは、Ｂ−Ｂ線断面を示す図である。熱運搬体６の外観は、移動方向の長さが長い直方体であり、軌道１０と反対側の面がえぐられてバスダブ形状を形成している。その大きさは例えば単４形電池の長さを半分程度にした大きさである。
【００１９】
熱運搬体６の内部には、熱吸収体６ｂが充填されている。熱吸収体６ｂは例えばスポンジ等の給水体で構成され、高温度設定部４と低温度設定部３から供給されるそれぞれの温度に設定された水を吸収する。
【００２０】
熱運搬体６の移動方向の一方の面には、断熱体６ａが一体に装着される。断熱体６ａは熱伝導率の低い材料、例えば紙材料で構成される。
【００２１】
〔温度設定方法〕
熱運搬体６は、運搬体駆動部７の反時計方向に回転する羽７ａが、運搬体蓄積部５に蓄積された最下部に位置する熱運搬体６を押し出すことで軌道１０上に搬出される。図２においては、軌道１０上に２個の熱運搬体６″，６′が断熱体６ａ′を挟んで隣接して位置している様子を示している。このように軌道１０上には、熱運搬体が隙間無く並ぶ。つまり、熱運搬体は、運搬体駆動部７の羽７ａによって、運搬体蓄積部５の最下部の熱運搬体６が順次、軌道１０上に押し出されることによって移動する。
【００２２】
温度設定は、高温度設定部４と低温度設定部３の直下に熱運搬体６が位置する時に行われる。高温度設定部４は、例えば３５℃の高温度に設定された温水を蓄えるタンク４ｃと、バルブ４ｂと、ノズル４ａを備える（図２）。低温度設定部３は例えば１５℃の低温度に設定された水を蓄えるタンク３ｃと、バルブ３ｂと、ノズル３ａを備える。
【００２３】
温水及び水を蓄えるタンク４ｃと３ｃ自身に温度設定機能を備えていても良い。それぞれの温度に設定された水は、温度設定制御部８によって開閉が制御されるバルブ４ｂ，３ｂを介してそれぞれのノズル４ａ，３ａから、熱運搬体６の熱吸収体６ｂに注入される。
【００２４】
温度設定制御部８は、高温度設定部４の直下に熱運搬体６が位置すると高温度設定部４のバルブ４ｂの一定時間の開放を指示する。このバルブ４ｂの開放の指示は、この実施例の場合、１個おきの熱運搬体６に対して行われる。温水が注入されなかった熱運搬体６に対しては、その熱運搬体６が低温度設定部３の直下に位置した時に、温度設定制御部８はバルブ３ｂの一定時間の開放を指示する。このように１個おきの熱運搬体６に対して温水と水を注入する動作制御は、各温度設定部３，４の直下に熱運搬体６の位置検出をするスイッチを設けることで簡単に実現出来る。または、温度設定制御部８の動作を運搬体駆動部７の駆動周期と連動させることでも簡単に実現することが可能である。
【００２５】
以上のように温度設定制御部８と高温度設定部４と低温度設定部３とが動作することにより、軌道１０上に並ぶ熱運搬体６を、交互に高温度と低温度に設定することが出来る。１個おきに高温度と低温度に設定された熱運搬体６は、順次、運搬体駆動部７によって押し出され、熱運搬体６の熱吸収体６ａ側に位置する刺激提示部１２の直下を通過する。
【００２６】
〔熱運搬体の移動周期と擬似痛覚との関係〕
図４に熱運搬体６の移動に伴う高温度と低温度の切り替え周期と被験者が痛みと感じる確率との関係を示す。横軸は高温度と低温度の切り替え周期を（Ｈｚ）で表す。縦軸は被験者が痛みと感じる確率である。
【００２７】
人間は、高温度と低温度の切り替え速度が遅いと、高温度の温かさと低温度の冷たさを交互に感じるだけで、痛みとして知覚することが無い。逆に切り替え速度が速いと、高温度と低温度が平均化された一定の温度として感じるだけである。その両者の間に痛みと感じる切り替え速度が存在する。つまり、切り替え速度に対する痛みと感じる確率の特性は、大雑把にいって上に凸の放物線を描く。
【００２８】
この特性を用いれば、切り替え速度（熱運搬体の移動周期）を変えることで擬似痛覚の生成を制御することが出来る。例えば、擬似痛覚を生成しない場合は、切り替え速度を低速にしておき、痛みを生成する場合は切り替え速度を速くする。または、逆に擬似痛覚を生成しない場合の切り替え速度を高速にしておき、痛みを生成する場合に痛みと感じる確率が１に近くなる速度に減速するように制御しても良い。
【００２９】
〔熱運搬体の移動周期制御〕
図５に擬似痛覚提供装置１００の動作フローを示し、熱運搬体６の移動周期制御の方法を説明する。運搬体駆動部７は、熱運搬体蓄積部５内の熱運搬体６を軌道１０上に搬出・駆動する（ステップＳ７）。駆動制御部９は、外部からの刺激発生指示に基づいて熱運搬体６の搬出・駆動周期、つまり熱運搬体の移動周期を制御する（ステップＳ９）。刺激発生が無い場合（ステップＳ９０のＮ）は、熱運搬体６の移動周期を例えば１Ｈｚに制御する（ステップＳ９２）。図１に示す運搬体駆動部７の場合は、羽７ａが直交する４枚で構成されるので、その回転数は３０ｒｐｍに設定される。
【００３０】
温度設定制御部８は、高温度設定部４と低温度設定部３の動作を制御して熱運搬体６を交互に高温度と低温度に設定する（ステップＳ８）。刺激発生の指示が無い場合は、図示しない動作終了を指示する動作終了指示信号が入力される（ステップＳ４０）まで、熱運搬体６の移動周期は１Ｈｚが維持される。
【００３１】
刺激発生が有りの場合（ステップＳ９０のＹ）は、熱運搬体６の移動周期を例えば５Ｈｚに制御する（ステップＳ９１）。この例の場合、運搬体駆動部７の羽７ａの回転数は１５０ｒｐｍに設定される。この場合、被験者が例えば指を刺激提示部１２に接触させていると、擬似痛覚を感じることになる。
【００３２】
実施例１の擬似痛覚提供装置１００は、熱運搬体６の搬出・駆動を４枚の羽が回転する運搬体駆動部７で行う例で説明を行ったが、それをコンベアで行っても良い。図６に熱運搬体６の搬出・駆動をコンベアでおこなうようにした擬似痛覚提供装置６００の例を示す。図６では、低温度設定部３、高温度設定部４、熱運搬体蓄積部５、温度設定制御部８を省略している。また、図１の軌道１０は、コンベア３０に置き換えられている。駆動制御部９′は、コンベア３０の移動速度を制御する。
【００３３】
駆動制御部９′は、熱運搬体６の移動方向の長さを約２ｃｍ（単４形電池の約半分）と仮定すると、刺激発生時にはコンベア３０の速度を１０ｃｍ/秒に制御する。刺激を発生させないときは、熱運搬体６の移動周期＝１Ｈｚに相当する２ｃｍ/秒にコンベア３０の移動速度を減速させる。このように軌道１０と運搬体駆動部７とをコンベア３０で構成することも可能である。
【００３４】
また、高温度設定部４と低温度設定部３も実施例１に限定されない。高温度設定部４は例えばマイクロ波加熱装置で構成しても良い。水は、２.４５ＧＨｚのマイクロ波をよく吸収するので、水分を含ませた熱吸収体６ｂを過熱するのに有効である。この場合、熱運搬体蓄積部５に蓄えられる熱運搬体６の熱吸収体６ｂには予め水分を含ませて置く。また、マイクロ波は、ゴムなどの熱伝導性の悪い絶縁体の加熱に適しているので、熱運搬体６をゴム材料で形成するようにしても良い。
【００３５】
マイクロ波加熱装置と組み合わせる低温度設定部３は、冷媒の噴射装置で構成すると良い。既知の温度の熱運搬体６を例えば１５℃に冷却するには、所定の温度の冷媒を所定量噴射すれば良いので、温度設定制御部８を所定の時間内にその動作が行えるように構成する。低温度設定部３が、熱運搬体６に冷媒を噴射する条件を一定にするためには、例えば、全ての熱運搬体６をマイクロ波加熱装置で高温度にした後に、１個おきに熱運搬体６を冷却するようにしても良い。この場合、高温度設定部４は温水を熱吸収体６ｂに注入する方式でも良い。このように全ての熱運搬体６が高温度に設定されていれば、１個置きの熱運搬体６に一定条件の冷媒を噴射することで、高温度と低温度の熱運搬体６を交互に作ることが出来る。或いは、非接触で対象物の表面温度を測定することが可能な放射温度計を低温度設定部３に設け、測定した表面温度に応じて冷媒の噴射条件をその都度変えるようにしても良い。なお、高温度と低温度の設定の順番は逆でも構わない。
【００３６】
以上、説明した実施例１は、擬似痛覚提供装置として動作する時間が有限である。つまり、熱運搬体蓄積部５に蓄えてある熱運搬体６の数によって、その動作時間が制限される。そこで、動作時間を無限に出来る変形例を次に説明する。
【００３７】
〔変形例１〕
図７に変形例１の擬似痛覚提供装置７００の機能構成例を示す。擬似痛覚提供装置７００は、軌道７０が閉ループである点と、熱運搬体蓄積部５を備えない点が、実施例１と異なる。閉ループ状の軌道７０の上に熱運搬体６が移動する点と、運搬体駆動部７が熱運搬体６を移動させる点は同じである。運搬体駆動部７の羽７ａが回転して熱運搬体６を駆動するので、羽７ａが回転する範囲の軌道７０上の熱運搬体６はやや間隔を空けて配置される。しかし、それ以外の軌道７０上の熱運搬体６は隙間を空けずに配置される。また、実施例１では必ずしも必要で無かった軌道１０の延長方向に平行して設けられる壁７０ａと７０ｂが、軌道７０に設けられている。
【００３８】
この壁が、閉ループ状の軌道７０内を移動する熱運搬体６の方向転換を行わせる。図７では、閉ループ状の軌道７０内の曲がり角を、熱運搬体６が向きを変えて移動する様子の概容を破線で示している。図７では、軌道７０上の全ての熱運搬体６の表記は省略している。曲がり角の壁は、熱運搬体６の方向変化を滑らかにさせる目的で、内側の壁７０ｂと外側の壁７０ａとの間隔が一定では無く、間隔の広い部分が設けられている。
【００３９】
閉ループ状の軌道７０の全周に渡って、上記した壁７０ａ，７０ｂを設けることで、有限個の熱運搬体６で無限の時間、擬似痛覚提供装置７００を動作させることが可能になる。
なお、変形例１も実施例１と同様に運搬体駆動部７を閉ループ状のコンベア８０に置き換えることが可能である。
【００４０】
図８に閉ループ状の軌道８０内に、その閉ループに沿う閉ループ状のコンベア９０を設けた擬似痛覚提供装置８００の機能構成例を示す。駆動制御部８１は、コンベア８０の動作を制御するものである。その動作は上記した説明と同じである。
【００４１】
〔変形例２〕
上記した実施例では、高温度設定部４と低温度設定部３が軌道上に隣接する構成で説明を行ったが、この発明はその例に限定されない。軌道に熱運搬体の移動方向を分岐させる分岐部を設け、高温度設定部と低温度設定部を並行して設ける構成も考えられる。
【００４２】
図９に分岐部を設けた擬似痛覚提供装置９００の機構構成の概要を示し、説明に必要に必要な構成のみを示す。また、軌道１１０上の熱運搬体６の表記も一部分のみを表記している。擬似痛覚提供装置９００は、閉ループ状の軌道１１０の一部に熱運搬体の移動方向を分岐させる分岐部１１１が設けられる。その分岐部１１１を挟んだ軌道１１０の両側に第１運搬体駆動部１１２と第２運搬体駆動部１１３が設けられる。第１・第２運搬体駆動部１１２，１１３は、交互に回転することで熱運搬体６を分岐させると共に移動させる。分岐した一方の軌道１１０は、低温度槽１１４内を挿通する。他方の軌道は高温度槽１１５内を挿通する。それぞれの槽を通過した熱運搬体６は、合流部１１６で合流して一筋の熱運搬体６の並びとなる。
【００４３】
低温度槽１１４は、例えば１５℃の低温度に設定され、高温度槽１１５は例えば３５℃の高温度に設定される。それぞれを通過した熱運搬体６はそれぞれの温度に設定される。
【００４４】
なお、刺激提示部１２は、熱運搬体６の表面に可能な限り近接して配置されるのが好ましい。したがって、刺激提示部１２は、例えば熱伝導度が高く、厚さの薄い銅箔等で構成する方法が考えられる。しかし、刺激提示部１２の全体を銅箔で構成すると必要な強度が得られない場合がある。そこで、例えば指先等の一部の皮膚を、熱運搬体６に近接させる刺激凹部を設ける構成が考えられる。
【００４５】
図１０に刺激提示部２に刺激凹部１２ａを設けた例を示す。図１０は、刺激提示部１２を熱運搬体６の移動方向の面で切断した断面を示す図である。刺激提示部１２には、刺激提示部１２の外形よりも小さな刺激凹部１２ａが設けられ、その刺激凹部１２ａは刺激提示部１２よりも厚みの薄い薄板１２ｂによって形成される。その刺激凹部１２ａの大きさは例えば指先の大きさよりも小さいので、指先の柔軟性によって皮膚は直接薄板１２ｂに接触することが出来る。また、刺激提供部１２全体の強度は、厚みの厚い刺激提示部１２によって確保することが可能である。このように、刺激提示部１２に刺激凹部１２ａを設けることで、より効率良く、熱運搬体６の熱を人体に与えることが可能である。
【００４６】
以上述べたようにこの発明の擬似痛覚提供装置によれば、熱運搬体の移動に伴う接触・乖離によって発生する摩擦感を生じること無く擬似痛覚のみを生成することが可能になる。
【００４７】
この発明の技術思想に基づく擬似痛覚提供装置とその方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、軌道１０の刺激提示部１２を除く部分に温度維持及び安全性の観点でカバーを設けても良い。そのカバーは、例えば熱伝導度の低いシリコン材料で厚みが厚いものを用いると良い。また、熱運搬体に外部から高温度と低温度を与える例で説明を行ったが、熱運搬体自身がそれぞれ高温度と低温度を発生するものであっても良い。例えば、ジュール熱を用いる方法やペルチェ素子を用いる方法が考えられる。このように人体の皮膚を傷つけることの無い２種類の温度が得られれば、どのような手段でも構わない。
【００４８】
また、熱運搬体の移動も、運搬体駆動部やコンベアで行う例を説明したが、熱運搬体自身に駆動力を持たせ、熱運搬体自身を移動可能にするようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の擬似痛覚提供装置１００の機能構成例を示す図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図３は熱運搬体６の一例を示す図であり、図３ａは熱運搬体６の外観を示す斜視図、図３ｂはＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】熱運搬体６の移動に伴う高温度と低温度の切り替え周期と被験者が痛みと感じる確率との関係を示す図。
【図５】擬似痛覚提供装置１００の動作フローを示す図。
【図６】この発明の擬似痛覚提供装置６００の一部の機能構成例を示す図。
【図７】変形例１の擬似痛覚提供装置７００の機能構成例を示す図。
【図８】擬似痛覚提供装置８００の動作フローを示す図。
【図９】分岐部を設けた擬似痛覚提供装置９００の機構構成の概要を示す図。
【図１０】刺激提示部１２に刺激凹部１２ａを設けた例を示す図。
【図１１】非特許文献１に開示されたThermal grill illusionを説明する図。
【図１２】特許文献１に開示されたペルチェ素子の温度制御方法を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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