情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

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仮想空間における“つまみ動作”を用いた
能動的関節位置移動による指の伸縮錯覚の誘発石原由貴†1遠藤孝則†2

概要：手・膝等の伸縮錯覚を提示することにより, CRPS 等の慢性疼痛が軽減されることが先行研究によって示されている. 先行研究では対象となる身体部位の視覚的な伸縮イメージと共に, 押し込む/引っ張る触覚刺激を身体部位に与えることにより, 強固な伸縮錯覚の誘起を実現している. しかしながら, 触覚を与えるためには補助者が必要となることから, 簡易に実施することが困難である. そこで本研究では, 体験者自身の能動的な操作による伸縮錯覚の強化について検討を行い, 伸縮を予期させる身体所作による入力（つまみ動作）を取り入れた伸縮錯覚の誘発環境を制作した. さらに, 伸縮錯覚における能動的伸縮意思と伸縮を予期させる身体所作が, 伸縮錯覚の強度にどのような影響を及ぼすのか明らかにするため, 被験者実験を行った. 結果, 従来の視覚-触覚の同期により誘起される錯覚強度には及ばないものの, 能動的な伸縮錯覚及び, 伸縮を予期させる身体所作による入力が, 視覚刺激のみで受動的に提示される伸縮錯覚の誘起よりも強固になることが示唆された.

1. 背景

2. 制作

身体部位の視覚的モーフィング像の提示により, 手・膝体験者自身の能動的な操作による伸縮錯覚の誘起につい等の伸縮感と共に, 伸縮感が得られた部位に対し CRPS 等て検討するため, 著者らは Meta Quest 向けのアプリケーシの慢性疼痛が軽減されることが, 先行研究により示されてョン“Weird Chillout”を制作した[5]. これは HMD のハンドいる[1-3]. これらの例では対象となる身体部位を覆い隠すトラッキング機能を用いて, 左手の関節付近を右手の親指ように提示される, 身体部位が伸び縮みする視覚イメージと人差し指でピンチする, あるいは洗濯バサミを模したオと同期したタイミングで, その部位を優しく押しこむ/引ブジェクトで挟みこむ「つまみ動作」を行った状態で, 右っぱる触覚刺激を同時に付与し, 強固な伸縮錯覚及び疼痛手あるいは左手の位置を移動させることで, ピンチされた抑制効果を誘起している. この伸縮錯覚は視覚提示のみに関節部分が移動し, 左手の指が伸びたような形状を提示す

よっても伸縮錯覚の誘起が可能であると報告がなされている機能が備わっている（図 1）. このアプリケーションの体るが[3], その疼痛抑制効果は視覚-触覚が同期していた場

験者からは「指が本当に伸びた感じがする」「手の関節がグ合よりも劣ることが示されている[2]. しかし視覚-触覚がチャグチャになって変な感じがする」といった意見が得ら同期した伸縮錯覚の誘起には, 患部を引っ張る補助者が必れ, 一定の身体変形感が得られたことがインタビューによ要となる. 伸縮錯覚は継続して実施することにより, 疼痛る聞き取りレベルで示された．の抑制効果がより高まること[2,3]が示唆されていることからも, 補助者無しで, 簡易に実施・継続できる伸縮錯覚の誘起環境の検討が重要となる.
簡易的な環境で強固な伸縮錯覚を誘起するためには, 補助者が必要となってしまう視覚-触覚の同期に代わる, 新たな伸縮錯覚の誘起手法が必要となる. 腕の運動錯覚を誘起する実験においては, 能動的な運動意思が視覚的な運動の提示により誘起される運動錯覚を強化することが報告さ

図 1

Weird Chillout による指の伸長れている[4]. そこで本研究では, 一般家庭向けに販売されている HMD のハンドトラッキング機能をベースとした,指の伸縮錯覚は提示された手の CG モデル自体の形状の体験者自身の能動的操作を用いた伸縮錯覚の誘起環境を作みによってもある程度もたらされることが予想される[3]成し, 能動的操作が伸縮錯覚の強度にどのような影響を与が, 本環境に取り入れた「つまみ動作」による体験者自身えるかについて, 検討を行った.の能動的な手の関節位置の移動操作が, 伸縮錯覚の強度にどのような影響を及ぼしているのかは, 明らかになっていない. そこで本研究ではⅠ.体験者自身の能動的な伸縮意†1 金沢工業大学†2 (株)GOCCO.

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思及びⅡ.伸縮を予期させる身体所作による入力（つまみ動

他の条件における人差し指が伸びるスピードは, 伸縮前の作）が伸縮錯覚にどのような影響を及ぼすのかを被験者実

自然な指の長さから, ボタンを押下して 2 秒後に最大の指験により, 明らかにする. 著者が認知科学会第 40 回大会にの長さとなるよう, 調整した. また, ③[Active-Action]以外おいて報告した実験においては, Ⅰ,Ⅱ双方の伸縮錯覚にの条件においては, 右手は常に実験参加者の膝の上に置か対する明確な影響の程度を計測することができなかった

れた.

[6]. この理由として, 従来から伸縮錯覚の誘起に用いられている視覚-触覚の同期による伸縮錯覚の強度が非常に強く, 7 件法によるアンケートによる調査では, 他の条件で感じられた伸縮錯覚の程度に対する回答が曖昧なものになっ伸縮後てしまった可能性がある. そこで本研究では, 視覚-触覚が同期する条件を基準に回答を行うマグニチュード推定法を用いた, 従来手法と比較した伸縮錯覚の強度を明らかにす

伸縮前る.

3. 実験
Passive−Action

Passive−Toggle

Active−Action

Active−Toggle

Control

補助者が引っ張る

見ているだけ見ているだけボタンによる操作

実際の姿勢と異なる

視覚-触覚の同期

視覚のみ

視覚-予期させる所作

視覚のみ

Control

受動的に伸縮受動的に伸縮能動的に伸縮能動的に伸縮受動的に伸縮①

3.1 手の提示条件
本実験では家庭用の HMD（Meta Quest Pro）を使用した
左手の人差し指に対する伸縮錯覚の誘発実験を行った. 実験参加者は HMD を装着した状態で机の前に座る. 左手は②

図 2③④⑤<手の提示条件>

人指し指を立て, 他の指は握りこんだ姿勢を取り, 握り込んだ指が下にくるよう, 机に設置した姿勢を取る. その上で, 下記の<手の提示条件>を提示する.
① [Passive-Action]

3.2 評価方法
最も錯覚強度が強くなることが予想される【Passive-

補助者により指が引っ張られるタAction 条件】と比較し, 他の条件の錯覚強度がどの程度でイミングと同期して提示される人差し指の伸縮イあるか計測するため, マグニチュード推定による錯覚強度メージを提示（視覚-触覚の同期:受動的に伸縮）の申告を行ってもらう. 実験参加者は【Passive-Action 条件】② [Passive-Toggle]

人差し指の伸縮イメージを提示（視覚のみ:受動的に伸縮）③ [Active-Action]

体験者自身が, 右手で左手の人差し指第一関節の近くの空間をつまんで引っ張る仕草

時の「CG の手の形状と自分の手の形状が一致している感覚の強さ」を 10 とした場合に, 各試行の錯覚強度がどの程度であったかについて, 回答する（例：同程度であれば 10,半分程度であれば 5, 2 倍であれば 20. 1 刻みで回答. ）（つまみ動作）を実施。その動きに同期した人差し

さらに, 主観的評価指標として, アンケートによる評価

指の伸縮イメージを提示（視覚-伸縮を予期させるを実施する. 主観的な左手人指し指の伸縮感, CG の左手に右手の操作:能動的に伸縮）

対する身体所有感, 自己主体感に関連した設問にて構成さ④ [Active-Toggle]

体験者自身によるコントローラーれた 4 問（表 1）を実験参加者に提示し,これらの項目につのボタン操作に同期した人差し指の伸縮イメージ

いて 7 件法（−3:全くそう思わない〜 3:とてもそう思う）でを提示（視覚のみ:能動的に伸縮）回答を求めた.

⑤ [Control]

視覚的な手の姿勢と実際の手の姿勢が異

表 1

アンケートの設問

なる状態下での, 人差し指の伸縮イメージを提示（ハンドトラッキングを無効にした上で,[Passive-Toggle]条件と同様の提示を実施. CG の手は一本指を立てた姿勢で提示されるが, この条件のみ,本物の左手は全ての指を開き, 指を浮かせた状態で実施する）
それぞれの<手の提示条件>において, HMD 内にて提示さ

分類

設問

指の伸縮感

Q1:自分の指が本当に伸縮しているように感じた

身体所有感

Q2: CG の手が自分の手であるかのように感
じた

自己主体感
（運動）

Q3: 自分の意思で CG の手を動かすことができるように感じた

自己主体感（形状変化）

Q4: 指の長さを思い通りに変化させることができると感じた

れる指の伸縮前・伸縮後の様子を図 2 に示す. いずれの<手の提示条件>においても, 人差し指の最大長は 20cm を元のまた客観的指標として, 伸縮刺激を提示した後, 左手の指に付加した長さとしている. ③[Active-Action]は操作し人差し指がどの程度伸びたと感じたのか, 計測を行ったている右手のピンチ位置の移動スピードと同様であるが,（ドリフト量の計測）. 実験内にて提示する, ドリフト量© 2024 Information Processing Society of Japan821

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IPSJ Interaction 2024の計測フェーズにおいては, 左手の CG モデルを非表示にし, 手前から奥にかけて 2cm 幅のカラーコードを仮想空間内の机の天板に提示する. このカラーコードは 1 色毎にアルファベットが 1 文字記載され, 実験参加者は 左手の人差し指の腹があると感じる位置の色またはカラーコードに記載された文字を回答する.
3.3 実験手続き
本実験では金沢工業大学の学生 8 名（男性 4 名, 女性 4名; 平均年齢 21 歳; 内男性 2 名のみ左利き）を対象とした人差し指の伸縮錯覚の誘発実験を行った.
実験参加者はテーブルの前に座り, 事前に仮想空間内で行う操作について口頭で説明を受けた上で, HMD を装着した. HMD 内で提示する仮想空間内には, 実験参加者の前に配置されているテーブルと同じ高さに合わせた CG のテー
ブル, 実験参加者の左右の手の位置・動きと連動した CG の手が表示される.左手の姿勢は基本的には人差し指を一本立てた姿勢を取り, CG 上のテーブル上面中央のガイドに人差し指が配置されるように合わせた.
左手の配置完了後, テーブル上にカラーコードを示し,

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4. 結果
4.1 【Passive-Action 条件】との錯覚強度の比較
図 3 は「CG の手の形状と自分の手の形状が一致している感覚の強さ」についての回答についての実験参加者平均を示したものである. これについて<手の提示条件>を要因とした, １要因被験者内分散分析を行ったところ, 主効果が有意であった（F (4, 28) = 13.71, p < .001, 𝜂! = .46）. そこで Holm 法による多重比較を行ったところ, ①[PassiveAction]が②[Passive-Toggle], ④[Active-Toggle], ⑤[Control]と比較して有意に評定値が高い傾向が示された（多重比較の結果は図 3 のグラフ内に記載）. また, ③[Active-Action]
は②[Passive-Toggle] と比較して有意に評定値が高い傾向が示された. この結果は, 今回用意した条件と比較して,視覚-触覚が同期する①[Passive-Action]の伸縮錯覚が強固であることを示している. しかし, ①[Passive-Action]と③[Active-Action]の間に対しては有意な差異は見られなかった こ と か ら , ③ [Active-Action] の 伸 縮 錯 覚 の 強 度 は , ①[Passive-Action]には劣るものの, 他の条件よりも強固な伸縮錯覚を誘起していた可能性が示唆されている.

左手の人差し指を最大値まで伸ばした際, 実験参加者からCGの手の形状と自分の手の形状が一致している感覚の強さ見た人差し指の腹の位置がどこにあるように見えるかについて聞き取りを行った. その後, カラーコードを非表示に

12.5

*
***

した上で指の長さを自然な長さへと戻し, つまみ動作によ

実験時には, 指を最大値まで伸ばす指の伸長（2 秒程度）と指の収縮（2 秒程度）を交互に繰り返し行う. この指の伸縮 操 作 フ ェ ー ズ を 開 始 し て 27 秒 後 に , テ ー ブ ル 上 に「Stretch」という文字が表示される. この表示の後, 実験参加者は直ちに指を最大値まで伸ばし, 伸縮操作を開始して

Positive-Action = 10で実験内の手続きについて練習を行った.

***

10.0

る人差し指の伸縮操作に慣れるため③[Active-Action]条件***

7.55.02.50.030 秒を経過するまで最大値の長さを保持し続ける. その後,手の CG モデルが消え, ドリフト量の計測のために, テーブル上にはカラーコードが表示される. この際, 実験参加者は可能な限り素早く左手の人差し指の腹があると感じる

Passive−Action①

位置のカラーコードの色ないし記載の文字を口頭で回答した. ドリフト量の回答後, 実験参加者は両手をリラックスさせた状態にし,「CG の手の形状と自分の手の形状が一致している感覚の強さ」への回答と, アンケートへの回答を口頭にて行う（アンケートについては, 実験者がランダムな順序で読み上げ, １試行毎に異なる設問の順序で回答を行った）.
人差し指の伸縮操作フェーズからアンケートへの回答までを 1 試行とし, 実験参加者 1 名に対し, 5 種の<手の提示条件>をランダムに 2 周分提示した（計 10 試行. 連続して同じ条件を提示しない順序で提示）. また手の緊張をほぐすため, 実験参加者は 1 試行毎に数回両手を握る・開く動きを行った後, 次の試行に移る.

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Passive−Toggle②

Positive−Action③Mode

図 3Positive−Toggle④Control⑤*** p < .01* p < .05

【Passive-Action 条件】との錯覚強度の比較

4.2 アンケート
図 4 はアンケートの各設問への回答について, 各実験参加者の各設問に対する<手の提示条件>毎の回答の実験参加者平均を示したものである. 各設問における<手の提示条件>を要因とした, １要因被験者内分散分析を行ったところ, 全ての条件において, 主効果が有意であった（Q1: F(4, 28) = 10.70, p < .001, 𝜂! = .52 ; Q2: F (4, 28) = 8.42, p < .001,
𝜂! = .44 ; Q3: F (4, 28) = 25.84, p < .001, 𝜂! = .69 ; Q4: F (4,28) = 19.95, p < .001, 𝜂! = .65）. こちらもアンケート設問

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毎に, Holm 法による多重比較を行った.

示された（以下, アンケートに対する多重比較の結果は図Q1: 自分の指が本当に伸縮しているように感じた*

Level of Agreement*

4 のグラフ内に記載）. この結果は, ①[Passive-Action]による指の伸縮感が最も強固であったことを示しているが, ③**

3[Active-Action]が次いで指の伸縮感が高く感じられている

2

ことを示唆している. また,全体で見ると ⑤[Control]のみ

1

評定値平均が負の値を取っていることから, 伸縮錯覚が得0られなかった可能性がある.

−1−2

身体所有感について尋ねた Q2 の設問においては, ③−3[Active-Action]が⑤[Control]と比較して有意に評定値が高い傾向が示された. 他の条件間に有意な差異は見られなか
Q2: CGの手が自分の手であるかのように感じたったが, グラフの概形からは⑤[Control]の評定値平均のみが負の値をとっていることから, 提示される手の姿勢と実Level of Agreement*
3

際の手の姿勢が異なる⑤[Control]のみ, 身体所有感が得ら2れなかったと考えられる.

1

運動に関する自己主体感について尋ねた Q3 の設問にお0いては, ③[Active-Action]が①[Passive-Action], ②[Passive-−1−2Toggle] ,⑤[Control]と比較して有意に評定値が有意に高く,−3④[Active-Toggle]が②[Passive-Toggle], ⑤[Control]と比較して有意に評定値が高い傾向が示された. ③[Active-Action],Q3: 自分の意思でCGの手を動かすことができるように感じた******

縮を操作する能動的条件であるため, 他の条件と比較して運動主体感が高く感じられたと考えられる.

***3

Level of Agreement④[Active-Toggle]は共に実験参加者自らの意思によって伸2形状の変化に関する自己主体感について尋ねた Q4 の設

1問においては, ③[Active-Action]及び④[Active-Toggle]が②0[Passive-Toggle] ,⑤[Control]と比較して有意に評定値が高い−1傾向が示された. ③[Active-Action], ④[Active-Toggle]は共−2に実験参加者が能動的に伸縮を操作する条件であるため,−3*

Q3 と同様, 他の条件と比較して手の形状変化に対する自***Q4: 指の長さを思い通りに変化させることができると感じた***

己主体感が高く感じられたと考えられる.
4.3 ドリフト量
Proprioceptive Drift

***

3n.s.

20

1

Shift towards the index finger (cm)Level of Agreement

20−1−2−3***

Passive−Action①Passive−Toggle②***

Positive−Action③

Positive−Toggle④Mode

図 4151050Control⑤*** p < .01* p < .05

アンケートの実験参加者平均

Passive−Action①

Passive−Toggle②

Positive−Action

③

Mode

指の伸縮感について尋ねた Q1 の設問においては, ①

図 5

Positive−Toggle④Control⑤*** p < .01* p < .05

ドリフト量の実験参加者平均[Passive-Action] が ② [Passive-Toggle], ⑤ [Control] と 比 較 して 有 意 に 評 定 値 が 高 く , ③ [Active-Action] も ② [Passive-カラーコードを用いた計測によって計測された実験参加

Toggle], ⑤[Control]と比較して有意に評定値が高い傾向が者のドリフト量の平均を<手の提示条件>別に示したグラ© 2024 Information Processing Society of Japan823

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フを図 5 に示す.このドリフト量について<手の提示条件>される条件である. 一方で他の条件間における有意な差異を要因とした, １要因被験者内分散分析を行ったところ,がなかったことは, ハンドトラッキングによる視覚-運動!

感覚の同期により, 一定の身体所有感がいずれの条件であ主効果は見られなかった（F (4, 28) = 1.36, p = .271, 𝜂= .04）. グラフの概形からも, 分散が非常に大きく, ⑤ったとしても誘起されていたことが示唆される.

[Control]においても視覚刺激によるものか, 一定のドリフ

ドリフト量に関しては今回いずれの条件間にも有意な差

ト量が報告されている.

異が見られなかった. 身体所有感と身体の空間的位置知覚である身体定位は異なる処理過程を経ており[8], 身体所有

5. 考察感が無くともドリフトが発生するという報告 [9]がなされている. 今回の実験においても, 直前の視覚刺激に引き寄【Passive-Action 条件】との錯覚強度の比較においては, 従せられ, 伸長感の有無に関わらず, ドリフトが生じてしま

来から用いられてきた視覚-触覚の同期を行う①[Passive-った可能性がある.

Action]による伸縮錯覚が最も強固であることが示された.

本実験により, 体験者自身の能動的な伸縮意思及び伸縮

しかしながら, 体験者自身の能動的な運動意思及び伸縮をを予期させる身体所作による伸縮錯覚の誘起が, 従来用い予期させる身体所作であるつまみ動作を取り入れた③られている視覚-触覚の同期による伸縮錯覚には及ばない[Active-Action] が , 指 の 伸 縮 が 受 動 的 に 提 示 さ れ る ②ものの, 伸縮錯覚を強固にすることが示唆された. 能動的[Passive-Toggle]よりも強い錯覚強度を示していた. このこな運動意思は, 運動能力の向上に役立つとも言われているとは, 受動的に伸縮を提示されるよりも, 能動的かつ伸縮ことから[10], リハビリテーションの文脈においても能動を予期させる操作を併用することで, ある程度強固な伸縮性を取り入れることは, ポジティブな効果を生み出す可能錯覚を誘起できることを示唆している. 類似した事例とし性がある. 今後は実験参加者数を増やし, より明確に<手て, 直接的に指の像を提示しなくとも, 伸縮を予期させるの提示条件>間の差異について調査を行うと共に, 他の身引っ張る手の動きのみを視覚的に明示することで指の伸縮体部位などにもこの手法を適用し, 伸縮錯覚の強度と, 実錯覚を誘起できたとの報告がある[7]. この報告は視覚-触際に疼痛軽減の効果が見られるのかを明らかにする.

覚の同期を用いた受動的な伸縮錯覚であるものの, 伸縮を予期させる行為を提示することが, 本実験結果同様, 錯覚謝辞

本研究は JSPS 科研費 22K17940 の助成を受けたものです．ここに謝意を表します．

強度にポジティブな影響を与えることを示唆している.
能 動 的 な 操 作 を 取 り 入 れ た ③ [Active-Action] ④ [Active-参考文献

Toggle]においては, Q3, Q4 の自己主体感についての評定値[1]が他の条件よりも高くなっていた. このことは実験参加者の主観としても, これらの条件が「自身で CG の手を操作している感覚」が高いことを示している. ④[Active-Toggle]の条件は能動的ながらも伸縮を予期させる行為を視覚的に提示しない条件である. 【Passive-Action 条件】との錯覚強度の比較においては ④[Active-Toggle]は①[Passive-Action]以外との有意な差異は見られなかったものの, 主観的な指の伸縮感を示す Q1 のアンケートにおいては①[PassiveAction]④[Active-Toggle]との間には有意な差異は見られなかった. 対して, 受動的条件である②[Passive-Toggle]は①[Passive-Action]よりも有意に低いことが示唆されている.
実験参加者数が少ないために差異が明確にならなかった可能性があるものの, 視覚的には同一条件であっても, 能動的に伸縮操作を行う④[Active-Toggle]の方が, 受動的な伸縮を提示される②[Passive-Toggle]よりも, 高い伸縮感を得ることができていた可能性がある.
一方で, 身体所有感について尋ねた Q2 については分散が大きく, <手の提示条件>による有意な差異は③[ActiveAction]と⑤[Control]の間のみであった. ⑤[Control]については仮想空間内で提示されている手の姿勢と, 実際の手の姿勢が異なるため, 身体所有感は大きく下がることが予想© 2024 Information Processing Society of Japan

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