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粒子群の認識と触感覚の応答に関する基礎的研究－ 年齢の違いが触感覚に与える影響（定性的評価）－
大根田 浩久*・穴見 太志**・片山 孝二***・尾崎 功一****Fundamental Study of Recognition in Fine Particles andHuman Haptic Sensation－ Effect of Age on Haptic Sensation（Qualitative Evaluation）－
Hirohisa Oneda*, Taishi Anami**,Kouji Katayama*** and Koichi Ozaki****
Abstract
This study analyzes the recognition process of examining the texture of fine particles through tactile
sensing using human fingers and aims at establishing the structure of texture recognition. Characteristic
values of the tactile sensing are studied in order to investigate a relationship between tactile sensing andits verbal response. This paper has investigated how the tactile sensing is recognized by the people inthe mid-teens and the people in the mid-twenties. The result showed that there were differences in
the reactions to the recognition of the tactile sensing between those in the mid-teens and those in
the mid-twenties.

１．緒 言

本研究では，普段の能動的な触動作により，認識・判断する触感覚について考える．日常生活での触覚
人間にとって触感覚は日常生活に欠かせない重要の重要な役割は，身のまわりの対象に触わり，手とな感覚であり，生物の本能と結びつき，感性への影指を動かし，認知することにある．これは能動的な響が大きいもっとも原始的な感覚である．生物学的知覚過程であり，その意味で能動性は触運動知覚ににみると触覚には，体性感覚と呼ばれる皮膚感覚，とって必須である．しかし，触感覚に対して様々な深部感覚，および平衡感覚があり，一般に我々が感側面から評価する場合，大きな要因であろうと考え覚と言うのは，温覚，冷覚，触覚，圧覚，痛覚などられる物体の形状と触感覚を評価した基礎的研究はの皮膚感覚を指す．皮膚感覚は感覚受容器と呼ばれほとんど行われていない．そこで，比較的粒子径のる特定の器官により外部刺激を感じ，刺激を認識すそろった粒子群を用いて触感覚の計測・評価を行う．
る．触覚には触覚，温覚，冷覚などの感覚とそれと著者らは，以前の研究において，粒子群に対する触対応する受容器が多数多様存在するため（複特異性）， 感覚の評価を行い，主成分分析を用いて，触感覚とその認識構造が複雑である．本研究では皮膚および言葉の関係について定量的な評価を行い，触感覚の粘膜の感覚である皮膚感覚，広義の意味での触感覚パターンを分類した 4)．この触感覚パターンの分類を対象とする．
において，被験者は健康な 20 代半ばの男女である．
触感覚に関する工学的な研究として，近年のロボ
触感覚のパターンを工学に応用しようとした場合，ット工学の発展に伴い，その重要性が指摘され，触被験者の年齢層を広くとり，年齢による差異を明確
覚センサ開発 1)，視覚障害者用触覚ディスプレイのにすることも大切である．前報 5) において被験者を2)開発などが積極的に行われている ．また，触感覚10 代半ばの学生に焦点をあて，定性的に感性評価計測という立場では，食品，化粧品，繊維業界で，（触感覚により得られる感性の評定値）を行った．
触覚，風合いなどの評価が行われている 3)．
その結果，20 代半ばの感性評価と同じように定性的*電子機械工学科**弓削商船高等専門学校 専攻科生産システム工学専攻***弓削商船高等専門学校 電子機械工学科５年****宇都宮大学大学院工学研究科

平成 26 年 11 月 30 日受理

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表1

紀要

第 37 号（平成 27 年）

Adjective pair

Relative to the tactile sensing
komakai arai
(fine)(coarse)subesube - zarazara(smooth)(rough)kasakasa - shittori
(dry)
(wet)
matomatta - barabara(united)(scatter)katai - yawarakai(hard)(soft)
nebaneba - sarasara(sticky)(dry)

No relative to the tactile sensing
suki - kirai(like)(dislike)zatsuna - sensaina(messy)(slender)omomigaaru - karoyakana(importance) (unimportance)
fukuzatsu - tanjyun(complex)(simple)shizukana - nigiyakana(quiet)(lively)anshin - fuan(relief) (anxiery)hukai - kai(kaikan)(unpleasant)(pleasure)（粒子径と評定値の関係）に４つに分類できることがわかった 5) ．
そこで本報告では，前報 5) で示した 10 代半ばと20 代半ばの被験者から得られた感性評価について，両者を比較し，定性的側面より評価を行う．

図 1 Evaluation sheet

して日本人により評価を行ったため，本論文における図表の形容詞対の表記はローマ字表記を主として
本研究では，粒子群に対する人間の触感覚の感性 用い，英語表記は括弧内に表記する．
被験者は健康な 10 代半ば（35 名）と 20 代半ば（75
評価を行うため，触感覚のみで試料を触り，触感覚を 評 価 す る ． 本 研 究 で 用 い る 試 料 は ， JIS 名）の男女である．実験前に視覚により，試料を見R6001(1998) に基づいた精密研磨用微粉#240 ~ てもらい，試料の印象をつかんでもらった．また，#8000 の 18 種類，および砥粒#12 ~ #220 の代表的 試料の提示順はランダムに行い，実験中は被験者とな 8 種類，計 26 種類のホワイトモランダム（WA） 試料の間にブラインドを設置し，実験中は評価に対試料（昭和電工製）を用いた．試料の平均粒径は 1 して視覚による影響をあたえないようにし，さらに，㎛ ~ 1700 ㎛であり，形状は非球形であるが，粒径 試料を触りながら触感覚を評価できるように，利きのばらつきが比較的小さく，多種類の粒径を容易に 手とは逆の手で試料を触ってもらった．また，公正な評価を行うため指及び指紋内に付着した試料を十準備できる特徴がある．
本研究では，言葉と触感覚の関係を論じるため， 分に落とし，ワイパー等で指先の湿気を落としてか心理学的な研究でよく用いられるセマンティックデ ら次の試料を触ってもらった．評定は-3 ~ 3 の整数ファレンシャル法（SD 法）を用いる．SD 法とは， 値の重みを与え，それぞれの形容詞対ごとに平均をもともと Osgood らによって言葉の意味を分析する 求め，評定値とした．
ために開発された手法であり，感覚や感情などの感
３．年齢による触感覚の応答の比較性は，言葉で表されることから，感性評価に広く用
２．粒子群に対する触感覚の評価方法

いられる手法である 6)．この手法は，評価対象に対して，意味的に対になる形容詞対を評価対象に対する「刺激」として複数個用意し，何段階かに分割する．被験者は評価対象から受ける感覚が何段階かに分割された形容詞対の間のどこに位置するのかを選択する．その結果，被験者のそれぞれの評価対象間の類似性を評価，グループ分けなどを行うことが可能となる．
本研究では，表１に示すような形容詞（言葉）対群 13 対を被験者に提示し，触感覚に関係あると考えられる 6 対とそうでない 7 対を用意した．また，図１に示すような評価用紙を用いて，7 段階評定尺度で評価してもらった．ただし，本研究は日本語を介

本節では，本研究の目的である 10 代半ばと 20 代半ばの被験者に対して行った触感覚の感性評価について述べる．各形容詞対（13 対）に対して，触感覚における粒子群の認識と言葉による評価の関連性を示すために，粒子群の粒径（平均粒径）と SD 法により得られた評定値の関係を示す．本報告では得られた感性評価に対して，定性的な側面のみを述べる．
緒言で記述したように著者らは以前の研究で，粒子群に対する触感覚の評価を行い，触感覚と言葉の関係について定量的な評価を用いて，触感覚のパターンを分類している 4)．本研究ではこの分類を参考にしている．定性的な側面での分類を行い，10 代半ば

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粒子群の認識と触感覚の応答に関する基礎的研究（大根田・穴見・片山・尾崎）(a) Mid-teens(b) Mid-twenties

図 2 Response I ( barabara(scatter) – matomatta(united) )(a) Mid-teens(b) Mid-twenties

図 3 Response II ( sarasara(dry) – nebaneba(sticky) )の被験者から得られた感性評価と 20 代半ばの被験者から得られた感性評価を比較する．本報告においても，前報 5) で述べたように，反応 I，反応 II，反応 III，反応 IV の４つに分類を行った（反応とは，粒子群（試料）を触った時に生じる触感覚の応答）．

していることがわかる．このことから，反応 I における触感覚が変わる粒径は，10 代半ば・20 代半ばにおいて同じであるがわかり，年代に関係なく同じような変化（評定値のグラフの形状）をしていることがわかった．
言い換えると，粒径 80 ㎛を超えると，『ばらばら』と感じる感じ方が直線的に増加（評定値が大きくなる．つまり，粒径に依存している）す３．１ 反応 I図２(a)，図２(b)に 10 代半ばと 20 代半ばの触感覚 る傾向があることがわかり，80 ㎛より小さい粒径ににより得られた感性評価である評定結果をそれぞれ おいて，約 20 ㎛から評定値の減少傾向が緩やかに変に示す．横軸に砥粒の平均粒径，縦軸に評定結果で 化していることがわかった．つまり，粒径が 20 ㎛～ある評定値を示す．エラーバーは 95%信頼区間を表 30 ㎛より小さくなると，『まとまった』と感じるのす．また，評定値の値が 0 のところで触感覚の反応 は粒径の大きさに依存しにくいということである．
（例えば，『まとまった』と感じるところから『ばら反応 I での形容詞対は，『ばらばら－まとまった』ばら』と感じるところへ変化する）が変化するとこ のように示す傾向がある．さらに年代別に関係なく，ろである．
感性評価の傾向は，図２(a)，図２(b)と同じような傾
図２(a)より，10 代半ばの触感覚の反応の変化は， 向であることがわかった．この傾向を示す形容詞対
約 80 ㎛付近の粒径（平均粒径）で変化していること は本実験で使用した形容詞対の中で最も多くみられ，がわかる．図２(b)より，20 代半ばの触感覚の反応の 以下の形容詞対であり，変化は，10 代半ばの場合と同じように 80 ㎛で変化
（1）まとまった－ばらばら34
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紀要(a) Mid-teens

第 37 号（平成 27 年）(b) Mid-twenties

図 4 Response III ( karoyakana(unimportance) － omomigaaru(importance) )(a) Mid-teens(b) Mid-twenties

図 5 Response IV ( tanjyun(simple) – fukuzatsu(complex) )（2）すべすべ－ざらざら（3）かさかさ－しっとり（4）細かい－粗い（5）硬い－柔らかい（6）雑な－繊細な（7）静かな－にぎやかなの計 7 種類である．
３．２ 反応 II
図３(a)，図３(b)に 10 代半ばと 20 代半ばの触感覚より得られた感性評価の結果を示す．
図３(a)より，反応 II における 10 代半ばの触感覚の応答は，粒径に依存せず，『さらさら』と感じている．しかし，粒径が約 6 ㎛ 近くで評定値の値が大きく減少していることがわかり，『ねばねば』と感じている被験者も存在する．また，粒径が約 100㎛ より大きくなると，評定値の値に大きな変化がないことがわかった．
図３(b)より，20 代半ばの触感覚の反応は，10 代半ばの場合と同じように，粒径が約 100 ㎛ より大きくなると評定値の値はほぼ一定となる．また，粒径が約 100 ㎛ より小さいと徐々に評定値の値が減少する．10 代半ばの触感覚の反応と違う点は，粒径が約 6 ㎛ 付近で，触感覚の反応が切り替わっていることである．
以上より，反応 II の特徴として，10 代半ばと20 代半ばの触感覚の応答は，共に粒径が約 6 ㎛で，触感覚の反応が変化することがわかった．また，粒径が約 100 ㎛ より大きくなると，触感覚の応答は粒径に依存しなく，同じ感性を維持し続けることがわかった．10 代半ばと 20 代半ばの触感覚の応答の大きな違いは，20 代半ば（図３(b)参照）において，約 6 ㎛ 以下の粒径では，明らかに，感性が変化しており，『さらさら』と『ねばねば』が切り替わっている．一方，10 代半ばの被験者の場合，20 代半ばの場合と同じように，粒径が約 6 ㎛ 近傍で，評定値が大きく変化していることから，この評定値の変化という点で，20 代半

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粒子群の認識と触感覚の応答に関する基礎的研究（大根田・穴見・片山・尾崎）

ばと同じであるが，10 代半ばにおいて，評定値を確認（図３(a)）すると『ねばねば』という表現をしにくいと思われる（一部の被験者は『ねばねば』と表現している）．
小さい粒径をどう言葉で表現するかという点で，20 代半ばとは異なっていると考えられ，評定値は 0 の値に近い（どちらでもない）．
20 代半ばの被験者は，小さい粒径である砥粒を触って『ねばねば』と感じている．これは経験値の差であると考えられ，見方を変えて評価をしていると推測できる．実験後『片栗粉の様であった』などの感想もあった．一方，10 代半ばでは，形容詞対そのものを小さい粒径あてはめようとしている傾向があり，似たような物への転換は少なかったようである．つまり，与えられた形容詞対に対して，指先で感じる刺激をどのように表現するかで，10 代半ばより，20 代半ばの方が表現能力（経験値）に富んでいると考えられる．
この反応が見られる形容詞対は・ねばねば－さらさらの 1 種類である．
３．３ 反応 III㎛～80 ㎛で『軽やかな』と感じる評定値は，20代半ばの評定値より，1.5 倍大きくなることがわ
かった．10 代半ばの方が，触感覚の反応が明確に表れている可能性がある．今後，年齢層の幅を大きくとり，言葉を用いた触感覚の感性評価を調べる必要もある．しかし，以上の結果は，定性的側面での判断であるので，今後，定量的側面による解析が必要であると考えられる．
この反応が見られる形容詞対は（1）不快－快（2）好き－嫌い（3）安心－不安（4）重みがある－軽やかなの 4 種類である．
３．４ 反応 IV

図５(a)，図５(b)に反応 IV に分類した形容詞対における 10 代半と 20 代半ばの粒径と評定値の関係を示す．
図５(a)の 10 代半ばの触感覚の反応より，評定値の変化が小さく，粒径によらず，その値は 0 に近い値（触感覚の反応は，どちらでもない）である．触感覚の反応の変化が小さいことがわかる．他の分類した反応とは異なり，粒径の変化に伴い評定値の値が，ほぼ直線形状（指数関数的）に変化していることがわかる．
図５(b)の 20 代半ばの触感覚の反応より，評定値の変化が小さく，その値は 0 に近い値である．10 代半ばの場合と同じように，触感覚の反応の変化が小さいことがわかる．
以上より，この形容詞対における触感覚の反応は，粒径に依存せず，触感覚による感性評価を行うことが難しいと思われる．
この反応が見られる形容詞対は・複雑－単純の 1 種類である．

図４(a)，図４(b)に反応 III に分類した形容詞対における 10 代半と 20 代半ばの粒径と評定値の関係を示す．図４(a)の 10 代半ばの触感覚の反応より，粒径が約 6 ㎛より小さいとき，評定値が下がり，触感覚による判断が難しくなっていることがわかる（どちらかというと『軽やかな』と判断している）．この形容詞対において，感性を表現することが難しいと考えられる．約 6 ㎛～80 ㎛で『軽やかな』と感じており，評定値も約 1.5 の値で安定している．しかし，粒径が 80 ㎛を超えたあたりから，徐々に評定値が減少し，約 120 ㎛～130㎛で触感覚が『軽やかな』から『重みがある』へと変化することがわかった．
次に図４(b)の 20 代半ばの触感覚の応答について説明する．10 代半ばの場合と同じように，粒径４．結言が約 6 ㎛より小さいとき，評定値が下がり，触感覚による判断が難しくなっていることがわかる．
本報告では，10 代半ばと 20 代半ばの被験者に対約 6 ㎛～80 ㎛で『軽やかな』と感じており，評定して行った感覚の感性評価について比較を行った．
値も約 1.0 の値で安定している．粒径が 80 ㎛を超えたあたりから，10 代半ばの場合と同じように， 本研究では，日常的な人間の動作の一つである手触徐々に評定値が減少し，約 130 ㎛～140 ㎛で触感 りに注目し，手触りの感性評価の試料として粒子群覚が『軽やかな』から『重みがある』へと変化す を用いている．粒子群の手触り感に対して，言葉を媒介として感性評価を行い，その認識構造を理解することがわかった．
以上から，10 代半ばと 20 代半ばの触感覚の反 ることを試みた．本研究の粒子群は平均粒径が異なる 26 種類の WA 砥粒を用いた．粒子群の感性評価
応の変化する点（粒子群の粒径）は，同じようなには13 対の各形容詞対について，７段階評定尺度で粒径である．しかし，10 代半ばにおける粒径が 636弓削商船高等専門学校紀要評価した．その結果，各反応について，粒径と評定値の関係から次の結果が得られた．
（１）10 代半ばと 20 代半ばの被験者における触感覚の応答に対して，定性的な側面（粒径と評定値との関係図）で比較をした結果，年代に関係なく，同じような触感覚の反応（評定値のグラフ形状）を示している場合と異なる触感覚の反応を示す場合があるということがわかった．
（２）触感覚の反応が変化する点（粒子群の粒径）
は，10 代半ばと 20 代半ばを比較すると，ほぼ同じ粒径であることがわかった．言い換え
ると，触感覚による感性が変化するところは10 代半ば，20 代半ば共に同じである（定性的側面による解析）．
（３）反応 II において，触感覚の反応が異なることがわかった．粒径が小さい場合，10 代半
ばと 20 代半ばにおける触感覚の反応が異なる．また，反応 III において，触感覚による感性は同じ傾向を示すが，評定値の値に差が生じる場合もあることがわかった．
本実験において，評定値は 10 代半ばの方が20 代半ばより大きい値であることがわかった．
本報告では，10 代半ばと 20 代半ばの触感覚の応答について，定性的な側面より，比較を行った．今後，定量的な側面（主成分分析など）により，触感覚の反応の変化について分類，研究を行う．また，本研究において，10 代半ばと 20 代半ばの触感覚の反応が異なる場合もあることがわかったので，年代別による触感覚の変化を詳細に調べる必要もある（定性的側面・定量的側面）．最後に，被験者としてご協力頂いた，宇都宮大学工学部，計測・ロボット工学研究室，本学，電子機械工学科１学年（2012 年度入学生）に謝意を表します．
参考文献[1] 前野隆司：ヒト指腹部と触覚受容器の構造と機能，日本ロボット学会誌，18，6，772，（2000）．
[2] M.Kobayashi, T.Watanabe：A Tactile Display
System Equipped with a Pointing Device –MIMIZU–, Computers Helping People with
Special Needs, Springer, 527,（2002）．
[3] 官能検査ハンドブック：日科技連出版社，(1973)．
[4] 渡辺信一，尾崎功一，山崎友麻，山本純雄：触第 37 号（平成 27 年）

感覚による粒子群の認識と言語評価，精密工学
会誌，71 巻，11 号，pp.1421-1425，（2005）．
[5] 大根田浩久，後藤秀征，村上誠示，尾崎功一：
触感覚による粒子群の認識に関する基礎的研究，
弓削商船高等専門学校紀要 ，36, pp.60-63,(2014)[6] Osgood,C.E. et al., Measurement of meaning,
Univ. Illinois Press, (1957).