JP7093145B1 - 皮膚刺激デバイスおよび皮膚刺激デバイスの駆動方法 - Google Patents

Abstract

より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加える。皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスであって、電圧が印加されると屈曲する第１のフィルムと、第１のフィルムの一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の第１の電極と、電圧が印加されると屈曲する第２のフィルムと、第２のフィルムの一方の面に設けられている膜状の第２の電極と、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面に第１のフィルムの他方の面が貼られ、第１の面に対向する第２の面に第２のフィルムの他方の面が貼られている誘電部材とを含み、第１の電極のいずれかまたは全部と第２の電極との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された第１の電極と第２の電極とに挟まれた部分が振動する。

Description

本発明は皮膚刺激デバイスおよび皮膚刺激デバイスの駆動方法に関し、特に、皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスおよび皮膚刺激デバイスの駆動方法に関する。

触覚フィードバックおよび力フィードバックは、外科システムとテレオペレーションタスクにとって重要である。点字ディスプレイ用の製品は数多くあり、触覚デバイスが研究されている。触覚ディスプレイでは、点字コードが表示するテレオペレーションとバーチャルリアリティを実現するために高密度と高速応答が必要とされる。これらの触覚ディスプレイの1つは、PDMS（ポリジメチルシロキサン）エラストマーをベースにした磁気マイクロアクチュエータを使用して実現されている。

これらの触覚ディスプレイでは、高密度および高速を実現できたものの、生成される力が弱い。イオン伝導性高分子ゲル膜アクチュエータは、湿潤状態での高密度および高速表示を実現しているが、湿潤状態が問題となる。乾くとイオンが動かないため動作しなくなる。

形状記憶合金アクチュエータは１つの可能な解決策であるが、触覚デバイスで使用するのに十分な応答速度がない。スマートヒドロゲルを使用した高解像度ディスプレイも開発されているが、応答時間が、触覚には不十分である。同様のポリマーアクチュエータは、誘電エラストマーを使用して開発され、柔らかく、柔軟性があり、薄いアクチュエータが実現され、ウェアラブルデバイスとしても使用できるようになってきているが、圧覚は提示できない。

複数の超音波振動子を配列させた触覚生成デバイスは、遠い距離の複数のトランスデューサから振動刺激を1点もしくは、その近傍に触覚を作っているが、高出力ドライブを必要として、多点の触覚の生成が難しく大型の装置である。擬似触覚デバイスとしては、電気刺激を用い、極性によって触覚が変化する方式もある（例えば、非特許文献１参照）。エアジェットまたは吸引力を用いるものもあるが、デバイスが大型であり、手の作業を妨げため、ウェアラブルデバイスとして使用することは困難である。

また、染谷らは、人間の組織や体表面に貼り付けることによって、生体の運動と干渉せずに生体情報を計測できるシステムの実現に取り組んだ。厚さが1マイクロメートル程度の極薄の高分子フィルムに有機デバイスを形成することで、超薄型であるにもかかわらず、驚くほど丈夫なフレキシブル有機デバイスを実現することに成功した。作製した、世界最軽量で最薄の柔らかい有機トランジスター集積回路は、フィルムを折り曲げて曲率半径５マイクロメートルまでつぶしても、電気的性能を維持し、機械的にも壊れない。染谷らは、この有機トランジスター集積回路を使って、柔らかいタッチセンサーシステムの試作に成功した。

さらに、スタンフォード大学でも同様のセンサが研究されているが、アクチュエータ機能はない（例えば、非特許文献２参照）。

H. Kajimoto, Electro-tactile display with real-time impedance feedback using pulse width modulation, IEEE Trans. Haptics, 5 (2), (2012), 184-188. Weichen Wang,.. Zhenan Bao, Strain-insensitive intrinsically stretchable transistors and circuits, Nature Electronics volume 4, pages143-150 (2021)

このように、触覚は主に振動やピンの上下によって作られているが、生成密度が低かったり、応答速度が遅かったり、駆動機構が大きな機械的構造のために、人の自由な作業を妨げることなく、人体に装着することが難しかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができるようにするものである。

本発明の一側面の皮膚刺激デバイスは、皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスであって、電圧が印加されると屈曲する第１のフィルムと、第１のフィルムの一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の第１の電極と、電圧が印加されると屈曲する第２のフィルムと、第２のフィルムの一方の面に設けられている膜状の第２の電極と、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面に第１のフィルムの他方の面が貼られ、第１の面に対向する第２の面に第２のフィルムの他方の面が貼られている誘電部材とを含み、誘電部材に形成されている穴に、電荷の蓄積を補助する蓄電剤が入れてあり、第１の電極のいずれかまたは全部と第２の電極との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された第１の電極と第２の電極とに挟まれた部分が振動する。

第１のフィルムの一方の面に設けられている複数の第１の電極の間隔を、人間の皮膚の２点識別しきい値未満とすることができる。

誘電部材に、所定の電圧を印加して、電荷をプリチャージすることができる。

誘電部材に形成されている穴を、第１の面から第２の面に貫通させることができる。

複数の第１の電極のいずれかと第２の電極を、第１のフィルムおよび第２のフィルムを挟んで、誘電部材の部分のうち、穴が形成されている部分を挟むように配置することができる。

誘電部材に形成されている穴の第１の面における断面の形状を、膜状の第１の電極の面の形状と同様とすることができる。

第１の電極を、第１のフィルムを挟んで、誘電部材に形成されている穴の断面であって、第１の面における断面上に配置することができる。

複数の第１の電極のいずれかと第２の電極を、第１のフィルムおよび第２のフィルムを挟んで、誘電部材の部分のうち、穴が形成されている部分から外れた部分を挟むように配置することができる。

第１のフィルム、第２のフィルムおよび誘電部材の端部を挟んで押圧する押圧手段をさらに設けることができる。

第２の電極を、複数設け、複数の第２の電極のそれぞれを、複数の第１の電極のそれぞれに対向する位置に設けることができる。

皮膚に接して刺激として振動を伝達する場合、第１のフィルム、第１の電極、第２のフィルム、第２の電極および誘電部材を変位させて皮膚に押し付ける押し付け手段をさらに設けることができる。

押し付け手段を、気体または液体の圧力により、第１のフィルム、第１の電極、第２のフィルム、第２の電極および誘電部材を変位させて皮膚に押し付けさせることができる。

押し付け手段を、カムにより、第１のフィルム、第１の電極、第２のフィルム、第２の電極および誘電部材を変位させて皮膚に押し付けさせることができる。

押し付け手段を、プーリを介してワイヤで引っ張ることにより、第１のフィルム、第１の電極、第２のフィルム、第２の電極および誘電部材を変位させて皮膚に押し付けさせることができる。

本発明の一側面の皮膚刺激デバイスの駆動方法は、皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスの駆動方法であって、電圧が印加されると屈曲する第１のフィルムと、第１のフィルムの一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の第１の電極と、電圧が印加されると屈曲する第２のフィルムと、第２のフィルムの一方の面に設けられている膜状の第２の電極と、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面に第１のフィルムの他方の面が貼られ、第１の面に対向する第２の面に第２のフィルムの他方の面が貼られている誘電部材とを含み、誘電部材に形成されている穴に、電荷の蓄積を補助する蓄電剤が入れてあり、第１の電極のいずれかまたは全部と第２の電極との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された第１の電極と第２の電極とに挟まれた部分が振動する皮膚刺激デバイスの第１の電極のいずれかまたは全部と第２の電極との間に３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの周波数の交流の電圧を印加して振動させる。

以上のように、本発明によれば、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができるようになる。

皮膚刺激デバイスの一例である触覚生成パッドを含む触覚提示システム１１の各階層のブロック図である。 触覚生成パッド群２１の構成の例を示す図である。 触覚生成パッド群２１の構成の他の例を示す図である。 触覚生成パッド群２１の構成のさらに他の例を示す図である。 触覚生成パッド７３の構成の例を示す平面図である。 図５中のＡＡ‘線における触覚生成パッド７３の断面を示す断面図である。 触覚生成パッド２５１の断面を示す断面図である。 触覚生成パッド３０１の断面を示す断面図である。 触覚生成パッド３５１の断面を示す断面図である。 触覚生成パッド４０１の断面を示す断面図である。 指腹部に装着された触覚生成パッド７３の状態を示す図である。

以下、図１乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態の皮膚刺激デバイスについて説明する。

図１は、皮膚刺激デバイスの一例である触覚生成パッドを含む触覚提示システム１１の各階層のブロック図である。触覚提示システム１１は、仮想現実コンピュータシステムおよびテレオペレーションシステムを含む。触覚提示システム１１は、算出した触覚または検出した触覚を人間に生じさせる。すなわち、触覚提示システム１１は、触覚を算出するか、または検出して、算出した触覚または検出した触覚を知覚させる刺激を人間の皮膚に加える。なお、刺激を加える皮膚は、人間でもよく、動物でもよい。

触覚提示システム１１は、コンピュータシステム３１、触覚検出システム３２、振動周波数算出部３３、デジタルデータ／アナログデータ変換部３４、増幅器３５および触覚生成パッド群２１を含み構成されている。コンピュータシステム３１は、コンピュータを含み構成されて、皮膚への接触または衝突を計算する。コンピュータシステム３１には、衝突計算部４１が含まれている。衝突計算部４１は、所定のプログラムをコンピュータが実行することにより実現され、現実または仮想的に人間の接触または衝突を計算する。例えば、衝突計算部４１は、仮想空間でのアバターの動作に応じて、他のアバターまたは仮想空間におけるオブジェクトへのアバターの接触または衝突を計算する。例えば、衝突計算部４１は、仮想空間における他のアバターまたはオブジェクトにアバターが接触または衝突したときの、他のアバターまたはオブジェクトの触覚、圧覚または振動感覚などの触覚情報を計算する。コンピュータシステム３１は、計算した触覚情報を振動周波数算出部３３に供給する。

なお、例えば、触覚および圧覚は、皮膚表面に加わった弱い機械的刺激によって起こる感覚である。例えば、触覚は、皮膚の受容器のうち、刺激が加わった直後に多くのインパルスを出す受容器に基づく感覚をいう。また、例えば、圧覚は、刺激が加わっている期間中継続してインパルスを発生する受容器に基づく感覚をいう。例えば、振動感覚は、数十Hzから数百Hzの繰り返し刺激によって生じる感覚をいう。

触覚検出システム３２は、触覚を検出する。触覚検出システム３２には、形状検出トランスデューサおよびロボットシステム４２が含まれている。形状検出トランスデューサおよびロボットシステム４２は、形状に応じた触覚を検出するか、または作業時の触覚情報を検知する。形状検出トランスデューサおよびロボットシステム４２には、トランスデューサ５２または遠隔ロボットシステム５３が含まれている。トランスデューサ５２は、対象物の表面をなぞり、対象物の形状に応じた触覚を検出する。遠隔ロボットシステム５３は、人間が遠隔で操作するロボットのエンドエフェクタ（ツール）から作業時の触覚情報を検知する。例えば、遠隔ロボットシステム５３は、医療用遠隔操作ロボットなどであり、ナイフまたはクランプであるツールの触覚情報を検知する。例えば、遠隔ロボットシステム５３は、ナイフまたはクランプであるツールで人の身体を触ったときの触覚、圧覚または振動感覚などの触覚情報を検知する。触覚検出システム３２は、検出した触覚の情報を振動周波数算出部３３に供給する。

このように、触覚、圧覚または振動感覚などを示す触覚情報は、仮想現実環境での作業シミュレーションや、遠隔ロボットで測定された触覚データ、画像データなどから生成される。

振動周波数算出部３３は、所定のプログラムを実行するコンピュータまたは専用の機器などからなり、コンピュータシステム３１または触覚検出システム３２から供給された触覚の情報から、その触覚を知覚させるための振動量および周波数を算出する。例えば、振動周波数算出部３３は、コンピュータシステム３１または触覚検出システム３２から供給された触覚の情報が触覚、圧覚または振動感覚などを示す触覚の情報である場合、触覚に応じた力、振動量および周波数を算出し、圧覚に応じた振動量および周波数を算出し、振動感覚に応じた振動量および周波数を算出する。振動周波数算出部３３は、算出した振動量および周波数を示すデジタルデータをデジタルデータ／アナログデータ変換部３４に供給する。

デジタルデータ／アナログデータ変換部３４は、振動周波数算出部３３から供給された振動量および周波数を示すデジタルデータをアナログデータに変換する。例えば、デジタルデータ／アナログデータ変換部３４は、周波数変調により、振動量および周波数を示すデジタルデータをアナログデータに変換する。デジタルデータ／アナログデータ変換部３４は、変換により得られた振動量および周波数を示すアナログデータを増幅器３５に供給する。

増幅器３５は、パワーアンプや制御出力生成部などからなり、デジタルデータ／アナログデータ変換部３４から供給された振動量および周波数を示すアナログデータを増幅して、複数の触覚生成パッドの中から該当する触覚生成パッドを皮膚に押しつける圧力の制御出力を生成して、触覚生成パッド群２１に供給する。

触覚生成パッド群２１は、複数の触覚生成パッドおよび所定の触覚生成パッドを皮膚に押しつけるアクチュエータを含み構成される。触覚生成パッド群２１は、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）や超精密切削加工や３Dプリント技術（３次元造形技術）、精密張り合わせ技術により作成される。触覚生成パッド群２１は、固定バンド、ハーネス、手袋または服などにより、指、手のひら、手の甲、手首、肘、肩、胸、背中または腰など身体の皮膚に対して装着される。例えば、触覚生成パッド群２１の形状は、第２指（示指）の末節の掌側の面に対応する面形状で、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満の厚さとされる。例えば、触覚生成パッド群２１の形状は、右手の掌側の面に対応する面形状で、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満の厚さとされる。触覚生成パッド群２１は、増幅器３５によって駆動されて、触覚、圧覚または振動感覚を生じさせる刺激を生成し、皮膚の部位のうち、所望の部位の皮膚に刺激を伝達する。触覚生成パッド群２１は、皮膚の所望の部位に、所望のタイミングで、触覚、圧覚または振動感覚を引き起こす刺激を加える。言い換えれば、触覚生成パッド群２１は、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうちの、所望の部位に、触覚および圧覚を引き起こす刺激を加える。

触覚生成パッド群２１は、触覚情報に応じて、触覚を生じさせる刺激を、後述する触覚提示ユニットである触覚生成パッド７３の１つまたは複数にわたり選択的に生成して、また、圧覚も同時に生じさせることができる。

図２は、触覚生成パッド群２１の構成の例を示す図である。触覚生成パッド群２１は、３乃至１０個程度の触覚生成パッド７３を含み構成される。触覚生成パッド７３は、それぞれ、１０乃至５０の触覚生成点を有する。触覚生成パッド７３における触覚生成点は、図２中の左右方向および図２中の前後方向（奥行方向）に配置されている。すなわち、触覚生成点は、触覚生成パッド７３の皮膚に接触する面側において、所定の間隔で面上に２次元的に配置されている。

なお、以下の説明では、触覚生成パッド７３の触覚生成点の一部を例に説明する。触覚生成パッド群２１は、並べられている複数の触覚生成パッド７３のうちの所定の触覚生成パッド７３で、皮膚に刺激を伝達する場合、指や手、腕など身体の皮膚１０１の所定の部位に接触するように所定の触覚生成パッド７３を皮膚１０１方向に移動させる。

以下、例えば、触覚生成パッド群２１に４個の触覚生成パッド７３が含まれる場合、触覚生成パッド７３を個々に区別するとき、それぞれを触覚生成パッド７３－１乃至７３－４などと称する。

図２は、４個の触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を含む場合の触覚生成パッド群２１の構成の例を示す。触覚生成ユニット７１－１乃至７１－４は、それぞれ、エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４のそれぞれおよび触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれを含むように構成されている。触覚生成ユニット７１－１乃至７１－４は、それぞれ、個別に独立に動作して、刺激を生成して、生成した刺激を皮膚１０１に伝達する。

触覚生成パッド７３－１には、詳細は後述するが、触覚生成パッド７３－１の面のうち、皮膚１０１に接する側の面に複数の電極が形成されている。同様に、触覚生成パッド７３－２乃至７３－４のそれぞれには、詳細は後述するが、触覚生成パッド７３－２乃至７３－４のそれぞれの面のうち、皮膚１０１に接する側の面に複数の電極が形成されている。

触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれにおいて、皮膚１０１に接する側の面に形成されている複数の電極は、それぞれ、触覚および圧覚を引き起こす刺激を生じさせる触覚生成点である。触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれに形成されている複数の電極の間隔は、人間の皮膚の２点識別しきい値未満とされている。すなわち、電極の相互の距離は、人間の皮膚の２点識別しきい値未満とされている。例えば、人間の皮膚の２点識別しきい値は、指尖において、１乃至６ｍｍとされ、手掌または足底において、１５乃至２０ｍｍとされている。例えば、人間の皮膚の２点識別しきい値は、口唇において、２乃至３ｍｍとされ、手背または足背において、３０ｍｍとされている。

すなわち、例えば、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を指尖に用いる場合、電極の相互の距離は、２ｍｍ未満とされている。例えば、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を手掌または足底に用いる場合、電極の相互の距離は、３０ｍｍ未満とされている。

なお、人間の皮膚の２点識別しきい値は、口唇において、２乃至３ｍｍとされ、身体で最も短いので、電極の相互の距離を、２ｍｍ未満することで、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を身体のいずれの部位でも使用することができる。

触覚生成パッド７３－１乃至７３－４は、それぞれ、エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４のそれぞれによって、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられる。エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４は、それぞれ、シリンダおよびピストンからなる空気圧式アクチュエータである。エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４は、それぞれ、所定の圧力の圧縮空気が供給されると、シリンダに対してピストンが突出して、ピストンに固定されている触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のいずれかを変位させることにより、皮膚１０１方向に移動させる。例えば、所定の時刻において、エアアクチュエータ７２－２は、所定の圧力の圧縮空気が供給されて、触覚生成パッド７３－２を変位させることにより、皮膚１０１方向に移動させ、エアアクチュエータ７２－１、エアアクチュエータ７２－３およびエアアクチュエータ７２－４は、所定の圧力の圧縮空気が供給されないので、触覚生成パッド７３－１、触覚生成パッド７３－３および触覚生成パッド７３－４を皮膚１０１方向に移動させない。このとき、触覚生成パッド７３－２は、刺激を生成して、皮膚１０１に刺激を伝達する。

所定の時刻において、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４の全部若しくは触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のうちの、いずれか１つ若しくは複数が、エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４のそれぞれによって、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられるか、または触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のいずれもが、皮膚１０１から離れるように移動させられる。

以下、触覚生成ユニット７１－１乃至７１－４を個々に区別する必要がないとき、単に、触覚生成ユニット７１と称する。以下、エアアクチュエータ７２－１乃至７２－４を個々に区別する必要がないとき、単に、エアアクチュエータ７２と称する。

図３は、４個の触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を含む場合の触覚生成パッド群２１の構成の他の例を示す図である。触覚生成ユニット１２１－１乃至１２１－４は、それぞれ、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれ、カム１２２－１乃至１２２－４のそれぞれおよびモータ１２３－１乃至１２３－４のそれぞれを含むように構成されている。触覚生成ユニット１２１－１乃至１２１－４は、それぞれ、個別に独立に動作して、刺激を生成して、生成した刺激を皮膚１０１に伝達する。

図３中の触覚生成パッド７３－１乃至７３－４は、それぞれ、カム１２２－１乃至１２２－４のそれぞれおよびモータ１２３－１乃至１２３－４のそれぞれによって、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられる。例えば、カム１２２－１乃至１２２－４は、それぞれ、回転型の板カムである。例えば、カム１２２－１乃至１２２－４は、それぞれ、偏芯している円板からなる。例えば、モータ１２３－１乃至１２３－４は、それぞれ、電動機である。すなわち、カム１２２－１乃至１２２－４は、それぞれ、モータ１２３－１乃至１２３－４のそれぞれによって回転させられて、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれに対して所定の角度位置になった場合、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれを皮膚１０１側に押し出す。

例えば、所定の時刻において、カム１２２－２は、モータ１２３－２によって回転させられて、カム１２２－２の回転軸から突出している側が触覚生成パッド７３－２側に移動すると、触覚生成パッド７３－２を押し出して変位させることにより、皮膚１０１方向に移動させ、カム１２２－１、カム１２２－３およびカム１２２－４は、モータ１２３－１、モータ１２３－３およびモータ１２３－４のそれぞれが回転しないので、触覚生成パッド７３－１、触覚生成パッド７３－３および触覚生成パッド７３－４を皮膚１０１方向に移動させない。このとき、触覚生成パッド７３－２は、刺激を生成して、皮膚１０１に刺激を伝達する。

所定の時刻において、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４の全部若しくは触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のうちの、いずれか１つ若しくは複数が、カム１２２－１乃至１２２－４のそれぞれによって、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられるか、または触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のいずれもが、皮膚１０１から離れるように移動させられる。

なお、例えば、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４は、図示せぬバネ等により皮膚１０１から離れるように付勢されている。

なお、カム１２２－１乃至１２２－４のそれぞれは、板カムであると説明したが、これに限らず、溝カムでもよく、または、立体カムでもよい。また、モータ１２３－１乃至１２３－４は、それぞれ、電動機であると説明したが、これに限らず、流体の圧力を利用する圧力モータ、分子モータまたは超音波モータでもよい。

以下、触覚生成ユニット１２１－１乃至１２１－４を個々に区別する必要がないとき、単に、触覚生成ユニット１２１と称する。以下、カム１２２－１乃至１２２－４を個々に区別する必要がないとき、単に、カム１２２と称する。また、モータ１２３－１乃至１２３－４を個々に区別する必要がないとき、単に、モータ１２３と称する。

図４は、４個の触覚生成パッド７３－１乃至７３－４を含む場合の触覚生成パッド群２１の構成のさらに他の例を示す図である。触覚生成ユニット１５１－１乃至１５１－４は、それぞれ、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれ、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれ、プーリ１５３－１乃至１５３－４のそれぞれ、プーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれ、およびモータ１５５－１乃至１５５－４のそれぞれを含むように構成されている。触覚生成ユニット１５１－１乃至１５１－４は、それぞれ、個別に独立に動作して、刺激を生成して、生成した刺激を皮膚１０１に伝達する。

図４中の触覚生成パッド７３－１乃至７３－４は、それぞれ、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれ、プーリ１５３－１乃至１５３－４のそれぞれ、プーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれ、およびモータ１５５－１乃至１５５－４のそれぞれによって、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられる。ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれの一端は、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれに固定され、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれの他端は、プーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれに巻き取られている。プーリ１５３－１乃至１５３－４は、それぞれ、回転自在に軸支されている。ワイヤ１５２－１乃至１５２－４は、それぞれ、プーリ１５３－１乃至１５３－４のそれぞれに掛けられて、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４の延伸方向が変えられている。プーリ１５４－１乃至１５４－４は、それぞれ、モータ１５５－１乃至１５５－４のそれぞれによって、回転させられる。モータ１５５－１乃至１５５－４は、それぞれ、電動機である。モータ１５５－１乃至１５５－４のそれぞれによって、プーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれが回転されられると、プーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれに巻き取られているワイヤ１５２－１乃至１５２－４の長さが変わるので、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれの一端に固定されている触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれが引っ張られて、変位することになる。

すなわち、プーリ１５４－１乃至１５４－４は、それぞれ、モータ１５５－１乃至１５５－４のそれぞれによって回転させられて、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれを巻き取り、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のそれぞれを、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれが引っ張って皮膚１０１に押し付ける。

例えば、所定の時刻において、プーリ１５４－２は、モータ１５５－２によって回転させられて、ワイヤ１５２－２を巻き取ると、ワイヤ１５２－２が触覚生成パッド７３－２を引っ張って変位させることにより、皮膚１０１方向に移動させ、プーリ１５４－１、プーリ１５４－３およびプーリ１５４－４は、モータ１５５－１、モータ１５５－３およびモータ１５５－４のそれぞれが回転しないので、触覚生成パッド７３－１、触覚生成パッド７３－３および触覚生成パッド７３－４を皮膚１０１方向に移動させない。このとき、触覚生成パッド７３－２は、刺激を生成して、皮膚１０１に刺激を伝達する。

所定の時刻において、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４の全部若しくは触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のうちの、いずれか１つ若しくは複数が、プーリ１５３－１乃至１５３－４のそれぞれおよびプーリ１５４－１乃至１５４－４のそれぞれを介してワイヤ１５２－１乃至１５２－４のそれぞれで引っ張られることで、皮膚１０１の所定の部位に接触するように皮膚１０１方向に移動させられるか、または触覚生成パッド７３－１乃至７３－４のいずれもが、皮膚１０１から離れるように移動させられる。

なお、例えば、触覚生成パッド７３－１乃至７３－４は、図示せぬバネ等により皮膚１０１から離れるように付勢されている。

例えば、触覚生成ユニット１５１－１乃至１５１－４を含む触覚生成パッド群２１は、手袋タイプのデバイスとして実現することができる。

なお、モータ１５５－１乃至１５５－４は、それぞれ、電動機であると説明したが、これに限らず、流体の圧力を利用する圧力モータ、分子モータまたは超音波モータでもよい。

以下、触覚生成ユニット１５１－１乃至１５１－４を個々に区別する必要がないとき、単に、触覚生成ユニット１５１と称する。以下、ワイヤ１５２－１乃至１５２－４を個々に区別する必要がないとき、単に、ワイヤ１５２と称する。また、プーリ１５３－１乃至１５３－４を個々に区別する必要がないとき、単に、プーリ１５３と称する。プーリ１５４－１乃至１５４－４を個々に区別する必要がないとき、単に、プーリ１５４と称する。また、モータ１５５－１乃至１５５－４を個々に区別する必要がないとき、単に、モータ１５５と称する。

次に、触覚生成パッド７３の構成の詳細の例について説明する。図５は、触覚生成パッド７３の構成の例を示す平面図である。図６は、図５中のＡＡ‘線における触覚生成パッド７３の断面を示す断面図である。触覚生成パッド７３は、フィルム２０１、電極２０２－１乃至２０２－１２、誘電部材２０３、フィルム２０４および電極２０５を含み構成される。触覚生成パッド７３の厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。

電極２０２－１乃至２０２－１２は、フィルム２０１の一方の面に設けられている。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面に設けられている。誘電部材２０３の面のうち、図６中の上側の面（以下、単に上面とも称する。）である第１の面には、フィルム２０１の他方の面が貼られている。誘電部材２０３の面のうち、第１の面に対向する第２の面（図６中の下側の面（以下、単に下面とも称する。））には、フィルム２０４の他方の面が貼られている。すなわち、フィルム２０１およびフィルム２０４は、誘電部材２０３を挟んで貼り合わされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材２０３の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、同じとされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材２０３の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、長方形状とされている。例えば、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４は、平面方向に見て互いに重なるように、貼り合わされている。電極２０２－１乃至２０２－１２は、誘電部材２０３をフィルム２０４と挟んで貼り合わされているフィルム２０１の外側の面に設けられている。電極２０５は、誘電部材２０３をフィルム２０１と挟んで貼り合わされているフィルム２０４の外側の面に設けられている。

フィルム２０１は、第１のフィルムの一例であり、高分子材料により膜状に成形されているフィルムである。フィルム２０１は、電圧が印加されると屈曲する。フィルム２０４は、第２のフィルムの一例であり、高分子材料により膜状に成形されているフィルムである。フィルム２０４は、電圧が印加されると屈曲する。フィルム２０１およびフィルム２０４は、それぞれ、PVDF（PolyVinylidene DiFluoride）などの圧電フィルムまたはFEP（Fluorinated Ethylene Propylene）,PTFE（Poly Tetra Fluoro Ethylene）,PFA（Per Fluoro Alkoxy polymer）,ETFE（Ethylene Tetra Fluoro Ethylen copolymer）,PVDF、PCTFE（Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene）若しくはECTFE（Ethylene Chloro Tri Fluoro Ethylene copolymer）などフッ素系樹脂フィルムである。フィルム２０４の材質は、フィルム２０１の材質と同じであっても、異なっていても良い。

誘電部材２０３は、誘電体および絶縁体であって柔軟な材料で薄板状に成形されている。例えば、誘電部材２０３は、シリコンゴム、PDMS（dimethylpolysiloxane）、フッ素ゴム、アクリルゴムまたはウレタンゴムなどのゴムにより成形されている。誘電部材２０３には、穴２２１－１（図示せず）および穴２２１－２（図示せず）、穴２２１－３、穴２２１－４（図示せず）乃至穴２２１－６（図示せず）、穴２２１－７、穴２２１－８（図示せず）乃至穴２２１－１０（図示せず）、穴２２１－１１および穴２２１－１２（図示せず）が形成されている。穴２２１－１乃至２２１－１２は、誘電部材２０３の面のうち、フィルム２０１側の面からフィルム２０４側の面に貫通している。すなわち、穴２２１－１乃至２２１－１２は、誘電部材２０３の上面から下面に貫通している。誘電部材２０３の上面は、第１の面の一例である。誘電部材２０３の下面は、第２の面の一例である。

電極２０２－１乃至２０２－１２は、導体で膜状に成形されている。例えば、電極２０２－１乃至２０２－１２は、金（Au）、プラチナ（Pt）、チタン（Ti）またはアルミニウム（Al）などの金属材料からなる被膜またはカーボンナノチューブ（CNT）電極膜である。電極２０２－１乃至２０２－１２は、柔軟に形成されている。電極２０２－１乃至２０２－１２は、互いに絶縁されている。例えば、電極２０２－１乃至２０２－１２は、それぞれ、フィルム２０１の一方の面上において、円形の薄膜状に形成されている。例えば、電極２０２－１乃至２０２－１２は、それぞれ、直径１ｍｍの円形に形成されている。

電極２０２－１乃至２０２－１２は、それぞれ、触覚および圧覚を引き起こす刺激を生じさせる触覚生成点である。電極２０２－１乃至２０２－１２の間隔は、人間の皮膚の２点識別しきい値未満とされている。例えば、触覚生成パッド７３を指尖に用いる場合、電極２０２－１乃至２０２－１２の間隔は、２ｍｍ未満とされている。この場合、電極２０２－１乃至２０２－１２の間隔は、円形に形成されている電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれの中心から中心までの距離または円形に形成されている電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれの外縁から外縁までの距離をいう。

端子２１２－１乃至２１２－１２は、それぞれ、配線部２１１－１乃至２１１－１２のそれぞれを通じて、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれに電圧を印加するための端子である。端子２１２－１乃至２１２－１２および配線部２１１－１乃至２１１－１２は、電極２０２－１乃至２０２－１２と同様の材料から成形されている。

端子２１２－１乃至２１２－１２は、それぞれ、円形の薄膜状に形成されている。配線部２１１－１乃至２１１－１２は、それぞれ、端子２１２－１乃至２１２－１２のそれぞれと電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれとを結ぶ平板状の薄膜からなるか、または互いに接続されている複数の平板の薄膜からなる。

例えば、上面の形状が長方形状とされているフィルム２０１の一辺に沿って、端子２１２－１、端子２１２－２、端子２１２－５、端子２１２－６、端子２１２－９、端子２１２－１０が配置されている。端子２１２－１、端子２１２－２、端子２１２－５、端子２１２－６、端子２１２－９、端子２１２－１０が配置されているフィルム２０１の一辺に対向する辺に沿って、端子２１２－３、端子２１２－４、端子２１２－７、端子２１２－８、端子２１２－１１、端子２１２－１２が配置されている。例えば、端子２１２－１乃至２１２－１２は、それぞれ、ワイヤ・ボンディングされて外部と電気的に接続される。

すなわち、端子２１２－１に電圧が印加されると、電極２０２－１に電圧が印加される。端子２１２－２に電圧が印加されると、電極２０２－２に電圧が印加される。同様に、端子２１２－３乃至２１２－１２のそれぞれに電圧が印加されると、電極２０２－３乃至２０２－１２のそれぞれに電圧が印加される。

電極２０５は、導体で膜状に成形されている。例えば、電極２０５は、金（Au）,プラチナ（Pt）,チタン（Ti）またはアルミニウム（Al）などの金属材料からなる被膜またはカーボンナノチューブ（CNT）電極膜である。電極２０５は、柔軟に形成されている。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、直方形の薄膜状に形成されている。電極２０５は、電極２０２－１乃至２０２－１２の全部に対向するように形成されている。すなわち、電極２０５は、電極２０２－１乃至２０２－１２の全部とフィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４を挟むように形成されている。言い換えれば、電極２０５は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の厚さ方向において、電極２０２－１乃至２０２－１２の全てと重なり合うように形成されている。

穴２２１－３は、誘電部材２０３の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴２２１－３の誘電部材２０３の上面における端部は、電極２０２－３の外周と一致している。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－３の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

また、穴２２１－７は、誘電部材２０３の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴２２１－７の誘電部材２０３の上面における端部は、電極２０２－７の外周と一致している。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－７の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

さらに、穴２２１－１１は、誘電部材２０３の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴２２１－１１の誘電部材２０３の上面における端部は、電極２０２－１１の外周と一致している。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－１１の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

同様に、穴２２１－１および２２１－２、穴２２１－４乃至２２１－６、穴２２１－８乃至２２１－１０並びに穴２２１－１２は、誘電部材２０３の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴２２１－１および２２１－２、穴２２１－４乃至２２１－６、穴２２１－８乃至２２１－１０並びに穴２２１－１２の誘電部材２０３の上面における端部は、それぞれ、電極２０２－１および２０２－２、電極２０２－４乃至２０２－６、電極２０２－８乃至２０２－１０並びに電極２０２－１２のそれぞれの外周と一致している。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－１および２２１－２、穴２２１－４乃至２２１－６、穴２２１－８乃至２２１－１０並びに穴２２１－１２のそれぞれの誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

このように、電極２０２－１乃至２０２－１２のいずれかと電極２０５は、フィルム２０１およびフィルム２０４を挟んで、誘電部材２０３の部分のうち、穴２２１－１および穴２２１－１２のいずれかが形成されている部分を挟むように配置されている。

誘電部材２０３に形成されている穴２２１－１乃至２２１－１２のそれぞれの誘電部材２０３の上面における断面の形状は、膜状の電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれの面の形状と同様とされている。

また、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれは、フィルム２０１を挟んで、誘電部材２０３に形成されている穴２２１－１乃至２２１－１２のそれぞれの断面であって、誘電部材２０３の上面における断面上に配置されている。

触覚生成パッド７３には、使用前に、１００V乃至１５ＫＶの電圧が印加されて、電荷がプリチャージされる。電極２０２－１乃至２０２－１２と電極２０５との間にプリチャージとして電圧を印加すると、フィルム２０１とフィルム２０４との間、特に、誘電部材２０３の穴２２１－１乃至２２１－１２に電荷が蓄積される。電荷をプリチャージすると、触覚生成パッド７３は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

触覚生成パッド７３は、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかと電極２０５との間に、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。触覚生成パッド７３は、正弦波、三角波または方形波などの波形に応じた振動を生成する。

触覚生成パッド７３は、樹脂やシリコンゴムが主体材料のため、容易に変形でき、皮膚１０１にフィットして、触覚を提示できる。

穴２２１－１乃至２２１－１２の面積と、誘電部材２０３の全体の面積との比率が、１０％乃至４０％の場合、触覚生成パッド７３は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

なお、穴２２１－１乃至２２１－１２は、誘電部材２０３の上面から下面に貫通していると説明したが、誘電部材２０３の上面から下面に貫通せず、誘電部材２０３の上面または下面から窪んでいる形状でも良く、さらに、誘電部材２０３の内部で泡状の穴としても良い。

また、電極２０２－１乃至２０２－１２は、それぞれ、フィルム２０１の一方の面上において、円形の薄膜状に形成されていると説明したが、楕円形、長円形または三角形若しくは四角形などの多角形状であっても良い。

以上のように、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかの部分をより強く振動させることができる。

以下、電極２０２－１乃至２０２－１２を個々に区別する必要がない場合、単に電極２０２と称する。以下、穴２２１－１乃至２２１－１２を個々に区別する必要がない場合、単に穴２２１と称する。

皮膚１０１には、振動、形状、せん断力を感知するための受容体が数多くある。触覚生成パッド７３が、皮膚１０１に接して、振動を伝達することにより、皮膚１０１の受容体が活性化して、触覚および圧覚を生成させることができる。すなわち、触覚生成パッド７３は、音圧波と圧力を使用して振動、圧力刺激を用いて、人間の皮膚１０１の受容体を活性化することにより、触覚および圧覚を生成させる。

図２乃至図４を参照して説明したように、触覚生成パッド７３が、エアアクチュエータ７２、カム１２２およびモータ１２３、またはワイヤ１５２、プーリ１５３、プーリ１５４およびモータ１５５で皮膚１０１に押し付けられた状態で、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかの部分を振動させると、皮膚１０１の受容体が活性化して、触覚および圧覚を生成させることができる。例えば、触覚生成パッド７３が、比較的弱い力で皮膚１０１に押し付けられた状態で、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかの部分を振動させると、皮膚１０１の受容体のうち、皮膚１０１の表面の近くにあるメルケル盤やマイスナー小体を活性化させて触覚を生成させる。例えば、触覚生成パッド７３が、より強い力で皮膚１０１に押し付けられた状態で、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかの部分を振動させると、皮膚１０１の受容体のうち、皮膚１０１の真皮の深部にあるパチニ小体や関節内の圧力の受容体を活性化させて圧覚を生成させる。

次に、触覚生成パッド群２１を構成する触覚生成パッド２５１の構成の詳細の例について説明する。触覚生成パッド２５１は、触覚生成パッド群２１において、触覚生成パッド７３と同様に用いられる。図７は、触覚生成パッド２５１の断面を示す断面図である。図７において、図６に示す部分と同様の部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

触覚生成パッド２５１は、フィルム２０１、電極２０２－１乃至２０２－１２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材２６１を含み構成される。触覚生成パッド２５１の厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。

誘電部材２６１の面のうち、図７中の上側の面（以下、単に上面とも称する。）である第１の面には、フィルム２０１の他方の面が貼られている。誘電部材２６１の面のうち、第１の面に対向する第２の面（図７中の下側の面（以下、単に下面とも称する。））には、フィルム２０１の他方の面が貼られている。すなわち、フィルム２０１およびフィルム２０４は、誘電部材２６１を挟んで貼り合わされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材２６１の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、同じとされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材２６１の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、長方形状とされている。例えば、フィルム２０１、誘電部材２６１およびフィルム２０４は、平面方向に見て互いに重なるように、貼り合わされている。

誘電部材２６１は、誘電体および絶縁体であって柔軟な材料で薄板状に成形されている。例えば、誘電部材２６１は、シリコンゴム、PDMS、フッ素ゴム、アクリルゴムまたはウレタンゴムなどのゴムにより成形されている。誘電部材２６１には、穴２７１－１乃至２７１－９が形成されている。穴２７１－１乃至２７１－９は、誘電部材２６１の上面から下面に貫通している。なお、図７には、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１における断面が示されているが、電極２０２－１、電極２０２－５および電極２０２－９、電極２０２－２、電極２０２－６および電極２０２－１０並びに電極２０２－４、電極２０２－８および電極２０２－１２のそれぞれと電極２０５との間の誘電部材２６１の部分にも、穴２７１－１乃至２７１－９と同様の穴が形成されている。

電極２０５は、フィルム２０１、誘電部材２６１およびフィルム２０４の厚さ方向において、電極２０２－１乃至２０２－１２の全てと重なり合うように形成されている。

穴２７１－１乃至２７１－９は、それぞれ、誘電部材２６１の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴２７１－１乃至２７１－９のそれぞれの底面の径は、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１のそれぞれの径より小さくされている。電極２０２－３は、フィルム２０１の一方の面上において、穴２７１－２および穴２７１－３を覆うように配置されている。電極２０２－７は、フィルム２０１の一方の面上において、穴２７１－５を覆うように配置されている。電極２０２－１１は、フィルム２０１の一方の面上において、穴２７１－７および穴２７１－８を覆うように配置されている。すなわち、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１のそれぞれは、フィルム２０１の一方の面上において、穴２７１－１乃至２７１－９のうち、いずれか１つまたは２つを覆うように配置されている。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２７１－１乃至２７１－９の誘電部材２６１の下面における端部を覆っている。

また、穴２７１－１、穴２７１－４、穴２７１－６および穴２７１－９は、誘電部材２６１の部分のうち、電極２０２－１乃至２０２－１２および電極２０５に挟まれている部分から外れた部分に形成されている。

このように、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１のそれぞれは、穴２７１－１乃至２７１－９のうち、いずれか１つまたは２つを覆うように配置されている。すなわち、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１は、フィルム２０１を介して、誘電部材２６１に形成されている穴２７１－２、穴２７１－３、穴２７１－５、穴２７１－７および穴２７１－８の誘電部材２６１の上面における断面上に配置されている。

触覚生成パッド２５１には、使用前に、１００V乃至１５ＫＶの電圧が印加されて、電荷がプリチャージされる。電極２０２－１乃至２０２－１２と電極２０５との間にプリチャージとして電圧を印加すると、フィルム２０１とフィルム２０４との間、特に、誘電部材２６１の穴２７１－１乃至２２１－９および穴２７１－１乃至２７１－９と同様の穴に電荷が蓄積される。電荷をプリチャージすると、触覚生成パッド２５１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

触覚生成パッド２５１は、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかと電極２０５との間に、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。触覚生成パッド２５１は、正弦波、三角波または方形波などの波形に応じた振動を生成する。

触覚生成パッド２５１は、樹脂やシリコンゴムが主体材料のため、容易に変形でき、皮膚１０１にフィットして、触覚を提示できる。

穴２７１－１乃至２２１－９および穴２７１－１乃至２７１－９と同様の穴の面積と、誘電部材２６１の全体の面積との比率が、１０％乃至４０％の場合、触覚生成パッド２５１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

なお、穴２７１－１乃至２２１－９および穴２７１－１乃至２７１－９と同様の穴は、誘電部材２６１の上面から下面に貫通していると説明したが、誘電部材２６１の上面から下面に貫通せず、誘電部材２６１の上面または下面から窪んでいる形状でも良く、さらに、誘電部材２６１の内部で泡状の穴としても良い。

以下、穴２７１－１乃至２７１－９を個々に区別する必要がない場合、単に穴２７１と称する。

次に、触覚生成パッド群２１を構成する触覚生成パッド３０１の構成の詳細の例について説明する。触覚生成パッド３０１は、触覚生成パッド群２１において、触覚生成パッド７３と同様に用いられる。図８は、触覚生成パッド３０１の断面を示す断面図である。図８において、図６に示す部分と同様の部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

触覚生成パッド３０１は、フィルム２０１、電極２０２－１乃至２０２－１２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材３１１を含み構成される。触覚生成パッド３０１の厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。

誘電部材３１１の面のうち、図８中の上側の面（以下、単に上面とも称する。）である第１の面には、フィルム２０１の他方の面が貼られている。誘電部材３１１の面のうち、第１の面に対向する第２の面（図８中の下側の面（以下、単に下面とも称する。））には、フィルム２０１の他方の面が貼られている。すなわち、フィルム２０１およびフィルム２０４は、誘電部材３１１を挟んで貼り合わされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材３１１の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、同じとされている。例えば、フィルム２０１の平面の形状、誘電部材３１１の平面の形状およびフィルム２０４の平面の形状は、長方形状とされている。例えば、フィルム２０１、誘電部材３１１およびフィルム２０４は、平面方向に見て互いに重なるように、貼り合わされている。

誘電部材３１１は、誘電体および絶縁体であって柔軟な材料で薄板状に成形されている。例えば、誘電部材３１１は、シリコンゴム、PDMS、フッ素ゴム、アクリルゴムまたはウレタンゴムなどのゴムにより成形されている。誘電部材３１１には、穴３２１－１乃至３２１－４が形成されている。穴３２１－１乃至３２１－４は、誘電部材３１１の上面から下面に貫通している。なお、図８には、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１における断面が示されているが、電極２０２－１、電極２０２－５および電極２０２－９、電極２０２－２、電極２０２－６および電極２０２－１０並びに電極２０２－４、電極２０２－８および電極２０２－１２のそれぞれと電極２０５との間の誘電部材３１１の部分にも、穴３２１－１乃至３２１－４と同様の穴が形成されている。

電極２０５は、フィルム２０１、誘電部材３１１およびフィルム２０４の厚さ方向において、電極２０２－１乃至２０２－１２の全てと重なり合うように形成されている。

穴３２１－１乃至３２１－４は、それぞれ、誘電部材３１１の上面および下面において円形となるように、円形断面の柱状に形成されている。穴３２１－１は、誘電部材３１１の図８中の左側の端部側と電極２０２－３および電極２０５によって挟まれている部分との間に形成されている。穴３２１－２は、電極２０２－３および電極２０５によって挟まれている部分と電極２０２－７および電極２０５によって挟まれている部分との間に形成されている。穴３２１－３は、電極２０２－７および電極２０５によって挟まれている部分と電極２０２－１１および電極２０５によって挟まれている部分との間に形成されている。穴３２１－４は、電極２０２－７および電極２０５によって挟まれている部分と誘電部材３１１の図８中の右側の端部側との間に形成されている。

このように、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１のそれぞれおよび電極２０５は、誘電部材３１１の部分のうち、穴３２１－１乃至３２１－４が形成されている部分から外れた部分を挟むように配置されている。言い換えれば、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１のそれぞれおよび電極２０５は、誘電部材３１１の部分のうち、穴３２１－１乃至３２１－４が形成されていない部分を挟むように配置されている。

穴３２１－１乃至３２１－４は、誘電部材３１１の部分のうち、電極２０２－１乃至２０２－１２および電極２０５に挟まれている部分から外れた部分に形成されている。

触覚生成パッド３０１には、使用前に、１００V乃至１５ＫＶの電圧が印加されて、電荷がプリチャージされる。電極２０２－１乃至２０２－１２と電極２０５との間にプリチャージとして電圧を印加すると、フィルム２０１とフィルム２０４との間、特に、誘電部材３１１の穴３２１－１乃至３２１－４および穴３２１－１乃至３２１－４と同様の穴に電荷が蓄積される。電荷をプリチャージすると、触覚生成パッド３０１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

触覚生成パッド３０１は、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかと電極２０５との間に、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。触覚生成パッド３０１は、正弦波、三角波または方形波などの波形に応じた振動を生成する。

触覚生成パッド３０１は、樹脂やシリコンゴムが主体材料のため、容易に変形でき、皮膚１０１にフィットして、触覚を提示できる。

穴３２１－１乃至３２１－４および穴３２１－１乃至３２１－４と同様の穴の面積と、誘電部材３１１の全体の面積との比率が、１０％乃至４０％の場合、触覚生成パッド３０１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

なお、穴３２１－１乃至３２１－４および穴３２１－１乃至３２１－４と同様の穴は、誘電部材３１１の上面から下面に貫通していると説明したが、誘電部材３１１の上面から下面に貫通せず、誘電部材３１１の上面または下面から窪んでいる形状でも良く、さらに、誘電部材３１１の内部で泡状の穴としても良い。

以下、穴３２１－１乃至３２１－４を個々に区別する必要がない場合、単に穴３２１と称する。

次に、触覚生成パッド群２１を構成する触覚生成パッド３５１の構成の詳細の例について説明する。触覚生成パッド３５１は、触覚生成パッド群２１において、触覚生成パッド７３と同様に用いられる。図９は、触覚生成パッド３５１の断面を示す断面図である。図９において、図６に示す部分と同様の部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

触覚生成パッド３５１は、フィルム２０１、電極２０２－１乃至２０２－１２、誘電部材２０３、フィルム２０４および電極３６１－１乃至３６１－１２を含み構成される。触覚生成パッド３５１の厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。

なお、図９には、電極２０２－３、電極２０２－７および電極２０２－１１並びに電極３６１－３、電極３６１－７および電極３６１－７における断面が示されているが、電極２０２－１と電極３６１－１（図示せず）との間の誘電部材３１１の部分には、穴３２１－１が形成され、電極２０２－２と電極３６１－２（図示せず）との間の誘電部材３１１の部分には、穴３２１－２が形成され、同様に、電極２０２－４乃至２０２－６のそれぞれと電極３６１－４（図示せず）乃至電極３６１－６（図示せず）のそれぞれとの間の誘電部材３１１の部分には、穴３２１－４乃至３２１－４のそれぞれが形成され、電極２０２－８乃至２０２－１０のそれぞれと電極３６１－８（図示せず）乃至電極３６１－１０（図示せず）のそれぞれとの間の誘電部材３１１の部分には、穴３２１－８乃至３２１－１０のそれぞれが形成され、電極２０２－１２と電極３６１－１２（図示せず）との間の誘電部材３１１の部分には、穴３２１－１２が形成されている。

電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、導体で膜状に成形されている。例えば、電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、金（Au）,プラチナ（Pt）,チタン（Ti）またはアルミニウム（Al）などの金属材料からなる被膜またはカーボンナノチューブ（CNT）電極膜である。電極３６１－１乃至３６１－１２は、柔軟に形成されている。電極３６１－１乃至３６１－１２は、互いに絶縁されている。例えば、電極３６１－１乃至３６１－１２は、それぞれ、フィルム２０４の一方の面上において、円形の薄膜状に形成されている。例えば、電極３６１－１乃至３６１－１２は、それぞれ、直径１ｍｍの円形に形成されている。電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれには、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれと同様に、配線部および端子が設けられている。

電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれに対向するように形成されている。電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれとフィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４を挟むように形成されている。電極３６１－１は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４を挟んで、電極２０２－１と対向する位置に配置されている。電極３６１－２は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４を挟んで、電極２０２－２と対向する位置に配置されている。同様に、電極３６１－３乃至３６１－１２のそれぞれは、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４を挟んで、電極２０２－３乃至２０２－１２のそれぞれと対向する位置に形成されている。

言い換えれば、電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の厚さ方向において、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれと対向する位置に形成されている。

穴２２１－３の誘電部材２０３の下面における端部は、電極３６１－３の外周と一致している。電極３６１－３は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－３の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。また、穴２２１－７の誘電部材２０３の下面における端部は、電極３６１－７の外周と一致している。電極３６１－７は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－７の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。さらにまた、穴２２１－１１の誘電部材２０３の下面における端部は、電極３６１－１１の外周と一致している。電極３６１－１１は、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－１１の誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

穴２２１－１および２２１－２、穴２２１－４乃至２２１－６、穴２２１－８乃至２２１－１０並びに穴２２１－１２の誘電部材２０３の下面における端部は、それぞれ、電極３６１－１および３６１－２、電極３６１－４乃至３６１－６、電極３６１－８乃至３６１－１０並びに電極３６１－１２のそれぞれの外周と一致している。電極３６１－１および３６１－２、電極３６１－４乃至３６１－６、電極３６１－８乃至３６１－１０並びに電極３６１－１２のそれぞれは、フィルム２０４の一方の面上において、穴２２１－１および２２１－２、穴２２１－４乃至２２１－６、穴２２１－８乃至２２１－１０並びに穴２２１－１２のそれぞれの誘電部材２０３の下面における端部を覆っている。

このように、電極２０２－１乃至２０２－１２のそれぞれと電極３６１－１乃至３６１－１２のそれぞれは、フィルム２０１およびフィルム２０４を挟んで、誘電部材２０３の部分のうち、穴２２１－１および穴２２１－１２のそれぞれが形成されている部分を挟むように配置されている。

触覚生成パッド３５１には、使用前に、１００V乃至１５ＫＶの電圧が印加されて、電荷がプリチャージされる。電極２０２－１乃至２０２－１２と電極３６１－１乃至３６１－１２との間にプリチャージとして電圧を印加すると、フィルム２０１とフィルム２０４との間、特に、誘電部材２０３の穴２２１－１乃至２２１－１２に電荷が蓄積される。電荷をプリチャージすると、触覚生成パッド３５１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

触覚生成パッド３５１は、電極２０２－１と電極３６１－１との間乃至電極２０２－１２と電極３６１－１２との間の全部またはいずれかに、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。触覚生成パッド３５１は、正弦波、三角波または方形波などの波形に応じた振動を生成する。

触覚生成パッド３５１は、樹脂やシリコンゴムが主体材料のため、容易に変形でき、皮膚１０１にフィットして、触覚を提示できる。

穴２２１－１乃至２２１－１２の面積と、誘電部材２０３の全体の面積との比率が、１０％乃至４０％の場合、触覚生成パッド３５１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

以下、電極３６１－１乃至３６１－１２を個々に区別する必要がない場合、単に電極３６１と称する。

次に、触覚生成パッド群２１を構成する触覚生成パッド４０１の構成の詳細の例について説明する。触覚生成パッド４０１は、触覚生成パッド群２１において、触覚生成パッド７３と同様に用いられる。図１０は、触覚生成パッド４０１の断面を示す断面図である。図１０において、図６に示す部分と同様の部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

触覚生成パッド４０１は、フィルム２０１、電極２０２－１乃至２０２－１２、誘電部材２０３、フィルム２０４、電極２０５並びにスプリング４１１－１および４１１－２を含み構成される。触覚生成パッド４１１の厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である。スプリング４１１－１および４１１－２は、断面をＵ字にばね材で形成されている。スプリング４１１－１は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の図１０中の左側の端部を１０mＮ乃至０．５Ｎの力で挟んで押圧する。スプリング４１１－２は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の図１０中の右側の端部を、図１０中のＦで示される向きに、１０mＮ乃至０．５Ｎの力で挟んで押圧する。スプリング４１１－１およびスプリング４１１－２が、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の対向する端部を挟むと、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の全体に均一に予圧を加えることができる。

このように、スプリング４１１－１およびスプリング４１１－２は、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の端部を挟んで押圧する。このようにすることで、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

なお、スプリング４１１－１およびスプリング４１１－２は、金属材料または樹脂により成形することができる。また、スプリング４１１－１およびスプリング４１１－２が、フィルム２０１、誘電部材２０３およびフィルム２０４の対向する端部を挟むと説明したが、これに限らず、ボルトおよびナットなどのネジやクリップなどの挟んで押圧できる構成を採用することができる。

触覚生成パッド４０１には、使用前に、１００V乃至１５ＫＶの電圧が印加されて、電荷がプリチャージされる。電極２０２－１乃至２０２－１２と電極２０５との間にプリチャージとして電圧を印加すると、フィルム２０１とフィルム２０４との間、特に、誘電部材２０３の穴２２１－１乃至２２１－１２に電荷が蓄積される。電荷をプリチャージすると、触覚生成パッド４０１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

触覚生成パッド４０１は、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかと電極２０５との間に、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。触覚生成パッド４０１は、正弦波、三角波または方形波などの波形に応じた振動を生成する。

触覚生成パッド４０１は、樹脂やシリコンゴムが主体材料のため、容易に変形でき、皮膚１０１にフィットして、触覚を提示できる。

穴２２１－１乃至２２１－１２の面積と、誘電部材２０３の全体の面積との比率が、１０％乃至４０％の場合、触覚生成パッド４０１は、より小さい電圧で、より大きく屈曲するようになる。

次に、指腹部に装着するデバイスとしての触覚生成パッド７３の使用例について説明する。図１１は、指腹部に装着された触覚生成パッド７３の状態を示す図である。触覚生成パッド７３は、電極２０２－１乃至２０２－１２側の面が指５０１の指腹部の皮膚１０１に接するように、固定バンド５１１で指５０１に装着される。

例えば、指腹部に装着するデバイスとしての触覚生成パッド７３は、指５０１のサイズとほぼ同じサイズとされ、その厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満とされる。触覚生成パッド７３は、薄型でフレキシブルであるため、指５０１の形にフィットする。

触覚生成パッド７３は、電極２０２－１乃至２０２－１２のうちの全部またはいずれかと電極２０５との間に、正弦波、三角波または方形波の３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの交流電圧を印加すると、１．５ｍｍから３ｍｍの大きさの個別の領域で個別に振動を生成して、指５０１の指腹部の皮膚１０１に触覚を誘起させることができる。

このように、触覚生成パッド７３は、単独でも、皮膚刺激デバイスとして用いることができる。

なお、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１を成形する材料に、グラフェン、チタン酸バリウム、カリウム、酸化亜鉛、MXene、Zn₂TTFTB and Cd₂TTBFT、Ni₃(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)₂ [Ni₃(HITP)₂]、Zr-UiO-66、ZIF-67などのＭＯＦ（Metal Organic Frameworks）材などの蓄電剤を０．１重量％乃至３０重量％程度付加して、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１の電荷の蓄積を補助することができる。

また、穴２２１、穴２７１または穴３２１に、０．５体積％乃至５０体積％のグラフェン、チタン酸バリウム、カリウム、酸化亜鉛、MXeneまたはＭＯＦ材を入れて電荷の蓄積を補助することができる。

なお、MXene、Zn₂TTFTB and Cd₂TTBFT、Ni₃(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)₂ [Ni₃(HITP)₂]、Zr-UiO-66、ZIF-67などのＭＯＦ材などの蓄電剤を誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１に混ぜる場合や、穴２２１、穴２７１または穴３２１に入れる場合は、触覚生成パッド７３、触覚生成パッド２５１、触覚生成パッド３０１、触覚生成パッド３５１または触覚生成パッド４０１に、あらかじめ、電荷をチャージしなくても、使用することができる。

また、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１を成形する場合、発泡剤を０．１重量％乃至５重量％混ぜて、内部に気泡を作成して、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１のそれぞれに、穴２２１、穴２７１または穴３２１のそれぞれを形成させることができる。

なお、薄い板ガラスにカリウムをドープして、電荷をチャージして、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１と、フィルム２０１およびフィルム２０４に挟むようにしてもよい。なお、０．０１ｍｍ乃至０．０５ｍｍのシリカビーズにカリウムをドープし、それをシリコンゴムに混ぜ、電荷をチャージして、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１を形成するようにしてもよい。

また、増幅器３５は、所定の周期でオンまたはオフし、オフしている期間において、おおよそ０Ｖとなり、オンしている期間において、所定の電圧の振幅で所定の周波数の正弦波となるバースト信号状の電圧を触覚生成パッド群２１に供給することができる。増幅器３５から供給されるバースト信号状の電圧のオンまたはオフする周波数は、３０Ｈｚ乃至３００Ｈｚとされる。言い換えれば、増幅器３５から供給されるバースト信号状の電圧のオンまたはオフする周期は、３ｍ秒乃至３０ｍ秒とされる。

なお、穴２２１、穴２７１または穴３２１は、円形断面の柱状に形成されていると説明したが、これに限らず、楕円柱状、長円柱状、三角柱状または四角柱状などの多角柱状などいずれの形状であってもよく、誘電部材２０３、誘電部材２６１または誘電部材３１１の厚さ方向で断面の形状が変化するものであってもよい。

このように、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができる。また、ウェアラブルデバイスで、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができる。

例えば、振動、衝撃感覚、力の圧力、エッジやバンプ形状などのオブジェクトの形状や振動パターンを知覚させる刺激を生成することができる。

このように、触覚生成パッド群２１は、１つまたは複数の触覚生成パッド７３、触覚生成パッド２５１、触覚生成パッド３０１、触覚生成パッド３５１または触覚生成パッド４０１を使用し、触覚生成パッド７３、触覚生成パッド２５１、触覚生成パッド３０１、触覚生成パッド３５１または触覚生成パッド４０１のそれぞれは、圧電フィルムまたはフッ素系フィルムおよびシリコンゴムなどから構成され、圧電フィルムまたはフッ素系フィルムには、触覚提示を行うための、所定のパターンの電極が形成されており、それぞれの電極から、独立に触覚を生成する。触覚生成パッド７３、触覚生成パッド２５１、触覚生成パッド３０１、触覚生成パッド３５１または触覚生成パッド４０１においては、圧電性も持たせるために、圧電フィルムまたはフッ素系フィルム間に電圧をチャージして、静電気を保持させて、そこに、バイアス周波数の電圧を付加して振動を誘起させる。

以上のように、触覚生成パッド７３は、皮膚１０１に刺激を加える皮膚１０１刺激デバイスである。フィルム２０１は、電圧が印加されると屈曲する。電極２０２は、フィルム２０１の一方の面に、膜状に複数設けられている。複数の電極２０２のそれぞれは、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている。フィルム２０４は、電圧が印加されると屈曲する。電極２０５は、フィルム２０４の一方の面に膜状に設けられている。誘電部材２０３は、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されている。誘電部材２０３は、所定の面である第１の面にフィルム２０１の他方の面が貼られ、第１の面に対向する第２の面にフィルム２０４の他方の面が貼られている。触覚生成パッド７３は、電極２０２のいずれかまたは全部と電極２０５との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された電極２０２と電極２０５とに挟まれた部分が振動する。

このようにすることで、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができる。

フィルム２０１の一方の面に設けられている複数の電極２０２の間隔を、人間の皮膚１０１の２点識別しきい値未満とすることができる。

誘電部材２０３に、所定の電圧を印加して、電荷をプリチャージすることができる。

誘電部材２０３に形成されている穴を、第１の面から第２の面に貫通させることができる。

複数の電極２０２のいずれかと電極２０５を、フィルム２０１およびフィルム２０４を挟んで、誘電部材２０３の部分のうち、穴が形成されている部分を挟むように配置することができる。

誘電部材２０３に形成されている穴の第１の面における断面の形状を、膜状の電極２０２の面の形状と同様とすることができる。

電極２０２を、フィルム２０１を挟んで、誘電部材２０３に形成されている穴の断面であって、第１の面における断面上に配置することができる。

複数の電極２０２のいずれかと電極２０５を、フィルム２０１およびフィルム２０４を挟んで、誘電部材３１１の部分のうち、穴が形成されている部分から外れた部分を挟むように配置することができる。

フィルム２０１、フィルム２０４および誘電部材２０３の端部を挟んで押圧するスプリング４１１－１およびスプリング４１１－２をさらに設けることができる。

電極３６１を、複数設け、複数の電極３６１のそれぞれを、複数の電極２０２のそれぞれに対向する位置に設けることができる。

誘電部材２０３に形成されている穴に、電荷の蓄積を補助する帯電剤を入れておくことができる。

皮膚１０１に接して刺激として振動を伝達する場合、フィルム２０１、電極２０２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材２０３を変位させて皮膚１０１に押し付けるエアアクチュエータ７２をさらに設けることができる。

このようにすることで、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚および圧覚を引き起こす刺激を加えることができる。

エアアクチュエータ７２を、気体または液体の圧力により、フィルム２０１、電極２０２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材２０３を変位させて皮膚１０１に押し付けさせることができる。

押し付け手段としてのカム１２２により、フィルム２０１、電極２０２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材２０３を変位させて皮膚１０１に押し付けさせることができる。

押し付け手段として、プーリ１５３を介してワイヤ１５２で引っ張ることにより、フィルム２０１、電極２０２、フィルム２０４、電極２０５および誘電部材２０３を変位させて皮膚１０１に押し付けさせることができる。

電圧が印加されると屈曲するフィルム２０１と、フィルム２０１の一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の電極２０２と、電圧が印加されると屈曲するフィルム２０４と、フィルム２０４の一方の面に設けられている膜状の電極２０５と、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面にフィルム２０１の他方の面が貼られ、第１の面に対向する第２の面にフィルム２０４の他方の面が貼られている誘電部材２０３とを含み、電極２０２のいずれかまたは全部と電極２０５との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された電極２０２と電極２０５とに挟まれた部分が振動する触覚生成パッド７３の電極２０２のいずれかまたは全部と電極２０５との間に３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの周波数の交流の電圧を印加して振動させて駆動することができる。

このようにすることで、より薄く柔軟にして、所望の時刻に、所望の期間だけ、皮膚の部位のうち、所望の部位に、触覚を引き起こす刺激を加えることができる。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ 触覚提示システム， ２１ 触覚生成パッド群， ３１ コンピュータシステム， ３２ 触覚検出システム， ３３ 振動周波数算出部， ３４ デジタルデータ／アナログデータ変換部， ３５ 増幅器， ４１ 衝突計算部， ４２ ロボットシステム， ５２ トランスデューサ， ５３ 遠隔ロボットシステム， ７１および７１－１乃至７１－４ 触覚生成ユニット， ７２および７２－１乃至７２－４ エアアクチュエータ， ７３および７３－１乃至７３－４ 触覚生成パッド， １０１ 皮膚， １２１および１２１－１乃至１２１－４ 触覚生成ユニット， １２２および１２２－１乃至１２２－４ カム， １２３および１２３－１乃至１２３－４ モータ， １５１および１５１－１乃至１５１－４ 触覚生成ユニット， １５２および１５２－１乃至１５２－４ ワイヤ， １５３，１５３－１乃至１５３－４，１５４および１５４－１乃至１５４－４ プーリ， １５５および１５５－１乃至１５５－４ モータ， ２０１ フィルム， ２０２，２０２－１乃至２０２－１２ 電極， ２０３ 誘電部材， ２０４ フィルム， ２０５ 電極， ２２１，２２１－１乃至２２１－１２ 穴， ２５１ 触覚生成パッド， ２６１ 誘電部材， ２７１，２７１－１乃至２７１－９ 穴， ３０１ 触覚生成パッド， ３１１ 誘電部材， ３２１，３２１－１乃至３２１－４ 穴， ３５１ 触覚生成パッド， ３６１，３６１－１乃至３６１－１２ 電極， ４０１ 触覚生成パッド， ４１１－１および４１１－２ スプリング， ５０１ 指， ５１１ 固定バンド

Claims (15)

1. 皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスにおいて、
   電圧が印加されると屈曲する第１のフィルムと、
   前記第１のフィルムの一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の第１の電極と、
   電圧が印加されると屈曲する第２のフィルムと、
   前記第２のフィルムの一方の面に設けられている膜状の第２の電極と、
   穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面に前記第１のフィルムの他方の面が貼られ、前記第１の面に対向する第２の面に前記第２のフィルムの他方の面が貼られている誘電部材と
   を含み、
   前記誘電部材に形成されている穴に、電荷の蓄積を補助する蓄電剤が入れてあり、
   前記第１の電極のいずれかまたは全部と前記第２の電極との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれた部分が振動する
   皮膚刺激デバイス。
2. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記第１のフィルムの一方の面に設けられている複数の前記第１の電極の間隔は、人間の前記皮膚の２点識別しきい値未満とされている
   皮膚刺激デバイス。
3. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記誘電部材には、所定の電圧が印加されて、電荷がプリチャージされている
   皮膚刺激デバイス。
4. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記誘電部材に形成されている穴は、前記第１の面から前記第２の面に貫通している
   皮膚刺激デバイス。
5. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   複数の前記第１の電極のいずれかと前記第２の電極は、前記第１のフィルムおよび前記第２のフィルムを挟んで、前記誘電部材の部分のうち、穴が形成されている部分を挟むように配置されている
   皮膚刺激デバイス。
6. 請求項５に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記誘電部材に形成されている穴の前記第１の面における断面の形状は、膜状の前記第１の電極の面の形状と同様とされている
   皮膚刺激デバイス。
7. 請求項６に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記第１の電極は、前記第１のフィルムを挟んで、前記誘電部材に形成されている穴の断面であって、前記第１の面における断面上に配置されている
   皮膚刺激デバイス。
8. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   複数の前記第１の電極のいずれかと前記第２の電極は、前記第１のフィルムおよび前記第２のフィルムを挟んで、前記誘電部材の部分のうち、穴が形成されている部分から外れた部分を挟むように配置されている
   皮膚刺激デバイス。
9. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
   前記第１のフィルム、前記第２のフィルムおよび前記誘電部材の端部を挟んで押圧する押圧手段をさらに含む皮膚刺激デバイス。
10. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
    前記第２の電極は、複数設けられ、
    複数の前記第２の電極のそれぞれは、複数の前記第１の電極のそれぞれに対向する位置に設けられている
    皮膚刺激デバイス。
11. 請求項１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
    前記皮膚に接して刺激として振動を伝達する場合、前記第１のフィルム、前記第１の電極、前記第２のフィルム、前記第２の電極および前記誘電部材を変位させて前記皮膚に押し付ける押し付け手段をさらに含む皮膚刺激デバイス。
12. 請求項１１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
    前記押し付け手段は、気体または液体の圧力により、前記第１のフィルム、前記第１の電極、前記第２のフィルム、前記第２の電極および前記誘電部材を変位させて前記皮膚に押し付ける皮膚刺激デバイス。
13. 請求項１１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
    前記押し付け手段は、カムにより、前記第１のフィルム、前記第１の電極、前記第２のフィルム、前記第２の電極および前記誘電部材を変位させて前記皮膚に押し付ける皮膚刺激デバイス。
14. 請求項１１に記載の皮膚刺激デバイスにおいて、
    前記押し付け手段は、プーリを介してワイヤで引っ張ることにより、前記第１のフィルム、前記第１の電極、前記第２のフィルム、前記第２の電極および前記誘電部材を変位させて前記皮膚に押し付ける皮膚刺激デバイス。
15. 皮膚に刺激を加える皮膚刺激デバイスの駆動方法において、
    電圧が印加されると屈曲する第１のフィルムと、前記第１のフィルムの一方の面に、所定の間隔だけ互いに離れて設けられている膜状の複数の第１の電極と、電圧が印加されると屈曲する第２のフィルムと、前記第２のフィルムの一方の面に設けられている膜状の第２の電極と、穴が形成されている薄板状に誘電性を有するゴムにより成形されていて、所定の面である第１の面に前記第１のフィルムの他方の面が貼られ、前記第１の面に対向する第２の面に前記第２のフィルムの他方の面が貼られている誘電部材とを含み、前記誘電部材に形成されている穴に、電荷の蓄積を補助する蓄電剤が入れてあり、前記第１の電極のいずれかまたは全部と前記第２の電極との間に交流の駆動電圧を印加すると電圧が印加された前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれた部分が振動する皮膚刺激デバイスの前記第１の電極のいずれかまたは全部と前記第２の電極との間に３０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの周波数の交流の電圧を印加して振動させる皮膚刺激デバイスの駆動方法。

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