| 発刊日 | 2005年11月25日 |
|---|---|
| 定価 | 本体43,600円＋税 |
| 頁数 | 544頁 |
| 造本 | B5 |
| ISBN | ISBN4-86043-100-6 |
| 発行 | （株)エヌ・ティー・エス |
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| 監修 |
執筆者全63名 |
| 編集委員 |
執筆者一覧（掲載順） 向井 利春 （独）理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター生物型感覚統合センサー研究チーム チームリーダー 羅 志偉 （独）理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター環境適応ロボットシステム研究チーム チームリーダー 加藤 陽 （独）理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター生物型感覚統合センサー研究チーム 研究員 中島 弘道 （独）理化学研究所バイオ・ミメティックコントロール研究センター生物型感覚統合センサー研究チーム 研究員 出澤 正徳 電気通信大学大学院情報システム学研究科 教授 泉 雅裕 松下電工（株）制御機器本部スイッチングデバイス事業部SSD商品部 副参事 森 利宏 北陽電機（株）技術本部 取締役技術本部長 太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科 教授 廣田 正樹 日産自動車（株）総合研究所第一技術研究所 主任研究員 八木 康史 大阪大学産業科学研究所 教授 岩井 修一 生物学ジャーナリスト 和田 仁 東北大学大学院工学研究科 教授 安藤 繁 東京大学大学院情報理工学系研究科 教授 小野 順貴 東京大学大学院情報理工学系研究科 講師 黒柳 奨 名古屋工業大学大学院工学研究科 助手 中川 誠司 （独）産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門 主任研究員 東原 和成 東京大学大学院新領域創成科学研究科 助教授 岡畑 恵雄 東京工業大学大学院生命理工学研究科 教授 林 健司 九州大学大学院システム情報科学研究院 助教授 玉置 純 立命館大学理工学部応用化学科 教授 上山 智嗣 三菱電機（株）先端技術総合研究所 主席研究員 土方 健司 三菱電機（株）神戸製作所公共部 専任 南戸 秀仁 金沢工業大学工学部機械系ロボティクス学科教授／高度材料科学研究開発センター所長代理 竹井 義法 金沢工業大学工学部機械系ロボティクス学科講師／高度材料科学研究開発センター研究員 喜多 純一 （株）島津製作所分析計測事業部事業戦略室新規事業開発グループ マネージャー 中本 高道 東京工業大学大学院理工学研究科 助教授 佐藤 孝明 （独）産業技術総合研究所セルエンジニアリング研究部門細胞ナノ操作工学研究グループ 主任研究員 三林 浩二 東京医科歯科大学生体材料工学研究所 教授 長谷川 博 長谷川香料（株）フレーバー研究所 所長／執行役員 清水 豊 電気通信大学電気通信学部システム工学科 教授 末廣 尚士 （独）産業技術総合研究所知能システム研究部門タスク・インテリジェンス研究グループ グループリーダー 中野 健 横浜国立大学大学院環境情報研究院 助教授 元島 栖二 岐阜大学工学部応用化学科 教授 陳 秀琴 華僑大学化学工程系 教授（中華人民共和国）／岐阜大学 特別研究員 田中 真美 東北大学大学院工学研究科 助教授 尾股 定夫 日本大学工学部電気電子工学科 教授 村山 嘉延 日本大学工学部電気電子工学科 助手 池内 健 京都大学再生医科学研究所 教授 高嶋 一登 京都大学再生医科学研究所 博士課程 葭仲 潔 （独）産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門治療支援技術グループ 研究員 津村 稔 ビー・エル・オートテック（株）生産部開発グループ 主務 加藤 健治 イーメックス（株） 研究員 宮下 敬宏 （株）国際電気通信基礎技術研究所知能ロボティクス研究所 上級研究員 井上 雅博 大阪大学産業科学研究所産業科学ナノテクノロジーセンター 助手 菅沼 克昭 大阪大学産業科学研究所 教授 石黒 浩 大阪大学大学院工学研究科 教授 縄稚 典生 広島県立西部工業技術センター応用加工技術部 副主任研究員 山本 晃 広島県立西部工業技術センター応用加工技術部 副主任研究員 池井 寧 首都大学東京システムデザイン学部システムデザイン学科 准教授 牧 勝則 （有）マキ・モデリストオフィス 代表取締役／デザイナーモデリスタ 江口 工学 九州工業大学大学院生命体工学研究科 博士後期課程 吉井 清哲 九州工業大学大学院生命体工学研究科 教授 勝部 昭明 埼玉大学工学部情報システム工学科 教授 吉田 浩一 プライムテック（株）アナリティカルサイエンス事業部 課長 金田 弘挙 サッポロビール（株）価値創造フロンティア研究所先端技術開発グループ グループリーダー 内田 享弘 武庫川女子大学薬学部 教授 小島洋一郎 苫小牧工業高等専門学校地域共同研究センター副センター長／機械工学科 助教授 島津 秀雄 NECシステムテクノロジー（株）システムテクノロジーラボラトリ 所長 橋本 篤 三重大学生物資源学部 教授 春田 康博 横河電機（株）ライフサイエンス事業部MEGセンター 開発グループ長 小西 亮介 鳥取大学工学部電気電子工学科 教授 齊藤 剛史 鳥取大学工学部電気電子工学科 助手 廣瀬 通孝 東京大学先端科学技術研究センター 教授 |
| 趣旨 |
【本書の特徴】 人間の持つ五感と同じレベル、または超える感度を持つ超五感センサの開発が活発になってきている。情報科学、電子技術、分子生物学、脳科学、バイオミメティックス、ロボット工学などの急速な発展により、人間の五感では感ずることのできない情報（磁場、赤外線など）をも検出可能な超五感センサも生まれつつある。本書では、そのメカニズムの最新の生物学的研究、工学技術開発とその応用状況、優れた感度を持つ生体を五感別にまとめた。また、その研究開発を支える計測技術や情報処理などの周辺技術を紹介する。 |
書籍・DVDの内容
第1編 超五感センサの実現に向けて 1. 五感から超五感へ 2. 五感に対応するセンサ 視覚 聴覚 触覚 嗅覚・味覚 3. 超五感センサの未来 第2編 五感センサの開発状況 視覚センサ 2.1.1 生体における視覚のメカニズム 1. はじめに 2. 視覚的情報の役割 3. 人間の視覚システム 視覚的情報 眼の構造と光センサとしての網膜 眼球の構造 空間情報知覚の手がかり 4. むすび 2.1.2 照度センサNaPiCaの開発 1. まえがき 2. 照度センサの構造と動作原理 3. 照度センサNaPiCaの特徴 人間の視感度に近い感度特性 周囲の明るさに比例した光電流出力 バッテリ駆動にも対応できる動作電圧 4. あとがき 2.1.3 人間型ロボット用小型距離センサの開発 1. はじめに 2. URGの特徴 3. URGの構造 4. 距離計測原理の説明 5. URGの距離演算 6. URGを使った環境認識例 7. URGを使った三次元画像 8. URGを使ったレスキューロボット 9. 今後の課題 2.1.4 人工視覚用デバイス 1. 人工視覚とその種類 2. 網膜上埋め込み方式 3. 網膜下埋め込み方式 4. STS方式 5. まとめと今後の展望 2.1.5 赤外線センサの開発 1. 赤外線の特徴 2. 赤外線センサ 赤外線センサの分類 量子型（冷却型）センサ 熱型（非冷却型）センサ 3. 光学材料 4. 今後の課題 2.1.6 全方位視覚センサの開発と応用 1. はじめに 2. 実時間全方位視覚センサ 3. 高解像度全方位視覚センサ 4. 実時間全方位ステレオ 5. おわりに コラム 生体における脅威の世界 視覚センサ 聴覚センサ 2.2.1 生体における聴覚のメカニズム 1. はじめに 2. 聴覚の驚異的な感受性 3. 聴覚器官の構造 4. 外耳および中耳の機能 5. 蝸牛の機能 6. 聴覚中枢系の概要 2.2.2 生物模倣型センサ～生物の感覚器の構造のモデル化とその工学的実現の研究～ 1. はじめに 2. 蝸牛基底膜とフィッシュボーン音響センサ 基底膜の周波数分解メカニズム 基底膜の音響伝搬の単方向性 基底膜の自己相似性 人工基底膜マイクロホン 3. 骨伝導モデルと食感評価音響センサ 咀嚼音の骨伝導モデル 前歯せん断型食感評価音響センサシステム 奥歯すりつぶし型食感評価音響センサシステム 4. その他の生物模倣型センサと関連研究の概要 四耳式音源定位センサ メンフクロウの両耳聴覚と音源定位センサ ヤドリバエを模擬した微小音源定位センサ 音の三要素分解と聴覚情景解析 2.2.3 パルスニューラルネットワークによる聴覚情報処理システム 1. はじめに 2. 聴覚における情報処理とその応用 3. PNモデル 4. 両耳間時間差の抽出システム 音源定位に関する聴覚系情報処理の流れ 音源定位のための両耳間時間差抽出システム 5. まとめ 2.2.4 骨導超音波知覚と重度難聴者のための新型補聴器への応用 1. はじめに 2. 知覚特性、知覚メカニズムの検討 骨導超音波（正弦波）の基礎的知覚特性 振幅変調された骨導超音波の知覚特性 骨導超音波の神経伝導路の解明 3. 骨導超音波補聴器の開発と評価 骨導超音波補聴器の開発 骨導超音波補聴器の評価試験 4. まとめと今後の展望 コラム 生体における脅威の世界 聴覚センサ 嗅覚センサ 2.3.1 生体における嗅覚のメカニズム 1. はじめに 2. 嗅覚受容体遺伝子 3. 嗅覚受容体の匂いセンサ機能 4. 嗅細胞における匂い情報伝達 5. 脳への匂い情報伝達 6. フェロモンセンサ 7. おわりに 2.3.2 水晶発振子匂いセンサの開発 1. はじめに 2. 測定方法 3. 香料のセンシング 4. 鼻の嗅上皮細胞との比較 5. 匂いの識別 6. おわりに 2.3.3 匂いコードセンサの開発 1. はじめに 2. 匂いコードセンサの定義 3. 部分構造センサ 4. 水膜電極を用いた分子の部分構造認識型匂いセンサ 5. 匂いの定量的表現方法 6. むすび 2.3.4 悪臭検知センサの開発 1. 悪臭 2. 半導体ガスセンサ 3. 悪臭検知のための半導体ガスセンサ 最近の悪臭ガスセンサの研究 CuO―SnO2系H2Sセンサ 複合酸化物系センサ 4. まとめ 2.3.5 高感度油臭センサの開発 1. はじめに 2. 高感度油臭センサ 高感度油臭センサの概要 油臭検出の原理 油汚染水への応答 油種識別 3. 油汚染監視装置の運用 油汚染事故監視装置の概要 河川汚染油検出と油種識別 運用例 4. おわりに 2.3.6 火災早期発見のためのニオイセンサシステムの開発 1. はじめに 2. 実験方法 3. 実験結果と考察 4. まとめ 2.3.7 「におい識別装置」の開発 1. 概要 2. におい識別装置 3. におい識別装置の工夫 4. におい識別装置の解析方法における工夫 5. 絶対値表現解析 6. 官能尺度を代替する臭気指数相当値出力 ニオイ質の表現1（類似度） ニオイ質の表現2（臭気寄与） トータルの臭気指数相当値 7. 絶対値表現ソフトウェアASmell2を用いた実サンプル臭気指数相当値測定 8. おわりに 2.3.8 匂いセンサを用いた匂いの記録再生システム 1. はじめに 2. 匂いの記録再生システム 3. 匂い記録実験 4. 質量分析器による匂いレシピの決定 5. まとめ 2.3.9 嗅覚機能模倣型ニオイセンサの設計に向けて 1. はじめに 2. 種々のニオイセンサ ニオイセンサの方式と応用の多様化 金属酸化物半導体ニオイセンサ 高分子ニオイセンサ 光学的ニオイセンサ 3. 嗅覚機能模倣型ニオイセンサ ニオイセンサ開発のための2つの戦略 センサ出力と感覚量とのギャップ ニオイ分子を受容するために特殊化した嗅シリア 嗅覚レセプタのニオイ分子識別能 嗅覚機能模倣型ニオイセンサのためのレセプタ感度依存的階層的情報符号化情報処理システム 医療診断用ニオイ型体臭識別センサ 4. まとめ 2.3.10 生体認識素子を用いた高選択性ガスセンサおよび人工嗅覚 1. はじめに 2. バイオスニファ：生体認識素子を用いたガスセンサ アルコール用バイオスニファ アルデヒド用バイオスニファ 肝臓の薬物代謝酵素を用いたバイオスニファ 3. バイオスニファを使った匂い情報科学（Smell Informatics） スティック型バイオスニファによる呼気計測応用 光ファイバ式バイオノーズ（人工嗅覚）と匂い情報伝達 バイオスニファを利用した「無臭透かし」（無臭化学情報コード） コラム 生体における脅威の世界 嗅覚センサ コラム ヒトのスーパーセンシング フレーバリスト 触覚センサ 2.4.1 生体における触覚のメカニズム 1. はじめに 2. 触覚の基本感覚 3. 触覚の感度と分解能 触覚の生理機構 触覚の感度と分解能 4. 触覚の心理物理特性 時空間加重 マスキング 仮想の運動知覚 5. ハプティックスによるセンシング 2.4.2 ロボットへの装着を目的とした柔軟な面状触覚センサの開発 1. はじめに 2. 必要とされる機能 3. 基本構造 4. シリコン埋め込み式触覚センサ 5. ダイレクト成形式曲面状触覚センサ 曲面状触覚センサ製作の必要性と困難さ 二次元曲面状触覚センサ 自由曲面状触覚センサ 6. コントローラ 7. おわりに 2.4.3 全身触覚を持つロボットアーム 1. はじめに 2. システム概要 3. センサシート仕様 形状 力・抵抗特性 PA10への取りつけ 接触センサ情報サーバ 4. 接触情報に基づく接触回避戦略 リンク上の接触情報と局所的な回避戦略 複数接触情報の統合 作業動作との統合 制御手法の特徴 動作実験 5. まとめ 2.4.4 触覚認証技術の開発 1. バイオメトリクス認証と触覚情報 2. 摩擦認証システムの概要 ハードウェア ソフトウェア 3. 生体情報としての摩擦信号 4. 摩擦信号に基づく照合 照合のコンセプト DPマッチング法 最適マッチング系列 照合結果 2.4.5 カーボンマイクロコイル（CMC）を活用した超高感度触覚センサの開発 1. はじめに 2. 開発のコンセプト～人間の皮膚感覚構造（触覚センサ）に学ぶ～ 3. センサ素子原料 4. 素子の作成法およびセンサ特性評価法 5. センサ特性 CMCの添加量 センサの超微小化 最小検出感度 ダイナミックレンジ 識別能 6. 触覚センシング原理 7. まとめ 8. 今後の展望 2.4.6 皮膚性状計測用センサ 1. はじめに 2. センサおよび測定システム 3. 予備実験および信号処理法 分散 周波数解析 4. 皮膚測定 5. おわりに 2.4.7 触診を定量化する触覚センサの開発 1. はじめに 2. 触診を定量化するために 3. 触覚センサの測定原理 ヒトの指と触覚センサの相同性 触覚センサの等価回路と接触インピーダンス 位相シフト法 システム構成および硬さ測定法 4. 測定が容易な触覚センサ 5. 応用事例 血管用カテーテル 乳がんチェッカ 卵子の品質評価 6. おわりに 2.4.8 画像処理を用いた内視鏡用触覚センサ 1. はじめに 2. 触覚センサの原理および利点 接触力の算出 圧縮剛性の算出 本触覚センサの利点 3. 本触覚センサの試作例 操作性の向上 剛性の測定 4. おわりに 2.4.9 6軸力覚センサの開発 1. はじめに 2. 力測定の基本原理 ひずみゲージ 原理 3. 力覚センサの基本原理 起わい体の構造 過負荷保護機構 実用センサの構造と内部処理 4. 製品開発から適用状況 手首用力覚センサ 指先装着用力覚センサ 足首用着用力覚センサ 5. 海外の事例 6. まとめ 2.4.10 高分子アクチュエータのセンサへの応用 1. 緒言 2. イオン伝導アクチュエータの構造 3. イオン伝導アクチュエータのセンサ出力 基本特性 出力特性 その他基本特性 4. 人工皮膚としての応用 単一素子のセル化 人工皮膚への応用 5. おわりに 2.4.11 シリコンゴム内部に圧電素子を張り巡らせた人工皮膚センサの開発 1. はじめに 2. センサの実装技術 センサシートの基本構成と技術的課題 配線用導電性接着剤の柔軟性と接着性 導電性接着剤配線によるピエゾフィルムの実装 3. 全身触覚を持つヒト型ロボット 4. 相互接続型自己組織化センサネットワーク 5. ロボットが全身触覚を持つことで実現できるヒトとのインタラクション 6. おわりに 2.4.12 ダイヤモンドを用いた圧力センサの試作 1. はじめに 2. 実験 ダイヤモンドの合成とボロンドープの方法 圧力センサの設計 圧力センサの試作および評価 3. 結果と考察 4. まとめ 2.4.13 触感ディスプレイの開発 1. はじめに 2. 触覚 3. 触覚ディスプレイ 力覚（深部感覚）ディスプレイ 皮膚感覚ディスプレイ 4. 触覚テクスチャーディスプレイの開発 TextureDisplay 2R TextureDisplay 2Rの可変周波数提示 TextureExplorer 5. おわりに コラム 生体における脅威の世界 触覚センサ コラム ヒトのスーパーセンシング 服作りにおけるハンドメードとマシンメード 味覚センサ 2.5.1 生体における味覚のメカニズム 1. はじめに 2. 基本味覚 3. 味覚器の構造 味蕾 味蕾細胞 味神経 4. 電気的味応答 膜電位、細胞内の細胞外に対する電位差 受容器電位と活動電位 5. 化学的応答 Gタンパク質 味蕾細胞の化学的応答 6. 各種味物質受容体と味応答 塩味 酸味 苦味 甘味 旨味 7. おわりに 2.5.2 複合イオン電極を用いた味覚センサとその信号処理 1. はじめに 2. 複合イオン電極を用いた味覚センサ イオン選択性電極を用いた味覚センサ 金属酸化物半導体を用いた複合型味覚センサ 3. 味覚センサの信号処理とその応用 味の分類と特徴抽出 味の感性表現 センサ融合による味覚センサの高感度化 4. 階層型センサ融合による風味センサ 階層型主成分分析を用いた風味センサ ニューラルネットワークを用いた風味センサ 5. おわりに 2.5.3 味識別システムの最新技術と応用 1. はじめに 2. 味識別システム αASTREERの概要 3. 電気化学センサによる味の検出原理 4. ケモメトリックスの適用 5. アプリケーション お茶の味の識別 薬の苦味のマスキング効果の判定 6. おわりに 2.5.4 コク・キレセンサの開発 1. はじめに 2. ビールのコク、キレ 3. コク・キレセンサの開発 計測原理 ビールのコク・キレ計測 4. 苦味計測システム 5. 渋味計測システム 6. おわりに 2.5.5 味覚センサの医薬品業界における応用 1. はじめに 2. 味センサ装置の概略ならびに薬物の苦味定量の原理 3. 塩基性薬物（抗生剤など）の苦味の定量化 4. 苦味抑制剤による苦味マスキング効果の評価 5. アミノ酸類・成分栄養剤における苦味定量への利用 7. 総括 2.5.6 食品・医療向け超音波式味覚センサの開発とその応用 1. はじめに 味覚計測への期待 心理学的な味の評価 工学的な味の評価 味識別への超音波計測の 応用 2. 超音波による味物質を含む溶液の測定 実験方法 単一の味物質を含む溶液の音響特性 味物質を混合した溶液の音響特性 3. 超音波計測による食品の識別 味の相互作用 紅茶と緑茶、ならびにジュースの識別 日本酒の識別と熟成度 4. ソフトコンピューティングによる味識別 自己組織化ニューラルネットワーク（SOM）による味の識別 ファジィ推論による味の識別 5. ソノルミネセンスによる味溶液の識別 5基本味に対するソノルミネセンスの発光強度 発光強度の経時変化に関する検討 主成分分析による味識別の可能性 6. おわりに 2.5.7 味見ができるロボットの開発 1. はじめに 2. 設計方針 ロボットに持たせるべき味分析の機能 味見ロボットの外観と内部構造 味見ロボットの 外観 3. 分光分析による食品分析の原理 分光分析センサの概念図 検量線に基づく食品の定量分析 パターン認識に基づく食品名の分析 4. 関連する研究 5. まとめ コラム 生体における脅威の世界 味覚センサ 第3編 五感センサを支える技術 五感をとらえる脳磁計測技術 1. はじめに 2. 脳磁計測の原理 3. 脳磁計のシステム構成 SQUID磁束計 デュワ 計算機システム 磁気シールドルーム 4. 脳磁計の応用 5. おわりに 視覚と聴覚を併用した単語認識システムの構築 1. はじめに 2. 視覚による動き計測 輪郭モデルによる唇領域の抽出 動き特徴量 3. 聴覚による動き計測 発話区間抽出 音声特徴量 4. 視覚と聴覚による単語認識 5. 統合認識 6. 認識実験 7. おわりに 五感情報処理の展望 1. はじめに 2. 五感とは何か 3. なぜ五感なのか 4. VR（バーチャル・リアリティ）技術と五感 視覚以外のディスプレイ 視覚・聴覚ディスプレイ 5. 体験の記録 6. おわりに
