Vol.24 No.4 (2009/07) 香りによる臨場感


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香りによる臨場感

大島千佳,KIM Dong Wook,須佐見憲史
情報通信研究機構(NICT)ユニバーサルメディア研究センター[1]

1. はじめに

近年,遠隔地の匂いの再現や画像に合う香りの提示により,臨場感を高める研究がある.本稿では,関連する研究を行う主要なグループや,そのような研究を扱う学術雑誌などについて紹介する.
        

遠隔地の匂いを再現するには,その場の匂いを「匂いセンサ」でセンシングし,「嗅覚ディスプレイ(匂いの提示装置)」で再現する方法が考えられる.視覚・聴覚・触覚はそれぞれ,波長や周波数,圧力等の物理量で測るが,嗅覚は多くの化学物質を受容して得られる感覚であるため,尺度が規程しにくく,センシング技術も遅れている.2004年にノーベル賞を受賞したヒトの嗅覚受容体遺伝子の発見や,嗅覚受容体の組み合わせによる匂い物質の識別に関する研究(東原和成「化学」2005年1月号[2])が進んだことを受け,センシング技術の飛躍的な向上が期待されている.しかし,遠隔地の匂いを正確にかつ迅速に再現することはまだ容易ではない.一方で,市販の香料により画像の臨場感を高めることがあり,心理的に画像に合う香料の選択手法の研究も進められている.

本稿では,匂いのセンシング技術や嗅覚ディスプレイの開発を進めている機関を紹介する.また,香りの心理・知覚評価に関する研究を行う機関についても紹介する.
我々はこの分野の初学者のため網羅しきれていないことをあらかじめご了承いただきたい.
        

2. 学会関連

        

匂い・香りに関する研究は,国内ではフレグランスジャーナル社[3]の「AROMA RESEARCH[4]」,におい・かおり環境協会[5]の機関誌「におい・かおり環境学会誌[6]」,日本味と匂学会[7]の「日本味と匂学会誌[8]」,日本感情心理学会[9]の「感情心理学研究[10]」等で多くの論文を探索できる.フレグランスジャーナル社の「香りの図書館[11]」では,香り・においに関連する図書の閲覧ができる.
嗅覚デバイス・ディスプレイやセンサに関する研究は,日本バーチャルリアリティ学会[12]電子情報通信学会[13]電気学会[14]情報処理学会[15]等の各刊行誌でも掲載されている.
口頭発表の場として上記の他に,日本バーチャルリアリティ学会の「香りと生体情報研究委員会[16]」,日本心理学会[17]の「味嗅覚と行動に関する研究会[18]」,情報処理学会の「ヒューマンコンピュータインタラクション研究会[19]」,ISOEN (International Symposium on Olfaction and Electric Nose)[20]IEEE[21]Virtual Reality[22]International Conference on Artificial Reality and Telexistence (ICAT) [23]等がある.

電気学会[24]では2005~07年に,東京工業大学[25]中本高道[26]が委員長を務める「匂いセンサと嗅覚ディスプレイ」調査専門委員会が設けられた.2009年には同委員長による「香りのセンシングと再現による感性マルチメディア」調査専門委員会が発足された.映像情報メディア学会[27]では,2006年の年次大会で「将来のテレビは香りも出るの -香りの研究紹介-」と題したシンポジウムが併催された.2007年には,エンターテインメントコンピューティング(EC2007)[28]にて,NICT/ATRの大島千佳(現,情報通信研究機構[1])のオーガナイザにより「香りで『場』を伝える臨場感通信に向けて」と題したセッションが行われた.2005,06年には,(独)産業技術総合研究所 人間福祉医工学研究部門 マルチモダリティ研究グループ味覚嗅覚の研究室の小早川達[29]の主催により,「味覚嗅覚 夏の学校[30]」と「味覚嗅覚 冬の学校[31]」が開催された.

3. 匂いの計測

匂いを計測する手法に,各成分を分離して検出するガスクロマトグラフィー(GC分析),ガスクロマトグラフィー質量分析(GC-MS分析)[32],そして複数のセンサを用いて各センサの応答を検出するセンサアレイ(例:島津製作所におい識別装置[33])等がある.ガスクロマトグラフに匂いの分析をかけると,数百種類の分子のピーク(ガスクロマトグラム)を得る.センサアレイでは,どのにおいセンサもすべてのにおい分子に反応するが,センサによって出力が異なる.これらの出力を重回帰式等の多変量解析やニューラルネットワーク等で解析し,匂いの種類や量を判定する.
「匂いセンサ」を開発するための「ケモセンサ[34]」には,「コンダクトメトリックタイプ」「キャパシティブタイプ」「ポテンショメトリックタイプ」「グラビメトリックタイプ」「オプティカルタイプ」「アンペロメトリックタイプ」がある.
        

金沢工業大学南戸(秀仁)研究室[35]では,半導体からのアプローチによる匂いセンサを開発している.大阪府立大学信号情報処理(大松繁)研究室[36]では,センサアレイのデータに対するニューラルネットワークによる識別を行っている.
東京工業大学中本(高道)研究室[37]では,生物の嗅覚機構を真似て、匂いセンサ(嗅覚細胞)により得た信号をニューラルネットワーク(脳)を用いてパターン認識し、匂いの判別・識別を行うセンシングシステムを開発している.上智大学Intelligent Sensors Laboratory(山中高夫研究室)[38]では,ニューラルネットワークによる信号処理とその回路を実装し,匂い・ガス計測システムの構築をしている.東京農工大学石田(寛)研究室[39]では,匂い・ガス源を探知するロボットを開発している.九州大学都甲(潔)・林(健司)研究室[40]では,匂い分子の「部分構造」に着目した匂いセンサの開発に取り組む.東京工科大学杉本(岩雄)研究室[41]では,独自の真空・放電技術や液滴電着技術などにより分子を捕捉する高機能センサ膜の基盤技術に,ニオイ計測方法の開発を行っている.

4. 嗅覚ディスプレイ

日本国内における嗅覚ディスプレイ研究は多数あり,様々な手法が提案・開発されている.ATR[42]メディア情報科学研究所の柳田康幸[43]ら(現 名城大学)は,空気砲の原理を活かした「香りプロジェクタ[44]」を開発した.慶応義塾大学岡田(謙一)・重野(寛)研究室[45]はドレン(Drencher)処理装置メーカーである株式会社フクハラ[46]と共同研究で5連式芳香発生装置を開発している.
また,精密に射出制御できるキヤノン株式会社製のFragrance Jetを用いて,人間の嗅覚特性の解明を進めており,香りのパルス刺激に対する嗅覚の時間特性の測定とモデル化を目指している.
東京大学大学院廣瀬(通孝)・谷川(智洋)研究室[47]では,広い空間や屋外をも含めた様々な環境において,空間位置センサにより取得したユーザの状態に応じて,意図した匂い刺激の提示が可能なウェアラブル嗅覚ディスプレイを開発している.
匂いの記録と再生の両方を行うシステムの開発が,東京工業大学中本(高道)研究室[37]で行われ,香りの放出制御には電磁弁が用いられている.東京医科歯科大学生体材料工学研究所計測分野(三林浩二)研究室[48]は「光ファイバ型人工嗅覚システム」と混合臭の再生が可能な「匂い発生装置」を用いて匂い情報の伝達システムを構築している.
奈良先端科学技術大学院大学千原(國宏)研究室[49]井村誠孝[50](現 大阪大学)らは,VR環境において意識的に匂いを嗅ぐ動作(Sniffing)に特化した腕装着型嗅覚ディスプレイ[51]を開発した.
北陸先端科学技術大学院大学[52]KIM Dong Wook[53](現,情報通信研究機構[1])らは,香りの放出制御に機能性高分子を用いることで無音での香り放出制御が可能な嗅覚ディスプレイを実現している.
エグザリア・ジャパン(Exhalia Japan)[54]では,料理の香りに焦点を当て,Web上にある料理の画像をクリックするとUSBで接続された芳香発生装置から該当する料理の香りが出るシステムを構築している.
アメニティーテクノラボ有限会社[55]では,形状記憶合金コイルへ通電制御のみで,香料瓶の蓋を開閉,香料ポンプの駆動,香料の調節が可能なビューティーフレグランサーを開発している.
株式会社シームス(Seems)[56]では,芳香データの伝送技術の確立のためにS-MPEG(Scents Palette Expert Group)を提案し,様々な芳香発生装置の開発に取り組んでいる.
株式会社日立製作所基礎研究所の西村彩子らが開発した香りカプセル型芳香発生装置は,9種類の異なる香気成分の切り替え提示が可能な嗅覚ディスプレイである.

海外における嗅覚ディスプレイの研究は,嗅覚検査に用いられている嗅覚計(Olfactometer)から始まった.デジタル式嗅覚計の最初の試みとしては,オランダ所在のユトレヒト(Utrecht)大学[57]教授ツワーデマーカ-(Zwaardemaker)が1886年開発した精密嗅覚計である.
現在では,ドイツのブルクハルト(Burghart)
社[58]
,アメリカのアロマジェット(AromaJet)
社[59]
,オーストラリアのエンバイロンオード(EnvironOdor)社[60]などが製品開発を行っている.
マサチューセッツ工科大学(Massachusetts Institute of Technology, MIT) メディアラボ(Media Lab)[61]のミシェル・ホーレー(Michael J.Hawley)研究室 のジョセフ・ナタニエル・カイェ(Joseph Nathaniel Kaye)[62](現,Cornell University)
は,NASDAQにおける株価の変動を,2種類の香りを用いてアンビエントに伝えるダラーズアンドセッツ(Dollars & Scents)[63]と5種類の香りでスケジュール管理が可能なセントマインド(Scent Reminder)[63]を構築している.

南カリフォルニア大学(University of Southern California)[64]技術研究所(Institute for Creative Technology, ICT)[65] では,VRまたはゲーム環境において比較的装着感の少ないセントカラー(Scent Collar)[66]を開発している.
USB端子によりPCに接続することで香りの発生が可能な嗅覚ディスプレイの商品化には,アメリカのセントエア(ScentAir)社[67]アロマジェット(AromaJet)社[59]トリセンス(Trisenx)社[68]をはじめ,ドイツのセントコミュニケーション(Scentcommunication)社[69]
フランスのオスモーズ(Osmooze)社[70]
オーストラリアのエアアロマ(air aroma)社[71],韓国のエスアンドイテック(S&E TECH)社などが参入している.

5. 心理・知覚評価

(独)産業技術総合研究所 人間福祉医工学研究部門 マルチモダリティ研究グループ味覚嗅覚の研究室[29]や,千葉大学外池(光雄)研究室[72]は,脳磁場・脳電位・fMRI等による脳活動の非侵襲計測法や心理物理学的手法を用い,味覚・嗅覚の感覚認知統合過程の解明の研究に取り組んでいる.産総研ではその成果の1つとして「嗅覚変化データベースならびに人間のにおいの感覚データベース[73]」で,多様な臭気の感覚的特徴(閾値、強度、においの質、快不快度等)を計測した結果を公開している.また,日本人向けの嗅覚テスト[73]を開発した.産総研が開発した「臭気順応計測システム[74]」は,匂いの知覚実験において,匂いの濃度や提示時間を制御し,無臭空気との切り替えが可能なシステムである.さらに実験参加者がスライドバーによって連続的に評定した強度応答を収録する.筑波大学の綾部早穂[75]は心理学の分野で匂いの知覚研究を行う.斉藤幸子味覚嗅覚研究所の斉藤幸子は,心理物理学で匂いの知覚の閾値や感覚強度等の研究を行い「減圧加圧式オルファクトメータ[76]」を開発した.

東海大学伴野(明)研究室[77]では,映像のシーンに合わせた香りを提示した場合の眼球運動を測定した.情報通信研究機構[1]の大島らは,景色の画像の臨場感を高める香料の選定手法の提案に取り組む.神戸松蔭女子学院大学[78]坂井信之[79]や,早稲田大学齋藤(美穂)研究室[80]は色彩と香りの心理的な関連性や調和効果について検討している.コーセー[81]研究所の妹尾正巳らは香りのイメージを色で表現する方法を検討している.
資生堂研究所[82]の庄司健らは,香りの情報が重量感や温冷感等の感覚の判断に及ぼす影響や,同じ香りを繰り返し嗅ぐことでその香りが好きになる「単純接触効果」の研究等を行う.富士重工業(株)[83]スバル技術研究所は,ATR[42]認知情報科学研究所の安藤広志,須佐見憲史[84](現,情報通信研究機構[1])らと共同でATR[42]の柳田らが開発した香りプロジェクタにより覚醒効果が繰り返し得られる[85]ことを示し,車載用の小型香りプロジェクタを開発している.

6. 応用,その他

これまで匂いを提示する装置(オルファクトメータ)は,嗅覚閾値を計測したり,におい刺激による人間の心理的過程や脳での活動を調べたりするときに使用されてきた.しかし,バーチャルリアリティ(人工現実感)の分野では「嗅覚ディスプレイ」と呼び名を変え,画像等とともに香りを提示して臨場感を高めたり,ゲームを楽しんだりする応用研究も日本を中心に盛んになってきた.
東京工業大学中本(高道)研究室[37]の山中(現上智大学[38])らによって開発された匂い調合装置[86](株)ミラプロ[87]で製品化された.NTTコミュニケーションズ[88]はミラプロ「アロマジュール[89]」で再現できる香りのレシピを,簡単にダウンロードできるWebサイト「香り通信ポータル」を運用している.その応用として2006年には映画のシーンに応じた香りを映画館に配信[90]する試みを行った.2007年には香りの出る電子広告サービス「香るデジタルサイネージ[91]」の実証実験を開始した.また,東京工業大学中本(高道)研究室[37]東京芸術大学長濱雅彦准教授[92]のグループは,匂い調合装置に料理のコンテンツを表示するインタフェースを接続し,「香る料理体験ゲーム[93]」を構築した.名城大学柳田(康幸)研究室[94]は,柳田ら(ATR[42])が開発した香りプロジェクタ[44]を用いて香り場生成の研究を進めており,「高速方向制御型」空気砲と距離画像カメラによる人物位置検出を組み合わせ,歩行者の位置を予測して香り玉を当てるシステムを構築し,予感研究所[95]等でデモを行った.辻ウエルネス[96]は,ロータス,フランステレコムR&D[97]塩野香料[98]ケイオプティコム[99]と共同で料理の香りを映像や音響とともに提示する「香りWeb[100]」を開発し,実用化に向けた展示を行った.

Leffingwell & Associates[101]が掲載する香料会社の売り上げランキング[102]によると,高砂香料工業株式会社[103]長谷川香料株式会社[104]は世界で10位以内に入る日本の香料会社である.その他の企業でも香りに関する研究が行われている.
花王[105]香料開発研究所では,和歌山県環境衛生研究センターと共同で,熊野古道の香りを「大量濃縮法」により採取して分析し「森の香り」の成分をつきとめた[106].カネボウ化粧品研究所の駒木亮一らは,バラの香気成分の研究を進めている[107]
        

アロマテラピーで使われる精油(天然香料)は,研究でもよく使われる.百数十種類の精油が市販されているが,同じ名前の精油でも会社によって香りの感じが若干異なる.また同じ会社の精油でも精油の元となる植物の生育環境によって成分が異なることがある(ケモタイプ).代表的な精油の説明については,「アロマテラピー・ガイド[108]」等が参考になる.精油ブランドに対して日本アロマ環境協会[109]表示基準適合認定[110]や,オーガニック製品の認証団体であるECOCERT[111]の認定等がある.アロマテラピーに関する学会として日本アロマセラピー学会[112]ナード・アロマテラピー協会[113]等がある.

磐田市香りの博物館[114]内の「香りの小部屋」では映像とともに香りを提示している.大分香りの博物館[115]では,調香の体験ができる.伊豆一碧湖香りの美術館[116]では歴史上の人物が愛用した香りを体験できる.

7. おわりに

嗅覚は危険からの回避や生命の存続に関わる大事な感覚であり,香りは古代から文化の一つとして親しまれてきた.一方で,研究の分野では嗅覚のしくみの解明に長い時間がかかり,何十万種といわれる匂い物質の多さから匂いの分類に一意的な解を求めることができず,難儀なものとされてきた.しかし嗅覚は,1991年のAxelとBuckのCellに掲載された論文を皮切りに,東京大学東原和成博士による匂いと受容体との対応付けの成功等で解明が進み,ノーベル賞でさらに注目されるようになった.時を同じくして,日本では東京工業大学中本高道博士らの先導により,センシング技術のみならず嗅覚ディスプレイの研究も発展してきた.現在は主にバーチャルリアリティの分野で利用されているが,近い将来は「香りによる臨場感」の実現に伴い,日常の感性豊かな生活に欠かせないものになるであろう.

なお,本稿は[117][118]を参考に執筆した.

[1]http://mmc.nict.go.jp/
[2]http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molecular-recognition/touhara/essay5.html
[3]http://www.fragrance-j.co.jp/index.html
[4]http://www.fragrance-j.co.jp/magazine/research.html
[5]http://www.orea.or.jp/
[6]http://www.orea.or.jp/kikanshi.html
[7]http://epn.hal.kagoshima-u.ac.jp/JASTS/jastsk.html
[8]http://epn.hal.kagoshima-u.ac.jp/JASTS/jasts_mgzb.html
[9]http://www.jasre.org/
[10]http://www.jstage.jst.go.jp/browse/jsre/-char/ja/
[11]http://www.fragrance-j.co.jp/library/index.html
[12]http://www.vrsj.org/main.html
[13]http://www.ieice.org/jpn/index.html
[14]http://www.iee.or.jp/
[15]http://www.ipsj.or.jp/
[16]http://www.sigsbr.org/
[17]http://www.psych.or.jp/
[18]http://kssakai1.shoin.ac.jp/~nob_sakai/2B4494DD-3456-4C8D-B47B-F281DA550D6D.html
[19]http://www.sighi.jp/
[20]http://www.isoen.org/
[21]http://www.ieee.org/portal/site/iportals
[22]http://conferences.computer.org/vr/
[23]http://www.ic-at.org/
[24]http://www.iee.or.jp/
[25]http://www.titech.ac.jp/
[26]http://silvia.mn.ee.titech.ac.jp/members/nakamoto/nakamoto.html
[27]http://www.ite.or.jp/
[28]http://ec2007.entcomp.org/
[29]http://staff.aist.go.jp/kobayakawa-tatsu/
[30]http://staff.aist.go.jp/kobayakawa-tatsu/seminar05.pdf
[31]http://staff.aist.go.jp/kobayakawa-tatsu/seminar06.pdf
[32]http://www.jeol.co.jp/science/gc_ms/genri.html
[33]http://www.an.shimadzu.co.jp/products/food/ff1-3.htm
[34]http://www.jstage.jst.go.jp/article/jsssj/27/1/39/_pdf/-char/ja/
[35]http://www2.kanazawa-it.ac.jp/robotics/nanto.html
[36]http://www.sig.cs.osakafu-u.ac.jp/
[37]http://silvia.mn.ee.titech.ac.jp/
[38]http://islab.ee.sophia.ac.jp/indexj.html
[39]http://www.tuat.ac.jp/~h-ishida/
[40]http://ultrabio.ed.kyushu-u.ac.jp/
[41]http://www.teu.ac.jp/info/lab/project/com_science_dep/91.html
[42]http://www.atr.jp/
[43]http://vrlab.meijo-u.ac.jp/~yanagida/index-j.html
[44]http://vrlab.meijo-u.ac.jp/research/ScentProjector/index-j.html
[45]http://www.mos.ics.keio.ac.jp/jp/index.html
[46]http://www.fukuhara-net.co.jp/
[47]http://www.cyber.rcast.u-tokyo.ac.jp/about_j.html
[48]http://www.tmd.ac.jp/i-mde/www/inst/inst-j.html
[49]http://chihara.aist-nara.ac.jp/index-j.html
[50]http://oshiro.bpe.es.osaka-u.ac.jp/people/staff/imura/
[51]http://oshiro.bpe.es.osaka-u.ac.jp/people/staff/imura/research/index_html
[52]http://www.jaist.ac.jp/ks/index.html
[53]http://hdl.handle.net/10119/8013
[54]http://www.exhalia-japan.com/
[55]http://www.amenity-techno.jp/
[56]http://www.seems-inc.com/
[57]http://www.uu.nl/uupublish/homeuu/homeenglish/1757main.html
[58]http://www.burghart.net/
[59]http://www.aromajet.com/
[60]http://www.environodour.com.au/index.htm
[61]http://www.media.mit.edu/
[62]http://alumni.media.mit.edu/~jofish/
[63]http://alumni.media.mit.edu/~jofish/thesis/symbolic.olfactory.display.pdf
[64]http://www.usc.edu/
[65]http://ict.usc.edu/
[66]http://people.ict.usc.edu/~morie/ScentCollarBrochure.pdf
[67]http://www.scentair.com/
[68]http://www.trisenx.com/intro.html
[69]http://www.scentcommunication.com/
[70]http://www.osmooze.com/
[71]http://www.air-aroma.com/
[72]http://www.tms.chiba-u.jp/~tonoike/
[73]http://riodb.ibase.aist.go.jp/db068/
[74]http://www.jstage.jst.go.jp/article/jao/38/1/38_18/_article/-char/ja/
[75]http://www.human.tsukuba.ac.jp/dcprginpsychology/p03/teacher.php?name=%E7%B6%BE%E9%83%A8+%E6%97%A9%E7%A9%82
[76]https://www.tulips.tsukuba.ac.jp/dspace/bitstream/2241/2022/1/B0663.pdf
[77]http://www.dm.u-tokai.ac.jp/link8.htm
[78]http://sils.shoin.ac.jp/grad/index.html
[79]http://sils.shoin.ac.jp/grad/faculty/sakai/top.html
[80]http://www.waseda.jp/sem-saito-lab/index.html
[81]http://www.kose.co.jp/jp/ja/index.html
[82]http://www.shiseido.co.jp/ken/index.htm
[83]http://www.fhi.co.jp/
[84]http://www.k2.dion.ne.jp/~susami/gyouseki.pdf
[85]http://www.atr.co.jp/html/expo/Poster_PDF/CIS/CIS-2.pdf
[86]http://silvia.mn.ee.titech.ac.jp/research/odordisplay/tyougou.htm
[87]http://www.mirapro.co.jp/gyomu/index.html
[88]http://506506.ntt.com/internet/kaori/seikatsu/aroma/aromageur.html
[89]http://www.mirapro.co.jp/gyomu/aroma.html
[90]http://www.ntt.com/release/2006NEWS/0004/0411.html
[91]http://www.ntt.com/release/2007NEWS/0010/1017.html
[92]http://www.geidai.ac.jp/staff/fa054j.html
[93]http://silvia.mn.ee.titech.ac.jp/research/odordisplay/game.htm
[94]http://vrlab.meijo-u.ac.jp/index-j.html
[95]http://www.media.jst.go.jp/yokan2/index.html
[96]http://www.tec-tsuji.com/wellness/index.html
[97]http://www.francetelecom.com/en_EN/
[98]http://www.shiono-koryo.co.jp/
[99]http://www.k-opti.com/
[100]http://www.tec-tsuji.com/wellness/kaori/
[101]http://www.leffingwell.com/
[102]http://www.leffingwell.com/top_10.htm
[103]http://www.takasago-i.co.jp/
[104]http://www.t-hasegawa.co.jp/
[105]http://www.kao.com/jp/corp/index.html
[106]http://www.kao.com/jp/corp_news/2006/4/n20061226-01re.html
[107]http://www.kanebo-cosmetics.co.jp/randd/report/2009.html#mar03
[108]http://www.aroma100.net/
[109]http://aromakankyo.or.jp/index.php
[110]http://aromakankyo.or.jp/aeaj/system/oil.html
[111]http://www.ecocert.com/
[112]http://homepage3.nifty.com/aroma-gakkai/
[113]http://www.nardjapan.gr.jp/
[114]http://www.iwata-kaori.jp/
[115]http://oita-kaori.jp/index.html
[116]http://www.izuippekiko.net/ippekikoperfume/
[117]中本高道編著「嗅覚ディスプレイ」フレグランスジャーナル社.
[118]綾部早穂・斉藤幸子編著「においの心理学」フレグランスジャーナル社.