人間情報学会

Academy of Human Informatics

第 19 回 人 間 情 報 学 会 ポ ス タ ー 発 表 集

2014 年 12 月 2 日

東京大学山上会館

第 19 回人間情報学会

ポスター発表集

目次

１．スピーチベースの e ラーニングにおけるリスニングエージェントが学習に与える影響・・・・・・P1
木村英雅、出店優一、林潤平、長谷川大、佐久田博司

２．環状ホスファチジン酸による皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸合成促進作用と加齢への影響・・・・・・・・・・P2
後藤真里、前田桂、塚原涼子、田島範明、室伏擴、室伏きみ子
３．変形性関節症（OA）における環状ホスファチジン酸（cPA）の効果の検討・・・・・・・・・・・・・・・・P４
塚原涼子、後藤真里、長野あや、室伏擴、諸星俊郎、大塚一幸、室伏きみ子
４．脳波による情動／非情動的遅延反応課題における深部脳活動の特徴評価・・・・・・・・・・・・・P６
今井絵美子、片桐祥雅、川又敏男
５．快・不快音聴取による生理情報の変化に関する研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P８
石井十三、川原靖弘

６．モーションキャプチャシステムを用いた居合道動作定量評価実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P10
板東央晃、高橋淳二、ロペズ ギヨーム
７．動画二次元コードを用いたウェアラブルセンシングのための情報記録・配信手法・・・・・・・・・P12
米澤拓郎、西山勇毅、小川正幹、中澤仁、徳田英幸
８．ウェアラブル環境における心拍変動解析を用いた家電の制御方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P13
鈴木悠太、高橋淳二、ロペズ ギヨーム
９．24 時間の心拍変動データ解析による日本人の自律神経機能と年齢の関係・・・・・・・・・・・・・P15
板生研一、駒澤真人、小林弘幸、羅志偉
１０．ウェアラブル装置を用いた短距離選手の状態計測・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P16
吉田知央、高橋淳二、ロペズ ギヨーム
１１．ペン型入力インターフェースを用いたコマンド認識手法の提案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P18
豊住尚弥、高橋淳二、ロペズ ギヨーム
１２．複数の人物検出手法を組み合わせた人物検出・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P20
川下雄大、増山岳人、梅田和昇

１３．EC サイトの商品選択画面で可視化すべきは購入者数か在庫数か・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P21
熊田純也、木村敦、武川直樹
１４．定在波レーダを用いた人間センシングに関する基礎検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P23
森本雅博、瀬戸悠輔、時浩源、松本真衣、加茂優貴、梅田智広、斉藤光正、才脇直樹
１５．導電性ゴムを用いた触感センサの開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P25
久井晶太、岩元一真、村山勝、才脇直樹
１６．三次元動作計測及び筋電計測による適切な運動指導のための歩行分析・・・・・・・・・・・・・P27
西嶋勇貴、岩井優貴、井口雅博、中村浩亮、曽我部晋哉、才脇直樹
１７．書道学習支援のための運筆情報記録可能なサイバー筆の開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P29
清水拓真、才脇直樹
１８．ドライビングシミュレータを用いたマルチコプター操縦の試み・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P31
五十嵐翔太郎、和田睦、才脇直樹
１９．インタラクティブな縫いぐるみ型雰囲気コミュニケーションデバイスの試作・・・・・・・・・・・・・・P33
石田麻実、才脇直樹
２０．インタラクティブ・アートの健康増進と介護予防への応用の試み・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P35
小浜拓也、才脇直樹
２１．導電性薄膜ゴムを利用した静電容量変化型ウェアラブル入力デバイスの開発・・・・・・・・・・P37
井町太一、村山勝、才脇直樹
２２．三次元形成ゴム素材の振動を薄膜ゴム抵抗で検出する触覚型入力デバイスの開発・・・・・P39
田中康嗣、村山勝、才脇直樹
２３．心肺蘇生法教示システム実現に関する一検討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P41
山本 晃大、大村 廉

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

スピーチベースの e ラーニングにおけるリスニングエージェントが学習に与える影響
林潤平 1 木村英雅 1

出店優一 1

長谷川大 1

1 所属青山学院大学理工学部情報テクノロジー学科

佐久田博司 1〒252-5258

住所神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1 O 棟 526

概要
背景と目的：従来テキストベースである e ラーニングは初期段階の知識評価には適しているが、知識の内部化・深化評価にはスピーチベースのインタラクションによるテストが効果的であると考えられる。本研究では e ラー
ニングを開発し、聞き手役となるリスニングエージェントを用いたｅラーニングを提案する。(122)
方法： JavaScript+HTML5 によりブラウザで動作するリスニングージェントを実現した。リスニングエージェン
トは、人間同士のインタラクションで頻繁に使用されている理解・興味を示すあいづち動作、および言い淀みが生じた際にみられる首をかしげる動作を、学習者のスピーチポーズに応じて生成する。本システムを利用してス
ピーチテストをふくむ学習実験行った。
結果： 45 秒間のスピーチテストを 6 度試行した結果、あいづちの生成に関しては精度 68%、再現率 55%、値0.6 であった。また首をかしげる動作の生成では精度 78%、再現率 78%、Ｆ0.78 値であった。
考察： 実験の結果、あいづち生成の精度が十分でないことが分かった。あいづちは 0.1 秒から 0.3 秒の短いス
ピーチポーズに対して生成しているため、生成回数が実際のあいづちが必要な場面に対して多くなっていたことが原因であった。
結論： リスニングエージェントを聞き手役として使用したブラウザベースのスピーチテストシステムの開発を行った。実験の結果、首をかしげる動作の生成は適切に生成されていることを確認した。しかし、あいづちの生成は調整が必要である。今後、本システムを利用した学習効果の測定を行う。
キーワード： e ラーニング リスニングエージェント

序論
従来、ｅラーニングは主にテキストベースの記述式、選択式の評価方法を用いており、これは初期段階の知識形成や評価には適しているが、知識の内部化や応用力評価にはテキストベースよりもスピーチベースのイ
ンタラクションによる評価方法が有効であると考えられる。しかし、学習者にとって通常の PC 画面に対して発話するよりも、話しかける対象が存在する方がス
ピーチテストに適したシステムデザインであると考えられる。
本研究では、ｅラーニングにおける知識評価を想定
した、擬人化エージェントをリスナとして利用したス
ピーチベースのテストシステムの開発を行う。

システム構成図 1.は本研究で開発したスピーチベーステストシス
テム操作中の画面である。本システムは HTML5、
JavaScript、WebGL で開発しており、Google Chrome 上で動作する。以下に、リスニングエージェントの挙動について述べる。
リスニングエージェントは、人間同士のインタラク
ションで頻繁にみられる 2 つの聞き手行動を生成する。
一つ目は、理解・興味を示すあいづちであり、学習者の短いスピーチポーズが検出された際に生成される。
二つ目は、話し手に言い淀みが生じた際にみられる首をかしげる動作であり、学習者の比較的長いスピーチ
ポーズにが検出された際に生成される[1] 。

実験および結論
リスニングエージェントの聞き手行動の生成精度を調査するため、本システムを用いて 45 秒間のスピーチテストを計 6 回行った。
実験の結果、あいづちの生成に関しては精度 68%、

図１スピーチベーステストシステム．
Fig. 1 Speech Based Test System.
再現率 55%、F 値 0.6 であった。また、首をかしげる
動作の生成では精度 78%、再現率 78%、Ｆ値 0.78 であった。
このことから、あいづちの生成精度が十分でないことが分かった。これは、あいづちが 0.1 秒から 0.3 秒の短いスピーチポーズに対して生成されているため、生成回数が実際のあいづちが必要な場面に対して多くなっていたことが原因であった。
今後、スピーチポーズの閾値を調整し、あいづち生
成精度の向上を試みる。また、本システムを利用した
スピーチテストを組み込んだｅラーニングによる学習効果の調査を行う。調査は、聞き手行動を生成するリ
スニングエージェント条件、聞き手行動を生成しない
リスニングエージェント条件、エージェントを描画しない条件の 3 条件で、実験参加者の発言の流暢さ、集中度を比較する。

文

献

R. M. Maatman, Jonathan Gratch, Stacy Marsella,“Natural Behavior of a Listening Agent,” Intelligent
Virtual Agents (Lecture Notes in Computer Science),
Volume 3661, 2005, pp 25-36－ 1 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

環状ホスファチジン酸、リゾホスファチジン酸による
皮膚線維芽細胞へのヒアルロン酸合成促進作用
後藤 真里 1、前田 桂 1, 2、塚原 涼子 1, 3、田島 範明 2、室伏 擴 1、室伏きみ子 1
1〒112-8610 東京都文京区大塚 2-1-1 お茶の水女子大学 ヒューマンウェルフェアサイエンス研究教育寄附研究部門〒103-0004 東京都中央区東日本橋 2-24-11 株式会社アルビオン
3〒103-0027 東京都中央区日本橋 1-2-10 SANSHO 株式会社2

概要
背景と目的：環状ホスファチジン酸（Cyclic phosphatidic acid: cPA）は、グリセロール骨格の sn-2 位と sn-3 位に環状リン酸基構造を持つ脂質メディエーターで、リゾホスファチジン酸（Lysophosphatidic acid: LPA）の構造類似体である。本研究では cPA と LPA が皮膚線維芽細胞（NB1RGB） に対して、ヒアルロン酸合成を促進させる作用を持つことを明らかにし、その細胞内情報伝達経路について解析した。
方法：新生児皮膚由来の線維芽細胞（NB1RGB）を用いて実験を行った。ヒアルロン酸量は赤血球排除法および
ELISA により測定し、ヒアルロン酸合成酵素とその他のタンパク質発現の検出にはリアルタイム PCR 法、ウエス
タンブロット法を用いた。シグナル伝達系の解析には各種阻害剤およびレポータージーンアッセイを用いた。
結果と考察：NB1RGB に様々な濃度で cPA、LPA を添加したところ、いずれも濃度依存的にヒアルロン酸産生量を増加させることが示された。また、アガロースゲル電気泳動により、合成されるヒアルロン酸は主に高分子量（>1×106 Da）のもの
であることを確認した。そこでヒアルロン酸合成酵素 1-3（HAS1-3）の発現量を調べたところ、cPA、LPA 添加により HAS2 の発現が顕著に促進されていた。また、NB1RGB では、cPA、LPA 受容体のうち LPA1 の発現が高いことも分かった。そこで
各種阻害剤を用いてシグナル伝達経路の解析を行った。その結果、cPA は LPA1-Gi/0、PI3K、ERK、CREB を活性化することで HAS2 の mRNA の発現を上昇させ、結果としてヒアルロン酸産生を促進することが明らかになった。
結論：以上の結果から、cPA、LPA はヒアルロン酸の減少によって引き起こされる皮膚の老化を標的とした化粧品材料として利用できる可能性を持つと考えられる。
キーワード： 環状ホスファチジン酸 リゾホスファチジン酸 ヒアルロン酸 ヒアルロン酸合成酵素 細胞内情報伝達経路【目的】
環状ホスファチジン酸（Cyclic phosphatidic
acid: cPA）は、1992 年に真性粘菌 Physarum
polycephalum のミクソアメーバから単離された脂質メディエーターで、真核細胞の種々の機能を制御することが示されている[1, 2]。cPA は、
リゾホスファチジン酸（Lysophosphatidic acid:
LPA）と構造が類似しているが、グリセロール
骨格の sn-2 位と sn-3 位に環状リン酸構造を持つ。我々は以前、cPA が皮膚線維芽細胞に働いてヒアルロン酸の合成を促進させることを報告した[3]。本研究では、cPA と LPA の皮膚線維芽細胞のヒアルロン酸合成促進作用について精査し、さらにその作用機序について検討を行った。
【方法と結果】
赤血球排除法による細胞表層コート量の測定
ヒト新生児皮膚線維芽細胞（NB1RGB）に 3
M cPA、LPA を添加し、24 時間、細胞を培養した。次に、培養上清を取り除き、ヒアルロニ
ダーゼによる酵素処理を行った。その後、固定したヒツジ赤血球の懸濁液を加え、細胞表層のコート量の変化を観察した。
その結果、cPA、LPA を添加した細胞で表層
コートが vehicle よりも多量に作られること、また、細胞表層コートがヒアルロニダーゼ処理

図1: 赤血球排除法により可視化した細胞表層コートによって消化されることが示された(図 1)。
ELISA、アガロース電気泳動によるヒアルロン酸合成量の測定
NB1RGB に様々な濃度で cPA、LPA を添加
し、24、48、72 時間後の培養上清に含まれる
ヒアルロン酸量をサンドイッチ ELISA により測定した。また合成されるヒアルロン酸の分子量を、アガロース電気泳動によって調べた。
その結果、cPA、LPA は濃度依存的にヒアルロン酸の産生量を増加させること（図 2）、合成されるヒアルロン酸が主に高分子量 （> 1 
106 Da）であることが明らかになった（data notshown）。

－ 2 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

protein-CREB interaction inhibitor、BAY 11-7082）
を用いてシグナル伝達経路の解析を行った。
その結果、cPA、LPA は LPA1-Gi/o、PI3K、ERK、
CREB を活性化することで、HAS2 mRNA の発現を上昇させていることが示唆された（図 5）。

図 2: cPA、LPA 添加後のヒアルロン酸量
図 4: 各種細胞情報伝達経路阻害剤存在下での
cPA、LPA 添加後のヒアルロン酸量

ヒアルロン合成酵素の発現変化の測定
NB1RGB に 3 M cPA、LPA を添加し、ヒア
ルロン酸合成酵素 1-3（Hyaluronan synthase:
HAS1-3）の経時的な発現を、リアルタイム PCR、ウエスタンブロット法により調べた。
リアルタイム PCR の結果、NB1RGB では
HAS3 の mRNA 発現は確認されなかった。
HAS1 の mRNA 発現は、cPA、LPA の添加によって変化しないことが示された。一方、HAS2の mRNA 発現は、cPA、LPA 添加 6 時間後に約5 倍となり、その後発現が減少することが分かった（図 3）。HAS2 タンパク質の発現について
は、ウエスタンブロットによる解析により、72時間後に約 2 倍に上昇することが示された。

図 5: cPA、LPA による HAS2 発現上昇に関与している
細胞内情報伝達経路(仮説)

図 3: cPA, LPA 添加による HAS1, 2 mRNA 発現量変化

HAS2 遺伝子発現のシグナル伝達経路の解析
NB1RGB に発現している LPA レセプターを解析した結果、LPA1 の発現が最も高いことがわかった。そこで LPA1 の阻害剤（Ki16425）を用いて、ヒアルロン酸合成への影響を調べた。
その結果、Ki16425 で cPA、LPA のヒアルロン酸の合成が有意に抑制された（図 4）。次に、
LPA1 の下流や、HAS2 発現調節に関与する因子 に 対 す る 各 種 阻 害 剤 （ U0126 、 Y27632 、LY294002、U-73122、 AG490、 CREB binding【考察】
本研究から cPA、LPA が皮膚線維芽細胞に対し、HAS2 の発現を上昇させ、ヒアルロン酸の合成を促進させることが示された。これらの結果は、cPA、LPA をヒアルロン酸の減少によって引き起こされる皮膚の老化や変形性関節症などを標的とした薬剤や化粧品材料として利用できる可能性を示す。
文

献[1] K. Murakami-Murofushi, M. Shioda, K. Kaji, S.
Yoshida, H. Murofushi, J. Biol. Chem., 267, (1992)
21512-21517[2] K. Murakami-Murofushi, A. Uchiyama, Y. Fujiwara,
T.Kobayashi, S. Kobayashi, M. Mukai, H. Murofushi, G.
Tigyi, Biochem. Biophys. Acta, 1582, (2002) 1-7[3] K. Murakami-Murofushi, S. Tanaka, Bioindustry, 26,(2009) 5-17

－ 3 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

変形性関節症（OA）における環状ホスファチジン酸（cPA）の効果の検討
塚原涼子 1,2、後藤真里 1、長野あや 1、室伏擴 1、諸星俊郎 2、大塚一幸 3、室伏きみ子 1
1 所属 〒112-8610 東京都文京区大塚 2-1-1 お茶の水女子大学 ヒューマンウェルフェアサイエンス研究教育
寄附研究部門2 所属 〒103-0027 東京都中央区日本橋 1-2-10 SANSHO 株式会社3 所属 〒542-0082 大阪市中央区島之内 1-14-30 大阪バイオ専門学校
概要
背景と目的： 環状ホスファチジン酸（cPA）は、グリセロール骨格の sn-2 と sn-3 位に環状リン酸構造を持つ生理活性脂質である。本研究では、変形性関節症（OA）における cPA の効果について、in vivo 及び in vitro の実験系を用いて、その効果と作用機序を解明する事を目的とした。
方法：ウサギの膝関節半月板切除による変形性関節症（OA）モデルと培養細胞を用いて実験を行った。ウサギ
OA モデルに cPA の誘導体である 2-カルバ環状ホスファチジン酸（2ccPA）を関節腔内に投与し、2ccPA による疼痛、腫脹および軟骨障害に対する作用を検討した。また、培養軟骨細胞と培養滑膜細胞を用いて、2ccPA が、ヒアルロン酸産生とマトリックスメタロプロテアーゼ（MMPs）分泌に与える影響について検討した。
結果：2ccPA は、ウサキ OA モデルにおいて、軟骨変性に伴う疼痛及び腫脹を有意に抑制した。病理組織学的な解析から、2ccPA は関節軟骨表層の消失、プロテオグリカン量の低下などを抑制することが明らかになった。また、2ccPA は、滑膜細胞のヒアルロン酸の産生を増加させ、IL-1β で誘導された滑膜細胞と軟骨細胞の MMPs 分泌を抑制することで、OA の発症・進行を軽減していることが示唆された。
結論：2ccPA は、疼痛・腫脹の抑制作用ならびに関節軟骨消失に対して顕著な改善効果を示すことが明らかとなった。また、滑膜細胞のヒアルロン酸合成を誘導し、滑膜細胞と軟骨細胞において MMPs の分泌を抑制させることで、OA の発症・進行を軽減していると考えられる。これらのことから、2ccPA を新規 OA 治療薬として医療応用することに期待がもたれる。
キーワード：環状ホスファチジン酸 (cPA)

2 カルバ環状ホスファチジン酸 (2ccPA)
マトリックスメタロプロテアーゼ (MMPs)

変形性関節症 (OA)

特記事項：本研究は、株式会社ケーエーシー動物実験倫理委員会の承認を得て実施した（承認番号: 12-0218）。

1 はじめに変形性関節症（OA）は、最も多い関節疾患であり、国内に約 1000 万人の患者がいると言われている。OA
は、筋力低下、加齢、肥満、怪我などのきっかけにより関節機能が低下し、軟骨の摩耗、骨の変形等を起こすことで関節の可動域が制限され、また、滑膜の炎症による痛みも伴う疾患である。OA は QOL を著しく低下させるため、根本的治療が望まれているが、現在は消炎鎮痛剤や局部へのヒアルロン酸注射等の対症療法にとどまっている。
環状ホスファチジン酸 （Cyclic phosphatidic acid:cPA, 図１）は、リゾリン脂質の一種で、リゾホスファ
チジン酸（LPA）の構造類似体であり、ヒトから粘菌まで幅広く存在する生理活性脂質である。cPA は、グリセロール骨格の sn-2 と sn-3 位に環状リン酸構造を持ち、我々が真性粘菌 Physarum polycephalum から初めて単離した新規物質のひとつである[1]。これまで我々
は、cPA が持つ様々な生理作用を明らかにしてきた。
今回、我々が新規に見出した変形性関節症（OA）における cPA の効果とその作用機序について検討した結果を報告する。

図１2環状ホスファチジン酸と誘導体の構造

方法と結果

まず、ウサギの膝関節半月板切除による変形性関節症（OA）モデルを用いて、cPA の誘導体である 2 カル
バ環状ホスファチジン酸（2ccPA, 図１)の効果を検討した。ウサギ OA モデルに 2ccPA を関節腔内投与し、疼痛、腫脹および軟骨障害に対する作用を調べた。
2ccPA 投与群は、媒体投与群と比較して軟骨変性に伴う疼痛を経時的に抑制した。また、腫脹も優位に抑制した。病理組織学的解析から、2ccPA を投与した群では、媒体投与群で見られた関節軟骨表層の消失とプロ
テオグリカン量の低下などが抑制されることが明らかになった（図 2）。
次に、in vitro の系を用いて、2ccPA による軟骨保護作用の作用機序について検討を行った。まずはじめに、
滑膜細胞と軟骨細胞に 2ccPA を添加し、ヒアルロン酸(HA)産生量の経時的変化を ELISA 法で測定した（図 3）。

－ 4 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

図 2 大腿骨顆部の病理組織染色 (Saf-O: プロテオ
グリカン染色)

図42ccPA による滑膜細胞(A)と軟骨細胞(B)のMMPs 産生量の変化 (ELISA 法)

図5

滑膜細胞(A)と軟骨細胞(B)において ki16425
が及ぼす MMPs 産生量の変化 (ELISA 法)

滑膜細胞では、2ccPA の濃度ならびに時間依存的にHA 産生量が有意に増加した（図 3 (A)）。一方、軟骨細胞では、2ccPA による HA の産生量に変化は見られなかった（図 3 (B)）。この結果より、2ccPA は滑膜細胞に作用することで滑液中の HA 濃度を増加させていると考えられた。

図3

2ccPA 添加による滑膜細胞(A)と軟骨細胞(B)の HA 産生量の変化

OA では、軟骨破壊酵素であるマトリックスメタロ
プロテアーゼ（MMPs）の滑液中の発現が高く、軟骨破壊が亢進している。そこで、2ccPA が MMPs の発現量に与える影響について検討した。炎症性サイトカインである IL-1で炎症を誘導させた後、2ccPA を細胞に添加して、その後の MMPs の発現量を RealTime PCR
法と ELISA 法で測定した。滑膜細胞では、2ccPA の濃度依存的に IL-1で誘導された MMP-1, -3 の遺伝子、タンパク質発現のいずれもが抑制された（図 4 (A)）。
また、軟骨細胞においても、2ccPA は MMP-1, -13 の遺伝子とタンパク質の発現を有意に抑制した（図 4 (B)）。
これらの結果から、2ccPA は、IL-1により誘導された
MMPs の産生を抑制する事が明らかとなった。
滑膜細胞と軟骨細胞では cPA の受容体の中でもLPA1 受容体が最も多く発現している。そこで、2ccPAの MMPs 産生抑制に LPA1 受容体が関与しているか否かを、LPA1 受容体阻害剤（Ki16425）を用いて確認した。その結果、滑膜細胞・軟骨細胞のいずれにおいても、Ki16425 は 2ccPA が示す MMPs 産生の抑制には影響を与えなかった（図 5）。この結果から、LPA1 受容体は 2ccPA が示す MMPs 産生抑制には関与しておらず、
LPA1 以外の cPA 受容体の関与が示唆された。

3

おわりに

本研究では、2ccPA の OA への効果を in vivo と in vitroの実験系を用いて精査した。ウサギ OA モデルを用いた実験により、2ccPA は、疼痛・腫脹の抑制作用なら
びに関節軟骨消失に対して顕著な改善効果を示すことが明らかとなった。また、2ccPA は、滑膜細胞のヒア
ルロン酸合成を促進し、滑膜細胞と軟骨細胞において炎症により誘導された MMPs 産生を抑制することが示された。これらの作用により、2ccPA は OA の発症・進行を軽減していると考えられた。今後、より詳細な作用機序を明らかにすることで、2ccPA が OA における根本的治療薬として開発が進むことに期待が持たれる。
(文献：ＭＳゴシック 9point)文

献[1] K. Murakami-Murofushi, M. Shioda, K. Kaji, S.
Yoshida, H. Murofushi, J. Biol. Chem., 267, (1992)
21512-21517[2] M Gotoh, A Nagano, R Tsukahara, H Murofushi, T
Morohoshi, K Otsuka, K. Murakami-Murofushi, Mol.
Pain, 10:52 (2014)－ 5 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

脳波による情動／非情動的遅延反応課題における深部脳活動の特徴評価
今井絵美子

片桐祥雅

川又敏男

神戸大学大学院保健学研究科〒654-0142

兵庫県神戸市須磨区友が丘 7-10-2

概要
背景と目的：音声言語コミュニケーション成立には認知と運動のダイナミックな連携が不可欠である。この機能を発現する脳の時空間モデルとして、Default-mode network(DMN)、Salient network (SN)および Central-executive
network(CEN)から成る皮質ネットワークモデルが提唱されている[1]。一方、様々な皮質に投射し、認知・行動機
能を修飾することが知られている脳深部のモノアミン神経がいかに皮質ネットワークモデルに影響するかは未だ明らかとなっていない。本研究では、この関連を明らかにするため、情動的判断が必要な課題とあまり必要としないと考えられる計算課題の二種類の課題を遅延反応パラダイム下で遂行し、比較検討した。
方法：
被験者：健常ボランティア１名（30 代女性）
プロトコル：予告刺激（S1）として注視点を 1000-1500 ミリ秒のランダムな時間間隔でスクリーン上に提示し、命令刺激（S2）に意思決定を要求する視覚刺激を 3000 ミリ秒間提示した（図 1）。被験者は、情動的課題では提示された生物が危険か安全かを、非情動的課題では二桁の演算をして最上位数が奇数か偶数かを判断してボタン押しを行った。各条件とも 34 試行を 1 セットとし、4 セット計 136 試行実施した。
計測及び解析方法：課題遂行中連続して脳波を国際標準 10-20 法で計測(512Hz サンプリング)するとともに S1、S2 の時間マークを自動で時系列データに挿入するようにした。得られた脳波データから深部脳活動度(Deep-brain
activity: DBA)として後頭部 O1 及び O2 のα2 帯域強度[2-3]の時系列データ(32SPS)を導出した。さらに、この時系
列データから時間経過とともに緩やかに変動する成分(カットオフ＝0.04Hz)を抽出した。この成分は上部脳幹のモ
ノアミン神経活動と相関するとされている[3]。この緩やかな変動成分の変調度（変動率と定義）と DC バイアス
（平均値）は、図 2 に示すように、負の相関を示すものである。DBA の変動は課題遂行における外部刺激に相関した相同性（phasic）を示し、上部脳幹モノアミン神経の phasic mode であると考えられる。一方、平均値はこの変動率とは負の相関にあることから、緊張モード（tonic mode）と考えられる。

s1
情動的課題

+

非情動的課題

+

s2

rest

s1

press a buttun

s2

+

+

23+49

pre1000-1500

56+37

3000

0
1試行4000-4500ms

図 1．情動的／非情動的遅延反応課題の流れ

DBA modulation depth▲情動（左），◆非情動（左）△情動（右），◇非情動（右）

0.3

0.2

20

30

40
2

Deep brain activity (uV )図 2．深部脳活動(DBA)の変動率と DC バイアス（平均律）
結果：時間マーカを基準に 4 セット合計 136 試行のうちエラーを除いた試行について DBA の加算平均（事象関連深部脳活動度）した結果を図 3 に示す。非情動的課題（計算）では DBA は課題遂行中の刺激に対する反応性が－ 6 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

乏しかった。一方、情動課題では、予告刺激―命令刺激間(S1-2)が抑制された。
また、課題遂行とともに変化する深部脳活動および課題成績（エラー数）の様相を図 4 に示す。情動的課題では、
DBA から推定される tonic activity（平均値）/phasic activity（変動率）とも大きく変動するもののその変動の傾向
は 4 セット遂行を通して維持されていた。一方、非情動的課題では、実験セットの進行に伴い、tonic mode が低下
し、phasic mode は増大した。課題成績については、情動的課題では 4 セットの後半 2 セットで僅かにエラーが発
生し、非情動的課題ではエラー数が増大していく傾向にあった。

2
deep-brain
activity(uV
DBA (alpha2 power)
uV)2

s2

s1

情動的課題
C taskE task非情動的課題

10

0

-10

0

2000
time(ms)
(ms)
time

4000

図 3．遅延反応課題における事象関連深部脳活動度

情動的課題

非情動的課題

2

1

1

1
0.2

20

変動率（左）
変動率（右）

3

40

2

2

1
0.2

20

0
1

2

3

4

3
0.3

error (n)DBA modulation depth

3
0.3

40

平均値（左）
平均値（右）

エラー数

Deep brain activity (uV2)

Deep brain activity (uV2)

変動率（左）
変動率（右）DBA modulation depth

平均値（左）
平均値（右）

エラー数

0

1

試行順

2

3

4

試行順

図 4．深部脳活動の平均値と変動率の課題遂行経過における変化とエラー数
考察：事象関連深部脳活動が課題により異なったことは、課題の質（情動的か非情動的か）により使用する脳機能が異なる可能性がある。非情動的課題で予告刺激後に強く DBA が抑制されたのはエラーに繋がる不要な運動を強く抑制するため salience network(SN)が central executive network(CEN)から DMN へ強く脳活動をスイッチしたためと推察される。DBA の大きな変動率はこのような強い抑制から生まれるものであり、従って、SN のスイッチ
ング性能と深部脳の phasic activity とは関連すると考えられる。
深部脳の phasic activity は認知行動の遂行に大きく寄与するとされながら、非情動的課題でのエラーの増大を説明することができない。我々は、非情動的課題遂行では、エラーを誘発する高い phasic activity は好成績には繋がらず、逆に低い phasic activity により CEN の活動が低下し前頭皮質が非情動的課題遂行に専念できたのではないかと推察している。
キーワード：脳波 深部脳活動 後頭部α波 情動/非情動認知課題 phasic/tonic

文

献[1] Vinod Menon and Lucina Q. Uddin, “Saliency, switching, attention and control: a network model of insula function,”
Brain Struct Funct., vol.214 (5-6), pp.655-557, 2010.
[2] N. Sadato, S. Nakamura, T. Oohashi, E. Nishina, Y. Fu-wamo-to, A. Waki, and Y. Yonekura, “Neural networks forgeneration and suppression of alpha rhythm: a PET study,” NeuroReport, vol.9, pp.893–897, 1998.
[3] K. Omata, T. Hanakawa, M. Morimoto, M. Honda, “Spontaneous Slow Fluctuation of EEG Alpha Rhythm Reflects
Activity in Deep-Brain Structures: A Simultaneous EEG-fMRI Study,” PLOS ONE, e66869, vol.8 (6), June 2013.

－ 7 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

各種環境音の聴取による生体情報の変化に関する研究
石井十三 1 川原靖弘 1
1 放送大学大学院文化科学研究科〒261-8586

千葉市美浜区若葉 2-11

概要
背景と目的：本研究は、人が日常で暴露している種々の環境音が、生体ならびに心理状態に与えている影響を調査するために行われた。
方法：被験者 4 名を対象に、2 種類の環境音(自然環境音,機械騒音)を聴取させ、聴取時とその前後の脳波を取得した。合わせて二次元気分尺度(TDMS-ST)と音に対する印象評価のアンケートを行った。これら脳波反応と心理状態を指標に用いて各環境音が与える生体と心理状態への影響を調査した。
結果：聴取前と聴取中の実験区間を比較した結果、自然音を聴取した群の脳波α2 帯域量は、機械騒音を聴取した群と比べ有意に増加の傾向を見せた。対して機械騒音を聴取した際には有意な減少の傾向は見られなかった。
考察：後頭部位から導出される脳波α2 帯域の強度が深部脳の活動水準を反映することが報告されている。今回、聴取前後のα2 帯域量は、自然環境音条件で有意に増加しており(p<0.05)、一般に広く快い音と認識されている自然環境音が脳活性を促す可能性を示した。
結論：自然環境音の聴取が脳波α2 帯域量を増大させることが分かった。
キーワード： 環境音 騒音 快不快感 脳波

1.背景と目的
環境音を暴露することによる人への影響を調査した先行研究は存在する 1 が、その多くは騒音をはじめとしたネガティブな影響を調査
対象として取り扱っており、ポジティブな影響も含めた総体的な影響について言及したものは少なかった。本研究では、各種環境音聴取時の生体ならびに心理状態に与える変化に着目
し、環境音による生理心理的な影響を調査するために行われた。
生体に与える影響を調査する手段として、後頭部位から検出される脳波α2 帯域量の変化を観察した。脳後頭部位から計測される脳波α2 帯域(10～13Hz)の強度は上部脳幹を中心とする深部脳の全般的な活動水準を反映していることが報告されており 2,3、脳の活性化を示す指標として用いることが出来る。
2.方法
健康で正常な聴力を有する被験者 4 名(男性
4 名,年齢 30～40 歳)を対象に、2 種類の環境音(自然環境音,機械騒音)をそれぞれ聴取させ、聴取時とその前後の脳波反応を各 3 分ずつ、計
9 分間計測した(図 1)。実験の開始前、終了後には、合わせて心理テスト(TDMS-ST)を行った。
実験に使用した音刺激として、自然環境音に
森林内の水流音を、機械騒音に洗濯乾燥機の乾燥作業時時の音を用いた。刺激は被験者の前方25cm の距離で平均 63dB の音量になるよう提示された。
脳波は国際 10-20 法に基づき O1,O2 部位の自発脳波を導出・記録した。脳波は覚醒状態により計測結果に影響を与えるため、試験中に眠気を喚起させないよう読み流しが可能な雑誌を観覧してもらいながら計測を行った。
α2 帯域量は、被験者ごとのばらつきを抑えるため、各試験の O1,O2 両電極から取得した脳波から全区間内のα2 帯域の振幅を求め合計
平均を 1 として標準化した後、被験者ごとの全施行を加算平均して算出した。
3.結果
聴取前と聴取中の実験区間を比較した結果(図 2,3)、自然音を聴取した群の脳波α2 帯域
量は、機械騒音を聴取した群と比べ有意な増加傾向を見せた(p<0.1)。また、自然環境音を聴取した際には、聴取前と比べて被験者 4 人計
10 回中 9 回の試験においてα2 帯域量が有意に増大した(p<0.05)。対して機械騒音を聴取した
際では、計 10 回中 7 回の試験においてα2 帯
域量が減少したものの有意な傾向は見られな
かった。
4.考察
今回、聴取前後のα2 帯域量は、自然環境音
条件で有意に増加しており(p<0.05)、自然環境
音の聴取が脳の活性化を促す可能性を示した。
また、聴取前と聴取中のα2 帯域量の変化量とTDMS-ST による快適度スコア(図 4,5)の変化量の間には、機械騒音条件下で中程度の負の相関が見られたのに対し(r=-0.48)、自然環境音条
件下では弱い相関しか見られなかった(r=0.28)。これらの結果は、脳深部活動の低下を促す要因が心理的な不快感を喚起させる環境音にあるとみなせる反面、脳深部活動の活性化を促す要因は心理的な快感にではなく環境音の特性そのものにある可能性を示唆してい－ 8 －第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)る。

図 1 実験の流れ

1.1

1.1

1.05

1.05

α2帯域量比

α2帯域量比

5.まとめ
自然環境音の聴取が脳波α2 帯域量を増大させることが分かった。この現象は心理的な快感を伴わない状況下でも発現する場合があり、音自体の特性によって聴取者の深部脳活動を活性化させる可能性が考えられる。

1
0.95

0.9
聴取前

被験者A
被験者C

被験者B
被験者D

聴取中

聴取後

1
0.95
0.9
聴取前

被験者A
被験者C

被験者B
被験者D

聴取中

聴取後

図 2 機械騒音聴取時の α2 帯域量の推移
図 3 自然環境音聴取時の α2 帯域量の推移
各環境音聴取時の被験者ごとの α2 帯域量の推移。聴取前、聴取中、聴取後の区間内の平均 α2
帯域量を示している。(被験者数：4 名 総試験回数：20)

快適度スコア

10
5
0
-5

聴取前

聴取中

聴取後

-10
被験者A
被験者C

被験者B
被験者D

図 4 機械騒音聴取時の快適度スコアの推移
図 5 自然環境音聴取時の快適度スコアの推移
各環境音聴取時の被験者ごとの TDMS-ST 快適度スコア(得点範囲:-20～+20)の推移。実験前後にアンケート用紙に記載してもらいその時の気分を計測した。聴取時のスコアについては気分を思い出してもらいながら実験後に併せて記載させた。(被験者数：4 名)

文[3] Omata K, Hanakawa T, Morimoto M, Honda
M.: Spontaneous Slow Fluctuation of EEG Alpha
Rhythm Reflects
Activityin Deep-Brain
Structures: A Simultaneous EEG-fMRI Study, PloS
One. 2013 Jun18;8(6):e66869 (2013).

献[1] 堀井昭男, 山村千草, 勝俣智道, 内山明彦
“ 不 快 音 に 対 す る 生 理 反 応 ”, Journal ofInternational Society of Life Information Science22(2), 536-544, 2004-09-01[2] N. Sadao, S. Nakamura, T. Oohashi, E. Nishina,
Y. Fuwamoto, A. Waki, Y. Yonekura, “Neuralnetworks for generation and suppression of alpharhythm: a PET study, “Neuroreport vol.9, pp.893-897,
1998.

10
5
0
-5

－ 9 －-10

聴取前

聴取中

被験者A
被験者C

聴取後

被験者B
被験者D

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

モーションキャプチャシステムを用いた居合道動作の定量評価
板東 央晃 1 高橋 淳二 1

ロペズ ギョーム 1

1 青山学院大学理工学部情報テクノロジー学科 〒252-5258（神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1 O 棟 225 室）

概要
背景と目的： 居合術の優劣は刀と競技者の動きの上等さで、熟練者の主観によって判断されている。 その為、判定の公平性や適切性において問題がある。 本稿では、居合術の熟練度を作成したプログラムより、自動判定することを目指す。
方法：
モーションキャプチャシステムを用いて居合道 初級,2 段,3 段 の居合術の動作を精密に計測し、刀のつば部分における空間座標値データより抜刀時のデータを取得。 その際の 剣速度,剣回転角,剣の軌跡が作る面積値 を用いて居合術の良し悪しの判定基準を作成。
結果：
居合道 初級,2 段,3 段 に夢想神伝流初伝大森流一本目｢初発刀｣を行った結果、剣速度,剣回転角,剣の軌跡 より熟練度の分類ができたが、剣速度については初級者が 2 段を上回る結果になった。
考察：
現状の熟練度判定プログラムでは、初発刀動作における 1 動作における 3 つの観点で熟練度分類が行われている。 その為、初発刀動作全体で見れば 2 段の人間の方が上級者であるのに、プログラム上
では逆の結果がでる可能性が大いにあり得てしまう。
結論：
少ない動作からでもある程度の居合道動作熟練度を自動分節することが出来ることが解った。 しかし、説明変数の少なさより動作の熟練度を完全に判定できているとは言い難い。 その為、他の動作箇所でも説明変数を作成していき、統計解析を用いて動作の熟練度を定量評価する必要があると考える。
キーワード：

1.

モーションキャプチャ 居合道 初発刀

はじめに

近年柔道や剣道などの日本の武道は競技化が盛んに行われており、居合道もその例にもれず競技化が進んでいる。居合道の競技とは、大きく分けて｢古流｣と｢制定｣の 2 種類に分類される 30 種類以上の技の中から、主に古流から 2 本、制定から 3 本の計 5 本の技を行い、3 名の審判員によって勝敗が決定される競技である。
試合において審判員は、同時に 2 名の競技者の演舞を目視で比較し、競技者の演舞終了と同時に各審判員が勝利者の選択をする為、勝敗の判定が審判員の主観評
価に強く依存しており、公平性に問題がある。
平田らは、抜刀動作の速さを用いて刀の運動エネル
ギーを用いて有段者と無断者の分類分けを行っているが、居合道競技の審判員は刀の運動エネルギーで競技者の優劣を決定しているわけではない。
そこで本研究では、居合道の競技における審判員の判定が理に適っているかどうかを確認する事を目的に、モーションキャプチャシステムを用いて居合術の動作を精密に計測し、動作の定量評価を行う。 本報告では
古流に分類される “夢想神殿流居合 1 本目 初発刀”
を研究対象とし、3 名の競技者を用いて計測、評価を行い、段位と評価値が合致したものになるかを検証する.

(1) 姿勢 1(4) マーカ付の刀のつば(3) 姿勢 3
図 1 初発刀動作とマーカ付の刀
なる 3 人である(表 1)。

2.2.

競技者
1
2
3

段位
1級
2段
3段

表 1 競技者データ
稽古年数 特記事項
0.5
2.6
4.0
7 ヵ月のブランク有

計測動作の詳細

図 1（1,2,3）に夢想神殿流居合 1 本目初発刀のうちの抜き付け動作を示す。図 1(4)に、8 個のマーカ付の刀を示す。競技者の左手の甲に 1 個のマーカを取り付ける。モーションキャプチャの計測で、9 個のマーカの時系列位置座標が得られる。8 個のマーカから、つば中心、切先位置、刀の姿勢を算出する。

2. データ取得方法
2.1. 計測器具･競技者
モーションキャプチャシステムは、NaturalPoint 製のOptiTrack を用いた。フレームレートは 360FPS で、マーカの測定精度は 2mm である。競技者は熟練度の異(2) 姿勢 23.

居合道の定量評価

3.1.
初発刀動作の自動分節化
初発刀動作は、着座、抜き付け、振りかぶり･斬り下
ろし、血振り、入れ替え足、納刀、起立･後退の 7 つの動作で構成される。つば中心の y 軸値を元に自動分類する。自動分節した結果を図 2、3 に示す。

3.2.
動作の採点要素
自動採点をするにあたって、座標系を図 4 のように

－ 10 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

表 2 各要素の自動採点結果
競
技
者

段位

1
2
3

1級
2段
3段

φ

Ψ

V

S

[°]

[°]

[m/s]

[㎡]

10.46
8.95
11.33

0.99
1.51
1.57

-10.70
4.62
-7.84

11.40
2.75
4.65

表 3 Score 算出結果
競技者

Score

1

189
203
200

2
3

図 2 競技者 3 のつば y 座標の軌跡と自動分節の結果

𝑆𝑐𝑜𝑟𝑒 = 𝑎(100 − |𝜑|) + 𝑏(100 − |𝜓|) + 𝑐𝑉 + 𝑑𝑆

(1)

但し、a、b、c、d、は要素の重みづけを決定するパラメータである。今回は a=b=c=d=1 とした。
3.4.
動作の各要素自動採点結果
表 2 に各要素の自動採点の結果を示す。また、表 2の要素を元に数式（1）を用いて計算した総合得点を表3 に示す。

3.5.

考察

2 段の競技者が最も得点が高く、次いで 3 段の競技者、1 級の競技者という結果となった。本来であれば 3段の競技者が最も高得点となるはずであるが、実際のところ 3 段の競技者は練習から離れていたので順当な結果であったと言える。つまり実際に熟練度が高い者の得点が高くなり，提案する評価指標は居合道の熟練度を決定するのに妥当であったと言える。

図 3 競技者 1 のつば y 座標の軌跡と自動分節の結果

4.

(1)刀座標系(2)空間座標系
図 4 刀座標系と空間座標系定義する。評価指標として、剣速度 V、刀の姿勢を表す 2 つの角度φ、ψ、刀身が通った軌跡で作られる扇形の面積 S を定義する。今回採点の対象とするのは、抜き付け動作（図 2、3 の網掛け部分）である。
初発刀の抜き付けは、刀で相手の両目を素早く一文
字に切り付け、切っ先が自身の正面左方向へ大きく通る事が出来れば評価が高くなる。4 要素の定義と、採点基準を以下に示す。
・角度φ: 切先とつば中心を結ぶ線分と地面のなす角（0°に近いほど高得点）
・角度φ: つば中心線と、地面とのなす角（0°に近いほど高得点）
・剣速度 V: 動作中の切先の移動速度（速いほど高得点）
・面積 S: 刀身が通った軌跡で作られる扇形の面積（大きいほど高得点）

おわりにモーションキャプチャを用いて居合道の初発刀の動作を計測した。取得した刀の動きに基づいて初発刀動
作を 7 つの小動作に自動分節するアルゴリズムを構築した。分節化された動作のうち，抜き付け動作について刀の姿勢や軌道、速度に関する 4 つの指標を定義し、自動採点するアルゴリズムを構築した。熟練度の異なる 3 人の競技者データに提案アルゴリズムを適応し、熟練度に応じたスコア付けが出来ることを確認した。
今後の課題は競技者を増やして、提案アルゴリズムの有効性を示す。また、居合道では競技者の体の動きも重要な要素である為、競技者の体にマーカを付けたデータで評価要素を増やしたい。その上で新たに採点指標を設計したい。

文献[1] 平田 栄次, 塩沢 成弘, “居合術の動作解析と定量的評価 の可能 性 電子情報 通信学 会技術 研究報 告 .
MBE,ME とバイオサイバネティックス 111 巻 482 号
95-100 ページ 2012-03-07 出版

3.3.
総合得点算出方法
次式を元に総合得点を算出する、－ 11 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

動画二次元コードを用いたウェアラブルセンシングのための情報記録・配信手法
米澤拓郎 1 西山勇毅 1

徳田英幸 1,2

小川正幹 1 中澤仁 1,2

1 慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科 〒252-0882 神奈川県藤沢市遠藤 5322
2 慶應義塾大学環境情報学部 〒252-0882 神奈川県藤沢市遠藤 5322

概要
背景と目的：近年、様々なウェアラブルカメラや、生体（心拍数や加速度等の動き）・環境情報（位置情報や湿度・温度）を取得可能なウェアラブルセンシング機器が普及している。生体・環境情報はその際に記録された主観動画と重ね合わせることで多様な振り返りが可能となるが、通常これらは異なるファイルとして記録されており、同時再生には専用のアプリケーションなどが必要となる[1]。異なるファイルで記録するということは、情報の同時再生には時刻同期などが必要となり[2]、それが情報の扱いにくさ、共有のしにくさにつながっている。動
画に付加的なデータを埋め込む MPEG7[3]や電子透かし[4]等の技術も存在するが、エンコード・デコード処理の重さや、既存サービスとの親和性の低さが問題として存在する。本研究の目的は、生体・環境情報などのセンサ情報とカメラで撮影した動画を統合し、 既存サービスと親和性をもった情報記録・配信手法を構築することである。
提案手法：本研究では、取得したセンサ情報を２次元コードに変換し、その時撮影された動画の一部分に埋め込
むことで、センサ情報と動画を統合した情報記録手法 SENSeTREAM を提案する（図 1）。２次元コードは多くの機器で読み取りが可能であり、汎用性が高くまた堅牢性も高い。また記録された情報は通常の動画ファイルとして扱えるため、多様なサービスでそのまま情報の配信が可能となる。本研究では、ウェアラブルカメラで撮影された映像と、その際に取得した心拍計や加速度・GPS の値を（１）リアルタイムに合成可能とする（図 2）、（２）
映像撮影・センサデータ記録後に合成可能とする、２種類のツールを実装した。また、 SENSeTREAM 映像を読み取り、映像視聴時に地図やグラフを表示するアプリケーションを構築した（図 3）。リアルタイムに合成された映像はそのまま既存ツールを用いて配信可能であるため、Skype や USTREAM を用いて体験の配信が可能である。
実験・考察： ツールの利便性を評価するため、（１）ハンググライダー選手の飛行時の映像と位置情報・心拍情報・６軸加速度を SENSeTREAM として合成・記録、および（２）ミュージシャンの演奏映像と身体のジェス
チャ情報を SENSeTREAM として合成・配信する、２つの実験を行った。結果、センサ情報を活用したスポーツ・
パフォーマンスの体験振り返りをオフライン・オンライン両方で可能となったことを確認し、また演奏映像配信
実験では、実際に視聴者の視聴体験が向上したことをアンケート調査から確認できた。
キーワード： ウェアラブルセンサ 情報記録 情報配信
Time

CameraPerformer

Video Data
StreamMotionSensorSensorData

Environmental
Sensor123,432,234,34,
24,23,55, 321,22

118,323,32,95,
44,21,52, 301,3

212,21,782,44,423,23,123, 99,12

Encode &Synthesize

Encode &Synthesize

Encode &Synthesize

Sensor Data
StreamSENSeTREAM(Video+Animated
QR code)Broadcaster’s Side

Live Streaming

Popular Application (e.g., USTREAM, Skype, etc.)

図 3 アプリケーションのスクリーンショット.
Fig. 1 Screenshot of the application.

Recieve SENSeTREAM and Decode&Leverage Sensor Data
Viewer’s Side

3D CG
Generation
Control

Viewing with 3D Visualization

文Video Chat with Robot

図１SENSeTREAM の概要.
Fig. 1 Concept of SENSeTREAM.

Image
Image
Receive Process

Video Data

StreamSynthesize
Data
Data
Receive Convert

QR CodeGenerate

Animated
QR Code

図１システム構成図.
Fig. 1 System Architecture.

SENSeTREAM

Camera Select,
Zoom Effect, etc.

Applications

Virtual
CameraDeviceOperating System

Sensors

Web
Cameras

User

Skype
FME
etc.

献

[1] Intille, S., et. al. Using a live-in laboratory for
ubiquitous computing research. In Pervasive
Computing, vol. 3968, 2006, 349–365.
[2] V. M. Potdar, S. Han, and E. Chang. A survey of digital
image watermarking techniques. In Industrial Informat- ics,
2005. INDIN. 2005 3rd IEEE International Con- ferenceon, pp. 709–716. IEEE, Aug. 2005.
[3] Mpeg-7. http://mpeg.chiariglione.org/standards/mpeg7.
[4] V. M. Potdar, S. Han, and E. Chang. A survey of digital
image watermarking techniques. In Industrial Informat- ics,
2005. INDIN. 2005 3rd IEEE International Con- ferenceon, pp. 709–716. IEEE, Aug. 2005.

－ 12 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

ウェアラブル環境における心拍変動解析における電子機器の制御方法
鈴木悠太１

ロペズ・ギヨーム１

高橋淳二１

1 青山学院大学理工学部情報テクノロジー学科〒252-5258 神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1 O 棟 226 室

概要
背景：家電を使用する際、快適に感じる環境は個人によって差がある。また、個人においても状況により変化する。本研究は、ユーザの心拍データをリアルタイムに解析し、その結果を用いて家電を制御する方法を提案している。
方法：小型心拍センサとスマートフォンを用いる。センサを左胸部に装着し、心拍データをリアルタイムに計測する。そのデータから pNN50 を 30 秒ごとに算出することで副交感神経の活動指標とし、快不快の推定を行い、その結果からスマートフォンにより機器の制御を行う。
結論・考察：実環境では快不快の要因が一つに限られることはほとんどないので、複数の中から要因を特定する
アルゴリズムの実装が必要であると考える。そのために他の生体信号を取得することも検討している。
キーワード：心拍変動解析

pNN50

心拍センサ

1. 背景
私たちは生活を送る中で、より快適な環境下で活動することを求める。その為に多くの人は快適な環境を作り出すために家電等の電子機器を使用する。例えば空調機を用いて部屋の温度を調節したり、照明で部屋の明るさを変えたりする。先進国では、IT による生活水準の向上が進み、不快指数による空調システムの自動制御も用いられている。しかし、「快適である」と感じる環境は個人により異なり、個人においても状況により異なるため、手動で調節しなければいけない場面も多々ある。
そこで、我々は快適感に個別適合した機器の自動制
御システムを開発する必要があると考える（図１）。快適感の推定において、人の快不快感を反映するとされる自律神経機能の評価を行う。本研究ではリアルタイムに評価を行うために、小型心拍センサとスマートフ
ォンを用いたシステムを提案している。両機器を用い、心拍変動解析をリアルタイムに行い、その結果から電子機器の制御を行う方法を紹介する。

FFT に関して、ある程度のデータ量が無ければ正確な解析ができないことから、リアルタイム解析の実現は難しい。また、体動などの外乱による心拍間隔の誤測定の影響を受けやすいとされているため、日常行動中の心拍変動解析に不向きである[2]。
故に、本手法にて解析を行う領域は時間領域とした。時系列心拍間隔データから誤計測に比較的に影響されにくい pNN50 を算出し、評価の指標とする。
pNN50 は、心拍データの時間間隔(RRi)の変動が50ms 以上の割合から自律神経系のうち、副交感神経系の活動の優位性を表しているとされる。
算出方法
前項にて、pNN50 を算出する前に計測した心拍データを正規化すると表現したが、その詳細を述べる。
計測した心拍データのうち、連続する２つの心拍間隔において、先行 RRi と後行 RRi とで経過時間を整数値の時間をまたいでいた時、そのまたいだ時刻
T における値を 1 秒間隔リサンプリングした N 値とする。リサンプリング値 N の算出式は以下の式(1)に示す。
2.

𝑁[𝑇] =

𝑅𝑙 − 𝑅𝑓𝑡[𝑅𝑙 ] − 𝑡[𝑅𝑓 ]∗ (𝑇 − 𝑡[𝑅𝑓 ]) + 𝑅𝑓

(1)

Rf :先行 RRi Rl :後行 RRit[X] :心拍間隔 X を計測した時刻

図１.

2.

式(1)の構成は、２軸座標上の特定の２計測点を通る直線を y = ax + b の形で表現した場合、N の値はその線上の値となるため式(1)で求めることができる。次頁の図２は計測データと求めたリサンプリン
グ値をプロットしたグラフである。

提案システム概要図

快不快の推定快適感の推定は、自律神経機能の評価から行う。
1.
評価値 pNN50
自律神経機能は血圧変化や心拍変動、皮膚電気活動などを解析することで評価ができるが、一般には心拍変動（HRV）が用いられる。HRV の解析領域には、時間領域、周波数領域、位相領域があり、時系
列データの高速フーリエ変換(FFT)による周波数解析が主流であるが、ウェアラブルを実現するにあたり、スマートフォン上への実装が難しい。加えて、－ 13 －

pNN50 とは、前後のリサンプリング値の差が 50ms
より大きい回数(一般に NN50 と言われる)の割合を表すものである。
全体の比較回数 totalcount と、上述の回数を比較すればよいので以下の式(2)より求めることができる。
pNN50 =

𝑁𝑁50
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡(2)第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

3.
1200

心拍間隔[ms]

1000
800
600

計測心拍間隔400

リサンプリング値

2000

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
経過時間[s]

図 2. 心拍変動とその正規化
3.

到達点
上記手法の実装の到達点について述べる。
・リサンプリングスマートフォン上にて、計測した時系列デー
タからリサンプリング値の算出が出来た。
・pNN50 リアルタイム算出
リサンプリング値から、指定した時間間隔毎の pNN50 の算出が可能になった。加えて、視覚的にも pNN50 の値を確認できるインターフェースを実装した。(図 3)・pNN50 算出結果のログ取得算出した pNN50 を計測後にオフラインでの評価に用いるために、算出結果のログの取得を実装した。
・連続計測時間
スマートフォンと心拍センサの充電が十分の状態から計測し、約連続 12 時間の計測を行えた。
日常にシステムを用いることを考慮しても十分な期間だと考えられる。

今後の発展

・pNN50 の閾値の検討
pNN50 の具体的な数値を、どのように評価すればいいかということが判明していないため、快・不快と推定するための pNN50 の閾値の検討が必要である。
・フレームサイズの検討実装したアプリケーション上では、pNN50 を算出する際、用いているリサンプリング値の個数は 30であり、時間間隔もそれに伴って約 30 秒間隔である
が、これも具体的にどの程度のデータ数から算出す
れば十分であるかということは判明していない。
前述の閾値と共に、こちらも快不快推定のための評価値の一つとして予備実験を行うことを検討している。
・快不快要因推定のためのパラメータの増加
現在、快適感の推定は心拍変動解析からのみ行っているが、快不快の変化の因子が複数存在する場合、要因の特定が出来ないため、どの機器を制御すればいいのか正しく判定できない。故に、快不快の要因
判定のためのアルゴリズムを構築することが必要であると考える。
そのために、要因となるパラメータの値や、要因によって変化するであろう生体信号を取得するためのセンサを追加することを検討している。
パラメータの候補として考えているのが、指尖容
積脈波、不快指数、照度を考えている。

4.

まとめ

日常で、快適な環境下での活動には家電等の使用が不可欠であるが、その快適感を個別適合するには生体信号を用いる必要がある。小型心電センサとスマートフォンを用いリアルタイムに個人の快不快感を推定することにより、快適な環境を保つための家電の制御を行う手法を提案する。現在、快不快の推定のために心拍間隔データから算出される pNN50 を指標としているが、それだけでは不快の要因が特定できないため、他のパラメータ（不快指数など）を用いることも視野に入れている。

文

献[1] 片桐 祥雅、局所冷却による全身性温熱ストレス緩和の脳機能ネットワーク、第 10 回人間情報学
会講演会ポスターセッション、(2012)[2] Robert L. Burr et al. “LOGIT50: A Nonlinear
Transformation of pNN50 With Improved Statistical
Properties,” Journal of Electrocardiology Vol. 36 No.
1, pp. 41-52, January 2003
[3] J E Mietus et al. “The pNNx files: re-examining awidely used heart ratevariability measure, ” Heart
2002;88:378–380

図 3．実装アプリのインターフェース
ユーザの快適感を推定した後、その値を基に機器の制御をスマートフォンから行う。制御する機器とスマートフォンは近距離通信規格 Bluetooth を用いることで通信し、フィードバック制御を行う。

－ 14 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

24 時間の心拍変動データ解析による日本人の自律神経機能と年齢の関係
板生研一 1

駒澤真人 2 小林弘幸 1 羅志偉 21 順天堂大学医学部 〒113-8431 東京都文京区本郷 3-1-3
2 神戸大学大学院システム情報学研究科 〒657-0013 兵庫県神戸市灘区六甲台町 1-1

概要
ウェアラブル心拍センサを用いて、561 名（男性：301 名、女性：260 名）の被験者を対象に長時間測定データから、自律神経の活動指標であるトータルパワー（TP）と年齢との関係を調査した。その結果、男女共に年代が上がるほど TP が下がる傾向がみられ、年代との間に有意な負の相関が認められた。
キーワード： 自律神経機能 ウェアラブル心拍センサ 長時間計測 加齢変化

背景と目的
本研究では、非侵襲的に長時間の測定が可能となる
小型心拍センサを使用して、加齢および男女の性差が、自律神経活動に与える影響について検証を試みた。既
往の研究[1]では、50 代までの被験者 128 人に対して、
日中時の自律神経活動が加齢により低下する結果が得られている。本研究では、60 歳以上の被験者を含めた561 名（男性：301 名、女性 260 名）の心拍変動データ
から自律神経活動と加齢との関係について分析した。

図 1 LnTP と年齢の散布図(男性) 図 2 LnTP と年齢の散布図（女性）方法
本研究では、ユニオンツール株式会社製のウェアラ
ブル心拍センサ（WHS-1）を用いた。本センサで計測した RR 間隔（サンプリング周波数 1000Hz）を高速フーリエ変換により周波数解析し、0.04Hz～0.15Hz を低周波数成分(LF)、0.15Hz～0.4Hz を高周波成分(HF)として算出した。また、LF と HF の総和は TotalPower（TP）と呼ばれ、自律神経活動全体の指標とされている。自律神経指標の算出手法は、論文[3]の手順に則った。本
実験では、付属のソフトウェア（WIN フロンティア株式会社製）を用いて、起きている時間帯で、かつ体動の少ない安静時のデータのみを使用した。また、統計処理の検定の有意水準は 5%とした。

結果
自律神経の活動指標である TotalPower（TP）を対数化すると、正規性が高まるため[2]、各被験者の TP の平均値を対数変換（LnTP）した。次に、被験者毎に得られた LnTP と年齢で回帰分析を行った。男女別の日
中の LnTP と年齢との散布図を図 1、図 2 に示す。回
帰分析より、男女とも LnTP と年齢との間に有意な負の相関（p<0.05）が認められた。
次に、各被験者を男女別に、20 代、30 代、40 代、
50 代、60 代以上の 5 グループに分類し、グループ間の差を調べる為に、Bonferroni の手法により多重比較を行った。その結果、男女共に、グループの年代が上昇するにともない LnTP の平均値が低下していた。多重比較法による検定では、男性においては表 1 の年代間で有意差（p < 0.05）が見られた。また、女性においては表 2 の年代間において有意差（p <0.05）がみられた。
既往の研究[1]では、女性において年代間の有意差は見られなかったが、本研究では有意差が確認できた。

図 3 年代別の LnTP の平均(男性)

図 4 年代別の LnTP の平均(女性)

表 1 多重比較法による結果(男性) 表 2 多重比較法による結果(女性)
有意差があった年代
有意差があった年代
20代と40代
20代と50代
20代と50代
20代と60代
20代と60代
30代と50代
30代と40代
30代と60代
30代と50代
40代と50代
30代と60代
40代と60代
40代と60代

結論
既往の研究において、加齢にともない自律神経活動指標（TP）が減少することが報告されているが、60歳以上のデータが含まれていなかった[1]。本研究では、60 歳以上のデータを含めた大量の測定データを用い、年齢が上がるにつれて TP が減少する傾向を示した。
今後、計測データを時間帯や行動毎に分類して、より詳細な条件下での加齢変化を検討する。
参考文献[1] Kenichi Itao, Makoto Komazawa, Yosuke Katada, Kiyoshi Itao, Hiroyuki Kobayashi,
Zhi Wei Luo: Age-related Change of the Activity of Autonomic
Nervous System Measured by Wearable Heart Rate Sensor for Long Period of Time :Mindcare2014.
[2] Yukishita T, Lee K, Kim S, Yumoto Y, Kobayashi A, Shirasawa T, Kobayashi H: Ageand sex-dependent alterations in heart rate variability: profiling the characteristics of men
and women in their 30s. Anti-Aging Medicine 7: 94-100, 2010[3] Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society ofPacing and Electrophysiology. (1996). Heart rate variability: standards of measurement,
physiological interpretation, and clinical use. Circulation, 93, 1043-1065.

－ 15 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

ウェアラブル装置を用いた短距離選手の状態計測
吉田知央 1

高橋淳二 1

ロペズ ギヨーム 1

1 青山学院大学理工学部情報テクノロジー学科 〒255-5258 神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1 O 棟 226 室

概要
背景と目的：無酸素運動である短距離走においてトレーニングを定量化することはトレーニングの効率化につながる。本稿ではウェアラブル装置を用いて陸上競技短距離走のトレーニングを定量的に評価し、トレーニング時の自立神経系の活動評価について報告する。
方法：被験者の左胸上部に心拍センサを取り付け、陸上競技の練習を行い計測する。被験者は行った練習内容を把握しておき、取得できたデータと比較し自立神経分析を行う。
結果：自律神経系活動評価指標である LF/HF において、運動時よりも安静時の方が交感神経系の活動が有意であることが分かった。
考察：運動時など、体が興奮している時に LF/HF の値が高くなると想定していたが結果は正反対であった。今回の実験で自立神経系活動の中での運動をする前の緊張感や集中力が強かったため安静時の方が高かったと考える。
結論：今回の実験ではダッシュ走行をどのくらいの位置付けで行っていたかは被験者に任せていたので結果として不十分な点がある。また、計測を行った時期やトレーニングを単独もしくは複数人で行ったかによっても結果が変化してしまう。今後、より条件を明確に設定する必要がある。
キーワード： ウェアラブルセンサ、短距離走、心拍変動解析

1 はじめに現代のスポーツ活動計は主に有酸素運動を前提とした長距離走などの一定の運動量における心拍や消費カ
ロリーの計測を行っている。しかし無酸素運動である
短距離走においては走っている距離も時間も短いため計測があまりされていないのが現状である。より正確に定量化することができればトレーニングの効率化につながると考えられる。
今回 は自 立神 経系 活動 評 価 指標 であ る心 拍変 動
LF/HF（周波数スペクトラムの低周波と高周波の割合）を用いて選手の心身の状態を計測する。LF/HF は交感
神経系と副交感神経系のバランスを表している。この値が高いと交感神経系の活動が有意、逆に値が低いと副交感神経が有意であることを示す。一般には運動時交感神経系の活動が有意とされている。
本研究ではウェアラブル心拍センサを用いて、安静
時と運動時での陸上競技短距離種目のトレーニングを定量的に評価することを目的とし、トレーニングの手法による自立神経系活動の変化について報告する。

図１ myBeat ウェアラブル心拍センサ

2.2 結果
まず被験者全員が共通して 2 回以上行っていたのがstretch（up）、dash、stretch（down）の 3 項目であった。
それらを被験者ごとに LF/HF の平均値を求め、グラフにしたものを図 2 に示す。図 2 から分かるように運動時（dash）よりも安静時（stretch）のほうが交感神経の活動が有意であった。また平均の検定により stretch（up）と dash で有意な差があることが認められた（有意水準
0.1）
。

2 実験
2.1 方法陸上競技短距離種目を専門としている 20 代の選手を被験者（男性 4 名）とし、図 1 に示す小型なウェア
ラブル心拍センサを左側胸部、鎖骨下 5~10cm を目安に取り付けた。さらに、激し運動による体動ノイズの削減やトレーニング中の汗により電極が剥がれないた
め、テーピングテープを用いてセンサが取れないようにしっかりと固定した。被験者は各自通常通りの練習を行い、その練習内容を事後把握するため各内容開始
時刻を記録した。取得したデータと被験者の練習内容をもとに生体データ（心拍数、LF/HF）を分割し、分析した。

－ 16 －

図２ 4 選手の自立神経系活動評価指標のトレーニング内容による比較

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

つぎに被験者 A に関して 7 つのトレーニング項目を
各 4 回以上計測し、より詳しい分析結果を図 3 に示す。
練習内容はそれぞれ up、stretch(up)、dash、dash(spike)、
SD30、down、stretch(down)の 7 項目を検出し、自立神経活動指標 LF/HF の高い順に並べた。ここでは安静時
は stretch(up) 、stretch(down)、で運動時は up、dash、
dash(spike)、SD30、down とする。stretch(down)よりもdown のほうが高値を示したものの図３からも図２と同様で運動時よりも安静時のほうが交感神経の活動が有意であった。また各項目で検定を行い 6 つの有意な差があることが認められた（有意水準が 0.05 以下の場
合は stretch(up と dash(spike)、down と up、stretch(down)と up 、 有 意 水 準 0.1 以 下 の 場 合 は stretch (up) とstretch(down)、
stretch(up)と SD30、
SD30 と dash(spike) ）。

*p<0.05 , **p<0.1

図３ 被験者 A の自立神経活動評価指標のトレーニング内容ごとの比較

3 おわりに本来であれば運動をするときにアドレナリンやノル
アドレナリンが作用する交感神経の活動が活発になるものだと思っていたが、本研究の結果としては運動時よりも安静時の方が自立神経活動指標 LF/HF の値が高いという結果となった。自立神経系活動の中で運動時よりも安静時での緊張感や集中力が強かったからではないかと思われる。図 2 の平均値からも down よりもup での stretch の方が LF/HF の高値であったので、運動する前は緊張する傾向にあるのだと考える。しかし被験者がどのくらいの位置づけで dash を行ったか、また天候や被験者本人の体の状態などにも LF/HF は関係すると考えられる。本研究では男性のみでの研究結果であるので女性でも同様の結果になるのかなど、さらに条件や状態を細かく設定した上で実験する必要があ
る。

文

献

[1] 心拍変動の臨床応用 編集 林博史（医学書院）[2] 同一運動強度とみなされるランニング実施中の俊二心拍変動 山崎健（新潟大学）－ 17 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

ペン型入力インタフェースで取得した座標データを用いたコマンド認識手法の提案
豊住 尚弥 1

高橋淳二１

ロペズ ギヨーム１

1 青山学院大学理工学部情報テクノロジー学科〒252-5258 神奈川県相模原市中央区淵野辺 5-10-1 相模原キャンパス O 棟

概要
背景と目的：ICT が発展する一方で、機器の操作方法は複雑化し、デジタル・ディバイドの問題を助長する一因となっている。この問題に対し、我々はデジタルペンを用いて筆記動作のみで ICT 機器を操作するインタフェースシステムを提案する。
方法：軌跡データを一筆書き(Stroke)単位に分割し、メッセージと 3 種類のコマンドを識別するアルゴリズムを開発する。コマンド候補群に対し、(1)間引き処理 (2)隣接点との角度計算 (3)コマンド判定の 3 段階の処理からコマンドを決定する。
結果：大学生 1 名が書いた円 4 つ、四角形 4 つ、星型 2 つ、台形 3 つの Stroke データを用い、実験を行った。
いずれの場合もユーザの意思に即した結果となり、Message と 3 つのコマンド（Circle コマンド、
Rectangle コマンド、Send コマンド）の分離・識別に成功した。
考察：実験データの少なさゆえユーザの癖や書き方によって意思にそぐわない識別結果になる可能性がある。より多くの被験者・Stroke データを用いて再度検証する必要がある。
結論：Stroke の各座標から計算した角度を用いることで、コマンド識別の精度向上を図った。今後はコマンド数を増やし、多様なメッセージ転送機能の実装を行う。
キーワード：デジタルペン、ユーザインタフェース、手書き図形認識、角度分布

1 はじめに
デジタル・ディバイドの原因の一つに、ICT 特有のユーザインタフェースに馴染めないというというものがある。特にこれは高齢者に多く、マウスやキーボー
ド、タッチパネルのフリック入力でさえ困難に感じる人もいる。
この課題に対して。我々は ICT リテラシーの低いユ
ーザでもシームレスに使用できるインタフェースとして筆記動作のみでメールを送信可能なシステムの提案をしてきた[1]。しかしコマンド認識においてユーザが意図しない判定がされるといった問題があった。そこ
で座標点から図形を認識する手法[2],[3]を参考に本研
究では認識アルゴリズムの改良を行い、より高精度な
Message と 3 つのコマンド(Circle コマンド、Rectangle
コマンド、Send コマンド)の分類に成功した。以下はそのアルゴリズムについて報告する。

2 システム構成
ペン型入力インタフェース（デジタルペン）として、ぺんてる製の airpen を利用する（図 1）。airpen は、ペン本体と受信モジュールで構成され、ペン本体のペン先位置座標が受信モジュールによって取得される。
Bluetooth により、受信モジュールと Android 端末を接続し、ペン先の位置座標、時刻、紙との接触状態をリ
アルタイムで取得・描画を行う。
Bluetooth
ペン先位置
取得モジュール
デジタルペン

多機能携帯端末

図 1 システム構成([1]より)

3 メッセージ・コマンド分類アルゴリズム
データファイルに対して、図 2 に示すアルゴリズムを利用し、各種コマンドとメッセージの分離を行う。
始めに時系列順に並べられたデータの Stroke 分割を行う。pen down(紙に接触した瞬間)から pen up(紙から離れた瞬間)を 1Stroke として分割処理を行う。i 番目のStroke の移動距離:Li、筆記時間:Di、始点群と終点群それぞれ 20 点の点間距離を算出し、その最小点間距離:Ciとする。それぞれの閾値を LT = 30[mm], DT = 2.0[s], CT =2.0[mm]と定義する。そこで、
𝐿𝑖 > 𝐿 𝑇 ,{𝐷𝑖 > 𝐷𝑇 ,𝐶𝑖 < 𝐶𝑇 ,(1)を満たすものをコマンド候補として扱う。なお、この条件を満たさなかった Stroke で始点と終点がそれぞれ
Circle コマンドと Rectangle コマンド内に存在すればSend コマンドと判定する。条件を満たした Stroke に対してはさらに以下の処理を行い、 Circle, Rectangle,
Message の判定を行う。
3.1 間引き処理
閉図形を描いた場合、頂点付近ではペン先速度が減少するため取得座標が密集しやすい。その Stroke デー
タで隣接点とのなす角を計算してしまうとコマンドを判定する際に支障が出る。そこで密集座標を削除する
ためお互いに閾値 GT 以上離れた座標点を抽出し、次の3.2 に用いる。ここでは閾値 GT = 始点重心間距離×0.3[mm]とする。
3.2 隣接点との角度計算
その閉区間図形がどのようか角度から構成されているかを算出することによって図形の特徴を捉える。ある座標点 pi(i = 1,…,n)に着目し、その前後の座標点－ 18 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

表 1 各図形の Ns,Nr,No 値と判定結果
c1 c2 r1 r2 r3 r4 r5 r6 s1 s2 t1 t2 t3
Ns(0°-60°)
0 0 0 0 0 0 0 0 5 4 1 0 1
Nr(60°-120°) 0 0 4 4 4 4 4 4 0 1 0 4 0No(120°-180°) 23 35 12 12 12 10 12 8 11 26 15 11 15
before C C R R R R R R R R R R R
Judgement
after C C R R R R R R M M M R M

表 2 アルゴリズム改良前後の認識率

図 2 アルゴリズムフロー
をそれぞれ pi-1,pi+1 とおく。pi,pi-1 がつくるベクトル
を、pi,pi+1 がつくるベクトルをとする。内積を用い
角度 θi は、
𝐴・𝐵
𝜃𝑖 = 𝑐𝑜𝑠 −1 (),|𝐴||𝐵|(2)と表現できる。
3.3 コマンド判定
このステップでは θi を次の 3 つの区間に分類し、その分布からコマンド判定を行う。まず Ns,Nr,No を 0 で初期化し、それぞれを式(3)に基づいて更新する。また
Nall = Ns + Nr + No と定義する。
𝑁𝑠 + +,{𝑁𝑟 + +,
𝑁𝑜 + +,

0 ≤ 𝜃𝑖 ≤ 60,
60 < 𝜃𝑖 < 120,
120 ≤ 𝜃𝑖 ≤ 180.

(3)

3≤Nr≤5 かつ No = Nall – Nr ならば Rectangle、No = Nall
ならば Circle、それ以外をコマンドではなく Message
として判定する。

4.評価実験
楕円 2 つ、長方形 6 つ、星型 2 つ、台形 3 つの Stroke
データを用い、評価実験を行った。各図形の代表例の軌跡を図 3 に示す。周囲より大きい点となっているのが間引き処理によって抽出された座標点である。またアルゴリズム改良前の判定結果を before、改良後の判定結果を after とした時の Ns,Nr,No 値と判定結果を表 4、before と after の認識率を表 2 に示す。

図 3 各図形の代表例

認識率8/13(61.5%)
12/13(92.3%)

beforeafter
5.考察

今回使用した Stroke データでは c1~2 なら Circle 判
定、r1~6 なら Rectangle 判定、その他は Message 判定になることが望ましい。改良前では閉図形の頂点を検出する際、座標点の密集度の高い部分を頂点として判定を行っていた。そのため星型や台形といった頂点数
が矩形のそれと近い値になる図形は誤認識される可能性が高くなるという懸念があった。その結果 c1,c2 以
外の Stroke データでは Rectangle 判定になってしまったと考えられる [1]。しかし改良後では間引き処理や隣接点との角度計算を行うことによってその問題は改善され、認識率 92%以上となり精度の向上がみられた。
t2(台形)は比較的矩形に近い軌跡だったため Nr が大き
くなり、その結果 Rectangle 判定となってしまったと考えられる。

6.おわりにStroke データからコマンドを認識するアルゴリズムの改良を行い、その評価を行なった。その結果、改良前を比較してコマンド認識率の向上がみられ、ユーザの意図が反映される結果となった。
今回の実験では 13 の Stroke データを用いて検証を行なったが、データの少なさゆえ筆記環境(ユーザの姿
勢、ペンの持ち方、ペン先速度、使用する用紙)によっては誤認識される可能性がある。さらに認識精度を高めるためには被験者、Stroke データを増やし再度検証を行う必要がある。今後は多種多様な図形(三角形やその他複雑な閉図形)の認識を可能にし、メールだけでな
く、Twitter や Facebook といった SNS への投稿も検討
している。

文

献

[1] 高橋淳二、中里画、豊住尚弥、ロペズギヨーム，“ペン型入力インタフェースを用いた筆記作業のみによるメールの送信”，日本機械学会ロボティクス・メカ
トロニクス講演会,CD-ROM 3A1-R02, 2014[2] 大橋晴弘、大和淳二、石井郁夫、牧野秀夫,”一般化 Hough 変換による任意図形検出アルゴリズム”, 情報処理学会研究報告グラフィクスと CAD（CG）(1988-CG-037),pp33-39 ,1989[3]金子照之、瀧山龍三,”曲線からの特徴点の抽出と図形認識”, 電子情報通信学会技術研究報告. PRU,
パターン認識・理解 95(279),PRU95-131,pp61-66,1995－ 19 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

Ensemble Human Detection による人物検出
川下雄大 1 増山岳人 1 梅田和昇 11 中央大学理工学部 〒112-8551 東京都文京区春日 1-13-27

概要

本稿では、2 つの人物検出結果を統合し、さらに結果の妥当性を検証することで、誤検出・未検出を低減する人物検出手法を提案する。また、実環境にて人物検出実験を行い、本手法の有効性を実証する。

キーワード： Human detection, Background subtraction, Joint HOG, Stereo camera, Subtraction stereo

1. 序論
カメラ画像中から人物を検出・追跡する研究は、その応用性から盛んに行われている。追跡手法の多くは、人物検出の情報を基に行うものが多いため、人物検出
処理は非常に重要である。本稿では、2 つの人物検出
結果を統合、さらに結果の妥当性の検証を行う、より高精度な人物検出手法を提案する。
図 1 検出結果のスコア付け方法

2. 方法
2.1 Ensemble Human Detection (EHD)
検出結果を評価し、2 つの人物検出の結果を統合す
る Ensemble Human Detection を提案する。EHD では、
人物検出手法として差分ステレオと Joint HOG を用いる。しかし、単純に 2 つの手法による検出結果を統合するだけでは、未検出は削減できるが誤検出が増加する。そこで、提案手法では、検出結果を統合するだけ
でなく、前景領域と視差前景領域を利用して妥当性を検証することで、誤検出を削減する。
2.2 差分ステレオ [1]
画像中の前景領域と距離情報を取得する手法として差分ステレオを用いる。差分ステレオでは、マッチン
グを行う前に、左右カメラで背景差分を行うことで、マッチングする領域を限定し、マッチングの誤対応を削減できる。また、前景領域が一定以上の大きさを持つ対象を人物として検出する。
2.3 Joint HOG [1]Joint HOG 特徴とは、複数の HOG 特徴の共起を表現して組み合わせた特徴量である。Real AdaBoost により識別に有効な組み合わせを選択し、Joint HOG 特徴を生成する。2 段階目の Real AdaBoost より識別に有効な Joint HOG 特徴を選択し、識別器を構築する。
実際の人物検出では、この識別器の出力値により人の検出を行う。
2.2、2.3 項の詳細は、文献[1]を参照されたい。
2.4 結果の妥当性の検証・統合方法
本節では、まず 2.2、2.3 項で検出された対象のスコ
ア付け方法について述べる。各検出手法の結果に対す
るスコアは、以下の式より求める。
𝑟𝑦∑𝑟𝑥
𝑢=𝑙𝑥 ∑𝑣=𝑙𝑦 𝑊𝑢 × 𝑀𝑢𝑣
𝑆𝑐𝑜𝑟𝑒 = 𝑟𝑥
(1)
∑𝑢=𝑙𝑥 ∑𝑟𝑦(𝐺)
𝑣=𝑙𝑦 𝑊𝑢 𝑢𝑣 + 𝐷𝑢𝑣
u、v は画像座標、𝑀𝑢𝑣 は注目画素に前景領域と視差前景領域があれば 1 を返し、G𝑢𝑣 は前景領域、𝐷𝑢𝑣 は視差
前景領域がそれぞれあれば 1 を返す変数である。𝑊𝑢 は検出矩形内の注目画素の位置により与える重みである。
スコア付けと重み付けのイメージをそれぞれ図 1、2に示す。また、図 2 の矩形は人物検出結果を表す。算出されたスコアがしきい値以下であれば誤検出とし、検出結果を削除する。
次に、各手法による検出結果の統合方法について述

図 2 重み付け方法
べる。結果の統合は、出力された検出矩形の中心座標間の距離が一定値以下であれば、各手法による検出結果が同一人物のものであるとして行う。

3. 人物検出実験
提案手法の有効性を検証するため、オクルージョンが多数発生するシーンにおいて人物検出実験を行った。
評価は、Bumblebee 2 (Point Gray Research: 320×240)を用いて撮影した動画 1500 frame を用いて行った。表 1に実験結果を示す。TP Rate は正検出率、 FN Rate は未検出率、FP Rate は誤検出率を表す。
結果より、提案手法を用いることで人物検出精度が向上した。これは、差分ステレオと Joint HOG による未検出を互いの手法により補間し、結果の検証より誤検出を削減出来たためだと考えられる。
表 1 人物検出実験結果
Subtraction stereo
Joint HOG
Proposed method

TP Rate[%]FN Rate[%]FP Rate[%]

78.0
76.4
83.2

22.0
23.6
16.8

9.8
1.9
0.9

4. 結論
本稿では、2 つの人物検出手法を組み合わせ、さらに検出結果の妥当性を検証することで検出性能を向上させる人物検出手法を提案した。さらに、実環境での実験を行い、提案手法の有効性を示した。
謝辞: 本稿の一部は公益財団法人精密測定技術振興財
団の補助を受けた。

文

献[1] 柴田雅聡 他, “距離画像セグメンテーションに基づくリアルタイム人物検出,” 日本ロボット学会
誌, Vol. 32, No. 6, pp. 558- 565, 2014.

－ 20 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

EC サイトの商品選択画面で可視化すべきは購入者数か在庫数か
熊田純也†
†

木村敦†

武川直樹†

東京電機大学情報環境学部 〒270-1382 千葉県印西市武西学園台 2-1200

背景と目的：EC サイトに関する従来研究では、商品の購買者数をイラスト動画により可視化することで当該商品に対する購買意欲が高まることが示されている。一方、実店舗での購買意欲に関する研究では、商品の残り在庫数を表示することで購買意欲が高まることが示唆されている。以上の知見を踏まえ本研究では EC サイトの商品選
択画面にて、「購買者数」と「在庫数」のどちらの可視化が購買意欲向上に強く影響を及ぼすかを検証した。
方法：架空の EC サイトを構築し、 商品の在庫数を数値表記する条件(数値表記条件)、時間とともに増加する購買者数をイラスト動画で表示する条件(購買者数可視化条件）、時間とともに減少する在庫数を可視化する条件(在庫数可視化型条件)を設定し、低在庫商品に対する購買意欲を比較した(N = 46)。
結果：在庫数可視化条件は数値表記条件より低在庫数商品を選択した参加者が多かった。また、参加者の嗜好色との関連を分析したところ、在庫数可視化条件では嗜好色に関わらず低在庫商品を選択する傾向が認められた。
考察：在庫数可視化は数値表記条件とメッセージの内容は同様であるにも関わらず、低在庫数商品に対する購買意欲が高まった。イラスト動画という情報の提示法が購買意欲に影響するといえる。
結論：購買者数より在庫数をイラスト動画により可視化する方が消費者の購買意欲に強い影響を及ぼすといえる。
キーワード：EC サイト 消費者心理学

可視化

購買意欲

数量的制約

1. はじめに
現在わが国では、15 歳以上の国民約 3 分の 1 以上がEC (e-commerce) サイトでの商品購入経験を有しており[1]、オンラインショッピングが消費者の主要な買物手段として普及している。そのため、どのような EC
サイトが消費者の購買意欲を高めるかについても関心が高まっている。たとえば、実店舗において人は他の客の購買行動を参照して購買意思決定を行うことがあることが知られている[2]。EC サイトでは実店舗のように直接的に他の客の姿を見ることはできないが、訪問者数や商品閲覧、購買に関する情報をリアルタイム
で収集して表示することは可能である。では、店舗訪問者のどのような情報を収集しどのようにサイト上に表示することが有効なのだろうか。この疑問に関連して、加茂・益子[3]は EC サイトにおいて商品の購買者数を人型オブジェクトとして商品画像上にリアルタイ
ムに可視化することが、商品情報への興味喚起や購買行動を促すことを示した。一方で、EC サイトにおける顧客の行動可視化の研究は他には少なく、購買者数の可視化が最も効果的かは検討の余地が残る。たとえば、消費行動研究においては「○個限定」「残り○個」のような数量的制約が購買意欲を向上させることが知られている[2]。しかし、これは実店舗における知見であり、EC サイトにおいてどの程度有効であるかはまだ研究が少ない。
そこで本研究では、EC サイトにおいて「在庫数」
をリアルタイムにイラスト動画によりリアルタイムに可視化するインタフェースデザインを試作し、在庫数可視化が消費者の購買意欲に及ぼす影響を検討する。
あわせて、 現行の EC サイトでも行われているような、在庫数を数値のみで表示する場合や、先行研究[3]のような購買者数をイラスト動画で表示する場合とで低在庫数商品に対する購買意欲を比較し、どのような情報の表示方法が消費者の購買意欲に強く影響を及ぼすかを実験的に比較することした。

在庫数

被験者間計画であった (数値表記条件、購買者数可視化条件、在庫数可視化条件；図 1)。条件間で低在庫商品に対する購買意欲を条件間で比較した。数値表記条
件では、在庫数と購買者数を数値のみで表記した。購買者数可視化条件では、先行研究[3]と同様に購買者を表す人型オブジェクトを用いて時間とともに増加する
購買者数を可視化した。在庫数可視化条件では、時間とともに減少する商品在庫を店員・購買者とともにイ
ラスト動画で提示した(図 2)。架空の商品選択課題で用いる商品には同型 3 色の USB メモリを用いた。

図 1 本実験で用いた商品選択画面の例 (上: 数値表
記, 中: 在庫数可視化, 下: 購買者数可視化)

2. 方法
実験計画: 商品在庫数の表示方法を要因とする一要因－ 21 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

図 1 在庫数可視化条件における動的な店員と客の商品受け渡し動作の流れ
実験参加者: 男子学生計 46 名 (18-25 歳) が参加した。
ランダムに 3 条件のいずれかに割り当てた。
実験材料・装置: 架空の EC サイトは Jimdo で構築した。刺激提示には Apple 社 iPad を用いた。実験で使用する USB メモリ(imation 製 4GB)の色を選定するために、事前に USB メモリの色嗜好に関する調査(男子学生 N=28)を実施した。その結果、 青と赤に対する嗜好性が最も高く、桃色に対する嗜好性が最も低いことが示された。そこで本実験では、EC サイトに陳列する
USB メモリの色を桃、青、赤の 3 色とし、桃の在庫数が最も少ない環境において、消費者の低在庫数商品に対する購買意欲を条件間で比較することとした。
手続き: 個別実験であった。各実験参加者には自分がUSB メモリをこの架空のサイトで購入する場合にどの商品を購入したいかを選択させる課題を実施した。
なお、選択した商品は実際に謝礼として支払われることを教示した。課題終了後に選択理由、色嗜好、サイト印象等に関する質問紙を実施した。
データ解析: 低在庫商品である桃色を選択した実験参加者の人数を χ2 検定で比較した。有意な偏りがみられた場合には調整済み残差分析を行なった。また、個人の色嗜好が選択に及ぼす影響について、選択色が嗜好色か否かの度数を算出し 3 色の間における度数の偏りを χ2 検定で比較した。

3. 結果の一方で桃色の選択者数は在庫数可視化条件が多く、当条件においてのみ数値表記よりも有意に多いという結果が得られた。このことから、在庫数のイラスト動
画化は購買者数を表示するよりも購買意欲に強い影響を及ぼすものと考えられる。在庫数可視化条件は購買状況(この商品は人気があること)に加えて残り在庫数(数量的制約)を強調して表示することから、購買状況を強調する購買者数可視化条件よりも「今買わないと売り切れるかもしれない」という消費者の焦燥感を促したものと考えられる。以上を踏まえ、本研究においては在庫数を可視化する方が消費者の購買意欲により強い影響を及ぼすことが示唆された。今後は商品選択
中の焦燥感やタイムプレッシャーを測定することで上記の解釈の妥当性を検討する必要がある。また、本研
究は男子学生を対象とて USB メモリを選択させる課
題としたが、今後は性別や年齢など実験参加者属性の効果や商品属性(製品関与等)も精査する必要があろう。
表1

各条件における商品(USB メモリ)選択者数
数値表記
購買者数
在庫数
1*
4
9*
桃(低在庫数)
7
7
2*
赤
7
3
6
青
*残差分析の結果 p < .05

表 2

購買者数可視化条件における嗜好色選択者と非嗜好色選択者の人数
桃
赤
青
1*
7
3
嗜好色
3*
0
0
非嗜好色
* p < .05

表 3

商品在庫数の表示方法が低在庫商品の購買意欲に及ぼす影響を調べるために、各条件における桃、赤、青の選択数について χ2 検定を行った(表 1)。その結果、在庫数可視化条件は数値表記条件よりも桃の選択数が有意に多かった(χ2 (2) = 6.41, p<.05)。実験参加者の色嗜好の影響を調べるため、各条件において選択した色が嗜好色と等しいか否かを比較した。その結果、購買者数可視化条件と在庫数可視化条件においては、嗜好色でないにも関わらず桃色の商品を選択した参加者が多かった（順に, χ2 (1) = 5.6, χ2 (1) = 3.1, ps < .05; 表 2,3）。

在庫数可視化条件における嗜好色選択者と非嗜好色選択者の人数
桃
赤
青
1*
2
4
嗜好色
7*
1
2
非嗜好色
* p < .05

文
[1]

[2]

4. 考察
本研究は EC サイトにおける商品在庫数の表示方法
が低在庫数商品の購買意欲に及ぼす影響を実験的に検討した。その結果、特定の商品が売れて在庫数が減少してゆく様子をイラスト動画で可視化した場合には、在庫数を数値で表記するのみよりも当該商品に対する購買意欲が高くなることが示された。嗜好色との関連を調べたところ、桃色を選択した実験参加者の多くは
必ずしも桃色が好きであったわけではないことが示された。これらのことから、本研究で提案した在庫数のイラスト動画表示という EC サイトデザインが消費者の購買意欲に影響した可能性が高い。
購買者数可視化においても同様に桃色を選択した参加者の多くは桃色が好きなわけではなかった。このことから先行研究[3]が指摘するように購買者数の可視化も購買意欲に一定の影響を及ぼすと考えられる。そ[3]－ 22 －

献総務省,”ICT インフラの進展が国民のライフス
タイルや社会環境等に及ぼした影響と相互関係
に関する調査”,2012
河瀬 和幸,”また、売れちゃった！一瞬で顧客の心をツカむ! 売上 5 倍を達成する凄ワザ88”,2011
加茂 浩之, 益子 宗,”ネット購買情報のリアル
タイム可視化による購買促進”,情報処理学会研究報(5 号),pp1~6,2011

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

定在波レーダを用いた人間センシングに関する基礎検討森本雅博 1、瀬戸悠輔 1、時浩源 1、松本真衣 1、加茂優貴 1、梅田智広 2、斉藤光正 3（CQ-ｓネット（株））、
才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒630-8506

奈良市北魚屋東町

3 所属 〒221-0064

横浜市神奈川区鳥越 7-8

奈良女子大学

知能情報学部
社会連携センター(株)CQ-s ネット

概要
背景と目的：最近、日々無意識非拘束状態で服の上からでも非接触に計測が出来る生体計測センシング技術が、求められている。こうした条件を満たす一つの技術として定在波レーダをとりあげ、各種人間情報の取得に使う手法について検討した。
方法：共同研究先の(株)CQ-s ネットが開発した手のひらサイズの超小型定在波レーダを用いて、車載によるドライバーや搬送患者の呼吸と心拍の計測実験をはじめ、各種の人間情報計測実験を行った。
結果：理想的な計測条件を満たすことができれば、呼吸による胸の上下動や心臓の鼓動による微小振動を捉えられる可能性が示された。しかし、電波の性質として、拡散、反射や干渉などによる様々なノイズの影響を避けることができず、安定して確実に、そして継続的に医療機器水準のデータ取得を保証することは現段階では難しいことも明らかになった。
考察：実験結果は正確な生体計測のためのセンサとしての定在波レーダの限界を示すものであったが、透過型距
離センサとして、ベッドや布団、衣服を透過して人体の有無や動きを検出できるという利点があるのも事実であった。
結論：本研究で示された定在波レーダの長所を生かし短所を補うために、電波型センシングデバイスにとって有効な計測環境の選定と、別のタイプのセンシングデバイスとのセンサフュージョンが必須である。
キーワード：定在波レーダ 人間情報の計測

１．はじめにタリングを行うことによって、病変の早期発見により最近、公共の乗り物での居眠り運転や持病が悪化し[1]

患者が倒れる前に病院へ搬送することで緊急事態を回ての事故が増えている 。 そこで、これまでにも自動避できるだけでなく、健常者・未病者にとっても生活車メーカや大学等研究機関において、身体に直接装着習慣を改善できるため、結果的に多くの人の健康寿命したセンサから心拍や呼吸、瞬目回数、脳波など各種を延ばすことにもつながる。やはりここでも、日々無

生体情報を計測し、その変化を分析することで覚醒状

意識非拘束状態で服の上からでも非接触に計測が出来態を推定し眠気に襲われた際に警告するシステムなど

る生体計測センシングが求められている。

が開発されてきた[2]。しかし、ドライバーが乗務する

そこで、こうした条件を満たす一つの技術として定度にセンサを装着するのは面倒であり、また、有線接在波レーダをとりあげ、各種人間情報の取得に使う手続の場合体を動かしにくいなどの違和感があった。ま法について検討した。

た、ハンドルに電極をつける方式では、ハンドルを回すごとに計測データが途絶えたりノイズが乗ったりと

２．定在波レーダとはいう問題も頻繁に起こった。従って、動きに制限がな

定在波（SWR: Standing Wave Ratio）とは、進行波

く装着時の違和感やノイズも少ない、非接触に呼吸数と反射波を合成したもので、定在波レーダは、反射物

や心拍、運転者の体動を計測できる手法の開発が望ま

体の移動によって節と腹の場所が変化することによりれている。

距離計測を行うものである。今回は、24GHz の電波を一方、近年の日本社会は、出生率の低下と乳幼児の用いたが、この周波数は衣服を透過できるが、皮膚面突然死等により、少子化社会へと向かう一方、団塊ので反射する性質があるため、人体に影響することなく世代を経てきた高齢者の平均寿命が延びており、超高安全に計測できる。また、ミリ波であるため、人体表

齢社会が到来しつつある。少子高齢化社会における問面に現れる呼吸動や脈拍動など、数ミリ～数センチ程

題点の一つに医療費の増大があり、これを防ぐために、度の計測に適しており、単純な距離センサとしてだけ

日常生活の中で健康管理を徹底して行いできるだけ通ではなく、呼吸や脈拍といった生体センシングにも応院しないで済む取り組みや在宅医療の普及が検討され用できる可能性もある。

ている。日常的に生体情報（バイタルサイン）のモニ－ 23 －

そこで、(株)CQ-s ネットが開発した手のひらサイズの第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)超小型定在波レーダを用いて評価実験を行った（図１）。

た、体動による計測データへの影響などを確認す

表面が、レーザ波を送受信するアンテナとなっている。

るため動画撮影も同時に行った。

図１ 超小型定在波レーダ（左：表面

右：裏面）

Fig.1 Ultra-small standing wave radar(left: front right: back)
図３
また、このレーダの計測結果を表示したり、各種操車載型（左）と天井型（右）による評価実験

Fig.3 Evaluation experiments with on-board type (left) and作を行うためのインタフェースは以下のようなものでceiling type (right)

ある（図２）。定在波レーダが測定した各ターゲット反応レベル、距離、変位、速度を計測・表示する。

のような条件下での計測実験を最初に行い、これらの分析結果に基づいて、救急車や臨床での利用を考慮したベッド上での体動センシングなど様々な追加実験を行った。

４．結果と今後の課題
３で述べた各種実験の結果、理想的な計測条件を満たすことができれば、呼吸による胸の上下動や心臓の鼓動による微小振動を捉えられる可能性が示された。
しかし、電波の性質として、拡散、反射や干渉などによる様々なノイズの影響やそれに基づく誤差を避け
図２ 定在波レーダによる距離計測ソフトウェア

ることができず、設置条件によっては、安定して確実

Fig.2 Interface for the distance measurement by Standingに、そして継続的に医療機器水準のデータ取得を保証

Wave Radar

することは現段階では難しいことも明らかになった。
こうした実験結果は正確な生体計測のためのセンサ

３．評価実験

としての定在波レーダの限界を示すものであったが、このシステムの評価のために各種実験を行った。例

透過型距離センサとして、ベッドや布団、衣服を透過えば、して人体の有無や動きを検出できるという利点がある（１）車載定在波レーダによるドライバーの呼吸と心のも事実であった。

拍、体動の計測実験

今後、本研究で示された定在波レーダの長所を生か

22 歳男性１名、22 歳女性 1 名の合計 2 名で、危し短所を補うために、電波型センシングデバイスにと険予測運転課題（CG で作成した仮想のドライビンって有効な計測目的・環境の選定と、他のセンシング

グコースを 4 分 30 秒走行しつつ、その間に人や車デバイスとのセンサフュージョンについて検討を進めが飛び出してきたり、危険な追越をかけてきたりる予定である。

するもの）を試行してもらい、その際の呼吸や心拍、体動の変化が計測できるかどうか確かめた。
（２）天井設置型定在波レーダによる日常生活空間に文

献[1] 国 土 交 通 省 HP, “ 国 内 事 故 発 生 件 数 の 推

おける呼吸と心拍、体動の計測実験

移 ,https://wwwtb.mlit.go.jp/chubu/gian/jikosemina2

男性 75 才、女性 70 才、女性 46 才、女性 22 才

011/siryou1.pdf (2013)の計 4 名の被験者で、寝室とリビングルームで計[2] 日経デジタルヘルス, “トヨタとデンソーなど、測を行った。被験者には、寝室の場合は、仰向け

ステアリングで心電・脈波を測定し運転中の体調で寝ている・横たわっている、リビングルームで急 変 を 予 測 す る シ ス テ ム ” ,は、ソファに座ってテレビを見ている、というよ
うに、リラックスした姿勢をとってもらった。ま－ 24 －

http://www.nikkeibp.co.jp/article/dho/20130326/3452
28/ (2013)第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

導電性ゴムを用いた触感センサの開発
久井晶太 1、岩元一真 1、村山勝 2、村松篤 2、前野隆司 3、才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒485-8550

愛知県小牧市東三丁目 1 番地

知能情報学部

住友理工（株） 研究開発本部3 所属 〒223-8526 神奈川県横浜市港北区日吉 4-1-1

慶應義塾大学大学院 システムデザイン・マネジメント研究科

概要
背景と目的：最近、VR などの分野で触感を呈示する触感ディスプレイの研究が盛んに行われている一方、触感を数値化する触感センサの研究はあまり行われていない。但し、伝統的な触感検査装置のデファクトスタ
ンダードである KES (Kawabata's Evaluation System for Fabric)には問題点も少なくないため、改良型
や新型センサの開発が強く望まれている。
方法：住友理工(株)との共同研究により、プリンテッドエレクトロニクスの技術を導入して作成した新型導電性薄膜ゴムを利用してフィルムタイプの小型ひずみゲージを作った。また、このひずみゲージをシリコンで指型に固めた触感センサを新たに開発し、評価実験を行った。
結果：工業用材料やレザー、ボア、タオルといった各種素材の表面特性（テキスチャ）のスペクトル分析等を行い、その特徴に基づいた分類が可能であることを確かめた。また、センサの耐久性ははるかに勝っていた。
考察：従来我々が製作してきたセンサと比べて良い精度で触感の違いを捉えることができた。ただ、毛羽立ちのような立体構造を持った柔らかさなどの分析を行うためには工夫が必要である。
結論：触感センサの実社会への応用範囲は広いため、KES を補完する技術として、今後も対象に応じた触感セン
サの改良を続けていきたい。
キーワード：触感センサ 導電性ゴム プリンテッドエレクトロニクス

1 はじめに利用してフィルムタイプの小型ひずみゲージを作った。

近年、触感を呈示する触感ディスプレイの研究が盛んに行われている一方、触感を数値化する触感センサ

また、このひずみゲージをシリコンで指型に固めた触感センサを新たに開発し、評価実験を行った。

の研究はあまり行われていない。こうした研究に対する実社会からのニーズは強く、例えば自動車会社は肌触りのよいハンドルや椅子、住建素材メーカは壁素材
やカーペット、化学繊維メーカはウィッグやアパレル
素材の等級、楽器メーカは鍵盤等のタッチ感覚等々の分析に使える触感センサを求めている。一方、日本における触感検査装置のデファクトスタンダードは
KES と呼ばれる機械式紳士服地の物理的特性計測装置（風合い測定装置）であるが、大型で持ち運びできない、計測不可能な素材が多い（例：ボア、メッシュ）、
分析結果の物理量と心理量の対応に疑問点が多く結果
KES の測定装置群が使えないことが少なくない、など多くの問題を抱え

図１ている(図１)。

Fig.1 Measuring devices constituting KES (Kawabata's

そこで我々は、材質感や触り心地などの「質的情報」

Evaluation System for Fabric)を含んだ触感の分析が可能なセンシングデバイスの開発に取り組んできた[1]。例えば、慶応大学と共同研究

2 触感センサの製作として取組んだ、ヒト指の断面構造を模した触感セン

硬軟２種類のシリコンを使用し、約 1:9 の割合で混

サでは、摩擦、表面粗さ、弾性係数などの触感情報をぜ合わせることで、物体と接触した際の弾性や摩擦を測定可能であり、布、ゴムなどの様々な試料をセンシ

ヒトの指の特性に似せて再現した。フィルム型薄膜ゴ

ングした結果、30 人の被験者から求めた人間の触感覚

ムセンサは、このシリコンを指先のメス型に流し込むとにほぼ一致することを確かめた。今回は、住友理工

際に一緒に固定した（図２）。

(株)との共同研究により、プリンテッドエレクトロニ
クスの技術を導入して作成した新型導電性薄膜ゴムを－ 25 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)とで、基本的な触感判別が可能であることが示された。

４ まとめと今後の課題
本研究では、導電性薄膜ゴムを用いた触感センサを作製し、実際の素材を用いて性能評価を行った。その結果、プラスチック、材木、金属、壁紙といった工業用素材の表面特性の粗さや凹凸形状、レザーとボア、
図２

左：フィルム型小型ひずみゲージ、右：シリコ
ンの指型触感センサ

Fig.1 Film type small strain gauge and finger type tactile
sensor made of silicon

３

タオルといった布素材の触り心地については、それぞれの振幅と周波数特性の差から、センサ出力の分析だ
けで判別が可能であった。
また、過去に我々が開発してきた、市販されている
ひずみゲージを内蔵したセンサよりは高感度であったが、導電性ゴムを用いず銀フィラーやカーボンをイン評価実験

２で開発した触感センサの評価実験を行った。計測
環境は図３の通り、移動ステージに触感センサをとりつけ、一定の速度・押下力で試料上を往復させて、その際に触感センサに内蔵された導電性薄膜ゴムで構成
されたひずみゲージの抵抗変化を電圧変化として PCに記録した。

クジェット方式で吹き付けて構築したフィルムタイプのものとの比較については、統計的な優劣が議論できるほどには十分な実験回数が足りていない。但し、それらと比べて明らかに耐久性が勝っているため、今回製作した触感センサの方が実用的である。
さらに、毛羽立ちのような立体構造を持った柔らかさなどの分析を行うためには、感度や耐久性は十分であってもデバイス構成上の工夫が必要であるため、今後の課題としたい。
触感センサの実社会への応用範囲は広いため、KESを補完する技術として、今後も対象に応じた触感セン
サの改良を続けていきたい。

図３ 評価実験の様子
Fig.3 Evaluation experiments using the moving stages
実験例として、タオル、ボア、レザーのような明らかに触り心地の異なる 3 種類の素材を用いて、実素材

図４

FFT 分析結果（上：ボア、下：レザー）

Fig.4 FFT analysis results (top: Bore, below: Leather)の表面テクスチャの違いがどのような出力結果として
文 献表れるかを調査した結果を示す（図４）。
例えば、ボアとレザーを計測して得られたセンサ出[1]

力データを単純比較した場合、振幅差が大きく見られたが、これは表面が扁平なレザーと表面がもこもこしているボアの違いが現われている。また、この出力データのスペクトルを比較すると、レザーの様なつるつるした触感は 170Hz 付近の高い周波数に、またボアのようなもこもこした触感は 50Hz や 90Hz といった低い周波数に特徴的なピークが現れた。あらかじめ多数の素材におけるこうした特徴を分析し登録しておくこ－ 26 －

才脇直樹、谷口まき、内田肇、神谷之康：「人工触感呈示システムを用いた触感認知に関する基礎 研 究」、繊維 製 品消 費科学 Vol.47,
pp.25-33 (2006)

No.12,

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

三次元動作計測及び筋電計測による適切な運動指導のための歩行分析
西嶋勇貴 1、岩井優貴 1、井口雅博 1、中村浩亮 2、曽我部晋哉 3、才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒673-1415

兵庫県加東市下久米９４２−１

3 所属 〒658-0032

神戸市東灘区向洋町中 9-4

知能情報学部

兵庫教育大学大学院

甲南大学

スポーツ健康科学研究センター

概要
背景と目的：膝アライメントが異なる被験者を対象に歩行時の各関節の三次元座標を動的に計測し、特徴の違いがどこにあるのかを分析することによって、正しい運動の指導に役立てることができるかどうか検討を行った。
方法：赤外線カメラ 8 台を用いた三次元動作解析装置 Mac３D システムにて反射マーカの空間座標と筋電位を同時計測し、リアルタイム動作解析ソフトウェアを用いて分析した。
結果：膝アライメントの違いによって、膝や腰への負担が異なることが明らかになり、ここで得られた知見を個々人への適切な体育指導に生かせる可能性が高まった。
考察：今回解析対象とした被験者の場合、O 脚は腰の故障に、また X 脚は膝関節の故障に注意した方が良いなど、
体育指導の現場で参考になる知見を多数得ることができた。
結論：今後、新たな特徴パラメータの発見に努めつつ、統計的な有意性について検証を進める予定である。
キーワード：三次元動作計測 筋電計測 運動指導

１

はじめに

２ 歩行と動作解析

近年自分自身の健康促進や病気の予防に関心のある

人間の身体を正面からみた時の大腿骨と脛骨のつ人が増加しているといわれる。健康のために様々な運ながり方や膝関節の傾きを「膝アライメント」と呼び、動が推奨され、特にウォーキングは手軽で容易に出来

まっすぐ正常な位置（中間位）、O 脚（内反膝）、X 脚（外かつ安全な運動として勧められているため、ウォーキ

反膝）の 3 つに分類される。三者を分類するための評

ング人口は今や 4000 万人とも言われている[1]。歩くこ

価 指 標 は (a) 膝 内 顆 間 距 離 、 (b) 踵 骨 間 距 離 、とは脂肪を燃焼させるだけでなく心臓病、高血圧、糖(c)FTA(Femoro Tibial Angle)の 3 つであり、尿病の予防にも有効であり、医療費の縮小や健康寿命（１）正常膝：膝内顆間距離、踵骨間距離が 3cm 未の延長にもつながると注目されている。

満及び FTA が 173°以上かつ 178°未満

しかし、長時間歩き続け同じ運動を繰り返すと、骨（２）外反膝：踵骨間距離が 3cm 以上かつ FTA が 173°の酷使や筋肉や足の腱を痛めるリスクを伴う。一般的

未満に、歩行をはじめ体を動かすことは健康を維持、改善（３）内反膝：膝内顆間距離が 3cm 以上かつ FTA178°

するのに役立つとされているが、実際には上記のように整形外科的疾患の原因にもなり得るので、場合によ以上と定義されている（図１）。

っては勧めることができない。
例えば、日本人は内反膝(O 脚)の割合が多いにもかかわらず、一様な方法での歩行が広く普及しているた
め、人によっては荷重バランスが良くない場合もあり、
この場合、健康のための運動が将来的に身体活動量を減少させる要因となる可能性がある。こうした膝の形態を表わす指標として、膝アライメントが良く知られている。
そこで本研究では、膝アライメントが異なる被験者
膝アライメントの分類[2]を対象に歩行時の各関節の三次元座標を動的に計測し、

図1

特徴の違いがどこにあるのかを分析することによって、Fig.1 Classification of knee alignment

正しい運動の指導に役立てることができるかどうか検討を行った。

－ 27 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

また、歩行を分析する際の目安となる歩行周期は、

４

計測データの分析結果

かかとが接地して再び同側のかかとが接地するまでの分析結果の一例（図４）に明らかなように、正常脚時期であり、大きく分けて立脚期と遊脚期の 2 つにわの場合、膝の上下動が最も大きく、接地のショックをけることができる。立脚期と遊脚期はさらに細かな相吸収しやすい。一方、O 脚は上下動が最も小さく接地にわけることができ、立脚期は初期接地、荷重応答期、の衝撃を腰で受けることになる。また、X 脚は膝の衝

立脚中期、立脚終期、前遊脚期の５つ、遊脚期は遊脚

撃を上下ではなく外側にスライドさせることで受け止初期、遊脚中期、遊脚終期の３つで構成されている（図めるため、膝への負担が大きいことが明らかになった。

２）。

図４

各脚の膝の揺動分析結果の例（青：上下動の幅、赤：左右動の幅）

Fig.4 Results of analysis of the knee’s swings of each knee
図２alignment

立脚期（左）、遊脚期（右）の例[3]Fig.2 Examples of the stance phase (left), swing phase

これらの結果などから、O 脚は腰の故障に、また X(right)３

脚は膝関節の故障に注意した方が良いことがわかるので、こうした負荷が少しでも減少するような足運びを

歩行の三次元動作計測実験（１）実験条件：膝関節に受傷経験のない健常男性 15
名（正常膝 5 名、内反膝 5 名、外反膝 5 名）を対象に、トレッドミル(SCIFIT 社製 DC1000)上で時速 6㎞で歩行し，30 秒間計測した。
（２）実験に用いた計測機器：赤外線カメラ 8 台を用いた三次元動作解析装置 Mac3D システム（Motion
Analysis 社製、サンプリング周波数 100Hz ）にて反射マーカの空間座標を PC に取り込み、リアルタ
イム動作解析システム EvaRT 4.4（Motion Analysis社製）を用いて分析した(図３)。

心がけるよう指導すればよいことが分かった。また、同時に計測した筋電位の分析から、異常な負荷のかかりやすい足運びの場合、余分な筋力を必要とする様子も観察することができた。

５

まとめと今後の課題

本研究では、膝アライメントに着目して歩行動作の三次元的な特徴と筋電位を分析した。その結果、膝アライメントの違いによって、膝や腰への負担が異なることが明らかになり、ここで得られた知見を個々人への適切な体育指導に生かせる可能性が高まった。
今後、新たな特徴パラメータの発見に努めつつ、統計的な有意性について検証を進める予定である。
文

献[1] 内閣府、「平成 21 年体力・スポーツに関する世論調査」（2009）[2] 寺山和雄、片岡治監修、「整形外科：痛みへのアプ
ローチ②膝と大腿部の痛み」、pp14、南江堂（2004）[3] キルステンゲッツ・ノイマン、「観察による歩行分
析」、pp9-19、医学書院（2005）
図３

反射マーカの取付位置と実験の様子

Fig.3 The positions of the reflective markers－ 28 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

書道学習支援のための運筆情報記録可能なサイバー筆の開発
清水拓真、才脇直樹
所属〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1

甲南大学

知能情報学部

概要
背景と目的：従来、習字を簡単に行えるようにするための毛筆学習支援システム実現のために、下敷き台で圧力計測を行ったりカメラを用いて筆の三次元座標計測を行ったりする研究が進められてきた。一方、本研究で我々は、環境ではなく筆そのものにシステムを埋め込んだサイバー筆システムの開発を試みた。
方法：筆に圧力センサと加速度センサを実装し、圧力センサは運筆時の各指の握力の強弱を、また加速度センサ
は筆の傾きと位置情報を計測して、各々のデータをリアルタイムにグラフ表示できるようにした。
結果：何人かの被験者から、筆を握る力の強弱や筆の傾斜角度、運筆速度・距離のデータを取得・可視化することができ、基本的なサイバー筆の有効性が示された。
考察：現段階ではまだ多数の被験者による統計評価などを行っていないので、精度や注目すべき運筆データのマ
イニングについては今後取り組むべき課題であるが、データ目視によっても上級者と初級者の間における圧力や速度の特徴的な差に関する知見を得ることができた。
結論：より使いやすく計測精度の良いサイバー筆への改良と、これを用いた効率よく合理的な指導方法を可能にするインタフェースの設計について検討を進めていきたい。
キーワード：書道学習支援 サイバー筆

１

はじめに

うな情報呈示方法では、文字を書く過程における筆

近年、国民の漢字に対する関心が高まっている。

の動きそのものを理解することは困難である。

しかし、ワープロの普及などもあって文字を綺麗に一方、藤塚らは習字の先生と学習者双方の三次元

書くこと自体に興味を持つ人は少なくなりつつあ

運筆データを複数のカメラと筆に取り付けたマーり、日本の文字を綺麗に書くための最も優れた学習

カとで取得し、両者を可視化して比較提示すること

法は習字であるにもかかわらず、習字人口は減少しにより学習支援するシステムを提案している。取得続けている。確かに、習字は準備や片づけが大変でした筆記データから動く筆を 3DCG 動画として再現あり、又お手本を見ることは容易であるが書いていし、さらに拡張現実を用いて先生のお手本の筆運びる際の筆運びを手軽に何度も見直すことはできなを学習者に提示する 機能の実装も行っている [3]いなど、初心者にとって心理的ハードルが高いこと[4]も否めない。そこで、習字を簡単に行えるようにす

位置を計測した上に追従性良く AR で動きを再現でるために毛筆学習支援システムが必要になる。

きなければならず、まだ十分な精度が保証されていこのような技能学習支援の観点から、習字と情報処るとはいいがたい。

(図２)。しかし、この方法では正確に筆の三次元

理を結びつけた研究がいくつか提案されてきている。例えば、岡本らは圧力センサを埋め込んだ書道用台の上で文字を書き、筆が半紙に接している位置と筆圧を取得するシステムを開発した[1] [2]（図１）。

図２

複数のカメラを用いた三次元運筆座標計測

Fig.2 Three-dimensional measurement of strokes using
multi cameras
図 1 圧力センサを台に埋め込んだ支援システム
Fig.1 Aided system with embedded pressure sensor into

そこで、この両者の問題点である運筆の精度良い

the base

リアルタイム計測を実現するために、環境から非接触計測を試みていた両者に対して、我々は筆自体に

この計測データを元に筆の移動軌跡と筆圧の変直接センサを埋め込むアプローチを試みることに化がコンピュータの画面に表示され、ユーザはそれした。最近、超小型の加速度センサや圧力センサをを見ながら学習することができる。しかし、このよ－ 29 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

Arduino のようなマイコンに接続し、簡単に計測でにわかりやすい形で支援情報を呈示するインタフ

きるフィジカル・コンピューティングの技術が普及

ェース設計を行う予定である。

してきたことも、このようなアプローチを可能ならしめる理由の一つであり、従来なら重さや大きさの点で筆にセンサやマイコンを筆に実装することは非現実的であった。我々は、これをサイバー筆と名付け、習字の先生と学習者の運筆データを筆から直接取得し比較・提示することにより、書道学習の支

図5

援を行うシステムの構築を行っている。

各運筆セグメントで計測された圧力データの分析

Fig.5 Analysis of data measured at each stroke２

サイバー筆の開発

segmental (pressure)

事前の検討で、筆に圧力センサ 3 個（親指、人差
し指、中指）と 3 軸加速度を計測できるセンサを装４着すれば、運筆時の筆の動きをほぼ正確に捉えられまとめと今後の課題

今回は開発報告が主であったが、数名の書道経験

ることがわかったので実装した（図３）。圧力セン

者による予備実験の結果、サは運筆時の各指の握力の強弱を、また加速度セン（１）文字を書いてる時と書いてない時における握サは筆の傾きと位置情報を各々計測し、Arduino 経

る力の強弱差と、一番力を入れる部分（親指）由で Processing を使ってリアルタイムにグラフ表の圧力変化や速度変化が可視化された。これ示できるようにした（図４）。

には個人差に相当する部分と上級・初級といったレベル差に相当する部分の双方が含まれているように考えられた。
（２）ほぼ全員の被験者で、レベル差に関係なく運筆時の筆自体の傾きが一定以下であることがわかった。

図 3 サイバー筆の外観といった様に運筆の基本情報を取得できていたこ

Fig.3 Appearance of cyber brushとから、本システムの有効性が確認できた。一方で、どのように計測精度を評価すべきかが問題として指摘された。
今後は、より使いやすく計測精度の良いサイバー
筆への改良と、これを用いた効率よく合理的な指導方法を可能にするインタフェースの設計について検討を進めていきたい。
文献[1] 岡村吉永、中村正則、長安邦浩、「技能の測定
図4

サイバー筆で計測されたデータの例

結果に基づいた習字用教材の開発」、山口大学教Fig.4 Examples of measurement data sent from cyber

育 学 部 ・ 附 属 教 育 実 践 研 究 紀 要 、 vol.2 、

brush

３

pp.103-110（2002）[2] 岡村吉永、長崎伸仁、鷹岡亮、中村正則、「習評価実験

字指導のための毛筆技能の計測」、日本教育情報

毛筆では、文字を大きくはっきりと書くため、と学会学会誌 18(4)、pp.21-26（2003）

め・跳ね・払いの部分が見やすく字の形がつかみや[3] 藤塚哲也、細野真志、新井 浩志、「習字学習支すい。そこで、これら特徴部に注目してデータ分析

援のための筆運びのデータ取得と再現」、電子情を行うこととし、筆を握る力の強弱や筆の傾斜角度、

報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 (基運筆速度・距離のデータを取得した（図５）。現時礎・境界)、pp.155（2012）

点では、サイバー筆の開発が完了したばかりのため、[4] 藤塚哲也、細野真志、新井 浩志、「拡張現実を

まだ多数の被験者による統計評価には至っていな

用いた習字学習支援システム」、電子情報通信学

いが、初心者、中級者、上級者といった３段階程度

会総合大会講演論文集（情報・システム(1)）、のユーザを 10 名ほど集め、課題文字を与えて計測

pp.163（2014）

を行うと共に上達するための要点を分析し、ユーザ－ 30 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

ドライビングシミュレータを用いたマルチコプター制御の試み
五十嵐翔太郎 1、和田睦 2、才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒194-0013

東京都町田市原町田 6 丁目 23 番 5 号 株式会社

知能情報学部
マネージビジネス

概要
背景と目的：最近注目を集めているマルチコプターを対象に、通常のラジコン操縦装置にかえて、ドライビング
シミュレータ（以下 DS）を用い誰でも簡単に飛ばせるような体感型操縦インタフェースの構築に取組んだ。
方法：多くの人が操縦を習う車の操作のアナロジーとして飛行物体を簡単に飛ばせる体感型インタフェースを目指しており、そもそも同レベルの DS がほとんど存在しないため、国内外での類似例は多くない。
結果：DS を用いてマルチコプターを操縦することが可能になり、さらにそのマルチコプターから送られてきたカメラ映像を DS のスクリーンに表示し、操縦による姿勢変化をつけることができた
考察：マルチコプターのハードウェア性能、例えばデータ転送レートが低く、カメラ映像と揺動に時間差が生じる結果、操縦者によっては乗り物酔いになることもある。また、操縦インタフェースのなめらかに変化す
るアナログ数値を単純なコマンドの組合せにに変換するしかないため動作がぎこちなかったり、機体姿勢と DS 揺動のゲイン関係も調整が必要である。
結論：操縦自体は可能になったが、人に優しいリアルな操縦感覚を実現するための課題はまだまだ多い。
キーワード：ドライビングシミュレータ マルチコプター 操縦感覚

1 はじめに験しながら操縦することが可能であり、大規模な災害

従来、DS は、実用分野では自動車等の運転免許取得

時の現場情報収集や各種調査、農林産業等にも広く役

時の擬似運転体験講習、アカデミックな分野では人間立つと考えられる。実際、JAXA では飛行船型災害監視の運転時における認知特性計測や VR の研究に使われ無人機の研究開発が行われており[1]、またセコムもマることがほとんどであったが、多くの場合簡単な操縦

ルチコプターを用いた小型飛行監視ロボットの開発に装置と液晶ディスプレイを並べただけのゲーム機レベ

取組んでいる[2]。米国では軍事目的での開発例もある。

ルのものが多かった。しかし、我々が有する 6 軸揺動

但し、これらは体感型ではなく、操縦インタフェー

装置つきのものは、シミュレータとして極めて高性能

スも専用で複雑なものが多い。一方本研究では、多くな体感型ドライビング・インタフェースを有し、自動の人が操縦を習う車の操作のアナロジーとして飛行物車に限らず様々な移動物体の仮想操縦装置に転用可能

体を簡単に飛ばせる体感型インタフェースを目指してな潜在力を持つ（図１）。

おり、国内外での類似例はほとんどない。

2 開発したシステムの概要
今回は制御対象として、廉価で入手やメンテナンスが容易な AR.Drone と呼ばれるマルチコプター（図 2）を使用した。前方及び下方にカメラが付いており映像
を、また三軸ジャイロによる機体姿勢と超音波距離センサの情報も同様に WI-FI で転送可能である。
具体的なシステムの制御手順は以下の通りである。
図1（１）DS の各種操縦装置操作を DS 制御用 PC から一旦システム構築に用いた DS

TCP/IP 経由で中継用 PC の共有メモリに書き込む。

Fig.1 Driving Simulator（２）書き込まれた操縦情報を中継用 PC 上に構築した

そこで、本研究では最近注目を集めているマルチコ
プターを対象に、通常のスティック型ラジコン操縦装
置にかえて、DS を用いて誰でも簡単に飛ばせるようなインタフェースの構築に取組んだ。もし、これが実現すれば、あたかも自分が搭乗しているかの如く飛行体－ 31 －

マルチコプターとの情報通信プログラムで読み込
み、操縦情報の数値に対応したマルチコプター制御
コマンドを WI-FI を通してマルチコプターに送る。

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

図2

実験に使用したマルチコプター

Fig.2 Multicopter

図 4 マルチコプターからの各種情報
Fig.4 Various types of information sent from Multicopter（図３、制御コマンドの例：エンジンキーON/OFF でマルチコプターのローター回転・停止、ギアを P に入以上の制御ソフトウェア構築には、開発支援グルー

れアクセルを踏むとホバリング上昇、D に入れアクプが提供している専用 SDK（Visual C++）を流用した。

セルで前進、R に入れアクセルで後退、ハンドルを左右に回すことにより左右旋回など）

3 まとめと今後の課題
DS を用いてマルチコプターを操縦することが可能になり、さらにそのマルチコプターから送られてきたカメラ映像を DS のスクリーンに表示し、操縦による姿
勢変化をつけることができたので初期の目的は達成したと考える。
但し、マルチコプターのデータ転送レートが低く、カメラ映像と揺動に時間差が生じる結果、操縦者によっては乗り物酔いになることもある。また、マルチコ
プター側のファームウェアの制約のため、操縦インタ
フェースのなめらかに変化するアナログ数値を単純なコマンドに変換するしかないため動作がぎこちなかっ

図3たり、機体姿勢と揺動のゲインの関係も調整が必要で制御命令を受信し飛行状態ある。

Fig.3 Multicopter receiving the control command under以上のように、人に優しいリアルな操縦感覚を実現

flight conditions

するための課題はまだまだ多い。
（３）マルチコプターからは 3 軸の姿勢情報及びカメラ映像がリアルタイムで中継用 PC に返される（図文 献４）。このカメラ映像では、レゴ人形をそれぞれ 20cm

[1] JAXA 、「 飛 行 船 型 無 人 機 の 研 究 開 発 」、ごとに置き、視野の確認をしている。

http://www.aero.jaxa.jp/research/unkouanzen/mujinki（４）中継用 PC からこれらの情報を DS 制御用 PC に送り返すと、3 軸の姿勢情報から DS の 6 軸揺動アク/LTA.html[2] セコム、「世界初、民間防犯用の自律型の小型飛行

チュエータの制御量が算出され、それにあわせて

監

DS が揺動する。操縦者は、DS の画面に映った飛行

http://www.secom.co.jp/corporate/release/2012/nr_20

時の映像のみならず揺動も体験できる。

121226.html－ 32 －

視

ロ

ボ

ッ

ト

を

開

発

」 、

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

インタラクティブな縫いぐるみ型
コミュニケーションデバイスの試作
石田麻実、才脇直樹
所属〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1

甲南大学

知能情報学部

概要
背景と目的：親しい者同士の間では、明示的な意志とは異なった曖昧で雰囲気のような情報がさりげなく介在することで、ちょっとした幸せ感や身近さを感じることができる。距離が離れていればなおさらである。ここでは小熊の縫いぐるみを二体用意し、それぞれにセンサやアクチュエータを内蔵して、電話やメールだ
けでは伝えられない雰囲気を、縫いぐるみだけを使って無線や LAN 経由で双方向にやり取りできるデバイスの試作を行った。
方法：コミュニケーション情報を計測するために、LilyPad Arduino に各種センサと LED、振動モータ、ヒータ等を接続し、これらを縫いぐるみに装着した。また、ネットワークを通じて縫いぐるみ同士の情報交換が可能であり、受け取った情報に応じたインタラクションを起こすことができる。
結果：雰囲気をさりげなく伝えるという点では想定通りの効果を確かめることができ、ユーザの評価も高かった。
しかし、縫いぐるみのかわいさがバイアスとなって、コミュニケーションの効果のみを純粋に客観評価するのは難しかった。
考察：人間が感情移入できる対象を好意的に解釈しようとするアフォーダンス的な効果をどのように生かせるかが、こうしたデバイスのデザインやインタラクション設計にとって非常に重要であることがわかった。
結論：親密な関係の維持・醸成が期待できるノンバーバルなつながり感通信の一つとして、縫いぐるみ型デバイスの有効性を示すことができた。
キーワード：コミュニケーション 縫いぐるみ インタラクション

１

はじめに

うぬいぐるみインタラクション」 の研究などを行

最近、核家族化の進展や、転勤・就職などに伴っってきている[2]。しかし、人工植物プラントには感てに伴って遠距離で一人暮らしをする人が増加し情移入が難しく、ただの置物にされてしまうというている。情報処理技術の急速な発展の下で、こうし批判があり、また縫いぐるみは感情移入しやすいが、た社会情勢に対応するかのように携帯や Skype、メ

相手に何かを伝えるために理解を伴う操作をしなール等明示的な意思を伝えるコミュニケーション

ければならないという強制感覚が不自然であった

メディアは多様な発達を遂げている。

り、形状が具体的な動物になると、そのデザインレ

しかし、その一方で、常に相互に情報が通じるのベルの良しあしがユーザの扱い方にも影響するな

は面倒であったり、トラブルの元になったりもする。

ど、問題も少なくなかった。

実際、家族のような親しい間柄では，ノンバーバル

そこで本研究では、外装は老若男女を問わず人気な情報（声の調子，動き方，気配など）に日常的にの小熊人形（ダッフィ―、図１）を二体用意し、そ接することで，相手を身近に感じたり，安心感が醸

れぞれにセンサやアクチュエータを内蔵して、電話成される。こうした間柄では、明示的な意志とは異やメールだけでは伝えられない雰囲気を、縫いぐる

なった曖昧で雰囲気のような情報がさりげなく介

みだけを使って無線や LAN 経由で双方向にやり取り

在することで、ちょっとした幸せ感や身近さを感じできるデバイスの試作を行うことにした。

ることができる。このように、親密な関係の維持・醸成が期待できるノンバーバルなつながり感メディアが注目されはじめて久しい。
例えば、NTT は人工的な観葉植物にセンサとアク
チュエータを内蔵し、遠距離で生活している相互の状態を自動的に伝達する「つながり感通信」の研究を[1]、また ATR では離れ離れの二人が、縫いぐるみ

図1

を操作することでインタラクティブに音楽を生成

システム製作に用いた縫いぐるみ

Fig.1 Stuffed toys used for the system development

したり、コミュニケーションできる「音楽生成を伴－ 33 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

２

縫いぐるみ内蔵デバイスの開発

色と青色が点灯しているにもかかわらず、動作を示

コミュニケーション情報（ユーザがどのように縫す緑色やモータの振動を感じられなければ、相手はいぐるみに接しているか）を計測するために、

心寂しくじっと縫いぐるみを抱きしめているかも

LilyPad Arduino に明るさ、加速度、温度、音声のしれないので、自分の縫いぐるみをいじって相手に4 センサをとりつけた（図２）。また、コミュニケー

振動でエールを送れるし、更に携帯で直接コンタク

ション相手から送られてくる先方の環境情報を呈

トしてもよい。その際、話しながら縫いぐるみを撫示するため、5 個の色違い LED、振動モータ、ヒー

でたり動かしたりすることで、相手との接触感覚もタを接続し、これらを縫いぐるみに装着した。

得ることができるなど、複合的に応用できる。

LilyPad が常にセンサ情報を無線で送り続けている
様子は、パソコンでモニタリングしたり、別の
LilyPad と ZigBee を通じ情報交換可能である（図３）。

図2

図 4 自分なりに相手の様子を推測して、思いやり

LilyPad Arduino への各種センサの装着状態

コミュニケーション（人物写真は参考例）

Fig.2 Mounting of the various sensors to the LilyPad

Fig.4 Caring communication using this stuffed toy

Arduinosystem３

まとめと今後の課題

ぬいぐるみ型コミュニケーションデバイスの製作自体は非常に楽しい作業であった上に、雰囲気をさりげなく伝えるという点では、想定通りの効果を
図3

確かめることができ、ユーザの評価も高かった。

LilyPad から送信されるセンサ情報の例

ただ、小熊の縫いぐるみのかわいさがバイアスとFig.3 Examples of sensor information sent from LilyPad

なってしまっておりユーザによっては感情移入がこれらのセンサ情報に対して、LED、振動モータ、ヒータをどのように対応させ動かすと効果的かを強いため、本来評価すべき縫いぐるみの向こうに存在する知人との間のコミュニケーション自体を客観評価するのは難しかった。逆に、人間が感情移入

検討し、C 言語ベースの Processing でインタラクシ

できる対象を好意的に解釈しようとするアフォー

ョンをプログラムした。例えば、部屋が暗ければ送ダンス的な効果をどのように生かせるかが、こうしられてくる明るさセンサ情報の値が小さくなるのたデバイス設計にとっては非常に重要であること

で淡い薄紫の LED を点灯し、同時に加速度センサも良く理解できた。

の値が大きければ緑の LED を点灯すると同時に振今後は、MAX のような映像や音楽を制御できるプ

動モータを回転させて運動を伝える、温度センサのログラムなどとも連携を図って、コミュニケーショ

値が一定以上になれば暖かさを伝えるために橙色

ンデバイスとしての可能性の幅を広げたい。

の LED を点灯すると同時にヒータで縫いぐるみを
ほんのり暖める、音声信号に応じて青色 LED を点文滅させる、といった具合である。

献[1]「つながり感通信」、 NTT 技術ジャーナル、

ユーザは、こうした LED の色やモータ、ヒータ

http://www.ntt.co.jp/journal/0409/files/jn

で複合的に呈示される先方の状態を表す各要素か

200409068.pdf

ら置かれた雰囲気を推測でき、それに基づいて様々[2] 米澤朋子、ブライアン クラークソン、間瀬健

なコミュニケーションを追加することができる。

二、「文脈適応型音楽生成をともなうぬいぐるみ

例えば、薄紫色の LED だけが点灯している場合、インタラクション」、情報処理学会論文誌 vol.43,

相手は留守か就寝中と推測できるのでコンタクト

no.8, pp.2810-2820（2002）.

しない方が良いかもしれない（図４）。しかし、橙－ 34 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

インタラクティブ・アートの健康増進と介護予防への応用の試み
小浜拓也、才脇直樹
所属〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1

甲南大学

知能情報学部

概要
背景と目的：人間の動作に応じて映像や音が変化するインタラクティブ・アートとエクササイズを融合すること
で運動への意欲が芽生え、ボケ防止や健康維持に役立つシステムのプロトタイプ開発と評価に取り組んだ。
方法：ビジュアルプログラミング環境 MAX/MSP と Arduino を用いることで、どこでも誰でもセットアップできる
手軽なシステム開発を目指した。
結果：どんな年代でも知っている手鞠歌にあわせた鞠つき遊びを対象として、老人ホーム等で簡単に使ってもらえるシステムを開発した。
考察：システム自体はインタラクティブに堅牢な動作が可能であり、運動をする事への苦痛は和らぐが、同時に何らかの方法で疲労感等の生理的評価が必要なように思われる。
結論：単純に、苦痛少なく運動量を増やす、という初期の目的自体は達成できたが、それがボケ防止などに結びつくためには、より工夫が必要である。また、複数の人で一緒に手鞠を楽しめたり、遠方の家族や友達と一緒に楽しめるように通信機能とインタラクションを融合することで、コミュニケーションの増進にもつながることが期待される。
キーワード：インタラクティブ・アート 健康増進 介護予防

１

はじめに

インタラクションのオプション（映像、インタフェ

日本は平均寿命で世界のトップにあるが、最近でース、音楽など）の改変・増設が困難であったり、はむしろ健康寿命に注目が集まっている。健康寿命

高価な実験的システムレベルのものが多い。今回は、とは普段の生活をしながら健康に暮らせる年齢で

音楽や映像を比較的簡単かつ多様に取り扱いできあり、日本の場合、平均寿命と健康寿命に約 10 年

るビジュアルプログラミング環境 MAX/MSP と、フィ程度の差があるが、この差を縮めることで老人のジカルコンピューティングの代名詞とされ各種セQOL 向上が見込めるだけでなく、医療費や介護施設、ンサ類やソフト開発情報が豊富な Arduino を用いる

人材の節約にもつながる。健康寿命を平均寿命に近ことで、どこでも誰でもセットアップできる手軽なづけるためには、日々の健康増進への取り組み（肉システム開発を目指した。なお、対象としては、ど体的および知的トレーニング）が効果的とされるが、んな年代でも知っている手鞠歌にあわせた鞠つき

これらを継続するには強い意志や介助が必要にな遊びを選んだ。理由は、様々なメディア的要素を含る。しかし、既に後期高齢にさしかかり、軽い認知

んでいること。アートよりは運動寄りであるが、工症が発症したり、足腰が思い通りに動かせなくなり夫次第でアートの要素を後々盛り込んでいきやす

つつある人にこれらを強要することは難しい。

いことなど技術的理由の他に、老人ホームに入居しそこで本研究では、情報技術を生かし、誰もが楽ている老人（女性が主）に聞き取り調査を実施した

しく続けられるエクササイズ・システムを提案する。

ところ、子供の頃に遊んだ鞠つきをもう一度してみ具体的には、人間の動作に応じて映像や音が変化す

たい、という希望が多かったことにもよる。

るインタラクティブ・アートとエクササイズを融合２することで運動への意欲が芽生え、ボケ防止や健康維持に役立つシステムのプロトタイプ開発と評価システムのアーキテクチュア

システムは図１のように処理を行う。まず、手鞠に取り組んだ。

歌にあわせて手で鞠つきの動作をすると、指先に装類似研究として、劇場型仮想空間における痴呆性

着された赤外線 LED が上下に動く。それを Wii リモ

老人のためのリハビリテーションゲームや認知症

コンで波動状の信号として検出し、Bluetooth で PC

高齢者と障害者を対象としたアミューズメントシに送る。MAX/MSP でそのデータをリアルタイム受信

ステムの開発などの例があるが、いずれも、VR シス

し、その周期にあわせて鞠の CG の上下動と音楽がテムやゲーム機として完成されたシステムを個々

同期的に制御される（図２）。同期が成立している

人のレベルや現場のニーズに応じて適応させたり、

場合、手鞠の左右位置の揺らぎに応じて手鞠歌も音－ 35 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

源定位し、また手が鞠に仮想的に触れる上死点で赤
外線リモコンと共に指先に装着した小型振動モー
タが短時間回転し接触感を再現する。この際、MAX/MSP から Arduino に信号が送られ、Arduino のPWM 出力によってモータが制御される。

図3

評価実験中（93 才女性）

Fig.3 Evaluation experiment (woman, 93 year old)

４

まとめと今後の課題

本研究では、健康増進や介護予防につながるイン
タラクティブなエクササイズシステムを提案し、手鞠歌にあわせた鞠つき運動を行えるプロトタイプ
図1を構築して、基本的な評価実験を行った。その結果、システム構成例 え ば 運 動 の テ ン ポ は 各 年 代 共 通 し て 120BPM

Fig.1 System architecture（Beats Per Minute、拍/分）前後付近の曲が好ま
なお、CG は人間の手の動きに対する反応速度を考れることがわかった。これは、安静時心拍数（男性

えて、今回はワイヤフレームで描画した。また、入で 60～70 程度、女性で 65～75 程度）の 2 倍よりや力のない時や、リズムに合っていない時は手鞠歌がや遅めのビートがマーチなどで歩きやすいのと同停止し、鞠が自動的に左右に浮動して、手からこぼ様、テンポの取りやすい速さなのかもしれない。まれた様に振る舞う。

た、これは年配者でも意外と同様であるが、年代が上がるほど動作が安定せずエラーが増えた。年少者でもエラーが増えるのは同様だが、失敗の仕方が異なった。また、接触感はあった方が同一時間内でのエラーが減少するように見える。但し、統計的な有意性を確認するには被験者が少なかった。
今後の検討課題として、まず、音楽やＣＧが自分の動きに追従してくれると、集中力が増すので、一回あたりの持続時間が長くなる。また、何かの動作をさせられている、という苦痛の感覚は和らぐ。しかし、終了後に疲労感が出るのは、スポーツ後も同様なので何らかの生理学的目安が欲しい。次に、鞠
の CG クオリティを上げて、よりリアルな手鞠を再

図2

MAX/MSP による制御プログラム例

現したり種類を増やしたい。また、複数の人で一緒

Fig.2 Example of the control program on MAX / MSP

にて手鞠を楽しめたり、遠方の家族や友達と一緒に楽しめるような通信機能とインタラクションを融

３

評価実験

合することで、コミュニケーションの増進にもつな構築したプロトタイプシステムについて、被験者がると考えている。

による評価実験を行った。実験協力者は、93 才女性、
73 才男性、68 才女性、47 才男性、20 才女性、10才男性の 6 名である。手鞠歌は様々な年代・タイプ・
テンポから 20 曲を用意し、被験者の好きな曲を選択できる。一度、手鞠つきをはじめてから選び直しても良い。接触感の再現（振動）ありと無しの二通
りで、エラーや持続時間の多少を比較するとともに、
実験後、感想を聴取した。

－ 36 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

導電性薄膜ゴムを利用した静電容量変化型
ウェアラブル入力デバイスの開発
井町太一 1、村山勝 2、村松篤 2、才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒485-8550

愛知県小牧市東三丁目 1 番地

知能情報学部

住友理工（株） 研究開発本部

概要
背景と目的：ウェアラブルなシステムの入力装置ではキーボードやゲームパッドではなく、服と一体化したウェ
アラブルな入力デバイスが求められるようになってきている。しかし、着心地を損ねる、洗濯ができない、耐久性が低い等の様々な問題点があった結果、まだあまり普及するには至っていない。
方法：柔軟で耐久性があり水にも強い住友理工(株)開発の導電性薄膜ゴムを用いて静電容量変化型のスイッチを製作し、コンピュータ上の各種ソフトウェアを用いて操作性の評価実験を行った。
結果：被験者は全員各種ソフトウェアを問題なく操作できた。例えばテトリスの場合、ゲームの持続時間、エラ
ー率など通常の手持ち型コントローラと遜色なく、慣れると本デバイスの方が操作しやすいとの事だった。
考察： 今回は通常配線を用いたが、導電糸を用いると完全に衣服と一体化させることができ、また洗濯も可能になる。
結論：導電性薄膜ゴムはウェアラブルなシステムのインタフェース構築に有用であるが、インタフェース自体の設計や目的に関して十分な検討が必要である。
キーワード：導電性薄膜ゴム ウェアラブル インタフェース

1 はじめに類似研究として、NTT ドコモの「どこでもタップ」

最近、軍事、医療機器、ファッション・アパレルかがあり、人体の任意の部分に装着した機器を手足のタら家電に至るまで、さまざまな分野・視点からのウェップ動作による静電容量の変化でコントロールするもアラブル技術関連研究が盛んに行われている。ウェアのである[1]。しかし、どこでもタップは基本的に人体ラブルなハードや機能を実現するソフトの開発はもと通信をベースとしており、人体を導体と見なして利用より重要であるが、それらを有効に使いこなせる入力するため、安全性の問題などから実用には工夫が必要

デバイスについても様々な物が考案されている。しかである。また、機器装着時には、服との一体化や自由し、人間の体を使って操作する制約がある以上、新規な着こなしに制約がある。一方、本研究では、新開発性を追究するだけではかえって不便な場合も多い。

の薄膜ゴムを使うことで、これらの問題をクリアして現在注目を集めているのは、直感的な体の動きを生いる。

かした入力インタフェースである。例えば、手を振ったり傾けたりしてゲーム操作を行う Wii リモコンや、

2 導電性薄膜ゴムの特性計測

タッチパネル上で指のジェスチャを使う iPhone、重心移動によって運転するセグウェイなどはその代表であり、ウェアラブルなシステムの入力装置もキーボードやゲームパッドではなく、こうした身体との自然な一体化が求められるようになっている。
但し、従来型の金属接点を持ったスイッチを袖口に縫込むような方法では、確かに服とは一体化できるが異物感で着心地を損ねる、洗濯ができない、耐久性が低い等の様々な問題点があった結果、まだあまり普及するには至っていない。
そこで、本研究では、服と一体化したウェアラブル
な入力デバイスを実現するために、新しく住友理工(株)が開発した柔軟で耐久性があり水にも強い導電性薄膜ゴムを 2 枚重ね合わせてコンデンサを形成して、静電容量変化型のスイッチを製作することにした。

図1

静電容量計測実験

Fig.1 Experiment for the capacitance measurement－ 37 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

まず、はじめに、ウェアラブルな入力インタフェー

まず、薄膜ゴムを用いて図３のような静電容量変化

スとなる静電容量型スイッチを構成するために、東海型スイッチを製作した。本来服の内部に縫込んで気にゴムで特注製作された 3 種類の導電性薄膜ゴムならない薄膜ゴムであるが、本研究では評価実験及び（400μm、450μm、600μm）を 2 枚組み合わせ、そ

デモ用にセンサが見えやすいよう伸縮自在なサポータ

れに力を加えることで静電容量がどのように変化するの外側に静電容量型スイッチを取り付け、タッチ操作

かの特性評価実験を行った（図１）。全ての厚さの組合で感覚的に入力操作ができるウェアラブル入力デバイせで十字型に重ね合わせた導電性ゴムの交点に、移動スを構成した（図４）。

ステージを用いて垂直上方より圧力をかけ、その押下力に対しどれだけ静電容量が変化するかを記録した。
図２に最も静電容量変化特性の大きかった 450μm のグラフを示す（図２）。
0.6
0.58
0.56
0.54
0.52
0.5
0.48

図 4 ウェアラブル入力デバイス

0.46

Fig.4 Experimental examples of wearable input device

0.44
0.42

さらに、PIC マイコンボードを用いて、タッチ入力

0.4

でカーソル移動や音量上下など PC に割り当てられる

0

10

20

30

40

50

60

ようにした。また、このデバイスを 6ch に増設し、テトリス等で被験者（3 名）による評価実験を行った。
図 2 押下力（横軸、単位：g）に対する静電容量（縦軸、単位：μF）の変化

4 評価実験の結果と今後の課題
被験者は全員、テトリスや OS の操作を問題なく行

Fig.2 The amount of change in capacitance in response to
the pressing force

えた。また、ゲームの持続時間、エラー率など、通常の手持ち型コントローラと遜色なかった。さらに、慣押下力を強めるに従って、静電容量は log 曲線的にれると本デバイスの方が操作しやすいとの事だった。

増大し限界に達し、接触してから 30g までの間が静電

今回は通常配線を用いたが、導電糸を用いると完全容量の変化が最も大きかった。一方、被験者を 2 名使に衣服と一体化させることができ、また洗濯も可能にって人間のタッチ感覚を確認した結果、軽くタッチすなる。今後、評価実験を充実させて、統計的有意性をる場合でも 15g 以上の力で触れており、図２の特性は確認する必要がある。また、より有効なアプリケーシ

タッチスイッチの構成条件を満たしていると判断した。

ョンや利用できるシチュエーションも提案したい。

3 タッチ入力デバイスの製作・評価

文

献[1] NTT ドコモ、
「新たな入力方式の提案 （2）手足のタップでウェアラブル機器を操作：どこでもタッ
プ」、
https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/rd/t
echnical_journal/bn/vol15_4/039.html

図 3 静電容量変化型スイッチ
Fig.3 Switch using the change in capacitance－ 38 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

三次元形成ゴム素材の振動を薄膜ゴム抵抗で検出する
触覚型入力デバイスの開発
田中康嗣 1、村山勝 2、村松篤 2、才脇直樹 1
1 所属 〒658-8501

神戸市東灘区岡本 8-9-1 甲南大学

2 所属 〒485-8550

愛知県小牧市東三丁目 1 番地

知能情報学部

住友理工（株） 研究開発本部

概要
背景と目的：タッチパネルなどを搭載した携帯型機器は操作性の高さから普及が著しいが、その一方で必ずしも操作性に優れているとはいえない。そこで、背面に別の特殊な触覚型入力デバイスを搭載し、それをなでたりタップしたりすることで画面の操作を可能にするデバイスを「タンジブル・パッド」と名付け、開発に取り組んだ。
方法：独自のくし形柱状構造をゴムで三次元成型し、それを撫でる指先との摩擦で柱状構造がはじかれて発生したパルス的な振動をひずみゲージで拾って方向とスライド量を決める方式であれば、閾値の設定程度で複雑な信号処理なく、指のスライド運動をできるだけ忠実に反映できると考えた。
結果：機械的なスライド入力であれば、四方向の入力を簡単・廉価な導電性薄膜ゴム型のひずみセンサで検出できることが分かった。
考察：上方向に指をスライドさせる場合、独特のひっかかりが生じるため、ノイズが発生し S/N が低下して精度が落ちる。指先がひっかかりにくい柱状構造やノイズ除去の方法を検討する必要がある。
結論：「タンジブル・パッド」は簡単廉価で高価な追加電子部品等を必要としない、優れた触覚型入力デバイスであることが示された。
キーワード：薄膜ゴム抵抗 振動 触覚型入力デバイス

１

はじめに

そこで本研究では、タッチパネルなどを搭載した

電子機器操作のためのインタフェース研究の歴

携帯型機器の背面に別の特殊な触覚型入力デバイ

史は長い。例えば、マウスやポインティングスティスを搭載し、それをなでたりタップしたりすることック、トラックボール、タッチパッドなど、パソコ

で画面の操作を可能にするデバイスを「タンジブンや PDA、携帯型ゲーム機に搭載されてきた入力・

ル・パッド」と名付け、開発に取り組んだ。

操作デバイスは数多い。これらには最小限の動きで

２

上下左右の位置制御が可能だったり、構成部品が集タンジブル・パッドの開発

約可能だったりといった利点も各々にあるが、一方

新型触感センサのために導電性薄膜ゴムを住友

で、あるものは人間のインタラクション特性上厳密

理工(株)と共同開発する過程で、そのひずみゲージ

な位置制御が苦手であり、また別の物は操作していとしての能力をインタフェースに生かせるのでは、る実感が乏しい等の欠点もある。

と試作したのが四方向入力デバイスである（図１）。

最近では、タッチパネルが搭載されたスマートフ
ォンが主流になっている。そのダイレクトな操作感がユーザに受けているばかりでなく、ハード部品の削減やその全体的なシンプルさをデザインの良さとしてアピールできるなど、工業製品として本質的に優位に立っているとも言える。
しかし、タッチパネルが万能かといえば、必ずしもそうとは言えない。例えば、両手操作が基本のタッチパネルには、状況によって欠点が目立つ場面も図１ 薄膜ゴム型ひずみゲージとそれを四方（赤丸

少なからずある。例えば、電車やバス通勤等で片手部）に取り付けた試作四方向入力インタフェ

持ちの状態では、親指での操作になるため、視界を妨げタッチミスも増え、スクロールしにくい。また、
誤って落下するというケースや、操作感覚に欠ける等の問題もある。

－ 39 －ース
Fig.1 Prototype of four-way input interface

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

これは、タッチパネルの四方を支える柱状構造にを検出できるかどうかを検討した。また、その結果薄膜ゴムによるひずみゲージを内蔵しており、上面に基づいて設計に改良を加え、新たに 3 種類を追加に取り付けた半球状のシリコンを指先で変形する試作した。

ことでタッチパネル面がひずみ、その結果これを支える四方の柱状構造にもゆがみが生じるので、それをひずみゲージで検出する仕組みである。ひずみゲ
ージは四方に貼り付いているので、それぞれのひず
みの強さの変化を分析することで制御方向を入力することができるもので、従来品で言えば、ジョイ
スティックの流れを汲むポインティングスティッ
クに近い。ポインティングスティックにはファンも少なからずいるが、操作感が悪かったりポインタの位置を合わせるのにコツが必要だったりするため、初心者向けの携帯型デバイスでの使用に向いているとは言い難い。また、モバイル、ウェアラブルな機器への搭載を前提とすると、複雑な信号処理を必要とするデバイスは CPU パワーをロスするために敬遠されがちである。
そこで、土台の部分はそのままに、上部のシリコン半球にかえて独自のくし形柱状構造をゴムで三次元成型し、それを撫でる指先との摩擦で柱状構造がはじかれて発生したパルス的な振動をひずみゲージで拾って方向とスライド量を決める方式であ
れば、閾値の設定程度で複雑な信号処理なく、指の図３

スライド運動をできるだけ忠実に反映できると考上：タンジブル・パッドの評価実験
下：出力される 4ch パルス振動の例

えた。

Fig.3 Above: Evaluation experiment for Tangible pad
Bottom: Examples of 4ch pulse vibration

４

まとめと今後の課題

本研究では、三次元成型ゴムによる特殊構造をもったタンジブル・パッドを考案した。東海ゴムの協力で各種サンプルを試作し、それぞれの形状における発生振動の評価を行った。その結果、機械的なス
ライド入力であれば、四方向の入力を簡単・廉価な
導電性薄膜ゴム型のひずみセンサで検出できるこ
図２

タンジブル・パッドのゴム製柱状構造の試作とが分かった。

品5種

但し、指先入力の場合は、上方向に指をスライド

Fig.2 Prototypes of rubber columnar structure of

させる場合、独特のひっかかりが生じるため、ノイTangible pad

３

ズが発生し S/N が低下して精度が落ちる。今後は、指先がひっかかりにくい柱状構造やノイズ除去の評価実験と結果

方法を検討していきたい。

ゴム製柱状構造は 5 種類、柱の高さや太さ、硬軟を変えて設計し、住友理工(株)が作図・試作を担当した。できあがったタンジブル・パッドを図３のように四方向入力インタフェースのトップに両面テープで取り付け、移動ステージにとりつけたシリコ
ンの人工指と被験者の指で表面をなぞり、パルス的な振動波を強制的に発生させた。そして、パルス波の強度とエンベロープの変化で指のスライド方向－ 40 －

第19回人間情報学会講演会ポスターセッション(2014.12.2)

心肺蘇生法教示システム実現に関する一検討山本晃大 大村廉
豊橋技術科学大学 情報・知能工学系 〒 愛知県豊橋市天伯町雲雀ヶ丘
概要：我々は、救急の現場においてバイスタンダー（その場に居合わせた人）が心肺蘇生法などの救急処置を正しく行えるようサポートするシステムの開発を行っている。本研究では、胸部圧迫の実施をウェア
ラブルセンサを用いて取得する方法の予備検討を行った。本稿ではその結果を示す。
キーワード：心肺蘇生法

胸部圧迫

救急医療

行動認識

背景と目的
救急医療において、患者が心肺停止状態に陥った場合、バイスダンターが心肺蘇生を実行することにより蘇生率を飛躍的に高めることができる。
しかし、現場に直面した際に正しい心肺蘇生法を実行できる人はそう多くない。それを解決するた
め、心肺蘇生法教示システム実現を目標として方法の検討を行う。

成功時

1.

方法
胸骨圧迫を実施する上で重要となる要素は、その強さと押し込みのテンポである。本研究ではこれらの正しさを、ウェアラブルセンサを用いて取得する方法を検討した。具体的には、胸部圧迫実
施者の手首と肘、ならびに心肺蘇生訓練用人形の胸部に加速度センサを装着（図 1）して胸部圧迫実施におけるデータ収集を行った。そして、正しい
強さ（胸部が 5cm 以上沈み込む）やテンポ（100回/秒以上）で実施した時のセンサデータと正しくない強さやテンポで行われた時のデータの比較を行った。また、実施者は両手を重ねて肘を伸ばし、体重をかけて胸部を圧迫することが推奨されているが、そのように実施した場合とそうでない場合
で得られるセンサデータの比較を行った。

ウェアラブルセンサ
失敗時

左
手
首
右
手
首

2.

図 1 各軸の方向
結果
実施者の右手首および左手首から得られる胸骨圧迫時の加速度の波形を図 2 に示す。なお、加速度データは 50Hz で取得し、ローパスフィルター（fc=2。5Hz）を通してある。
次に姿勢を変化させながら胸骨圧迫を行った際の加速度のグラフを図 3 に示す。圧迫姿勢は、正常、左傾（体をすこし左、頭部側に傾けた状態で実施）の 2 種類である。
3.

考察
胸骨圧迫の強さの認識方法について、図 2、および図 3 の加速度の最大値と最小値の差に注目する。
成功時は、両手首の x 軸の加速度において 700[m/s2]以上の差が存在し、対して失敗時は 300[m/s2]以下の差となることが確かめられた。
4.

図 2 胸骨圧迫中の加速度データ
正常姿勢

左傾姿勢

左
手
首

右
手
首
図 3 姿勢毎の加速度グラフ
次に、テンポの認識方法については、図 2、および図 3 から、加速度波形のベース周期を求めれば良いことが確かめられた。
最後に、姿勢の認識方法については、図 3 から、正常な姿勢の場合は両手首の z 軸および y 軸の加速度の変化が小さくなる（特に z 軸の加速度の振れ幅は極めて小さくなる）ことが見て取れる。一方、左傾姿勢の場合は左腕が正常状態と比べてその振れ幅が大きくなることがわかる。これは、実施者の姿勢が左に崩れることから、左腕が伸びずに余裕ができ、左手首に余分な（特に z 軸方向、
すなわち実施者の前後方向に）動きが生じるためだと考えられる。このことは右側に姿勢が崩れた時も同様と考えられ、すなわち、z 軸方向のデータに着目することによって、胸部圧迫における実施者の姿勢が取得可能となることが示唆された。
結論
実験結果から、ウェアラブル加速度センサのみ
でも胸部圧迫の正しさの判定が可能であることが示唆された。今後はより多角的な実験を行って、より詳細に胸部圧迫の正しさを判定し、適切にバ
イスタンダーの胸部圧迫実施のサポートを行うシ
ステムの構築を進める予定である。
5.

－ 41 －

第 19 回 人間情報学会ポスター発表集
平成 26 年 12 月 2 日発行

発行所

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