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手袋着用時のスマートフォン操作改善手法の検討
阿部 愛海1,a)

鈴木 優1,b)

概要：身体特性や認知特性に関わらず，状況によってスマートフォンの操作が困難になるという問題がある．スマートフォンが広く普及している今，誰にでも起こり得る問題であり，手袋着用時におけるスマートフォン操作もその 1 つである．本研究の目的は手袋着用時の操作しづらさを改善することである．そこ
で，どのようなタッチジェスチャが操作しづらさの原因となっているのかを調査するために，数種類のタッチジェスチャの操作パフォーマンスを比較する実験を行った．その結果，手袋着用時は特にマルチタッチジェスチャとダブルタップのパフォーマンスが低下する傾向がみられた．この結果をもとに，拡大縮小の操作を対象にマルチタッチジェスチャとダブルタップ及びその他のジェスチャを比較する実験を行ったところ，手袋着用時はマルチタッチジェスチャとダブルタップを他の操作で代替することで操作しづらさが改善される可能性が示された．

1. はじめに識手法を提案した．これはジェスチャによりスマートフォン内蔵の照度センサ情報が変化することを利用し，各ジェ本人の身体特性や認知特性に関わらず，周囲の温度 [1]，スチャを認識するというものである．しかしながら，直感振動，荷物の負荷等の状況によってスマートフォンの操作的に使用できる範囲での音声認識やジェスチャ認識では使が困難になることがある [2]．このような事態はどの使用える機能に限りがある．

者にも起こりうることであり，スマートフォンを日常的にSun ら [4] は，手袋着用時の操作に最適なタッチ UI を明使用することが当たり前になった今，様々な状況を想定しらかにするための実験を行った．実験の結果，タッチするて対応していくことが快適な使用に繋がる．たとえば，手アイコンのサイズが大きいほどタッチ精度及び反応速度が袋を着用して静電容量式タッチパネルを操作する場合、手向上したが，手袋着用の有無によるパフォーマンスの差は袋がタッチパネル対応のものであっても素手と同様の細かほとんど見られなかったことが報告されている．この実験

い操作を行うことは困難になるため，対策が必要である．

は人差し指 1 本での操作のみを対象としたため，一般的な本研究の目的は，手袋着用時のスマートフォンの操作しスマートフォンの使い方である親指操作等のパフォーマンづらさを改善することである．本研究では，スマートフォンの操作に対する手袋着用の影響について調査し，その結果に基づいた操作改善手法の検討を行う．

2. 関連研究スについては明らかになっていない．
また，手袋で操作しづらいと感じる原因として，手袋の性能によっては思った通りにタッチが認識されないことが挙げられる．タッチパネル自体の感度を上げることで対処可能な場合があるが，意図しない箇所に触れる，ポケット手袋を着用してのスマートフォン操作やタッチパネル操などに入れて使用していない時にも反応してしまう等，誤作についての研究はあるが，一般的な操作を対象に詳しく動作の可能性がある．新たな不便さが発生してしまう上，調査したものはない．手袋着用の影響を受けにくい操作方全ての使用者が使用可能な手法ではない．

法として，画面タッチをしない音声認識やジェスチャ認識がある．

3. 本研究のアプローチ

山下ら [3] は，手袋着用時等のタッチ操作を容易に行えな

本研究では，学習が困難でないことを操作しやすさとし，い状況に対応するため，照度センサを用いたジェスチャ認

直感的かつ複雑な指令を出すことが比較的容易であるタッ1a)b)

宮城大学
Miyagi University, 1-1 Gakuen, Taiwa-cho, Kurokawa-gun,
Miyagi 981–3298, Japan
p1720010@myu.ac.jp
suzu@myu.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japan

チジェスチャを対象とする．また，どの使用者に対しても有効であることを目指すため，スマートフォン本体以外の装置の使用やタッチパネルの感度調節を必要としない手法による改善を試みる．

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そこで，一般的なスマートフォンで採用されているタップやスワイプ等のタッチジェスチャの比較実験を行い，手袋着用時の操作中，精度や速度等のパフォーマンスが高いジェスチャを調査する．それらの結果から，手袋着用時に最適な手法を検討する．スマートフォンの把持方法や操作に使用する部位は使用者や使用する状況によって様々であるが，本研究では手袋を着用する外出時や移動時に手で持って操作することを想定する．

(a) タップ(b) ダブルタップ(c) スワイプ(d) スライド(e) ピンチイン(f) ピンチアウト

4. ジェスチャと操作対象の大きさの影響についての実験
4.1 実験の目的
本実験の目的は，手袋着用時のスマートフォンの操作に適するタッチジェスチャと，操作対象となるアイコンの大きさについて明らかにすることである．

4.2 実験のタスク
被験者は，スマートフォンの画面に表示されるアイコン(図 1) にしたがって操作する．表 1 に示す 12 種類のジェ

図 1: 実験で提示されるアイコン

スチャと 4 段階の大きさを組み合わせた 48 種類のアイコンが１つずつ提示される．比較するジェスチャは，iPhone
ユーザガイド [5] の “基本のジェスチャについて” の項を参

4.3 実験の方法
被験者は大学生 6 名である．スマートフォンは iPhone8考にして決定した．

（縦 138.4mm ×横 67.3mm ×厚さ 7.3mm，326ppi）
，手袋

タップ

は市販のスマートフォン対応ニット手袋を使用する (図 2)．

アイコンの内側を 1 回タップする．

ダブルタップ
スワイプ

アイコンの内側を 2 回素早くタップする．

アイコン内に示される矢印の方向に，アイコンの上を通るように素早く指を滑らせる．
スライド

アイコンの内側をタッチしたまま指を移動させ，四角形の内側で離す．
ピンチイン

2 つのアイコンの内側を同時にタッチし，指を離さずに 2 本の指を狭める．指の幅に対応して大きさが変化する真円を，線で示された真円よりも小さくした状態で指を離す．
ピンチアウト2 つのアイコンの内側を同時にタッチし，指を離さずに 2 本の指を広げる．指の幅に対応して大きさが変化する真円を，線で示された真円よりも大きくした状態で指を離す．

図 2: 実験に使用するスマートフォンと手袋
実験中の被験者の操作は被験者の手とスマートフォンの画面全体が映るよう設置したカメラと，iPhone の画面録画機能を使用して記録する．
比較のため，同様のタスクを素手の状態と手袋を着用した状態で 1 回ずつ行う．被験者には，実験前に極端に体をアイコンの形状は真円で，提示位置は画面の中央に固定温めたり冷やしたりすることのないようあらかじめ伝えする．たとえば，図 1 の (a) のアイコンが表示されているる．タスク実行中は椅子に座ったまま自然な姿勢で，片手場合，そのアイコン内を 1 回タップすることで成功となる．

操作の場合は利き手で行ってもらう．このとき，リアルタ成功すると新しいアイコンが提示される．図 1 の (a)〜(f)イムに操作のログを取得するため，スマートフォンは PCのアイコンは直径 100px(約 0.78cm) である．と長さに十分な余裕がある USB ケーブルで接続されてい表 1: 実験で提示されるアイコンの種類
ジェスチャ

タップ / ダブルタップ/ スワイプ (4 方向) / スライド (4 方向)
大きさ (直径)る．被験者の普段のデバイスの把持方法の違いの影響を考慮し，片手持ち・持ち手操作，片手持ち・持ち手と逆の手操作，両手持ち・持ち手操作の 3 つを調査する（図 3）．

/ ピンチイン / ピンチアウト

被験者が手袋を初めて着用する際には着用感を尋ねて記

50px / 100px / 200px / 300px

録する．タスクはアプリケーションを起動させた状態で始まり，途中で閉じてしまった場合は実験者がスマートフォ© 2021 Information Processing Society of Japan329

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ンチインとピンチアウトがそれぞれ 6 件，ダブルタップがンを操作して復帰させる．
なお，実験順序の影響を相殺するため，48 種類のアイコ3 件であった．手袋着用時にやりやすかった操作についてンの提示順をランダムにし，素手・手袋着用の順で実験すは，タップが 2 件，ダブルタップが 1 件，スワイプが 4 件，るグループと手袋着用・素手の順で実験するグループに被スライドが 2 件，特にないという回答が 1 件であった．

験者を分け，３つの把持方法の実験順序を被験者ごとに異操作に使うジェスチャについては，手袋着用時，ピンチアウトの平均完了時間は他の全てのジェスチャに対して有なるようにした．

意に長く，ピンチインの平均タスク完了時間はダブルタップを除く他の操作に対して有意に長い．そのため，手袋着用時はピンチイン，ピンチアウト，ダブルタップに時間がかかると言える．しかし，今回の予備実験におけるピンチインとピンチアウトは操作の始点をアイコンによって制限するものであった．実験者による観察では 2 本の指を使う(a) 片手・持ち手操作(b) 片手・持ち手と逆の手操作こと自体は困難であるようにみえたが，操作する被験者自身が操作の始点を決定できるかどうかによって異なる結果になると考えられる．

4.5.2 アイコンの大きさ
手袋着用時，素手の状態ともにアイコンの大きさによる平均タスク完了時間に有意差は見られなかったが，アンケートで最も操作しやすかったアイコンについて 4 段階(c) 両手・持ち手操作で回答してらったところ，もっとも大きいアイコンという

図 3: 実験する把持方法

回答が 2 件，2 番目に大きいアイコンという回答が 3 件であった．
アイコンの大きさは，手袋の着用有無に関係なく，大き4.4 実験の手順
被験者は着席した後，実験用アプリを用いて次のタスクいほどタスク完了までの時間が短い傾向があると考えられる．

を順に行う．

( 1 ) 各操作の方法とそれぞれを提示するアイコンについて実験者が説明する．

( 2 ) 1 つ目の持ち方で，画面に現れるアイコンに従ってできるだけ速く正確に操作を行う．48 種類のアイコンの操作に成功したら，次に進む．

5. 拡 大 縮 小 操 作 に お け る ジ ェ ス チ ャ の パ
フォーマンスについての実験
5.1 実験の目的
ジェスチャと操作対象の大きさについての実験より，手袋着用時はピンチイン，ピンチアウトのような複数の指を( 3 ) 2 つ目の持ち方で，画面に現れるアイコンに従ってで使用するジェスチャとダブルタップが困難であると推測しきるだけ速く正確に操作を行う．48 種類のアイコンのた．本実験の目的は，手袋着用時の操作について複数の指操作に成功したら，次に進む．

でのジェスチャとダブルタップを他の操作に置き換えるこ( 4 ) 3 つ目の持ち方で，画面に現れるアイコンに従ってでとで操作パフォーマンスが向上するか調査することであきるだけ速く正確に操作を行う．48 種類のアイコンのる．ダブルタップ，ピンチイン，ピンチアウトがよく用い操作に成功したら次に進む．

られる拡大縮小操作を対象にし，一般的な拡大縮小操作の( 5 ) 手袋を着けていた場合は手袋を外し，素手であった場

種類を 7 つ選定して，比較を行う．

合は手袋を着ける．

( 6 ) 2〜4 と同様のタスクを行う．

5.2 実験のタスク
スマートフォンには 6 つの四角形を含む背景画像が表4.5 実験結果と考察示される．四角形には A から F までのアルファベットが4.5.1 ジェスチャ割り当てられている．一定倍率拡大したとき，真円のター実験結果を表 2 に示す．各ジェスチャの平均タスク完ゲットアイコンが出現する．ターゲットアイコンの大きさ

了時間（行）とその他のジェスチャの平均タスク完了時間

は直径 100px(約 0.78cm)，タッチが有効となる領域が直径（列）の差を示しており．有意差 (p ＜ 0.05) のある結果に120px(約 0.94cm) である．これは，ジェスチャと操作対象は色を付けている．アンケートで手袋着用時にやりにくの大きさの実験時，直径 100px より小さいアイコンでは操かった操作を回答してもらったところ（複数選択可能），ピ作しづらい様子が観察できたことと，Parhi ら [6] の片手親© 2021 Information Processing Society of Japan330

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表 2: ジェスチャごとの平均タスク完了時間の差ୱҒʁϝϨභ νρϕξϔϩνρϕ ηϭ΢ϕӊνρϕξϔϩνρϕηϭ΢ϕ৏ηϭ΢ϕԾηϭ΢ϕࠪηϧ΢χ৏ηϧ΢χӊηϧ΢χԾηϧ΢χࠪϒϱο΢ϱϒϱοΠΤφϓϨρέӊϓϨρέ৏ϓϨρέԾϓϨρέࠪηϧ΢χ৏ηϧ΢χӊηϧ΢χԾηϧ΢χࠪϒϱο΢ϱϒϱοΠΤφ(a) 手袋着用ୱҒʁϝϨභ νρϕξϔϩνρϕ ηϭ΢ϕӊνρϕξϔϩνρϕηϭ΢ϕ৏ηϭ΢ϕԾηϭ΢ϕࠪηϧ΢χ৏ηϧ΢χӊηϧ΢χԾηϧ΢χࠪϒϱο΢ϱϒϱοΠΤφϓϨρέӊϓϨρέ৏ϓϨρέԾϓϨρέࠪηϧ΢χ৏ηϧ΢χӊηϧ΢χԾηϧ΢χࠪϒϱο΢ϱϒϱοΠΤφ(b) 素手指操作時ターゲットサイズに関する調査結果を参考に決定した．操作ターゲットアイコンは四角形の内側のランダム

間 0.95 倍ずつ縮小する．
ダブルタップスライド

画面をダブルタップして押さえな位置に出現する．画面上部にはターゲットアイコンが出たまま画面上部に向けてスライドするとその間 1.05 倍

現している領域に対応したアルファベットが提示されるたずつ拡大する．画面下部に向けてスライドするとそのめ，被験者はそれを手がかりにターゲットアイコンを捜索

間 0.95 倍ずつ縮小する．

し，タップする．本実験で拡大縮小操作に使用するジェス

2 本指タップ

画面を 2 本の指で同時に 1 回タップする．

チャは次の 7 種類とした．

1 回タップするごとに 0.5 倍，1.0 倍，2.0 倍，1.0 倍のピンチ順に変化する．

ピンチイン（縮小），ピンチアウト（拡大）を行う．2 本の指の幅に対応した倍率に変化する．
タップ

画面を 1 回タップする．1 回タップするごとに

図 4 は実際のアプリの画面を示しており，(b) はターゲッ
トアイコンが出現している状態である．

0.5 倍，1.0 倍，2.0 倍，1.0 倍の順に変化する．
ダブルタップ

画面を 2 回素早くタップする．1 回ダブルタップするごとに 0.5 倍，1.0 倍，2.0 倍，1.0 倍の順

5.3 実験方法
被験者は大学生 14 名である．使用したスマートフォンと手袋は前実験と同様である．実験の様子は iPhone の画に変化する．
画面に触れている間縮小し続ける．一度指を離面録画機能を使用して記録する．このとき，リアルタイムしてからもう一度画面に触れ続けると拡大し続ける．に操作のログを取得するため，スマートフォンは PC と長長押し画面の一か所をしばらくタッチし続けさに十分な余裕がある USB ケーブルで接続されている．てから画面上部に向けてスライドするとその間 1.05 倍

実験は異なる 2 つの把持方法で行う．はじめに自然な持ちずつ拡大する．画面下部に向けてスライドするとその方で操作してもらうように指示する．そのとき，被験者が長押しスライド© 2021 Information Processing Society of Japan331

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ϝϨභ 50000

ࣙષ͵࣍ͬघ
ฤघ

40000

30000

20000

10000

0ϒϱο

νρϕ

ξϔϩνρϕ

ௗԣ͢

ௗԣ͢
ηϧ΢χ

ξϔϩνρϕηϧ΢χ ຌࢨνρϕ

(a) タスク完了時間分布(a)

(b)

յ 80

ࣙષ͵࣍ͬघ
ฤघ

70

図 4: アプリ画面605040

両手を使った場合は片手のみ，片手のみを使った場合は両3020

手を使って同様のタスクを繰り返す．実験順序の影響を相10殺するため，ジェスチャの実験順序は被験者ごとに異なる

0ϒϱονρϕξϔϩνρϕ

ௗԣ͢ௗԣ͢ηϧ΢χξϔϩνρϕηϧ΢χ ຌࢨνρϕようにする．

5.4 実験の手順
被験者は実験用アプリを用いて次のタスクを順に行う．

( 1 ) 各操作について実験者から説明を受け，1 つの操作に(b) タッチダウン回数分布

図 5: ジェスチャごとのタスク完了時間・タッチダウン回数の分布

つき 1 つのターゲットアイコンを捜索する練習タスクを行う．

( 2 ) 手袋を着用し，いつも通りの自然な持ち方で，指示された操作方法で画面に現れるターゲットアイコンを捜索しタップする．6 つのターゲットアイコンをタップできたら，実験者に伝える．

して，ダブルタップスライドがタップ，ダブルタップ，長押しに対しての平均タスク完了時間は有意に差があった．

5.5.3 タッチダウンの回数
図 5b は，それぞれのタスクを完了するまでのタッチダウンの回数と，自然な持ち方での操作を指示した場合と片( 3 ) 実験者に新たに指示された操作方法で画面に現れる手親指操作を指示した場合の平均タッチダウン回数を示し

ターゲットアイコンを捜索しタップする．6 つのターている．表 3（b）は，各ジェスチャの平均タッチダウン

ゲットアイコンをタップできたら，実験者に伝える．

回数（行）とその他のジェスチャの平均タッチダウン回数

これを全ての操作方法を終えるまで繰り返す．

（列）の差を示しており．有意差 (p ＜ 0.05) のある結果には色を付けている．（行）＞（列）の場合には黄色，（列）5.5 実験結果と考察＞（行）の場合は青色にしている．

5.5.1 把持方法と操作に使用する指5.5.4 考察

被験者にいつも通りの自然な持ち方で操作してもらうよ

2 本指タップはタスク完了時間・タッチダウン回数ともうに指示したとき，13 名が片手でスマートフォンを持ち，に有意に大きかったことから，手袋着用時最も操作しづらもう一方の手の人差し指と親指を使って操作した．1 名のいジェスチャだと考えられる．しかしながら，同様に 2 本

み，机にスマートフォンを置いて，片方の手の人差し指との指を使用するピンチインとピンチアウトについて有意に親指を使って操作した．

時間がかかってるという結果は得られなかった．これは，

5.5.2 タスク完了時間

本実験の 2 本指タップは同時に 2 か所をずれがないように

図 5a は，それぞれのタスク完了にかかった時間と，自然タップしなければならず，手袋によって狙いが定まりにくな持ち方での操作を指示した場合と片手親指操作を指示しくなっていることから２本指タップが認識されにくかった

た場合の平均タスク完了時間を示している．表 3（a）は，ことが原因と考えられる．

各ジェスチャの平均タスク完了時間（行）とその他のジェス

ダブルタップのタスク完了時間はタップ，長押し，長押チャの平均タスク完了時間（列）の差を示しており．有意しスライドと比べて有意な差がみられなかったが．ダブル差 (p ＜ 0.05) のある結果には色を付けている．2 本指タッ

タップスライドはタップ，長押しよりも有意に時間がかプがタップ，ダブルタップ，長押し，長押しスライドに対かっていた．ダブルタップそのものによる操作パフォーマ© 2021 Information Processing Society of Japan332

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表 3: ジェスチャごとの平均タスク完了時間・平均タッチダウン回数の差ୱҒϝϨභϒϱονρϕξϔϩνρϕϒϱονρϕௗԣ͢ௗԣ͢ηϧ΢χξϔϩνρϕηϧ΢χ ್ຌࢨνρϕξϔϩνρϕௗԣ͢ௗԣ͢ηϧ΢χξϔϩνρϕηϧ΢χ್ຌࢨνρϕ(a) 平均タスク完了時間ୱҒյϒϱοϒϱο

νρϕξϔϩνρϕνρϕ

ௗԣ͢ௗԣ͢ηϧ΢χξϔϩνρϕηϧ΢χ ್ຌࢨνρϕ





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



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

ξϔϩνρϕ
ௗԣ͢ௗԣ͢ηϧ΢χξϔϩνρϕηϧ΢χ್ຌࢨνρϕ(b) 平均タッチダウン回数ンスの違いはあまり現れないと考えられる．しかしながで評価したが，この時間は，手をどれだけ思い通りに動から，ダブルタップのタスク完了時間とタッチダウン回数のせるかといった身体能力，ターゲットを捉え，どのように相関関係は他のジェスチャと比べて弱い（r=0.41）といえ操作すればよいかを判断する認知能力の 2 つによって変動る．これは，余計なタッチダウン，もしくは認識されていする．手袋着用時の操作しづらさの原因をより具体的に解ないタッチダウンが多く発生していることを示していると明するため，身体的要因と認知的要因がそれぞれどのよう考えられる．

な影響を持つか調査することを今後の課題とする．

タップと長押しはダブルタップスライドと 2 本指タッ
プに対してタスク完了時間が有意に短かった上，タスク参考文献

完了時間とタッチダウン回数に強い相関関係がみられる[1]（r=0.86，r=0.88）．他のジェスチャとほぼ変わらない時間で，ほとんど意図どおりの操作が可能であるといえる．
これらのことから，2 本指での精密な操作やダブルタッ[2]

プをタップや長押し等のジェスチャに置き換えることで手袋着用時の操作しづらさを緩和できる可能性が考えられる．

6. まとめと今後の課題[3]本研究では手袋着用によるスマートフォン操作への悪影響に着目し，操作づらさを改善する手法を検討するため，[4]タッチジェスチャのパフォーマンスについて調査した．手袋着用時と素手の状態でのジェスチャ及びターゲットアイ
コンの大きさを比較する実験と，手袋着用時の拡大縮小操[5]作についてジェスチャを比較する実験を行った．

[6]

本研究では操作パフォーマンスを主にタスクの完了時間© 2021 Information Processing Society of Japan

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