情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

1A152021/3/10

Flocking I/O: サーモクロミック素材を塗布した静電植毛加工品の色彩制御による入出力インタフェースの提案
栗原 渉1,a)

串山 久美子1,b)

概要：近年，ウェアラブルコンピューティングの分野を中心に繊維素材を用いた研究が多くされている．
その中で，クロミック素材を用いて繊維素材そのものの色彩を制御する研究が存在する．本研究では肌触りが良い特徴を持つ静電植毛加工品に着目し，サーモクロミック塗料を塗布した静電植毛加工品をペル
チェ素子を用いて色や温度を制御し，静電容量センサによりセンサ機能を付与することでタッチ入力とフィードバックの両立が可能なタッチインタフェースを提案する．

1. はじめに手法である．この研究では制作時の支援に焦点を当てており，完成後の制御については考慮されていない．

近年，ウェアラブルコンピューティングの分野を中心にChromicCanvas[3] は刺繍糸を用いたインタラクティブ

布や導電糸を用いて布製品にセンサ機能を付与する研究やキャンバスである．紫外線で変色する糸と刺繍ミシンをクロミック素材を用いて素材の色を変化させる研究が多く用いて色や模様を変化させるキャンバスを布に縫い付け，行われている．その中で，インタフェースとして検討され様々な表現が可能である．しかし，制作物の制御は可能でていない素材の 1 つに静電植毛加工品がある．

あるものの，外部デバイスを用いる必要がある．

静電植毛技術は対象物に接着剤を塗布し，短繊維を静電Fabcell[4] は温度により変色する液晶インクを塗布した気の力で飛ばすことで植毛を行う技術である．静電植毛を布を加熱することで情報提示をするディスプレイである．

することで様々な特性を付与することができ，手触りの良外部デバイスを使用せずに変化させることが可能なもの

さや装飾のために電車の座席や学位記ホルダーなどにも用の，タッチ入力については考慮されていない．

いられている．

これらのように，クロミック素材を制御し，変色させ

本研究では静電植毛加工品の触感や装飾性に着目し，サーることで様々な表現が可能であることは示されてきたが，モクロミック塗料を塗布した静電植毛加工品と静電容量セOrigamic I/O device 以外では素材に触れることについてンサ，ペルチェ素子を用い，センサとしての入力機能と温は検討されていない．肌触りの良さは紙にない繊維素材の度や色の変化によるフィードバックの両立が可能なインタ特徴であるため，本研究では特に肌触りや外観が良いといフェースを提案する．

われる静電植毛加工品とサーモクロミック塗料を用い，静2. 関連研究
サーモクロミック素材を用いたファブリケーションの 1
つに Origamic I/O device[1] がある．これは折り紙にサーモクロミックインクや導電性インクを塗布することで色彩電容量センサの入力に応じてペルチェ素子を用いて温度制御することで視覚および触覚フィードバックを与える手法を提案する．

3. 実装制御が可能な折り紙である．また，静電容量センサを用い本研究ではサーモクロミック塗料を塗布した静電植毛加ることでユーザが触れた際に色を変えることも可能である．

工品と静電容量センサ，ペルチェ素子を用いて温度制御すmetamoCrochet[2] は編み物に使用する毛糸にメタモイることで視覚および触覚フィードバックを与えるシステム

ンキを染め，先端が発熱する編み棒デバイスを用いて色をを提案する．以下にプロトタイプの実装について述べる．

変化させることで色彩表現を広げることが可能な編み物

本システムは静電植毛層と銅板，ペルチェ素子と冷却装置から構成されるディスプレイ部と制御用回路で構成され

1a)b)

東京都立大学システムデザイン研究科
m011316483@edu.teu.ac.jp
kushi@tmu.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japanる．システム図を図 1 に、ディスプレイ部の概要図を図 2171

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図 1 システム図

図 3スイッチの変化前後の様子のであるが，導電性の繊維を用いることでセンサとして利用する際に下地の導電性に影響されなくなると考えられる．
さらに，静電植毛加工は本来，立体物を含め様々な素材に施せる点が特色であるため，色彩制御手法の確立をすることであらゆる物質にこのシステムを適用することが可能
図 2 ディスプレイ部の概要に示す．になる．これらを踏まえたサンプルアプリケーションの制作も行う．

5. おわりに

本稿における試作では静電植毛層には裏面がシールになった日本特殊工業社の白色静電植毛フィルム (6 ナイロ

本研究ではサーモクロミック塗料を塗布した静電植毛加ン，太さ 3 デニール，長さ 1mm) にサーモクロミック顔料工品と静電容量センサ，ペルチェ素子を用いて繊維素材にを塗布し，銅板に貼り付けた．サーモクロミック塗料は通センサとしての機能と温度および色彩変化によるフィード常時が赤色，高温時に黄色になるものを用いた．加えて銅バック機能を付与するシステムの提案を行った．また，本板には電極を取り付け，静電容量センサとして用いる．増システムを用いたスイッチのプロトタイプを制作し，動作

井ら [5] により水冷方式によってサーモクロミズムにおけを確認できた．

る低温制御を高速化する手法が提案されているが，本試作

今後，入力手法および制御手法の改良，触れることに親ではペルチェ素子には放熱板とファンを取り付け，冷却を和性のない物質や立体物への本システムの適用とユーザ体行う．ペルチェ素子の制御には Arduino およびモータドラ

験による検証を計画している．．

イバを用いた．
また，システムの動作確認として，静電植毛層に触れた際にペルチェ素子の温度を上下で切り替えるスイッチを実装した．スイッチオフを示す赤色状態の静電植毛フィル
ムに触れることでペルチェ素子の上面が発熱し，スイッチオンを示す黄色へ変色する．その後再度触れることでペルチェ素子の上面が冷却され，スイッチオフを示す赤色へと戻る．その動作時の様子を図 3 に示す．

4. 展望
本稿で行った試作では，温度制御について考慮していないため，冷却時の応答速度が遅い点，電極を加熱し過ぎるといった問題がある．そのため，温度センサの取り付けによる温度制御による安定化や水冷式の実装が必要である．
また，一般的な布や紙といった素材と静電植毛加工品における手触りの違いやシステムの有用性について，ユーザ体験による評価を計画している．

参考文献
海宝竜也，脇田 玲：Origamic I/O device：機能性インクを用いた色彩制御可能な折り紙，研究報告ヒューマンコン
ピュータインタラクション（HCI），No. 76, pp. 1–6 (2014).
[2] 岡崎桃子，中垣 拳，筧 康明：metamoCrochet: 感温変
色素材を用いた編み物の提案，エンタテインメントコン
ピューティングシンポジウム 2014 論文集，Vol. 2014, pp.
1–6 (2014).
[3] 沖 真帆，若本麻央，塚田浩二：ChromicCanvas: クロミッ
ク繊維を用いたインタラクティブキャンバスの試作と評
価，研究報告ヒューマンコンピュータインタラクション（HCI），No. 26, pp. 1–8 (2019).
[4] 羽田久一，渋谷みどり，辻 航平，脇田 玲：非発光変色
テキスタイルによるアンビエント型ディスプレイの提案，
ヒューマンインタフェース学会論文誌，Vol. 12, No. 1, pp.
23–33 (2010).
[5] 増井元康，竹川佳成，徳田雄嵩，杉浦裕太，正井克俊，平田圭二：水冷回路と導電性銀ナノ粒子インク印刷による電熱回路を統合した高速サーモクロミズム制御手法の提案，
研究報告ユビキタスコンピューティングシステム（UBI），
No. 3, pp. 1–7 (2020).

[1]

加えて，現在は銅板に静電植毛フィルムを貼り付けたも© 2021 Information Processing Society of Japan172