情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

2C-542023/3/1

太陽による明暗サイクルに準じた時差ボケ対策のための IoT 照明デバイスの提案
木川信款†1栗原渉†2韓旭†2

阪口紗季†2

串山久美子†2

概要：時差ボケの対策として，「現地の時刻（明暗サイクル）に合わせるように，生活リズムを調節する」という方法がある．これまで，時差を考慮した生活を支援するアプリケーションが配信されてきたが，情報の提示は画面上のみに留まり，ユーザがその都度画面を確認する必要がある．そこで本研究では，日常の中で遠隔地の状況を伝えるデバイスの研究を参考にしながら，日常の中で時差に関する情報を提示できるシステムを検討する．その上で，地球上における位置の把握に優れた地球儀をインタフェースとして採用し，地球儀を回転させて任意に地点を指定する操作に対して，その地点の太陽による明暗サイクルを生活の指標として提示する，地球儀型の IoT 照明デバイスを提案する．

1. はじめに
海外渡航につきものである時差ボケは不眠や倦怠感，頭地球儀型の IoT 照明デバイスを提案する．

痛などのさまざまな症状を引き起こし，海外渡航において2. 関連研究・先行事例支障をきたす可能性がある．時差ボケは航空機などによる

2.1 日常の中で遠隔地の状況を伝えるデバイス

高速移動によって，体内時計と現地の時刻（明暗サイクル）

これまで，日常の中で遠隔地の状況を伝えるデバイスがとが急激にずれることによって発症する．そのため，生活いくつか提案されてきた．川原らは，遠隔地に設置されたリズムとともに自身の体内時計を事前に調節し，そのずれ照明に対して，時差の分タイミングをずらして明るさを同を抑えておくことで，時差ボケの影響を軽減できると考え期させる AsyncLamp を提案した[2]．この研究では，遠隔地られている[1]．ただし，現地の時刻（明暗サイクル）に合に設置された家具の使用状況を伝達することで，そこに暮わせるように生活リズムを調節するためには，日常の中でらす相手の存在や状態をさりげなく知らせることを目的と現地との時差を考慮しながら生活する必要がある．

している．また，Haimes らは，富士山頂の気温と噴火警戒

これまで，時差を考慮した生活を支援するアプリケーシレベルをインターネットから取得し，それらを光と音によョンはいくつか配信されてきた．しかし，情報の提示は画って提示する Fuji-chan を提案した[3]．この研究では，Fuji-面上のみに留まり，情報を取得するためにはユーザが自発

chan の制作を通して，日常の中でより自然に災害情報を取的に，あるいは通知に対してその都度画面を確認する必要得できる仕組みづくりを目指している．

がある．そこで本研究では，日常の中で遠隔地の状況を伝本研究では，これらのデバイスが照明や置物といった生えるデバイスの研究[2][3]を参考にしながら，日常の中でよ活に溶け込む形で存在しながら，遠隔地の状況を伝えていり自然に情報を提示できるシステムを検討する．このシスる点を参考にする．その上で，日常の中でより自然に時差テムを用いて時差に関する情報を提示することが可能になに関する情報を提示できるシステムの実現を目指す．

れば，ユーザの生活行動を阻害することなく，日常の中で2.2 日時に応じた自然光を再現する照明時差を意識させることができる．

太陽による明暗サイクルは，生物学において体内時計とまた，本研究では，インタフェースとして地球儀に着目深い関わりを持つだけではなく，「もう外が明るいから洗濯した．地球儀は平面の地図に比べ，地球上における位置の物を干そう」「暗くなる前に家に帰ってきなさい」など，人々認識において優れている．そのため，マウスやキーボードの生活行動の指標として用いられてきた．そこで，生活リといった入力デバイスを操作するのではなく，地球儀を手ズムの調節を目的に，日時に応じた自然光を再現する照明で直接回転させ，現在地からの移動距離や移動方向を認識がいくつか提案されている．Sunlight Inside[4] や Dyson

しながら操作することで，「どの程度時差が発生し，生活リLightcycle Morph[5]は，現在地の日時に応じた自然光を再現ズムが早まる/遅れるのか」といった，時差に関する認識のし，1 日のさまざまな生活シーンに対して適切な光を提示向上が期待される．これを踏まえ，本研究では，地球儀をすることで，生活リズムの調節を支援している．

回転させて任意に地点を指定する操作に対して，その地点

ただし，これらの照明が想定しているのは現在地におけの太陽による明暗サイクルを生活の指標として提示する，る自然光及び明暗サイクルの提示である．本研究では，ユ†1 東京都立大学システムデザイン学部†2 東京都立大学大学院システムデザイン研究科© 2023 Information Processing Society of Japan699

情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

2C-54
2023/3/1

ーザが任意に地点を指定する操作に対して，遠隔地も含めの制御にはマイコンモジュール（M5StickC）を用いた．地た地点の太陽による明暗サイクルをインタラクティブに提球儀には，富加順実業株式会社の FUN GLOBE（PC-811HS3）

示するシステムを検討する．

を加工して用いた．本システムでは，マイコンモジュール2.3 身近な実物体を利用したインタフェースが内蔵された地球儀を回転させ，台座に置くことで真上に石井らは，テーブル上に置かれたボトルの蓋を開けるこあたる地点の経緯度が取得される．そして，マイコンボーとで，それぞれのボトルに応じた音が鳴り，テーブル表面

ドがその経緯度を受け取ると，各種情報の取得と照度の計の色が変化する musicBottles を提案した[6]．この研究では，算を行い，結果をマイコンモジュールに返す．その後，指身近な実物体であるボトルと，「ボトルの蓋を開ける」とい定された照度や現在時刻などをもとに，マイコンモジュー

う慣れ親しんだ操作を用いることで，生活に溶け込むインルを取り囲むように設置された LED を制御し，指定されたタフェースの実現を目指している．また，李らは身近な実地点の太陽による明暗サイクルを提示する．デバイスの外物体である風船に着目し，風船を手で叩いたり押したりす観を図 1 に，デバイス内部の部品を図 2 に示す．また，デることで，風船の位置に応じた音楽が演奏される Fuuwa をバイス概要図を図 3 に，システム構成図を図 4 に示す．

提案した[7]．このシステムでは，実物体の風船をインタフ4.2 経緯度の取得

ェースに採用し，「風船を浮き沈みさせる」操作を用いることで，体感的な音楽演奏を可能にしている．

経緯度（姿勢角）の算出には，加速度と角速度の両方の値を用いるのが望ましい．そのため，加速度センサとジャそこで本研究では，実物体の地球儀をインタフェースにイロセンサが一体化した，マイコンモジュール内の 6 軸セ採用し，「地球儀を回転させる」操作を用いることで，地球ンサ（MPU6886）を用いた．センサが地球儀の回転を検知

儀が地球上における位置の認識に優れている点を活用できした後，再び回転が静止した際に地球儀の真上にあたる地るインタフェースの実装を目指す．

点を現在の経緯度として取得する．そして，前回の経緯度との差が一定以上の場合，その経緯度を採用し，Bluetooth

3. 提案デバイス
本研究では，ユーザが任意に指定した地点の太陽による明暗サイクルを提示する，地球儀型の IoT 照明デバイスをによるシリアル無線通信を用いてマイコンボードに送信する．また，LED の制御に用いる情報を更新するために，地球儀が静止したままの状態であっても，10 分間隔でその地点の経緯度をマイコンボードに送信する．

提案する．時差ボケ対策として生活リズムをずらす際には，1 日 1 時間程度が目安とされている．また，時差ボケは 4，5 時間以上の時差がある場合に発症しやすいと考えられている[8]．そのため，現地の時刻と自身の生活リズムとのずれが 4，5 時間を下回るまでの日数分，渡航前に本デバイスを用いて 1 時間ずつ生活リズムをずらしていくのが望ましい．そこで，就寝前又は起床後に地球儀を現地に向けて 15度程度ずらし，生活の指標とするための，太陽による明暗サイクルの参照地点が真上に位置するように台座に置くことを使用方法とした．また，設置場所については，ユーザの生活シーンに合わせて本デバイスをリビングや自室などに持ち運び，設置することを想定している．その際には，提示する光の視認性の観点から，日当たりの良い窓辺や他

図 1

デバイスの外観の照明付近は避けるのが望ましい．

4. 実装
4.1 デバイス概要
本研究では，ユーザの生活シーンに合わせて柔軟に設置場所を変更できるように，持ち運びが可能な照明デバイスとして試作を行った．本試作では，マイコンにかかる負荷を軽減するために処理を分担させ，太陽に関する情報と現在時刻の取得，及び照度の計算にはマイコンボード（ESP32-DevkitC）を用いた．また，経緯度の取得及び LED© 2023 Information Processing Society of Japan

図 2

デバイス内部の部品700

情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

図 32C-542023/3/1

図 4

デバイス概要図

図 5

システム構成図

LED の変化の様子

4.3 照度の計算

色が変化する．LED の変化の様子を図 5 に示す．

太陽による照度は日射量から求められ，太陽高度と正の相関を持つ[9]．そのため，本システムでは太陽高度の値をLED の明るさに変換している．マイコンボードが経緯度の5. おわりにデータを受け取ると，OpenWeatherMap[10]にリクエストを本研究では，時差を考慮した生活の指標として，指定さ送り，その地点の太陽に関する情報を取得する．また，同れた地点の太陽による明暗サイクルを提示する，地球儀型

時に NTP サーバから現在時刻を取得する．その後，太陽赤の IoT 照明デバイスを提案した．本研究で制作した試作で緯と緯度を用いて正中高度を計算し，LED の最大照度を設は，地球儀の真上にあたる位置を指定する地点としている定する．さらに，太陽の正中時刻を最大照度として，日のが，この方法では現在指定している地点がやや曖昧である．

出・日の入り時刻と現在時刻の比較から現在の照度を設定

そのため，台座にスコープを取り付けるなど，現在指定しする．計算処理を終えると，マイコンモジュールに日の出ている地点をユーザが正確に認識できる仕組みを実装する

時刻・日の入り時刻・現在時刻・現在の照度を送信する．

必要がある．また，LED の照度の設定について，本システ

4.4 LED の制御

ムでは最初に最大照度を設定した後，日の出から日の入りマイコンモジュールが各種データを受け取ると，それらまでの時間経過に対して照度をマッピングする形で現在のをもとに LED の色と明るさを制御し，指定された地点の現照度を簡易的に設定している．そこで，今後は 1 日におけ

時点における太陽の様子を光で提示する．一例として，東る太陽高度の変化を照度の計算に組み込み，太陽による明京の午前 0 時にロンドン（時差：約 9 時間）を指定した場

暗サイクルのより正確な表現を目指す．その上で，ユーザ

合は，ロンドンにおける午後 3 時時点の太陽の様子が提示による評価実験を行い，本システムが提示した光から遠隔される．本システムでは，日の出時刻に LED が赤橙色に点地の時間帯を推測できるか検証する予定である．

灯し，橙色や黄色などを経て，白色に向けて色が徐々に変化する．そして，日中は受信した照度データをもとに明るさが変化し，日の入りの際には日の出と逆の順番で LED の© 2023 Information Processing Society of Japan

参考文献
[1]

Kori, H.，Yamaguchi, Y.，Okamura, H.．Accelerating recovery701

情報処理学会 インタラクション 2023
IPSJ Interaction 2023

2C-542023/3/1

from jet lag: prediction from a multi-oscillator model and its
experimental confirmation in model animals．Scientific Reports,
2017, vol. 7, 46702.
[2] 川原夕季，辻田眸，塚田浩二，椎尾一郎．AsyncDecor: 時差を考慮した遠隔コミュニケーション支援システム. インタラ
クション 2011 論文集, 2011, vol. 2011, no. 3, pp. 707-710.
[3] Haimes, P.，Baba, T.，Sudo, H.，Kushiyama, K.．Fuji-chan: A
unique IoT ambient display for monitoring Mount Fuji'sconditions．MMSys'17: Proceedings of the 8th ACM on
Multimedia Systems Conference, 2017, pp. 246–249.
[4] “Sunlight Inside: Sunlight Lamp - Natural Light Lamp for Better
Health”. https://www.sunlightinside.com, (参照 2022-12-6).
[5] “Dyson Lightcycle Morph｜Dyson Light”． https://www.dyson.
co.jp/lighting/lightcycle-morph.aspx, (参照 2022-12-6).
[6] Ishii, H.，Mazalek, A.，Lee, J.．Bottles as a minimal interface toaccess digital information．CHI '01 Extended Abstracts on Human
Factors in Computing Systems，2001，pp. 187-188.
[7] 李林嬡，串山久美子．Fuuwa:浮遊型風船を用いた動きに再現性のある音楽演奏タンジブルユーザインタフェースの提案.
インタラクション 2020 論文集, 2020, 2A-09, pp. 539-542.
[8] 佐々木三男，遠藤四郎，高橋敏治，大滝紀宏，森温理．時差による睡眠障害の時間生物学的研究. 日本生気象学会雑誌, 1984, vol. 21, no. 1, pp. 43-51.
[9] 小宮英孝. 光環境の総合研究：太陽光の有効活用を目的とした野外照度・日射量の測定と模型実験. 大林組技術研究所報(大林組)，1980, no. 21, pp. 135-139.
[10] “Current weather and forecast - OpenWeatherMap”．https://openweathermap.org, (参照 2022-12-6).

© 2023 Information Processing Society of Japan702