情報処理学会 インタラクション 2015
IPSJ Interaction 2015

B71
2015/3/6

機能の付与・変更が可能な衣服型入力装置と布製タッチスイッチの提案
阿部 誠1

阪口 紗季2堤 修平2

松下 光範1,a)

概要：既存の布を用いた衣服型のウェアラブルデバイスは，ユーザが装着する上でデバイスによる装着感を感じない素材でできているが，付加できる機能が限定され，汎用性に欠けるというデメリットがある．
これに対し本研究では，布が持つ柔らかさを保持しつつ，ユーザによって衣服への機能追加や変更が可能なウェアラブルな入力装置を提案する．提案システムは，着脱可能な布製の衣服型端末と，複数の布製タッチスイッチで構成され，衣服型端末にスイッチを貼付することによって機能を付加し，貼付したスイッチに触れることによって，付加した機能の ON/OFF の状態を切り替えることができる．これにより，衣服に付加できる機能のバリエーションを増やすことを試みた．

A Wearable Input Unit
Using Addable Touch Switches Made With Clothes
Abe Makoto1

Sakaguchi Saki2

Tsutsumi Syuhei2

Matsushita Mitsunori1,a)Abstract: This paper proposes a wearable input unit that allows a user to add or change some functions toclothes. The proposed system consists of a wearable device like a cloth and some touch switches made withclothes. By attaching the touch switch to the wearable device, a user can add a function. And by touching
the switch, the added function works. We aim to increase kinds of functions applied to the wearable device
made with clothes.

1. はじめに
近年，コンピュータの小型化・軽量化の実現に伴い，スめ柔らかく，装着感が少ない．衣服を用いたウェアラブル
デバイスは，健康・医療分野での支援を主な目的とし，呼吸や脈拍をセンシングするものや，広告や宣伝のために，マートフォンなどのスマートデバイスの他，ウェアラブル

衣服に LED を取り付けディスプレイとして情報を表示すデバイスの増加が進んでいる．ウェアラブルデバイスは，るものが存在する．しかし，現在の衣服のウェアラブルデ身に着けて操作することの出来るデバイスで，時計型や眼バイスは，普段身に着ける衣服のように，ファッションと鏡型と様々な形状のものがある．ウェアラブルデバイス

しての装飾を楽しむことが出来ない．また，付加できる機は，スマートフォンと違い，使用時にわざわざ端末を取り能が限定されるため，ユーザ自身が操作し，必要な情報を出す必要がないという利点がある．その反面，機械感や装選択して入手することができず汎用性に欠ける．

着感を感じさせるような硬い素材を使用したものが多い．

そこで本研究では，柔らかな素材である布を用いた．ユー

ウェアラブルデバイスの一種には，衣服型のものが存在す

ザ自身によって，付加機能を選択可能，且つファッションる．衣服型のウェアラブルデバイスは，布で出来ているたとしても利用できるウェアラブルな入力装置を提案する．

12a)

関西大学 総合情報学部
Faculty of Informatics, Kansai University
関西大学大学院 総合情報学研究科
Graduate School of Informatics, Kansai University
mat@res.kutc.kansai-u.ac.jp© 2015 Information Processing Society of Japan

2. 関連研究
衣服を用いた入力装置として，大佐賀らの研究が挙げられる．ウェアラブルデバイスのための新しい入力手法 [1]703は，パーカや上着などの羽織物の衣服でよく使われる，線ファスナーを利用したアナログ入力デバイスで，線ファスナーを縫い付けた導電糸間にスライダーを通し，ファスナーを開閉したときのスライダーの位置により抵抗値が変化しファスナーの開閉度を認識している．これは衣服に付属している物を入力装置としており，布との親和性が高く装着感が少ない．しかし一方で，ユーザが自身の好みでウェアラブルデバイスに付加する機能を選択できるものではない．

RalphLauren のスポーツウェアに PoloTechShirt*1 がある．これは，ジャイロスコープや加速度センサーを利用し，

図 1

貼り付け方

図 2

使用イメージ

体の動きや向きを捉え，心拍数や呼吸，カロリー消費量やストレスレベルなどを割りだすことができる．バイオセン
サー圧縮素材を衣服に織り込む繊維に使用し，シャツ自体がセンサーの役割をするため，デバイスとしての装着感は少ない．究極のウェアラブルシステムの開発 [2] は，センサ機能を有する布で，人の動きや心拍などを計測する．これらのシステムは，衣服を用いた日常生活での生体情報を読み取るシステムであり，ユーザが利用できる機能は限定されている．
他に，布をセンシングしたものとして，NeedleUseInter-face が挙げられる [3]．これは手縫いという行為を支援するシステムで，階層的に重ねた導電性の布を用いることによって，縫い針が布に対して刺さった位置や向き，布の上下どちらから針を刺したかも検出できる．このように，導組み合わせによって，付加する機能を変更することが可能

電性の洋裁用の素材用いてセンシングする手法が存在する．

である．それぞれの布スイッチには異なる値の抵抗を付加

3. 提案手法
3.1 衣服への機能の付加し，衣服型端末に貼付された布スイッチの識別を行えるようにする．これにより，布スイッチ A を貼付部分 A に貼り付けたときと，布スイッチ B を貼付部分 A に貼り付け

本研究では，柔らかく衣服に馴染む素材である布を使用たときで異なった機能を持たせることができる．このようした，ウェアラブルな入力装置を提案する．提案システムに，同一の貼付部分に対して貼り付ける布スイッチの種類

では，複数の布製タッチスイッチ （以下，布スイッチ）と，を変えることによって，機能を変更することができる．さ

着脱可能な布製の衣服（以下，衣服型端末）を使用する．

らに，衣服型端末に用意した複数の貼付部分はそれぞれ別

それぞれには洋裁用のスナップボタンが取り付けられていで読み取りをしているため，同一の布スイッチを貼付するるため，布スイッチを衣服型端末に貼り付けることができ部分を変えることによっても，機能を変更することができる．また，衣服型端末には布スイッチの貼付が可能な部分る．また，複数の布スイッチを衣服型端末に貼付し，それが複数用意され，それぞれの布スイッチには異なるデザイぞれで機能させることも可能である．貼付部分の数と布スンと機能を持たせている．そのため，ユーザは好みの布スイッチの種類を掛け合わせた分，インタラクションのバリイッチのデザインもしくは機能を選び，衣服型端末上の貼エーションを増やすことができる．

付部分に貼り付けることによって，衣服への装飾と機能の付加が可能になる．また，布スイッチに手で触れることによって，付加した機能の ON/OFF の状態を切り替えるこ

4. 実装
本章では，提案システムの実装と布スイッチの識別方法とができる．

に関して述べる．

3.2 付加した機能の変更

4.1 布スイッチと衣服型端末

上述した布スイッチの種類と，衣服型端末の貼付部分の*1

http://www.ralphlauren.com/shop/index.jsp?categoryId=46285296© 2015 Information Processing Society of Japan

実装にあたり，布スイッチを貼付するための衣服型端末と，衣服に貼付する 4 種類の布スイッチを作成した．それぞれの布スイッチには，異なる値の抵抗が付加されており，704

図 4

布スイッチの構造

図 5 布スイッチ識別の回路図

糸で取り付ける．そのうちの右上のスナップボタンと左下のスナップボタンの間に抵抗を配置し，導電糸で縫い付け
図 3

衣服型端末

る．スナップボタンは，上述した衣服型端末の貼付可能部分に対応し，凸面をとりつける．指が触れたことを検知す

衣服型端末に貼付したときの抵抗値の違いによって，識別

るタッチスイッチ部分の実装は，先ほどとりつけたスナッできる．

プボタンの左上から右下にかけて，導電糸を縫い付ける．

図 3 に衣服型端末の構成を示す．4 つのスナップボタン

このとき指でタッチする面を作るため，2 枚目のフェルトを四角形を描くように縫い付ける．スナップボタンは，凹の表面に導電糸が出るようにする．スナップボタンは，衣凸の面が対角線上で同じになるように取りつけており，そ服型端末の貼付可能部分に対応し，凹面をとりつける．2れぞれがペアになり動作する．1 組は，布スイッチに取り枚のフェルトの貼り合わせがずれないよう，端を縫い糸で付けた抵抗による電圧を計測し，スイッチの種類を識別す縫い合わせ補強する．同じ構成で，異なる値の抵抗を内蔵る．この組のスナップボタンは，右上と左下に凹面をとりしたものを 4 種類作成した．

つける．もう 1 組は，静電容量の値を計測し，布スイッチに指が触れたかどうかを検出する．この組のスナップボタ

4.2 布スイッチの識別

ンは，左上と右下に凸のものをとりつける．静電容量とは布スイッチの種類の識別には，布スイッチに取り付けた電荷の蓄えられやすさを表す量であり，2 つの電気を通す抵抗による電圧の差を測定する．スイッチに内蔵する抵抗ものの距離が離れれば減少し，距離が近づけば増加する．

として，330K Ω，820K Ω，2.2M Ω，3.9M Ω の 4 種類

人体も微量な電気を溜めることから，指を近づけ触れるこを用意した．とによっても，静電容量の値は変化する．この値を計測す

それぞれの抵抗を内蔵した布スイッチを衣服型端末上の貼ることにより，タッチスイッチとしての役割を果たすこと付部分に貼り付け，LilyPadArduino のアナログピンにかができる [4]．このとき，人が電気を溜めることができる容かる電圧を読み取る．このとき電圧の大きさを表す戻り値量は小さいため，抵抗を通す必要がある．両組とも，左側として表示されるのは，0 から 1023 までの整数であり，実がプラス極，右側がマイナス極となる．これらの動作の制際の電圧の値は参照電圧によって異なる．0 が 0V，1024

御には，LilyPadArduino[5] を使い，電圧の値の変化からが参照電圧に相当するが，返却されるのは 1023 までであスイッチの識別と，静電容量の値の変化から，ユーザの手る?．抵抗を内蔵した布スイッチを接続すると電圧の戻りが触れたことの識別をしている．

値が表示されるが，このとき不必要な値のぶれを減らすた

図 4 に衣服型端末に貼付する布スイッチの構成を示す．

め，プログラムによって数値を平均化している．図 5 に示

スイッチは，貼り付けるときに，たゆんだり曲がったりす

すように，今回は 1.5M Ω の抵抗を + ピンに接続し，布スることで，貼りづらくならないよう，厚手の布で作成する．

イッチを接続しない状態の電圧を参照電圧とした．このと今回はフェルト生地を使用した．同じ形に切り取ったフェきの電圧の戻り値は最大で 1023 であるが，先述した数値

ルト生地を 2 枚用意し，1 枚の四隅にスナップボタンを縫いの平均化によって，1009〜1015 の値が返される．330K Ω© 2015 Information Processing Society of Japan705

の抵抗を内蔵した布スイッチを接続したときの電圧の戻り値は 168〜192 で，3.9 M Ω の抵抗を内蔵した布スイッチを接続したときの電圧の戻り値は 736〜753 であり，抵抗値が上がるのに比例して戻り値も高くなる (表??)．これは接続する抵抗を大きくすることにより，図 5 中に示す GND側の電圧が小さくなる分，アナログピンにかかる電圧が大きくなるためである．表??に示すように，これらの抵抗によるそれぞれの電圧の戻り値は重複なく異なるため，布スイッチの識別が可能である．また，布スイッチの識別を行なった上で，布スイッチにかかる静電容量の値を計測することによって，ユーザの指が触れたかどうかを検出することも可能である．
表 1 抵抗による電圧の戻り値
抵抗

電圧の戻り値なし

1009〜1015

330 ＫΩ

168〜192820 ＫΩ

352〜379

2.2 ＭΩ

597〜613

3.9 ＭΩ

736〜753

4.3 アプリケーション
プロトタイプとして貼付した布スイッチの識別を行い，

図 6

布スイッチの貼付と動作画面（2011）．
中垣拳，筧康明：Needle User Interface（NUI）：導電布を用いた縫うインタフェースの提案，インタラクション
2012 論文集，pp．439-444 (2012)．
[4]
小林茂：PrototypingLab，オーム社（2010）．
[5]
Buechley, Leah and Hill, Benjamin Makol：LilyPad in
the Wild: How Hardwares Long Tail is Supporting New
Engineering and Design Communities，Proceedings of
the 8th ACM Conference on Designing Interactive Systems， pp．189-207 (2010)．
[6] garretlab，http://garretlab.web.fc2.com/index.html．

[3]

ディスプレイ上にグラフィックを表示するアプリケーションを実装した．猫，犬，ゾウ，ライオンの 4 種類の動物の形をした布スイッチを制作し，それぞれ異なる抵抗を内蔵している．衣服端末の貼付部分に猫の布スイッチを貼り付けると，画面には猫のキャラクタが出現する．また，貼付した布スイッチの表面にユーザが指で触れると，猫のキャラクタには歩くアニメーションが加わり，指を離すと静止する．図??に動作の様子を示す．このように，提案システムが布スイッチの種類を識別し，貼付された布スイッチに対する指の接触を検出することが可能であることを確認した．

5. おわりに本研究では，機能の付与・変更が可能な衣服型入力装置と布製タッチスイッチを提案し，布が持つ柔らかさを保持しつつ，衣服型のウェアラブル端末に付与できる機能のバリエーションを増加させることを試みた．今後は，さらにアプリケーションを充実させ，家電などの電子機器を遠隔操作するコントローラとして機能させることを検討する．
参考文献
[1]

[2]

大佐賀彩佳，羽田久一：ウェアラブルデバイスのための新しい入力手法，インタラクション 2014 論文集，pp．
545-548 （2014）．
堀場隆広，島上祐樹：究極のウェアラブルシステムの開発，
愛知県産業技術研究所研究報告， No．10， pp．102-105© 2015 Information Processing Society of Japan706