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

A26
2015/3/5

ウェアラブルデバイスのプロトタイピングを支援するツールキットの開発
松田 暁1,a)

中村 広幸2,b)

概要：ウェアラブルデバイスは著しい発展により様々な分野への応用が期待されている一方，技術的な課題だけでなく社会的な課題も存在する．これらの課題を解決にはデバイス開発者だけでなく，幅広い分野の人たちと議論して開発を進めることが重要である．しかし，議論した結果を検証するにはその内容を反映したウェアラブルデバイスそのものが必要であるにもかかわらず，その分野に精通した開発者でなければウェアラブルデバイスの開発は困難であるのが現状である．本研究では，ウェアラブルデバイス開発の知識に乏しい人向けのプロトタイピングを支援するためのツールキットを提案する．本稿では，ツールキットの概要及び実装したツールキットの内容について紹介する．

Wearable Device Tool Kit forPrototyping and Socio-Information Studies.
Matsuda Akira1,a)Nakamura Hiroyuki2,b)Abstract: Wearable devices has made remarkable progress due to the evolution of technology in the last
decade. Nevertheless, we see many social issues of the application and usage of this device. The discussion
with people in several diﬀerent field becomes more important in order to address these issues. However, it isdiﬃcult to develop the wearable device to meet the hypothesis without developers who are familiar with thistechnology. In this paper, we propose that the ”wearable device prototyping toolkit” for non-professional
developers or programmers such as scholars and researchers in social science. Moreover, we describe theconcept of the toolkit for prototyping a wearable device and its implementation.

1. はじめにおり，利用者が増加するとともに市場規模は拡大の一途をたどると予想されている [9]．しかし，ウェアラブルデバイ

近年，ウェアラブルデバイスの発展により様々な分野にスには技術的及び社会的な課題が存在しており，実社会でおける応用が期待されている．例えば，医療分野では医療広く普及するには至っていない．例えば，技術的な課題と材料の保管場所をメガネ型ウェアラブルデバイスによりガして「小型化による搭載可能なバッテリー容量の制限」とイドするシステム，フィットネス分野では活量計の開発が「高性能化による消費電力の増加のよる大容量バッテリの必進められており，今まで以上に多くの人がウェアラブルデ要性」という相反する 2 つが挙げられる．一方，社会的な課バイスを使用し社会で生活することが考えられる [5]．実

題として，カメラが搭載されているウェアラブルデバイス

際，様々な種類のウェアラブルデバイスが市場に出回ってでは即座に写真を撮影できるという利便性の反面，被写体に知られずに写真を撮影出来てしまうというプライバシー

12a)b)

芝浦工業大学工学部情報工学科
Shibaura Institute of Technology Department of Information
Science and Engineering
芝浦工業大学工学部共通学群
Shibaura Institute of Technology School of Arts and Sciences
al11103@shibaura-it.ac.jp
nkmr@shibaura-it.ac.jp© 2015 Information Processing Society of Japan

侵害の問題が挙げられる．このようにウェアラブルデバイスの開発には相反する複数の要素があり，開発したウェアラブルデバイスが本当に受け入れられるか，市場に出さなければ分からないという問題がある．これらの問題を解決するために，ウェアラブルデバイス提供者は技術によるア250

プローチだけでなく，利用者との議論による社会的合意を図っていくことが重要であると指摘されている [6][5]．また，テクノロジアセスメントを実施し社会への影響調査を行うというアプローチも存在する [4]．
ウェアラブルデバイスの使用感や装着感及び有用性は実際に体感してみないとわからないことが多い．そのためウェアラブルデバイスに関する議論を行う際には，議論の対象となるウェアラブルデバイスを事前に体感し理解していることが重要である．また，議論の結果が反映できたか検証する際にも，改良されたウェアラブルデバイスの実物図 1が必要である．このようにウェアラブルデバイスを開発す

本研究の立ち位置る際には繰り返しプロトタイピングを行うことが必要である．

3. 関連研究・事例

しかし，プロトタイピングといえどウェアラブルデバイスの開発には専用のハードウェアと専用のソフトウェアの関連研究として，寺田らによる WearableToolkit[7] が挙開発が必要不可欠であり，ウェアラブルデバイスの開発にげられる．この研究は，ウェアラブルデバイスの動作を決精通した開発者でなければ，開発を行うことは困難を極め定するプログラムについての研究であり，ウェアラブルデる．このことは，短い時間で開発する必要があるプロトタバイスのプロトタイプ制作を支援する本研究とは目的が異イピングにおいて重大な課題であり，同時に避けられないなる．また，富士通研究所によるウェアラブルデバイスに課題でもある．

対するセンシングミドルウェアの研究 [8] があるが，既存本研究では，上記の問題を解決するためには高度な技術のウェアラブルデバイスの省電力化や開発期間及びコストを必要とせずウェアラブルデバイスのプロトタイプを素早の削減が目的である一方，本研究はウェアラブルデバイスく制作できる必要があると考え，そのためのツールキットを試作し評価を行うことに趣をおいている点が異なる．

を開発した．ツールキットは電子回路や組み込みプログラ関連事例として，Sony の MESH project[3] はプログラ

ミングの知識のない人でも，ウェアラブルデバイスのプロミングによって制御できずツールの自由度は本研究と比べトタイプを制作できるようにすることを目的とする．また，低いものにとどまっている．Seeed Studio の Xadow[2] はデバイスのプロトタイピングを容易にすることにより，社小型のセンサやディスプレイをフレキシブルケーブルを用会的な側面からの評価実験をおこなうことを容易にするこ

いて接続する事により，ウェアラブルデバイスの開発に有とを目的とする．ツールキットはセンサやディスプレイを用なツールとして注目を浴びている．また，littlebits[1] はモジュール化し，さらに無線通信を行うものを実装した．

磁石によりセンサやティスプレイを接続することが可能と無線通信を用いてホストコンピュータと接続し一元管理すなっている．本研究はモジュールを無線技術を用いて接続ることにより，1 つのウェアラブルデバイスとして振る舞するため，フレキシブルケーブルや磁石で接続する方式とうことを可能とする．

比べ物理的制約を受けない点が異なる．

本稿では，第 2 章にて本研究の立ち位置について述べ，

4. ツールキット

第 3 章にて関連研究及び関連事例と本研究の比較を行う．
次に，第 4 章にてツールキットの概要や構成する要素及び実装について述べる．最後に議論と今後の展望にて結ぶ．

4.1 概要本研究で開発するツールキットはウェアラブルデバイスを開発するために必要な電子回路の技術やセンサーやディ

2. 研究の立ち位置

スプレイを制御するソフトウェアの知識を必要としない．

本研究の位置付けを整理する．ウェアラブルデバイスにウェアラブルデバイスは主にセンサとディスプレイによっは様々な課題が存在する．それらを解決するために，研究て構成される．ツールキットはセンサやディスプレイ及び開発や被験者実験及び市場調査といった多くの手法がある

それらを制御するために必要な部品を小さなモジュール化が，本研究はその手法の一つであるプロトタイピングに伴しツールキットのユーザに提供する．本研究では，我々はう課題を解決するためのツールキットを開発することを目モジュール化された部品を単にモジュールと呼ぶことにす的とする．図 1 に本研究の立ち位置を示す．

る．モジュールは身体のあらゆる場所に取り付けられ，センシング及び情報の提示を行う．ツールキットの概念図を
図 2 に示す．

© 2015 Information Processing Society of Japan251

ウェアラブルデバイス用アプリケーションのみ意識して開発を行えば良い (図 4 点線部分)．ソフトウェアスタックを
図 4 に示す．

図 3 ツールキットを構成する要素と関係
図 2

ツールキットの概念図

モジュールはホストコンピュータに接続され，データのやりとりを行う．自由度の高いウェアラブルデバイスの開発を可能にするため，モジュールとホストコンピュータ間の通信は無線技術を用いる．このことにより，モジュールを身体に取り付ける際の配置に物理的な制約はない．ツー
ルキットは，モジュールをホストコンピュータ上で動作するソフトウェアを用いて束ね，一つのデバイスとして扱う．
ツールキットのユーザはプロトタイピングのために必要なセンサやディスプレイ等が搭載されたモジュールを組み合わせ，モジュール制御用 SDK を用いてウェアラブルデバ
イス用アプリケーションを開発することによりウェアラブ

図 4

ツールキットのソフトウェアスタック

ルデバイスを制作を行う．

4.2.1 センサモジュール
4.2 構成ツールキットはハードウェアとソフトウェアの 2 つから構成される．ハードウェアはウェアラブルデバイスの構成要素となるモジュール及びホストコンピュータによって構成される．モジュールにはセンサを搭載したセンサモ
ジュールとディスプレイを搭載したディスプレイモジュー
ルがあり，1 つのモジュールには 1 つのセンサ及びディスプレイが搭載される．モジュールはホストコンピュータに接続される．また，ソフトウェアはモジュールを制御するソフトウェア及びモジュール制御用 SDK によって構成される．
モジュールは複数存在し，ホストコンピュータに接続される．ホストコンピュータはモジュール制御用 SDK を介してデータの送受信を行う．ツールキットの構成図を図 3に示す．
モジュールにはセンサ及びディスプレイを制御するためのソフトウェアと無線通信用のプログラムが書き込まれている．よって，ツールキットのユーザはモジュール制御用 SDK，ホストコンピュータの OS 標準ライブラリ，及び© 2015 Information Processing Society of Japan

センサモジュールはセンサによって取得したデータを処理するためのモジュールである．ウェアラブルデバイスには加速度センサやジャイロセンサ，心拍センサなど様々なセンサが搭載されており，それらのセンサから取得したデータを処理することがウェアラブルデバイスに求められている．センサモジュールはセンサを制御するために必要な素子や無線通信用のチップを搭載する．

4.2.2 ディスプレイモジュール
ディスプレイモジュールはユーザに情報を提示するためのモジュールである．ウェアラブルデバイスの構成要素としてディスプレイは必要不可欠のものであり，デバイスのユーザに情報を提示するためのディスプレイには様々な形態が存在する．例えば，情報を文字や絵を使って提示する液晶ディスプレイや，振動を使って情報を提示する触覚ディスプレイなどが存在する．ディスプレイモジュールはそれらのディスプレイを制御するために必要な素子や無線通信するためのチップを搭載する．

4.2.3 ホストコンピュータ
ホストコンピュータはモジュールを一元管理するための252

ものである．ホストコンピュータはセンサモジュールから御はセンサごとに開発者による細かいチューニングが必要データを取得し，そのデータはモジュール制御用 SDK がとなるため，抽象的な事象を扱える必要があると考えられ適宜処理した後にアプリケーションに提供される．また，る．抽象的な事象とは，加速度センサモジュールについてウェアラブルデバイスのユーザに提示する情報はモジュー

考えた際，「走っている」「歩いている」「ジャンプしていル制御用 SDK を介してディスプレイモジュールに送信さる」といった事象が考えられる．

れる．

今後，プログラミングに対して知識のない人でもツール

4.2.4 モジュール制御用 SDKキットを利用できるように，SDK の機能を GUI を用いてモジュール制御用 SDK はホストコンピュータ上で動作制御できるようなインタフェースが必要になると考えられする．SDK はオブジェクト指向言語で記述されており，各る．また，社会的な側面からの評価実験を行うための評価モジュールに対応するクラスに対してメソッドを実行するツールについても開発を行い，ツールキットに含める必要事によりモジュールを制御する．また，モジュールに対しがあると考えられる．て規則を与えることによって制御することも可能とする．

現在，モジュールの設計において現在市販の基板やマイここで言う規則とは，一定時間ごとに特定の処理を行う，コンを使用しているが，専用基板や SoC を用いて小型化やあるセンサモジュールの値が閾値を超えた際に特定の処理省電力化及び高性能化が可能となると考えられる．

を行う，というものである．なお，規則はセンサモジュー
ルにのみ与えることが可能である．ツールキットのユーザ
は SDK を用いて，ホストコンピュータ上で動作するウェアラブルデバイス用アプリケーションを開発する．

6. おわりに今回，ウェアラブルデバイスのプロトタイプ制作を支援するツールキットの実装を行った．今後はモジュールに搭載するディスプレイやセンサの種類を増やし，また，SDK4.3 実装の改修を行いウェアラブルデバイス開発において広く利用実装するにあたって，モジュールに搭載するセンサ及びされることを目指す．また，本稿で実装したツールキット

ディスプレイは市販のものを用い，必要に応じて AVR マをワークショップや被験者実験を用いて有用性を評価してイコンを搭載した．今回，AVR マイコンは Arduino Proいく予定である．

Mini を用いた．また，無線通信用のチップは Konashi と呼ばれる Bluetooth Low Energy モジュールを用いた．ホ

参考文献

ストコンピュータは BLE と通信が行えるスマートフォン

[1]
[2]
[3]

(iOS) を用いた．SDK は Objective-C と呼ばれるオブジェ
クト指向言語で実装した．モジュールの写真を図 5 に示す．図 5 は OLED ディスプレイモジュールである．

[4]

[5]

[6]

[7]

図 5

ツールキットで提供するモジュールの例

[8]

[9]

5. 議論

littleBits Electronics Inc: littleBits (2014).
SeeedStudio: Xadow (2014).
Sony: Sony introduces MESH – a prototype creative technology platform (2014).
英明城山，剛 吉澤，真紀子松尾，綾子畑中：制度化なき活動―日本におけるＴＡ（テクノロジーアセスメント）
及びＴＡ的活動の限界と教訓:日本における TA(テクノロジ-アセスメント) 及び TA 的活動の限界と教訓，社会技術研究論文集，Vol. 7, pp. 199–210（オンライン），DOI:
10.3392/sociotechnica.7.199 (2010).
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240（ オ ン ラ イ ン ） ，入 手 先⟨http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h26/⟩(2013).
畠 山 卓 朗：高 齢 者 や 障 が い が あ る 人 を 対 象 と し た 支援 技 術 開 発 と 利 用 者 ニ ー ズ に つ い て (福 祉 と 音 声 処理、一般)，電子情報通信学会技術研究報告. SP, 音声，
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寺田 努，宮前雅一，山下雅史：Wearable Toolkit:その場プログラミング環境実現のためのイベント駆動型ルー
ル処理エンジンおよび関連ツール，情報処理学会論文
誌，Vol. 50, No. 6, pp. 1587–1597（オンライン），入手先⟨http://ci.nii.ac.jp/naid/110007970449/⟩ (2009).
富士通研究所：省電力システムを実現するセンシング・ミ
ドルウェアを開発ウェアラブル機器で人の状況を常時とらえ続けることが可能に (2014).
野村総合研究所：2020 年度までの IT 主要市場の規模とトレンドを展望 東京オリンピック・パラリンピックをマイルストーンにした IT 市場の動向 (2014).

センサモジュールに与える規則において，閾値による制© 2015 Information Processing Society of Japan253