情報処理学会 インタラクション 2014
IPSJ Interaction 2014

B0-0
2014/2/28

JewelryCircuit: 汎用パーツを用いたインタラクティブ・アクセサリ
福地 あゆみ1,a)

塚田 浩二2,3,b)

椎尾 一郎1,c)

概要：近年，電子工作と手芸を融合させたものづくりを支援する多くの研究／製品が登場しつつある．しかし，裁縫以外の手芸分野についてはまだ事例が少ない．我々は手芸の中でもアクセサリ作りに着目し，一般的なアクセサリパーツそのものを電子部品として活用することで外観を阻害せずにインタラクティブに動作するアクセサリを構築できる手法「JewelryCircuit」を提案する．本論文では，特に一般的なアクセサリチェーンに着目し，その電気的な特性を調査して，導線や張力センサ，ねじりセンサとしての性能を確認した．さらに，応用例として 2 種類のインタラクティブ・アクセサリを試作した．

JewelryCircuit: Interactive accessories using common accessory parts
Ayumi Fukuchi1,a)Koji Tsukada2,3,b)

Itiro Siio1,c)Abstract: Recently, many hardware toolkits for integrating crafts with electronic circuits have rapidly become popular. However, most of these toolkits focused on only sewing crafts. We propose a novel techniquefor integrating accessories with electronic circuits, JewelryCircuits, which can treat common accessory parts
as electronic components like sensors. In this paper, we focused on common silver chains and exploredtheir electronic characteristics through experiments. Finally, we have developed 2 prototypes of interactive
accessories using our technique.

1. 背景
初心者向けの電子工作ツールキットの普及により，電子工作と異分野の工作を組み合わせることが容易になりつつある．近年では，電子工作と手芸を融合させたものづくりを支援する多くの研究／製品が開発されてきた．
例えば，Handcrafting textile interfaces from a kit-of-no-parts[1] では導電性の布や糸，ビーズ／スナップボタン等を用いて主にソーイング／ニッティング／ペイントによって導線／センサ／アクチュエータを作成する研究である．
また，子供や電子回路初学者向けのツールキットである123a)b)c)

お茶の水女子大学
Ochanomizu University
公立はこだて未来大学
Future University Hakodate
科学技術振興機構 さきがけ
PRESTO, Japan Science and Technology Agency
kawakami.ayumi@is.ocha.ac.jp
tsuka@acm.org
siio@acm.org© 2014 Information Processing Society of Japan図 1

JewelryCircuit の例: シルバーチェーン自体をセンサとして扱い，ペンダントを引くと内蔵 LED の点灯状態が変化する．

Fig. 1 JewelryCircuit example:

Interactive accessory thattreats a common silver chain as a tension sensor.

i*CATch[2] では多種多様な基板や導電性リボンをスナップボタンで接続することで，ウェアラブルシステムを構成できる．
製品としては LilyPad[3] や sparkle[4] といったマイコン

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表 1

アクセサリに利用される主な合金の構成

Table 1 Configuration of major materials of accessories.
合金

構成

スターリングシルバー

銀 92.5 ％+銅 7.5 ％K18 イエローゴールド

金 75 ％+銀 15 ％+銅 10 ％K18 ピンクゴールド

金 75 ％+銀 10 ％+銅 15 ％K18 ホワイトゴールド

金 75 ％+銅・亜鉛・パラジウム等 25 ％Pt850 プラチナ

プラチナ 85 ％+銅・パラジウム等 15 ％表 2合金の構成金属の電気抵抗率Table 2 Resistance rate of metals.

図 2JewelryCircuit のコンセプト．通常のアクセサリパーツをセンサ／導線として利用することで，最低限の電子部品のみを用いて自然な外観のインタラクティブ・アクセサリを構築する．

Fig. 2 Concept of JewelryCircuit.

金属

電気抵抗率（摂氏 20 度）

金24.4 nΩm

銀15.9 nΩm

銅16.8 nΩm

プラチナ

106 nΩm

内蔵のツールキットが挙げられる．これらは導電性の糸でマイコンボードやセンサボード，バッテリーボード等を縫いつなぎ，電子回路を構成する．
しかし，これら先行研究の多くは電子工作と裁縫（布／糸／針等）の融合に着目しており，裁縫以外の手芸分野については研究／製品が少なかった．我々は手芸の中でも金属パーツを中心としたアクセサリ作りと電子工作の融合に着目した．アクセサリは一般に小型であり，目立つ場所に装着することが多いため，外観を保ちつつ様々な電子部品を取り付けたインタラクティブ・アクセサリを製作するこ

図 3 一般的なシルバーチェーンの外観

Fig. 3 Appearance of common silver chains.とは難しい．
そこで，我々はアクセサリ作りに用いる一般的なパーツパーツの組み合わせ方）が異なることに着目し，チェーンそのものを電子部品（例えばセンサや導線等）として活用の種類によって，電気的な特性も異なるのではないかと考することで，アクセサリの外観を保ちつつ，電子工作とのえた．本章では，こうしたチェーンの特性について詳しく融合を支援する手法を提案する．

検証する．

2. JewelryCircuit
JewelryCircuit のコンセプトは既存のアクセサリパーツを，そのまま電子工作の部品として活用することで，ケー一般的なアクセサリは，表 1 に示すような合金で作られる．これらの合金を構成する金／銀／銅といった素材は，
表 2 に示すように導電率が非常に高いため，電気的な特性に優れることが期待できる．

ブルやセンサが露出しない自然な見た目のインタラクティ

表 1 に挙げた各合金の中でも，スターリングシルバーブ・アクセサリを作ることである．アクセサリは一般に多は最も導電性が高い上に，比較的安価であり，アクセサリくのパーツから構成されるが，本論文ではまずチェーンにチェーンとして最もポピュラーでバリエーションが多いと着目した．チェーンはアクセサリパーツのなかでも素材やいうメリットがある．よって，本論文ではスターリングシ

物理的な構造が多様で，多くのアクセサリに利用されていルバー素材のチェーン（以下，シルバーチェーン）を用いる．我々はまず，チェーンの電気的な特性を調査しセンサることに決定し，図 3 に示すような 6 種類のチェーンを用や導線といった電子部品としての適正を検証した．また，意した．各チェーンの長さは 40cm である．

その結果に基づき，チェーンを用いたアクセサリ型デバイスを試作した．

3. アクセサリチェーンの特性調査
まず我々は，アクセサリチェーンの物理的な構造（金属© 2014 Information Processing Society of Japan

まず，予備的な検証として，これらのシルバーチェーンの抵抗値を様々な状態で計測した．その結果，チェーンを引っ張ったり，ねじったりした際に抵抗値が変化する場合があることが分かった．よって，ここでは，図 3 の 6 種
類のチェーンに対して，張力とねじる力を段階的に加え，333電気的な特性の変化を確認する．なお，スターリングシル
バーは表面が硫化して黒ずむことがあり，この場合導電性に影響が出るため，実験前に各チェーンが硫化状態にないことを確認した．
まず，張力の変化にともなう抵抗値の変化の検証方法を
図 4（左）に示す．テスターのプローブに金属製のフックを取り付け，フックにチェーンの端の留め金をかけた上で，チェーンに錘を取り付ける．ここで，錘の重量を変化させることで，チェーンの張力を変化させ，各状態で値の変化を計測した．錘は，9.8g・18.3g・34.8g・42.6g・49.6g の 5種類を用意した*1 ．
測定結果を図 5 に示す．全体的な傾向としては，自重のみではほとんどのチェーンは絶縁状態だが，約 0.1N の

図 4

外力による抵抗値の変化測定 （左: 張力による変化，右: ねじる力による変化）

Fig. 4 Resistance measurement on changing tension and twisting.

張力で通電しはじめ，チェーンの張力が高いほど抵抗値は低くなった．ベネチアンチェーンとボールチェーンは特にこの傾向が顕著であり，自重のみでは絶縁状態だが，張力が約 0.1N〜0.5N まで変化するに伴い，前者は 120Ω〜10Ω程度，後者は 68Ω〜3Ω 程度まで段階的に抵抗値が変化した．喜平チェーンも同様の傾向を持つが変化幅は小さく，21Ω〜7Ω であった．一方，甲丸チェーンとあずきチェーン
は全体的に抵抗値が低く，特に前者は唯一自重のみでも通電状態（約 3Ω）にあり，約 0.1N 時には 1Ω 以下であった．
なお，スネークチェーンは，約 0.5N 時でも通電しなかったため，グラフから省いた．こうした結果から，ベネチアンチェーン／ボールチェーンは張力センサとしての利用に適しており，甲丸チェーンは導線としての利用に適すると考える．
次に，ねじる力の変化にともなう抵抗値の変化の検証方

図 5 張力に対する抵抗値の変化の結果

法を図 4（右）に示す．一定距離で固定したプローブ間にFig. 5 Result of resistance values changed by the tension.

チェーンを張り，チェーンのねじり回数を 0〜22 回まで変化させて，抵抗値の変化を検証した．
測定結果を，図 6 に示す．ねじる力によって抵抗値が低下したチェーンは，スネーク・ベネチアン・あずきの 3 つだった．特に，スネークチェーンは比較的少ない回数で反応し，3 回以下は絶縁状態だが，4 回〜8 回で 22Ω〜0Ω まで抵抗値が低下した．一方，ベネチアンチェーン／あずき
チェーンは 15 回ねじった時に初めて抵抗値が低下し，各23Ω ／ 8Ω となった．なお，22 回ねじっても通電しない喜図 6

ねじる力に対する抵抗値の変化の結果

Fig. 6 Result of resistance values changed by the twist.

平チェーン，初期状態で抵抗値が低くほとんど変化のない
甲丸チェーン，構造上ねじれないボールチェーンはグラフ

じりセンサ」「導線」としての適性の観点から，図 7 にまとから省いた．こうした結果から，スネークチェーンが最もめる．

ねじりセンサとして適しており，連続的にねじりが発生するような状況下では，ベネチアン／あずきチェーンも利用できる可能性がある．
最後に，各チェーンの特性について，「張力センサ」「ね4. 応用例
我々は JewelryCircuit の応用例として，2 種類のインタラクティブ・アクセサリの試作を行った．
まず，図 1 に示したチェーンの種類／状態によって光り*1

錘については市販の金属チップを小袋に入れたものを用いたた
め，重量の間隔にややばらつきがある．それぞれの錘の重量は電子はかりで 0.1g まで測定し，グラフに反映した．

© 2014 Information Processing Society of Japan

方が変化するインタラクティブ・ペンダントについて述べる．デバイスはバッテリー／マイコン／ LED を内蔵した

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図 7

シルバーチェーンの種類による電気的特性のまとめ

Fig. 7 Summary of electrical characteristics of silver chains.

トップと，交換可能なチェーンから構成される．トップ内部の小型基板とチェーン固定金具が一体化しており，前章で紹介したような様々なチェーンを付け替えるだけで，機図8

手首の曲げのばしを検出するインタラクティブ・ブレスレット

Fig. 8 Prototype of JewelryCircuit to detect wrist bending.

能を変化させることができる．例えば，張力に応じて抵抗値が変化するボールチェーンをつければ強く引いたときだて構造が異なることに着目し，6 種類のチェーンの電気的け光るペンダントになり，抵抗値が低い甲丸チェーンをつな特性を検証した．その結果，導線／張力センサ／ねじりければ，常に光るペンダントにできる．

センサとして利用可能なチェーンが存在することを確認し次に手首の曲げのばしに応じて，LED の色等が変化するインタラクティブ・ブレスレットについて述べる．我々た．さらに，その応用例として二つのシンプルなインタラクティブ・アクセサリを試作した．

は手首に装着するアクセサリのなかでも，指輪とブレス今後は更なる応用例を試作すると共に，チェーン以外のレットが一体化したリングブレスレットと呼ばれるアクセ汎用的なアクセサリパーツや，指輪等のアクセサリ自体のサリに着目した．リングブレスレットは指に装着するリン構造／電気的特性を活用した新しいインタラクティブ・ア

グ部分と腕に装着するブレスレット部分をチェーンや複数クセサリの作り方を提案していきたい．のパーツで繋いだアクセサリである．ここで，我々は手首を曲げた際にはチェーンが張られ手首をのばした際にはチェーンがゆるむことに着目し，接続部のチェーンをセン謝辞
本研究は JSPS 科研費 25700019 の助成を受けた．

サとして用いることで，手首の曲げのばしを検出できると考えた．そこで，前章で述べたボールチェーンを接続部分

参考文献に配し，張力センサとして利用し，手首の曲げのばしを検[1]出するリングブレスレットを実装した．図 8 に示すように，センサ部が露出していながらも，アクセサリの外観を[2]保つことができる．なお，マイコン／バッテリー／表示用のフルカラー LED は，手首部の石の下に内蔵した．

5. まとめと今後の展望[3]

我々は既存のアクセサリパーツを，そのまま電子工作の部品として活用することで，自然な見た目のインタラクティ
ブ・アクセサリの構築を支援するシステム，JewelryCircuitを提案した．今回は特にアクセサリチェーンの種類によっ© 2014 Information Processing Society of Japan[4]

Perner-Wilson, H., Buechley, L. and Satomi, M.: Handcrafting Textile Interfaces from a Kit-of-no-parts, Proceedings of TEI ’11, pp. 61–68 (2011).
Ngai, G., Chan, S. C., Ng, V. T., Cheung, J. C., Choy,S. S., Lau, W. W. and Tse, J. T.: I*CATch: A Scalable Plug-n-play Wearable Computing Framework forNovices and Children, Proceedings of CHI ’10, pp. 443–452 (2010).
Buechley, L., Eisenberg, M., Catchen, J. and Crockett,A.: The LilyPad Arduino: Using Computational Textiles
to Investigate Engagement, Aesthetics, and Diversity in
Computer Science Education, Proceedings of CHI ’08, pp.
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Elumeze, N.: Sparkl, http://www.aniomagic.com (2011).

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