情報処理学会 インタラクション 2017
IPSJ Interaction 20172-502-14
2017/3/2

腹部運動を促進するベルト型ゲームデバイスの提案
韓 旭†1

串山 久美子†1

概要：近年, 長時間のパソコン作業での座りすぎによる生活習慣病の増加を背景に, 運動の促進方法が注目されている. このような背景の中, 著者らは座りながら運動効果も得られるデバイスに着目した. 既存の運動促進させるデバイスではパソコンを操作しながら直接腹部を鍛えるのは難しい. そこで本稿では, 座位姿勢でも運動ができることに着眼したベルト型ゲームデバイスを制作し運動効果とインタフェースの操作性に関して検討した.

Proposal of Belt Type Game Device to Promote Abdominal Exercise
Han Xu†1

Kushiyama Kumiko†1

Abstract: In recent years, with the increase of lifestyle diseases caused by using computer, the promotionof exercise has attracted researcher’s attention. In this background, the authors focused on a device which
can obtain exercise eﬀect while sitting. It is diﬃcult to directly train abdomen while operating a personal
computer with the exercise promotion devices which has been developed. Therefore, in this paper we developed a belt type game device which can do exercise with a sitting position. We also examined the exercise
eﬀect and the operability of the interface.

1. はじめに
座りすぎによる運動不足は糖尿病や心血管疾患などを引き起こし死亡のリスクが大きくなる [1]. 特にパソコンを長時間使用する人は立つ時間より座る時間の方が長い. このような背景の中, どのように運動を促すかが重視されていそこでの知見を元に本論文では, ベルト型デバイスの試作機を制作し運動効果とインタフェースの操作性に関して検討した.

2. 関連研究と提案手法
住友ら [3] は腹囲の変化を用いる秘匿インタフェースをる. 例えば, 中国の WeChat アプリケーションではスマー提案した. 腹囲の大きさおよび腹部動作速度によるスライトフォンに内蔵された加速度センサーで計測した一日の歩ド式可変抵抗値の変化をに利用する入力手法としてプロト数を「WeRun-WeChat」公式アカウントを通じて友達と競タイプを実装し, 評価実験の結果, 3 段階に分けた腹囲の変争することで運動を促進させている. また, Kinect や Wii化は精度が高いことがわかった. L.ErikNacke ら [4] によるリモコンなど個人向けのゲームデバイスではユーザーの運Biofeedback GameDesign では, 腹部に張力センサを装着動そのものをゲームシステムに取り入れ運動を促進させる.

し, 腹部動作によるセンサの張力の変化をアクションゲー

しかし, これらの手法では座位姿勢を保つ点に配慮していムのキャラクタ操作に利用する入力手法が提案されている.

ないため, 座位姿勢で長時間パソコンを操作する有効性はしかし, これらのインタフェースでは複雑の操作が必要確認できない. そこで, 本研究では座位姿勢でも運動ができになる際, 熟練者しかうまく操作できない. 一般的にはユーることに着眼した. 著者らは腹部動作をセンシングしゲー

ザがすでにもつ概念モデルとシステム操作手法が近い方がムシステムに取り入れるベルト型デバイスを提案した [2].

良いとされている [5]. そこで, 本研究ではアコーディオンの蛇腹と鍵盤の組み合わせ方および腹部操作手法といった†1

現在，首都大学東京大学院 システムデザイン研究科
Presently with Graduate School of System Design, Tokyo
Metropolitan University© 2017 Information Processing Society of Japan

概念モデルに基づいて, ユーザに馴染みやすいインタフェー
スを設計し, 操作性に対する効果の検証を行い, 運動効果の440

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検証結果と合わせて報告する.

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2017/3/24. 予備実験

3. システム構成

運動効果とインタフェースの操作性を検証するために,体験者が座位姿勢で実験を行った. 被験者は 20 代の学生

10 名 (男性：7 名, 女性：3 名) とした. 運動効果が確認できるように Apple Watch[7] を実験中で常時左手首につけ,安静時の心拍数とベルト型楽器を使用時の心拍数の計測をした. 実験の手順において, まずは安静状態を保てる環境で 3 分間の心拍数の計測をした. 次に, 図 5 に示すように被験者を背もたれにもたれないように座らせて, 腹部操作
図 1

システムイメージ

Fig. 1 System Imageを説明してから 5 分間使用させた. 5 分間の間で音階の確認と「きらきら星」の演奏をタスクとし被験者に実行させた. 5 分間以内にタスクを終了した場合は自由演奏にした.

提案したシステムイメージは図 1 に示す. ゲームコンテ
ンツなど腹部運動以外の因子による心拍数への影響を最低

最後は, 実験の終了後に被験者に運動効果とインタフェースの操作性におけるアンケートを実施した.

限に抑えるため, 図 2, 図 3 に示すようにベルト型楽器をアンケートの設問項目は次の 3 つである. 第一に「1 日試作することにした. ベルト型楽器は主にトレーニングベ30 分以上運動しているか」, 第二に「ベルト楽器を用いたルト, タクトスイッチ, 圧力センサー, AVR マイコンおよび5 分間の演奏をどう感じたか」, 第三に「お腹で音の大きさスピーカーからなる構成である. 圧力センサに入力されたのコントロールをどう感じたか」を回答させた.

値と押されたタクトスイッチの番号がマイコンに送信され,その値を音量としタクトスイッチの番号に対応する音階をスピーカーで鳴らす, 音階の対応関係は図 4 に示す. 腹部

図 5実験様子

Fig. 5 User Experience
図 2試作機 (表)図 3 試作機 (裏)Fig. 2 Prototype(Front) Fig. 3 Prototype(Back)

5. 結果と考察
AppleWatch の「アクティビティ」というアプリケーションで計測した心拍数とアンケートの結果に基づいて運動効果とインタフェースについて考察を行った.

5.1 運動効果の検証
10 名の被験者の心拍数と回答させた設問 1 の結果を表 1に示す. ベルト型楽器の使用後, 腹部をへこますだけで 8
図 4 実装Fig. 4 Installation

名の被験者の心拍数が上昇し運動効果が得られたとわかった. また, 運動効果と運動頻度の相関を表すピアソンの積音量を大きくする操作にした. また, 鍵盤の距離はアコーデ率相関係数 (r) は以下の式により計算され検証する.
∑Ni=1 (xi − x̄)(yi − ȳ)√∑r = √∑(1)NN
2
2i=1 (xi − x̄)
i=1 (yi − ȳ)

イォン型のインタフェースとして類似の「Dualo du-touch

ここで, xi, yi は i 番目の被験者における運動頻度と心拍S」[6] を参考し腹部の中心から約 95mm 離れることにした.

数変化を示しており, N は相関係数を計算する際の被験者に力をいれて腹横筋が鍛えられるので, 腹部をへこませて© 2017 Information Processing Society of Japan441

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10 人のデータ数である. その結果, 運動頻度と心拍数変化はユーザにとっては馴染み深いと検証し, 腹部を膨らませデータのピアソン積率相関係数は約-0.45 を示し, r は-1〜1て音量を大きくする概念モデルをもつことがわかった. 今の範囲をとり, その絶対値が 1 に近いほど相関が強いこと

後は, 腹部を膨らませる操作手法をメイン操作手法とし, 予を表す. したがって, 運動効果と運動頻度は中程度の負の備実験の結果を元に改良を進める. また, 運動頻度と腹部相関が見られ, 運動頻度が低い被験者に対して運動効果が操作頻度に配慮し, 提案したベルト楽器をゲームデバイス大きい傾向を示す.

としてパソコンゲームの操作可能が期待できる.
表 1

心拍数と運動頻度

参考文献

Table 1 Heart Rate & Freqrency of Exercise

[1]
被験者

安静時

運動時

変化量上昇

運動頻度

A

80 bpmB

74 bpm

85 bpm

5 bpm

○

月0回

85 bpm

11 bpm○

月0回

C

71 bpm

79 bpm

8 bpm

○

月0回

D

80 bpm

84 bpm

4 bpm

○

月1回

E

95 bpm

98 bpm3 bpm○

月 2.5 回

F

83 bpm

83 bpm0 bpm

×

月 8 回以上G

74 bpm

81 bpm

7 bpm○

月 8 回以上

H

77 bpm

85 bpm8 bpm○

月 8 回以上

I76 bpm

71 bpm

-5 bpm×

月 8 回以上

J

104 bpm

108 bpm

4 bpm○

月 8 回以上

[2]

[3]

[4]

[5]

5.2 インタフェースの操作性[6]ベルト型楽器のインタフェースに関して 10 名の被験者
は 5 分以内に間違いないようにきらきら星を演奏できるよ
うになり, アコーディオンのような組み合わせ方のある程度の有用性があったと考えられる. 設問 2「ベルト楽器を用いた 5 分間の演奏をどう感じたか」に対して, 9 名の被[7]Karen Ravn：Don’t just sit there. Really.(online)，入手
先 ⟨http://articles.latimes.com/2013/may/25/health/lahe-dont-sit-20130525⟩ (12 月 14 日)
韓旭, 串山久美子: 加圧ベルトを利用したゲームシステムの検討, 第 21 回日本バーチャルリアリティ学会大会, アート&エンターティメント (34D-02), 2016.09.16.
住友裕貴, 片山拓也, 寺田努, 塚本昌彦: 腹囲の変化を入力に用いる秘匿インタフェースの特性評価, 研究報告
ヒューマンコンピュータインタラクション (HCI)2012HCI-149(14), 1-8, 2012.
L. ErikNacke, M. Kalyn, C. Lough, and R. Mandryk:
Biofeedback Game Design: Using Direct and Indirect
Physiological Control to Enhance Game Interaction,
Proc. of the 2011 Annual Conference on Human Factors
in Computing Systems (CHI 2011), pp. 103-112 (2011).
Donald Norman: The Psychology of Everyday Things,
Basic Books (1988).
ギズモード・ジャパン：不思議な演奏感をもたらすアコー
ディオン型の電子楽器「Dualo du-touch S」(オンライン)，入手先 ⟨http://www.gizmodo.jp/2016/04/acordiontype-new-instrument-dualo-du-touch-s.html⟩ (12 月 14日)
Apple Inc.: 心拍数。その意味と Apple Watch での表示方法。(オンライン)，入手先 ⟨https://support.apple.com/jajp/HT204666⟩ (12 月 14 日)

験者が「ややきつい」と回答した. 両手の操作位置を腹部の中心から 95mm の距離に設定したが, 被験者の腕や肩が疲れたと感じた. 腕の重量を支えるため肩に多くの負荷がかかったことが原因と考えられる. したがって, 肩の負荷を軽減する工夫が必要である. 設問 3「お腹で音の大きさのコントロールをどう感じたか」に対して, 8 名の被験者が「腹部を膨らませると音が大きくなる方が良い」と回答した. 被験者は腹部を膨らませて音量を大きくする概念モデルをもつことがわかった.
被験者から「きらきら星」の楽譜に「クレッシェンドとデクレッシェンドのような指示があった方がいい」や「二つのベルト楽器の間のインタラクションができればいい」などの意見をもらった.

6. おわりに
本稿では, 腹部動作と鍵盤の組み合わせ方および腹部操作手法を利用したベルト楽器のプロトタイプを実装し検証を行った. その結果では, ベルト型デバイスは運動頻度が低い人に対して, より大きな運動効果が得られることがわかった. また, インタフェースの操作性に関して, アコー
ディオンの蛇腹と鍵盤の組み合わせ方および腹部操作手法© 2017 Information Processing Society of Japan442