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デザイン可能な磁性パターンを持つ
磁性テキスタイルのファブリケーション
趙 語青1,a)

山岡 潤一1,b)

概要：本研究は柔らかい生地に磁性を持たせることで，電子回路を使わずに動かせるテキスタイルのファブリケーション手法を提案する．生地特有な伸縮性に着目して，磁性テキスタイルの変形しながら変色できる二層構造を提案する．ユーザが磁性パターン（磁力の極の向きと磁性強さの分布）をデザインすることで，多様なフレキシブルなディスプレイや人との多感覚なインタラクションを実現できる．今回は，磁性の極性がない材料とテキスタイルの組み合わせるに注目して実験を行った．本稿では，磁性テキスタイ
ルのファブリケーション手法及び制御実験，今後の展望について述べる．

1. はじめにがさらに広がる．
本研究では，フレキシブルな物理的に変形するディスプ

近年，スマートテキスタイルの進展により，ディスプレレイを作るために，カットアウトというファッション仕立

イは平面だけでなく，服やソファなどの日常用品にも組みをベースとして，柔らかい生地に磁性を持たせることで，込まれてきた．例えば，Adobe の Project Primrose[1] は電子回路を使わずに動かせるテキスタイルのファブリケー

ボタン操作で模様が変化するウェアラブルなディスプレイション手法を提案する．生地特有な伸縮性に着目して，磁を実現している．電子回路を介して色をダイナミックに変性テキスタイルの変形しながら変色できる二層構造を提化させることが主流であるが，その際にはバッテリーの持案する．ユーザが磁性パターン（磁力の極の向きと磁性強続時間の問題が指摘されている [4]．また，デザイナーにさの分布）のデザインにより，フレキシブルなディスプレとって電子回路を用いた服のデザインやプロトタイプの制イや人との多感覚なインタラクションを実現できる．今回作は簡単ではない．

は，磁性の極性がない材料とテキスタイルの組み合わせる

また，温度による変色するサーモクロミックインクや紫に注目して実験を行った．本稿では，磁性テキスタイルの外線の量により色が変えていくフォトクロミックインクなファブリケーション手法及び制御実験，今後の展望についど，変色素材を用いた方法も考えられる．電気回路を用いて述べる．

ないため，バッテリーの制約やデザインはし易い．一方で，色変化のみに限定されている．色だけではなく，生地の柔らかさと伸縮性を活かし，形状変化を行うことで，ダイナミックな表現を実現すると考えられる．
一方で，布製品のデザインでは，カットアウトという

2. 関連研究2.1 スマートテキスタイル
既存研究は導電系と物理系に分けて，変色，変形，センシングなどの機能を実現した [1], [2], [5]．また, 刺繍入りスファッション仕立てとして注目されている．カットアウト

ピーカーという研究 [7] のような視覚以外の五感インタラとは，上のレイヤーの穴を通して下のレイヤーの色が見えクションに関する研究も含まれる．Ebb[3] は導電糸にサーるようになるファッション仕立である．例えば，Jiye Shen

モクロミックインクをつけ，電流を通じながら加熱するこの伸縮性のある妊婦服 [6] は，腹部にカットアウトがあり，とによって変色のディスプレイである．導電回路を用いたお腹が大きくなるにつれて，その部分が目立つようになる

手法は，多機能性を可能にするが，回路の複雑性など制約インタラクションが実現した．上下レイヤーの材料とパもある．本研究では，磁性素材を用いて電気回路を用いなターンカットと生地の動きにより，服のスタイルの可能性い方法を目指す．

1a)b)

慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科
zyq980616@kmd.keio.ac.jp
yamaoka@kmd.keio.ac.jp© 2024 Information Processing Society of Japan

2.2 磁性材料
磁性材料に関する研究では，異なる磁性材料の制御方法

1282

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や 3D プリント技術など新たな製造工芸に焦点を当てる．

Kim ら [9] はソフトマテリアル内にプログラムされた強磁性ドメインを 3D プリントして，磁気作動による複雑な 3D形状間の高速変形を可能にする．Magnetic Plotter[10] は磁性ゴムシートに設計された磁気パターンにより触覚刺激を変化させるプロジェクトである．Yan ら [8] は 3D 形状

図 1

磁性テキスタイルの二層構造の外観が編集できるような磁気泳動ディスプレイを印刷するためのパイプラインを提出した．液体，粉末，柔らかい素材や硬い素材など，様々な磁性材料の研究が既に存在す
るが，柔らかく伸縮性のある生地のような素材は少ない．

2.3 ソフト材料とのインタラクション
ダイナミックな動きや自動成形 [11] など，二次元から三次元まで様々なインタラクション [12] が可能である．例
えば，張ら [13] は花のような構造を作成することによっ

図 2て，2D から 3D への自動折り曲げインタラクションを実証

磁性パターン通りに膨張した．

3. 提案手法
3.1 目標関連研究を踏まえ，本研究では 2 つの目標を設定した．
まず，簡単なファブリケーションで伸縮性のある磁性パターンがデザイン可能な磁性テキスタイルを製作する．次に，この磁性テキスタイルを制御し，電子回路を使用せずにフレキシブルなディスプレイを実現し，同時に動的な触(b)

(a)
図 3

テキスタイルの色と模様の変化感を与える．具体的なコンセプトデザインを，磁性テキス
タイルのファブリケーション及び制御方法, 応用の順に紹性パターン通りに膨らませる (図 2)．そして，生地に直接介する．

触れると，動いているときに動的な触感を実感できる．下のコントロール層は磁性テキスタイルに磁場をかけること

3.2 磁性テキスタイルのファブリケーション
磁性素材を動的に変形させる手法として，３つの方法が考えられる：• 電流から磁力を生じるという原理で，導電糸で作ったコイル [14] で磁力をコントロールする案である．しかである．コントロール層と磁性生地の距離と相対位置をコントロールすることで，ダイナミックなディスプレイができる．例えば，上のテキスタイルに柄をカットすると，生地を変形しながら下の層も見えるようになる．図 3 のように模様が出たり，色も変えることができる．

し，この案は研究動機と矛盾するので，考慮しない．

• マグネットペイントあるいは他の化学材料を生地の表

3.4 磁性テキスタイルの応用面に塗り，ラバーマグネットシートのような乾燥した• 服デザイナー向けの便利なデザイン用ツール:1 枚の生後も，磁性が自由に変われるテキスタイルを作る方法

地から，デザイナーは磁力制御により，さまざまな柄である．永久磁石で磁性テキスタイルの表面に磁性パや配色だけでなく，異なるシルエットの効果もシミュターンを描ける [10]．

レートできる．磁性テキスタイルを使用することで，• 3D プリンティングを用いて磁性パターンまでプリンティングできる技術である．Kim らの研究 [9] で示したように，プリントしながら，複合インクを磁化させることで細かい磁性パターンが描ける．

デザイナーがパターンを繰り返し作成する時間や，生地の無駄を削減することができる．

• 視覚障害者の触覚ディスプレイ: 磁性テキスタイルを膨らせることにより，視覚的なディスプレイだけでなく，様々な触感体験を与えられる．視覚情報だけでな

3.3 磁性テキスタイルの制御方法

く，触ることによって情報を伝えることが可能になる．

作成した磁性テキスタイルを図 1 のような二層構造で制視覚障害者にも優しいディスプレイが実現できる．

御する．上層の磁性テキスタイルは引力と斥力により，磁• 距離の可視化と触覚提示: 距離が近ければ近いほど磁© 2024 Information Processing Society of Japan1283

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力は強くなるため，磁性テキスタイルは距離を視覚的な変化，また生地自体の形状も変形し，人同士が近づくと触感を感じるなどの，新しいコミュニケーションに応用できる．

• 様々なシーンに合わせる服: 磁性テキスタイルで作られた服の柄や色を自由にコントロールできるため，様々(a)なシーンに合わせてカスタマイズできる．一日の中での様々な場面に応じて，複数の服を持たずに，磁性テキスタイルによって色や形をシーンごとに変更できる．

4. テキスタイルの磁気制御プロトタイプ
4.1 異なる磁性材料とのプロトタイプ
さまざまなインタラクションや制御手段を試すために，(b)

異なる磁性材料と異なる生地を組み合わせてプロトタイプを作成した．
図 4(a) は，ネオジム磁石とカットアウトした伸縮性のある生地を組み合わせたものである．生地の下にあった誘導コイルが磁場を制御し，ネオジム磁石が反転運動を繰り返すようになっていた．上層の生地が動くことで，下層の色が現れ，生地の模様も変化した．複数のネオジム磁石を並べれば，ネオジム磁石の周期的な反転を制御することで，ダイナミックなディスプレイが実現できる．
図 4(b) は、マグネットペイントで織物の表面に柄を描いたものである．磁石の吸着力で，柄に沿って織物をすばやく折ることができた．柄を工夫すれば，花のような形も短時間で折ることができる．
図 4(c) は，ラバーマグネットシートを小さく切って布(c)
図 4

磁性素材と生地の組み合わせるプロトタイプに貼り付けたプロトタイプである．ラバーマグネットシー
トの磁気パターンは短冊状に分布しているため，ラバーマ

図 6 に示すように，星の飾りは磁石で衣服の表面に固定

グネットシートの上を布を引っ張ることで，布に貼ったラでき，星は磁石によって衣服の表面で動くように制御でき

バーマグネットが弾み弾ませたため，布を波状に動かすこる．この実験により，磁性プリントに含まれる鉄分は磁石とができた．布の引っ張られる方向を変えるにつれ，布をによって容易に制御されることが証明され，プリントの形波状に動かす幅も変えていった．

状や並べ方をデザインすることで，フレキシブルなディスプレイを実現できる可能性がある．

4.2 3D プリンティングを用いた磁性材料

また，強力なネオジム磁石で磁性プリントを着磁する実磁性テキスタイルのディスプレイをカスタマイズ可能に験も実行した．同じ磁石で純鉄の物体を磁化することはでするために，3D プリンティング技術を用いたプロトタイプ

きたが，磁気プリントを磁化することはできなかったといを製作した．具体的にいうと，ユーザのニーズに応じてソう結果が得られた．

フトウェアで様々な形状の磁性飾りをモデリングして (図次に，磁気制御の効果に対するプリントサイズの影響を5)，プリントした後テキスタイルの表面に貼り付けた．テキ

検討するため，規則的なパターン (図 7) になるようなサイスタイルの動きは磁場によって制御され，フレキシブルなズの異なる小さい飾り (図 8) をプリントして実験した．プディスプレイを実現できる．今回の実験には，Protopasta

リントのサイズは表 1 で示した．

社が開発した Iron-ﬁlled Metal Composite PLA 1．75mmを使用した．
まず，磁性プリントの物理特性を調査するため，異なる形にした 3D 物体をプリントした．その結果として，磁性図 9 で示すように，飾りを一列に並べ，テキスタイルに固定した．テキスタイルの下で磁石を左右に動かすと，飾りが左右に傾くように引き寄せられ，ドミノのような動きでフレキシブルなディスプレイが実現できる．

プリント自体は磁性を持たないが，磁石 (実験にはネオジ異なるサイズの飾りの動き効果を比較すると，他の要素ム磁石を使用) の表面に吸着させられることが確認された．

が同じである場合，飾りの高さが高いほど傾斜角度が大き© 2024 Information Processing Society of Japan1284

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番号

図 5

表 1 プリントのサイズ
長さ (mm)
幅 (mm)
高さ (mm)

s1

1 ．2

5．5

2．5

s2

1 ．2

5．5

5．0

s3

1 ．2

5．5

7．5

s4

1 ．2

5．5

10．0

s5

1 ．8

5．5

7．5

s6

2 ．45．57．5

モデリング

図 9

図 6

３ D プリントのプロトタイプ

(s1)

(s2)

(s3)

(s4)

(s5)

(s6)

磁性飾りを服に付け

図 10

図 7

磁気制御の実験

規則的なパターン5. まとめと今後の展望
磁気制御のプロトタイプをいくつか試したことで，人間とテキスタイルとのさまざまなインタラクションが実現され，磁性テキスタイルの動きを磁気で制御してフレキシブルなディスプレイを実現できることが確認された．しかし，
図 8サイズの異なる小さい飾り今回用いた素材では，磁化する効果は得られなかった．生地の磁性が正極と負極を持つ場合，より豊かでスムーズな効果が得られる．今後は磁性テキスタイルのファブリケーくなり，より目立つようなディスプレーができることがわ

ションにおいて原料の選択から着手し，磁化が容易で生地かった．一方，長さを変えると飾りの体積が大きくなり，受としての特性を維持した磁性テキスタイルの製造を目指す．

ける引力も大きくなる．布の変形が大きくなるため，ディ一方，日常生活におけるテキスタイルの使い方は，水平スプレイはより顕著になる．しかし、逆に磁力が強すぎる面だけでないため，様々な角度で制御効果を実験する予定と、磁石と布地との摩擦が大きくなり、磁石をスムーズにである．最後に，この磁性テキスタイルと特化したインタ動かすことができなくなる。

ラクションを服のデザインに応用することを目指す．そのため，ファッションデザイナーや使用者の両方を対象とし© 2024 Information Processing Society of Japan1285

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たワークショップを実施し，その実用性と機能性がユーザの期待に応えられるかどうかを検証する．ワークショップからもらったフィードバックに基づいて，プロトタイプを調整しながら最適化する．
参考文献
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