情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

2A04
2021/3/10

任意の服をスマートウェア化できる着脱可能な機能性アップリケの提案
加藤 敬太1,a)

山岡 潤一1,b)

概要：既存のファッションテックの多くが専用の服と機能が対になっているためファッションの自由性を損なってしまうという課題がある．そこで，本提案では機能をアップリケ型デバイスとして服から分離し，幼稚園のスモッグをかわいくカスタマイズするキャラクターアップリケのように必要な機能を任意の服の任意の部位に簡単に着脱可能にして，その日着る服をスマートウェア化するプラットフォームを提案する．
よって，「各家庭でアイロンを用いた熱圧着で服に付け，洗濯によって外すことが可能なアップリケ型デバイス」をマテリアルの特性を活かして 3D プリンタで実装した．

1. はじめに

2.1 シーン１：デザイナー
電子回路に疎いデザイナーでも服にインストールしやすコンピュータが小さくて高性能になるにつれて，コンいようにされた設計されたファッションテック用「LilyPad

ピュータとユーザーのインタフェースはマシンに付随するArduino[3]」や velleman 社「ESP32 WEARABLE DEVEL-ものから個々のユーザーを中心としたものに移り変わってOPMENT BOARD VMW101」などがあるが，一度ボーいる．服というのはユーザーが必ず常時身につけている広ドやセンサーを縫い込むと試行錯誤が大変だったり硬い基いインタフェースとして注目されており，服を介して情報板が服に馴染まない．本手法では，プロトタイピング時にの入出力をおこなうことはユーザーが新しいデバイスを携貼り剥がしがしやすいため試行を繰り返しやすかったり，帯しないので，生活に溶け込みやすい．

3D プリンタを用いて貼り付ける部位にあわせて形状や機服をインタフェースとして扱うファッションテックの多能を工夫することができる．よって，ファッションテック

くはある機能と専用のウェアが一組になっている [1][2] たを開発するテクノロジーに疎いデザイナーでもその服に最め，この機能が使いたいときはこの服を着ないといけない

適化された機能を簡単にプロトタイピングできることを実というようにファッションの自由性を損なっている課題が現する．

ある．そこで本提案では，機能を有する部分をアップリケ
型のデバイスとして分離することで，「LED やタッチ入力などデジタル入出力機能」や「色や形の変化が制御する機能」のようなユーザーがその時必要な機能をその日に着る服に付加してスマートウェア化できるプラットフォームの開発を目指す．

2. 提案手法を活用するシーン
本提案では次のようにデザイナーのプロトタイピング時と量産時の家庭利用の２つの使用シーンを想定して設計した (図 1)．

1a)b)慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科
keita.kato@kmd.keio.ac.jp
yamaoka@kmd.keio.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japan

図 1 使用シーン

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2.2 シーン２：各家庭
各家庭では量産されたアップリケ型デバイスを購入してきて，使いたい機能を自分が持っている服に家庭用アイロンを用いて熱圧着をおこなうことを想定している．使用し終わったあとその服を洗濯するとワッペンが剥がれて，毎日違う服にその日使う機能を付け替えらる．

3. プロトタイピング
図 3 熱圧着後の剥がれ・割れ耐性

本提案では，貼り付けたい服の部位や実装したい機能にあわせてアップリケ型デバイスの最適な形状・マテリア

3.1 洗濯で取り外せるアップリケ型デバイス

ルを変更できるように，FDM 式 3D プリンタ (ﬂashforge

図 4 左のように 1mm の水溶性樹脂 (PVA，成形温度 190-

社 Creator3) を用いて試作をおこなった．Pérez らの３ D

220 ℃) の層を布とアップリケの界面としたアップリケ型

プリンタを用いて布に直接立体物を印刷する研究 [4] やデバイスを熱圧着して，それを 40 ℃のお湯に 1 分間つけHuaishu らの布に３ D プリンタで布に樹脂の骨格を印刷るとワッペンが布から分離した (図 4 右)．布に浸透した水して布の立体形状を変形させる研究 [5] などは 3D プリン

が PVA 層と布の界面より PVA 層を少し溶かすだけで剥タを用いた新しい手法であるのに対して，本提案では造形がれ落ちるため PVA 層の大部分は残る．よって，PVA 層された樹脂をユーザーが服の任意の場所に貼り付けられるが残っていれば何度も熱圧着で繰り返し貼り付けることがことを目的であり，プロトタイピング時は開発の効率化の可能である．これによって，洗濯をトリガーとして服からために 3D プリンタを用いるが量産時には押出し成形などアップリケ型デバイスを取る外せることができるようにな別の手法をとる．

り，毎日違う服にその日使う機能を付け替えることが可能

FDM 式 3D プリンタで使用する樹脂の成形温度は主にとなる．

180〜210 ℃のものが多いため，家庭用アイロンを用いて熱圧着をおこなうことができる．図 2 のように，3D プリンタで出力した厚さ 0.5mm のポリ乳酸 (Creality 3D 社 PLA，成形温度 190 ℃-210 ℃) 樹脂は家庭用アイロン (パナソニック社 NI-S55-A) の中温度 (160 ℃) を用いて布側から 15 秒
程度熱圧着をおこなうと造形が崩れない程度に布と接着され，高温度 (220 ℃) の場合は樹脂が融解して厚みが潰れる

図 4 アップリケの構造ほど強く接着された．圧着後は布に浸透しているため圧着前よりしなやかになっており，圧着前では簡単に割れるよ
うな 170°折り曲げでも剥がれたり割れたりすることがな

3.2 回路を内蔵したアップリケ型デバイス

かった (図 3)．以降の実験では，接着面をよく融解させて3D プリンタで出力した導電性樹脂 (protopasta 社 Con-布と強く接着するためにすべて高温度 (220 ℃) で熱圧着をductive PLA，成形温度 215 ℃-230 ℃) を導線として電子行った．

部品と一緒にアップリケ型デバイスの中に封入して，熱圧着の熱ではんだ付けなしに回路に作成させ，熱圧着をトリガーとして回路のスイッチをオンにすることができないかを検討した．

220 ℃のアイロンを用いた熱圧着では布と 1mm の弾性樹脂樹脂 (TPU，Pxmalion 社 Flexible TPU，成形温度190-230 ℃) 層を挟んだ内部まで熱が十分に伝わり，導電性樹脂が解けて電子部品と電気的に接続されていた (図 5 の
図 2

PLA のアイロンを用いた熱圧着ワッペン型デバイスの上側)．つまり，熱圧着によって回路のスイッチをいれることできた．しかし，使用した導電性樹脂の体積抵抗は 15 Ω・cm であり，図 5 のワッペン型デこの結果を応用して，PLA 以外の様々な特性があるマテバイス下側に内蔵した 5 × 25 × 1mm の導電性樹脂導線

リアルを用いてアップリケ型デバイスを 3D プリンタで特でも 1k Ωと，導線として使うには電気抵抗は大きすぎる性を活かすような構造に成形し，アップリケ型デバイスにという課題がある．今後より体積抵抗の小さい導電性樹脂

機能性をもたせられないか次の 2 つの実験をおこなった．

を用いて試作をおこなう予定である．しかし，導電性樹脂© 2021 Information Processing Society of Japan275

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はハンダのように電極に馴染むことはないので，衝撃などによって電極から導電性樹脂が剥がれ落ちてしまう可能性

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4. まとめはあると予想される．そこで，導電性樹脂と電子部品の間

本研究では，任意の服の任意の部位に着脱可能な電子回にハンダ (goot 社精密プリント基盤用はんだを一緒にアッ路内蔵のアップリケ型デバイスを 3D プリンタを用いて作プリケ型デバイスに封入して，同じようにハンダを溶かし製した．今後は形状記憶樹脂を使った温度変化に反応してて電子部品をはんだ付けできないかを検討した．熱圧着し服の形状を変えるアップリケ型デバイスや導電性ゴムを用た場合，220 ℃のアイロンで 60 秒熱圧着した場合はハンダいた柔らかい歪センサでユーザの動きをセンシングするを溶かすほどの熱は伝わらなかった (使用したハンダの融アップリケ型デバイスなどマテリアルの特性を活かしたセ点は 183-190 ℃は PLA のガラス転移温度 55-60 ℃，155 −ンサやアクチュエータなど実装して応用例を増やしていき170 ℃より高い)．導電性樹脂と電子部品の電極を安定してたい．

接続するために、Simon らは 3D プリントした導電性樹脂

また，電子工作やハードウェア作製に慣れていないデザ

センサーに穴の空いたソケット部位を付けて長い金属ピンイナーでもプロトタイピングできるように，GUI 上でアッ刺すことで抜けづらくしたり，Michael はネジで丸型端子プリケ型デバイスの形状・色などをデザインして，そこにがついた導線と導電性樹脂を圧着するような工夫がなされ実装したい機能を配置していくことでアップリケ型デバイている先行研究などがある [6] [7]．

スの機構を簡単に設計できるような設計支援ソフトウェアも作製していく．
参考文献
[1]
[2]
[3]

[4]
図 5 回路を内蔵したアップリケ型デバイス

図 6 は 表 面 実 装 用 チ ッ プ LED(日 亜 化 学 工 業 社[5]NSSW157T) と導電性樹脂導線を内蔵した回路である．
NSSW157T のリフロー時の推奨温度は前処理 200 ℃ 120秒と 260 ℃ 10 秒であり，220 ℃のアイロンで 60 秒間熱圧着をおこなうことによって LED が故障するリスクは低い[6]と考えられる．今後はバッテリーやマイコンをワッペン型デバイス上にアタッチするか，導電性糸が縫い込まれた服を通してバッテリー・マイコンに接続してワッペン型デバイスのスマート化を図る．
[7]

Jacquard™ by Google. https://atap.google.com/
jacquard/.
REON POCKET . https://reonpocket.sony.co.jp/.
Leah Buechley, Mike Eisenberg, Jaime Catchen, and Ali
Crockett. The lilypad arduino: Using computational textiles to investigate engagement, aesthetics, and diversity in computer science education. In Proceedings of theSIGCHI Conference on Human Factors in Computing
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Huaishu Peng, Jennifer Mankoﬀ, Scott E. Hudson, andJames McCann. A layered fabric 3d printer for soft interactive objects. In Proceedings of the 33rd Annual ACM
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Razieh Hashemi Sanatgar, Aurélie Cayla, Christine Campagne, and Vincent Nierstrasz. Morphological and electrical characterization of conductive polylactic acid based
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Michael. Adventures with solderless 3D printed circuits +conductive ﬁlament . https://youtu.be/_lFT77de5Es.

図 6 チップ LED を内蔵したワッペン型デバイス© 2021 Information Processing Society of Japan276