情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 2019

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ユーザーの活動状況に対応するインタラクティブな光環境の構築
小嶋 勇暉†1柳 英克†1

概要：近年, コンピューターやスマートフォンの普及によって, 情報機器を使用した作業に対して時間と場所の制約が少くなった. 現代では, 夜間でも情報機器を使用した活動時間が増えている. そして, 現代の生活において夜間の活動を抑えることが難しくなってきている. しかし, 夜間に情報機器から発せられるブルーライトなどの人工光を浴びることが, 身心に悪影響を及ぼすことが近年の研究で分かってきた [1]. そこで本研究では, 室内の光環境に着目し, ユーザーに適した活動環境を照明光によって自動で構築するシステムの開発と評価を行う. ユーザーの活動状況に合わせてインタラクティブに部屋の光環境を構築することで, 快適な作業環境を実現し, 光環境に対する意識改革と身心状態の改善向上を目的とする.

1. 背景
近年の研究で, 夜間に電子機器の画面から発せられるブルーライトや, 照明などの人工光を浴びることが睡眠に悪影響を及ぼすことして問題視されている [1]. しかし, 近年のスマートフォンやコンピューターの爆発的な普及に伴い,これらを使用した作業に対して時間的な制約と場所的な制約が少なくなったことから, スマートフォン・パソコンなどの使用者の 21 時から 24 時の時間帯における使用率が非常に高くなっており, 15 歳から 29 歳における使用者のうち 7 割以上がこの時間帯に使用しながら活動していることがわかっている [2](図 1). このことから, 現代の生活では夜

図 1 スマートフォン・パソコンなどの使用時間帯別行動者率
総務省, 平成 28 年社会生活基本調査, 生活時間に関する結果, 結果の概要, p19, 図 6-5 より引用

間に人工光を浴びながらの活動を抑えることは難しい. そこで, 本研究では人工光である部屋の照明光に着目して, 光環境の構築によるユーザーの活動状況のフィードバックをインタラクティブに行うシステムを提案する.

2. 目的
本研究は, ユーザーの夜間活動中に室内照明の調光をインタラクティブに行うことで, 快適な活動環境の構築と活動状況に対するアラートを自動で行うシステムの開発と評価を目的とする. 光環境が人間に与える影響に関する研究は数多くされており, 集中しているときとリラックスしているときの光環境に対する雰囲気評価が違うことも明らかとなっている [3]. 本研究では, これらを参考にデスクワーク中において最適な光環境を調査し, ユーザーの活動状況に合わせてそれの自動構築を行うことで, ユーザーにとって負担の少なく, また活動効率の向上が測れる活動環境の実現を目指し, 室内全体の光環境への応用を測る. また, パソコンやスマートフォンなどの情報機器を使用しながらの†1

現在，公立はこだて未来大学© 2019 Information Processing Society of Japan

活動に対して, 光環境の変化によるアラートを行うことで399

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休息を促し, ユーザーの身心状態の改善向上を測る.

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目しする. また, この関連研究では, 光の照度による休憩タ
イミングの提示では, 自然に休憩を取りたいと思わせることができないと主張されていた. そこで本研究では, ユーザーの身心の状態を検出するための身体的指標として, 人間の体勢に着目し, インタラクティブに光環境を構築することで, 自然と安らぐ活動環境の実現を目的とする.

図 2 本研究のユーザー体験イメージ

4. 提案手法
4.1 プロトタイプ製作
本研究で開発するシステムのプロトタイプとして, デスクワーク中の疲労時における姿勢を非接触測定により検出

3. 関連研究し, その結果に対応した光環境の構築を自動的に行うシステムを組み込んだ間接照明を作製した (図 3).

本研究の関連研究として, 東川ら [4] による, デスクワー
ク時における疲労蓄積検出と適切な休憩タイミングの提示を瞬目に基づいて検討した研究を挙げる. この研究では,VDT(Visual Display Terminals) 機器を使用した作業を対象として, 外部観測可能な身体的指標をもとにオフィスワーカーが疲労を感じるタイミングを検出して, そのタイミングで休憩が促されるような提示をする手法を提案している. 実験では, デスクワーク時の VDT 作業中に, 被験者が疲労を感じたときに発話してもらい, そのタイミングとセンサによって検出した被験者の瞬目との関係性を明らか

図 3 プロトタイプ照明にしている. 結果として,VDT 作業中の瞬目をもとにした
適切な休憩タイミングの検出は, 「実際の累積瞬目数の変疲労時における身体の変化は主に, 顔・眼・口・姿勢に現化」と「一定量で累積瞬目数が上昇していくと仮定した場

れ, 姿勢に関しては, 頭部の前傾と, もたれかかった傾座位合の累計瞬目数の変化」との差のグラフの山または谷に疲が変化として現れる [4] . そこで, プロトタイプでは, 作業労を感じたタイミングが一致している. また, 一定量で累に使用するパソコンの画面上部に距離センサ, 椅子の背も積瞬目数が上昇していくと仮定した場合の累計瞬目数の変たれ部分に三軸加速度センサを取り付け, 得られた値から化は, 30 分以上経過すれば疲労を感じるタイミングの検出疲労時の姿勢を検出した. システムの回路図を図 4 に示す.に利用できる可能性があることを示している. そして, この研究では休憩タイミングの提示において, オフィスワーカーに自発的に休憩を取ることを目的としているため, 光の照度や音楽で提示する方法は条件を満たさないとし, 他の方法を提案している. その方法が, オフィスワーカーが疲労を感じたタイミングで, コーヒーの存在を香りで認知させるという方法である. 著者は, コーヒーを飲むという行為が一般的に休憩時に取る行為として考え, コーヒーを飲みたい, つまり, 休憩を取りたいという方向へユーザーの意識を向けることができると主張している. しかし, この研究の実験だけでは, 休憩を取りたいと思うタイミングを瞬目の特徴から検出することは, 信頼性に欠けると考えられ

図 4

プロトタイプ回路図る. また, コーヒーの香りによって自発的に休憩を取らせるという手法には, ユーザーのコーヒーに対する印象が大

また, , 照明の色調は, 照明光色がヒトに及ぼす影響に関きく関わってくる. コーヒーがあまり好きではなかったり,する実験 [5] より, 疲労時における姿勢が検出されたときにいつもコーヒーの香りが広がっているオフィスで働いていは, 最も安らぎを感じられる赤味のある暖色系の光に調光たりする人には, 効果が無いと考えられる. 本研究は, ユーし, それ以外の姿勢のときには, 最も集中できるシアンに近ザーの内面的特性にあまり左右されない部屋の光環境に着い寒色系の光に調光するシステムを構築した. 作成した光© 2019 Information Processing Society of Japan400

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また, 得られた評価値のグラフを表 1 及び表 2 に示す.

色を図 5 に示す.

表 1

図 5

集中度合いの VAS 評価値

プロトタイプの LED 光色

照明にはフルカラー LED を使用し , これと加速度セン
サと距離センサを Arduino に接続することで, 姿勢の変化によって検出された値による LED の色調の制御を行った.
さらに, 照明光色の変化はストレスの原因となる [5] ことを

表 2

リラックス度合いの VAS 評価値考慮し, 色調はゆっくり移り変わるように制御した. また,プロトタイプの使用中における実際の光環境の様子を図 6に示す.

表 1 より, 被験者 2 は寒色の光環境下において, とても集中できると示したが, 表の全体を見ると「集中できる・できない」に関して, 暖色と寒色の間に有意な差は見られなかった. また, 表 2 より, 被験者 2 及び被験者 3 は, 寒色の光環境下でとてもリラックスできることを示した. 比べて
被験者 1 及び被験者 4 は, 暖色の光環境下でとてもリラックスできることを示し, 被験者 3 はまったくリラックスで
図 6

プロトタイプ照明で構築した光環境の様子きないことを示した. 表 2 に関しても, 表の全体を見ると「リラックスできる・できない」に関して, 暖色と寒色の間に有意な差は見られなかった.

4.2 予備実験制作したプロトタイプを使用して, 光環境に対する主観的な評価を得るための予備実験を, 健常者である 21 歳及び22 歳の男性 4 名を対象に行った. 被験者には, 作業として5. 今後の展望
5.1 照明システムの制作

プロトタイプである照明が置かれたデスク上で本を読んでプロトタイプを基に, 実用的なデスク用照明とそれを制もらった. そして, その最中に照明の色温度を変えること御するシステムを制作する. 照明には 1W ハイパワーフル

で, 暖色と寒色の光環境を構築し, 作業中におけるそれぞれカラー LED を使用し, デスク上とその付近を作業に支障がの光環境下での主観的な評価を, 視覚的なアナログスケー出ない照度で照らせるようにする. 本システムはプロトタルである VAS(Visual Analogue Scale)[6] によって行った.

イプと同様に, 椅子の背もたれに設置する加速度センサと,下の図 7 の様な 100mm の直線を用意し, 「落ち着く」, 「集PC のディスプレイ上部に設置する距離センサでユーザー中できる」の 2 項目についてどの程度感じるかを被験者がの活動姿勢を検出し, 自動的に照明の調光を行う. また, 暖印を付け, 直線の左端からの距離を測り, 評価値として得た.

色光と寒色光は予備実験と先行事例を基に再調整を行い,よりユーザーにとって心地の良い光環境を構築し, 活動状況に合わせてそれを自動で変化させる. さらに, 光環境に対する雰囲気評価には照度も影響する [3] ことを考慮し, 光センサモジュールで照明の照度を計測し, 色温度だけでなく照度の調整も活動状況に合わせて自動で行う機能を実装

図 7 VAS 評価シートの例© 2019 Information Processing Society of Japanする.

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5.2 デモ用模型の制作

ぼす影響の検討」, 日本色彩学会誌, 41 巻 3 号, p145-148,(2017).

本研究では, 制作した照明システムを部屋全体の空間に応用することが目標であるが, 研究の規模が大きく難しい[6]

中島真由美, 「疼痛アセスメントにおける Visual Analogue
Scale：VAS 使用に関する文献レビュー」, 聖泉看護学研究,4 巻, p83-89, (2015).

[7]

芝垣佑美・小川梢・萩原啓, 「眠気とリラックス状態の差異明確化のための生理指標の検討」, 計測自動制御学会論文集, 46 巻 1 号, p65-71, (2010).と考え, デモ用の部屋の縮尺模型と照明を制作し, 光環境の雰囲気を評価することにする. デモ用の照明は, デスク用照明システムと同様に, 作業する椅子とパソコンに設置したセンサと連動させ, 光環境の自動構築を行う. 模型デモによって, 室内の光環境と雰囲気の変化を見て実際の部屋での使用をイメージすることで, 本研究の有用性を評価する.

5.3 評価実験
本研究で開発する照明システムを使用して, 作業中の光環境に対する主観的な評価を得るために, 健常な大学生 8名を対象とした評価実験を行う. 作業時間は, 芝垣ら [7] の実験を参考に, 人間の生理的指標から認知パフォーマンスの変化が見ることができる 30 分間とする. 作業内容は, 被験者が持ち合わせている授業の課題等の作業を, 本システムを使用しながら行ってもらう. その際に, その作業の内容を, 「認知的活動」, 「リラックス」, 「リラックスしながらの認知的活動」の 3 つのどれかに分類してもらい, その作業中における光環境の雰囲気を被験者の主観で評価してもらう. このとき, パソコンを使用しながらの作業であった場合, ユーザーの活動姿勢に応じて光環境の変化によるアラートを行い, それに対する印象の調査も行う. また, 本を読む又は絵を描く作業を「リラックス」の作業としてこちらで用意し, 被験者に本システムを使用しながら行ってもらう. この作業は 15 分間行ってもらい, これも同様に評価してもらう. 評価方法は予備実験と同様に VAS を使用し, こちらで用意した項目についてどのくらい感じたかを記入してもらい, それを光環境に対する評価値として取得する. 評価実験の結果から, 光環境が作業中におけるユーザーの気分に及ぼす影響を考察し, 本システムの評価とより良い光環境の構築方法を検討する.
参考文献
[1]

綾木雅彦・森田健・坪田一男, 「住宅照明中のブルーライ
トが体内時計と睡眠覚醒に与える影響」, 住総研研究論文集, 42 巻, p85-95, (2016).

[2]

総務省, 平成 28 年社会生活基本調査 生活時間に関する結果, 結果の概要, http://www.stat.go.jp/data/shakai/
2016/pdf/gaiyou2.pdf, (参照 2018-12-21).

[3]

八十住浩明・西川恭子・川北桂三・坂口敏彦, 「照度・色温度が在室者の雰囲気評価に及ぼす影響」, 照明学会誌, 78
巻, Appendix 号, p259,(1994).

[4]東川知生・山本景子・倉本到・辻野嘉宏, 「デスクワーク時における瞬目に基づく疲労蓄積の検出と適切な休憩タイミングの提示」, 研究報告ヒューマンコンピューターイン
タラクション, 1 号, p1-6, (2012).

[5]小田原健夫・三栖貴行・渡部智樹, 「照明光色がヒトに及© 2019 Information Processing Society of Japan402