複数人ユーザ間における身体接触を検知する電子楽器システムを事例としたセンシングモジュールの開発
馬 場 哲

晃†

牛 尼 剛 聡 ††富 松潔 ††Development of a Sensing Module for detecting Combination ofUsers’ Touching, As a Case of Electronic Musical Instruments
Tetsuaki Baba,† Taketoshi Ushiama†† and Kiyoshi Tomimatsu††

1. は じ め に

1.1 流入電流の安全性
JIS T 0601-1 医用電気機器-第一部：安全に関する

本稿では，身体接触を電子楽器インタフェースに応

一般要求事項によれば人体への許容漏れ電流は 10µA

用したインタラクションシステム1)2) を発展させ，複以下とされている．そこで試作したセンサデバイスを数ユーザ間の身体接触検知を実装した電子楽器事例及プロトタイプへ実装する際には，ユーザへの漏れ電流びその手法を述べる．筆者らが提案した従来の接触検をそれ以下となるように設計した．ただしペースメー知手法では，ユーザの一人が電流のアウトプット，残カ等の機器を体内に埋め込んでいるユーザには，そのりのユーザがインプットとなる仕組みであった．この利用を制限する．

ためユーザが 3 人以上の場合，図 1 左に示すインプッ
トにつながれたユーザ 2,3 同士の接触を検知できない

2. センサモジュールの実装問題があった．この問題を解決するため，図 1 右に示組み合わせセンサデバイスの試作にあたり，ユーザすような，ユーザが接続される電極の Input/Outputの足もとから生じるアースノイズの影響を考慮する必を高速に切り替えることで複数人の接触を検知する手要がある．そこで回路図を設計したのち，試作したセ法を提案する．

ンシングモジュールを用いて予備実験を行った．各電極の I/O 切り替え直後に接触のチェックをするだけ
では，アースノイズの影響から，正確な検知ができなかった．これは，入力回路部のトランジスタを ON 状態にするために，ユーザの身体に蓄積される電荷量が一定量に達する必要があり，出力に切り替えた直後では十分な電荷量が身体に蓄積されていない為であると考えられる．また接触判定のチャタリング処理の有無も影響していると考えられる．そこで I/O 切り替え後の待ち時間を t1 ，チャタリング間隔時間 t2 をとし，接図 1 左：従来の手法．ユーザ 2,3 同士の接触が検知できない．
右：本手法．Input/Output(I/O) を高速に切り替えて，複数人の組み合わせを検知する

触検知が正しく行える t1 , t2 の値を実験により求めた．

2.1 実

験

試作したセンシングモジュールを基に，最適な t1 , t2
† 首都大学東京システムデザイン学部
Faculty of System Design, Tokyo Metropolitan University†† 九州大学芸術工学研究院
Faculty of Design, Kyushu University

に関する知見を得るべく実験を行った．ユーザのアースノイズが接触検知の正確性に大きく影響するため，履物時と裸足時の 2 の場合に分けて実験をおこなった．電極板を 5 つ用意し，5 C2 = 10 の各組み合わせ

情報処理学会 インタラクション 2009表2をセンシングモジュールが順に検知する．2 人の被験者が電極板に触れ，お互いの手を載せた状態で，その接触を正確に検出できているかを調べる．実験試行時の概観を図 2 に示す．この試行を t1 , t2 を変更しながら繰り返し，アースノイズの影響を受けずらい最適な値 t1 , t2 を探る．なおセンシングモジュールの電源はt1 \ t2
0.10.51234511495
834
192781484378

エラー数計測結果 (裸足) –結果 B
2.5
250
200
18012245266332
1800007.5258
7190000010200
1340000012.5
1383011047040515126
132
443322458

バッテリから供給される．
にくいことが見て取れる．t1 に関して，結果 A,B 共に 2,3,4,5 の場合は大差が見られない．t2 では 2.5〜10 の間でエラー回数が減っているが，チャタリング間隔を大きく取りすぎると，エラー回数は増加している．この結果を踏まえ，反応速度と正確性の観点から

t1 = 3, t2 = 7.5 を実装値とした．
図 2 各電極を人体を用いて通電させることで，正しく組み合わせが検知できたかをコンピュータ側で記録する．

3. アプリケーションモデル開発したセンシングモジュールを電子楽器アプリ

2.2 エラー回数計測結果ケーションモデルに実装した．図 3 に外観を示す．本

前述より，t1 = 0 ではセンシングモジュールが体のグリップ電極を各ユーザが一人ひとつ握り，他の正しく機能しないことが分かっているため，t1 =ユーザの身体に触れることで様々な電子楽器音を奏で0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5[ms] の場合で行った．チャタリンることができる．本モデルは 4 人まで参加できるため，

2)

グ間隔においてはこれまでの経験的知見を踏まえ，6 通りの組み合わせ接触を検知する．

t2 = 1, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15[ms] の場合とした．各
t1 , t2 の計測する最大値をそれぞれ 5, 15[ms] としたのは，他の処理も含めた場合，インタラクションと音のズレが 30[ms] 以上にならない為の配慮である．t1 , t2の計 49 試行の組み合わせを，それぞれ履物と裸足の場合で実験した．各試行では，二人の被験者が各 1,2チャネルに電極を介して接続され，相手と手の平を合わせた状態で 10 秒間静止してもらう．この間にノイズの影響により ON/OFF を繰り返す場合や，または

図 3 左：アプリケーションモデル表面，右：裏面

他のチャネルからの出力等の関係のない出力回数をカウントし，エラー数とする．結果を表 1,2 にまとめる．

1 を結果 A，2 を結果 B とする．なお測定時の室内環業にご協力頂いた，首都大学東京システムデザイン学

境は，室温 28.4 ℃，湿度 51 ％．
表1t1 \ t20.10.5
123452.3 考部，渡邊義徳氏に感謝いたします．

エラー数値計測結果 (履物) –結果 A

11600
11016232020
42.538174000005326
240
400007.5278
55
20000

謝辞 アプリケーションモデル制作における木工作

10231
170
10000012.5
153
44103
33026015120
98
46022836察

先の表より，エラー回数が 0 となった場合は結果

A では 20，B では 15 回である．結果 A の履物を履いた場合の方が，ユーザはアースノイズの影響を受け

参 考文献1) 馬場哲晃, 富松潔. Freqtric drums/strings:人と触れ合う電子楽器デバイスの実装. インタラク
ション 2006 論文集, pp. 61–62. 情報処理学会シンポジウム, 2006.
2) 馬場哲晃, 牛尼剛聡, 富松潔. Freqtric drums :他人と触れ合う電子楽器（音楽インタフェース, ＜特集＞インタラクション技術の原理と応用）. 情報処理学会論文誌, Vol.48, No.3, pp. 1240–1250,20070315.