Straw-like User Interface(SUI)：吸飲感覚提示装置
橋本悠希，小島稔，永谷直久，三谷知晴，宮島悟，稲見昌彦
電気通信大学 知能機械工学科
１．はじめに及び音が発生する際の振動が挙げられる。このこ

口唇は触覚を最も鋭敏に感じる部位の一つでと音を記録し、装置を用いて再生することでリアあり、身体の中でも特に高度な触覚センサである

リティの高い吸飲感覚が提示できると考えられる。

指と同等の触覚認知能力があるとされている[1]。

このうち SUI では、ストロー内の圧力変化を再現

このことから、口唇への感覚提示は可能性に富むし、ストローを震わせて唇に振動を伝えることを研究分野であるといえる。本研究では、口唇への行う。音声は、SUI の動作に合わせて PC から出感覚提示手段として、口を用いて行う動作である力する。

「吸い込む」行為に着目し、吸飲感覚提示装置：

SUI は、圧力センサ、弁及び弁を制御するソレ

Straw-like User Interface(SUI)を開発すると共に実ノイド及び R/C サーボ（カムホーン付ラジコン用）、験を通して評価を行った。

スピーカから構成されている。
ストロー

２．Straw-like User Interface(SUI)
近年、口を使ったインタラクションとして息をスピーカ使用したものが見られるようになった。
圧力センサ

伊賀らによる「kirifuki」[2]は、呼気・吸気を利ソレノイド

R/Cサーボ用した GUI 操作環境の研究である。また、浅井ら

カム

弁による「Jellyfish Party」[3]は、ストローガンと呼ばれるデバイスに息を吹き込み、HMD を通してＳＵＩの概観

ＳＵＩの構成図１： SUI

現実空間内にシャボン玉の CG を浮かべることが出来るインストレーション作品である。
口に感覚を提示する研究としては、岩田らによ

圧力変化は、SUI に取り付けられた弁の開閉をる食感提示[4]がある。これは、咀嚼感に注目して制御することで行っている。吸飲している際に弁食品の力学的物性を提示するという新たな試みをを閉じるとストロー管内の圧力が上がり、弁を開行っている。

くと圧力が下がる。このことから、弁を自在に制本研究では、人間にとって生得的な動作の一つ御することで様々な圧力変化を生み出すことがでである「吸い込む」行為に着目し、吸飲感覚を提きる。弁はソレノイドと R/C サーボを制御するこ示することを試みた。この「吸い込む」行為には、とで動作させている。ソレノイドは弁の開閉を行液体であっても固体であっても対応できるというう。弁の開閉速度と開閉間隔を制御することで圧優れたメリットがあり、どんな食品に対しても感力変化の波形を生成している。また、R/C サーボ覚を提示することが可能である。

は管と弁の間に僅かな隙間を作ることに使用して食品を吸飲する際、吸飲感覚を感じる要素としいる。R/C サーボにカム状のホーンを取り付けてて、口内の圧力変化、物体の衝突や摩擦による音回転させることでカムが弁を押し、隙間の大きさとから、実際の食品を吸飲し、その際の圧力変化を変化させることができる。こうすることで、滑Straw-like User Interface

らかな圧力変化や圧力の最大変化量設定を可能とYuki Hashimoto, Minoru Kojima, Naohisa Nagaya,

している。

Tomoyasu Mitani, Satoru Miyajima, Masahiko Inami

振動は、スピーカにストローを密着させて出力

The University of Electro-Communications Department ofし、スピーカの震えをストローを通じて口唇に直Mechanical Engineering and Intelligent Systems接伝えることで行っている。スピーカは、音声がほとんど出ないように加工した。これによって、まず、実際に食品を吸飲して圧力を測定した。次スピーカに出力すると大きな振動を得られ且つ音に、食品の圧力データを用いて SUI を動作させ、を極めて小さくすることが可能である。

ストロー内の圧力を測定した。SUI での吸飲時、データの記録では、圧力変化と音を記録した。

吸飲力によらず一定時間感覚提示するように設定

圧力変化は、圧力センサを装着したチューブをスした。被験者には、両方の場合とも思い切り吸飲トローに装着し、実際に吸飲した際の値を PC でするよう指示した。

記録した。

5.0
Pressure[kPa]

収得した。音は、ピンマイクをストローに装着し、0.0-5.0-10.0-15.0
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Time[s]Pressure[kPa]5.0

図２： 記録の様子

0.0-5.0-10.0-15.0
0

0.2 0.4 0.6 0.8

11.2 1.4 1.6 1.8Time[s]

図４： 上：実測圧力変化 下：提示圧力変化

３．実装
SUI を使用した体験システムは、吸飲感覚を提示する SUI、SUI を制御する回路、音声出力や画像表示など処理する PC で構成されている。

実際に食品を吸飲した場合の最大圧力変化は、11.6[kPa]であった。これに対し、SUI で再現した体験者は、吸飲する食品を選択して PC に入力場合の最大圧力変化は 10.7[kPa]だった。よって、する。PC は入力を受けてマイコンに食品データを圧力変化量はほぼ満たしているといえる。また、送信し、マイコンは SUI の動作パターンを決定す

圧力変化の周期については、SUI の周期が最高でる。その後 SUI を用いて吸飲すると、圧力センサ

約 11[ms]と実測値の最高周期と同程度であった。

がそれを感知して SUI を制御する。動作中は PC

よって、圧力変化における周期の再現性もあることシリアル通信を行い、SUI の動作と PC から出とが確認された。

力される画像や音を同期させる。
５．おわりにＳＵＩ（Straw-like User Interface）
ソレノイド

本研究では、口唇への感覚提示を提案し、口唇

スピーカ

R/Cサーボ
吸飲感覚の提示への感覚提示の一つである吸飲感覚提示を SUI とＰＷＭ制御

圧力センサ

吸飲の検出

音声出力して実装した。今後、制御の改良などでよりリアデータの分析リティの高い吸飲感覚の提示を目指す所存である。

回路
マイコン

アンプ

食品選択
食品情報の伝達

体験者

圧力情報の伝達

音声出力

音声出力

[1]大地陸男：生理学テキスト第４版，2003

PC
画像出力

参考文献

キーボード

[2]伊賀総一郎，伊藤英一，安村通晃：Kirifuki 呼スピーカ
ディスプレイCPU

図３： システム構成図

気・吸気を利用した GUI 操作環境の提案，情報処理学会研究報告，2000-HI-87，pp.49-54，2000[3]K.Aasai, Y.Okuno, H.Kakuta and T.Takayama:

４．実験
圧力変化における SUI の再現性を検証するため、

Jellyfish Party Blowing Soap Bubbles in Mixed
Reality Space, Proc.ISMAR03, pp.358-359, 2003

実際の食品を吸飲した際の圧力変化と、SUI を用[4]森谷哲朗，矢野博明，岩田洋夫：食感呈示装置

いた際の圧力変化を比較する実験を行った。今回の開発，日本バーチャルリアリティ学会第８回大は、実験する食品を生卵とした。

会論文集，pp.17-20，2004