家庭用プリンターでウェアラブルデバイスが作れるDIY時代の到来

Soft Inkjet Circuits: Rapid Multi-Material Fabrication of Soft Circuits

2019年にNew Orleansで開催されたACM Symposium on User Interface Software and Technology(UIST)のBest paper awardに輝いた論文です。

ソフトインタラクティブデバイスの人気が高まっているにもかかわらず、その製造は複雑で時間がかかります。 従来のデスクトッププリンター、つまり家庭に広く普及しているインクジェットプリンターを使用して、ソフト回路を製造できるプロセスを提案しています。 伸縮性、超薄型、高解像度で、プロトタイピングに使用される多種多様な材料と統合された回路のインクジェット印刷をサポートしてくれる強力なツールです。家庭でのプロトタイピングツールとして、比較的安価なコストで新しいインタラクションを提案できる、唯一のツールかもしれません。

論文では、導電性および導電性を含むマルチマテリアルデバイスを実現するために、家庭用のインクジェットプリンタでマルチインク機能印刷を導入しています。インクを分離し、インクと基材と回路の弾力性との互換性を高めるためのDIY技術を紹介しており、タトゥーペーパー、テキスタイル、熱可塑性樹脂など、幅広い素材に回路を形成できます。伸縮性のあるデバイス、電子テキスタイル、ボディベースのインターフェイス、および再形成可能なインターフェイスを実現するための用途が広いことを示しています。

アプリケーション事例だけでなく、使用するインクのクライテリアや、実際プリントする紙の種類を振り、銀インクとPEDOT:PSS（チオフェン系導電性高分子）を塗った際のシート抵抗値の差分を観測していたり、断面SEMを確認するなどの必要なデータ取得も行なっているため、良い情報がまとまっていると思います。

本論文で提案しているアプローチは、いずれパーソナライズされたインターフェイス、ウェアラブル、インタラクティブなタトゥーを印刷するというビジョンを目指したものと言えます。

[1] : Khan, A., Roo, J. S., Kraus, T., & Steimle, J. (2019, October). Soft Inkjet Circuits: Rapid Multi-Material Fabrication of Soft Circuits Using a Commodity Inkjet Printer. In Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 341-354). ACM.

URL : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3347892

色が変わるカメレオンが作れるフォトクロミックインク

Photo-Chromeleon: Re-Programmable Multi-Color Textures Using Photochromic Dyes (Preview)

2019年にNew Orleansで開催されたACM Symposium on User Interface Software and Technology(UIST)のBest paper awardに輝いた論文です。

本論文では、単一のマテリアルのみから作成される再プログラム可能なマルチカラーテクスチャを作成する方法を提案しています。特定の波長の光にさらされたときに外観を透明から着色に切り替えることができるフォトクロミックインクの使用に基づいており、シアン、マゼンタ、イエロー（CMY）フォトクロミック色素を単一の溶液に混ぜ、各色素の異なる吸収スペクトルを活用することにより、溶液の各カラーチャネルを個別に制御できる、と報告しています。応用範囲は広く、アクセサリーをその日の気分で変えたり、同じ日の色々なシチュエーションに合わせたカラーを選定するなど、実際のユーザーの生活に即した形で、任意に色を変えられる所が、本研究の面白い部分となっています。

論文中で、マテリアルの混合手順、光源の変更、および各カラーチャンネルを制御するアルゴリズムについて説明しており、実験の結果を示してくれているため、読者には非常にわかりやすい論文となっています。
詳細な内容には触れませんが、各色でどの時間程度で消失するかなど、非アクティブまでの時間が異なっており、このあたりは考察や材料変更が必要の可能性はあるかもしれません。

ただ、適用可能なアプリケーション例を豊富に紹介してくれており、実社会に実装できうる部分に近い研究内容になっています。

[1] : Jin, Y., Qamar, I., Wessely, M., Adhikari, A., Bulovic, K., Punpongsanon, P., & Mueller, S. (2019, October). Photo-Chromeleon: Re-Programmable Multi-Color Textures Using Photochromic Dyes. In Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 701-712). ACM.

URL : http://groups.csail.mit.edu/hcie/files/research-projects/photochromeleon/2019-uist-photochromeleon-paper.pdf

導電性の糸が紡ぐ新しいユーザーインターフェースの研究

UIST 2019 – Tessutivo: Contextual Interactions on Interactive Fabrics with Inductive Sensing

本技術はUIST 2019のTechnical Paper Session: Knitting, Weaving, FabricsのSessionで紹介されており、本記事では論文を紹介します。

本論文では、Tessutivoと呼ばれるインタラクティブファブリック上のコンテキストの相互作用のための接触ベースの誘導センシング技術を提案しています。鍵やコイン、電子機器など、家庭や職場でよく見られる導電性の物体（主に金属）を認識します。導電性の糸で作られた6 x 6のらせん状のコイルを含むプロトタイプを作成し、4層のファブリック構造に縫い付けました。新しいインダクタンス近似式に基づいて感度を最大化するために、コイル形状パラメーターを慎重に設計しました。10人の参加者による調査を通じて、27の一般的なオブジェクトにわたって提案されたセンシング手法のパフォーマンスを評価しました。オブジェクト認識のリアルタイム精度は93.9％でした。
インタラクティブなファブリック上のオブジェクト認識のための新しいセンシング方法論を提示し、インタラクティブファブリックの入力インターフェースをさらに拡大する可能性があると、著者らは考えているようです。

[1] Gong, J., Wu, Y., Yan, L., Seyed, T., & Yang, X. D. (2019, October). Tessutivo: Contextual Interactions on Interactive Fabrics with Inductive Sensing. In Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 29-41). ACM.

URL : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3347897

小麦粉を使った食品の変形をコントロールした新しい形のインタラクション

Morphlour: Personalized Flour-based Morphing Food Induced by Dehydration or Hydration Method [1]

本論文では、シェフと本物の材料（小麦粉など）を自律マシンと異種混合物（ゲルなど）に置き換えるのではなく、従来の食品を新しいHCI機能で強化する、パーソナライズされたモーフィングフードについて報告しています。
2つの一般的な調理方法：脱水（例：ベーキング）または水和（例：水の蒸発）中に食品をモーフィングする設計により、練りおよびシート化された小麦粉ベースの生地のユニークな変換メカニズムを生成した、と報告しています。

今回提案している手法は、新規でシンプルなメカニズムであり、詳細な実験を経ることで、カスタマイズされた設計ソフトウェア、ユーザーの介入を含むハイブリッド製造プロセスを提示しています。
同時にアプリケーションは、小麦粉ベースのモーフィング食品の潜在的なデザインスペースを示すために開発さしたそうで、ベーキングと蒸発の両方のMorphlourの例は、形状を変更する特性を実現するように設計されています。本物のパスタのフラットパッケージ機能に加えて、食品などの新しいユースケースシナリオも提案してくれています。

食品に対しての取り組み、という観点が非常に興味深く、同時に論文中でも、食べ物は、料理人や料理人を変え、インタラクションするメディアと表現しています。近い将来、フードを使ったエンタテインメントなどに応用されるかもしれません。

最後になりましたが、本研究はカーネギーメロン大学の研究チームによって行われ、2019年度のUISTにて寄稿されたものです。

[1] : Tao, Y., Do, Y., Yang, H., Lee, Y. C., Wang, G., Mondoa, C., … & Yao, L. (2019, October). Morphlour: Personalized Flour-based Morphing Food Induced by Dehydration or Hydration Method. In Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (pp. 329-340). ACM.

URL : https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3347949

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