(57)【要約】【課題】ウェアラブルコンピュータ用に好適であり、且つ安価な入力デバイスを提供する。また、ウェアラブルコンピュータを操作するのに適した入力方法を提供する。さらに、そのような入力デバイスを備えたウェアラブルコンピュータを提供する。【解決手段】外部の出力デバイス４０に制御命令γを出力するための入力デバイス１００であって、身体に外科的に形成した人工開孔部に装着され、人工開孔部の形状変化を検知する光学式センサ１０と、光学式センサ１０からの検知信号αに基づいて、外部の出力デバイス４０を制御する制御部２０と、を備え、光学式センサ１０は、人工開孔部の所定位置に配置される検知素子１１と、人工開孔部に当接するとともに検知素子１１を包囲する弾性部材１２とを備える。【選択図】図１２
2014112450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力デバイスであって、
身体に外科的に形成した人工開孔部に装着され、前記人工開孔部の形状変化を距離の変化として検知する光学式センサと、
前記光学式センサからの検知信号に基づいて、前記外部の出力デバイスを制御する制御部と、
を備え、
前記光学式センサは、前記人工開孔部の所定位置に配置される検知素子と、前記人工開孔部に当接するとともに前記検知素子を包囲する弾性部材とを備える入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力デバイス、当該入力デバイスを備えたウェアラブルコンピュータ、及び外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、身体に装着してハンズフリー操作を可能とするウェアラブルコンピュータの開発が様々な方面で行われている。このようなウェアラブルコンピュータにおいては、昨今の半導体技術、及び通信技術の進歩により、演算能力や記憶能力をネットワーク側に持たせることが可能となってきた。このため、今後、ウェアラブルコンピュータ側に求められる主要な機能は、ヒューマンインタフェース（すなわち、入力デバイス、及び出力デバイス）である。このうち、出力デバイスは、例えば、ヘッドマウントディスプレイや骨伝導ヘッドフォンとして既に開発されている例が幾つか見られる。ところが、ウェアラブルコンピュータに好適に使用される安価な入力デバイスの開発例は、未だ見当たらないのが現状である。
【０００３】
一方、ウェアラブルコンピュータの入力デバイスとして用いられるものではないが、ハンズフリーで情報を得ることが可能な装置の例として、人が食物等を咀嚼する際の回数を計測する咀嚼回数計測装置がある（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００４】
人が食物等を咀嚼すると、顎の動きに伴って外耳道の筋肉が動く。そこで、特許文献１の装置では、この筋肉の動きによる外耳道内の圧力変化を外耳道内に挿入した圧力センサで検知し、圧力変化の回数を咀嚼回数として計測している。
【０００５】
特許文献２も上記特許文献１と同様の原理であるが、咀嚼に伴う外耳道の動きを検知する圧力センサとして、微圧センサ、圧電センサ、押圧センサを用いることが記載されている。
【０００６】
特許文献３も基本的には上記特許文献１及び特許文献２と同様の原理であり、咀嚼により派生する動きを検知するセンサを備えている。このセンサとして、張力検出センサ、筋電圧検出センサ、圧力検出センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２１３５１０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１８８６２号公報
【特許文献３】特開平７−１７１１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、先に述べたように、上記特許文献１〜３の装置は、そもそもウェアラブルコンピュータの入力デバイスとして使用することを全く意図していない。仮に、ウェアラブルコンピュータの入力デバイスとして使用すると、上記特許文献１〜３の装置は、何れも外耳道内の圧力変化を検知するセンサを使用しているため、使用環境（外耳道のサイズ、外耳道の形状、装着状態等）の違いによって検知結果にバラツキが発生し易い。このため、確実な操作が求められるウェアラブルコンピュータの入力デバイスには不向きである。
【０００９】
また、外耳道内の圧力変化を確実に検知するためには、圧力センサを装着者の外耳道にしっかりと圧入する必要があるが、これによって装着者は不快感を抱くようになる。このため、長時間の装着は困難である。この点においても、上記特許文献１〜３の装置は、ウェアラブルコンピュータの入力デバイスとして適さないと言える。
【００１０】
なお、圧力センサを用いた上記特許文献１〜３の装置は比較的コストが高く、構造も複雑になり易い。このため、より安価で且つ簡素な入力デバイスの開発が望まれている。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェアラブルコンピュータ用に好適であり、且つ安価な入力デバイスを提供することにある。また、ウェアラブルコンピュータを操作するのに適した入力方法を提供することにある。さらに、そのような入力デバイスを備えたウェアラブルコンピュータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係る入力デバイスの特徴構成は、
外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力デバイスであって、
身体の自然開孔部に装着され、前記自然開孔部の形状変化を距離の変化として検知するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて、前記外部の出力デバイスを制御する制御部と、
を備えたことにある。
【００１３】
本構成の入力デバイスによれば、センサ部が身体の自然開孔部に装着されるので、外部光等の外乱要因を極力排除した環境下で、当該自然開孔部の形状変化を検知することが可能となる。その結果、センサ部から信頼性の高い検知信号が安定して得られ、得られた検知信号に基づいて、外部の出力デバイスを高精度に制御することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記センサ部が、光学式センサ、又は音響式センサを含むことが好ましい。
【００１５】
本構成の入力デバイスによれば、光学式センサ、又は音響式センサを採用しているので、例えば、圧力センサのようにセンサ部自身を身体の自然開孔部に強く圧入させる必要が無い。このため、入力デバイスの装着者の不快感を低減することができる。その結果、長時間の装着が可能となり、ウェアラブルコンピュータの入力デバイスとして好適に使用することができる。
また、光学式センサを身体の自然開孔部に装着した場合、特に、外乱要因としての外部光の影響を良好に排除することができるので、入力デバイスとしての信頼性及び安定性がより向上する。
さらに、光学式センサを採用した場合、圧力センサ等と比較して入力デバイスの構造を簡素化することができ、しかもより安価に構成することができる。
【００１６】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記光学式センサは、反射型フォトセンサ、又はＦＢＧ型光ファイバセンサであり、前記音響式センサは超音波式距離センサであることが好ましい。本発明の入力デバイスが備えたセンサ部としてこれら既存のセンサを適用することで、より安価に入力デバイスを構成することができる。
【００１７】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記自然開孔部の形状変化は、前記センサ部を装着する者が、前記外部の出力デバイスの操作を意図して行った所定の動作に起因して発生する形状変化であることが好ましい。
【００１８】
本構成の入力デバイスによれば、センサ部を装着する者が、外部の出力デバイスの操作を意図して所定の動作を行うだけで、センサ部が自然開孔部の形状変化を検知して検知信号を生成することができる。
このように、本構成によれば、センサ部を装着する者の意図により、外部の出力デバイスを制御する入力デバイスを構築することができる。
【００１９】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記自然開孔部の形状変化は、前記センサ部を装着する者が、前記外部の出力デバイスの連続的な操作を意図して行った連続的な所定の動作に起因して発生する連続的な形状変化であることが好ましい。
本構成の入力デバイスによれば、センサ部を装着する者が、連続的な所定の動作を実行するだけで、外部の出力デバイスの連続的な操作を行い得るため、装着者の操作利便性がより向上する。
【００２０】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記自然開孔部が外耳道を含む外耳であり、前記所定の動作は、瞼の瞬き動作、眼球の動作、舌の動作、咀嚼動作、顔面の伸縮動作、及びこれら動作の組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００２１】
人が、瞼の瞬き動作、眼球の動作、舌の動作、咀嚼動作、顔面の伸縮動作、及びこれら動作の組み合わせからなる群から選択される少なくとも一つを実行すれば、それに伴って自然開孔部である外耳（外耳道を含む）の形状が変化する。そこで、本構成の入力デバイスでは、上記の動作に伴う外耳（外耳道）の形状変化を検知することで、外部の出力デバイスを制御するための制御命令を生成している。
このように、本構成によれば、センサ部を装着する者が簡単な動作を行うだけで外部の出力デバイスを制御することができるハンズフリーの入力デバイスを構築することができる。
【００２２】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記制御部は、
前記センサ部から受信した検知信号と、予め求めておいた物理量の変化を表す基準とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記外部の出力デバイスを制御する制御信号を生成する信号生成手段と、
を備えることが好ましい。
【００２３】
本構成の入力デバイスによれば、比較手段により、センサ部から受信した検知信号と、予め求めておいた物理量の変化を表す基準とを比較することで、制御命令を生成すべきか否かの判断材料とすることができる。そして、この比較結果に基づいて、制御命令を生成すべきと判断した場合、信号生成手段が、外部の出力デバイスを制御する制御信号を生成することができる。
【００２４】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記物理量の変化を表す基準は、外部の記憶媒体、又はネットワーク上に設けられたデータベースに格納されていることが好ましい。
【００２５】
本構成の入力デバイスによれば、物理量の変化を表す基準が、外部の記憶媒体に格納されている場合、入力デバイス側に記憶手段を設ける必要がないので、装置構成を簡素化することができる。
また、物理量の変化を表す基準が、ネットワーク上に設けられたデータベースに格納されている場合では、インターネット等のネットワークを通じて入力デバイスから外部の出力デバイスに何時でも何処からでも制御命令を送信することができるようになる。従って、近未来に実現すると期待されるユビキタスネットワーク社会において、好適な入力デバイスを備えたウェアラブルコンピュータを構築することができる。
【００２６】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記物理量の変化を表す基準は、（ａ）所定値以上の電圧の変化量として、（ｂ）電圧が変化した後、変化後の電圧が所定時間以上持続することとして、あるいは、一つ以上の前記（ａ）と、一つ以上の前記（ｂ）との任意の組み合わせパターンとして規定されることが好ましい。
【００２７】
本構成の入力デバイスによれば、物理量の変化を表す基準を、所定値以上の電圧の変化量とすることにより、センサ部が検知する自然開孔部の形状変化を確実に捉えることができる。その結果、制御命令（制御信号）を生成すべきか否かの判断を良好に行うことができる。また、上述の所定値以上の電圧の変化量に加えて、電圧の変化後に、その状態が所定時間以上持続したか否かを物理量の変化を表す基準とすれば、センサ部が検知する自然開孔部の形状変化をより確実に捉えることができる。
【００２８】
さらに、本構成の入力デバイスでは、より複雑な物理量の変化を表す基準を採用することも可能である。これは、一つ以上の（ａ）「所定値以上の電圧の変化量」と、一つ以上の（ｂ）「電圧が変化した後、変化後の電圧が所定時間以上持続すること」との任意の組み合わせパターン（すなわち、電圧の変動パターン）として規定されるものである。例えば、所定値以上に電圧が変化した後、その状態が所定時間以上持続し、その後さらに電圧が所定値以上変化したこと（この場合、（ａ）、（ｂ）、（ａ）の順に連続する変動パターン）をもって、センサ部が自然開孔部が形状変化したと検知することができる。このように、より複雑な電圧の変動パターンを物理量の変化を表す基準として採用すれば、制御命令（制御信号）を生成すべきか否かの判断を極めて良好且つ確実に行うことができる。
【００２９】
本発明に係る入力デバイスにおいて、
前記センサ部は、
前記自然開孔部の所定位置に配置される検知素子と、
前記自然開孔部に当接するとともに前記検知素子を包囲する弾性部材と、
を備えることが好ましい。
【００３０】
本構成の入力デバイスによれば、自然開孔部の所定位置に検知素子が配置され、その際、検知素子の周囲には自然開孔部に当接する弾性部材が設けられているので、センサ部は自然開孔部への装着状態であっても、弾性部材が変形することにより若干の移動が可能となる。このような移動を利用して、検知信号を増幅することができる。また、この移動による増幅は、電気的なものではなくセンサ部の機構に起因するものであるので、増幅後の信号はＳ／Ｎ比が優れた高品質の信号となる。
なお、検知素子を弾性部材が包囲しているため、入力デバイスの装着感が向上するという効果もある。
【００３１】
また、上記課題を解決するための本発明に係るウェアラブルコンピュータの特徴構成は、
上記の何れか一つに記載の入力デバイスと、
前記自然開孔部の性質に応じた情報を出力する外部の出力デバイスと、
を備えた点にある。
【００３２】
本構成のウェアラブルコンピュータによれば、外部の出力デバイスとして、入力デバイスを装着する身体の自然開孔部の性質に応じた情報を出力するものを採用しているので、入力デバイスと出力デバイスとの相性がよい。
また、本構成のウェアラブルコンピュータを用いれば、表情認識システムを構築することも可能となる。すなわち、入力デバイスのセンサ部が装着者の身体の自然開孔部の形状変化を検知し、制御部がセンサ部から受信した検知信号に基づいて装着者の表情を認識し、制御信号を外部の出力デバイスに出力するのである。このとき、外部の出力デバイスは装着者に向けて情報を出力し、その情報に対するリアクション（表情）が再度入力デバイスに入力され、それに基づいて新たな検知信号及び制御信号が生成される。このように、ウェアラブルコンピュータと装着者との間において、いわゆるバイオフィードバックが形成される。その結果、装着者が望む最適な情報をリアルタイムで提供することが可能となる。
【００３３】
本発明に係るウェアラブルコンピュータにおいて、
前記自然開孔部が外耳道を含む外耳であり、前記外部の出力デバイスは音響機器であることが好ましい。
【００３４】
本構成のウェアラブルコンピュータによれば、入力デバイスを装着する自然開孔部が外耳（外耳道を含む）である場合の出力デバイスとして音響機器を採用している。このため、ウェアラブルコンピュータの装着者は、自分の耳を使って直感的にハンズフリーでの操作を実行することができる。
また、本構成のウェアラブルコンピュータを用いれば、バイオフィードバックにより、例えば、装着者の笑顔の頻度が低下した場合、外部の出力デバイスが、リラックスできる音や音楽を自動的に再生する等、装着者の状況に応じた適切な出力を実行することが可能となる。
【００３５】
さらに、上記課題を解決するための本発明に係る入力方法の特徴構成は、
外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力方法であって、
身体の自然開孔部の形状変化を距離の変化として検知する検知工程と、
検知した前記自然開孔部の形状変化に基づいて、前記外部の出力デバイスを制御する制御工程と、
を包含することにある。
【００３６】
本構成の入力方法によれば、上述した本発明の入力デバイスと同様の作用効果が得られる。すなわち、身体の自然開孔部の形状変化を検知することにより、外部光等の外乱要因を極力排除した環境下での検知することが可能となる。その結果、信頼性の高い検知結果（自然開孔部の形状変化）が安定して得られ、得られた検知結果に基づいて、外部の出力デバイスを高精度に制御することが可能となる。
【００３７】
さらに、上記課題を解決するための本発明に係る入力デバイスの特徴構成は、
外部の出力デバイスに制御命令を出力するための入力デバイスであって、
身体に外科的に形成した人工開孔部に装着され、前記人工開孔部の形状変化を距離の変化として検知するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて、前記外部の出力デバイスを制御する制御部と、
を備えたことにある。
【００３８】
本構成の入力デバイスによれば、センサ部が身体に外科的に形成した人工開孔部に装着されるので、外部光等の外乱要因を極力排除した環境下で、当該人工開孔部の形状変化を検知することが可能となる。その結果、センサ部から信頼性の高い検知信号が安定して得られ、得られた検知信号に基づいて、外部の出力デバイスを高精度に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の入力デバイスを概略的に示したブロック図である。
【図２】耳掛けタイプのセンサ部を示す図である。
【図３】挿入タイプのセンサ部を示す図である。
【図４】本発明の入力方法を示したフローチャートである。
【図５】実施例１による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図６】実施例２による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図７】実施例３による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図８】実施例４による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図９】実施例５による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図１０】実施例６による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図１１】実施例７による検知信号の時間変化を示したグラフである。
【図１２】別実施形態による患者のへそ付近の人工開孔部にセンサ部を装着した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の入力デバイス、当該入力デバイスを備えたウェアラブルコンピュータ、及び入力方法に関する実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。
【００４１】
〔入力デバイス〕
図１は、本発明の入力デバイス１００を概略的に示したブロック図である。入力デバイス１００は、その基本構成として、センサ部１０、及び制御部２０を備えている。
【００４２】
＜センサ部の構成＞
センサ部１０は、身体の自然開孔部に装着される。ここで、「身体の自然開孔部」とは、身体に形成されている器官等の開孔部を意味し、例えば、外耳（外耳道）、鼻腔、口腔、肛門、膣等が挙げられる。本実施形態では、特に、外耳（外耳道を含む）を身体の自然開孔部として利用する。なお、センサ部１０は、種々のものを使用できるが、測定対象物との距離を光で計測可能な光学式センサ（例えば、反射型フォトセンサ、ＦＢＧ型光センサ）を採用するのが好ましい。光学式センサは、ＬＥＤや電球などの発光素子とフォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤなどの受光素子とを含む。なお、ＬＥＤとして赤外線ＬＥＤを使用する場合は、発信する赤外線の波長として、人体を透過しない波長のものを選択する必要がある。本実施形態では、以後、センサ部１０が光学式センサであるものとして説明する。また、センサ部１０の形状は、図２に示す「耳掛けタイプ」、又は図３に示す「挿入タイプ」が使い勝手が良いため好適である。
【００４３】
（耳掛けタイプ）
図２（ａ）は、耳掛けタイプのセンサ部１０の斜視図である。図２（ｂ）は、センサ部１０を外耳に装着した状態を示す図である。この耳掛けタイプの場合、センサ部１０は、実質的に外耳道に挿入されることなく外耳を外側から覆うように装着されるので、一旦装着されると、外耳道に対するセンサ部１０の相対位置は略固定されることになる。一方、外耳道の形状変化は、場所によって発生状況が異なる。例えば、舌を動かすことによって形状変化する部位と、眼球を動かすことによって形状変化する部位とは異なる。そこで、外耳に対するセンサ部１０の装着方向を、測定したい動作によって適宜調整することが好ましい。この場合、センサ部１０の全体について方向調整を行ってもよいが、検知素子１１のみ方向調整を行うことも可能である。
【００４４】
センサ部１０は、検知素子１１としての発信素子１１ａ及び受信素子１１ｂを有している。発信素子１１ａから発信された測定光は、その一部が外耳道の表面で反射され、受信素子１１ｂに戻る。ここで、入力デバイス１００の装着者の外耳が動くと、センサ部１０の検知素子１１から外耳道の反射表面までの距離が変化する。これにより、検知素子１１（受信素子１１ｂ）に入射する反射光の強度が変化する。そこで、この反射光の強度変化をモニタリングすることで、外耳道の形状変化を検知することができる。なお、検知素子１１は、必要に応じて複数設けることができる。また、発信素子１１ａとして、例えばＬＥＤや電球などの発光素子が挙げられ、受信素子１１ｂとして、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤなどの受光素子が挙げられる。特に、発信素子１１ａとしてＬＥＤを採用し、受信素子１１ｂとしてフォトトランジスタ又はフォトダイオードを採用する場合は、検知信号のノイズを低減することができるので、高品質の検知信号を得ることができる。
【００４５】
（挿入タイプ）
図３は、センサ部１０を外耳道に挿入した状態を示す図である。この挿入タイプの場合、検知素子１１としての発信素子１１ａ及び受信素子１１ｂは、弾性部材１２によって包囲された構造を有している。弾性部材１２は、センサ部１０を外耳道に挿入したときに、外耳道の表面に当接する。このため、センサ部１０が外耳道内の所定位置に挿入された後も、弾性部材１２が撓むことにより、検知素子１１は装着者の外耳道内で移動することができる。一方、外耳道の形状が変化しても装着者の鼓膜は大きく移動することはない。従って、検知素子１１は、鼓膜に対して若干相対移動することが可能となる。
【００４６】
なお、外耳道の形状変化は、上述したように、場所によって発生状況が異なる。そこで、弾性部材１２の形状や硬さを適宜調整することにより、センサ部１０の検知素子１１は、外耳道の特定部位の形状変化を検知し易くなる。これにより、センサ部１０は、結果として、装着者の特定の動作のみに反応することが可能となる。また、弾性部材１２として、比較的硬い部材と比較的柔らかい部材とを組み合わせることも有効である。これにより、より細かな調整が可能となる。
【００４７】
発信素子１１ａから発信された測定光は、その一部が鼓膜の表面で反射され、受信素子１１ｂに戻る。ここで、外耳道の形状が変化すると、弾性部材１２が撓んで検知素子１１が若干相対移動し、検知素子１１から鼓膜の反射表面までの距離が変化する。これにより、検知素子１１（受信素子１１ｂ）に入射する反射光の強度が変化する。そこで、この反射光の強度変化をモニタリングすることで、外耳道の形状変化を検知することができる。なお、検知素子１１は、必要に応じて複数設けることができる。
【００４８】
ところで、挿入タイプのセンサ部１０では、上記のような検知素子１１の相対移動を利用して、後述する検知信号αを増幅することができる。そして、この相対移動による増幅は、電気的なものではなくセンサ部１０の機構に起因するものである。このため、増幅後の信号は、Ｓ／Ｎ比が優れた高品質の信号となる。
【００４９】
＜制御部の構成＞
センサ部１０の検知素子１１（受信素子１１ｂ）が反射光を受信すると、センサ部１０は検知強度に応じた検知信号αを生成し、これを制御部２０に送信する。制御部２０は、比較手段２１、及び信号生成手段２２を有している。制御部２０がセンサ部１０から検知信号αを受信すると、比較手段２１において、受信した検知信号αと予め求めておいた物理量の変化を表す基準βとの比較が行われる。
【００５０】
ここで、物理量の変化を表す基準βは、図１に示すように、外部記憶媒体３０に格納されている。外部記憶媒体３０としては、例えば、フラッシュメモリ、ハードディスク等が挙げられる。このような構成により、入力デバイス１００側に記憶手段を設ける必要がなくなる。従って、入力デバイス１００の装置構成を簡素化することができる。
【００５１】
一方、外部記憶媒体３０の代わりに、インターネット等のネットワーク上に設けられた基準βに関するデータベース（図示せず）を利用しても構わない。このような構成により、インターネット等のネットワークを通じて入力デバイス１００から外部の出力デバイス４０に何時でも何処からでも後述する制御命令（制御信号γ）を送信することができるようになる。従って、本構成によれば、近未来に実現すると期待されるユビキタスネットワーク社会において、好適な入力デバイス１００を備えたウェアラブルコンピュータを構築することができる。
【００５２】
なお、上述した物理量の変化を示す基準βの具体的内容、及び比較手段２１が実行する具体的な比較手法については、後述の「入力方法」及び「実施例」において詳述する。
【００５３】
信号生成手段２２は、比較手段２１による比較結果に基づいて、外部出力デバイス４０を制御する制御命令（制御信号γ）を生成する。この制御命令（制御信号γ）は、例えば、外部出力デバイス４０の電源のＯＮ／ＯＦＦ操作、所定機能の動作／停止操作、機能切替操作など、通常、使用者がスイッチの入力によって実行する機器操作の命令として利用することができる。また、制御命令（制御信号γ）を複数種設定すれば、比較的複雑な入力操作（例えば、コンピュータにおけるキーボード入力等）の代替手段として利用することも可能である。
【００５４】
以上のように構成した本発明の入力デバイス１００によれば、センサ部１０が身体の自然開孔部（本実施形態の場合は外耳道）に装着されるので、外部光等の外乱要因を極力排除した環境下で、当該自然開孔部の形状変化を検知することが可能となる。その結果、センサ部１０から信頼性の高い検知信号αが安定して得られる。そして、得られた検知信号αに基づいて、外部出力デバイス４０を高精度に制御することが可能となる。
【００５５】
なお、センサ部１０は、光学式センサであることに限定されない。身体の自然開孔部に装着され、自然開孔部の形状変化を検知し得る限りは、センサ部１０として他のセンサを適用し得る。
【００５６】
例えば、センサ部１０は音響式センサであり得る。センサ部１０は、検知素子１１としての発信素子１１ａ及び受信素子１１ｂを有している。音響式センサとしては、例えば、超音波式距離センサが挙げられる。発信素子１１ａとしては例えばスピーカが、受信素子１１ｂとしては例えばマイクが挙げられる。発信素子１１ａから発信された測定波は、その一部が外耳道の表面で反射され、受信素子１１ｂに戻る。ここで、入力デバイス１００の装着者の外耳が動くと、センサ部１０の検知素子１１から外耳道の反射表面までの距離が変化する。これにより、反射波が検知素子１１（受信素子１１ｂ）に入射するまでの時間が変化する。そこで、この時間変化をモニタリングすることで、外耳道の形状変化を検知することができる。なお、測定波に用いる音波の周波数は、例えば、人間の聴覚で検知できない２０ｋＨｚ以上とすることができる。
【００５７】
例えば、センサ部１０はＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）型光ファイバセンサでもあり得る。ＦＢＧ型光ファイバセンサによれば、光ファイバの中に一定の構造変化を生じさせ、構造変化を回折格子として利用することで光ファイバ内を通過する特定の波長をとらえることができる。ＦＢＧ型光ファイバセンサの光ファイバを、外耳の動きに伴って光ファイバが変形するように外耳道の表面に沿わせる。光ファイバが変形すると光ファイバ内を通過する光の波長が変化するため、波長変化をモニタリングすることで、外耳の動きに伴う外耳道の変化を検知し得る。
【００５８】
また、センサ部１０として、音響式センサ、または本実施形態のような光学式センサを用いた場合では、圧力センサのようにセンサ部１０自身を身体の自然開孔部に強く圧入させる必要が無い。このため、入力デバイス１００の装着者の不快感を低減することができる。その結果、長時間の装着が可能となり、ウェアラブルコンピュータの入力デバイス１００として好適に使用することができる。
【００５９】
なお、センサ部１０に光学式センサを採用すると、圧力センサ等と比較して入力デバイス１００の構造を簡素化することができ、しかもより安価に構成することができるという利点もある。
【００６０】
〔ウェアラブルコンピュータ〕
本発明の入力デバイス１００は、任意の外部出力デバイス４０と組み合わせることで、ハンズフリー操作が可能なウェアラブルコンピュータとして好適に使用することができる。組み合わせ可能な外部出力デバイス４０としては、例えば、音楽再生プレーヤー等の音響機器、ＤＶＤプレーヤー等の映像機器、携帯電話等の通信機器、補聴器等の医療器具などが挙げられる。
【００６１】
特に、本実施形態のように、外耳に装着して使用する入力デバイス１００を用いてウェアラブルコンピュータを構築する場合、組み合わせる外部出力デバイス４０として、音声を出力する音響機器を採用するのが好適である。つまり、入力デバイス１００と組み合わせる外部出力デバイス４０は、入力デバイス１００を装着する自然開孔部の性質に応じた情報を出力する機器とすることが好ましい。このような入力デバイス１００と外部出力デバイス４０との組み合わせは理に叶ったものであり、相性の点において優れている。例えば、本実施形態を例にとると、外耳道の形状変化を検知する入力デバイス１００と、外耳道に音声を出力する音響機器とを組み合わせているので、入力デバイス１００の装着者は、自分の耳を使って直感的にハンズフリーでの操作を実行することができる。
【００６２】
また、入力デバイス１００の装着者は、外部出力デバイス４０をハンズフリーで操作しながら、一方で、手動の装置を操作しえる。例えば、手動の装置として、キーボードやマウスなどのコンピュータ入力装置が挙げられる。手動の装置としてキーボードを選択し、外部出力デバイス４０としてマウスを選択する場合は、同時に複数のコンピュータ入力装置を操作し得ることとなり、コンピュータ操作の更なる効率向上を図り得る。
【００６３】
また、外部出力デバイス４０として、複雑な操作が求められる装置（例えば、ロボットマニピュレータ）を選択しえる。複数の入力デバイス１００を当該装置に組み合わせ、複数の入力デバイス１００の各々を複数の者で装着することによって、複雑な操縦を複数の者で分担し、簡易に、効率よく、当該装置を操作し得る。
【００６４】
さらに、本発明のウェアラブルコンピュータによれば、表情認識システムを構築することも可能となる。すなわち、入力デバイス１００のセンサ部１０が装着者の身体の自然開孔部の形状変化を検知し、制御部２０がセンサ部１０から受信した検知信号αに基づいて装着者の表情を認識し、制御信号γを外部出力デバイス４０に出力するのである。このとき、外部出力デバイス４０は装着者に向けて情報を出力し、その情報に対する装着者のリアクション（表情）が再度入力デバイス１００に入力され、それに基づいて新たな検知信号α及び制御信号γが生成される。このように、ウェアラブルコンピュータと装着者との間において、いわゆるバイオフィードバックが形成される。その結果、装着者が望む最適な情報をリアルタイムで提供することが可能となる。
【００６５】
例えば、装着者の笑顔の頻度が低下した場合、外部出力デバイス４０が、リラックスできる音や音楽を自動的に再生する等、装着者の状況に応じた適切な出力を実行することが可能となる。
【００６６】
本発明の入力デバイス１００は、任意の外部出力デバイス４０と組み合わせることで、見守り機能を備えたウェアラブルコンピュータとして好適に使用することもできる。例えば、本発明の入力デバイス１００に補聴器の機能を付与し、見守り機能を備えたウェアラブルコンピュータとしての「入力デバイス内蔵型補聴器」を構築し得る。この入力デバイス内蔵型補聴器によれば、補聴器として老化などにより衰えた聴覚をサポートするほか、表情を意図的に変化させ、非日常的な表情をすることでテレビなどの機器をハンズフリーで操作することができる。入力デバイス内蔵型補聴器と組み合わせ可能な外部出力デバイス４０としては、携帯電話などのネットワーク端末が挙げられる。装着者の咀嚼動作やくしゃみなどを常時計測・分析することによって装着者の生活状況を示すデータを作成する。そのデータをネットワーク端末で自動的に遠隔地にいる家族や医療機関に送信することで、装着者の生活を見守り支援するシステムを構築し得る。また、熱伝対などの温度センサを追加することで体温の常時計測も可能となり、遠隔診断に適用し得る。
【００６７】
〔入力方法〕
次に、本発明の入力デバイス１００を用いて実行する入力方法について説明する。図４は、本発明の入力方法を示したフローチャートである。このフローチャートでは、各ステップを記号「Ｓ」で示している。本発明の入力方法は、以下に説明する「事前準備」の後、身体の自然開孔部の形状変化を検知する「検知工程」、及び検知した自然開孔部の形状変化に基づいて、外部の出力デバイス４０を制御する「制御工程」により実行される。
【００６８】
＜事前準備＞
本発明の入力方法を実行するに先立って、入力デバイス１００を使用者（装着者）に装着する。これは、図２に示したようなセンサ部１０を外耳の外側から覆うように装着するやり方と、図３に示したようなセンサ部１０を装着者の外耳道に挿入するやり方がある。センサ部１０を片方の外耳（外耳道を含む）のみに装着しても構わないが、センサ部１０を二つ準備し、両方の外耳に装着することも可能である。このように二つのセンサ部１０を使用して、両耳の外耳道（外耳）の形状変化を夫々検知すれば、より複雑な入力操作を行うことも可能となる。
【００６９】
＜検知工程＞
装着者が外部出力デバイス４０の操作を行いたい（すなわち、外部出力デバイス４０に対して入力を行いたい）と考えた場合、装着者は所定の動作を実行する。この所定の動作は、日常生活では通常あまり行わない故意的な動作であり、例えば、瞼を強く開閉する瞬き動作、眼球を左右に移動させる動作、舌を左右に振る動作、顎を大きく動かして口を開閉する咀嚼動作、顔面の筋肉を動かす伸縮動作等が挙げられる。これらの動作は単独で実行してもよいし、あるいは複数の動作を組み合わせて実行しても構わない。上記所定の動作を実行すると、それに伴って装着者の外耳道（外耳）の形状が変化する。そこで、この外耳道（外耳）の形状変化をセンサ部１０により検知する（ステップ１；検知工程）。センサ部１０は、外耳道（外耳）の形状変化に応じた検知信号αを生成する。
【００７０】
＜制御工程＞
次に、比較手段２１において、検知信号αと予め求めておいた物理量の変化を表す基準βとを比較し、形状変化を示す検知信号αの値が基準βを満たすか否かを判定する（ステップ２：比較工程）。検知信号αが基準βを満たさない場合（ステップ２；Ｎｏ）は、一旦待機状態（ステップ３´）となり、その後、検知工程（ステップ１）に戻って検知信号αを更新する。検知信号αが基準βを満たす場合（ステップ２；Ｙｅｓ）は、信号生成手段２２が外部出力デバイス４０を制御する制御命令（制御信号γ）を生成する（ステップ３；制御信号生成工程）。制御部２０は、生成した制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に出力する（ステップ４；制御信号出力工程）。このように、比較工程（ステップ２）、制御信号生成工程（ステップ３）、及び制御信号出力工程（ステップ４）により、外耳道（外耳）の形状変化を表す検知信号αに基づいて、外部出力デバイス４０を制御する制御工程が実行される。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明による具体的な実施例について説明する。この実施例では、入力システム１００のセンサ部１０として、図２に示した耳掛けタイプのものを使用した。そして、センサ部１０を装着者の両耳に装着して外耳道の形状変化を測定した。外耳道の形状が変化したか否かの判断は、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の変化量（単純変化量、又は、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量）や、電圧が変化した後の持続時間に基づいて行うことができる。なお、「単純変化量」とは、変化後の電圧値から変化前の電圧値を引いた値である。従って、変化後の電圧値が変化前の電圧値よりも増加した場合は単純変化量は正の値となり、変化後の電圧値が変化前の電圧値よりも減少した場合は単純変化量は負の値となる。各実施例では、代表として、右耳における外耳道の形状変化の測定結果を示した。
【００７２】
〔実施例１〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の両目を大きく開き、そのままの状態をしばらく持続し、その後、両目をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図５のグラフに示す。
【００７３】
図５のグラフから、電圧の単純変化量は約０．１２Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約０．６Ｖ／ｓｅｃと求められた。また、電圧の立ち上がり後の持続時間は約１．３ｓｅｃと求められた。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。なお、図示しないが、左耳における外耳道の形状変化の測定結果も同様であった。
【００７４】
実施例１における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が０．１２Ｖ以上であったとき（例えば、０．１３Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が０．６Ｖ／ｓｅｃ以上であったとき（例えば、０．７Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が０．１２Ｖ以上であり、又は、電圧の立ち上がり量が０．６Ｖ／ｓｅｃ以上であり、且つその持続時間が所定時間以上（例えば、０．５ｓｅｃ以上）であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。
【００７５】
〔実施例２〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の両目を強く閉じ、そのままの状態をしばらく持続し、その後、両目をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図６のグラフに示す。
【００７６】
図６のグラフから、電圧の単純変化量は約−０．０６Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約−０．３Ｖ／ｓｅｃと求められた。持続中の電圧については安定しなかったが、少なくとも約１．０ｓｅｃの持続時間が確認された。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。なお、図示しないが、左耳における外耳道の形状変化の測定結果も同様であった。
【００７７】
実施例２における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．０６Ｖ以下であったとき（例えば、−０．０７Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が−０．３Ｖ／ｓｅｃ以下であったとき（例えば、−０．４Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．０６Ｖ以下であり、又は、電圧の立ち上がり量が−０．３Ｖ／ｓｅｃ以下であり、且つその持続時間が所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）以上であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。
【００７８】
〔実施例３〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の舌を左に大きく動かし、そのままの状態をしばらく持続し、その後、舌をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図７のグラフに示す。
【００７９】
図７のグラフから、電圧の単純変化量は約−０．０７Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約−０．４Ｖ／ｓｅｃと求められた。また、電圧の立ち上がり後の持続時間は約１．５ｓｅｃであった。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。
【００８０】
実施例３における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．０７Ｖ以下であったとき（例えば、−０．０８Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が−０．４Ｖ／ｓｅｃ以下であったとき（例えば、−０．５Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．０７Ｖ以下であり、又は、電圧の立ち上がり量が−０．４Ｖ／ｓｅｃ以下であり、且つその持続時間が所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）以上であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。
【００８１】
〔実施例４〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の舌を右に大きく動かし、そのままの状態をしばらく持続し、その後、舌をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図８のグラフに示す。
【００８２】
図８のグラフから、電圧の単純変化量は約０．１０Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約０．５Ｖ／ｓｅｃと求められた。また、電圧の立ち上がり後の持続時間は約１．６ｓｅｃであった。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。
【００８３】
実施例４における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が０．１０Ｖ以上であったとき（例えば、０．１１Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が０．５Ｖ／ｓｅｃ以上であったとき（例えば、０．６Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が０．１０Ｖ以上であり、又は、電圧の立ち上がり量が０．５Ｖ／ｓｅｃ以上であり、且つその持続時間が所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）以上であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。
【００８４】
なお、舌を右に動かした場合を示すこの実施例４のグラフ（図８）は、舌を左に動かした場合を示す実施例３のグラフ（図７）と略反対のプロファイルを示している。このことより、入力システム１００の装着者は、舌を左右に動かすことにより、制御命令（制御信号γ）を使い分けることも可能となる。
【００８５】
〔実施例５〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の眼球を右に動かし、そのままの状態をしばらく持続し、その後、眼球をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図９のグラフに示す。
【００８６】
図９のグラフから、電圧の単純変化量は約０．１４Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約０．８Ｖ／ｓｅｃと求められた。この値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。持続中の電圧については安定せず、持続時間も短かった。なお、図示しないが、左耳における外耳道の形状変化は確認されなかった。
【００８７】
実施例５における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が０．１４Ｖ以上であったとき（例えば、０．１５Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が０．８Ｖ／ｓｅｃ以上であったとき（例えば、０．９Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。
【００８８】
なお、この実施例５の場合、眼球の動かし方によって左右の耳における測定結果が異なる。このことより、入力システム１００の装着者は、眼球が左右に動かすことにより、制御命令（制御信号γ）を使い分けることも可能となる。
【００８９】
また、実施例３、実施例４、及び実施例５の結果を考慮すると、装着者が舌又は眼球の何れを動かしたか、さらには、それらを左右の何れの方向に動かしたかまで区別することができる。そこで、装着者の両耳にセンサ部１０を装着し、各センサ部１０から制御部２０に送信される複数種の検知信号αに夫々異なる制御命令（制御信号γ）を割り当てれば、外部出力デバイス４０に対して複数種の制御を実行することが可能となる。
【００９０】
〔実施例６〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに装着者の口を大きく開け、そのままの状態をしばらく持続し、その後、口をもとの状態に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図１０のグラフに示す。
【００９１】
図１０のグラフから、電圧の単純変化量は約−０．１４Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約−１０．０Ｖ／ｓｅｃと求められた。また、電圧の立ち上がり後の持続時間は約２．１ｓｅｃであった。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。なお、図示しないが、左耳における外耳道の形状変化の測定結果も同様であった。
【００９２】
実施例６における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．１４Ｖ以下であったとき（例えば、−０．１５Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が−１０．０Ｖ／ｓｅｃ以下であったとき（例えば、−１１．０Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．１４Ｖ以下であり、又は、電圧の立ち上がり量が−１０．０Ｖ／ｓｅｃ以下であり、且つその持続時間が所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）以上であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。
【００９３】
なお、この実施例６の場合、口を開ける量と電圧値の大きさとの間には正の相関が確認された。従って、入力システム１００の装着者は、口を開ける量を調整することにより、複数種の制御命令（制御信号γ）を使い分けることが可能となる。
【００９４】
〔実施例７〕
外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作として、初めに無表情であった装着者が笑顔を示し、そのままの状態をしばらく持続し、その後、無表情に戻した。この一連の動作の最中に、入力システム１００のセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知した検知信号αの時間変化を図１１のグラフに示す。
【００９５】
図１１のグラフから、電圧の単純変化量は約−０．３８Ｖ、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量は約−０．５Ｖ／ｓｅｃと求められた。持続中の電圧については安定しなかったが、少なくとも約１．０ｓｅｃの持続時間が確認された。これらの値を、物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておく。なお、図示しないが、左耳における外耳道の形状変化の測定結果も同様であった。
【００９６】
実施例７における所定の動作を行った場合では、例えば、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．３８Ｖ以下であったとき（例えば、−０．３９Ｖのとき）に、又は、電圧の立ち上がり量が−０．５Ｖ／ｓｅｃ以下であったとき（例えば、−０．６Ｖ／ｓｅｃのとき）に、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。あるいは、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の単純変化量が−０．３８Ｖ以下であり、又は、電圧の立ち上がり量が−０．５Ｖ／ｓｅｃ以下であり、且つその持続時間が所定時間（例えば、０．５ｓｅｃ）以上であったときに、制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。
【００９７】
なお、本実施例７は、装着者の表情を意図的に変化させているが、装着者の意図しない表情変化をセンサ部１０が外耳道の形状変化として検知し、このときの検知信号αに基づいて制御部２０が装着者の表情を認識し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信することも可能である。このような制御を行えば、本発明の入力デバイス１００（ウェアラブルコンピュータ）を表情認識システムとして利用することができる。
【００９８】
〔実施例８〕
上記の実施例１〜７では、外耳道の形状が変化したか否かの判断を、（ａ）「センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の変化量（単純変化量、又は、単位時間当たりの電圧の立ち上がり量）」、あるいは、（ａ）に加えて（ｂ）「電圧が変化した後の持続時間」に基づいて行っていたが、一つ以上の（ａ）と、一つ以上の（ｂ）との任意の組み合わせパターン（すなわち、電圧の変動パターン）として、物理量の変化を表す基準を規定することもできる。
【００９９】
例えば、実施例１で使用した図５のグラフの場合、初期の電圧の単純変化量は約０．１２Ｖ、電圧変化後の持続時間は約１．３ｓｅｃ、末期の電圧の単純変化量は約−０．１０Ｖと求められる。そこで、この電圧の変動パターンを物理量の変化を表す基準βとして外部記憶媒体３０に格納しておき、センサ部１０が生成する検知信号αの電圧の変動パターンがこの基準βと略一致する場合に制御部２０が外耳道の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信するようにする。このように、より複雑な電圧の変動パターンを物理量の変化を表す基準βとして採用すれば、制御命令（制御信号γ）を生成すべきか否かの判断を極めて良好且つ確実に行うことができる。
【０１００】
また、外耳道の形状変化は装着者の動作変化を反映するため、外耳道の連続的な形状変化を検知することで装着者の連続的な動作を区別し得る。従って、外耳道の形状変化が連続的であると判定した場合に、外部出力デバイス４０の連続操作（例えば、ボリューム増減操作）を実行する制御命令(制御信号γ)を外部出力デバイス４０に送信し得る。例えば、装着者が舌又は眼球を右回転で動かしたか、または左回転で動かしたか、舌又は眼球の回転時間はどの程度であるかを区別し得る。従って、回転方向がボリュームの増減に対応し、回転時間がボリューム動作時間に対応するように、基準βと制御信号γとを規定することによって、外部出力デバイス４０の連続操作（ボリューム増減操作）を実行し得る。
【０１０１】
このように、装着者が外部出力デバイス４０の連続的な操作を意図して行った連続的な動作に起因して、自然開孔部の形状変化が連続的に生じるため、連続的な動作を外部出力デバイス４０の連続的な操作に対応させることで、装着者の操作利便性をより向上させることができる。
【０１０２】
〔別実施形態〕
これまで説明してきた実施形態では、本発明の入力デバイス１００を使用するに際し、センサ部１０を外耳等の身体の自然開孔部に装着していた。しかし、身体の自然開孔部だけでなく、身体に外科的に形成した人工開孔部にセンサ部１０を装着することも考えられる。
【０１０３】
今後、ますます高齢化社会が進むにつれて、体に障害を持った人や重い病気を患った患者が増加していくことが予想される。このような高齢化社会においては、障害者や患者が生活の質（ＱＯＬ）を落とすことなく、自立して生きていくための支援体制の確立が重要課題となる。この課題を解決するためには医用工学の発展が望まれるが、本発明の入力デバイス１００を用いれば、一つの解決手段を提供することが可能となる。これについて、以下、説明する。
【０１０４】
図１２は、身体に外科的に形成した人工開孔部の一例として、腹腔鏡手術等の外科手術により形成された患者のへそ付近の人工開孔部に、センサ部１０を装着した状態を示す図である。この場合、センサ部１０は、患者のへそ付近の皮下、筋層間、又は筋層下の位置に挿入される。センサ部１０は、基本的には、図３に示した挿入タイプと同様のものを使用することができる。検知素子１１としての発信素子１１ａ及び受信素子１１ｂは、弾性部材１２によって包囲された構造を有している。弾性部材１２は、センサ部１０を人工開孔部に挿入したときに、人工開孔部の内側表面に当接する。このため、センサ部１０が人工開孔部内の所定位置に挿入された後も、弾性部材１２が撓むことにより、検知素子１１は装着者の人工開孔部内で移動することができる。一方、人工開孔部の形状が変化しても装着者の内臓は速い速度で大きく移動することはない。従って、検知素子１１は、内臓に対して若干相対移動することが可能となる。なお、胃腸等の内臓は装着者の意思に関わらず動くが、その動作速度はへそを取り巻く腹筋の動作速度に比べて遅いため、センサ部１０は、内臓の動作と腹筋の動作とを峻別することができる。
【０１０５】
本別実施形態のように、へそ付近の人工開孔部にセンサ部１０を装着した場合、へそ付近は筋肉が少なくなっているため、外科的に人工開孔部を形成したときに傷付けられる筋肉が少なく、装着者の腹筋の運動機能の低下を少なく抑えることができる。また、へそは人間が生後から備えている傷の一種と言えるので、へそ付近に外科的に人工開孔部を形成しても美容面においてそれ程大きな影響を及ぼすことはない。そして、本別実施形態のように、腹腔鏡手術によって形成された人工開孔部をそのまま利用すれば、新たな人工開孔部を設ける必要もない。
【０１０６】
測定の際には、装着者の腹腔内にＣＯ２等のガスを充填し、腹腔内の空間を広くすることで、センサ部１０と内臓との距離を大きくすることができる。これにより、装着者の腹筋の動作を確実に検知することができる。ただし、腹腔内にガスを充填しない場合でも、センサ部１０を人工開孔部に適切に設置すれば、センサ部１０と内臓との距離を測定することができる。
【０１０７】
本別実施形態において、外部出力デバイス４０の操作を意図して行う所定の動作は、装着者が腹部に力を入れて腹筋を動かすことである。腹筋の動作に応じてセンサ部１０が生成する検知信号αの電圧の変化が所定の基準βを満たした場合、制御部２０は人工開孔部の形状変化が発生したと判定し、制御命令（制御信号γ）を外部出力デバイス４０に送信する。この場合の外部出力デバイス４０の例としては、病院内で使用されるナースコールや意思伝達装置等が挙げられる。このように、本別実施形態の入力デバイス１００は、例えば、身体を殆ど動かすことができない手術直後の患者にとって、意思伝達の支援に大いに役立つものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の入力デバイスは、任意の外部出力デバイス（音楽再生プレーヤー等の音響機器、ＤＶＤプレーヤー等の映像機器、携帯電話等の通信機器など）と組み合わせて、ハンズフリー操作が可能なウェアラブルコンピュータとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０    センサ部
１１    検知素子
１１ａ  発信素子
１１ｂ  受信素子
１２    弾性部材
２０    制御部
２１    比較手段
２２    信号生成手段
３０    外部記憶媒体
４０    外部出力デバイス
１００  入力デバイス
【図１】
2014112450.tif 000003
【図２】
2014112450.tif 000004
【図３】
2014112450.tif 000005
【図４】
2014112450.tif 000006
【図５】
2014112450.tif 000007
【図６】
2014112450.tif 000008
【図７】
2014112450.tif 000009
【図８】
2014112450.tif 000010
【図９】
2014112450.tif 000011
【図１０】
2014112450.tif 000012
【図１１】
2014112450.tif 000013
【図１２】
2014112450.tif 000014