(57)【要約】【課題】難病と言われている筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）や筋ジストロフィー症などの患者が操作するスイッチは、身体のわずかな動作を検出可能なように設置する必要があり、周囲の介護者に多大な労力を課している。【解決手段】位置検出手段３を可動するアクチュエータ手段４と、位置検出手段３から出力される位置情報２９を用いて身体の部位１と位置検出手段３との距離を制御する制御手段６を備え、身体の部位が随意で運動可能な範囲となるように、位置検出手段の位置を制御し、身体の部位の随意運動をスイッチの開閉信号２７として出力する。【選択図】図１
2006288922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
随意運動可能な身体の部位からの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段を前記身体の部位との遠近方向に可動するアクチュエータ手段と、前記位置検出手段から出力される位置情報を用いて前記アクチュエータ手段により前記身体の部位と前記位置検出手段との距離を制御する制御手段と、前記アクチュエータ手段を支持する固定手段とを備え、前記制御手段は前記身体の部位と前記位置検出手段との距離を前記身体の部位が随意運動可能な範囲となるように、前記位置検出手段の位置を制御し、前記身体の部位の随意運動をスイッチの開閉信号として出力することを特徴とする入力支援装置。
【請求項２】
前記位置検出手段は、第１の位置検出手段と、第２の位置検出手段とを備え、前記第１の位置検出手段が出力する第１の位置情報を前記スイッチの開閉信号として出力し、前記第２の位置検出手段が出力する第２の位置情報を、前記アクチュエータ手段の制御信号として用いることを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、第１の位置検出手段と第２の位置検出手段とを兼用することを特徴とする請求項２記載の入力支援装置。
【請求項４】
前記位置検出手段は、身体の部位へ投射した光の反射を検出する光センサーであることを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ手段は、前記位置検出手段を保持するキャリッジと、前記キャリッジを身体の部位との遠近方向への移動を支持するガイドと、前記ガイドと略平行に配置した送りネジを有するステッピングモータと、前記キャリッジに固定されかつ前記送りネジに係合するネジ係合部材からなり、前記送りネジの回転により前記身体の部位との遠近方向に前記位置検出手段を駆動することを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ手段は、前記位置検出手段を保持するキャリッジと、前記キャリッジを身体の部位との遠近方向への移動を支持するガイドと、前記ガイドと略平行に配置した送りネジを有するＤＣモータと、前記ＤＣモータの回転量を検出するエンコーダと、前記キャリッジに固定されかつ前記送りネジに係合するネジ係合部材からなり、前記送りネジの回転により前記身体の部位との遠近方向に前記位置検出手段を駆動することを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【請求項７】
前記制御手段は前記位置検出手段と身体の部位との距離を設定変更可能かつ、設定変更可能な所定の時定数だけ位置決めを遅らせて行うことを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【請求項８】
前記固定手段は前記アクチュエータ手段を支持すると共に自在に姿勢を変形可能なフレキシブルアーム部を有することを特徴とする請求項１記載の入力支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋萎縮性側索硬化症（以下、ＡＬＳと記す。）や筋ジストロフィー症に代表される重度の障害者が利用する携帯用会話補助装置や意思伝達装置の入力装置であるスイッチに関するもので、それらの入力装置の設置や設定を容易に行えるようにしたり、あるいは、障害者のスイッチ入力を支援する、入力支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
難病と言われているＡＬＳや筋ジストロフィー症などでは、運動機能が緩やかに喪失していくものであり、残存するわずかな運動機能を用いたスイッチの操作を通じて、携帯用会話補助装置や意思伝達装置を利用することが多い。従来から一般に市販されているスイッチとして、光の反射を検出する光センサーを利用したもの、身体への接触状態と非接触状態を検出する接触センサーを利用したもの、機械的なマイクロスイッチを利用したものなどが一般に知られている。いずれも随意運動可能な身体のわずかな動作の範囲内に、位置変化が検出可能なようにセンサーやマイクロスイッチを設置して使用する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２１６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の市販スイッチでは、身体のわずかな動作の範囲内に、位置変化が検出可能なようにセンサーやマイクロスイッチを設置する必要があり、その設置作業に周囲の介護者へ多大な労力を課している。
【０００４】
また、うまく設置ができたとしても、使用者の体位がベッド上で変化すると、設置したスイッチの動作範囲からずれてしまい、再度設定が必要になるという課題がある。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するもので、身体のわずかな動作範囲に、センサーやマイクロスイッチ等の設置を自動設定する入力支援装置の提供を目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的として、使用者に合わせた設定を、介護者が容易に行える入力支援装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来の課題を解決するために、位置検出手段を可動するアクチュエータ手段と、位置検出手段から出力される位置情報を用いて身体の部位と位置検出手段との距離を制御する制御手段を備え、身体の部位が随意で運動可能な範囲へ位置検出手段を位置決めし、身体の部位の随意運動をスイッチの開閉信号として出力するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の入力支援装置は、身体のわずかな動作を検出できる位置へ簡単に位置検出手段を設定することができるので、介護者の負担が軽減するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の入力支援装置の実施の形態は、位置検出手段を可動するアクチュエータ手段と、位置検出手段から出力される位置情報を用いて身体の部位と位置検出手段との距離を制御する制御手段を備え、身体の部位が随意で運動可能な範囲へ位置検出手段を位置決めし、身体の部位の随意運動をスイッチの開閉信号として出力する。
【００１０】
本構成によって、センサーやマイクロスイッチ等の位置検出手段を身体のわずかな動作範囲に、位置検出が可能なように自動調整することが可能となる。
【００１１】
また本発明の入力支援装置は、位置検出手段に第１の位置検出手段と、第２の位置検出手段を備え、第１の位置検出手段が出力する第１の位置情報をスイッチの開閉信号として出力し、第２の位置検出手段が出力する第２の位置情報をアクチュエータ手段の制御信号として用いる。位置検出手段の役割分担により、制御手段の構成が簡素化される。
【００１２】
また本発明の入力支援装置は、上記した発明における第１の位置検出手段と第２の位置検出手段を兼用する。位置検出手段が１つになるので、部品点数が少なく、コスト的に有利になる。
【００１３】
また本発明の入力支援装置は、位置検出手段はが身体の部位へ投射した光の反射を検出する光センサーである。光の反射を検出することから、連続的な変化の位置情報を用いた精密な制御が可能となるので、使用者の体位が変化するようなゆっくりした位置変化と、随意運動による早い位置変化を制御手段で判別する制御が可能となる。
【００１４】
また本発明の入力支援装置は、ステッピングモータを用いたアクチュエータ手段を構成する。ステッピングモータは駆動指令どおりに位置決めを行えるので、位置検出手段を所定の位置へ設定することが可能となる。
【００１５】
また本発明の入力支援装置は、アクチュエータ手段として、ＤＣモータを用いて、位置検出手段を駆動する。ＤＣモータの回転量をエンコーダで検出して制御する構成によって、上記発明と同様、位置検出手段を所定の位置へ設定することが可能となる。
【００１６】
さらに本発明の位置検出手段は、制御手段が位置検出手段と身体の部位との距離を設定変更可能でかつ、設定変更可能な所定の時定数だけ位置決めを遅らせて行う。所定の時定数だけ位置ずれの補正を遅らせることで、随意運動に追従することなくかつゆっくりとした体位の変化のみに位置検出手段を追従させることが可能である。また、使用者に合わせた設定を行えるので、入力支援装置を幅広い使用者に適合させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の固定手段は、アクチュエータ手段を支持すると共に自在に位置を変えて固定するフレキシブルアーム部を有するので、位置検出手段を大まかに設定することが容易となる。
【００１８】
このように、本発明の入力支援装置は、身体のわずかな動作を検出できる位置へ簡単に位置検出手段を設定することができるので、介護者の負担が軽減する。
【００１９】
また、所定の時定数をもって、随意運動の検出できる範囲に位置検出手段を積極的に位置決めするので、使用者の体位が変化した場合も、アクチュエータ手段の可動範囲内ならば、位置ずれを検出して自動的に設定位置を補正するので、頻繁に設定のやり直しをする必要が無く、介護者の負担がさらに軽減する。
【実施例】
【００２０】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における入力支援装置の構成図である。図１において、身体の部位１は、使用者（患者）の随意運動可能な身体の部位であり、例えば、顔の頬、唇などが挙げられる。第１の位置検出手段２は、接触センサーであり、身体の部位１との接触状態または非接触状態を検出する。第１の位置検出手段２の突起部２ａが接触した状態を距離ｄ＝０とする。第２の位置検出手段３は、光センサーであり、身体の部位１へ赤外光１１を投射し、反射して戻ってくる赤外光１１より、身体の部位１に対する第２の位置検出手段３の位置を検出する。
【００２２】
身体の部位１の随意運動可能な方向、一般に皮膚の表面に対して垂直な軸方向は、図１の矢印１２ａおよび矢印１２ｂにて表される。矢印１２ａは第１の位置検出手段２と第２の位置検出手段３が身体の部位１に対して遠ざかる方向であり、逆に、矢印１２ｂは近づく方向である。第１の位置検出手段２と第２の位置検出手段３は、後述するように矢印１２ａおよび矢印１２ｂに示される遠近方向１２へ可動するように、アクチュエータ手段４によって支持されている。アクチュエータ手段４はフレキシブルアーム部７の一端に固定されており、フレキシブルアーム部７のもう一方の端はクリップ８に固定されている。フレキシブルアーム部７は、蛍光スタンドなどによく使用されている柔軟な素材と同じものである。クリップ８はさらに机やベッドの柵などの固定部９へ固定される。
【００２３】
介護者はあらかじめ、使用者の随意運動可能な身体の部位１に対して、アクチュエータ手段４の位置をフレキシブルアーム部７を折り曲げて大まかに設定できる。
【００２４】
アクチュエータ手段４は、信号線５を介して制御手段６と接続されており、制御手段６は外部へスイッチの開閉信号を出力するコネクタ１０を有する。
【００２５】
引き続いて、アクチュエータ手段４と制御手段６の構成について図面を参照しながら説明する。図２は本発明の実施例１における入力支援装置のアクチュエータ手段４の構成と制御手段６の構成を説明するための概念図である。
【００２６】
なお、図１と図２とに共通な構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２７】
図２において、アクチュエータ手段４の内部に、キャリッジ１３を有しており、キャリッジ１３から延びる突出部１３ａに第１の位置検出手段２と第２の位置検出手段３が固定されている。キャリッジ１３、突出部１３ａ、第１の位置検出手段２、第２の位置検出手段３は一体となって可動する。
【００２８】
キャリッジ１３は、ガイド１４ａとガイド１４ｂによって支持されており、身体の部位１との遠近方向１２への移動が可能なようにガイドされている。なおガイド１４ａとガイド１４ｂは軸受け１４ｃにより支持されており全体としてガイド１４を構成する。さらに、送りネジ１５を有するステッピングモータ１６がガイド１４ａとガイド１４ｂに対して略平行に配置されかつ、送りネジ１５の先端は、軸受け１５ｃによって軸支される。ネジ係合部材１７は、キャリッジ１３に固定されかつ送りネジ１５に係合しており、送りネジ１５の回転を遠近方向１２へ変換する。送りネジ１５の回転によりキャリッジ１３は可動するが、その可動範囲はガイド１４の長さで制限される。キャリッジ１３がガイド１４の両端に位置するときにスイッチがＯＮとなるように、スイッチ２１とスイッチ２２が各々図２の通りに配置される。
【００２９】
引続き図２において、制御手段６の構成を述べると共に、アクチュエータ手段４と制御手段６を結んでいる信号線５の詳細について説明する。
制御手段６において、マイコン１９からステッピングモータ１６の回転指令２３を出力して、ドライバ１８に入力する。ドライバ１８はステッピングモータ１６に内蔵されるコイル（図示しない）に駆動線２４で接続される。
【００３０】
第１の位置検出手段２からのＯＮ／ＯＦＦ信号である第１の位置情報２５をマイコン１９のＩ／Ｏポートを通じて入力する。取り込んだ第１の位置情報２５はリレー２０を駆動するリレー駆動信号２６として、マイコン１９のＩ／Ｏポートを通じて出力し、リレー２０はさらにスイッチ開閉信号２７（請求項１におけるスイッチの開閉信号）を出力する。最終的にスイッチ開閉信号２７は、図１のコネクタ１０を通じて外部の機器（図示しない）へ出力される。
【００３１】
第２の位置検出手段３は、赤外光１１を発光する発光部３ａと赤外光１１を受光する受光部３ｂを備えている。発光部３ａはマイコン１９からの発光指令２８に基づいて発光し、赤外光１１を出力する。赤外光１１は身体の部位１で反射して受光部３ｂで検出される。受光部３ｂで検出した受光信号２９（請求項２における第２の位置検出手段が出力する第２の位置情報）はマイコン１９のＡ／Ｄポートを通じて入力される。
【００３２】
キャリッジ１３が身体の部位１から離れる矢印１２ａの方向へ移動し、ガイド１４の端に来たとき、スイッチ２１がＯＮとなる。スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦ信号をリミット信号３０としてマイコン１９のＩ／Ｏポートを通じて入力される。反対にキャリッジ１３が身体の部位１へ近づく矢印１２ｂの方向へ移動し、ガイド１４の端に来たとき、スイッチ２２がＯＮとなる。スイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ信号をリミット信号３１としてマイコン１９のＩ／Ｏポートを通じて入力される。
【００３３】
介護者が設定する時定数３２、距離３３はマイコン１９のＡ／Ｄポートを通じて入力され、介護者からの動作開始指令３５、停止指令３４は、マイコン１９のＩ／Ｏポートを通じて入力される。
【００３４】
以上の様に構成される入力支援装置について、その動作例を図面を用いて説明する。
【００３５】
図３は、本発明の実施例１における入力支援装置のキャリッジの位置と各信号の出力関係を示す説明図である。図３（ａ）ないし図３（ｄ）において、横軸はキャリッジの位置を表し、縦軸は各信号の出力状態を表す。図３（ａ）はリミット信号３０、図３（ｂ）はリミット信号３１の出力状態を表し、キャリッジ１３がガイド１４の両端に位置するとき、それぞれのスイッチ２１とスイッチ２２がＯＮになる。スイッチ２１とスイッチ２２が共にＯＦＦの状態になる範囲がキャリッジ１３の可動範囲である。
【００３６】
図３（ｃ）は第１の位置情報２５の出力状態を表す。第１の位置検出手段２の突起部２ａが身体の部位１に接触したとき（ｄ＝０）においてＯＮとなる。ｄ＝０となるキャリッジ１３の位置は、使用者が随意運動可能な身体の部位１の可動範囲近傍である。体位の変化でｄ＝０となるキャリッジ１３の位置もずれるが、図３（ｃ）の破線は体位の変化で身体の部位１の位置が変化したときの出力状態を表しており、その説明は後述する。
【００３７】
図３（ｄ）における実線は、受光信号２９（請求項における第２の位置情報）の出力状態を表す。同図において破線は体位の変化で身体の部位１の位置が変化したときの出力状態を表し、その説明は後述する。
【００３８】
キャリッジ１３と身体の部位１とが離れている場合、例えば、図３（ｄ）においてＰ１のとき、受光信号２９が少ないが、キャリッジ１３が身体の部位１へ近づく方向１２ｂへ移動すると、反射する赤外光１１は次第に増大して受光信号２９が多くなる。ただし、Ｐ６の位置を超えて、所定の距離以上に身体の部位１へ近づきすぎると発光部３ａが身体の部位１でさえぎられるようになり、受光部３ｂで検出する受光信号２９が急減する。図３（ｃ）の第１の位置情報２５の出力が切替る場所（ｄ＝０）の近傍は受光信号２９がリニアに変化する領域（図３（ｄ）のＰ２近傍）に構成される。
【００３９】
引続き、図面を参照しながら動作手順について説明する。図４は、本発明の実施例１における入力支援装置の動作を説明するフローチャートである。図４において、Ｓ１からＳ８はキャリッジ１３を初期位置へ設定する動作であり、Ｓ９からＳ１１は介護者が距離３３を調整するための動作であり、Ｓ１２からＳ１９は位置検出手段の自動的な位置決め動作を行う制御状態である。
【００４０】
まず、Ｓ１からＳ８までのキャリッジ１３を初期位置へ設定する動作について説明する。Ｓ１において、電源が入ったときのマイコン１９の初期化処理を実施する。具体的には、マイコン１９の入出力信号である、ステッピングモータの回転指令２３、第１の位置情報２５、リレー駆動信号２６、発光指令２８、受光信号２９、リミット信号３０、リミット信号３１、時定数３２、距離３３、停止指令３４、動作開始指令３５の各Ｉ／Ｏポートの入手出力設定、Ａ／Ｄコンバータの設定を初期化する。その後、Ｓ２にて介護者からの動作開始指令３５の入力を待ち、待機状態となる。動作開始指令３５は図示しない押しボタンスイッチの信号を介護者が押すことで入力される。介護者からの動作開始指令３５を受けるとＳ２の待機状態をぬけ、Ｓ３に遷移する。Ｓ３において、リミット信号３０がＯＮになるまで、身体の部位１から離れる方向（矢印１２ａ方向）へキャリッジ１３を移動する。図３における矢印４０の位置、即ちキャリッジの位置ｘ１まで移動する。
【００４１】
続くＳ４では、キャリッジ１３を身体の部位１へ近づく矢印１２ｂ方向へゆっくりと移動する。図３における矢印４１の位置、即ちキャリッジの位置ｘ２になった時点で、第２の位置情報２５の出力がＯＮとなるので、キャリッジ１３の移動を停止する。Ｓ４の動作が完了した時点で身体の部位１と位置検出手段２との距離がゼロとなるので、Ｓ５ではマイコン１９の内部で距離ｄ＝０として処理を続行する。距離ｄ＝０の位置は、ステッピングモータ１６を駆動する位置決め基準となる。
【００４２】
続いて、Ｓ６からＳ８において、第２の位置検出手段３を構成する光センサーのキャリブレーションを実施する。まず、Ｓ６で受光信号２９の測定値ｙ２をマイコン１９のＡ／Ｄポートより取り込んでおく。続くＳ７で、キャリッジ１３を身体の部位１から離れる矢印１２ａ方向へ所定距離（ｘ２−ｘ３）だけ移動したのち、Ｓ８で受光信号２９の測定値ｙ３をマイコン１９のＡ／Ｄポートより取り込んでおく。
【００４３】
測定値より、センサー感度αを（数１）により計算しておく。
【００４４】
（数１）    α＝（ｙ２−ｙ３）／（ｘ２−ｘ３）
センサー感度αは、体位の変化で身体の部位１の位置が変化したときに、キャリッジ１３の位置を補正する制御に用いるが、その説明は後述する。
【００４５】
続く、Ｓ９からＳ１１は介護者が距離３３を調整するための動作である。Ｓ９において、介護者が設定する距離３３はマイコン１９のＡ／Ｄポートを通じて読み込まれる。読み込んだ値に基づき、ステッピングモータ１６を駆動してキャリッジ１３を移動する。Ｓ１１にて介護者より動作開始指令３５を入力があるまでＳ９とＳ１０の動作を繰り返し、キャリッジ１３の位置を介護者が調整する。
【００４６】
以上のＳ１からＳ１１までの準備を経て、Ｓ１２からＳ１９でキャリッジ１３の位置を補正する制御状態に入り、位置検出手段の自動的な位置決め動作を行う。
【００４７】
引続き図４において、Ｓ１２は制御手段６の制御に必要な制御変数の初期化を行う。受光信号２９の過去の測定履歴や過去のキャリッジ１３の位置情報等の変数を初期化する。Ｓ１３とＳ１４は、制御状態下で介護者が設定を変更できるように、時定数３２と距離３３を取り込む。さらにＳ１５で受光信号２９の測定値を取り込んで制御変数に保存し、次のＳ１６にてキャリッジの移動量を算出する。
【００４８】
Ｓ１６におけるキャリッジ１３の移動量の算出について、図３を用いて説明する。
図３（ｃ）と図３（ｄ）において、破線で示した信号は、実線のグラフを矢印４４ａと矢印４４ｂの方向へ平行移動したもので、体位の変化で身体の部位１の位置が矢印１２ｂの方向へ移動した場合の各信号の出力状態を表す。体位が変化したとき、Ｐ３からＰ４へ受光信号２９の状態が遷移するので、受光信号２９の出力はｙ４となる。キャリッジ１３の位置は変化せずｘ４＝ｘ３の状態である。受光信号２９の出力がｙ３＝ｙ５となる位置へキャリッジ１３を位置ｘ５まで動かせばよく、矢印４３に示すＰ４からＰ５へ状態を遷移させるためのキャリッジ１３の移動量（ｘ５−ｘ４）を求める。すでに（数１）より求めたセンサー感度αを用いて（数２）で求められる。
【００４９】
（数２）    移動量（ｘ５−ｘ４）＝α・（ｙ３−ｙ４）
以上で求めたキャリッジ１３の移動量は、図４におけるＳ１７で使用する。ただし、Ｓ１７において、ただちに求めた移動量（ｘ５−ｘ４）だけキャリッジ１３を移動させるのではなく、介護者が指定する時定数３２の時定数の後に追従させる。例えば、時定数３２の期間に体位の変化がもとの位置まで戻った場合は、移動量をゼロに戻し、追従させない。  具体的な信号処理としては、受光信号２９をローパスフィルターで処理すればよく、マイコン１９内でフィルター処理すれば所望の動作を得る。ローパスフィルターは一般的なデジタルフィルターで構成できる従来技術なので説明を省略する。
【００５０】
ところで、キャリッジ１３を移動させず、かつ、身体の部位１の随意運動可能な範囲が狭い場合は、位置検出手段２で位置信号２５の出力が得られなくなる不都合が生じるが、上記の様に、体位の変化に合わせてキャリッジ１３を移動させることで、かかる不都合が解消される。
【００５１】
以上のようにＳ１６で算出した移動量は、Ｓ１７においてキャリッジ１３が所定量を移動するようにステッピングモータ１６を駆動する。最後にＳ１８では、介護者からの動作の停止指令３４をチェックして、もし、停止指令３４を検出した場合はＳ２へ処理を移す。停止指令を検出しなかった場合はＳ１９にて動作エラーの有無をチェックして、エラーがあれば、動作を停止し、エラーが無ければＳ１３へ戻り制御状態を維持する。ここでいうエラーは、リミット信号３０やリミット信号３１がＯＮになるのを検出し、キャリッジ１３が可動範囲を超えるなど、制御不可能な状態を検出した場合である。
【００５２】
以上、図４を用いて、初期位置の設定、介護者の設定、制御状態について説明したが、引き続いて、患者が最終的に必要とするスイッチの開閉信号２７を制御手段６からコネクタ１０に出力する動作例について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図５は本発明の実施例１における入力支援装置の動作状態における電気信号の一例を示す説明図である。図５（ａ）ないし図５（ｅ）において、横軸は時間であり、縦軸は各信号の値である。記号Ｔ０からＴ５は時刻を表し、時定数３２の間隔で表記している。
【００５４】
図５（ａ）は使用者の体位の変化を表しており、例では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３にかけて体位が変化している。この体位の変化は、直接観測できるものではなく、図５（ｂ）に示す受光信号２９によって間接的に検出される。
【００５５】
図５（ｂ）に示す受光信号２９のＷ１、Ｗ２、Ｗ３の突起状の変化は、使用者の随意運動によるものであり、ｄ＝０の検出レベルを超えると、第１の位置検出手段により接触状態を検出した結果、図５（ｄ）に示す第１の位置情報２５を得る。
【００５６】
一方、図５（ｂ）に示す受光信号２９より図５（ｃ）に示すキャリッジの位置指令を制御手段６内で得る。まず、受光信号２９を図示しないローパスフィルターを通過させてＷ１、Ｗ２、Ｗ３の突起状の変化をなくした信号を得た後、（数２）により移動量を算出し、時定数３２をもたせて出力したのが図５（ｃ）に示すキャリッジの位置指令である。
【００５７】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて、図５（ａ）に示すように体位が変化すると、時定数３２の期間は、図５（ｃ）のようにキャリッジ１３の位置は動かないので、図５（ｂ）の受光信号２９は体位の変化と同じ信号を検出する。時刻Ｔ２から時刻Ｔ４は、体位の変化にキャリッジ１３を追従させた結果として、図５（ｂ）のように受光信号２９を得る。図５（ｂ）において、体位の変化があるにもかかわらず、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の突起状の変化はｄ＝０の検出レベルを超えている。
【００５８】
一方、図２に示す通り、第１の位置情報２５をマイコン１９で取り込んだ後、そのままリレー２０を駆動するリレー駆動信号２６を出力し、リレー２０はさらにスイッチ開閉信号２７を出力する。即ち、図５（ｅ）に示すスイッチ開閉信号２７は、図１におけるコネクタ１０を通じて外部の機器（図示しない）へ出力される。以上のようにして、身体の部位１の随意運動をスイッチ開閉信号２７として出力される。
【００５９】
かかる構成によれば、位置検出手段を身体の部位との遠近を積極的に位置を制御手段により自動調整することが可能となるので、従来介護者が行っていた、身体のわずかな動作範囲に、随意運動を検出が可能なようにセンサーやマイクロスイッチを設置する必要が無い。また、使用者の体位がベッド上で変化したばあいでも、再設定が不要となり労力の軽減される利点がある。
【００６０】
また、フレキシブルアーム部７を備えているため、装置の設定が容易であることと、時定数３２や距離３３を利用者に合わせた設定をできる利点がある。
【００６１】
なお、第１の位置検出手段は身体の部位への接触状態と非接触状態を検出する接触センサーである場合について説明したが、機械的なマイクロスイッチであっても良い。接触センサーでなく機械的なマイクロスイッチを用いる場合は、接触センサーの駆動に必要な回路が不要であり、コスト的に有利である。
【００６２】
また、第１の位置検出手段は、第２の位置検出手段と同じ光センサーで構成して良い。接触センサーでなく光センサーを用いれば、身体の部位への接触を必要としないので、利用者が身体への接触を厭う場合にも利用が可能となる。
【００６３】
さらに、本実施例において、アクチュエータ手段４の構成にステッピングモータ１６を用いたが、代わりにＤＣモータや超音波モータ等の他のモータを用いても同様の効果が得られる。他のモータを用いる場合、モータの回転量をエンコーダにて検出すれば、ステッピングモータと同等の制御が行えることは明白なので、その動作説明は省略する。
【００６４】
ＤＣモータを使用した場合はステッピングモータに比べて安価に入力支援装置を構成できるという利点がある。
【００６５】
（実施例２）
実施例１における入力支援装置が第１の位置検出手段と第２の位置検出手段の２つを用いるのに対して、本発明の実施例２における入力支援装置は、第２の位置検出手段が光センサーであることを利用して、第１の位置検出手段と第２の位置検出手段を兼用する。
【００６６】
本発明の実施例２における入力支援装置の構成は、実施例１における入力支援装置の第１の検出手段が無い以外は、制御手段の処理が異なるだけなので、その構成については説明を省略する。
【００６７】
実施例１と異なるのは、制御状態における制御手段６の信号処理を動作の一例を示しながら説明する。
【００６８】
図６は、本発明の実施例２における入力支援装置の動作状態における電気信号の一例を示す説明図である。図６において、図１ないし図５における同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６９】
図６において、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）はそれぞれ図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に対応しており、同一なので説明を省略する。図６（ｄ）は受光信号２９をマイコン１９内で構成したハイパスフィルターで処理した信号である。図６（ｄ）の信号を用いれば、図６（ｅ）に示すスイッチ開閉信号２７が容易に得られる。実施例１における第１の位置検出手段の代わりに、実施例２ではマイコン１９内にハイパスフィルターを構成することで、同様の効果を得る。即ち、実施例２では、位置検出手段が１つになるので、部品点数が少なく、コスト的に有利に同機能を実現している。
【００７０】
なお、位置検出手段を光センサーの場合に限定したが、接触センサーや機械的なマイクロスイッチであっても良い。制御手段６から指令するステッピングモータの駆動指令と、駆動指令とマイクロスイッチの出力より、間欠的にｄ＝０となる位置情報を取得し、体位の変化を間接的に推定すれば良いからである。光センサーを用いた場合に比べてマイクロスイッチを用いた場合は制御精度が劣るものの必要な回路が少なく、コスト的に有利である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明にかかる入力支援装置は、背景技術で述べた意思伝達装置や会話補助装置に使用する入力スイッチを初めとし、医療や介護にかかわるサービス分野で利用が可能である。例えば、ナースコールのスイッチ、電動ベッドの制御装置、テレビやエアコンをリモコンで制御する環境制御装置、電動車椅子の制御装置等にも利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１における入力支援装置の構成図
【図２】本発明の実施例１における入力支援装置のアクチュエータ手段の構成と制御手段の構成を説明するための概念図
【図３】本発明の実施例１における入力支援装置のキャリッジの位置と各信号の出力関係を示す説明図
【図４】本発明の実施例１における入力支援装置の動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の実施例１における入力支援装置の動作状態における電気信号の一例を示す説明図
【図６】本発明の実施例２における入力支援装置の動作状態における電気信号の一例を示す説明図
【符号の説明】
【００７３】
１    身体の部位
２    第１の位置検出手段
３    第２の位置検出手段
４    アクチュエータ手段
５    信号線
６    制御手段
７    フレキシブルアーム部
８    クリップ
９    固定部
１０    コネクタ
１１    赤外光
１２    遠近方向
１３    キャリッジ
１３ａ    キャリッジの突出部
１４    ガイド
１５    送りネジ
１６    ステッピングモータ
１７    ネジ係合部材
１８    ドライバ
１９    マイコン
２０    リレー
２１    スイッチ
２２    スイッチ
２３    ステッピングモータの回転指令
２４    駆動線
２５    第１の位置情報
２６    リレー駆動信号
２７    スイッチ開閉信号
２８    発光指令
２９    受光信号
３０    リミット信号
３１    リミット信号
３２    時定数
３３    距離
３４    停止指令
３５    動作開始指令
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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