(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雰囲気中及び呼気中の炭酸ガス濃度を検知して、この炭酸ガス濃度を示す濃度検知信号を出力する炭酸ガスセンサと、
前記濃度検知信号を受けて、特定パターンの前記炭酸ガス濃度の変化を検出し、この変化検出に基づいて前記呼気中の炭酸ガスを分別して、呼気検知信号を生成する呼気検知信号生成手段と、
予め定められた意志表示を示すメッセージのリストから、所定時間毎に特定のメッセージをひとつリストアップしてメッセージ表示部に表示させる表示制御手段と、
前記呼気検知信号が生成された時の、前記メッセージ表示部に表示されているメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成する外部制御信号生成手段と、
前記外部制御信号に応答して、前記メッセージの内容に対応した報知を行う報知手段とを有する呼気スイッチ装置であって、
前記炭酸ガスセンサと前記メッセージ表示部とが、使用者が前記炭酸ガスセンサに呼気を吹き付ける際に前記炭酸ガスセンサと前記メッセージ表示部を同時に視認できるような位置に、一体化されて設けられていることを特徴とする呼気スイッチ装置。
【請求項２】
前記報知手段に替えて、前記外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段を有することを特徴とする請求項１記載の呼気スイッチ装置。
【請求項３】
前記外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の呼気スイッチ装置。
【請求項４】
前記炭酸ガスセンサ及び前記メッセージ表示部は、円形開口部を有するおわん型をした、前記呼気を集約する呼気集約部の内側に、前記円形開口部から外に向かうようにして収容されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の呼気スイッチ装置。
【請求項５】
前記炭酸ガスセンサは、円形開口部を有するおわん型をした、前記呼気を集約する呼気集約部の内側に、前記円形開口部から外に向くようにして収容されており、前記メッセージ表示部は、前記円形開口部縁にその表示面が外を向くようにして埋設されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の呼気スイッチ装置。
【請求項６】
前記炭酸ガスセンサはフレキシブル管で形成されたアーム部によって本体ケース部に支持されており、前記メッセージ表示部は前記炭酸ガスセンサに吊設されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の呼気スイッチ装置。
【請求項７】
前記メッセージ表示部は、ドットマトリクスにより前記メッセージを表示する液晶表示装置であることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載の呼気スイッチ装置。
【請求項８】
前記呼気検知信号が生成された時に、前記メッセージ表示部に表示されているメッセージを一定時間だけ表示保持する表示保持手段を更に有することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の呼気スイッチ装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、呼気を利用して各種のスイッチ操作及び意志伝達を行う呼気スイッチ装置に関し、特に、上記呼気によりスイッチ操作及び意志伝達を行う際に操作性を向上させた呼気スイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に室内の照明や空調装置の操作等は手動により所定スイッチを操作して行われる。また、所望の意志伝達は声を発することにより行う。しかしこのような操作や意志伝達は、一般の人々にとっては容易なことであるが、例えば、寝たきりの人達や声を出すのが困難な人々にとっては極めて困難なことである。そこで、呼気スイッチ装置の炭酸ガスセンサに対して息を吹き付けることによりスイッチ制御や表示により意志伝達をする呼気スイッチ装置が、実開平４−１３４０６１号公報等で公開されている。
【０００３】
しかしながら、この種の従来の呼気スイッチ装置では、所望のスイッチ制御や意志伝達をする際には、予め決められた複数の呼気パターンから所望の呼気パターンが選択されて呼気がセンサに吹き付られることになるが、このような呼気パターンを使い分けて吹き付けることは非常に困難であることはもちろん、所望の意志伝達をするための呼気パターンを知るためには、そのための呼気パターンを予め記憶しておいたり、呼気スイッチ装置とは別体のモニタ装置に複数の呼気パターンを表示しながら、このうちから所望の呼気パターンを選択する等の必要性があり、使い勝手が非常に悪かった。
【０００４】
以下、図６〜図８を用いてこの問題、及びこの種の呼気スイッチ装置の動作原理を説明する。図６は、従来の呼気スイッチ装置の一例を示すブロック図である。
【０００５】
図６に示すように、この従来の呼気スイッチ装置は、（炭酸ガス）ＣＯ２センサ１０１、センサ駆動回路１０２、センサ出力変換回路１０３、スイッチング回路１０４、表示パネル１０５から構成される。
【０００６】
ＣＯ２センサ１０１は、固体電解質型炭酸ガスセンサ等が用いられる。このＣＯ２センサ１０１は、雰囲気中及び呼気中の炭酸ガス濃度を検知して濃度を電圧値で示す濃度検知信号を出力する。センサ駆動回路１０２は、ＡＣ電源等所定電源等を利用して、図示しない電源スイッチオンに応答して、ＣＯ２センサ１０１に含まれるヒータを所定温度に加熱するための加熱回路やＣＯ２センサ１０１に駆動電力を供給する定電圧回路等を有する。センサ出力変換回路１０３は、微分回路を有し、ＣＯ２センサ１０１からの濃度検知信号を微分処理した結果と予め設定されたスレシュホールドレベルＳ／Ｈとの比較結果に基づいて、操作信号を出力する。
【０００７】
スイッチング回路１０４は、センサ出力変換回路１０３からの操作信号を受けると、図示しない照明装置等の電気機器のオンオフ等のスイッチング操作を行う。またスイッチング回路１０４の替わりに表示パネル１０５が装備される場合、この表示パネル１０５は、センサ出力変換回路１０３からの操作信号の内容に応じた、「ありがとう」「トイレ」「誰か呼んで下さい」等のメッセージを表示する。但し、この場合使用者は予め定められた呼気の吹き付けパターンによって、メッセージの内容を指定することになる。
【０００８】
このような構成の従来の呼気スイッチ装置において、ＣＯ２センサ１０１に息が吹き付けられると、ＣＯ２センサ１０１は濃度検知信号を出力する。この濃度検知信号を受けたセンサ出力変換回路１０３は、炭酸ガス濃度が急激に変化したことに応答して鋭い微分波形を生成し、微分処理結果が上記スレシュホールドレベルＳ／Ｈを超えたことを検出して上記操作信号を出力する。この操作信号を受けたスイッチング回路１０４又は表示パネル１０５は、スイッチング操作やメッセージ表示を行う。
【０００９】
上述のような微分処理結果に基づいて、上記操作信号を生成する方法について、図７及び図８に示すグラフを用いて説明する。図７は、雰囲気中の炭酸ガス濃度が緩やかに変化した場合のセンサ出力及び微分出力の時間特性を示すグラフである。図８は、急激に炭酸ガス濃度が変化した場合のセンサ出力及び微分出力の時間特性を示すグラフである。なお、ここでいうセンサ出力は、前述の濃度検知信号と等価と考えてよい。
【００１０】
雰囲気中の炭酸ガス濃度が緩やかに増大した場合、ＣＯ２センサ１０１によるセンサ出力も、図７のＳＸで示すように緩やかに増大する。このように炭酸ガス濃度は増大するもの、緩やかに増大したセンサ出力ＳＸを受けたセンサ出力変換回路１０３の微分回路は、同図のＣＸで示すように、あまり大きな変化のない微分出力を生成する。このような微分出力は、同図に示すような上記操作信号を出力する基準となる予め定められたスレシュホールドレベルＳ／Ｈを超えることはない。
【００１１】
一方、例えば図８のＰＹに示すタイミングで急激に呼気をＣＯ２センサ１０１に吹き付けた場合、同図のＳＹに示すようにセンサ出力は瞬時に増大する。このような急激に増大したセンサ出力ＳＹを受けると、これに応答してセンサ出力変換回路１０３の微分回路は、同図のＣＹで示すように瞬時に大きな変化した微分出力を生成する。このような微分出力は、同図に示すような予め定められたスレシュホールドレベルＳ／ＨをＰＺで示すタイミングで超える。
【００１２】
このように炭酸ガス濃度が緩やかに増大した場合及び急激に増大した場合におけるそれぞれの微分出力ＣＸ及びＣＹのパターンに差異が発生する。そこで、上述のように適当な微分出力値にスレシュホールドレベルＳ／Ｈを設けることによって、炭酸ガス濃度が緩やかに増大した場合と急激に増大した場合との区別が可能になり、これを利用して上記被制御装置のスイッチング操作やメッセージ表示を行うことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の呼気スイッチ装置では、所望のスイッチ制御や意志伝達をする際には、予め決められた複数の呼気パターンから所望の呼気パターンが選択されて呼気がセンサに吹き付られることになるが、このように細分化された複数のパターンの呼気を使い分けて吹き付けることは非常に困難であることはもちろん、所望の意志伝達をするための呼気パターンを知るためには、所望の意志伝達をするための呼気パターンを予め記憶しておいたり、呼気スイッチ装置とは別体のモニタ装置に複数の呼気パターンを表示しながら、このうちから所望の呼気パターンを選択する等の必要性がある。
【００１４】
上述のように、呼気スイッチ装置とは別体のモニタ装置を見ながら所望の呼気パターンを選択するためには、使用者は、モニタ装置に合わせて自分の姿勢を合わせたり、モニタ装置を移動させなければならない等、疲労発生、使い勝手の悪さが大きな問題となる。特に、使用者が患者である場合には、細分化された複数のパターンの呼気を使い分けて吹き付けることは更に困難になるうえ、上記疲労発生、使い勝手の悪さは大きな問題となる。これは初心者にとっても同様である。
【００１５】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、操作性を向上させ使い勝手のよい呼気スイッチ装置を提供することを課題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の呼気スイッチ装置は、図１に示すように、雰囲気中及び呼気中の炭酸ガス濃度を検知して、この炭酸ガス濃度を示す濃度検知信号を出力する炭酸ガスセンサと、前記濃度検知信号を受けて、特定パターンの前記炭酸ガス濃度の変化を検出し、この変化検出に基づいて前記呼気中の炭酸ガスを分別して、呼気検知信号を生成する呼気検知信号生成手段と、予め定められた意志表示を示すメッセージのリストから、所定時間毎に特定のメッセージをひとつリストアップしてメッセージ表示部１２に表示させる表示制御手段３０と、前記呼気検知信号が生成された時の、前記メッセージ表示部に表示されているメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成する外部制御信号生成手段と、前記外部制御信号に応答して、前記メッセージの内容に対応した報知を行う報知手段とを有する呼気スイッチ装置であって、前記炭酸ガスセンサと前記メッセージ表示部とが、使用者が前記炭酸ガスセンサに呼気を吹き付ける際に前記炭酸ガスセンサと前記メッセージ表示部を同時に視認できるような位置に、一体化されて設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１は雰囲気中及び呼気中の炭酸ガス濃度を検知して、この濃度を示す濃度検知信号を出力する。この濃度検知信号を受けて、呼気検知信号生成手段２は特定パターンの炭酸ガス濃度の変化を検出し、この変化検出に基づいて呼気中の炭酸ガスを分別して、呼気検知信号を生成する。表示制御手段３０は、予め定められた意志表示を示すメッセージのリストから、所定時間毎に特定のメッセージをひとつリストアップしてメッセージ表示部１２に表示させる。外部制御信号生成手段３１は、呼気検知信号が生成された時の、メッセージ表示手段に表示されているメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成する。この外部制御信号に応答して、報知手段７はメッセージの内容に対応した報知を行う。そして、炭酸ガスセンサ１１及び前記メッセージ表示部１２は、使用者が前記炭酸ガスセンサ１１に呼気を吹き付ける際に前記炭酸ガスセンサ１１と前記メッセージ表示部１２を同時に視認できるような位置に、一体化されて設けられている。
【００１８】
このように請求項１記載の発明によれば、メッセージ表示部１２には所定時間毎に意志表示を示すメッセージがメッセージリストからひとつリストアップされてメッセージ表示制御手段に表示されるので、使用者はこれを見ながら所望のメッセージが表示されたタイミングで呼気を炭酸ガスセンサ１１に吹き付けることにより、所望のメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成させることができるようになる。そして、この外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した報知が行われる。特に、上記炭酸ガスセンサ１１及びメッセージ表示部１２は、炭酸ガスセンサ１１及び前記メッセージ表示部１２は、使用者が前記炭酸ガスセンサ１１に呼気を吹き付ける際に前記炭酸ガスセンサ１１と前記メッセージ表示部１２を同時に視認できるような位置に、一体化されて設けられているので、本呼気スイッチ装置の使用者は、容易に所望の意志伝達ができるようになる。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の呼気スイッチ装置は、図１に示すように、請求項１記載の呼気スイッチ装置において、前記報知手段７に替えて、前記外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、報知手段７に替えて、外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４を有しているので、呼気に基づき生成される外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した外部電気機器をオンオフ制御することができるようになる。また請求項１の発明と同様に炭酸ガスセンサ１１及びメッセージ表示部１２は近設されているので、本呼気スイッチ装置の使用者は、容易に所望の外部電気機器をオンオフ制御することができるようになる。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の呼気スイッチ装置は、図１に示すように、請求項１記載の呼気スイッチ装置において、前記外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４を更に有することを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、外部制御信号に応答して、メッセージの内容に対応した報知を行う報知手段７及び外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４の両方を有しているので、更に使い勝手が更に向上する。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の呼気スイッチ装置は、図２に示すように、請求項１〜３いずれか記載の呼気スイッチ装置において、前記炭酸ガスセンサ１１Ａ及び前記メッセージ表示部１２Ａは、円形開口部を有するおわん型をした、前記呼気を集約する呼気集約部１Ａの内側に、前記円形開口部から外に向かうようにして収容されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ａ及びメッセージ表示部１２Ａは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部の内側に、円形開口部から外に向かうようにして収容されているので、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになる。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の呼気スイッチ装置は、図３（Ａ）に示すように、請求項１〜３いずれか記載の呼気スイッチ装置において、前記炭酸ガスセンサ１１Ｂは、円形開口部を有するおわん型をした、前記呼気を集約する呼気集約部１Ｂの内側に、前記円形開口部から外に向くようにして収容されており、前記メッセージ表示部１２Ｂは、前記円形開口部縁にその表示面が外を向くようにして埋設されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ｂは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部１Ｂの内側に、円形開口部から外に向くようにして収容されており、メッセージ表示部１２Ｂは、円形開口部縁にその表示面が外を向くようにして埋設されている。すなわち、呼気集約部１Ｂの円形開口部縁を利用して、ここにメッセージ表示部１２Ｂが一体化されている。したがって、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになる。更に、メッセージ表示部１２が円形開口部縁に収容されたことにより、呼気集約部１Ｂの内側には基本的に炭酸ガスセンサ１１Ｂのみを収容すればよくなるので、呼気集約力も更に向上する。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の呼気スイッチ装置は、図３（Ｂ）に示すように、請求項１〜３いずれか記載の呼気スイッチ装置において、前記炭酸ガスセンサ１１Ｃはフレキシブル管で形成されたアーム部９によって本体ケース部８に支持されており、前記メッセージ表示部１２Ｃは前記炭酸ガスセンサ１１Ｃに吊設されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ｃはフレキシブル管で形成されたアーム部９によって本体ケース部８に支持されており、メッセージ表示部１２Ｃは炭酸ガスセンサ１１Ｃに吊設されているので、炭酸ガスセンサ１１Ｃを使用者の最適な位置にセットしやすく、メッセージの視認性が向上してメッセージの選択が容易になる。更に、構成が簡単になるので安価な製品が提供できるようになる。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の呼気スイッチ装置は、請求項４〜６いずれか記載の呼気スイッチ装置において、前記メッセージ表示部１２は、ドットマトリクスにより前記メッセージを表示する液晶表示装置であることを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明によれば、メッセージ表示部１２は、ドットマトリクスによりメッセージを表示する液晶表示装置なので、メッセージが見やすく、かつ軽量になる。
【００３１】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載の呼気スイッチ装置は、図１に示すように、請求項１〜７いずれか記載の呼気スイッチ装置において、前記呼気検知信号が生成された時に、前記メッセージ表示部１２に表示されているメッセージを一定時間だけ表示保持する表示保持手段３２を更に有することを特徴とする。
【００３２】
請求項８記載の発明によれば、呼気検知信号が生成された時に、表示されているメッセージが一定時間だけ表示保持される。すなわち、所望のメッセージを呼気により確定した後、そのメッセージがすぐに消え去ることがないので、確定メッセージの確認が容易かつ確実になるうえ、万が一、不適当なメッセージを確定した場合でもそれを認識できるので、余計な混乱がなくなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図２及び図３を用いて、本呼気スイッチ装置の概観を説明する。
【００３４】
図２は、本発明の呼気スイッチ装置の実施形態を示す概観図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の呼気スイッチ装置の他の実施形態を示す概観図である。
【００３５】
図２に示す実施形態において、本呼気スイッチ装置は、呼気集約部１Ａ、ＣＯ２センサ１１Ａ、メッセージ表示部１２Ａ、本体ケース部８、及び呼気集約部１Ａと本体ケース部８とを接続するアーム部９を含んで構成される。なお、ここで示す呼気集約部１Ａ、ＣＯ２センサ１１Ａ、及びメッセージ表示部１２Ａはそれぞれ、後述の図４で示す呼気集約部１、ＣＯ２センサ１１、及びメッセージ表示部１２に相当するものである。
【００３６】
上記呼気集約部１Ａは、おわん型で、軽量で弾力性のあるゴム又はプラスティックの成形により作られており、一端側は使用者の鼻及び口に対応する円形開口部、これに対向する他端側は縮径部を有する略漏斗状に形成されている。この呼気集約部１Ａの内側には、上記縮径部に支持され、炭酸ガスを検知するＣＯ２センサ１１Ａが配置されている。このＣＯ２センサ１１Ａは、センサ素子が網で覆われており、呼気を供給しやすいように使用者の口に対応する位置に配置されている。また、メッセージ表示部１２Ａはこの呼気集約部１Ａの内壁に固定され、上記円形開口部から外に向かうようにして収容されている。このメッセージ表示部１２Ａはドットマトリクスによりメッセージを表示する液晶表示装置なので、メッセージが見やすく、かつ軽量になる。また、細かな内容が数多くスクロール表示できるようになる。
【００３７】
またこの呼気集約部１Ａと本体ケース部８とはアーム部９によって接続されたアームスタンド型をしている。このアーム部９は、呼気集約部１Ａが回転可能で、横方向に変移可能、曲げ変移可能な、例えば公知のフレキシブル管により形成される。このアーム部９は、機械的に呼気集約部１Ａを任意の位置に変位させて固定する他、内部に呼気集約部１Ａと本体ケース部８とを電気的に接続するリード線等を収容する。
【００３８】
なお、上記のように呼気集約部１Ａは本体ケース部８に直接接続される他、専用の呼気集約部固定手段に上記のようなフレキシブル管を介して接続するようにしてもよい。更に、この呼気集約部固定手段としてベッド等に固定できるクリップ部を用いるようにしてもよい。
【００３９】
一方、本体ケース部８は、例えば、金属製又はプラスティック製の箱状をしており、内部に、後述するセンサ出力変換回路２、制御部３、スイッチング回路４、センサ駆動回路６等の電気回路を収容する。そして、本体ケース部８の一面には、電源スイッチ８１、オンオフモニタ用ＬＥＤ８２が配設されている。なお、これら電源スイッチ８１及びオンオフモニタ用ＬＥＤ８２は他面に配設してもよい。
【００４０】
上記電源スイッチ８１は、電灯線等から供給される所定電源を各回路に供給するための公知のスイッチであり、スイッチ８１がオンされるとその上部に配置されたオンオフモニタ用ＬＥＤ８２が点灯し、オフされると消灯する。更に、このスイッチ８１のオンに応答して、上記メッセージ表示部１２Ａのメッセージの自動スクロール表示が開始される。
【００４１】
また、本体ケース部８の背面からは、ＡＣ電源プラグ付電源線８３、電源制御線８４及び報知制御線８５が出ている。ＡＣ電源プラグ付電源線８３は、背面から出る電源線及びこれに接続され本呼気スイッチ装置を構成する各電気回路に電源を供給するための基本電源となるＡＣ電源に接続されるＡＣ電源プラグを有する。なお、このＡＣ電源プラグ付電源線８３を介して供給されるＡＣ電源は、前述の電気機器５の電源としても利用され、この本体ケース部８に内蔵されるスイッチング回路４によって電気機器５への電源供給が制御される。電源制御線８４は、本体ケース部８の背面から出て、ＡＣ電源プラグ付電源線８３から供給されるＡＣ電源を、前述の外部信号制御信号に基づいて電気機器５に伝送する線である。報知制御線８５はこの本体ケース部８に内蔵される制御部３と音声報知部７との間に介在する制御線である。
【００４２】
上記アーム部９に収容されるリード線は、呼気集約部１Ａと本体ケース部８に内蔵される電気回路とを電気的に接続する。例えば、このリード線は、本体ケース部８に収容されるセンサ駆動回路６から呼気集約部１Ａに収容されるＣＯ２センサ１１Ａに対してセンサ駆動電源やヒータ電源を供給したりする電源線や、逆にＣＯ２センサ１１Ａから濃度検出信号を本体ケース部８に収容されるセンサ出力変換回路２に供給するための伝送線等を含むものである。また、制御部３とメッセージ表示部１２Ａとを結ぶ信号伝送線もここに収容される。
【００４３】
使用者は、ベッド脇等の所定場所にこのような構造の本呼気スイッチ装置を設置し、スイッチ操作の必要時にはＣＯ２センサ１１Ａからやや離れたところから、このＣＯ２センサ１１Ａに呼気を吹き付ける。
なお、本呼気スイッチ装置を構成する各電気回路は、電池によって必要な電源を得るようにしてもよい。
【００４４】
上述のように、ＣＯ２センサ１１Ａ及びメッセージ表示部１２Ａは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部の内側に、円形開口部から外に向かうようにして収容されているので、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになる。したがって、より簡単に確実に所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになる。また、呼気集約部１Ａの構成はシンプルなので、製造も容易である。
【００４５】
図３（Ａ）に示す実施形態においても、呼気集約部１Ｂは、ほぼおわん型で、軽量で弾力性のあるゴム又はプラスティックの成形により作られており、一端側は使用者の鼻及び口に対応する円形開口部、これに対向する他端側は縮径部を有する略漏斗状に形成されている。但し、円形開口部の上方縁はメッセージ表示部１２Ｂを埋設するためにやや分厚くなっている。
【００４６】
この呼気集約部１Ｂの内側には、上記縮径部に支持され、炭酸ガスを検知するＣＯ２センサ１１Ｂが配置されている。このＣＯ２センサ１１Ｂは、前述したようにセンサ素子が網で覆われており、呼気を供給しやすいように使用者の口に対応する位置に配置されている。また、メッセージ表示部１２Ｂはやや分厚くなった円形開口部の上方縁に、表示面が外を向くようにして埋設されている。
【００４７】
この呼気集約部１Ｂを支持するアーム部９及び本体ケース部８は、図２で説明したと同様であるのでここでは説明を割愛する。なお、この実施形態において、呼気集約部１Ｂ、ＣＯ２センサ１１Ｂ、及びメッセージ表示部１２Ｂはそれぞれ、後述の図４で示す呼気集約部１、ＣＯ２センサ１１、及びメッセージ表示部１２に相当するものである。
【００４８】
上述のように、ＣＯ２センサ１１Ｂは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部１Ｂの内側に、円形開口部から外に向くようにして収容されており、メッセージ表示部１２Ｂは、円形開口部縁にその表示面が外を向くようにして埋設されている。すなわち、呼気集約部１Ｂの円形開口部縁を利用して、ここにメッセージ表示部１２Ｂが一体化されている。したがって、図２で示した実施形態同様、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになるので、簡単に確実に所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになるうえ、組立時のメッセージ表示部１２の位置決めが簡単で組立作業が容易になる。更に、メッセージ表示部１２が円形開口部縁に収容されたことにより、呼気集約部１Ｂの内側には基本的にＣＯ２センサ１１Ｂのみを収容すればよくなるので、呼気集約力も更に向上する。
【００４９】
図３（Ｂ）に示す実施形態においては、呼気集約部は用いられず直接ＣＯ２センサ１１Ｃがアーム部９に接続されている。そして、このＣＯ２センサ１１Ｃにメッセージ表示部１２Ｃが吊設されている。なお、この実施形態において、ＣＯ２センサ１１Ｃ、及びメッセージ表示部１２Ｃはそれぞれ、後述の図４で示すＣＯ２センサ１１、及びメッセージ表示部１２に相当するものである。
このようにシンプルな構成にすることにより、軽量化及び呼気集約部が不要になりコスト削減の効果が得られる。
【００５０】
上述のように、ＣＯ２センサ１１Ｃはフレキシブル管形成されたアーム部９によって本体ケース部８に支持されており、メッセージ表示部１２ＣはＣＯ２センサ１１Ｃに吊設されているので、ＣＯ２センサ１１Ｃを使用者の最適な位置にセットしやすく、メッセージの視認性が向上してメッセージの選択が容易になる。したがって、所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになる。更に、構成が簡単になるので安価な製品が提供できるようになる。
【００５１】
次に、本呼気スイッチ装置の概要を図４を基本にして、再度、図８を参照しながら説明する。図４は、本発明の呼気スイッチ装置の実施形態を示すブロック図である。図８は前述した通りである。
【００５２】
図４に示すように、本呼気スイッチ装置は、呼気集約部１、センサ出力変換回路２、制御部３、電気機器５に接続されたスイッチング回路４、センサ駆動回路６及び音声報知部７を有する。
【００５３】
上記呼気集約部１は、近設されたＣＯ２センサ１１及びメッセージ表示部１２を含む。ＣＯ２センサ１１は、例えば上記実開平４−１３４０６１号公報に開示されている公知の固体電解質型炭酸ガスセンサ等を用いることができる。このＣＯ２センサ１１は、ベーズ部に固定されたセンサ素子が円筒状の金網で覆われたような構成になっている。ＣＯ２センサ１１は、雰囲気及び呼気中の炭酸ガス濃度を検知して、この濃度を示す濃度
検知信号を出力する。
【００５４】
メッセージ表示部１２は、後述する制御部３に制御されて、予め定められた意志表示を示すメッセージのリストから、特定のメッセージを自動的に所定時間だけリストアップしながら順次スクロールして表示する。これらのメッセージは、例えば、「誰か来て下さい」、「トイレに行きたい」、「水を下さい」、「消灯／点灯」等、予めリストアップされた頻度の高い意志表示を示すメッセージである。このうち、「誰か来て下さい」、「トイレに行きたい」、「水を下さい」は、音声報知部７から音声出力されるメッセージの候補であり、「消灯／点灯」はスイッチング回路４により電気機器５をオンオフ制御するためのものである。そして、このメッセージ表示部１２は、前述したように軽量化のためドットマトリクスにより上記メッセージを表示する液晶表示装置により具現化される。なお、本発明では、メッセージ表示部１２はこのような液晶表示装置に限定するものではなく、固定アイテムの表示内容でも取り付けることが可能であればよく、表示部の位置を微妙に角度調整できる機能があれば更に好ましい。
【００５５】
センサ出力変換回路２は基本的に微分回路２１を有し、この微分回路２１により生成される微分出力に基づき、雰囲気中の炭酸ガスと意図的な呼気中の炭酸ガスを分別して、呼気中の炭酸ガスを検知すると呼気検知信号を生成する。この微分回路２１は、コンデンサ及び抵抗を含む既知の回路構成をしており、上記濃度検知信号はこの微分回路２１を通り、応答性のよい呼気の濃度検知信号は、図８のＣＹで示したような鋭いパルス波形に成形され、これが入力された時だけその呼気に対応した呼気検知信号が出力される。このセンサ出力変換回路２は、請求項の呼気検知信号生成手段に相当する。
【００５６】
すなわち、図８に示すように、上記ＣＯ２センサ１１からの濃度検知信号に応答して微分回路２１が生成する微分出力に基づき、センサ出力変換回路２は炭酸ガス濃度の増加率が予め定められたスレシュホールドレベルＳ／Ｈよりも小さい値から、このレベルＳ／Ｈを超えた値へと変化したことを検知することにより呼気中の炭酸ガスを分別検知して、呼気検知信号が出力される。
【００５７】
上述のように、炭酸ガス濃度の増加率を検出するために微分回路２１を用いるようにしているので、簡単な回路で、雰囲気中の炭酸ガスと呼気中の炭酸ガスを分別することができるようになる。
【００５８】
制御部３は、マイコンによって具現化されるもので、図５で後述する本発明に関わる処理等を行う。すなわち、制御部３は、メッセージ表示部１２に意志表示を示す複数のメッセージを所定時間毎に切り替えながら循環的に表示させ、上記呼気検知信号が生成された時に、上記メッセージ表示部１２に表示されているメッセージ、例えば、「水を下さい」の内容に対応する外部制御信号を生成する。換言すれば、所定時間毎に順次切替表示されるメッセージ表示部１２上のメッセージに対して、使用者は所望のメッセージが表示された時に呼気をＣＯ２センサ１１に吹き付けることにより、所望のメッセージを確定でき、この確定されたメッセージの内容に対応する外部制御信号が生成される。このような外部制御信号に応答して、音声報知部７は所定のメッセージを音声出力したり、スイッチング回路４は電気機器５をオンオフ制御したりする。
【００５９】
また、この制御部３は、上述の「誰か来て下さい」、「トイレに行きたい」、「水を下さい」、「消灯／点灯」等の頻度の高いメッセージのメッセージリストを格納する格納手段を備えている。これは例えば、ＲＡＭにより具現化される。
なお、この制御部３には電源スイッチ８１及びオンオフモニタ用ＬＥＤが接続されている。
【００６０】
スイッチング回路４（請求項のスイッチング手段に相当）は、制御部３からの上記外部制御信号に応答して、電気機器５をオンオフ制御する外部接点回路である。このスイッチング回路４は、外部から電気機器５の電源となるＡＣ電源と電気機器５との間に介在し、上記外部制御信号に応答して、ＡＣ電源の電気機器５への供給を制御する。
【００６１】
電気機器５は、例えば照明装置５１であり、上記スイッチング回路４に電源制御線８４を介して接続される。この電気機器５は、既成の装置であり上記スイッチング回路４により電源供給制御がされることによりオンオフ制御が行われる。
【００６２】
センサ駆動回路６は、制御部３に接続され、電源スイッチ８１のオンに応答して、ＡＣ電源等所定電源を利用して、ＣＯ２センサ１１に含まれるヒータを所定温度に加熱するための加熱回路やＣＯ２センサ１１に駆動電力を供給する定電圧回路等を含む。
【００６３】
音声報知部７は、制御部３からの上記外部制御信号に応答して、所定のメッセージ、例えば、「水を下さい」等を音声出力する。この音声報知部７は、外部制御信号に対応するメッセージ信号を生成する音声生成装置及びこれを音声出力するスピーカによって具現化される。この音声報知部７は、請求項の報知手段に相当する。
【００６４】
なお、上記スイッチング回路４及び音声報知部７は用途によって、両方装備するようにしてもよいし、いずれか一方のみを備えるようにしてもよい。
【００６５】
上述のような構成の呼気スイッチ装置において、所望のメッセージがメッセージ表示部１２に表示されたタイミングに同期して、炭酸ガス濃度検知手段１のＣＯ２センサ１１に息が吹き付けられると、ＣＯ２センサ１１は濃度検知信号を出力する。この濃度検知信号を受けたセンサ出力変換回路２では、その微分回路２１が炭酸ガス濃度が急激に変化したことに応答して鋭い微分波形を生成し、これに基づいて上記呼気検知信号が出力される。
【００６６】
この上記呼気検知信号を受けた制御部３は、メッセージ表示部１２に表示されているメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成し、これに応答して音声報知部７は所定のメッセージを音声出力したり、スイッチング回路４は電気機器５をオンオフ制御したりする。
【００６７】
このように、使用者はメッセージ表示部１２上に循環的に表示されるメッセージを見ながら所望のメッセージが表示されたタイミングで呼気を炭酸ガスセンサ１１に吹き付けることにより、所望のメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成させることができるようになる。そして、この外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した報知や外部電気機器をオンオフ制御することができるようになる。
【００６８】
更に図５を用いて、本発明に関わる処理例を説明する。
図５は、図４の制御部３が行う本発明に関わる一処理例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、電源スイッチ８１がＯＮされることによりこの制御部３に電源が供給され、所定の初期処理が終了した状態からスタートするものとする。
【００６９】
ステップＳ１においては、ＯＮ状態にある電源スイッチ８１がＯＦＦされることが検知され、ここでＯＦＦされると所定の終了処理を経て一連の処理は終了し（ステップＳ１のＹ）、さもなければ特定のメッセージを表示すべくステップＳ２に移行する（ステップＳ１のＹ）。
【００７０】
ステップＳ２において、制御部３は上記ＲＡＭに格納されるメッセージリストのうちから特定のメッセージをひとつリストアップして、メッセージ表示部１２に表示させるように制御して、処理をステップＳ３に移行する。
【００７１】
ステップＳ３において、制御部３は、使用者がＣＯ２センサ１１に意図的に呼気を吹きかけたことに基づいてセンサ出力変換回路２から供給される呼気検知信号を受信するため、所定時間、例えば、１秒間だけ待機する。ここで、この時間内に呼気検知信号の受信がないと制御部３はメッセージをスクロールすべくステップＳ６に移行する（ステップＳ３のＮ）。ここで、所定時間内に呼気検知信号を受信すると制御部３はメッセージを確定すべく処理をステップＳ４に移行する（ステップＳ３のＹ）。
【００７２】
ステップＳ４において、制御部３は、呼気検知信号を受信した時にメッセージ表示部１２上に表示されているメッセージを確定し、つまり、使用者がこのメッセージを出力する意志があるものと判断し、一定時間、例えば、５秒間だけこのメッセージをメッセージ表示部１２上に表示保持する。そして、この一定時間が経過すると、制御部３は処理をステップＳ５に移行させる。
【００７３】
ステップＳ４の処理により、所望のメッセージが呼気により確定メッセージがすぐに消え去ることがないので、確定メッセージの確認が容易かつ確実になるうえ、万が一、不適当なメッセージを確定してした場合でもそれを認識できるので、余計な混乱がなくなる。このステップＳ４の処理は、請求項の表示保持手段に対応する。
【００７４】
ステップＳ５において、制御部３は、ステップＳ４で確定したメッセージの内容に対応する外部制御信号を出力する。例えば、確定したメッセージの内容が「誰か来て下さい」、「トイレに行きたい」、「水を下さい」等の音声報知部７から音声出力されるべきメッセージに相当するものであれば、この内容に対応する外部制御信号を生成して、これを音声報知部７に供給する。また、確定したメッセージの内容が「消灯／点灯」に相当すれば、制御部３は電気機器５をオンオフ制御するための外部制御信号を生成して、これをスイッチング回路４に供給する。なお、これらの外部生後信号に応答した、音声報知部７及びスイッチング回路４の動作は前述の通りである。そして、このステップＳ５が終了すると処理はステップＳ６に移行される。
なお、このステップＳ５は、請求項の外部制御信号生成手段に相当する。
【００７５】
ステップＳ６においては、制御部３は現在メッセージ表示部１２上に表示している特定のメッセージを消去して、上記ＲＡＭに格納されるメッセージリストのうちから次の特定のメッセージをひとつリストアップして、メッセージ表示部１２に表示させるように制御する。例えば、「水を下さい」というメッセージが消去された後は、「消灯／点灯」のメッセージが表示されることになる。表示されたメッセージがＲＡＭに格納されるメッセージリストのうちの最後のメッセージであれば、次に表示されるメッセージは最初の格納メッセージになり、このようにして複数のメッセージが循環的に表示されることになる。そして、このステップＳ６が終了すると処理はステップＳ１に戻され、上述の処理を電源スイッチ８１がＯＦＦされない限り繰り返す。
なお、このステップＳ６と上記ステップＳ２は、請求項の表示制御手段に相当する。
【００７６】
以上説明したように、上記実施形態によれば、メッセージ表示部１２には所定時間毎に意志表示を示すメッセージが循環的に表示されるので、使用者はこれを見ながら所望のメッセージが表示されたタイミングで呼気を炭酸ガスセンサ１１に吹き付けることにより、ステップＳ５で所望のメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成させることができるようになる。そして、この外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した報知又は外部電気機器の制御を行うことができるようになる。特に、使用者が患者の場合には、図２及び図３で説明したＣＯ２センサ１１及びメッセージ表示部１２の一体化構造により、無理な姿勢でモニタを見ながら炭酸ガスセンサ１１に呼気を吹き付ける必要がなくなるので、安全で使い勝手が非常に向上する。また、使用者が初心者の場合でも、特別な訓練なしに本呼気スイッチ装置を使用できるようになる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、メッセージ表示部１２には所定時間毎に意志表示を示すメッセージが  所定時間毎に特定のメッセージがメッセージリストからひとつリストアップしてメッセージ表示部に表示されるので、使用者はこれを見ながら所望のメッセージが表示されたタイミングで呼気を炭酸ガスセンサ１１に吹き付けることにより、所望のメッセージの内容に対応する外部制御信号を生成させることができるようになる。そして、この外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した報知が行われる。特に、上記炭酸ガスセンサ１１及びメッセージ表示部１２は使用者が前記炭酸ガスセンサ１１に呼気を吹き付ける際に前記炭酸ガスセンサ１１と前記メッセージ表示部１２を同時に視認できるような位置に、一体化されて設けられている。したがって、本呼気スイッチ装置の使用者は、容易に所望の意志伝達ができるようになる。特に、使用者が患者の場合には、無理な姿勢でモニタを見ながら炭酸ガスセンサ１１に呼気を吹き付ける必要がなくなるので、安全で使い勝手が非常に向上する。使用者が初心者の場合でも、特別な訓練なしに本呼気スイッチ装置を使用できるようになる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、報知手段７に替えて、外部制御信号に応答して、外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４を有しているので、呼気に基づき生成される外部制御信号に応答してメッセージの内容に対応した外部電気機器をオンオフ制御することができるようになる。また請求項１の発明と同様に炭酸ガスセンサ１１及びメッセージ表示部１２は近設されているので、本呼気スイッチ装置の使用者は、容易に所望の外部電気機器をオンオフ制御することができるようになる。特に、使用者が患者や初心者の場合には、請求項１の発明の効果で説明したように、非常に効果的である。
【００７９】
請求項３記載の発明によれば、外部制御信号に応答して、メッセージの内容に対応した報知を行う報知手段７及び外部電気機器をオンオフ制御するスイッチング手段４の両方を有しているので、請求項１及び２で記載した両方の効果が得られるようになり、更に使い勝手が更に向上する。
【００８０】
請求項４記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ａ及びメッセージ表示部１２Ａは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部の内側に、円形開口部から外に向かうようにして収容されているので、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになる。したがって、より簡単に確実に所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになる。また、呼気集約部１Ａの構成はシンプルなので、製造も容易である。
【００８１】
請求項５記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ｂは、円形開口部を有するおわん型をした、呼気を集約する呼気集約部１Ｂの内側に、円形開口部から外に向くようにして収容されており、メッセージ表示部１２Ｂは、円形開口部縁にその表示面が外を向くようにして埋設されている。すなわち、呼気集約部１Ｂの円形開口部縁を利用して、ここにメッセージ表示部１２Ｂが一体化されている。したがって、請求項４の発明同様、メッセージの視認性が向上し、かつより効果的に呼気を集約できるようになるので、簡単に確実に所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになるうえ、組立時のメッセージ表示部１２の位置決めが簡単で組立作業が容易になる。更に、メッセージ表示部１２が円形開口部縁に収容されたことにより、呼気集約部１Ｂの内側には基本的に炭酸ガスセンサ１１Ｂのみを収容すればよくなるので、呼気集約力も更に向上する。
【００８２】
請求項６記載の発明によれば、炭酸ガスセンサ１１Ｃはフレキシブル管で形成されたアーム部９によって本体ケース部８に支持されており、メッセージ表示部１２Ｃは炭酸ガスセンサ１１Ｃに吊設されているので、炭酸ガスセンサ１１Ｃを使用者の最適な位置にセットしやすく、メッセージの視認性が向上してメッセージの選択が容易になる。したがって、所望の意志伝達及び／又は外部機器制御ができるようになる。更に、構成が簡単になるので安価な製品が提供できるようになる。
【００８３】
請求項７記載の発明によれば、メッセージ表示部１２は、ドットマトリクスによりメッセージを表示する液晶表示装置なので、メッセージが見やすく、かつ軽量になる。また、細かな内容が数多くスクロール表示できるようになる。したがって、請求項７記載の発明によれば、更に使い勝手が向上する。
【００８４】
請求項８記載の発明によれば、呼気検知信号が生成された時に、表示されているメッセージが一定時間だけ表示保持される。すなわち、所望のメッセージを呼気により確定した後、そのメッセージがすぐに消え去ることがないので、確定メッセージの確認が容易かつ確実になるうえ、万が一、不適当なメッセージを確定した場合でもそれを認識できるので、余計な混乱がなくなる。この結果、請求項８記載の発明によれば、更に使い勝手が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼気スイッチ装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の呼気スイッチ装置の実施形態を示す概観図である。
【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の呼気スイッチ装置の他の実施形態を示す概観図である。
【図４】本発明の呼気スイッチ装置の実施形態を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の制御部が行う本発明に関わる一処理例を示すフローチャートである。
【図６】従来の呼気スイッチ装置の基本構成を示すブロック図である。
【図７】雰囲気中の炭酸ガス濃度が緩やかに変化した場合のセンサ出力及び微分出力の時間特性を示すグラフである。
【図８】急激に炭酸ガスが濃度変化した場合のセンサ出力及び微分出力の時間特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ  呼気集約部
２  呼気検知信号生成手段
４  スイッチング回路（スイッチング手段）
７  音声報知部（報知手段）
８  本体ケース部
９  アーム部
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  （炭酸ガス）ＣＯ２センサ
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  メッセージ表示部
２１  微分回路
３０  表示制御手段
３１  外部制御信号生成手段
３２  表示保持手段
８１  電源スイッチ
８２  オンオフモニタ用ＬＥＤ
８３  ＡＣ電源プラグ付電源線
８４  電源制御線
８５  報知制御線
【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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【図７】
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【図８】
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