LIFE2014

GS11-42014 年 9 月 24 日－26 日 北海道

口腔内コントローラー6 号機を用いた“舌マウス”システムの操作性
Maneuverability of the “Tongue mouse system” by the mouthpiece type remote controller (ver.6)○寺島正二郎田斎 晃侯 宇昕村上 肇

佐藤栄一（新潟工大）松澤智由貴（歯科手塚医院）

Shojiro George TERASHIMA, Akira Tasai, Hou Yuxin, Hajime Murakami, Eiichi SATOH,
Niigata Institute of Technology
Chiyuki Matsuzawa, Teduka Dental Clinic
Abstract: We have tried to develop an Integrated Tongue Operation Assist System (“I-to-AS”) to control a powered
wheelchair (PWC) and a PC as an Augmentative & Alternative Communication (AAC) device for seriously disable people.
The “I-to-AS” consists of a mouthpiece type remote controller that was operated by the tongue. To improve themaneuverability of the system, we develop a new mouthpiece type remote controller with a cruciform joystick as ver. 6.
To investigate the maneuverability of the remote controller, nine able-bodied candidates operate the PC's mouse cursor:“Tongue Mouse System” to input prescript sentence. The input time was measured and average time and standard
deviation (S.D.) were calculated.
The results suggest that the "Tongue Mouse System" with the cruciform joystick type mouthpiece remote controller would
be effective and it has the potential to be used by seriously disabled people.
Key Words: Assistive Technology, Rehabilitation Engineering, Tongue Motion, Cervical Cord Injury, ALS
1. はじめに
交通事故などによって頸髄を損傷した方は下肢のみならず，上肢の自由も利かない．また，筋ジストロフィーや筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの重度障がい者の中には発語も困難な方もいる．これらの重度障がい者は電動車椅子などの福祉機器の操作や，家族や介護者との意思伝達も容易ではない．この様な重度障がい者のための操作支援機器としては，顎で小さなジョイスティックを操作するチンコントロールシステムにはじまり，音声認識，頭部運動や眼球動作によって操作する装置などが開発されているが，それぞれ一長一短があり，新たな操作支援装置の開発が望まれている．
そこで，我々は重度障がい者においても温存され易い機
能の 1 つである“舌動作”に注目して，口腔内に設置し，舌で操作する“口腔内リモートコントローラー（以下，口腔内リモコン）”の開発を行っている(1),(2)．
ここで，口腔内リモコンの使用にあたっては，口腔内に電池を持ち込むことなく無線通信が行えることが望ましい．
そこで，我々は Suica や ICOCA などに利用されている受動型 RF タグを口腔内リモコンに用いることで，電池が不要で無線通信可能な口腔内リモコンの開発を行ってきた．
本システムの構成概要を Fig.1 に示す．操作対象は移動機器として電動車椅子，意思伝達機器として PC 上のマウスカーソルを移動させ文字を入力する“舌マウス”システ
ムの 2 系統を有している．さらに，操作入力装置としては，口腔内リモコンだけでなく，口唇で軽く加え小型のジョイスティックを舌先で操作する“口唇ミニジョイスティック”の開発も併せて行っており，舌運動によって様々な制御対象 を 操 作 す る 「 統 合 型 操 作 支 援 装 置 Integrated Tongue
Operation Assistive System (“I-to-AS”)」の開発を目指している(3)．
「統合型操作支援装置 “I-to-AS”」の開発にあたり，昨年
度，スティック式の口腔内リモコン（5号機）を開発した．
この口腔内リモコン（5号機）は，従来のコントローラーと同様に受動型RFタグを用いているが，方向操作用の押しボタンスイッチをタクトスイッチに変更することで，方向操作部を超小型のジョイスティックとした．これにより，感覚的かつ容易な操作を目指した．また，“舌マウス”として利用する際の利便性を考慮して，確定ボタンとして押下式スイッチを中央部に設けた．
ここで，5 号機にはハードタイプの電子基板を利用していたことと，ジョイスティックの操作力を低減させるためにスティックのレバーアームを長めに設計していた．このため，当該リモコンを口腔内に設置した場合，上顎部分に大きなスペースを要する問題点を有していた．そこで，口腔内での違和感の低減のために，Fig.2 に示す様に 6 号機の開発を行った．6 号機は柔軟性の高いフレキシブル基盤を用いると共に，電子基板のレイアウトを再設計することにより，基板サイズを 26％縮小し，より口腔内形状に適合するような形状に変更した．また，ジョイスティック部の先端を十字型にすることで，低操作力を維持したまま，高さを 5[mm](41%)短縮し，舌の邪魔になり難い形状とした．
本報では，開発した 6 号機を“舌マウス”として利用した際の操作性について検討するために，PC 画面上で規定文章の入力を行い，入力に要した所要時間を計測・評価したので報告する．

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Fig. 1: Schematic diagram of the system configurationof the “I-to-AS”.

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Cruciform stick
10mm

IC

45mm

FPC
TactileswitchAntenna

Push switch

31mm

Remote Controller

Mouthpiece

Fig. 2: Schematic diagram of circuit board ofthe stick type remote controller (ver.6).
2. 方法
1-1 使用機器
Fig.1 に基づいて，PC 画面上のマウスカーソルを操作する“舌マウス”システムについて説明する．口腔内リモコン
は入れ歯安定剤などを用いて利用者の口腔内の上顎の硬口蓋に設置し，操作信号の受信用アンテナ（TR3-HA101，タカヤ社製）は利用者の口腔部周辺に設置する．また，受信用アンテナに接続された RFID 識別器（TR3-MD001E，同社製）では，口腔内コントローラーから送信された RF タ
グの ID 情報の識別を行い，RS232C を操作対象となる PCに接続する．操作対象となる PC では，市販の文字入力ソフトを起動すると共に，グラフィカルランゲージの 1 つである Lab view を用いて制作した制御ソフトにより PC 上のマウスカーソルを操作する仕様となっている．
1-2 実験方法と被験者
口腔内リモコン（6 号機）を口腔内に挿入し“舌”で操作した場合（以下，Tongue）の他，コントローラーを手で持ち“指”で操作した場合（以下，Finger）についての走行所要時間を計測した．また，文字の入力には“確定ボタン”を利用した場合（以下，Click）と，“確定ボタン”を利用せず，“自動文字入力機能（入力したい文字の上にマウスカーソルを移動させ，設定時間以上経過した際に，対応した文字が入力される機能．スイッチの押下が苦手な利用者のために用いる）”を利用した場合（以下，Auto Input）について実験を行った．
入力する文章は「きょうはいいてんきです」とし，漢字変換による影響を省くために，全て“平仮名”で入力した．
マウスカーソルの移動速度は 100[pixel/s]，被験者は健常者
11 名，5 分間の練習の後に試験を実施した．また，試験回数は 5 回連続で行い，入力に要した平均時間と標準偏差を算出した．尚，測定に際しては，被験者に事前に十分な説明を行い，趣旨を理解し同意を得た上で行った．
Table 1: Required time to input the prescribed sentence by using
Normal Mouse and Tongue Mouse System with the Cruciform
Stick type Remote Controller.
Operating Apprication
Normal Mouse
Cruciform Stick Type
Remote Controller Inthe Oral Cavity(Ver.6)

OperatingMethod
FingerFingerTongue

Character Input
MethodClick
ClickAuto Input
Click
Auto Input

Operating Time(mean±S.D.[s])12.4±2.1
37.4±10.2
57.2±5.947.9±11.7
66.8±18.3

2014 年 9 月 24 日－26 日 北海道

3. 結果および考察
規定文章を入力するための平均所要時間は，通常の PC用マウスを利用した際が 12.4±2.1[s]と最短であった．次に，口腔内リモコンを“指”で操作した条件としては，“確定ボタン”を利用した（Finger/Crick）は 37.4±10.2[s]，“自動文字入力機能”を利用した（Finger/Auto input）は 57.2±5.9[s]であった．
ここで，通常の PC 用マウスと口腔内リモコンを“指”で操作し“確定ボタン”を利用した（Finger/ Click）の所要時間の差は，マウスカーソルの移動速度に依存していると考えられる．参考のため，カーソルの移動速度を 200[pixel/s]とした場合，所要時間は約 1/2 程度までに短縮されたが，被験者によってはカーソルの移動速度が早すぎる場合，誤入力が増え，利用者ごとに最適な移動速度が異なることが分かった．他方，Click と Auto input の結果の際は，入力文字を確定するまでの“設定時間”に依存していることが認められた．
口腔内リモコンを“舌”で操作した結果としては， “確定ボタン”を利用した（Tongue/Crick）は 47.9±11.7[s]，“自動 文 字 入 力 機 能 ” を 利 用 し た （ Tongue /Auto input ） は66.8±18.3[s]であった．ここで，“指”と“舌”による平均所要時間の差は“Click”で約 53%，“Auto Input”で 39%の増加であった．これらの結果から，人間の体の中でも非常に感覚が鋭く細かい動きが可能な“指”での操作と比較して，約 39～53%程度の増加であれば今回製作した口腔内リモコン（6 号機）の操作性は高く，当該リモコンを“舌マウス”として利用する際の有効性が示唆された．
4. まとめ
重度障害者のための操作支援装置として「統合型操作支援装置“I-to-AS”」の開発を目指している．今回，操作性の向上と疲労感の低減を図るために，超小型の十字形ジョイスティックを配した口腔内リモコン 6 号機を開発・製作した．開発した口腔内リモコン 6 号機を“舌マウス”として利用した際の操作性を検討するために，規定文章を入力する際の所要時間を計測・比較した．当該口腔内リモコンを“舌”で操作した際の入力所要時間は，“指”で入力した際と比べ 39～53%の増加に留まり，口腔内リモコン（6 号機）の操作性は高く，当該リモコンを“舌マウス”として利用する際の有効性が示唆された．
参考文献(1) Terashima S. G., Sato E., et. al.: Development ofMouth-piece Type Remote Controller for Disability Persons.
JBSE 5(1): 66-77: 2010
(2) 寺島正二郎，荻原憲他，重度障害者のための口腔内コントローラーの開発．バイオメカニズム： 20：87- 98：2010(3) 寺島正二郎，酒井淳一他：口腔内ジョイスティックの開発 －舌を利用した重度障害者のための統合型操作支援装置"I-to-AS"の開発に向けて－： ライフサポート学会誌
Vol.24 No.4：pp201-207，2012
謝辞： 本研究は次の助成を受け上記まで進捗し，また，現在も継続中である．ここに，記して謝意を表します．
平成 18 年度科学研究費助成金若手(B)，18700480
平成 19 年度 JST シーズ発掘試験研究助成金，05-021
平成 21，24 年度科学研究費助成金基盤(C)，21500524，24500660
平成 21，23 年内田エネルギー財団試験研究助成金
2009-40，2011-35
他

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