JPH062146B2

JPH062146B2 - 意志伝達装置

Info

Publication number: JPH062146B2
Application number: JP62077118A
Authority: JP
Inventors: 昭雄竹井; 光穗山田; 忠彦福田
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS63240860A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ＡＬＳ（筋萎縮性側索硬化症）患者，ＣＶＡ
（脳血管障害）患者，筋ジストロフィー患者，交通事故
などの救急患者などの重度の障害を有する患者が残存機
能により意志の伝達を行う意志伝達装置に関するもので
ある。

（従来の技術）一般に、前記重度の障害を有する患者は言語障害と、
手，足等の運動機能が同時に麻痺しており筆談による会
話も不可能になっている。しかし、このような患者は視
聴覚，意識，知能がほとんど正常に保たれているが、自
らの意志伝達がほとんど不可能となっており、患者の精
神的・肉体的な苦痛が大きい。そのため、看護人が文字
板を患者に示し、文字を一つ一つ丹念に指したり読み上
げて、患者に残されている残存機能の微少の変化、例え
ばまばたき，眼球の移動，手足の関節の動きなどを判断
しながら意志の伝達を行っていた。しかし、このような
方法では単純で簡単なことしか伝達できず、看護人も患
者の意志を判断するために少なからず経験が必要であ
り、意志の伝達のために看護人が常時付き添う負担は想
像以上のものであった。このような問題を解決するため
に例えば特開昭６１−２０１３９８号公報に開示されて
いるように、複数の文字とこの文字の近傍に埋設した発
光体を点滅させる回路手段を備えた会話表示盤と、ワー
プロなどのキースイッチを打鍵する回路手段を備えた打
鍵器と、この会話表示盤と打鍵器の入力信号回路とブザ
ーとナースコールの回路を備えた中継器と、この中継器
に入力信号を出力する操作スイッチ手段とから成る会話
表示機がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、前記従来技術においては、会話表示盤に表示さ
れている複数の文字から希望の文字を選択するのに患者
は一方の操作スイッチを操作し続けて希望の文字位置の
発光体を点滅させた後、他方の操作スイッチを操作しそ
の文字を中継器を介して打鍵器へ出力して文章を作成し
なければならず、一つの文字を選択するのに何回も操作
スイッチを操作しなければならないと言う問題点があ
る。このため、患者は残存機能を用いて苦労して微少な
変化を何回も繰り返すため、非常に疲れ易く、また、文
章の作成にも長時間を要してしまうという欠点がある。

これに対して、特開昭６１−１９３６２６号公報には、
全面介助が必要で、かつ言語を介した意志の伝達のでき
ない患者のために、筋電や舌の動きとともに、まばたき
などの残存機能を指標として、各種情報パターンを表示
できる意志伝達援助装置が開示されている。しかしなが
ら、単にまばたきの有無を検出して意志伝達を行おうと
すると、患者が信号として意識的に行うまばたきのみな
らず、無意識に行うまばたきも全て制御信号に変換され
ることになり、誤動作のないスムーズな意志伝達を実現
することができない。

本発明は、前記問題点に基づいて成されたものであり、
重度の障害を有する患者に対しても、まばたきを利用し
た誤動作のないスムーズな意志伝達を実現することが可
能な意志伝達装置を提供することを目的とするものであ
る。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、まばたきの変化を生体信号として検出するま
ばたき検出手段と、前記まばたき検出手段からの生体信
号により０．５秒以上のまばたきが行われた時に信号を
出力して一定の信号波形に変換する信号調整手段と、前
記信号調整手段の出力を導入して入力意志の有無を判定
する演算手段と、文章作成手段もしくは、出力機器の制
御手段とを備えたものである。

（作用）まばたき検出手段により、まばたきの変化を生体信号と
して検出し、まばたきが０．５秒以上行われた場合に信
号調整手段から演算手段に信号を出力することで、演算
手段は信号調整手段からの信号出力があった場合にの
み、患者が信号として意識的にまばたきを行ったものと
判断して、文章の作成および外部制御機器の制御が行わ
れる。

（実施例）以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳述する。第
１図は本発明の全体を示すブロック図であり、１は重度
の障害を有する患者の残存機能におけるまぶた，眼球，
筋肉などの微少な変化を検出する生体信号センサであ
り、後述する種々のセンサのうち少なくともいずれか一
つを選択して用いることができる。２はマイクロコンピ
ュータなどを用いた文章作成装置であり、前記センサ１
からの信号を調整し、例えば入力有りなら５Ｖ、無しな
ら０Ｖといった一定の信号波形に調整する信号調整部３
と、その出力から入力の意志があったか否かを判定する
入力意志判定回路４と、入力意志があったとき文章を作
成したり、機器制御用コードを発生したりする文章作成
制御回路５と、その情報の表示装置６と、文章作成制御
回路５の指示により、出力機器を制御する出力回路７を
備え、通常のマイコンのようにフロッピィディスクによ
って駆動制御される。８は文章作成装置２によって作成
された文章を出力する出力装置であり、例えば作成され
た文章を印刷するプリンタ９、音声出力する音声合成装
置10、通信回線を介して外部へ伝送するモデム11、看護
者用の表示装置12、テレビ13、ラジオ14及び緊急用の呼
出しチャイム15などを有している。

第２図はセンサ１の一つであり、まばたき検知手段を構
成するまばたき検出センサ16を示しており、レンズのな
いメガネ状のフレーム17前方の眼球直前位置に赤外線照
射の光電スイッチ18を配設し、まばたきによる反射光の
変化を検出してその信号をコネクタ19を介して信号調整
部３へ出力するものである。20は光電スイッチ18を眼球
直前に配置させるための自在に曲げ可能なフレキシブル
棒である。

第３図は手，足などの関節筋の微少な動きを検出するス
イッチセンサ21を示しており、本体22の上面にはローラ
23を設けると共にこのローラ23に連動するマイクロスイ
ッチ24を設け、関節筋の微少な動きによる軽荷重によっ
てローラ23が軽く押されると、それに連動してスイッチ
24が入り、その信号はコネクタ25を介して信号調整部３
へ出力される。

第４図は眼球の動きを検出する眼球運動検出センサ26を
示しており、鼻に係止するパッド27付きのメガネフレー
ム28の前方に光電スイッチ29を配設し、反射を利用して
眼球の視線の移動を検出できるようになっている。この
光電スイッチ29は水平ロッド30により水平方向に、また
垂直ロッド31により垂直方向に移動自在に設けられて、
眼球の直前にセットされ、検出された信号はコネクタ32
を介して信号調整部３へ出力される。33，34は固定ネジ
である。

第５図は眼球のまばたきを検出するまばたき検出手段た
るまばたき筋電検出センサ35を示しており、まぶたの下
方に張り付けられる生体電極36によってまばたきのとき
に生じる筋放電を検出し、その信号はコネクタ37を介し
て信号調整部３へ出力される。尚、第１図に示すよう
に、眼球運動検出センサ26の信号は眼球運動コントロー
ルボックス38，まばたき筋電検出センサ35の信号は筋電
コントロールボックス39を介して各々信号調整部３へ出
力される。

第６図は信号調整部３のブロック図を示しており、まば
たき検出センサ16が出力する信号は増幅部40により増幅
されて入力選択部41へ送られる。スイッチセンサ21、眼
球運動コントロールボックス38及び筋電コントロールボ
ックス39が出力する信号はシュミット部42により波形整
形されて入力選択部41へ送られる。入力選択部41は患者
がどのセンサを使用しているかを選択するものであり、
選択されたセンサ１の信号だけが演算部43へ送られる。
演算部43は選択された入力信号が適切か否かを演算する
ものであり、例えばまばたき検出センサ16から信号が送
られた場合、まばたきには普通のまばたきと患者が信号
として意識的に行うまばたきがあり、まばたきの時間が
約０．５秒以内であれば普通のまばたきとし、０．５秒
以上であれば信号としてのまばたきであると時間を計測
することで判断し、０．５秒以上のときのみ信号を出力
部44へ出力する。また、まばたき筋電検出センサ35の場
合も同様にまばたきをしている間の筋放電時間の長短に
より判断し、眼球運動検出センサ26の場合、後述する入
力窓を患者が所定時間（約０．２秒）注視したとき信号
を出力するようにしている。出力部44は演算部43で判定
された信号を一定の波形の信号、例えば入力ありなら５
Ｖ、無しなら０Ｖに変換し、入力意志判定回路４へ出力
する。

尚、各部には電源電圧が供給されている。

第７図に示すように、収納ラック45にはプリンタ９、看
護者用の表示装置12、入力意志判定回路４、文章作成制
御回路５及び出力回路７を含む文章作成装置２、信号調
整部３、眼球運動コントロールボックス38及び筋電コン
トロールボックス39等が収納されている。第８図に示す
ように患者用の表示装置６はベットに寝ている患者が見
やすい位置でベットに固定できる折曲げ自在の固定スタ
ンド46に固定されている。尚、表示装置６は第９図に示
すように鉄柱47とベース48よりなる架台49に取り付けら
れて、患者が横になっているベットを跨いで設置される
ようにしても良く、スクリーンは大きい程良い。また、
第10図に示すように、ベース50と鉄柱51から成るスタン
ド52に取り付けられた平面ディスプレイ53を用いること
もできる。

以上のように構成される本発明装置の使用法を次に説明
する。先ず、重度の障害を有する患者の残存機能に応じ
て、生体信号センサ１の中から使用できるセンサを選択
する。この場合、まばたき検出センサ16を選択したと
し、これを患者に装着し、入力選択部41の図示しない選
択スイッチをまばたき検出センサ16に合わせる。次に、
文章作成装置２を作動させるため、フロッピィディスク
を挿入してドライブさせ、実行させるようリセットボタ
ンを押す。一通り動作状況を確認した後、実際の文章作
成が可能になる。

まず、患者用の表示装置６の基本画面６Ａには第１１図
に示すようにひらがなで５０音文字，数字，漢字，記号
などの基本となるパターンがマトリクス状に表示エリア
54にて表示される。55は表示エリア54における行を選択
するための行カーソルであり、例えば右から左へ一定時
間間隔で順次移動するように文章作成制御回路５のカー
ソル移動手段により制御されている。ここで、患者が
「ね」と言う文字を選択したい場合、行カーソル55が
「な行」へ移動したときにまばたきを行うと、このまば
たきがまばたき検出センサ16によって検出され、さらに
演算部43によって生体信号としてのまばたきであると判
断されると、この信号が入力意志判定回路４へ送られ、
その出力から文章作成制御回路５の文字選択手段は患者
がこの「な行」を選択したと判定する。次に、第12図に
示すように「な行」以外の文字が消去され、「な行」の
文字の一つを選択するため、列カーソル56が上から下へ
一定時間間隔で順次移動する。同様に、列カーソル56が
「ね」に位置したとき、患者がまばたきすると、文字選
択手段は「ね」が選択されたとして、文章作成エリア57
に「ね」の文字を表示させる。尚、表示エリア54下の
「取消」を記している取消エリア58は患者が行の選択を
誤ったときに列カーソル56がこの取消エリア58まで移動
したときに信号を送れば、再び第11図に示す基本画面６
Ａが表示される。また、患者が表示エリア54の「呼」を
選択した場合、取消エリア58下の「はい」「いいえ」
「呼可能」を記している呼出エリア59のうち「はい」と
「いいえ」に行カーソル55が順次移動し、患者は看護人
を呼びたいときに「はい」の位置に行カーソル55を停止
させると、文章作成制御回路５は出力回路７を介して呼
出信号を出力し、チャイム15が鳴動し、取消しの場合は
「いいえ」の位置に行カーソル55を停止させる。また、
「呼可能」は看護人の呼出し可能か否かを表示してい
る。

このようにして、第11図と第12図で示すような画面に順
次切り換って一字一字を選択し、選択された文字は基本
画面６Ａの文章作成エリア57において文章作成手段によ
って文章となる。この場合、カーソル移動手段によっ
て、自動的に行カーソル55及び列カーソル56が順次移動
し、患者は選択したい文字の位置で信号を出力するよう
にまばたきをすれば文章が作成される。従って、患者は
必要最小限の動作で文章を作成でき、疲労度が少なくま
た、短時間で文章を作成して意志の伝達を図ることがで
きる。この表示装置６と同じ基本画面６Ａは看護者用の
表示装置12でも同様に表示されており、また、印刷した
い場合には患者が表示エリア54内の「印」の文字を選択
すればプリンタ９が作動し、文章作成エリア57内の文章
が印刷される。尚、訂正や消去も同様に可能である。さ
らに、テレビ，ラジオ及びライトなどを出力回路７に接
続しておけば、患者が表示エリア54の「テレビ」，「ラ
ジオ」，「ライト」の誤を選択すればそれらのスイッチ
操作も可能である。

以上のように、本実施例においては、まばたき検出セン
サ16やまばたき筋電検出センサ35により、まばたきの変
化を生体信号として検出し、まばたきがの時間が所定の
０．５秒以上の場合に信号調整部３から入力意志判定回
路４に信号を出力するように構成したため、入力意志判
定回路４は信号調整部３からの信号出力があった場合に
のみ、患者が信号として意識的にまばたきを行ったもの
と判断して、無意識に行う普通のまばたきとの区別を行
うことができる。このため、重度の障害を有する患者に
対しても、まばたきを利用した誤動作のないスムーズな
意志伝達を実現することが可能となる。

しかも、ＡＬＳ患者，ＣＶＡ患者，筋ジストロフィー患
者などの重度の障害を有し、意志伝達の困難な人達で
も、他の人の手を煩わせることなく、そのわずかに動か
すことのできる機能によって簡単に文章を作成し、孤独
感を開放させるのみでなく、他の人と自由に対話する喜
びを与え、詩，小説などの長文の作成も可能となり、患
者の心の内を知らせることができる。さらに、モデム11
を介して患者同志の対話も可能となり、文字の他に図形
による表現も可能となると共に、作成した文章を音声合
成装置10により音声出力することもできる。

また、ＡＬＳ患者等は病状が進行すると残存機能が次第
に変化することがあり、この変化に応じて患者が装着す
る生体信号センサ１を変更しても信号調整部３はこれら
の入力信号に対して共通の一定の信号波形に変換するた
め、一台の装置にてすべてのセンサ１に対応でき、コス
トの低下及び効率の向上を図れる。さらに、センサ１と
して、スイッチセンサ21及びまばたき筋電検出センサ35
を用いた場合も同様な動作により文章が作成される。

第13図及び第14図は眼球運動検出センサ26を用いた場合
の基本画面６Ｂを示しており、信号調整部３の入力選択
部41を眼球運動検出センサ26に合わせると、画面６Ｂに
はさらに患者が視線を合わせる入力窓60と、この視線を
合わせた時間を表示するレベルゲージ61が表示される。
前記実施例と同様に「ね」の文字を選択する場合、行カ
ーソル55が「な行」に位置したとき、患者は入力窓60に
視線を移動し、レベルゲージ61の３点が点灯するまで注
視すればこの「な行」が選択される。次に、第14図に示
すように、列カーソル56が「ね」に位置したときに、入
力窓60を所定時間注視すると「ね」が選択されることに
なる。このようにして、他のセンサを用いて文章作成が
可能となる。尚、レベルゲージ61の表示は患者が装置の
使用に慣れて必要としないときは消去できる。

第15図及び第16図は表示装置６で表示される他の画面を
示しており、第15図は使用頻度の多い文章を予め作成し
ておく表示エリア54を有する特殊画面６Ｃであり、患者
は列カーソル56を利用して任意の文章を選択できる。こ
の場合、文章作成をより効率的に行える。第16図は患者
の具合を示す緊急メッセージ画面６Ｄであり、同様に列
カーソル56を利用して、体の変調を速やかに看護人に伝
達できる。このように、文章作成用画面６Ａ、特殊画面
６Ｃ及び緊急メッセージ画面６Ｄはこれらの画面を表示
する前に患者が任意に選択できるようにすることもでき
る。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明の要旨の範
囲内で適宜変形できる。例えば、生体信号センサ１とし
ては前記実施例の他に、マイクロフォンを用いて患者が
発する音を検出したり、温度センサを用いて患者の呼吸
を検出したり、血圧計などに使用されるカフを使用した
圧力センサにより検出するなど種々のセンサを用いるこ
とができる。またカーソル移動手段としては行カーソル
55と列カーソル56の２つを用いずに、例えば第11図に示
す表示エリア54の文字を１つづつ移動するカーソルを用
いることもできる。さらに、表示エリア54に表示される
語句としては前記ひらがな文字，記号などの他に、カタ
カナ，外国語，漢字，単語，句，文章などに適宜選択で
きる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、まばたきの変化を
生体信号として検出するまばたき検出手段と、前記まば
たき検出手段からの生体信号により０．５秒以上のまば
たきが行われた時に信号を出力して一定の信号波形に変
換する信号調整手段と、前記信号調整手段の出力を導入
して入力意志の有無を判定する演算手段と、文章作成手
段もしくは、出力機器の制御手段とを備えることによ
り、重度の障害を有する患者に対しても、まばたきを利
用した誤動作のないスムーズな意志伝達を実現すること
が可能な意志伝達装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体ブロック図、第２
図はまばたき検出センサの斜視図、第３図はスイッチセ
ンサの斜視図、第４図は眼球運動検出センサの斜視図、
第５図はまばたき筋電検出センサの斜視図、第６図は入
力調整部のブロック図、第７図は出力装置の一例を示す
斜視図、第８図は表示装置の斜視図、第９図は表示装置
の他の例を示す斜視図、第10図はさらに他の例を示す斜
視図、第11図〜第16図は表示される画面の例を示す説明
図である。２…文章作成装置３…信号調整部（信号調整手段）４…入力意志判定回路（演算手段）５…文章作成制御回路（文章作成手段）６…表示回路（表示手段）７…出力回路（制御手段） 16…まばたき検出センサ（まばたき検出手段） 35…まばたき筋電検出センサ（まばたき検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】まばたきの変化を生体信号として検出する
まばたき検出手段と、前記まばたき検出手段からの生体
信号により０．５秒以上のまばたきが行われた時に信号
を出力して一定の信号波形に変換する信号調整手段と、
前記信号調整手段の出力を導入して入力意志の有無を判
定する演算手段と、文章作成手段もしくは、出力機器の
制御手段とを備えたことを特徴とする意志伝達装置。