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発明の名称 空気圧を用いたコンピュータ等の操作方式並びに信号伝達機構と制御信号感知及び指令伝送手段を有する装置の構成
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2005−108787(P2005−108787A)
公開日 平成17年4月21日(2005.4.21)
出願番号 特願2003−344320(P2003−344320)
出願日 平成15年10月2日(2003.10.2)
代理人
発明者 那波 悦次
要約 課題

コンピュータ等の操作方式として、手を使っては誰にでも簡単に操作が出来、手以外の部分でも容易に動作が可能で、けが等の心配が無く安全で簡易な操作方式の操作装置及び信号伝達機構、制御信号感知と指令伝送手段並びにテレビに表示可能な表示機構を有する装置の構成を提供する。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
1.コンピュータ等の操作方式で、キーボードやマウス等に拠って操作する従来の操作方式と異なり、操作部を掴む/握る/離すと云う、人間にとって自然で簡易な動作に拠り操作を行なう事を特徴とする操作方式。
2.操作方式に於ける入力情報の伝達は、直接発生させた電気信号に拠って入力情報を伝達する従来の信号伝達機構とは異なり、パスカルの原理に基づき流体(空気)に加えられた圧力が均等に作用する事を利用し入力情報を伝達する事を特徴とする操作信号伝達機構。
3.操作部の入力装置1-aは流体(空気)に圧力を発生させる事で入力を行なう言わば空気ポンプ機構であり、これに圧力を加え空気圧(静圧)を発生させる事に拠って入力操作を行なう事を特徴とする操作部の入力装置。
4.信号伝達部1-bの導管は信号伝達の機能を担う部分で、信号の伝達媒体に空気の使用を考案、操作部の入力装置1-aを操作する事に拠り圧力を加えられ発生した静圧を、受動部の空盒1-cに伝導させる事に拠り信号の伝達を行なう事を特徴とする信号伝達部の導管。
5.受動部の空盒1-cはパスカルの原理に基づいて伝導される空気圧に拠る信号伝達機構の終端で、信号伝達部の導管1-bを通じ内部に導き入れられた空気圧をダイアフラムに導き外気圧との圧力差に拠って動かし、これに接続された力軸を通じて機械的圧力に変換する構造を有する事を特徴とする受動部の空盒。
6.受感部のセンサ1-dは操作機構上の信号変換器で、受動部の空盒1-cにある力軸の機構動作により生じる機械的圧力を受け、これを電気信号に変換する機能を有する事を特徴とする受感部のセンサ。
7.信号制御部の制御基板1-eは受感部のセンサ1-dで検知した操作機構の電気信号を変換、コンピュータ等が解する制御信号を出力する事を特徴とする信号制御部の制御基板。
8.指令制御部のプログラム1-fはコンピュータ等の装置で動作するソフトウェアで、信号制御部の制御基板1-eから入力された制御信号を感知し適切な命令に変換させる事を特徴とする、制御信号感知及び指令伝送を担う指令制御部のプログラム。
9.既設の家庭用テレビを表示装置として使用可能にする事に拠り、新たな表示装置の設置場所を不要にし、導入に要する費用を低減する事を特徴とする表示機構。
【請求項2】
1.本発明の操作方式は操作を行なう部分を柔軟な素材で構成、人の手若しくは身体の部位にて入力装置に圧力を加える事で操作機構を操作、これに拠ってコンピュータ等の装置を動作させる、けがの心配が無い安全で簡易な操作を特徴とする請求項1記載の操作方式。
2.信号伝達機構は人の手や体が触れる可能性がある部分を柔軟な素材で構成し、信号伝達に電磁波等を使用しない事に拠って、例えば心臓のペースメーカ等を装着する人、又はその傍であっても悪影響を及ぼさない事を特徴とする請求項1記載の信号伝達機構。
3.操作部の入力装置1-aは空気圧を発生させる入力部の素材に復元力のある空気ポンプを考案、掌で握る動作以外でも押す/潰す/踏む/挟む等による動作が可能な操作機構を有する事を特徴とする請求項1記載の操作部の入力装置。
4.信号伝達部の導管1-bは室内での移動と操作を行なう際の距離の制約を緩和する様に考慮し、柔軟性が高くフレキシブルなビニール製導管を使用、離れた場所からでも確実に空気圧の伝達を行なう事に拠り信号伝達する操作機構を有する事を特徴とする請求項1記載の信号伝達部の導管。
5.受動部の空盒1-cは空盒直径を大きくする事で内部のダイアフラム面積を増大、操作部の入力装置1-aにて発生させ、信号伝達部の導管1-bから導き入れた空気圧に拠ってダイアフラムを動かす力を増大させる事が可能で、ダイアフラムに接続した力軸を動かす機械的圧力を増大させる倍力機構を有する事を特徴とする請求項1記載の受動部の空盒。
6.受感部のセンサ1-dは受動部の空盒1-cにある力軸により伝達される機械的圧力を電気信号に変換する信号変換器であり、センサに加えられた圧力を多値の信号に分離して電気信号に変換して複数の電気信号を発生する、機械的圧力の信号を感知する事を特徴とする請求項1記載の受感部のセンサ。
7.信号制御部の制御基板1-eは受感部のセンサ1-dに拠り得られた複数の電気信号を複数の操作信号として認識し複数の制御信号を発生する制御回路を有し、入力された電気信号を制御装置が解する制御信号に変換する機能を有する事を特徴とする請求項1記載の信号制御部の制御基板。
8.指令制御部のプログラム1-fはコンピュータ等の装置上で動作、制御部の制御基板1-eから出力された制御信号をコンピュータ等の装置が有する入出力端子を経由して感知し、同装置で動作する各種のアプリケーション・ソフトウェアが正しく認識出来る適切な命令に変換させる事を特徴とする制御信号感知及び指令伝送手段を担う請求項1記載の指令制御部のプログラム。
9.家庭用テレビを表示装置に使用する事により、公共性の高い場所にて大きな表示面積を持つ表示装置を安価に備える事が出来、導入に要する費用の低減を図り、公共性の求められる情報通信手段として、社会的弱者や専門教育を受けてない高齢者層へも効率的に拡大させる事を特徴とする請求項1記載の表示機構。
【請求項3】
1.本発明の操作方式は既成のキーボードやマウスと云うコンピュータ等の都合に合せた操作形態を極めて直感的で容易な操作にてコンピュータ等の装置を動作可能にし、投げても踏んでも壊れ難く軟らかい素材で構成された入力部を持ち、万が一破損したとしてもけがの原因となる鋭利な破片を生じる事の無い、安全な構造を持つ事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の操作方式。
2.信号伝達機構を構成する素材は既成の入力装置特有の硬質なビニール被覆を有する信号線と異なり、柔軟性が高く圧力膨張の少ないビニールチューブを使用して信号伝達の効率を高め、柔軟な構造を持つ事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の信号伝達機構。
3.操作部の入力装置1-aでの入力操作に際し必要な掴む/握る/放すと云った本発明の基本動作に難がある身体に障害を持つ人に、個々の身体能力に応じた適切な入力ツールへの交換が容易に出来、例えば口だけなら動かせる重度身体障害者に於いて操作部の入力装置をマウスピ−スに交換、直接に呼気を吹き込む事に拠っても操作出来る様にする、容易に交換可能な構造を持つ事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の操作部の入力装置。
4.信号伝達部の導管1-bは操作部の入力装置1-aと受動部の空盒1-c間を接続、必要に応じ適宜交換可能であり、適度な長さを持つビニールチューブを用意すれば、誰にでも容易に交換可能な構造を持つ事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の信号伝達部の導管。
5.受動部の空盒1-cは〔図3〕に示す構造を持ち、ダイアフラム3-cの素材及び、スプリング3-dのバネ・レートで操作負荷を決定、ダイアフラムの直径(面積)を大きくする事で倍力機構の効率を変更し小さな操作負荷でも動作、スプリングで操作部の入力装置1-aを復元する機能を併せ持つ事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の受動部の空盒。
6.受感部のセンサ1-dは受動部1-cの空盒にある受感部を圧力センサに変更可能で微弱な空気信号しか送れない重度身体障害者にも空気圧の強度に適した感度の受感部に交換する事で、呼気程の空気圧でも感知が可能となる、圧力の微小な変化を感知可能な受感部に変更可能な事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の受感部のセンサ。
7.制御部の制御基板1-eは受感部1-dのセンサで得られる電気信号の種類に応じ認識する信号強度を変更し多段階の信号レベルに分解、コンピュータ等の装置が解する複数の制御信号を発生する事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の信号制御部の制御基板。
8.指令制御部のプログラム1-fはコンピュータ等の装置にて動作し、制御部1-eの制御基板からの制御信号を入出力端子経由で感知、これを適切な指令に変換しコンピュータ等の装置上で動作する各種のアプリケーション・ソフトウェアに正しく認識させ動作させる事を特徴とする制御信号感知及び指令伝送手段を担う請求項1並びに請求項2記載の指令制御部のプログラム。
9.既設の家庭用テレビを表示装置に使用する事で視距離に応じた見易い表示が可能で、表示装置から離れた場所(ベッド等)で寝たきりのお年寄りや身体障害者でも利用を可能にする事を特徴とする請求項1並びに請求項2記載の表示機構。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンピュータ等に於ける入力装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来コンピュータ等の入力装置はキーボード(鍵盤装置)(特開平06-028080参照)が文字や数値を入力する装置に使用されマウス(入力補助装置)(特開昭60-256832参照)が座標や画面上の特定部分を指示したり、命令を実行させたりする入力補助装置として使用される。
【0003】
図4は従来の電子機器のブロック図である。図に於いて、4-aは文字や数値を入力するキーボードで、キーボード4-aを操作する事に拠り直接に電気信号を発生、各キーの情報をキーボード・マウス制御部4-cに送る。4-bは縦方向及び横方向の移動を検出して座標入力を行なうためのマウスで、マウス4-bを操作する事で同様に直接に電気信号を発生、入力座標の情報や命令を前述キーボード・マウス制御部4-cに送る。4-cで処理した制御信号は処理装置4-dに送られ、演算処理された結果が表示装置4-eに表示される。演算の結果を表示装置上にて確認しながら、キーボード並びにマウス装置を使用して入力操作を行なう事に拠りコンピュータ等を操作するものである。
【特許文献1】特開平06−028080号公報
【特許文献2】特開昭60−256832号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題はコンピュータ等の装置に於いて、それを使用するのに必要な操作を行なう入力装置の持つ煩雑さ並びに、その装置を操作する事自体の難しさを解消する事である。本発明ではコンピュータ等を操作するための操作方式並びに信号伝達機構の考案に拠り、健常者はもとより高齢者や重度の身体障害者に於いても操作を可能にする操作技術と制御信号感知及び指令伝送手段を提供する。
【0005】
従来の操作方式に於けるキーボード上のキーを押す或いは叩く動作やマウスを動かす、或いはマウス・ボタンをクリックする操作により直接電気信号を発生させ、信号線を通じこれを本体に伝達する信号伝達機構にて操作を行なっており、キーボ−ド及びマウスの操作に習熟しない限り情報化社会に参加する事さえ難しい。
【0006】
キーボードには優に100個以上のキーが並んでおり、しかも複数のキーを同時に操作する必要がある複合操作と相俟って、これらのキーによる操作が覚えられない、何時押すべきか判らず操作が出来ない等の状況が多々見受けられる、特にマウスの操作でダブル・クリックは勿論、シングル・クリックでさえもどんなに練習しようと出来ない人が数多く居るのも事実。
【0007】
キーボードやマウスの様に信号を受ける側である機械の都合に合せて考案され、使う側がその操作に習熟しなければ使う事の出来ない旧態然とした操作機構であり、それが付属されている事が結果的に操作する側の人間にとり負担となっている。結果的に人が機械に合せ無ければならない状況を強いる事になっており、障害者は云うに及ばず高齢者や一般の健常者にとってもこの事は大きな障害であり、情報化社会にとっては非常に有益なコンピュータ等を普及させる上でも障害となっている。
【0008】
最近になって漸く操作を簡略化し数個のボタンを押す事により操作を行なう方法、或いは音声認識に拠って操作する方法等、身体障害者に向けた特殊な方法等も漸く実用段階に入って来ては居るが、操作が簡単で汎用的な高齢者や身体障害者に易しい操作方法は未だ開発途上にあり実現されてはいない。
【0009】
本発明ではこれらの操作を大幅に簡素化し、入力装置並びに制御装置とその操作に対応するソフトウェアを併用する事によってキーボードを必要とせず、マウス装置による座標指示をも必要としない入力装置並びに制御装置による操作方式を提供するものである。
【0010】
高齢者や身体障害者及び情報化社会に取り残されようとしている人々にも、例えば物を掴む等の日常的に行なわれる自然で基本的な動作による操作を可能にする事により、既成のコンピュータ装置の操作に対する辟易感を解消、特別な動作を要求される事が無く操作の習熟を必要としない、簡易で人に優しいユーザーインターフェースを実現する事により情報化社会への万人の参加を促す。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明では健常者はもとより、高齢者や身体障害者にでも可能な操作方式として、掌を握ると云う動作に着目。掌に収まり弾力性と復元力を兼ね備えた素材としてテニスボールを選択、これを空気ポンプとして使用する事を考案。空気ポンプにより発生させた空気圧を導管を通じ空盒内部に導き入れ、ダイアフラムとそれに接続された力軸を動かし受感部に圧力を伝達、機械的に加えられた圧力変化を電気信号に変換する。
【0012】
単純にセンサを付けただけでは単一の信号しか発生出来ないため、本発明では空気圧の強弱により多段階の信号を発生させる事を可能にする。これにより、コンピュータ等の操作を簡単に出来る様に考案。しかし本発明の操作で得られる信号の種類は極めて限られたものになるため、一般のアプリケーション・ソフトウェアの利用を考えた場合、本発明の基本構成での操作には難があるが本発明に対応する専用アプリケーション・ソフトウェア用意して決められた操作を行なうには充分であり、それを使用するには全く問題が無い。一方、複雑な操作を伴う現状のアプリケーション・ソフトウェアを直接操作するのは無理があるが、これに対応する入力装置を併用する事も考慮、本発明に対応するソフトウェア(デバイス・ドライバ)を用意する事により、一般のアプリケーション・ソフトウェアをも使用可能にする。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、以上説明した様な形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0014】
既存のコンピュータ等の操作装置に対し辟易感を持っている人々や、それらの操作を覚えられない人々、身体的理由により操作が出来ない身体障害者に対して情報化社会の門戸を広げる効果がある。
【0015】
表示装置から離れた場所(ベッド等)で寝たきりのお年寄りや重度の身体障害者に於いても利用が可能であり、表示装置からの距離や周囲の環境に関しても比較的自由度の高い操作条件が得られる。
【0016】
構造的に操作部の形状変更に対し自由度が高く、操作者の様々な制約に応じて最適な形状に変更可能なユニバーサル・デザインが特徴であり、既存の操作装置の様な操作装置を置いておく操作面(テーブル等)を必ずしも必要としない事も大きな特徴である。
【0017】
本発明の使用に伴う操作部の適度な操作負荷や運動特性により、日常の使用に於いて神経叢の集中する掌を刺激、高齢者の痴呆症防止に寄与、身体障害者にリハビリテーション効果を提供する。
【0018】
本発明は硬質の電気的操作装置や信号伝達機構を使用していないため人体に対し安全であり、また操作部と受動部が導管で繋がっている事により無線(赤外線)方式で問題の操作装置の紛失防止に役立つ。また電磁波を使用した場合問題となる電磁波の漏洩も無く、心臓ペースメーカ等の医療機器に対し悪影響を生じないため、医療現場での利用も可能であり、幅広い用途での利用が期待出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明での一番基本的な形態としては、例えば図1に示すブロック図の様な構成による信号伝達機構を考案し、具体的に試作を実施する素材を選定。
【0020】
操作部は安全性を考慮して、軟質ゴム製の空気ポンプを使用する事を発案時より決定しており、大きさ・形状・重さ・操作感と入手性及び費用面に於いて適当と考えられる素材として軟式テニスボールを選定しこれを試作に採用した。
【0021】
信号伝達部も同様に安全性に考慮し、導管の素材としてフレキシブルな特性を持つ硬質ビニールチューブを使用する事を発案時より決定しており、これを空気ポンプである軟式テニスボールの臍部分に接続管を取り付けて導管を接続、操作部の操作により発生させた空気圧をこの導管を通じて伝達する。
【0022】
高齢者や身体障害者の使用を想定した場合、空気圧を受ける受動部は倍力装置の機能を持つ構造が不可欠、倍力機構を考案し試作に必要な部品の検討を行った。発案時は航空機の速度計等に使用される空盒も候補に挙げたが、入手性や費用面を考慮し、現在では殆ど使用される事のなくなった自動車用部品の負圧を利用する空盒に着目、これを静圧動作に改造し試作時の受動部代替装置に使用、導管を接続し動作する倍力機構を有する受動部。
【0023】
受感部には操作機構として最低限2乃至は3種類の操作が必要となるため、マイクロ・スイッチを2つ用意し、受動部空盒の力軸を通じマイクロ・スイッチを押す機構を考案しこれを作成、本発明に於ける実施形態として当面は2段階の感知をさせる形式の受感部。
【0024】
制御部ではマウスに使用される制御基板を使用し、受感部の動作による電気信号変化をコンピュータ等の装置を操作する制御信号に変換、一般的なシリアル・インターフェースに出力させる事により、コンピュータ等の装置を操作可能にした信号制御部の制御基板。
【0025】
本発明装置で動作する演算/制御装置に、例えばコンピュータFreetech社製GT138ACを使用、基本ソフトウェアとしてMicrosoft社製のWindows(登録商標)XP Home Editionをハードディスク装置に導入、動作確認用アプリケーション・プログラムを作成して本発明の操作装置で動作可能である事を確認。
【0026】
既装置をテレビ装置に接続し、表示装置の横に設置した演算/制御装置から約5m離れた位置迄導管を伸ばし表示装置との距離を遠ざけて表示確認を行い、本発明の装置を操作する事によって動作が可能であり表示内容を判別出来る事をテレビ装置にて確認。
【実施例】
【0027】
本発明では、コンピュータ等の装置を一般家庭に既設のテレビの傍に配置、表示装置はテレビを使用する事で新たな設置場所の問題も無く、装置導入前と何ら変わらずに既設のテレビを見るのと同様の感覚にて情報端末を操作、情報サービスの利用を開始出来る事にあり、通常テレビを視聴するのと同じ場所にて無理なく簡易な操作で利用可能。
【0028】
この時、操作者と表示装置の視距離が離れていても視認性に問題が無ければベッド等で横になったままで操作/利用出来るため、寝たきりのお年寄りでも病院や自宅のベッドから起き上がる事の出来ない病人やけが人、或いは身体障害者に於いても無理なく利用可能であり、本発明の操作方式及び信号伝達機構に於いては人体に有害な電磁波を発生せず、操作者の近辺に電気的な信号伝達を有する一切の機構が無いため、使用する殆どの場合に於いて有効な操作方式となり得る信号伝達機構と制御信号感知及び指令伝送手段である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】動作概要を示したブロック図である。
【図2】受動部(空盒)構造を示した側面図である。
【図3】受動部(空盒)構造を示した構造図である。
【図4】背景技術での動作概要を示したブロック図である。
【符号の説明】
【0030】
1-a:操作部の入力装置である
1-b:信号伝達部の導管である
1-c:受動部の空盒である
1-d:受感部のセンサである
1-e:信号制御部の制御基板である
1-f:指令変換部のプログラムである
2-a:受動部の空盒に静圧(空気圧)をかける
2-b:空盒の本体である
2-c:受動部の空盒から機構圧力を得る
3-a:導管と接合する空盒の接合管である
3-b:空盒を固定する固定軸である
3-c:空気圧を受けるダイアフラムである
3-d:空気圧に対向するスプリングである
3-e:受感部のセンサを固定する固定軸である
3-f:受感部のセンサに圧力を伝える力軸である
4-a:キーボードである
4-b:マウスである
4-c:キーボード/マウス制御部である
4-d:コンピュータ等の処理装置である
4-e:コンピュータ等の表示装置である




 

 


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