JP7370508B2 - 指点字装置 - Google Patents
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Description
特許文献2:特開2020-046666号公報(第2の実施例図9)
一方で、視聴覚障碍者にとって、自身が望むときに指点字装置が装着されていることが必要である。ところが、指点字装置を介して他人に意思を伝えたいときに同時に指腹による触覚機能が必要なことがある。そうなると、視聴覚障碍者は、指点字装置を一旦は取り外さなければならず、常時携行性を損なう。特許文献2には指腹を解放できる指点字装置が開示されているが、この装置は入力手段としてのボタン(圧電センサ)が指の先端から突出している。したがって、指腹による触覚機能が必要なときにこのボタンが障害となるおそれがあるので、この指点字装置についても取り外しが必要になる。
課題を解決するための手段
本発明における入出力ユニットは、装着具により人差し指、中指、薬指及び親指の各指の背側に設けられており、本体ユニットとの送受信を行う送受信部(例えば本実施形態における送受信部15参照)と、人差し指、中指、薬指及び親指の各指の動作に応じる信号を検知し、該各指の動作情報として送受信部を介して本体ユニットに送信する動作検知部(例えば本実施形態における動作検知部13参照)と、本体ユニットから送受信部を介して受信した振動情報に基づいて装着された指に振動を伝達する振動部(例えば本実施形態における振動部11参照)と、を備える。
本発明の指点字装置において、好ましくは、動作検知部が、親指の第1関節と第2関節の間に配置される。
本発明の指点字装置において、好ましくは、本体ユニットが、装着具により手の甲に設けられる。
第1保持部は、3つの入出力ユニットのそれぞれを保持するとともに、人差し指、中指および薬指のそれぞれに嵌められる。
第2保持部は、第1保持部と連なり、本体ユニットを保持するとともに、手の甲の側にだけ対応して設けられる。
バンドは、第2保持部と連なり、人の手首に巻き回される。
親指に対応する入出力ユニットを備える場合には、第1保持部は、対応する入出力ユニットを保持するとともに、親指に嵌められる。
また、本体ユニットは、好ましくは、本体ユニットの第2送受信部で受信した外部からの指点字情報及び/又は前記機能情報に基づいて人差し指、中指、薬指又は親指にに割り振られた振動情報を第1送受信部から送信し、振動部は、本体ユニットから入出力ユニットの送受信部を介して受信した振動情報に基づいて、割り振られた人差し指、中指、薬指又は親指を振動する偏芯振動モータ又は圧電アクチュエータである。
また、本発明の指点字装置において、好ましくは、入出力ユニットおよび本体ユニットは、装着具により左手および右手のそれぞれに装着される。
発明の効果
指点字システム1Aは、図1に示すように、視聴覚障碍者が手に装着して使用する装着側装置3Aと、視聴覚障碍者の手への装着に関わらない非装着側装置5と、を備える。指点字システム1Aの装着側装置3Aは、視聴覚障碍者が日常生活において取り外す頻度を少なくできる常時携行性を備える。
この常時携行性は、装着側装置3Aを装着した手の指腹が装着側装置3Aで覆われることなく開放させることにより実現される。さらにこの常時携行性は、装着側装置3Aを装着した手のひらが装着側装置3Aで覆われることなく開放されることにより実現される。
装着側装置3Aについて、図1、図2および図3を参照して説明する。なお、装着側装置3Aが本発明の指点字装置に対応するとともに、本発明の指点字装置は装着側装置3Aの発信機能を対象としている。
[装着側装置3Aの機能]
装着側装置3Aは、装着される者を基準にして、情報の受信機能と発信機能を備える。
受信機能は、振動部11が振動することで装着者が指を介して情報を受信する。そして、受信機能においては、非装着側装置5から装着側装置3Aへ指点字に関する情報が送られ、この情報に基づいて振動部11が振動する。
また、発信機能は、装着者が指点字のために指を動かすことを動作検知部13が検知した信号として情報を発信する。そして、発信機能は、装着側装置3Aから非装着側装置5に向けて指点字に関する情報が送られる。
装着側装置3Aは、図1に示すように、三つの入出力ユニット10A,10B,10Cと、入出力ユニット10A,10B,10Cとの信号の送受信を行う本体ユニット50と、入出力ユニット10A,10B,10Cのそれぞれと本体ユニット50とを接続する信号ケーブル30A,30B,30Cと、を備える。装着側装置3Aは、左右の両手に装着され、それぞれの手において、入出力ユニット10A,10B,10Cは、それぞれ人差し指、中指、薬指に取り付けられる。
入出力ユニット10(10A,10B,10C)は、図2に示すように、受信機能を実現する振動部11と、発信機能を実現する動作検知部13と、を備える。また、入出力ユニット10は、非装着側装置5からの電気信号を受信し、かつ振動部11に向けて送信するとともに、動作検知部13で検出された加速度を受信し、かつ非装着側装置5に向けて送信する送受信部15を備える。
なお、振動部11、動作検知部13および送受信部15は、それぞれの入出力ユニット10における最小限の構成にすぎず、入出力ユニット10は他の構成要素を備えることができる。例えば、これら最小限の構成が誤動作することなく動作するための回路補正機構等からなるハードウェア、情報の受発信時に点滅するLED(Light Emitting Diode)などからなる照明具を伴うことができる。
振動部11による受信機能は、電子的な点字情報を、装着者に対して振動として提供する。振動部11は、例えば偏芯振動モータ、圧電アクチュエータなどの電子的な情報に基づいて振動する機器から構成される。電子的な点字情報は、本体ユニット50から送受信部15を介して振動部11が受信する。
動作検知部13による送信機能は、装着者が指点字情報として意図する動作を指先で行い、その動作を動作検知部13が3次元波形として検知し、検知された3次元波形に対応する電気信号が信号ケーブル30を介して本体ユニット50に送信される。動作検知部13は、典型的には3次元加速度センサから構成される。装着側装置3Aが装着者の左右の両手に付けられると、6本の指のそれぞれについて送信機能が実行される。動作検知部13は、装着側装置3Aが常時携行性を有するための要件の一つである。
本体ユニット50は、図1に示すように、信号ケーブル30を介して入出力ユニット10に接続され、入出力ユニット10への情報の送信および入出力ユニット10からの情報の受信を担う。本体ユニット50は、この機能を実現するために、図3に示すように、装着側装置3Aの入出力ユニット10との情報送受信を担う第1送受信部51と、非装着側装置5との情報送受信を担う第2送受信部57と、を備える。また、第1送受信部51と第2送受信部57の間には、受信機能および送信機能に必要な演算を実行する演算部53を備える。また、演算部53による演算結果に基づいて、信号ケーブル30を介して入出力ユニット10に指令情報を発するか、または、無線通信110、例えばBluetooth(登録商標)を介して非装着側装置5に指令情報を発する指令部55と、を備える。
本体ユニット50は、プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)と、プログラムや固定情報を格納するROM(Read Only Memory)と、CPUによる実行のためにプログラムや情報を展開するワークメモリとしてのRAM(Read Only Memory)と、を備えている。後述する非装着側装置5も同様である。
演算部53は、入出力ユニット10の動作検知部13から送信される3次元波形情報を処理することで、3次元波形情報をそれに対応する指点字に関する電子的な文字情報に変換する。変換された文字情報は、第2送受信部57を介して非装着側装置5に転送され、非装着側装置5に文字として表示される。
装着側装置3Aは、左右の両手に付けられるので、演算部53に送信されるのは、6本の指に対応する6種類の3次元波形情報であり、演算部53はこの6種類の3次元波形情報を演算処理することで、64種類の文字情報が生成される。
本体ユニット50による点字操作の具体例は、第2実施形態において説明する。
次に、図4および図5を参照して、装着側装置3Aを手に装着する例を説明する。
装着側装置3Aは、図4および図5に示すように、入出力ユニット10、信号ケーブル30および本体ユニット50を人の手に装着するための装着具20を備える。入出力ユニット10、信号ケーブル30および本体ユニット50は、装着具20に保持されながら装着具20により人の手に装着される。なお、図4および図5において、人の手を覆っている装着具20を灰色で示しているが、これは人の手との区別を明らかにするためのものであり、装着具20の色彩を表現しているものではない。第2実施形態の図10および図11も同様である。
第1保持部21は、図4および図5に示すように、人差し指FA、中指FBおよび薬指FCのそれぞれに対応する第1保持部21A,21B,21Cを備える。第1保持部21A,21B,21Cは、それぞれが人差し指FA、中指FBおよび薬指FCの周囲に嵌められるように筒状または鞘状の構造を有している。
次に、第2保持部23は、図4および図5に示されるように、人の手の甲Bの側に設けられ、本体ユニット50を保持する。
第2保持部23は、図4に示すように、本体ユニット50を保持する保持部23Aと、保持部23Aと第1保持部21A,21B,21Cとを接続する第1接続部23Bと、保持部23Aとバンド25とを接続する第2接続部23Cと、を備える。第2保持部23は、図4に示すように、第1保持部21A,21B,21Cとバンド25に支持されることで手の甲Bの側に設けられるが、それ自体は手の甲Bに固定されるものではなく、手のひらPは図5に示すように開放されている。
次に、バンド25は、図4および図5に示すように、人の手首Rに巻き回されことで、装着具20を人の手に固定する。バンド25は、帯状の部材であり、図5に示すように、その両方の端部25A,25Bに例えば面ファスナが設けられ、一方の端部25Aと他方の端部25Bが接合されることで、人の手首Rに固定される。
装着具20は人の手に装着されるが、図5に示されるように、人差し指FA、中指FBおよび薬指FCの第1関節J1より先端の側、とりわけこの3本の指腹FP1,FP2,FP3は装着具20で覆われておらずに開放される。また、図5に示されるように、手のひらPは装着具20で覆われておらずに開放される。
装着具20を構成する素材は任意であるが、装着具20を装着した人の手の動作の負担を小さくするために、伸縮性に優れた化学繊維などからなる素材で構成されることが好ましい。特に、この素材は速乾性を有することが好ましい。この速乾性は、水の浸透、拡散および乾燥がともに迅速な、例えば抗菌性のポリエステルを挙げることができる。ただし、本発明における速乾性はこの形態に限らず、水が浸透しにくい素材、例えば金属材料、プラスチック材料が陰られる。
次に、非装着側装置5について図8を参照して説明する。非装着側装置5はコンピュータ装置、より具体的にはスマートフォン、タブレット端末などが適用される。
非装着側装置5は装着側装置3Aの本体ユニット50との情報送受信を担う送受信部61と、装着側装置3Aへの指点字情報を入力する入力部63と、装着側装置3Aから受信する指点字情報および入力部63から入力される指点字情報を表示部65と、を備える。また、非装着側装置5は、送受信部61、入力部63および表示部65の動作を制御する制御部67を備える。
スマートフォンに適用される場合、入力部63は入力キーが対応し、表示部65はLCD(Liquid Crystal Display)が対応する。
指点字システム1Aにおいて、人の手に装着される装着側装置3Aは、以下の効果を奏する。
装着側装置3Aは、3本の指腹FP1,FP2,FP3および手のひらPは開放される。これにより、装着側装置3Aは常時携行性を有する。つまり、視聴覚障碍者にとって、健常者と同様の日常生活を過ごすために、指腹および手のひらの触覚機能は大変重要である。特に、第1関節までの指腹は最も重要な触覚機能を有しており、装着側装置3Aを装着した状態であってもこの部分は肌が開放されていれば、触覚機能が妨げられることはない。なお、指腹FP1,FP2,FP3および手のひらPを、以下では指腹等と総称することがある。
装着側装置3Aは、動作検知部13に一例として3軸加速度センサを採用することによって、3本の指腹FP1,FP2,FP3を開放させた状態において、人差し指FA、中指FBおよび薬指FCの点字動作を検出できる。例えば、特許文献2に開示される圧電センサを用いると、点字動作を検出するためには指腹の側に圧電センサを設ける必要がある。したがって、圧電センサを用いると指腹を開放させることができないため、触覚機能に制約を与えてしまう。
実施例1
なお、入出力ユニット10の振動部11には偏芯振動モータを、動作検知部13として3次元波形の読み込みができる3次元加速度センサを用いた。なお、情報の受発信時に点灯するLEDライトを入出力ユニット10に組み込み、本体ユニット50には電源の残量と連動するLEDライトを設けた。本体ユニット50と非装着側装置5の連動にはBluetooth(登録商標)を無線媒体として用いた。
独自のソフトウェアを設計し、非装着側装置5にアプリケーションソフトウェアとしてインストールし、24時間駆動が可能なリチウムイオンバッテリを用いた。さらに入出力ユニット10と本体ユニット50はそれぞれ3Dプリンタによる樹脂製の筐体で構成し、これらを接続する電気ケーブルと併せて防水構造とした。なお、本体ユニット50側に2極の電極のみが開放する構造として外部電源からの電力供給が可能となる回路とした。併せて装着具20は伸縮性、吸水性および速乾性に富む抗菌性のポリエステル生地を縫製して作成した。
実施例2
実施例3
具体的には「はい」、「いいえ」、「ありがとうございます」、「こんにちは」等、頻繁に使う文字情報と、「一文字消去」、「入力文章の指点字出力による確認」、「文章確定と情報の発信」等の頻繁に用いる入力作業情報に対応する3次元波形を手話として定義し、装着者に繰り返し学習を受けてもらった上で記憶した。同時に装着側装置3Aの側では機械学習機能で読み取り精度を高めた。
十分に実用可能レベルまで装着者の理解と装置の機能を高めた上で、装着者にこれらの手話動作を通して文字情報の出力操作を行った。その結果、装着者の作業性は一動作当り数秒から1分程度短縮され、指点字システム1Aは視聴覚障碍者の日常の使用に対して、実用性をもって取り扱えることがわかった。
実施例4
次に第2実施形態に係る指点字システム1Bについて図9~図11を参照して説明する。指点字システム1Aが片手について、人差し指、中指および薬指の3本の指を使用することを前提としていたが、指点字システム1Bは以上の3本に親指を加えた4本の指を使用することを前提とする。つまり、指点字システム1Bは、例えばスマートフォンの操作に親指を加え、この親指の操作にファンクションキーとしての機能を与える。なお、指点字システム1Bは指点字システム1Aと共通部分を含んでいる。したがって、以下においては、指点字システム1Aと同じ構成については指点字システム1Aと同じ符号を付すとともに、指点字システム1Aとの相違点を中心にして指点字システム1Bを説明する。
指点字システム1Bは、図9に示すように、視聴覚障碍者が手に装着して使用する装着側装置3Bと、視聴覚障碍者の手への装着に関わらない非装着側装置5と、を備える。指点字システム1Bは指点字システム1Aと同様に常時携行性を備える。指点字システム1Bの装着側装置3Bは、装着側装置3Aの入出力ユニット10A,10B,10Cに加えて、入出力ユニット10Dを備える。
装着側装置3Bは、装着側装置3Aと同様に、装着される者を基準にして、情報の受信機能と発信機能を備える。
装着側装置3Bは、図9に示すように、四つの入出力ユニット10A,10B,10C,10Dと、入出力ユニット10A,10B,10C,10Dとの信号の送受信を行う本体ユニット50と、入出力ユニット10A,10B,10C,10Dのそれぞれと本体ユニット50とを接続する信号ケーブル30A,30B,30C,30Dと、を備える。装着側装置3Bは、左右の両手に装着され、それぞれの手において、入出力ユニット10A,10B,10C,10Dは、一例としてそれぞれ人差し指、中指、薬指および親指に取り付けられる。装着側装置3Bについても、装着者の手に取り付けられるものの、それぞれの指の指腹は開放されており指腹を使う支障にはならない。
装着側装置3Bの入出力ユニット10(10A,10B,10C,10D)は、図示を省略するが、第1実施形態の入出力ユニット10と同様に、振動部11、動作検知部13および送受信部15を備える。振動部11、動作検知部13および送受信部15の機能、構成も先に説明した第1実施形態と同様である。
ただし、装着側装置3Bは片手について4本の指を対象とする。したがって、装着側装置3Bが装着者の左右の両手に付けられると、右手と左手、それぞれの親指、人差し指、中指、薬指の計8本の指のそれぞれに振動部11が取り付けられるので、計8本の指に振動を伝達させることができる。具体的には、8本の指のそれぞれに振動の有無を組み合わせると、2の8乗、つまり256通りの組み合わせを発現できる。文字情報に加えてデジタル端末の入出力に用いられる様々なコマンドキーやそれらの組み合わせの入力を割り振ることができる。
本体ユニット50は、第1実施形態と同様に、信号ケーブル30(30A~30D)を介して入出力ユニット10(10A~10D)に接続され、入出力ユニット10への情報の送信および入出力ユニット10からの情報の受信を担う。本体ユニット50は、この機能を実現するために、図3を参照して先に説明したように、第1送受信部51、演算部53、指令部55および第2送受信部57を備える。
次に、図10および図11を参照して、装着側装置3Bを手に装着する例を説明する。
装着側装置3Bは、装着側装置3Aと同様に、入出力ユニット10、装着具20を備え、入出力ユニット10、信号ケーブル30および本体ユニット50は、装着具20に保持されながら装着具20により人の手に装着される。
第1保持部21A,21B,21C,21Dは、親指FDの第1関節J1の近傍を周囲から覆う指輪型の形状を有している。したがって、装着具20を装着した状態においても、人差し指FA、中指FB、薬指FCおよび親指FDの第1関節J1よりも先端の指腹FP1~FP4は開放される。
次に、人の手の甲Bの側に設けられる第2保持部23は、図10および図11に示されるように、保持部23A、第1接続部23Bよび第2接続部23Cを備える点および機能が第1実施形態と同様である。ただし、また、バンド25についても、第1実施形態と同様に、人の手首Rに巻き回され、両方の端部25A,25Bが接合される。
非装着側装置5については、第1実施形態と同様に、スマートフォン、タブレットなどのコンピュータ装置が適用され、図8に示したように、送受信部61、入力部63、指点字情報を表示部65と、を備える。また、非装着側装置5は、送受信部61、入力部63および表示部65の動作を制御する制御部67を備える。
以下、第2実施形態に係る指点字システム1Bを用いて指点字を実行する例を説明する。
よく知られるように、公知の点字キーボードは、点字の6点の番号を両手の指に割り当てる。具体的には、図12に示すように、左手LHの人差し指LA、中指LB、薬指LCの順に1,2,3が割り当てられ、右手RHの人差し指RA、中指RB、薬指RCの順に4,5,6が割り当てられる。これらを数値キーと称するが、本実施形態においても同様に数値キーが割り当てられる。第2実施形態においては、図12に示されるように、左手LHの親指LDと右手RHの親指RDのそれぞれにファンクションキー(機能キー)としてのLおよびRが割り当てられる。
特定された文字情報は第2送受信部57を介して非装着側装置5に送信され、その表示部65に表示される。ここまでの文字の特定は、第1実施形態においても実施できるが、次の機能キーをも含む動作情報に基づく処理は、第2実施形態において実施ができるようになる。
他の例として、カーソル・キー(Cursor Key)に関するものがあり、演算部53は、動作情報としてLキー(親指LD)と数値キー1を受信すると、上向きのカーソルが押されるのを特定する。左向き、下向きおよび右向きのカーソルについても、演算部53は特定できる。
指点字システム1Bは、指点字システム1Aと同様の効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
指点字システム1Bは、それぞれの手において親指を加える4本の指を使用することを前提とするので、効率的にスマートフォンの操作ができるのに加えて、文字以外の機能的な処理を実現できるようになる。
また、指点字システム1Bの第1保持部21A~21Dは指輪型をなしている。したがって、装着者の指の太さ、長さにかなり幅があったとしても、第1保持部21A~21Dを弾性力のある素材で作製すれば、装着者の負担を小さくしながら、第1保持部21A~21Dを容易に装着できる。また、その製造コストを最小限に抑えることができる。
しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜
変更したりすることが可能である。
また視聴覚障碍者が人差し指、中指、薬指のいずれかに障害をもつ場合、他の指に入出力ユニットを振り替えたり、振動位置を指の長手方向の前後方向にずらしたりして利用できる。
3A,3B 装着側装置
5 非装着側装置
10,10A,10B,10C 入出力ユニット
11 振動部
13 動作検知部
15 送受信部
20 装着具
21,21A,21B,21C 第1保持部
22A,22B,22C ポケット
22in 内側層
22out 外側層
23 第2保持部
23A 保持部
23in 内層
23out 外層
23B 第1接続部
23C 第2接続部
23D ポケット
25 バンド
25A,25B 端部
30,30A,30B,30C 信号ケーブル
50 本体ユニット
51 第1送受信部
53 演算部
55 指令部
57 第2送受信部
61 送受信部
63 入力部
65 表示部
67 制御部
110 無線通信
LH 左手
RH 右手
B 手の甲
F 指
R 手首
FA,LA,RA 人差し指
FB,LB,RB 中指
FC,LC,RC 薬指
LD,RD 親指
FN 爪
FP1,FP2,FP3 指腹
J1 第1関節
J2 第2関節
J3 第3関節
Claims (4)
- 各指の指点字動作信号に基づく動作情報を送信するとともに各指への指点字に関する振動情報を受信して各指に振動を伝達する入出力ユニットと、
前記入出力ユニットからの前記動作情報を受信して所定の処理を行うとともに前記入出力ユニットへの前記振動情報を送信する本体ユニットと、
前記入出力ユニットを指点字に関する文字情報が割り当てられた人差し指、中指及び薬指並びに実行すべき機能情報が割り当てられた親指の各指の背側に装着し、本体ユニットを手の甲に装着するための装着具と、を備え、
前記入出力ユニットは、
前記装着具により前記人差し指、中指、薬指及び親指の各指の背側に設けられており、
前記本体ユニットとの送受信を行う送受信部と、
前記人差し指、中指、薬指及び親指の各指の前記動作に応じる信号を検知し、該各指の動作情報として前記送受信部を介して前記本体ユニットに送信する動作検知部と、
前記本体ユニットから前記送受信部を介して受信した前記振動情報に基づいて装着された指に振動を伝達する振動部と、を備え、
前記本体ユニットは、
前記入出力ユニットと送受信する第1送受信部と、外部と無線送受信する第2送受信部とを備え、
第1送受信部を介して受信した前記動作検知部で検知される前記指の前記動作に対応する動作情報に基づいて、人差し指、中指又は薬指に割り当てられた指点字に関する文字情報及び/又は親指に割り当てられた実行すべき機能情報を特定し、該文字情報及び/又は前記機能情報を第2送受信部を介して外部に無線送信し、
前記第2送受信部を介して外部から受信した指点字に関する文字情報及び/又は前記機能情報に基づいて、人差し指、中指、薬指又は親指に割り振られる振動情報を第1送受信部を介して送信する、
ことを特徴とする外部のスマートフォン又はパソコンと無線送受信可能な指点字装置。 - 前記本体ユニットは、
前記動作情報と特定される前記文字情報及び/又は実行すべき機能情報とが関連付けられる関連情報を予め備え、
前記入出力ユニットの第1送受信部から受信する前記動作情報と前記関連情報とを照合することにより、前記人差し指、中指又は薬指に割り当てられた指点字に関する文字情報及び/又は親指に割り当てられた実行すべき機能情報に変換して特定し、前記第2送受信部より外部に無線送信することを特徴とする、請求項1に記載の外部のスマートフォン又はパソコンと無線送受信可能な指点字装置。 - 前記動作検知部は、各指の動作の3次元波形情報を検知し、検知された3次元波形情報に対応する動作情報を前記入出力ユニットの送受信部に送信する3軸加速度センサからなり、該送受信部は前記動作情報を前記本体ユニットに送信する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の外部のスマートフォン又はパソコンと無線送受信可能な指点字装置。
- 前記本体ユニットは、該本体ユニットの前記第2送受信部で受信した外部からの指点字情報及び/又は前記機能情報に基づいて人差し指、中指、薬指又は親指に割り振られた振動情報を前記第1送受信部から送信し、
前記振動部は、前記本体ユニットから前記入出力ユニットの送受信部を介して受信した前記振動情報に基づいて、割り振られた人差し指、中指、薬指又は親指を振動する偏芯振動モータ又は圧電アクチュエータである、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の外部のスマートフォン又はパソコンと無線送受信可能な指点字装置。
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