－59－
加速度計を用いた不随意運動を伴うスイッチ動作の測定
宮崎英一，坂井聡
＊，谷口公彦
＊＊，佐野将大
＊＊，野田知智
＊＊＊，近藤創
＊＊ （技術教育）（特別支援教育）＊（香川県立高松養護学校）＊＊（香川県立聾学校）＊＊＊ 760-8522 高松市幸町１－１ 香川大学教育学部 ＊＊761-8057 高松市田村町1098 香川県立高松養護学校 ＊＊＊761-8074 高松市太田上町513－１ 香川県立聾学校Measurement of Switch Operation with Involuntary Motion
using Accelerometer
Eiichi M
IYAZAKI, Satoshi S
AKAI, Shoudai S
ANO, Tomohiro N
ODAand Hajime K
ONDOFaculty of Education, Kagawa University, 1-1 Saiwai-cho, Takamatsu 760-8522 ＊＊
Kagawa Prefectural Takamatsu Special education school, 1098 Tamura-cho, Takamatsu 761-8057 ＊＊＊Kagawa Prefectural School for the deaf., 513 Ootakami-machi, Takamatsu 761-8084
要旨 本研究室では，運動機能に問題のあるユーザに対して，WEBカメラを用いた入力インタ フェースを作成してきた。しかしこれは不随意運動等のユーザの意図しない動作も入力として検 出する問題点があった。もしユーザの動作から意思性をもった動作のみ抽出できれば，不随意運 動を持った方でも正確なスイッチ動作が可能となる。本研究室では，過去にWEBカメラでモー ションヒストリーセンサを試作したが，これでは，位置の２次元記録だけであり，スイッチ動作 の意図性を判断する事は出来なかった。そこで新しく小型の３軸加速度センサを用いてスイッチ 動作のモーション測定システムを試作し，スイッチ動作の意図性を検出する事を試みる。 キーワード 入力インタフェース，加速度センサ，障がい者支援，スイッチ操作，計測
－60－ 宮崎英一・坂井聡・谷口公彦・佐野将大・野田知智・近藤創 はじめに 現在，インターネット環境やスマートフォ ン等の普及に伴い，これらの機器は日常生 活において当たり前に使用されるようになっ た。その結果，IT機器は若年層から高齢者ま で広く普及してきていると言えよう。このよ うに我々の日常生活におけるインターネット 等を介した情報への依存度は日々拡大し続け ており，ネットショッピングやコミュニケー ションツール等は既に我々の日常生活におい て必要不可欠なものとなっている。このよう に，我々の日常生活に様々な質的向上をもた らすことを可能にしたIT環境であるが，これ らの環境が障害のある人にとっては十分に活 用できる環境はまだ整ってない。 その主たる原因の１つとして，入力インタ フェースの問題が存在する。これは，大多 数の人が一般的に使用しているマウスやキー ボードといった入力インタフェースは，障 害のある人の使用を前提に設計されていな い。このため，障害を持った方の症例によっ ては，基本的なマウスの位置決めや，クリッ ク・ダブルクリックといったマウス操作が困 難な場合，これらのインタフェースでは全く 使用出来ないⅰ場合がある。 そこで本研究ではWEBカメラを用いたト ラッキング入力インタフェースⅱを試作して きた。これはユーザの動作可能な任意の部分 をリアルタイムでトラッキングターゲットと して選択する。そして，この部分の動きだけ を検出する事でマウスやキーボードといった 入力インタフェースと同じ操作を行う事が可 能になった。さらに，カメラと撮影対象部位 の距離を調節することで，ユーザの大きな動 作から小さな動作まで対応できるので，ユー ザの可動域の大小や動作方向等の制限を受け ない。このため本システムだけで，様々な症 例に対応出来ると考えられるので，多くの ユーザの利用が可能になる。 本研究室において過去に試作したWEBカ メラインタフェース・システムを図１に示す。 ここではWEBカメラで撮影した動画にリア ルタイムで「動き検出」画像処理を行い，任 意の指の動作変化によってスイッチ操作を行 うものである。ここでは制御例として同図の 左側に示すように，キーボードの１キー入力 を行う事ができた。 しかし同時に問題になったのが，ユーザの 不随意運動の影響である。不随意運動とは 様々な原因によりスイッチ動作の途中でユー ザの意図しない動きが発生してしまうもので ある。先に試作した入力インタフェースは不 随意運動が発生した場合，使用者の意図しな い動作も正常な入力として検出してしまうと いう問題点があった。そこで利用者の動作だ けから意思性をもった動作のみを抽出できれ ば，不随意運動に伴う誤差動作（ノイズ）の 影響を軽減でき，ユーザの意思を正確に反映 したスイッチ動作が可能となる。 よって何らかの方法でスイッチ動作のモー ションヒストリーⅰ）を記録し，使用者のス イッチ動作を時間的な位置変化として記録を 行い，この結果から意図性のある動作を検出 できれば，ユーザの意思を正確に反映した入 力インタフェースの構築が可能になると考え た。 図１ 試作したWEBカメラインタフェース
2
ン等の普及に伴い，これらの機器は日常生活 において当たり前に使用されるようになった。 その結果，IT 機器は若年層から高齢者まで広 く普及してきていると言えよう。このように 我々の日常生活におけるインターネット等を 介した情報への依存度は日々拡大し続けてお り，ネットショッピングやコミュニケーショ ンツール等は既に我々の日常生活において必 要不可欠なものとなっている。このように， 我々の日常生活に様々な質的向上をもたらす ことを可能にした IT 環境であるが，これらの 環境が障害のある人にとっては十分に活用で きる環境はまだ整ってない。 その主たる原因の 1 つとして，入力インタ フェースの問題が存在する。これは，大多数 の人が一般的に使用しているマウスやキーボ ードといった入力インタフェースは，障害の ある人の使用を前提に設計されていない。こ のため，障害を持った方の症例によっては， 基本的なマウスの位置決めや，クリック・ダ ブルクリックといったマウス操作が困難な場 合，これらのインタフェースでは全く使用出 来ないi場合がある。 そこで本研究では WEB カメラを用いたトラ ッキング入力インタフェースiiを試作してき た。これはユーザの動作可能な任意の部分を リアルタイムでトラッキングターゲットとし て選択する。そして，この部分の動きだけを 検出する事でマウスやキーボードといった入 力インタフェースと同じ操作を行う事が可能 になった。さらに，カメラと撮影対象部位の 距離を調節することで，ユーザの大きな動作 から小さな動作まで対応できるので，ユーザ の可動域の大小や動作方向等の制限を受けな い。このため本システムだけで，様々な症例 に対応出来ると考えられるので，多くのユー ザの利用が可能になる。 本研究室において過去に試作した WEB カメ ラインタフェース・システムを図 1 に示す。 ここでは WEB カメラで撮影した動画にリアル タイムで「動き検出」画像処理を行い，任意の 指の動作変化によってスイッチ操作を行うも のである。ここでは制御例として同図の左側 に示すように，キーボードの 1 キー入力を行 う事ができた。 しかし同時に問題になったのが，ユーザの 不随意運動の影響である。不随意運動とは 様々な原因によりスイッチ動作の途中でユー ザの意図しない動きが発生してしまうもので ある。先に試作した入力インタフェースは
不随意運動が発生した場合，使用者の意図
しない動作も正常な入力として検出してし
まうという問題点があった。そこで利用者
の動作だけから意思性をもった動作のみを
抽出できれば，不随意運動に伴う誤差動作
（ノイズ）の影響を軽減でき，ユーザの意思
を正確に反映したスイッチ動作が可能とな
る。
よって何らかの方法でスイッチ動作のモ
ーションヒストリー
1）を記録し，使用者のス
イッチ動作を時間的な位置変化として記録
を行い，この結果から意図性のある動作を
検出できれば，ユーザの意思を正確に反映
した入力インタフェースの構築が可能にな
ると考えた。
図 1 試作した WEB カメラインタフェース－61－ 加速度計を用いた不随意運動を伴うスイッチ動作の測定 ２．スイッチ操作に伴う不随意運動の影響 本研究では，特にスイッチの操作における 使用者の不随意運動の影響について考察す る。本研究では，実際の現場においては障害 をもった方に多く使用されている押ボタンス イッチを操作研究対象とする。 ２．１ 押しボタンスイッチ 学校や家庭内といった実際の現場において 最も一般的に使用されることが多い押ボタン スイッチを図２に示す。これは「スペック・ スイッチ」あるいは「ジェリービーン・スイッ チ」等とも呼ばれており，機能的には電気的 な信号のオンとオフを切り替える押ボタンス イッチである。具体的ⅲには家電製品等と接 続して電源のオン・オフを切り替えたりする ものである。構造的には最も基本的な押ボタ ンスイッチであるが，使用される方の症例に 合わせて，押す部分の大きさが直径20cmの ような大きなものから数センチ程度の小さな もの，さらに動作力が殆ど必要無いものと個 人の症例に合わせて様々な種類がある。 このように個人の特性に合わせるため， 様々なスイッチが準備されている事が障害を もった方に広く使用されている理由でもあ る。このように極めて単純なスイッチ動作 だけに関しても個人の動作特性が大きく影 響し，実際の運用に関しては，入力インタ フェースには個別対応が必要不可欠な事が分 かる。 ２．２ 押しボタンスイッチと不随意運動 図３に不随意運動におけるスイッチ動作例 を示す。同図では不随意運動を持った方の３ 回（１，２，３）のスイッチ入力動作が行われ ている。この図面からではスイッチ動作とし ては，３回のON操作が入力されたと見なさ れるが，実際は１，３だけが入力意思をもっ た動作であり，２は不随意運動によるスイッ チ動作である。つまり，押しボタンスイッチ の入力結果からだけでは，その操作に意図性 があったかどうかは判断出来ないという問題 点があった。 これは，例えユーザが間違ってスイッチを 押したとしても，スイッチは押されると，動 作してしまうためである。これは不随意運動 を持ったユーザにとっては大きな問題とな り，ユーザインタフェースとしてのユーザビ リティが極めて悪い。 通常，この現象は運動機能に問題の無い人 ならば，体感しにくい事なので，大きな問題 として捉えにくい。しかし，普段自分が使用 しているマウスが故障してしまい，操作中に 勝手に左ボタンクリックが操作されたとすれ 図２ 押ボタンスイッチ 図３ 不随運動におけるスイッチ動作例
3
2.スイッチ操作に伴う不随意運動の影響
本研究では，特にスイッチの操作におけ
る使用者の不随意運動の影響について考察
する。本研究では，実際の現場においては障
害をもった方に多く使用されている押ボタ
ンスイッチを操作研究対象とする。
2.1 押しボタンスイッチ
学校や家庭内といった実際の現場におい
て最も一般的に使用されることが多い押ボ
タンスイッチを図 2 に示す。これは「スペ
ック・スイッチ」あるいは「ジェリービー
ン・スイッチ」等とも呼ばれており，機能的
には電気的な信号のオンとオフを切り替え
る押ボタンスイッチである。具体的
iiiには
家電製品等と接続して電源のオン・オフを
切り替えたりするものである。構造的には
最も基本的な押ボタンスイッチであるが，
使用される方の症例に合わせて，押す部分
の大きさが直径 20ｃｍのような大きなもの
から数センチ程度の小さなもの，さらに動
作力が殆ど必要無いものと個人の症例に合
わせて様々な種類がある。
このように個人の特性に合わせるため，
様々なスイッチが準備されている事が障害
をもった方に広く使用されている理由でも
ある。このように極めて単純なスイッチ動
影響し，実際の運用に関しては，入力インタ
フェースには個別対応が必要不可欠な事が
分かる。
2.2 押しボタンスイッチと不随意運動
図 3 に不随意運動におけるスイッチ動作
例を示す。同図では不随意運動を持った方
の 3 回（1，2，3）のスイッチ入力動作が行
われている。この図面からではスイッチ動
作としては，3 回の ON 操作が入力されたと
見なされるが，実際は 1，3 だけが入力意思
をもった動作であり，
2 は不随意運動による
スイッチ動作である。つまり，押しボタンス
イッチの入力結果からだけでは，その操作
に意図性があったかどうかは判断出来ない
という問題点があった。
これは，例えユーザが間違ってスイッチ
を押したとしても，スイッチは押されると，
動作してしまうためである。これは不随意
運動を持ったユーザにとっては大きな問題
となり，ユーザインタフェースとしてのユ
ーザビリティが極めて悪い。
通常，この現象は運動機能に問題の無い
人ならば，体感しにくい事なので，大きな問
題として捉えにくい。しかし，普段自分が使
用しているマウスが故障してしまい，操作
図 3 不随運動におけるスイッチ動作例1 2 3
図 2 押ボタンスイッチ－62－ 宮崎英一・坂井聡・谷口公彦・佐野将大・野田知智・近藤創 ばどうであろうか。このように自分の意思を 正常に伝達出来ないユーザインタフェースを 使用する事は，大きなストレスとなり，恐ら く，大部分の方はマウスを正常に動作するも のに交換するであろう。 つまり入力インタフェースは使用者の意図 を忠実に反映出来るものでなくてはならな い。そこで本研究では，スイッチ以外に他の センサを組み合わせることで，ユーザの操作 における情報量を増やし，スイッチ動作の意 図性を判別する事で，障害をもった方にも使 用しやすい入力インタフェースの構築を目指 すものである。 ２．３ 不随意運動の意図性判別 この不随意運動に伴う解析は先行研究とし て幾つかが発表されている。この代表的なも のに，東京大学（先端科学技術研究センター） の 中 邑 先 生 が 発 表 し た「OAK-Observation and Access with Kinect」という計測システム がある。 こ れ は マ イ ク ロ ソ フ ト 社 が 開 発 し た 「Kinect」ⅳを利用し，障害を持った方の入力 補助を行うシステムである。このシステムを 図４に示す。「Kinect」は元来，ゲームの入 力インタフェースとして開発され，ジェス チャーや音声認識を介してユーザの自然な操 作（マウスやキーボードといった入力インタ フェースは自然ではない事に注意）でコン ピュータの操作を行うものである。 この「Kinect」を用いて開発されたものが， 「OAK」である。この測定画面を図５に占め す。「OAK」はいろいろな測定モードを持って いるが，ここでモーションヒストリーモード を実行している。これは「わずかに動く体の 部位を明確にしたり，不随意な動きが多い中 で，実際にはどの部位が多く動いているのか を調べたりする評価機能です。それらの動き の頻度が多いところを頻度順に色分けして表 示することができます。」ⅴという機能がある。 これはスイッチ動作におけるユーザの意図 性判別ⅵを，意思をもった動作と不随意運動 を比較した場合には，統計的に見て意思を もった動作の方が，不随意運動よりも出現頻 度が高いであろうという推論に基づくもので ある。しかし，実際の現場ではユーザのどこ が一番良く動作するのを判定する事が困難な 場合が多いため，連続的に動作測定（モー ションヒストリーの記録）を行い，最も良く 動作しているという部分を自動的に判別して くれるものである。同図右は「OAK」のモー ションヒストリー測定画面を示している。こ こでは変化部位の移動回数頻度を色で表示し ており，色が赤い部分の運動回数が多かっ た，すなわち，この部分が動作した時が一番 ユーザの意図性を反映しているという事がわ 図４ Kinect 図５ 「OAK」測定画面
4
中に勝手に左ボタンクリックが操作された
とすればどうであろうか。このように自分
の意思を正常に伝達出来ないユーザインタ
フェースを使用する事は，大きなストレス
となり，恐らく，大部分の方はマウスを正常
に動作するものに交換するであろう。
つまり入力インタフェースは使用者の意
図を忠実に反映出来るものでなくてはなら
ない。そこで本研究では，スイッチ以外に他
のセンサを組み合わせることで，ユーザの
操作における情報量を増やし，スイッチ動
作の意図性を判別する事で，障害をもった
方にも使用しやすい入力インタフェースの
構築を目指すものである。
2.3 不随意運動の意図性判別
この不随意運動に伴う解析は先行研究と
して幾つかが発表されている。この代表的
なものに，東京大学（先端科学技術研究セン
タ ー ） の 中 邑 先 生 が 発 表 し た 「 OAK -
Observation and Access with Kinect」と
いう計測システムがある。
こ れ は マ イ ク ロ ソ フ ト 社 が 開 発 し た
「Kinect」
ivを利用し，障害を持った方の入
力補助を行うシステムである。このシステ
ムを図 4 に示す。
「Kinect」は元来，ゲーム
の入力インタフェースとして開発され，ジ
ェスチャーや音声認識を介してユーザの自
然な操作（マウスやキーボードといった入
力インタフェースは自然ではない事に注意）
でコンピュータの操作を行うものである。
この「Kinect」を用いて開発されたものが，
「OAK」である。この測定画面を図 5 に占め
す。
「OAK」はいろいろな測定モードを持って
いるが，ここでモーションヒストリーモー
ドを実行している。これは「
わずかに動く体
の部位を明確にしたり，不随意な動きが多
い中で，実際にはどの部位が多く動いてい
るのかを調べたりする評価機能です。それ
らの動きの頻度が多いところを頻度順に色
分けして表示することができます。
」
vとい
う機能がある。
これはスイッチ動作におけるユーザの意
図性判別
viを，意思をもった動作と不随意運
動を比較した場合には，統計的に見て意思
をもった動作の方が，不随意運動よりも出
現頻度が高いであろうという推論に基づく
ものである。しかし，実際の現場ではユーザ
のどこが一番よく動作するのを判定する事
が困難な場合が多いため，連続的に動作測
定（モーションヒストリーの記録）を行い，
最も良く動作しているという部分を自動的
に判別してくれるものである。同図右は
「OAK」のモーションヒストリー測定画面を
示している。ここでは変化部位の移動回数
頻度を色で表示しており，色が赤い部分の
運動回数が多かった，すなわち，この部分が
図 4 Kinect 図 5 「OAK」測定画面－63－ かる。 以上より，入力インタフェースを新しく作 成する場合，不随意運動のように運動機能に 問題のある状態では，ユーザの意図性を反映 する事は実際の運用において必要不可欠であ る事が示された。 ３．加速度センサの導入 そこで本研究では，ユーザの意図性を正確 に測定するために従来のWEBカメラインタ フェースを補完する形で，新しく加速度セン サを導入する。単純な押ボタンスイッチなら ば，信号のオン・オフしか測定出来ないの で，この結果から意図性を判定する事は困難 であった。しかし，加速度センサを用いる と，３次元での指の運動加速度等を測定でき るので，スイッチ操作に伴う，より多くの情 報を測定できる可能性がある。よって本研究 では，加速度センサを新たに導入するもので ある。 ３．１ 実験に用いた加速度センサ 加速度センサはその名称通りに物体の加速 度を測定するものであり，現在では我々の周 りに身近に存在している。例えば，多くのス マートフォンにこれらのセンサが実装されて いる。これらのセンサはスマートフォンを回 転させた時の加速度の変化でディスプレイ画 面の縦・横方向を自動的に切り替える等に使 用されている。 本研究では，スイッチ操作を行う指にこの 加速度センサ固定し，スイッチ操作に伴う指 の加速度変化を３次元的に測定するものであ る。そして，この測定データをもとに，ユー ザの意図性が指の加速度に反映されているか を確認する事を最終的な目的とする。 この実験システムを図６に示す。ここでは 加速度センサとして「9DoF センサスティッ ク」ⅶを用いた。これは小型な９自由度の慣性 計測装置（IMU）であり，３軸の加速度セン サ，３軸のジャイロセンサ，３軸の磁力セン サを持つ。またサイズも23×11mmと小型な ため，指に固定しても，ユーザのスイッチ操 作の妨げにならず，固定も簡単である。 ただ，このセンサはインタフェースとし てI2Cをもつので，コンピュータに直接接 続する事が出来ない。そのため，本研究で は，組み込み機器の制御に用いられる事が 多 い マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ（Arduino Pro Mini）を利用し，これをI2Cのインタフェー スとする事でコンピュータが加速度センサの 測定データを計測できるようにしている。 ３．２ 加速度測定 実際に指に加速度センサを装着し，スイッ チ動作の加速度を測定している様子を図７に 図６ 加速度センサ測定システム構成図 5 動作した時が一番ユーザの意図性を反映し ているという事がわかる。 以上より，入力インタフェースを新しく 作成する場合，不随意運動のように運動機 能に問題のある状態では，ユーザの意図性 を反映する事は実際の運用において必要不 可欠である事が示された。 3. 加速度センサの導入 そこで本研究では，ユーザの意図性を正 確に測定するために従来の WEB カメライン タフェースを補完する形で，新しく加速度 センサを導入する。単純な押ボタンスイッ チならば，信号のオン・オフしか測定出来な いので，この結果から意図性を判定する事 は困難であった。しかし，加速度センサを用 いると，3 次元での指の運動加速度等を測定 できるので，スイッチ操作に伴う，より多く の情報を測定できる可能性がある。よって 本研究では，加速度センサを新たに導入す るものである。 3.1 実験に用いた加速度センサ 加速度センサはその名称通りに物体の加 速度を測定するものであり，現在では我々 の周りに身近に存在している。例えば，多く のスマートフォンにこれらのセンサが実装 されている。これらのセンサはスマートフ ォンを回転させた時の加速度の変化でディ スプレイ画面の縦・横方向を自動的に切り 替える等に使用されている。 本研究では，スイッチ操作を行う指にこ の加速度センサ固定し，スイッチ操作に伴 う指の加速度変化を３次元的に測定するも のである。そして，この測定データをもと に，ユーザの意図性が指の加速度に反映さ れているかを確認する事を最終的な目的と する。 この実験システムを図 6 に示す。ここで は加速度センサとして「9DoF センサスティ ック」viiを用いた。これは小型な 9 自由度 の慣性計測装置（IMU）であり，3 軸の加速 度センサ，3 軸のジャイロセンサ，3 軸の磁 力センサを持つ。またサイズも 23 × 11 mm と小型なため，指に固定しても，ユーザのス イッチ操作の妨げにならず，固定も簡単で ある。 ただ，このセンサはインタフェースとし て I2C をもつので，コンピュータに直接接 続する事が出来ない。そのため，本研究で は，組み込み機器の制御に用いられる事が 図 6 加速度センサ測定システム構成図
－64－ 宮崎英一・坂井聡・谷口公彦・佐野将大・野田知智・近藤創 示す。ここでは操作例としてマウスの左ボタ ンを押す状態を想定している。加速度を測定 するX-Y-Zの３軸座標軸を同図に矢印で示 している。 図８に実際に加速度センサから得られた測 定値を示す。ここでは加速度センサが３軸の 加速度センサ，３軸のジャイロセンサ，３軸 の磁力センサを同時に測定するので， ・G（angular rate channels）ジャイロ ・A（acceleration channels）加速度 ・M（magnetic field channels）地磁気 の値をそれぞれx，y，zの直行３軸に対して測 定している。また ・Pitch ・roll ・heading（yaw） はそれぞれ，y軸，X軸，Z軸の回転角度を示 している。 実際の測定に関しては，同図のデータをリ アルタイムでCSV形式としてファイルに書き 出し，測定終了後に表計算ソフト（エクセル） を用いて数値のグラフ化を行っている。ただ し，出力されたままのデータフォーマットで は，エクセルを用いたデータのグラフ化が困 難なため，グラフを作成しやすいようにエク セル上でデータを変換するプログラムを新し く作成し，データのグラフ化を行っている。 このフォーマット変換を行った画面を図９に 示す。 これらのデータを用いて測定された値をグ ラフ化したものを図10に示す。ここでは，図 ７に示すようにマウスの左クリック時の運動 を測定している。ここでは１回のクリック操 作だけを表示しているが，現状では測定され たデータから作成されたグラフと事前に予想 されたスイッチ操作のグラフが一致していな いという問題点があった。 この測定では何度か繰り返して測定を行っ たが，多少の数値の変化はあったものの， 図７ 実際の測定画面 図８ ９軸加速度測定画面 図９ 変換後の加速度データ 多いマイクロコントローラ（Arduino Pro Mini）を利用し，これを I2C のインタフェ ースとする事でコンピュータが加速度セン サの測定データを計測できるようにしてい る。 3.2 加速度測定 実際に指に加速度センサを装着し，スイッ チ動作の加速度を測定している様子を図 7 に示す。ここでは操作例としてマウスの左 ボタンを押す状態を想定している。加速度 を測定するＸ-Ｙ-Ｚの 3 軸座標軸を同図に 矢印で示している。 図 8 に実際に加速度センサから得られた 測定値を示す。ここでは加速度センサが 3 軸の加速度センサ，3 軸のジャイロセンサ， 3 軸の磁力センサを同時に測定するので， ・Ｇ（angular rate channels）ジャイロ ・Ａ（acceleration channels）加速度 ・Ｍ（magnetic field channels）地磁気 の値をそれぞれｘ，ｙ，ｚの直行 3 軸に対 して測定している。また ・Pitch ・roll ・heading（yaw） はそれぞれ，ｙ軸，Ｘ軸，Ｚ軸の回転角度を 示している。 実際の測定に関しては，同図のデータを リアルタイムで CSV 形式としてファイルに 書き出し，測定終了後に表計算ソフト（エク セル）を用いて数値のグラフ化を行ってい る。ただし，出力されたままのデータフォー マットでは，エクセルを用いたデータのグ ラフ化が困難なため，グラフを作成しやす いようにエクセル上でデータを変換するプ ログラムを新しく作成し，データのグラフ 化を行っている。このフォーマット変換を 行った画面を図 9 に示す。 これらのデータを用いて測定された値を グラフ化したものを図 10 に示す。ここでは， 図 7 に示すようにマウスの左クリック時の 図 8 9 軸加速度測定画面 図 9 変換後の加速度データ 図 7 実際の測定画面
6
多いマイクロコントローラ（Arduino Pro
Mini）を利用し，これを I2C のインタフェ
ースとする事でコンピュータが加速度セン
サの測定データを計測できるようにしてい
る。
3.2 加速度測定
実際に指に加速度センサを装着し，スイッ
チ動作の加速度を測定している様子を図 7
に示す。ここでは操作例としてマウスの左
ボタンを押す状態を想定している。加速度
を測定するＸ-Ｙ-Ｚの 3 軸座標軸を同図に
矢印で示している。
図 8 に実際に加速度センサから得られた
測定値を示す。ここでは加速度センサが 3
軸の加速度センサ，
3 軸のジャイロセンサ，
3 軸の磁力センサを同時に測定するので，
・Ｇ（angular rate channels）ジャイロ
・Ａ（acceleration channels）加速度
・Ｍ（magnetic field channels）地磁気
の値をそれぞれｘ，ｙ，ｚの直行 3 軸に対
して測定している。また
・Pitch
・roll
・heading（yaw）
はそれぞれ，ｙ軸，Ｘ軸，Ｚ軸の回転角度を
示している。
実際の測定に関しては，同図のデータを
リアルタイムで CSV 形式としてファイルに
書き出し，測定終了後に表計算ソフト（エク
セル）を用いて数値のグラフ化を行ってい
る。ただし，出力されたままのデータフォー
マットでは，エクセルを用いたデータのグ
ラフ化が困難なため，グラフを作成しやす
いようにエクセル上でデータを変換するプ
ログラムを新しく作成し，データのグラフ
化を行っている。このフォーマット変換を
行った画面を図 9 に示す。
これらのデータを用いて測定された値を
グラフ化したものを図 10 に示す。ここでは，
図 7 に示すようにマウスの左クリック時の
図 8 9 軸加速度測定画面 図 9 変換後の加速度データ 図 7 実際の測定画面6
多いマイクロコントローラ（Arduino Pro
Mini）を利用し，これを I2C のインタフェ
ースとする事でコンピュータが加速度セン
サの測定データを計測できるようにしてい
る。
3.2 加速度測定
実際に指に加速度センサを装着し，スイッ
チ動作の加速度を測定している様子を図 7
に示す。ここでは操作例としてマウスの左
ボタンを押す状態を想定している。加速度
を測定するＸ-Ｙ-Ｚの 3 軸座標軸を同図に
矢印で示している。
図 8 に実際に加速度センサから得られた
測定値を示す。ここでは加速度センサが 3
軸の加速度センサ，
3 軸のジャイロセンサ，
3 軸の磁力センサを同時に測定するので，
・Ｇ（angular rate channels）ジャイロ
・Ａ（acceleration channels）加速度
・Ｍ（magnetic field channels）地磁気
の値をそれぞれｘ，ｙ，ｚの直行 3 軸に対
して測定している。また
・Pitch
・roll
・heading（yaw）
はそれぞれ，ｙ軸，Ｘ軸，Ｚ軸の回転角度を
示している。
実際の測定に関しては，同図のデータを
リアルタイムで CSV 形式としてファイルに
書き出し，測定終了後に表計算ソフト（エク
セル）を用いて数値のグラフ化を行ってい
る。ただし，出力されたままのデータフォー
マットでは，エクセルを用いたデータのグ
ラフ化が困難なため，グラフを作成しやす
いようにエクセル上でデータを変換するプ
ログラムを新しく作成し，データのグラフ
化を行っている。このフォーマット変換を
行った画面を図 9 に示す。
これらのデータを用いて測定された値を
グラフ化したものを図 10 に示す。ここでは，
図 7 に示すようにマウスの左クリック時の
図 8 9 軸加速度測定画面 図 9 変換後の加速度データ 図 7 実際の測定画面－65－ データの変化傾向は概ね同じであった。つま り現時点では，何らかの原因で測定に不備が あったと考えられるが，その原因が，コン ピュータの取り込みプログラムに問題があっ たのか，センサ自身の校正が不十分なであっ たのか，その他まだ気づかない要因があった のかは，まだ確定していない。 そのため，今後は人間のスイッチ操作のよ うに，複雑化された対象を測定する前に，コ ンピュータによって制御される最も単純化し た運動モデルを作成し，基礎的なデータから 測定をやり直す必要がある。 ４．おわりに 本研究では加速度センサを用いた単純な システムでモーション測定システムを試作 し，障害のある人のスイッチ動作の特性を知 る手掛かりとなる可能性を求めた。しかし現 段階ではデータの正確さ等を含めた検証なら びに，実際のユーザに利用してもらうための 環境整備とまだまだシステム的に不十分であ る。よって今後は更に改良を行い，現場での テスト運用化を目指すものである。 ５．謝辞 本研究は，平成29年度科学研究費補助金（基 盤研究（C））「マルチモーダル・インタフェー スを応用した肢体不自由児における意思表出 構造の解明」（課題番号15K01460）の一部とし て行われたことを記して謝意を示す。 ６．参考文献 ⅰ 「重度障害者用意思伝達装置」導入ガイドラ イン 2012-2013，日本リハビリテーション 工学協会，http://www.resja.or.jp/com-gl/ ⅱ WEBカメラを用いた肢体不自由者用入力 インタフェースの試作，宮崎英一，坂井 聡，谷口公彦，佐野将大，野田知智，近藤 創，香川大学教育学部研究報告第Ⅱ部，66 図10 a） Angular Rate 測定画面 図10 b） Magnetic Field 測定画面 図10 c） Acceleration 測定画面
7
ック操作だけを表示しているが，現状では
測定されたデータから作成されたグラフと
事前に予想されたスイッチ操作のグラフが
一致していないという問題点があった。
この測定では何度か繰り返して測定を行
ったが，多少の数値の変化はあったものの，
データの変化傾向は概ね同じであった。つ
まり現時点では，何らかの原因で測定に不
備があったと考えられるが，その原因が，コ
ンピュータの取り込みプログラムに問題が
あったのか，センサ自身の校正が不十分な
であったのか，その他まだ気づかない要因
があったのかは，まだ確定していない。
そのため，今後は人間のスイッチ操作の
ように，複雑化された対象を測定する前に，
コンピュータによって制御される最も単純
化した運動モデルを作成し，基礎的なデー
タから測定をやり直す必要がある。
4. おわりに本研究では加速度センサを用いた単純な
システムでモーション測定システムを試作
し，障害のある人のスイッチ動作の特性を
知る手掛かりとなる可能性を求めた。しか
し現段階ではデータの正確さ等を含めた検
証ならびに，実際のユーザに利用してもら
うための環境整備とまだまだシステム的に
不十分である。よって今後は更に改良を行
い，現場でのテスト運用化を目指すもので
ある。
5.
謝辞
本研究は，平成 29 年度科学研究費補助
金（基盤研究（C）
）
「マルチモーダル・イ
ける意思表出構造の解明」
（課題番号
15K01460）の一部として行われたことを記
して謝意を示す。
6.参考文献
図 10 a) Gravitational 測定画面 図 10 b) Magnetic Field 測定画面 図 10 c) Acceleration 測定画面 -4 -2 0 2 4 6 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 X Y Z -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z7
ック操作だけを表示しているが，現状では
測定されたデータから作成されたグラフと
事前に予想されたスイッチ操作のグラフが
一致していないという問題点があった。
この測定では何度か繰り返して測定を行
ったが，多少の数値の変化はあったものの，
データの変化傾向は概ね同じであった。つ
まり現時点では，何らかの原因で測定に不
備があったと考えられるが，その原因が，コ
ンピュータの取り込みプログラムに問題が
あったのか，センサ自身の校正が不十分な
であったのか，その他まだ気づかない要因
があったのかは，まだ確定していない。
そのため，今後は人間のスイッチ操作の
ように，複雑化された対象を測定する前に，
コンピュータによって制御される最も単純
化した運動モデルを作成し，基礎的なデー
タから測定をやり直す必要がある。
4. おわりに本研究では加速度センサを用いた単純な
システムでモーション測定システムを試作
し，障害のある人のスイッチ動作の特性を
知る手掛かりとなる可能性を求めた。しか
し現段階ではデータの正確さ等を含めた検
証ならびに，実際のユーザに利用してもら
うための環境整備とまだまだシステム的に
不十分である。よって今後は更に改良を行
い，現場でのテスト運用化を目指すもので
ある。
5.
謝辞
本研究は，平成 29 年度科学研究費補助
金（基盤研究（C）
）
「マルチモーダル・イ
ける意思表出構造の解明」
（課題番号
15K01460）の一部として行われたことを記
して謝意を示す。
6.参考文献
図 10 a) Gravitational 測定画面 図 10 b) Magnetic Field 測定画面 図 10 c) Acceleration 測定画面 -4 -2 0 2 4 6 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 X Y Z -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z7
ック操作だけを表示しているが，現状では
測定されたデータから作成されたグラフと
事前に予想されたスイッチ操作のグラフが
一致していないという問題点があった。
この測定では何度か繰り返して測定を行
ったが，多少の数値の変化はあったものの，
データの変化傾向は概ね同じであった。つ
まり現時点では，何らかの原因で測定に不
備があったと考えられるが，その原因が，コ
ンピュータの取り込みプログラムに問題が
あったのか，センサ自身の校正が不十分な
であったのか，その他まだ気づかない要因
があったのかは，まだ確定していない。
そのため，今後は人間のスイッチ操作の
ように，複雑化された対象を測定する前に，
コンピュータによって制御される最も単純
化した運動モデルを作成し，基礎的なデー
タから測定をやり直す必要がある。
4. おわりに本研究では加速度センサを用いた単純な
システムでモーション測定システムを試作
し，障害のある人のスイッチ動作の特性を
知る手掛かりとなる可能性を求めた。しか
し現段階ではデータの正確さ等を含めた検
証ならびに，実際のユーザに利用してもら
うための環境整備とまだまだシステム的に
不十分である。よって今後は更に改良を行
い，現場でのテスト運用化を目指すもので
ある。
5.
謝辞
本研究は，平成 29 年度科学研究費補助
金（基盤研究（C）
）
「マルチモーダル・イ
ける意思表出構造の解明」
（課題番号
15K01460）の一部として行われたことを記
して謝意を示す。
6.参考文献
図 10 a) Gravitational 測定画面 図 10 b) Magnetic Field 測定画面 図 10 c) Acceleration 測定画面 -4 -2 0 2 4 6 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 X Y Z -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 X Y Z宮崎英一・坂井聡・谷口公彦・佐野将大・野田知智・近藤創 巻１号，pp.17-24，2016
ⅲ 機器紹介 ～支援ソフト・モニター～ なんでもスイッチUSB1，http://www.mie-. ed.jp/shokus/joho/joho_soft.htm
ⅳ Kinect for Windows の紹介，https://developer. microsoft.com/ja-jp/windows/kinect ⅴ 機能詳細 モーションヒストリー，http:// www.ttools.co.jp/product/hand/oak/#function ⅵ モーションヒストリーによる支援者の適 合負担の軽減の把握，巖淵守，田中栄一， 「音声言語機能変化を有する進行性難病等 に対するコミュニケーション機器の支給体 制の整備に関する研究」，pp.71-74，2015 ⅶ 9DoF Sensor Stick Hookup Guide，https://
learn.sparkfun.com/tutorials/9dof-sensor-stick-hookup-guide
