(57)【要約】【課題】本発明は駆動部の駆動力を動作補助手袋に効率良く伝達することを課題とする。【解決手段】装着式動作補助装置１０は、装着者の指に装着される動作補助手袋２０からなり、通常の動作補助手袋と同様に装着される。動作補助手袋２０には、被駆動部３０と、駆動部４０と、線状部材５０と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０とが設けられている。動作補助手袋２０は、装着者の手に密着するように手のサイズに合わせた立体的な形状に形成されている。動作補助手袋２０の手甲側には、複数の線状部材５０が各指の延在方向に沿うように配されている。複数の線状部材５０が、伸展方向または屈曲方向に動作すると共に、動作補助手袋２０の各指も線状部材５０と一体に伸展方向または屈曲方向に動作する。【選択図】図１
2010240285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の指が挿入される指挿入部を有する動作補助手袋と、
前記動作補助手袋の甲側に配置され、前記指挿入部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記指挿入部に伝達するように前記指挿入部の延在方向に沿うように配された線状部材と、
前記装着者の指を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出部と、
該生体信号検出部により生成された生体信号に基づいて前記駆動部へ駆動制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部からの駆動制御信号に基づいて前記線状部材を前記指挿入部の伸展方向または屈曲方向に動作させることを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部の側部または甲側に沿うように固定され、前記指挿入部に駆動力を伝達することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部に沿うように複数本ずつ配され、
前記複数の線状部材の夫々が伸縮して各指の関節の動作方向に駆動力を伝達することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状の筒状体と、該筒状体の中空部に挿通されたワイヤとを有し、
前記ワイヤの一端が前記駆動部に連結され、前記ワイヤの他端を前記指挿入部に連結するように構成されたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状体と、該筒状体の中空部に充填され温度に応じて体積を変化させる流動体と、を有し、
前記筒状体に前記流動体を加熱または冷却する温度調整手段を設け、
前記温度調整手段は、前記流動体を加熱または冷却することにより前記流動体の体積を増減させて駆動力を発生させることを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、平行に配された電極層間に印加された電圧に応じて変形する駆動層を介在させてなり、
前記駆動層は、前記電極層に印加される電圧に応じて直線状態から屈曲状態に駆動する駆動力、または屈曲状態から直線状態に駆動する駆動力を発生することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側に設けられたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の内側に埋め込まれ、且つ少なくとも指接触部分の内側には、内側カバー部材が設けられたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項９】
請求項１乃至６の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側補助手袋と内側補助手袋との間に埋め込まれたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記装着者の指の関節を曲げた状態から真っ直ぐな状態に戻すように、または前記装着者の指の関節を真っ直ぐな状態から曲げた状態に戻すように、前記各指挿入部を付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に被把持部材の存在を検出する検出手段を有することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指先の一部を露出させる開口を有することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指関節の曲げ角度を検出する指関節角度センサを有することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記装着者の指を動作させるための信号を、前記生体信号検出部により検出された生体信号から取得する生体信号処理手段と、
前記生体信号処理手段により取得された信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
前記随意的制御手段により生成された随意的制御信号に基づいて、前記生体信号の信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の指のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記自律的制御信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された生体信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の手のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記随意的制御手段からの随意的制御信号および前記自律的制御手段からの自律的制御信号を合成する制御信号合成手段と、
前記制御信号合成手段により合成された総制御信号に応じた総電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装着式動作補助装置であって、
前記データベースは、前記随意的制御信号と前記自律的制御信号との比（ハイブリッド比）を、前記フェーズの基準パラメータと所要の対応関係となるように格納し、
前記制御信号合成手段は、前記自律的制御手段により推定されたタスク及びフェーズに応じ、前記対応関係に基づいて規定されるハイブリッド比となるように、前記随意的制御信号および前記自律的制御信号を合成することを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１８】
請求項１、１４乃至１７の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記駆動部から付与された負荷としての駆動力に対する生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該生体信号に基づいて補正値を設定するキャリブレーション手段を備えたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装着式動作補助装置であって、
キャリブレーション手段は、
前記動作補助ユニットが前記装着者に装着された状態で前記駆動源からの所定の駆動力を外的負荷として付与する負荷発生手段と、
該負荷発生手段により付与された駆動力に抗して発生した生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該検出信号に基づいて前記駆動電流生成手段が行う演算処理のパラメータを生成し、当該パラメータを当該装着者固有の補正値として設定する補正値設定手段と、
を備えたことを特徴とする装着式動作補助装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された前記生体信号と前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度との対応関係のデータが格納されたキャリブレーションデータベースを有し、
前記補正値設定手段は、前記キャリブレーションデータベースに格納された前記データに基づき前記パラメータを補正することを特徴とする装着式動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は装着式動作補助装置に係り、特に指関節の動きを補助または代行するように構成された装着式動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、病気または怪我などにより脳からの神経伝達信号が伝わりにくくなったり、あるいは筋力の低下あるいは関節に設けられた腱や靭帯の損傷などにより手の指関節が本人の思い通りに動かなくなることがある。このような指関節の動作を補助する装着式動作補助装置としては、各指に装着される可動部と、各可動部を駆動するアクチュエータとを有する装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４５８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装着式動作補助装置では、人間の手と同様に各指の関節に対応する回動機構が設けられ、各アクチュエータの駆動力を機械的に各可動部に伝達する構成であるので、部品点数が多く、複雑な構成であるので、かなりの重量を有し、装着者の負担が大きいという問題がある。
【０００５】
また、上記従来の装着式動作補助装置では、アクチュエータを小型化して装置の重量を軽量化することが考えられるが、多数の部品からなる可動部の重量に対するトルクが不足するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、駆動部の駆動力を動作補助手袋に効率良く伝達する装着式動作補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、装着者の指が挿入される指挿入部を有する動作補助手袋と、
前記動作補助手袋の甲側に配置され、前記指挿入部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記指挿入部に伝達するように前記指挿入部の延在方向に沿うように配された線状部材と、
前記装着者の指を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出部と、
該生体信号検出部により生成された生体信号に基づいて前記駆動部へ駆動制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記制御部からの駆動制御信号に基づいて前記線状部材を前記指挿入部の伸展方向または屈曲方向に動作させることを特徴とする。
（２）本発明は、（１）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部の側部または甲側に沿うように固定され、前記指挿入部に駆動力を伝達することを特徴とする。
（３）本発明は、（１）または（２）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の前記指挿入部に沿うように複数本ずつ配され、
前記複数の線状部材の夫々が伸縮して各指の関節の動作方向に駆動力を伝達することを特徴とする。
（４）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状の筒状体と、該筒状体の中空部に挿通されたワイヤとを有し、
前記ワイヤの一端が前記駆動部に連結され、前記ワイヤの他端を前記指挿入部に連結するように構成されたことを特徴とする。
（５）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、可撓性を有する筒状体と、該筒状体の中空部に充填され温度に応じて体積を変化させる流動体と、を有し、
前記筒状体に前記流動体を加熱または冷却する温度調整手段を設け、
前記温度調整手段は、前記流動体を加熱または冷却することにより前記流動体の体積を増減させて駆動力を発生させることを特徴とする。
（６）本発明は、（１）乃至（３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、平行に配された電極層間に印加された電圧に応じて変形する駆動層を介在させてなり、
前記駆動層は、前記電極層に印加される電圧に応じて直線状態から屈曲状態に駆動する駆動力、または屈曲状態から直線状態に駆動する駆動力を発生することを特徴とする。
（７）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側に設けられたことを特徴とする。
（８）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の内側に埋め込まれ、且つ少なくとも指接触部分の内側には、内側カバー部材が設けられたことを特徴とする。
（９）本発明は、（１）乃至（６）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記線状部材は、前記動作補助手袋の外側補助手袋と内側補助手袋との間に埋め込まれたことを特徴とする。
（１０）本発明は、（１）乃至（９）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記指挿入部を曲げた状態から真っ直ぐな状態に戻すように、または前記指挿入部を真っ直ぐな状態から曲げた状態に戻すように、前記指挿入部を付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする。
（１１）本発明は、（１）乃至（１０）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に被把持部材の存在を検出する検出手段を有することを特徴とする。
（１２）本発明は、（１）乃至（１１）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部の先端に装着者の指先の一部を露出させる開口を有することを特徴とする。
（１３）本発明は、（１）乃至（１２）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記動作補助手袋は、前記指挿入部に装着者の指関節の曲げ角度を検出する指関節角度センサを有することを特徴とする。
（１４）本発明は、（１）乃至（１３）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記装着者の指を動作させるための信号を、前記生体信号検出部により検出された生体信号から取得する生体信号処理手段と、
前記生体信号処理手段により取得された信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
前記随意的制御手段により生成された随意的制御信号に基づいて、前記生体信号の信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１５）本発明は、（１４）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の指のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記自律的制御信号に応じた電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１６）本発明は、（１５）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された生体信号を用い、前記装着者の意思に従った動力を前記駆動部に発生させるための随意的制御信号を生成する随意的制御手段と、
タスクとして分類した装着者の指の動作パターンを構成する一連の最小動作単位（フェーズ）の各々の基準パラメータを格納したデータベースと、
前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度と前記データベースに格納された基準パラメータとを比較することにより、前記装着者の手のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を前記駆動部に発生させるための自律的制御信号を生成する自律的制御手段と、
前記随意的制御手段からの随意的制御信号および前記自律的制御手段からの自律的制御信号を合成する制御信号合成手段と、
前記制御信号合成手段により合成された総制御信号に応じた総電流を生成し、前記駆動部に供給する駆動電流生成手段と、
を備えることを特徴とする。
（１７）本発明は、（１５）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記データベースは、前記随意的制御信号と前記自律的制御信号との比（ハイブリッド比）を、前記フェーズの基準パラメータと所要の対応関係となるように格納し、
前記制御信号合成手段は、前記自律的制御手段により推定されたタスク及びフェーズに応じ、前記対応関係に基づいて規定されるハイブリッド比となるように、前記随意的制御信号および前記自律的制御信号を合成することを特徴とする。
（１８）本発明は、（１）、（１４）乃至（１７）の何れかに記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記駆動部から付与された負荷としての駆動力に対する生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該生体信号に基づいて補正値を設定するキャリブレーション手段を備えたことを特徴とする。
（１９）本発明は、（１８）に記載の装着式動作補助装置であって、
キャリブレーション手段は、
前記動作補助ユニットが前記装着者に装着された状態で前記駆動源からの所定の駆動力を外的負荷として付与する負荷発生手段と、
該負荷発生手段により付与された駆動力に抗して発生した生体信号を前記生体信号検出部によって検出し、当該検出信号に基づいて前記駆動電流生成手段が行う演算処理のパラメータを生成し、当該パラメータを当該装着者固有の補正値として設定する補正値設定手段と、
を備えたことを特徴とする。
（２０）本発明は、（１９）に記載の装着式動作補助装置であって、
前記制御部は、
前記生体信号検出部により検出された前記生体信号と前記指関節角度センサにより検出された指曲げ角度との対応関係のデータが格納されたキャリブレーションデータベースを有し、
前記補正値設定手段は、前記キャリブレーションデータベースに格納された前記データに基づき前記パラメータを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、制御部からの駆動制御信号に基づいて線状部材を指の関節の動作方向に伸展または屈曲させることにより、装着者の指の関節を動作させるように駆動部の駆動力を伝達することができるので、軽量化を図ることができると共に、駆動部の駆動力を動作補助手袋に効率良く伝達して装着者の負担を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による装着式動作補助装置の実施例１を示す平面図である。
【図２Ａ】実施例１の装着式動作補助装置１０を側方からみた外観図である。
【図２Ｂ】実施例１の装着式動作補助装置１０を用いて物体を把持した動作状態を示す外観図である。
【図３Ａ】線状部材５０及び駆動部４０の構成を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａ中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図３Ｃ】線状部材５０が屈曲動作した状態を示す図である。
【図４】制御ユニット７０を含む制御系及び充電システムの概略構成を模式的に示す図である。
【図５】実施例１の制御部１００Ａのシステム系統図である。
【図６】生体電位信号から各制御信号を生成する過程を示す図である。
【図７】制御部１００Ａが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施例２の制御部１００Ｂの信号処理を模式的に示すシステム系統図である。
【図９】各指の基本動作として、指を伸ばす（タスクＡ）、物を把持（タスクＢ）、指を曲げる（タスクＣ）、および握手（タスクＤ）を模式的に例示する図である。
【図１０Ａ】データベース３００に格納されている各タスク及び各フェーズを模式的に示す図である。
【図１０Ｂ】物理量を基準パラメータと比較することにより装着者が行おうとしているタスク、およびその中のフェーズを推定するプロセスを模式的に示す図である。
【図１１】実施例２の制御部１００Ｂが実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】実施例３の制御部１００Ｃの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。
【図１３】実施例３の制御部１００Ｃが実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】実施例４の制御部１００Ｄの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。
【図１５】実施例４の制御部１００Ｄが実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１６】実施例５の制御部１００Ｅの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。
【図１７】実施例５の制御部１００Ｅが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】実施例６の制御部１００Ｆの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。
【図１９】実施例６の制御部１００Ｆが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図２０】初期設定を行う初回キャリブレーションの制御手順を示すフローチャートである。
【図２１】ワンモーション（１回の動作）による再設定キャリブレーションの制御手順を示すフローチャートである。
【図２２】再設定モード２のキャリブレーション制御処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図２３】装着式動作補助装置１０の変形例１を示す斜視図である。
【図２４Ａ】変形例１の装着式動作補助装置１０Ａを側方からみた外観図である。
【図２４Ｂ】変形例１の装着式動作補助装置１０Ａを用いて物体を把持した動作状態を示す外観図である。
【図２５Ａ】アクチュエータ５１０の内部構造を示す横断面図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａ中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図である。
【図２６】変形例２の装着式動作補助装置１０Ｂを示す斜視図である。
【図２７Ａ】変形例２の装着式動作補助装置１０Ｂを側方からみた外観図である。
【図２７Ｂ】変形例２の装着式動作補助装置１０Ｂを用いて物体を把持した動作状態を示す外観図である。
【図２８】変形例３の装着式動作補助装置１０Ｃを示す平面図である。
【図２９Ａ】変形例３の装着式動作補助装置１０Ｃを側方からみた外観図である。
【図２９Ｂ】変形例３の装着式動作補助装置１０Ｃを用いて物体を把持した動作状態を示す外観図である。
【図３０】変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄを示す斜視図である。
【図３１Ａ】変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄの指挿入部の一部を断面にして示す図である。
【図３１Ｂ】変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄの指挿入部が曲げられた動作状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明による装着式動作補助装置の実施例１を示す平面図である。図２Ａは実施例１の装着式動作補助装置１０を側方からみた外観図である。図２Ｂは実施例１の装着式動作補助装置１０を用いて物体Ｘを把持した動作状態を示す外観図である。図１及び図２Ａに示されるように、装着式動作補助装置１０は、装着者の各指が挿入される指挿入部２１を有する動作補助手袋２０からなり、通常の手袋と同様に装着される。動作補助手袋２０には、被駆動部３０と、駆動部４０（４０ａ〜４０ｊ）と、線状部材５０（５０ａ〜５０ｊ）と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０とが設けられている。
【００１２】
装着式動作補助装置１０は、例えば、操作者が手を動作させるための神経系統が麻痺している場合でも、生体信号検出部６０によって検出された生体信号に応じて動作補助手袋２０の各指挿入部２１が駆動されるため、制御ユニット７０からの制御信号により各指が伸展方向または屈曲方向に動作するように補助することができる。また、装着式動作補助装置１０は、手の指の動作訓練を行なうリハビリ（機能回復訓練）にも用いることができる。
【００１３】
動作補助手袋２０は、装着者の手に密着するように手のサイズに合わせた立体的な形状に形成されている。また、動作補助手袋２０は、外側動作補助手袋と内側動作補助手袋とを一体に縫い込んだ２重構造になっており、例えば、外側動作補助手袋が牛革あるいは合成皮革などの柔軟性と耐久性を有する材質によって形成され、内側動作補助手袋が手の表面（皮膚）に密着するように薄いゴム材により形成されている。
【００１４】
また、動作補助手袋２０の各指挿入部２１の指先部分には、装着者の指先を露出させる開口２２が設けられている。図２Ａに示されるように、装着者は、指先の皮膚を把持する物体に直接触れさせることができるので、指先の感触によって把持する物体Ｘを認識することが可能になる。
【００１５】
動作補助手袋２０の手甲側には、複数の線状部材５０（５０ａ〜５０ｊ）が各指挿入部２１の延在方向に沿うように配されている。複数の線状部材５０は、一端が動作補助手袋２０の各指挿入部２１の先端に設けられた被駆動部３０に連結されている。複数の線状部材５０は、駆動力を伝達する部材であるが、金属部材などに比べて大幅に軽量化されており、装着者の負担も軽減することができる。
【００１６】
被駆動部３０は、リング状に形成されており、各指挿入部２１の先端の外周に密着するように開口２２の外側に配されている。また、複数の線状部材５０は、指関節に巻き付けられた締結リング３２、３４、３６によって動作補助手袋２０の各指挿入部２１の外側に締結される。締結リング３２、３４、３６には、各指関節の角度を検出する角度センサ９６が保持されている。角度センサ９６は、各指関節の角度が変化した場合に、角度変化に応じた検出信号を制御ユニット７０に出力する。
【００１７】
さらに、複数の線状部材５０は、動作補助手袋２０の各指挿入部２１の外側または外側動作補助手袋の内側に縫合される。そのため、複数の線状部材５０が、伸展方向または屈曲方向に動作すると共に、動作補助手袋２０の各指も線状部材５０と一体に伸展方向または屈曲方向に動作する。
【００１８】
図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、各指挿入部２１の各指関節の外側に位置する部分には、付勢部材９０が設けられている。付勢部材９０としては、例えば、コイルバネまたはゴム材などの弾性部材からなり、一端が指関節に対して手首側に連結され、他端が指関節に対して指先側に連結されている。そのため、動作補助手袋２０の各指挿入部２１の指関節を覆う表面には、指挿入部２１を伸展させようとする付勢部材９０の付勢力が付与されており、付勢力が各指関節の伸展動作（図２Ｂに示す把持状態から図２Ａに示す開放状態への動作）の補助力として作用する。
【００１９】
尚、付勢部材９０は、各指関節を曲げる方向に付勢するように取り付けても良い。このように付勢部材９０を取り付ける場合は、付勢部材９０が手の平側に配されることになるので、例えば、手の平側に接触した物体の感触が伝わるようにゴム材を扁平状に加工した弾性部材を用いることが望ましい。
【００２０】
また、付勢部材９０の連結部分には、応力センサ１３０が設けられている。応力センサ１３０は、例えば、歪みゲージ等からなり、付勢部材９０が指関節の動作に応じて伸縮する際の応力変化に応じた検出信号を制御ユニット７０に出力する。
【００２１】
駆動部４０は、動作補助手袋２０の甲側に配置されており、線状部材５０を指の関節の動作方向に伸展動作または屈曲動作させる駆動手段であり、例えば、線状部材５０の内部に挿通されたワイヤを伸展方向または屈曲方向に移動させる駆動機構４０ａ〜４０ｊを有する。本実施例では、各指挿入部２１の甲側または側部の両側に線状部材５０ａ〜５０ｊが２本ずつ配されており、且つ各指挿入部２１毎に駆動機構４０ａ〜４０ｊが一対ずつ並列に設けられている。
【００２２】
生体信号検出部６０は、複数の生体電位センサ６１〜６５を有し、動作補助手袋２０の手首部２４の内側に配されている。生体電位センサ６１〜６５は、夫々手の各指を動作させる生体信号（例えば、筋電位信号や神経伝達信号、脳波など）を検出する電極からなる。また、動作補助手袋２０の手首部２４の両側には、外側から巻き付けて装着者の手に密着させるベルト８０、８２が設けられている。ベルト８０、８２には、重なり部分に互いに係止するための面ファスナ８４が設けられている。従って、ベルト８０、８２を動作補助手袋２０の手首部２４の外側で重ね合わす部分の長さを調整した後、ベルト８０、８２の面ファスナ８４を対向させて生体電位センサ６１〜６５を装着者の皮膚に密着させることができる。生体電位センサ６１〜６５は、装着者が指を動作させようとすることで生体信号を検出し、生体信号に応じた検出信号を出力する。
【００２３】
制御ユニット７０は、生体信号検出部６０の生体電位センサ６１〜６５により検出された生体信号に基づいて演算処理（詳細は後述する）を行なって駆動機構４０ａ〜４０ｊへ駆動制御信号を出力する。また、制御ユニット７０は、後述するように演算処理を行なう制御部と、メモリと、充電式バッテリと有する。
【００２４】
ここで、線状部材５０及び駆動部４０の構成について説明する。図３Ａは線状部材５０及び駆動部４０の構成を模式的に示す図である。図３Ａに示されるように、線状部材５０は、筒状体５１と、ワイヤ５２、５３と、キャップ５４と有する。筒状体５１は、可撓性を有する樹脂材により筒状に成形されている。また、筒状体５１は、内側にワイヤ５２、５３が挿通される中空部５５が形成され、外側には伸展動作または屈曲動作に応じて伸縮する凹部と凸部とが交互に連続する蛇腹状部５６が形成されている。
【００２５】
さらに、筒状体５１の先端で中空部５５に連通された開口は、キャップ５４による閉塞されている。キャップ５４は、金属材により形成されており、壁部５４ａには各ワイヤ５２、５３の一端が挿通され、且つ溶着により一体的に結合されている。また、キャップ５４の周縁部５４ｂは、筒状体５１の端部と接着または溶着されて一体化されている。
【００２６】
図３Ｂは図３Ａ中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。図３Ｂに示されるように、筒状体５１の断面形状は、四角形からなる矩形であり、中空部５５に横架された複数の横架部材５５ａにより、上部空間５７と、下部空間５８と、中部空間５９とに仕切られている。
【００２７】
上部空間５７には、２本のワイヤ５２が装架されており、下部空間５８には、２本のワイヤ５３が装架されている。本実施例では、合計４本のワイヤ５２、５３が筒状体５１に上下対称となるように配置されている。また、筒状体５１の外観形状が四角形であるので、下面を動作補助手袋２０の外面に当接させることにより、動作方向に合わせて位置決めすることが可能になる。
【００２８】
図３Ａに示されるように、各ワイヤ５２、５３の他端は、駆動部４０の回動部材４２に連結されている。本実施例の回動部材４２は、楕円形状に形成されており、長径部の周縁部の最も離間した位置に各ワイヤ５２、５３の他端が連結されている。尚、２本ずつ配された各ワイヤ５２、５３は、一つの回動部材４２の両面に連結されているので、回動部材４２の回動角度に応じて同時に動作する。さらに、回動部材４２の中心部を貫通する軸は、電動モータ４４の出力軸に連結されている。そのため、駆動部４０は、回動部材４２の回動方向を切替えるように回動させることで、ワイヤ５２とワイヤ５３とを逆方向に移動させることで駆動力を動作補助手袋２０の各指挿入部２１に効率良く伝達することができる。ワイヤ５２、５３のうち引張り力が作用する方が指挿入部２１を動作させる駆動力を伝達する伝達部材として動作する。尚、モータ４４の出力軸の他端には、モータトルクを検出するトルクセンサ９４が設けられている。
【００２９】
例えば、回動部材４２が時計方向（Ｂ方向）に回動した場合は、上側のワイヤ５２が引張り方向に動作し、下側のワイヤ５３が戻し方向に動作する。これにより、線状部材５０は、筒状体５１が直線状に戻るように動作する。そのため、線状部材５０の伸展動作は、動作補助手袋２０の各指挿入部２１に伝達され、装着者の各指を開いた状態（図１及び図２Ａ参照）に動作させることができる。
【００３０】
また、図３Ａ中、一点鎖線で示すように、回動部材４２が反時計方向（Ｃ方向）に回動した場合は、上側のワイヤ５２が戻り方向に動作し、下側のワイヤ５３が引張り方向に動作する。これにより、図３Ｃに示されるように、線状部材５０の筒状体５１は、屈曲した状態に動作する。そのため、線状部材５０の屈曲動作は、動作補助手袋２０の各指挿入部２１に伝達され、装着者の各指を把持状態（図２Ｂ参照）に動作させることができる。
【００３１】
本実施例においては、上記ワイヤ５２、５３を伸展方向または屈曲方向に駆動する際のストローク（動作距離）は、楕円形に形成された回動部材４２の長径寸法によって決まるので、回動部材４２の長径寸法を大きくすることにより、線状部材５０の屈曲動作から伸展動作までのストロークを大きく設定することも可能である。また、回動部材４２の代わりにギヤ機構及びワイヤ５２、５３を巻き取るプーリ等の駆動機構を設けて、プーリの回転量を調整することにより線状部材５０の動作ストロークを適宜調整することも可能である。
【００３２】
このように、装着式動作補助装置１０は、制御ユニット７０からの駆動制御信号に基づいて線状部材５０を指挿入部２１の関節の動作方向に伸展または屈曲させることにより、装着者の指の関節を動作させるように駆動部４０の駆動力を伝達することができるので、軽量化を図ることができると共に、装着者の負担を軽減することが可能になる。
【００３３】
図４は制御ユニット７０を含む制御系及び充電システムの概略構成を模式的に示す図である。図４に示されるように、制御ユニット７０は、制御部１００と、メモリ１０２と、表示器１０４と、充電式バッテリ１２４とを有する。
【００３４】
制御部１００には、生体電位センサ６１〜６５により検出された生体信号、トルクセンサ９４により検出された電動モータ４４のトルク検出信号、及び角度センサ９６により検出された各指関節の角度検出信号、及び応力センサ１３０により検出された応力検出信号が入力される。制御部１００は、メモリ１０２に格納された各制御プログラム及び各パラメータを読み込むと共に、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０からの検出信号に基づいて演算処理を行なって動作補助手袋２０の動作状態を表示器１０４に表示する。充電式バッテリ１２４は、充電ユニット１２２の２次コイル１２６に接続されており、充電器１４０により定期的に充電される。
【００３５】
充電器１４０は、２次コイル１２６に電磁誘導電流を発生させる１次コイル１４２を有する。そのため、１次コイル１４２を動作補助手袋２０に近接させることにより、電磁誘導により充電ユニット１２２の２次コイル１２６に２次電流を発生させる。これにより、動作補助手袋２０の充電式バッテリ１２４は、装着状態のまま充電することが可能になっており、装着者が使用していても充電可能である。
【００３６】
図５は実施例１の制御部１００のシステム系統図である。図５に示されるように、制御部１００Ａは、図４に示す制御部１００の一例であり、メモリ１０２から制御プログラムを読み込むことにより後述する各制御処理を実行するコンピュータからなる。
【００３７】
本実施例において、制御部１００Ａは、生体電位センサ６１〜６５により検出された生体電位から指令信号を取得する生体電位処理手段（生体信号処理手段）２００と、神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃに基づいて電動モータ４４の駆動を制御する随意的制御手段２１２と、随意的制御手段２１２から出力された制御信号に応じた駆動電流を電動モータ４４に供給する駆動電流生成手段２２０とを有する。
【００３８】
随意的制御手段２１２は、後述するように、装着者の意思により各指を動作させる際に生じる生体電位信号ａから神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃを生成する生体電位処理手段２００からの指令信号に基づいて制御信号を駆動電流生成手段２２０に出力する。駆動電流生成手段２２０は、随意的制御手段２１２からの制御信号に応じた駆動電流を生成して電動モータ４４に出力する。
【００３９】
生体電位センサ６１〜６５は、上腕の内部で発生する生体電位信号ａを検出して生体電位処理手段２００に入力する。生体電位処理手段２００は、生体電位信号ａから神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃを抽出して随意的制御手段２１２に入力する。随意的制御手段２１２は、装着者の意思で動作補助手袋２０が装着された手の各指を動作させる際に生じる生体電位信号ａから得られた神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃに基づいて随意的制御信号ｄ１を生成する。
【００４０】
すなわち、随意的制御手段２１２は、生体電位信号ａに含まれる神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃを用い、装着者の意思に従った動力を電動モータ４４に発生させるための随意的制御信号ｄ１を生成する。随意的制御手段２１２での制御則としては、比例制御を適用することができる。比例制御により随意的制御信号ｄ１と駆動電流ｅとが比例関係になる。さらに、電動モータ４４の特性により駆動電流値と電動モータ４４の発生トルク値とが比例関係になる。尚、随意的制御手段２１２での制御則としては、比例制御と微分制御および／または積分制御とを組み合わせたものを適用しても良い。
【００４１】
例えば、装着者が関節２０を動作させようとすると、生体電位センサ６１〜６５は指を動作させる生体電位を直接的に検出し、検出された生体電位に応じた生体電位ａを生体電位処理手段２００に出力する。このように、生体電位センサ６１〜６５は、生体電位信号ａを動作補助手袋２２の手首部２４がベルト８０、８２の締付けにより密着する装着者の手首から直接検出するため、検出精度が高く、微弱な信号でも正確に検出することが可能である。
【００４２】
生体電位処理手段２００から神経伝達信号ｂと筋電位信号ｃとからなる指令信号を入力された随意的制御手段２１２は、神経伝達信号ｂと筋電位信号ｃから制御信号ｄ１を生成して駆動電流生成手段２２０に出力する。
【００４３】
駆動電流生成手段２２０は、随意的制御手段２１２からの制御信号ｄに基づいてモータ駆動電流ｅを生成して電動モータ４４に供給する。これにより、電動モータ４４は、モータ駆動電流ｅの供給により回動部材４２を伸展方向または屈曲方向に回動させる。そのため、動作補助手袋２０の線状部材５０が伸展動作または屈曲動作するように筒状体５１の中空部５５に装架されたワイヤ５２、５３を移動させる。
【００４４】
図６は生体電位信号から各制御信号を生成する過程を示す図である。図６に示されるように、生体電位センサ６１〜６５により検出された生体電位信号ａは、神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃを有する。神経伝達信号ｂは意思伝達信号とも言えるもので、筋電位信号の先頭領域と重なっている。神経伝達信号ｂの周波数は、一般に筋電位信号ｃの周波数より高いので、異なるバンドパスフィルタを用いることにより分離することができる。
【００４５】
神経伝達信号ｂは、生体電位信号ａを増幅器２０２により増幅した後、例えば３３Ｈｚ〜数ＫＨｚの高帯域バンドパスフィルタ２０４により取り出すことができる。また、筋電位信号ｃは、生体電位信号ａを増幅器２０２により増幅した後、例えば３３Ｈｚ〜５００Ｈｚの中帯域バンドパスフィルタ２０６により取り出すことができる。尚、図５において、各フィルタ２０４、２０６は並列に接続されているがこれに限定されず、両フィルタ２０４、２０６が直列に接続されていても良い。
【００４６】
また、神経伝達信号ｂは、筋電位信号ｃの先頭領域のみならず、先頭領域以降についても重なる場合が有り得る。この場合には、神経伝達信号ｂの先頭領域のみを後述するパルス電流の生成に利用するようにすれば良い。
【００４７】
神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃには、スムージング処理（ノイズを除去する平滑処理）を行う。各電流は、生体信号処理手段２００からの信号をスムージングして得た制御信号を入力とし、駆動電流生成手段２２０によって生成される。
【００４８】
神経伝達信号ｂは、時間軸上の幅が狭いので、スムージング処理だけでもパルス状となり、当該神経伝達信号ｂに基づいて駆動電流生成手段２２０によって生成される電流もパルス状となる。尚、神経伝達信号ｂに基づいて得られる電流（パルス電流）ｅ１は、矩形波状となる。一方、筋電位信号ｃは、時間軸上の幅が広いので、スムージング処理することにより実質的に筋電位に比例する山状となり、当該筋電位信号ｃに基づいて駆動電流生成手段２２０によって生成される電流ｅ２も山状となる。
【００４９】
神経伝達信号ｂに基づいて生成されるパルス電流ｅ１と、筋電位信号ｃに基づいて比例的に生成される電流ｅ２との総電流（随意的制御信号）ｅが電動モータ４４に供給されると、当該総電流ｅに比例する大きさのトルクを電動モータ４４が発生する。電動モータ４４に入力される各電流ｅ、ｅ１、ｅ２の大きさは、装着者の動作時の感覚により適宜設定される。
【００５０】
ここで、総電流ｅは十分に大きな電流に設定してあるので、装着者の動作意思に遅れなく電動モータ４４が駆動され、装着者は自分の意思に従った各指関節の動作を違和感なく行うことができる。尚、パルス電流ｅ１を特に大きく示しているが、これはその役割を強調するためで、実際のパルス電流と筋電位信号から得られた駆動電流ｅ２との関係を示すものではない。
【００５１】
ここで、図５に示す上記制御システムにおける制御部１００Ａが実行する制御処理の手順について図７のフローチャートを参照して説明する。制御部１００Ａは、メモリ１０２に格納された制御プログラムを読み込んで図７の制御処理を実行する。
【００５２】
図７のＳＡ１１において、制御ユニット７０の電源スイッチがオンに操作されると、ＳＡ１２に進み、生体電位センサ６１〜６５によって検出された生体電位信号ａが受信されたか否かをチェックする。ここで、装着者が自らの意思で各指関節を動作させようとすると、生体電位センサ６１〜６５により生体電位信号ａが検出されるため、ＳＡ１３の処理に進む。
【００５３】
ＳＡ１３では、生体電位センサ６１〜６５により検出した生体電位信号ａから神経伝達信号ｂおよび筋電位信号ｃを取得する（生体電位処理手段）。続いて、ＳＡ１４に進み、神経伝達信号ｂに基づいてパルス電流ｅ１を生成し、且つ筋電位信号ｃに基づいて電流ｅ２を生成する（駆動電流生成手段）。
【００５４】
次のＳＡ１５では、神経伝達信号ｂに応じたパルス電流ｅ１が電動モータ４４の駆動開始可能電流の下限値Ｉｔ以上か否かをチェックする。当該ＳＡ１５において、パルス電流ｅ１が電動モータ４４の駆動開始可能電流の下限値Ｉｔ以上でない場合（ＮＯの場合）、ＳＡ１６に進み、パルス電流ｅ１が駆動開始可能電流の下限値Ｉｔ以上になるように、パルス電流ｅ１を増幅する。
【００５５】
また、ＳＡ１５において、パルス電流ｅ１が電動モータ４４の駆動開始可能電流の下限値Ｉｔ以上の場合（ＹＥＳの場合）、ＳＡ１７に進み、パルス電流ｅ１に応じた指令信号を生成する。続いて、ＳＡ１８では、筋電位信号ｃに基づく駆動電流ｅ２を電動モータ４４に出力する。これで、動作補助手袋２０の各線状部材５０は、伸展動作または屈曲動作を行なう。
【００５６】
次のＳＡ１９では、動作補助手袋２０の各線状部材５０の動作に伴って各指関節が動作すると共に、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０（物理量センサ）のセンサ信号ｆを受信したか否かをチェックする。
【００５７】
続いて、ＳＡ２０に進み、電動モータ４４の駆動力による各指関節の動作に伴って応力センサ１３０により検出された検出応力が予め設定された許容値以下か否かをチェックする。当該許容値は、付勢部材９０の付勢力の強さに応じて選択的に設定されている。これにより、電動モータ４４の駆動力が指関節を無理に動作させないように制御しており、電動モータ４４の駆動力による指関節の損傷を防止する。
【００５８】
従って、ＳＡ２０において、応力センサ１３０により検出された各指関節の検出応力が予め設定された許容値以下の場合（ＹＥＳの場合）、ＳＡ２１に進み、各物理量センサ（トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０）の検出値（物理情報）及び生体電位信号を表示器１０４に表示させる。これにより、装着者は、表示器１０４の表示から各指関節の動作状態（各線状部材５０による駆動力及び駆動方向）を認識することが可能になる。
【００５９】
また、上記ＳＡ２０において、応力センサ１３０により検出された各指関節の検出応力が予め設定された許容値以上の場合（ＹＥＳの場合）、ＳＡ２２に進み、電動モータ４４に供給される駆動電流ｅを例えば、１０％下げる。尚、駆動電流ｅの下げ幅は、任意の値に設定することが可能であり、例えば、１〜１０％の範囲内で設定変更することができる。
【００６０】
そして、ＳＡ２３では、上記のように制限された駆動電流を電動モータ４４に出力する。これにより、電動モータ４４は各指関節の強度を超えないように制限されたトルク、回転角を発生させるように制御される。
【００６１】
続いて、ＳＡ２４に進み、制限された駆動電流のデータを表示器１０４に表示させる。この後は、上記ＳＡ１９に戻り、各指関節の動作に伴って各物理量センサ（トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０）のセンサ信号ｆを受信したか否かをチェックしてＳＡ１９以降の処理を行なう。
【００６２】
ＳＡ１９、ＳＡ２０、ＳＡ２２〜ＳＡ２４の制御処理を繰り返すことにより、電動モータ４４の駆動力が許容値以下となるように制御して過剰なトルクが伝達されることを防止する。
【００６３】
当該ＳＡ１１〜ＳＡ２４の処理は、制御ユニット７０の電源スイッチがオフになるまで繰り返し実行される。これにより、電動モータ４４は、装着者の意思に応じた動作を行なうように駆動制御される。
【実施例２】
【００６４】
図８は実施例２の制御部１００Ｂの信号処理を模式的に示すシステム系統図である。尚、図８において、前述した実施例１の図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図８に示す実施例２の制御部１００Ｂは、生体電位処理手段２００、随意的制御手段２１２、データベース３００、駆動電流生成手段２２０を有する。尚、動作補助手袋２０は、前述した実施例１と同じ構成であるので、その説明を省略する。また、図８の制御部１００Ｂは、図３の制御部１００の一例である。
【００６６】
制御部１００Ｂのデータベース３００は、装着者の各指関節の回転角及び角速度等を、全タスクの全フェーズについて経験的に求め、それらの基準パラメータ（基準の回転角及び角速度等）を格納している。そして、随意的制御手段２１２は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）の電動モータ４４の随意的制御を行う際、装着者の各指関節の動作に関する物理量からデータベース３００からタスク及びフェーズを推定し、推定したフェーズに対応するパワーアシスト率となるように駆動力を電動モータ４４に発生させる。
【００６７】
ここで、上記タスク（Ｔａｓｋ）およびそのフェーズ（Ｐｈａｓｅ）について説明する。タスクとは装着者の各指関節の動作パターンを分類したもので、フェーズは各タスクを構成する一連の最小動作単位である。
【００６８】
図９は、各指の基本動作として、指を伸ばす（タスクＡ）、物を把持（タスクＢ）、指を曲げる（タスクＣ）、および握手（タスクＤ）を模式的に例示する図である。尚、本実施例では図１〜３に示されるように、装着者に動作補助手袋２０を実装した場合について説明しているが、ここでは、説明の便宜上、上記各指の動作を例に挙げて説明する。
【００６９】
図９において、各タスクは上記フェーズからなり、例えば物を把持するタスクＢは、各指が揃ったフェーズＢ１と、各指の第１関節が曲げられたフェーズＢ２と、各指の第１、第２関節が曲げられたフェーズＢ３と、各指の第１、第２、第３関節が曲げられたフェーズＢ４からなる。
【００７０】
このような一連のフェーズＢ１〜Ｂ４をフェーズ・シークエンス（Ｐｈａｓｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）という。装着者の各指関節動作を補助するのに適切な動力はフェーズ毎に異なる。そのため、各フェーズによって異なるパワーアシスト率ＰＡＲ１、ＰＡＲ２、ＰＡＲ３、ＰＡＲ４を付与することにより、フェーズ毎に最適な動作補助を行うことができる。
【００７１】
装着者の各指関節の動きを分析すると、各フェーズにおける各指関節の回転角及び角速度、動作速度及び加速度等が決まっていることが分かる。例えば、装着者の典型的な指動作パターンは決まっており、その動作パターンで動作補助手袋２０を動作させるときに最も自然に感じる。従って、装着者の各指関節の回転角及び角速度等を、全タスクの全フェーズについて経験的に求め、それらを基準パラメータ（基準の回転角及び角速度等）としてデータベース３００に格納しておけば良い。
【００７２】
図１０Ａはデータベース３００に格納されている各タスク及び各フェーズを模式的に示す図である。図１０Ｂは、物理量を基準パラメータと比較することにより装着者が行おうとしているタスク、およびその中のフェーズを推定するプロセスを模式的に示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂに示すタスクおよびフェーズは、図９に示すものである。例示したタスクＡ、タスクＢ、タスクＣ・・・は、それぞれ、一連のフェーズ（フェーズＡ１、フェーズＡ２、フェーズＡ３・・・、フェーズＢ１、フェーズＢ２、フェーズＢ３・・・等）により構成されている。
【００７３】
装着者が各指関節の動作を開始すると、物理量センサとしての角度センサ９６、応力センサ１３０で検出されたセンサ信号により得られた各種の物理量の実測値をデータベース３００に格納された基準パラメータと比較する。当該比較は、図１０Ｂ中のグラフで概略的に示す。当該グラフでは、各指の第１関節の回転角θ１および角速度θ１’、  各指の第２関節の回転角θ２および角速度θ２’、および各指の第３関節の回転角θ３および角速度θ３’を示しているが、勿論比較する物理量はこれらに限定されない。
【００７４】
一定の短い時間間隔で実測の物理量と基準パラメータとを比較する。当該比較処理は、全てのタスク（Ａ、Ｂ、Ｃ・・・）における一連のフェーズについて行う。つまり、図９Ａの上部表に示す全てのフェーズ（Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・・、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・）をマトリックス状に取り出し、実測の物理量と比較することになる。
【００７５】
図１０Ｂのグラフに示すように、例えば時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ごとに比較していくと、実測の物理量が全て一致する基準パラメータを有するフェーズを同定することができる。一致の誤差を排除するために、複数の時間で一致することを確認した後で、フェーズの同定を行えば良い。例えば図示の例で、実測値が複数の時間でフェーズＡ１の基準パラメータと一致したとすると、現在の動作はフェーズＡ１の動作であることが分かる。勿論、実測値と一致する基準パラメータを有するフェーズは、タスクの最初のフェーズ（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１等）とは限らない。
【００７６】
図１１は実施例２の制御部１００Ｂが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。制御部１００Ｂは、メモリ１０２に格納された制御プログラムを読み込んで図１１の制御処理を実行する。
【００７７】
尚、図１１のＳＢ１１、ＳＢ１２およびＳＢ１４〜ＳＢ１７、ＳＢ２４〜ＳＢ２９は、実質的に図７のＳＡ１１〜ＳＡ１６、ＳＡ１９〜ＳＡ２４と同じ処理であるので、それらの説明は省略し、ここではＳＢ１３、ＳＢ１８〜ＳＢ２３の処理について主に説明する。
【００７８】
図１１に示すＳＢ１３では、各指関節の動作に伴って発生する各物理量（トルク、回転角、応力）を検出したトルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出信号の無線信号が受信されたか否かをチェックする。ＳＢ１３において、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出信号が受信されると、ＳＢ１４に進む。
【００７９】
ＳＢ１８では、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出された物理量（実測値）とデータベース３００に格納された各フェーズの基準パラメータと順次比較する。図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明したように、全てのタスクおよび各タスク毎のフェーズは、マトリックス状に存在するので、物理量の実測値と各フェーズの基準パラメータとを、例えばＡ１、Ａ２、Ａ３・・・、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・・、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・との順番で順次比較する。データベース３００に格納された基準パラメータは、全てのタスク及びフェーズ（以下では、単に「タスク／フェーズ」という）の間で重複しないように設定されているので、全てのタスク及びフェーズの基準パラメータとの比較を行うと、物理量の実測値と一致する基準パラメータを有するタスク及びフェーズを抽出することができる。
【００８０】
次のＳＢ１９では、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出された物理量（実測値）とデータベース３００に格納された各フェーズの基準パラメータとが一致したか否かをチェックしており、不一致の場合は上記ＳＢ１８の処理に戻り、ＳＢ１８、ＳＢ１９の処理を繰り返す。また、ＳＢ１９において、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出された物理量（実測値）とデータベース３００に格納された各フェーズの基準パラメータとが一致した場合は、ＳＢ２０に進み、センサにより検出された物理量（実測値）とデータベース３００に格納された各フェーズの基準パラメータとが一致した回数が予め設定された所定回数に達したか否かをチェックする。
【００８１】
上記ＳＢ２０において、一致した回数が予め設定された所定回数に達しない場合は、上記ＳＢ１８の処理に戻り、ＳＢ１８〜ＳＢ２０の処理を繰り返す。また、上記ＳＢ２０において、一致した回数が予め設定された所定回数に達した場合は、ＳＢ２１に進み、物理量の実測値に一致した基準パラメータに対応するタスク及びフェーズを選択し、装着者の動作を選択したタスク及びフェーズと推定する。
【００８２】
次のＳＢ２２は、データベース３００を参照することにより、補助すべき動作に対応するフェーズに割り付けたパワーアシスト率を選択し、当該パワーアシスト率となる動力を電動モータ４４に発生させるように上記随意的制御信号を調整する（随意的制御手段）。
【００８３】
続いて、ＳＢ２３に進み、調整後の随意的制御信号に応じた電流（総電流ｅ）を生成し、当該総電流を電動モータ４４に出力する。この後は、前述したＳＡ１９〜ＳＡ２４と同じ処理をＳＢ２４〜ＳＢ２９で行なう。
【００８４】
このように、実施例２の制御処理によれば、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０から得られた物理量に基づいて装着者の動作及び関節２０の動作を推定し、当該推定されたフェーズ毎に最適化されたパワーアシスト率となるように随意的制御信号を生成するため、電動モータ４４が当該随意的制御信号に応じた動力付与を行うことにより、正常な人の指動作と同じように各指関節の動作がスムーズな動作となる。よって、装着者は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を装着した状態で各指の動作をスムーズに行なうことができる。
【実施例３】
【００８５】
図１２は実施例３の制御部１００Ｃの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。尚、図１２において、前述した図５及び図８と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
図１２に示す実施例３の制御部１００Ｃは、生体電位処理手段２００、随意的制御手段２１２、データベース３００、自律的制御手段３１０、制御信号合成手段３２０、駆動電流生成手段２２０を有する。尚、動作補助手袋２０は、前述した実施例１と同じ構成であるので、その説明を省略する。また、図１２の制御部１００Ｃは、図３の制御部１００の一例である。
【００８７】
制御部１００Ｃの自律的制御手段３１０は、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出されたセンサ信号ｆ（物理情報信号）が受信されると、受信したトルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出値（物理量）とデータベース３００に格納された基準パラメータとを比較することにより、装着者のタスク及びフェーズを推定し、推定したフェーズに応じた駆動力を電動モータ４４に発生させるための自律的制御信号ｄ２を生成する。また、制御信号合成手段３２０は、随意的制御手段２１２からの随意的制御信号ｄ１と自律的制御手段３１０からの自律的制御信号ｄ２とを合成して制御信号ｄを生成する。
【００８８】
自律的制御手段３１０は、図９および図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を装着した装着者が腕を動作する際、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出されたトルク、回転角、応力の物理量が受信されると、受信したトルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出信号とデータベース３００に格納された各タスクの各フェーズの基準パラメータとを比較することにより、装着者のタスク及びフェーズを推定し、当該フェーズに応じた動力を電動モータ４４に発生させるための自律的制御信号ｄ２を生成する。
【００８９】
制御信号合成手段３２０は、随意的制御手段２１２からの随意的制御信号ｄ１と自律的制御手段３１０からの自律的制御信号ｄ２とを合成する。自律的制御では、例えばフェーズ毎に一定の動力を付与する。従って、制御信号合成手段３２０で合成された制御信号ｄは、動作の開始から終了まで変化する随意的制御による動力と、フェーズ毎に一定の自律的制御による動力とを加算した動力とを電動モータ４４に発生させるように形成されている。
【００９０】
図１３は実施例３の制御部１００Ｃが実行する制御処理を示すフローチャートである。制御部１００Ｃは、メモリ１０２に格納された制御プログラムを読み込んで図１３の制御処理を実行する。
【００９１】
尚、図１３のＳＣ１１〜ＳＣ１３、ＳＣ１５〜ＳＣ１７、ＳＣ２２〜ＳＣ２７は、実質的に図７のＳＢ１１〜ＳＢ１３、ＳＢ１８〜ＳＢ２０、ＳＢ２４〜ＳＢ２９と同じ処理であるので、それらの説明は省略し、ここではＳＣ１４、ＳＣ１８〜ＳＢ２１の処理について主に説明する。
【００９２】
図１３に示すＳＣ１４では、生体電位センサ６１〜６５により検出された生体電位信号ａを用い、装着者の意思に従った駆動力を電動モータ４４に発生させるための随意的制御信号ｄ１を生成する（随意的制御手段）。尚、随意的制御信号ｄ１は、前述した第１、２実施例と同様に、神経伝達信号に応じたパルス電流および筋電位信号に応じた駆動電流を生成するためのものとする。
【００９３】
ＳＣ１８では、物理量の実測値に一致した基準パラメータに対応するタスク及びフェーズを選択し、装着者の指関節の動作を選択したタスク及びフェーズと推定すると共に、当該タスク及びフェーズに対応するハイブリッド比（随意的制御信号／自律的制御信号）を規定する。また、ハイブリッド比は、各タスク及びフェーズ毎に、装着者の動作を違和感なくアシストできるように予め設定され、データベース３００に格納される。当該ハイブリッド比は、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０による実測の物理量とデータベース３００に格納された基準パラメータとの比較によりフェーズが推定されると、上述したように制御部１００Ｃによって自動的に規定される。
【００９４】
続いて、ＳＣ１９に進み、推定したフェーズに応じた駆動力を電動モータ４４に発生させるための自律的制御信号を生成する（自律的制御手段）。
【００９５】
次のＳＣ２０では、規定したハイブリッド比となるように随意的制御信号ｄ１および自律的制御信号ｄ２を合成して総制御信号ｄを生成する（制御信号合成手段）。
【００９６】
さらに、ＳＣ２１に進み、当該総制御信号ｄに応じて生成した駆動電流ｅに対応する指令信号を出力する。総制御信号ｄは、随意的制御信号／自律的制御信号の割合から得られる所要のハイブリッド比となるように生成される。そのため、動作補助手袋２０の電動モータ４４は、総制御信号に応じた駆動電流ｅを供給されることにより、随意的制御信号及び自律的制御信号に応じた駆動力を発生することができ、各指関節の動作が正常な腕の動作と同じようにスムーズな動作となる。よって、装着者は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を装着した状態でスムーズな動作を行うことができる。
【実施例４】
【００９７】
図１４は実施例４の制御部１００Ｄの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。尚、図１４において、前述した図５及び図８及び図１２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
図１４に示す実施例４の制御部１００Ｄは、生体電位処理手段２００、随意的制御手段２１２、データベース３００、自律的制御手段３１０、制御信号合成手段３２０、駆動電流生成手段２２０を有する。尚、動作補助手袋２０は、前述した実施例１と同じ構成であるので、その説明を省略する。また、図１４の制御部１００Ｄは、図３の制御部１００の一例である。
【００９９】
制御部１００Ｄの随意的制御手段２１２および自律的制御手段３１０は、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出値（物理量）とデータベース３００に格納された基準パラメータとを比較することにより、装着者が行おうとしている指関節動作のタスク及びフェーズを推定し、推定された当該フェーズに応じたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように、随意的制御信号ｄ１および自律的制御信号ｄ２を生成する機能を有する。
【０１００】
従って、随意的制御手段２１２は、神経伝達信号および筋電位信号に基づいて動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）の電動モータ４４の駆動を制御する制御信号と、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０により検出された装着者の動作に関する物理量からデータベース３００からタスク及びフェーズを推定し、推定したフェーズに対応するパワーアシスト率となるように駆動力を電動モータ４４に発生させる制御信号とを生成する。
【０１０１】
図１５は実施例４の制御部１００Ｄが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。制御部１００Ｄは、メモリ１０２に格納された制御プログラムを読み込んで図１５の制御処理を実行する。
【０１０２】
尚、図１５のＳＤ１１〜ＳＤ１７、ＳＤ２１〜ＳＤ２７は、実質的に図１３のＳＣ１１〜ＳＣ１７、ＳＣ２１〜ＳＣ２７と同じ処理であるので、それらの説明は省略し、ここではＳＤ１８〜ＳＤ２０の処理について主に説明する。
【０１０３】
図１５に示すＳＤ１８では、物理量の実測値に一致した基準パラメータに対応するタスク及びフェーズを選択し、装着者の動作を選択したタスク及びフェーズと推定すると共に、推定された当該タスク及びフェーズに対応するハイブリッド比（随意的制御信号／自律的制御信号）を規定する。さらに、データベース３００を参照することにより、補助すべき動作に対応するフェーズに割り付けたパワーアシスト率を規定する。
【０１０４】
次のＳＤ１９では、推定したフェーズに応じた動力で電動モータ４４を駆動するための自律的制御信号を生成する。
【０１０５】
続いて、ＳＤ２０に進み、上記のように規定されたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように随意的制御信号ｄ１および自律的制御信号ｄ２を合成して総制御信号ｄを生成する。これにより、ＳＣ２１では、規定されたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように随意的制御信号ｄ１および自律的制御信号ｄ２を合成した総制御信号ｄに応じて生成した駆動電流ｅに対応する指令信号を生成する。
【０１０６】
そのため、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）の電動モータ４４は、上記のように規定されたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように総制御信号に応じた駆動電流ｅを供給されることにより、随意的制御信号及び自律的制御信号に応じた駆動力を発生することができ、各指関節の動作が正常な腕の動作と同じようにスムーズな動作となる。よって、装着者は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を装着した状態で各指関節をスムーズに動作させることができる。
【実施例５】
【０１０７】
図１６は実施例５の制御部１００Ｅの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。尚、図１６において、前述した図５、図８、図１２、図１４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
図１６に示す実施例５では、装着者の手首から生体電位信号ａが得られない場合の制御システムであり、生体電位センサ６１〜６５を用いない制御方法で動作補助手袋２０（図１乃至、図３を参照）の電動モータ４４の駆動力を制御する。尚、動作補助手袋２０は、前述した実施例１と同じ構成であるので、その説明を省略する。また、図１６の制御部１００Ｅは、図３の制御部１００の一例である。
【０１０９】
実施例５の制御部１００Ｅは、データベース３００、自律的制御手段３１０、駆動電流生成手段２２０を有する。制御部１００Ｅは、装着者から生体電位信号ａが得られないため、随意的制御手段２１２が設けられてなく、自律的制御手段３１０によって生成される自律制御信号ｄ２が駆動電流生成手段２２０に供給される。
【０１１０】
自律的制御手段３１０は、トルクセンサ９４、角度センサ９６、応力センサ１３０の検出値（物理量）とデータベース３００に格納された基準パラメータとを比較することにより、装着者が行おうとしている各指関節のタスク及びフェーズを推定し、推定された当該フェーズに応じたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように、自律的制御信号ｄ２を生成する。そのため、駆動電流生成手段２２０は、自律的制御信号ｄ２に応じた電流を生成し、電動モータ４４に供給する。
【０１１１】
図１７は実施例５の制御部１００Ｅが実行する制御処理の手順を説明するためのフローチャートである。制御部１００Ｅは、メモリ１０２に格納された制御プログラムを読み込んで図１７の制御処理を実行する。
【０１１２】
尚、図１７のＳＥ１１〜ＳＥ２５は、実質的に図１４のＳＤ１２、ＳＤ１４を除いた処理手順であり、ＳＤ１１、ＳＤ１２、ＳＤ１３〜ＳＤ１７、ＡＤ１９〜ＳＤ２７と同じ処理であるので、それらの説明は省略する。ここでは、ＳＥ１８の処理について説明する。
【０１１３】
ＳＥ１８では、規定されたハイブリッド比およびパワーアシスト率となるように自律的制御信号ｄ２を生成する。これにより、規定されたハイブリッド比及びパワーアシスト率となる動力を電動モータ４４に発生させることが可能になる。
【０１１４】
このように、実施例５の制御部１００Ｅは、装着者の手首から生体電位信号ａが得られない場合には、自律的制御手段３１０によって生成される自律制御信号ｄ２に応じて動作補助手袋２０の電動モータ４４から駆動力が得られるので、各指関節の動作がスムーズな動作となる。よって、装着者は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を装着した状態で各指関節をスムーズに動作させることができる。
【実施例６】
【０１１５】
図１８は実施例６の制御部１００Ｆの制御系の信号処理を模式的に示すシステム系統図である。尚、図１８において、前述した図５、図８、図１２、図１４、図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１６】
制御部１００Ｆは、前述した駆動電流生成手段２２０、感覚フィードバック信号生成手段２３０の他に、キャリブレーションデータベース４００、フェーズ特定手段４１０、差分導出手段４２０、パラメータ補正手段４３０、キャリブレーション制御手段４４０、負荷発生手段４５０を有する。尚、動作補助手袋２０は、前述した実施例１と同じ構成であるので、その説明を省略する。また、図１８の制御部１００Ｆは、図３の制御部１００の一例である。
【０１１７】
キャリブレーションデータベース４００は、装着者が発生する筋力に対する筋電位（生体電位）の検出感度に応じて制御信号のパラメータを補正するためのデータ記憶手段である。
【０１１８】
すなわち、キャリブレーションデータベース４００は、動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）を手に装着した装着者が発する筋力および筋電位信号（生体電位信号）の第１の対応関係を予め格納した第１記憶領域と、装着者が各指関節の基本動作を行う過程で関節角度の変化とともに発する筋力および筋電位信号（生体電位信号）の第２の対応関係を予め格納した第２記憶領域とを有する。
【０１１９】
各物理量センサによって検出された関節角度及び生体電位センサ６１〜６５によって検出された筋電位信号は、キャリブレーションデータベース４００に入力される。
【０１２０】
そして、キャリブレーション制御手段４４０は、動作補助手袋２０が装着者の関節２０に装着された後、装着者による各指関節の基本動作において発生する生体信号と第２の対応関係とに基づいて、第１の対応関係を満たすように生体電位信号に応じた電動モータ４４（図１乃至図３を参照）による補助動力の補正を行う。
【０１２１】
すなわち、キャリブレーション制御手段４４０は、装着者が動作補助手袋２０が装着されて電源スイッチがオンに操作されたときに、キャリブレーション制御処理を実行して負荷発生手段４５０により駆動電流生成手段２２０に対して電動モータ４４からの駆動力を負荷（入力トルク）として装着者の各指関節に段階的に付与させ、駆動力と拮抗するように装着者は各指関節の筋力を発生させる。
【０１２２】
その後、電動モータ４４からの駆動力を付与された各指関節は、予め決められた所定のキャリブレーション動作（例えば、タスクＡ：指を伸ばす）を行って筋力を発生させる。これにより、上記キャリブレーション動作に伴って角度センサ９６（図１参照）が関節角度を検出すると共に、生体電位センサ６１〜６５が手首の筋電位信号を検出する。
【０１２３】
そして、フェーズ特定手段４１０では、角度センサ９６により検出した関節角度をキャリブレーションデータベース４００に格納された関節角度と比較することにより、装着者のキャリブレーション動作パターンのフェーズを特定する。
【０１２４】
また、差分導出手段４２０では、キャリブレーション制御処理の開始により、負荷発生手段４５０により付与された電動モータ４４の負荷（入力トルク）と、生体電位センサ６１〜６５により検出された上腕の筋電位信号（実測値）に対応する筋力（推定トルク）とを比較し、両者の差分を求め上記第２の対応関係を求める。
【０１２５】
また、パラメータ補正手段４３０では、フェーズ特定手段４１０によって特定されたフェーズにおける差分導出手段４２０によって算出された負荷（入力トルク）と筋力（推定トルク）との差に基づいて、上記第１の対応関係を満足するようにパラメータＫを補正する。負荷発生手段４５０により付与された電動モータ４４からの入力トルクと、生体電位センサ６１〜６５により検出された筋電位信号（実測値）に対応する筋力との差がないときは、基準パラメータを補正しない。
【０１２６】
しかし、負荷発生手段４５０により付与された電動モータ４４からの入力トルクと、生体電位センサ６１〜６５により検出された筋電位信号（実測値）に対応する筋力との差があるときは、両者が一致するようにパラメータＫを補正する。その際、補正パラメータＫ’は、入力トルクと推定トルクとが等しくなるように設定される。
【０１２７】
そして、キャリブレーション制御手段４４０は、パラメータ補正手段４３０によって補正されたパラメータを当該装着者のパラメータとして設定し、次のフェーズに対するキャリブレーションを行う。
【０１２８】
このように、キャリブレーションによって設定されたパラメータを用いて生体電位センサ６１〜６５によって検出された生体電位信号に応じたアシスト力を発生するように電動モータ４４を制御するため、装着者のその日の状態（皮膚の抵抗値や生体電位の状態など）や生体電位センサ６１〜６５の取付位置のずれなどに拘り無くパワーアシスト率が所定値を保つように制御することが可能になる。
【０１２９】
また、制御部１００Ｆには、角度センサ９６によって検出された関節角度及び生体電位センサ６１〜６５によって検出された筋電位信号が供給されており、関節角度及び筋電位信号に応じた各フェーズ毎の電動モータ４４からの駆動力をキャリブレーション制御手段４４０によって設定された補正パラメータＫ’を用いて演算し、その演算結果から得られた制御信号を駆動電流生成手段２２０に供給する。
【０１３０】
また、キャリブレーション制御手段４４０は、リモートコントローラ４０の電源スイッチ１５０がオンに操作される度にキャリブレーション制御処理を実行するようにしても良いし、あるいは、専用のキャリブレーションスイッチ４６０を設けることで、操作者が自らの操作でキャリブレーション制御処理を実行するようにしても良い。また、タイマスイッチ４７０を設けることで、予め設定された任意の時間（例えば、毎朝８時、あるいは月曜の８時といった具合）になるとキャリブレーション制御処理を自動的に実行することも可能である。
【０１３１】
キャリブレーション制御処理は、装着者が動作補助手袋２０の動作を練習する過程で動力補正を行なうために頻繁に実行されることが望ましいが、練習開始から１週間以上経過した場合には、任意の時間毎に実行するように切替えることができる。そのため、電源スイッチ１５０やキャリブレーションスイッチ４６０やタイマスイッチ４７０を使用回数（練習回数）に応じて使い分けるようにしても良いし、あるいはキャリブレーションスイッチ４６０またはタイマスイッチ４７０を適宜操作するようにしても良い。
【０１３２】
ここで、実施例６の制御部１００Ｆが実行する制御処理の手順について図１９に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１３３】
図１９に示されるように、制御部１００Ｆは、Ｓ１１１で動作補助手袋２０（図１乃至図３を参照）が装着者の手に装着された後に電源スイッチがオンに操作されると、Ｓ１１２に進み、電源オン操作が初回かどうかをチェックする。Ｓ１１２において、初回である場合には、Ｓ１１３に進み、初期設定モードに移行し、Ｓ１１４で初期設定キャリブレーション処理（キャリブレーション手段）を実行する。
【０１３４】
すなわち、Ｓ１１４では、動作補助手袋２０の電動モータ４４から付与された負荷としての駆動力に対する生体電位センサ６１〜６５によって検出された生体電位を受信し、当該生体電位信号に基づいて補正値を求める。Ｓ１１５において、電動モータ４４への印加電圧を１ランク上げて負荷を増大させる。続いて、Ｓ１１６に進み、負荷が予め設定された上限値に達したかどうかを確認する。Ｓ１１６において、負荷が予め設定された上限値でないときは、上記Ｓ１１４に戻り、Ｓ１１４〜Ｓ１１６の処理を繰り返す。
【０１３５】
そして、Ｓ１１６において、負荷が予め設定された上限値に達したときは、Ｓ１１７に進み、上記キャリブレーションで得られたパラメータＫ’を設定する。
【０１３６】
次のＳ１１７では、動作補助手袋２０を装着された装着者が静止状態でのキャリブレーションによって得られた装着者の筋力に応じた補正値（パラメータＫ’）を設定する（補正値設定手段）。すなわち、Ｓ１１５では、例えば、装着者が各指関節を伸ばした状態で静止したまま１Ｎｍの力を出したときの表面筋電位の値が１になるようにパラメータＫを求める。初回のキャリブレーションでは、電動モータ４４の駆動力（トルクτｍ）を負荷（入力トルク）として装着者の各指関節に段階的に付与させるのに対して、装着者は駆動力と拮抗するように各指関節に筋力を発生させる。
【０１３７】
このように、電動モータ４４から付与された駆動力に抗して発生した生体電位信号を生体電位センサ６１〜６５によって検出し、当該検出信号に基づいて演算処理のパラメータを生成し、当該パラメータを当該装着者固有の補正値としてキャリブレーションデータベース４００に格納する。
【０１３８】
これにより、動作補助手袋２０が装着者に装着された直後に、装着者が所定の基本動作（キャリブレーション動作）を行う過程で発する動力および生体電位信号の対応関係とに基づいて、装着者が発する動力および生体電位信号の対応関係を満たすように生体信号に応じた電動モータ４４の駆動力の補正を行うことが可能になる。
【０１３９】
その後は、Ｓ１１８に進み、通常の制御処理を実行する制御モードに移行する。そして、Ｓ１１９において、電源スイッチがオフに操作されるまで、通常の制御モードが継続される。
【０１４０】
また、上記Ｓ１１２において、電源オン操作が２回目以降である場合には、Ｓ１２０に進み、前述した再設定モードに移行する。そして、Ｓ１２１では、装着者がワンモーション（１回の動作）での補正値設定キャリブレーション（キャリブレーション手段）を実行し、所定のキャリブレーション動作（例えば、指を伸ばした状態から指を曲げて手を握る動作パターン）を行うのに伴って得られた装着者の筋力に応じた補正値（パラメータＫ’）を設定する（補正値設定手段）。その後は、上記Ｓ１１７〜Ｓ１１９の処理を実行する。
【０１４１】
尚、本実施例では、２回目以降ワンモーションによるキャリブレーションを行うものとしたが、これに限らず、２回目以降も初回と同様に静止状態のまま補正値設定キャリブレーションを行うようにしても良い。
【０１４２】
次に、各補正値設定モード毎の制御処理について図２０乃至図２２を参照して説明する。
図２０は初期設定を行う初回キャリブレーションの制御手順を示すフローチャートである。尚、初回キャリブレーションの場合、前述したように、装着者がモータ負荷に対して関節２０の静止状態を保つように筋力を発生させることにより補正値を設定する。
【０１４３】
図２０に示されるように、制御部１００Ｆは、Ｓ１３１において、装着者が各指関節を静止状態に保った状態で電動モータ４４に所定駆動電流を供給して駆動力（入力トルク）を負荷として付与する。そのため、装着者は、例えば、各指関節を伸ばした状態のまま電動モータ４４の駆動力に拮抗するように筋力を発生させることになる。
【０１４４】
次のＳ１３２では、生体電位センサ６１〜６５によって検出された装着者の手首の筋電位信号（生体電位信号）を取得する。次のＳ１３３では、実測された筋電位信号に基づいて仮想トルクを演算により推定する。
【０１４５】
その後、Ｓ１３４に進み、負荷として付与された入力トルクと上記仮想トルクとを比較する。そして、Ｓ１３５において、入力トルクと仮想トルクとの比率を求める。次のＳ１３６では、キャリブレーションデータベース４００に格納された各フェーズ毎の負荷に対するパラメータを読み出し、当該パラメータに上記比率をかけて駆動電流生成手段２２０に供給される制御信号の補正値（補正パラメータ）を求める。続いて、Ｓ１３７に進み、補正パラメータを自律的制御のパラメータとして設定する（補正値設定手段）。
【０１４６】
このように、関節２０に動作補助手袋２０が装着された装着者は、静止した状態のままその日の状態に応じた生体信号のキャリブレーションを自動的に行うことができる。そのため、キャリブレーションに要する労力と時間を大幅に削減することが可能になる。
【０１４７】
さらに、筋力が衰えた装着者に対してキャリブレーションを行うために余計な負担を強いることがなく、当該装着者の状態に応じた補正値を設定し、装着者の筋電位信号に基づく駆動力を装着者の動作に連動して正確に付与することが可能になる。
【０１４８】
よって、キャリブレーションを行う際に装着者の意思に沿ったアシスト力が電動モータ４４から付与され、アシスト力が過大になったり、過小になったりせず、装着者の動作を安定的にアシストして動作補助手袋２０の信頼性をより高めることができる。
【０１４９】
特に装着者が初心者の場合のように、装着された動作補助手袋２０を思うように使うことが難しいと思われる状況においても、装着者は安心してキャリブレーションを行うことができる。
【０１５０】
次に前述した再設定モード１（図１９のＳ１２０参照）のキャリブレーション制御処理について図２１を参照して説明する。
【０１５１】
図２１はワンモーション（１回の動作）による再設定キャリブレーションの制御手順を示すフローチャートである。尚、ワンモーションによるキャリブレーションを行う場合、装着者は、指を伸ばした状態から指を曲げた状態に１回だけ動かすことになる。また、メモリ１０２には、キャリブレーションの動作に対応する基準筋電位が予め格納されている。
【０１５２】
図２１に示されるように、制御部１００Ｆは、Ｓ１４１において、関節２０の角度センサ９６からの検出信号の有無を確認する。そして、装着者が各指関節を動作させるのに伴う各指関節の角度の動きが角度センサ９６によって検出されると、Ｓ１４２に進み、角度センサ９６からの検出信号に基づいて各指関節の動作角度を設定する。
【０１５３】
続いて、Ｓ１４３に進み、各指関節の動作角度に応じた基準筋電位をメモリ１０２から読み込む。次の、Ｓ１４４では、装着者の手首の筋電位の実測値を生体電位センサ６１〜６５から読み込む。そして、Ｓ１４５では、基準筋電位と筋電位の実測値とを比較する。
【０１５４】
次の、Ｓ１４６では、基準筋電位と筋電位の実測値との比率を求める。そして、Ｓ１４７では、前述したキャリブレーションデータベース４００に格納された各指関節の動作角度に応じたパラメータを読み出し、当該パラメータに上記比率をかけて駆動電流生成手段２２０に供給される制御信号の補正値（補正パラメータ）を求める。続いて、Ｓ１４８に進み、補正パラメータを随意的制御のパラメータとして設定する（補正値設定手段）。
【０１５５】
このように、所定の動作に伴う関節角度の変化に応じて基準筋電位と生体電位センサを介して検出される生体電位信号（筋電位信号）との関係を補正するように補正値を求めることで、様々な関節角度の状態に適した制御を行うように補正値を設定することができる。また、２回目以降のキャリブレーションは、モータ駆動力を負荷として使わずに各指を伸ばした状態から各指関節曲げた状態に１回だけ回動させる動作（ワンモーション）によってパラメータＫ’を補正することができるので、装着者の体力的な負担を大幅に軽減できると共に、動作補助手袋２０を装着されてからキャリブレーションに要する準備時間を短縮することが可能になる。そのため、２回目以降のキャリブレーションでは、動作開始が速やかに行えることになる。更に、動作中にキャリブレーションを行うことができるので、装着者が特に意識することなく、普段の動作の中で各指関節を曲げることで頻繁にキャリブレーションを行うことが可能になり、常に最適な制御を行うことができる。
【０１５６】
次に前述した再設定モード２のキャリブレーション制御処理について図２２を参照して説明する。再設定モード２では、装着者が各指関節を伸展方向または屈曲方向に動作させ、例えば、指を伸ばした状態から指を曲げた状態に動作を行うものとする。
【０１５７】
図２２に示されるように、制御部１００Ｆは、Ｓ１５１において、角度センサ９６からの検出信号の有無を確認する。そして、装着者が各指関節を動作させるのに伴って各指関節の動きを角度センサ９６からの検出信号によって検出すると、Ｓ１５２に進み、角度センサ９６からの検出信号に基づいてキャリブレーションデータベース４００に格納されたタスクを選択し、装着者の基準動作を設定する。
【０１５８】
次のＳ１５３では、各指関節の動作に応じた基準筋電位をメモリ１０２から読み込む。続いて、Ｓ１５４に進み、装着者の手首の筋電位の実測値を生体電位センサ６１〜６５から読み込む。そして、Ｓ１５５では、基準筋電位と筋電位の実測値とを比較する。
【０１５９】
次の、Ｓ１５６では、基準筋電位と筋電位の実測値との比率を求める。そして、Ｓ１５７では、前述したキャリブレーションデータベース４００に格納された関節２０の動作角度に応じたパラメータを読み出し、当該パラメータに上記比率をかけて駆動電流生成手段２２０に供給される制御信号の補正値（補正パラメータ）を求める。続いて、Ｓ１５８に進み、補正パラメータを随意的制御のパラメータとして設定する（補正値設定手段）。
【０１６０】
次のＳ１５９では、キャリブレーション動作のタスクが終了したかどうかを確認する。Ｓ１５９において、まだキャリブレーション動作のフェーズが残っている場合は、Ｓ１６０に進み、次のフェーズに更新して上記Ｓ１５３以降の処理を再度実行する。
【０１６１】
また、上記Ｓ１５９において、キャリブレーション動作のタスクが終了した場合は、今回のキャリブレーション処理を終了する。
【０１６２】
このように、２回目以降のキャリブレーションは、動作補助手袋２０の電動モータ４４の駆動力を使わずにパラメータＫ’を補正することができるので、装着者の体力的な負担を大幅に軽減できると共に、動作補助手袋２０を装着してからキャリブレーションに要する準備時間を短縮することが可能になる。
【０１６３】
従って、キャリブレーションの動作は、装着者が各指関節の動作を組み合わせて行うことで表面筋電位のキャリブレーションを行っても良いし、その個人に合った動作によるキャリブレーションを行うことができるので、装着者が身体障害者の場合には動作可能な任意の動作でキャリブレーションを行うことも可能であり、他の動作（タスク）を基準動作とすることも可能である。
【０１６４】
尚、実施例６においては、前述した実施例１の制御回路にキャリブレーション制御処理を付加した構成について説明したが、キャリブレーション制御処理は、他の実施例２〜５においても同様に実行することができるように組み合わせることも可能であるが、その制御処理は上記図１９〜図２２に示す制御処理と同様であるので、他の実施例２〜５に係るキャリブレーション制御処理の説明は省略する。
【０１６５】
ここで、装着式動作補助装置１０の変形例について説明する。
（変形例１）
図２３は装着式動作補助装置１０の変形例１を示す斜視図である。尚、図２３において、前述した図１と同じ部分については、同一符合を付してその説明を省略する。図２３に示されるように、変形例１の装着式動作補助装置１０Ａは、動作補助手袋２０Ａと、複数の線状部材５００と、駆動部５１０と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０Ａと、充電式バッテリ６１０が設けられている。充電式バッテリ６１０は、表面に太陽電池６１２が配されており、室内の照明光または太陽光を受光して発電を行なう太陽電池６１２により常時充電されている。
【０１６６】
動作補助手袋２０Ａは、前述した実施例１の動作補助手袋２０と同様に、装着者の手に密着するように手のサイズに合わせた立体的な形状に形成されている。
【０１６７】
また、動作補助手袋２０Ａには、装着者の指が挿入される被駆動部としての指挿入部２１Ａが設けられている。図２４Ａに示されるように、指挿入部２１Ａの先端下側には、物体Ｘを検出する物体検出センサ６００が設けられている。
【０１６８】
物体検出センサ６００は、薄くて可撓性を有するメンブレンスイッチなどからなり、物体Ｘに接触すると、制御ユニット７０Ａに検出信号を出力する。制御ユニット７０Ａは、物体検出センサ６００からの検出信号が入力された場合には、各指挿入部２１Ａが把持動作を行なうように駆動力を発生させる演算処理を行なう。
【０１６９】
また、動作補助手袋２０Ａの各指挿入部２１Ａの先端に物体検出センサ６００を設けると共に、例えば、プッシュ式のマイクロスイッチを手首や手の側部などの物体Ｘに接触しない非把持部分に配し、例えば、マイクロスイッチがテーブルや椅子などに接触してオンに操作されると線状部材５００が駆動させて各指挿入部２１Ａが把持動作を行なうように制御することも可能である。
【０１７０】
また、物体検出センサ６００としては、上記メンブレンスイッチ、マイクロスイッチに限らず、例えば、物体Ｘあるいは物体Ｘが載置されたテーブルを非接触で検出する反射型光センサまたは近接センサ（誘導型近接センサ、静電容量型近接センサ、磁気型近接センサ）を用いても良い。
【０１７１】
動作補助手袋２０Ａの手甲側及び各指挿入部２１Ａの両側には、複数の線状部材５００が各指挿入部２１Ａの延在方向に沿うように配されている。複数の線状部材５００は、一端が動作補助手袋２０Ａの各指挿入部２１Ａに連結されている。尚、本変形例では、線状部材５００の動作によって得られる補助動力を確保するため、１本の指挿入部２１Ａに４本の線状部材５００を配しており、装着者の手の不具合に応じて線状部材５００の本数を適宜増減することができる。
【０１７２】
指挿入部２１Ａは、動作補助手袋２０Ａと一体に形成されており、各指全体を覆うようにキャップ状に形成されている。また、複数の線状部材５００は、指関節に巻き付けられた締結リング３２、３４、３６によって動作補助手袋２０Ａの外側に締結される。そのため、駆動部５１０は、各線状部材５００を介して駆動力を動作補助手袋２０Ａの各指挿入部２１Ａに効率良く伝達することができる。
【０１７３】
さらに、複数の線状部材５００は、動作補助手袋２０Ａの外側に縫合される。そのため、複数の線状部材５００が、伸展方向または屈曲方向に動作すると共に、動作補助手袋２０Ａの各指挿入部２１Ａも線状部材５００と一体に伸展方向または屈曲方向に動作する。本変形例１の線状部材５００は、中空形状の樹脂チューブ（筒状体）からなり、内部に流動体が充填される中空系路が長手方向に延在形成されている。また、複数の線状部材５００は、駆動力を伝達する部材であるが、金属部材などに比べて大幅に軽量化されており、装着者の負担も軽減することができる。
【０１７４】
図２４Ａ及び図２４Ｂに示されるように、各指挿入部２１Ａの関節部分の外側には、前述した付勢部材９０が設けられている。そのため、動作補助手袋２０Ａの指関節を覆う指挿入部２１Ａの表面には、各指挿入部２１Ａを伸展させようとする付勢部材９０の付勢力が付与されており、付勢力が各指関節の伸展動作（図２４Ｂに示す把持状態から図２４Ａに示す開放状態への動作）の補助力として作用する。
【０１７５】
図２５Ａ及び図２５Ｂに示されるように、駆動部５１０は、線状部材５００の中空系路５０２に充填された流動体５２０（梨地模様で示す）を加圧または減圧するアクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊを有する。アクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊは、扁平形状のハウジング５３０の内部に一対のペルチェ素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）５４０が収納されている。ペルチェ素子５４０は、電流の流れ方向によって発熱による加熱または熱の吸収による冷却を行なって流動体５２０の温度を調整する温度調整手段である。
【０１７６】
また、流動体５２０は、高温で体積が小さくなり、低温で体積が大きくなる性質を有するゲルからなる。流動体５２０に用いられるゲルは、例えば、高分子の３次元網目構造の中に液体が入り込むことで体積を１０倍に増大させる特性を有するポリベンジルメタクリレートと呼ばれる高分子と、イミダゾリウム系のイオン液体とから形成されている。
【０１７７】
流動体５２０は、一対のペルチェ素子５４０の隙間で上下方向から同時に加熱または冷却されるため、短時間で体積が縮小または増大することが可能となるようにハウジング５３０内に充填されている。また、アクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊは、扁平形状の空間内に流動体５２０が充填された状態で一対のペルチェ素子５４０により加熱または冷却されると、出口５５０に接続された線状部材５００の中空系路５０２に流動体５２０に対して体積変化に応じた圧力（減圧または加圧）を付与する。
【０１７８】
中空系路５０２の内径は、ハウジング５３０内の空間に比してかなり小さい寸法に形成されているので、ハウジング５３０内での加熱または冷却に伴う流動体５２０の体積変化量が中空系路５０２に流動体５２０に対して増幅されて加圧または減圧することが可能になる。また、各線状部材５００は、内部に中空系路５０２を有する樹脂製細管により形成されており、且つ樹脂製細管の内側及び外側には、前述した図３Ａに示されるように蛇腹状（ベローズ状）の微細な凹凸形状に形成されている。そのため、各線状部材５００は、中空系路５０２に充填された流動体５２０の圧力の増減に応じて長手方向（軸方向）に伸縮可能に設けられている。
【０１７９】
各線状部材５００は、締結リング３２、３４、３６によって動作補助手袋２０Ａの外側に締結されている。各線状部材５００は、動作補助手袋２０Ａの甲側が減圧されて長手方向に縮むと共に、動作補助手袋２０Ａの手の平側が加圧されて長手方向に伸びると、各指挿入部２１Ａを伸ばすように駆動力を各指挿入部２１Ａに付与する。また、各線状部材５００は、動作補助手袋２０Ａの甲側が加圧されて長手方向に伸びると共に、動作補助手袋２０Ａの手の平側が減圧されて長手方向に縮むと、各指挿入部２１Ａ部分を曲げるように駆動力を付与する。
【０１８０】
線状部材５００には、低温から高温に変化する流動体５２０を密封した中空系路５０２に充填された状態を維持する耐熱性を有する樹脂材が使用される。さらに、アクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊの各ペルチェ素子５４０には、充電式バッテリ６１０に充電された電力が供給される。充電式バッテリ６１０は、各ペルチェ素子５４０による消費電力をまかなうため、太陽電池６１２による充電が常時行なわれる。
【０１８１】
本変形例１では、各指挿入部２１Ａの片側に線状部材５００が２本ずつ配されており、且つ各指挿入部２１Ａ毎にアクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊが並列に設けられている。すなわち、１本の指挿入部２１Ａの両側に４本の線状部材５００が配されており、手のひら側と手の甲側でそれぞれ異なる駆動部に接続されている。従って、各線状部材５００は、例えば、手のひら側が加圧され、手の甲側が減圧されることにより各指挿入部２１Ａを伸ばした状態に駆動することができる。逆に、各線状部材５００の手のひら側を減圧し、手の甲側を加圧することにより各指挿入部２１Ａを把持状態に駆動することができる。
【０１８２】
制御ユニット７０Ａは、生体信号検出部６０の生体電位センサ６１〜６５により検出された生体信号に基づいて演算処理を行なってアクチュエータ５１０ａ〜５１０ｊへ駆動制御信号を出力する。制御ユニット７０Ａにおける制御処理は、前述した実施例１〜６の制御部１００及び１００Ａ〜１００Ｆが実行する制御処理と同様に行なわれるので、ここでは制御処理の説明は省略する。
【０１８３】
このように、変形例１の動作補助手袋２０Ａを用いた場合も、実施例１と同様に、制御ユニット７０Ａからの駆動制御信号に基づいて線状部材５００を指挿入部２１Ａの関節の動作方向に伸展または屈曲させることにより、装着者の指の関節を動作させるように駆動部５１０の駆動力を伝達することができるので、軽量化を図ることができると共に、装着者の負担を軽減することが可能になる。
【０１８４】
また、流動体５２０の温度調節をする温度調節手段は、前記のペルチェ素子には限られず、例えば、中空経路５０２の中に電熱線を配置して通電して加熱するようにしてもよい。この様な構成によれば、中空経路５０２内の流動体５２０を全体的に加熱することができるので素早く温度を変化させることができ、駆動部５１０の応答性が向上する。流動体５２０の冷却は、中空経路５０２が細線状に形成されているので、中空経路５０２の表面からの放熱で十分早く冷却される。
【０１８５】
また、流動体５２０には、繊維状導電体が混入されたゲルを用いてもよい。この種のゲルでは、ゲルに電圧を印加すると、当該繊維状導電体がクーロン力によりゲル内で移動して整列し、導電路を形成することで、この導電路に電流が流れて発熱しゲル内部温度が変化するのに伴ってゲル自体が体積変化を起こす性質を有する。この繊維状導電体が混入されたゲルを用いた場合には、一対のペルチェ素子５４０が配置されている位置に、ペルチェ素子の代わりに電圧印加用の電極を配置し、この電極間のゲルに電界を印加して駆動部５１０を駆動することができる。
（変形例２）
図２６は変形例２の装着式動作補助装置１０Ｂを示す斜視図である。尚、図２６において、前述した図２３と同じ部分については、同一符合を付してその説明を省略する。図２６に示されるように、装着式動作補助装置１０Ｂは、動作補助手袋２０Ｂと、上記変形例１の複数の線状部材５００と、駆動部５１０と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０Ａとが外側動作補助手袋と内側動作補助手袋との間に収容されている。そのため、駆動部５１０は、各線状部材５００を介して駆動力を動作補助手袋２０Ｂの各指挿入部２１Ｂに効率良く伝達することができる。
【０１８６】
充電式バッテリ６１０は、表面に太陽電池６１２が配されているので、太陽電池６１２が動作補助手袋２０Ｂの外側手袋から露出するように設けられている。
【０１８７】
図２７Ａ及び図２７Ｂに示されるように、動作補助手袋２０Ｂは、外観的には複数の線状部材５００、駆動部５１０、生体信号検出部６０、制御ユニット７０Ａが隠れて見えないので、通常の手袋のようなデザインとすることができる。よって、装着者が動作補助手袋２０Ｃを装着したまま外出する場合でも第三者の目を気にせずに指関節を動作させることが可能になる。
【０１８８】
また、上記動作補助手袋２０Ｂにおいて、外側動作補助手袋の内側に複数の線状部材５００、駆動部５１０、生体信号検出部６０、制御ユニット７０Ａを配し、複数の線状部材５００、駆動部５１０、生体信号検出部６０、制御ユニット７０Ａ少なくとも指挿入により接触する部分には、布製または革製、合成革のカバー部材を部分的に縫合しても良い。
【０１８９】
このように、変形例２の動作補助手袋２０Ｂを用いた場合も、実施例１と同様に、制御ユニット７０Ａからの駆動制御信号に基づいて線状部材５００を指挿入部２１Ｂの関節の動作方向に伸展または屈曲させることにより、装着者の指の関節を動作させるように駆動部５１０の駆動力を伝達することができるので、軽量化を図ることができると共に、装着者の負担を軽減することが可能になる。
（変形例３）
図２８は変形例３の装着式動作補助装置１０Ｃを示す斜視図である。尚、図２８において、前述した図２３と同じ部分については、同一符合を付してその説明を省略する。図２８に示されるように、装着式動作補助装置１０Ｃは、動作補助手袋２０Ｃと、複数の線状部材７００と、駆動部７１０と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０Ｃと、充電式バッテリ６１０が設けられている。
【０１９０】
複数の線状部材７００は、例えば、ピアノ線などのワイヤである。駆動部７１０は、リニアモータ７１０ａ〜７１０ｊを有する。複数の線状部材７００は、駆動力を伝達する部材であるが、ロッド状の金属部材などに比べて大幅に軽量化されており、装着者の負担も軽減することができる。
【０１９１】
リニアモータ７１０ａ〜７１０ｊの可動子（マグネット）には、線状部材７００の一端が連結されている。また、線状部材７００の他端は、動作補助手袋２０Ｃの指挿入部２１Ｃに連結されている。尚、動作補助手袋２０Ｃには、リニアモータ７１０ａ〜７１０ｊの可動子の移動量を測定するリニアスケールが設けられている。リニアスケールの取付位置としては、例えば、可動子の移動量を測定するように設けても良いし、あるいは可動子に連結された線状部材７００に沿って配置しても良い。
【０１９２】
さらに、複数の線状部材７００は、動作補助手袋２０Ｃの外側に縫合される。そのため、複数の線状部材７００が、伸展方向または屈曲方向に動作すると共に、動作補助手袋２０Ｃの各指挿入部２１Ｃも線状部材７００と一体に伸展方向または屈曲方向に動作する。よって、駆動部７１０は、各線状部材７００を介してリニアモータ７１０ａ〜７１０ｊの駆動力を動作補助手袋２０Ｃの各指挿入部２１Ｃに効率良く伝達することができる。
【０１９３】
リニアモータ７１０ａ〜７１０ｊは、制御ユニット７０Ｃからの制御信号により固定子を構成する複数のコイルに通電が行なわれて励磁されると共に、可動子に対する推力を発生する。図２９Ａ及び図２９Ｂに示されるように、動作補助手袋２０Ｃの各指挿入部２１Ｃに沿うように延在された複数の線状部材７００は、リニアモータ７１０ａ〜７１０ｊの推力によって伸展方向または屈曲方向に直接駆動される。
【０１９４】
本変形例３の制御ユニット７０Ｃは、上記各実施例の場合と同様に、生体信号検出部６０の生体電位センサ６１〜６５により検出された生体信号に基づいて演算処理（詳細は後述する）を行なってリニアモータ７１０ａ〜７１０ｊへ駆動制御信号を出力する。制御ユニット７０Ｃにおける制御処理は、前述した実施例１〜６の制御部１００及び１００Ａ〜１００Ｆが実行する制御処理と同様に行なわれるので、ここでは制御処理の説明は省略する。
【０１９５】
このように、変形例３の動作補助手袋２０Ｃを用いた場合も、実施例１と同様に、制御ユニット７０Ｃからの駆動制御信号に基づいて線状部材７００を指の関節の動作方向に伸展または屈曲させることにより、装着者の指の関節を動作させるように駆動部５１０の駆動力を伝達することができるので、軽量化を図ることができると共に、装着者の負担を軽減することが可能になる。
（変形例４）
図３０は変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄを示す斜視図である。図３０に示されるように、装着式動作補助装置１０Ｄは、動作補助手袋２０Ｄと、複数の線状部材８００と、印加電圧切替回路８１０と、生体信号検出部６０と、制御ユニット７０Ｄと、充電式バッテリ６１０が設けられている。
【０１９６】
各線状部材８００は、締結リング３２、３４、３６によって各指挿入部２１Ｄに締結される。よって、線状部材８００で発生した駆動力は、直接的に各指挿入部２１Ｄに伝達され、各指挿入部２１Ｄを直線状態（各指を伸ばした状態）または屈曲状態（各指を曲げた状態）に駆動するように作用する。
【０１９７】
複数の線状部材８００は、例えば、印加電圧の大きさまたは印加電圧の正負によって体積変化を生じて駆動力を発生する可撓性の合成樹脂基板からなる。すなわち、各線状部材８００は、印加電圧切替回路８１０により電極層に印加される電圧に応じて各指挿入部２１Ｄを直線状態から屈曲状態に駆動する駆動力、または屈曲状態から直線状態に駆動させる駆動力を発生する。
【０１９８】
また、各線状部材８００は、それ自体が駆動力を発生する駆動手段であるので、他のモータ等からなるアクチュエータが不要となり、アクチュエータが別個に設けるものよりも大幅に軽量化されており、装着者の負担を軽減することができる。
【０１９９】
尚、本変形例４の図２９においては、各指挿入部２１Ｄの裏側（手の甲側）に線状部材８００を２本ずつ配した構成例を一例として示しているが、これに限らず、線状部材８００を３本以上配する構成としても良い。
【０２００】
図３１Ａは変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄの指挿入部の一部を断面にして示す図である。図３１Ｂは変形例４の装着式動作補助装置１０Ｄの指挿入部が曲げられた動作状態を示す図である。
【０２０１】
図３１Ａに示されるように、動作補助手袋２０Ｄの各指挿入部２１Ｄの表側（手の平側）と裏側（手の甲側）には、線状部材８００が各指挿入部２１Ｄの指延在方向に延在するように取り付けられている。
【０２０２】
各線状部材８００の電極層８０１，８０２は、夫々電圧制御用電線８０４を介して印加電圧切替回路８１０（８１０ａ〜８１０ｊ）の出力端子に接続されている。印加電圧切替回路８１０（８１０ａ〜８１０ｊ）は、夫々充電式バッテリ６１０が電圧供給源として接続されており、且つ制御ユニット７０Ｄからの制御信号により各線状部材８００の電極層８０１，８０２に印加する電圧の極性及び電圧の大きさを制御する。
【０２０３】
線状部材８００は、平行に配され一対の電極層８０１，８０２の間に駆動層８０３が介在するように積層されている。駆動層８０３としては、例えば、印加される電圧の極性（正負）によって駆動力の発生方向が切り替わるイオン交換樹脂により形成されている。このイオン交換樹脂の上下面に電極層８０１，８０２を積層してなるイオン伝導アクチュエータは、電圧を印加しない状態では、直線状に延在した静止状態（非駆動状態）にある。また、イオン交換樹脂の内部では、一対の電極層８０１，８０２の正負を切替えることで高分子電解質内の正側（陽極側）の陽イオンが負側（陰極側）に移動することにより、イオン交換樹脂の正負によって膨潤に差が生じて負側（陰極側）に反るように変形する。駆動層８０３は、表裏側の膨潤の差によって生じた力を各指挿入部２１Dを動作させる駆動力として作用させる。
【０２０４】
従って、印加電圧切替回路８１０によって一対の電極層８０１，８０２の極性を正または負に切替えることで、駆動層８０３の変形方向を切替えることができ、印加する電圧の大きさによって変形量を制御することが可能になる。
【０２０５】
ここで、各線状部材８００の駆動力の発生動作について説明する。
【０２０６】
例えば、各線状部材８００の電極層８０１，８０２のうち上側の電極層８０１を負（陰極）、下側の電極層８０２を正（陽極）となるように印加電圧の極性を印加電圧切替回路８１０によって切替えると、駆動層８０３において、上側の膨潤が下側より大きくなるため、各指挿入部２１Ｄを下方に曲げようとする駆動力Ｆａが発生する。
【０２０７】
図３１Ｂに示されるように、各指挿入部２１Ｄは、屈曲方向に駆動され、破線で示す直線状態ＸＡから各指関節を曲げた屈曲状態ＸＢに動作する。また、各線状部材８００の電極層８０１，８０２への電圧をオフ（ゼロ）にすると、各指挿入部２１Ｄは、伸展方向に駆動され、実線で示す屈曲状態ＸＢから直線状態ＸＡにゆっくりとした速度で復帰する。
【０２０８】
さらに、屈曲状態ＸＢにおいて、各線状部材８００の電極層８０１，８０２のうち上側の電極層８０１を正（陽極）、下側の電極層８０２を負（陰極）となるように印加電圧の極性を印加電圧切替回路８１０によって切替えると、各指挿入部２１Ｄを上方に反らそうとする駆動力Ｆｂが発生する。このように、各線状部材８００の電極層８０１，８０２に印加される電圧の極性を切替えることで、各指挿入部２１Ｄを実線で示す屈曲状態ＸＢから直線状態ＸＡに素早く復帰させることができる。この復帰動作速度は、リハビリを行なう場合に有効であるとともに、指を曲げた状態から伸ばす方向への大きなトルクを指に与えることができる。
【０２０９】
このように、変形例４の動作補助手袋２０Ｄを用いた場合も、実施例１と同様に、制御ユニット７０Ｄからの駆動制御信号により、各線状部材８００の電極層８０１，８０２に印加する電圧の極性を切替えることで、各指挿入部２１Ｄを伸展または屈曲させる方向に駆動力Ｆａ，Ｆｂを発生させることが可能になり、軽量化を図ることができると共に、装着者の負担を軽減することが可能になる。
【０２１０】
また、上記駆動層８０３としては、イオン交換樹脂に限らず、例えば、電圧を印加することで体積膨張による変形または変位を生じる圧電ポリマー、導電性ポリマー、電歪ポリマーなどの高分子材料を用いても良いのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
上記実施例では、動作補助手袋２０を装着することにより、装着者の各指関節の動作を補助する場合について説明したが、これに限らず、本発明は、上記動作補助手袋２０を用いて指関節の動作のリハビリ訓練（機能回復訓練）を行なうことも可能であるので、リハビリ用手袋として使用することも可能である。
【０２１２】
上記変形例１〜４において、動作補助手袋２０Ａ〜２０Ｄの指先部分を実施例１の動作補助手袋２０と同様にカットして装着者の指先が露出するようにしても良い。
【符号の説明】
【０２１３】
１０、１０Ａ〜１０Ｄ  装着式動作補助装置
２０、２０Ａ〜２０Ｄ  動作補助手袋
２１、２１Ａ〜２１Ｄ  指挿入部
２２  開口
２４  手首部
３０  被駆動部
３２、３４、３６  締結リング
４０、５１０、７１０  駆動部
４０ａ〜４０ｊ  駆動機構
４２  回動部材
４４  電動モータ
５０、５０ａ〜５０ｊ、５００、７００、８００  線状部材
５１  筒状体
５２、５３  ワイヤ
５４  キャップ
５５  中空部
５７  上部空間
５８  下部空間
５９  中部空間
６０  生体信号検出部
６１〜６５  生体電位センサ
７０、７０Ａ、７０Ｃ、７０Ｄ  制御ユニット
８０、８２  ベルト
８４  面ファスナ
９０  付勢部材
９４  トルクセンサ
９６  角度センサ
１００、１００Ａ〜１００Ｆ  制御部
１０２  メモリ
１０４  表示器
１２４、６１０  充電式バッテリ
１３０  応力センサ
１４０  充電器
２００  生体電位処理手段（生体信号処理手段）
２０２  増幅器
２０４  高帯域バンドパスフィルタ
２０６  中帯域バンドパスフィルタ
２１２  随意的制御手段
２２０  駆動電流生成手段
３００  データベース
３１０  自律的制御手段
３２０  制御信号合成手段
４００  キャリブレーションデータベース
４１０  フェーズ特定手段
４２０  差分導出手段
４３０  パラメータ補正手段
４４０  キャリブレーション制御手段
４５０  負荷発生手段
５０２  中空系路
５１０ａ〜５１０ｊ  アクチュエータ
５２０  流動体
５３０  ハウジング
５４０  ペルチェ素子
６１２  太陽電池
６００  物体検出センサ
７１０ａ〜７１０ｊ  リニアモータ
８１０  印加電圧切替回路
８０１，８０２  電極層
８０３  駆動層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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