(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で使い勝手の良い、人間の動作を補助するための補助器具を実現するための制御装置を提供する。【解決手段】補助器具９０を制御する制御装置１であって、補助器具９０を駆動する電動駆動部２と、電動駆動部２を制御する制御信号を生成する信号生成部３と、を備え、信号生成部３は、無線によって制御信号を電動駆動部２に送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の動作を補助するための補助器具を制御する制御装置であって、
前記補助器具を駆動する電動駆動部と、
前記電動駆動部を制御する制御信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記信号生成部は、無線によって前記制御信号を前記電動駆動部に送信する、制御装置。
【請求項２】
前記信号生成部は、前記制御信号に付与された固有の識別番号に基づいて、前記識別番号で特定される前記電動駆動部に前記制御信号を送信する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記電動駆動部が、
前記制御信号を無線受信する受信部と、
前記制御信号に基づいて、先端部を回転させるサーボモータと、
前記先端部の回転運動を前記補助器具の駆動力に変換する運動変換機構と、
を備える、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記補助器具は、把持部を備える能動義手であり、
前記電動駆動部は、前記把持部を、開くまたは閉じるように作動させる、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記信号生成部が、前記能動義手の使用者に装着され、前記使用者の両肩の距離に基づいて前記制御信号を生成する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記信号生成部が、前記能動義手の使用者に装着され、前記使用者の残存肢の筋電信号に基づいて前記制御信号を生成する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記補助器具は、装着者の拘縮を予防するトレーニング機器であり、
前記電動駆動部は、前記トレーニング機器の前記装着者の身体に取り付けられた部材を作動させる、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項８】
前記補助器具は、把持装具であり、
前記電動駆動部は、前記把持装具の装着者の身体に取り付けられた部材を作動させる、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項９】
前記補助器具は、関節伸展装具であり、
前記電動駆動部は、関節を跨いで取り付けられる前記装具の一対の支持部材のなす角度を変化させる、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１０】
人間の動作を補助するための補助器具と、
補助器具を制御する制御装置と、を備える補助システムであって、
前記制御装置は、請求項１から９のいずれかに記載の制御装置である、補助システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御装置および補助システムに関し、より詳細には、人間の動作を補助するための補助器具を制御する制御装置および当該制御装置を備える補助システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
身体の一部を失った人の動作を補助するための補助器具として、義手が用いられている。現在、一般に用いられている義手は能動義手である。能動義手では、義手使用者が身体の残存機能を利用して操作を行う。
【０００３】
図９は、従来の能動義手の概略的な構成を示す正面図であり、図１０は、従来の能動義手を装着した状態を示す図である。
【０００４】
従来の能動義手１９０は、義手本体９９と、義手本体９９の手先側に備えられた把持部９８とを備え、把持部９８を構成する第１フック９８ａの後端側のアーム９６に、ケーブル取付孔９５が設けられている。ケーブル９４の先端はケーブル取付孔９５に取り付けられている。義手使用者は、例えば図１０に示すように、切断側とは反対側の肩と義手との間の距離を、体を動かすことで変更することにより、体幹の微妙な動きをケーブル９４によって義手手先の把持部９８に伝え、把持部９８の開閉動作を実現している。
【０００５】
また、特許文献１には、義手に適用可能な電動化された把持装置が開示されている。特許文献１の把持装置は、電動化された専用のハンドユニットを備え、切断部である前腕部の筋肉を収縮させた際の皮膚表面の筋電変化を検出することにより動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１３８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来の技術では、能動義手の操作にはケーブルが用いられている。ケーブルの微妙な距離変化に基づいて、義手手先を的確に開閉動作させるためには、高度な義手製作技術が必要とされる。また、能動義手の操作には長時間の訓練が必要とされ、ケーブルの走行具合等の微調整も精密に行わなければならなかった。また、義手使用者の姿勢や腕の位置によっては、義手手先の動作に困難をきたすこともあった。
【０００８】
特許文献１によると、このような従来の能動義手に代えて、電動化された筋電義手を提供することができるが、筋電義手は相当に高価であり、ハンドユニットも専用品である。
【０００９】
したがって、義手使用者がこれまでに使用している従来の能動義手の構造をあまり変更せずに、安価に能動義手を改良することが望まれている。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、安価で使い勝手の良い補助器具を実現するための制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、例えば以下に示す態様を含む。
（項１）
人間の動作を補助するための補助器具を制御する制御装置であって、
前記補助器具を駆動する電動駆動部と、
前記電動駆動部を制御する制御信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記信号生成部は、無線によって前記制御信号を前記電動駆動部に送信する、制御装置。
（項２）
前記信号生成部は、前記制御信号に付与された固有の識別番号に基づいて、前記識別番号で特定される前記電動駆動部に前記制御信号を送信する、項１に記載の制御装置。
（項３）
前記電動駆動部が、
前記制御信号を無線受信する受信部と、
前記制御信号に基づいて、先端部を回転させるサーボモータと、
前記先端部の回転運動を前記補助器具の駆動力に変換する運動変換機構と、
を備える、項１または２に記載の制御装置。
（項４）
前記補助器具は、把持部を備える能動義手であり、
前記電動駆動部は、前記把持部を、開くまたは閉じるように作動させる、項１から３のいずれかに記載の制御装置。
（項５）
前記信号生成部が、前記能動義手の使用者に装着され、前記使用者の両肩の距離に基づいて前記制御信号を生成する、項４に記載の制御装置。
（項６）
前記信号生成部が、前記能動義手の使用者に装着され、前記使用者の残存肢の筋電信号に基づいて前記制御信号を生成する、項４に記載の制御装置。
（項７）
前記補助器具は、装着者の拘縮を予防するトレーニング機器であり、
前記電動駆動部は、前記トレーニング機器の前記装着者の身体に取り付けられた部材を作動させる、項１から３のいずれかに記載の制御装置。
（項８）
前記補助器具は、把持装具であり、
前記電動駆動部は、前記把持装具の装着者の身体に取り付けられた部材を作動させる、項１から３のいずれかに記載の制御装置。
（項９）
前記補助器具は、関節伸展装具であり、
前記電動駆動部は、関節を跨いで取り付けられる前記装具の一対の支持部材のなす角度を変化させる、項１から３のいずれかに記載の制御装置。
（項１０）
人間の動作を補助するための補助器具と、
補助器具を制御する制御装置と、を備える補助システムであって、
前記制御装置は、項１から９のいずれかに記載の制御装置である、補助システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、安価で使い勝手の良い補助器具を実現するための制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る能動義手を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。
【図２】能動義手に取り付けられる制御装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】ギヤボックスの内部構造を示す正面断面図である。
【図４】ギヤボックスの内部構造を示す側面断面図である。
【図５】運動変換機構による把持部の開閉動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部が閉じた状態を表す図であり、（ｂ）は開いた状態を表す図である。
【図６】第２の実施形態に係るトレーニング機器を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。
【図７】第３の実施形態に係る把持装具を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。
【図８】第４の実施形態に係る関節伸展装具を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。
【図９】従来の能動義手の概略的な構成を示す正面図である。
【図１０】従来の能動義手を装着した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明および図面において、同じ符号は同じまたは類似の構成要素を示すこととし、よって、同じまたは類似の構成要素に関する重複した説明を省略する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、人間の動作を補助するための補助器具として能動義手を一例として説明する。なお、後述する他の実施形態において例示するように、補助器具は能動義手に限らず、人間の動作を補助するための補助器具であればよい。例えば、拘縮を予防するためのトレーニング機器、把持装具、および関節を伸ばす装具（以下、関節伸展装具と記載する）等の種々の補助器具にも本発明を適用することができる。
【００１６】
図１は、第１の実施形態に係る能動義手を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図であり、図２は、能動義手に取り付けられる制御装置の機能を説明するためのブロック図である。
【００１７】
第１の実施形態に係る補助システム１００は、能動義手９０と、能動義手９０に取り付けられて能動義手９０を制御する制御装置１とを備える。
【００１８】
能動義手９０は、義手本体９９と、義手本体９９の手先側に備えられた把持部９８とを備えている。把持部９８は、一対の第１フック９８ａ、第２フック９８ｂおよび軸９８ｃを備えている。第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの後端は、軸９８ｃに接続されており、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂは、軸９８ｃを回転軸として回転可能に構成されている。第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの後端側には、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの先端側を閉じる動作を補助するためのゴムバンド９７が設けられている。ゴムバンド９７は、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの軸９８ｃよりも先端側に設けられるのが好ましい。
【００１９】
制御装置１は、能動義手９０を駆動する電動駆動部２と、電動駆動部２を制御する制御信号を生成する信号生成部３とを備える。信号生成部３は、無線によって制御信号を電動駆動部２に送信する。
【００２０】
電動駆動部２は、制御信号を無線受信する無線受信部２１と、制御信号に基づいて先端部を回転させるサーボモータ２２と、サーボモータ先端部の回転運動を能動義手９０の駆動力に変換する運動変換機構２３と、無線受信部２１およびサーボモータ２２の動作を制御する制御部２４と、無線受信部２１、サーボモータ２２および制御部２４に電源を供給する駆動用電源２５とを備える。本実施形態では、運動変換機構２３はギヤボックス２０ａ内に配置され、無線受信部２１、サーボモータ２２、制御部２４および駆動用電源２５は、回路ボックス２０ｂ内に配置される。
【００２１】
図１では、運動変換機構２３の図示は省略されている。運動変換機構２３については、後述する図３および図４を参照して詳述する。
【００２２】
無線受信部２１は、公知の無線通信規格に沿った受信機であり、後述する信号生成部３の無線送信部３２からの制御信号を無線受信する。無線受信部２１および無線送信部３２が用いる無線通信規格は、人体に影響を与えない微弱な電波を用いるものが好ましい。より好ましくは、用いられる無線通信規格は、複数の使用者間での混信や、他の無線対応機器間との混信を防止するために、例えばZigBee（登録商標）やBluetooth（登録商標）等の、無線信号に固有の識別番号（ＩＤ）を付与することができるものが好ましい。これにより、信号生成部３は、固有の識別番号で特定される電動駆動部２にのみ、制御信号を送信することが可能となり、把持部９８の誤動作を防止することができる。
【００２３】
本実施形態では、制御信号は、把持部９８を開くように作動させる信号または把持部９８を閉じるように作動させる信号である。制御信号は、把持部９８の異なる動作を指示する信号として、例えば把持部９８の開閉動作を停止させる信号をバリエーションとして含んでいてもよい。
【００２４】
サーボモータ２２は、公知のサーボモータであり、制御信号に基づいて指定された角度で先端部を回転させる。サーボモータ２２には、例えば小型のロボット用や模型用のサーボモータを用いることができ、防水機能を有することが好ましい。制御部２４は、無線受信部２１が受信する制御信号に基づいて、サーボモータ２２の動作を制御する。制御部２４は、制御信号の内容に応じたサーボモータの回転角度を、サーボモータ２２に送信する。制御部２４には、例えばArduino（登録商標）等の公知のワンボードマイコンを用いることができる。駆動用電源２５には、種々の電源を用いることができる。駆動用電源２５は、小型軽量であり充電可能な二次電池が好ましく、例えばスマートフォン用のリチウムイオン型またはリチウムポリマー型のバッテリーや、スマートフォンの充電に用いられるモバイルバッテリー等を用いることができる。
【００２５】
信号生成部３は、外部からの入力を感知する感知部３１と、感知部３１への入力に基づいて制御信号を無線送信する無線送信部３２と、感知部３１および無線送信部３２に電源を供給する電源３３とを備える。本実施形態では、信号生成部３は、ボタン押下式のスイッチを備える手持ちのリモートコントローラである。
【００２６】
感知部３１には、種々の公知のセンサまたはスイッチ等を用いることができる。本実施形態では、感知部３１は、把持部９８の開閉を指示するボタン押下式のスイッチである。無線送信部３２は、公知の無線通信規格に沿った送信機であり、感知部３１への入力に基づいて、電動駆動部２の無線受信部２１へ制御信号を無線送信する。電源３３には、駆動用電源２５と同様に種々の電源を用いることができる。
【００２７】
本実施形態では、感知部３１として機能する例えば「ＯＰＥＮ」と表示されたボタンが押下されると、無線送信部３２は、把持部９８を開くように作動させる制御信号を無線送信し、例えば「ＣＬＯＳＥ」と表示されたボタンが押下されると、無線送信部３２は、把持部９８を閉じるように作動させる制御信号を無線送信する。
【００２８】
図３は、ギヤボックスの内部構造を示す正面断面図であり、図４は、ギヤボックスの内部構造を示す側面断面図である。本実施形態では、運動変換機構２３はギヤボックス２０ａ内に配置されている。
【００２９】
運動変換機構２３は、回転軸がサーボモータ２２に接続される第１のベベルギヤ４１と、第１のベベルギヤ４１に噛合する第２のベベルギヤ４２と、第２のベベルギヤ４２と共に回転する第１の平歯車４３と、第１の平歯車４３に噛合する第２の平歯車４４と、第２の平歯車４４と共に回転し一方端を回転軸として旋回するアーム４５と、アーム４５の他方端に設けられたロッド４６とを備える。
【００３０】
サーボモータ２２の回転軸２２１は、ギヤボックス２０ａの側壁を貫通し、第１のベベルギヤ４１の回転軸に接続されている。第１のシャフト４７はギヤボックス２０ａの側壁に軸受けされており、第２のベベルギヤ４２および第１の平歯車４３は、第１のシャフト４７を回転軸として一体となって回転する。第２のシャフト４８もギヤボックス２０ａの側壁に軸受けされており、第２の平歯車４４およびアーム４５の一方端は、第２のシャフト４８を回転軸として一体となって回転する。アーム４５は一方端を回転軸として旋回する。
【００３１】
サーボモータ２２が回転すると、回転軸２２１を介して第１のベベルギヤ４１が回転し、サーボモータ２２の回転の駆動力は、第２のベベルギヤ４２に伝達される。第２のベベルギヤ４２に伝達された回転の駆動力は、第１の平歯車４３の回転を通して第２の平歯車４４に伝達される。第２の平歯車４４にはアーム４５の一方端が接続されており、第２の平歯車４４とアーム４５の一方端とが一体となって回転する。これにより、アーム４５は一方端を回転軸として旋回し、アーム４５の他方端に設けられたロッド４６が、把持部９８を構成する第１フック９８ａを第２フック９８ｂから離間させる。
【００３２】
運動変換機構２３により得られるアーム４５の駆動トルクは、ゴムバンド９７の復元力に応じて適宜調整することができる。駆動トルクの調整は、例えば、第１のベベルギヤ４１、第２のベベルギヤ４２、第１の平歯車４３および第２の平歯車４４による各ギヤ間のギヤ比や、アーム４５の長さを調整することにより行うことができる。またはこれに代えて、アーム４５の一方端をサーボモータ２２の回転軸に直接接続して、ギヤによる変速機構を廃した構成としてもよい。
【００３３】
図５は、運動変換機構による把持部の開閉動作を説明するための正面図であり、（ａ）は把持部が閉じた状態を表す図であり、（ｂ）は開いた状態を表す図である。
【００３４】
感知部３１として機能する例えば「ＣＬＯＳＥ」と表示されたボタンが押下されると、無線送信部３２は、把持部９８を閉じるように作動させる制御信号を無線送信する。無線受信部２１が制御信号を受信すると、アーム４５は、図５（ａ）に示すように、運動変換機構２３により第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの間に配置される。図５（ａ）に示す状態では、ロッド４６は第１フック９８ａに当接しておらず、把持部９８は、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの先端側が閉じた状態となる。第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの先端側は、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの後端側に設けられたゴムバンド９７の復元力により閉じられている。
【００３５】
次に、感知部３１として機能する例えば「ＯＰＥＮ」と表示されたボタンが押下されると、無線送信部３２は、把持部９８を開くように作動させる制御信号を無線送信する。無線受信部２１が制御信号を受信すると、アーム４５は、図５（ｂ）に符号Ｄで示すように、運動変換機構２３により、把持部９８の先端側を閉じようとするゴムバンド９７の復元力に対抗するように作動し、ロッド４６を第１フック９８ａに押し当てる回転角度に配置する。図５（ｂ）に示す状態では、ロッド４６は第１フック９８ａに当接しており、把持部９８は、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの先端側が開いた状態となる。
【００３６】
その後、例えば再び「ＣＬＯＳＥ」と表示されたボタンが押下されると、アーム４５は、図５（ａ）に示すように、運動変換機構２３により第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの間に配置される。把持部９８は、第１フック９８ａおよび第２フック９８ｂの先端側が閉じた状態となる。
【００３７】
以上、第１の実施形態に係る制御装置１によると、能動義手９０に取り付けられて、人間の動作を補助することができる。信号生成部３から電動駆動部２に無線によって制御信号が送信されることにより、従来の能動義手１９０において把持部９８の開閉動作に必要とされていたケーブル９４を用いることなく、把持部９８の開閉動作を行うことが可能となる。能動義手９０も、主要な構成である第１フック９８ａ、第２フック９８ｂおよび軸９８ｃが従来の能動義手１９０と共通しているため、容易に製造可能である。なお、アーム９６を備えた従来の能動義手１９０をそのまま転用することも可能である。
【００３８】
このように、制御装置１を用いてケーブル９４を廃した構造とすることにより、従来の能動義手において必要とされていた高度な義手製作技術が不要となる。熟練した作業療法士または理学療法士等によるケーブルの走行具合の微調整といった調整技術も不要となる。よって、装飾用の義手を製作する技術があれば、電動化された能動義手を製作することが可能となる。
【００３９】
また、制御装置１を用いてケーブル９４を廃した構造とすることにより、従来の能動義手において必要とされていた長時間の操作訓練も大幅に短縮することが可能となる。義手使用者の姿勢や腕の位置によって把持部の動作に困難をきたすこともなく、例えば衣服の着脱や、炊事、洗濯等の作業が容易になり、義手使用者の日常生活の質も向上する。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、人間の動作を補助するための補助器具として、装着者の拘縮を予防するためのトレーニング機器を一例として説明する。以下において説明する制御装置の構成は、特に言及しない限り、第１の実施形態に係る制御装置１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００４１】
脳卒中による麻痺が原因でよくみられる運動障害の一つに、手指が丸く固まってしまう拘縮という症状がある。以下に説明する第２の実施形態によると、このような手の拘縮を予防するためのトレーニング機器を提供することができる。
【００４２】
図６は、第２の実施形態に係るトレーニング機器を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。なお、動作を説明する際の便宜上、図６では、制御装置１の構成のうち、サーボモータ２２および運動変換機構２３以外の電動駆動部２の構成と、信号生成部３の構成とは、図示が省略されている。
【００４３】
第２の実施形態に係る補助システム２００は、トレーニング機器６０と、トレーニング機器６０を制御する制御装置１とを備える。トレーニング機器６０は、装具本体６１と、装具本体６１の手先側に備えられた揺動部材６２とを備える。制御装置１において、電動駆動部２の運動変換機構２３は、回転軸がサーボモータ２２に接続される円盤５１と、ロッド５２とを備える。
【００４４】
ロッド５２は、一方端が円盤５１の外周縁部に回転自在に取り付けられており、他方端が揺動部材６２に回転自在に取り付けられている。好ましくは、ロッド５２は長さ調節が可能である。揺動部材６２は、一方端が装具本体６１の示指の根本付近の位置６１１に回転自在に取り付けられており、ロッド５２の動きに対して揺動運動を行う。図示する例では、揺動部材６２の他方端側には、装着者の４本の手指の例えば腹位置がクッション等を介して載せられている。麻痺を起こしている人の手指には、筋肉のアンバランスから手指を曲げようとする力が働いている。よって、揺動部材６２は、装着者の４本の指先に固定される必要は必ずしもなく、クッション等を介して当接するだけで機能する。
【００４５】
サーボモータ２２が回転すると、回転軸２２１に取り付けられた円盤５１が回転し、円盤５１に取り付けられたロッド５２により、装着者の手指の下方に配置された揺動部材６２が揺動され、装着者の手指が伸縮される。
【００４６】
なお、装着者の４本の手指の根本付近において、手の甲側に配置されている押さえ部材６３は、装着者の手指の動きを制限する部材であり、手指の根本の関節において、装着者の手指が揺動運動により手の甲側に曲がることを防止するための部材である。押さえ部材６３の働きにより、揺動部材６２は、装着者の手指のうち、指先だけ（例えば図示する例では、第２関節まで）を揺動運動させている。
【００４７】
以上、第２の実施形態に係る制御装置を備える補助システム２００によると、電動駆動部２のサーボモータ２２が、トレーニング機器６０の手指部分に配置された揺動部材６２を作動させることにより、装着者の手指を伸縮させることができる。従来は、空気圧を用いて自動的に手指の伸縮を繰り返す装置が存在したものの、据え置き型であることから装置が大がかりであり、装置が設置されている場所へ赴いてトレーニングを行う必要があった。これに対し、第２の実施形態に係る補助システム２００によると、装着者は、トレーニング機器６０を装着したままで日常生活を送ることが可能となり、手の拘縮を予防するトレーニングを手軽に行うことが可能となる。
【００４８】
なお、上記した第２の実施形態では、トレーニング機器６０は手の拘縮を予防するためのものであるが、トレーニング機器は、人体の手以外の部位の拘縮を予防するためのトレーニング機器であってもよい。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、人間の動作を補助するための補助器具として、把持装具を一例として説明する。以下において説明する制御装置の構成は、特に言及しない限り、第１の実施形態に係る制御装置１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００５０】
第２の実施形態において言及した手の拘縮の症状とは別に、何らかの原因により、手の先へ伝わる神経の一部が麻痺して動かなくなる症状がある。このような症状を有する患者が自身の手指で物体を掴むことを可能にする装具として、把持装具がある。従来の把持装具では、装着者の手首をそらす（背屈するとも呼ぶ）動きを動力源としており、背屈動作を手指で物体を掴む動作に変換するために、様々な機構が用いられている。しかしながら、このような背屈動作は、動作原理的に掴もうとする物体から指先が離れる動作であり、物体を的確に掴むための動作のトレーニングが必要とされていた。以下に説明する第３の実施形態によると、背屈動作が不要な把持装具を提供することができる。
【００５１】
図７は、第３の実施形態に係る把持装具を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。なお、動作を説明する際の便宜上、図７では、制御装置１の構成のうち、サーボモータ２２および運動変換機構２３以外の電動駆動部２の構成と、信号生成部３の構成とは、図示が省略されている。
【００５２】
第３の実施形態に係る補助システム３００は、把持装具７０と、把持装具７０を制御する制御装置１とを備える。把持装具７０は、装具本体７１と、装具本体７１の手先側に備えられた把持部材７２とを備える。把持部材７２は、第１の部分７２ａおよび第２の部分７２ｂを有する略Ｌ字状の一体化された部材であり、軸７２ｃを回転軸として、装着者の手指の根本付近の装具本体７１の位置７１１に、回転自在に取り付けられている。第２の部分７２ｂには、装着者の手指がバンドまたはベルト等の手段により固定されている。図示する例では、装着者の示指および中指が固定されている。
【００５３】
制御装置１において、電動駆動部２の運動変換機構２３は、回転軸がサーボモータ２２に接続される円盤５１と、ロッド５２とを備える。
【００５４】
ロッド５２は、一方端が円盤５１の外周縁部に回転自在に取り付けられており、他方端が第１の部分７２ａに回転自在に取り付けられている。好ましくは、ロッド５２は長さ調節が可能である。
【００５５】
サーボモータ２２が回転すると、回転軸２２１に取り付けられた円盤５１が回転し、円盤５１に取り付けられたロッド５２により、軸７２ｃを回転軸として略Ｌ字状の把持部材７２が旋回する。これにより、把持部材７２の第２の部分７２ｂに固定されている装着者の示指および中指と、装具本体７１により対立位に固定されている装着者の親指とにより、把持動作が提供される。図示する例では、把持動作はエンゲン型である。
【００５６】
以上、第３の実施形態に係る制御装置を備える補助システム３００によると、電動駆動部２のサーボモータ２２が、把持装具７０の手指部分に配置された把持部材７２を作動させることにより、装着者の手指に把持動作を行わせることができる。
【００５７】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、人間の動作を補助するための補助器具として、関節伸展装具を一例として説明する。以下において説明する制御装置の構成は、特に言及しない限り、第１の実施形態に係る制御装置１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００５８】
肘や膝等の関節が曲がってしまっている患者に対して、関節の曲がりを矯正するための装具として、関節伸展装具がある。従来の関節伸展装具では、ねじまたはターンバックル等の器具を用いて力を加えることにより関節を伸ばしている。この際、装具には常に静的な力が加わっており、関節の曲がりが改善すると、ターンバックル等の再調整が必要となる。しかしながら、現状では、作業療法士または理学療法士等が経験をもとに再調整する必要があった。以下に説明する第４の実施形態によると、必要に応じたタイミングで動きを伴う動的な力を加えることができる関節伸展装具を提供することができる。
【００５９】
図８は、第４の実施形態に係る関節伸展装具を備える補助システムの概略的な構成を示す正面図である。なお、動作を説明する際の便宜上、図８では、制御装置１の構成のうち、サーボモータ２２および運動変換機構２３以外の電動駆動部２の構成と、信号生成部３の構成とは、図示が省略されている。
【００６０】
第４の実施形態に係る補助システム４００は、関節伸展装具８０と、関節伸展装具８０を制御する制御装置１とを備える。関節伸展装具８０は、装具本体８１と、装着部位の関節を跨いで装具本体８１に備えられた支持部材８２とを備える。支持部材８２は、一対の第１の支持部材８２ａ、第２の支持部材８２ｂおよび軸８２ｃを有する。第１の支持部材８２ａおよび第２の支持部材８２ｂは、軸８２ｃを回転軸として回転可能に構成されている。図示する例では、装着部位は右腕の肘関節である。
【００６１】
制御装置１において、電動駆動部２の運動変換機構２３は、回転軸がサーボモータ２２に接続される円盤５１と、ロッド５２とを備える。
【００６２】
ロッド５２は、一方端が円盤５１の外周縁部に回転自在に取り付けられており、他方端が第１の支持部材８２ａに回転自在に取り付けられている。好ましくは、ロッド５２は長さ調節が可能である。
【００６３】
サーボモータ２２が回転すると、回転軸２２１に取り付けられた円盤５１が回転し、円盤５１に取り付けられたロッド５２により、軸８２ｃを回転軸として第１の支持部材８２ａが旋回する。これにより、第１の支持部材８２ａと第２の支持部材８２ｂとのなす角度が、装着者の関節を伸展させる方向に変化する。
【００６４】
以上、第４の実施形態に係る制御装置を備える補助システム４００によると、電動駆動部２のサーボモータ２２が、装着部位の関節を跨いで装具本体８１に備えられた一対の支持部材８２ａ，８２ｂのなす角度を変化させることができ、装着者の関節に曲がりを矯正するための動的な力を加えることができる。
【００６５】
［その他の形態］
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
上記第１の実施形態では、把持部９８の先端側を閉じる動作をゴムバンド９７により補助しているが、動作の補助に用いる構成はゴムバンド９７に限定されない。ゴムバンド９７に代えてコイルばねや板ばね等であってもよく、弾性体であればよい。
【００６７】
上記第１から第４の実施形態では、スイッチにより感知部３１を構成しているが、スイッチに代えて、種々のセンサを用いて感知部３１を構成してもよい。例えば、第１の実施形態において、距離センサを用いて感知部３１を構成し、外部からの入力として、距離センサが装着された義手使用者の両肩の距離を計測してもよい。この際、両肩の距離変位に応じた操作感を感じることができるように、ゴムやコイルスプリング等を適宜配置してもよい。これにより、従来の能動義手１９０と同等の操作感を持たせることもできる。また例えば、第１の実施形態において、筋電センサを用いて感知部３１を構成し、外部からの入力として、筋電センサが装着された義手使用者の残存肢の筋電信号を感知してもよい。すなわち、感知部３１が感知する外部からの入力は、電動駆動部２による駆動対象である補助器具の制御に対応した信号であればよい。
【００６８】
上記第１の実施形態では、無線受信部２１、制御部２４および駆動用電源２５は、回路ボックス２０ｂ内に配置されているが、これら無線受信部２１、制御部２４および駆動用電源２５の配置はこれに限定されず、義手使用者にとって装着の不快感が生じない任意の位置であってもよい。第２から第４の実施形態においても第１の実施形態と同様に、無線受信部２１、制御部２４および駆動用電源２５の配置は、補助器具の使用者にとって装着の不快感が生じない任意の位置であってもよい。
【００６９】
上記第１から第４の実施形態では、ボタン押下式のスイッチにより感知部３１を構成しているが、感知部３１の構成はこれに限定されない。感知部３１は、例えばトグル式等の種々の形式のスイッチであってもよい。または、感知部３１と、無線送信部３２と、電源３３とを含む信号生成部３全体を、例えばスマートフォンやタブレット端末等のモバイル機器で構成してもよい。
【００７０】
上記第４の実施形態では、制御装置１は関節伸展装具８０を制御していたが、制御装置１は、装着者の関節を屈曲させる装具（以下、関節屈曲装具と記載する）を制御してもよい。例えば、関節屈曲装具が上記した関節伸展装具８０と同様の構成を有し、制御装置１が関節屈曲装具を制御する場合、電動駆動部２は、装着部位の関節を跨いで関節屈曲装具に備えられた一対の支持部材のなす角度を、装着者の関節を屈曲させる方向に変化させてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１     制御装置
２     電動駆動部
３     信号生成部
２０ａ ギヤボックス
２０ｂ 回路ボックス
２１   無線受信部
２２   サーボモータ
２３   運動変換機構
２４   制御部
２５   駆動用電源
３１   感知部
３２   無線送信部
３３   電源
４１，４２    ベベルギヤ
４３，４４    平歯車
４５   アーム
４６   ロッド
４７，４８    シャフト
５１   円盤
５２   ロッド
６０   トレーニング機器
６１   装具本体
６２   揺動部材
６３   押さえ部材
７０   把持装具
７１   装具本体
７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ）     把持部材
８０   関節伸展装具
８１   装具本体
８２（８２ａ，８２ｂ，８２ｃ）     支持部材
９０   能動義手
９４   ケーブル
９５   ケーブル取付孔
９６   アーム
９７   ゴムバンド
９８（９８ａ，９８ｂ）      把持部（フック）
９９   義手本体
１００，２００，３００，４００     補助システム
１９０ 従来の能動義手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１０】
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