(57)【要約】【課題】無線充電技術を用いて、より高性能で安全な補助装置を提供する。【解決手段】検出部および補助装置駆動部を有し、検出部は、少なくとも、センサ、第１の送受信回路、第１の情報処理回路、第１の充電回路、および第１のバッテリを有し、補助装置駆動部は、少なくとも、駆動部、第２の情報処理回路、第２の送受信回路、第２の充電回路および第２のバッテリを有する。補助装置駆動部に設けられる第２の送受信回路から電磁波を送信、検出部に設けられる第１の送受信回路がその電磁波を受信する。そのときに生じた誘導起電力が検出部に設けられる第１の情報処理回路を介して第１の充電回路に入力され、検出部に設けられる第１のバッテリを充電する補助装置である。【選択図】図１
2008212652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出部および補助装置駆動部を有し、
前記検出部は、少なくとも、第１のセンサ、第１の送受信回路、第１の情報処理回路、第１の充電回路、および第１のバッテリを有し、
前記補助装置駆動部は、少なくとも、駆動部、第２の送受信回路、第２の情報処理回路、
第２の充電回路、第２のバッテリ、および第２のセンサを有することを特徴とする補助装置。
【請求項２】
請求項１において、第１の情報処理回路は、第１の増幅回路、第１のＡ／Ｄ変換回路、及び第１の中央演算処理回路を有し、前記第２の情報処理回路は、第２の増幅回路、第２のＡ／Ｄ変換回路、第２の駆動制御回路、及び第２の中央演算処理回路を有することを特徴とする補助装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１のセンサは、前記第１の増幅回路と接続され、
前記第１の増幅回路は、前記第１のＡ／Ｄ変換回路と接続され、
前記第１のＡ／Ｄ変換回路は、前記第１の中央演算処理回路と接続され、
前記第１の送受信回路は、前記第１の中央演算処理回路、および前記第１の充電回路と接続され、
前記第１の充電回路は、前記第１のバッテリと接続され、
前記第１のバッテリは、前記検出部内に電力を供給し、
前記第２の送受信回路は、前記第２の中央演算処理回路と接続され、
前記第２の中央演算処理回路は、前記駆動制御回路、および前記第２のセンサに接続され、
前記駆動制御回路は、前記駆動部と接続され、
前記第２の充電回路は、前記第２のバッテリと接続され、
前記第２のバッテリは、前記補助装置駆動部内に電力を供給することを特徴とする補助装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、
前記第１の送受信回路、および前記第２の送受信回路は、少なくとも、アンテナ、復調回路、復号化回路、論理演算・制御回路、記憶回路、符号化回路、および変調回路を有し、
前記第１の充電回路、および前記第２の充電回路は、整流回路、電流・電圧制御回路、および充電制御回路を有することを特徴とする補助装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
前記第１のバッテリは、前記第１の送受信回路が有するアンテナから前記第１の充電回路が有する整流回路に入力された誘導起電力を用いて充電され、
前記第２のバッテリは、外部電源から前記第２の充電回路が有する整流回路に入力された電力を用いて充電されることを特徴とする補助装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記補助装置駆動部は、前記第２のバッテリおよび前記送受信回路が有するアンテナに接続される発振器を有し、
前記第２のバッテリに蓄えられた電力を無線で前記検出部に送信することを特徴とする補助装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記第１のセンサは、前記補助装置駆動部が有する前記駆動部を制御するための信号を生成するための情報を得るセンサであり、
前記第２のセンサは、前記駆動部が接する下界からの刺激を検知するためセンサであることを特徴とする補助装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、
前記第１のセンサは、神経電位もしくは筋電位を検出するセンサ、または物理的な変位を検出するセンサであることを特徴とする補助装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記物理的な変位を検出するセンサは、圧力センサ、位置センサ、加速度センサ、または歪みセンサであることを特徴とする補助装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項において、
前記第１のセンサは、筋電位電極および不感電極であり、
前記補助装置駆動部は筋電義肢として機能することを特徴とする補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋電位、圧力、神経伝達物質等の生体信号を検出し、四肢のいずれかの機能を代替又は補助する補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切断した四肢の機能を補助する器具として義肢がある。また、人間が作業する事が困難な環境下において、人間の意志に連動する駆動部を遠隔操作することが可能な補助装置がある。
【０００３】
従来の見た目を補う程度であった義肢に対しては、運動機能を持たせる研究がなされている。例えば、筋電義手があり、筋肉を動かすときの筋電位を皮膚表面でセンシングし、その筋電位の変化を信号として用いて義手を動かすことができる（特許文献１乃至３）。
【特許文献１】特開２００６−２３９４４７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４６７５号公報
【特許文献３】特開平１１−１１３８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、義手の駆動には高電圧が必要であり、筋電位を検知する電極と義手を駆動する部分とが電気的に接続されていると、人体に高電圧が流れ込んでしまう危険があった。また、人間の意志に連動する器具を遠隔操作する場合、人間の操作元と人間の意志に連動する器具とがケーブル等で接続されていると、人体に高電圧が流れ込んでしまう危険があると共に、多くのケーブルが必要となり、操作が煩雑で、操作に制限がある。
【０００５】
そこで、本発明は、より高性能で安全な補助装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の補助装置は、検出部および補助装置駆動部を有し、検出部は、少なくとも、第１のセンサ、第１の送受信回路、第１の情報処理回路、第１の充電回路、および第１のバッテリを有し、補助装置駆動部は、少なくとも、駆動部、第２の情報処理回路、第２の送受信回路、第２の充電回路、第２のバッテリ、および第２のセンサを有する。また、本発明の補助装置は、補助装置駆動部に設けられる第２の送受信回路から電磁波を送信、検出部に設けられる第１の送受信回路がその電磁波を受信する。そのときに生じた誘導起電力が検出部に設けられる第１の情報処理回路を介して第１の充電回路に入力され、検出部に設けられる第１のバッテリを充電することを特徴とする。本明細書ではこれらの機能を総称して無線充電手段と記載する。また、本発明の補助装置は、検出部に設けられ第１の送受信回路から第１のセンサによって検出した生体情報の電磁波を送信する。当該電磁波を補助装置駆動部の第２の送受信回路が受信し、第２の情報処理回路によって信号が処理されて、当該処理された信号を元に補助装置駆動部に設けられる駆動部を動作させることを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記第１の情報処理回路は、第１の増幅回路、第１のＡ／Ｄ変換回路、及び第１の中央演算処理回路を有し、第２の情報処理回路は、第２の増幅回路、第２のＡ／Ｄ変換回路、駆動制御回路、及び第２の中央演算処理回路を有する。
【０００８】
また、検出部に設けられる第１のセンサは、装置駆動部が有する前記駆動部を制御するための信号を生成するための情報を得るセンサであり、代表的には生体情報を検知するセンサである。代表例としては、筋電位を検出する筋電位電極及び不感電極を用いることができる。また、神経電位を検出する神経電位検出素子を用いることができる。また、腱の動き、筋表面に生じる圧力、速度、角度等の変位を検出するセンサを用いることができる。変位を検知するセンサとしては、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサ、または歪み抵抗素子を用いることができる。
【０００９】
また、補助装置駆動部に設けられる第２のセンサは、前記駆動部が接する下界からの刺激を検知するためセンサである。
【００１０】
ここで、上記検出部は切除された肢内部に埋め込むことができる。また、生体信号を検出する部分に巻き付けるようにして体外に装着することも可能である。
【００１１】
補助装置駆動部は切除された肢先端に固定される。また、補助装置駆動部は遠隔操作用の補助装置の駆動部であってもよい。
【００１２】
また、検出部に設けられる第１の送受信回路、および補助装置駆動部に設けられる第２の送受信回路は、少なくとも、アンテナ、復調回路、復号化回路、論理演算・制御回路、記憶回路、符号化回路、および変調回路を有する。また、検出部に設けられる第１の充電回路は、検出部に設けられる第１の送受信回路が有するアンテナに生じた誘電起電力を入力する整流回路、電流・電圧制御回路、および充電制御回路を有し、補助装置駆動部に設けられる第２の充電回路は、外部電源を入力する整流回路、電流・電圧制御回路、および充電制御回路を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の補助装置において、検出部が有する第１のセンサは、第１の増幅回路と接続し、第１の増幅回路は、第１のＡ／Ｄ変換回路と接続する。また、第１のＡ／Ｄ変換回路は、検出部に設けられる第１の中央演算処理回路と接続し、検出部に設けられる第１の送受信回路は、検出部に設けられる第１の中央演算処理回路、および検出部に設けられる第１の充電回路と接続する。検出部に設けられる第１の充電回路は、検出部に設けられる第１のバッテリと接続し、検出部に設けられる第１のバッテリは、検出部内部に電力供給する。
【００１４】
また、補助装置駆動部に設けられる第２の中央演算処理回路は、駆動制御回路および第２のセンサと接続し、駆動制御回路は駆動部と接続する。また、補助装置駆動部に設けられる第２の送受信回路は、補助装置駆動部に設けられる第２の中央演算処理回路、および補助装置駆動部に設けられる第２の充電回路と接続し、補助装置駆動部に設けられる第２の充電回路は、補助装置駆動部に設けられる第２のバッテリと接続している。補助装置駆動部に設けられる第２のバッテリは、補助装置駆動部内部に電力供給する。
【発明の効果】
【００１５】
検出部に無線充電手段を採用することにより、高電圧部を有する補助装置駆動部と人体に接する検出部が電気的に独立となり、補助装置を使用するときの安全性が向上する。
【００１６】
また、検出部と補助装置駆動部の通信を無線化することにより、接続端子が不要となり、補助装置の駆動部の交換が容易になる。また、補助装置が義肢の場合、肢先端に固定された義肢の交換が容易になる。
【００１７】
また、検出部と補助装置駆動部の通信を無線化することにより、補助装置を遠隔操作することが可能である。このため、人間が進入して作業する事が困難な環境下、例えば宇宙空間や深海などの特殊な環境における作業、危険を伴う作業等を行うために本発明の補助装置を利用することで、人体の安全な場所で補助装置を操作することが可能であるため、人体への安全性を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の補助装置の構成および動作について説明する。
【００２０】
本発明の補助装置１０１は、図１に示すように、検出部１０２と補助装置駆動部１０３とを有する。
【００２１】
はじめに、検出部１０２の各部位について説明する。検出部１０２は、生体信号を検出するセンサ１００、検出した生体信号を増幅する増幅回路１０６、増幅された信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換回路１０７、信号を処理する中央演算処理回路１０８、補助装置駆動部と通信するための送受信回路１０９、アンテナ１１２、これらの回路を駆動するためのバッテリ１１１、およびバッテリ１１１を充電するための充電回路１１０を有する。なお、ここでは、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、及び中央演算処理回路１０８を、情報処理回路１２１と示す。
【００２２】
検出部１０２を人体に固定する方法として、体内に埋め込む、または生体信号を検出する部分に巻き付けるようにして体外に装着する、または補助装置駆動部１０３と人体を接続するソケットに内蔵する等がある。ただし、検出部１０２の固定方法は、上記形態に限定されない。
【００２３】
体内埋め込み型の検出部１０２を用いる場合、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、中央演算処理回路１０８、送受信回路１０９、アンテナ１１２、バッテリ１１１および充電回路１１０をフィルム状のように薄くて柔らかい形態とし、これをシリコンのような生体に安全な材料で被覆することが好ましい。さらに、検出部１０２に露出する必要のある金属は、チタン、白金、金のような生体に安全な材料を用いることが好ましい。この結果、検出部１０２を体内に永久装着することができる。
【００２４】
検出部１０２を上記材料によって形成することで、補助装置駆動部１０３を、成長段階や用途に合わせて交換しながら利用することが容易になる。また、皮膚表面に検出部１０２及び補助装置駆動部１０３の接続部が分離されており、また接続端子等を用いずとも情報の伝達が可能であるため、接続端子が露出されず、補助装置駆動部１０３を外しての入浴、水泳および水作業が可能となる。さらに、皮膚表面に接続端子等を露出させないことによって、腐食、漏電等を防止することが可能であり、また美容面および感染の防止等のメリットをも有する。
【００２５】
センサ１００は、補助装置駆動部が有する駆動部を制御するための信号を生成するための情報を得るセンサであるため、検知する生体信号を検知しやすいところに設けることが好ましい。センサ１００には、複数の検出素子を設けることが好ましい。
【００２６】
補助装置駆動部１０３を制御するために検出する生体信号は、筋電位、脳から発する「体のある部位を動かす」という指令に対応して発生する神経電位、筋や腱の動き、皮膚表面、または体内に生じる圧力、速度、角度の変化等の一つ以上がある。
【００２７】
筋電位を検出するためには、センサ１００の検出素子として筋電位電極を用いる。また、神経電位を検出するためには、センサ１００の検出素子として神経電位検出素子を用いる。また、腱の動き、筋表面、または皮膚表面に生じる圧力や、速度、角度等の変位を検出するためには、センサ１００の検出素子に変位を検知するセンサを用いる。変位を検知するセンサの代表例としては、圧力センサ、位置センサ、加速度センサ、角速度センサ、または歪み抵抗素子である。また、変位を検知する検出素子としてＭＥＭＳを用いることで、微弱な信号をも検出することが可能であり、小型で高感度である。
【００２８】
増幅回路１０６は、センサ１００で検知した信号が入力されると、信号処理に適する電位に増幅する。一般的には、差動増幅を利用する回路で構成される。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路１０７は、増幅回路１０６で生成された信号を、中央演算処理回路１０８で利用可能なデジタル信号に変換する回路である。
【００３０】
検出部１０２に設けられる中央演算処理回路１０８は、Ａ／Ｄ変換された複数のデジタル信号をもとにパターン認識を行い、使用者が必要とする、屈曲、伸展、回内、回外、外転、内転といった補助装置駆動部１０３に備わる関節の一連の動作を決定し、その動作に対応するデジタル信号を出力する。なお、補助装置駆動部１０３において複数の関節動作を同時に実現するため、複数チャンネルの信号を同時に出力できることが好ましい。また、パターン認識は補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５で行ってもよく、この場合、検出部１０２に設けられる中央演算処理回路１０８は不要である。
【００３１】
センサ１００、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、検出部１０２に設けられる中央演算処理回路１０８、送受信回路１０９、及び充電回路１１０は、集積化してＣＭＯＳトランジスタの技術で作ることで小型化できるので、体内に埋め込むのに好適である。またＣＭＯＳトランジスタとして、ｎチャネル型薄膜トランジスタ及びｐチャネル型薄膜トランジスタを用いることで、検出部１０２の薄型化を図ることができるため好適である。
【００３２】
検出部１０２に設けられる送受信回路１０９は、図４（Ａ）に示すように、復調回路２０１、復号化回路２０２、論理演算・制御回路（ロジック回路）２０３、記憶回路２０４、符号化回路２０５、変調回路２０６等の無線通信を行うための回路を有し、補助装置駆動部１０３と無線通信を行う。
【００３３】
さらには、検出部１０２に設けられる送受信回路１０９は、単一チャンネルまたは複数チャンネルのデジタル信号を、補助装置駆動部１０３に設けられる送受信回路１１３へ送信する送信部と、補助装置駆動部１０３に設けられる送受信回路１１３から電磁波または磁界を受信し、充電回路１１０に出力する受信部等を有する。
【００３４】
送信部は、一つの形態として、複数チャンネルのデジタル信号を位相偏移変調し、直交波周波数分割多重方式を用いて、検出部１０２に設けられるアンテナ１１２を通じて補助装置駆動部１０３に設けられるアンテナ１１４へ電磁波を用いて送信する。また、一つの形態として、通信に必要なチャンネル分のコイルアンテナを用いて、電磁誘導方式でデジタル信号を送信することができる。さらには、光を用いて通信を行うことも可能である。このように検出部１０２と補助装置駆動部１０３とを電気的に分離することで利用者の安全性を高めることができる。また、光通信を用いる場合、赤外線などを用い、皮膚を介して通信することも可能である。この場合、筋電位検出部に設けられる送受信回路は皮下近傍に設けられることが望ましい。
【００３５】
また、検出部１０２に設けられるアンテナ１１２は、送信用および受信用のそれぞれを別途有していても良い。若しくは、送信と受信とを一つのアンテナで行う構成とすることもできる。また、当該アンテナは検出部１０２の内部や表面に実装されていても良いし、別途外付けにすることも可能である。また、補助装置駆動部１０３との無線通信に電磁誘導方式を用いる場合は、情報の送受信に必要なチャンネル分のコイルアンテナを設けることができる。また、光を用いて通信を行う場合には、電力生成用の電磁波を受信するための受信用のアンテナを設けると共に、補助装置駆動部１０３を駆動させるための信号を送受信するための発光部及び受光部を設ける。
【００３６】
検出部１０２に設けられる充電回路１１０は、入力された交流電流を直流に変換する整流回路２０７、整流した電力を充電に適した電圧にする電流・電圧制御回路（レギュレータともいう。）２０８、およびバッテリ１１１へ出力する電圧を制御する充電制御回路２０９等を有する（図４（Ｂ）参照）。
【００３７】
ここで、体内へ検出部１０２を埋め込む場合、体内に埋め込む負担を軽減するために、できるだけ検出部１０２は、小型であることが好ましい。この大きさを左右するものの一つがバッテリ１１１である。このバッテリ１１１は、検出部１０２が消費する電力が小さい程小型化できるため、例えば、検出部１０２に設けられる中央演算処理回路１０８が行う情報処理数を減らし、必要な情報処理を補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５で行う構成とすることができる。そのほか、検出部１０２のバッテリ１１１を小さくし、短い時間間隔でこまめに充電する方法を採用することもできる。
【００３８】
さらに、利用者が補助装置駆動部１０３を外した場合には、検出部１０２が停止状態になり、電力をセーブする機能を有することが好ましい。この機能のためには、検出部１０２と補助装置駆動部１０３とが有する各々の送受信回路１０９、１１３が通信可能な距離の範囲内にあるのか否かを判断して検出部１０２の動作を停止させる命令や、補助装置駆動部１０３の方から検出部１０２の動作を停止させる命令を与えることができる構成とすることができる。
【００３９】
検出部１０２の送受信回路１０９は、補助装置駆動部１０３に設けられるアンテナ１１４より送信された電磁波を、検出部１０２に設けられるアンテナ１１２を通じて受信し、得られた交流電流を充電回路１１０へ出力する。例えば、一つの形態として、補助装置駆動部１０３に設けたコイルアンテナより生じる磁束の変化を、検出部１０２に設けたコイルアンテナで受信することで得られる変位電流を充電回路１１０へ出力する構成とすることができる。ただし、この形態に限定されない。
【００４０】
このように、本発明の補助装置１０１が無線通信のための送受信回路、および無線充電手段（ＲＦバッテリ）を有することで、補助装置駆動部１０３、および検出部１０２を電気的に分離することができる。さらには、検出部１０２の導電性部分を露出させないようにすることができる。したがって、本発明の補助装置１０１は、使用者にとって安全であり、さらに防水加工された補助装置とすることができる。
【００４１】
ここで、検出部１０２に設けられるバッテリ１１１は、充電可能な二次電池を使用する事ができる。例えば、集電極、分極性電極、セパレータ、及び電解液を有する電気二重層キャパシタを用いることができる。体内埋め込みで利用する場合、生体に安全な電解液、及び電極を選ぶことが好ましい。なお、図において、バッテリ１１１に接続する矢印により、検出部１０２に含まれる各回路（センサ１００、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、中央演算処理回路１０８、充電回路１１０、送受信回路１０９や他の回路）に電力を供給することを示す。
【００４２】
次に、補助装置駆動部１０３について詳細を述べる。補助装置駆動部１０３は、動作のための駆動部１１７、駆動部１１７を駆動、制御するための駆動制御回路１２０、圧力や温度等を検知するためのセンサ２００、駆動のための制御信号やセンサからの信号等を処理する中央演算処理回路１１５、検出部１０２からの信号を受信するとともに検出部１０２へ充電用の電磁波または磁束を送信するための送受信回路１１３、補助装置駆動部１０３を駆動するためのバッテリ１１９、バッテリ１１９を充電するための充電回路１１８を有する。なお、ここでは、中央演算処理回路１１５、及び駆動制御回路１２０を情報処理回路１２２と示す。
【００４３】
補助装置駆動部１０３は、バッテリ１１９の電力を送受信回路１１３を介して、無線で検出部１０２へ送信する。そのため、送受信回路１１３は検出部１０２の送受信回路１０９の構成の他に、電力送信用の発振器を有することが好ましい。例えば、補助装置駆動部は、第２のバッテリと第２の送受信回路が有するアンテナとの間に接続される発振器を有しており、前記第２のバッテリに蓄えられた電力を無線で前記検出部に送信することができる構成とする。このとき、発振器は第２の送受信回路の一部としても良い。
【００４４】
また、補助装置駆動部１０３は全体を被覆するカバーを有する。補助装置駆動部１０３は、シリコンを用いたソケットによって補助装置または使用者に接続される。または、バンドを用いて補助装置または使用者に固定するなど、周知の方法で固定される。
【００４５】
駆動部１１７は、骨格と関節を有する駆動機構、ワイヤ、スリーブ、ワイヤを押し引きするためのモータまたは人工筋肉等を有する。
【００４６】
駆動制御回路１２０は、補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５からの信号を入力して、駆動部１１７のモータまたは人工筋肉に動作に必要な電流、電圧を生成する。
【００４７】
補助装置駆動部１０３の表面には、外界からの刺激である温度や圧力を検知するセンサ２００が設けられていてもよい。センサ２００には、複数の検出素子を設けることが好ましい。
【００４８】
例えば、検出素子として温度センサを設けることで、補助装置駆動部１０３が触れたものの温度を検知することができる。
【００４９】
また、高温など補助装置の利用上危険な状況な場合には、光や音を用いた警告指示を併用することで補助装置が危険な状況を知ることができる構成とすることもできる。なお、補助装置の利用形態によっては、温度センサを設けない構成とすることも可能である。
【００５０】
また、検出素子として圧力センサを設けることによって、補助装置駆動部１０３に加わる圧力を検出することができる。
【００５１】
このような温度センサや圧力センサ等は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて作られたものを用いることができる。ＭＥＭＳ技術を用いて作成されたセンサは、小型、軽量で、感度が高い。したがって、補助装置駆動部１０３の重量が軽減されるとともに、本物の四肢の動きに近づけることができる。
【００５２】
補助装置駆動部１０３に設けられる送受信回路１１３は、電磁波または磁界を検出部１０２へ送信する送信部と、検出部１０２より送信された電磁波または磁界または光を受信して復調し、デジタル信号に復号化して出力する受信部を有する。
【００５３】
具体的な構成としては、例えば、復調回路、復号化回路、論理演算・制御回路（ロジック回路）、記憶回路、符号化回路、変調回路等の無線通信を行うための回路を有し、検出部１０２と無線通信を行う。
【００５４】
送受信回路１１３の送信部は、検出部１０２のバッテリ１１１を充電するために、アンテナを用いて電磁波を送信する。例えば、電磁誘導方式でコイルアンテナを用いて電力を送信することができる。ただし、この形態に限定されず、電波方式でダイポールアンテナ、パッチアンテナ等を用いることも可能である。
【００５５】
送受信回路１１３の受信部は、一つの形態として、直交波周波数分割多重方式を用いて送信された信号を位相偏移復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号として中央演算処理回路１１５に出力する構成とすることができる。また、通信に必要なチャンネル分のコイルアンテナを用いて、電磁誘導方式で復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号を中央演算処理回路１１５に出力することも可能である。さらには、光信号を復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号を中央演算処理回路１１５に出力する構成とすることもできる。ただし、本発明の補助装置はこれらの形態に限定されず、様々な方式を用いて補助装置駆動部１０３と検出部１０２とが通信を行う構成をとりうることができる。
【００５６】
補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５は、検出部１０２から送信され補助装置駆動部１０３に設けられる送受信回路１１３が受信した生体信号の情報を入力し、この情報をもとにパターン認識を行い、使用者が必要とする、屈曲、伸展、回内、回外、外転、内転といった補助装置駆動部１０３に備わる関節の一連の動作を決定する。
【００５７】
なお、例えば、検出部１０２に設けられる中央演算処理回路１０８でパターン認識を行う場合は、補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５におけるパターン認識は必要ない。
【００５８】
上記のような情報処理により必要な動作が決定したら、動作に対応するモータまたは人工筋肉を作動させるために、駆動制御回路１２０に対して信号を出力する。
【００５９】
さらに、補助装置駆動部１０３に設けられる中央演算処理回路１１５は、パターン認識の学習機能を有していても良い。例えば、検出部１０２に入力される生体信号の大きさと動作結果をもとに学習し、補助装置１０１の使用者に最適なパラメータを割り出して動作するような機能を持たせることができる。
【００６０】
補助装置駆動部１０３に設けられる充電回路１１８は、外部の電源から入力された交流電流を直流に変換する整流回路、整流された電力を充電に最適な値とするための電流・電圧制御回路、およびバッテリ１１９へ供給する電力を制御する充電制御回路等を有する。外部電源から入力された電力は充電回路１１８を介してバッテリ１１９に充電される。このように充電されたバッテリ１１９は、補助装置駆動部１０３全体を駆動させるために、各部への電力供給を行う。
【００６１】
さらに補助装置駆動部１０３に設けられるバッテリ１１９は、外部に設けられた充電機器より送信された電磁波を、補助装置駆動部１０３に設けられるアンテナ１１４を通じて受信し、得られた交流電流を補助装置駆動部１０３に設けられる充電回路１１８へ出力し、それによって補助装置駆動部１０３に設けられるバッテリ１１９を充電する構成とすることもできる。具体的には、外部に設けられた充電機器が有するコイルアンテナより生じる磁束の変化を、補助装置駆動部１０３に設けられるコイルアンテナで受信することで得られる変位電流を、補助装置駆動部１０３に設けられる充電回路１１８へ出力する構成とすることができる。
【００６２】
ここで、補助装置駆動部１０３は、モータや人工筋肉等から構成される駆動部１１７を有することから、大きな電力を必要とする。しかしながら、補助装置駆動部１０３に設けられるバッテリ１１９は、できるだけ軽量のものがよい。
【００６３】
また、補助装置駆動部１０３に外部からコンセントによる給電を行う場合でも、ある程度防水になるよう、コンセントをはずした後にゴムパッキンの付いたふたで閉じる等、カバーをつけられるようにすることが好ましい。
【００６４】
このように、補助装置１０１を耐水性にすることで感電や漏電の危険が無くなり、利用者の生活の質を向上させることが可能となる。
【００６５】
なお、バッテリ１１９は検出部１０２のバッテリ１１１と同様のものを用いることができる。また、図において、バッテリ１１９に接続する矢印により、補助装置駆動部１０３に含まれる各回路（送受信回路１１３、中央演算処理回路１１５、駆動部１１７、充電回路１１８、駆動制御回路１２０、センサ２００や他の回路）に電力を供給することを示す。
【００６６】
本実施の形態で示したように、検出部１０２に無線充電手段（ＲＦバッテリ）を採用することにより、高電圧部を有する補助装置駆動部１０３と人体に接する検出部１０２とが電気的に独立となり、安全性の高い補助装置１０１を提供することができる。また本実施の形態は、検出部１０２と補助装置駆動部１０３の通信を無線化することにより、接続端子が不要となるため、成長段階や必要に応じた交換が容易な補助装置１０１を提供することができる。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の補助装置の代表的形態として筋電義肢の構成および動作について説明する。
【００６８】
本実施の形態の筋電義肢２２１は、図２に示すように、筋電位検出部２２２と義肢駆動部２２３とを有する。
【００６９】
はじめに、筋電位検出部２２２の各部位について説明する。筋電位検出部２２２は、筋電位を検出する筋電位電極１０４、筋電位以外のノイズを検出する不感電極１０５、検出した筋電位を増幅する増幅回路１０６、増幅された信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換回路１０７、信号を処理する中央演算処理回路１０８、義肢駆動部と通信するための送受信回路１０９、アンテナ１１２、上記回路を駆動するためのバッテリ１１１、および当該バッテリを充電するための充電回路１１０を有する。なお、ここでは、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、及び中央演算処理回路１０８を、情報処理回路１２１と示す。
【００７０】
筋電位検出部２２２を人体に固定する方法として、体内に埋め込む、筋電位を検出する部分に巻き付けるようにして体外に装着する、義肢駆動部２２３と人体を接続するソケットに内蔵する等がある。ただし、筋電位検出部２２２の固定方法は、この形態に限定されない。本実施の形態では、義肢駆動部２２３をつなぐ部分（断端）の体内の神経や筋肉の近くに筋電位検出部２２２を埋め込む形態を示す。図３は前腕部で切断された腕に義肢駆動部２２３を埋め込む場合の例である。
【００７１】
このように筋電位検出部２２２を人体に埋め込み、皮膚を介さずに筋電位を検出し、検出した信号をデータ処理することで、小さい信号でも精度高く検出することができ、より複雑な義肢の制御が可能になる。
【００７２】
また、筋電位検出部２２２を体内に貼り付けることで、皮膚表面で筋電位を検出する場合は、検出される筋電位は皮膚に近い複数の筋肉が発生する筋電位を重ね合わせたものとなってしまう。しかし、筋電位検出部２２２を体内に埋め込んだ場合は、特定の筋肉の筋電位を検出することが可能となり、個々の筋肉の情報を総合的に判断した、複雑かつしなやかな義肢の動きを実現できる可能性がある。
【００７３】
さらに、皮膚表面から筋電位を検出する場合、皮膚表面に貼り付けた筋電位電極と皮膚上の汗などの電解質との間に生じる分極電位、電極配線の振動、電極の周囲に存在する蛍光灯、家電製品、工作機器等によるノイズの混入が不可避である。
【００７４】
上記のような埋め込み型の筋電位電極１０４を利用して筋電位を検出する場合、これらの筋電位以外の不要な情報が検出されることを抑制する効果を有し、より高精度に筋電位を検出できる可能性がある。
【００７５】
前記のような体内埋め込み型の筋電位検出部２２２を用いる場合、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、中央演算処理回路１０８、送受信回路１０９、アンテナ１１２、バッテリ１１１および充電回路１１０をフィルム状のように薄くて柔らかい形態とし、これをシリコンのような生体に安全な材料で被覆することが好ましい。さらに、露出する必要のある金属は、チタン、白金、金のような生体に安全な材料を用いることができる。この結果、これらを体内に永久装着することができる。
【００７６】
筋電位検出部２２２を上記材料によって形成することで、義肢駆動部２２３を、成長段階や用途に合わせて交換しながら利用することが容易になる。また、皮膚表面に端子が露出しないので、義肢駆動部２２３を外しての入浴、水泳および水作業が可能となる。さらに、皮膚表面に端子等、筋電位駆動部の一部を露出させないことによって、腐食、漏電等を防止することが可能であり、また美容面および感染の防止等のメリットをも有する。
【００７７】
筋電位電極１０４は、筋肉の腱に近い筋腹に設けることが好ましい。これは、筋電位は筋肉の中央から両端の腱の方向へ向かって発生するためである。
【００７８】
不感電極１０５は、筋電位電極１０４で検出される筋電位に混入するノイズや信号を取り除く機能を有する。筋電位の検出に悪影響を及ぼすこれらのノイズや信号とほぼ同じものを不感電極１０５で検出する必要があるため、不感電極１０５は筋電位を検出しようとする筋肉の付近で、なおかつ筋電位による影響の少ない関節や腱などに設置することが好ましい。
【００７９】
増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、筋電位検出部２２２に設けられる中央演算処理回路１０８、送受信回路１０９、充電回路１１０は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。また、増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、筋電位検出部２２２に設けられる中央演算処理回路１０８は、集積化してＣＭＯＳトランジスタの技術で作ることで小型化できるので、体内に埋め込むのに好適である。またＣＭＯＳトランジスタとして、ｎチャネル型薄膜トランジスタ及びｐチャネル型薄膜トランジスタを用いることで、筋電位検出部２２２の薄型化を図ることができるため好適である。
【００８０】
このように筋電位検出部２２２と義肢駆動部２２３とを電気的に分離することで利用者の安全性を高めることができる。
【００８１】
また、筋電位検出部２２２に設けられるアンテナ１１２は、送信用および受信用のそれぞれを別途有していても良い。若しくは、送信と受信とを一つのアンテナで行う構成とすることもできる。また、当該アンテナは筋電位検出部２２２の内部や表面に実装されていても良いし、別途外付けにすることも可能である。さらに、義肢駆動部２２３との無線通信に電磁誘導方式を用いる場合は、情報の送受信に必要なチャンネル分のコイルアンテナを設けることができる。さらに、光を用いて通信を行う場合には、電力用の電波を受信する受信用のアンテナを設ける。
【００８２】
筋電位検出部２２２に設けられる充電回路１１０及び送受信回路１０９は、実施の形態１に示す充電回路１１０及び送受信回路１０９と同様のものを用いることができる。
【００８３】
このように、本発明の筋電義肢２２１が無線通信のための送受信回路、および無線充電手段（ＲＦバッテリ）を有することで、義肢駆動部２２３、および筋電位検出部２２２を電気的に分離することができる。さらには、導電性部分を露出させないようにすることができる。したがって、本発明の筋電義肢２２１は、使用者にとって安全であり、さらに防水の義肢にすることができる。
【００８４】
筋電位検出部２２２に設けられるバッテリ１１１は、充電可能な二次電池を使用する事ができる。例えば、集電極、分極性電極、セパレータ、及び電解液を有する電気二重層キャパシタを用いることができる。本実施の形態のように体内埋め込みで利用する場合、生体に安全な電解液、及び電極を選ぶことが好ましい。
【００８５】
次に、義肢駆動部２２３について詳細を述べる。義肢駆動部２２３は、動作のための駆動部１１７、駆動部１１７を駆動、制御するための駆動制御回路１２０、圧力や温度等を検知するための各種センサ１１６、駆動のための制御信号やセンサからの信号等を処理する中央演算処理回路１１５、筋電位検出部２２２からの信号を受信するとともに筋電位検出部２２２へ充電用の電磁波または磁束を送信するための送受信回路１１３、義肢駆動部２２３を駆動するためのバッテリ１１９、バッテリ１１９を充電するための充電回路１１８を有する。なお、ここでは、中央演算処理回路１１５、及び駆動制御回路１２０を情報処理回路１２２と示す。
【００８６】
また、義肢駆動部２２３は全体を被覆するカバーを有する。義肢駆動部２２３は、シリコンを用いたソケットによって四肢断端部に接続され、さらにバンドを用いて上肢および下肢に固定するなど、周知の方法で使用者の体に固定されるが、義肢およびその他の部分の動作を妨げないように固定されることが望ましい。
【００８７】
駆動部１１７は、骨格と関節を有する駆動機構、ワイヤ、スリーブ、ワイヤを押し引きするためのモータまたは人工筋肉等を有する。
【００８８】
駆動部１１７が複雑かつしなやかな動きを実現するとともに、義肢使用者に違和感なく利用できるようにするため、駆動機構は実際の手足の駆動を模したものを利用することが望ましい。例えば実際の手足の指部分では、滑液鞘の内部に腱が走行しており、腱はその役割に応じて各指の基節骨、中節骨、末節骨および腱鞘に停止する。そして、各筋肉が伸縮することによって腱が動き、腱に接続された各関節が動くことになる。
【００８９】
これらの仕組みを模するためには、例えば、駆動機構の各指に固定されたケーブルを潤滑されたスリーブ内部に通し、ケーブルをモータまたは人工筋肉によって押し引きすることで、駆動機構の各関節を駆動する、といった手法を利用することができる。
【００９０】
このように、ケーブルを用いて駆動機構の各関節を駆動する構成とすることで各関節にモータを配置する必要がなくなるので、モータの数を減らすと共に、モータの数以上の自由度が実現できる。これにより消費電力の低減ならびに重量の低減を実現できる。
【００９１】
また、人工筋肉は、高分子でできたアクチュエータを用いることができる。人工筋肉を用いることで、モータを用いるよりもさらに消費電圧の低減ならびに重量の低減を実現できる。さらに、モータおよび人工筋肉は、耐久性、信頼性に優れたものを用いることが望ましい。
【００９２】
義肢駆動部２２３の表面には、外界からの刺激である温度や圧力を検知するセンサ１１６が設けられてもよい。
【００９３】
例えば、温度センサは、義肢駆動部２２３が触れたものの温度を検知することができる。さらに、ヒータを用いて四肢断端部などの皮膚表面で感覚を再現する、感覚神経に対して適当な刺激を与える、などの方法で、筋電義肢２２１の使用者が義肢駆動部２２３周囲の温度を知ることができる構成とすることも可能である。
【００９４】
また、高温など義肢利用上危険な状況な場合には、光や音を用いた警告指示を併用することで義肢使用者が危険な状況を知ることができる構成とすることもできる。なお、義肢の利用形態によっては、温度センサを設けない構成とすることも可能である。
【００９５】
また、圧力センサを設けることによって、義肢駆動部２２３に加わる圧力を検出することができる。一般的に人間が、手で掴む、つまむといった動作を行う場合、掴もうとする物体の固さや弾力性を、視覚や経験等を通じて予測し、手指に加えるべき力の強さを決定する。さらに物に触れているのかどうか、どの程度の力を物に加えているのか、といった情報を手指の触覚、すなわち圧力で常にフィードバックしながら筋肉を動かしている。
【００９６】
義肢駆動部２２３では、一つの形態として、圧力センサで得た情報をもとに感覚神経を刺激することで、義肢使用者に触覚情報を与える構成とすることができる。また、義肢使用者の動作パターンに応じて、把持などの動作時の把持力の過不足を調整する構成にすることも可能である。この場合、調整量は義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５によって決定される。ただし、この形態に限定されず、例えば筋電位検出部２２２に設けられる中央演算処理回路１０８等によってなされても良い。
【００９７】
このような温度センサや圧力センサ等は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて作られたものを用いることができる。ＭＥＭＳ技術を用いて作成されたセンサは、小型、軽量で、感度が高い。したがって、義肢駆動部２２３の重量が軽減されるとともに、細い指の実現を可能とし本物の手足の動きに近づけることができる。
【００９８】
義肢駆動部２２３に設けられる駆動制御回路１２０、送受信回路１１３、充電回路１１８、バッテリ１１９は、実施の形態１と同様に用いることができる。
【００９９】
送受信回路１１３の受信部は、一つの形態として、直交波周波数分割多重方式を用いて送信された信号を位相偏移復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号として中央演算処理回路１１５に出力する。また、通信に必要なチャンネル分のコイルアンテナを用いて、電磁誘導方式で復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号を中央演算処理回路１１５に出力することも可能である。さらには、光信号を復調、復号し、複数チャンネルのデジタル信号を中央演算処理回路１１５に出力する構成とすることもできる。ただし、本発明の筋電義肢はこれらの形態に限定されず、様々な方式を用いて義肢駆動部２２３と筋電位検出部２２２とが通信を行う構成をとりうることができる。
【０１００】
送受信回路１１３の義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５は、筋電位検出部２２２から送信され義肢駆動部２２３に設けられる送受信回路１１３が受信した筋電位情報を入力し、この情報をもとにパターン認識を行い、装着者が必要とする、屈曲、伸展、回内、回外、外転、内転といった義肢駆動部２２３に備わる関節の一連の動作を決定する。
【０１０１】
ここで例えば、筋電位検出部２２２に設けられる中央演算処理回路１０８でパターン認識を行う場合は、義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５におけるパターン認識は必要ない。
【０１０２】
上記のような情報処理により必要な動作が決定したら、動作に対応するモータまたは人工筋肉を作動させるために、駆動制御回路１２０に対して信号を出力する。
【０１０３】
また、義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５は、義肢駆動部２２３に設けられた温度センサや圧力センサ等のセンサ１１６からの情報を入力し、掴む、つまむといった義肢使用者の意志をパターン認識の結果より判断して、必要に応じてモータまたは人工筋肉の発生する力を調整する。
【０１０４】
さらに、義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５は、パターン認識の学習機能を有していても良い。例えば、筋電位検出部２２２に入力される筋電位の大きさと動作結果をもとに学習し、義肢使用者に最適なパラメータを割り出して動作するような機能を持たせることができる。
【０１０５】
義肢駆動部２２３に設けられる充電回路１１８は、外部の電源から入力された交流電流を直流に変換する整流回路、整流された電力を充電に最適な値とするための電流・電圧制御回路、およびバッテリ１１９へ供給する電力を制御する充電制御回路等を有する。外部電源から入力された電力は、充電回路１１８を介してバッテリ１１９に充電される。このように充電されたバッテリ１１９は、義肢駆動部２２３全体を駆動させるために、各部への電力供給を行う。
【０１０６】
さらに義肢駆動部２２３に設けられるバッテリ１１９は、外部に設けられた充電機器より送信された電磁波を、義肢駆動部２２３に設けられるアンテナ１１４を通じて受信し、得られた交流電流を義肢駆動部２２３に設けられる充電回路１１８へ出力し、それによって義肢駆動部２２３に設けられるバッテリ１１９を充電する構成とすることもできる。具体的には、外部に設けられた充電機器が有するコイルアンテナより生じる磁束の変化を、義肢駆動部２２３に設けられるコイルアンテナで受信し、当該受信した変位電流を義肢駆動部２２３に設けられる充電回路１１８へ出力する構成とするこができる。
【０１０７】
義肢駆動部２２３は、モータや人工筋肉等から構成される駆動部１１７を有することから、大きな電力を必要とする。しかしながら、義肢駆動部２２３に設けられるバッテリ１１９は、できるだけ軽量のものがよい。
【０１０８】
体内へ埋め込まれる筋電位検出部２２２は、体内に埋め込む負担を軽減するために、できるだけ小型であることが好ましい。この大きさを左右するのがバッテリ１１１である。このバッテリ１１１は、筋電位検出部２２２が消費する電力が小さい程小型化できるため、例えば、筋電位検出部２２２に設けられる中央演算処理回路１０８が行う情報処理数を減らし、必要な情報処理を義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５で行う構成とすることができる。そのほか、筋電位検出部２２２のバッテリ１１１を小さくし、短い時間間隔でこまめに充電する方法を採用することもできる。
【０１０９】
さらに、利用者が義肢駆動部２２３を外した場合には、筋電位検出部２２２が停止状態になり、電力をセーブする機能を有することが好ましい。この機能のためには、筋電位検出部２２２と義肢駆動部２２３とが有する各々の送受信回路１０９、１１３が通信可能な距離の範囲内にあるのか否かを判断して筋電位検出部２２２の動作を停止させる命令や、義肢駆動部２２３の方から筋電位検出部２２２の動作を停止させる命令を与えることができる構成とすることができる。このように、筋電義肢２２１を耐水性にすることで感電や漏電の危険が無くなり、筋電義肢２２１を装着したままで入浴や水泳、汗のかくスポーツ等を行うことができ、利用者の生活の質を向上させることが可能となる。
【０１１０】
ここで駆動部１１７の一形態及び動作方法について、図２、１１〜１４を用いて示す。
【０１１１】
図２に示すように、筋電位検出部２２２の筋電位電極１０４で検出した電位を増幅回路１０６で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路１０７でデジタル信号に変換した後、中央演算処理回路１０８で義肢駆動部２２３に備わる関節の一連の動作を決定し、その動作に対応するデジタル信号を出力する。送受信回路１０９は当該デジタル信号を変調し、筋電位検出部２２２に設けられるアンテナ１１２を通じて義肢駆動部２２３に設けられるアンテナ１１４へ、電磁波を用いて送信する。
【０１１２】
義肢駆動部２２３は、筋電位検出部２２２から送信された信号をアンテナ１１４を介して送受信回路１１３で受信する。その後、中央演算処理回路１１５に、筋電位検出部２２２から送信され送受信回路１１３が受信した筋電位情報を入力し、この情報をもとにパターン認識を行い、使用者が必要とする、屈曲、伸展、回内、回外、外転、内転といった義肢駆動部２２３に備わる関節の一連の動作を決定する。駆動制御回路１２０は、義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５からの信号により、駆動部１１７のモータまたは人工筋肉に動作に必要な電流、電圧を生成する。当該電流、電圧により駆動部１１７を駆動させる。
【０１１３】
駆動部１１７は、骨格、関節機構、駆動機構を有する。また、駆動部を保護するために保護カバーを有していてもよい。
【０１１４】
骨格は人間の骨に相当する。
【０１１５】
関節機構は人間の関節に相当する。このため、関節機構は骨格と骨格の間に設けられる。（骨格の端部が関節機構として機能する場合もある。）
【０１１６】
駆動機構は人間の筋肉に相当する。これはモータ、または人工筋肉を動力源として用いる。モータまたは人工筋肉の動きの量や速さは駆動制御回路１２０によって制御される。本実施の形態では、主にモータを用いて駆動部を駆動させる説明を行う。
【０１１７】
保護カバーは、美容、防塵、防水、絶縁などの目的でシリコンゴムを用いてもよい。また、軽量化のためにプラスチックを用いることもでき、目的に応じてこれらを使い分けることも可能である。
【０１１８】
まず、駆動部１１７の構成を簡単なモデル図１１〜１４を用いて説明する。ここで、駆動部１１７は、ものを挟むための開閉機構を有するモデルである。図１１は駆動部１１７の斜視図であり、図１２は駆動部１１７の上面図であり、図１３は関節機構の図である。
【０１１９】
図１１及び図１２に示すように、駆動部１１７は、可動骨格３１１、固定骨格３１２、ワイヤ３１３ａ、３１３ｂ、および、駆動部３１６を有する。また、可動骨格３１１と固定骨格３１２は、各々の端部が互いに組み合わさって可動できるよう関節機構３１９を有する。（したがって、この場合は骨格の一部が関節機構を構成している。）そして、駆動部は駆動機構および関節機構により、固定骨格３１２に対して可動骨格３１１が開閉するように駆動する。
【０１２０】
図１１及び図１３に示すように、関節機構３１９は、可動骨格３１１と固定骨格３１２とが蝶番のように組み合わさって設けられる。したがって可動骨格と固定骨格の端部にはそれぞれ可動骨格側関節穴３２１、および固定骨格側関節穴３２２が設けられ、関節機構はそれらの関節穴に通されるピン３２３を有する。関節機構をこのような構造にすることによって１軸性の動作（開閉動作）を実現できる。
【０１２１】
また、図１２（Ａ）に示すように可動骨格３１１はワイヤ取り付け具３１４を有し、可動骨格３１１および固定骨格３１２は、内部にワイヤを通すためのワイヤ引き通し管３１７、３１８を有する。しかし、ワイヤを骨格の内部ではなく外部に設けて駆動させることも可能であり、その場合はワイヤ引き通し管は不要である。また、その場合は、ワイヤ取り付け具も骨格外部に設けられていて良い。本実施の形態では、ワイヤを骨格内部に設ける例を示す。
【０１２２】
ワイヤ取り付け具３１４は、可動骨格３１１が挟む動作をするときの内側と、その反対の面である外側とに設けられている。（人体を構成する筋に例えるならば、開閉動作（＝屈伸動作）を行うための屈筋および伸筋の停止位置に、ワイヤ取り付け具３１４が設けられる。）
【０１２３】
本例では、駆動部３１６は二本のワイヤ３１３ａ、３１３ｂを有し、各々のワイヤ３１３ａ、３１３ｂは上記二つのワイヤ取り付け具３１４に固定されている。さらに可動骨格３１１および固定骨格３１２は二本のワイヤ３１３ａ、３１３ｂを通すためのワイヤ引き通し管３１７、３１８を有する。可動骨格３１１のワイヤ取り付け具３１４に固定されたワイヤ３１３ａ、３１３ｂは、関節機構を介して固定骨格３１２内に通され、駆動部３１６に接続する。
【０１２４】
駆動部３１６は、図１２（Ｂ）に示すように、プーリー（滑車）３３１、ばね３３２、歯車３３３、ウォームギア３３４、モータ３３５等を有する。ここで、駆動機構が設けられる場所は限定されないが、本実施の形態では固定骨格３１２内に駆動部３１６が設けられている例を示す。このように駆動機構を骨格内に納めることによって駆動部３１６の小型化を図ることができる。
【０１２５】
可動骨格３１１、固定骨格３１２を通ったワイヤ３１３ａ、３１３ｂはそれぞれプーリー（滑車）３３１の周囲に巻かれ、ワイヤ３１３ａ、３１３ｂ端部は、ばね３３２に接続され、ばね３３２は固定骨格３１２内部に固定されている。（人体を構成する筋に例えるならば、屈筋および伸筋の起始部に固定される。）
【０１２６】
図１２（Ｂ）においては、ワイヤ３１３ｂがプーリー３３１に巻かれている図を示したが、ワイヤ３１３ａも同様に別のプーリー３３１に巻かれている。
【０１２７】
ばね３３２はその張力によってワイヤ３１３ａ、３１３ｂのたるみ、強く引っ張られることを防いでいる。したがって、単純な動作を行う駆動部でよい場合にはバネを必要とせず、プーリーに巻かれたワイヤの端は直接固定骨格３１２に固定されていても良い。しかしながら、バネを介してワイヤを固定することで、屈曲や伸展動作に「あそび」を与えることができ、より良好な動きを実現することができる。
【０１２８】
プーリー（滑車）３３１は歯車３３３に固定されており、歯車３３３はウォームギア３３４と噛み合っている。ウォームギア３３４はモータ３３５に固定されている。これらによってモータ３３５の回転がプーリー（滑車）３３１の回転へと伝わり、ワイヤ３１３ａ、３１３ｂを引っ張ったり弛めたりすることができる。
【０１２９】
上記のような構成を有する駆動機構によって２本のワイヤを別々に引くことで可動骨格３１１を動かすことができる。例として、図１４に示すように、内側のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤ３１３ｂを引くと、可動骨格３１１は固定骨格３１２側に接するように、つまり挟む動作をするように動く。そして、外側のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤ３１３ａをひくと可動骨格３１１は固定骨格３１２から離れるように、つまり開く動作をするように動く。
【０１３０】
このとき、動作に係わらない方のワイヤ、すなわち引かないワイヤは弛めておく必要がある。例えば、内側のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤ３１３ｂを引いて挟む動作をする場合には、外側のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤ３１３ａが挟む動作を邪魔しない程度に弛める必要がある。そのため、本実施の形態では一つの動作を行う場合にも二本のワイヤの引き、および弛みを制御する必要がある。
【０１３１】
ここで、図のように駆動部３１６が横向きに固定され、可動骨格３１１が重力と反対方向に開き、開く力を加えなければ閉じてしまうような構造を有するのであれば、開くためのワイヤ（外側のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤ）のみにすることができる。
【０１３２】
これは、重力を利用する構造に限らず、関節機構を利用して二つの骨格が常に挟む動作（閉じる動作）を行う構造とし、可動骨格が開くか、または、開かない（つまり閉じる）かどちらかの構成にすることで実現できる。
【０１３３】
このように、一軸の動作を行う場合には、二本のワイヤを用いて駆動させてもよいが、上記のようにどちらかの動作を固定しておき、それと反対の動作を行うか、または行わない、という動作の構成にすることによって、ワイヤおよび駆動機構を１つにすることができる。したがって、駆動部の構成要素を少なくし、駆動部の小型化、軽量化につなげることができる。
【０１３４】
次に、本発明の補助装置を人間の義肢として使用する場合について説明する。前記駆動部のモデルでは、開く、閉じるといった一軸の単純な動作を行うものであった。しかし、人間の手は、にぎる、つまむ、釦を押すなどの複雑かつ細やかな動作を行う。そこで以下では、本発明の補助装置１０１を、骨格が人体の骨に近い状態に配置された義肢、即ち手足の動きの再現が可能な義肢の駆動部として使用する場合について説明する。
【０１３５】
また、本例では、骨格を人体の骨に近い配置とするため、骨格を構成する各部の配置関係の理解を容易にする目的で、骨格を構成する各部の名称は、「○○骨格」と記載する。なお、骨格を構成する各部の名称「○○骨格」は、人体の骨の名称「○○骨」に相当する。
【０１３６】
駆動部１１７は、上記例と同様に骨格、関節機構、駆動機構、及びワイヤー等を有する。
【０１３７】
まず、上肢を構成する補助装置（義肢）の骨格について説明する。実際の手足では１９の可動する骨を有し、これによって手足の複雑な動作を実現する。本例においても駆動部１１７の手の部分は実際と同様に１９の可動する骨格を有することが望ましい。
【０１３８】
したがって、骨格は図１５に示すように、５本の指を構成する手の骨格４１０（末節骨格４１２、中節骨格４１３、及び基節骨格４１４からなる指骨格４１１、ならびに中手骨格４１５からなる。なお、第一指の指骨格は、末節骨格、および基節骨格の２つからなる。）、及び手の骨格４１０に関節機構を介して接続される義手基部骨格４２０を有する。また、指骨格４１１及び義手基部骨格４２０はカバー４２７で覆われていても良い。また、義肢駆動部２２３と人体を接続するソケット４２８が設けられる。
【０１３９】
これらの骨格は、補助装置の軽量化ならびに軽快な操作性のために、プラスチックやチタンなどの軽量かつ耐久性の高い材料でつくられることが望ましい。しかし、これらの材料に限定されることはない。
【０１４０】
また、手の骨格４１０は、特殊な作業に用いるための特定の機能を提供する場合や、実際の手のように複雑な機能を必要としない場合などは、複数の指に相当する指骨格４１１をひとつの幅の広い骨格にまとめてもよい。たとえば、ミトンの形のように、第二指から第四指までの指骨格および中手骨格を一つにまとめ、第一指のみを独立させた構成とすることもできる。
【０１４１】
各基節骨格４１４および中手骨格４１５は、図１５に示すように、各指骨および中手骨に準ずる長さと直径からなる円柱形の形状を有する。実際の指は先になる程細くなっているので、これらの各骨格は先に行く程細くなる円柱形を有することが望ましい。
【０１４２】
そして、各指骨格および中手骨格の両端は、隣り合う骨格との関節機構をなすために、上記例で示した蝶番構造を有する。なお、末節骨格の先端には関節機構は設けない。（図面では、指骨等の関節機構は省略する。）このように、各指骨格および中手骨格間に蝶番構造の関節機構を設けることで、指の屈曲と伸展に該当する動作を行わせることができる。
【０１４３】
また、末節骨格４１２は端部に向かって薄くなる形状を有してもよい。これにより、駆動部１１７の先端（即ち、指先）にセンサを設けるための空隙をつくることとなり、また、実際の指もそのような構造であることから見た目にも良い。
【０１４４】
さらに、中手骨格４１５は義手の掌内部に存在するため、長さは必ずしも中手骨に準ずる必要はない。したがって、中手骨格は中手骨と比較して短めにし、そこに空いた隙間に各指骨格４１１と手根骨格４２２との間の関節機構、および各指骨格４１１を駆動するための駆動機構を設けることができる。ここで、第一指と、第二指乃至第五指とは可動する向き等が異なる。
【０１４５】
したがって、各指骨格４１１と手根骨格４２２との間の関節機構は、第一指の中指骨格と手根骨格との間に設けられる第１の関節機構、および、第二指乃至第五指の中指骨格と手根骨格との間に設けられる第２の関節機構を有する。
【０１４６】
また、第一指は他の指と異なり回転動作を行うことから、第１の関節機構を介して第一指を駆動させる駆動機構を有する。
【０１４７】
また、手を開く動作を行う（詳細には、第２指を第１指側へ、第４指、第５指を第５指外側へ開く動作を行う）駆動機構を設けることができる。これは例えば、指骨格の固定軸、指骨格が自然に開くことを抑えるためのばね、中手骨格に固定された歯車と噛み合っている歯車、および歯車に固定されたモータ等を有して構成することができる。しかし、手の骨格の形状によりこのような手の形状を作り込み、このような駆動機構を設けない構成とすることも可能である。
【０１４８】
次に、義手基部骨格４２０について説明する。補助装置を義手として利用する場合は、義手基部骨格４２０は、図１５に示すように、関節機構４２１に接続される手根骨格４２２、手根骨格４２２に関節機構４２３を介して接続される前腕骨格４２４、および前腕骨格４２４に関節機構４２５を介して接続される上腕骨格４２６を有する。
【０１４９】
実際の手根骨は８または９の骨を有するが、上記の指骨格および中手骨格を用いることで手の動きをほぼ実現できることから、手根骨格４２２は１つの骨格より構成することができる。もちろん、これに限定されず、２以上の複数の骨格を用いて手根骨格４２２を構成してもよい。
【０１５０】
また、実際の前腕骨格は橈骨と尺骨の二つの骨を有することで回内・回外運動等が可能であるが、駆動部１１７ではそれを関節機構や駆動機構で補うことができるため、前腕骨格４２４は１つの骨格で構成することができる。
【０１５１】
また、本例では、駆動部１１７が上腕骨格４２６までを有する構成を示したが、義肢利用者が前腕よりも先しか必要のない場合、当然のことながら上腕骨格は不要である。
【０１５２】
次に駆動部１１７の関節機構について説明する。関節は機能に応じて１軸性の蝶番関節、２軸性の鞍関節、３軸性の手根関節等がある。実際の手は、第２指から第５指までの全ての関節、および第一指の指関節は屈伸の１軸運動であるため、それらの骨格間には蝶番構造の関節機構が設けられる。
【０１５３】
しかし、第１指の根元の関節（第一指の中手骨と手根骨との間の関節）は他の指とは異なり、蝶番関節の動きに直交する動きを加えた２軸性の鞍関節を有する。したがって、第一指の中手骨格と手根骨格との間の関節機構は、これに準じた関節として上部に蝶番関節、下部にそれと直交する蝶番関節、または回転構造の関節機構を有することで実際の第１指同様の動きを実現する。このような多軸性の動きを有する関節構造は、手根骨格４２２と前腕骨格４２４との間の関節機構４２３、および前腕骨格４２４と上腕骨格４２６との間の関節機構４２５においても同様である。
【０１５４】
各骨格は、中に通されたワイヤを引く（または弛める）ことで関節の動きを実現する。以下ではワイヤの走行ならびにワイヤの動力源について説明する。
【０１５５】
末節骨格４１２は、図１２で示した可動骨格３１１のように、内部にワイヤを通すための二つのワイヤ引き通し管を有し、末節骨格４１２内部の中央部付近においてワイヤを固定するワイヤ取り付け具を有する。ワイヤ取り付け具は、図１２で示した可動骨格３１１で示したように、手のひら側と手の甲側にそれぞれ設けられている。（人体で例えるならば、屈筋と伸筋の停止部にワイヤ取り付け具が設けられる。）
【０１５６】
中節骨格４１３も、末節骨格４１２と同様に、二つのワイヤ引き通し管およびワイヤ取り付け具を有する。しかし、中節骨格４１３の伸展は末節骨格４１２の伸展に代替することが可能であるため、中節骨格４１３は屈筋側の筋停止部に対応する場所のみにワイヤ取り付け具を有する構成とすることも可能である。
【０１５７】
また、基節骨格４１４および中手骨格４１５は各指の複雑な動きを実現するために、三つのワイヤ引き通し管およびワイヤ取り付け具を有する。このように、各々の骨格に固定された複数のワイヤは、各指骨格および中手骨格４１５に設けられたワイヤ引き通し管を通じ、駆動機構に接続される。
【０１５８】
図１２で示した可動骨格３１１と同様に、駆動機構に接続された各ワイヤはプーリー（滑車）によって巻き取られ、その端はばねと接続し、ばねは中手骨格４１５または手根骨格４２２の内部またはその近辺に固定される。（人体で例えるならば、各筋の起始部またはその近辺に固定される。）また、図１２で示した可動骨格３１１と同様に、ばねのない構造としてもよい。そして、プーリーは歯車に固定されており、歯車はウォームギアと噛み合っている。ウォームギアはシャフトを介してモータに固定されている。これらによってモータの回転がプーリーの回転へと伝わり、ワイヤを引っ張ったり弛めたりすることができる。
【０１５９】
そして、屈筋停止部の位置のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤを引くと各指は屈曲する。また、伸筋停止部の位置のワイヤ取り付け具に固定されているワイヤを引くと各指は伸展する。このワイヤの取り付け構造は、義手基部骨格を駆動する場合も同様である。
【０１６０】
また、第１指の中手骨格は、ものをつまむなどの動作を行うために回転する必要がある。第１指の中手骨格と手根骨格４２２との間に回転構造の関節機構を設ける場合には、それを駆動する駆動機構は回転軸を有し、回転軸のピンがモータ軸受けに設けられた溝と噛み合うことで固定する。駆動機構がこのような構造を有することで、より人体の回転の動きに近い動作を実現することができる。これは、他の多軸関節を有する骨格についても同様である。
【０１６１】
このように、各骨格の間に設けられた関節機構と各骨格を駆動させる駆動機構を複雑に組み合わせることによって、義手としての機能を有する補助装置を動かすことができる。
【０１６２】
ここで、歯車やウォームギアはできるだけバックラッシの少ない機構が望ましい。（ここで、バックラッシとは、機械を扱うときのねじや歯車などの間の隙間のことである。この隙間があるためにねじや歯車は自由に動くことができる。しかし、ある方向に回転していたものを逆の方向に回転させたとき、バックラッシがあることによって寸法のずれが生じることがある。）バックラッシを軽減するため、歯車の歯を、回転するローラとしたものを用いても良い。また、モータは位置精度が高いものが望ましく、例えば、ステッピングモータを用いても良い。
【０１６３】
また、本例では、骨格内にワイヤを通し、それを引いたり弛めたりすることにより駆動する駆動部１１７の例を示した。しかし、本発明の補助装置１０１はこの例のみに限定されない。例えば、各骨格を動かすためのワイヤは、骨格の表面に設けることも可能である。さらには、骨格を動かすために人工筋肉を用いることも可能である。人工筋肉とは、電気刺激や圧力等の刺激を受けて収縮し、人間の筋肉と同じような動きをする。例えば、電圧を印加することによって収縮する導電性高分子等によってつくられる。上記例において、駆動機構およびワイヤをこの人工筋肉に置き換えることができる。人工筋肉は人間の筋肉と同様に起始部またはその近辺から停止部へ固定すればよい。
【０１６４】
また、駆動制御回路１２０は、図２に示す義肢駆動部２２３に設けられる中央演算処理回路１１５より出力された信号を受け、駆動機構や人工筋肉の動きを制御する。具体的には、図１５に示す駆動機構が有するモータや人工筋肉を駆動させるために必要な電流および電圧を生成する。
【０１６５】
次に、下肢を構成する補助装置（義肢）の骨格について説明する。
【０１６６】
上肢では、第１指及至第５指と記載したが、下肢では第１趾及至第５趾と称する。第１趾及至第５趾は、第１指及至第５指を構成する骨格と同様に、指骨格および中足骨格を有し、中足骨格は関節機構を介して足根骨格と接続する。足根骨格は関節機構を介して下腿骨格と接続し、下腿骨格は関節機構を介して大腿骨格と接続する。
【０１６７】
実際の下腿骨は脛骨と腓骨の二つの骨を有するが、駆動部を構成する下腿骨格は１つの骨格で構成することができる。また、本例では、駆動部が大腿骨格までを有する構成を示したが、義肢利用者が下腿骨格よりも先しか必要のない場合、当然のことながら大腿骨格は不要である。
【０１６８】
さらに、下肢は上肢と同様の骨を有するが、上肢ほど複雑な動きをしないために、下腿を構成する骨格はまとめて一つにし、構造を単純化することができる。例えば、足根骨格は（手根骨格と同様）、一つの骨格で形成することが可能である。また、中足骨格も同様に一つの骨格で形成しても良い。
【０１６９】
しかし、中足骨や足根骨の骨間には複数の関節が存在しており、起立や歩行時のバランス維持のために重要な働きをしていると考えられている。よって、補助装置を下肢の義肢として構成する場合には、中足骨格や足根骨格が複数の骨格から形成され、実際の骨の動きを再現できる構成であってもよい。
【０１７０】
また、下肢の駆動は上肢と同様に、ワイヤとワイヤを引いたり弛めたりする駆動機構、および各骨格間に設けられる関節機構によって実現することができる。主要な筋の動きを代替するワイヤは、その一端が筋の停止部に固定され、もう一端は駆動機構を介して筋の起始部に固定される。そして、各骨格間に設けられる関節機構は、各関節に対応して、一軸乃至三軸の関節機構を有する。
【０１７１】
これによって、上肢または下肢の義肢として機能する筋電義肢２２１を提供することができる。
【０１７２】
本実施の形態で示したように、筋電位検出部２２２に無線充電手段（ＲＦバッテリ）を採用することにより、義肢駆動部２２３のバッテリで充電した電力を無線で筋電位検出部２２２に供給することができるため、高電圧部を有する義肢駆動部２２３と人体に接する筋電位検出部２２２とが電気的に独立となり、安全性の高い筋電義肢２２１を提供することができる。また、本発明は、筋電位検出部２２２と義肢駆動部２２３の通信を無線化することにより、端子不要の接続が可能となるため、成長段階や必要に応じた交換が容易な筋電義肢２２１を提供することができる。
【０１７３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２とは異なる補助装置の利用形態を説明する。本実施の形態では、検出部及び補助装置駆動部の距離が離れていたとしても、補助装置駆動部の遠隔操作が可能な形態について、図１及び図５を用いて説明する。
【０１７４】
使用者の四肢に検出部１０２を設ける。また、遠隔操作が可能な駆動装置（ロボット）の四肢に補助装置駆動部１０３を設ける。検出部１０２のセンサで四肢の動きを生体信号として検出する。次に当該性体信号を検出部内の増幅回路１０６、Ａ／Ｄ変換回路１０７、及び中央演算処理回路１０８で処理する。当該処理された信号を送受信回路１０９からアンテナ１１２を介して、補助装置駆動部１０３へ送信する。
【０１７５】
補助装置駆動部１０３は、検出部１０２から送られた信号をアンテナ１１４を介して送受信回路１１３で受信する。送受信回路１１３で受信した信号を、実施の形態１と同様に中央演算処理回路１１５、駆動制御回路１２０で処理して、駆動部１１７を駆動することができる。
【０１７６】
また、補助装置駆動部１０３が外部電源または電池から得た電力を検出部１０２に供給することができる。具体的には、補助装置駆動部１０３が外部電源または電池から得た電力を、補助装置駆動部１０３の送受信回路１１３、アンテナ１１４を介して、検出部１０２へ送信する。
【０１７７】
検出部１０２は、補助装置駆動部１０３から送られた信号をアンテナ１１２を介して送受信回路１０９で受信する。送受信回路１０９で受信した信号を、充電回路１１０で実施の形態１と同様に処理して、バッテリ１１１を充電することができる。
【０１７８】
また、バッテリ１１１で充電された電力を検出部１０２に設けられる回路を動作させるため供給する。このため、検出部１０２は、外部電源からのコード、補助装置との信号のやり取りや電力搬送のために必要なコード等が不要で、コードレス化が可能である。この結果、検出部１０２の使用が容易となる。
【０１７９】
さらには、検出部１０２が有するセンサ１００の検知精度を高め、また、センサ１００から得た情報を精密に処理し、さらには補助装置駆動部１０３に感度の高い様々な種類のセンサを設けることによって、補助装置駆動部１０３の動きを精度高く制御することができる。さらに、検出部１０２と補助装置駆動部１０３との距離が離れていたとしても、通信中継機を用いることによって補助装置駆動部１０３の遠隔操作を可能にすることができる。
【０１８０】
以上により、本発明の補助装置１０１の補助装置駆動部１０３をロボットの四肢の一部または全部と、検出部１０２を操作する人体に設けることで、補助装置駆動部１０３を遠隔操作することができる。さらには、宇宙空間や深海などの特殊な環境における作業、危険を伴う作業等を行うために、当該補助装置駆動部１０３をロボットとして利用することができる（図５参照）。
【０１８１】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１８２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至３で示した補助装置の検出部の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。補助装置の検出部は半導体基板やＳＯＩ基板を用いた電界効果トランジスタで作製することもできるが、本実施の形態においては、アンテナ、充電回路、送受信回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に一度にアンテナ、充電回路、送受信回路、中央演算処理回路、増幅回路等を形成し、充電回路、送受信回路を構成するトランジスタを薄膜トランジスタとすることで、小型化を図ることができるため好適である。
【０１８３】
まず、図６（Ａ）に示すように、基板１９０１の一表面に絶縁膜１９０２を介して剥離層１９０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜１９０４と半導体膜１９０５（例えば、非晶質珪素を含む膜）を積層して形成する。なお、絶縁膜１９０２、剥離層１９０３、絶縁膜１９０４および半導体膜１９０５は、連続して形成することができる。
【０１８４】
なお、基板１９０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板（例えばステンレス基板など）、セラミック基板、Ｓｉ基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層１９０３は、絶縁膜１９０２を介して基板１９０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１９０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。
【０１８５】
また、絶縁膜１９０２、絶縁膜１９０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜１９０２、１９０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜１９０２は、基板１９０１から剥離層１９０３又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜１９０４は基板１９０１、剥離層１９０３からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜１９０２、１９０４を形成することによって、基板１９０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層１９０３から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板１９０１として石英を用いるような場合には絶縁膜１９０２、１９０４を省略してもよい。
【０１８６】
また、剥離層１９０３は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素または当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種薄膜成膜方法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気化または一酸化二窒素雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化または一酸化二窒素雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタリング法やＣＶＤ法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。また、この場合、タングステンの酸化物は、ＷＯｘで表され、Ｘは２〜３であり、Ｘが２の場合（ＷＯ２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ３）などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたＸの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。他にも、例えば、金属膜（例えば、タングステン）を形成した後に、当該金属膜上にスパッタリング法で酸化珪素等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物（例えば、タングステン上にタングステン酸化物）を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
【０１８７】
また、半導体膜１９０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、１０〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。
【０１８８】
次に、半導体膜１９０５にレーザ光を照射して結晶化を行う。なお、レーザ光の照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により半導体膜１９０５の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、図６（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆを形成し、当該半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆを覆うようにゲート絶縁膜１９０６を形成する。
【０１８９】
なお、ゲート絶縁膜１９０６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜１９０６を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。
【０１９０】
結晶性半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆの作製工程の一例を以下に簡単に説明する。非晶質構造を有する半導体層を公知の手段（スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶性半導体層をフォトマスクとして用いてレジストマスクを形成した後、所望の形状にエッチングして、結晶性半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆを形成する。
【０１９１】
なお、結晶化に用いるレーザ発振器としては、連続発振型のレーザービーム（ＣＷレーザービーム）やパルス発振型のレーザービーム（パルスレーザービーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザーなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものが挙げられる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。なお、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Ａｒイオンレーザー、またはＴｉ：サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作やモード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。
【０１９２】
また、非晶質構造を有する半導体層の結晶化処理としてＳＬＳ方式（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いてもよい。ＳＬＳ法は、パルス発振のエキシマレーザー光を、スリット状のマスクを介して、試料に照射するものである。具体的には、１ショット毎に、試料とレーザ光の相対位置をスーパーラテラル成長による結晶長さ程度ずらして結晶化を行うことで、人工的に制御したスーパーラテラル成長による結晶を連続的に形成させる方法である。
【０１９３】
また、ゲート絶縁膜１９０６は、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆに対し前述の高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、二酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体膜の表面を酸化又は窒化することができる。
【０１９４】
このような高密度プラズマを用いた処理により、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁膜が半導体膜に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁膜と半導体膜との界面準位密度はきわめて低くすることができる。このような、高密度プラズマ処理は、半導体膜（結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン）を直接酸化（若しくは窒化）するため、形成される絶縁膜の厚さは理想的には、ばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が強くされることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体膜の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。
【０１９５】
なお、ゲート絶縁膜１９０６は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用いても良いし、それにプラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。
【０１９６】
また、半導体膜に対し、連続発振レーザ若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆは、そのビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向（チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向）に合わせてトランジスタを配置し、上記ゲート絶縁膜を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を得ることができる。
【０１９７】
次に、ゲート絶縁膜１９０６上に、第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は、１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、２層構造ではなく、３層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。
【０１９８】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆの上方にゲート電極１９０７を形成する。ここでは、ゲート電極１９０７として、第１の導電膜１９０７ａと第２の導電膜１９０７ｂの積層構造で設けた例を示している。
【０１９９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、ゲート電極１９０７をマスクとして半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、ｐ型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０１５〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆに選択的に導入し、ｎ型を示す不純物領域１９０８を形成する。また、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３の濃度で含まれるように選択的に半導体膜１９０５ｃ、１９０５ｅに導入し、ｐ型を示す不純物領域１９０９を形成する。
【０２００】
続いて、ゲート絶縁膜１９０６とゲート電極１９０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物などの無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極１９０７の側面に接する絶縁膜１９１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１９１０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。
【０２０１】
続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極１９０７および絶縁膜１９１０をマスクとして用いて、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｆにｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｆに選択的に導入し、不純物領域１９０８より高濃度のｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。
【０２０２】
以上の工程により、図６（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｂ、１９００ｄ、１９００ｆとｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃ、１９００ｅが形成される。
【０２０３】
なお、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７及び絶縁膜１９１０と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９１１が形成され、絶縁膜１９１０と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域１９１１の間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｂ、１９００ｄ、１９００ｆも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域１９１１が形成されている。
【０２０４】
また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９０９が形成されている。また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｅも同様にチャネル形成領域及び不純物領域１９０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃ、１９００ｅには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよいし、ｎチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。
【０２０５】
次に、図７（Ａ）に示すように、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ、ゲート電極１９０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９０９、１９１１と電気的に接続する導電膜１９１３を形成する。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜１９１２ａとして窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜１９１２ｂとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜１９１３は、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する。
【０２０６】
なお、絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂを形成する前、または絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂのうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。
【０２０７】
また、導電膜１９１３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１９１３は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン膜と窒化チタン膜バリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜１９１３を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶性半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶性半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
【０２０８】
次に、導電膜１９１３を覆うように、絶縁膜１９１４を形成し、当該絶縁膜１９１４上に、薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１９１３とそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１５ａ、１９１５ｂを形成する。また、薄膜トランジスタ１９００ｂ、１９００ｅのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１９１３とそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１６ａ、１９１６ｂを形成する。なお、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは、上述した導電膜１９１３で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。
【０２０９】
続いて、図７（Ｂ）に示すように、導電膜１９１６ａ、１９１６ｂにアンテナとして機能する導電膜１９１７が電気的に接続されるように形成する。また、アンテナとして機能する導電膜１９１７と同時に導電膜１９１５ａ、１９１５ｂにそれぞれ電気的に接続する導電膜１９３１ａ、１９３１ｂを形成する。ここでは、アンテナとして機能する導電膜１９１７が上記実施の形態で示したアンテナに相当する。また、薄膜トランジスタ１９００ｂ〜１９００ｅが上記実施の形態で示した送受信回路として機能する。また、導電膜１９３１ａ、１９３１ｂは、後の工程においてバッテリと電気的に接続される配線として機能しうる。次に、導電膜１９１７及び導電膜１９３１ａ、１９３１ｂを覆う絶縁膜１９１８を形成する。
【０２１０】
さらには、図示しないがアンテナとして機能する導電膜１９１７を形成する際に、増幅回路１０６に電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜を図２に示す筋電位電極１０４に接続する配線及び不感電極１０５に接続する配線とする。
【０２１１】
導電膜１９１７、１９３１ａ、１９３１ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
【０２１２】
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜１９１７を形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。
【０２１３】
絶縁膜１９１４、１９１８は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。
【０２１４】
次に、図８（Ａ）に示すように、導電膜１９３１ａ、１９３１ｂの表面が露出するように絶縁膜１９１８に開口部１９３２ａ、１９３２ｂを形成する。
【０２１５】
次に、本実施の形態では、レーザ光の照射により薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆ、導電膜１９１７、絶縁膜１９１８等を含む層（以下、「素子形成層１９１９」と記す）に開口部を形成する。
【０２１６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に粘着部材１９２０を貼り付けた後、素子形成層１９１９を基板１９０１から剥離する。ここでは、レーザ光（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆを避けた領域に開口部を形成後、物理的な力を用いて基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離することができる。また、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層１９０３を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を使用する。そうすると、素子形成層１９１９は、基板１９０１から剥離された状態となる。なお、剥離層１９０３は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層１９０３の除去を行った後にも、基板１９０１上に素子形成層１９１９を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層１９１９が剥離された基板１９０１を再利用することによって、コストの削減をすることができる。
【０２１７】
次に、図９（Ａ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、第１のハウジング１９２１を貼り合わせた後、素子形成層１９１９を粘着部材１９２０から剥離する。従って、ここでは粘着部材１９２０として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部１９３２ａ、１９３２ｂを介して導電膜１９３１ａ、１９３１ｂとそれぞれ電気的に接続する導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを選択的に形成する。
【０２１８】
導電膜１９３４ａ、１９３４ｂは、導電膜１９１７と同様の材料及び形成方法を適宜用いることができる。
【０２１９】
なお、ここでは、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離した後に導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを形成する例を示しているが、導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを形成した後に基板１９０１から素子形成層１９１９の剥離を行ってもよい。
【０２２０】
第１のハウジング１９２１は、生物学的に不活性な材料を用いて形成されている。代表的には、チタン、白金、金等の導電性材料からなるハウジングや、有機樹脂またはセラミックス等の絶縁性材料からなるハウジングでもよい。さらには、第１のハウジング１９２１として、上記材料を用いたフィルムであってもよい。第１のハウジング１９２１にフィルムを用いることで、薄型で、軽量で、体になじみやすく凹凸の少ない義肢駆動部２２３を作製することができる。
【０２２１】
また、第１のハウジング１９２１として、静電気等を防止する帯電防止対策を施した材料（以下、帯電防止材料と記す）を用いることもできる。帯電防止材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をハウジングに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止が可能となる。
【０２２２】
次に、図９（Ｂ）に示すように、基板上に複数の素子を形成している場合には、素子形成層１９１９を素子ごとに分断する。分断は、レーザ照射装置、ダイシング装置、スクライブ装置等を用いることができる。ここでは、レーザ光を照射することによって１枚の基板に形成された複数の素子を各々分断する。
【０２２３】
次に、図１０（Ａ）に示すように、分断された素子をバッテリの接続端子と電気的に接続する。また、図示しないが、増幅回路１０６と筋電位電極１０４とを電気的に接続する。また、増幅回路１０６と不感電極１０５とを電気的に接続する。ここでは、素子形成層１９１９に設けられた導電膜１９３４ａ、１９３４ｂと基板１９３５上に設けられバッテリの接続端子となる導電膜１９３６ａ、１９３６ｂとをそれぞれ接続する例を示す。ここで、導電膜１９３４ａと導電膜１９３６ａとの接続、又は導電膜１９３４ｂと導電膜１９３６ｂとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ））等の接着性を有する材料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂１９３７に含まれる導電性粒子１９３８を用いて接続する例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。
【０２２４】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）及びバッテリに、第２のハウジング１９２２を貼り合わせた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第１のハウジング１９２１及び第２のハウジング１９２２を貼り合わせる。第２のハウジング１９２２は、第１のハウジング１９２１に列記したものを適宜用いることができる。なお、この第１のハウジング１９２１及び第２のハウジング１９２２の貼りあわせの際に、筋電位電極１０４及び不感電極１０５はハウジングの外側に突出するようにする。また、第１のハウジング１９２１及び第２のハウジング１９２２は真空となるように貼りあわせても良い。
【０２２５】
さらには、第１のハウジング１９２１及び第２のハウジング１９２２の表面をシリコン、フッ化樹脂、パリレン、またはＤＬＣ等の保護層で保護することで、更に生体に対して安全となる。
【０２２６】
なお、バッテリ１１９及び充電回路１１８の接続、筋電位電極１０４及び増幅回路１０６の接続、並びに不感電極１０５及び増幅回路１０６の接続は、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前（図８（Ａ）又は図８（Ｂ）の段階）に行ってもよいし、素子形成層１９１９を第１のハウジング１９２１及び第２のハウジング１９２２で封止した後（図１０（Ｂ）の段階）に行ってもよい。
【０２２７】
バッテリが素子より大きい場合には、図９、図１０に示したように、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断後にバッテリと接続することによって、一枚の基板に作り込める素子の数を増やすことができるため、補助装置１０１をより低コストで作製することが可能となる。
【０２２８】
以上の工程により、筋電義肢２１１の筋電位検出部２２２を作製することができる。なお、本実施の形態では、基板上に薄膜トランジスタ等の素子を形成した後に剥離する工程を示したが、剥離を行わずそのまま製品としてもよい。また、ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の素子を設けた後に、当該ガラス基板を素子が設けられた面と反対側から研磨することにより、又はＳｉ等の半導体基板を用いてＭＯＳ型のトランジスタを形成した後に当該半導体基板を研磨することによって、筋電義肢２１１の筋電位検出部２２２の薄膜化、小型化を行うことができる。
【０２２９】
なお、本実施の形態で示した筋電義肢２２１の筋電位検出部２２２の作製方法は、本明細書中の他の実施の形態で示す補助装置１０１の検出部１０２の作製方法に適用することが可能である。なお、検出部１０２の場合は筋電位検出部２２２の代わりに、センサ１００を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【０２３０】
【図１】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図２】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図３】本発明の補助装置の利用形態を説明する図。
【図４】本発明の筋電義肢が有する送受信回路及び充電回路を説明する図。
【図５】本発明の補助装置の利用形態を説明する図。
【図６】本発明の補助装置の作製工程を説明する図。
【図７】本発明の補助装置の作製工程を説明する図。
【図８】本発明の補助装置の作製工程を説明する図。
【図９】本発明の補助装置の作製工程を説明する図。
【図１０】本発明の補助装置の作製工程を説明する図。
【図１１】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図１２】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図１３】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図１４】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【図１５】本発明の補助装置の構成を説明する図。
【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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【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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