(57)【要約】【課題】振戦患者用の制振自助具を提供する。【解決手段】本発明に係る制振自助具１は、振戦患者が握持可能な筒体３を備えている。また、その内部には、筒体３の振動により生じた加速度を検出する加速度センサ１６と、スプーン４を左右に回動するＲＣサーボモータ２０とが設けられている。そして、加速度センサ１６が加速度を検出することにより発生した出力電圧ａ２に基づいて、ＲＣサーボモータ２０が駆動し、スプーン４が左右に回動するようにし、しかも筒体３の振動方向とは逆位相でスプーン４が回動するように設定する。これにより、振戦による振動がスプーン４の先端４ａで打ち消され、飲食が容易となる。【選択図】図５
2008067936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手先が振れる振戦患者が握持する筒体と、
前記筒体内に固設され、当該筒体が振動することにより生ずる特定の方向への動きを示す状態量を検出し、該状態量に比例した出力電圧を発生させる状態量検出装置と、
前記筒体内に固設され、正逆に回転可能な回転軸を具備する回転駆動装置と、
状態量検出装置の出力電圧に基づいて回転駆動装置に電圧印加する電圧制御手段と、
杆状であってその先端が前記筒体の外に位置し、かつ末端が前記回転軸に連係されて当該回転軸が回転すると当該末端を中心にして回動する作業具と
を備え、
前記回転駆動装置は、
前記電圧制御手段により印加される電圧に基づき回転軸を回転させて、作業具を筒体の振動方向に対して逆位相の方向に回動させるものであることを特徴とする制振自助具。
【請求項２】
状態量検出装置は、筒体が振動することにより生ずる特定方向への動きを示す状態量としての加速度を検出する加速度センサであり、
電圧制御手段は、Ａ／Ｄ変換機能、及びＰＷＭ信号生成機能を具備するマイコンを備えたものであり、
前記マイコンは、加速度センサの出力電圧信号をＡ／Ｄ変換機能によりＡＤ値に変換し、さらに該ＡＤ値をＰＷＭ信号生成機能によりＰＷＭ信号へ変換し、該ＰＷＭ信号を回転駆動装置に入力して当該回転駆動装置に電圧印加することにより回転軸を回転制御するようにしたものであることを特徴とする請求項１記載の制振自助具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば振戦患者が用いる自助具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高齢者や握力の低下した方が取り扱い易いように工夫したスプーン等の食器、歯ブラシ、筆記具等は、いくつか提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
また、自助具として形状記憶樹脂を使用した構成もいくつか提案されている（例えば、特許文献３，４参照。）。
【０００４】
また、グリップ形状に特徴を有する構成もいくつか提案されている（例えば、特許文献５，６，７参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−４７７６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５２６１号公報
【特許文献３】特公平５−８２２０２号公報
【特許文献４】特開平１１−４７１６号公報
【特許文献５】特開２００１−１２８８２９号公報
【特許文献６】特開２００２−８５４８６号公報
【特許文献７】特開２００４−４９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来構成に係る自助具は、脳卒中やパーキンソン病患者に多く見られる振戦（４〜６Ｈｚ）に対しては有効でなかった。具体的には、振戦患者の手先の振動は、健常者に比して数十倍以上であり、このような振戦患者が従来の自助具のグリップ部分（柄の部分）を握持した場合、その振戦に起因して器具先端がひどく揺れてしまい、円滑に食事等ができない問題があった。また、特に特許文献５，６，７で開示される構成は、グリップ形状が特殊であり、健常者が通常用いている食器形状と著しく乖離しているため、ユニバーサルデザインが求められる現在において趨勢に馴染まないという問題があった。また、このような特殊形状は、汎用品を流用することが難しいため、製造コストが高騰する問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題を解決することができる、振戦に対して有効な制振自助具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】
【０００８】
本発明は、手先が振れる振戦患者が握持する筒体と、前記筒体内に固設され、当該筒体が振動することにより生ずる特定の方向への動きを示す状態量を検出し、該状態量に比例した出力電圧を発生させる状態量検出装置と、前記筒体内に固設され、正逆に回転可能な回転軸を具備する回転駆動装置と、状態量検出装置の出力電圧に基づいて回転駆動装置に電圧印加する電圧制御手段と、杆状であってその先端が前記筒体の外に位置し、かつ末端が前記回転軸に連係されて当該回転軸が回転すると当該末端を中心にして回動する作業具とを備え、前記回転駆動装置は、前記電圧制御手段により印加される電圧に基づき回転軸を回転させて、作業具を筒体の振動方向に対して逆位相の方向に回動させるものであることを特徴とする制振自助具である。
【０００９】
かかる構成にあって、筒体を振戦患者が持つと、当該筒体が手先の振動に伴って振動すると共に、当該筒体内に設けられた状態量検出装置によって当該筒体に係る前記状態量が検出される。例えば、手先が左右に振戦する振戦患者が使用する場合、当該筒体が左右方向のうちいずれの方向にどのような動きで変位したかがモニタリングされることとなる。さらに、この検出した状態量に基づいて作業具を筒体の動きに対して逆位相で左右に回動させると、筒体の振動と作業具の振動とが互いに打ち消しあい、作業具を制振することが可能となる。このように本発明の制振自助具は、作業具の先端の振動を抑制することができ、作業具の扱いを容易とし、振戦患者による作業を円滑とすることができる。なお、本発明に係る制振自助具は、振戦患者が握持可能な筒体を備え、かつ作業具を制振するものであるため、健常者が通常用いる作業具の形状とほぼ同一とすることが可能となる。したがって、器具全体のデザインをユニバーサルデザインとすることができる。また、作業具に汎用品を流用することが可能となり、製造コストを抑制することが可能となる。
【００１０】
また、上記構成にあっては、状態量検出装置は、筒体が振動することにより生ずる特定方向への動きを示す状態量としての加速度を検出する加速度センサであり、電圧制御手段は、Ａ／Ｄ変換機能、及びＰＷＭ信号生成機能を具備するマイコンを備えたものであり、前記マイコンは、加速度センサの出力電圧信号をＡ／Ｄ変換機能によりＡＤ値に変換し、さらに該ＡＤ値をＰＷＭ信号生成機能によりＰＷＭ信号へ変換し、該ＰＷＭ信号を回転駆動装置に入力して当該回転駆動装置に電圧印加することにより回転軸を回転制御するようにしても良い。
【００１１】
かかる構成とすることにより、簡易構造で作業具を制振することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る制振自助具は、特定の方向への動きを示す状態量を検出し、該状態量に基づいて作業具を筒体の振動方向に対して逆位相の方向に回動させる構成としたため、振戦患者が握持しても作業具が制振されることとなり、作業具の操作が容易となって円滑な作業が可能となる優れた効果がある。また、この制振自助具の握持部分は、単純形態である筒形であるため、健常者にも違和感がないユニバーサルデザインとすることができる効果がある。また、作業具等に汎用品を流用することができるため、製造コストが抑制できる効果もある。
【００１３】
また、マイコンにより、加速度センサの出力電圧信号をＡＤ値に変換し、さらに該ＡＤ値をＰＷＭ信号生成機能によりＰＷＭ信号へ変換し、該ＰＷＭ信号を回転駆動装置に入力して当該回転駆動装置に電圧印加することにより回転軸を回転制御する構成とした場合は、簡易構造で作業具を制振することが可能となる。これにより、製造コストを抑えることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
制振自助具１の実施例を添付図面に従って説明する。
図１に示されるように、本実施例に係る制振自助具１は、作業具としてスプーン４が装着されてなるものである。さらに詳述すると、制振自助具１は、全長がほぼ２５０ｍｍであり、両端が開口した円筒形の筒体３を備えている。この筒体３の両端開口部には、円板状の蓋体３ａ，３ｂがそれぞれ被着されており、該開口部がそれぞれ遮蔽されている。ここで、筒体３の先端側に取り付けられている先端側蓋体３ａの前面には、図２に示されるように、横長矩形の貫通口３１が設けられており、この貫通口３１にスプーン４が挿通される。また、図１に示されるように、筒体３の末端側に取り付けられている末端側蓋体３ｂには、主電源をＯＮ又はＯＦＦにするための押しボタン式スイッチ１０が配設されている。
【００１５】
次に、制振自助具１の内部構造について説明する。
図４等に示されるように、筒体３の内周面には、内側に隆起した段部１３が左右両側に筒方向に沿って設けられ、各段部１３上に、筒体３の内径にほぼ等しい横幅の支持板１４が水平状に配設されている。さらに、図３，５等に示されるように、この支持板１４上には、長方形の薄板で構成される電子基板としての制御ボード１１が配設されている。また、この制御ボード１１には、種々の電子部品等が実装されると共に、筒方向に沿ってマイコン１９、ＬＰＦ回路基板１７、及び加速度センサ１６が並設されている。また、この制御ボード１１は、前記した押しボタン式スイッチ１０と電気的に接続されている。
【００１６】
ここで、前記の制御ボード１１上に配されたマイコン１９は、動作クロックが４０ＭＨｚであり、基板供給電源は６Ｖである。なお、この基板供給電源は、後述の電池パック１２の電池により供給される。また、内部電源は、レギュレータ回路により５Ｖに設定されている。
【００１７】
前記ＬＰＦ回路基板１７は、ＣＲ回路によるローパスフィルタ（低域通過フィルタ）である。なお、該回路の静電容量は０．１μＦであり、抵抗値は１００ｋΩである。また、カットオフ周波数は１５．９Ｈｚに設定されている。
【００１８】
前記加速度センサ１６は、静電容量型加速度センサで、３軸（ｘ，ｙ，ｚ軸）のうちｙ軸を用いており、左右方向へ動く筒体３の加速度を検出する。また、電源は５Ｖであり、中心値を２．５Ｖとして、検出した加速度に比例した出力電圧ａ１，ａ２を発生させる。なお、寸法（長さ×幅×高さ）は、９．０ｍｍ×９．０ｍｍ×７．０ｍｍである。なお、この加速度センサ１６により、本発明に係る状態量検出装置が構成される。
【００１９】
なお、マイコン１９、ＬＰＦ回路基板１７、及び加速度センサ１６は、いずれも公知のものが好適に用いられる。
【００２０】
また、前記支持板１４の下面には、箱型の電池パック１２が配設されている。この電池パック１２には、直列接続されたアルカリ乾電池１２ａが４本内蔵されている。なお、電池パック１２の内部構成は、他の電池（例えば充電池）で構成しても勿論良い。
【００２１】
また、前記支持板１４の先端部には、ＲＣサーボモータ２０が配設されている。ここで、このＲＣサーボモータ２０は、正逆に回転可能な回転軸２１を備え、該回転軸２１が当該ＲＣサーボモータ２０の先端で下向き（鉛直下方）に設けられている。さらに詳述すると、このＲＣサーボモータ２０は、ＰＷＭ制御型で、入力及び出力は角度情報である。また、回転軸２１の可動回転角度は、−９０〜９０ｄｅｇで、４０００段階で設定可能である。なお、このＲＣサーボモータ２０により、本発明に係る回転駆動装置が構成される。
【００２２】
また、ＲＣサーボモータ２０の回転軸２１には、食器のスプーン４が接続されている。さらに詳述すると、スプーン４の先端４ａにある機能部としての凹部が、上方に向いた状態で筒体３の外に配置されると共に、その末端４ｂは、前記貫通口３１を介して筒体３内に挿入され、前記ＲＣサーボモータ２０の回転軸２１と連係されている。具体的には、その末端４ｂに上下方向に貫通した貫通孔４ｃが形成されていると共に、該貫通孔４ｃに上方から回転軸２１が嵌入されている。さらに、上下に配置された固定治具（例えばナット）２２によって相互が一体的に固定されている（図３，４，６参照）。なお、この固定状態にあっては、スプーン４の長手方向の向きと筒体３の長手方向の向きとがほぼ一致する。そして、かかる態様のスプーン４位置を、スプーン４の基準位置としている。
【００２３】
これまでに述べた構成にあって、回転軸２１が正逆に所定角度範囲で回転すると、スプーン４が末端４ｂをほぼ中心にして基準位置から左右に所定角度範囲だけ回動することとなる。
【００２４】
次に、マイコン１９の機能について説明する。
前記マイコン１９は、Ａ／Ｄ変換機能を有し、分解能が１０ｂｉｔで、サンプリング周波数が１００Ｈｚである。具体的には、加速度センサ１６が検出した出力電圧データをＡＤ値に変換する。
【００２５】
また、前記マイコン１９は、移動平均フィルタ機能を有している。換言すれば、センサ入力信号用ローパスフィルタであり、移動平均法による８点移動平均フィルタに設定されている。具体的には、上記Ａ／Ｄ変換された信号について処理を実行する。
【００２６】
さらに、前記マイコンは、演算による振幅増幅機能も有している。すなわち、Ａ／Ｄ変換後の信号波形を増幅する処理を実行する。
【００２７】
さらに、前記マイコン１９は、ＰＷＭ信号生成機能を有している。具体的には、ＲＣサーボモータ２０を駆動させるための信号生成であり、指定サイクル時間内におけるＲＣサーボモータ２０のスイッチＯＮ時間を設定して回転軸２１を回転制御する。ここで、指定サイクル時間は２０ｍｓで、回転軸２１の回転角度０ｄｅｇ（スプーン４の基準位置）とするとき１．５ｍｓ、−９０ｄｅｇとするとき０．７ｍｓ、９０ｄｅｇとするとき２．３ｍｓと設定されている。なお、回転軸２１の回転角度は４０００段階で設定可能である。
【００２８】
次に、図７に従って制振自助具１に係る信号経路について説明する。
本制振自助具１の筒体３部分を図９に示されるような態様で振戦患者が握持すると、手先Ｘの振戦に伴い当該筒体３が左右に振動し、前記加速度センサ１６により当該筒体３の加速度が検出される。そして、検出された加速度に比例する出力電圧ａ２が発生する（図８参照）。
【００２９】
具体的には、筒体３が右側に振れると、出力電圧ａ２は基準値（図８中ではほぼ２Ｖ）に対して高圧側に変化し、左側に振れると基準値に対して低圧側に変化する。また、検出された加速度の絶対値に比例して、当該出力電圧ａ２の電位差が変化する。例えば、瞬間的に強く筒体３が振れた場合は電位差が大きく変化し、これに対し緩やかに筒体３が振れた場合は電位差が前記の場合に比して小さく変化する。このため、筒体３が左右に振動して往復運動している場合は、出力電圧ａ２のような大きい振幅の波形が得られるが、筒体３がほぼ静止している場合は、出力電圧ａ１のような、出力電圧ａ２に比して振幅の小さい波形が得られる。
【００３０】
図７に示されるように、加速度センサ１６により出力電圧ａ２が出力されると、その信号の不要な高周波ノイズが、ＬＰＦ回路基板１７のローパスフィルタによりカットされる。
【００３１】
次に、高周波ノイズがカットされた信号は、制御ボードのＡ／Ｄ変換機能により、１０ｂｉｔのＡＤ値に変換される。
【００３２】
さらにＡＤ値に変換された信号は、マイコン１９の移動平均フィルタ機能により、前記ローパスフィルタでカットしきれなかったノイズについて平滑化される。
【００３３】
次に、当該信号は、マイコン１９の振幅増幅機能により、ＲＣサーボモータ２０の駆動に必要な振幅まで増幅される。
【００３４】
さらに、マイコン１９のＰＷＭ信号生成機能により、増幅された信号がＲＣサーボモータ２０用の角度信号であるＰＷＭ信号に変換される。
【００３５】
そして、ＰＷＭ信号に変換された信号がＲＣサーボモータ２０に入力されると、回転軸２１が所定回転角度で回転すると共に、当該回転軸２１に固定されたスプーン４が末端４ｂを中心にして左右に回動する。
【００３６】
なお、上記機能を有する制御ボード１１により、本発明に係る電圧制御手段が構成される。
【００３７】
さらに、上記構成にあって、振戦患者の手先Ｘの振動とスプーン４の振動とが次のような関係となるように回転軸２１の回転方向と回転角度とが予め設定される。
すなわち、筒体３が右側に振れた場合にはスプーン４が左側に回動し、筒体３が左側に振れた場合はスプーン４が右側に回動するように回転軸２１の回転方向が設定される。換言すれば、スプーン４は筒体３の振動方向に対して逆位相の方向に回動する。また、スプーン４の回動角度は、振戦による筒体３の振動がスプーン４の先端４ａでキャンセルされるように、スプーン４の長さを考慮しつつ、回転軸２１の回転角度により微調整される。
【００３８】
なお、図８において、出力電圧ｂ１，ｂ２はＲＣサーボモータ２０の駆動態様を示しており、ＲＣサーボモータ２０の回転軸２１が、加速度センサ１６の出力電圧ａ１，ａ２に対応して正逆に回転制御されていることがわかる。すなわち、筒体３が振動している場合は出力電圧ａ２が発生し、これに基づいて回転軸２１が所定回転角度で回転する（出力電圧ｂ２に相当）。一方、筒体３が静止又は微動している場合は出力電圧ａ１が発生し、これに基づいて回転軸２１が停止又は微小な回転角度で回転する（出力電圧ｂ１に相当）。
【００３９】
このように、出力電圧ａ２に基づいて回転軸２１を回転制御し、スプーン４を筒体３の振動方向に対して逆位相の方向に回動させることにより、当該スプーン４の動きが補償運動の役割を果たして手先Ｘの震えをキャンセルすることが可能となり、振戦患者自らがスプーン４を使って容易かつ円滑に飲食することができる。
【００４０】
ところで、制振自助具１は、加速度センサ１６の他、市販の角速度センサや角加速度センサにより特定の方向への動きを示す状態量を検出するようにしても良い。すなわち、絶対座標系における加速度又は角速度が状態量として好適に用いられ得る。
【００４１】
なお、回転駆動装置としては、ＰＷＭ型のＲＣサーボモータ２０以外の構成であっても勿論良い。また、回転軸２１とスプーン４とを連係する態様は、様々な構成が提案され、例えばギアを介して連係しても良い。
【００４２】
また、ＲＣサーボモータ２０等の回転駆動装置をソフトウェア処理して回転軸２１を回転制御する構成であっても良い。また、回転軸２１の回転角度は、加速度センサ１６に係る出力電圧の絶対値に比例するような構成に設定しても良い。さらに、回転軸２１の運動量をフィードバック制御する構成としても良い。
【００４３】
なお、作業具としては、振戦患者を対象としたものであれば様々なものが適用可能であり、フォーク等の食器の他、筆記具、工具、歯ブラシなどの日常品等を取り付けた構成としても勿論良い。また、作業具の材料は限定されることが無く、金属、プラスチック、木材等が好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】制振自助具１の外観斜視図である。
【図２】制振自助具１の正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】貫通口３１を拡大して示す横断面図である。
【図７】制振自助具１の信号経路を示す説明図である。
【図８】加速度センサ１６の出力電圧ａ１，ａ２を示す波形図である。
【図９】制振自助具１の使用態様図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  制振自助具
３  筒体
４  スプーン（作業具）
４ａ  先端
４ｂ  末端
１１  制御ボード（電圧制御手段）
１６  加速度センサ（状態量検出装置）
２０  ＲＣサーボモータ（回転駆動装置）
２１  回転軸
ａ１，ａ２  出力電圧
【図１】
2008067936.tif 000003
【図２】
2008067936.tif 000004
【図３】
2008067936.tif 000005
【図４】
2008067936.tif 000006
【図５】
2008067936.tif 000007
【図６】
2008067936.tif 000008
【図７】
2008067936.tif 000009
【図８】
2008067936.tif 000010
【図９】
2008067936.tif 000011