(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が動かすユーザインタフェースと、前記ユーザインタフェースの動きに任意の個数と大きさの特徴的な操縦反力負荷と、前記ユーザインタフェースの動きに任意の拘束軌道とを必要に応じて付与するための反力発生装置と、  前記ユーザインタフェースの位置を検出するための位置センサと、前記使用者が前記ユーザインタフェースに加える操作力を検出するための力覚センサと、  前記位置センサと前記力覚センサの検出データの信号処理および記録と、前記反力発生装置の動作制御とを行う制御機器と、  前記制御機器が記録した前記ユーザインタフェースの運動情報と操作力の結果を表示するディスプレイと、  観測者または前記使用者からの選択命令を受けて、筋感覚を構成する抵抗覚か位置覚の何れを対象とする測定を行うかを前記制御機器に指令する測定指令手段を持ち、使用者に前記使用者が知覚した操縦反力負荷の位置及び／又は大きさの序列を回答させる手法に基づいて前記使用者の動作に起因する特徴的な操縦反力負荷に対する知覚特性の測定評価手段を提供し、各種の選択命令と測定評価した結果と力学的解析結果と実施記録とを表示する筋感覚機能観測器とを備えることを特徴とする筋感覚測定評価装置。 
【請求項２】
抵抗覚を主対象とする選択命令を受けた場合は、前記使用者の姿勢と前記ユーザインタフェースの動かし方を指定し、前記使用者には開眼の状態で前記ユーザインタフェースを動かした後、知覚した操縦反力負荷が大きくなる領域の個数や、小さくなる領域の個数や、それら知覚した操縦反力負荷の位置や大きさの序列を回答させるという作業を繰り返し遂行させ、得られた正答率を基に抵抗覚の測定評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の筋感覚測定評価装置。
【請求項３】
位置覚を主対象とする選択命令を受けた場合は、前記使用者の姿勢と前記ユーザインタフェースの動かし方を指定し、前記使用者には閉眼の状態で前記ユーザインタフェースを動かした後、知覚した操縦反力負荷が大きくなる領域の個数や、小さくなる領域の個数や、それら知覚した操縦反力負荷の位置や大きさの序列を回答させるという作業を繰り返し遂行させ、得られた正答率と請求項２に述べた手段で得られた正答率との違いを基にして、位置覚の測定評価を行うことを特徴とする請求項２に記載の筋感覚測定評価装置。
【請求項４】
前記使用者の抵抗覚と位置覚の測定結果と、前記使用者が動かすユーザインタフェースの運動情報と、前記使用者の関節運動情報と、前記使用者の動作姿勢において可能な操作の範囲を表す可操作性楕円や操作力の範囲を表す操作力楕円と、抵抗覚と位置覚の測定結果を比較解析するために用いるグラフを、選択命令を受けて、解析結果として表示することができる筋感覚機能観測器を有することを特徴とする請求項１に記載の筋感覚測定評価装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の筋感覚の機能を容易かつ定量的に測定評価を可能とする筋感覚測定評価装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間は、骨格筋に存在する筋紡錘とゴルジ腱を始めとする固有受容器からの情報を上位中枢系に伝達し、身体部位の位置覚（姿勢覚と同義）、抵抗覚（重量覚を含む）、運動覚を総称する筋感覚（深部体性感覚と同義）を機能させることで、様々な運動作業を巧みに実現している。その定量的な測定評価に関しては、任意の上肢姿勢を維持させた状態で手先に加えられた力負荷の大きさに対する知覚特性から抵抗覚を主に測定評価しようとするもの（特許文献１）や、足先などに加えられた力パターンに対して生じる初期位置からの位置ずれの情報から位置覚を主に測定評価するもの（特許文献２）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２５５２０（Ｐ２００８−１２５５２０Ａ）
【特許文献２】特開２０１１−１４３２６６（Ｐ２０１１−１４３２６６Ａ）
【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、前記の従来技術では、使用者には姿勢を維持するように条件を課した状態で、抵抗覚の測定評価（特許文献１）か、位置覚の測定評価（特許文献２）を、異なる手段で行うものである。そのため、抵抗覚と位置覚の統一的な測定評価と、抵抗覚と位置覚の測定結果を比較解析するために用いるグラフの表示とを可能とする、容易な手段が無いという問題があった。 【０００５】  そこで、本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、使用者が意図した動作を伴う状態において、使用者の特徴的な操縦反力負荷に対する知覚特性と、センサから取得した使用者の動きの情報とを用いて、筋感覚に含まれる抵抗覚と位置覚およびそれらの測定結果を比較解析するために用いるグラフの表示を、容易かつ定量的に測定評価を可能とする、筋感覚測定評価装置を提供することを目的としている。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記のような目的を達成するため、本発明による筋感覚測定評価装置では、使用者が動かすユーザインタフェースと、前記ユーザインタフェースの動きに任意の個数と大きさの特徴的な操縦反力負荷と、前記ユーザインタフェースの動きに任意の拘束軌道とを必要に応じて付与するための反力発生装置と、前記ユーザインタフェースの位置を検出するための位置センサと、前記使用者が前記ユーザインタフェースに加える操作力を検出するための力覚センサと、前記位置センサと前記力覚センサの検出データの信号処理および記録と、前記反力発生装置の動作制御とを行う制御機器と、前記制御機器が記録した前記ユーザインタフェースの運動情報と操作力の結果を表示するディスプレイと、観測者または前記使用者からの選択命令を受けて、筋感覚を構成する抵抗覚か位置覚の何れを対象とする測定を行うかを前記制御機器に指令する測定指令手段を提供し、使用者に前記使用者が知覚した操縦反力負荷の位置及び／又は大きさの序列を回答させる手法に基づいて前記使用者の動作に起因する特徴的な操縦反力負荷に対する知覚特性の測定評価手段を提供し、各種の選択命令と測定評価した結果と前記使用者の動作姿勢において可能な操作の範囲を表す可操作性楕円や操作力の範囲を表す操作力楕円と実施記録とを表示する筋感覚機能観測器とを備えている。 【０００７】  前記筋感覚機能観測器が提供する使用者に前記使用者が知覚した操縦反力負荷の位置及び／又は大きさの序列を回答させる手法に基づく前記測定評価手段は、抵抗覚を測定評価の主対象とした第１手段と、位置覚を測定評価の主対象とした第２手段を選択できる、という構成を採っている。 【０００８】
前記第１手段では、前記反力発生装置に必要に応じて拘束軌道を設定し、前記使用者には開眼の状態でユーザインタフェースを動かした後、知覚した操縦反力負荷が大きくなる領域の個数や、小さくなる領域の個数や、それら知覚した操縦反力負荷の位置や大きさの序列を回答させるという作業を繰り返して遂行させ、指定回数において得られた正答率を基に、抵抗覚の測定評価を行うことができる。
【０００９】
前記第２手段では、前記反力発生装置に必要に応じて拘束軌道を設定し、前記使用者には閉眼の状態でユーザインタフェースを動かした後、知覚した操縦反力負荷が大きくなる領域の個数や、小さくなる領域の個数や、それら知覚した操縦反力負荷の位置や大きさの序列を回答させるという作業を繰り返して遂行させ、指定回数において得られた正答率と前記第１手段で得られた正答率との差を基に、位置覚の測定評価を行うことができる。
【００１０】  また更に、前記筋感覚機能観測器の表示は、前記使用者の筋感覚機能に関する測定評価の解析結果と合わせて、前記ユーザインタフェースの運動情報と、前記使用者の関節運動情報と、前記使用者の動作姿勢に対して計算する前記使用者の動作姿勢において可能な操作の範囲を表す可操作性楕円や操作力の範囲を表す操作力楕円とを表示することができる。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明による筋感覚測定評価装置によれば、使用者に姿勢と動かし方を指定して、操縦ユーザインタフェースに付与された特徴的な操縦反力負荷の個数や大きさの序列や位置を回答させて正答率を測定することにより、筋感覚の機能を容易に測定評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る筋感覚測定評価装置１００について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１と図２は、本発明による筋感覚測定評価装置１００の全体構成を概説する図である。筋感覚測定評価装置１００は、使用者１が操作する反力発生装置１０１に用いるロボット・マニピュレータ１０２、ディスプレイ１０８、反力発生装置１０１の動きを計測して制御する制御機器１０３、筋感覚機能観測器１０４から構成されている。反力発生装置１０１とディスプレイ１０８は、制御機器１０３に接続されている。筋感覚機能観測器１０４は制御機器１０３もしくは他の機器と接続され、相互通信をするためのインタフェースを備えている。
【００１４】
図１におけるロボット・マニピュレータ１０２の先端位置には、使用者１が手で保持して操作する棒状のユーザインタフェース１０５と６軸力覚センサ１０６が取り付けられており、１自由度の回転運動をする２つのサーボ・アクチュエータ１０７をリンクアームで繋ぎ合わした構造である。ユーザインタフェース１０５の操作時は、使用者１は人差し指と親指で保持しても、掌をユーザインタフェース１０５に接触して多指で保持してもよい。
【００１５】
制御機器１０３は、サーボ・アクチュエータ１０７に内蔵されたエンコーダ値から時間ｔにおけるユーザインタフェース１０５の位置Ｘ（ｔ）、速度ｖ（ｔ）、加速度α（ｔ）から成る手先の運動情報を算出・記録するとともに、６軸力覚センサ１０６からの出力信号を受け取ってユーザインタフェース１０５に加えられる手先の操作力Ｆｈａｎｄ（ｔ）を算出して記録する。
【００１６】
そして、記録した前記ユーザインタフェース１０５の運動情報（Ｘ（ｔ）、ｖ（ｔ）、α（ｔ））と操作力Ｆｈａｎｄ（ｔ）を用いて、筋感覚機能観測器１０４で任意に設定したロボット・インピーダンスに応じた操縦反力負荷と、操縦反力負荷を強調できる仮想摩擦力Ｆｆｒｉｃ（Ｘ（ｔ））とを、反力発生装置１０１で使用者１に提示するための可変インピーダンス制御を、例えば、数式（１）で実現する。 
−Ｆｈａｎｄ（ｔ）＝Ｍ（Ｘ（ｔ））×α（ｔ）＋Ｂ（Ｘ（ｔ））×ｖ（ｔ）＋Ｋ（Ｘ（ｔ））×Ｘ（ｔ）＋Ｆｆｒｉｃ（Ｘ（ｔ））      ・・・（１）
ここで、Ｍ（Ｘ（ｔ））、Ｂ（Ｘ（ｔ））、Ｋ（Ｘ（ｔ））は手先の運動情報によって変化するアーム部先端の慣性行列、粘性行列、剛性行列であるが、数式（１）に全て含まれて無くても良く、任意の組み合せで選択することも可能である。
【００１７】
例えば、慣性行列と剛性行列を省略した数式（２）によると、手先位置で変化する粘性と仮想摩擦力を組み合せた操縦反力負荷Ｆｈａｎｄ（ｔ）を提示することが可能となる。
−Ｆｈａｎｄ（ｔ）＝Ｂ（Ｘ（ｔ））×ｖ（ｔ）       ＋Ｆｆｒｉｃ（Ｘ（ｔ））      ・・・（２）
【００１８】
仮想摩擦力Ｆｆｒｉｃ（Ｘ（ｔ））の位置と、個数と、大きさは、筋感覚機能観測器１０４で任意に設定することが可能であり、連続的に配置してもよい。また、あらかじめ設計したデータを読み込むことでも設定は可能である。また、設定した特徴的な操縦反力負荷の配置条件は、操縦反力負荷パターン図形１１０で可視化し、筋感覚機能観測器１０４またはディスプレイ１０８で確認することも可能である。
【００１９】
図３は、ユーザインタフェース１０５の運動状態に応じて特徴的に変化する操縦反力負荷パターン図形１１０の一例を示す図である。ユーザインタフェース１０５の操縦反力負荷が特に大きくなる領域１１１と特に小さくなる領域１１２の数と配置と度合いは、仮想摩擦力と、慣性行列、粘性行列、剛性行列を適切に与えることで設定できる。また、ユーザインタフェース１０５の動きに、横方向または縦方向または斜め方向への直線軌道や、円軌道など、任意の拘束軌道を設定することも可能である。なお、拘束軌道は、設定しなくてもよい。これらの操縦反力負荷と拘束軌道に関連するパラメータの決定は、筋感覚機能観測器１０４で行うことが可能である。
【００２０】
前記反力発生装置１０１に拘束軌道を与えるには、例えば、操作力Ｆｈａｎｄ（ｔ）から拘束軌道と直交する方向の成分を除去したり、拘束軌道と直交する方向の慣性行列、粘性行列、剛性行列の要素を極度に大きくすることで実現が可能である。
【００２１】
前記筋感覚機能観測器１０４が提供する前記測定評価手段は、抵抗覚を測定評価の主対象とした第１手段と、位置覚を測定評価の主対象とした第２手段を観測者（図示せず）または前記使用者１が選択できる、という構成を採っている。
【００２２】
前記第１手段では、前記反力発生装置１０１に任意の拘束軌道を設定し、前記使用者１には開眼の状態でユーザインタフェース１０５を動かした後、操縦反力負荷が大きくなる領域１１１もしくは小さくなる領域１１２の個数と大きさの序列を回答させて得た正答率を抵抗覚の能力として測定評価を可能とする。
【００２３】
前記第２手段では、前記第１手段において述べた手順と同様に、任意の拘束軌道を設定し、使用者１には閉眼の状態でユーザインタフェース１０５を動かした後、操縦反力負荷が大きくなる領域１１１もしくは小さくなる領域１１２の個数と大きさの序列を回答させて得た正答率を測定し、前記第１手段で得られた前記正答率との差を位置覚の能力として評価を可能とする。例えば、前記第１手段から正答率が著しく低下する場合は、位置覚の機能が損なわれていると推測できる。
【００２４】
前記筋感覚機能観測器１０４は、前記観測者または前記使用者１が測定評価手段で決めた選択命令の順番と回数と、拘束軌道と操縦反力負荷に関するパラメータとを含む実施内容を記録することもでき、それを読み込んで測定評価を再実行することも可能である。
【００２５】
前記ディスプレイ１０８は、前記反力発生装置１０１で計測した前記ユーザインタフェース１０５の運動情報（Ｘ（ｔ）、ｖ（ｔ）、α（ｔ））と操作力Ｆｈａｎｄ（ｔ）等の記録に加えて、前記反力発生装置１０１に設定した拘束軌道を可視化した図形１０９や前記操縦反力パターン図形１１０だけでなく、前記筋感覚機能観測器１０４から前記制御機器１０３に送られる指令内容を表示させることができる。また、前記ユーザインタフェース１０５の運動情報と操作力に対応して変化する動画を表示させることも可能である。
【００２６】
その他、この筋感覚測定評価装置１００は上記実施の形態に限定されず、具体的な細部構成等についても適宜変更および修正が可能である。例えば、測定評価において要する動作内容に応じて、ユーザインタフェース１０５の大きさと形状とを変えて良く、ユーザインタフェース１０５を指で操作しても良く、また足で操作しても良い。例えば、ユーザインタフェース１０５の形状は棒状、球状、低頭のボタン状、平板状などに変えて良く、ユーザインタフェース１０５の大きさは使用者１の体型に合わせることでも良い。
【００２７】
また、この筋感覚測定評価装置１００では、ユーザインタフェース１０５の動作は平面における１自由度の並進または回転に規定するものではなく、ユーザインタフェース１０５の並進と回転も含めて１自由度から６自由度まで拡張して測定評価できるように力覚センサ１０６とサーボ・アクチュエータ１０７の数を増減させて構成もできる。さらに、反力発生装置１０１は水平面と傾けて使用しても良く、また複数台を用意して使用することでも良い。そのような態様の場合は、使用者１は手または足で複数台を個別に動かすか、もしくは同時に動かすことになり、手と足における測定評価の結果の相互関係を解析しても良い。
【００２８】
例えば、図１３に示すように、手足による一般車両の運転動作に対応させた動作内容で測定評価をする場合は、ステアリング装置２１とペダル装置２２を、ステアリングホイール２３とプレート２４をユーザインタフェース１０５とする反力発生装置１０１を構成して、複数台の反力発生装置１０１からなるドライビングシミュレータ２５として使用するだけでよい。必要に応じて、コンピュータグラフィックスで作成した、使用者の操縦動作に応じて変化する運転場面の動画をディスプレイ１０８に表示し、使用者に提示してもよい。
【００２９】
同様に、図１４に示すように、ピアノ等の鍵盤楽器の多指による演奏に対応させた動作内容で測定評価をする場合は、鍵盤２６をユーザインタフェース１０５とする反力発生装置１０１を構成して、使用すればよい。必要に応じて、鍵盤の操作に応じて音を発生し、使用者に提示してもよい。
【００３０】
またさらに、この筋感覚測定評価装置１００は、人間の操縦により制御される形態を前提とするあらゆる産業用機械類に接続して使用することも可能である。
【００３１】
例えば、図１５に示すように、反力発生装置１０１を遠隔操縦する外科手術ロボット３１に接続して、手術動作に対応させた動作内容で測定評価する場合には、ユーザインタフェース１０５を動かして外科手術ロボット３１を操縦する使用者の身体動作に応じて変化する、コンピュータグラフィックスで作成した手術場面の動画もしくは外科手術ロボット３１で撮影できる映像情報をディスプレイ１０８に表示して使用するだけでよい。
【００３２】
またさらには、この筋感覚測定評価装置１００は、使用者の身体部位に着用して使用できる構造としてもよい。この場合、好ましくは、小型で軽量であることが望まれる。
【００３３】
例えば、図１６に示すように、多指の動きで測定評価をしたい場合には、手部に着用できるように装着型機構４１として使用すればよい。この場合、必要に応じて、使用者の操縦動作に応じて変化する、コンピュータグラフィックスで作成した作業場面の動画もしくはカメラ等で撮影する映像をディスプレイ１０８に表示し、使用者に提示してもよい。
【００３４】
可変インピーダンス制御を行うための数式に含まれる慣性行列、粘性行列、剛性行列は、（１）式のユーザインタフェース１０５の位置Ｘ（ｔ）を変数とする関数に限定されるものではなく、ユーザインタフェース１０５の加速度α（ｔ）と速度ｖ（ｔ）を変数として含む関数としても使用可能である。
【００３５】
また、筋感覚測定評価装置１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムや携帯通信機器を用いて実現可能である。たとえば、前記筋感覚機能観測器１０４で実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み書き可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該プログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する音声認識機能を有する音声入出力装置を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該プログラムを格納しておき、通常のコンピュータがダウンロード等することで前記音声入出力装置を構成してもよい。
【００３６】
また、上述の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００３７】
図４乃至１１により、拘束軌道の例として直線と円を選定した上で、健常な使用者５名に初期姿勢を指定し、ゆっくりとユーザインタフェースを動かすように教示して行った測定評価の検証結果について説明する。
【００３８】
図４は、縦方向の直線軌道において記録された、ユーザインタフェースの位置で変化する操縦反力負荷の一例を示す図である。また、図５は、使用者１名が知覚した操縦反力負荷に対する回答の測定評価の一例を示す図である。
【００３９】
１．横方向の直線運動における測定評価
図６は、横方向への直線を拘束軌道に設定して、使用者の初期姿勢における胴体からユーザインタフェースまでの縦方向の距離Ｌを１０，２０，３５ｃｍと異なるものとした場合において、軌道上の任意の位置に設置した２つの特徴的に変化する操縦反力負荷のうち、大きいと感じた操縦反力負荷が他の操縦反力負荷より左側あるいは右側であったか、もしくは２つは同じであったかを回答させて、３０試行で得た正答率である。なお、肩関節からユーザインタフェースまでの横方向の距離ｗは、約１０ｃｍとなるようにした。各試行で用いた２つの特徴的に変化する操縦反力負荷は仮想摩擦力で作成し、（３Ｎ，４Ｎ）、（４Ｎ，５Ｎ）、（３Ｎ，５Ｎ）、（３Ｎ，３Ｎ）、（４Ｎ，４Ｎ）、（５Ｎ，５Ｎ）のどれか一つである。使用者の正答率には体型に起因すると思われる個人差が見られ、距離Ｌによる正答率に有意な違いはないが、距離Ｌが２０ｃｍ付近でピークとなる傾向が分かる。
【００４０】
２．縦方向の直線運動における測定評価
図７は、縦方向への直線を拘束軌道に設定して、使用者の初期姿勢における胴体から手先までの縦方向の距離Ｌを１０，２０，３５ｃｍと異なるものとした場合において、軌道上の任意の位置に設置した２つの特徴的に変化する操縦反力負荷のうち、大きいと感じた操縦反力負荷が他の操縦反力負荷より手前側あるいは奥側であったか、もしくは２つは同じであったかを回答させて、３０試行で得た正答率である。なお、肩関節からユーザインタフェースまでの横方向の距離ｗは、約１０ｃｍとなるようにした。各試行で用いた２つの特徴的に変化する操縦反力負荷は仮想摩擦力で作成し、（３Ｎ，４Ｎ）、（４Ｎ，５Ｎ）、（３Ｎ，５Ｎ）、（３Ｎ，３Ｎ）、（４Ｎ，４Ｎ）、（５Ｎ，５Ｎ）のどれか一つである。正答率は、図６に示した横方向の直線運動に比べると明らかに使用者間の違いは小さく、距離Ｌが１０ｃｍと２０ｃｍである方が３０ｃｍと比較して有意に大きいことがわかる。また、距離Ｌが１０ｃｍと２０ｃｍとで違いは見られない。このことはつまり、動きを伴う抵抗覚の測定評価は、操作姿勢を決定する距離Ｌは２０ｃｍ付近が好ましく、また体型による個人差を低減するには縦方向の直線運動が良いことがわかる。
【００４１】
３．円運動における測定評価
図８は、使用者の初期姿勢における胴体から手先までの縦方向の距離Ｌを２０ｃｍとして、半径６ｃｍの円を拘束軌道に設定し、両眼を開けた状態と、両眼を閉じた状態で、反時計方向に一周動かすように指示をして、３５試行で得られた正答率である。なお、肩関節からユーザインタフェースまでの横方向の距離ｗは、約１０ｃｍとなるようにした。仮想摩擦力の大きさは１，２，３Ｎと設定し、仮想摩擦力で作成した特徴的に変化する操縦反力負荷を１ｃｍ幅で、円軌道上の４５，９０，１３５，１８０，２２５，２７０，３１５，３６０度の７方向のうち任意の１ヶ所に配置し、操縦反力負荷がどの位置にあったかを、上、下、左、右、右上、右下、左下、左上の計８方向から一つを回答させて得たものである。図８より、両眼を開けた状態の測定結果と閉じた状態の測定結果を比較すると、同じ特徴的に変化する操縦反力負荷に対しても，測定結果が異なる場合があることを確認できる。
【００４２】
図９は、両眼を開けた状態で測定したデータを用いて、操縦反力負荷の配置による正答率を詳細に解析した結果である。図９より、左側の正答率が右側の正答率に対して低く、肩からの手先までの距離が最も大きくなる１３５度の左上に対しては顕著であることが分かる。手先の位置によって正答率の変化が生じることから、筋感覚に関する診断では、操縦反力負荷の配置も重要であることを示している。
【００４３】
４．測定評価の結果と力学的解析
図９は、全使用者の縦方向と横方向の直線軌道における測定評価の結果と、ユーザインタフェースを動かした際の姿勢から算出した関節運動の変化を解析した結果の関係を示す図である。測定評価の結果で個人差が比較的小さい縦方向では肘関節が肩関節よりも大きく動き、個人差が大きくなった横方向では肩関節が肘関節よりも大きく動いていることがわかる。このことから、大規模データを収集するには、縦方向の直線軌道が望ましいことがいえる。
【００４４】  図１０と図１１は、それぞれ、縦方向の直線軌道と円軌道を用いた測定評価において、ユーザインタフェースを動かした際に変化した姿勢３０２と手先において可能な操作力の範囲を表す操作力楕円３０３の関係と、手先位置と運動方向の操作力の関係を示す図である。図７と図８の測定評価の結果と合わせて見ることで、筋感覚機能を力学的な観点から解析することができる。 
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明による筋感覚測定評価装置によれば、人間が四肢を持って物理的に接触した上で随意的な動作を生じて操縦する際の筋感覚機能を測定評価および解析することが可能となるので、人間の操縦により制御される形態を前提とするあらゆる産業用機械類の設計等に利用可能である。
【００４６】
また、血圧計や体重計のように、専門知識と技量を持たない使用者でも、容易かつ定量的に筋感覚を自身でも測定評価を可能するための手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態に係る筋感覚測定評価装置の概略図である。
【図２】ロボットの回転部と先端部を示す概略図である。
【図３】特徴的に変化する操縦反力負荷パターン図形の例を説明する概略図である。
【図４】縦方向の直線軌道に対する手先運動の一例を示す図である。
【図５】縦方向の直線運動における計測データの一例を示す図である。
【図６】横方向の直線運動における測定結果を示す図である。
【図７】縦方向の直線運動における測定結果を示す図である。
【図８】円運動における測定結果を示す図である。
【図９】円運動における測定データを詳細に解析した結果を示す図である。
【図１０】直線運動における測定評価の結果と関節運動の関係を示す図である。
【図１１】縦方向の直線運動における姿勢と手先において可能な操作力の範囲を表す操作力楕円を示す図である。
【図１２】円運動における姿勢と手先において可能な操作力の範囲を表す操作力楕円を示す図である。
【図１３】この発明の適用例を説明する図であり、自動車運転動作をもって手足における筋感覚測定評価を実施する様子を説明する図である。
【図１４】この発明の適用例を説明する図であり、鍵盤楽器の演奏動作をもって多指における筋感覚測定評価を実施する様子を説明する図である。
【図１５】この発明の適用例を説明する図であり、遠隔操縦をする外科手術ロボットに接続して、手術動作をもって手足における筋感覚測定評価を実施する様子を説明する図である。
【図１６】この発明の適用例を説明する図であり、手を例に、使用者の身体部位に装着して対象部位の動作をもって筋感覚測定評価を実施する様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１        使用者
１００    筋感覚測定評価装置
１０１    反力発生装置
１０２    ロボット・マニピュレータ
１０３    制御機器
１０４    筋感覚機能観測器
１０５    ユーザインタフェース
１０６    サーボ・アクチュエータ
１０７    ６軸力覚センサ
１０８    ディスプレイ
１０９    拘束軌道を可視化した図形
１１０    操縦反力負荷パターン図形
【図１】
0006628275.tif 000002
【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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【図１６】
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