(57)【要約】【課題】被支援者の動作を予測して動作を支援し、また装着が容易な動作支援装置を提供すること。【解決手段】動作支援装置は、被支援者の筋肉の起始部近傍と停止部近傍との間に懸架されるとともに、繊維状に形成され、かつ伸縮自在とした、高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つからなるアクチュエーター４０と、被支援者に装着され、かつ被支援者の姿勢と動作の向きとを検知するセンサー３０と、被支援者の姿勢と動作の向きとに関する情報を格納する運動情報格納部と、センサー３０が検知した被支援者の姿勢と動作の向きとの検知結果に基づいて、運動情報格納部から取得した運動情報に応じてアクチュエーター４０を制御する制御部と、を備え、制御部は、運動情報に基づいて、センサー３０が検知した被支援者の姿勢と動作の向きに応じてアクチュエーター４０の出力の向きを制御することによって、被支援者の運動を支援する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被支援者の筋肉の起始部近傍と停止部近傍との間に懸架されるとともに、繊維状に形成され、かつ伸縮自在とした、高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つからなるアクチュエーターと、
前記被支援者に装着され、かつ該被支援者の姿勢と動作の向きとを検知するセンサーと、
前記被支援者の姿勢と動作の向きとに関する情報を格納する運動情報格納部と、
前記センサーが検知した前記被支援者の姿勢と動作の向きとの検知結果に基づいて、前記運動情報格納部から取得した運動情報に応じて前記アクチュエーターを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記運動情報に基づいて、前記センサーが検知した前記被支援者の姿勢と動作の向きとに応じて前記アクチュエーターの出力の向きを制御することによって、前記被支援者の運動を支援することを特徴とする動作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運動機能に障害を持つ患者に対して、手足、胴、又は首等の各部の筋力を回復させるための各種訓練装置が開発されている。
【０００３】
また、体力がなくなったお年寄りの日常動作を支援したり、介護者の肉体的負担を軽減したりするために、歩行支援装置、階段昇降用リフト装置、又は抱きかかえ用リフト装置等の各種装置が、筋力を補助する目的で各種開発されている。
【０００４】
例えば、筋肉の働きを検知するセンサーにより空気圧方式アクチュエーターが制御され、動作を支援する動作支援装置及び動作支援方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０６５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の動作支援装置及び動作支援方法では、被支援者の動作を予測できず、被支援者の動作と動作支援装置の運動の方向や支援力が齟齬をきたし、意図に沿わない動作が発生する可能性があった。
【０００７】
またカフ等の硬質物を使用するため身体への装着が容易でなく、さらに身体に損傷を与えかねない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係る動作支援装置は、被支援者の筋肉の起始部近傍と停止部近傍との間に懸架されるとともに、繊維状に形成され、かつ伸縮自在とした、高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つからなるアクチュエーターと、前記被支援者に装着され、かつ該被支援者の姿勢と動作の向きとを検知するセンサーと、前記被支援者の姿勢と動作の向きとに関する情報を格納する運動情報格納部と、前記センサーが検知した前記被支援者の姿勢と動作の向きとの検知結果に基づいて、前記運動情報格納部から取得した運動情報に応じて前記アクチュエーターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記運動情報に基づいて、前記センサーが検知した前記被支援者の姿勢と動作の向きとに応じて前記アクチュエーターの出力の向きを制御することによって、前記被支援者の運動を支援することを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、センサーが現在の姿勢及び運動状態を検知することにより、被支援者の姿勢及び運動状態を予測して、適切なタイミングに適切な運動補助力を発生させることにより、被支援者の意図に沿った運動を支援することができる。
【００１１】
また、アクチュエーターの素材が高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つを配合したものとなり、ゴム人工筋肉と比較して柔軟であることから、これによって容易かつ安全に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る動作支援装置を示す概略正面図。
【図２】本実施形態に係る動作支援装置を示す概略裏面図。
【図３】本実施形態に係る動作支援装置を示す概略装着図。
【図４】本実施形態に係る動作支援装置と身体の下半身の筋肉図とを示す概略装着図。
【図５】本実施形態に係る動作支援装置のアクチュエーターを示す概略断面図。
【図６】本実施形態に係る動作支援装置のアクチュエーターの収縮を示す概略図。
【図７】本実施形態に係る動作支援装置の人工腱を示す概略構成図。
【図８】本実施形態に係る動作支援装置の姿勢・運動センサーを示す概略構成図。
【図９】本実施形態に係る動作支援装置の制御・電源部を示す概略構成図。
【図１０】本実施形態に係る動作支援装置の操作・表示部を示す概略構成図。
【図１１】本実施形態に係る動作支援装置の機能を示すブロック図。
【図１２】本実施形態に係る運動情報格納部を示す表。
【図１３】本実施形態に係る動作支援装置の処理を示すフローチャート。
【図１４】本実施形態に係る動作支援装置と身体の上肢部の筋肉図とを示す概略装着図。
【図１５】本実施形態に係る動作支援装置を示す概略上肢部装着図。
【図１６】本実施形態に係るＩＣＰＦの発生力と電圧との関係を示すグラフ。
【図１７】本実施形態に係るＩＣＰＦを示す概略平面図。
【図１８】図１７に示すＩＣＰＦのＡ−Ａ´線に沿う概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図において、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度は実際と異なる。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る動作支援装置を示す概略正面図である。動作支援装置１００は、制御・電源部１０、操作・表示部２０、姿勢・運動センサー３０、アクチュエーター４０、人工腱５０、及び被覆部材６０から構成される。
【００１５】
動作支援装置１００は、上半身・下半身のように分割することが可能で、ファスナー等で接合できる。また、アクチュエーター４０の性能を発揮するために被支援者の身体に密着して着用する必要がある。なお、被支援者の身体とアクチュエーター４０とは、被覆部材６０で絶縁される。
【００１６】
制御・電源部１０と操作・表示部２０とは、被支援者が運動している場合でも他の部位と比較して安定する腰部の側面に配置される。制御・電源部１０と操作・表示部２０とは、被支援者の利き手に応じて左右腰部のいずれか一方に配置することができる。制御・電源部１０と操作・表示部２０とは、動作支援装置１００を上半身のみに着用する場合にも被支援者の腰部に配置される。
【００１７】
姿勢・運動センサー３０は、被支援者に装着されている。姿勢・運動センサー３０は、被支援者の姿勢と動作の向きとを検知する。姿勢・運動センサー３０は、被支援者の姿勢を確定する関節部と左右腰部とに配置される。動作支援装置１００は、被支援者の体格に応じて複数のサイズが提供される。
【００１８】
アクチュエーター４０は筋肉に沿って配置される。アクチュエーター４０は上肢部と下肢部との拮抗筋に沿って配置されるが、下腿部においては拮抗筋が存在しないため、下腿部前面にはアクチュエーターは配置されていない。アクチュエーター４０は下半身の大腿部に垂直に配置され、歩行を支援する。アクチュエーター４０は腰部外側から膝部内側にかけて配置され、歩行方向の転換を支援する。アクチュエーター４０は被支援者の姿勢変位又は関節部の移動が発生したときに収縮して、被支援者の動作を補助する。
【００１９】
人工腱５０はアクチュエーター４０の両端に設けられている。
【００２０】
被覆部材６０は動作支援装置１００の衣服部であると同時に、被支援者の全身又は半身をアクチュエーター４０等とともに覆う。被覆部材６０は絶縁体の役割を担う。被覆部材６０は絶縁性に優れたポリエステル（ＰＥＴ）である。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る動作支援装置１００を示す概略裏面図である。アクチュエーター４０は上肢部と下肢部との拮抗筋に沿って配置されるが、下腿部においては拮抗筋が存在しないため、ふくろはぎ部位に配置される。下肢部には体重の支持及び歩行を支援するために、他部分と比較して補助する力が大きいアクチュエーター４０が配置される。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る動作支援装置１００を示す概略装着図である。アクチュエーター４０は下腿部の背面のふくろはぎ部に沿って配置され、歩行を支援する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る動作支援装置１００と身体の下半身の筋肉図とを示す概略装着図である。アクチュエーター４０は、被支援者の筋肉の起始部近傍と停止部近傍との間に懸架されている。アクチュエーター４０は、大腿部の拮抗する大腿四頭筋と大腿二頭筋とに沿って配置されている。アクチュエーター４０は、下腿部のふくろはぎ部に存在する腓腹筋に沿って配置される。
【００２４】
人工腱５０は、筋肉の起始部１８付近と筋肉の停止部１９付近とに配置される。人工腱５０は、アクチュエーター４０と筋肉の起始部１８とを接合するように配置される。人工腱５０は、アクチュエーター４０と筋肉の停止部１９とを接合するように配置される。
【００２５】
図５は、本実施形態に係る動作支援装置１００のアクチュエーター４０を示す概略断面図である。アクチュエーター４０は、繊維状に形成され、かつ伸縮自在とした、高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つからなる。本実施形態では高分子化合物であるＩＣＰＦを用いた場合について説明する。ＩＣＰＦはイオン導電性高分子ゲル膜（高分子化合物）である。イオン導電性高分子ゲル膜は、パーフルオロスルホン酸膜の表面に白金（Ｐｔ）を無電解めっきした（接合体）膜である。
【００２６】
アクチュエーター４０はＩＣＰＦ４１、導体４６から構成されている。アクチュエーター４０は被覆部材６０に覆われている。
【００２７】
導体４６は銅を素材としても良いが、動作支援装置１００を軽量にするため、アルミニウム等が好適である。なお、符号４５は身体の筋肉部である。導体４６に電圧が印加されるとＩＣＰＦ４１は屈曲し、アクチュエーター４０は伸縮性がある被覆部材６０とともに収縮する。
【００２８】
図６は、本実施形態に係る動作支援装置１００のアクチュエーター４０の収縮を示す概略図である。アクチュエーター４０に使用されるＩＣＰＦ４１は、電圧が印加されると屈曲してＩＣＰＦ４１の長手方向の長さは短縮する。ＩＣＰＦ４１が連鎖している場合においても、各ＩＣＰＦ４１に電圧が印加されると各ＩＣＰＦ４１が屈曲して長手方向の長さは短縮する。この長手方向の短縮は収縮と呼ばれる。
【００２９】
次に人工腱５０の概略構成について説明する。
図７は、本実施形態に係る動作支援装置１００の人工腱５０を示す概略構成図である。人工腱５０は、伸展張力が他の繊維と比較して強い絹糸５２を素材として用い、両端には接合性の良いポリエステル５４を利用する。また、絹糸５２とポリエステル５４の接合部は、繊維状の絹糸５２と繊維状に加工したポリエステル５４を縫合して接合しても良い。
【００３０】
次に被覆部材６０の概略について説明する。
動作支援装置１００では被覆部材６０を主として衣服部分に利用する。被覆部材６０は絶縁性、伸縮性、耐久性、及び軽量性において優れたものであれば良く、例えばポリエステルが好適である。被覆部材６０は動作支援装置１００の衣服部であるとともに、動作支援装置１００の構成要素を接合する役割をもつ。被覆部材６０、アクチュエーター４０、及び人工腱５０の厚さは、脱着性及び装着時の軽量性を考慮すると３センチメートル以下が望ましい。
【００３１】
次に姿勢・運動センサー３０の概略構成について説明する。
図８は、本実施形態に係る動作支援装置１００の姿勢・運動センサー３０を示す概略構成図である。
【００３２】
姿勢・運動センサー３０は、被支援者の姿勢を検知する気圧センサー３４、加速度センサー３２、傾斜及び回転加速度を検知する角加速度センサー３６、及びモーションセンサー３８から構成される。
【００３３】
気圧センサー３４は関節部の高さから、臥位・座位及び立位などの姿勢を検知する。
【００３４】
加速度センサー３２は主として被支援者の前後方向・上下方向の運動を検知する。
【００３５】
角加速度センサー３６は被支援者の角加速度、回旋運動、重心移動を検知する。また、角加速度センサー３６で検知した角速度を制御部にて積分することにより、各関節の角度を得ることができる。
【００３６】
モーションセンサー３８は、被支援者のつまずきや衝突などの急激な重心動揺を検知する。被支援者が立位であるときに急激な重心動揺が発生した場合には、制御・電源部１０は被支援者の下肢部に装着されたアクチュエーター４０により、安定した姿勢に戻す補助力を発生させる。
【００３７】
次に制御・電源部１０の概略構成について説明する。
図９は、本実施形態に係る動作支援装置１００の制御・電源部１０を示す概略構成図である。制御・電源部１０は、制御回路１２とデータ格納部１４とから構成される制御回路１２と、バッテリー部１６と、充電端子１７とで構成される。データ格納部１４は運動情報格納部７４（図１１参照）を含む。
【００３８】
次に操作・表示部２０の概略構成について説明する。
図１０は、本実施形態に係る動作支援装置１００の操作・表示部２０を示す概略構成図である。表示部２１は、日付・時刻表示部２３と、バッテリー残時間表示部２４と、バッテリー残量グラフ表示部２５と、保守情報提示部２６とから構成される。操作部２２は、出力調整部２８と電源スイッチ部２９とから構成される。保守情報提示部２６は、保守が必要なアクチュエーター４０と姿勢・運動センサー３０との部位番号２７を提示する。出力調整部２８ではスライダーを利用して、右腕、左腕、右脚、及び左脚のアクチュエーター４０の出力を調整することができる。被支援者は、動作支援装置１００を装着したときに電源スイッチ部２９により電源を入れ、脱衣するときに電源スイッチ部２９により電源を切るようにする。
【００３９】
また、操作・表示部２０は、制御・電源部１０とは分離可能で、制御・電源部１０と有線又は無線で通信することができるため、運動の途中で情報確認や出力調整ができる。
【００４０】
次に図１１の機能ブロック図を用いて、動作支援装置１００の機能を説明する。
図１１は、本実施形態に係る動作支援装置１００の機能を示すブロック図である。制御・電源部１０は、制御部７２、運動情報格納部７４、センサー信号受信部７６、及び電源装置部７８から構成される。矢印は情報が流れる方向を示す。
【００４１】
センサー信号受信部７６は、動作支援装置１００の関節部に配置されたすべての姿勢・運動センサー３０からの情報を受信して制御部７２へ、その情報を渡す。
【００４２】
制御部７２は、姿勢・運動センサー３０が検知した被支援者の姿勢と動作の向きとの検知結果に基づいて、運動情報格納部７４から取得した運動情報に応じてアクチュエーター４０を制御する。制御部７２は、運動情報に基づいて、姿勢・運動センサー３０が検知した被支援者の姿勢と動作の向きとに応じてアクチュエーター４０の出力の向きを制御することによって、被支援者の運動を支援する。制御部７２は、センサー信号受信部７６より気圧情報、距離情報、加速度情報、速度情報、及び角速度情報を含む姿勢・運動の情報を取得する。姿勢・運動の情報は運動情報格納部７４に予め備えられた情報と照会され、符合した場合には、運動情報格納部７４に格納された補助力が発生するようにアクチュエーター４０が制御される。このとき、アクチュエーター４０の動作が開始可能となる最短時間ｔ秒後に、ｔ秒後の補助力が発生するようにアクチュエーター４０を制御する。
【００４３】
電源装置部７８は、種類を問わない。電源装置部７８が二次電池の場合、残量が低下した場合の表示に駆動可能時間などを表示してもよい。また、電源装置部７８が二次電池である場合には、その二次電池は交換が可能であってもよい。
【００４４】
次に、運動情報格納部７４について説明する。
図１２は、本実施形態に係る運動情報格納部７４を示す表である。運動情報格納部７４には被支援者の日常的な姿勢・運動に関する情報が格納される。運動情報格納部７４には、被支援者の関節部に配置された複数の姿勢・運動センサー３０からの情報が格納される。運動情報格納部７４には、臥位、座位、立位、立ち上がり動作、立ち下がり動作、屈伸運動、上肢の運動、下肢の運動、歩行運動、及び重心動揺など日常的な姿勢・運動に関する実験により検証された情報が格納される。運動情報格納部７４には、「気圧」、「距離１」、…、「距離Ｎ」、「加速度」、「速度」、「角加速度」、及び「補助力」などの項目が設けられる。各項目は、各部位の姿勢・運動センサー３０ごとに設けられる。例えば、図１２に示すように、各項目は、姿勢・運動センサー（１）から姿勢・運動センサー（Ｎ）まで設けられる。
【００４５】
「気圧」の項目には、気圧センサー３４から取得する実験により検証された気圧の値が格納される。
【００４６】
「距離１」〜「距離Ｎ」の項目には、姿勢・運動センサー３０同士の距離の値が格納される。
【００４７】
「加速度」の項目には、加速度センサー３２から取得する実験により検証された加速度の値が格納される。
【００４８】
「速度」の項目には実験により検証された加速度の値の時間積分値が格納される。
【００４９】
「角加速度」の項目には、角加速度センサー３６から取得する実験により検証された角加速度の値が格納される。
【００５０】
「補助力」の項目には、被支援者が日常的な姿勢・運動をとったときの筋力を補助するために必要となる実験により検証された数値が格納される。「補助力」の項目には、被支援者の筋力の約１０％を最大とするように設定されている。「補助力」の項目には、アクチュエーター４０の動作が開始可能となるｔ秒後の値が設定される。当然ながら、上記筋力を補助するために必要な実験等には、筋力計等の従来から知られた様々な方法を用いることができる。
【００５１】
次に動作支援装置１００の動作処理を説明する。
図１３は、本実施形態に係る動作支援装置１００の処理を示すフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ１０で制御部７２は、センサー信号受信部７６より気圧情報、加速度情報、速度情報、及び角速度情報を含む姿勢・運動の情報を取得する。
【００５３】
ステップＳ２０で制御部７２は、運動情報格納部７４に格納された姿勢・運動の情報と符合するか判断する。符合した場合にはステップＳ３０へ進み、符合しなかった場合には処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ３０で制御部７２は、運動情報格納部７４に格納された補助力を取得する。そして、制御部７２は、アクチュエーター４０が動作を開始することが可能となる時間ｔ秒後において、ｔ秒後に要求される補助力を与えることができるようにアクチュエーター４０を制御する。そしてステップＳ３０終了後には処理を終了する。
【００５５】
動作支援装置１００を歩行運動に適用する例を説明する。
制御部７２は、姿勢・運動センサー３０からの姿勢・運動の情報を運動情報格納部７４に格納された姿勢・運動の情報と照合して、歩行運動であることを認識する。姿勢・運動の情報を照合するためには、肩関節、肘関節、手関節、腰部、膝関節、及び足関節に配置された、すべての姿勢・運動センサー３０の姿勢・運動の情報を利用する。動作支援装置１００は、各関節部に配置された姿勢・運動センサー３０からの姿勢・運動の情報を制御部７２に伝達し、ｔ秒後の補助力が発生するようにアクチュエーター４０を制御することによって歩行運動を支援する。
【００５６】
歩行運動等のように上半身・下半身が同時に運動する場合には、動作支援装置１００は、上半身と下半身を協調させて運動を支援する。例えば、歩行周期に併せて腕の運動と脚の運動を同時に支援する。坂道の歩行運動などで傾斜に合わせて支援力を調整したい場合には、操作・表示部２０により必要な部位の出力を調整すれば、より安全に歩行運動を支援することができる。また、被支援者の動作を支援するアクチュエーター４０は、高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つから形成され、ゴム人工筋肉に使用される固形物が存在しないことから、ダイビングスーツと同様に容易かつ安全に装着することができる。
【００５７】
次に上肢部に動作支援装置１００を装着した場合の構成について説明する。
図１４は、本実施形態に係る動作支援装置１００と身体の上肢部の筋肉図とを示す概略装着図である。アクチュエーター４０は上肢部の拮抗筋に沿って配置される。例えば、上腕部においては、拮抗筋である上腕二頭筋と上腕三頭筋長頭とに沿って配置されている。筋肉の端部は、人工腱５０により筋肉の起始部１８付近と停止部１９付近とに配置されている。肩などの関節部には姿勢・運動センサー３０が配置される。
【００５８】
次に上肢部に動作支援装置１００を装着した場合に構成について補足説明する。
図１５は、本実施形態に係る動作支援装置１００を示す概略上肢部装着図である。アクチュエーター４０は、図５に示すように、被覆部材６０で保護されている。上腕部のアクチュエーター４０の上端は、人工腱５０と接合されて筋肉の起始部１８付近に配置される。一方、上腕部のアクチュエーター４０の下端は人工腱５０と接合されて筋肉の停止部１９付近に配置される。また、人工腱５０が筋肉の起始部１８、筋肉の停止部１９から位置が移動しないようにするため、血流を悪化させることがない程度にサポーター６６で支持しても良い。なお、サポーター６６はゴムのような弾性素材や面状ファスナーを使用する。被覆部材６０は動作支援装置１００の衣服部であるとともに、動作支援装置１００の構成要素を接合する役割をもつ。
【００５９】
次に上腕部が動作する例を、図１４と図１５とを用いて示す。被支援者が、肘を中心に前腕を動作させる場合を考える。肩関節部、肘関節部、及び手関節部に配置された姿勢・運動センサー３０より運動開始時の各関節の相対位置を検知する。ここで手関節部が肘関節部に対して上昇すると、手関節部に配置した姿勢・運動センサー３０から手関節部の位置、加速度等の情報がセンサー信号受信部７６へ送信される。制御部７２は、センサー信号受信部７６より受信した情報を運動情報格納部７４に格納された運動と照会して肘関節の屈曲運動であると識別する。そして、制御部７２は、前腕部に配置されたアクチュエーター４０を動作させて被支援者の運動を支援する。姿勢・運動センサー３０からの情報に変化がないときは、制御部７２は運動情報格納部７４と情報照会し、肘関節の屈曲を補助しないようにアクチュエーター４０を制御する。
【００６０】
次に電圧とＩＣＰＦ４１の発生力（収縮力及び伸長力）との関係を示す。
図１６は、本実施形態に係るＩＣＰＦ４１の発生力と電圧との関係を示すグラフである。横軸に電圧［Ｖ］及び縦軸に発生力ｇｆ［ｇｒａｍｆｏｒｃｅ］を示す。電圧０Ｖのとき、発生力は０ｇｆである。電圧が４Ｖのとき発生力は、１６ｇｆ程度である。電圧が１０Ｖのとき、発生力は４０ｇｆ程度になる。このように電圧と発生力とは比例関係にある。したがって、アクチュエーター４０の出力は容易に調整可能である。
【００６１】
次にＩＣＰＦ４１の配置について説明する。
図１７は、本実施形態に係るＩＣＰＦ４１を示す概略平面図である。図１８は、図１７に示すＩＣＰＦ４１のＡ−Ａ´線に沿う概略断面図である。ここでＩＣＰＦ４１の１個の寸法を１センチメートル×５センチメートル×０．３センチメートル程度として説明する。図１７より、一層に配置されるＩＣＰＦ４１は１８個、図１８より８層に配置されるＩＣＰＦ４１は１４４個である。すなわち、６センチメートル×１５センチメートル×２．４センチメートルの直方体に収まるＩＣＰＦ４１は１４４個である。
【００６２】
ＩＣＰＦ４１は柔軟性、加工性に優れているため、図１７のように一定の形状に加工して構成できる他に、繊維状に加工して、支援する筋肉の形状に応じて適切なアクチュエーター４０を構成することもできる。
【００６３】
上腕部に６ｃｍ×１５ｃｍ×２．４ｃｍの直方体状のアクチュエーター４０を装着する。一方、筋力がやや低下した高齢者の上腕部出力は２００Ｎであるとする。アクチュエーター４０に４Ｖを印加した場合に１６ｇｆの出力が得られるとすると、計算により約２２Ｎの出力が得られる。
【００６４】
ＩＣＰＦ４１の１４４個の出力［ｋｇｆ］  ＝  １６［ｇｆ］×１４４個
＝  ２３０４［ｇｆ］
＝  ２．３［ｋｇｆ］
ＩＣＰＦ４１の１４４個の出力［Ｎ]      ＝  ２．３［ｋｇ］×９．８［ｍ／ｓ2］
＝  ２２．５４［Ｎ］
【００６５】
動作支援装置１００の安全性を考慮すると被支援者の筋力の約１０％を補助することが適当であることから、本実施形態における動作支援装置１００は実用に供する補助力を出力できる。上腕部に限らず、補助力は被支援者の姿勢、筋力、速度及び角加速度に応じて変化する。被支援者の姿勢・運動を常時検知することにより、安定した姿勢や歩行を保持することを補助することができる。
【００６６】
本実施形態によれば、姿勢・運動センサー３０が現在の姿勢及び運動状態を検知することにより、被支援者の姿勢及び運動状態を予測して、適切なタイミングに適切な運動補助力を発生させることにより、被支援者の意図に沿った運動を支援することができる。
【００６７】
また、アクチュエーター４０の素材が高分子化合物、シリコン樹脂、又はカーボンナノチューブのいずれか１つを配合したものとなり、ゴム人工筋肉と比較して柔軟であることから、これによって容易かつ安全に装着することができる。
【００６８】
本実施形態における動作支援装置１００では、姿勢・運動センサー３０及びアクチュエーター４０の配置位置及び数が限定されているが、本発明においてはこの配置位置や数に限定されるものではない。
【００６９】
また、本実施形態における動作支援装置１００では、制御部７２が姿勢・運動センサー３０によって検知された筋肉の動きを補助するようにアクチュエーター４０を動作させる例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、制御部７２が姿勢・運動センサー３０によって検知された筋肉の動きに対して、負荷となるような方向（例えば、姿勢・運動センサー３０が肘の屈曲を検知した場合には、肘を伸展させる方向）の力をアクチュエーター４０に印加させることにより、リハビリ用途のみならず、エクササイズやトレーニング等のスポーツ分野への応用も可能である。
【００７０】
さらに、本実施形態における動作支援装置１００では、姿勢・運動センサー３０として、気圧センサー３４、加速度センサー３２、角加速度センサー３６、及びモーションセンサー３８を用いた構成を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。筋肉の動きを検知できるセンサーであれば、いかなるセンサーを使用することも可能であり、例えば、位置センサー、力覚センサー、トルクセンサー、重力センサー、重力加速度センサー、速度センサー、角度センサー、音声センサー、筋電位センサー、変位センサー、圧力センサー、空気圧センサー、脳波センサー、流量センサー、温度センサー、湿度センサー、静電気センサー、赤外線センサー、光電センサー、振動センサー、衝撃センサー、電流センサー、電圧センサー、磁気センサー、又は超音波センサー等の各種センサーを用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００…動作支援装置  １０…制御・電源部  １２…制御回路  １４…データ格納部  １６…バッテリー部  １７…充電端子  １８…筋肉の起始部  １９…筋肉の停止部  ２０…操作・表示部  ２１…表示部  ２２…操作部  ２３…日付・時刻表示部  ２４…バッテリー残時間表示部  ２５…パッテリー残量グラフ表示部  ２６…保守情報提示部  ２７…部位番号  ２８…出力調整部  ２９…電源スイッチ部  ３０…姿勢・運動センサー（センサー）  ３２…加速度センサー  ３４…気圧センサー  ３６…角加速度センサー  ３８…モーションセンサー  ４０…アクチュエーター  ４１…ＩＣＰＦ  ４６…導体  ５０…人工腱  ５２…絹糸  ５４…ポリエステル  ６０…被覆部材  ６６…サポーター  ７２…制御部  ７４…運動情報格納部  ７６…センサー信号受信部  ７８…電源装置部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図４】
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【図１４】
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