(57)【要約】【課題】伸縮動作が可能なアクチュエーターを提供する。【解決手段】アクチュエーター２は、電極２１と、電極２３と、電極２１および電極２３で挟まれたイオン交換膜２２と、電極２４と、電極２６と、電極２４および電極２６で挟まれたイオン交換膜２５とを有し、電極２３および電極２４は、少なくとも２カ所において互いに固定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極および前記第２電極で挟まれた第１イオン交換膜と、
第３電極と、
第４電極と、
前記第３電極および前記第４電極で挟まれた第２イオン交換膜と
を有し、
前記第２電極および前記第３電極は、少なくとも２カ所において互いに固定されている
アクチュエーター。
【請求項２】
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極、および前記第４電極は、第１方向において第２方向よりも長い形状を有しており、
前記第２電極および前記第３電極は、前記第１方向の両端部において互いに固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項３】
前記第２電極および前記第３電極は、全体に渡って互いに固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項４】
前記第２電極および前記第３電極は、１枚の電極である
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項５】
前記第２電極および前記第３電極は、３カ所以上において互いに固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
【請求項６】
第５電極と、
第６電極と、
前記第５電極および前記第６電極で挟まれた第３イオン交換膜と
を有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のアクチュエーターを有する健康装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエーターおよび健康装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流駆動型のアクチュエーター素子として、イオン伝導性高分子アクチュエーター（Ionic Polymer Metal Composite、ＩＰＭＣ。ＩＣＰＦ（Ionic Conducting Polymergel Film）と呼ばれる場合もある）が知られている（例えば特許文献１および２）。ＩＰＭＣは、イオン交換膜（イオン導電性高分子または高分子電解質ゲル）の両面に電極を接合した接合体を含む。この電極間に電圧をかけると、陽イオンが移動し、それに伴い水分子も移動して、片面が膨張、他面が収縮する。すなわち、電圧をかけるとＩＰＭＣは屈曲する。ＩＰＭＣは、柔軟、軽量、無音、小型化が容易等の特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２７５０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２において、アクチュエーターは、屈曲動作しかできないという問題があった。
【０００５】
これに対し本発明は、伸縮動作が可能なアクチュエーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極で挟まれた第１イオン交換膜と、第３電極と、第４電極と、前記第３電極および前記第４電極で挟まれた第２イオン交換膜とを有し、前記第２電極および前記第３電極は、少なくとも２カ所において互いに固定されているアクチュエーターを提供する。
【０００７】
このアクチュエーターによれば、伸縮動作を行うことができる。
【０００８】
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極、および前記第４電極は、第１方向において第２方向よりも長い形状を有しており、前記第２電極および前記第３電極は、前記第１方向の両端部において互いに固定されていてもよい。
【０００９】
このアクチュエーターによれば、両端部の間で伸縮動作を行うことができる。
【００１０】
前記第２電極および前記第３電極は、全体に渡って互いに固定されていてもよい。
【００１１】
このアクチュエーターによれば、構造を安定させることができる。
【００１２】
前記第２電極および前記第３電極は、１枚の電極であってもよい。
【００１３】
このアクチュエーターによれば、第２電極および第３電極を個別に設ける場合と比較して構造を簡単にすることができる。
【００１４】
前記第２電極および前記第３電極は、３カ所以上において互いに固定されていてもよい。
【００１５】
このアクチュエーターによれば、２カ所しか固定しない場合と比較して、より狭い空間で伸縮を行うことができる。
【００１６】
このアクチュエーターは、第５電極と、第６電極と、前記第５電極および前記第６電極で挟まれた第３イオン交換膜とをさらに有してもよい。
【００１７】
このアクチュエーターによれば、より強い力で伸縮を行うことができる。
【００１８】
また、本発明は、上記いずれかのアクチュエーターを有する健康装置を提供する。
【００１９】
この健康装置によれば、伸縮動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＩＰＭＣアクチュエーターの原理を説明する図。
【図２】構成例１に係るアクチュエーター１の構成を例示する図。
【図３】アクチュエーター１の動作を例示する図。
【図４】構成例２に係るアクチュエーター２の構成を例示する図。
【図５】アクチュエーター２の動作を例示する図。
【図６】構成例３に係るアクチュエーター３の構成を例示する図。
【図７】構成例４に係るアクチュエーター４の構成を例示する図。
【図８】一実施形態に係る健康装置１００の外観を示す図。
【図９】アクチュエーター部１３０の形状を例示する図。
【図１０】アクチュエーター部１３０の構造を例示する図。
【図１１】構造体１３１の動作を例示する図。
【図１２】コントローラー部１１０の構成を例示する図。
【図１３】アクチュエーター部１３０の駆動信号を示すタイミングチャート。
【図１４】アクチュエーター部１３０を指に装着した状態を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．ＩＰＭＣの原理
図１は、ＩＰＭＣアクチュエーターの断面構造を説明する図である。ＩＰＭＣアクチュエーターは、イオン交換膜５０１と、電極５０２と、電極５０３とを有する。イオン交換膜５０１としては、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜のいずれを用いてもよい。陽イオン交換膜としては、例えば、スルホン基またはカルボキシル基を有するフッ素樹脂系イオン交換膜、またはポリスチレンスルホン酸膜が用いられる。電極としては、例えば、白金、イリジウム、パラジウム、およびルテニウム等の貴金属、導電性高分子、または黒鉛等が用いられる。
【００２２】
ＩＰＭＣアクチュエーターを動作させる際には、イオン交換膜５０１が含水状態である必要がある。電極５０２（陽極）および電極５０３（陰極）間に電圧を印加すると、陽イオンが陰極側に移動する。このとき、陽イオンの移動に伴って水分子もイオン交換膜５０１内を陰極側に移動する。水分子の移動に伴って陽極側と陰極側とで水分量に差が生じる。このとき、水分量の多い部分（陰極側）は膨張し、水分量の少ない部分（陽極側）は収縮する。すなわち、イオン交換膜５０１は、陽極側に屈曲する。
【００２３】
ここで、ＩＰＭＣアクチュエーターの屈曲は、イオンの移動すなわち電流によって起こっている。これが「電流駆動型」の所以である。なお、電圧を印加していてもイオンの移動が止まってしまう（電流が流れなくなる）と、水分子の拡散により水分量の差は時間とともに緩和されてしまう。すなわち、イオン交換膜５０１の屈曲は元に戻ってしまう。
【００２４】
２．アクチュエーター
２−１．構成例１
図２は、構成例１に係るアクチュエーター１の構成を例示する図である。アクチュエーター１は、電極１１と、イオン交換膜１２と、電極１３と、イオン交換膜１４と、電極１５とを有する。電極１１、イオン交換膜１２、および電極１３は、図１で説明したＩＰＭＣアクチュエーターの構造を有している。また、電極１３、イオン交換膜１４、および電極１５も、図４で説明したＩＰＭＣアクチュエーターの構造を有している。すなわち、アクチュエーター１は、ＩＰＭＣアクチュエーターを２枚貼り合わせたような構造を有している。
【００２５】
電極１１、イオン交換膜１２、電極１３、イオン交換膜１４、および電極１５は、１方向に長い形状を有している。図２の例では、縦方向に長い長方形の形状を有している。
【００２６】
図３は、アクチュエーター１の動作を例示する図である。アクチュエーター１は、電圧を印加しない状態では中立の状態である。これを基準状態という。電極１５を基準として電極１１に正電圧を印加すると（電極１３の電位は不定）、アクチュエーター１は基準状態から電極１１側に（図では左側に）屈曲する（図３（Ａ））。電極１３を基準として電極１１および電極１５に正電圧を印加すると、アクチュエーター１は基準状態から収縮する（図３（Ｂ））。これは、電極１１、イオン交換膜１２、および電極１３からなるアクチュエーターと、電極１３、イオン交換膜１４、および電極１５からなるアクチュエーターとが、それぞれ反対方向に屈曲しようとする結果、どちらにも屈曲できず、縦方向の中央部分が膨らむようになり、全体としては収縮するものである。電極１１を基準として電極１５に正電圧を印加すると（電極１３の電位は不定）、アクチュエーター１は基準状態から電極１５側に（図では右側に）屈曲する（図３（Ｃ））。
【００２７】
アクチュエーター１によれば、基準状態から、収縮、左屈曲、および右屈曲という多彩な動作をすることができる。
【００２８】
なお図２の例では、２つのＩＰＭＣアクチュエーターの真ん中の電極（電極１３）は単一の電極を用いたが、それぞれ２つの電極を有する第１ＩＰＭＣアクチュエーターおよび第２ＩＰＭＣアクチュエーターの、片方の電極同士を全面貼り付けてもよい。
【００２９】
２−２．構成例２
図４は、構成例２に係るアクチュエーター２の断面構成を例示する図である。アクチュエーター２は、電極２１と、イオン交換膜２２と、電極２３と、電極２４と、イオン交換膜２５と、電極２６とを有する。電極２１、イオン交換膜２２、および電極２３、並びに電極２４、イオン交換膜２５、および電極２６は、それぞれ、図１で説明したＩＰＭＣアクチュエーターの構造を有している。
【００３０】
この例で、電極２３および電極２４は、２カ所で固定されている。具体的には、長手方向（図の上下方向）の両端部において互いに固定されている。この固定により、電極２３および電極２４は電気的にも接続されており、両者は同電位である。両端部以外の部分において、電極２３および電極２４は互いに固定されていない。
【００３１】
図５は、アクチュエーター２の動作を例示する図である。アクチュエーター２は、電圧を印加しない状態では、中央部すなわち電極２３および電極２４が固定されていない部分において、たわんだ状態となっている（図５（Ａ））。これを基準状態という。
【００３２】
電極２３および電極２４を基準として、電極２１および電極２６に正電圧を印加すると、アクチュエーター２は基準状態から縦方向に伸張する（図５（Ｂ））。これは、基準状態から、電極２１、イオン交換膜２２、および電極２３からなるアクチュエーターが左に屈曲し、電極２４、イオン交換膜２５、および電極２６からなるアクチュエーターが右に屈曲しようとする結果、中央部のたわみが解消され、全体としては伸張するものである。
【００３３】
電極２３および電極２４を基準として、電極２１および電極２６に負電圧を印加すると、アクチュエーター２は基準状態から縦方向に収縮する（図５（Ｃ））。これは、基準状態から、電極２１、イオン交換膜２２、および電極２３からなるアクチュエーターが右に屈曲し、電極２４、イオン交換膜２５、および電極２６からなるアクチュエーターが左に屈曲しようとする結果、中央部のたわみが拡大し、全体としては収縮するものである。
【００３４】
電極２３および電極２４を基準として、電極２１に正電圧を、電極２６に負電圧をそれぞれ印加すると、アクチュエーター２は基準状態から電極２１側（図では左側）に屈曲する（図５（Ｄ））。また、電極２３および電極２４を基準として、電極２１に負電圧を、電極２６に正電圧をそれぞれ印加すると、アクチュエーター２は基準状態から電極２６側（図では右側）に屈曲する（図５（Ｄ））。
【００３５】
アクチュエーター２によれば、基準状態から、伸張、収縮、左屈曲、および右屈曲という多彩な動作をすることができる。
【００３６】
２−３．構成例３
図６は、構成例３に係るアクチュエーター３の断面構成を例示する図である。アクチュエーター３は、電極３１と、イオン交換膜３２と、電極３３と、電極３４と、イオン交換膜３５と、電極３６とを有する。電極３１、イオン交換膜３２、および電極３３、並びに電極３４、イオン交換膜３５、および電極３６は、それぞれ、図１で説明したＩＰＭＣアクチュエーターの構造を有している。
【００３７】
この例で、電極３３および電極３４は、長手方向（図の上下方向）の両端部だけでなく、両端部以外の部分においても互いに固定されている。すなわち、電極３３および電極３４は、全体として３カ所以上において互いに固定されている。この例では、電極３３および電極３４は、ほぼ等間隔に４カ所で固定されている。アクチュエーター２と比較すると、アクチュエーター３は、収縮時の横方向の広がりを小さくすることができる。すなわち、アクチュエーター３を用いた装置をより小型化することができる。なお、アクチュエーター３の動作はアクチュエーター２と同様であるので、説明は省略する。
【００３８】
２−４．構成例４
図７は、構成例４に係るアクチュエーター４の構成を例示する図である。構成例１〜３は、図４で説明したＩＰＭＣアクチュエーターを２つ繋げた構成を有していたが、アクチュエーター４は、図４で説明したＩＰＭＣアクチュエーターを３つ以上（図の例では４つ）繋げたものである（電極およびイオン交換膜の構成の説明は省略する）。この例によれば、ＩＰＭＣアクチュエーターを２つ繋げた場合よりも強い力で、収縮または伸張することができる。
【００３９】
３．応用例
図８は、一実施形態に係る健康装置１００の外観を示す図である。健康装置１００は、上で説明したアクチュエーター３を用いた装置である。この例で、健康装置１００は、機能回復アシストグローブである。機能回復アシストグローブとは、病気等により思い通りに動かなくなった指の運動機能を回復するためのリハビリテーションを支援するグローブである。機能回復アシストグローブは、アクチュエーターを用いてユーザーの指の伸縮を助けることにより、機能回復を支援する。
【００４０】
健康装置１００は、コントローラー部１１０と、サポーター１２０と、アクチュエーター部１３０とを有する。コントローラー部１１０は、アクチュエーター部１３０の伸縮を制御するための電源装置および駆動回路を有する。アクチュエーター部１３０に対して、５本の指それぞれを独立して伸縮できるよう、それぞれ個別に信号線が設けられている。
【００４１】
サポーター１２０は、ユーザーの手に対しコントローラー部１１０およびアクチュエーター部１３０を固定するための部位である。サポーター１２０は、伸縮性のある素材（例えば布）で形成されている。また、ユーザーの手のひらおよび手首を保持する形状を有している。サポーター１２０は、アクチュエーター部１３０を固定するための金具（図示略）を有している。この金具は、アクチュエーター部１３０との電気的な接点も兼ねており、アクチュエーター部１３０を固定すると同時に電気的な接続を得ることができる。アクチュエーター部１３０は、指毎に着脱および締め付け具合の調整が可能である。
【００４２】
図９は、アクチュエーター部１３０を構成する構造体１３１の形状を例示する図である。構造体１３１は、図１のＩＰＭＣアクチュエーターと同じ層構造を有している。すなわち、構造体１３１を２枚貼り合わせることにより、構成例１〜４で説明したアクチュエーターを得ることができる。この例では、２枚の構造体１３１は、後述するように長手方向の両端部だけでなく中間部でも固定され、アクチュエーター部１３０は、外観形状は異なるものの、アクチュエーター３（図６）と同様の構造を有している。
【００４３】
図９（Ａ）は表面側すなわちユーザーの指と対向する面を示し、図９（Ｂ）は裏面側すなわち装着したとき外部に露出する面を示す。図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）のＣ−Ｃ断面を示している。なお図９（Ｃ）では、電極１３４は省略している。構造体１３１は、表面に、電極１３２および電極１３３を有する。電極１３２および電極１３３の間には、イオン交換膜１３８が挟まれている。電極１３２、電極１３３、およびイオン交換膜１３９により、図１のＩＰＭＣアクチュエーターが形成される。なお、表面側には、さらに電極１３４が設けられている。電極１３４は、アクチュエーターの曲げ具合をセンシング（検知）するための電極であり、センサー素子を構成する。センサー素子は、例えばユーザーの指の曲げ具合が目標値に達しているかどうかを検知するために用いられる。センサー素子によるセンシング方法およびセンサー素子の駆動方法は、例えば、特開２０１１−２２３８４３号公報に記載されている。
【００４４】
構造体１３１は、形状としては、突起部１３５、１３６、および１３７を有する。これらの突起部は、構造体１３１を２枚、接続するときに固定される部分である。
【００４５】
図１０は、アクチュエーター部１３０の構造を例示する図である。図９で例示した構造体１３１が２枚、接続されている。この図では２枚の構造体１３１を区別するため、構造体１３１Ａおよび１３１Ｂと表す。構造体１３１の要素についても同様である。アクチュエーター３（図６）の構造との対比関係は以下のとおりである。構造体１３１Ｂの電極１３３Ｂはアクチュエーター３の電極３３に相当する。構造体１３１Ｂの電極１３２Ｂはアクチュエーター３の電極３１に相当する。構造体１３１Ａの電極１３２Ａはアクチュエーター３の電極３４に相当する。構造体１３１Ａの電極１３３Ａはアクチュエーター３の電極３６に相当する。この図は、指に装着したときに側面から見た状態を示している。例えば図の右側が指の腹側に、左側が指の背側に位置する。
【００４６】
この例では、突起部１３５Ａおよび１３５Ｂ（アクチュエーター部１３０の下端部）、突起部１３６Ａおよび１３６Ｂ（アクチュエーター部１３０の中間部）、並びに突起部１３７Ａおよび１３７Ｂ（アクチュエーター部１３０の上端部）が、それぞれ固定されている。すなわちこの例で、アクチュエーター部１３０は、２枚のＩＰＭＣアクチュエーターが３カ所で固定されている（図６のアクチュエーター３は４カ所で固定されている）。固定には、導電性を有する接着剤またはテープが用いられる。固定した後も頻繁に曲げ伸ばしを行うので、接着剤は、接着後でも硬化しないものが望ましい。
【００４７】
この例で、アクチュエーター部１３０は、２枚の構造体１３１の他に、サック１３８を有する。サック１３８はユーザーの指先を固定するための部材である。サック１３８は、絶縁性と可撓性を兼ね備えた材料、例えばシリコーン樹脂で形成される。サック１３８は、接着剤またはテープを用いて、構造体１３１Ａおよび１３１Ｂに対して固定される。
【００４８】
図１１は、構造体１３１の動作を例示する図である。構造体１３１は、電圧を印加しない状態では中立の状態である。これを基準状態という。電極１３３Ａを基準として電極１３２Ａに正電圧を印加すると、構造体１３１Ａは基準状態から電極１３２Ａ側に（図では左側に）屈曲する。また、電極１３３Ｂを基準として電極１３２Ｂに負電圧を印加すると、構造体１３１Ｂは基準状態から電極１３３Ｂ側に（図では左側に）屈曲する。全体として、構造体１３１は左側に屈曲する（図１１（Ａ））。
【００４９】
電極１３３Ａを基準として電極１３２Ａに負電圧を印加すると、構造体１３１Ａは基準状態から電極１３３Ａ側に（図では右側に）屈曲する。また、電極１３３Ｂを基準として電極１３２Ｂに正電圧を印加すると、構造体１３１Ｂは基準状態から電極１３２Ｂ側に（図では右側に）屈曲する。全体として、構造体１３１は右側に屈曲する（図１１（Ｂ））。
【００５０】
電極１３３Ａを基準として電極１３２Ａに正電圧を印加すると、構造体１３１Ａは基準状態から電極１３２Ａ側に（図では左側に）屈曲する。また、電極１３３Ｂを基準として電極１３２Ｂに正電圧を印加すると、構造体１３１Ｂは基準状態から電極１３２Ｂ側に（図では右側に）屈曲する。全体として、構造体１３１は収縮する（図１１（Ｃ））。
【００５１】
電極１３３Ａを基準として電極１３２Ａに負電圧を印加すると、構造体１３１Ａは基準状態から電極１３３Ａ側に（図では右側に）屈曲する。また、電極１３３Ｂを基準として電極１３２Ｂに負電圧を印加すると、構造体１３１Ｂは基準状態から電極１３３Ｂ側に（図では左側に）屈曲する。全体として、構造体１３１は伸張する（図１１（Ｄ））。
【００５２】
図１２は、コントローラー部１１０の構成を例示する図である。コントローラー部１１０は、増幅器１１１と、サンプルホールド回路１１２と、比較器１１３と、駆動回路１１４とを有する。なおここでは図面を簡単にするため、単一の構造体１３１に対する信号系のみを示している。また、図において構造体１３１は形状を単純化している。
【００５３】
増幅器１１１は、センサー素子からの出力信号（センサー信号）を増幅する。センサー信号は、構造体１３１の変位、すなわちユーザーの指の曲げ具合を示している。増幅器１１１は、増幅したセンサー信号をサンプルホールド回路１１２に出力する。
【００５４】
サンプルホールド回路１１２は、増幅器１１１からの出力信号を、指定された期間、ホールドする。
【００５５】
比較器１１３は、図示せぬ装置（パーソナルコンピューター等の外部装置であってもよいし、コントローラー部１１０自身が有するプロセッサーであってもよい）から供給される目標値信号とセンサー信号との差を示す信号を、駆動回路１１４に出力する。なお、目標値信号は、構造体１３１の変位、すなわちユーザーの指の曲げ具合の目標値を示す信号である。
【００５６】
駆動回路１１４は、構造体１３１に駆動信号を供給する。この例で、駆動回路１１４は、アクチュエーター部１３０の変位を検知する期間と、アクチュエーター部１３０を駆動する期間とを時分割し、重複しないようにしている。このように、変位の検知中は駆動電圧の供給を停止し、駆動電圧によるセンサー信号への影響（クロストーク）を回避している。
【００５７】
図１３は、アクチュエーター部１３０の駆動信号を示すタイミングチャートである。同図１３（Ａ）は時分割された駆動信号を示している。図１３（Ｂ）は駆動回路１１４の出力端子ＡおよびＢから出力される駆動信号を示している。なお出力端子Ａは電極１３２に、出力端子Ｂは電極１３３に、それぞれ接続されている。
【００５８】
図１３（Ａ）に示すように、１サイクルの駆動信号は、駆動期間とセンシング期間に区分される。駆動期間は、アクチュエーター部１３０に駆動電圧を印加する期間である。センシング期間は、電極１３４から出力電圧を読み込む期間である。
【００５９】
図１３（Ｂ）の例で、駆動信号は、電圧レベルがアクチュエーター部１３０の変位を示す信号（いわゆるアナログ信号）である。比較器１１３の出力信号の極性は、構造体１３１の変位が目標値を上回っているか下回っているかを示している。例えば、出力信号の極性が正であった場合は構造体１３１の変位が目標値を上回っていることが、負であった場合は下回っていることが示される。また、比較器１１３の出力信号の大きさは、構造体１３１の変位と目標値との差の大小を示している。駆動回路１１４は、比較器１１３の出力信号に応じて、駆動信号を出力する。駆動信号の電圧の極性は、比較器１１３の出力信号の極性に応じて決められる。例えば、出力信号の極性が正であった場合は正極性の電圧が、負であった場合は負極性の電圧が出力される。また、駆動信号の電圧レベルは、比較器１１３の出力信号の大きさに応じて決められる。例えば、出力信号が大きいほどより高い電圧レベルの信号が出力される。
【００６０】
駆動回路１１４がセンサー信号に与える影響を低減するため、センシング期間において、駆動回路１１４の出力端は高インピーダンス（ＨＺ）状態に設定される。
【００６１】
１サイクルの駆動信号は、駆動期間およびセンシング期間を含むが、駆動期間とセンシング期間との順番はどちらが先でもよい。なお、駆動効率の観点から、駆動期間に対するセンシング期間の時間長の比は小さい方が好ましい。１サイクルの長さは、アクチュエーターの応答特性等に応じて定められる。このサイクルを繰り返すことによって一定時間間隔でセンシングが繰り返され、フィードバック制御が行われる。
【００６２】
なお、駆動信号はアナログ信号ではなく、デジタル信号であってもよい。すなわち、駆動回路１１４は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて構造体１３１を制御してもよい。この場合、駆動信号のパルスの極性は、比較器１１３の出力信号の極性に応じて決められる。例えば、出力信号の極性が正であった場合は正極性のパルスが、負であった場合は負極性のパルスが用いられる。また、駆動信号のパルスの幅は、比較器１１３の出力信号の大きさに応じて決められる。例えば、出力信号が大きいほどより大きいパルス幅が用いられる。
【００６３】
駆動信号により構造体１３１の変位が制御され、センサー素子はその変位を検知する。センサー素子が検知した変位は構造体１３１の制御にフィードバックされる。こうして、構造体１３１の変位が目標値に達するように制御が行われる。
【００６４】
図８および図９ではアクチュエーター部１３０がアクチュエーター３（図６）と同様の構造を有している例を説明したが、アクチュエーター部１３０は、アクチュエーター３以外の構造、例えば、アクチュエーター１、２、または４と同様の構造を有していてもよい。例えば、図９の構造体１３１において突起部１３６を省略し、突起部１３７（指の先端）および突起部１３５（指の根元）の２カ所で固定するようにすれば、アクチュエーター２と同様の構造となる。また、構造体１３１を２つではなく３つ以上用いれば、アクチュエーター４と同様の構造となる。あるいは、２枚の構造体１３１でユーザーの指を挟むのではなく、２枚の構造体１３１を貼り合わせたものを指の片面（例えば背または腹）に装着して用いれば、アクチュエーター１と同様の構造となる。
【００６５】
図１４は、アクチュエーター部１３０を指Ｆに装着した状態を例示する図である。この例では、突起部１３５および１３６の間の部分がたわむように、ユーザーの指Ｆに装着する。アクチュエーターとしては、構成例２に相当する構成を有する。
【００６６】
ＩＰＭＣアクチュエーターは表面および裏面がいずれもほぼ全面が電極になっているので、電気的な接続は面上のどの点でもとることができる。例えば、サポーター１２０は、構造体１３１を表面および裏面の両面から挟み込み、電気的な接続を得ることができる。この場合、マジックテープ（登録商標）（面ファスナー）を用いて、サポーター１２０と構造体１３１（アクチュエーター部１３０）を固定してもよい。なお、サポーター１２０に対してアクチュエーター部１３０を固定する方法はこれに限られず、例えば、サポーター１２０に設けられた金具（例えばクリップのような形状のもの）でアクチュエーター部１３０を挟み込むことにより（詳細には、構造体１３１Ａおよび１３１Ｂをそれぞれ別の金具で挟み込むことにより）、サポーター１２０に対してアクチュエーター部１３０を固定してもよい。この場合、固定と同時に電気的な接続を得ることができる。
【００６７】
健康装置１００によれば、伸張、収縮、左屈曲、および右屈曲という多彩な動作により、ユーザーのリハビリテーションを支援することができる。また、アクチュエーター部１３０は着脱が可能なので、５本の指のうち一部の指だけが機能不全である場合、その指だけにアクチュエーター部１３０を装着すればよい。さらに、アクチュエーター部１３０は装着する際の締め付け具合の調整が可能なので、ユーザーに応じて個別にカスタムメイドする必要がなく、より低コストの装置を提供することができる。
【００６８】
４．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち、２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
【００６９】
アクチュエーターは、ＩＰＭＣアクチュエーターに限定されない。イオンゲルアクチュエーター、バッキーゲルアクチュエーター、および導電性高分子アクチュエーター等、ＩＰＣＭアクチュエーター以外のアクチュエーターが用いられてもよい。なおイオンゲルとは、イオン液体を高分子網目構造の中に閉じ込めた高分子電解質膜をいう。バッキーゲルとは、単層カーボンナノチューブとイオン液体とをゲル化したものをいう。いずれも、ゲル膜の両面に電極を付けて電圧を印加するとゲル膜が正極側に変位する。なお、導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、またはポリチオフェンが用いられる。
【００７０】
健康装置１００は、機能回復アシストグローブに限定されない。肘、膝、または肩など、指以外の部位の機能回復を支援するものであってもよい。また、健康装置１００は、リハビリテーションを目的とするものに限定されない。ユーザーの運動の補助を目的としたものであってもよい。
【００７１】
また、本発明に係るアクチュエーターの応用例は、健康装置に限定されない。例えば、産業用ロボットなど、健康装置以外のものに本発明に係るアクチュエーターが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
５０１…イオン交換膜、５０２…電極、５０３…電極、１…アクチュエーター、１１…電極、１２…イオン交換膜、１３…電極、１４…イオン交換膜、１５…電極、２…アクチュエーター、２１…電極、２２…イオン交換膜、２３…電極、２４…電極、２５…イオン交換膜、２６…電極、３…アクチュエーター、３１…電極、３２…イオン交換膜、３３…電極、３４…電極、３５…イオン交換膜、３６…電極、４…アクチュエーター、１００…健康装置、１１０…コントローラー部、１２０…サポーター、１３０…アクチュエーター部、１３１…構造体、１３２…電極、１３３…電極、１３４…電極、１３５…突起部、１３６…突起部、１３７…突起部、１３８…サック、１３９…イオン交換膜
【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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