(57)【要約】【課題】振戦抑制装置を改良する手持ち式機器および振動取消方法を提供する。【解決手段】手持ち式機器は、持ち手を含み、振動動作を受け止めるベースと、手持ち式機器を物体に着脱可能に接続するためにベースに連結されるグリップ要素と、振動動作の加速度を検知して加速度信号を生成する少なくとも１つの慣性センサと、加速度信号に従い取消決定を生成することを判断する処理ユニットと、取消決定に従いグリップ要素の動作を制御し、加速度を弱める少なくとも１つのアクチュエータとを備える。手持ち式機器１０は、ユーザの罹患した四肢に比較的大きな力を付与せず、ユーザは不快感や痛みに悩まされ無い。手持ち式機器１０は、振動動作ＶＲの加速度を検知し、それに従い加速度を弱め、振戦に悩まされない。さらに、形状記憶合金（ＳＭＡ）が手持ち式機器１０に使用されず、手持ち式機器１０の金属疲労による故障をユーザが心配する必要が無い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持ち式機器であって、
持ち手を有し、振動動作を受け止めるベースと、
前記手持ち式機器を物体に着脱可能に接続するために前記ベースに連結されるグリップ要素と、
前記振動動作の加速度を検知して加速度信号を生成する少なくとも１つの慣性センサと、
前記加速度信号に従い取消決定を生成することを判断する処理ユニットと、
前記取消決定に従い前記グリップ要素の動作を制御し、前記加速度を弱める少なくとも１つのアクチュエータと、
を備える手持ち式機器。
【請求項２】
周波数範囲外の前記加速度信号の周波数要素を拒絶するバンドパスフィルタをさらに備える請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項３】
前記周波数範囲は２から２４Ｈｚである請求項２に記載の手持ち式機器。
【請求項４】
前記処理ユニットは前記加速度信号から重力要素を除去する請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項５】
前記処理ユニットは、前記加速度信号が第１の閾値より小さい場合に、前記取消決定を生成する請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項６】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記加速度信号が前記第１の閾値より小さい場合に、前記グリップ要素が上昇するように制御する請求項５に記載の手持ち式機器。
【請求項７】
前記処理ユニットは、前記加速度信号が第２の閾値より大きい場合に、前記取消決定を生成する請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項８】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記加速度信号が前記第２の閾値より大きい場合に、前記グリップ要素が下降するように制御する請求項７に記載の手持ち式機器。
【請求項９】
前記グリップ要素の位置を検知して位置信号を生成する少なくとも１つの位置センサをさらに備える請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項１０】
前記処理ユニットは、前記位置信号に従い、前記位置が中立位置にあるかどうかを判断し、位置較正信号を生成する請求項９に記載の手持ち式機器。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、前記アクチュエータに前記グリップ要素を前記中立位置に戻すように再設定する請求項１０に記載の手持ち式機器。
【請求項１２】
前記振動動作の機械力を電力に変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置に電気的に結合され、前記電力を格納する電池と、
前記処理ユニットに結合され、前記手持ち式機器の状態の音の通知を放送するスピーカと、
をさらに備える請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項１３】
前記処理ユニットに電気的に連結され、前記振動動作および前記加速度信号のデータを少なくとも１つの外部装置にアップロードするインターフェースモジュールをさらに備える請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項１４】
前記処理ユニットは前記加速度信号に従い前記持ち手が把持されているかどうかを決定し、所定の期間、前記持ち手が把持されていない場合に前記手持ち式機器の電源を切る請求項１に記載の手持ち式機器。
【請求項１５】
グリップ要素を制御する振動取消方法であって、
振動動作の加速度を検知するステップと、
周波数範囲外の前記加速度の周波数要素を拒絶するステップと、
前記加速度から重力要素を除去するステップと、
前記加速度が第１の閾値より小さい場合に、前記グリップ要素が上昇するステップと、
前記加速度が第２の閾値より大きい場合に、前記グリップ要素が下降するステップと
を備える振動取消方法。
【請求項１６】
前記周波数範囲は２から２４Ｈｚである請求項１５に記載の振動取消方法。
【請求項１７】
前記グリップ要素の位置を検知するステップをさらに備える請求項１５に記載の振動取消方法。
【請求項１８】
前記位置が中立位置にあるかどうかを判断するステップをさらに備える請求項１７に記載の振動取消方法。
【請求項１９】
前記位置が前記中立位置になければ、前記グリップ要素を前記中立位置に戻すように再設定するステップをさらに備える請求項１８に記載の振動取消方法。
【請求項２０】
前記振動動作の機械力を電力に変換するステップをさらに備える請求項１５に記載の振動取消方法。
【請求項２１】
前記振動動作および前記加速度のデータを外部装置にアップロードするステップをさらに備える請求項１５に記載の振動取消方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手持ち式機器および振動取消方法に関連し、特に振戦の動きを弱めることにより患者の不快感および不便を最小化する手持ち式機器および振動打消方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
振戦とは、人体の意図しない筋肉の動きを意味する。神経に起因する病気と診断された人々は振戦に悩まされている。本態性振戦は普通の振戦のタイプであり、多くの人々、特に高齢者はこのタイプの振戦に悩まされている。本態性振戦の効果は重大な障害を引き起こす可能性がある。この振戦があると診断された人々は、例えば、食べること、飲むこと、鍵の使用、コンピューターのタイピングまたは化粧をするといった必要な日常の機能を行うのが困難になる可能性があり、この振戦によって、これらの人々の生活の質が低下することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本態性振戦の様々な治療が存在するが、これまでは限られた有効性しか示されてこなかった。例えば、薬理学の治療が望ましくない筋肉の動きを軽減するのに役立つことが知られる。しかし、これらの治療の有効性は変化し得、通常は試行錯誤に基づき記載される。さらに、本態性振戦に通常使用されるベータ遮断薬が低血糖の兆候を隠蔽し、高齢者の物忘れおよび混乱を引き起こし得るため、副作用が重大になり得る。薬物治療が効かないまたは深刻な重症の振戦を有する患者にとって、薬理学の解決策のみでは不適切であることが多い。これらの場合では、視床脳深部刺激のような外科手術が使用されても良い。しかしこれらの治療は術中または術後のリスクを含み、常に望ましいとは限らない。
【０００４】
現在の治療の選択肢に拘わらず、多くの患者は、リスクおよび副作用を耐え難いと考えているため、治療できない振戦を抱えるか、治療を断っている。このグループに対する１つのアプローチは人間の振戦を物理的に停止させる振戦抑制装置の使用である。これらの装置は大きな不動の塊により支持され、適切なタイミングおよび測定による力をユーザの罹患した人体の部分に搬送する。例えば、重いテーブルにより支持される物理的に接地された操縦かんが、機械的に人間の振戦を弱め、電子車椅子の全体の制御を助けるために開発されてきた。他の例では、着用可能な人工装具が操作者の体の大部分から生成される能動的制御を使用して振戦を抑制する。物理的に接地された装置は人間の振戦を停止させることが可能であるが、その人間は例えば比較的大きな力が罹患した四肢に付与される時に生じる不快感または痛みのようないくつかの不利益に悩まされる。さらに、これらの装置は通常、意図された動きと意図されない動きとを区別できない。従って患者は、装置をぎこちなく妨害的に着用する経験を隠蔽する、全てが規則的に方向付けられた動きに耐えることに直面する。さらに、ほとんどの接地された人工装具は全体の大きさ、重量およびコストに加えて複雑な構造を必要とし、それは接地された人工装具を日常活動での使用において非実用的にし得る。
【０００５】
さらに、形状記憶合金（ＳＭＡ）がこれらの振戦抑制装置の動きを制御するために使用される。しかし、ＳＭＡは金属疲労の問題を有し、それは時間が経つにつれ、ますます深刻になり最終的にこれらの振戦抑制装置を作動できなくする。
【０００６】
従って、従来の振戦抑制装置は改良される必要がある。
【０００７】
よって、本発明の目的の1つは手持ち式機器および振動取消方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、手持ち式機器であって、持ち手を含み、振動動作を受け止めるベースと、手持ち式機器を物体に着脱可能に接続するためにベースに連結されるグリップ要素と、振動動作の加速度を検知して加速度信号を生成する少なくとも１つの慣性センサと、加速度信号に従い取消決定を生成することを判断する処理ユニットと、取消決定に従いグリップ要素の動作を制御し、加速度を弱める少なくとも１つのアクチュエータとを含む手持ち式機器を開示する。
【０００９】
本発明は、グリップ要素を制御する振動取消方法であって、振動動作の加速度を検知するステップと、周波数範囲外の加速度の周波数要素を拒絶するステップと、加速度から重力要素を除去するステップと、加速度が第１の閾値より小さい場合に、グリップ要素が上昇するステップと、加速度が第２の閾値より大きい場合に、グリップ要素が下降するステップとを含む振動取消方法をさらに開示する。
【００１０】
本発明のこれらのおよび他の目的は、様々な図面に示された好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後、確実に当業者に自明となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による手持ち式機器の模式図である。
【００１２】
【図２】本発明の第２実施形態による手持ち式機器の模式図である。
【００１３】
【図３Ａ】図１および図２の手持ち式機器の加速度信号のタイムチャートである。
【図３Ｂ】図１および図２の手持ち式機器の加速度信号のタイムチャートである。
【図３Ｃ】図１および図２の手持ち式機器の加速度信号のタイムチャートである。
【００１４】
【図４】本発明の第３実施形態による手持ち式機器の模式図である。
【００１５】
【図５】本発明の第４実施形態による手持ち式機器の模式図である。
【００１６】
【図６】図１、図２、図４および図５の手持ち式機器の動作を示すフローチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による手持ち式機器１０の模式図である図１を参照して説明する。手持ち式機器１０は、ベース１００、持ち手１１０、グリップ要素１５０、慣性センサ１２０、処理ユニット１３０およびアクチュエータ１４０を備える。
ベース１００は突出する持ち手１１０と埋め込まれた要素１２０、１３０および１４０を含む手持ち式機器１０の本体を形成する。
持ち手１１０はユーザにより把持され得る。ユーザの手の筋肉が意図せずに震える間に、持ち手１１０は振動動作ＶＲを受け止める。
慣性センサ１２０は振動動作ＶＲの加速度を検知して加速度信号ＡＣを生成するのに使用される。
処理ユニット１３０は加速度信号ＡＣに基づき取消決定Ｄｃを生成するかどうかを判断するのに使用される。
アクチュエータ１４０は、取消決定Ｄｃがなされ、加速度を弱める場合にグリップ要素１５０の動きを制御するのに使用される。その結果、グリップ要素１５０は安定され得る。
グリップ要素１５０は、手持ち式機器１０を例えばスプーンのような物体１６０に着脱可能に接続するためにベース１００に連結される。グリップ要素１５０が安定するため、スプーン内の食物は安定して保持される。
【００１８】
従来技術と比較して、手持ち式機器１０はユーザの罹患した四肢に比較的大きな力を付与せず、ユーザは不快感や痛みに悩まされることが無い。また、手持ち式機器１０は振動動作ＶＲの加速度を検知し、それに従い加速度を弱める。その結果、ユーザは容易に手持ち式機器１０を介して容易に食物を運ぶことができ、振戦に悩まされない。さらに、形状記憶合金（ＳＭＡ）が手持ち式機器１０に使用されず、手持ち式機器１０の金属疲労による故障をユーザが心配する必要が無い。
【００１９】
（第２実施形態）
さらに、意図された動作と意図されない動作を区別するため、バンドパスフィルタが組み込まれても良い。本発明の第２実施形態による手持ち式機器２０の模式図である図２を参照して説明する。
手持ち式機器２０は、手持ち式機器１０から派生するため、同一の要素は同じ符号が付される。手持ち式機器２０はバンドパスフィルタ２００をさらに含む。
バンドパスフィルタ２００は、ある周波数範囲内の加速度信号ＡＣの周波数要素を通過し、その周波数範囲外の他の周波数要素を拒絶するのに使用される。その理由は、その周波数範囲以上の周波数要素はノイズであり、その周波数範囲より下の周波数要素は人間の振戦により誘発されないためである。好ましくは、範囲は２から２４Ｈｚである。
【００２０】
尚、フィルタ処理した加速度信号は、重力により誘発される重力要素を含む。従って、処理ユニット１３０は、加速度信号ＡＣから重力要素を除去し、人間の振戦により誘発される純粋な加速度を獲得するのにさらに使用される。
【００２１】
特に、加速度信号ＡＣのタイムチャートである図３Ａから図３Ｃを参照して説明する。
図３Ａにおいて、ベース１００は安定しており、加速度信号ＡＣはゼロである。
図３Ｂにおいて、ベース１００は振動動作ＶＲにより下降し、下方のパルスが加速度信号ＡＣに現れる。
図３Ｃにおいて、ベース１００は振動動作ＶＲにより上昇し、上方のパルスが加速度信号ＡＣにおいて現れる。すなわち、処理ユニット１３０は、下方または上方のパルスに基づき取消決定Ｄｃを生成するかどうかを判断できる。例えば、ベース１００が振動動作ＶＲにより下降すると、処理ユニット１３０は、下方パルスに基づき取消決定Ｄｃを生成し、取消決定Ｄｃはアクチュエータ１４０によってグリップ要素１６０が上昇することを示して加速度を弱める。その結果、グリップ要素１６０は安定した位置のままである。反対に、ベース１００が振動動作ＶＲにより上昇すれば、処理ユニット１３０は上方のパルスに基づき取消決定Ｄｃを生成し、取消決定Ｄｃはアクチュエータ１４０によってグリップ要素１６０が下降することを示して加速度を弱める。
【００２２】
尚、好ましくは、重要でないパルスは意味の無いノイズであるため、処理ユニット１３０は加速度信号ＡＣの全てのパルスに応答するわけではない。そうするために、処理ユニット１３０は、閾値を超えた加速度信号ＡＣのパルスに応答するのみである。
例えば、図３Ｂに示されるように、処理ユニット１３０は、加速度信号ＡＣが第１の閾値ＴＨ１より小さい場合、取消決定Ｄｃを生成する。
他の実施形態では、図３Ｃに示されるように、処理ユニット１３０は、加速度信号ＡＣが第２の閾値ＴＨ２より大きい場合に取消決定Ｄｃを生成する。
【００２３】
重要なのは、本発明は振動動作ＶＲを完全に解消させることではなく、振戦により生じる加速度を弱めることに重点を置くことである。ニュートンの運動の第１法則によると、食物は物体１６０の加速度がゼロのままである限り物体１６０からこぼれない。例えば、振戦が従来技術の手持ち式機器を下降させると、従来技術の手持ち式機器は、振戦とは反対の方向の動作を生成する。この種の反応機構はスプーン内の食物の加速度がゼロであることを保証できず、食物はスプーンからこぼれるであろう。それに比べて、グリップ要素１５０の加速度は弱められるため、物体１６０の加速度は最小化されてゼロ近くまで減衰し、食物は停止したままであるか一定の速度で動き続けるであろう。その様な状況において、食物をユーザの口に安全に運ぶことができる。
【００２４】
（第３実施形態）
加速度チェックの前に、手持ち式機器１０、２０の加速度チェックの精度を高めるために位置較正機構が組み込まれても良い。本発明の第３実施形態による手持ち式機器４０の模式図である図４を参照して説明する。
手持ち式機器４０は、手持ち式機器１０、２０から派生するため、同一の要素は同じ符号が付される。手持ち式機器４０は位置センサ４００をさらに含む。
位置センサ４００は、処理ユニット１３０に送信される位置信号ＰＳを生成するためにグリップ要素１５０の位置を検知するのに使用される。
処理ユニット１３０は、位置が中立位置にあるかどうかを決定し、それに応じてアクチュエータ１４０に指示する位置較正信号ＰＣを生成する。位置が中立位置にあれば、グリップ要素１５０の位置を調整する必要はない。反対に、位置が中立位置になければ、処理ユニット１３０は、位置較正信号ＰＣを生成し、アクチュエータ１４０によってグリップ要素１５０が下降または上昇するよう指示し、グリップ要素１５０を、中立位置を中心とする周辺範囲に戻すように再設定する。
【００２５】
尚、図面に示されて上記の実施形態に記載された下方および上方の動きは単純化した場合である。実際には、振戦により誘発される振動動作は如何なる方向にもなり得る。下方および上方の方向以外の方向のベースの加速も弱めることができるため、本発明はこれらの実際の場合にも適用される。
従って、手持ち式機器１０、２０、４０は、様々な方向の加速度を検知するための１つ以上の慣性センサと、グリップ要素１５０の多数の位置を検知するための1つ以上の位置センサと、グリップ要素１５０の多方向の動きを制御するための1つ以上のアクチュエータを含んでも良い。
【００２６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による手持ち式機器５０の模式図である図５を参照して説明する。
手持ち式機器５０は、手持ち式機器１０、２０および４０から派生するため、同一の要素は同じ符号が付される。
手持ち式機器５０は、電力変換装置５００、電池５１０、インターフェースモジュール５２０およびマイクロ音響スピーカ５４０をさらに含む。
電力変換装置５００は、振動動作ＶＲの機械力を電力ＥＥに変換するのに使用される。
電池５１０は、電力変換装置５００に電気的に結合され、電力ＥＥを格納するのに使用される。
さらに、振動動作ＶＲおよび加速度信号ＡＣの履歴は医学的研究において価値が高い。
インターフェースモジュール５２０は、振動動作ＶＲおよび加速度信号ＡＣのデータを、例えば、パソコン、スマートフォンまたはクラウドサーバ５３０等の少なくとも１つの外部装置または外部サーバにアップロードしても良い。
マイクロ音響スピーカ５４０は、例えば、電池５１０の充電率、物体１６０の位置等の手持ち式機器５０のユーザ状況または状態を、音を介して通知し、放送する。
【００２７】
さらに、処理ユニット１３０は、加速度信号ＡＣに基づき、持ち手１１０を把持するユーザがいるかどうかを決定する。所定の期間、持ち手１１０を保持するユーザがいない場合、処理ユニット１３０は電力を節約するため手持ち式機器１０、２０、４０および５０の電源を切る。
【００２８】
図６に示すように、手持ち式機器１０、２０、４０、５０の動作は、グリップ要素を制御する振動取消方法としてのプロセス６０に要約される。プロセス６０は、以下のステップを含む。
【００２９】
ステップ６００：開始
【００３０】
ステップ６０２：位置センサ４００がグリップ要素１５０の位置を検知する
【００３１】
ステップ６０４：処理ユニット１３０は位置が中立位置にあるかどうかを決定する。中立位置であれば、処理はステップ６０８に進む。そうでなければ、処理はステップ６０６に進む。
【００３２】
ステップ６０６：アクチュエータ１４０がグリップ要素１５０を中立位置に戻すように再設定して、処理はステップ６０４に進む。
【００３３】
ステップ６０８：慣性センサ１２０は、加速度信号ＡＣを生成するために、振動動作ＶＲの加速度を検知する。
【００３４】
ステップ６１０：バンドパスフィルタ２００は、周波数範囲外の加速度信号ＡＣの周波数要素を拒絶する。
【００３５】
ステップ６１２：処理ユニット１３０は、加速度信号ＡＣから重力要素を除去する。
【００３６】
ステップ６１４：加速度信号ＡＣが第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２の間であれば、処理はステップ６０２に進み、そうでなければ、処理はステップ６１６に進む。
【００３７】
ステップ６１６：加速度信号ＡＣが第１の閾値ＴＨ１より小さければ、処理はステップ６１８に進み、そうでなければ、処理はステップ６２０に進む。
【００３８】
ステップ６１８：アクチュエータ１４０によってグリップ要素１５０が上昇し、処理はステップ６０８に進む
【００３９】
ステップ６２０：加速度信号ＡＣが第２の閾値ＴＨ２より大きければ、処理はステップ６２２に進み、そうでなければ、処理はステップ６０８に進む
【００４０】
ステップ６２２：アクチュエータ１４０によってグリップ要素１５０が下降し、処理はステップ６０８に進む
【００４１】
プロセス６０の詳細は上記に記載され、本明細書では再度さらに述べることはない。
【００４２】
まとめると、意図せず筋肉が動く患者の不快感および痛みを最小化するため、本発明は振戦の加速度を弱める。意図しない加速度が釣り合う限り、患者は不便をより感じずに日常の活動に従事できる。
【００４３】
当業者は、装置の多数の修正および変形が発明の教示を保持したままなされても良いことに容易に気付くであろう。従って上記の開示は、添付の請求項の境界のみに制限されると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００４４】
１０、２０、４０、５０・・・手持ち式機器、
１００                ・・・ベース、
１１０                ・・・持ち手、
１２０                ・・・慣性センサ、
１３０                ・・・処理ユニット、
１４０                ・・・アクチュエータ、
１５０                ・・・グリップ要素。
【図１】
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【図２】
2017023752.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
2017023752.tif 000009
【図６】
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