JP2019098122A - 能動体および動作補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元形状の制御ができる能動体を提供する。【解決手段】伸縮可能な人工筋糸を含む能動体であって、能動体１は、基材２と、伸縮可能な人工筋糸３と、を含み、人工筋糸が伸縮した時に、人工筋糸と基材とが相対移動しないように保持する保持部４を有し、基材は、人工筋糸が非伸縮時には形状を維持し、人工筋糸が伸縮した時には形状が変形する。【選択図】図１

Description

本開示は、能動体および動作補助装置に関する。

介護の現場では、介護者が体幹を深く前屈した前傾姿勢を持続しながら、非介護者の移乗介助や体位変換などの介護動作が行うことが多く、腰痛を発症する等、介護者の負担が大きい。そのため、介護者の身体的な負担を減らすため、介護用の装置が知られている。介護用の装置としては、モータやゴム人工筋等のアクチュエータと外骨格とを備えるロボットスーツやアクチュエータを直接人体に取り付けた内骨格型のアシスト装置等が提案されている。また、介護者ではなく、身体が不自由な者自身の動作補助の目的にも、上記の装置が用いられることもある。

人工筋を用いた補助装置の具体例として、例えば、マッキベン人工筋を用いる人工筋糸と、人工筋糸と共に織り上げられる織糸とを具備した能動織布が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されている能動織布は、マッキベン人工筋を織布と一緒に織り上げていることから、大きな発生力及び大きな収縮量が得られると共に、軽くしなやかであることが記載されている。

特開２０１６−１５６１１６号公報

上記特許文献１に記載のマッキベン人工筋は、中空の筒状弾性体からなる弾性チューブと、糸状体を弾性チューブの外壁の上に移動自在に縒り合わせて袋編みしてなる編組チューブとから作製されている。そして、中空の筒状に形成される弾性体にコンプレッサから空気を導入すると、弾性管状体が径方向に誇張し、長さ方向には収縮して収縮力が発生する。つまり、マッキベン人工筋は、空気の導入により、長手方向の伸縮の制御をすることができる。

上記のとおり、上記特許文献１に記載の能動織布は、マッキベン人工筋糸を織糸として用い、人工筋糸以外の織糸と共に、織り上げた織布である。したがって、特許文献１に記載のマッキベン人工筋糸を伸縮した場合、特許文献１の段落［００２６］に記載のとおり、能動織布は歪ながら収縮、または、直線的に収縮する。

また、特許文献１には、マッキベン人工筋を縦糸および横糸として織り上げた能動織布も記載されている。当該能動織布は、段落［００３１］に記載のとおり、縦方向および横方向に収縮することができる。

ところで、介護者または身体が不自由な者が能動織布を使用する場合、例えば、腰を曲げた状態で体を保持する等、能動織布を２次元のみではなく、３次元、つまり、立体的に形状を制御できることが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の能動織布は、歪ながら収縮、または、直線的に収縮することはできるものの、３次元形状の制御はできないという問題がある。

本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、（１）伸縮可能な人工筋糸と基材とを含み、（２）人工筋糸が伸縮した時に、人工筋糸と基材とが相対移動しないように保持する保持部を有し、（３）基材を、人工筋糸が非伸縮時には形状を維持し、人工筋糸が伸縮した時には形状が変形できる材料で形成することで、（４）３次元形状の制御ができる能動体を提供できること、を新たに見出した。

すなわち、本開示の目的は、３次元形状の制御ができる能動体、および、該能動体を用いた動作補助装置を提供することである。

本開示は、以下に示す、能動体および動作補助装置に関する。

（１）伸縮可能な人工筋糸を含む能動体であって、
前記能動体は、
基材と、
伸縮可能な人工筋糸と、
を含み、
前記能動体は、前記人工筋糸が伸縮した時に、前記人工筋糸と前記基材とが相対移動しないように保持する保持部を有し、
前記基材は、前記人工筋糸が非伸縮時には形状を維持し、前記人工筋糸が伸縮した時には形状が変形する、
能動体。
（２）前記人工筋糸が少なくとも２本以上含まれ、前記保持部が前記人工筋糸１本あたりに少なくとも１つ含まれる、
上記（１）に記載の能動体。
（３）前記保持部が、前記人工筋糸１本あたりに少なくとも２以上含まれる、
上記（２）に記載の能動体。
（４）前記人工筋糸が、同一方向に配置されている人工筋糸を少なくとも２本以上含む、
上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の能動体。
（５）前記人工筋糸が、異なる方向に配置されている人工筋糸を含む、
上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の能動体。
（６）前記人工筋糸が、前記基材の表面および裏面に形成されている、
上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の能動体。
（７）前記人工筋糸の少なくとも一部が、前記基材と交差するように形成されている、
上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の能動体。
（８）上記（１）〜（７）の何れかに一つに記載の能動体が複数枚積層されている、
積層型の能動体。
（９）上記（１）〜（７）の何れかに一つに記載の能動体が連結部を介して連結されている、
連結型の能動体。
（１０）上記（１）〜（９）の何れか一つに記載の能動体を少なくとも含む、
動作補助装置。

本明細書で開示する能動体により、３次元形状の制御ができる。

図１Ａは第１の実施形態に係る能動体１ａの概略正面図、図１Ｂは第１の実施形態に係る能動体１ａの概略側面図、図１Ｃは第１の実施形態に係る能動体１ａを湾曲した状態を示す概略側面図である。 図２は、第１の実施形態に係る能動体１ａの基材２の他の実施形態を説明するための図である。 図３Ａ乃至図３Ｃは、第１の実施形態の変形例１の能動体１ａ’の概略正面図である。 図４Ａ乃至図４Ｃは、第１の実施形態の変形例２の能動体１ａ’’の概略正面図である。 図５Ａは第２の実施形態に係る能動体１ｂの概略側面図、図５Ｂは第２の実施形態に係る能動体１ｂを湾曲した状態を示す概略側面図である。 図６は、第３の実施形態に係る能動体１ｃの概略正面図である。 図７は、第３の実施形態の変形例１の能動体１ｃ’の概略正面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、第４の実施形態に係る能動体１ｄの概略側面図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、第４の実施形態の変形例１の能動体１ｄ’概略側面図である。 図１０は、動作補助装置１０の実施形態の一例を示す概略図である 図１１は図面代用写真で、実施例１で作製した能動体１の写真である。 図１２Ａ乃至図１２Ｄは図面代用写真で、実施例２で作製した動作補助装置１０を用いて能動体１を変形した際の写真である。

以下、図面を参照しつつ、能動体１および動作補助装置１０の各実施形態について、詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。

（第１の実施形態）
図１Ａ乃至図１Ｃを参照して、第１の実施形態に係る能動体１ａについて説明する。図１Ａは第１の実施形態に係る能動体１ａの概略正面図、図１Ｂは第１の実施形態に係る能動体１ａの概略側面図、図１Ｃは第１の実施形態に係る能動体１ａを湾曲した状態を示す側面図である。

能動体１ａは、基材２、伸縮可能な人工筋糸３、人工筋糸３が伸縮した時に人工筋糸３と基材２とが相対移動しないように保持する保持部４を少なくとも含む。保持部４では、基材２と人工筋糸３が相対移動しない。したがって、例えば、人工筋糸３が収縮すると、図１Ｂに示す保持部４間の距離Ｌ_１は、図１ＣのＬ_２に示すように短くなる。そのため、基材２が変形し、能動体１ａを３次元制御できる。なお、第１の実施形態に係る能動体１ａでは、人工筋糸３が収縮する場合の例を示しているが、人工筋糸３は伸長してもよい。

基材２は、人工筋糸３が非伸縮時には形状を維持、つまり、保持部４に力がかからない状態では形状を維持し、人工筋糸３が伸縮した時には形状が変化する材料で作製されていれば特に制限はない。基材２を構成する材料としては、布、ゴム、紙、プラスチック、木材、金属、等が挙げられる。基材２の形状は、外力がかかっていない状態で、平面状あるいは湾曲していてもよい。また、基材２は、前記材料を用いて単一の部材として構成されていてもよいし、基材２は複数のパーツに分割されていてもよい。複数のパーツに分割される場合は、各パーツをリンク機構等により接続することで基材２を構成すればよい。

なお、基材２に関し、「保持部４に力がかからない状態では形状を維持し」とは、
（１）基材２を例えば単一の薄いプラスチック板等で作製することで、人工筋糸３の有無にかかわらず形状を維持すること、および、
（２）基材２を、例えば、布、または、金属等で作製した複数のパーツをリンク機構等により接続することで作製し、基材２単独では形状が変化するものの、保持部４を介して人工筋糸３と組み合すことで、人工筋糸３の支えにより形状を維持すること、
の何れも含まれる。

また、基材２に関し、「人工筋糸が伸縮した時には形状が変形する」とは、文字どおり、人工筋糸が伸縮した時に基材２の形状が変形することを意味する。なお変形には、基材２の形が変わることに加え、基材２が伸長あるいは収縮することも含まれる。例えば、基材２を単一の部材で形成する場合、人工筋糸３の伸縮により保持部４に係る湾曲力と比較して、基材２の剛性を弱くすればよい。具体的には、使用する人工筋糸３が伸縮することで発生する湾曲力より、基材２の剛性が弱くなるように、基材２の材料や厚さを調整すればよい。或いは、基材２として、発生する湾曲力より強い剛性の材料を使う場合は、例えば図２に示すように、複数のパーツ２１をリンク機構等により接続し、発生する湾曲力により、リンク部分が回動するようにしてもよい。なお、複数のパーツ２１に分ける場合、基材２は図２に示すように隙間が空いた形状、例えば、格子状であってもよい。

人工筋糸３は、（１）非動作時の長さより収縮する、（２）非動作時の長さより伸長する、（３）非動作時の長さより収縮及び伸長する、の何れも用いることができる。（１）収縮する人工筋糸３としては、マッキベン人工筋糸、電圧をかけることで収縮するカーボンナノチューブ筋繊維等が挙げられる。（２）伸長する人工筋糸３としては、ゴムチューブを蛇腹状の繊維で覆い、空気をチューブに送ることでチューブの半径方向の膨張が抑制され軸方向のみに伸長する伸長型ゴム人工筋、等が挙げられる。また、（３）収縮及び伸長する人工筋糸３としては、誘電エラストマーを用いた人工筋糸、形状記憶合金（ＳＭＡ）及び形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）等から作製され加熱により長手方向に沿って収縮または伸長する人工筋糸、等が挙げられる。なお、上記は単なる例示であって、勿論、その他の人工筋糸を用いてもよい。

保持部４は、人工筋糸３が伸縮した時に、人工筋糸３と基材２とが相対移動しないように保持できる機構となっていれば特に制限はない。なお、本明細書において、「人工筋糸と基材とが相対移動しないように保持」とは、人工筋糸と基材とが全く移動できないように固定する機構、および、人工筋糸と基材とが所定の長さは相対移動するが所定の長さを超えた後は相対移動できなくなる機構等、最終的に人工筋糸と基材が相対移動できなくなる機構を意味する。例えば、基材２が針等で貫通が可能な材料で形成される場合は、人工筋糸３の保持部４を形成する箇所を、糸等を用いて基材２に縫い付けて固定すればよい。また、基材２が針等で貫通しない材料で形成されている場合は、接着剤等を用いて、直接または間接的に、人工筋糸３の保持部４を形成する箇所を基材２に接着・固定すればよい。或いは、又釘等を用いて、人工筋糸３の伸縮性能に影響がないように基材２に打ち込んで固定してもよい。つまり、図１に示す例では、糸、接着剤、又釘等で、基材２の一部と人工筋糸３の一部を固定することで、保持部４を形成する。また、図１に示す実施形態では、基材２の一部と人工筋糸３の一部を、糸、接着剤、又釘等で固定することに代え、ゴム等の伸長性のある部材を介して基材２の一部と人工筋糸３の一部を固定してもよい。その場合、ゴム等が伸長できる長さを超えた後は、人工筋糸３と基材２が相対移動できなくなる。図１に示す能動体１ａ、つまり、基材２に人工筋糸３を固定する例では、保持部４は、人工筋糸一本当たり２カ所以上設けることが好ましい。

（第１の実施形態の変形例１）
図３Ａ乃至図３Ｃに示す第１の実施形態の変形例１の能動体１ａ’の保持部４は、人工筋糸３が所定の長さ伸縮した後に、基材２と人工筋糸３が相対移動しないように保持される他の例を示している。例えば、図３Ａは、人工筋糸３が所定の長さ収縮した後に相対移動しない例を示している。図３Ａに示す例では、先ず、細長状の布を格子状に織り込むことで基材２を形成する。次に、人工筋糸３を基材２の格子の間に織り込むように配置する。そして、人工筋糸３にはフック３１が形成されている。したがって、後述する動作補助装置のコンプレッサ等の駆動部Ｐを用いて人工筋糸３を矢印の方向に収縮すると、人工筋糸３が所定距離収縮した後に、フック３１が格子状の基材２に係止し、その後は人工筋糸３１と基材２は相対移動しなくなる。したがって、図３Ａに記載の例では、基材２の一部とフック３１で保持部４を形成する。なお、図３Ａに示す実施形態では、フック３１は人工筋糸３の少なくとも二か所に形成されていればよい。なお、図３Ｂに示すように、人工筋糸３を駆動部Ｐと接続する際に、接続部材Ｑを用いて接続する場合がある。図３Ｂに示す実施形態の場合、人工筋糸３を収縮すると、フック３１と接続部材Ｑの間の長さが短くなる。そして、人工筋糸３が所定の長さ収縮すると基材２の端部が接続部材Ｑに当接し、更に人工筋糸３を収縮することで、基材２を湾曲することができる。したがって、図３Ｂに示す実施形態の場合、能動体１ａ’に形成される保持部４は、1本の人工筋糸３に一つであってもよい。図３Ｃは、第１の実施形態の変形例１において、人工筋糸３が伸長する実施形態を示している。図３Ｃに示す例では、人工筋糸３を伸長した時に、フック３１が基材２に係止するように配置すればよい。

（第１の実施形態の変形例２）
図４は、第１の実施形態の変形例２の能動体１ａ’’の保持部４を説明するための図である。図４Ａに示す例では、図３Ａ乃至図３Ｃと同様に基材２を格子状に形成し、人工筋糸３の一端を基材２に固定することで保持部４を形成する。そして、人工筋糸３を基材２と交差するように配置し、人工筋糸３の他端を基材２の保持部４とは反対側まで延伸している。そして、例えば、人工筋糸３としてマッキベン型を採用する場合は、人工筋糸３の他端を駆動部Ｐに接続する。その際、図３Ｂと同様に接続部材Ｑを介して接続する場合がある。そして、駆動部Ｐから人工筋糸３に空気を送り込むことで、人工筋糸３は収縮するが、人工筋糸３は格子状の基材２にガイドされる。そして、人工筋糸３が収縮すると、基材２の一端には保持部４が形成されているので、基材２の保持部４の反対側が接続部材Ｑに当接し、更に人工筋糸３を収縮することで、基材２が湾曲する。そのため、能動体１ａ’’に形成する保持部４は、人工筋糸３の一か所（望ましくは端部）に形成するのみで、基材２を湾曲できる。したがって、図４Ａに記載の例では、能動体１ａ’’に設ける保持部４は、人工筋糸１本あたり少なくとも一か所あればよい。なお、能動体１ａ’’の湾曲制御をより迅速に実施する場合には、駆動部Ｐ側の人工筋糸３と基材２にも保持部４ａを設けてもよい。

図４Ｂに示す例では、図４Ａと同様に基材２を格子状に形成し、人工筋糸３の一端を基材２に固定することで保持部４を形成する。そして、人工筋糸３を基材２と交差するように配置し、基材２の保持部４とは反対側の辺で人工筋糸３を折り返し、人工筋糸３の他端を駆動部Ｐに接続する。そして、駆動部Ｐで人工筋糸３に空気を送り込むことで、人工筋糸３は図４Ｂの点線の矢印に示す方向に収縮するが、所定量収縮した後は、人工筋糸３の折返し部分が基材２に当接し、基材２は湾曲する。したがって、図４Ｂに記載の例でも、能動体１ａ’’に設ける保持部４は、人工筋糸１本あたり少なくとも一か所あればよい。また、図４Ｂに示す実施形態では、人工筋糸３の折り返しは一か所であるが、複数回人工筋糸３を折り返してもよい。図４Ａに示す人工筋糸３が一本の実施形態でも、能動体１ａ’’の３次元制御をすることは可能であるが、複数回人工筋糸３を折り返すことで、折り返し回数に伴って、変形量と変形に伴って発生する力が異なる。なお、図４Ｂに示す実施形態においても、必要に応じて、接続部材Ｑを介して人工筋糸３と駆動部Ｐを接続してもよいし、人工筋糸３の駆動部Ｐ側にも保持部４ａを設けてもよい。

図４Ｃに示す例では、人工筋糸３の両端を駆動部Ｐに接続する以外は、図４Ｂと同様である。図４Ｃに示す実施形態では、人工筋糸３の両端から空気を送り込むことで、人工筋糸３は図４Ｃの点線の矢印に示す方向に収縮する。そして、人工筋糸３が所定量収縮した後は、人工筋糸３の折返し部分が基材２に当接し、人工筋糸３と基材２は相対移動できなくなり、基材２は湾曲する。したがって、図４Ｃに記載の例では、人工筋糸３の折り返し点と基材２とで保持部４を形成することから、能動体１ａに設ける保持部４は、人工筋糸１本あたり少なくとも一か所あればよい。なお、図４Ｃに示す実施形態においても、人工筋糸３を複数回折り返してもよい。また、必要に応じて、接続部材Ｑを介して人工筋糸３と駆動部Ｐを接続してもよいし、人工筋糸３の駆動部側の２カ所に、保持部４ａを設けてもよい。

第１の実施形態および変形例に係る能動体１ａ〜１ａ’’は、基材２と人工筋糸３が共働して能動体１ａ〜１ａ’’を３次元に制御が可能である。そのため、能動体１ａ〜１ａ’’を人体等の動作補助装置に用いる場合、例えば、肘や腰等の湾曲した部分（以下、「被動作補助部分」と記載することがある。）を、能動体１ａ〜１ａ’’により面として支えることが可能となる。したがって、従来の２次元で伸縮する能動織布と異なり、肘や腰等の被動作補助部分の補助効率を向上できる。

また、第１の実施形態に係る能動体１ａ〜１ａ’’で被動作補助部分を補助する際に、能動体１ａ〜１ａ’’の特定の箇所に予期し得ぬ外力が付加しても、当該外力は人工筋糸３と基材２の接触点（保持部４、人工筋糸３と格子状の基材２の交差点等）を介して基材２に分散できる。したがって、各々の人工筋糸が収縮するだけの従来の能動織布と異なり、肘や腰等の被動作補助部分の補助効率を向上できる。

また、第１の実施形態に係る能動体１ａ〜１ａ’’は、人工筋糸１本あたり、少なくとも保持部を一か所設けていることから、人工筋糸３を複数本設ける場合は、人工筋糸３毎に伸縮度合を制御できる。したがって、能動体１ａ〜１ａ’’の３次元形状の制御がより容易になる。

（第２の実施形態）
図５Ａおよび図５Ｂは、第２の実施形態に係る能動体１ｂの概略側面図である。第１の実施形態の能動体１ａでは、基材２の一方の面に人工筋糸３が形成されていたが、第２の実施形態の能動体１ｂは、基材２の表面および裏面に人工筋糸３が形成されている点で、第１の実施形態の能動体１ａと異なる。第２の実施形態の能動体１ｂでは、基材２の一方の面に収縮する人工筋糸３ａを形成し、他方の面に伸長する人工筋糸３ｂを形成することができる。能動体１ｂを湾曲させる際に、人工筋糸３ａを収縮させ、人工筋糸３ｂを伸長することで、第２の実施形態に係る能動体１ｂは、第１の実施形態に係る能動体１ａの効果に加え、３次元形状をより強固に保持できるという効果を奏する。なお、図５Ｂに示す例では、人工筋糸３ａが収縮する、人工筋糸３ｂが伸長する例を示しているが、人工筋糸３ａが伸長し、人工筋糸３ｂが収縮するようにしてもよい。つまり、図５Ｂとは反対方向に湾曲するようにしてもよい。

或いは、人工筋糸３ａ及び３ｂを収縮可能な人工筋糸の組み合わせ、または、伸長可能な人工筋糸の組み合わせで形成し、収縮力または伸長力を変えることで変形方向の制御をしてもよい。より具体的には、収縮の組み合わせの場合、人工筋糸３ａ、３ｂの一方のみを収縮することで基材２を湾曲する、或いは、人工筋糸３ａ及び３ｂの両方を収縮するが、収縮力を変えることで、基材２の湾曲する方向を制御してもよい。更に、基材２として布等の柔軟な材料を用いた場合、人工筋糸３ａ及び３ｂの両方を収縮することで、基材２を歪ながら収縮、または、直線的に収縮することもできる。人工筋糸３ａ及び３ｂが伸長の組み合わせの場合、人工筋糸３ａ、３ｂの一方のみを伸長することで基材２を湾曲する、或いは、人工筋糸３ａ及び３ｂの両方を伸長するが、伸長力を変えることで、基材２の湾曲する方向を制御してもよい。更に、基材２としてゴム等の伸長可能な材料を用いた場合、人工筋糸３ａ及び３ｂの両方を伸長することで、基材２を歪ながら伸長、または、直線的に伸長することもできる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る能動体１ｃの概略正面図である。第１の実施形態の能動体１ａ〜１ａ’’では、基材２に配置される人工筋糸３は同一方向であるが、能動体１ｃは、異なる方向に配置した人工筋糸３を含む点で、第１の実施形態の能動体１ａ〜１ａ’’と異なる。第３の実施形態の能動体１ｃでは、人工筋糸３の方向が異なることから、能動体１ｃを湾曲させる際に、２方向から能動体１ｃを湾曲できる。なお、図６に示す実施形態では、人工筋糸３を基材２の同じ面に形成したが、基材２の表面には同じ方向を向く人工筋糸３を配置し、基材２の裏面に表面とは異なる方向の人工筋糸３を配置してもよい。勿論、基材２の表面と裏面の夫々の面に、異なる方向の人口筋糸３を配置してもよい。また、図６に示す異なる方向の人工筋糸３が形成する角度は略９０度であるが、異なる方向の人工筋糸３が形成する角度は略９０度に限定されず、その他の角度であってもよい。第３の実施形態に係る能動体１ｃは、第１の実施形態に係る能動体１ａ〜１ａ’’の効果に加え、より複雑な３次元形状の制御ができるという効果を奏する。

（第３の実施形態の変形性１）
図７は、第３の実施形態の変形例１の能動体１ｃ’の概略正面図である。図７に示す能動体１ｃ’は、人工筋糸３を異なる方向に交差するように配置した点以外は、図４に示す第１の実施形態の変形例２の能動体１ａ’’と同様である。図示は省略するが、図４Ｂおよび図４Ｃに示す能動体１ａ’’にも、異なる方向の人工筋糸３を交差するように配置してもよい。また、図３に示す能動体１ａ’にも、異なる方向の人工筋糸３を交差するように配置してもよい。第３の実施形態の変形例１の能動体１ｃ’も、第３の実施形態に係る能動体１ｃと同様の効果を奏する。

（第４の実施形態）
図８Ａ及び図８Ｂは、第４の実施形態に係る能動体１ｄの概略側面図である。第４の実施形態の能動体１ｄは、能動体１ａが積層されている点で、第１乃至第３の実施形態およびその変形例と異なり、その他の点では同じである。図８Ａは、第４の実施形態に係る能動体１ｄの一例で、保持部４が、２つの異なる能動体１ａの基材２の両方に共有して用いられ例を示している。図８Ａに示す実施形態では、例えば、上側の能動体１ａの人工筋糸３ａを収縮する人工筋糸で作製し、下側の能動体１ａの人工筋糸３ｂを伸長する人工筋糸で作製している。そして、下側の能動体１ａの基材２を、ゴム等の伸長できる材料で作製している。したがって、人工筋糸３ａを収縮し、人工筋糸３ｂを伸長することで、積層した能動体１ａは、図８Ｂに示すように湾曲することができる。なお、図８Ａ及び図８Ｂに示す実施形態は、図１に示す第１の実施形態の能動体１ａの人工筋糸３の向きが同じ方向となるように積層した例を示しているが、異なる向きに積層してもよい。その場合、より複雑な３次元制御が可能となる。また、図８Ａ及び図８Ｂは、第１の実施形態の能動体１ａを用いた例を示しているが、その他の実施形態の能動体１ａ’、１ａ’’、１ｂ、１ｃ、１ｃ’等を用いることもできる。第４の実施形態に係る能動体は、複数の能動体を積層していることから、積層型の能動体１ｄということができる。

（第４の実施形態の変形例１）
図９Ａ及び図９Ｂは、第４の実施形態の変形例１の概略側面図である。図９Ａ及び図９Ｂに示す実施形態では、能動体１ａを連結部５で連結している点で、図８Ａ及び図８Ｂに示す実施形態と異なる。連結部５は、能動体１ａと能動体１ａを連結すればよく、糸等が挙げられる。連結箇所に特に制限はないが、例えば、図９Ａに示すように基材２の端部を連結し、各々の能動体１ａを制御することで、図９Ｂに示すように、２つの能動体１ａが共同して、筒状の立体形状を作製することができる。勿論、第４の実施形態の変形例１では、その他の実施形態の能動体１ａ’、１ａ’’、１ｂ、１ｃ、１ｃ’等を用いることもできる。したがって、第４の実施形態の変形例１では、複数個の能動体１が連結部５を介して連結されているので、連結型の能動体１ｄ’ということができる。

上記第１乃至第４の実施形態および変形例に示す能動体１は、３次元形状の制御ができることから、動作補助装置に好適に用いることができる。図１０は、動作補助装置１０の実施形態の一例を示す概略図である。動作補助装置１０は、能動体１、能動体１の人工筋糸３を駆動する駆動部１１、駆動部１１を制御する制御部１２を少なくとも含んでいる。

駆動部１１は、人工筋糸３の種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、マッキベン人工筋糸を用いる場合は、空気を導入するコンプレッサ、導入する空気の圧力を調整する電空レギュレータ等が挙げられる。また、形状記憶合金（ＳＭＡ）及び形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）等から作製された人工筋糸を用いる場合は、加熱装置が挙げられる。誘電エラストマーを用いた人工筋糸を用いる場合は、駆動電場を印加する電源装置が挙げられる。制御部１２は、駆動部１１の駆動部の制御ができれば特に制限はなく、汎用計算機等が挙げられる。

動作補助装置１０の具体的な用途としては、典型的には、肘、膝、足首等のサポーター、リハビリ用機器、衣服等が挙げられるが、動作の補助ができるものであれば特に制限はない。

以下に実施例を掲げ、実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単にその具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は、発明の範囲を限定したり、あるいは制限するものではない。

＜実施例１＞
［能動体１の作製］
基材２の材料には株式会社大創産業社製ソフトゴムテープ（１２コール）のゴムひもを用い、格子状に織り込むことで略平面状の基材２を作製した。人工筋糸３には株式会社ｓ−ｍｕｓｃｌｅ社製細径人工筋ＳＭＭ１３を用い、作製した基材２の格子の間に織り込むように配置した。なお、人工筋糸３は、図４Ｃに示すように途中で折り返すように配置し、異なる方向に複数本の人工筋糸３を配置した。なお、人工筋糸３は、基材２の両面に配置した。図１１は、実施例１で作製した能動体１の写真である。

＜実施例２＞
［動作補助装置の作製］
実施例１で作製した能動体１に、人工筋糸３の駆動部１１（株式会社コガネイ社製電空レギュレータＣＲＣＢ−０１３０Ｗ、株式会社東芝製コンプレッサＳＬＰ７Ｄ−４Ｓ４）を接続し、駆動部１１の制御部１２にはデル株式会社製計算機Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔ７９１０を用いることで、動作補助装置１０を作製した。次に、制御部１２により個々の人工筋糸３を収縮制御することで、能動体１を変形させた。図１２Ａ乃至Ｄは、能動体１を湾曲させた例を示しており、図１２Ａは写真の基材表面側縦方向の人工筋糸３を収縮制御することで、能動体１を紙面側に屈曲した例を示している。なお、図中の矢印は、矢印方向に時間が進むことを示している。図１２Ｂは写真の基材両面左側の縦方向の人工筋糸３を収縮制御することで、能動体１を左側に側屈した例を示している。図１２Ｃは写真の基材両面の縦方向および横方向の人工筋糸３を収縮制御することで、能動体１を左回旋した例を示している。図１２Ｄは写真の基材裏面側横方向の人工筋糸３を収縮制御することで、能動体１を垂直軸周り奥手方向に湾曲した例を示している。図１２Ａ乃至Ｄに示すように、本実施形態に示す能動体１を用いることで、能動体１を３次元制御できることを確認した。

本明細書で開示する各種実施形態の能動体を用いることで、動作補助装置を作製することができる。したがって、介護産業にとって有用である。

１、１ａ、１ａ’、１ａ’’、１ｂ、１ｃ、１ｃ’、１ｄ…能動体、２…基材、３、３ａ、３ｂ…人工筋糸、４、４ａ…保持部、５…連結部、１０…動作補助装置、１１…駆動部、１２…制御部、２１…パーツ、３１…フック、Ｐ…駆動部、Ｑ…接続部材

Claims (10)

1. 伸縮可能な人工筋糸を含む能動体であって、
   前記能動体は、
   基材と、
   伸縮可能な人工筋糸と、
   を含み、
   前記能動体は、前記人工筋糸が伸縮した時に、前記人工筋糸と前記基材とが相対移動しないように保持する保持部を有し、
   前記基材は、前記人工筋糸が非伸縮時には形状を維持し、前記人工筋糸が伸縮した時には形状が変形する、
   能動体。
2. 前記人工筋糸が少なくとも２本以上含まれ、前記保持部が前記人工筋糸１本あたりに少なくとも１つ含まれる、
   請求項１に記載の能動体。
3. 前記保持部が、前記人工筋糸１本あたりに少なくとも２以上含まれる、
   請求項２に記載の能動体。
4. 前記人工筋糸が、同一方向に配置されている人工筋糸を少なくとも２本以上含む、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の能動体。
5. 前記人工筋糸が、異なる方向に配置されている人工筋糸を含む、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の能動体。
6. 前記人工筋糸が、前記基材の表面および裏面に形成されている、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の能動体。
7. 前記人工筋糸の少なくとも一部が、前記基材と交差するように形成されている、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の能動体。
8. 請求項１〜７の何れかに一項に記載の能動体が複数枚積層されている、
   積層型の能動体。
9. 請求項１〜７の何れかに一項に記載の能動体が連結部を介して連結されている、
   連結型の能動体。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の能動体を少なくとも含む、
    動作補助装置。