JP4196058B2 - アクチュエータを具備したマッサージ機及び該アクチュエータを具備した血圧計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータを具備したマッサージ機及び該アクチュエータを具備した血圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運動機能に障害を持つ患者に対して手足、胴、首等各部の筋力を回復するための各種の訓練機が開発されている。これらの訓練機による訓練は患者にとって、単調な繰り返し運動であり苦痛を伴う。
【０００３】
従来の運動療法指導としては、医師の適切な指示のもとに、訓練士が患者に付いて直接指導を行ったり、予め決められたメニューに沿って患者が一人で行ったり、患者がビデオを見ながらビデオの映像に合わせた運動を行うという方法が取られていた。一方、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するための、歩行支援装置や階段昇降用リフト、抱きかかえ用リフト等が体力補助の目的で各種考案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の運動療法指導では、患者に対する訓練士、介護士等の医療スタッフの数は限られており、すべての患者に対してつきっきりの指導は不可能であるという課題を有していた。
【０００５】
また、従来の運動療法指導では、バリエーションに乏しくマンネリ化した運動であるため、患者が飽きてしまい、継続につながらず、なかなか効果が出ないという課題を有していた。
【０００６】
また、従来の運動療法指導では、ビデオの運動療法の内容が患者の病状や運動能力の程度に応じていないため、ついていけなかったり、無理な運動があり、患者の意欲を減じたり、継続につながらないという課題を有していた。
【０００７】
また同時に、従来の体力補助支援装置は、住宅の手すりに設置したり、つかまり＆吊り下げ方式の機構型が中心であり、設置費用やスペースの点で、一般住宅に普及させにくい問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、人体の関節部分に装着されて人体の発生力を補助することによって、日常生活における動作を支援することができるアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、また、訓練士がいなくても意欲と興味を起こさせながらリハビリテーションや筋力トレーニングを支援することができ、リハビリテーション効果を高めることができ、また、無意識のうちに筋力を発生させて筋力やバランス感覚を増強させることができ、かつ、歩行、階段昇降等の自立支援、さらには、介護者の負担軽減に役立つアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、また、低コストで可変触覚のマッサージを実現できるアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、更に小型で高性能化を図ることができるアクチュエータを具備した血圧計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明にあっては、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、例えば肘や膝等の手足の関節部分に装着したときは予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータ４が関節部分の曲げ伸ばしを補助するためのアシスト力を加えるので、立ち座り動作などの日常生活や抱きかかえ移乗などの介護動作が楽にできるようになる。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、予め設定された肘や膝等の手足の関節部分の動き（人体筋力出力等）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができると共に、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができるので、訓練士による筋力訓練と同じような効果が期待できる。さらに言えば、手足の関節部分の動きと反対方向に負荷を発生させることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有する。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記制御部６は伸縮動作のための電圧をランダムに発生させる手段或いは電圧発生の周期をランダムに変化させる手段のいずれかを備えており、ランダムに且つ意図せぬタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、アクチュエータ４の伸縮動作を突然、意図せぬタイミングで伸縮させることができ、人体のバランスを瞬発的に崩し、バランスを維持しようと人体が無意識のうちに、筋力を発生させ、結果、筋力やバランス感覚を増強させることも可能である。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもない。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータ４を伸縮させる人体発生力補助モードと、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させる筋力訓練モードとを備えたマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、人体発生力補助モードに設定すると人体発生力と同じ方向に補助する力がかかるようになり、筋力訓練モードに切り換えることで筋力を動かす方向と反対方向に負荷をかかるようになり、筋力回復のためのリハビリテーション装置、さらには、関節痛緩和サポーターとしてより機能が充実したものとなる。さらに、近年、指先等、人体四肢を積極的に動作させることで脳神経を活性化させるリハビリテーションが盛んであるが、本装置を用いることにより、人体に装着したまま、上記脳活性のためのリハビリテーションをも実施でき、お年寄りの痴呆防止のためのトレーニング装置としての機能も備えている。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１３】
また請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータ４の隆起量を変化させることで被圧迫部９を圧迫してマッサージをすることを特徴としており、このように構成することで、アクチュエータ４が弓状となってフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できるものである。また、本システムを皮下脂肪の多い部位（例えば、胴回りなど）に巻きつけることで、マッサージだけでなく、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。さらに言えば、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有する。
【００１４】
また請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部７とアクチュエータ４とを具備した血圧計であって、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部１２と、血圧を測定する測定手段とを備えることを特徴としており、このように構成することで、人体装着部７で指や腕等の被圧迫部９を囲むように配置し、この状態で複数個のアクチュエータ４の電極部２に電圧を印加してアクチュエータ４を隆起させて被治療部である被圧迫部９を圧迫することにより、被圧迫部９が圧迫されて人体装着部７及びアクチュエータ４をカフ帯として利用でき、測定手段にて血圧を測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
本発明の基本構成である人体運動補助装置５は、柔軟絶縁材料の両面に柔軟性電極を設けたアクチュエータ４を身体に装着して、関節固定、他動運動、基礎代謝促進、脳神経活性化に用いるためのものであり、図１〜図３に示すように、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備えている。本基本構成の人体装着部７は、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、略筒状に丸めて膝などの関節部分に巻き付けるようにしている。メッシュ状物７ａの内部には、例えば歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等からなる力センサ１６が適宜配置されている。このメッシュ状物７ａには、図２に示すように、側面部イを除いて背面部ロと正面部ハにそれぞれアクチュエータ４が固着されている。固着手段としては人体に優しい接着剤による接着、縫糸による縫合等が挙げられる。各アクチュエータ４は後述のように人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力をかけることで人体の発生力を補助するものである。ここで人体の発生力とは、例えば膝の関節部分や肘の関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する力であり、アクチュエータは人体の発生力と同じ方向にアシスト力を加えることで日常生活に必要な関節部分の動きを補助しようとするものである。
【００１７】
次にアクチュエータ４を説明する。アクチュエータ４は、図４に示すように、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に導電性伸縮材料からなる電極部２，２とを有すると共に、電極部２にリード線１０を介して電圧印加部３を接続すると共に、制御部６によるスイッチＳＷの入切によって電圧印加部３を介して電極部２への電圧印加と電圧印加の解除とが行なわれることによって、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１が図４（ａ）、図４（ｂ）のように伸縮するようになっている。
【００１８】
伸縮部１を構成するシート状の絶縁伸縮材料はアクリルエラストマー、シリコン等の柔軟性を有し、且つ誘電率の高い（１．０Ｆ／ｍ程度若しくはそれ以上）材料である。また、電極部２は上記材料の液状状態（ペースト状や、スプレー等による塗布であってもよい）のものにカーボンブラック、貴金属フィラー等を混入して電気導電性を確保したものを用いる。なお電極部２にリード線１０を接合するには図５に示すように、電極部２の末端に銅等をメッキし、このメッキ面１１にリード線１０をハンダ付けするものである。
【００１９】
ここで、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１の両面の電極部２に、制御部６から電圧印加部３を介して電圧を印加することで伸縮部１が伸縮するメカニズムにつき説明する。シート状の絶縁伸縮材料の両側に電圧をかけると電極部２，２が帯電してクーロン力により電極部２，２が引き付け合って伸縮するという現象が生じるものであり、本発明のアクチュエータ４はこの現象を利用して伸縮部１を伸縮させるようにしている。そして、このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して人体に伝えられるようになっている。
【００２０】
図６（ａ）に示すようなシリコン等のポリマー製のシート状の絶縁伸縮材料よりなる伸縮部１の両面に導電性伸縮材料からなる柔軟な電極部２を設けたアクチュエータ４の厚みをｔとし、電圧印加部３から電極部２に印加する電圧をＶとした場合における図６（ｂ）においてＰで示す発生応力（等方）、Δｚで示す電界方向歪み（収縮）、Δｘで示す電界と垂直方向の歪み（延伸）は以下の式で求められる。尚、下式において、ｅ０・ｅｒ：ポリマーの誘電率（Ｆ／ｍ），Ｅ：電極間の電界（Ｖ／ｍ），Ｙ：ポリマーのヤング率（Ｐａ）である。
・発生応力（等方）
Ｐ＝ｅ０・εｒ・Ｅ２＝ε０・εｒ・Ｖ２／ｔ２（Ｐａ）
・電界方向歪み（収縮）
Δｚ＝ε０・εｒ・Ｅ２／Ｙ＝ε０・εｒ・Ｖ２／Ｙ・ｔ２（％）
・電界と垂直方向の歪み（延伸）
Δｘ＝０．５・ε０・εｒ・Ｅ２／Ｙ＝０．５ε０・εｒ・Ｖ２／Ｙ・ｔ２（％）
上記構成のアクチュエータ４をメッシュ状物７ａに設けた人体運動補助装置５を使用するにあたっては、メッシュ状物７ａを人体の関節部分、例えば図１に示すように膝の関節部分に装着する。そして図１の矢印Ａのように膝を伸ばしたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を減少させ、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を増加させる。これにより正面側のアクチュエータ４ａが収縮すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが延伸することで、膝を伸ばす方向にアシスト力が加わるようになる。逆に、図１の矢印Ｂのように膝を曲げたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を増加させ、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を減少させる。これにより正面側のアクチュエータ４ａが延伸すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが収縮することで、膝を曲げる方向にアシスト力が加わる。このアクチュエータ４の制御は、図３に示すようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。つまり、外乱力（人体の発生力）を力センサ１６で検出して大腿部筋力負荷を同定し、センサ出力値と目標最大値（＝アクチュエータ指令値）との偏差をなくすように電極部２への印加電圧をコントロールすることで、アクチュエータ出力がフィードバック制御される。
【００２１】
このように、予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータ４が膝の曲げ伸ばしを補助するアシスト力を発生させることで、立ち座り動作などの日常生活が楽にできるようになり、特に足を自力で伸ばしたり、曲げたりできない人にとって、非常に役立つものである。また伸縮性と変形性とを備えた筒状のメッシュ状物７ａを膝などの関節部分に巻き付けて使用するにあたって、図１８に示すように、正面から見て膝の右側面にアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２を配置し、左側面にアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２を配置し、これらアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２，４ｄ１，４ｄ２の伸縮動作によって、膝のバランスを崩すことができる。例えば、膝部を矢印Ａ方向にバランスを崩したい場合は、図に向かって右側のアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２への出力電圧を増加させてこれらアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２をそれぞれ伸ばすと同時に、左側のアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２への出力電圧を減少させてこれらアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２をそれぞれ収縮させる。この動作により装着者は、バランスを維持しようと無意識のうちに、筋力を発生させ、人体を矢印Ｂの方向に戻そうとする。結果、筋力やバランス感覚を増強できる。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもない。しかも人体に装着される布等のメッシュ状物７ａは伸縮性と変形性とを有するので、人体を保護しながらアクチュエータ４によるアシスト力が得られるようになり、そのうえ外部からはサポータを装着しているように見えるので、他人に気づかれることなく快適に使用することができるものであり、またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも人体にそのまま装着しておくことで、メッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られるようになる。尚、膝の関節部分には限らず、肘の関節部分などにも使用できるのは勿論のことである。またアクチュエータ４の数は特に限定されないものであり、このことは以下の各基本構成及び実施形態においても同様である。
【００２２】
図７は、人体運動補助装置５の他例として、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を制御する筋力訓練装置５Ａを示している。本例の筋力訓練装置５Ａの人体装着部７は上記図１の基本構成と同様、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて被圧迫部９に巻き付けるようにしている。メッシュ状物７ａには図８に示すように側面部イを除いて背面部ロと正面部ハにそれぞれアクチュエータ４が取り付けられており、このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して人体に伝えられるようになっている。尚メッシュ状物７ａ内部には、前記基本構成と同様、歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等の力センサ１６（図３）が適宜配置されていると共に、アクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。
【００２３】
しかして、メッシュ状物７ａを人体の関節部分、例えば膝に装着する。図７の矢印Ａのように膝を伸ばしながら筋肉を鍛えたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を減少させ、正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を増加させる。これにより背面側のアクチュエータ４ｂが収縮すると共に正面側のアクチュエータ４ａが延伸することで、膝を伸ばす方向とは反対方向、つまり膝を曲げる方向に負荷が加わる。逆に、図７の矢印Ｂのように膝を曲げながら筋肉を鍛えたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を増加させ、正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を減少させる。これにより、正面側のアクチュエータ４ａが収縮すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが延伸することで、膝を伸ばす方向に負荷が加わる。このアクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。このように予め設定された膝の動き（人体筋力出力）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができ、さらに歩行訓練装置としても使用可能となる。一方、関節痛緩和等、関節の固定に用いたいときは、アクチュエータ４ａ，４ｂ共に出力電圧を減少させれば、アクチュエータ４は全て収縮するので、結果、関節の剛性が高まり、関節の固定に効果を発揮する。また、布等のメッシュ状物７ａを人体装着部７として用いたので、外部からはサポータを装着しているように見え、人体を保護しながら且つ他人に気づかれることなく自然に筋力訓練ができるようになると共に、訓練士による筋力訓練と同じようなリハビリテーション効果が得られ、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができる。またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも人体にそのまま装着しておくことで、メッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られる点は前記基本構成と同様である。
【００２４】
図９は、上記アクチュエータ４の制御方法の他例として、不規則なタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータ４を制御する場合の一例を示している。他の構成は図７の基本構成と同様である。本例では、アクチュエータ４を不規則なタイミングで任意の方向に伸縮させるために、制御部６に内蔵した乱数発生器５０を用いて電圧源５１からの電圧をランダムに発生させるか、或いは、電圧発生の周期をランダムに変化させるようにしている。例えば図７の矢印Ａのように人が静止して立っている状態において、アクチュエータ４を突然、意図せぬタイミングで伸縮（正面側のアクチュエータ４ａが延伸し、背面側のアクチュエータ４ｂが収縮）させることによって、図７の矢印Ｂのように膝が曲がった状態となり、人体のバランスが瞬発的に崩れる。このときバランスを維持しようと人体が無意識のうちに瞬発的に筋力を発生させて図７の矢印Ａの状態に戻ろうとするので、結果、筋力やバランス感覚を増強させることができる。このときのアクチュエータ４の伸縮動作は、ランダムに且つ意図せぬタイミングで行なわれるため、装着者は、訓練を行うという意識がなく、無意識のうちに反射的に筋力を発生させることとなり、運動意欲が減退することもないものである。本基本構成のアクチュエータ４を意図せぬタイミングで伸縮させる制御方式は以下の各基本構成及び実施形態においても同様に実施可能である。
【００２５】
前記各基本構成では、人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力をかける場合（以下、人体発生力補助モードという。）と、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷を発生させる場合（以下、筋力訓練モードという。）とを説明したが、両方のモードを併せもつものであってもよい。その一例を図１０に示す。
【００２６】
図１０は人体運動補助装置５の更に他例として手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂを示している。本例では、手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂの人体装着部７は伸縮性と変形性とを備えた手袋型のメッシュ状物７ａからなり、手のひら側の５本の指入れ部の長さ方向に沿ってそれぞれアクチュエータ４が取り付けられており、各アクチュエータ４は電極部２への電圧印加時に延伸し、電圧未印加時には収縮するようになっている。このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して指に伝えられるようになっている。尚メッシュ状物７ａ内部には、前記基本構成と同様、歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等の力センサ１６（図３）が適宜配置されていると共に、アクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。
【００２７】
しかして、手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂの制御部６を人体発生力補助モードに設定すると、図１０の矢印Ｂのように指を伸ばすときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されてアクチュエータ４が延伸し、図１０の矢印Ａのように指を曲げるときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されずアクチュエータ４が収縮する。これにより指の動き（人体の発生力）と同じ方向にアクチュエータ４からのアシスト力がかかるようになり、指を自力で伸ばしたり曲げたりできない人のリハビリテーションに役立つ。また筋力訓練モードに切り換えると、図１０の矢印Ｂのように指を伸ばすときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されずアクチュエータ４が収縮し、図１０の矢印Ａのように指を曲げるときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されてアクチュエータ４が延伸するようにすれば、いずれの場合も指の動き（人体筋力出力）と反対方向にアクチュエータ４からの負荷を発生させることができるので、指の筋力回復のためのリハビリテーション用として使用できる。さらに言えば、本動作により、手袋のなかの指が曲げ伸ばしされる。これは、リハビリテーションだけではなく、脳活動の活性化のためにも効果がある。近年、指先等、人体四肢を積極的に動作させることで脳神経を活性化させるリハビリテーションが盛んであるが、本動作により、人体に装着したまま、上記脳活性のためのリハビリテーションを実施でき、お年寄りの痴呆防止のためのトレーニングも可能である。また人体発生力補助モードと筋力訓練モードとを任意に選択できるので、筋力回復のためのリハビリテーション装置としてより機能が充実したものとなる。また、手袋型にすることで他人に気づかれずに指のリハビリテーションを行なうことができ、訓練に対する意欲と興味を起こさせることができる。尚、手袋型には限定されず、略筒状に丸めて膝などの関節部分に巻き付ける形状であってもよい。またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも手袋としてそのまま使用でき、しかもメッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られるという利点もある。
【００２８】
また、前記各基本構成では人体運動補助装置５として使用する場合を説明したが、以下のようなマッサージ機８、血圧計１３としても使用することができる。
【００２９】
図１１〜図１３はマッサージ機８として用いる場合において、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータ４の隆起量を変化させることで被圧迫部９を圧迫するようにした場合を示している。本例の人体装着部７は、図１２に示すように、伸縮性と変形性とを備えた布等の帯状のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて両端部をマジックファスナー１５等で着脱自在に結合したものからなる。メッシュ状物７ａの内面側に周方向に３個のアクチュエータ４が等間隔で配置してあって、各アクチュエータ４を弓状に隆起させた状態でその両端部をそれぞれ固定してある。固定手段としては例えばネジ締め、圧入等が挙げられる。各アクチュエータ４は図１３（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１３（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）には隆起するようになっている。ここではアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。尚アクチュエータ４の数は３個に限られるものではない。
【００３０】
しかして、メッシュ状物７ａを人体の被圧迫部９に装着し、電極部２に電圧を印加して図１３（ｂ）のようにアクチュエータ４が隆起する状態と図１３（ａ）のように凹んだ状態とに変形させることで、図１１の矢印Ｃ、Ｄのようにアクチュエータ４が膨らんだり、縮んだりすることで、周方向において複数箇所（本例では３箇所）から被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージができるようになる。例えば大腿部等の人体の被圧迫部９にメッシュ状物７ａを巻き付け、制御部６から電極部２への印加電圧を制御してアクチュエータ４の隆起量を変化させることによって、大腿部を圧迫してマッサージをすることができる。またアクチュエータ４を弓状に配置してその隆起量を変化させるという簡単な構造で、被圧迫部９を圧迫でき、低コストで且つ小型のマッサージ機８を提供することができる。さらにアクチュエータ４を弓状に変形させることでフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できる。尚大腿部には限らず、腕などのマッサージも勿論可能である。
【００３１】
図１４は本発明の実施形態であり、足裏をマッサージするマッサージ機８として、基板１４上にアクチュエータ４を複数個並べ、制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって足の裏を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御する場合を示している。本例では、複数個のアクチュエータ４を弓状に曲げて、その両端を基板１４上に固定してある。基板１４は、例えばアクリル、エンジニアリングプラスチック等の絶縁性の剛体で構成されてもよいが、これにのみに限定されるものではない。アクチュエータ４を基板１４に固定する方法としては、ねじ締め、圧入等が挙げられる。また各アクチュエータ４は図１４（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１４（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）に隆起するようになっている。このアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。しかして、弓状に隆起しているアクチュエータ４の両端は基板１４に固定されているので、電圧印加と共にアクチュエータ４は上方に隆起するようになる。またすべてのアクチュエータ４が同じ凹凸パターンで変形するのではなく、一部のアクチュエータ４と他のアクチュエータ４とが異なる凹凸パターンで変化させるのが望ましい。つまり、図１４（ａ）（ｂ）のように、制御部６の電圧印加によってできるアクチュエータ４の凹凸変化を異なるパターンにすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージすることができ、マッサージ効果が増大する。またアクチュエータ４を弓状に隆起させることでフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できる。尚、足裏に限らず、背中などをマッサージするものとしても使用可能である。同時に、本システムを皮下脂肪の多い部位（胴回りなど）に巻きつけることで、マッサージだけでなく、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。更に、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有することは勿論のことである。
【００３２】
図１５〜図１７は、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部１２と、血圧を測定する測定手段（図示せず）とを備えた血圧計１３を示している。本例では、人体装着部７は、図１の基本構成と同様、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて両端部をマジックファスナー１５等で着脱自在に結合したものからなり、図１６に示すように、メッシュ状物７ａの内面側に周方向に３個のアクチュエータ４が等間隔で配置してあって、各アクチュエータ４を弓状に隆起させた状態でその両端部をそれぞれ固定してある。固定手段としては例えばネジ締め、圧入等が挙げられる。各アクチュエータ４は図１７（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１７（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）に隆起するようになっている。このアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。尚アクチュエータ４の数は３個には限られない。
【００３３】
しかして、メッシュ状物７ａで指や腕等の被圧迫部９を囲むように配置し、この状態でアクチュエータ４の両面の電極部２に電圧を印加してアクチュエータ４を隆起させて被治療部である被圧迫部９を圧迫する。これによりメッシュ状物７ａ及びアクチュエータ４をカフ帯として利用でき、図示省略した測定手段にて血圧を測定することができる。しかも周方向において複数箇所（本例では３箇所）から被圧迫部９をむらなく圧迫できるので、血圧測定を確実に行なうことができると共に、小型で性能のよい血圧計１３を提供することができる。尚、手首ではなく、メッシュ状物７ａを指に巻き付けるものにも適用できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させるので、例えば肘や膝等の手足の関節部分に装着したときは予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータが関節部分の曲げ伸ばしを補助するようなアシスト力を加えるので、立ち座り動作などの日常生活が楽にできるようになり、特に足や腕などを自力で伸ばしたり、曲げたりできない人や、お年寄りの抱きかかえ介護が体力的につらい人にとって非常に役立つものである。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３５】
また請求項２記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるので、予め設定された肘や膝等の手足の関節部分の動き（人体筋力出力等）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができると共に、訓練士による筋力訓練と同じような効果が得られるので、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができ、筋力訓練の成果が向上する。また、全てのアクチュエータを収縮させれば、関節を固定することになるので、関節痛などの緩和に有効である。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３６】
また、請求項３記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記制御部は伸縮動作のための電圧をランダムに発生させる手段或いは電圧発生の周期をランダムに変化させる手段のいずれかを備えており、ランダムに且つ意図せぬタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるものであるから、アクチュエータの伸縮動作を突然、意図せぬタイミングで伸縮させることができ、人体のバランスを瞬発的に崩し、バランスを維持しようと人体が無意識のうちに、筋力を発生させ、結果、筋力やバランス感覚を増強させることも可能である。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもないので、楽しい筋力訓練が可能となる。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３７】
また請求項４記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させる人体発生力補助モードと、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させる筋力訓練モードとを備えているので、人体発生力補助モードに設定すると人体発生力と同じ方向に補助する力がかかり、また筋力訓練モードに切り換えることで筋力を動かす方向と反対方向に負荷をかかるようになり、筋力回復のためのリハビリテーション装置としてより機能が充実したものとなる。更に、四肢を積極的に動かすことで、脳神経が刺激され、活性化されるので、痴呆の予防等にも効果的である。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各 アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３８】
また請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部とアクチュエータとを具備したマッサージ機であって、人体装着部の内面にアクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータの隆起量を変化させることで被圧迫部を圧迫してマッサージをするので、アクチュエータが弓状となってフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できると共に、アクチュエータを弓状に配置してその隆起量を変化させるという簡単な構造で、被圧迫部を圧迫でき、低コストで小型マッサージ機を提供することができると同時に、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。更に、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有することは勿論のことである。
【００３９】
また請求項６記載の発明は、上記人体装着部とアクチュエータとを具備した血圧計であって、人体装着部の内面に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部と、血圧を測定する測定手段とを備えるので、人体装着部で指や腕等の被圧迫部を囲むように配置し、この状態で複数個のアクチュエータの電極部に電圧を印加してアクチュエータを隆起させて被治療部である被圧迫部を圧迫することにより、被圧迫部が圧迫されて人体装着部及びアクチュエータをカフ帯として利用でき、測定手段にて血圧を測定することができる。これにより、小型で高性能の血圧計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成の一例を示し、膝を曲げた状態から伸ばした状態、或いは伸ばした状態から曲げた状態にするときにアクチュエータによるアシスト力をかけるための人体運動補助装置を説明する側面図である。
【図２】 （ａ）は同上の人体装着部の背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３】 同上のアクチュエータをフィードバック制御する場合の制御ブロックである。
【図４】 （ａ）は同上のアクチュエータの概略構成図、（ｂ）はアクチュエータを延伸させた状態の概略構成図である。
【図５】 同上のアクチュエータの電極部にリード線を接続する部分の断面図である。
【図６】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作原理を説明するための動作原理説明図である。
【図７】 同上の人体運動補助装置を筋力訓練用として使用する場合の使用状態説明図である。
【図８】 （ａ）は同上の人体装着部の背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図９】 同上のアクチュエータを意図せぬタイミングで伸縮させる場合の制御ブロック図である。
【図１０】 同上の人体運動補助装置を指リハビリテーション用として使用する場合の使用状態説明図である。
【図１１】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータを具備したマッサージ機の使用状態を説明する使用状態説明図である。
【図１２】 同上のアクチュエータの配置状態を説明する断面図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作を説明する動作説明図である。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は本発明の実施形態のアクチュエータを具備した足裏マッサージ機の使用状態を説明する使用状態説明図である。
【図１５】 同上のアクチュエータを血圧計として使用する場合の使用状態説明図である。
【図１６】 同上のアクチュエータの配置状態を説明する断面図である。
【図１７】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作を説明する動作説明図である。
【図１８】 （ａ）、（ｂ）は同上の人体運動補助装置をバランスを崩させることによる筋力訓練に使用する場合の使用状態説明図である。
【符号の説明】
１ 伸縮部
２ 電極部
４ アクチュエータ
６ 制御部
７ 人体装着部
８ マッサージ機
９ 被圧迫部
１２ 圧迫部
１３ 血圧計
１４ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータを具備したマッサージ機及び該アクチュエータを具備した血圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運動機能に障害を持つ患者に対して手足、胴、首等各部の筋力を回復するための各種の訓練機が開発されている。これらの訓練機による訓練は患者にとって、単調な繰り返し運動であり苦痛を伴う。
【０００３】
従来の運動療法指導としては、医師の適切な指示のもとに、訓練士が患者に付いて直接指導を行ったり、予め決められたメニューに沿って患者が一人で行ったり、患者がビデオを見ながらビデオの映像に合わせた運動を行うという方法が取られていた。一方、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するための、歩行支援装置や階段昇降用リフト、抱きかかえ用リフト等が体力補助の目的で各種考案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の運動療法指導では、患者に対する訓練士、介護士等の医療スタッフの数は限られており、すべての患者に対してつきっきりの指導は不可能であるという課題を有していた。
【０００５】
また、従来の運動療法指導では、バリエーションに乏しくマンネリ化した運動であるため、患者が飽きてしまい、継続につながらず、なかなか効果が出ないという課題を有していた。
【０００６】
また、従来の運動療法指導では、ビデオの運動療法の内容が患者の病状や運動能力の程度に応じていないため、ついていけなかったり、無理な運動があり、患者の意欲を減じたり、継続につながらないという課題を有していた。
【０００７】
また同時に、従来の体力補助支援装置は、住宅の手すりに設置したり、つかまり＆吊り下げ方式の機構型が中心であり、設置費用やスペースの点で、一般住宅に普及させにくい問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、人体の関節部分に装着されて人体の発生力を補助することによって、日常生活における動作を支援することができるアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、また、訓練士がいなくても意欲と興味を起こさせながらリハビリテーションや筋力トレーニングを支援することができ、リハビリテーション効果を高めることができ、また、無意識のうちに筋力を発生させて筋力やバランス感覚を増強させることができ、かつ、歩行、階段昇降等の自立支援、さらには、介護者の負担軽減に役立つアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、また、低コストで可変触覚のマッサージを実現できるアクチュエータを具備したマッサージ機を提供することを目的とし、更に小型で高性能化を図ることができるアクチュエータを具備した血圧計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明にあっては、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、例えば肘や膝等の手足の関節部分に装着したときは予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータ４が関節部分の曲げ伸ばしを補助するためのアシスト力を加えるので、立ち座り動作などの日常生活や抱きかかえ移乗などの介護動作が楽にできるようになる。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、予め設定された肘や膝等の手足の関節部分の動き（人体筋力出力等）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができると共に、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができるので、訓練士による筋力訓練と同じような効果が期待できる。さらに言えば、手足の関節部分の動きと反対方向に負荷を発生させることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有する。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記制御部６は伸縮動作のための電圧をランダムに発生させる手段或いは電圧発生の周期をランダムに変化させる手段のいずれかを備えており、ランダムに且つ意図せぬタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、アクチュエータ４の伸縮動作を突然、意図せぬタイミングで伸縮させることができ、人体のバランスを瞬発的に崩し、バランスを維持しようと人体が無意識のうちに、筋力を発生させ、結果、筋力やバランス感覚を増強させることも可能である。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもない。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備え、上記人体装着部７は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサ１６を備えており、上記アクチュエータ４は、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部２とを有すると共に、制御部６から電極部２に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサ１６の出力値に応じて制御部６が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータ４を伸縮させる人体発生力補助モードと、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を伸縮させる筋力訓練モードとを備えたマッサージ機であって、上記アクチュエータ４は基板１４上に複数個並べられ、上記制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御することを特徴としており、このように構成することで、人体発生力補助モードに設定すると人体発生力と同じ方向に補助する力がかかるようになり、筋力訓練モードに切り換えることで筋力を動かす方向と反対方向に負荷をかかるようになり、筋力回復のためのリハビリテーション装置、さらには、関節痛緩和サポーターとしてより機能が充実したものとなる。さらに、近年、指先等、人体四肢を積極的に動作させることで脳神経を活性化させるリハビリテーションが盛んであるが、本装置を用いることにより、人体に装着したまま、上記脳活性のためのリハビリテーションをも実施でき、お年寄りの痴呆防止のためのトレーニング装置としての機能も備えている。そのうえ複数個のアクチュエータ４の凹凸変化によって人体の被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができる。
【００１３】
また請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータ４の隆起量を変化させることで被圧迫部９を圧迫してマッサージをすることを特徴としており、このように構成することで、アクチュエータ４が弓状となってフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できるものである。また、本システムを皮下脂肪の多い部位（例えば、胴回りなど）に巻きつけることで、マッサージだけでなく、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。さらに言えば、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有する。
【００１４】
また請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部７とアクチュエータ４とを具備した血圧計であって、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部１２と、血圧を測定する測定手段とを備えることを特徴としており、このように構成することで、人体装着部７で指や腕等の被圧迫部９を囲むように配置し、この状態で複数個のアクチュエータ４の電極部２に電圧を印加してアクチュエータ４を隆起させて被治療部である被圧迫部９を圧迫することにより、被圧迫部９が圧迫されて人体装着部７及びアクチュエータ４をカフ帯として利用でき、測定手段にて血圧を測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
本発明の基本構成である人体運動補助装置５は、柔軟絶縁材料の両面に柔軟性電極を設けたアクチュエータ４を身体に装着して、関節固定、他動運動、基礎代謝促進、脳神経活性化に用いるためのものであり、図１〜図３に示すように、人体の関節部分に装着される人体装着部７と、人体装着部７に設けられるアクチュエータ４とを備えている。本基本構成の人体装着部７は、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、略筒状に丸めて膝などの関節部分に巻き付けるようにしている。メッシュ状物７ａの内部には、例えば歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等からなる力センサ１６が適宜配置されている。このメッシュ状物７ａには、図２に示すように、側面部イを除いて背面部ロと正面部ハにそれぞれアクチュエータ４が固着されている。固着手段としては人体に優しい接着剤による接着、縫糸による縫合等が挙げられる。各アクチュエータ４は後述のように人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力をかけることで人体の発生力を補助するものである。ここで人体の発生力とは、例えば膝の関節部分や肘の関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する力であり、アクチュエータは人体の発生力と同じ方向にアシスト力を加えることで日常生活に必要な関節部分の動きを補助しようとするものである。
【００１７】
次にアクチュエータ４を説明する。アクチュエータ４は、図４に示すように、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１と、該伸縮部１の両面に導電性伸縮材料からなる電極部２，２とを有すると共に、電極部２にリード線１０を介して電圧印加部３を接続すると共に、制御部６によるスイッチＳＷの入切によって電圧印加部３を介して電極部２への電圧印加と電圧印加の解除とが行なわれることによって、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１が図４（ａ）、図４（ｂ）のように伸縮するようになっている。
【００１８】
伸縮部１を構成するシート状の絶縁伸縮材料はアクリルエラストマー、シリコン等の柔軟性を有し、且つ誘電率の高い（１．０Ｆ／ｍ程度若しくはそれ以上）材料である。また、電極部２は上記材料の液状状態（ペースト状や、スプレー等による塗布であってもよい）のものにカーボンブラック、貴金属フィラー等を混入して電気導電性を確保したものを用いる。なお電極部２にリード線１０を接合するには図５に示すように、電極部２の末端に銅等をメッキし、このメッキ面１１にリード線１０をハンダ付けするものである。
【００１９】
ここで、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部１の両面の電極部２に、制御部６から電圧印加部３を介して電圧を印加することで伸縮部１が伸縮するメカニズムにつき説明する。シート状の絶縁伸縮材料の両側に電圧をかけると電極部２，２が帯電してクーロン力により電極部２，２が引き付け合って伸縮するという現象が生じるものであり、本発明のアクチュエータ４はこの現象を利用して伸縮部１を伸縮させるようにしている。そして、このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して人体に伝えられるようになっている。
【００２０】
図６（ａ）に示すようなシリコン等のポリマー製のシート状の絶縁伸縮材料よりなる伸縮部１の両面に導電性伸縮材料からなる柔軟な電極部２を設けたアクチュエータ４の厚みをｔとし、電圧印加部３から電極部２に印加する電圧をＶとした場合における図６（ｂ）においてＰで示す発生応力（等方）、Δｚで示す電界方向歪み（収縮）、Δｘで示す電界と垂直方向の歪み（延伸）は以下の式で求められる。尚、下式において、ｅ０・ｅｒ：ポリマーの誘電率（Ｆ／ｍ），Ｅ：電極間の電界（Ｖ／ｍ），Ｙ：ポリマーのヤング率（Ｐａ）である。
・発生応力（等方）
Ｐ＝ｅ０・εｒ・Ｅ２＝ε０・εｒ・Ｖ２／ｔ２（Ｐａ）
・電界方向歪み（収縮）
Δｚ＝ε０・εｒ・Ｅ２／Ｙ＝ε０・εｒ・Ｖ２／Ｙ・ｔ２（％）
・電界と垂直方向の歪み（延伸）
Δｘ＝０．５・ε０・εｒ・Ｅ２／Ｙ＝０．５ε０・εｒ・Ｖ２／Ｙ・ｔ２（％）
上記構成のアクチュエータ４をメッシュ状物７ａに設けた人体運動補助装置５を使用するにあたっては、メッシュ状物７ａを人体の関節部分、例えば図１に示すように膝の関節部分に装着する。そして図１の矢印Ａのように膝を伸ばしたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を減少させ、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を増加させる。これにより正面側のアクチュエータ４ａが収縮すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが延伸することで、膝を伸ばす方向にアシスト力が加わるようになる。逆に、図１の矢印Ｂのように膝を曲げたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を増加させ、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を減少させる。これにより正面側のアクチュエータ４ａが延伸すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが収縮することで、膝を曲げる方向にアシスト力が加わる。このアクチュエータ４の制御は、図３に示すようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。つまり、外乱力（人体の発生力）を力センサ１６で検出して大腿部筋力負荷を同定し、センサ出力値と目標最大値（＝アクチュエータ指令値）との偏差をなくすように電極部２への印加電圧をコントロールすることで、アクチュエータ出力がフィードバック制御される。
【００２１】
このように、予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータ４が膝の曲げ伸ばしを補助するアシスト力を発生させることで、立ち座り動作などの日常生活が楽にできるようになり、特に足を自力で伸ばしたり、曲げたりできない人にとって、非常に役立つものである。また伸縮性と変形性とを備えた筒状のメッシュ状物７ａを膝などの関節部分に巻き付けて使用するにあたって、図１８に示すように、正面から見て膝の右側面にアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２を配置し、左側面にアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２を配置し、これらアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２，４ｄ１，４ｄ２の伸縮動作によって、膝のバランスを崩すことができる。例えば、膝部を矢印Ａ方向にバランスを崩したい場合は、図に向かって右側のアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２への出力電圧を増加させてこれらアクチュエータ４ｃ１，４ｃ２をそれぞれ伸ばすと同時に、左側のアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２への出力電圧を減少させてこれらアクチュエータ４ｄ１，４ｄ２をそれぞれ収縮させる。この動作により装着者は、バランスを維持しようと無意識のうちに、筋力を発生させ、人体を矢印Ｂの方向に戻そうとする。結果、筋力やバランス感覚を増強できる。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもない。しかも人体に装着される布等のメッシュ状物７ａは伸縮性と変形性とを有するので、人体を保護しながらアクチュエータ４によるアシスト力が得られるようになり、そのうえ外部からはサポータを装着しているように見えるので、他人に気づかれることなく快適に使用することができるものであり、またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも人体にそのまま装着しておくことで、メッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られるようになる。尚、膝の関節部分には限らず、肘の関節部分などにも使用できるのは勿論のことである。またアクチュエータ４の数は特に限定されないものであり、このことは以下の各基本構成及び実施形態においても同様である。
【００２２】
図７は、人体運動補助装置５の他例として、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータ４を制御する筋力訓練装置５Ａを示している。本例の筋力訓練装置５Ａの人体装着部７は上記図１の基本構成と同様、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて被圧迫部９に巻き付けるようにしている。メッシュ状物７ａには図８に示すように側面部イを除いて背面部ロと正面部ハにそれぞれアクチュエータ４が取り付けられており、このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して人体に伝えられるようになっている。尚メッシュ状物７ａ内部には、前記基本構成と同様、歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等の力センサ１６（図３）が適宜配置されていると共に、アクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。
【００２３】
しかして、メッシュ状物７ａを人体の関節部分、例えば膝に装着する。図７の矢印Ａのように膝を伸ばしながら筋肉を鍛えたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を減少させ、正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を増加させる。これにより背面側のアクチュエータ４ｂが収縮すると共に正面側のアクチュエータ４ａが延伸することで、膝を伸ばす方向とは反対方向、つまり膝を曲げる方向に負荷が加わる。逆に、図７の矢印Ｂのように膝を曲げながら筋肉を鍛えたいときは、制御部６は力センサ１６の出力値に応じて、背面側のアクチュエータ４ｂへの出力電圧を増加させ、正面側のアクチュエータ４ａへの出力電圧を減少させる。これにより、正面側のアクチュエータ４ａが収縮すると共に背面側のアクチュエータ４ｂが延伸することで、膝を伸ばす方向に負荷が加わる。このアクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。このように予め設定された膝の動き（人体筋力出力）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができ、さらに歩行訓練装置としても使用可能となる。一方、関節痛緩和等、関節の固定に用いたいときは、アクチュエータ４ａ，４ｂ共に出力電圧を減少させれば、アクチュエータ４は全て収縮するので、結果、関節の剛性が高まり、関節の固定に効果を発揮する。また、布等のメッシュ状物７ａを人体装着部７として用いたので、外部からはサポータを装着しているように見え、人体を保護しながら且つ他人に気づかれることなく自然に筋力訓練ができるようになると共に、訓練士による筋力訓練と同じようなリハビリテーション効果が得られ、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができる。またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも人体にそのまま装着しておくことで、メッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られる点は前記基本構成と同様である。
【００２４】
図９は、上記アクチュエータ４の制御方法の他例として、不規則なタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータ４を制御する場合の一例を示している。他の構成は図７の基本構成と同様である。本例では、アクチュエータ４を不規則なタイミングで任意の方向に伸縮させるために、制御部６に内蔵した乱数発生器５０を用いて電圧源５１からの電圧をランダムに発生させるか、或いは、電圧発生の周期をランダムに変化させるようにしている。例えば図７の矢印Ａのように人が静止して立っている状態において、アクチュエータ４を突然、意図せぬタイミングで伸縮（正面側のアクチュエータ４ａが延伸し、背面側のアクチュエータ４ｂが収縮）させることによって、図７の矢印Ｂのように膝が曲がった状態となり、人体のバランスが瞬発的に崩れる。このときバランスを維持しようと人体が無意識のうちに瞬発的に筋力を発生させて図７の矢印Ａの状態に戻ろうとするので、結果、筋力やバランス感覚を増強させることができる。このときのアクチュエータ４の伸縮動作は、ランダムに且つ意図せぬタイミングで行なわれるため、装着者は、訓練を行うという意識がなく、無意識のうちに反射的に筋力を発生させることとなり、運動意欲が減退することもないものである。本基本構成のアクチュエータ４を意図せぬタイミングで伸縮させる制御方式は以下の各基本構成及び実施形態においても同様に実施可能である。
【００２５】
前記各基本構成では、人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力をかける場合（以下、人体発生力補助モードという。）と、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷を発生させる場合（以下、筋力訓練モードという。）とを説明したが、両方のモードを併せもつものであってもよい。その一例を図１０に示す。
【００２６】
図１０は人体運動補助装置５の更に他例として手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂを示している。本例では、手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂの人体装着部７は伸縮性と変形性とを備えた手袋型のメッシュ状物７ａからなり、手のひら側の５本の指入れ部の長さ方向に沿ってそれぞれアクチュエータ４が取り付けられており、各アクチュエータ４は電極部２への電圧印加時に延伸し、電圧未印加時には収縮するようになっている。このアクチュエータ４によってメッシュ状物７ａが伸縮して指に伝えられるようになっている。尚メッシュ状物７ａ内部には、前記基本構成と同様、歪ゲージ、筋電位センサ、ウレタン接触圧センサ等の力センサ１６（図３）が適宜配置されていると共に、アクチュエータ４の制御は、前記図３のようにフィードバック制御され、制御部６から電極部２への印加電圧を予め設定された目標負荷に合わせるようにしている。
【００２７】
しかして、手袋型指リハビリテーション用器具５Ｂの制御部６を人体発生力補助モードに設定すると、図１０の矢印Ｂのように指を伸ばすときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されてアクチュエータ４が延伸し、図１０の矢印Ａのように指を曲げるときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されずアクチュエータ４が収縮する。これにより指の動き（人体の発生力）と同じ方向にアクチュエータ４からのアシスト力がかかるようになり、指を自力で伸ばしたり曲げたりできない人のリハビリテーションに役立つ。また筋力訓練モードに切り換えると、図１０の矢印Ｂのように指を伸ばすときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されずアクチュエータ４が収縮し、図１０の矢印Ａのように指を曲げるときはアクチュエータ４の電極部２に電圧が印加されてアクチュエータ４が延伸するようにすれば、いずれの場合も指の動き（人体筋力出力）と反対方向にアクチュエータ４からの負荷を発生させることができるので、指の筋力回復のためのリハビリテーション用として使用できる。さらに言えば、本動作により、手袋のなかの指が曲げ伸ばしされる。これは、リハビリテーションだけではなく、脳活動の活性化のためにも効果がある。近年、指先等、人体四肢を積極的に動作させることで脳神経を活性化させるリハビリテーションが盛んであるが、本動作により、人体に装着したまま、上記脳活性のためのリハビリテーションを実施でき、お年寄りの痴呆防止のためのトレーニングも可能である。また人体発生力補助モードと筋力訓練モードとを任意に選択できるので、筋力回復のためのリハビリテーション装置としてより機能が充実したものとなる。また、手袋型にすることで他人に気づかれずに指のリハビリテーションを行なうことができ、訓練に対する意欲と興味を起こさせることができる。尚、手袋型には限定されず、略筒状に丸めて膝などの関節部分に巻き付ける形状であってもよい。またアクチュエータ４に電圧を印加しないときでも手袋としてそのまま使用でき、しかもメッシュ状物７ａの伸縮によるフィット感が得られるという利点もある。
【００２８】
また、前記各基本構成では人体運動補助装置５として使用する場合を説明したが、以下のようなマッサージ機８、血圧計１３としても使用することができる。
【００２９】
図１１〜図１３はマッサージ機８として用いる場合において、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータ４の隆起量を変化させることで被圧迫部９を圧迫するようにした場合を示している。本例の人体装着部７は、図１２に示すように、伸縮性と変形性とを備えた布等の帯状のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて両端部をマジックファスナー１５等で着脱自在に結合したものからなる。メッシュ状物７ａの内面側に周方向に３個のアクチュエータ４が等間隔で配置してあって、各アクチュエータ４を弓状に隆起させた状態でその両端部をそれぞれ固定してある。固定手段としては例えばネジ締め、圧入等が挙げられる。各アクチュエータ４は図１３（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１３（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）には隆起するようになっている。ここではアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。尚アクチュエータ４の数は３個に限られるものではない。
【００３０】
しかして、メッシュ状物７ａを人体の被圧迫部９に装着し、電極部２に電圧を印加して図１３（ｂ）のようにアクチュエータ４が隆起する状態と図１３（ａ）のように凹んだ状態とに変形させることで、図１１の矢印Ｃ、Ｄのようにアクチュエータ４が膨らんだり、縮んだりすることで、周方向において複数箇所（本例では３箇所）から被圧迫部９をむらなく圧迫してマッサージができるようになる。例えば大腿部等の人体の被圧迫部９にメッシュ状物７ａを巻き付け、制御部６から電極部２への印加電圧を制御してアクチュエータ４の隆起量を変化させることによって、大腿部を圧迫してマッサージをすることができる。またアクチュエータ４を弓状に配置してその隆起量を変化させるという簡単な構造で、被圧迫部９を圧迫でき、低コストで且つ小型のマッサージ機８を提供することができる。さらにアクチュエータ４を弓状に変形させることでフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できる。尚大腿部には限らず、腕などのマッサージも勿論可能である。
【００３１】
図１４は本発明の実施形態であり、足裏をマッサージするマッサージ機８として、基板１４上にアクチュエータ４を複数個並べ、制御部６から電極部２に印加される電圧変化により発生するアクチュエータ４の凹凸変化によって足の裏を圧迫すると共に、各アクチュエータ４の凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部２への印加電圧を制御する場合を示している。本例では、複数個のアクチュエータ４を弓状に曲げて、その両端を基板１４上に固定してある。基板１４は、例えばアクリル、エンジニアリングプラスチック等の絶縁性の剛体で構成されてもよいが、これにのみに限定されるものではない。アクチュエータ４を基板１４に固定する方法としては、ねじ締め、圧入等が挙げられる。また各アクチュエータ４は図１４（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１４（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）に隆起するようになっている。このアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。しかして、弓状に隆起しているアクチュエータ４の両端は基板１４に固定されているので、電圧印加と共にアクチュエータ４は上方に隆起するようになる。またすべてのアクチュエータ４が同じ凹凸パターンで変形するのではなく、一部のアクチュエータ４と他のアクチュエータ４とが異なる凹凸パターンで変化させるのが望ましい。つまり、図１４（ａ）（ｂ）のように、制御部６の電圧印加によってできるアクチュエータ４の凹凸変化を異なるパターンにすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージすることができ、マッサージ効果が増大する。またアクチュエータ４を弓状に隆起させることでフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できる。尚、足裏に限らず、背中などをマッサージするものとしても使用可能である。同時に、本システムを皮下脂肪の多い部位（胴回りなど）に巻きつけることで、マッサージだけでなく、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。更に、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有することは勿論のことである。
【００３２】
図１５〜図１７は、人体装着部７の内面にアクチュエータ４を弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部１２と、血圧を測定する測定手段（図示せず）とを備えた血圧計１３を示している。本例では、人体装着部７は、図１の基本構成と同様、伸縮性と変形性とを備えた布等のメッシュ状物７ａからなり、これを略筒状に丸めて両端部をマジックファスナー１５等で着脱自在に結合したものからなり、図１６に示すように、メッシュ状物７ａの内面側に周方向に３個のアクチュエータ４が等間隔で配置してあって、各アクチュエータ４を弓状に隆起させた状態でその両端部をそれぞれ固定してある。固定手段としては例えばネジ締め、圧入等が挙げられる。各アクチュエータ４は図１７（ａ）に示すスイッチＳＷの開時（電圧未印加時）には凹み、図１７（ｂ）に示すスイッチＳＷの閉時（電圧印加時）に隆起するようになっている。このアクチュエータ４の制御はオープン制御で行なわれる。尚アクチュエータ４の数は３個には限られない。
【００３３】
しかして、メッシュ状物７ａで指や腕等の被圧迫部９を囲むように配置し、この状態でアクチュエータ４の両面の電極部２に電圧を印加してアクチュエータ４を隆起させて被治療部である被圧迫部９を圧迫する。これによりメッシュ状物７ａ及びアクチュエータ４をカフ帯として利用でき、図示省略した測定手段にて血圧を測定することができる。しかも周方向において複数箇所（本例では３箇所）から被圧迫部９をむらなく圧迫できるので、血圧測定を確実に行なうことができると共に、小型で性能のよい血圧計１３を提供することができる。尚、手首ではなく、メッシュ状物７ａを指に巻き付けるものにも適用できるものである。
【００３４】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させるので、例えば肘や膝等の手足の関節部分に装着したときは予め設定された人体発生力に合わせるようにアクチュエータが関節部分の曲げ伸ばしを補助するようなアシスト力を加えるので、立ち座り動作などの日常生活が楽にできるようになり、特に足や腕などを自力で伸ばしたり、曲げたりできない人や、お年寄りの抱きかかえ介護が体力的につらい人にとって非常に役立つものである。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３５】
また請求項２記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるので、予め設定された肘や膝等の手足の関節部分の動き（人体筋力出力等）と反対方向に負荷を発生させることで、大腿部等の筋力訓練や、フィットネス装置として用いることができると共に、訓練士による筋力訓練と同じような効果が得られるので、筋力訓練に対する意欲と興味を起こさせることができ、筋力訓練の成果が向上する。また、全てのアクチュエータを収縮させれば、関節を固定することになるので、関節痛などの緩和に有効である。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３６】
また、請求項３記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記制御部は伸縮動作のための電圧をランダムに発生させる手段或いは電圧発生の周期をランダムに変化させる手段のいずれかを備えており、ランダムに且つ意図せぬタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるものであるから、アクチュエータの伸縮動作を突然、意図せぬタイミングで伸縮させることができ、人体のバランスを瞬発的に崩し、バランスを維持しようと人体が無意識のうちに、筋力を発生させ、結果、筋力やバランス感覚を増強させることも可能である。この動作は、無意識のうちに反射的に行われるので、装着者は、訓練を行うという意識がなく、運動意欲が減退することもないので、楽しい筋力訓練が可能となる。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３７】
また請求項４記載の発明は、人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備えたマッサージ機であって、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させる人体発生力補助モードと、人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させる筋力訓練モードとを備えているので、人体発生力補助モードに設定すると人体発生力と同じ方向に補助する力がかかり、また筋力訓練モードに切り換えることで筋力を動かす方向と反対方向に負荷をかかるようになり、筋力回復のためのリハビリテーション装置としてより機能が充実したものとなる。更に、四肢を積極的に動かすことで、脳神経が刺激され、活性化されるので、痴呆の予防等にも効果的である。さらに上記アクチュエータを基板上に複数個並べ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各 アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御するので、複数個のアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部をむらなく圧迫してマッサージをすることができると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとすることで、足裏等を局所的に指圧マッサージをすることができてマッサージ効果が増大する。
【００３８】
また請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体装着部とアクチュエータとを具備したマッサージ機であって、人体装着部の内面にアクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータの隆起量を変化させることで被圧迫部を圧迫してマッサージをするので、アクチュエータが弓状となってフレキシブルとなり、低コストで可変触覚のマッサージを実現できると共に、アクチュエータを弓状に配置してその隆起量を変化させるという簡単な構造で、被圧迫部を圧迫でき、低コストで小型マッサージ機を提供することができると同時に、皮下脂肪の揉み解し効果により、体内基礎代謝が促進し、脂肪燃焼効果を得ることもできる。更に、マッサージ方向に関節を締め付けることは、手足の関節の動作を固定する働きがあるので、関節痛などの時に装着する、関節痛緩和サポーターとしての機能も有することは勿論のことである。
【００３９】
また請求項６記載の発明は、上記人体装着部とアクチュエータとを具備した血圧計であって、人体装着部の内面に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部と、血圧を測定する測定手段とを備えるので、人体装着部で指や腕等の被圧迫部を囲むように配置し、この状態で複数個のアクチュエータの電極部に電圧を印加してアクチュエータを隆起させて被治療部である被圧迫部を圧迫することにより、被圧迫部が圧迫されて人体装着部及びアクチュエータをカフ帯として利用でき、測定手段にて血圧を測定することができる。これにより、小型で高性能の血圧計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成の一例を示し、膝を曲げた状態から伸ばした状態、或いは伸ばした状態から曲げた状態にするときにアクチュエータによるアシスト力をかけるための人体運動補助装置を説明する側面図である。
【図２】 （ａ）は同上の人体装着部の背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図３】 同上のアクチュエータをフィードバック制御する場合の制御ブロックである。
【図４】 （ａ）は同上のアクチュエータの概略構成図、（ｂ）はアクチュエータを延伸させた状態の概略構成図である。
【図５】 同上のアクチュエータの電極部にリード線を接続する部分の断面図である。
【図６】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作原理を説明するための動作原理説明図である。
【図７】 同上の人体運動補助装置を筋力訓練用として使用する場合の使用状態説明図である。
【図８】 （ａ）は同上の人体装着部の背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図９】 同上のアクチュエータを意図せぬタイミングで伸縮させる場合の制御ブロック図である。
【図１０】 同上の人体運動補助装置を指リハビリテーション用として使用する場合の使用状態説明図である。
【図１１】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータを具備したマッサージ機の使用状態を説明する使用状態説明図である。
【図１２】 同上のアクチュエータの配置状態を説明する断面図である。
【図１３】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作を説明する動作説明図である。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は本発明の実施形態のアクチュエータを具備した足裏マッサージ機の使用状態を説明する使用状態説明図である。
【図１５】 同上のアクチュエータを血圧計として使用する場合の使用状態説明図である。
【図１６】 同上のアクチュエータの配置状態を説明する断面図である。
【図１７】 （ａ）（ｂ）は同上のアクチュエータの動作を説明する動作説明図である。
【図１８】 （ａ）、（ｂ）は同上の人体運動補助装置をバランスを崩させることによる筋力訓練に使用する場合の使用状態説明図である。
【符号の説明】
１ 伸縮部
２ 電極部
４ アクチュエータ
６ 制御部
７ 人体装着部
８ マッサージ機
９ 被圧迫部
１２ 圧迫部
１３ 血圧計
１４ 基板
Claims (6)
- 人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備え、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータは基板上に複数個並べられ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御することを特徴とするアクチュエータを具備したマッサージ機。
- 人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備え、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータは基板上に複数個並べられ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御することを特徴とするアクチュエータを具備したマッサージ機。
- 人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備え、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記制御部は伸縮動作のための電圧をランダムに発生させる手段或いは電圧発生の周期をランダムに変化させる手段のいずれかを備えており、ランダムに且つ意図せぬタイミングで任意の方向に負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させるマッサージ機であって、上記アクチュエータは基板上に複数個並べられ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御することを特徴とするアクチュエータを具備したマッサージ機。
- 人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備え、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させる人体発生力補助モードと、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と反対方向に向かって負荷が発生するようにアクチュエータを伸縮させる筋力訓練モードとを備えたマッサージ機であって、上記アクチュエータは基板上に複数個並べられ、上記制御部から電極部に印加される電圧変化により発生するアクチュエータの凹凸変化によって人体の被圧迫部を圧迫すると共に、各アクチュエータの凹凸変化が異なるパターンとなるように電極部への印加電圧を制御することを特徴とするアクチュエータを具備したマッサージ機。
- 上記人体装着部の内面に上記アクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定し、この弓状のアクチュエータの隆起量を変化させることで被圧迫部を圧迫してマッサージをすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアクチュエータを具備したマッサージ機。
- 人体の関節部分に装着される人体装着部と、人体装着部に設けられるアクチュエータとを備え、上記人体装着部は関節部分を曲げ伸ばしするときに発生する人体の発生力を検出する力センサを備えており、上記アクチュエータは、シート状の絶縁伸縮材料からなる伸縮部と、該伸縮部の両面に配置された導電性伸縮材料からなる電極部とを有すると共に、制御部から電極部に電圧を印加制御することで構成してあり、上記力センサの出力値に応じて制御部が人体の関節を動かす方向と同じ方向に向かってアシスト力が加わるようにアクチュエータを伸縮させる血圧計であって、上記人体装着部の内面に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアクチュエータを弓状に隆起させてその両端を固定してなる圧迫部と、血圧を測定する測定手段とを備えることを特徴とするアクチュエータを具備した血圧計。
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