JP4403474B2 - 触覚提示機構及びこれを用いた力触覚提示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指への触覚提示のための機構及びワイヤー部材で装具を駆動するタイプの力触覚提示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
仮想現実（バーチャルリアリティ）、遠隔現実（テレリアリティ）等の分野では、視覚情報や聴覚情報に加えて対象者に力覚や触覚を提示するための力触覚提示装置が使用され、この種の装置には、例えば、シャフトアームを使った機構の場合、複数のシャフトアームに対して指や手を設置・固定して、当該シャフトアームの変位を位置検出器（ポテンシオメータ等）によって検出することで人体の各部位の動きを認識したり、あるいはシャフトアームからの反力を利用して力覚を対象者に与えることができるようにしたものが知られている。また、力覚提示用のデータグローブ等では、アクチュエータや小型エアシリンダ等によって駆動される骨格構造（人体の内骨格とは別の部材として外部から人体に付設されるという意味で「外骨格」と称される。）を指や手等に付設し、外骨格からの反力によって力覚が得られるようにした装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置にあっては、指への触覚提示のための機構部をコンパクトに作成することができなかったため、装置の重量が重くなったり、機構の複雑化を伴う等の問題がある。
【０００４】
即ち、触覚提示機構の重量化は対象者の指動作の鈍化の原因となり、また、機構の複雑化は部品点数の増加やコスト高をもたらす原因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、触覚提示機構のコンパクト化、簡単化を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、指に装着される被覆部材に対して回動可能な状態で取り付けられる触覚提示部材と、触覚提示部材を駆動するための駆動手段とを有し、駆動手段によって触覚提示部材を回動させて当該触覚提示部材により指の掌面を押圧することで指に触覚を提示し、触覚提示部材に設けられた駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を張設し、駆動手段により駆動ローラーを回転させることで搬送される帯状部材が指に接触するように構成したものである。
【０００７】
従って、本発明によれば、被覆部材に対して触覚提示部材を設けて、これを回動させるだけで、指の掌面に指に触覚を提示することができるので、機構が簡単になり、触覚提示機構をコンパクトに作成することができる。また、駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を走行させることで、移動体との接触時の感触を提示することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る触覚提示機構の基本構成を示したものであり、触覚提示機構１は、触覚提示部材１ａと、これを駆動するための駆動手段１ｂとを有しており、触覚提示部材１ａで指の掌面を押圧することで指に触覚（クリック感）を提示することができる。
【０００９】
図示するように、触覚提示部材１ａは、指に装着される被覆部材１ｃに対して回動可能な状態で取り付けられている。つまり、指先の背面を覆う被覆部材１ｃの先端には、回動軸１ｄを介して触覚提示部材１ａが設けられており、駆動手段１ｂによって触覚提示部材１ａが回動軸１ｄの回りに駆動される構成となっている。従って、同図に矢印Ｒで示すように、触覚提示部材１ａは指先の掌面側に回り込むようにして指先部分に接触され、そのときの押圧力（触覚に係る強弱）又は接触の有無が駆動手段１ｂによって規定される。尚、この駆動手段１ｂについては、被覆部材の背面を通って触覚提示部材１ａに先端部が固定されたワイヤー部材及びその駆動機構を用いる方法や、被覆部材１ｃに取り付けられたモータ及び減速機等の動力伝達機構や、被覆部材と触覚提示部材にそれぞれ付設された磁石（又は磁性体）や電磁石を含む電磁式プランジャーを使った方法等、各種の形態が挙げられる。また、触覚提示部材１ａによって指に加わる押圧力の度合を検出するためには、触覚提示部材の位置や状態を検出するセンサ、あるいは触覚提示部材のうち指との接触場所に圧力センサを配置する等、各種の方法が挙げられる。
【００１０】
指先に温覚を提示するには、触覚提示部材１ａに対して発熱素子又は吸熱素子を設けることが好ましく、例えば、ペルチェ素子等を使った発熱／吸熱部１ｅを触覚提示部材１ａのうち指との接触場所に配置するとともに、その場所での温度を検出する温度検出用のセンサを設け、当該センサで得られた検出値が指令値となるように発熱／吸熱部１ｅについてフィードバック制御を行えば良い。
【００１１】
図２は指先に素材の感触を提示するための触覚提示機構２の基本構成を示すものである。
【００１２】
触覚提示部材２ａには、駆動ローラー２ｂと従動ローラー２ｃとが付設されており、これらのローラー部材に亘って無端状の帯状部材２ｄが張設されている。そして、駆動手段２ｅにより駆動ローラー２ｂを回転させることで帯状部材２ｄが無限軌道を描きながら搬送され、帯状部材２ｄの一部が指に接触する構成となっている。
【００１３】
つまり、触覚提示部材２ａのうち、その回動軸１ｄに近い場所に駆動ローラー２ｂが設けられ、回動軸１ｄから遠い方の端部に従動ローラー２ｃが設けられており（駆動ローラーと従動ローラーとの位置関係は逆でも良い。）、両ローラーに亘って帯状部材（例えば、絹、麻、木綿、毛糸、化学繊維等で形成した布）２ｄが張架されている。従って、駆動ローラー２ｂの回転によって、同図に矢印Ｋに示す方向（又はその逆方向）に帯状部材２ｄが搬送駆動される構成となっている。その際には、駆動ローラー２ｂ又は従動ローラー２ｃの回転検出用に検出手段（センサ）を付設して、帯状部材２ｄの送り速度が速くなりすぎないように監視すること（即ち、帯状部材と指との過度の摩擦熱が発生しないようにすること）が好ましい。
【００１４】
また、この場合の温覚提示については、摩擦係数の高い材料で形成された当接部２ｆを、駆動ローラー２ｂにより搬送される帯状部材２ｄに対して接触させることで摩擦熱を発生させる発熱機構を設けると良い。即ち、帯状部材２ｄの駆動時において、当該帯状部材に接触することで摩擦熱を発生させるための摩擦熱発生用部材（ゴム材料等の摩擦係数の高い材料で形成されている。）を当接部２ｆに用いて、例えば、触覚提示部材２ａの回動軸１ｄに付設し、これを帯状部材２ｄのうち駆動ローラー２ｂの近辺に接触させる。尚、駆動ローラー２ｂが回転している間、摩擦熱発生用部材が帯状部材２ｄに対して常に接触されていると摩擦熱が常に発生することになるので、熱の提示が不要なときには摩擦熱発生用部材の帯状部材への接触を解除するための機構を設けることが好ましい（本機構は摩擦熱発生用部材と帯状部材との接触状態を加減して発熱量を制御する場合にも使用できる。）。
【００１５】
しかして、上記の構成では、触覚提示部材２ａを回動させ、帯状部材２ｄを指の掌面に接触させた状態にすることで指に素材の感触を提示できることは勿論、この状態で駆動ローラー２ｂを回転させて帯状部材２ｄの搬送制御を行うことにより、指先に対して物体の移動を伴う触覚を提示することができる。さらには、当接部２ｆ（摩擦熱発生用部材）を帯状部材２ｄに接触させたときに発生される摩擦熱が帯状部材から指先に伝達されることで温覚を提示することができる。
【００１６】
次に、ワイヤー駆動タイプの力触覚提示装置について説明する。
【００１７】
この装置では、対象者に装着して使用する複数の装具と、装具を構成する被覆部材のうち、対をなす被覆部材に亘って架け渡された複数対のワイヤー部材と、該ワイヤー部材を駆動する駆動手段とを備えており、ワイヤー部材を介して駆動手段の力を装具に伝達することで対象者に力触覚を提示することができる。
【００１８】
そして、装具のうち手指に装着されるものについて上記の触覚提示機構１や２が付設される。
【００１９】
人体の筋については、１自由度の関節に対して最低２本の筋を協調動作させることによって屈曲や伸展を行っていることは周知の通りであり、例えば、指部における筋配置を図３に概略的に示す（「○」印は関節を示している。）。
【００２０】
指の背面には指伸筋が配置され、掌面側には深指屈筋と浅指屈筋が配置されている。
【００２１】
筋の代わりにワイヤー部材を使って関節の屈曲動作や伸展動作を行うためには、屈筋に相当するワイヤー（又はワイヤー群）と伸筋に相当するワイヤー（又はワイヤー群）を用意して、それらのうちの一方のワイヤーを緊張させたときに他方のワイヤーを弛緩させる制御を行えば良い。
【００２２】
但し、手指のように自由度の多い関節構造においてワイヤー群とその駆動系を屈筋及び伸筋毎に用意すると構成が複雑化し、多くの駆動源が必要になるので、装備の小型・軽量化にとって好ましくない。
【００２３】
そこで、このような関節に対応する場所には、各種の弾性部材（後述する渦巻バネや、コイルバネ等。）を付設することで駆動部や動力部の削減及び省スペース化、軽量化を図ることが好ましい。即ち、手や指の背面に装着される装具については、これを複数の被覆部材から構成し、被覆部材にそれぞれ複数対のワイヤー部材を付設するとともに、被覆部材のうちの隣り合う部材同士を弾性部材によって連結して、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢する構成を採用すると、ワイヤー部材の数を減らすことができる。
【００２４】
その際、下記に示す２形態が挙げられる。
【００２５】
（Ｉ）バネ部材の初期状態として関節の屈曲位を基準とし、この状態からワイヤー駆動により伸展位となる方向に装具の状態を変化させていく形態
（ＩＩ）バネ部材の初期状態として関節の伸展位を基準とし、この状態からワイヤー駆動により屈曲位となる方向に装具の状態を変化させていく形態。
【００２６】
つまり、形態（Ｉ）では、バネ部材によって常に屈曲位となる方向への付勢力が常に作用しているので、装具の装着時にはワイヤーを駆動して装具を伸展位の状態にした上で対象者に装着する。
【００２７】
また、形態（ＩＩ）では、バネ部材によって常に伸展位となる方向への付勢力が常に作用しているので、装具の装着時にはワイヤーを駆動する必要がない分、対象者への装具の装着は容易になるが、装具の状態を屈曲位の状態へと変化させるための機構や制御が形態（Ｉ）に比べて難しくなる。
【００２８】
図４は力触覚提示装置３の基本構成を示したものであり、対象者に装着して使用する複数の装具については、装具を構成する被覆部材のうち、対をなす被覆部材３ａ、３ａ、例えば、手首サポーターと肘部サポーターに亘って複数対のワイヤー部材３ｂ、３ｂが架け渡されている。
【００２９】
そして、これらのワイヤー部材を駆動する駆動手段については、各ワイヤー部材をそれぞれ駆動するための駆動機構４、４と、そのサーボ制御や後述するクラッチ機構の制御を行うワイヤー駆動部５とを有する構成とされ、中枢制御部６からの制御信号を受けてワイヤー部材３ｂ、３ｂの駆動制御を行う。
【００３０】
また、手部に装着されるサポーター（その詳細については後述する。）のうち、指部分のサポーター３ａｆ、３ａｆ、・・・には触覚提示機構４ｆ、４ｆ、・・・が指毎に付設されており、中枢制御部６からの制御信号を受けて駆動制御が行われる。
【００３１】
中枢制御部６は力触覚提示処理部７からの指令を受け取ってその内容を解釈し、これに従って各ワイヤー部材３ｂや各触覚提示機構４ｆを制御するための信号を生成するものであり、また、対象の動作認識を行う場合や力覚提示制御中において、各ワイヤー部材の長さを検出するためのワイヤー長検出手段や、各ワイヤー部材の張力を検出するためワイヤー張力検出手段（これらは駆動機構４内に設けられている。）によって必要な情報を取得する。そして、触覚提示制御においては、上記触覚提示部材による提示圧や帯状部材を搬送するための駆動ローラーの回転速度が常に許容範囲内で制御されるように管理している。
【００３２】
力触覚提示処理部７は対象に付与する力触覚について指示内容を決める部分であり、例えば、ゲーム機器の場合には、コンピュータ・グラフィックスを駆使して視覚提示される仮想空間内で展開される物語に合わせて力触覚の提示信号（指示信号）を所定の記録媒体から読み出し、提示のタイミングを制御する。また、医療用機器として利用する場合には、治療や診断時において対象者に付与する力触覚の指示内容を手動又は半自動で選択して決定するための制御を行う。
【００３３】
尚、この力触覚提示処理部７や中枢制御部６はコンピュータ等の計算手段を使って構成されるが、例えば、ワイヤー駆動部５をソフトウェアサーボで実現する場合にその一部又は全部をコンピュータ上でのプログラム制御に委ねることができる。
【００３４】
図では、前腕の肘部付近に装着される第１の被覆部材として肘部サポーターを示し、手首の尺骨及び橈骨の突起部分に装着される第２の被覆部材として手首サポーターを示しており、これらの両部材に亘って一対のワイヤー部材３ｂ、３ｂが架け渡されている。そして、中枢制御部６からワイヤー駆動部５に送出される制御信号により、一方のワイヤー部材を引っ張り、かつ他方のワイヤー部材を緩めることで、前腕の回内又は回外動作に係る力覚を提示することができる。また、各ワイヤー部材に一定の張力をかけた状態でワイヤー長の検出を行うことにより回内・回外の状態を把握することができる。
【００３５】
手指の駆動については、上記したように、手や指の背面に複数の被覆部材を装着して、これらの被覆部材のうちの隣り合う部材同士を弾性部材で連結することによって、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢し、被覆部材にそれぞれ付設された複数対のワイヤー部材を駆動して、手指の屈曲又は伸展を行う時には、駆動手段を用いて、複数対のワイヤー部材を、弾性部材による付勢力に抗して引っ張るように制御を行う。尚、弾性部材として渦巻バネ、コイルバネ等を用いた具体的な構造については、後で詳述する。
【００３６】
また、ワイヤー部材の端部を駆動機構に接続するに際して、両者の結合を強固にし過ぎると、対象に無理な力が働いたときに問題が起きる虞があるので、ワイヤー部材の端部を、電磁クラッチ機構を介して駆動手段に結合し、ワイヤーの張力が閾値を超えた場合に、ワイヤー部材と駆動手段との結合が解除されるように安全対策を講じることが望ましい。例えば、後述するように、ワイヤー部材に対して固定された永久磁石又は磁性体と、駆動手段のうちワイヤー部材との結合部分に設けられた電磁石とによって、電磁クラッチ機構を構成することができる。
【００３７】
【実施例】
図５乃至図６９は、本発明を映像や音声情報の提示とともに力触覚提示を行う装置に適用した例を示すものである。
【００３８】
尚、力触覚提示の前提となる世界は２つあり、その１つは「仮想現実」の世界、もう１つは「仮想イリュージョン」の世界である。
【００３９】
図５は両者の相違点を比較して説明するための概念図であり、「仮想現実」の世界では、人が現実に体験している現象を、映像や音声、力触覚の提示等を駆使することで仮想的に模倣し、当該現象によって人が受ける効果を同じ感覚でもって現出させることが目的となる。例えば、図示するように、「人が現実世界で本を手にとって読み始める。」という状況を考えた場合に、人は本からの視覚情報の他、本の重量感や本に触ったときの質感を感じとることができる。仮想現実の世界では、この状況と等価な環境を現出させるために、例えば、実体のない仮想の本ＶＢを映像情報として対象者に供与するために対象者に視覚表示装置ＶＤ（ヘッドマウントディスプレイ等。）を装着してもらうことによって視覚情報を提供するとともに、力触覚提示装置を用いて本にかかる重力によって引き起こされる力覚や、本の表紙や紙面から受ける触覚の情報を提供する。つまり、この世界での仮想的体験は常に現実世界での体験と比較したり、対比することができる性質のものである。
【００４０】
これに対して仮想イリュージョンの世界では、人が現実世界において実際に体験することが不可能な現象を、映像や音声、力触覚提示等を駆使することによって未体験の感覚として提示する。例えば、図示するように、「人が仮想世界で本を手にとって読み始める。」という動作を行うと、「本が砕けてその中から出た来た雪だるまが本の内容を人に語りかける。」といった非現実的な状況を仮想的かつ視覚的に現出させたり、力触覚提示装置を用いて雪だるまの重量から受ける腕の力覚や、手触り等の触覚情報、温度情報を提供することができる。つまり、この世界での体験は現実世界において起こり得ないものであり、現実世界の体験と比較されることがない。
【００４１】
力触覚の提示にあたっては、このような２つの世界を充分に考慮した上で力触覚提示装置の構成及びその制御を行う必要がある。
【００４２】
図６は装置全体のハードウェア構成例を示したものであり、対象者に装着して使用する装具類８と、その制御を司る中央制御部９、そして、これらの間に介在されて検出情報や出力情報の伝達を中継する入出力インターフェイス部１０を具備している。
【００４３】
先ず、装具類８には、例えば、下記に示すものが含まれる。
【００４４】
（ｉ）頭部に装着される視覚表示及び音声出力装置（ヘッドマウントディスプレイ等）
（ｉｉ）両手に装着される力触覚提示及びモーションキャプチャー用の装具
（ｉｉｉ）胸部や腰に装着される装具。
【００４５】
尚、本例では左右の手、前腕、上腕に対する触覚や力覚の提示や動作認識のための装具を使用しているが、脚等にも専用の装具を装着して力触覚の提示及び対偶の動作認識を行っても良いことは勿論である。また、装具全体を一体的に形成してこれを統括的に制御するよりは、各装具について各別に制御できる構成を採用すると、例えば、下記に示す利点が得られる。
【００４６】
・装具をニーズに応じて変更したり、装具の追加が容易である
・配線の削減や配線変更に対して柔軟に対処できる。
【００４７】
上記（ｉ）の視覚表示及び音声出力装置１１は、中央制御部９から入出力インターフェイス部１０を通して送られて来る映像情報を対象者の眼前に映し出すものであり、中央制御部９から入出力インターフェイス部１０を通して送られて来る音声情報（音楽や声等。）を出力する音声出力手段（ヘッドホンやスピーカー等）が内蔵されている。これによって映像と音声の情報を装置に対して同時的に受け渡すことができる。尚、本装置には磁気センサあるいはポヒマス・センサ（polhe-mus sensor）等が付設されており、対象者の頭部の位置や姿勢（傾き等）に関する検出情報を得ることができるようになっており、該検出情報は入出力インターフェイス部１０を通して中央制御部９に送出される。
【００４８】
上記（ｉｉ）の装具は手や腕に対する力触覚の提示及びこれらの動作認識のための機能を有しており、ワイヤーを使用した方法を採用している。尚、本装具と入出力インターフェイス部１０との間でやりとりされる情報は多岐に渡るので、装具の機構説明の後に詳述する。
【００４９】
上記（ｉｉｉ）の装具は胸椎や腰椎等に対する装具であり、これにはジャイロセンサが付設されている。つまり、ジャイロセンサは当該装具の位置や姿勢（傾き等）に関する検出情報を得るものであり、該検出情報は入出力インターフェイス部１０を通して中央制御部９に送出される。
【００５０】
このように、装具類８は、複数の部分によって構成されるが、以下では、（ｉｉ）の装具について説明する。
【００５１】
図７乃至図９は装具の構成例を概略的に示したものであり、装具１２は、手及び手首に装着される装具部分１２Ｈ（以下、「手部サポーター」という。）と、前腕の肘寄りの部分に装着される装具部分１２Ａ（以下、「前腕部サポーター」という。）と、肘部での結合のために必要とされる装具部分１２Ｂ（以下、「肘部結合用サポーター」という。）と、上腕部に装着される装具部分１２Ｕ（以下、「上腕部サポーター」という。）とからなっている。
【００５２】
これらのサポーターの装着にあたっては、例えば、図７に示すように、手を水平方向に伸ばして掌を上向きにした状態において、手部サポーター１２Ｈを手の甲側、つまり、下側から装着し、前腕部サポーター１２Ａについても同様に前腕の下側から装着する。そして、肘部結合用サポーター１２Ｂ及び上腕部サポーター１２Ｕについては上方から肘部や上腕部に装着する。尚、肘部結合用サポーター１２Ｂは前腕部サポーター１２Ａに結合される（図の２点鎖線を参照。）。また、上腕部サポーター１２Ｕは上腕に巻き付けて使用できる形状を有している。例えば、１対のリング状部分１２Ｕｒと１２Ｕｒとが連結部１２Ｕｃ、１２Ｕｃ（図にはその一方だけを示す。）によって結合されており、各リング状部分については帯状部材を上腕に巻き付けた上で、その端部同士（上腕三頭筋に対応する部分であり、その割り位置を図に破線の円で示す。）を面状ファスナー等を用いて結合することでリング状部分１２Ｕｒが環状となって上腕に巻着された状態になる。
【００５３】
尚、装着の容易性を考慮した場合には、各サポーターを手や腕に対して同じ方向から装着できるようにすることが好ましい。例えば、図８に示すように、肘部結合用サポーター１２Ｂを前腕部サポーター１２Ａに結合した状態（両サポーターをボタン止めによって結合する等。）にして肘部の下側から装着できるようにするとともに、上腕部サポーター１２Ｕについては、各リング状部分１２Ｕｒを構成する帯状部材を上腕に巻き付けた上で、その端部同士（上腕二頭筋に対応する部分であり、その割り位置を図に破線の円で示す。）を面状ファスナー等で結合して上腕に巻着できるようにする。これによって、全サポーターを予め組み立てて結合させた状態にしておいてから、これを同じ方向（図の下方から上方に向かう方向）から手及び腕に容易に装着することができるようになる。また、肘部結合用サポーター１２Ｂを前腕部サポーター１２Ａに結合した状態では肘部結合用サポーター１２Ｂの形状如何によって装着し難くなる場合があるので、そのときには肘部結合用サポーター１２Ｂの中央部において腕の長さ方向に延びるスリットや切れ目等を形成すると良い。
【００５４】
図９は全サポーターの上肢への装着を完了した状態を示している。
【００５５】
次に、各サポーターの構成について順を追って説明する。
【００５６】
図１０乃至図１２は左手用の手部サポーターの構成例について説明するための図である。
【００５７】
図１０は手部サポーター１２Ｈの斜視図、図１１は平面図、図１２は側面図をそれぞれ概略的に示しており、これらの図において人間の手や腕に相当する部分は二点鎖線で示している。
【００５８】
手部サポーター１２Ｈは、下記に示す部分を有する構成とされている。
【００５９】
・第１乃至第５指に対して背面側からそれぞれ装着されるサポーター１２ＨＡ（以下、「手指サポーター」という。）
・手の甲に装着されるサポーター１２ＨＢ（以下、「甲面サポーター」という。）
・手首に巻き付けるためのサポーター１２ＨＣ（以下、「手首サポーター」という。）
・ワイヤーの駆動部（図１０では図示を省略しているが、この構成については後述する。）を搭載するためにヒレ状に設けられたサポーター１２ＨＤ（以下、「駆動ベースサポーター」という。）。
【００６０】
尚、これらのサポーターに使用する材料については、例えば、スプリント材（熱可塑性プラスチック）等が挙げられるが、できるだけ薄くて軽い材料が好ましい。
【００６１】
各手指サポーター１２ＨＡは、基本的には医療用指サックの形状を模して形成されており、伸展位の指背面を全体的に覆うことができるように、各指の骨に対応した被覆部を、バネ部材を使って指の側面で連結した構成を有する。つまり、第２乃至第５指については、各指の基節骨、中節骨、末節骨のそれぞれに対応した被覆部１２ＨＡ１、１２ＨＡ２、１２ＨＡ３がそれぞれ各別に設けられており、拇指については末節骨と基節骨とにそれぞれ対応した被覆部１２ＨＡ１、１２ＨＡ２が各別に設けられている。そして、これらの被覆部は面状ファスナー等を使って指に固定される。
【００６２】
図１０乃至図１２において多重円で示す部材は、隣り合う被覆部を指の側面において連結するための渦巻バネを表している。尚、自由度の多い指において関節に対応する場所には各種のバネ部材を付設した構造を採用すると、動力部の削減や省スペース化、軽量化を図るのに効果的である。つまり、人体の関節は単純な軸運動ではなく曲面同士の結合により瞬間中心（瞬間的な軸の中心となる位置）が変動しているので、この影響を除去するためには関節に対応する位置に適切なバネを使用する必要がある。
【００６３】
図１３は渦巻バネ１３の形状例を示したものであり、渦の中心部１３ａを起点として外側にいくに従って次第に半径を増して最終的には互いに反対側に突出して延びる２つの端部１３ｂ、１３ｂが形成されており、これらの端部が端部が隣り合う被覆部にそれぞれ固定されることで両被覆部に渦巻バネが架け渡されることになる。尚、この渦巻バネの材質としては、ＳＷＰＢ（ピアノ線の棒）等が挙げられる。
【００６４】
渦巻バネ１３は、各指の関節に対応する指の両側面の位置に配置されるようになっており、例えば、第２指乃至第５指の場合には、ＤＩＰ関節（遠位指節間関節）やＰＩＰ関節（近位指節間関節）に対応する指側面にそれぞれ渦巻バネが配置された構成になる。
【００６５】
尚、渦巻バネについては、図１４の大円内に拡大して示すように、２連にした構造や、３角形の各頂点位置に渦巻バネをそれぞれ配置して連結して３連の構造等を用いることができ、これらによって各渦巻バネの巻き径が小さくても指の長手方向に沿ってバネが充分にたわむようになり、また、線材同士の接触に起因する曲げ角度の制限を緩和することができる。図に示す例では、指の末節に対して背面から付設された被覆部１２ＨＡ１と、中節に対して背面から付設された被覆部１２ＨＡ２との間に、２連構造の渦巻バネ１３、１３が指の側面において架け渡されており、該被覆部１２ＨＡ２と、基節に対して付設された被覆部１２ＨＡ３との間には、３連構造の渦巻バネ１３、１３、１３が指の側面において架け渡されている。
【００６６】
このような渦巻バネの採用は、サポーターの位置ずれ等に起因する動作時の違和感を軽減するのに有効である。尚、渦巻バネにおいて線材同士の接触が生じないようにするためには渦巻の形状を円形状でなく扇状にする等、干渉が起きないようにするための工夫を要する。
【００６７】
また、各渦巻バネの反力に関するバラツキを低減するためには、反力を微調整するための機構を設けることが望ましい。
【００６８】
図１５乃至図１７はバネ強度の調節機構について引張バネを使った構成例を示したものである。
【００６９】
図１５に示すように、調節機構１４は、指の末節に対する被覆部１２ＨＡ１と中節に対する被覆部１２ＨＡ２とに跨る状態で両部材に取り付けられている。
【００７０】
図１６は、巻き上げタイプの機構例１４Ａを示するものである。尚、同図の（Ａ）、（Ｂ）に示す図は、異なる状態での平面図をそれぞれ示し、（Ｃ）に示す図が（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、（Ｄ）に示す図が（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図を示している。
【００７１】
図示するように、２つの部材１５、１６との間で２本の引張バネ（あるいは引張コイルバネ）１７、１７が張設された状態となっている。尚、一方の部材１５が被覆部１２ＨＡ１に固定され、他方の部材１６が被覆部１２ＨＡ２に固定される。
【００７２】
部材１６を構成する筐体１６ａの内部には、２本の引張バネ１７、１７が部分的に挿通される案内用の通路１８、１８が形成されており、各引張バネ１７の一端部がワイヤー１９、１９の一端にそれぞれ接続されており、各ワイヤーの他端部１９ａが巻き上げ軸２０（円柱軸）に巻着された状態で固定されている。そして、各引張バネ１７の他端部は上記の部材１５に固定されており、当該部材と巻き上げ軸２０との間で引張バネ１７の長さが調節できる構成となっている（図に示す「ΔＬ」を参照。）。
【００７３】
巻き上げ軸２０は、その両端部が筐体１６ａの側面に形成された支持孔２１、２１にそれぞれ挿通されることで回転可能な状態で支持されており、（Ａ）図、（Ｂ）図に示すように、その中程の部分には巻き上げ軸２０の回転中心軸と同軸であってこれより大径とされた２つの円板部２２、２２が一体的に形成されている。そして、円板部２２、２２の間には、両円板部２２よりは小径の歯状部２３が形成されており、上記通路１８、１８の間に位置するように形成された凹部２４内には、ストッパー２５と、該ストッパー２５の爪部（先端部）２５ａを歯状部２３の歯の間に当接させて押しつけるための付勢力を得る圧縮コイルバネ２６が収容されている。尚、ストッパー２５の爪部２５ａと歯状部２３とは、両者の係合関係においてラチェット機構を構成しており、円板部２２、２２を（Ｄ）図の時計回り方向に回転させて引張バネ１７を伸張させること（バネの巻き上げ動作）はできても、その逆、つまり、円板部２２、２２を（Ｄ）図の反時計回り方向に回転させて引張バネ１７を緩めることはできない構造になっている（尚、ストッパー２５の爪部２５ａの解除機構については説明を省略する。）。
【００７４】
しかして、本構成では、円板部２２、２２を操作してこれを回転させることによって引張バネ１７、１７の長さを調整することができるので、渦巻バネ１３と調節機構１４Ａとを組み合わせることで反力の微調整を行ってそのバラツキを小さくすることができる。
【００７５】
図１７はスライドタイプの機構例１４Ｂを示しており、（Ａ）に示す図は平面図、（Ｂ）に示す図は、（Ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図を示している。
【００７６】
被覆部１２ＨＡ２に固定される部材１６Ｂの筐体１６Ｂａ内には、スライダー２７が摺動可能な状態で収容されており、各引張バネ１７の一端部がこのスライダー２７に固定されている。即ち、各引張バネ１７のうち、部材１５に固定された端部とは反対側の部分が、筐体１６Ｂａに形成された２つの挿通孔２８、２８を通してそれぞれ筐体１６Ｂａ内に導入された上でスライダー２７に固定されている。
【００７７】
スライダー２７には、これを引張バネ１７の長手方向に沿って移動させる際に操作するための操作部２７ａが形成されるとともに、その位置を保持するために（Ｂ）図の上方を向いて突設した三角爪２７ｂが形成されており、該三角爪２７ｂは、図示するように、筐体１６Ｂａの上面部において横に突き出した突起部２９、２９（図には簡単化のため２対だけを示す。）に係合される。つまり、当該突起部２９、２９に対する三角爪２７ｂの係合位置によってスライダー２７の位置が決まることになる。尚、（Ｂ）図に示すように、三角爪２７ｂのやや下方の位置にはスリット２７ｃが形成されており、突起部２９、２９に対する三角爪２７ｂの係合を解除する際に、三角爪２７ｂの形成部分が容易に歪むように配慮されている。
【００７８】
しかして、本構成では、スライダー２７を操作して、その三角爪２７ｂと突起部２９との間の係合時の位置関係を規定することにより当該スライダー２７の位置決めを行うことで、スライダー２７と部材１５との間に張設された引張バネ１７、１７の長さを調整することができる。これにより、渦巻バネ１３とこの調節機構１４Ｂとを組み合わせることで反力の微調整を行い、そのバラツキを小さくすることができる。
【００７９】
図１８は、渦巻バネ１３のバネ強度を調節するための調節機構３０を渦巻バネの付け根に設けるようにした構成例を示したものである。
【００８０】
この場合には、渦巻バネ１３の一端部１３ｂがスライド機構３１を構成するスライダー３２に固定されており、該スライダー３２の位置を規定することでバネ強度の調節が可能である。
【００８１】
即ち、収容部３３内に摺動可能な状態で受け入れられたスライダー３２において、スリット３２ａが形成された部分の断面形状が略コ字状をなしており、その一方の先端部に係止爪３２ｂが形成されている。そして、該係合爪３２ｂは収容部３３に形成された複数の係止孔３３ａ、３３ａ、・・・のうちのどれかに係合されるようになっており、この状態で別の係止孔３３ｂに固定ピン３４を通してスライダー３２を螺止め等で固定することで当該スライダー３２の移動を阻止して、その位置規定を指の長さ方向において行うことができる。尚、渦巻バネ１３の他方の端部１３ｂについてはこれを被覆部に直接固定しても良いし、又は調節機構３０と同様の調節機構を介して被覆部に固定しても良い。
【００８２】
図１９は指の大きさ（幅）に合わせた被覆部の調整機構の一例を概略的に示したものであり、（Ａ）図が小さい指への付設状態、（Ｂ）図が大きい指への付設状態をそれぞれ示している。
【００８３】
この例では被覆部１２ＨＡが３つの部分１２ＨＡ＿α、１２ＨＡ＿β、１２ＨＡ＿γから構成されており、これらが蝶番バネ等で形成された回動軸３５、３５によって連結されている。尚、３つの部分のうち両端に位置する部分の末端には上記調節機構３０、３０が回動軸３５、３５を介してそれぞれ結合されている。
【００８４】
上記した例では、関節に対応する指の側面に渦巻バネを配置する構成としたが、渦巻バネの代わりに、被覆部の背面に蝶番式コイルバネを用いた構成を採用しても良く、その構成例を図２０に示す。
【００８５】
各被覆部の背面において、１２ＨＡ１と１２ＨＡ２との間、１２ＨＡ２と１２ＨＡ３との間にはこれらの部材を連結するための背面バネ３６、３６が取り付けられており、該背面バネ３６は横断面形状が四角形状（正方形や長方形等）をなしたコイルバネの部分３６ａ、３６ａと当該部分を連結する蝶番部３６ｂとから構成されている。
【００８６】
これらの背面バネ３６は、図２０（Ｂ）に示すように、その初期状態において屈曲位となるように設置され、後述するワイヤー部材（被覆部の背面に沿って配置される。）の引張力により、図２０（Ａ）に示すように、伸展位となるよう動作させることができる。その際、コイルバネの干渉によって指の屈曲、伸展に支障を来さないので、動作がぎこちなくなることはない。尚、バネの初期状態として指の伸展位の状態（つまり、（Ａ）図の状態）としても構わないが、その場合にはワイヤー部材の引き廻しを掌面側にする必要がある。
【００８７】
図２１や図２２に示すように、各指の指サポーター１２ＨＡには、２本のワイヤー部材３７、３７（シリコーンチューブにタングステン製ワイヤーを通したもの。）がそれぞれれ設けられており、これらは各被覆部の背面において指の長さ方向に沿って延び、甲面サポーター１２ＨＢ、手首サポーター１２ＨＣを経て駆動ベースサポーター１２ＨＤ上にまで及んでいる（これらのワイヤーの伸張は駆動ベースサポーター１２ＨＤに取り付られた図示しない駆動機構部により制御されるが、その詳細は後述する。）。
【００８８】
図２３は被覆部におけるワイヤー端部の固定方法について説明するためのものであり、ワイヤー３７の端部は、小径のフランジ付プーリ３８（あるいは糸巻）に数回に亘って巻き付けられた後で、その先端部３７ａと、ワイヤー３７のうちプーリ３８への巻着部の手前側の部分３７ｂとが固定用の止め金具３９を用いて加締止めされている。この部分をサポーターの被覆部に埋設するか、あるいはネジ止め等で被覆部に固定することによりワイヤーの一方の端がサポーターに取り付けられる。
【００８９】
各指の付け根の部分にそれぞれ装着される被覆部材の間には、Ｖ字状バネを配置してそのバネ掛け部を隣り合う被覆部材にそれぞれ固定した構成が用いられ、例えば、図２４に示すように、第２指乃至第５指の各指サポーターの間においてＭＰ関節（中手指節関節）の近辺にＶ字状バネ４０、４０、４０が付設されている。つまり、これらのＶ字状バネは第２指と第３指との間、第３指と第４指との間、第４指と第５指との間において、基節に対する被覆部の側面にそれぞれ取り付けられており、当該バネの初期状態は手指部の外転位であって手の甲を平にした状態を基準としている。これは外転位を初期状態として内転動作を行うため及び手部の対立動作を行うため、そして、各指サポーターを連結することによる強度向上のためであるが、Ｖ字状バネに内転、外転の機能を付与しない場合にはバネの内転位を初期状態とすれば良い。また、後述する対立動作のための機構を採用する場合にはＶ字状バネを不要にすることもできる。
【００９０】
図２５はＶ字状バネ４０の形状例を示したものであり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が（Ａ）において矢印Ｂ方向から見た図である。
【００９１】
Ｖ字状バネ４０は、その断面形状が円形状をしたコイル部４０ａと、該コイル部から突設された２本のバネ掛け部から構成されており、バネ掛け部については、コイル部４０ａから延長された直線部４０ｂ、４０ｂが側方からみてハ字状に延びている。つまり、その端部４０ｃ、４０ｃがバネ掛け片としてコ字状に屈曲された形状になっており、これらが被覆部に取り付けられる。
【００９２】
手の甲の背面に装着される被覆部材としての甲面サポーター１２ＨＢについては、これを複数の構成部材から構成し、各構成部材を蝶番部材で連結されており、かつ、連結された部材同士の間隔を自在に変化させるためのスライド機構を蝶番部材に対してそれぞれ設けた構造が望ましく、例えば、図２６に示すように、第３指と第４指との間を通って紙面に垂直に延びる平面によって２つに分断された被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａを有しており、両被覆部は、同図に１点鎖線で示す軸「Ｒ−Ｒ」（これが対立動作の中心軸となる。）の回りに回動可能な状態で連結されている。
【００９３】
尚、図示する例では、被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａを連結する部材が、３つの蝶番バネ４１、４１、４１と、これらの各蝶番バネを軸Ｒ−Ｒに直交する方向にスライド可能な状態で支持するための支持機構４２、４２、４２を備えている。つまり、被覆部同士を単に蝶番バネ４１で接合しただけの構造において、外転位の状態では、掌面を平らにした状態（掌面をほぼ平面状にした状態であり、以下、この状態を「平坦位」という。）でしか被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａを手の表面に密着させることができず、手をつぼめて湾曲させた状態（掌面を凹面状に湾曲させた状態であり、以下、この状態を「湾曲位」という。）において、手の甲の表面に被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａを充分に密着させることが難しいからである。
【００９４】
図２７は蝶番バネ４１の形状例を示すものであり、（Ａ）に示す図はコイル部４１ａの軸方向から見た側面図、（Ｂ）は矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は矢印Ｃ方向から見た図である。
【００９５】
コイル部４１ａの両端部からそれぞれ突出してコ字状に屈曲された一対の屈曲片４１ｂ、４１ｂは、（Ａ）の図に示す状態では、角度「φ」をなしている。尚、蝶番バネ４１の自然状態（無負荷状態）では、この角度φが１８０度より稍小さい値とされ、よって、コイル部４１ａの軸方向から見た蝶番バネ４１の状態がヘ字状になっている（これは平坦位における手の甲の背面が全くの平坦面でないことに依る。）。
【００９６】
図２８は蝶番バネ４１の支持機構４２の一例についてその要部のみを示したものであり、（Ａ）はバネの収容状態を示し、（Ｂ）はコイル部４１ａの軸方向から見た状態の変化を示している。
【００９７】
収容部（あるいはハウジング）４３、４３は、蝶番バネの屈曲片４１ｂ、４１ｂをそれぞれ収容するものであり（図には、一方の屈曲片４１ｂとのその収容部４３だけを示す。）、開口４４、４４が形成されている。つまり、コイル部４１ａの一端部から出た屈曲片４１ｂの一部分が一方の開口４４を通して収容部４３内に受け入れられた状態になっており、開口４４と４４との間には、屈曲片４１ｂの抜け止め用にストッパー突部４５が形成されている。そして、蝶番バネ４１は、（Ｂ）図に示すように、屈曲片４１ｂが収容部４３内に殆んど収まった状態と、屈曲片４１ｂの大半部が収容部４３から出た状態との間に亘って摺動が可能である（図の「Δｘ」を参照。）。
【００９８】
尚、図２８では便宜上、一方の屈曲片４１ｂについてのみ図示しているが、他方の屈曲片４１ｂについても同様にして収容部４３内において摺動可能な状態で受け入れられている。
【００９９】
また、蝶番バネ４１の摺動時において、その移動方向をより確実に規定するためには、蝶番バネを案内するためのガイド手段（ガイド溝等）を収容部４３内に設け、これに対応した被ガイド部を蝶番バネの屈曲部に形成する等の構成を用いることが好ましいが、図２８には基本的な構成だけを示し、それ以上の詳細な機構等の説明は割愛する。
【０１００】
上記した軸Ｒ−Ｒについて、ゴム等の弾性部材で形成した１つの円柱軸４６により被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａを連結する場合には、図２９に示すように、円柱軸４６の側面に対して支持機構４２、４２、・・・を付設すれば良い（図では円柱軸４６の両端寄り部分及び中央部に嵌合された部材を各支持機構４２によってそれぞれスライド可能な状態で支持している。）。
【０１０１】
また、図２６や図２９に示す構成では、甲面サポーター１２ＨＢを２つの部分に分断したが、これに限らず、第２指と第３指との間、第４指と第５指との間についても同様に被覆部を分断して、これらを回動可能であってかつ回動軸に直交する方向にスライド可能な状態とすることが望ましい。
【０１０２】
甲面サポーター１２ＨＢを構成する被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａと各指サポーター１２ＨＡとの連結構造については、例えば、各被覆部の背面に図２８で示したスライド機構４２を付設することにより、蝶番バネ４１で被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａと指サポーターの被覆部１２ＨＡ３とを連結する方法が挙げられるが、図２６や図２９に示すように、手の甲の背面に装着される被覆部材には、指毎に内転・外転のための動作機構（あるいは回動機構）４７、４７、・・・をそれぞれ付設するとともに（図にはそれらのうちの２つだけの部分だけを示す。）、当該機構を構成する回動部材の先端部に渦巻バネ（１３、１３、１３）を付設してこれを指サポーター（１２ＨＡ３）に連結することが好ましい。
【０１０３】
各動作機構４７は、各指に対して設けられる一対のワイヤー部材を各別に駆動する際の軸運動によって内転・外転方向への動作を可能にするために指毎に付設されるものであり、内転・外転に係る向きの違いを除いていずれも同様の構成を有しているので、以下では、その一つだけを取り出して説明する。
【０１０４】
図３０において、動作機構４７を構成する回動部材４７ａは被覆部１２ＨＢａに形成された収容部４８内にその大半部が受け入れられた状態とされ、図に示す点「ＲＣ」を回動中心として、矢印「Ｒ」の方向に回動し得る構成となっている。尚、回動部材４７ａのうち点ＲＣとは反対側の端部には渦巻バネ（１３、１３、１３）が固定されているが、その構成については後で詳述する。
【０１０５】
収容部４８内の空間については、回動部材４７ａのうち回動中心点ＲＣの付近では回動部材４７ａとの隙間が少なくなっているが、回動中心点ＲＣから遠ざかるにつれて次第に隙間が大きくなっていき、図示する例では、収容部４８の開口付近に板バネ４９が付設されている。この板バネ４９は、その一端部が収容部４８の側壁に回動可能な状態で取り付けられており、回動部材４７ａに対して一定方向（図の時計回り方向）への付勢力を与えるものである。
【０１０６】
つまり、その初期状態においては、（Ａ）図に示すように、板バネ４９の付勢力によって、当該板バネ４９とは反対側に位置する収容部４８の側壁に回動部材４７ａが押しつけられた状態となっているが、外転時には、（Ｂ）図に示すように、回動部材４７ａが板バネ４９の力に抗する方向に回動していき、最終的には回動部材４７ａがそれ以上回動できない状態となる（内転時にはこれとは逆に（Ｂ）の状態から（Ａ）の状態へと変化する。）。
【０１０７】
尚、図３１の動作機構４７Ａに示す例では、板バネ４９の代わりに２つの磁石（永久磁石又は電磁石）５０、５１が使用され、その一方の磁石５０が収容部４８の開口付近の内壁に固定され、他方の磁石５１がこれに対向した回動部材４７ａの側面に固定されている。よって、本構成では、初期状態においては、磁石５０と５１との間に働く斥力により回動部材４７ａが収容部４８の側壁（図の上方に位置する側壁）に押しつけられた状態となっているが、外転時には回動部材４７ａが磁石同士の反発力に抗して図の反時計回りに回動していくことになる。
【０１０８】
また、図３０に示した例では、回動部材４７ａと収容部４８との隙間が回動中心ＲＣ近辺で狭くなっているが、これに限らず、図３２の動作機構４７Ｂに示すように、回動中心ＲＣを収容部４８Ｂの開口近辺に設定するとともに、当該回動中心ＲＣから遠ざかって収容部４８Ｂの奥に入るにつれて回動部材４７ａとの隙間が次第に大きくなるようにし、回動部材４７ａの端部と収容部４３の側壁との間に板バネ５２を配置した構成を用いても構わない。
【０１０９】
要するに、第２指及び第３指については第１指に近付く方向に回動部材４７ａが回動できるようにし、また、第４指及び第５指については第３指から遠ざかる方向に回動部材４７ａが回動できるように、各収容部内に回動部材の可動範囲をそれぞれ確保すれば良い。
【０１１０】
回動部材４７ａのうち、収容部４８から突出した端部には、渦巻バネを使った連結部が設けられており、指サポーターに固定される。
【０１１１】
図３３はその構成例の要部を部分的に示したものであり、図１３に示した渦巻バネを３つ用意し、これらを横一列に並べた上でそれぞれの中心部を軸部材５３で結合し（例えば、図の大円内に拡大して示すように２つの半円柱状部材５３ａ、５３ａで各渦巻バネの中心部を挟み込んだ上で、半円柱状部材５３ａの両端部に円環状部材５４、５４を装着（環装）する等。）、各渦巻バネ１３の一端部を回動部材４７ａに固定し、他端部を上記した指サポーターの被覆部１２ＨＡ３に固定する。尚、複数の渦巻バネを並設する理由は、内転・外転運動時におけるバネのたわみを減少させるためであり、軸部材５３を付設することによってさらにたわみを少なくすることができる。
【０１１２】
これらの渦巻バネの初期状態としてはＭＰ関節の屈曲位を基準としているが、ＭＰ関節の屈曲・伸展をスムーズに行うためには、スライド式の反力調整機構を付設することが好ましい。
【０１１３】
図３４はスライド式反力調整機構の構成例５５を示すものであり、（Ａ）図は平面図、（Ｂ）図は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を示している。尚、一対のスライド機構５５ａ、５５ｂのうちの一方５５ａが指サポーター側の被覆部に取り付けられ、他方５５ｂが甲面サポーター１２ＨＢ側の被覆部に取り付けられる。
【０１１４】
各渦巻バネ１３はスライド機構５５ａと５５ｂとの間に挟まれた状態で、その両端部が各スライド機構のスライド部材５６ａ、５６ｂにそれぞれ固定されている。つまり、スライド機構５５ａを構成するスライド部材５６ａの一端部には各渦巻バネ１３の端部が固定され、他端部が収容部材５７ａ内に受け入れられた状態で２つのコイルバネ５８ａ、５８ａが固定されている。
【０１１５】
これらのコイルバネ５８ａ、５８ａは、互いに平行な位置関係をもって収容部材５７ａ内に配置されており、各コイルバネのうち、スライド部材５６ａに固定された方とは反対側の端部が操作部材５９ａに固定されており、該操作部材５９ａの位置を規定することによってスライド方向におけるコイルバネの反力を調整することができるように構成されている。尚、操作部材５９ａに形成された係合部６０ａは、収容部材５７ａに形成された図示しない複数のストッパ溝の一つに係合されることで操作部材５９ａのスライド方向における位置決めがなされる。また、収容部材５７ａに形成されて渦巻バネの付近まで張り出した部分６１はＭＰ関節に対応した突起部（これがないとワイヤー部材が皮膚に接触する虞がある。）である。
【０１１６】
他方のスライド機構５５ｂについても上記スライド機構５５ａと同様の構成を有しており、スライド部材５６ｂの一端部に各渦巻バネ１３の端部が固定され、他端部が収容部材５７ｂ内に受け入れられた状態で２つのコイルバネ５８ｂ、５８ｂが固定されている。つまり、互いに平行な位置関係をもって収容部材５７ｂ内に配置されたコイルバネ５８ｂ、５８ｂのうち、スライド部材５６ｂに固定された方とは反対側の端部に操作部材５９ｂが固定されており、該操作部材５９ａに形成された係合部６０ｂを、収容部材５７ｂに形成された図示しない複数のストッパ溝の一つに係合させることで操作部材５９ｂのスライド方向における位置決めを行い、これによってスライド方向におけるコイルバネの反力を調整することができる構成となっている。
【０１１７】
尚、渦巻バネ自身の調整機構については、例えば、前記した機構１４Ａ、１４Ｂ（図１６、図１７参照。）を用いることができ、図示するように、その収容部（１６、１６Ｂ）が一方のスライド部材５６ｂの上に固定されるとともに、部材（１５）が渦巻バネ１３の中心よりややスライド部材５６ｂ側にずれた位置に取り付けられており、当該部材がワイヤー６２を介して他方のスライド部材５６ａ上に固定用部材６３を介して取り付けられている。この調整機構の設置場所としては、渦巻バネ１３を結合している軸部材５３より背面側に選定することが、当該機構と指との接触の問題を回避するために好ましい。
【０１１８】
このように、コイルバネ（５８ａ、５８ｂ）のスライド方向における反力の調整と、渦巻バネ（１３）の回転方向における反力の調整とを独立して行えるように構成すると、ＭＰ関節の動作をさらに滑らかにすることができる点で有効である。
【０１１９】
尚、図３４に示す機構において渦巻バネ１３を使用せずに、一対のスライド部材５６ａと５６ｂとを蝶番や回動機構等で連結した場合には、この機構を全ての指関節について被覆部の背面に配置することができ、この場合には図２０で示した背面バネ３６を使った機構の別の実施例となっていることが分かる。
【０１２０】
拇指のＣＭ関節における対立動作については、図３５や図３６に示すように、甲面サポーター１２ＨＢに対して回動機構６４を付設する。つまり、この回動機構６４は、前記した外転・内転の動作機構（図３０乃至図３２を参照。）を応用したものであり、当該機構を構成する回動部材６４ａは、蝶番バネを用いた回動軸６５を介して甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａの側面に連結されている。尚、蝶番バネについては、手をつぼめて湾曲させたときの状態を初期状態とする（図３６の破線参照。）。
【０１２１】
回動部材６４ａは、図に点「ＲＣ」で示す回動中心の回りに所定の角度範囲をもって回動できるように支持されており、本例では、２つの磁石６６、６７を使って回動部材４７ａに図の時計回り方向への付勢力を付与している。つまり、回動軸６５寄りに位置に付設された磁石６６と、これに対応した回動部材６４ａの側面位置に付設された磁石６７との間に作用する斥力により生じる反発力が回動部材６４ａを回動軸６５から遠ざけるように働く。尚、これらの磁石の代替として板バネ等を使用しても良いことは勿論である（図３０、図３２を参照。）。
【０１２２】
回動部材６４ａの端部と、拇指の基節の被覆部との間には、図２７、図２８に示したスライドバネ、あるいは図３３に示した渦巻バネ等を使った機構が配置されるが、バネの初期状態はこの場合も屈曲位とする。
【０１２３】
尚、甲面サポーター１２ＨＢでは、ＭＰ関節の屈曲・伸展動作や、対立動作に関する機構が必要となるが、各機構の動作に関与するワイヤーの配置や駆動制御については、後述するワイヤーの駆動部との関連において併せて詳述する。
【０１２４】
次に、手首サポーター１２ＨＣについて説明する。
【０１２５】
手首サポーター１２ＨＣは時計ハンドのように手首に巻き付けてから面状ファスナー等を用いて固定されるが、ワイヤー駆動時における局部的な圧迫を手首に与えないように注意すべきである。
【０１２６】
そのためには、手首サポーター１２ＨＣのうち手首と接触する面に緩衝部材を設置するか、あるいは、図３７の（Ａ）図に示すように手首に緩衝部材６８を巻き付けてから、（Ｂ）図のように手首サポーター１２ＨＣを装着することが望ましい。つまり、緩衝部材６８は、ワイヤー駆動に伴う表皮の巻き込みを防止する役割を果たす。尚、図では手首サポーター１２ＨＣにおいて２つのヒンジ部分が形成されており、巻き込み防止用の緩衝部材６９、６９が中間部材としてサポーターと緩衝部材６８との間に介挿された構成となっている。
【０１２７】
駆動ベースサポーター１２ＨＤについても、その一部（又は手首サポーターと一体の場合には当該手首サポーター）を手首に巻き付けてから面状ファスナー等を用いて固定されるが、本サポーターではワイヤーの駆動機構を搭載するために平坦状をした領域がある程度必要となり、また、駆動機構が回内・回外時において前腕部サポーター１２Ａと接触しないようにすべきである。尚、手首サポーター１２ＨＣと駆動ベースサポーター１２ＨＤとを別個に設けた構成と、両者を一体的に作成した構成とが挙げられるが、装着の容易さの観点からは後者の方が好ましい。
【０１２８】
駆動機構としては、例えば、下記に示す構成が挙げられるが、小型化・薄型化に適した構成が好ましい。
【０１２９】
・モータを駆動源とするワイヤー巻取式の機構
・電磁クラッチ手段とスライド式駆動部を用いた機構
・ワイヤーが接続されたフィルムをスライドさせる機構。
【０１３０】
図３８はワイヤー巻取式機構の構成例７０を概略的に示したものであり、回転式モータ７１のモータ軸７１ａには減速機７２が連結されており、当該減速機７２において直交変換された回転出力が、ワイヤー７３の巻取部７４（リール部）に伝達される。つまり、減速機７２内にはベベルギヤあるいはウォーム等を使った動力伝達機構が設けられており、減速機７２の出力軸７２ａに巻取部７４が直結されることで巻取部７４が直に回転されるので、ワイヤーの巻き取り状態を制御することでワイヤーにかかかる張力を変化させることができる。尚、回転式モータの代わりにスライド式のリニアモータ等を用いて巻取機構を構成しても良いことは勿論である。
【０１３１】
図３９はワイヤーをモータに直接的には接続せずに、両者の間に電磁クラッチ機構を介在させた構成例７５を示すものである。本機構は、ワイヤー部材にかかる張力が閾値を超えた場合にワイヤー部材とその駆動手段との連結を解除することで、対象にそれ以上の大きな力がかからないように制御するために必要とされる。
【０１３２】
シリコーンチューブ等の可撓性に富む管状部材７６内に通されたワイヤー７３の末端には永久磁石７７（あるいは鉄等の磁性体）が固定されており、該永久磁石７７のうち、ワイヤー７３とは反対側の位置に接触検知用センサ７８が付設されている。また、この永久磁石７７と対をなす電磁石７９が設けられており、これにはセンサ７８に対向した接触検知用センサ７８′が付設されている。そして、該電磁石７９は張力センサ８０を介してスライド式駆動部８１の出力軸に結合されたワイヤー部８１ａに固定されている。尚、スライド式駆動部８１にはリニアモーターが使用され、その内部には出力軸やワイヤー部８１ａの位置を検出するための検出手段（エンコーダ等）が設けられている。また、永久磁石７７や電磁石７９、張力センサ８０、ワイヤー部８１ａは管状部材７６内に配置されている。
【０１３３】
本構成では、永久磁石７７と電磁石７９が電磁クラッチ機構を構成しており、電磁石７９の励磁によって該電磁石７９と永久磁石７７との間に引力が発生するために両者が吸引された状態となり、これが接触検知用センサ７８、７８′によって検出される。そして、この状態でスライド式駆動部８１によりワイヤー部８１ａを駆動すると、図の右方（スライド式駆動部８１に近づく方向）に作用する力が張力センサ８０、さらには電磁石７９及び永久磁石７７を介してワイヤー７３の末端に働く（張力センサ８０はこの時のワイヤーの張力を検出する。）。その後、ワイヤー７３への駆動力を増加させていくと、ある範囲まではワイヤーの張力が次第に増して行くことになるが、当該張力がある閾値（電磁石７９と永久磁石７７との吸引力によって決まる値）を越えると、電磁石７９と永久磁石７７とが離れてしまう（この分離状態は接触検知用センサ７８、７８′によって検出される。）ので、それ以上の力がワイヤーにかからないように制限される。つまり、ワイヤーに過度の力が作用して当該ワイヤーが引っ張られた場合には、ワイヤーの先に接続された部材（サポーター）に対して許容範囲外の好ましくない力がかかってしまう虞があるが、上記構成では電磁石７９と永久磁石７７との分離が、ワイヤーに必要以上の力がかからないように保証してくれる。尚、張力センサ８０によって検出されたワイヤーの張力が予め決めておいた基準値以上となった場合に、電磁石７９の励磁状態を変更して磁極を反転させることで、該電磁石７９と永久磁石７７とが反発するように制御して両者を積極的に分離する方法を採用しても良い。
【０１３４】
図４０は電磁クラッチ機構の別例８２について、ワイヤー端との連結部分だけを部分的に取り出して概略的に示したものであり、（Ａ）図が要部の断面図、（Ｂ）図が駆動側の部材を示し、（Ｃ）図がワイヤー取付側の部材を示しており、（Ｄ）図はこれらの部材を摺動自在な状態で支持している側壁部をそれぞれ示している。
【０１３５】
収容部８３内には、２つの部材８４、８５がスライド可能な状態で支持されており、その一方の部材８５がワイヤー７３との連結部材であって、これにワイヤー７３の端部が収容部８３の孔８３ａを挿通された後で固定され、また、他方の部材８４は、連結部材８５と係合された状態において当該部材を所定の方向にスライドさせるためのスライド部材として機能する。つまり、磁性体で形成された連結部材８５は、（Ａ）図に示すように、横から見た形状がほぼＬ字状をしており、また、（Ｃ）図に示すように、その両側面にそれぞれ突設された２つの軸端部８５ａ、８５ａが、収容部８３の側壁に形成されたガイド長孔８３ｃ、８３ｃ（図にはその一方だけを示す）に挿通されている。つまり、連結部材８５は、ガイド長孔８３ｃ、８３ｃに沿ってスライド自在な状態であって、かつ軸端部８５ａ、８５ａの回りに回動可能な状態で収容部８３の側壁に支持されている。
【０１３６】
また、スライド部材８４の先端部にはほぼ直方体状をした電磁石８６が付設されており、当該先端部の両側面にそれぞれ形成された突部８４ａ、８４ａ（（Ｂ）図を参照。）は、収容部８３の側壁において上記ガイド長孔８３ｃ、８３ｃと平行して延びるように形成されたガイド長孔８３ｂ、８３ｂ（図にはその一方だけを示す。）に挿通されている。尚、スライド部材８４は図示しない駆動機構（例えば、リニアモータを使ったスライド式の駆動機構等）により、ガイド長孔８３ｂ、８３ｂに案内されて直線的に移動される。
【０１３７】
本機構８２では、連結部材８５を強磁性材料で形成するか、または、連結部材８５のうち、スライド部材８４の電磁石８６に対応した位置に永久磁石を付設することによって、電磁クラッチ機構を構成する。即ち、図４０（Ａ）に２点鎖線で示すように、連結部材８５と、スライド部材８４の端部との係合が外れた状態から、スライド部材８４の電磁石８６を励磁すると、両者が係合した状態になるので、スライド部材８４を同図に矢印Ｓで示す方向に動かすと、これによってスライド部材８４の端部が連結部材８５に係合されるので連結部材８５及びワイヤー７３が引っ張られることになる。そして、ワイヤー７３の張力が大きくなり、連結部材８５に対する電磁石８６の吸着力を超えた場合には、両者の係合が解除される。よって、電磁石８６の励磁時に必要なエネルギーは電磁石８６と連結部材８５との係合に必要な程度で済み、このときの吸引力によってワイヤー７３にかかる張力の許容上限値を決定できる。
【０１３８】
尚、連結部材８５とスライド部材８４の端部とが係合状態にあるか否かの検出には、例えば、検知用端子を両部材に付設して両端子の接触又は非接触の状態検出として行う方法や、フォトカプラー等の光検出手段によって両部材の接触や近接状態の如何を検出する方法（例えば、連結部材８５側に光センサやフォトカプラー等を付設し、スライド部材８４には光を遮断する遮光部を形成しておき、当該遮光部によって光センサの光が遮られた場合に連結部材８５とスライド部材８４とが係合していると判断し、光が遮られない場合に両部材が係合していないと判断する。）等、部材間の相対的な位置検出法には各種の形態が挙げられる。
【０１３９】
上記したフィルムをスライドさせる機構例としては、例えば、モータによって回転駆動される駆動ローラーと、所定の圧着力を付勢するための圧着ローラーを設け、両ローラーの間にフィルムを挟み込んで該フィルムをスライドさせることでワイヤーを駆動する構成が挙げられる。
【０１４０】
尚、この他、ワイヤーの駆動源と駆動機構を分離する方法がある。例えば、駆動源については大容量のものを使って複数のワイヤーの間で共用して、これを、例えば、腰椎への装具に付設して人が背負えるように構成するとともに、電磁クラッチやＥＲ流体（電気粘性流体）等を使った軽量な駆動機構だけを駆動ベースサポーター１２ＨＤ上に設置すれば良い。また、駆動源としてはモータに限らず、空圧源を用いてシリンダ部を駆動ベースサポーター１２ＨＤ上に設置する等、各種の形態を採用できることは勿論である。
【０１４１】
次に、駆動ベースサポーター１２ＨＤ上に配置された駆動機構によって制御される各ワイヤーの配置について説明する。
【０１４２】
尚、ワイヤーは動力を伝達する媒介手段として人体の筋の働きを模写したものであるが、その材質については、タングステン製ワイヤーや、装具を縫合するための糸の表面に耐摩耗性のポリマーを塗布したもの等が挙げられる。また、ワイヤーが皮膚に直接接触した場合における皮膚の損傷を防止するために、ワイヤーをシリコーンチューブ等の管状部材の中に挿通した状態で使用する（管状部材をサポーター内に埋設した状態で配線する等。）ことが安全上の観点から好ましい。例えば、シリコーンチューブの場合には、これにワイヤーを通した場合の初期状態においてその形状が管状を保っているが、ワイヤーが引っ張られたときにシリコーンチューブが収縮するので、皮膚表面を傷つける危険性がない。
【０１４３】
先ず、手指サポーター１２ＨＡに付設されたワイヤーについては、図２１に示すように、各指の末節の被覆部を起点として、各被覆部の背面にそれぞれ取り付けられた２本ずつのワイヤー３７、３７が、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａ、さらには手首サポーター１２ＨＣを経由して駆動ベースサポーター１２ＨＤ上の図示しないワイヤー駆動機構に接続されている。
【０１４４】
図４１及び図４２は第２乃至第５指の指サポーターにワイヤー部材を付設した状態を例示したものであり、各被覆部の背面に沿ってワイヤー対３７、３７がそれぞれ取り付けられている。
【０１４５】
尚、隣り合う被覆部の間や、被覆部のエッジ部等に位置するワイヤー部分について応力が集中し易い場合には、図４３に示すように被覆部の所定箇所に小型の支持部材８７、８７、・・・（玉軸受や滑車等。）を付設して、これらにワイヤー部材３７を通して配線することが耐久性の向上にとって好ましい。また、その際には、糸や合成繊維等で形成したワイヤーを使用することで支持部材８７の内径を小さくすることが望ましい。
【０１４６】
手指サポーター１２ＨＡにおける第２指乃至第５指の動作について、図４１、図４２に示した各ワイヤーの働きは下記に示す通りである。
【０１４７】
・屈曲位から伸展位への移行時には、各指の背面に配置されたワイヤー対を上記駆動機構によって同時に引っ張る
・伸展位から屈曲位への移行時には、各指の背面に配置されたワイヤー対を上記駆動機構によって同時に緩める
・内転から外転への移行時には、第３指と第４指との間を通る対立動作の中心軸に関して、これより遠い方のワイヤー部材（第２指、第３指については第１指に近い方のワイヤー部材３７Ａ、また、第４指と第５指については第１指から遠い方のワイヤー部材３７Ｂ）を同時に引っ張り、他方のワイヤーについては同時に緩める
・外転から内転への移行時には、上記と逆になる。即ち、第３指と第４指との間を通る対立動作の基準軸に関して、これに近い方のワイヤーを同時に引っ張り、他方のワイヤーを同時に緩める。
【０１４８】
拇指の動作については、図３５に示すようにワイヤー部材が配置されており、指の被覆部の背面に沿って付設された２本のワイヤー部材３７、３７（図にはその一方だけを示す。）が、上記した回動機構６４を構成する部材、さらに手首サポーター１２ＨＣを経由して駆動ベースサポーター１２ＨＤ上のワイヤー駆動機構に接続される。また、回動機構６４を構成する回動部材６４ａに端を発する２本のワイヤー部材３７Ｃ、３７Ｃが、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａ及び手首サポーター１２ＨＣを経由して駆動ベースサポーター１２ＨＤ上のワイヤー駆動機構に接続される。
【０１４９】
よって、手指サポーター１２ＨＡにおける拇指の動作についての各ワイヤーの働きは下記に示す通りである。
【０１５０】
・屈曲位から伸展位への移行時には、拇指の背面に配置されたワイヤー対（３７、３７）を同時に引っ張る
・伸展位から屈曲位への移行時には、拇指の背面に配置されたワイヤー対（３７、３７）を同時に緩める
・湾曲位から平坦位への移行時には、甲面サポーターを経由するワイヤー対（３７Ｃ、３７Ｃ）を同時に引っ張る
・平坦位から湾曲位への移行時には、甲面サポーターを経由するワイヤー対（３７Ｃ、３７Ｃ）を同時に緩める。
【０１５１】
対立動作とともに内転・外転動作を実現するためには、図４４に示すように、第２乃至第５指の掌面側（ＭＰ関節の前面側）に２本のワイヤーを配置する。尚、（Ａ）図は初期状態（外転・平坦位）を示し、（Ｂ）図はＶ字状バネ４０の反力に抗した内転・湾曲位の状態をそれぞれ示している。
【０１５２】
図４４に示すように、第２乃至第５指の基節部を覆う被覆部１２ＨＡ３、１２ＨＡ３、・・・については、指の掌面を覆う部材８８、８８、・・・がそれぞれ設けられ、これら部材に跨るように各ワイヤー部材３７Ｄ１、３７Ｄ２を付設する。例えば、一方のワイヤー部材３７Ｄ１については、第５指を起点として、第４指、第３指、第２指を経由した上で、図４５に示すように、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａ′の背面に沿って引き廻された後、被覆部１２ＨＢａの内面（皮膚側の面）を通ってから該被覆部の背面から抜け出て手首サポーター１２ＨＣを経由して駆動ベースサポーター１２ＨＤ上のワイヤー駆動機構（図示せず。）に接続される。また、他方のワイヤー３７Ｄ２については、図４４に示すように、第２指を起点として、第３指、第４指、第５指を経由した上で、図４５に示すように、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａの背面に沿って引き廻された後、被覆部１２ＨＢａ′の内面（皮膚側の面）を通ってから該被覆部の背面から抜け出て手首サポーター１２ＨＣを経由して駆動ベースサポーター１２ＨＤ上のワイヤー駆動機構（図示せず。）に接続される。尚、２本のワイヤーが甲面サポーター１２ＨＢにおいて部分的にその内面側で交差した配置となっている理由は、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａ′を駆動して対立動作を補助するためである。また、各ワイヤーが第２乃至第５指の掌面側で跨るように配置するにあたっては、掌面からみた場合に、これらがなるべくＶ字状バネ４０のコイル部４０ａの中心付近を通るようにすることが好ましい。
【０１５３】
対立動作におけるワイヤーの働きは下記に示す通りである。
【０１５４】
・平坦位から湾曲位への移行時には、ワイヤー３７Ｄ１、３７Ｄ２を同時に引っ張る
・湾曲位から平坦位への移行時には、ワイヤー３７Ｄ１、３７Ｄ２を同時に緩める。
【０１５５】
手関節の動作については、図４６にワイヤー配置を示す。尚、（Ａ）図は背面からみた図、（Ｂ）図は橈骨側からみた図、（Ｃ）図は掌面からみた図である。
【０１５６】
図４６（Ａ）に示すように、甲面サポーター１２ＨＢの被覆部１２ＨＢａ、１２ＨＢａ′の背面において、これらの周縁寄りの位置を起点とするワイヤー部材３７Ｅ１、３７Ｅ１′は手首サポーター１２ＨＣの背面を経由した後、駆動ベースサポーター１２ＨＤ上の図示しないワイヤー駆動機構にそれぞれ接続されている。尚、ワイヤー部材３７Ｅ１の端部が被覆部１２ＨＢａに固定され、ワイヤー部材３７Ｅ１′の端部が被覆部１２ＨＢａ′に固定されている。
【０１５７】
また、図４６（Ｃ）に示すように、甲面サポーター１２ＨＢにおけるＭＰ関節寄りであって周縁部の内側の場所（拇指と第２指との間及び第５指の脇）を起点するワイヤー３７Ｅ２（拇指と甲面サポーターとの間を通って引き廻される。）、３７Ｅ２′は手首サポーター１２ＨＣの掌面側をそれぞれ経由した後、駆動ベースサポーター１２ＨＤ上の図示しないワイヤー駆動機構にそれぞれ接続されている。そして、第３指及び第４指の基節部の掌面側に取り付けられる被覆部１２ＨＡ３、１２ＨＡ３をそれぞれ起点として掌面上で交差した配置のワイヤー部材３７Ｅ３、３７Ｅ３′については、手首サポーター１２ＨＣの掌面側を経由した後、駆動ベースサポーター１２ＨＤ上の図示しないワイヤー駆動機構にそれぞれ接続されている。尚、一方のワイヤー部材３７Ｅ３はその端部が第４指の被覆部に固定され、掌面上を拇指に対して次第に近付くように引き廻されており、また、他方のワイヤー３７Ｅ３′は、その端部が第３指の被覆部に固定され、掌面上を拇指に対して次第に遠ざかるように引き廻されている。
【０１５８】
手関節の動作における各ワイヤー部材の役割は下記の通りである。
【０１５９】
・背屈から掌屈への移行時には、甲面サポーターの掌面側に配置された２本のワイヤー部材３７Ｅ２、３７Ｅ２′を同時に引っ張る（又は、第３指及び第４指に対する２本のワイヤー部材３７Ｅ３、３７Ｅ３′を同時に引っ張る）とともに、甲面サポーターの背面側に配置された２本のワイヤー部材３７Ｅ１、３７Ｅ１′を同時に緩める。
【０１６０】
・掌屈から背屈への移行時には、甲面サポーターの背面側に配置された２本のワイヤー部材３７Ｅ１、３７Ｅ１′を同時に引っ張るとともに、甲面サポーターの掌面側に配置された２本のワイヤー部材３７Ｅ２、３７Ｅ２′を同時に緩める（又は、第３指及び第４指に対する２本のワイヤー３７Ｅ３、３７Ｅ３′を同時に緩める）。
【０１６１】
・尺屈から橈屈への移行時には、甲面サポーターの背面側に配置されたワイヤー部材３７Ｅ１′と、掌面側のワイヤー部材３７Ｅ２、３７Ｅ３を同時に引っ張るとともに、甲面サポーターの背面側に配置されたワイヤー部材３７Ｅ１と、掌面側のワイヤー部材３７Ｅ２′、３７Ｅ３′を同時に緩める。
【０１６２】
・橈屈から尺屈への移行時には、甲面サポーターの背面側に配置されたワイヤー３７Ｅ１と、掌面側のワイヤー部材３７Ｅ２′、３７Ｅ３′を同時に引っ張るとともに、甲面サポーターの背面側に配置されたワイヤー部材３７Ｅ１′と、掌面側のワイヤー部材３７Ｅ２、３７Ｅ３を同時に緩める。
【０１６３】
尚、手関節のワイヤー駆動のための駆動機構やその駆動源（モータ等）の取付位置としては、駆動ベースサポーター１２ＨＤにおいて尺側手根屈筋と橈側手根屈筋の始点位置に相当する場所が理想的であるが、この要請を厳密にし過ぎると、駆動源についての配置の自由度がなくなってしまう虞があるので、駆動ベースサポーター上における駆動機構等の配置については注意が必要である。
【０１６４】
また、手指サポーター１２ＨＡや甲面サポーター１２ＨＢについて、指の屈曲位を初期状態としてバネ部材の付勢力を設定している場合には、サポーターの装着時にワイヤー部材を引っ張ることで伸展位の状態とする必要があるが、その際、手首サポーター１２ＨＣに状態保持のための機構を付設することが好ましい。即ち、装具の着脱を容易にするためには、着脱時において対偶の状態を一時的に保持・固定するための保持機構を設けると良い。
【０１６５】
図４７及び図４８はそのような機構例を示したものである。
【０１６６】
手首サポーター１２ＨＣの背面に付設されたスライダー機構８９は、スライド部材９０とその収容部９１を有しており、甲面サポーター１２ＨＢのうちスライダー機構８９に対向した場所には、スライド部材９０の端部形状に対応した形状をした凹部９２が形成されている。
【０１６７】
よって、手部サポーター１２Ｈの装着にあたっては、先ず、図４７に示すように、スライド部材９０を引き出して、これを凹部９２内に収容した状態とすることで、手首が固定されて曲がらないように規制される。その後、図４８に示すように、指の駆動ワイヤー群を引っ張ることにより各サポーターを伸展位の状態にしてから装具に手を装着すると作業がし易くなる。尚、サポーターの使用時には、スライド部材９０を収容部９１内に戻しておけば、以後の動作に支障を来すことはない。
【０１６８】
次に前腕部サポーター１２Ａについて説明する。
【０１６９】
本サポーターは肘部近辺を被覆する役割をもち、回内・回外動作時に手指サポーター１２ＨＡ及び駆動ベースサポーター１２ＨＤの基底部となる。そして、これは前腕の背面側から面状ファスナー等を使って取り付けられ、前腕の回内・回外動作に係るワイヤーの配置及びその駆動機構の取付にとって必要なものである。尚、回内・回外動作による尺骨の回動に対して干渉しないように装着時には肘部からほぼ３分の１程度の範囲内に本サポーターが配置されるようにする。また、サポーターのうち肘関節寄りの側面には２つの突起部が互いに反対方向を向いて突設されているが、これらには後述するように肘関節動作のワイヤーが取り付けられるようになっている。
【０１７０】
図４９は回内状態におけるワイヤー配置について背面側から示したものであり、２本のワイヤー部材９３、９３′は、それらの一端が手首サポーター１２ＨＣに固定されて、他端が前腕部サポーター１２Ａに付設されたワイヤー駆動機構９４に接続されている。尚、これらのワイヤー部材が前記したワイヤー部材３ｂ、３ｂに相当する。
【０１７１】
図５０は前腕の動作を示しており、（Ａ）が回内状態、（Ｂ）が立位状態、（Ｃ）が回外状態をそれぞれ示している。
【０１７２】
一対のワイヤー部材９３、９３′については、一方のワイヤー部材を緊張させて引っ張る際に、他方のワイヤー部材を弛緩させることで関節の回内・回外動作が行われ、その動きは下記の通りである。
【０１７３】
・回内から回外への移行時には、ワイヤー部材９３を引っ張り、ワイヤー部材９３′を緩める。
【０１７４】
・回外から回内への移行時には、上記とは逆にワイヤー部材９３′を引っ張り、ワイヤー部材９３を緩める。
【０１７５】
尚、図５１に示すようなＣ字状のガイド部材９５を前腕部サポーター１２Ａの側面に付設するとともに、当該部材９５と前腕部サポーター１２Ａの間に形成される間隙に駆動ベースサポーター１２ＨＤの後端部を挟み込んだ状態で、回内・回外動作の確認ができるように構成しても良い。つまり、この場合には、回内・回外動作時に駆動ベースサポーター１２ＨＤがガイド部材９５の湾曲面（内面）に案内されて前腕の長さ方向の軸回りに回動することになる。
【０１７６】
図５２は肘部結合用サポーター１２Ｂの構成例を示すものである。
【０１７７】
このサポータは、前腕部サポーター１２Ａと上腕部サポーター１２Ｕとに亘って設けられているワイヤーの着脱を可能にするために、前腕部サポーター１２Ａに対して肘部において結合するために設けられている。つまり、（Ａ）図に示すように、装着状態では、肘部結合用サポーター１２Ｂはほぼ三日月形状をしており、前腕部サポーター１２Ａの肘寄りの部分を被覆している。尚、前腕部サポーター１２Ａへの取り付け方法に関しては、（Ｂ）図に示すように、肘部結合用サポーター１２Ｂと前腕部サポーター１２Ａに金属製ボタン等の点状ファスナー９６、９６、・・・を付設して容易に着脱できるようにする。また、上腕部サポーター１２Ｕの装着に手間取ることがないように、肘部結合用サポーター１２Ｂの中央部には、腕の長さ方向に沿うスリット９７（図に１点鎖線で示す。）を予め形成しておくことが望ましい。
【０１７８】
図５３は上腕部サポーター１２Ｕの構成例を概略的に示すものであり、上腕二頭筋と上腕三頭筋の領域に対する被覆が予定される部分をカットした形状となっている。これは、前腕の屈曲・伸展動作時に上腕二頭筋や上腕三頭筋の形状変化が顕著に認められるため、これらの筋肉によるサポーターとの干渉を極力回避する必要があることに依る。尚、上腕二頭筋の中央には正中神経が配置されており、当該神経への過度の圧迫は、第１乃至第４指の背面感覚領域や第１指、第２指の運動領域について麻痺を誘発する危険があるため、上腕二頭筋を皮膚表面から被覆しない構成は、正中神経への圧迫を防止するという目的にも適っている。
【０１７９】
上腕のうち前腕寄りの位置に巻着されたリング状部分（基本的立位姿勢において下側の支持部）１２Ｕｒ１と、肩関節寄りの位置に巻着されたリング状部分（基本的立位姿勢において上側の支持部）１２Ｕｒ２とを連結する連結部１２Ｕｃ、１２Ｕｃは、上腕側面において長手方向に延びており、この部分は肘関節の屈曲動作時に湾曲し、上腕二頭筋の形状変化に対応してリング状部分１２Ｕｒ１、１２Ｕｒ２を上腕二頭筋の収縮方向へと変位させる。
【０１８０】
また、上腕二頭筋の経路がリング状部分１２Ｕｒ１、１２Ｕｒ２と交差する場所については当該部分を皮膚表面からやや浮かした状態としている。これは屈曲動作時に起こる筋変形による圧迫を回避するためである。
【０１８１】
尚、これらリング状部分については、面状ファスナーを使って上腕部に巻き付けているだけであるため、着脱は容易である。
【０１８２】
肘関節における屈曲・伸展動作をワイヤー駆動によって実現するためには、上腕二頭筋と上腕三頭筋を模倣したワイヤー配置が必要である。
【０１８３】
即ち、図示するように、前腕部サポーター１２Ａの側面に突設された突起部９８、９８をそれぞれ起点とする２本ずつ、合計４本のワイヤー部材が付設されており、そのうちのワイヤー部材９９ａ、９９ａが突起部９８、９８の付け根の上部から上腕の側面にかけてそれぞれ引き廻された後、連結部１２Ｕｃ、１２Ｕｃにそれぞれ付設されたワイヤー部材の駆動機構１００ａ、１００ａに接続されている。また、ワイヤー部材９９ｂ、９９ｂは、突起部９８、９８の先端の下側部分から上腕の側面にかけてそれぞれ引き廻された後、やはり連結部１２Ｕｃ、１２Ｕｃにそれぞれ付設されたワイヤーの駆動機構１００ｂ、１００ｂに接続されている。尚、ワイヤーの駆動機構を連結部１２Ｕｃ、１２Ｕｃに付設しない場合には、例えば、肩関節や胸椎等に付設するサポーターに取り付ける等、各種の実施形態が挙げられる。
【０１８４】
肘関節の動作においては、一対のワイヤー部材のうち、一方のワイヤー部材を緊張させて引っ張る際に、他方のワイヤー部材を弛緩させることで関節の屈曲又は伸展動作が制御され、各ワイヤー部材の動きは下記のとおりである。
【０１８５】
・伸展から屈曲への移行時には、ワイヤー部材９９ａ、９９ａを引っ張るとともに、ワイヤー９９ｂ、９９ｂを緩める。
【０１８６】
・屈曲から伸展への移行時には、ワイヤー部材９９ｂ、９９ｂを引っ張るとともに、ワイヤー部材９９ａ、９９ａを緩める。
【０１８７】
しかして、各サポーターとワイヤーの配置等が明らかになったところで、図６に戻って力覚提示に必要な制御要素をまとめてみると、下記のようになる。
【０１８８】
Ａ）検出のための要素
・ワイヤー長あるいは位置検出用のセンサ
・ワイヤーの張力検出用のセンサ
Ｂ）駆動制御のための要素
・ワイヤーの駆動源及び駆動機構
・電磁クラッチ等、安全のための保護機構
・対偶の状態保持のための機構。
【０１８９】
先ず、Ａ）に示す検出手段のうち、ワイヤー長あるいは位置検出用のセンサについては、例えば、図３９に示す駆動機構を採用した場合にワイヤーを引っ張るスライド式駆動部８１内に設けられた位置検出用センサが挙げられる。
【０１９０】
また、ワイヤーの張力検出用のセンサについては、例えば、図３９に示す駆動機構における張力センサ８０が挙げられ、ワイヤーとスライド式駆動部８１との間の引張荷重を検出することができる。
【０１９１】
尚、これらのセンサによって取得される検出情報は入出力インターフェイス部１０を介して中央制御部９に送出される。
【０１９２】
次に、Ｂ）におけるワイヤーの駆動源及び駆動機構については、中央制御部９から入出力インターフェイス部１０を介して送られて来る制御信号によって各ワイヤーの駆動制御が行われる。例えば、図３８や図３９に示す構成においてモータやスライド式駆動部の駆動制御がなされる。
【０１９３】
また、電磁クラッチを使った保護機構については、ワイヤーに過度の力が加わる前にワイヤーと駆動機構（又は駆動源）とを切り離すものであり、例えば、図３９、５３のように永久磁石と電磁石を組み合わせた構成が挙げられる。
【０１９４】
対偶の状態保持のための機構は装具の着脱時に必要とされ、例えば、図４７、図４８に示したようにスライダー機構８９を使って対偶の姿勢を一時的に保持するものである。尚、本機構を手動で操作する方法もあるが、中央制御部９から入出力インターフェイス部１０を介して送られて来る制御信号によってスライダー機構８９の駆動源を制御することが好ましい。
【０１９５】
尚、力覚に加えて触覚や温覚（あるいは熱覚）を提示する場合には、手指サポーター１２ＨＡに対して触覚提示機構及び発熱・吸熱装置を付設する。
【０１９６】
図５４乃至図５６は指先にクリック感を提示するための構成例を示すものであり、触覚提示部材に対して磁性体又は永久磁石を付設し、指の被覆部材に電磁石を付設することにより触覚提示部材を駆動する構成を採用しており、これにより触覚提示の有無や提示圧の強弱を制御することができる。尚、各部材に対する磁石や電磁磁石の取り付け関係を逆にする、つまり、触覚提示部材に対して電磁石を付設するとともに、指の被覆部材に対して磁性体又は永久磁石を付設することにより触覚提示部材を駆動する構成を採用して良いが、指先における重量配分についての配慮が必要である（指の先端に重量がかかりすぎないようにすることで重力のモーメントの影響をできるだけ軽減することが望ましい。）。
【０１９７】
指先の背面部を覆う被覆部１２ＨＡ１の先端には、平面で見てほぼコ字状をした部分１０１が形成されており、その凹部１０１ａには、触覚提示板１０２の突出部１０２ａが受け入れた状態で回動支軸１０３により軸支されている。つまり、回動支軸１０３は凹部１０１ａの両脇に位置する突出部１０１ｂ、１０１ｂのうちの一方に挿通された後、触覚提示板１０２の突出部１０２ａを挿通され、さらに他方の突出部１０１ｂに挿通される。尚、回動支軸１０３の軸端には加締による抜け止め処理が施されており、また、各突出部１０１ｂのうち部分的に切り欠かれた部分には、コイルバネ１０１ｃ、１０１ｃがそれぞれ配置されており、これらのバネにも回動支軸１０３が挿通された状態となっており、突出部１０２ａの回動に対して適度の摩擦力が付与されている（これは不用意に触覚提示板１０２が回動しないようにするためである。）。
【０１９８】
触覚提示板１０２は、図５５に示すように、指の先端から掌面側に廻り込んでおり、その先端寄りの部分が指との接触部として機能する。
【０１９９】
触覚提示板１０２の駆動手段（回動手段）については、触覚提示板１０２の突出部１０２ａに付設された磁性体（鉄等）又は永久磁石１０２ｂ（図５４、図５５に斜線を付して示す。）と、これに対向するように凹部１０１ａの付近に設けられた電磁石１０１ｄ（図５４、図５５に斜線を付して示す。）とから構成されている。つまり、触覚提示板１０２は上記の部分１０１において回動支軸１０３の回りに回動し得るように支持されているので、例えば、永久磁石１０２ｂに対して電磁石１０１ｄを励磁して両者の間に斥力（又は引力）を発生させた場合には、触覚提示板１０２が図５５の反時計回り方向（又は時計回り方向）に回動されることになる。尚、突出部１０２ａに磁性体を付設した場合には、例えば、触覚提示板１０２に対して指との接触方向への付勢力をバネ部材で付与しておき、これと、電磁石１０１ｄの励磁による引力とを併用して、触覚提示の有無を制御すれば良い。
【０２００】
また、指先に温覚を提示するには、例えば、ペルチェ素子等を使った発熱／吸熱部１０４を触覚提示板１０２のうち指との接触場所に配置して、その場所での温度制御を行う。
【０２０１】
本例では磁性体又は永久磁石１０２ｂを触覚提示板１０２の突出部１０２ａに設け、これに対する電磁石１０１ｄを凹部１０２ａの付近に設けたが、これに限らず、例えば、図５７に示すように、磁性体又は永久磁石１０２ｂ１、１０２ｂ２を触覚提示板１０２の突出部１０２ａの両脇にそれぞれ設けるとともに、これらに対向した被覆部の突出部１０１ｂ、１０１ｂに電磁石１０１ｄ１、１０１ｄ２をそれぞれ設ける等の態様が可能である。
【０２０２】
また、触覚提示板１０２の駆動手段としては、触覚提示部材にギヤ部を形成を付設するとともに、指の被覆部材にはギヤ部に対応する駆動ギヤとモータ部を付設することにより触覚提示部材の駆動手段を構成して、指掌面への提示圧を連続的に制御できるようにしても良い。
【０２０３】
例えば、図５８に示すように、被覆部１２ＨＡ１の背面に付設されるモータ１０５ａ及び減速機１０５ｂからなるモータ部（あるいは駆動部）１０５により回転駆動される駆動ギヤ１０５ｃを設け、触覚提示板側には、これに噛合するギヤ部１０２ｃを突出部１０２ａに形成した構成が挙げられる。即ち、この例では、モータ１０５ａの回転力が減速機１０５ｂを介して駆動ギヤ１０５ｃを回転させ、該駆動ギヤ１０５ｃからギヤ部１０２ｃを介して触覚提示板１０２に回動力が伝達される。
【０２０４】
次に、指先に対して素材の感触や移動の感触を提示するための構成例を、図５９乃至図６３に従って説明する。
【０２０５】
本例では、触覚提示板の回動制御について、図５７に示した構成を用いており、触覚提示板１０２Ａのうち被覆部１２ＨＡ１寄りの端部において、周縁寄りの位置に磁性体又は永久磁石１０２ｂ１、１０２ｂ２をそれぞれ付設し、かつ、これに対向する被覆部１２ＨＡ１の突出部１０１ｂ、１０１ｂに電磁石１０１ｄ１、１０１ｄ２をそれぞれ付設している。
【０２０６】
尚、触覚提示板１０２Ａの端部には、図５９に示すように、所定の間隔をもった２つの突出部１０２ｄ、１０２ｄが形成されており、両者の間に位置されたギヤ１０２ｅに対して駆動手段１０５Ａが設けられている。つまり、この駆動手段１０５Ａは、被覆部１２ＨＡ１の背面に付設されたモータ１０５ｄ及び減速機１０５ｅから構成され、モータ１０５ｄの回転力が減速機１０５ｅを介して駆動ギヤ１０５ｆに伝達された後に、該駆動ギヤに噛合する上記ギヤ１０２ｅへの駆動力となる。
【０２０７】
尚、各突出部１０２ｄやギヤ１０２ｅには、触覚提示板１０２Ａの回動支軸１０３が挿通されている。
【０２０８】
図６０乃至図６２に示すように、触覚提示板１０２Ａには、ギヤ１０２ｅによって回転される駆動ローラー１０６と、該駆動ローラーに従動して回転される従動ローラー１０７とによって構成される帯状部材１０８の搬送機構が設けられている。即ち、駆動ローラー１０６にはギヤ１０２ｅと噛合される歯部１０６ａ、１０６ａが形成されており、これら歯部の間に位置するロール部１０６ｂには歯が形成されることなくこれに無端の帯状部材１０８が巻着され、当該ロール部１０６ｂと従動ローラー１０７とに亘って、布材料等でできた帯状部材１０８が張架されている。尚、駆動ローラー１０６の回転支軸１０６ｃや従動ローラー１０７の回転支軸１０７ａは触覚提示板１０２Ａにそれぞれ取り付けられており、軸端の加締等により抜け止めの処理が施されている。
【０２０９】
しかして、本構成では、モータ１０５ｄから減速機１０５ｅを介して駆動ギヤ１０５ｆが回転されると、該駆動ギヤからギヤ１０２ｅを介して駆動ローラー１０６が回転されるため、帯状部材１０８が搬送される。その際、電磁石１０１ｄ１、１０１ｄ２の励磁により触覚提示板１０２Ａを回動させることで、帯状部材１０８の一部が指の掌面に接触して触覚が提示されることになる。尚、駆動ローラー１０６又は従動ローラー１０７の回転検出手段を付設することにより、帯状部材１０８の搬送速度が速くなりすぎないように監視することが必要である。
【０２１０】
また、帯状部材１０８の搬送時において、当該帯状部材に接触することで摩擦熱を発生させて温覚を提示するための発熱機構を設ける場合には、例えば、図６１乃至図６３に示すようなブレーキ部材１０９を、触覚提示板１０２Ａに付設すれば良い。
【０２１１】
ブレーキ部材１０９は、１対の回動アーム１０９ａ、１０９ａと、これらの一端を連結するブレーキ板１０９ｂとから構成されており、各回動アーム１０９ａは、ギヤ１０２ｅの回転支軸を支持する固定部１０９ａ１と、駆動ローラー１０６の回転支軸の回りに回転可能な状態で支持された可動部１０９ａ２とからなっている。そして、この可動部１０９ａ２、１０９ａ２に跨がるようにして両者の端部にブレーキ板１０９ｂが固定されており、図６１に示すように、ブレーキ板１０９ｂと触覚提示板１０２Ａとの間を通って帯状部材１０８が走行される。
【０２１２】
ブレーキ板１０９ｂについては、それ自身が鉄等の磁性体で形成されるか、又は非磁性材料体で形成された場合には永久磁石が付設されており、触覚提示板１０２Ａのうち、帯状部材１０８を挟んでブレーキ板１０９ｂと対向した位置には電磁石１０９ｃが付設されている。つまり、この電磁石１０９ｃの励磁によってブレーキ板１０９ｂを触覚提示板１０２Ａの側に引き寄せて帯状部材１０８に接触させることができる。
【０２１３】
そして、ブレーキ板１０９ｂのうち帯状部材１０８と接触する部分（上記した当接部２ｆに相当する。）は、ゴム材料等の摩擦係数の高い材料で形成されているので、帯状部材１０８との間に摩擦熱を発生させることができる。尚、駆動ローラー１０６が回転している間、ブレーキ板１０９ｂが帯状部材１０８に対して常に接触されていると摩擦熱が常時発生することになるので、熱の提示が不要なときにはブレーキ板１０９ｂの帯状部材１０８への接触を解除する。例えば、ブレーキ板１０９ｂに永久磁石を付設した場合には、電磁石１０９ｃの励磁により斥力を発生させてブレーキ板１０９ｂを帯状部材１０８から遠ざければ良いし、また、ブレーキ板１０９ｂを磁性体で形成した場合には、電磁石１０９ｃを非励磁にしたときに、ブレーキ板１０９ｂを帯状部材１０８から遠ざけるための付勢手段（戻しバネ等。）をブレーキ板１０９ｂの可動部１０９ａ２に対して設ければ良い。
【０２１４】
しかして、本構成では、触覚提示板１０２Ａを回動させ、帯状部材１０８を指の掌面に接触させた状態にすることで指に素材の感触を提示できる。また、この状態で駆動ローラー１０６を回転させて帯状部材１０８の搬送制御を行うことにより、指先に対して物体の移動を伴う触覚を提示でき、さらには、ブレーキ板１０９ｂを帯状部材１０８に接触させたときに生じる摩擦熱を帯状部材１０８から指先に伝達することで温覚を提示できる。
【０２１５】
以上に説明した触覚や温覚の提示に必要な制御要素をまとめると、下記のようになる。
【０２１６】
Ｃ）検出のための要素
・触覚提示に必要なセンサ（圧力センサやローラーの回転検出用センサ等）
・温覚提示に必要な熱や温度検出用のセンサ
Ｄ）駆動制御のための要素
・指先へのクリック感の提示機構
・指先への素材感の提示機構
・発熱／吸熱装置。
【０２１７】
先ず、上記Ｃ）の触覚提示に必要なセンサについては、例えば、前記した触覚提示板１０２が指先に予定した押圧力でもって接触されるように制御したり、あるいは、触覚提示板１０２Ａにおいて帯状部材１０８の送り速度を制御するために使用される。そして、熱や温度検出用のセンサは、温覚提示を行う場合の温度制御に使用されることは勿論、過度の熱提示が行われないようにするためにも必要である。尚、これらのセンサによって得られる検出信号は全て入出力インターフェイス部１０（図６参照。）を介して中央制御部９に送られる。
【０２１８】
上記Ｄ）の提示機構については、上記して触覚提示板１０２、１０２Ａの駆動機構や帯状部材１０８の送り機構が挙げられ、また、発熱／吸熱装置については、前記したように触覚提示板１０２に発熱／吸熱部１０４を付設した構成や、帯状部材１０８との接触により摩擦熱を発生させる発熱機構が挙げられるが、これらに対する制御信号は中央制御部９から入出力インターフェイス部１０を介してそれぞれの機構に対して送出される。
【０２１９】
尚、上記した装具類８と入出力インターフェイス部１０との間の情報伝達については（図６参照。）、これを有線式通信で行っても無線通信で行っても構わないが、対象者の動作や移動の自由度を制限しないという観点からは無線通信の方が好ましい（例えば、ＩＥＥＥ１９３４の規格に準拠した赤外線又は無線を使った入出力インターフェイス等。）。
【０２２０】
次に中央制御部９の構成について説明する。
【０２２１】
図６４は中央制御部９において視覚・聴覚情報に関する情報処理部分の構成例を主として示したものであり、映像・音声合成部１１０と統括制御部１１１を備えている。
【０２２２】
映像・音声合成部１１０は、統括制御部１１１により仮想空間について規定される規則に従ってポリゴンデータ等の形状データやテクスチャーデータに基づいて映像（ステレオ映像等。）信号や音声信号を生成して、これらをヘッドマウントディスプレイ等の視覚表示及び音声装置に出力したり、あるいはテクスチャーデータに含まれる重量、力覚や触覚、温覚等の情報を統合して後述する位置及び力覚制御部に提供する役割をもっている。尚、重量、力覚や触覚、温覚等の情報を、材質の質感等を表現するテクスチャーデータに包含させる理由は、その方がデータ量を削減できるからである。
【０２２３】
前記したように力触覚提示では仮想現実と仮想イリュージョンとを区別する必要があり、そのために、本例では仮想現実データベース部１１０ａと仮想イリュージョンデータベース部１１０ｂとを独立して設けている。
【０２２４】
仮想現実データベース部１１０ａを構成する構築されたデータベースは下記の通りである（括弧内は符号を示す）。
【０２２５】
ａ）環境データベース（１１０ａ＿１）
ｂ）人体データベース（１１０ａ＿２）
ｃ）衣服データベース（１１０ａ＿３）
ｄ）道具データベース（１１０ａ＿４）。
【０２２６】
先ず、環境データベース１１０ａ＿１は、仮想現実世界を体験する被験者（の疑似映像）が、仮想現実空間において存在するための環境を提供するデータ群であり、例えば、無限平面や部屋等の映像データである。但し、被験者が触ったり、動かす等して仮想的に影響を及ぼすことのできる物体（仮想物体）、例えば、襖、椅子、窓、武器等のデータは道具データベース１１０ａ＿４に含まれるので、壁や天井、景色等のように動かせないものが環境データベースのデータとなる。
【０２２７】
人体データベース１１０ａ＿２は仮想世界を体験する被験者自身、あるいは登場人物（仮想人物）の映像や音声データを含むデータベースである。
【０２２８】
衣服データベース１１０ａ＿３は被験者の着衣や登場人物の衣類を構成するためのデータベースであり、例えば、甲冑やドレス等の構成データが含まれる。
【０２２９】
道具データベース１１０ａ＿４は、被験者が力学的作用を及ぼして動かすことのできる物体（仮想物体）を構成するためのデータベースであり、例えば、コップや椅子等の構成データが含まれる。
【０２３０】
仮想イリュージョンデータベース部１１０ｂについては、人間が実際に体験できない現象を仮想的に作成して構成するためのデータベースが使用され、例えば、触ると融けて軟らかくなる壁や、握手すると融け出す人間、火や水でできた甲冑、触ると砕け散って雪だるまが出て話出す本等、幻想の世界を仮想的に生成するための一切のデータが含まれる。尚、このデータベースについても、上記した仮想現実データベースの場合と同様に、ａ）乃至ｄ）のデータベースに対応するデータベースによって構成されるが、各データベースの区分けについて、仮想現実データベースの場合ほどの厳密さは要求されない。例えば、仮想現実データベースの場合には、環境データベースと道具データベースとの区別に関して、被験者が触って動かせるか否かが判断の基準となっているが、仮想イリュージョンデータベースの場合には、被験者が触らなくても動かせる仮想物体があり得るので、これを道具データベースに包含させても問題はないし、壁が衣服に変化する場合にはこれを衣服データベースに包含させても良いからである。
【０２３１】
これらのデータベースはいずれも映像情報に基づく視覚的な提示に利用するためのものであり、これらはポリゴン（データ）生成部１１０ｃにより参照される。このポリゴン生成部１１０ｃは上記した各種のデータベースに基づいて各種のポリゴンデータを生成するために必要とされ、各データベースにそれぞれ対応した生成部（環境データベース１１０ａ＿１に対する環境ポリゴン生成部１１０ｃ＿１、人体データベース１１０ａ＿２に対する人体ポリゴン生成部１１０ｃ＿２、衣服データベース１１０ａ＿３に対する衣服ポリゴン生成部１１０ｃ＿３、道具データベース１１０ａ＿４に対する道具ポリゴン生成部１１０ｃ＿４）が設けられている。尚、人体ポリゴン生成部１１０ｃ＿２では、後述する現状モーション生成部からのデータに基づいて被験者のポリゴンデータを生成する。
【０２３２】
また、仮想イリュージョンデータベース部１１０ｂについても仮想現実データベースの場合と同様にポリゴン（データ）生成部１１０ｄが設けられている。
【０２３３】
仮想ポリゴン合成部１１０ｅは、上記したポリゴン生成部１１０ｃ、１１０ｄによって生成されたデータを合成して出力する部分であり、画像合成された情報（ステレオ映像等）は視覚表示及び音声出力装置１１（ヘッドマウントディスプレイ等）の（ステレオ）映像出力装置１１２に送出される
情報統合部（１１０ｆ乃至１１０ｈ）は、各ポリゴン生成部から得たテクスチャーデータから重力、力覚、触覚、温覚のデータを取り出してまとめた上で、各データ群を後述する位置及び力覚制御部に送出する。つまり、重力についての情報は重力情報統合部１１０ｆで抽出された後に後述の重力認識部に送られ、力覚についての情報は力覚情報統合部１１０ｇで抽出された後に後述の力覚認識部に送られる。また、触覚と温覚についての情報は触覚及び熱情報統合部１１０ｈにおいて抽出された後に、両者が後述の触覚及び熱認識部に送られる。
【０２３４】
干渉比較部１１０ｉは、各ポリゴン生成部によって得られた全てのデータに基づいて、例えば、被験者と仮想物体との間に干渉が起きているか否かを判別するために設けられており、干渉がある場合、即ち、仮想物体との接触や仮想物体から受ける力覚や温覚の提示を要する可能性があると判断した場合に、下記に示す割り込み（ＩＮＴ）を発生させる。
【０２３５】
・位置又は力覚制御に対するＩＮＴ（例えば、値「０」のとき「位置制御」を示し、値「１」のとき「力覚制御」を示す。）
・触覚制御に対するＩＮＴ（例えば、値「０」のとき「制御なし」を示し、値「１」のとき「制御あり」を示す。）
・温覚制御に対するＩＮＴ（例えば、値「０」のとき「制御なし」を示し、値「１」のとき「制御あり」を示す。）。
【０２３６】
尚、これらによる制御内容については後述する。
【０２３７】
映像・音声合成処理部１１０への入力情報は、前記した磁気センサやジャイロセンサによって得られる検出情報であり、磁気センサ（図の「ＭＧＳ」）の検出情報は音声信号処理部１１０ｊや仮想ポリゴン合成部１１０ｅに送出され、ジャイロセンサ（図の「ＪＹＳ」）の検出情報はポリゴン生成部１１０ｃに送出される。
【０２３８】
音声信号処理部１１０ｊは仮想現実世界や仮想イリュージョンの世界における音源のデータベースに基づいて音声情報を生成し、これを視覚表示及び音声出力装置１１の音声出力部１１３に送出する。尚、この音声信号処理部１１０ｊは、仮想現実と仮想イリュージョンとの間で共用できる。
【０２３９】
統括制御部１１１は、仮想現実又は仮想イリュージョンの世界を視覚表示・音声出力装置１１や力触覚・温覚提示用の装具を通して現出させるか否かの選択や、前記保護機構（危険回避の機構）の作動後における復旧の判断を行ったり、仮想現実や仮想イリュージョンの世界での閉じた規則を司っている中枢部分である。尚、この統括制御部１１１は、装具の着脱性を向上させるため、対偶の状態を一時的に保持するのに使用する対偶保持機構１１４の制御も行っている（図４７、６１のスライダー機構８９において、装具を着る時や脱ぐときに、スライド部材９０を移動させる。）。
【０２４０】
次に、位置や力覚、触覚及び温覚の制御について説明する。
【０２４１】
図６５は中央制御部９を構成する位置及び力覚制御部１１５と、触覚及び温覚制御部１１６の構成例を示したものである。
【０２４２】
位置及び力覚制御部１１５は下記に示す構成要素を備えている（括弧内は符号を示す。）。
【０２４３】
・位置認識部（１１５ａ）
初期のキャリブレーション（後述する）によって取得したデータ等をもとにして各ワイヤー長から関節の角度を求める処理を行う。そのために、ワイヤー長を検出するセンサ（図の「ＷＬＳ」）から検出情報を受け取り、認識結果についてはこれを後段の実重力認識部に送出する。
【０２４４】
・実重力認識部（１１５ｂ）
上記重力情報統合部１１０ｆから得られる被験者の重量データに、装具の総重量を示すデータを加算するとともに、位置認識部１１５ａによって得られた情報に対して実際の重量データを付加する。つまり、これによって装具を纏った被験者の重量が決定される。
【０２４５】
・仮想重力認識部（１１５ｃ）
上記重力情報統合部１１０ｆからの仮想物体に重量を付与し、実重力認識部１１５ｂで得たデータに対して仮想重量データが付加される。例えば、被験者が仮想物体である本を手にもった場合には、本に付与された仮想重量（仮想物体に対して想定した重量）を加味する必要がある。
【０２４６】
・力覚認識部（１１５ｄ）
張力センサ（図の「ＴＴＳ」）からの情報を取得したり、力覚情報統合部１１０ｇからの仮想物体による力覚の情報及び仮想重力認識部１１５ｃからの仮想重量とに基づいてどの程度の力覚を被験者が受けるかを算定する。例えば、被験者が仮想物体を手にもっている状況を想定した場合には、当該仮想物体が現実の物体であったとしたときに手や腕が受けるであろう力を計算により認識する。但し、上記した干渉比較部１１０ｉからの位置又は力覚制御に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「０」のときには動作しない。
【０２４７】
・現状モーション生成部（１１５ｅ）
後述の予測モーション生成部とともにモーション生成部を構成する部分であり、上記実重力認識部１１５ｂからのデータ及び人体データベース１１０ａ＿２のワイヤーフレームデータに基づいて、被験者の現時点におけるモーションをワイヤーフレームデータとして取得し、これを人体ポリゴン生成部１１０ｃ＿２や後述の危険回避制御部に送出する。但し、上記した干渉比較部１１０ｉからの位置又は力覚制御に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「１」のときには動作しない。
【０２４８】
・予測モーション生成部（１１５ｆ）
力覚認識からのデータ及び人体データベース１１０ａ＿２のワイヤーフレームデータに基づいて、被験者について予測されるモーションをワイヤーフレームデータとして取得し、これを後述のワイヤー長制御部に送出する。但し、上記した干渉比較部１１０ｉからの位置又は力覚制御に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「０」のときには動作しない。
【０２４９】
・危険回避制御部（１１５ｇ）
現状モーション生成部１１５ｅによって得られるワイヤーフレームに基づいて人体によって危険な体位を取ろうとする時や、関節の許容角度を逸脱するような体位が予測される場合に、ワイヤーとその駆動源とを切り離して防止するものである。例えば、永久磁石と電磁石を使った電磁クラッチ機構１１７において両者を分離することで、ワイヤーの駆動を禁止する。
【０２５０】
図６６は電磁クラッチ機構を用いたときの制御動作の一例を示したフローチャート図である。
【０２５１】
先ず、ステップＳ１において接触検知用センサからの検出信号を取得した後、次ステップＳ２において、電磁クラッチ機構が結合状態にあるか否かを判断する。例えば、図３９に示す例では、ワイヤー７３に固定された永久磁石７７と、スライド式駆動部８１のワイヤー部８１ａに対して固定された電磁石７９とが結合しているか否かを、接触検知用センサ７８、７８′からの検出信号に基づいて判断し、両者の結合によってワイヤー７３をスライド式駆動部８１で引っ張ることができる状態である場合には、ステップＳ４に進むが、そうでないときはステップＳ３に進んでスライド式駆動部８１を制御してワイヤー部８１ａがワイヤー７３に近付くように移動させた後、ステップＳ１に戻る。
【０２５２】
ステップＳ４において張力センサ（ＴＴＳ）からの検出信号を取得した後、次ステップＳ５ではワイヤーの牽引力が危険な状態にあるか否かが問われ、これが安全圏内にある場合には、ステップＳ４に戻るが、そうでない場合には次ステップＳ６に進み、電磁クラッチ機構が非結合状態となる（例えば、永久磁石と電磁石とが分離する。）。
【０２５３】
尚、ステップＳ７における機構的な割り込みの発生時、例えば、ワイヤーへの牽引力が急上昇して危険状態が発生し、これに対して緊急に対処する必要がある場合には、次ステップＳ８に進んで、ワイヤーの牽引力が永久磁石の吸着力を越えたときにステップＳ６に進む。また、ワイヤーの牽引力が永久磁石の吸着力以下の場合にはステップＳ４に進む。
【０２５４】
・ワイヤー長制御部（１１５ｂ）
予測モーション生成部１１５ｆからのデータに基づいて各ワイヤーの長さを制御するものであり、ワイヤー駆動部１１８に対して制御信号を送出する。尚、上記した干渉比較部１１０ｉからの位置又は力覚制御に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「０」のときには、ワイヤーの張力が一定となるように、現状モーション生成部１１５ｅによる体位を基準として、予測モーション生成部１１５ｆからの体位へと移行するようにワイヤー長を制御する。また、値が「１」のときには、現状モーション生成部１１５ｅによる体位を保持したままで、予測モーション生成部１１５ｆから得られる力覚だけを提示するようにワイヤー長を制御する。
【０２５５】
触覚及び温覚制御部１１６は、下記に示す構成要素を備えている（括弧内に符号を示す。）。
【０２５６】
・熱認識部（１１６ａ）
被験者の指先の温度情報を、熱又は温度検出用のセンサ（図の「ＴＨＳ」）により取得して監視するものである。尚、当該情報が許容範囲から逸脱している場合、例えば、上限温度を越えて危険な温度に達している場合には、発熱・吸熱装置１１９への電力供給を停止するか、又は制御を反転させる（発熱から吸熱への移行あるいはその逆の移行）ための信号を発生させ、後述の熱制御部に送出する。
【０２５７】
・触覚認識部（１１６ｂ）
圧力センサ（図の「ＰＳＳ」）によって指先の圧力の状態を検出したり、あるいはローラー（図６８の１０６、１０７を参照。）の回転数を回転検出センサ（図の「ＲＬＳ」）によって検出して監視するものである。尚、検出した圧力が許容範囲内から逸脱したと判断したとき、あるいはローラーの回転数が速すぎると判断した場合には、その旨を後述の触覚制御部に送出して、過度の圧力等が指に加わらないように防止する。
【０２５８】
・熱パターン生成部（１１６ｃ）
後述の触覚パターン生成部とともにパターン生成部を構成しており、上記モーション生成部や触覚及び熱情報統合部１１０ｈからの情報、そして熱認識部１１６ａからの情報に基づいて指先に提示したい温度感覚の提示パターンを生成する。尚、上記した位置及び力覚に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「１」とされ、かつ、温覚制御に対する割り込み発生時の値が「１」のときにのみ動作する。
【０２５９】
・触覚パターン生成部（１１６ｄ）
上記モーション生成部や触覚及び熱情報統合部１１０ｈからの情報、そして触覚認識部１１６ｂからの情報に基づいて指先に提示したい触覚の提示パターンを生成する。尚、上記した位置及び力覚に対する割り込み（ＩＮＴ）が発生して、その時の値が「１」とされ、かつ、触覚制御に対する割り込み発生時の値が「１」のときにのみ動作する。
【０２６０】
・熱制御部（１１６ｅ）
熱パターン生成部１１６ｃからの指令を受けて発熱・吸熱装置（ペルチェ素子等。）１１９に制御信号を送出する部分である。
【０２６１】
・触覚制御部（１１６ｆ）
触覚パターン生成部１１６ｄからの指令を受けて触覚提示板の駆動機構１２０やローラー駆動部１２１に対して制御信号を送出して制御を行う部分である。
【０２６２】
尚、触覚制御については、指の圧力を加えるタイミングを予め設定しておき、当該タイミングになったときに仮想映像による入力装置（キーボードやマウス、ジョグダイヤル、トラックボール等）を視覚表示装置上に表示して、仮想の入力装置への打鍵や釦操作によってコマンドによる指示やデータ入力等を行うことができる。
【０２６３】
次に、装具に関する初期設定時に行うキャリブレーション処理について図６７乃至図６９に従って説明する。
【０２６４】
図６７は、関節可動域（関節が動作する範囲）やワイヤー長の時間的変化や、位置制御速度の最大値を取得するための処理例を示すフローチャート図である。
【０２６５】
先ず、ステップＳ１では、対象者に装具を装着してから、各ワイヤーの張力が一定の状態となるようにワイヤー駆動部１１８を制御した上で、次ステップＳ２では、被験者（対象者）に対して動作の模倣を促すために音声情報（視覚表示及び音声出力装置１１内の音声出力装置１１３を通した音声ガイド）を伝える。
【０２６６】
被験者に模倣してもらう動作については、例えば、下記に示す例が挙げられる。
【０２６７】
・手を前に出して拳をつくった状態での、肘伸展、回内、第２乃至第５指のＤＩＰ、ＰＩＰ、ＭＰ屈曲、第１指のＩＰ、ＭＰ屈曲
・手で鉄アレイを把持して、これを上げてからの回外、肘屈曲、指屈曲時の手首の掌屈
・手を前に出して掌面を平らにした状態における、対立の平坦位、第２乃至５指のＭＰ外転、第１指のＣＭ橈屈外転
・手首を下に曲げた状態からの指伸展時の手首の掌屈
・手首を上に曲げた状態からの手首の背屈
・手刀状態での、第２乃至第５指のＤＩＰ、ＰＩＰ、ＭＰ伸展とＭＰ内転
・親指を小指の付け根につけた状態での、対立の湾曲位、第１指のＣＭ尺屈内転。
【０２６８】
次ステップＳ３では、模倣すべき動作を映像情報として被験者に提供するために当該情報を視覚表示及び音声出力装置１１に送出する。そして、この装置に映し出された手や腕の動作（模範動作）を示す映像と、被験者の手や腕を撮影して得られる映像とがほぼ重なるように被験者に動作を模倣してもらう。尚、模範動作の映像と、被験者の映像を合成して視覚表示及び音声出力装置１１の映像出力装置１１２上に映し出すには、例えば、ヘッドマウントディスプレイ等の視覚表示及び音声出力装置１１に撮像手段（ＣＣＤ型やＭＯＳ型のエリアイメージセンサ等の固体撮像素子等。）を付設して撮影した被験者の映像信号を入出力インターフェイス部１０を介して中央制御部９に一旦取り込んだ後、画像座標系での位置補正及び模範動作を示す映像との画像合成処理を施してから出力信号を視覚表示及び音声出力装置１１に送出すれば良い。
【０２６９】
次ステップＳ４において、各ワイヤー長の検出を行い、長さ変動が予め決められた基準範囲内であるか否かを位置認識部１１５ａで判断する。そして、変動が基準値以上の場合にはステップＳ３に戻って動作の模倣を再実行してもらうが、そうでない場合には次ステップＳ５に進む。
【０２７０】
ステップＳ５では、予め決めておいた一定の時間間隔（サンプリング周期）に従って計時を行うとともに、時間経過に伴う各ワイヤー長の変位量（動作開始時におけるワイヤー長を基準としてサンプリング時刻毎に検出したワイヤーの長さ変位）を示すデータを取得した後で、ステップＳ６に進む。
【０２７１】
例えば、図６８のグラフ図に示すように、横軸に時間「ｔ」をとり、縦軸には、あるワイヤー長「Ｌ」をとって、グラフ曲線ｇｙ（若者の場合）とグラフ曲線ｇｏ（高齢者の場合）を概略的に示したものである。尚、図中の「ｔ０」は動作開始時点を示しており、「ΔＴｓ」はサンプリング（時間）間隔を示している。また、「Ｌ０」は被験者の動作直前のワイヤー長、「Ｌ１」は被験者の動作終了時のワイヤー長をそれぞれ示している。つまり、ワイヤー長の変位量は「ΔＬ＝Ｌ−Ｌ０」で表され、その最大値（関節可動域）が「ΔＬmax＝Ｌ１−Ｌ０」である。
【０２７２】
図から分かるように、若者の場合には動作開始直後からΔＬが直ぐに立ち上がってＬ＝Ｌ１に漸近して飽和する様子が認められ、高齢者の場合には動作開始直後からΔＬがゆっくりと立ち上がって最終的にはＬ＝Ｌ１に飽和する様子が認められる。
【０２７３】
よって、ある時刻ｔ（＝ｔ０＋ｎ・ΔＴｓ、ｎは自然数。）におけるワイヤー長Ｌからその変位量ΔＬ（関節角度や回内・回外角度等に対応する。）を求めることができるので、このデータを時間情報とともに記憶手段に格納しておくことにより被験者の動作をワイヤー長の時間変化として取得することができる（この処理が図６７のステップＳ６である。）。尚、その際、被験者の人体構造モデル（人体に関する力学的構造を示す数値モデルであり、例えば、特願平１０−２６６号（特開平１１−１９２２１４号）を参照。）を予めデータベース化したものを利用できる場合には、当該モデルから得られる各関節の可動範囲や動作時間等を上記の検出データと比較・対照をすることによって、例えば、被験者の筋肉等に無理な力がかかっているか否か等を判断することができる。
【０２７４】
続くステップＳ７（図６７参照。）では全ての動作についてステップＳ６でのデータ取得が終了したか否かを判断し、終了時にはステップＳ８に進むが、未終了時にはステップＳ２に戻る。
【０２７５】
ステップＳ８では各ワイヤーの位置制御（あるいはワイヤー長の制御）における最大速度（Ｖmax）を算出する。
【０２７６】
つまり、図６８に示したグラフ曲線における勾配（あるいは傾き）を計算したとき、その中での最大値がＶmaxであり、これはワイヤー長の制御においてＶmaxを超える速度でワイヤーが引っ張られるのを禁止するために必要である。尚、「Ｖmax＝ｍａｘ（ΔＬi／ΔＴｓ）である。但し、「ΔＬi」は、整数変数を「ｉ」としたとき、時刻ｔ＝ｔ０＋ｉ・ΔＴｓでのワイヤー長Ｌ（ｉ）と、時刻ｔ＝ｔ０＋（ｉ＋１）・ΔＴｓでのワイヤー長Ｌ（ｉ＋１）との差、「Ｌ（ｉ＋１）−Ｌ（ｉ）」であり、また、ｍａｘ（Ｘ）は変数Ｘの変域内での最大値を示す関数である。
【０２７７】
このように、対象の動作変化に伴うワイヤー長の時間的変化を示すｔ（時間）−Ｌ（ワイヤー長又は位置変位）特性を取得するとともに、当該変化における勾配を算出することでワイヤー部材の駆動制御について許容される制御速度の最大値又はこれに安全率を加味した上限値を求めることができる。
【０２７８】
図６９は、力触覚提示量の最大値や、力覚提示速度の最大値を取得するための処理例を示すフローチャート図である。
【０２７９】
先ず、ステップＳ１では、装具の装着後において、ワイヤー駆動部１１８の制御によりワイヤー部材の長さが一定となるように、ワイヤー長を一定値に保った状態とし、また、指先への触覚提示については上記触覚提示板（１０２、１０２Ａ）を指に接触させて、この状態を保持した後、次ステップＳ２に進む。
【０２８０】
ステップＳ２や次ステップＳ３については、図６７のステップＳ２やＳ３と同様であり、被験者に対して音声ガイドによる動作説明を行い、視覚表示及び音声出力装置１１に映し出される動作を模倣してもらう。
【０２８１】
続くステップＳ４では各ワイヤーの張力を張力センサで検出して、その変動率が予め決められた基準値以下であるか否かを力覚認識部１１５ｄが判断し、そうであれば次ステップＳ５に進むが、そうでなければステップＳ３に戻って動作を再実行してもらう。
【０２８２】
ステップＳ５では、予め決めておいた一定の時間間隔（サンプリング周期）に従って計時を行うとともに、時間経過に伴う各ワイヤーの張力変化（動作開始時における張力値を基準としてサンプリング時刻毎に検出したワイヤー張力の変化量）を示すデータを取得及し、かつ、各時刻で指にかかる圧力値を圧力センサで検出した後、ステップＳ６に進む。つまり、横軸を時間軸とし、縦軸をワイヤーの張力又は指への圧力としたグラフ図において、図６８での説明と同様の手順でサンプリング時刻毎の検出データを得て、これを時間情報とともに記憶手段に格納しておくことにより、被験者の動作に基づくワイヤー張力の変化（手や腕の動作に対応して被験者に付与される力覚の度合を示す。）及び指への圧力変化（指の動作に対応して被験者に付与される触覚の度合を示す。）を取得することができる。
【０２８３】
ステップＳ７では全ての動作についてのデータ取得が終了したか否かを判断し、終了時にはステップＳ８に進むが、未終了時にはステップＳ２に戻る。
【０２８４】
ステップＳ８では各ワイヤーの張力制御における最大速度及び触覚提示制御における最大印加圧（最大提示圧）を算出する。つまり、前者の最大速度については、対象の動作変化に伴うワイヤー張力の時間的変化を示すｔ（時間）−ＴＳ（ワイヤー張力）特性を取得するとともに、当該変化における勾配を算出することで対象について許容される力覚提示速度の最大値又はこれに安全率を加味した上限値を求めることができ、この値を超える張力に対応した力覚が被験者に提示されるのを禁止するために必要である。また、後者の最大印加圧は、検出された圧力値の最大値であり、これの値を超える圧力が指にかからないように規制するために必要である。
【０２８５】
以上に説明した力触覚提示装置の適用例としては、下記に示す分野が挙げられる。
【０２８６】
・仮想現実を利用した各種のシミュレーターや、テレリアリティ分野における遠隔操作時の力触覚提示装置
・仮想イリュージョンを利用したゲーム機器
・医療分野における対偶の駆動補助や動力補助のための装置
・人体の関節自由度をそのままに模倣したマニピュレータやロボットアーム等。
【０２８７】
最後の例については、人体の手や腕の関節構造を模写して作成した骨格構造物に対して、上記した装具やワイヤーを取り付けるとともに、ワイヤーの駆動機構や駆動源等を骨格構造物に内蔵した構成のマニピュレータやハンドを作成することができる。そして、これらのマニピュレータに付設したのと全く同等の装具やワイヤー等を被験者の手腕に装着すれば、マニピュレータで物に触ったり持ち上げたりしたときの力触覚を、被験者の手や腕にそのまま写して提示することができるようになる。
【０２８８】
しかして、本実施例に係る力触覚提示装置によれば、下記に示す利点を得ることができる。
【０２８９】
・人体の関節だけを使用しているので、関節構造や軸構造をもった外骨格機構部を人体に付設する必要がない。よって、機構部の軽量化や薄型化に適しており、装着が容易であって、かつ動き易い。
【０２９０】
・人体の筋配置を模倣したワイヤーの駆動制御を実現し、当該ワイヤーの駆動部を効率的に装具に配置することで省スペース化が可能である。また、ワイヤー及びその駆動機構と、バネ部材を使った機構とを組み合わせることで動力源やワイヤー駆動機構を削減できる。
【０２９１】
・基本的には手部の背面にサポーターを付設するだけで済むので、温度や触覚の提示機構を掌面に設ける際に支障を来さない。
【０２９２】
・サポーターによる圧迫やワイヤーによる損傷等に対して安全対策を講じている。
【０２９３】
・キーや釦等を触った瞬間の感触のように、硬いものに触れたときの触覚提示が可能である。
【０２９４】
・指先で素材を触った感触や、該素材が１方向に流れて行くかの如き触覚提示が可能である。
【０２９５】
・指先に温覚を提示できる。
【０２９６】
・力覚提示用のワイヤー部材を動作認識のための検出手段として使用することでモーションキャプチャーの機能を実現できる。
【０２９７】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、被覆部材に対して触覚提示部材を設けて、これを回動させるだけで、指の掌面に触覚を提示することができるので、機構が簡単になり、触覚提示機構をコンパクトに作成することができる。また、駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を走行させることで、移動体との接触時の感触を提示することができる。
【０２９８】
請求項２や請求項５に係る発明によれば、触覚提示部材に発熱素子又は吸熱素子を設けることで温覚提示を容易に行える。
【０３００】
請求項３や請求項６に係る発明によれば、摩擦係数の高い材料で形成された当接部を帯状部材に接触させて摩擦熱を発生させることで、発熱素子を使用することなく温覚提示（熱提示）を容易に行うことができる。
【０３０１】
請求項４に係る発明によれば、ワイヤー部材の駆動制御により力触覚を提示するタイプの力触覚提示装置において、指の先端部に装着される被覆部材に触覚提示部材を取り付けて、これを駆動手段によって回動させる機構を設けるだけで良いので、装具の軽量化や機構の簡素化に適している。また、駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を走行させることで、移動体との接触時の感触を提示することができる。
【０３０２】
請求項７に係る発明によれば、手指の屈曲位又は伸展位の方向への付勢力を得るための弾性部材を用いることで、被覆部材に対して付設するワイヤー部材の数を低減することができるので、機構を簡素化できる。
【０３０３】
請求項８や請求項９に係る発明によれば、触覚提示部材や被覆部材に対して付設される磁性体又は永久磁石と、電磁石を用いることにより、触覚提示部材の駆動手段を簡素に構成することができる。
【０３０４】
請求項１０や請求項１１に係る発明によれば、モータ部とギヤを使った駆動手段によって触覚提示部材による指への提示圧を自在に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る触覚提示機構の基本構成を示す説明図である。
【図２】指先に素材の感触を提示するための触覚提示機構について基本構成を示す説明図である。
【図３】指部における筋配置を概略的に示す側面図である。
【図４】本発明に係る力触覚提示装置の基本構成を示す図である。
【図５】図６乃至図６９とともに、本発明の実施の一例を示すものであり、本図は仮想現実と仮想イリュージョンの概念に関する説明図である。
【図６】装置構成の概要を示す図である。
【図７】図８及び図９とともに対象者への装具の装着について説明するための図であり、本図は手指サポーターや前腕部サポーターの人体への装着方向に対して、上腕部サポーターの人体への装着方向が反対方向になっている例を示す。
【図８】各サポーターの人体への装着方向が統一されている例を示す図である。
【図９】各サポーターを人体に装着した状態を示す図である。
【図１０】手部サポーターの全体を概略的に示す図である。
【図１１】甲側からみた手部サポーターを概略的に示す図である。
【図１２】側面からみた手部サポーターを概略的に示す図である。
【図１３】渦巻バネの形状例を示す図である。
【図１４】多連構造の渦巻バネ群と、その使用例を示す図である。
【図１５】バネ強度の調節機構を被覆部に付設した状態を示す指部の側面図である。
【図１６】バネ強度の調節機構について構成例を示す図である。
【図１７】バネ強度の調節機構について別例を示す図である。
【図１８】調節機構を渦巻バネの付け根に設けた構成例を示す図である。
【図１９】指の大きさに合わせた被覆部の調整機構例を概略的に示す図である。
【図２０】被覆部の背面に蝶番式コイルバネを用いた構成例を示す図である。
【図２１】手部サポーターにおけるワイヤー配置について甲側からみた図である。
【図２２】手部サポーターにおけるワイヤー配置について拇指側からみた図である。
【図２３】ワイヤー端の処理例を示す説明図である。
【図２４】ＭＰ関節付近の被覆部に設けられたＶ字状バネの配置を示す図である。
【図２５】Ｖ字状バネの形状例を示す図である。
【図２６】甲面サポーターの構成例を示す図である。
【図２７】蝶番バネの形状例を示す図である。
【図２８】蝶番バネの支持機構の要部を示す図である。
【図２９】甲面サポーターの別例を示す図である。
【図３０】内転・外転のための動作機構の一例を示す図である。
【図３１】内転・外転のための動作機構に磁石を使った例を示す図である。
【図３２】内転・外転のための動作機構の別例を示す図である。
【図３３】３つの渦巻バネを並設した連結構造の要部を示す図である。
【図３４】スライド式反力調整機構の構成例を示す図である。
【図３５】図３６とともに拇指のＣＭ関節における対立動作機構について説明するための図であり、本図は甲側からみた図である。
【図３６】拇指の動作軸に直交する方向からみた図である。
【図３７】手首サポーターの装着についての説明図である。
【図３８】ワイヤー駆動機構の一例を示す図である。
【図３９】ワイヤー駆動機構の別例を示す図である。
【図４０】電磁クラッチ機構例を示す図である。
【図４１】図４２とともに手部サポーターを示す図であり、本図は甲側からみた図である。
【図４２】ワイヤー部材だけを抽出してそれらの配置を示した図である。
【図４３】手指サポーターにおけるワイヤーの支持例を示す図である。
【図４４】指部について初期状態（外転・平坦位）と、内転・湾曲位の状態をそれぞれ示した図である。
【図４５】甲面サポーターにおけるワイヤー部材の配置を示す図である。
【図４６】手関節の動作に関するワイヤー部材の配置について説明するための図である。
【図４７】図４８とともに、手首サポーターの状態保持機構の一例を示す図であり、本図は指関節の屈曲状態を示す。
【図４８】指関節の伸展状態を示す図である。
【図４９】回内・回外動作にかかるワイヤー部材の配置を示す図である。
【図５０】回外、立位、回内状態を示す説明図である。
【図５１】Ｃ字状のガイド部材を前腕部サポーターの側面に付設した構成例を示す図である。
【図５２】肘部結合用サポーターの構成例を示す図である。
【図５３】前腕部サポーターと上腕部サポーターの構成例を示す図である。
【図５４】図５５及び図５６とともに触覚提示機構の一例を示すものであり、本図は平面図である。
【図５５】要部を示す断面図である。
【図５６】斜視図である。
【図５７】触覚提示機構の別例を示す平面図である。
【図５８】ギヤ駆動を用いた触覚提示機構の例を示す図である。
【図５９】図６０乃至図６３とともにローラー駆動による帯状部材の搬送機構を用いた触覚提示機構の一例を示すものであり、本図は平面図である。
【図６０】触覚提示板の部分を示す平面図である。
【図６１】触覚提示板の要部を示す側面図である。
【図６２】触覚提示板の要部を示す斜視図である。
【図６３】帯状部材への摩擦付与のためのブレーキ板を示す斜視図である。
【図６４】視覚・聴覚情報に関する情報処理部分の構成例を示す図である。
【図６５】位置及び力覚制御部と、触覚及び温覚制御部の構成例を示す図である。
【図６６】電磁クラッチ機構を用いた制御動作の一例を示したフローチャート図である。
【図６７】関節可動域やワイヤー長の時間的変化、位置制御速度の最大値を取得するための処理例を示すフローチャート図である。
【図６８】ワイヤー長さの時間的変化を示すグラフ図である。
【図６９】力触覚提示量の最大値や力覚提示速度の最大値を取得するための処理例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１、２…触覚提示機構、１ａ、２ａ…触覚提示部材、１ｂ…駆動手段、１ｅ…発熱素子又は吸熱素子、２ｂ…駆動ローラー、２ｃ…従動ローラー、２ｄ…帯状部材、２ｅ…駆動手段、２ｆ…当接部、３…力触覚提示装置、３ａ、３ａｆ…被覆部材、３ｂ…ワイヤー部材、８、１２…装具、１０１ｄ、１０１ｄ１、１０１ｄ２…電磁石、１０２ｃ…ギヤ部、１０２ｂ、１０２ｂ１、１０２ｂ２…磁性体又は永久磁石、１０５…モータ部、１０５ｃ…駆動ギヤ、１０６…駆動ローラー、１０７…従動ローラー、１０８・・・帯状部材

Claims (11)

1. 指に装着される被覆部材に対して回動可能な状態で取り付けられる触覚提示部材と、
   触覚提示部材を駆動するための駆動手段とを有し、
   駆動手段によって触覚提示部材を回動させて当該触覚提示部材により指の掌面を押圧することで指に触覚を提示し、
   触覚提示部材に設けられた駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を張設し、駆動手段により駆動ローラーを回転させることで搬送される帯状部材が指に接触するように構成した
   ことを特徴とする触覚提示機構。
2. 請求項１に記載した触覚提示機構において、
   触覚提示部材に発熱素子又は吸熱素子を設けた
   ことを特徴とする触覚提示機構。
3. 請求項１に記載した触覚提示機構において、
   摩擦係数の高い材料で形成された当接部を、搬送される帯状部材に接触させることで摩擦熱を発生させる発熱機構を設けた
   ことを特徴とする触覚提示機構。
4. 対象者に装着して使用する複数の装具と、該装具を構成する被覆部材のうち、対をなす被覆部材に亘って架け渡された複数対のワイヤー部材と、該ワイヤー部材を駆動する駆動手段とを備え、ワイヤー部材を介して駆動手段の力を装具に伝達することで対象者に力触覚を提示する力触覚提示装置において、
   指の先端部に装着される被覆部材に対して回動可能な状態で取り付けられる触覚提示部材と、触覚提示部材を駆動するための駆動手段とを設け、駆動手段によって触覚提示部材を回動させて当該触覚提示部材により指の掌面を押圧することで指に触覚を提示し、
   触覚提示部材に設けられた駆動ローラーと従動ローラーとに亘って無端状の帯状部材を張設し、駆動手段により駆動ローラーを回転させることで搬送される帯状部材が指に接触するように構成した
   ことを特徴とする力触覚提示装置。
5. 請求項４に記載した力触覚提示装置において、
   触覚提示部材に発熱素子又は吸熱素子を設けた
   ことを特徴とする力触覚提示装置。
6. 請求項４に記載した力触覚提示装置において、
   摩擦係数の高い材料で形成された当接部を、搬送される帯状部材に接触させることで摩擦熱を発生させる発熱機構を設けた
   ことを特徴とする力触覚提示装置。
7. 請求項４に記載した力触覚提示装置において、
   手や指の背面に装着される複数の被覆部材と、
   上記被覆部材のうちの隣り合う部材同士を連結するとともに、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢するための弾性部材と、
   上記被覆部材にそれぞれ付設された複数対のワイヤー部材とを有し、
   手指の屈曲又は伸展時には、駆動手段が、複数対のワイヤー部材を上記弾性部材による付勢力に抗して引っ張る
   ことを特徴とする力触覚提示装置。
8. 請求項１に記載した触覚提示機構において、
   触覚提示部材に磁性体又は永久磁石を付設するとともに指の被覆部材にはこれに対応する電磁石を付設し、あるいは触覚提示部材に電磁石を付設するとともに指の被覆部材にはこれに対応する磁性体又は永久磁石を付設することにより触覚提示部材の駆動手段を構成した
   ことを特徴とする触覚提示機構。
9. 請求項４に記載した力触覚提示装置において、
   触覚提示部材に磁性体又は永久磁石を付設するとともに指の被覆部材にはこれに対応する電磁石を付設し、あるいは触覚提示部材に電磁石を付設するとともに指の被覆部材にはこれに対応する磁性体又は永久磁石を付設することにより触覚提示部材の駆動手段を構成した
   ことを特徴とする力触覚提示装置。
10. 請求項１に記載した触覚提示機構において、
    触覚提示部材にギヤ部を形成を付設するとともに、指の被覆部材にはこれに対応する駆動ギヤ及びモータ部を付設することにより触覚提示部材の駆動手段を構成した
    ことを特徴とする触覚提示機構。
11. 請求項４に記載した力触覚提示装置において、
    触覚提示部材にギヤ部を形成を付設するとともに、指の被覆部材にはこれに対応する駆動ギヤ及びモータ部を付設することにより触覚提示部材の駆動手段を構成した
    ことを特徴とする力触覚提示装置。

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