JP5317536B2 - 装着型人支援装置 - Google Patents

Description

本発明は装着型人支援装置に係り、特に神経系統が麻痺して筋肉を思うように動作させることができないといった障害を有する被装着者に装着され、身体障害を有する被装着者の動作補助または機能回復補助を行なうよう構成された装着型人支援装置に関する。

例えば、顔面表情麻痺などのように神経系統が麻痺した人、あるいは脳に障害ある高次脳機能障害の人は、自分の筋力を自分の意思でコントロールすることが難しくなっており、外部からの補助があることで障害のある身体の一部を動作させることが可能になる場合がある。

以下、顔面表情麻痺を有する被装着者に対する動作補助または機能回復補助を行なう場合を例に挙げて説明する。顔面表情麻痺とは、顔面表情筋の活動低下による症状のことであり、主な症状としては、顔の右半分または左半分の筋肉が突然動かなくなり、顔の変形（左右非対称のゆがみ）が現れる神経障害である。この顔面表情麻痺は、一時的な麻痺と完全麻痺とがあり、重度の症状になると、口の形が崩れて食べ物を摂取することが難しくなり、口から食べ物が溢れたりすることもある。また、顔面表情麻痺が軽度の場合でも、パニック障害や不安による心的障害の影響が大きくなってうつ症状を招くことが多い。

この種の機能障害を回復するための装置としては、顔面表情麻痺の人の顔に電極を装着し、ビデオ画像に連動して電極に電気的信号を印加することで顔の表情筋に筋力を発生させてビデオ画像を見て浮かぶ感情に合った表情となるように表情筋を動かす訓練（リハビリテーション）を行なわせる装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２３７６４４号公報

しかしながら、上記のような従来の装置は、顔の表情筋に電気信号を印加することで感情に応じた表情筋を動作させて感情に合った表情を表現できるように訓練するものであり、ビデオ画像に応じた感情の変化を正確に推測することが難しく、且つ表情筋を電気的に動作させてもその表情が本人の意思を正確に反映しているのかを判断することが難しかった。

また、顔の表情筋以外の部分（例えば、手の指等の比較的小さい力で動作する箇所）でも、神経系統が麻痺していると、筋肉を覆う皮膚に電極を貼着して電気信号を印加しても筋肉から本人の意思に応じた駆動力を得ることが難しかった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した装着型人支援装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１） 本発明は、一端が被装着者の皮膚の被駆動領域に貼り付けられる線状伝達部材と、
該線状伝達部材の他端に結合され、前記被駆動部分から離間した他の部分に装着される駆動部と、
前記線状伝達部材を前記被装着者の皮膚に貼着させる貼着部材と、
当該被装着者の意思に応じた指令信号を生成する指令信号生成手段と、
該指令信号生成手段から出力された指令信号に基づいて前記駆動部による駆動力を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、駆動力を発生させる際に駆動音を生じない無音方式のアクチュエータであることにより、上記課題を解決するものである。
（２） 本発明は、請求項１に記載の装着型人支援装置であって、
前記線状伝達部材は、断面が微細かつ扁平形状に形成されることにより、上記課題を解決するものである。
（３） 本発明は、請求項１又は２に記載の装着型人支援装置であって、
前記線状伝達部材は、温度に応じた形状に変化する形状記憶合金により形成され、
前記駆動部は、
前記線状伝達部材に連結され、温度に応じた形状に変化する形状記憶合金と、
前記形状記憶合金の温度を調整する温度調整手段と、
からなることにより、上記課題を解決するものである。
（４） 本発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
前記線状伝達部材の一端を前記被装着者の顔の表情筋を覆う皮膚に貼着し、
前記駆動部及び前記制御部を前記被装着者の後頭部に配したことにより、上記課題を解決するものである。
（５） 本発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
前記指令信号生成手段は、前記被装着者の筋肉を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出手段であり、
前記制御部は、前記生体信号検出手段により検出された生体信号に基づき前記被装着者が行なうとする顔の表情に応じた駆動制御信号を生成し、当該駆動制御信号を前記駆動部に印加することにより、上記課題を解決するものである。
（６） 本発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
前記指令信号生成手段は、前記被装着者が操作するコントローラであり、
前記制御部は、前記コントローラからの指令信号に応じた駆動制御信号を生成し、当該駆動制御信号を前記駆動部に印加することにより、上記課題を解決するものである。

本発明によれば、線状伝達部材を被装着者の皮膚に貼着し、当該被装着者の意思に応じて指令信号生成手段から出力された指令信号に基づいて駆動部による駆動力を制御して線状伝達部材を駆動するため、当該被装着者の意思に合った駆動力を被装着者の被駆動部分に伝達して当該被装着者の麻痺した動作を正確に補助することが可能になる。さらに、駆動部が、駆動力を発生させる際に駆動音を生じない無音方式のアクチュエータであるため、被装着者の頭部に装着された場合でも、動作時の不快感を無くすことができる。

また、本発明によれば、被装着者が顔面表情麻痺の場合には、顔の表情筋を覆う皮膚に線状伝達部材の一端を貼着して顔の表情を被装着者の意思に応じて表現することが可能になり、被装着者の感情や意思に合った顔表情の作成を補助することができる。

さらに、本発明によれば、顔面表情麻痺、あるいは高次脳機能障害の人の機能回復訓練（リハビリテーション）を支援することも可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明による装着型人支援装置の一実施例を被装着者に装着した状態を示す図である。以下の本実施例においては、被装着者が顔面の右半分が麻痺した場合を例に挙げて説明する。

顔面表情麻痺及び高次脳機能障害を有する人は、自らの試行錯誤により麻痺していた運動機能を回復させる認知運動療法によって筋肉の動きが徐々に回復することが可能になる。本発明の装着型人支援装置は、強制的に外部から筋肉を動作させるものではなく、被装着者自身の意思に応じて筋肉の動作を補助することで認知運動療法を促進することを目的としている。

図１に示されるように、装着型人支援装置１０は、顔面表情麻痺を有する被装着者２０に装着されて当該被装着者２０の認知運動療法を補助する装置である。装着型人支援装置１０は、一端が被装着者２０の被駆動部分となる皮膚に貼着される線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄと、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの他端に結合され、被駆動部分から離間した他の部分に装着される駆動部４０Ａ〜４０Ｄと、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを被装着者２０の皮膚に貼着させる貼着部材５０と、当該被装着者の意思に応じた指令信号を生成する指令信号生成手段６０と、指令信号生成手段６０から出力された指令信号に基づいて駆動部４０Ａ〜４０Ｄに駆動力制御信号を出力する制御ユニット７０とから構成されている。

制御ユニット７０は、被装着者２０の両耳から後頭部に装着されたフレーム８０に保持されている。フレーム８０は、両端が逆Ｕ字状に曲げられており、めがねのように両耳に掛止されることにより制御ユニット７０を後頭部の後方に保持することが可能になる。

図２は装着型人支援装置１０のシステム構成図である。図２に示されるように、本実施例において、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄは、４本が並列に配されているが、４本に限るものではなく、１本〜３本でも良いし、あるいは、可能であれば５本〜６本を配するようにしても良い。

線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄは、断面形状が扁平（皮膚に当接する側が幅広になる）に形成されており、且つ厚さが髪の毛程度の微細形状（例えば、幅が０．５ｍｍ〜１ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度）に形成されている。そのため、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄは、顔の皮膚表面から大きく突出しないように密着させることが可能になる。

線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの材質として、剛性を有すると共に、腐食しにくいステンレス材またはピアノ線などの金属ワイヤ、あるいは金属ワイヤの外周に炭素繊維で編んだ紐状体を巻き付けた複合材ワイヤなどが用いられる。

また、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄは、夫々樹脂材からなる保護チューブ３２Ａ〜３２Ｄに挿通されており、長手方向に伸縮する中間部分が顔面の皮膚に直接接しないように装着される。保護チューブ３２Ａ〜３２Ｄは、断面形状が線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの断面形状に対応した微細な扁平形状に形成された中空部材からなる。

また、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの一端は、顔面の被駆動部分となる任意の箇所の皮膚表面に粘着テープまたは粘着性ゲルなどからなる貼着部材５０により貼着される。本実施例の場合、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの一端は、顔面の表情筋（詳細は後述する）を覆う皮膚の表面に貼着される。

尚、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄ及び保護チューブ３２Ａ〜３２Ｄは、被装着者２０の皮膚の色と同系色に塗装または着色されており、皮膚と同じ色であるので、外観的に目立たないように装着することが可能である。さらに、被装着者２０の顔及び線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄ及び保護チューブ３２Ａ〜３２Ｄの表面を化粧することで、皮膚と線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄ及び保護チューブ３２Ａ〜３２Ｄとが一体化したように見せることも可能である。

線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの他端は、駆動部４０Ａ〜４０Ｄに連結されている。本実施例の駆動部４０Ａ〜４０Ｄは、夫々形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄと、形状記憶合金の温度を調整する温度調整部４４Ａ〜４４Ｄとからなる。

形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄは、例えば、チタンとニッケルの合金等からなり、変形された形状が温度によって元の形状に戻る性質を有する。また、形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄは、温度に応じて伸縮するコイル状に形成されており、且つある温度（変態点）以下で変形しても、その温度以上に加熱すると元の形状に戻る性質を有するため、冷却されることで縮み方向に変位して線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄに駆動力としての引張り力を伝達し、加温されることで膨張方向に変位して線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを元の形状に復帰させる復元力を伝達することができる。本実施例の駆動部４０Ａ〜４０Ｄは、例えば、１ｃｍの変位量を１Ｈｚで動作させることが可能である。

温度調整部４４Ａ〜４４Ｄは、例えば、２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルティエ効果を利用した板状の熱電変換素子からなる。温度調整部４４Ａ〜４４Ｄは、装着時には、形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄを効率良く加温または冷却するように形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄの近傍に取り付けられる。

この形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄ及び温度調整部４４Ａ〜４４Ｄは、動作音を発生しない無音駆動方式の駆動部であり、特に被装着者２０の頭部に装着されることから、動作時の不快感を無くすためには、動作音が発生しないことが重要である。

また、駆動部４０Ａ〜４０Ｄとしては、上記形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄ、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄ以外の構成のアクチュエータ、例えば、線熱膨張係数の異なる２種類の金属を重ね合わせたバイメタル、あるいは電磁力や静電気、空気圧等を駆動源とするアクチュエータでも駆動音（モータ音や機械的伝達機構の動作音等）を発生しない構成のものであればよい。

図３に示されるように、指令信号生成手段６０は、被装着者２０の顔面神経が集中している耳と顎の間に位置する被検出領域に貼着される生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂを有する。この生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂは、被装着者２０の脳から顔の表情筋に送出された神経伝達信号を生体信号として検出する電極からなり、被装着者２０の顔面の左右対称となる顔面神経信号検出領域（図４参照）に貼着される。従って、被装着者２０が顔の表情を変化させようと思考した場合、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂは、脳から顔の表情筋に伝達された神経伝達信号（生体電位）を検出し、制御ユニット７０に神経伝達信号を出力する。

制御ユニット７０は、データベースが格納された記憶部７２と、指令信号生成手段６０によって検出された神経伝達信号に基づいて駆動制御信号を演算する中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）７４と、中央処理装置７４により演算された各駆動制御信号を温度調整部４４Ａ〜４４Ｄに供給する駆動制御信号出力部７６Ａ〜７６Ｄとを有する。また、制御ユニット７０には、携帯用電源としてのバッテリ９０から電源供給される。

記憶部７２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）よりなり、予め各顔表情に応じた駆動部４０Ａ〜４０Ｄに対する駆動制御信号と駆動制御信号の各値に対応する形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄの変位量（または駆動時間）及び駆動力とが予め登録されたデータベースが格納されている。

中央処理装置７４は、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂによって検出された神経伝達信号に基づいて記憶部７２のデータベースから駆動制御信号を抽出し、当該駆動制御信号を温度調整部４４Ａ〜４４Ｄに供給する。被装着者２０は、顔の表情を変化させようと思考すると、脳から顔の表情筋に神経伝達信号が伝達される。

従って、制御ユニット７０は、脳から顔の表情筋に伝達される神経伝達信号を生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂによって検出されると、この神経伝達信号に応じた駆動制御信号を生成して温度調整部４４Ａ〜４４Ｄに供給する。そのため、当該被装着者２０が思考した表情に応じた駆動力が駆動部４０Ａ〜４０Ｄによって生成され、この駆動力及び変位量が線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの夫々に伝達されて被装着者２０の顔面右半分の表情筋を覆う皮膚が４箇所で駆動される。

ここで、図４を参照して被装着者２０の顔面表情筋について説明する。人の顔面には、多くの表示筋があり、例えば、図４中破線で示されるように、皺眉筋１０１、眼輪筋１０２、小頬骨筋１０３、大頬骨筋１０４、頬筋１０５、笑筋１０６、咬筋１０７、口角下制筋１０８、下唇下制筋１０９、頤筋１１０等がある。

本実施例においては、４本の線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄのうち上側の２本の線状伝達部材３０Ａ，３０Ｂは、夫々小頬骨筋１０３、大頬骨筋１０４に沿うように貼着部材５０により貼着され、小頬骨筋１０３、大頬骨筋１０４を覆う皮膚に端部（被駆動部分）が貼着される。また、下側２本の線状伝達部材３０Ｃ，３０Ｄは、貼着部材５０により咬筋１０７、下唇下制筋１０９を覆う皮膚（被駆動部分）に端部が貼着される。

また、顔面の頤の両側と両耳との間の顔面神経信号検出領域１２０Ａ，１２０Ｂには、顔面神経系統を構成する側頭枝、頬筋枝、頬骨枝、下頤縁枝が集中しており、顔面神経系統を介して送信される神経伝達信号（生体電位）を検出する生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂが貼着される。尚、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂの表面は、被装着者２０の皮膚の色と同系色に塗装または着色されており、皮膚と同じ色であるので、外観的に目立たないように装着することが可能である。さらに、被装着者２０の顔及び生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂの表面を化粧することで、皮膚と生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂとが一体化したように見せることも可能である。

被装着者２０が顔面表情筋を動作させて顔の表情を変化させる場合、顔面神経信号検出領域１２０Ａ，１２０Ｂには脳からの神経伝達信号が伝搬される。また、人間の顔は、左右対称に動作するため、例えば、顔面麻痺している右半分の顔面神経信号検出領域１２０Ａから神経信号が検出されない場合は、正常に動作する左半分の顔面神経信号検出領域１２０Ｂで検出された神経伝達信号を生体信号検出センサ６０Ｂによって検出することができる。従って、制御ユニット７０は、一対の生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂによって検出された左右両側の神経伝達信号のうち何れか一方の神経伝達信号（生体信号）に基づいて駆動制御信号の演算処理を行なうことが可能になる。また、一対の生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂの両方から同程度の神経伝達信号が検出された場合には、両神経信号の平均値を求め、平均値に基づいて駆動制御信号を生成する方法を用いることができる。

図５Ａ〜図５Ｄは顔面表情の代表的な動作（表情）１〜４を模式式的に示す図である。図５Ａ中矢印で示されるように、小頬骨筋１０３による顔面動作は、上口唇を斜め上方に上げる動作（表情）１が行える。すなわち、装着型人支援装置１０の線状伝達部材３０Ａを駆動することで上口唇を斜め上方に上げる動作（表情）が可能になり、あたかも小頬骨筋１０３を動作させた場合と同じ表情を再現できる。

図５Ｂ中矢印で示されるように、大頬骨筋１０４による顔面動作は、口角を斜め上方に上げる動作（表情）が行える。すなわち、装着型人支援装置１０の線状伝達部材３０Ｂを駆動することで口角を斜め上方に上げる動作（表情）２が可能になり、あたかも大頬骨筋１０４を動作させた場合と同じ表情を再現できる。

図５Ｃ中矢印で示されるように、頬筋１０５による顔面動作は、口角を左右方向に広げる動作（表情）が行える。すなわち、装着型人支援装置１０の線状伝達部材３０Ｂ、３０Ｃを駆動することで口角を左右方向に広げる動作（表情）３が可能になり、あたかも頬筋１０５を動作させた場合と同じ表情を再現できる。

図５Ｄ中矢印で示されるように、笑筋１０６による顔面動作は、口角の上部、下部を左右方向に広げる動作（表情）が行える。すなわち、装着型人支援装置１０の線状伝達部材３０Ｃ、３０Ｄを駆動することで口角を左右方向に広げる動作（表情）４が可能になり、あたかも笑筋１０６を動作させた場合と同じ表情を再現できる。

このような顔面表情の各動作は、駆動部４０Ａ〜４０Ｄによる線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの変位量を調整及び組み合わせることで可能になる。また、上記記憶部７２は、各神経伝達信号の検出量と各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの変位量との組み合わせによる顔面表情がデータベースに格納されている。そのため、中央処理装置７４は、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂに検出信号（生体電位）に応じた各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄの変位量及びを演算して駆動部４０Ａ〜４０Ｄへの駆動制御信号を演算する。

ここで、中央処理装置７４が実行する演算処理の手順について図６のフローチャートを参照して説明する。図６のＳ１１において、中央処理装置７４は、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂによって検出された神経伝達信号を読み込む。次のＳ１２では、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂによって検出された神経伝達信号に基づいて被装着者２０が顔面表情をどのように動作させようとしているのかを特定する。本実施例では、記憶部７２に格納されたデータベースから神経伝達信号に応じた顔面表情を選択する。例えば、図５Ａ〜図５Ｄに示すような各顔面表情の中から当該神経伝達信号に応じた顔面表情を選択する。尚、記憶部７２には、予め図５Ａ〜図５Ｄに示すような各顔面表情だけでなく、その他の顔面表情のデータも格納されており、当該被装着者２０の性格（例えば、いつも笑う、あまり笑わない、時々笑う、いつも怒る、あまり怒らない、時々怒る等）に合わせて顔面表情の選択条件（パラメータ）を予め設定することができるようにしてある。

続いて、Ｓ１３では、上記特定された顔面表情を作成するのに動作する表情筋の種別をデータベースから選択する。（例えば、図５Ａに示す上口唇を斜め上方に上げる表情の場合には、小頬骨筋１０３を選択する。）
次のＳ１４では、上記特定された顔面表情を作成する表情筋に対応する各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの変位量を演算またはデータベースより得る。続いて、Ｓ１５に進み、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの変位量に対応する駆動時間（顔面表情動作の持続可能時間、例えば、１秒〜２秒）及び、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄによる形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄに対する温度制御値（目標値）を演算する。尚、顔面表情を大きく動作させる場合（例えば、大笑いする場合）には、駆動時間が長く設定され、温度制御値も大きい値に設定される。また、顔面表情を小さく動作させる場合（例えば、小さく微笑む場合）には、駆動時間が短く設定され、温度制御値も小さい値に設定される。また、上記駆動時間と温度制御値との組み合わせを変化させることでそのときの感情に応じた様々な表情を再現することが可能になる。

次のＳ１６では、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動時間、温度制御値が予め設定された許容値以下か否かを判定する。Ｓ１６において、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動時間、温度制御値が予め設定された許容値以上のときは（ＮＯの場合）、顔面表情筋に無理な力が作用するおそれがあるので、Ｓ１７に進み、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂのうち駆動時間Ｔが予め設定された許容値以上となった線状伝達部材の駆動時間を所定割合（例えば、５％）短縮する。そして、再度、Ｓ１６に戻り、Ｓ１７で修正した駆動時間、温度制御値が予め設定された許容値以下か否かを判定する。

Ｓ１６において、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動時間、温度制御値が全て予め設定された許容値未満のときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ１８に進み、駆動制御信号出力部７６Ａ〜７６Ｄを介して駆動部４０Ａ〜４０Ｄの温度調整部４４Ａ〜４４Ｄに駆動制御信号を出力する。これにより、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄは、形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄを冷却または加熱して形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄの温度を調整して形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄの伸縮動作に伴う駆動力を発生させる。この形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｄによる駆動力は、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂに伝達され、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂが貼着された顔面の皮膚の各部分（被駆動部分）に対して引張り力または押圧力を作用させる。そのため、被装着者２０の顔面表情は、顔面麻痺となった顔面右半分の皮膚が各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂによって駆動され、顔面右半分にも正常に動作する顔面差半分と同様な表情を再現することができる。

次のＳ１９では、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動経過時間がＳ１５で演算された駆動時間に達したか否かをチェックする。Ｓ１９において、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動経過時間が駆動目標時間に達しないとき（ＮＯの場合）、Ｓ２０に進み、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄによる調整温度が温度制御値に達したか否かをチェックする。Ｓ２０において、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄによる調整温度が温度制御値に達しないときは（ＮＯの場合）、上記Ｓ１９に戻り、Ｓ１９，Ｓ２０の処理を繰り返す。

Ｓ１９において、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの駆動経過時間が駆動目標時間に達したとき（ＹＥＳの場合）、あるいはＳ２０において、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄによる調整温度が温度制御値に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２１に進み、温度調整部４４Ａ〜４４Ｄへの駆動制御信号の出力を停止する。この後は、再びＳ１１に戻り、Ｓ１１〜Ｓ２１の制御処理を繰り返す。

このように、装着型人支援装置１０は、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを被装着者２０の皮膚に貼着させ、当該被装着者２０の意思に応じて駆動制御信号を生成し、この駆動制御信号に基づいて駆動部４０による駆動力を制御して各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを駆動するため、当該被装着者２０の意思に合った駆動力を被装着者２０の表情筋に対応する被駆動部分に伝達して当該装着者２０の麻痺した動作（表情）を正確に補助することが可能になる。

すなわち、被装着者が顔面表情麻痺の場合には、顔の表情筋を覆う皮膚に各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂの一端を貼着させて顔の表情を被装着者の意思に応じて表現することが可能になり、被装着者２０の感情や意思に合った顔表情の作成を補助することができる。そのため、顔面表情麻痺、あるいは高次脳機能障害の人の機能回復訓練（リハビリテーション）を支援することも可能になる。

図７Ａ〜図７Ｃは口角付近の動作１〜３を模式的に示す図である。図７Ａに示されるように、線状伝達部材３０Ｃを介して駆動部４０Ｃの引張り力を口角付近に伝達した場合、被装着者２０の口角を側方に広げる動作１（微笑動作）が行える。図７Ｂに示されるように、線状伝達部材３０Ａ，３０Ｂを介して駆動部４０Ａ，４０Ｂの引張り力を口角付近に伝達した場合、被装着者２０の口角を側方及び斜め上方に広げる動作（小さく笑う動作）２が行える。図７Ｃに示されるように、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｃを介して駆動部４０Ａ〜４０Ｃの引張り力を口角付近に伝達した場合、被装着者２０の口角及び頬を側方及び斜め上方に広げる動作（中程度に笑う動作）３が行える。

図８Ａ〜図８Ｃは表情生成動作１〜３を模式的に示す図である。図８Ａに示されるように、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを介して駆動部４０Ａ〜４０Ｄの引張り力を口角の上側及び下側に伝達した場合、被装着者２０の表情は穏やかな表情動作１となる。図８Ｂに示されるように、線状伝達部材３０Ａ，３０Ｃを介して駆動部４０Ａ，４０Ｃの引張り力を頬及び口角の下側に伝達した場合、被装着者２０の表情は頬及び口角を側方に広げる表情動作２となる。図８Ｃに示されるように、線状伝達部材３０Ｂ，３０Ｃの引張り力を口角の上側、下側に伝達した場合、被装着者２０の表情は口角及び頬を斜め上方に持ち上げる表情動作３が行える。

ここで、変形例について説明する。

図９は変形例１を示すシステム構成図である。図９において、前述した図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図９に示されるように、変形例１では、指令信号生成手段６０が手動操作式のコントローラ２００により構成されている。このコントローラ２００としては、棒状の操作部２１０を傾斜させる方向に応じた操作信号を出力するジョイスティック型のコントローラが用いられる。

被装着者２０は、そのときの感情に応じてコントローラ２００上に起立した操作部２１０を周方向（３６０度）の何れかの方向に傾けることで、任意の操作信号を中央処理装置７４に出力することができる。操作部２１０の付け根部分の周囲には、例えば、大笑い、中笑い、微笑、小笑といった文字が表示されており、この表示を目安にして操作することができる。また、コントローラ２００は、操作部２１０が操作されない場合には、中立位置であるので、操作信号を出力しない。

中央処理装置７４では、前述した図６のＳ１１で生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂの検出信号（生体電位）を読み込む代わりにコントローラ２００からの操作信号を読み込むことで、前述した実施例の場合と同様に被装着者２０の意思に応じた顔の表情を作成することが可能になる。従って、上記生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂが神経伝達信号を検出することが難しい場合には、コントローラ２００を被装着者２０自身が手動操作することで被装着者２０の意思に応じた顔面表情を動作補助することが可能になる。

また、コントローラ２００としては、ジョイスティック型のもの限らず、例えば、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄ毎のスライドスイッチを並設したコントロールパネルにより、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄに対応する操作信号を個別に生成することも可能である。

図１０は変形例２の装着状態を示す斜視図である。図１０において、前述した図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図１０に示されるように、変形例２では、手のひらに装着型人支援装置３００を装着する構成であり、被装着者の動作支援、動作教示及び機能回復訓練を行なうものである。

装着型人支援装置３００は、各指（被駆動部分）に沿うように配された線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｅと、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｅの他端に結合され、被駆動部分から離間した他の部分に装着される駆動部４０Ａ〜４０Ｅと、線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｅを被装着者２０の各指の皮膚に貼着させる貼着部材５０と、当該被装着者２０の意思に応じた駆動制御信号を生成する生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂと、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂから出力された指令信号に基づいて駆動部４０Ａ〜４０Ｅによる駆動力を制御する制御ユニット７０とから構成されている。

制御ユニット７０は、被装着者２０の手首に装着されたリストバンド３１０に保持されている。駆動部４０Ａ〜４０Ｅは、夫々形状記憶合金４２Ａ〜４２Ｅと、形状記憶合金の温度を調整する温度調整部４４Ａ〜４４Ｅとからなる。

生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂは、被装着者２０の手首と肘との間に配された腕の皮膚に貼着されている。すなわち、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂは、脳から腕の筋肉に送出された神経伝達信号を生体信号として検出する位置に配されている。従って、被装着者２０が指を動作させようと思考した場合、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂは、脳から腕に伝達された指を動作させる神経伝達信号（生体電位）を検出し、制御ユニット７０に指を動作させる神経伝達信号を出力する。

このように、装着型人支援装置３００は、各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｄを被装着者２０の皮膚に貼着させ、当該被装着者２０の意思に応じて駆動制御信号を生成し、この駆動制御信号に基づいて駆動部４０Ａ〜４０Ｅによる駆動力を制御して各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｅを駆動するため、当該被装着者２０の意思に合った駆動力を被装着者２０の各指に伝達して当該装着者２０の麻痺した指の動作を正確に補助することが可能になる。

そのため、手の各指の神経系統が麻痺している場合でも、装着型人支援装置３００を手に装着することで機能回復動作を効率良く補助することが可能になる。

上記実施例では、顔の表情筋の動作や手の指の動作を補助、あるいは機能回復訓練を行なう場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、これ以外の身体の動作を補助する装置にも本発明を適用できるのは勿論である。

上記実施例において、被装着者２０の顔面右半分が顔面麻痺となった場合を例に挙げて説明したが、顔面差半分が顔面麻痺となった場合にも本発明を適用することが可能であり、あるいは顔面全体が麻痺している場合でも各線状伝達部材３０Ａ〜３０Ｂを顔面の左側
及び右側に配することで、顔面全体が動作するように補助することも可能である。この場合、生体信号検出センサ６０Ａ，６０Ｂにより神経伝達信号を検出できないおそれがあるが、上記手動操作方式のコントローラ２００を操作すれば顔全体の動作補助も可能である。

本発明による装着型人支援装置の一実施例を被装着者に装着した状態を示す図である。 装着型人支援装置１０のシステム構成図である。 被装着者の顔を正面からみた図である。 顔面表情筋の種類を示す図である。 顔面表情の代表的な動作（表情）１を模式式的に示す図である。 顔面表情の代表的な動作（表情）２を模式式的に示す図である。 顔面表情の代表的な動作（表情）３を模式式的に示す図である。 顔面表情の代表的な動作（表情）４を模式式的に示す図である。 中央処理装置７４が実行する演算処理の手順を説明するためのフローチャートである。 口角付近の動作１を模式的に示す図である。 口角付近の動作２を模式的に示す図である。 口角付近の動作３を模式的に示す図である。 表情生成動作１を模式的に示す図である。 表情生成動作２を模式的に示す図である。 表情生成動作３を模式的に示す図である。 変形例１を示すシステム構成図である。 変形例２の装着状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０，３００ 装着型人支援装置
２０ 被装着者
３０Ａ〜３０Ｄ 線状伝達部材
３２Ａ〜３２Ｄ 保護チューブ
４０Ａ〜４０Ｄ 駆動部
４２Ａ〜４２Ｄ 形状記憶合金
４４Ａ〜４４Ｄ 温度調整部
５０ 貼着部材
６０ 指令信号生成手段
６０Ａ，６０Ｂ 生体信号検出センサ
７０ 制御ユニット
７２ 記憶手段
７４ 中央処理装置
７６Ａ〜７６Ｄ 駆動制御信号出力部
８０ フレーム
９０ バッテリ
１０３ 小頬骨筋
１０４ 大頬骨筋
１０６ 笑筋
１０７ 咬筋
１０９ 下唇下制筋
１２０Ａ，１２０Ｂ 顔面神経信号検出領域
２００ コントローラ

Claims (6)

1. 一端が被装着者の皮膚の被駆動領域に貼り付けられる線状伝達部材と、
   該線状伝達部材の他端に結合され、前記被駆動部分から離間した他の部分に装着される駆動部と、
   前記線状伝達部材を前記被装着者の皮膚に貼着させる貼着部材と、
   当該被装着者の意思に応じた指令信号を生成する指令信号生成手段と、
   該指令信号生成手段から出力された指令信号に基づいて前記駆動部による駆動力を制御する制御部と、
   を備え、
   前記駆動部は、駆動力を発生させる際に駆動音を生じない無音方式のアクチュエータであることを特徴とする装着型人支援装置。
2. 請求項１に記載の装着型人支援装置であって、
   前記線状伝達部材は、断面が微細かつ扁平形状に形成されることを特徴とする装着型人支援装置。
3. 請求項１又は２に記載の装着型人支援装置であって、
   前記駆動部は、
   前記線状伝達部材に連結され、温度に応じた形状に変位する形状記憶合金と、
   前記形状記憶合金の温度を調整する温度調整手段と、
   からなることを特徴とする装着型人支援装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
   前記線状伝達部材の一端を前記被装着者の顔の表情筋を覆う皮膚に貼着し、
   前記駆動部及び前記制御部を前記被装着者の後頭部に配したことを特徴とする装着型人支援装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
   前記指令信号生成手段は、前記被装着者の筋肉を動作させるための生体信号を検出する生体信号検出手段であり、
   前記制御部は、前記生体信号検出手段により検出された生体信号に基づき前記被装着者が行なうとする顔の表情に応じた駆動制御信号を生成し、当該駆動制御信号を前記駆動部に印加することを特徴とする装着型人支援装置。
6. 請求項１乃至４の何れかに記載の装着型人支援装置であって、
   前記指令信号生成手段は、前記被装着者が操作するコントローラであり、
   前記制御部は、前記コントローラからの指令信号に応じた駆動制御信号を生成し、当該駆動制御信号を前記駆動部に印加することを特徴とする装着型人支援装置。

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