JPS63246154A - Muscle bundle unit - Google Patents

Muscle bundle unit

Info

Publication number
JPS63246154A
JPS63246154A JP8069387A JP8069387A JPS63246154A JP S63246154 A JPS63246154 A JP S63246154A JP 8069387 A JP8069387 A JP 8069387A JP 8069387 A JP8069387 A JP 8069387A JP S63246154 A JPS63246154 A JP S63246154A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
muscle
signal
stimulation
input
muscle bundle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8069387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康延 半田
星宮 望
尾田 孝
英臣 石部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seisen Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seisen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Seisen Co Ltd filed Critical Nippon Seisen Co Ltd
Priority to JP8069387A priority Critical patent/JPS63246154A/en
Publication of JPS63246154A publication Critical patent/JPS63246154A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Prostheses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生体筋肉の障害、変性によって生じる筋肉運
動障害を再建させるための、形状記憶合金を用いた人工
筋肉を接続によって便宜に形成可能とする筋束ユニット
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention enables convenient formation of artificial muscles using shape memory alloys by connecting them in order to reconstruct muscle movement disorders caused by disorders and degeneration of living muscles. Regarding the muscle fascicle unit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

脳卒中、を髄損傷およびその他の原因によって生じる運
動性麻痺を再建しようとする試みが行われており、とく
に装具、手術によっては再建不可能な重度の運動機能障
害を治療するものとして、麻痺した運動機能を電気刺激
によって再建しようとする機能的電気刺激(Funct
ional electricalstimulati
on :以下FESという)法が、四肢、呼吸筋、躯幹
筋などの運動機能を回復しうるちのとして用いられつつ
ある。なおこのFES法は、麻痺によって生じた筋萎縮
、筋の短縮、筋および関節の拘縮、骨萎縮、筋の痙性な
どに対する治療効果も具えた優れた方法であって、この
方法をさらに発展させ、又汎用化するべ(特開昭59−
160455号、特開昭61−217174号が提案さ
れている。
Attempts are being made to reconstruct motor paralysis caused by stroke, spinal cord injury, and other causes, particularly to treat severe motor dysfunction that cannot be reconstructed with braces or surgery. Functional electrical stimulation (Funct) attempts to reconstruct function through electrical stimulation.
ional electrical stimulus
On (hereinafter referred to as FES) method is being used as a way to restore motor function of the limbs, respiratory muscles, trunk muscles, etc. This FES method is an excellent method that has therapeutic effects on muscle atrophy, muscle shortening, muscle and joint contracture, bone atrophy, muscle spasticity, etc. caused by paralysis, and we hope to further develop this method. , and should be made more general-purpose (Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-
No. 160455 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-217174 have been proposed.

他方、近年、いわゆる形状記憶合金をアクチュエータと
して用いることが行われつつある。形状記憶合金は、オ
ーステナイト相で所定の形状に成形し、これを低温のマ
ルテンサイト相での変形後に加熱すると、マルテンサイ
ト逆変態によって変形し、オーステナイト相で記憶し設
定された形状を回復するものであって、これらの合金の
内、Niを約50at%、残部Tiからなるニチノール
合金が性能に優れたものとして知られている。この合金
のマルテンサイト変態温度は、Nf含有量又は微量の第
3元素の添加などにより調整されうる。なおそのほか、
Cu−Zn、Cu−Al、Cu−Zn−A1.、、Cu
−Al−Ni、、N1−Af金合金ども形状記憶効果を
有することが知られている。
On the other hand, in recent years, so-called shape memory alloys have been increasingly used as actuators. Shape memory alloys are formed into a predetermined shape using an austenite phase, and when this is heated after being deformed in a low-temperature martensite phase, it deforms through martensite reverse transformation and recovers the set shape by memorizing it in the austenite phase. Among these alloys, a nitinol alloy consisting of about 50 at% Ni and the balance Ti is known to have excellent performance. The martensitic transformation temperature of this alloy can be adjusted by adjusting the Nf content or adding a trace amount of a third element. In addition,
Cu-Zn, Cu-Al, Cu-Zn-A1. ,,Cu
-Al-Ni, N1-Af gold alloys are known to have a shape memory effect.

このような形状記憶合金の特性を起用して、リューマチ
様関節炎、パーキンソン病などの疾病の治療、リハビリ
テーションを行うものとして、特開昭59−12905
9号が提案されている。なおさらに関節状部分の屈曲の
ために形状記憶合金を用いるものとして、特開昭59−
102586号公報、特開昭59−93282号公報な
どが提案されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 59-12905 describes the use of such properties of shape memory alloys to treat and rehabilitate diseases such as rheumatoid arthritis and Parkinson's disease.
No. 9 is proposed. Furthermore, as a method using a shape memory alloy for bending the joint-like portion, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-
102586, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-93282, etc. have been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前記特開昭59−160455号公報が
開示するものは、可動の筋機能のある、又は筋機能が比
較的容易に回復しうる筋肉が存在することを前提として
、音声、肩の動きなどの電気、機械的生体信号によって
、FBSを用いて前記筋肉を電気的に制御する再建g置
であって、又特開昭61−217174号も、同様に、
これらの生体信号を演算したうえ前記筋肉を刺激する刺
激パルス列を発生させることを提案としている。
However, what is disclosed in JP-A-59-160455 is based on the premise that there are muscles that have movable muscle function or whose muscle function can be recovered relatively easily, and that the speech, shoulder movement, etc. JP-A No. 61-217174 also discloses a reconstruction device that uses FBS to electrically control the muscles using electrical and mechanical biosignals.
The proposal is to calculate these biological signals and then generate a stimulation pulse train to stimulate the muscles.

このように、これらのf−案はいずれも電気的刺激によ
って収縮しうる筋肉の存在を前提とし、かかる筋肉を動
作するための生体神経障害の解決を意図している。従っ
て、これらは、このような筋肉の存在を前提としたとき
には、多大の優れた効果を奏するとはいえ、末梢神経損
傷、筋の外傷、ポリオなどのを髄前角障害あるいは筋ジ
ストロフィなどの筋疾患等によって、筋自体の機能が損
なわれている場合には、FESによっても機能、しえず
、再建効果を十分には発揮しえないこととなる。
As described above, all of these f-plans assume the existence of muscles that can be contracted by electrical stimulation, and are intended to solve biological neurological disorders for operating such muscles. Therefore, although they have many excellent effects assuming the existence of such muscles, they are effective against peripheral nerve damage, muscle trauma, polio, etc., and muscle diseases such as ventral horn disorders or muscular dystrophy. If the function of the muscle itself is impaired due to disease or the like, even FES will not be able to function properly and will not be able to fully demonstrate its reconstructive effect.

又前記した特開昭59−129059号公報は、関節の
可動方向と逆方向に曲げられた形状を記憶しかつ手袋状
に編成した形状記憶合金部材を用いて、加熱、冷却によ
り手を屈伸させることによって、前記したリューマチ等
の疾病を治療し又はリハビリテーションを行う関節自動
運動装置を開示しており、従ってこのものでも、筋機能
自体が障害された筋肉の回復には通用できない。しかも
この公報のものでは、コンブ握り、鍵握り、トランプ握
りなどの把持動作自体をそれ自体によっては行いうるち
のではない。
In addition, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-129059 discloses a method of bending and stretching a hand by heating and cooling, using a shape memory alloy member knitted into a glove shape that memorizes the shape bent in the direction opposite to the direction of movement of the joint. Accordingly, this patent discloses an automatic joint movement device for treating or rehabilitating diseases such as rheumatism, and therefore, even this device cannot be used to recover muscles whose muscle function itself is impaired. Moreover, the device in this publication does not allow the user to perform grasping operations such as grasping kelp, grasping keys, grasping playing cards, etc. by itself.

又特開昭59−102586号公報、特開昭59−93
282号公報は、いずれも形状記憶合金を用いて、人工
義肢を形成するものにすぎず、従って、その動きが制約
されるなど、人の手足自体等の機能を復元することを意
図したものではない。
Also, JP-A-59-102586, JP-A-59-93
Publication No. 282 merely uses shape memory alloys to form artificial limbs, and is therefore not intended to restore the functions of human limbs themselves, such as restricting their movement. do not have.

このように、前記したいずれの公報も、機能を損じた筋
肉を補い生体運動機能自体を回復することは意図しては
いない。
In this way, none of the above-mentioned publications is intended to compensate for muscles that have lost their function and restore the body's motor function itself.

本発明は、外傷、末梢神経疾患、中枢神経疾患、筋疾患
等によって、機能障害をうけた筋肉とに換し又は併用し
て用いられることにより、筋肉運動機能を再建でき、そ
の可及的な後盾を意図し、重度の筋障害を有する患者に
対して有効な手段となりうる人工筋肉を接゛続によって
便宜に形成しうる筋束ユニットの提供を目的としている
The present invention can be used in place of or in combination with muscles that have suffered functional impairment due to trauma, peripheral nerve disease, central nervous disease, muscle disease, etc., thereby rebuilding muscle motor function and maximizing its effectiveness. The purpose of the present invention is to provide a muscle bundle unit that can be connected to form an artificial muscle that is intended as a back shield and can be an effective means for patients with severe muscle disorders.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、形状記憶合金からなりかつ加熱によって予め
設定された形状に回復する伸縮素子の両端に接続基体を
設ける一方、該接続基体に、前記伸縮素子を加熱する電
流を供電する通電端子と該接続基体を順次結合させうる
接続手段を設けてなる生体運動機能を再建するための筋
束ユニットである。
The present invention provides connection bases at both ends of a stretchable element made of a shape memory alloy and recovers to a preset shape by heating, and a current-carrying terminal for supplying current to the stretchable element to heat the stretchability element. This is a muscle bundle unit for reconstructing a living body's movement function, which is provided with connection means that can sequentially connect connection bases.

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、本発明の筋束ユニット10を接続することに
より形成した人工筋肉である人工筋肉部材1が使用され
た生体運動機能再建装置Aを例示しており、該装置Aは
、生体により生じる生体信号、外部信号が入力信号とし
て入力される入力装WBと、入力装置Bからの制御信号
によって筋肉動作信号を発生させる演算装置Cとを具え
、この演算装置Cを人工筋肉部材1に接続している。
FIG. 1 exemplifies a biological motor function reconstruction device A in which an artificial muscle member 1, which is an artificial muscle formed by connecting muscle bundle units 10 of the present invention, is used. It comprises an input device WB into which generated biological signals and external signals are input as input signals, and a calculation device C which generates muscle movement signals based on control signals from the input device B, and this calculation device C is connected to the artificial muscle member 1. are doing.

人工筋肉部材1は、本例では、筋機能を喪失した第2図
に示す腕撓骨筋aにかえで前腕内に埋設されている。な
お腕撓骨筋aの機能の喪失によって上肢機能が阻害され
ているものとする。さらに、本例では、を髄損傷(C6
四肢麻痺)により第3図に示す掌側骨間筋すなどの手内
筋等への神経インパルスの伝達が阻止され、従ってその
運動が妨げられているものとする。なお支配神経のを髄
での伝導性が確保されている上腕筋、上腕二頭筋、長・
短撓側手根伸筋等は、脳からの神経インパルスによる制
御を受けて随意的に収縮しうるとする。
In this example, the artificial muscle member 1 is embedded in the forearm in place of the brachioradialis muscle a shown in FIG. 2, which has lost its muscle function. It is assumed that upper limb function is inhibited due to loss of function of brachioradialis muscle a. Furthermore, in this example, spinal cord injury (C6
It is assumed that due to quadriplegia), the transmission of nerve impulses to the intramanual muscles such as the palmar interosseous muscles shown in FIG. In addition, the brachialis, biceps brachii, long and
It is assumed that the extensor carpi flexi brevis and other muscles can contract voluntarily under the control of nerve impulses from the brain.

従って、第1図の例では、前記演算装置Cは、前記人工
筋肉部材1とともに、前記を髄の損傷により不動作とな
る前記掌側骨間筋すなどをFESで制御するため、前記
各節に埋設された電極りにも、演算した筋肉動作信号を
伝達しうるごとく接続される。
Therefore, in the example of FIG. 1, the arithmetic unit C uses the FES to control the palmar interosseous muscles and the like, which are inoperable due to damage to the pulp, as well as the artificial muscle member 1. It is also connected to electrodes embedded in the body so that the calculated muscle movement signals can be transmitted.

なお、人工筋肉部材1は、前記筋aの他、機能を損じた
各種の筋肉に夫々置換して用いることもでき、又第4図
に示すごとく、損傷した筋肉と併用して人体の外部で用
いる人工筋肉部材1として形成することもできる。
In addition to muscle a, the artificial muscle member 1 can also be used to replace various muscles that have lost their functions, and as shown in FIG. It can also be formed as an artificial muscle member 1 to be used.

前記のごとく、本例では、人工筋肉部材1は腕撓骨筋a
に1換して用いられ、人体内に埋入されるとともに、第
5図に示すごとく、紡錘状筋として形成され、又上腕骨
Cの外側中程で8始しかつ撓骨dの末端で停止させる。
As mentioned above, in this example, the artificial muscle member 1 is the brachioradialis muscle a.
It is implanted in the human body and is formed as a fusiform muscle, as shown in Figure 5, and begins at the middle of the lateral side of the humerus C and at the end of the radius d. make it stop.

筋束ユニット10は、第5図に示すように、長手方向に
順次接続することにより筋束部材9を形成しており、又
多数本の筋束部材9−を並列した筋原部材2を鍵部材4
A、4B間に架は渡すことにより、前記人工筋肉部材1
を構成している。又腰部材4A、4Bは、骨に固定する
ための結合部分6A、6Bと、該結合部分6A、6Bが
形成される母体8A、8Bとからなり、該母体8A、8
Bには、前記筋原部材2を形成する筋束部材9−・を固
定するための固着手段16 A−116B−・−を設け
ている。
As shown in FIG. 5, the muscle bundle unit 10 forms a muscle bundle member 9 by sequentially connecting them in the longitudinal direction. Part 4
By passing a frame between A and 4B, the artificial muscle member 1
It consists of Further, the waist members 4A, 4B are composed of connecting portions 6A, 6B for fixing to bones, and parent bodies 8A, 8B on which the connecting portions 6A, 6B are formed.
B is provided with fixing means 16A-116B-- for fixing the muscle bundle members 9-- forming the muscle primitive member 2.

筋束ユニット10は、第7図に示すように、形状記憶合
金からなる伸縮素子12の両端に接続基体14A、14
Bを設けている。又接続基体14A、14Bには、前記
伸縮素子12を加熱する電流を通電する通電端子18と
該接続基体14A、14Bを順次結合しうる接続手段2
0A、20Bとを形成している。
As shown in FIG. 7, the muscle bundle unit 10 includes connection bases 14A, 14 at both ends of an elastic element 12 made of a shape memory alloy.
B is provided. Further, the connecting bases 14A, 14B are provided with a connecting means 2 capable of sequentially connecting the connecting bases 14A, 14B with a current-carrying terminal 18 for passing a current to heat the elastic element 12.
0A and 20B are formed.

前記伸縮素子12は、形状記憶合金を用いており、又該
形状記憶合金の線条体13をコイルバネ状に巻回したコ
イル体として形成される。形状記憶合金は、オーステナ
イト相で所定の形状に成形しこれを低温のマルテンサイ
ト相で変形した後、加熱すると、マルテンサイト逆変態
によって変形し、オーステナイト相で記憶し設定された
形状を回復するものであって、該形状記憶合金として、
Niを約50at%、残部Tiからなるニチノール系の
他、Cu−Zn、Cu−A7!、Cu −Z n −A
 1合金など種々なものが利用できる。
The elastic element 12 uses a shape memory alloy, and is formed as a coil body in which a filament body 13 of the shape memory alloy is wound into a coil spring shape. Shape memory alloys are formed into a predetermined shape using an austenite phase, deformed using a low-temperature martensite phase, and then deformed by reverse martensite transformation when heated, and are memorized using the austenite phase to recover the set shape. As the shape memory alloy,
In addition to the nitinol type, which consists of about 50 at% Ni and the balance Ti, Cu-Zn, Cu-A7! , Cu-Zn-A
Various materials such as 1 alloy can be used.

又伸縮素子12は、通常、縮小した状態で所定の形状に
設定されるとともに、マルテンサイト相の領域で引伸ば
して使用され、又加熱によるマルテンサイト逆変態によ
って前記形状を回復する。
Further, the stretchable element 12 is usually set in a predetermined shape in a contracted state, stretched in a martensitic phase region, and restored to its shape by reverse martensitic transformation due to heating.

さらに、伸縮素子12が、人体に埋設する人工筋肉部材
1の筋束ユニット10を形成する本例の場合には、形状
記憶合金は、マルテンサイト逆変態開始温度が41〜4
5°Cの範囲となるように設定する。これによって、人
体への熱害を防止する。
Furthermore, in the case of this example in which the elastic element 12 forms the muscle bundle unit 10 of the artificial muscle member 1 to be embedded in the human body, the shape memory alloy has a martensitic reverse transformation starting temperature of 41 to 4
Set the temperature within the range of 5°C. This prevents heat damage to the human body.

なお人工筋肉部材1の取付部位、構造、形状等によって
、さらには第4図に示す外部取付けの場合など、前記変
態開始温度の範囲を変更できる。
Note that depending on the attachment site, structure, shape, etc. of the artificial muscle member 1, and further in the case of external attachment as shown in FIG. 4, the range of the transformation start temperature can be changed.

なお、形状記憶合金は、ニチノール系のものが、変態精
度、強さにおいて優れており、特に本出願人の一人であ
る日本精線株式会社が特願昭60−260844号、特
願昭61−138495号、特願昭61−142108
号等によって提案した、予めTiなどを線材として形成
したうえ、Niと拡散反応をさせることによってニチノ
ール合金をうる方法により製造される合金が、変態温度
を正しく設定できかつ均質であって、発生力にも優れる
ために、該伸縮素子12として好適に利用できる。
Nitinol-based shape memory alloys are superior in terms of transformation precision and strength, and in particular, Nippon Seisen Co., Ltd., one of the applicants of the present invention, has filed Japanese Patent Application No. 60-260844 and Patent Application No. 61- No. 138495, patent application No. 61-142108
The alloy manufactured by the method proposed by No. 1, et al., in which a Nitinol alloy is obtained by forming Ti or the like as a wire in advance and causing a diffusion reaction with Ni, is able to set the transformation temperature correctly, is homogeneous, and has a high generating force. Since it has excellent properties, it can be suitably used as the elastic element 12.

又これらの合金は、Cu、V、Mo、Cr、AI、Fe
、Coの一種又は数種からなる第3元素を添加すること
によって、変態温度、強さ等を調節しうる。
Also, these alloys include Cu, V, Mo, Cr, AI, Fe.
, Co, or more, the transformation temperature, strength, etc. can be adjusted.

さらに、伸縮素子12は、円筒状に巻回するコイル体の
他、楕円等の長円状にも巻回でき、又四角形、三角形等
、非円形のコイル体としても形成できる。さらに平板状
に巻回することもできる。
Further, the elastic element 12 can be formed into a coil body wound into a cylindrical shape, or into an oval shape such as an ellipse, or a non-circular coil body such as a square shape or a triangle shape. Furthermore, it can also be wound into a flat plate.

又コイル体を形成する線条材13も、円形、楕円等の長
円形に加えて、平板状又は正方形、三角形等の断面非円
形のもめをも用いうる。又伸縮素子10は、第9図に略
示するごとく、形状記憶合金からなる線条材13を折返
し部13aで予め2本に折り返した折り返し線材を用い
ることもでき、このとき、該線条材13.13の各端部
を同一位置に揃えることが可能となる。さらに伸縮素子
12は、第10図に示すごとく、形状記憶合金からなる
大径、小径のコイル体12A、12Bを用いた2重管状
に形成することもでき、又第12図に示すように、中膨
らみの紡錘状、さらには鼓状など、長手方向にコイル径
をかえることもでき、又第13図に示すように、コイル
体以外の、波状に折曲げたもの、第14図に示すように
、コイル体とすることな(弯曲させた棒状の線材13を
採用することもできる。さらに第15図に示すごとく、
形状記憶合金の平板切抜き体を巻回した、いわゆる笥バ
ネ状に形成することもできる。
Further, the wire material 13 forming the coil body may be shaped like a flat plate or have a non-circular cross section such as a square or triangle, in addition to an oval shape such as a circle or an ellipse. Further, as shown schematically in FIG. 9, the stretchable element 10 may be a folded wire material obtained by folding a wire material 13 made of a shape memory alloy into two pieces at a folding portion 13a. It becomes possible to align each end of 13.13 to the same position. Furthermore, as shown in FIG. 10, the elastic element 12 can be formed into a double tube shape using large and small diameter coil bodies 12A and 12B made of shape memory alloy, or as shown in FIG. It is possible to change the diameter of the coil in the longitudinal direction, such as a spindle shape with a bulge in the middle or even a drum shape, and as shown in Figure 13, it is possible to create a coil body that is bent into a wavy shape, as shown in Figure 14. In addition, instead of using a coil body (a curved rod-shaped wire 13 can also be used.Furthermore, as shown in FIG. 15,
It can also be formed in the shape of a so-called bow spring, which is formed by winding a flat plate cutout of a shape memory alloy.

このような伸縮素子12は、前記線条材13の外面に絶
縁層13bを設けている。この絶!i層13bとして、
該伸縮素子12の変形を妨げない、シリコンゴム等のゴ
ム材とともに、特殊の高分子化合物等を用いることがで
き、又絶縁1i13bを形成することによって伸縮素子
12からの電流洩れを防止し、かつ生体に伸縮素子12
が直接接触する場合に生じる危険を抑制している。
In such an elastic element 12, an insulating layer 13b is provided on the outer surface of the filament material 13. This absolute! As the i-layer 13b,
A special polymer compound or the like can be used in addition to a rubber material such as silicone rubber that does not hinder the deformation of the elastic element 12, and also prevents current leakage from the elastic element 12 by forming the insulation 1i13b. Expandable element 12 on the living body
The dangers that arise when there is direct contact are suppressed.

伸縮素子12の両端に設ける前記接続基体14A、14
Bは、本例では、金属、高分子材料、セラミック材料な
どからなるインブラント材料を用いることによって、生
体筋肉と接触した場合の危険を予防している。金属材料
として、Cu合金、Tf金合金不銹鋼等を用いることが
でき、高分子材料としては、ポリエチレン、シリコン、
ダクロン、テフロン等が採用できる。又セラミック材料
としては、アルミナ、アパタイト系、ガラスセラミック
ス、カーボン等を用いうる。
The connection bases 14A, 14 provided at both ends of the elastic element 12
In this example, B uses an implant material made of metal, polymeric material, ceramic material, etc. to prevent danger when it comes into contact with biological muscles. As the metal material, Cu alloy, Tf gold alloy stainless steel, etc. can be used, and as the polymer material, polyethylene, silicon,
Dacron, Teflon, etc. can be used. Further, as the ceramic material, alumina, apatite, glass ceramics, carbon, etc. can be used.

金属、高分子材料のような変形しうる素材を用いる接続
基体14A、14Bは、第7図に示すごとく、伸縮素子
12が取付(面に、該伸縮素子12を嵌入しうる凹溝2
1を設け、該凹溝21の外輪22を中軸23に向は変形
することによって伸縮素子12を固定する。なお金属か
らなる場合には、外輪22を内向きに押圧し変形させる
ことにより、又高分子材料からなるときには熱変形によ
って接合できる。又高分子材料等の成形可能な素材を用
いるときには、伸縮素子12を含んで一体成形によって
固定することができる。又伸縮素子12は、ビス等の適
宜の固定手段によって固定することもでき、さらに第8
図に示すごとく、接続基体14A、14Bにコイル状の
伸縮素子12がなすネジ部と合うネジ状の中軸23Aを
形成することにより、両者をネジ係合させることにより
固定することもできる。なお接続基体14A、14Bが
金属であるときには、ビーム溶接、ロウ付は等によって
溶着することができ、又高分子材料からなるときには、
高周波溶着等により固定することもできる。
As shown in FIG. 7, the connecting bases 14A and 14B, which are made of deformable materials such as metals and polymeric materials, are provided with a recessed groove 2 in which the elastic element 12 can be fitted.
1 is provided, and the elastic element 12 is fixed by deforming the outer ring 22 of the groove 21 toward the center shaft 23. Note that when the outer ring 22 is made of metal, it can be joined by pressing the outer ring 22 inward to deform it, or when it is made of a polymeric material, it can be joined by thermal deformation. Furthermore, when a moldable material such as a polymeric material is used, the elastic element 12 can be included and fixed by integral molding. Further, the expandable element 12 can be fixed by suitable fixing means such as screws, and
As shown in the figure, by forming a threaded center shaft 23A on the connection bases 14A and 14B that fits with the threaded portion formed by the coiled expansion and contraction element 12, it is also possible to fix the two by screwing them together. Note that when the connection bases 14A and 14B are made of metal, they can be welded by beam welding, brazing, etc., and when they are made of polymeric material,
It can also be fixed by high frequency welding or the like.

接続基体14A、14Bからの電流洩れを防止する。こ
のためには、接続基体14A、14Bを、絶縁材料、例
えば高分子材料、セラミック材料等を用いて形成するの
がよい。又金属等の導電材を用いるときには、接続基体
14A、14Bの全外周面に絶縁N(図示せず)を設け
るのがよい。このような絶縁処理は、金属等を用いてと
くに溶着によって伸縮素子12を固定する場合に必要と
なる。さらに前記絶縁1ii13bを有する線条材13
と接する部分には、第8図に示すように、念の為、さら
に絶縁カバー14aによって、前記中軸23A等を被覆
するのもよい。
Prevents current leakage from the connection bases 14A and 14B. For this purpose, it is preferable to form the connection bases 14A and 14B using an insulating material, such as a polymeric material, a ceramic material, or the like. Further, when using a conductive material such as metal, it is preferable to provide an insulation N (not shown) on the entire outer peripheral surface of the connection bases 14A and 14B. Such insulation treatment is necessary when fixing the expandable element 12 using metal or the like, especially by welding. Furthermore, the wire material 13 having the insulation 1ii13b
As shown in FIG. 8, the center shaft 23A and the like may be further covered with an insulating cover 14a, just in case.

又接続基体14A、14Bには、各反対側の対面に、接
続手段20A、20Bを夫々設けている。
Further, the connection bases 14A and 14B are provided with connection means 20A and 20B, respectively, on opposite sides thereof.

接続手段20Aは、本例では、ネジ孔であり、又接続手
段20Bは、該ネジ孔に螺入可能なネジ軸を用いており
、従って、接続手段20A、20Bの接続によって、筋
束ユニット10は長手方向に順次接続でき、又接続によ
って、第11図に示すような筋束部材9を形成できる。
In this example, the connecting means 20A is a screw hole, and the connecting means 20B uses a screw shaft that can be screwed into the screw hole. Therefore, by connecting the connecting means 20A and 20B, the muscle bundle unit 10 can be connected sequentially in the longitudinal direction, and by connecting them can form a muscle bundle member 9 as shown in FIG.

なお接続手段20A、20Bは、第16図に示すように
、横孔20aを設けた突起と、該横孔20aに位置合わ
せできかつ前記横孔20aを通るポル)20cが螺着す
るネジ穴20bを有する突起とにより形成することもで
きる。さらに第17図に示すように、バネ片20dを用
いて接続するもの、さらには、ワンタッチで着脱しうる
いわゆるホース継手状のものなど、両者を接続しうる種
々な構成のものを用いうる。
As shown in FIG. 16, the connecting means 20A and 20B include a protrusion provided with a horizontal hole 20a, and a screw hole 20b into which a hole 20c that can be aligned with the horizontal hole 20a and passes through the horizontal hole 20a is screwed. It can also be formed by a protrusion having a. Furthermore, as shown in FIG. 17, various configurations that can connect the two may be used, such as a connection using a spring piece 20d, and a so-called hose joint-like connection that can be attached and detached with a single touch.

又前記接続基体14A、14Bには、前記伸縮素子12
を加熱する加熱電流を給電する通電端子18.1日を設
けている。伸縮素子12は、本例では、該伸縮素子12
に直接通電することにより生じるジュール熱によって加
熱するものであり(なお加熱用コイルを伸縮素子12に
沿わせて別に設けるのもよい)、従って該伸縮素子12
の端部を、前記凹溝21に通じかつ接続基体14A、1
4Bの側面で開口する窩孔25に挿入される導電材24
を介して、開口に臨ませる。又導孔25の開口端には、
前記演算装置Cからのびる通電コード26の一端に設け
る挿入端子27の嵌入とともに前記伸縮素子12と接続
可能な差し込み穴29を設けている。なお、接続基体1
4A、14Bが導電材からなるときには、挿入端子27
の押入に際しての電流洩れを防ぐ処理を行う。線条材1
3を折返して用いる第9図の場合には、線条材13.1
3を揃えて接続基体14Aから引出すことにより、該引
出し部によって通電端子18.18を形成している。
Further, the connection bases 14A and 14B include the expansion and contraction elements 12.
A current-carrying terminal 18.1 is provided to supply a heating current to heat the. In this example, the elastic element 12 is
It is heated by Joule heat generated by directly applying electricity to the elastic element 12 (a heating coil may also be provided separately along the elastic element 12).
The ends of the connection bases 14A, 1 are connected to the groove 21 and connected to the connection bases 14A, 1.
Conductive material 24 inserted into the hole 25 opened on the side of 4B
through the opening. Moreover, at the open end of the guide hole 25,
An insertion hole 29 into which an insertion terminal 27 provided at one end of the energizing cord 26 extending from the arithmetic unit C can be inserted and which can be connected to the expandable element 12 is provided. In addition, connection base 1
When 4A and 14B are made of conductive material, the insertion terminal 27
Processing is carried out to prevent current leakage during insertion. Wire material 1
In the case of Fig. 9 where 3 is used by folding back the wire material 13.1
3 are aligned and drawn out from the connection base 14A, the drawn-out portions form current-carrying terminals 18.18.

又前記通電コード26は、銅線、カーボン繊維、又はス
テンレス撚線を用い、生体で用いる本例の場合には、テ
フロン被覆等により絶縁したものを用いることにより電
流洩れを防ぐ。
Further, the current-carrying cord 26 is made of copper wire, carbon fiber, or stainless steel stranded wire, and in the case of this example in which it is used in a living body, it is insulated with Teflon coating or the like to prevent current leakage.

本発明の、このような筋束ユニット10は、前記のごと
く、接続手段20A、20Bを用いて接続され、又接続
手段20A、20Bは、骨セメントなどの接着材を用い
てゆるみを防止する一方、接続される接続基体14A、
14Bの通電端子18.18間は、接続コード30を用
いて導通させる。
The muscle bundle unit 10 of the present invention is connected using the connecting means 20A, 20B as described above, and the connecting means 20A, 20B are prevented from loosening by using an adhesive such as bone cement. , a connecting base 14A to be connected,
The connection cord 30 is used to establish conduction between the current-carrying terminals 18 and 18 of 14B.

又第11図に一点鎖線で示すように、各筋束ユニット1
0両端の通電端子18から夫々通電コード26・−・−
・を取出すこともできる。
Moreover, as shown by the dashed line in FIG. 11, each muscle fascicle unit 1
From the energizing terminals 18 at both ends of 0 to the energizing cords 26 - - -
・You can also take it out.

これによって各伸縮素子12に時期を違えて通電するこ
ともでき、又電圧、電流を異ならせて通電することが可
能となる。従って、筋束ユニット10ごとに収縮量、時
期を変化させうるとともに、筋束部−材9における筋束
ユニット10ごとの部分的な変形を可能とする。
This makes it possible to energize each elastic element 12 at different times, and also to energize with different voltages and currents. Therefore, the amount and timing of contraction can be changed for each muscle bundle unit 10, and the muscle bundle member 9 can be partially deformed for each muscle bundle unit 10.

さらに筋束ユニット10は、本例では、人体を構成する
比較的小さな筋肉である例えば第3図に示した掌側骨間
筋すの寸法に合わせて形成される。
Further, in this example, the muscle bundle unit 10 is formed to match the dimensions of, for example, the palmar interosseous muscle shown in FIG. 3, which is a relatively small muscle that constitutes the human body.

従って筋束ユニット10は、その外径が3〜10削程度
、好ましくは3〜6n程度であって、マルテンサイト相
における変形状態では、その長さが約5c!11程度と
なるように設定される。
Therefore, the muscle bundle unit 10 has an outer diameter of about 3 to 10 mm, preferably about 3 to 6 nm, and a length of about 5 cm in the deformed state in the martensitic phase! It is set to be about 11.

なお、加熱に伴う変態による伸縮素子12の縮小ととも
に、筋束ユニット10は、約2.5〜3.51となる。
In addition, as the elastic element 12 shrinks due to transformation accompanying heating, the muscle bundle unit 10 becomes approximately 2.5 to 3.51.

さらに、伸縮素子12の再度の伸長は、拮抗筋の収縮あ
るいは重力による自然伸長により行われる。なお二方向
性の形状記憶合金を用いることもできる。
Further, the stretching element 12 is stretched again by contraction of the antagonist muscles or natural stretching due to gravity. Note that a bidirectional shape memory alloy can also be used.

さらに通常の人の横紋筋に合わせて、単位面積当たりの
発生力が5〜7kg/aa程度となるように設定する。
Further, the force generated per unit area is set to be approximately 5 to 7 kg/aa, in accordance with the striated muscles of a normal person.

このためには、例えば、線径0.65mφ、巻数38で
あって、密着長さ約25m、巻径約6nΦのニチノール
合金を用いたものが、伸長長さ50鶴としたとき、変態
温度41℃前後にて5マルテンサイト逆変態し、そのと
き発生力は約6゜5kg/crrl程度であってしかも
約25鶴程度に回復でき、従って、このようなものが、
−例として伸縮素子12として用いうる。
For this purpose, for example, a wire made of nitinol alloy with a wire diameter of 0.65 mφ and a number of turns of 38, a tight contact length of about 25 m, and a winding diameter of about 6 nφ, and an elongated length of 50 mm, has a transformation temperature of 41 mm. 5 martensite undergoes reverse transformation at around ℃, and at that time, the generated force is about 6.5 kg/crrl and can be recovered to about 25.
- Can be used as a telescopic element 12 by way of example.

かかる筋束ユニット10を用いることにより、その組み
合わせとともに、長さ、太さの異なる種々な筋膜部材2
を形成しうる。又寸法、変態温度等の異なる複数種類の
筋束ユニット10を組合わせて筋束部材9を形成するこ
ともできる。
By using such a muscle bundle unit 10, various fascia members 2 having different lengths and thicknesses can be combined together with the muscle bundle unit 10.
can be formed. Further, the muscle bundle member 9 can be formed by combining a plurality of types of muscle bundle units 10 having different sizes, transformation temperatures, etc.

なお1つの筋束ユニット10によっても筋膜部材2を形
成しうるとともに、前記のごとく長手方向への接続によ
り比較的長い筋束部材9を構成できる。
Note that the fascia member 2 can be formed by one muscle bundle unit 10, and a relatively long muscle bundle member 9 can be constructed by connecting in the longitudinal direction as described above.

W部材4A、4B間には、前記のごとく筋膜部材2を架
は渡しており、又筋膜部材2は、本例では、複数本の筋
束ユニットIOを接続してなる多数本の筋束部材9−を
用いる一方、本例では、前記筋膜部材2の外周面を囲み
かつ前記母体8A、8Bで固定される筋膜部材32を設
けている。
As mentioned above, the fascia member 2 is passed between the W members 4A and 4B, and in this example, the fascia member 2 is composed of a large number of fascia units IO connected to each other. While the bundle member 9- is used, in this example, a fascia member 32 that surrounds the outer peripheral surface of the fascia member 2 and is fixed to the base bodies 8A and 8B is provided.

本発明に係る鍵部材4A、4Bの母体8A18Bは、本
例では、小中の円筒部33に半球状の曲面34を設けた
ブロック状をなし、その曲面34には、各筋束部材9A
、9Bを固定する固着手段16A・−・、16B−・が
球面の中心から回忌円上に等間隔に設けられる。固着手
段16Bは、前記接続手段20Bが螺入しうるネジ孔と
して形成される。又固着手段16Aはネジ孔16A1と
該ネジ孔16A1に螺入するネジ軸16A2とからなり
、該ネジ軸16A2によって前記接続基体14Aを螺着
できる。又反対面には、前記結合部分6A、6Bが取付
けられる。なお接続手段14.A、14Bが、第16図
、第17図に示す構成を具えるか又はホース継手状に形
成されたときには、夫々同様な構成を有する固着手段を
相手方として用いる。
In this example, the base body 8A18B of the key members 4A and 4B according to the present invention has a block shape in which a hemispherical curved surface 34 is provided on a small and medium cylindrical portion 33, and each muscle bundle member 9A is provided on the curved surface 34.
, 9B are provided at equal intervals on the reciprocal circle from the center of the spherical surface. The fixing means 16B is formed as a screw hole into which the connecting means 20B can be screwed. Further, the fixing means 16A includes a screw hole 16A1 and a screw shaft 16A2 that is screwed into the screw hole 16A1, and the connection base 14A can be screwed by the screw shaft 16A2. Further, the coupling portions 6A and 6B are attached to the opposite surface. Note that the connection means 14. When A and 14B have the structure shown in FIGS. 16 and 17 or are formed in the shape of a hose joint, fixing means having the same structure are used as the mating members.

なお母体8A、8Bは、前記接続基体14A、14Bと
同様なインブラント材料を用いて形成でき、又好ましく
は、ハイドロオキシアパタイト(HAP)を用いる。な
お母体8A、8Bは、このようなHAPを、強度が大な
金属等の部材に、スパッター、プラズマ溶射等によって
コーティングすることによっても形成できる。
Note that the base bodies 8A and 8B can be formed using the same implant material as the connection base bodies 14A and 14B, and preferably hydroxyapatite (HAP) is used. Note that the base bodies 8A and 8B can also be formed by coating such a HAP onto a member such as a metal having high strength by sputtering, plasma spraying, or the like.

前記結合部分6A、6Bは、前記母体8A、8Bに接着
、埋入等により固定する多数本の紐状体からなり、又こ
の紐状体は、生体に害がな(かつ強靭な素材、例えばカ
ーボン繊維、アラミド繊維等を用いている。又一方の結
合部分6Aは、母体8Aからなれた位置で一本の紐状体
に結束されている。又他方の結合部分6Bは、前記紐状
体の下端に固定具37を設けている。なお固定具37も
、インブラント材料を用いるとともに、その下端に、ね
じ等の締付具39が通る透孔を具え、前記締付具39に
よって、本例では、撓骨dに固定される。
The connecting portions 6A, 6B are made of a large number of string-like bodies that are fixed to the base bodies 8A, 8B by adhesion, embedding, etc., and these string-like bodies are made of a material that is harmless to living organisms (and made of strong materials, such as Carbon fiber, aramid fiber, etc. are used.One of the bonding portions 6A is bound to a single string-like body at a position apart from the base body 8A.The other bonding portion 6B is tied to the string-like body at a position apart from the base body 8A. A fixture 37 is provided at the lower end of the fixture 37.The fixture 37 is also made of an implant material, and has a through hole at its lower end through which a fastener 39 such as a screw passes. In the example, it is fixed to the radius d.

なお紐状体には、滑り性のよい素材を用いた滑液鞘部材
(図示せず)で被覆することができる。又結合部分6A
は、前記のごとく、上腕骨Cで、他の紐体等を用いる結
わえ付は等によって適宜固定される。
Note that the string-like body can be covered with a synovial sheath member (not shown) made of a material with good slipperiness. Also, the connecting part 6A
As mentioned above, the humerus C is properly fixed by tying with other strings or the like.

なお両端の股部材4A、4Bを、ともに同一の前記結合
部分6A又は結合部分6Bを有するものとして形成する
ことができる。
Note that the crotch members 4A and 4B at both ends can be formed to have the same coupling portion 6A or the same coupling portion 6B.

又前記母体8A、8Bの円筒部33には、その周面に条
溝41を凹設するとともに、該条溝41によって、前記
筋膜部材32を、紐等を用いて結びつける。筋膜部材3
2は、生体になじみのよいシリコンゴム等のゴム材、又
は高分子化合物等を用いるとともに、筋膜部材2の伸縮
を妨げない程度の伸び性を有する弾性体であって、前記
円筒部33への固定によって、その内部を封止する。又
その内部には、シリコンオイルなどの滑液が充填される
。又このような筋膜部材32を用いるときには、前記通
電コード26は、前記母体8A、8Bを、液密に貫通し
て外部に取り出される。
Further, the cylindrical portions 33 of the base bodies 8A, 8B are provided with grooves 41 on their circumferential surfaces, and the fascia members 32 are tied to the grooves 41 using strings or the like. Fascia member 3
2 is an elastic body made of a rubber material such as silicone rubber or a polymer compound that is compatible with the living body, and has extensibility to the extent that it does not hinder the expansion and contraction of the fascia member 2. The interior is sealed by fixing. Moreover, the inside thereof is filled with synovial fluid such as silicone oil. Further, when using such a fascia member 32, the energizing cord 26 is taken out to the outside through liquid-tightly penetrating the base bodies 8A, 8B.

なお母体8A、8Bは、可撓性を有する素材を用いて変
形可能なブロック状体として形成してもよく、又例えば
第18図に示すように、コーン状に紐体を編成した変形
可能なブロック状体をも母体8A、8Bとして用いうる
。第18図の場合においては、前記ブロック状体を形成
する紐体は集合して結合部分6A、6Bをなし又紐体、
筋束部材9が取付けられる円板状の基体8aも、筋束部
材9を接合しうるものであれば、可撓性材を用いて形成
することができる。
Note that the base bodies 8A and 8B may be formed as deformable block-like bodies using a flexible material, or, for example, as shown in FIG. Block-shaped bodies can also be used as the base bodies 8A, 8B. In the case of FIG. 18, the strings forming the block-like body are assembled to form connecting portions 6A, 6B, and the strings,
The disk-shaped base 8a to which the muscle bundle members 9 are attached can also be formed using a flexible material as long as the muscle bundle members 9 can be joined.

第19〜20図は、鍵部材4A、4Bの他の例を示して
いる。
19 and 20 show other examples of the key members 4A and 4B.

第19図は、平板状の母体8A、8Bの向き合う面に筋
束部材9.9を固定する前記と同様な固着手段16A、
16Bを設けるとともに、母体8Aには、該母体8Aか
ら突出するネジ軸6aからなる結合部分6Aが、父母体
8Bには、透孔6bからなる結合部分6Bが設けられ、
前記透孔6bを通るポル)6cによって母体8Bは骨に
固定される。なお母体8A、8Bともネジ軸6a又は透
孔6bを有するごとく形成でき、又ネジ軸6a、透孔6
bは、筋束部材9と直角の他、同じ向き又は斜め等、自
在に設定できる。又第20図は、結合部分6A、6Bが
爪片6dを具え、母体8A、8Bから突出する軸片6e
を用いた場合を示している。軸片6eは、形状記憶合金
からなり、体温よりも低い温度で爪片6dを開いた状態
で形状を設定した上、爪片6dを閉じた状態にて骨の孔
に挿入する一方、挿入による体温への上昇に伴うマルテ
ンサイト逆変態によって爪片6dを開(ことにより固定
する。なお軸片6eは、第20図に一点鎖線で示すよう
に、母体8A、8Bに筋束部材9と直角をなす方向等に
形成することもできる。
FIG. 19 shows a fixing means 16A similar to the above for fixing the muscle bundle member 9.9 to the facing surfaces of the flat base bodies 8A and 8B;
16B, the parent body 8A is provided with a connecting portion 6A consisting of a screw shaft 6a protruding from the parent body 8A, and the parent body 8B is provided with a connecting portion 6B consisting of a through hole 6b.
The base body 8B is fixed to the bone by the holes 6c passing through the through holes 6b. Note that both the base bodies 8A and 8B can be formed to have a screw shaft 6a or a through hole 6b, and also have a screw shaft 6a and a through hole 6.
In addition to being perpendicular to the muscle bundle member 9, b can be freely set such as in the same direction or diagonally. FIG. 20 also shows that the connecting parts 6A, 6B are provided with claw pieces 6d, and the shaft pieces 6e protrude from the base bodies 8A, 8B.
This shows the case where . The shaft piece 6e is made of a shape memory alloy, and after setting the shape with the claw piece 6d open at a temperature lower than body temperature, the shaft piece 6e is inserted into the bone hole with the claw piece 6d closed. The claw piece 6d is opened (and thereby fixed) due to the reverse transformation of martensite as the body temperature rises.The shaft piece 6e is attached to the base bodies 8A and 8B at right angles to the muscle bundle member 9, as shown by the dashed line in FIG. It can also be formed in the direction of.

第21〜25図は、人工筋肉部材1の他の例を示してい
る。
21 to 25 show other examples of the artificial muscle member 1.

第21図に示すものは、板状筋に置換えて用いるもので
あり、その鍵部材4A、4Bはともに長板状の偏平体か
らなる母体8A、8Bの向き合う端面に、筋原部材2を
なす複数本の筋束部材9−・を接続する前記と同様な固
着手段16A・−116B−・・を設けており、該固着
手段16A、16Bによって該筋束部材9を接続できる
。なお骨セメントを用いて同様に固定する。又母体8A
、8Bは他の面に、紐状体からなる結合部分6A・−1
6B・・−を植設する一方、側面には、該母体8A、8
Bを横長に接続するための、例えばネジ軸とネジ孔など
からなる連結手段42A、42Bを設けている。
The one shown in FIG. 21 is used in place of the plate-shaped reinforcement, and the key members 4A and 4B form the reinforcement member 2 on the opposing end surfaces of the base bodies 8A and 8B, both of which are long plate-shaped flat bodies. Fixing means 16A, -116B, etc. similar to those described above are provided for connecting a plurality of muscle bundle members 9-, and the muscle bundle members 9 can be connected by the fixing means 16A, 16B. It is fixed in the same way using bone cement. Also, mother body 8A
, 8B has a connecting portion 6A.-1 made of a string-like body on the other surface.
6B...-, while the mother bodies 8A, 8 are planted on the side.
Connecting means 42A and 42B consisting of, for example, a threaded shaft and a threaded hole are provided for connecting the wires B horizontally.

又第22図は、楕円球体片からなるブロック状の母体8
Aの底面に結合部分6Aを設けた鍵部材4Aを具えると
ともに、その曲面34に設ける前記と同様な固着手段1
6Aによって、該母体8Aと、この母体8Aから距離を
離れて略扇状となる位置に配設した複数個の鍵部材しト
ーとの間に、夫々筋原部材2・・−を配している。なお
筋原部材2−は、前記と同様に、筋束ユニット10を接
続した複数本の筋束部材9−からなり、このような人工
筋肉部材1は、羽状筋と置き換えうる。
Further, FIG. 22 shows a block-shaped matrix 8 made of ellipsoidal pieces.
The key member 4A is provided with a connecting portion 6A on the bottom surface of the key member 4A, and the fixing means 1 similar to the above is provided on the curved surface 34 of the key member 4A.
6A, a muscle element member 2...- is arranged between the base body 8A and a plurality of key members arranged at substantially fan-shaped positions at a distance from the base body 8A. . Note that the myogenic muscle member 2- is composed of a plurality of muscle bundle members 9- to which the muscle bundle units 10 are connected, as described above, and such an artificial muscle member 1 can be replaced with a pinnate muscle.

又第23図は、中間部材44を介在することによって、
二頭筋と置換可能に形成した人工筋肉部材1を例示し、
さらに第26図は、股部材4A、4Aの紐状体からなる
結合部分6A、6Aを互いに結合させ一連とすることに
よって、その左右で伸縮時期を異ならせうる筋肉部1a
、1aを有する2腹筋として採用できる人工筋肉部材1
を示している。
Moreover, FIG. 23 shows that by interposing the intermediate member 44,
An example of an artificial muscle member 1 formed to be replaceable with biceps,
Furthermore, FIG. 26 shows a muscular part 1a that can have different expansion and contraction timing on the left and right sides by connecting connecting parts 6A and 6A made of string-like bodies of the crotch members 4A and 4A to each other and forming a series.
Artificial muscle member 1 that can be used as 2 abdominal muscles having , 1a
It shows.

又第25図は、同様に中間部材44を併用することによ
って、筋原間の適宜の位置に股部を具え、板状筋に置換
して用いうる人工筋肉部材1を示し、人工筋肉部材1は
、夫々筋束ユニット10を接続した筋束部材9・・−を
並列することにより、筋原部材2を形成している。
Further, FIG. 25 shows an artificial muscle member 1 which can be used in place of plate muscles by similarly using an intermediate member 44 to provide a crotch portion at an appropriate position between the myogenic muscles. The muscle fascicle member 2 is formed by arranging muscle fascicle members 9, . . . , each having a muscle fascicle unit 10 connected in parallel.

次に、本発明の筋束ユニット10が用いられる人工筋肉
部材1を使用した前記生体運動機能再建装置Aについて
説明する。
Next, the biomotor function reconstruction device A using the artificial muscle member 1 in which the muscle bundle unit 10 of the present invention is used will be explained.

前記のように、装置Aは入力装置Bと演算装置Cとを具
えている。
As mentioned above, the device A includes an input device B and an arithmetic device C.

前記入力装置Bは、音声入力装置や各種の検知手段を使
って、音声、音響、関節運動及びその他の部位の運動、
呼吸、生体電位(脳波、筋電、生体活動電位)、姿勢、
並びにその他の生体により得られる各種の機械的信号、
電気的信号、音声信号からなる生体信号の内少なくとも
1つの生体信号と、外部操作による外部信号とからなる
入力信号の内少なくとも1つの入力信号が入力される。
The input device B uses a voice input device and various detection means to input voice, sound, joint movement, and other body part movements.
Breathing, biopotential (electroencephalogram, myoelectricity, bioaction potential), posture,
and various mechanical signals obtained by other living organisms,
At least one input signal of at least one biological signal consisting of an electrical signal and an audio signal and an external signal generated by an external operation is input.

なお第1図の例では、音声信号と、肩の筋の筋電信号、
左手で把持する信号発生器からの電気信号を、生体によ
り生じる生体信号として取出しうる。
In the example shown in Figure 1, the audio signal, the myoelectric signal of the shoulder muscles,
An electrical signal from a signal generator held in the left hand can be extracted as a biological signal generated by a living body.

又外部Eからも外部信号を入力するごとく図示されてい
る。又本例では、音声信号と筋電信号との2つの生体信
号を前記入力信号として用いている。
It is also shown as if an external signal is input from the external E. Furthermore, in this example, two biological signals, an audio signal and a myoelectric signal, are used as the input signals.

入力装置Bは、入力信号、本例では生体信号を、ろ波、
整流、積分、周波数−電圧変換等の処理を行い制御信号
を発生する。
Input device B filters and filters an input signal, in this example a biological signal.
It performs processing such as rectification, integration, and frequency-voltage conversion to generate control signals.

又前記演算装置Cは、動作毎の刺激データを記憶部に格
納するとともに、前記制御信号を認識して記憶部に格納
された刺激データを選択し、該刺激データに基づく刺激
パルス列を筋肉動作信号として前記電極D・−・及び人
工筋肉部材1の通電端子18−  に出力できる。
Further, the arithmetic unit C stores stimulation data for each movement in a storage unit, recognizes the control signal, selects stimulation data stored in the storage unit, and generates a stimulation pulse train based on the stimulation data as a muscle movement signal. It can be outputted to the electrodes D and the current-carrying terminal 18- of the artificial muscle member 1 as follows.

前記生体信号は、動作の選択、実行を命令する選択信号
、実行信号の他、動作の量、速さを与える比例信号とし
ても用いられる。例えば音声入力を選択信号として用い
るとともに、動作の開始、保持、再開、中断あるいは変
更などの実行信号も音声入力を用いている。又肩の挙上
の大きさに基づいて変化する肩変位信号は、比例信号と
して用いることができ、又入力装置Bは、生体信号に応
じた制御信号を発生させる。
The biological signals are used not only as selection signals and execution signals that command the selection and execution of movements, but also as proportional signals that give the amount and speed of movements. For example, voice input is used as a selection signal, and also as an execution signal for starting, holding, resuming, interrupting, or changing an operation. Further, the shoulder displacement signal that changes based on the magnitude of shoulder elevation can be used as a proportional signal, and the input device B generates a control signal according to the biological signal.

さらに演算装置Cは、選択信号、動作信号、比例信号に
基づく制御信号が入力することにより、夫々その命令に
対応する刺激パターンを選択しかつ実行命令に従って比
例信号に対応した刺激強度の刺激データを読み出し、刺
激パルス列からなる前記筋肉動作信号を生成し出力する
Further, when control signals based on the selection signal, the operation signal, and the proportional signal are inputted, the arithmetic unit C selects the stimulation pattern corresponding to each command, and outputs stimulation data of the stimulation intensity corresponding to the proportional signal according to the execution command. read out, generate and output the muscle movement signal consisting of a train of stimulation pulses.

例えば、記憶部に格納された、手の把持動作のうち、コ
ツプをつかむ動作の刺激データは、横軸がメモリのアド
レス、縦軸が刺激強度である第27図に示すように、例
えば(a)〜(e)の5チャンネル分の刺激パターンと
して記憶される。なおチャンネル(a)〜(e)は、収
縮させる筋肉の神経刺激出力ラインと人工筋肉部材1の
加熱ラインとを意味している。この刺激パターンは、電
気刺激に対する神経、筋のしきい値、最大刺激強度、形
状   ′記憶合金の特性を測定し、個々の筋の動き及
び組み合わせ刺激による手の協調動作を予め調べて作成
され、0〜!バイト(図示の例では272バイト)のア
ドレスを比例信号に基づく制御信号(A/D入力値)に
よって順次指定する。その結果、そのアドレスに対応す
る各チャンネルの刺激強度が順次呼び出され、電極D、
人工筋肉部材1に印加されることによって目的とする動
作が遂行される。又そのとき、本例では、支配神経のを
髄での伝導性が確保されている上肢の筋肉には、脳から
の命令信号がそのまま印加される。
For example, the stimulation data of the action of grasping the tip among the grasping actions of the hand stored in the storage unit is as shown in FIG. ) to (e) are stored as stimulation patterns for five channels. Note that the channels (a) to (e) mean the nerve stimulation output line of the muscle to be contracted and the heating line of the artificial muscle member 1. This stimulation pattern was created by measuring the nerve and muscle thresholds for electrical stimulation, the maximum stimulation intensity, and the properties of the shape memory alloy, and by examining the movements of individual muscles and the coordinated movements of the hand due to combined stimulation. 0~! Addresses of bytes (272 bytes in the illustrated example) are sequentially designated by a control signal (A/D input value) based on a proportional signal. As a result, the stimulation intensity of each channel corresponding to that address is sequentially recalled, and the
By applying the voltage to the artificial muscle member 1, the desired motion is performed. At that time, in this example, command signals from the brain are directly applied to the muscles of the upper limbs where conductivity of the innervating nerves through the spinal cord is ensured.

例えば第27図において比例信号によるアドレスがAt
の場合には、5チヤンネルの刺激強度■@、Ib、Ic
、0、Oが読み出され、又比例信号が変化してそのアド
レスがA、になると刺激強度O11,、I’ 、、Ia
、0が読み出される。
For example, in FIG. 27, the address by the proportional signal is At
In the case of , the stimulation intensity of 5 channels ■@, Ib, Ic
,0,O is read out, and when the proportional signal changes and its address becomes A, the stimulation intensity O11,,I',,Ia
, 0 are read.

このように、筋肉動作信号が生成され、夫々の電極D、
人工筋肉部材1に印加されるのである。この場合、刺激
強度とは、刺激パルス(電流或いは電圧)の振幅、パル
ス巾又は周波数のことをいう。
In this way, a muscle movement signal is generated and each electrode D,
The voltage is applied to the artificial muscle member 1. In this case, stimulation intensity refers to the amplitude, pulse width, or frequency of the stimulation pulse (current or voltage).

又正常な筋肉は、通常、パルス印加後には、5m秒で動
作を開始するとともに、印加後50m秒で最大強さとな
る。従って、前記筋肉動作信号は、人工筋肉部材1が、
前記正常な筋肉と同様な収縮特性を持つように調整され
る。
In addition, a normal muscle usually starts working 5 msec after the pulse is applied, and reaches its maximum strength 50 msec after the pulse is applied. Therefore, the muscle movement signal causes the artificial muscle member 1 to
It is adjusted to have contractile characteristics similar to the normal muscle.

第28図は演算装置Cのハードウェア構成の一例を示し
、又第29図はその機能ブロック構成を例示している。
FIG. 28 shows an example of the hardware configuration of the arithmetic unit C, and FIG. 29 illustrates its functional block configuration.

51はキーボード、52−1〜52−mと63とはA/
D (アナログ/ディジタル)コンバータ、53は記憶
部、54は中央処理装置、55−1〜55−nと75は
D/A (ディジタル/アナログ)コンバータ、56−
1〜56−nと76はアイソレータ、61はシステム初
期化、62は統御プログラム、64は入力チャンネル・
フラッグ制御、65と74はフラッグ、66は入力デー
タ変換処理、67はデータファイルの選択・セット、6
8はデータファイル、69はデータの読み出し、71は
FES・人工筋肉制御プログラム、72は出力データ変
換処理、73は出力チャンネル・フラッグ制御を示す。
51 is a keyboard, 52-1 to 52-m and 63 are A/
D (analog/digital) converter, 53 is a storage unit, 54 is a central processing unit, 55-1 to 55-n and 75 are D/A (digital/analog) converters, 56-
1 to 56-n and 76 are isolators, 61 is system initialization, 62 is a control program, and 64 is an input channel.
Flag control, 65 and 74 are flags, 66 is input data conversion processing, 67 is data file selection/set, 6
8 is a data file, 69 is a data readout, 71 is an FES/artificial muscle control program, 72 is an output data conversion process, and 73 is an output channel/flag control.

第28図において、記憶部53は、各種のプログラムを
格納する領域53−1、データ操作その他の作業領域5
3−2、第27図に示すような各動作毎の刺激データを
格納する領域53−3.53−4を有する。中央処理装
置54は、キーボード51やA/Dコンバータ52−1
〜52−mなどの入力部と接続され、記憶部53に格納
されたプログラムを実行するマイクロコンピュータであ
って、入力装置Bから送られてきた制御信号を認識して
記憶部53に格納された刺激データを選択・セットし、
比例信号に基づいてその刺激データを読み出して刺激パ
ルス列からなる筋肉動作信号を出力する。この刺激パル
ス列は、D/Aコンバータ55−1〜55−n、アイソ
レータ56−1〜56−nを通して電極D、人工筋肉部
材1に印加される。アイソレータ56−1〜56−nは
、コンデンサ或いはトランスなどからなり、電源からの
洩れ電流が!極を介して生体に印加されるのを防ぐとと
もに、刺激電流或いは電圧から直流成分を除去し、生体
組織と電極界面における電気化学的変化を最小に抑える
In FIG. 28, the storage unit 53 includes an area 53-1 for storing various programs, a work area 5 for data manipulation, etc.
3-2, it has areas 53-3 and 53-4 for storing stimulation data for each movement as shown in FIG. The central processing unit 54 includes a keyboard 51 and an A/D converter 52-1.
A microcomputer that is connected to an input unit such as ~52-m and executes a program stored in the storage unit 53, and recognizes a control signal sent from the input device B and stores it in the storage unit 53. Select and set stimulus data,
The stimulation data is read out based on the proportional signal and a muscle movement signal consisting of a stimulation pulse train is output. This stimulation pulse train is applied to the electrode D and the artificial muscle member 1 through the D/A converters 55-1 to 55-n and the isolators 56-1 to 56-n. The isolators 56-1 to 56-n are composed of capacitors or transformers, and leak current from the power supply! It prevents the stimulation from being applied to the living body through the electrodes, removes the direct current component from the stimulation current or voltage, and minimizes electrochemical changes at the interface between the living tissue and the electrode.

また、中央処理装置54は、内臓したパラレルI10を
介して他のコンピュータと交信し得る機能を具えること
によって、システムのデパックも容易に行えるようにす
る。
Furthermore, the central processing unit 54 has a function of communicating with other computers via the built-in parallel I10, thereby making it easy to depack the system.

又第29図において、演算装置Cは、システム全体を統
御する統御プログラム62と、制御信号に基づいて刺激
パルスを発生させるFES・人工筋肉制御プログラム7
1とを有する。このうち統御プログラム62は、システ
ムの初期化61、キーボードや音声入力装置及びA/D
コンバータなどを介して入力データ変換処理66から読
み込んだ制御信号の認識、振り分け、入力チャンネル・
フラッグ制御64、データファイルの選択・セット67
、出力チャンネル・フラッグ制御73の制御を行うとと
もに、FES・人工筋肉制御プログラム71との相互制
御などを行うものであり、制御信号を認識してデータフ
ァイル68の中から選択命令に基づいて刺激データを選
択・セットし、又フラッグ65.74を開閉制御する。
Further, in FIG. 29, the arithmetic unit C includes a control program 62 that controls the entire system, and an FES/artificial muscle control program 7 that generates stimulation pulses based on control signals.
1. Among these, the control program 62 includes system initialization 61, keyboard, voice input device, A/D
Recognizes and distributes control signals read from the input data conversion process 66 via a converter etc., input channels and
Flag control 64, data file selection/set 67
, controls the output channel/flag control 73, and also performs mutual control with the FES/artificial muscle control program 71, recognizes the control signal, and selects stimulation data from the data file 68 based on a selection command. is selected and set, and also controls the opening and closing of flags 65 and 74.

これに対してFES・人工筋肉制御プログラム71は、
データ読み出し69、出力データ変換処理72の制御を
行い、選択・セットされた刺激データの比例信号に基づ
く読み出し処理、読み出した刺激データを基に刺激パル
ス列を生成しD/Aコンバータへ出力する処理を行うも
のである。夫々フラッグ65.74は、その開閉によっ
て比例信号及び筋肉動作信号の入出力を制御するもので
あり、入力チャンネル・フラッグ制御64及び出力チャ
ンネル・フラッグ制御73は、選択命令や実行命令に基
づく統御プログラム62の制御の下でフラッグ65.7
4の開閉を制御するものである。又入力データ変換処理
66は、A/Dコンバータ63を通して入力された制御
信号をプログラムの読み取れる信号に変換処理するもの
であり、出力データ変換処理72は、刺激データから読
み出されたデータをD/Aコンバータ75、アイソレー
タ76を通して電極D、人工筋肉部材1に印加する刺激
パルス列に変換処理するものである。
On the other hand, the FES/artificial muscle control program 71 is
Controls data readout 69 and output data conversion processing 72, performs readout processing based on the proportional signal of the selected/set stimulation data, and processing that generates a stimulation pulse train based on the read stimulation data and outputs it to the D/A converter. It is something to do. The flags 65 and 74 respectively control the input and output of proportional signals and muscle movement signals by opening and closing them, and the input channel flag control 64 and the output channel flag control 73 control the control program based on selection commands and execution commands. flag 65.7 under the control of 62
This controls the opening and closing of 4. The input data conversion process 66 converts the control signal input through the A/D converter 63 into a signal that can be read by the program, and the output data conversion process 72 converts the data read from the stimulation data into a D/D converter. This is converted into a stimulation pulse train that is applied to the electrode D and the artificial muscle member 1 through the A converter 75 and the isolator 76.

データファイル68は、第27図に示すような動作毎の
刺激データを格納したファイルであり、データファイル
の選択・セット67は、動作選択命令に基づく統御プロ
グラム62の制御の下でデータファイル68から所望の
刺激データを選択してワークエリアにセットするもので
ある。データ読み出し69は、比例信号や保持命令(動
作の中途でその状態を保持するような命令)に基づきワ
ークエリアにセットされた刺激データを所定のアドレス
に従って読み出すものである。
The data file 68 is a file that stores stimulation data for each motion as shown in FIG. Desired stimulation data is selected and set in the work area. Data readout 69 is for reading stimulation data set in the work area based on a proportional signal or a hold command (a command to hold the state in the middle of an operation) according to a predetermined address.

次に、本実施例の作用を、代表的なコツプを握る動作(
cylindrical grasp動作)、母指指腹
と示指側腹の間に物を挟む動作(key grip動作
)、及びトランプを持つ動作(parallel ex
tensiongrip動作)を行う場合を例にとり説
明する。
Next, we will explain the action of this embodiment using a typical gripping motion (
cylindrical grasp motion), motion of holding an object between the pad of the thumb and the pad of the index finger (key grip motion), and motion of holding a playing card (parallel ex
A case will be explained taking as an example a case where a tension grip operation is performed.

生体信号としては、前記のごと(音声信号と肩変位信号
とを用いる。又前者で刺激データファイルの選択・実行
命令を与え、後者で手の開閉動作の比例制御を行わせる
ために「コツプJ  (cylindrical gr
asp ) 、rカギJ (key grip)、「ト
ランプJ (parallel extension 
grip)などの音声信号を動作選択命令として、「ス
タート」、「ヨシ」、「ヤメ」、「ヘンコラ」などの音
声信号を実行命令として予め登録した。これらの入力装
置としては、周知の市販された音声入力装置、変位セン
サを用いればよい。これらの入力装置Bは、第28図で
はその他の制御信号入力端子やA/Dコンバータ52−
1〜52−mに接続され、第29図ではA/Dコンバー
タ63の入力側に接続される。
As the biological signals, we use the above-mentioned audio signals and shoulder displacement signals.The former gives commands to select and execute stimulation data files, and the latter performs proportional control of the opening and closing of the hand. (cylindrical gr
asp), r key grip, ``Trump J'' (parallel extension)
A sound signal such as "grip" was registered in advance as an operation selection command, and a sound signal such as "start", "yoshi", "yame", or "henkora" was registered in advance as an execution command. As these input devices, well-known commercially available voice input devices and displacement sensors may be used. These input devices B are connected to other control signal input terminals and A/D converter 52- in FIG.
1 to 52-m, and in FIG. 29, it is connected to the input side of the A/D converter 63.

そして第28図に示す記憶部53の領域53−3〜53
−4 (第29図ではデータファイル68)には上記3
種類の把持動作のための刺激データが夫々格納される。
And areas 53-3 to 53 of the storage section 53 shown in FIG.
-4 (data file 68 in Figure 29) contains the above 3
Stimulus data for each type of grasping motion is stored.

刺激強度のデータは、刺激パルス電圧の振幅に変換され
、また刺激パルスのパルス中はQ、 2m5ec、刺激
パルスの周波数は20Hzに設定される。また各音声信
号は、予め所定の音声の大きさにより登録される。
The stimulation intensity data is converted to the amplitude of the stimulation pulse voltage, and Q during the stimulation pulse pulse is set to 2m5ec, and the stimulation pulse frequency is set to 20Hz. Further, each audio signal is registered in advance according to a predetermined audio volume.

■ まずはじめにコツプを握る動作を選択するために、
「コツプ」を音声で入力すると、その音声信号はA/D
コンバータ63、フラッグ65、入力データ変換処理6
6を通して統御プログラム62に読み込まれる。統御プ
ログラム62は、制御信号が予め登録された動作選択命
令の「コンブ」であることを認識すると、データファイ
ルの選択・セット67を制御してデータファイル68か
ら「コツプ」に対応する刺激データを選択しワークエリ
アにセットする。この際統御プログラム62は、出力チ
ャンネル・フラッグ制御73を介してフラッグ74をオ
フにし不必要な出力が生じないようにする。そして、次
に実行命令信号が入力されるのを待つ。
■ First of all, in order to select the action of grasping the tip,
When you input "kotup" by voice, the audio signal is sent to the A/D.
Converter 63, flag 65, input data conversion processing 6
6 into the control program 62. When the control program 62 recognizes that the control signal is the pre-registered motion selection command "Konbu", it controls the data file selection/set 67 and extracts the stimulation data corresponding to "Kotsupu" from the data file 68. Select it and set it in the work area. At this time, the control program 62 turns off the flag 74 via the output channel flag control 73 to prevent unnecessary output from occurring. Then, it waits for the next execution command signal to be input.

■ 次いで、「スタート」を音声で入力すると、その音
声信号による制御信号も同様にA/Dコンバータ63、
フラッグ65、入力データ変換処理66を通して、統御
プログラム62に読み込まれる。統御プログラム62は
、制御■信号が予め登録された実行命令の「スタート」
であることを認識すると、FES・人工筋肉制御プログ
ラム71を動作させるとともに入力チャンネル・フラッ
グ制御64を制御して比例信号のチャンネルのフラッグ
をオンにし、出力チャンネル・フラッグ制御73を制御
して選択された動作に対応するチャンネルのフラッグ7
4をオンにする。
■ Next, when "start" is inputted by voice, the control signal based on the voice signal is also sent to the A/D converter 63,
The data is read into the control program 62 through a flag 65 and an input data conversion process 66. The control program 62 executes a "start" execution command in which a control signal is registered in advance.
When it recognizes that it is, it operates the FES/artificial muscle control program 71, controls the input channel/flag control 64 to turn on the flag of the proportional signal channel, and controls the output channel/flag control 73 to select the selected signal. Flag 7 of the channel corresponding to the operation
Turn on 4.

■ FES・人工筋肉制御プログラム71は、比例信号
のチャンネルのフラッグがオンになったことにより、比
例信号を読み込む。
- The FES/artificial muscle control program 71 reads the proportional signal when the proportional signal channel flag is turned on.

■ FES・人工筋肉制御プログラム71は、比例信号
による読み出し、出力データ変換処理72、フラッグ7
4、D/Aコンバータ75、アイソレータ76を通して
刺激パルス列を出力する0例えば肩の変位センサからの
比例信号により刺激データのアドレスを指定するように
した場合には、肩の挙上に伴ってその比例信号に基づく
アドレス値を小さくすることにより手を開いてコツプを
手中に納めるようにし、次いで肩を徐々に王制させたと
きはその比例信号に基づくアドレス値を徐々に大きくす
ることによってコツプが把持されるような刺激強度のデ
ータが読み出されるようにすればよい。
■ The FES/artificial muscle control program 71 includes readout using proportional signals, output data conversion processing 72, and flag 7.
4. Output a stimulation pulse train through the D/A converter 75 and isolator 76. For example, if the address of the stimulation data is specified by a proportional signal from a shoulder displacement sensor, the proportional signal will change as the shoulder lifts. By decreasing the address value based on the signal, the hand is opened and the tip is held in the hand, and when the shoulder is gradually tightened, the tip is grasped by gradually increasing the address value based on the proportional signal. What is necessary is to read out the data of the stimulation intensity.

■ 適度の把持力が得られた時点で「ヨシ」を音声で入
力すると、その音声入力信号による制御信号も同様にA
/Dコンバータ63、フラッグ65、入力データ変換処
理66を通して、統御プログラム62に読み込まれる。
■ When a suitable gripping force is obtained, if you input "Yoshi" by voice, the control signal from that voice input signal will also change to A.
The data is read into the control program 62 through the /D converter 63, the flag 65, and the input data conversion process 66.

統御プログラム62により制御信号が予め登録された実
行命令の「ヨシ」であることを認識すると、その比例信
号でのアドレスを指定したままとする。この保持機能に
より肩の位置とは無関係にコツプの把持状態を持続する
ことができ、次の水飲み動作などもし易くなる。
When the control program 62 recognizes that the control signal is an execution command registered in advance, the address specified by the proportional signal remains specified. This holding function makes it possible to maintain the grip on the cup regardless of the position of the shoulder, making it easier to perform the next drinking operation.

■ 保持状態を解除する場合には、再び「スタート」を
音声で入力すると、比例信号が保持直前の値に一致した
ことを条件に再び上記■以降の動作に戻る。従って肩の
変位により把持力の強弱を調整するとこができる。
■ To cancel the holding state, input "start" again by voice, and on condition that the proportional signal matches the value immediately before being held, the operation returns to the steps from (1) onwards. Therefore, the strength of the gripping force can be adjusted by changing the shoulder displacement.

このように、統御プログラム62は、常に入力データ変
換処理66を通して制御信号を読み込んで認識処理を行
っている。従って、上記のほか、「ヤメ」を音声で入力
すると、統御プログラム62は、入力チャンネル・フラ
ッグ制御64を制御して比例信号のチャンネルのフラッ
グをオフにし、出力チャンネル・フラッグ制?1173
を制御して選択された動作に対応するチャンネルのフラ
ッグ74をオフにして刺激状態を停止させる。又「ヘン
コラ」を音声で入力すると、統御プログラム62は、そ
れまでの動作を保持して次の動作選択命令を待つ、動作
選択命令による動作の変更(刺激デ−夕の変更)モード
になる。
In this way, the control program 62 always reads control signals through the input data conversion process 66 and performs recognition processing. Therefore, in addition to the above, when "Yame" is input by voice, the control program 62 controls the input channel flag control 64 to turn off the flag of the proportional signal channel, and selects the output channel flag system? 1173
is controlled to turn off the flag 74 of the channel corresponding to the selected operation to stop the stimulation state. Furthermore, when "Henkora" is inputted by voice, the control program 62 enters a mode for changing the motion (changing the stimulation data) according to the motion selection command, in which the previous motion is held and the next motion selection command is waited for.

他方、FES・人工筋肉制御プログラム71は、入力デ
ータ変換処理66を通して比例信号を読み込んでその信
号の値を基にしたアドレスにより刺激データを読み出し
刺激パルス列からなる筋肉動作信号を生成する制御を行
っており、アドレスを指定する比例信号は複数でもよい
、この場合、各比例信号によって制御されるチャンネル
を予めFES・人工筋肉制御プログラム71の入力処理
操作によって指定することにより、独立した複数の動作
が遂行されるようにしてもよい。即ち記憶部に記憶させ
る刺激データの内容によって、上肢、下肢、躯幹などあ
らゆる運動麻痺した部位を、個々独立して或いは協調的
に人工筋肉部材1とともに制御することが可能である。
On the other hand, the FES/artificial muscle control program 71 reads the proportional signal through the input data conversion process 66, reads stimulation data using an address based on the value of the signal, and performs control to generate a muscle movement signal consisting of a stimulation pulse train. In this case, the channel controlled by each proportional signal can be designated in advance by the input processing operation of the FES/artificial muscle control program 71, so that multiple independent operations can be performed. It is also possible to do so. That is, depending on the contents of the stimulation data stored in the storage section, it is possible to control all motor paralyzed parts such as upper limbs, lower limbs, and trunk, individually or cooperatively together with the artificial muscle member 1.

この場合において、制御する部位が増えることに対して
は、A/Dコンバータ及びD/Aコンバータの数を増や
し、記憶容量を大きくすればよい。さらにまた、制御用
コンピュータの端末として接続することによってさらに
機能を拡張することも可能である。また刺激データを格
納する記憶部は、取り外しが容易なROMを使うことに
より、目的に応じて変更することができる。また磁気カ
ードに記憶させてもよい。この際、磁気カードへのデー
タの書き込みは、他のコンピュータによって行ってもよ
い。なお入力信号として、例えば医師、理学療法師など
が、ジョイスティック、スイッチ等を外部操作すること
により生じる、人工筋肉部材を取付けた患者本人からの
生体信号以外の外部信号を用いることもできる。このよ
うな外部信号によって関節可動域の設定、運動速度、力
を調整したりリハビリテーション訓練を行うこともでき
る。
In this case, if the number of parts to be controlled increases, the number of A/D converters and D/A converters may be increased to increase the storage capacity. Furthermore, the functions can be further expanded by connecting it as a terminal of a control computer. Furthermore, the storage section that stores the stimulation data can be changed according to the purpose by using a ROM that is easy to remove. Alternatively, the information may be stored on a magnetic card. At this time, data may be written to the magnetic card by another computer. Note that an external signal other than a biological signal from the patient to whom the artificial muscle member is attached, which is generated by a doctor, physical therapist, etc., operating a joystick, switch, etc. externally can also be used as the input signal. Such external signals can be used to set joint range of motion, adjust movement speed, force, and perform rehabilitation training.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように本発明の筋束ユニットは、形状記憶合金から
なる伸縮素子の両端に、順次結合させるための接続手段
と伸縮素子加熱用の通電端子とを具える接続基体を設け
ているため、筋束ユニットの接続によって自在の長さ、
太さの人工筋肉を形成することが可能となる。又伸縮素
子として形状記憶合金を用いているため、構造が簡易で
あり、耐久性に優れるとともに精度のよい制御が可能と
なる。又筋束ユニットには夫々通電端子を具えており、
従って複数個の筋束ユニットが接続された人工筋肉にお
いては、個々のユニットに時期を異ならせ、又は異なる
値の電流等を通電することによって部分的に異なる収縮
をさせることができ、筋肉動作の制御精度を向上する。
In this way, the muscle bundle unit of the present invention is provided with a connecting base provided at both ends of the elastic element made of a shape memory alloy with connection means for sequentially connecting the elastic element and a current-carrying terminal for heating the elastic element. Flexible length by connecting bundle units.
It becomes possible to form artificial muscles with a certain thickness. In addition, since a shape memory alloy is used as the elastic element, the structure is simple, excellent in durability, and accurate control is possible. In addition, each muscle bundle unit is equipped with an energizing terminal,
Therefore, in an artificial muscle in which multiple muscle fascicle units are connected, it is possible to cause the individual units to contract at different times or to contract in different ways by applying current of different values to the individual units, thereby controlling muscle movement. Improve control accuracy.

又異なる特性の筋束ユニットを接続することにより、生
体筋肉に比較的近い収縮特性の人工筋肉をうろこともで
きる。
Furthermore, by connecting muscle bundle units with different characteristics, it is possible to create an artificial muscle whose contraction characteristics are relatively similar to those of a biological muscle.

さらにこのような筋束ユニットを用いた人工筋肉を、生
体により生じる機械的、電気的、音声等の生体信号又は
外部信号を入力信号として人力しかつ制御信号を発生す
る入力装置と、前記制御信号とを具える生体運動機能再
建装置の前記演算装置に接続したときには、患者に残存
する関節運動、呼吸、姿勢などの機械的、生体信号、筋
電、脳波などの電気的生体信号、音声などの生体信号又
は外部信号を用いて、麻痺した運動機能の再建が可能と
なり1,0者の生活環境を向上し、また社会復帰をも可
能とするなど多くの効果を奏しうる。
Furthermore, an input device for manually controlling the artificial muscle using such a muscle bundle unit by using biological signals such as mechanical, electrical, audio, etc. generated by a living body or external signals as an input signal and generating a control signal, and an input device for generating a control signal; When connected to the arithmetic unit of the biological motor function reconstruction device comprising Using biological signals or external signals, it is possible to reconstruct paralyzed motor functions, improving the living environment of people with disabilities, and making it possible for them to return to society.

なお本発明の筋束ユニットは、生体用の他、人工義肢、
産業用ロボット等の直線動するアクチェータとしても利
用しうる。
The muscle bundle unit of the present invention can be used not only for living organisms but also for artificial limbs,
It can also be used as a linear actuator for industrial robots, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の鍵部材が用いられる人工筋肉部材の一
使用状態を示す線図、第2図は人工筋肉部材の取付場所
を例示する解剖図、第3図は手の深層を示す解剖図、第
4図は外部に人工筋肉部材を取付けた場合を例示する正
面図、第5図は本発明の一実施例を用いた人工筋肉部材
を例示する断面図、第6図はその分解斜視図、第7図は
筋束ユニットを例示する一部を破断した正面図、第8図
は伸縮素子と接続基体との他の取付例を示す断面図、第
9.10図は他の筋束ユニットを例示する一部を破断し
た正面図、第11図は筋束部材を例示する正面図、第1
2〜15図は他の筋束ユニットを例示する正面図、第1
6図は他の接続手段を例示する斜視図、第17図は他の
接続手段を例示する正面図、第18〜20図は他の実施
例を示す斜視図、第21〜23図は他の人工筋肉部材を
例示する斜視図、第24.25図はさらに他の人工筋肉
部材を例示する正面図、第26図は生体運動機能再建装
置の一例を示す線図、第27図は筋肉動作信号を例示す
る線図、第28.29図は演算装置を例示する線図であ
る。 l−・−人工筋肉部材、 2−・−筋原部材、4A、4
B・−脚部材、   6A、6B−・−・結合部分、8
A、8B・・−・母体、   9 A 、 9 B−筋
束部材、10・−筋束ユニット、    12−伸縮素
子、13・・−・線状材、 14A、14B−・−接続
基体、16A、16 B−固着手段、 18−・−通電
端子2OA、20B・−・−接続手段、 26−通電コード、 A−生体運動機能再建装置、B 
−人力装置、  C−・演算装置、 D−・・電極。 特許出願人    半  1)  康  延星  宮 
       望 日 本 精 線 株式会社 代理人 弁理士  苗  村      正第3図 m8図 第17図 第15図 第16図 s18図 第19図 @20図 第21図 !$22図 第23図 第24図 第25図 $27図
Fig. 1 is a line diagram showing one state of use of an artificial muscle member in which the key member of the present invention is used, Fig. 2 is an anatomical diagram illustrating the attachment location of the artificial muscle member, and Fig. 3 is an anatomical diagram showing the deep layers of the hand. 4 is a front view illustrating the case where an artificial muscle member is attached to the outside, FIG. 5 is a sectional view illustrating an artificial muscle member using an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exploded perspective view thereof. Fig. 7 is a partially cutaway front view illustrating a muscle bundle unit, Fig. 8 is a sectional view showing another example of attachment of the elastic element and the connection base, and Figs. 9 and 10 are views of other muscle bundles. FIG. 11 is a partially cutaway front view illustrating the unit; FIG. 11 is a front view illustrating the muscle bundle member;
2 to 15 are front views illustrating other muscle fascicle units, the first
6 is a perspective view illustrating another connecting means, FIG. 17 is a front view illustrating another connecting means, FIGS. 18-20 are perspective views illustrating other embodiments, and FIGS. 21-23 are other connecting means. 24 and 25 are front views illustrating another artificial muscle member, FIG. 26 is a line diagram illustrating an example of a biological movement function reconstruction device, and FIG. 27 is a muscle movement signal Figures 28 and 29 are diagrams illustrating an arithmetic unit. l--Artificial muscle member, 2-- Muscle original member, 4A, 4
B.-Leg member, 6A, 6B--Connection part, 8
A, 8B...Main body, 9A, 9B-Muscle bundle member, 10-Muscle bundle unit, 12-Stretchable element, 13...Wire material, 14A, 14B--Connection base, 16A , 16 B-fixing means, 18-- energizing terminal 2OA, 20B...- connecting means, 26- energizing cord, A- biomotor function reconstruction device, B
-Human power device, C-・Arithmetic device, D-・・Electrode. Patent Applicant Half 1) Kang Yansei Gung
Mochi Nippon Seisen Co., Ltd. Agent Patent Attorney Tadashi Naemura Figure 3, M8, Figure 17, Figure 15, Figure 16, S18, Figure 19 @ 20, Figure 21! Figure $22 Figure 23 Figure 24 Figure 25 Figure $27

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)形状記憶合金からなりかつ加熱によって予め設定
された形状に回復する伸縮素子の両端に接続基体を設け
る一方、該接続基体に、前記伸縮素子を加熱する電流を
供電する通電端子と該接続基体を順次結合させうる接続
手段を設けてなる生体運動機能を再建するための筋束ユ
ニット。
(1) A connecting base is provided at both ends of a stretchable element made of a shape memory alloy and recovers to a predetermined shape by heating, and a current-carrying terminal for supplying current to heat the stretchable element is connected to the connecting base. A muscle bundle unit for reconstructing biological movement function, which is provided with connection means for sequentially connecting base bodies.
(2)前記伸縮素子はコイルバネ状をなすことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の筋束ユニット。
(2) The muscle bundle unit according to claim 1, wherein the elastic element has a coil spring shape.
(3)前記接続手段は、接続基体に設けるネジ穴である
特許請求の範囲第1又は第2項記載の筋束ユニット。
(3) The muscle bundle unit according to claim 1 or 2, wherein the connection means is a screw hole provided in the connection base.
(4)前記接続手段は、接続基体に設けるネジ軸である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載の
筋束ユニット。
(4) The muscle bundle unit according to claim 1 or 2, wherein the connecting means is a threaded shaft provided on the connecting base.
JP8069387A 1987-03-31 1987-03-31 Muscle bundle unit Pending JPS63246154A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8069387A JPS63246154A (en) 1987-03-31 1987-03-31 Muscle bundle unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8069387A JPS63246154A (en) 1987-03-31 1987-03-31 Muscle bundle unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63246154A true JPS63246154A (en) 1988-10-13

Family

ID=13725410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8069387A Pending JPS63246154A (en) 1987-03-31 1987-03-31 Muscle bundle unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63246154A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001286519A (en) * 2000-04-06 2001-10-16 Seiko Epson Corp Body-attached type muscular strength auxiliary device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001286519A (en) * 2000-04-06 2001-10-16 Seiko Epson Corp Body-attached type muscular strength auxiliary device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KEITH et al. Functional neuromuscular stimulation neuroprostheses for the tetraplegic hand
Keith et al. Tendon transfers and functional electrical stimulation for restoration of hand function in spinal cord injury
Micera et al. Hybrid bionic systems for the replacement of hand function
EP1549263B1 (en) Movement facilitation device
Peckham et al. Restoration of functional control by electrical stimulation in the upper extremity of the quadriplegic patient.
Williams III Progress on stabilizing and controlling powered upper-limb prostheses
WO1998042405A1 (en) Voice activated locomotor device and method of use
HU214425B (en) Device for stimulating, activating the operation of the hand
Heckathorne et al. Cineplasty as a control input for externally powered prosthetic components.
Hobby et al. Restoration of tetraplegic hand function by use of the neurocontrol freehand system
Doi New reconstructive procedure for brachial plexus injury
McNeal et al. Control of skeletal muscle by electrical stimulation
de Castro et al. An artificial grasping evaluation system for the paralysed hand
JPH0326620B2 (en)
Keith Neuroprostheses for the upper extremity
Herberts et al. Ideas on sensory feedback in hand prostheses
Bryden et al. An implanted neuroprosthesis for high tetraplegia
Billian et al. Upper extremity applications of functional neuromuscular stimulation
Graimann et al. Introduction to upper limb prosthetics
JPS63246154A (en) Muscle bundle unit
JPS63246152A (en) Artificial muscle member
JPS63246156A (en) Apparatus for regenerating motion function of living body
JPS63246153A (en) Tendom member
Munih et al. Current status and future prospects for upper and lower extremity motor system neuroprostheses
Patiño et al. A novel biomedical technology based on the use of artificial muscles to assist with hand functions