WO2023153213A1

WO2023153213A1 - 義肢

Info

Publication number: WO2023153213A1
Application number: PCT/JP2023/002303
Authority: WO
Inventors: 郷司前田
Original assignee: 東洋紡株式会社
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2023-08-17

Abstract

自然な動作を行う義肢を提供する。　生体信号を検出するための検出手段と、前記生体信号から得られる特徴データに基づいて動作するロボット駆動系とを備える義肢において、前記検出手段による前記生体信号から生体電気信号へのアナログデジタル変換の際のサンプリング周波数が１０００Ｈｚ以上である。

Description

義肢

　本発明は、義肢に関するものであり、より具体的には、生体信号に基づいて動作制御を行うタイプの義肢に関するものである。当該動作制御では、例えば、脳波や神経電位等の生体信号の電位の変化から装着者の意思が読み取られ、当該読み取られた意思に基づいた制御が行われ得る。

　本発明の義肢には、事故や病気等によって失われた前腕部や上腕部の一部または全部の形態及び機能を復元するための義手、同様に失われた脚部を復元するための義足などが含まれる。以下、主に義手を例にして説明するが、以下の説明において義手を義足に読み替えしたものも同様に成り立つ。
　義手としては、上肢の外観の形態を復元するための「装飾用義手（エピテーゼ）」、肩関節や肩甲骨の動きを利用して肘や手先に相当する部分を可動させることにより物品の把持等の各種動作を可能とする、上肢の機能を復元するための「能動義手（能動式義手）」、および、フック等の複数のアタッチメントが交換可能に取付けられた特定作業を行うための「作業用義手」等が知られている。
　近年では、義手の別の例として、筋肉が収縮する際に生体表面に発生する微弱な電流（表面筋電位）の変化を検出し、係る電流に基づいて内蔵されたモータを駆動して把持動作等の機能を復元するための「筋電義手」も知られている。さらに、脳波や神経電位の変化から装着者の意思を読み取って義手を制御する電動義手の開発も進んでいる。

特許第５８８２１４５号公報特許第６６５６６３３号公報

　特許文献１に開示されている発明は、従来の筋電義手が着用者による制御が難しく、使えるまでに長時間のトレーニングが必要である点を改良することを目的としたものである。より具体的には、筋電信号に加えて、着用者の筋肉の動きによる体形の微妙な形状変化から導かれる情報に基づいて、電動義手が制御されている。

　特許文献２には、身体運動をサポートするための装置を、生体から発せられる信号を用いて制御するための生体信号解析手段を有するシステムが開示されている。身体運動をサポートするための当該装置としては、電動の義手、義足、他多様な電動装置が例示されている。特許文献２では、筋電信号の他、脳波、心電などの多様な生体信号を、ニューラルネットワークを用いて特徴化することにより、生体信号を、身体運動をサポートするための装置を制御するための情報に変換する技術が開示されている。

　これら従来の技術は、生体信号の周波数帯域が、エレクトロニクスが取り扱う周波数帯域としては極めて低い領域であるとの考えに基づいていた。例えば、筋電信号の周波数帯域は数１０Ｈｚ～数１００Ｈｚであると考えられていた。このため、装置の省電力化を目的として、検出された生体信号をアナログデジタル変換（本明細書では、ＡＤ変換とも称される。）する際のサンプリング周波数は比較的低く設定されていた。しかしながら、検出された生体信号に、より周波数が高い高周波成分が含まれる場合、当該ＡＤ変換後の生体電気信号では、このような高周波成分の信号は見逃されることになる。

　本発明は上記事情に着目されてなされたもので、その目的とするところは、検出された生体信号から、ＡＤ変換により、従来は見逃されていた高周波成分も反映されるような生体電気信号を生成し、当該生体電気信号に基づいて制御可能な義肢を提供することにある。

　すなわち本発明は以下の構成であり得る。
［１］　生体信号を検出するための検出手段と、
　前記生体信号から得られる特徴データに基づいて動作するロボット駆動系とを備え、
　前記検出手段による前記生体信号から生体電気信号へのアナログデジタル変換の際のサンプリング周波数が１０００Ｈｚ以上である、義肢。
［２］　前記生体信号が電気信号である、［１］に記載の義肢。
［３］　前記検出手段が、生体表面に直接接触する電極を用いるものである、［１］または［２］に記載の義肢。
［４］　前記電極として、
　　柔軟性樹脂と、導電フィラーとを含有し、破断伸度が３５％よりも大きく、かつ伸長率１０％で繰返し伸縮性評価を行った際に１０００回以上の繰返し伸縮で破断を発生しない伸縮性導体組成物を用いる、
　［３］に記載の義肢。
［５］　前記電極と前記生体表面との間に電解質を介在させない、［３］または［４］に記載の義肢。
［６］　前記電極の機械的な固有振動数が３００Ｈｚ以下である、［３］から［５］のいずれかに記載の義肢。
［７］　前記電極が、前記導電フィラーとして銀フィラーおよび／または炭素系フィラーを含み、前記柔軟性樹脂として合成ゴムを含み、前記柔軟性樹脂のアルカリ金属含有量が４０００ｐｐｍ以下である、［４］に記載の義肢。

　さらに本発明では、好ましくは以下の構成を含む。
［８］　前記柔軟性樹脂が、ニトリル基を含有するゴムである、［４］または［７］に記載の義肢。
［９］　前記ニトリル基を含有するゴムが、アクリロニトリル－ブタジエンゴムおよび／または水素化アクリロニトリル－ブタジエンゴムで、かつ二トリル基含有量が２５重量％以上ある、［８］に記載の義肢。
［１０］　前記電極のシート抵抗が１Ω／ｓｑ以下である、［３］から［９］のいずれかに記載の義肢。

　本発明では、好ましくは以下の構成を含むことができる。
［１１］　前記生体電気信号に基づいて前記特徴データを生成し、前記特徴データを前記ロボット駆動系に送信するための解析手段をさらに備える、［４］から［１０］のいずれかに記載の義肢。
［１２］　［４］から［１０］のいずれかに記載の義肢と、
　前記装置の外部に設けられる解析手段であって、前記装置から前記生体電気信号を受信し、前記生体電気信号に基づいて前記特徴データを生成し、前記特徴データを前記ロボット駆動系に送信するための前記解析手段とを具備する、システム。

　本発明によれば、従来より高い例えば１ｋＨｚ以上のサンプリング周波数で生体信号が生体電気信号にＡＤ変換される。このため、当該生体電気信号には、生体信号のうち従来見逃されていた高周波成分も反映され得る。本来の生体信号により近い当該生体電気信号に基づいて義肢の制御がされることにより、当該義肢の制御が改善され得る。例えば、生体電気信号を入力とするニューラルネットワークの学習時間が短縮される。かかる効果は、生体信号として筋電信号が検出される場合に限られず、生体信号として、皮膚を介して脳波や中枢神経系の電気信号等の他の信号が検出される場合にも発揮され得る。以降で説明される他の効果についても同様である。

　本発明によれば、上記検出に、生体表面に電気的に接続される電極が用いられ得、例えば、当該電極と当該生体表面との間に電解質を介在させないようにされる。電解質とは、電解質ペーストや、ゲル電極の電極材料を指す。ここで、例えば、電極と生体表面との間にゲル電解質が介在される場合、ゲル電解質は、電極と生体表面との間の電気的接触を改善する一方、電極により検出される生体信号の質を低下させ得る。より具体的には、ゲル電解質の電気伝導がイオン電導であるために、当該生体信号には遅延が含まれ得る。すなわち、高い周波数領域の応答にゲル電解質が追随できず、ゆえに、当該生体信号の波形は、高周波成分が失われた、所謂、鈍った波形となってしまう。したがって、電極と生体表面との間に電解質が介在されないことにより、高周波成分が失われていない生体信号が検出され得る。当該生体信号は、例えば、インパルス的な鋭い電圧パルスの連続である。ゆえに、当該生体信号から上述したように高いサンプリング周波数でＡＤ変換された生体電気信号の波形は、本来の生体信号にさらに近いものとなる。

　本発明によれば、上記検出に電極が用いられ得、例えば、当該電極として用いられる伸縮性導体組成物は、破断伸度が３５％よりも大きく、かつ伸長率１０％で繰返し伸縮性評価を行った際に１０００回以上の繰返し伸縮で破断を発生しない。このような伸縮性導体組成物が用いられることにより、当該電極は、十分な変形自由度を有し、なおかつ、繰り返し変形にも十分に耐えうる耐久性を有する。したがって、筋肉の動作により生体信号の検出部位の形状が変化したとしても、当該形状の変化に電極の形状が追従することにより、電極と生体表面との間にずれが生じることが抑えられる。このため、当該電極により検出される生体信号には、ずれに起因するノイズが含まれにくくなる。これにより、ずれに起因するノイズによって、検出される生体信号の品質が低下されることが抑えられる。したがって、本来の生体信号にさらに近い生体電気信号に基づいて義肢の制御がされることにより、当該義肢の制御がさらに改善され得る。

　一方で本発明では、上記検出に電極が用いられる場合、好ましくは、当該電極部分の機械的な固有振動数が３００Ｈｚ以下となるように設定する。これは、万が一、電極と身体の間でずれが生じた場合にも、ズレによって生じるノイズの周波数を前記固有振動数以下に抑える効果を持つ。一方で生体信号の主体は、先に述べた比較的高周波成分であり得るため、周波数帯域によってノイズ成分を容易に除去することが可能となり、得られる情報の質を、より高めることができる。

　本明細書における生体とは人体、あるいは脊椎動物（好ましくは陸上生活をする哺乳類）を指す。

　本明細書における生体表面とはかかる生体の皮膚または粘膜を指す。

　本明細書における生体信号とは、第一に生体が生命活動において発する電気信号であり、脳波、神経信号、筋電信号、心電信号などを云う。また生体信号は、第二として、血管の伸縮圧力から検知できる脈波信号、あるいは血管の色ないし太さの変化を光学的に読み取った光電脈波信号、呼吸による身体外形の変化をとらえた信号、同じく呼吸などにより変化する身体インピーダンスを捉えた信号、筋肉の収縮、弛緩により生じる身体形状の変化をとらえた信号、関節の角度を読み取った信号、モーションキャプチャ的に身体の動きを読み取った信号などを含む。本明細書では生体信号として主に筋電信号に着目して説明を行うが、本明細書に開示される技術は、筋電信号に限らず、上述したような、脳波、中枢神経系の信号、心電信号、血圧、心拍、脈拍、呼吸、体温、および、人の声等の音声信号、などの生体信号にも適用可能である。

　本明細書における特徴データとは、生体信号からＡＤ変換されて得られた生体電気信号を解析することによって得られる、ロボット駆動系を備える義肢（本明細書では、ロボット義肢装具とも称される。）を制御するための入力情報である。より具体的には、特徴データに基づいてロボット駆動系は動作する。ここに解析手段は限定されないが、複数の異なる生体信号にそれぞれ基づく複数の生体電気信号を入力とし、特徴データを出力とするニューラルネットワークなどの深層学習システムを解析手段に用いることができる。また、古典的な重回帰式なども解析手段として用いることができる。
　かかる解析手段は、ロボット義肢装具に内蔵しても良いし、あるいは外部に設置した制御装置との間を通信で結んで制御する形でもかまわない。

　本明細書におけるロボット義肢装具とは、義手、義足、咀嚼系、呼吸補助など機械的な動作を電気的なアクチュエータなどを用いて行う、身体に装着する装具である。主には事故などで身体の一部を欠損した人に使用することを目的とするが、加齢や病気などにより、筋肉が衰えた人の補助器具としても使うことができる。

　本明細書におけるロボット義肢装具は、生体信号を検出するための電極を有し得る。当該電極としては、バインダー樹脂としての柔軟性樹脂と、導電フィラーとを含有し、破断伸度が３５％よりも大きく、かつ伸長率１０％で繰返し伸縮性評価を行った際に１０００回以上の繰返し伸縮で破断を発生しない伸縮性導体組成物が用いられ得る。
　ここにバインダー樹脂として用いられる柔軟性樹脂とは、弾性率が５００ＭＰａ以下の高分子材料、ならびに樹脂混合物であり、好ましくは天然ゴム、あるいは合成ゴム、エラストマー、等から選択される樹脂である。当該柔軟性樹脂のアルカリ金属含有量は４０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。すなわち、当該柔軟性樹脂は、好ましくはアルカリ金属含有量が４０００ｐｐｍ以下の合成ゴムであり、なお好ましくはニトリル基を含有するゴムであり、なおさらに好ましくは、アクリロニトリル－ブタジエンゴムおよび／または水素化アクリロニトリル－ブタジエンゴムで、かつ二トリル基含有量が２５重量％以上の合成ゴムである。
　バインダー樹脂は、伸縮性導体組成物に適度な伸縮性を付与するものであり、所定の弾性率の範囲を満たせば電極に十分な形状追従性を付与することができる。
　バインダー樹脂成分に含まれる（例えば、ナトリウムおよびカリウム等の）アルカリ金属は、陽イオンとして樹脂中に存在し、電極に隣接する絶縁体に移行し、絶縁性を阻害する場合がある。バインダー樹脂の多くは乳化重合、あるいは懸濁重合により製造されることが多く、アルカリ金属成分は乳化剤、分散剤の成分として樹脂に取り込まれるため、含有量を低減させるためには入念な水洗処理が行われることが好ましい。当該水洗処理としては、例えば、硫酸等での酸洗浄後に、脱イオン水での水洗を複数回実施する。アルカリ金属成分の含有量を４０００ｐｐｍ以下に制御することが好ましい。

　本明細書の伸縮性導体組成物は、導電フィラーとして例えば銀フィラーおよび／または炭素系フィラーを含む。銀フィラーとしてはフレーク状、球状、凝集状、デンドライト状、コイル状の銀フィラーを用いることができる。
　炭素系フィラーとしてはグラファイト、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、グラッフェンなどを用いることができる。

　本明細書の、生体信号の検出手段としては、例えば、生体表面に直接接触する電極が用いられる。当該電極は、例えば、前記バインダー樹脂と導電フィラーに溶剤を加えて混錬して得られた液状のインクないしペーストを、印刷あるいはコーティングなどの手段により導電性被膜状に形成して得ることができる。導電性被膜としては単独の被膜でも良いが、銀フィラーを用いた層と、炭素系フィラーを用いた層からなる二層以上の層構成を有する導電性被膜とすることもできる。以下では、生体信号の検出手段として上記電極が用いられる場合を例に挙げて説明するが、当該検出手段は電極に限定されるものではない。当該検出手段としては、生体のインピーダンスの変化から生体信号を検出する方法、生体の温度変化を用いて生体信号を検出する方法、生体の運動に伴う加速度などの機械的要素から生体信号を検出する方法、生体の形状変化から生体信号を検出する方法、生体の光線反射スペクトルの変化から生体信号を検出する方法、生体の光線吸収スペクトルの変化から生体信号を検出する方法、生体の電磁波に対する応答から生体信号を検出する方法等も用いられ得る。

　本発明では、電極と生体の間の電気接続に電解質を介在させないことが好ましい。電解質とは、意図的に電極ないし生体皮膚表面に塗られる電解質ペーストや、ゲル電極の電極材料を指し、生体から分泌される汗、唾液、などの体液は含めていない。なお、電解質が介在されないとは、例えば、電極が生体に配置される部分の面積１平方センチメートルに対して、イオン交換水100mgを滴下した場合の電解液の電解質濃度がナトリウム換算にて1000ppm以下であり、さらに好ましくは100ppm以下であると言い換えても良い。
　かかる電解質は、イオン電導により、生体表面と電極間の安定な電気的接続を実現するための手段として従来より用いられてきたものであるが、イオン伝導では、質量を有するイオンの物理的移動を伴うため、直流的な電気伝導ではイオンの供給が続かない限り、導通を維持しつづけることはできない。交流的な電気伝導であれば、よほど極端に大電流が流れない限り、イオンが交番的に移動し続けることで電気伝導が保持される。しかしながらイオンに質量があるために、電子伝導に比較すると移動度が低く、高速伝導に対応することはできない。電子回路的には周波数応答性が低くなり、信号帯域が狭くなってしまう。

　一方で、本明細書における電極は、例えば、いわゆるドライ電極であり、前述のような電解質を用いずとも、電極と生体表面との間の良好な電気的接続を維持できる。
　これは、このような電極が透湿性、透水性を実質的に持たないため、生体表面から放出される水分にて電極と生体表面との界面が湿潤状態となり、電気的接触を取り持つためである。この電極と生体表面との界面の湿潤常態は、薄い水の層を形成しているに等しいわけであるが、電解質ペーストや、ゲル電極の電極材料が有する厚さに比較して極めて薄いために高周波応答を阻害することがなく、安定した高周波応答性を維持することができる。

　本発明では、生体信号をＡＤ変換する際のサンプリング周波数が１０００Ｈｚ以上とすることが好ましい。サンプリング周波数はさらに３３００Ｈｚ以上が好ましく、１１ｋＨｚ以上がさらに好ましく、２２ｋＨｚ以上が好ましく、４４．２ｋＨｚ以上がなお好ましい。好ましいサンプリング周波数の上限は４５ｋＨｚである。生体信号を取り扱う上で、人間の可聴周波数は一つの目安とすることができる。

　本発明では、電極の機械的な固有振動数が３００Ｈｚ以下であることが好ましい。ここに、当該固有振動数は、電極を平板と見なし、平板の長手方向を垂直に立て、長さを３０％程度クリップないし指で摘まんで引き延ばした後に開放し、電極が振動する際に発する音から測定する。具体的には発せられた音を、好ましくはサンプリング周波数が４４．１Ｈｚである、デジタルレコーダーで録音し、得られた波形を周波数解析し、もっとも大きな振幅の波の周波数を読み取ればよい。実際には振幅が小さい高調波成分と、解放後０．１秒以内に減衰してしまう過渡的な非定常振動が含まれるが、それらは、本発明の固有振動数には含めない。
　なお円形電極の場合は、いずれの方向に引っ張ってもよい。正方形電極の場合はいずれかの辺に平行な方向を使えばよい。

　さらに本発明では、電極の固有振動が３秒以内に最大振幅の１／１００に達する減衰特性を有することが好ましい。本明細書では最大波形から１／１００に減衰するまでの時間を減衰時間と呼ぶ。本発明では、減衰時間が３秒以内であることが好ましく１秒以内であることがさらに好ましく、０．３秒以内であることがなお好ましい。

＜実施例＞
　以下実施例を示し、本発明に関係し得る構成をさらに具体的に説明する。なお実施例における各特性の値などは以下の方法で測定した。

＜ニトリル基含有量＞
得られた合成ゴム材料をＮＭＲ分析して得られた組成比から、モノマーの重量比による質量％に換算した。

＜アルカリ金属含有量＞
合成ゴム材料を灰化処理し、得られた灰分を塩酸抽出し、原子吸光法にてナトリウム、カリウムの含有量を求め、両者を合計した。

＜比抵抗＞
　自然状態（伸長率０％）の導電塗膜のシート抵抗と膜厚を測定し、比抵抗を算出した。膜厚はシックネスゲージ　ＳＭＤ－５６５Ｌ（ＴＥＣＬＯＣＫ社製）を用い、シート抵抗はＬｏｒｅｓｔａ－ＧＰ　ＭＣＰ－Ｔ６１０（三菱化学アナリテック社製）を用いて試験片４枚について測定し、その平均値を用いた。ここに、
比抵抗（Ω・ｃｍ）＝Ｒｓ（Ω／ｓｑ）×ｔ（ｃｍ）
である。なお、Ｒｓはシート抵抗、ｔは膜厚を示す。

＜繰返し伸縮性＞
　ユアサシステム機器社製の面状体引張試験機を用い、試料膜を元の長さの１０％伸長した状態（伸長率１０％）にしてから元の長さに戻した状態（伸長率０％）にする動作を繰り返す伸長率１０％での繰返し伸縮として、当該動作を１０００回行い、被膜の破断の有無を観察した。
なお、サンプルの実効的な試験長は１００ｍｍ、伸長プロファイルは正弦波、繰り返しサイクルは１Ｈｚである。

＜固有振動数と減衰時間＞
　サンプルサイズを、実際の電極に近いサイズである１０ｍｍ×３０ｍｍとし、長手方向を垂直方向に向け、上端から５ｍｍの箇所をクリップで挟んで固定し、下端から５ｍｍの箇所をクリップで挟み、６ｍｍ下に引き延ばしてからクリップを開放しサンプルに振動を与えた。その振動に伴う音を、クリップを開放した瞬間から１０秒間サンプリング周波数４４．１ｋＨｚのデジタルレコーダーに記録し、得られた生データをスペクトルアナライザで観察し、最大振幅の波の周波数を求め、固有振動数とした。
　さらにクリップを開放した瞬間から、振幅が１／１００になるまでの時間を求め、減衰時間とした。

＜引張破断強度＞
　ペーストを厚さ２０μｍから２００μｍの範囲の任意の厚さにてシート状に成形し、次いでＩＳＯ５２７－２－１Ａにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とし、ＩＳＯ　５２７－１に規定された方法で引っ張り試験を行って、引張強度、弾性率、破断伸度を求めた。破断伸度は、試験片が、当該引っ張り試験の開始前の長さを基準として何％伸びたときに破断したかを示す。

＜製造例１＞（ＮＢＲ（１）の重合）
攪拌機、水冷ジャケットを備えたステンレス鋼製の反応容器に
　ブタジエン　　　　　６０重量部
　アクリロニトリル　　４０重量部
　脱イオン水　　　　２７０重量部
　ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム　０．５重量部
　ナフタレンスルホン酸ナトリウム縮合物　２．５重量部
　ｔ－ドデシルメルカプタン　　　　　　　０．３重量部
　トリエタノールアミン　　　　　　　　　０．２重量部
　炭酸ナトリウム　　　　　　　　　　　　０．１重量部
を仕込み、窒素を流しながら浴温度を１５℃に保ち、静かに攪拌した。次いで、過硫酸カリウム０．３重量部を脱イオン水１９．７重量部に溶解した水溶液を３０分間かけて滴下し、さらに２０時間反応を継続した後、ハイドロキノン０．５重量部を脱イオン水１９．５重量部に溶解した水溶液を加えて重合停止操作を行った。
　次いで、未反応モノマーを留去させるために、まず反応容器内を減圧し、さらにスチームを導入して未反応モノマーを回収し、得られたラテックスに食塩と希硫酸を加えて凝集・濾過し、樹脂に対する体積比２０倍量の脱イオン水を５回に分けて樹脂を脱イオン水に再分散、濾過を繰り返すことで水洗し、空気中にて乾燥してＮＢＲ（１）を得た。
得られたＮＢＲ（１）の評価結果を表１に示す。

＜製造例２＞（ＮＢＲ（２）の重合）
　製造例１に対して、水洗工程を変更したものである。樹脂に対する体積比４倍量の脱イオン水に樹脂を１回のみ、再分散、濾過を実施し、空気中にて乾燥してＮＢＲ（２）を得た。得られた評価結果を表１に示す。

＜製造例３＞（ＨＮＢＲの重合）
　製造例１に対して、水素化処理を実施し、さらに水洗工程を３回繰り返し、ＨＮＢＲを得た。評価結果を表１に示す。

＜実施例１＞
＜ストレッチャブル導電性銀ペーストの作製＞
　製造例で得られた合成ゴム：ＮＢＲ（１）１８質量部をイソホロンに溶解させて、得られた溶液に凝集銀粉８０質量部を混練した混合物を、さらに３本ロールミルにて混練・分散してストレッチャブル導電性銀ペーストを得た。

＜導電塗膜の作製＞
　厚さ１ｍｍのフッ素樹脂シート上にアプリケーターにて得られたストレッチャブル導電性銀ペーストを塗布し、１５０℃で３０分間乾燥し、膜厚１００μｍの伸縮性導体組成物シートを得た。乾燥後室温まで冷却した伸縮性導体組成物シートをフッ素樹脂シートから剥離し評価した。評価結果を表２に示す。

＜筋電測定＞
　Ｍｙｏ社製の　ジェスチャー　コントロール　アームバンドの電極部を取り外し、代わりに得られた伸縮性導体組成物シートを電極として装着し、上腕部の筋電測定を行った。結果、純正電極の場合には安定した筋電データが取得できるまで３０秒ほど必要であったが、本実施例の伸縮性導体組成物シートを電極に用いた場合には装着後、少なくとも５秒以内に、安定した筋電データの取得が可能であった。筋電データは、上述した生体電気信号の一例である。

＜実施例２＞
　実施例１におけるＮＢＲ（１）を、ＮＢＲ（２）に変更し、ストレッチャブル導電性銀ペーストを作製し、塗布乾燥させて伸縮性導体組成物シートを得て、以下同様に評価および筋電測定を行った。結果は実施例１と同様に良好であった。結果を表２に示す。比抵抗が実施例１の場合と比較して大きくなっていることから、柔軟性樹脂のアルカリ金属含有量が４０００ｐｐｍ以下であることが好ましいことが分かる。
＜実施例３＞
　実施例１におけるＮＢＲ（１）を、ＨＮＢＲに変更した以外は同様に操作してストレッチャブル導電性銀ペーストを作製し、塗布乾燥させて伸縮性導体組成物シートを得て、以下同様に評価および筋電測定を行った。結果は実施例１と同様に良好であった。結果を表２に示す。

＜比較例＞
＜非ストレッチャブル導電性銀ペーストの作製＞
　製造例で得られた合成ゴム：ＮＢＲ（１）１８質量部の代わりに一液加熱硬化型エポキシ樹脂EP138（セメダイン株式会社製）を用いた以外は同様に操作して非ストレッチャブル導電性銀ペーストを得た。
　以下、実施例１におけるストレッチャブル導電性銀ペーストの代わりに本非ストレッチャブル導電性銀ペーストを用い、塗布乾燥して非伸縮性の導電性組成物シートを得た。以下同様に評価および筋電測定を行った。導電性組成物の電気特性は伸縮性導体組成物シートより良い結果であったが、筋電測定は、安定した筋電データが取得されず不良となった。結果を表２に示す。

＜応用実施例１＞
＜ロボット義手の制御試験＞
　実施例１にて得られた伸縮性導体組成物シートを筋電測定電極として用い、ロボット義手の制御を試みた。
　実施例１にて得られたストレッチャブル導電性銀ペーストを用いて同様に離型処理を行った厚さ１００μｍのＰＥＮフィルム上にアプリケーターにて得られたストレッチャブル導電性銀ペーストを塗布し、１５０℃で３０分間乾燥し、膜厚１００μｍの導電層を持つ伸縮性導体組成物シートを得た。さらに（ＰＥＮフィルムから剥離せずに）伸縮性導体組成物シートの上にウレタン樹脂製のホットメルト接着剤層を重ね、離型紙を介してプレスし、ホットメルト層付き伸縮性導体組成物シートを得た。
　得られたホットメルト層付き伸縮性導体組成物シートをハーフカット加工した。具体的には所定のパターンとなるように作製したトムソン刃を用い、導電層とホットメルト層まではカットし、基材として用いていたＰＥＮフィルムはハーフカットとなるように切り込みを入れ、不要部分を先に剥離除去し、ＰＥＮフィルムが上になるようにニット素材の布生地に重ねて、１２０℃でホットプレスして、電極及び配線を布生地上に形成した。さらに配線部分に別途打ち抜き加工を行ったホットメルトシート（片面はホットメルトウレタン樹脂、もう片面は非ホットメルトウレタン樹脂）のホットメルトウレタン樹脂側を重ねて再度プレス加工し、配線部分の表面を絶縁した。

　次いで、布生地を、ヒトの上腕部をカバーするサポーター形状に略円筒形に縫い合わせた。電極と配線が掲載された面は当然ながら内側になる。電極の位置は上腕部を円周方向に４カ所、長さ方向８系列を千鳥配置にした全３２電極である。円筒の端部まで伸ばした配線端に小型金属クリップを用いて細い電線を接続し、３２チャンネルのＡＤ変換回路に接続した。ＡＤ変換のサンプリング周波数は４０９６Ｈｚに設定した。得られた生体電気信号のデジタルデータをニューラルネットワークの入力として用いた。
　ニューラルネットワークの出力である特徴データは、オートボック社製の筋電義手アクソンバスシステムのコントローラへの入力に用いて同義手の制御を試みた。
　制御試験は健常者の腕から筋電信号を取得して、義手を動かすという形式で行った。ニューラルネットワークの学習時間に応じて、筋電義手は滑らかに動作するようになった。
　さらに義手のみを別の敷地にある建物に移し、通信回線を介して特徴データを送信し、義手を動かす実験においても、同様に滑らかに動作した。

＜応用実施例２＞
　応用実施例１において、ＡＤ変換回路のサンプリング周波数を５１２Ｈｚに設定した以外は同様にして筋電義手の制御を試みた。応用実施例１に比較して、ニューラルネットの学習時間に約２倍程度を必要とした以外に顕著な差は認められなかった。学習時間が約２倍程度必要とされたことから、AD変換回路のサンプリング周波数としては応用実施例１の４０９６Ｈｚの方が好ましいことが分かる。

　以上、示してきたように、本発明の生体信号検出手段によれば、生体信号からＡＤ変換される生体電気信号には、生体信号のうち従来見逃されていた高周波成分が反映され得る。当該生体電気信号に基づいて義手義足などの義肢が制御されるため、当該義肢の制御が改善され得る。

Claims

　生体信号を検出するための検出手段と、
　前記生体信号から得られる特徴データに基づいて動作するロボット駆動系とを備え、
　前記検出手段による前記生体信号から生体電気信号へのアナログデジタル変換の際のサンプリング周波数が１０００Ｈｚ以上である、
　義肢。
　前記生体信号が電気信号である、請求項１に記載の義肢。
　前記検出手段が、生体表面に直接接触する電極を用いるものである、請求項１または２に記載の義肢。
　前記電極として、
　　柔軟性樹脂と、導電フィラーとを含有し、破断伸度が３５％よりも大きく、かつ伸長率１０％で繰返し伸縮性評価を行った際に１０００回以上の繰返し伸縮で破断を発生しない伸縮性導体組成物を用いる、
　請求項３に記載の義肢。
　前記電極と前記生体表面との間に電解質を介在させない、請求項３または４に記載の義肢。
　前記電極の機械的な固有振動数が３００Ｈｚ以下である、請求項３から５のいずれかに記載の義肢。
　前記電極が、前記導電フィラーとして銀フィラーおよび／または炭素系フィラーを含み、前記柔軟性樹脂として合成ゴムを含み、前記柔軟性樹脂のアルカリ金属含有量が４０００ｐｐｍ以下である、請求項４に記載の義肢。