マッサージ機
【課題】施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることと等価なマッサージ機制御に関する新たな技術的手段を提供する。
【解決手段】被施療部に接触してマッサージする施療子６と、この施療子６が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部１８とを備えている。制御部１８は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部１８ｂを備えている。
【解決手段】被施療部に接触してマッサージする施療子６と、この施療子６が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部１８とを備えている。制御部１８は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部１８ｂを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッサージ機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマッサージ機では、マッサージ動作の強弱調整のために、施療子の位置調整をすることが行われている。例えば、特許文献１には、マッサージ子（施療子）の押出量を変更することによって、マッサージの強さを調整することが開示されている。
マッサージ動作の強弱調整を行うことで、一定強さのマッサージ動作に比べて、マッサージ強さをユーザの好みに合わせることができる。
【特許文献１】特開昭６３−７９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のマッサージ強弱調整は、単に施療子の位置（押出位置）を調整するものにすぎなかった。すなわち、強いマッサージは、施療子を被施療部側へ大きく押し出し、弱いマッサージは、施療子の押出量を小さくすることによって実現されていた。
【０００４】
ところが、マッサージ感は、施療子の押出量だけでなく、施療子の硬さ・柔らかさによっても影響を受ける。つまり、マッサージされる部位（被施療部）によって皮膚弾性特性が異なるため、皮膚弾性が小さく比較的柔らかい被施療部に対してある接触力でマッサージしようとすると、柔らかく弾性のある施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力は、予期した力より過大となってしまい、ユーザにとっては、強すぎるマッサージとなる。
一方、皮膚弾性が大きく比較的硬い被施療部に対してある接触力でマッサージしようとするときは、硬い施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力が、予期した力より過小となり、ユーザにとっては、弱すぎるマッサージとなる。
【０００５】
この結果、マッサージ機の制御において、ある目標値の力でマッサージを施したい場合であっても、従来のような押出量調整では、目標値の力によるマッサージを実現することができなかった。
【０００６】
しかも、従来のマッサージ機において、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることは、施療子の交換を伴うため、実際の使用を考慮すると、現実的ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることと等価なマッサージ機制御に関する新たな技術的手段を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、皮膚弾性を推定することにある。さらに、本発明の他の目的は、皮膚弾性に基づいて被施療部の凝りを判定すること、あるいは、皮膚弾性に基づいてマッサージ力を適切に調整することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被施療部に接触してマッサージする施療子と、前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、を備え、前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とする。
上記本発明によれば、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を変更できるため、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。
【０００９】
前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に関わらず所望の目標接触力によるマッサージが行える。
なお、変位情報には、変位そのものの他、必要に応じて変位と関連した値（例えば、変位から算出可能な速度又は加速度）が含まれる。また、速度や加速度は、変位から算出してもよいし、速度センサ又は加速度センサで検出してもよい。
【００１０】
さらに、前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定（決定）するのが好ましい。この場合、目標接触力は、重力によって使用者から施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得られたものであり、この目標接触力を実現するための弾性パラメータを推定（決定）しているので、重力によって施療子が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。
【００１１】
前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性を推定することができる。
【００１２】
さらに、前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性をより正確に推定することができる。
【００１３】
この場合において、前記マッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、測定部が重力による使用者の荷重を測定することによって、前記荷重の情報を得ることができる。
または、前記マッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、入力部に使用者の体重を入力することによって、前記荷重の情報を得ることができる。
【００１４】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の凝りを判定することができる。
【００１５】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に応じて目標接触力を調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
［マッサージ機の全体構成］
図１はこの発明のマッサージ機の実施の一形態（第１実施形態）を示す説明図である。このマッサージ機は、脚体４により支持された座部１と、この座部１の後側に設けられた背もたれ部２と、座部１の前側に設けられた脚載せ部３とを備えており、椅子型とされている。
【００１８】
背もたれ部２内には機械本体ユニット５が設けられている。機械本体ユニット５は背もたれ部２の内部において、左右一対に設けられたガイドレール（図示せず）に沿って昇降自在とされている。そして、駆動機構（図示せず）によってこの機械本体ユニット５は昇降駆動する。この駆動機構としては例えば、ラックピニオン式とすることができ、ラックが前記ガイドレールに沿って設けられており、ピニオンとこれを回転させる減速器付きモータが機械本体ユニット５に設けられた構造とすることができる。
【００１９】
図２は、この機械本体ユニット５の正面斜視図である。機械本体ユニット５の本体フレーム８にマッサージユニット７が前後移動自在に取り付けられている。マッサージユニット７は、ローラ状の揉み玉からなる施療子６と、この施療子６に揉み、叩き、指圧などのマッサージ動作をさせるために駆動する動作部１５とを有している。
この動作部１５は、施療子６を背もたれ部２の前後方向に移動させる押し出し駆動部（強さ調整部）１５ａを有している。押し出し機構１５ａは、マッサージユニット７を前後移動させる駆動源となるモータ１０と、このモータ１０に減速機構を介して連結されたピニオン１１と、このピニオン１１に噛合し背もたれ部２の前後方向に沿って設けられたラック１２とを有している。
【００２０】
モータ１０とピニオン１１は機械本体ユニット５の本体フレーム８に固定されており、ラック１２はマッサージユニット７側に固定されている。この構成により、前記モータ１０を正逆回転させることで、ピニオン１１が正逆回転し、これによりラック１２が前後移動し、このラック１２とともにマッサージユニット７が前後移動し指圧動作が行えるとともに、施療子６の位置を調整することができる。すなわち、施療子６の位置を前側に移動させることで、施療子６に大きな力ｆを生じさせることができ、強いマッサージ動作が得られる。また、施療子６の位置を後側に移動させることで、施療子６に小さな力ｆを生じさせることができ、弱いマッサージ動作が得られる。
【００２１】
図３は、この椅子型マッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。この椅子型マッサージ機は制御部１８を有している。制御部１８は、動作部１５によるマッサージ動作の制御の他、施療子６の前後位置（マッサージ強さ）を制御することができる。なお、制御部１８は、駆動部１５ａによる施療子６の移動量を動作制御信号として出力する。
【００２２】
制御部１８は、施療子６の前後位置に関しインピーダンス制御を行うためのインピーダンス制御部１８ａを備えている。
インピーダンス制御部１８ａは、マッサージ機が使用者に加える接触力の目標値（目標接触力）Ｆｈｄが与えられると、その目標接触力Ｆｈｄに相当する力が使用者に加えられるようにインピーダンス制御する。すなわち、インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力に相当する所望の力に対応した押出量を決定して、押し出し駆動部１５ａによって施療子６を前後動させる。本実施形態のマッサージ機では、従来のように施療子６の単なる位置変位による力の強弱の代用ではなく、使用者に加えられる実際の力を直接制御するため、適切なマッサージを行える。
【００２３】
押し出し駆動部１５ａは、制御部１８からの動作制御信号に基づいて、前記モータ１０（図２参照）を動作させ、これにより、施療子６に、被施療部に対する所望の接触力を発生させる。
また、前記制御部１８は、押し出し駆動部１５ａによる施療子６の前後移動に応じた施療子６（マッサージユニット７）の位置（押出変位量）ｘｕを取得する。施療子６の位置は、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて、制御部１８内部で取得してもよいし、モータ１０の回転数を検出する回転センサ又は押し出し駆動部１５ａによる施療子６又はマッサージユニット７の移動量を検出する位置センサの出力に基づいて取得してもよい。なお、施療子６の位置を、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて取得すると、センサが不要でマッサージ機の構成が簡素になる。
また、制御部１８は、施療子６の位置ｘｕに基づいて、施療子６（マッサージユニット７）の移動速度、加速度を算出することができる。
【００２４】
図４は、制御部１８による制御手順のフローチャートを示している。まず、インピーダンス制御部１８ａは、使用者のマニュアル入力にされた目標設定力Ｆｈｄ、又はマッサージ機の自動マッサージコースにおいて予め設定された目標接触力Ｆｈｄを取得する（ステップＳ１）。
インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力Ｆｈｄを取得すると、押し出し駆動部１５ａを動作させ、施療子６を被施療部に接触させマッサージ（指圧）を行う。
【００２５】
［インピーダンス制御の弾性パラメータ決定（マッサージ機の柔軟性設定）］
制御部１８は、弾性パラメータ調整部１８ｂを備えており、この弾性パラメータ調整部１８ｂは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、目標接触力を実現するインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定する（ステップＳ２）。
【００２６】
弾性パラメータＫｄは、弾性パラメータ調整部１８ｂが、下記式の演算を行うことによって算出される。すなわち、弾性パラメータＫｄは、目標接触力Ｆｈｄ、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。
【数１】
【００２７】
本実施形態のマッサージ機によれば、マッサージ中に、インピーダンス制御の弾性パラメータをリアルタイムで逐次決定できるため、使用者の皮膚弾性特性に関わらず、前記目標接触力Ｆｈｄを実現することができる。
【００２８】
つまり、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも高く硬い場合には、より硬い施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は十分ではなくなる（物足りないマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを大きくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を高くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が高くても、目標接触力Ｆｈｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。
【００２９】
また、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも低く柔らかい場合には、より柔らかい施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は大きすぎるものとなる（強すぎるマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを小さくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を低くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が低くても、目標接触力Ｆｈｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性の調整と等価な調整（柔軟性設定）をソフトウェアで行うことができ、施療子６等の交換を行わなくても良い。
【００３１】
［被施療部の皮膚弾性特性推定］
さらに、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定する（ステップＳ３）。被施療部の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、制御部１８が下記式の演算を行うことによって算出される。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。
【数２】
【００３２】
このように、実施形態に係るマッサージ機１では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。そして、推定した皮膚弾性特性は、以下のような利用が可能である。
【００３３】
［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］
被施療部の皮膚弾性特性が高い場合は、凝っており、皮膚弾性特性が低い場合はほぐれている、といえる。制御部１８は凝り判定部としても機能する目標接触力調整部１８ｄを備えており、この凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性に基づいて、被施療部の凝り判定を行う（ステップＳ４）。例えば、凝り判定しきい値（５５［Ｎ／ｍ］）と、ほぐれ判定しきい値（４５［Ｎ／ｍ］）の２つのしきい値が設定されており、これらのしきい値によって判定を行う。
【００３４】
制御部１８の凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値以上の場合、被施療部は「凝り」であると判定する。また、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特定がほぐれ判定しきい値以下の場合は「ほぐれ」と判定する。さらに、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値とほぐれ判定しきい値の間にある場合には、「通常」であると判定する。なお、凝り判定のためのしきい値は１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。
【００３５】
［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］
制御部１８の目標接触力調整部１８ｄは、前記凝り判定に基づいて、マッサージ力（目標接触力Ｆｈｄ）の調整を行う。具体的には、目標接触力調整部１８ｄは、現在ｋ−１時点での目標接触力がＦｈｄ（ｋ−１）であるときに、サンプリング時間Δｔ後の次の時点ｋにおける目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）を、例えば、下記式に基づいて決定する。
【数３】
【００３６】
上記式に示すように、制御部１８は、被施療部が「凝り」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をより強く設定し、被施療部が「ほぐれ」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をより弱く設定し、被施療部が「通常」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をＦｈｄ（ｋ−１）と同じにする。
なお、目標接触力調整部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性Ｋｈから、対応する目標接触力Ｆｈｄを得るための参照データベース１８ｄ−１を有しており、目標接触力調整部１８ｄは、与えられた皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に基づいて、前記参照データベース１８ｄ−１を参照して、目標接触力Ｆｈｄを得る。
【００３７】
このように、本実施形態のマッサージ機では、ステップＳ１で決まった接触力目標値Ｆｈｄだけでマッサージを行うのではなく、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、接触力目標値Ｆｈｄを調整するため、使用者に印加される力が使用者の皮膚弾性特性Ｋｈに応じて調整される。この結果、好適なマッサージ動作が得られる。
【００３８】
［弾性パラメータＫｄの決定方法の詳細］
図５は、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現した簡略モデルを示している。図５においては、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット（背面ユニット）７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。
【００３９】
ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（４）のように表すことができる。
【数４】
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力である。
【００４０】
また、マッサージユニット７がＦｈによって、
【数５】
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆは、下記式（６）のようになる。
【数６】
上記式（６）のｆが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（５）（６）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。
【００４１】
ここで、上記（５）式をＫｄについて解くと、
【数７】
となり、上記（７）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（７）式では、（５）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈｄに置き換えている。
【００４２】
［弾性パラメータ決定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈｄとなる弾性パラメータＫｄを求めるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件１：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘弾性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｈ＝５０［Ｎ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
【００４３】
図６は、シミュレーション結果を示している。なお、導出した弾性パラメータＫｄはＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
図６（ｂ）に示すように、目標接触力Ｆｈｄは時間に経過に比例して増加するよう設定されており、この目標接触力Ｆｈｄに対して、実際の接触力Ｆｈが追従していることがわかる。この図６（ｂ）から、所望の接触力（目標接触力）が実現されていることがわかる。
【００４４】
ただし、図６（ａ）に示すように、所望の接触力を得ているときのマッサージユニット７の変位ｘｕは、目標位置（目標変位）ｘｄを実現していない。従来のマッサージ機では実際の変位ｘｕを目標変位ｘｄに合わせるように制御することで所望の接触力を得ようとしていたが、実際には皮膚弾性特性が使用者又は施療部位によって異なるため、目標変位ｘｄを実現しても所望の接触力は得られない。
これに対し、本発明では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、目標変位ｘｄに実際の変位ｘｕが合うように制御するのではなく、目標接触力Ｆｈｄに実際の接触力が合うように弾性パラメータＫｄを調整して制御するため、所望の接触力を得ることができる。
【００４５】
図６（ｃ）に示すように、マッサージユニット７の目標位置ｘｄの変化に伴って、弾性パラメータＫｄも変化しており、この弾性パラメータＫｄを用いて、インピーダンス制御の制御入力ｆを決定する。すなわち、マッサージ機１では、制御部１８が、制御入力ｆに対応する変位量ｘｕを求め、押し出し機構部１５ａを動作させてマッサージユニット７の施療子６の変位ｘｕを実現することになる。
【００４６】
図７は、前記シミュレーション条件１中の皮膚弾性特性Ｋｈを変更したシミュレーション条件２によってシミュレーションを行った結果である。シミュレーション条件２における皮膚弾性特性Ｋｈは、時間経過に伴って変化する（図７（ｄ）参照）。皮膚弾性特性Ｋｈが時間経過に伴って変化する現象は、マッサージユニット７が上下動作をする場合や、被施療部の皮膚弾性特性が時間的に変化する場合に生じる。なお、シミュレーション条件２におけるその他の条件は、シミュレーション条件１と同様である。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈを時間的に変化させた場合であっても、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈｄに追従していることがわかる。また、図７（ｄ）の皮膚弾性特性Ｋｈの変化に応じて、図７（ｃ）の弾性パラメータＫｄも変化していることがわかる。
【００４８】
以上のように、上記（７）式でインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定すれば、被施療部の皮膚弾性特性に関わらず、常に目標接触力Ｆｈｄを実現することがわかる。
【００４９】
［皮膚弾性特性の推定の詳細］
以下、図５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることなく皮膚弾性特性を推定する方法の詳細を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（８）によって表される。
【数８】
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。
【００５０】
ここで、式（６），（８）を式（４）に代入し、Ｋｈについて解くと、
【数９】
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。
【００５１】
［皮膚弾性推定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件３：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］
【００５２】
図８は、シミュレーション結果を示している。なお、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、ＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
本シミュレーションでは、使用者の皮膚弾性特性をＫｈ＝５０，１００，２００［Ｎ／ｍ］のそれぞれの場合において、それぞれの場合の皮膚弾性特性Ｋｈが式（９）によって推定できるかどうかを検証した。図８に示すように、わずか０．１［ｓ］程度で、皮膚弾性特性が推定できていることがわかる。
【００５３】
次に、前記シミュレーション条件３と同じ条件で、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化する場合の皮膚弾性特性推定に関してシミュレーションを試みた。ここでの皮膚弾性特性は、Ｋｈ（ｔ）＝１０ｓｉｎ｛０．２π（ｔ−１）｝＋５０［Ｎ／ｍ］とした（周期１０［ｓ］の正弦波）。このシミュレーション結果を図９に示す。ここでも、皮膚弾性特性が良好に推定されていることがわかる。
【００５４】
［図４の処理のシミュレーションによる検証］
上記シミュレーションと同様の手法を利用して、図４に示す処理全体の検証を下記条件のシミュレーションにて行った。
シミュレーション条件４：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
【００５５】
上記以外の条件として、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈは、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）と変動し（図１０（ｄ）参照）、また、マッサージユニット７の目標変位ｘｄは０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）と変動するように設定した（図１０（ａ）参照）。
【００５６】
また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。
【００５７】
式（３）に示すように、凝りと判定（皮膚弾性特性の推定値が５５［Ｎ／ｍ］以上）された場合には、目標接触力Ｆｈｄは大きくなり、ほぐれと判定（皮膚弾性特性の推定値４５［Ｎ／ｍ］以下）された場合には目標接触力Ｆｈｄは小さくなる。また、通常と判定された場合には目標接触力Ｆｈｄは変化しない。なお、式（３）において、「０．０５」は単位時間当たりの力の変化量［Ｎ／ｓ］であるが、この値に限られるものではない。
【００５８】
図１０は、シミュレーション結果を示している。図１０に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。
【００５９】
［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えている。このセンサ３０は、圧力センサなどによって構成されている。
また、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に、式（９）ではなく、下記式（１０）によって算出する。
【数１０】
【００６０】
センサ３０によって使用者の皮膚表面に加わっている力Ｆｈが計測できる場合、式（７）及び式（９）から、上記式（１０）が得られる。式（１０）では、マッサージユニット７の加速度を用いないため、マッサージユニットの加速度を計測又は算出する必要がなく、処理が簡単になる。なお、式（１０）では、式（７）のＦｈｄをＦｈに変更している。
なお、第２実施形態において説明を省略した点は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されている。制御部１８は、第１実施形態において説明したものと同様の制御を各駆動部１５ａに対して行う。例えば、左右に対をなす施療子６，６を別々の駆動部１５ａ，１５ａで動作させる場合、制御部１８は、左の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うとともに、左側とは独立して、右の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うことができる。このようにすることで、左右の被施療部のそれぞれの皮膚弾性特性に関わらず、左右それぞれの被施療部に目標接触力によるマッサージが行える。
なお、第３実施形態及び後述の実施形態において説明を省略した点については、第１及び第２実施形態と同様である。
【００６２】
前記第１〜第３実施形態においては、ローラ状の揉み玉６に替えて、他の形態の施療子を有するマッサージ機であってもよい。例えば、マッサージ機としては、手の指に相当する複数の施療子６と複数の施療子６を駆動する多指ハンド型駆動部１５ａとを有して掴み揉みが可能なハンド型マッサージ機であってもよく、この場合、指に相当する施療子６の接触力を、施療子６ごとに制御することで適切な掴み揉みが行える。
また、施療子６としては、被施療部の上下移動によって被施療部に摺動する擦りマッサージを行える板状のものであってもよい。
【００６３】
［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係るマッサージ機を示している。第４実施形態のマッサージ機は、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられたものである。制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えている。バイブレータ制御部１８ｅは、インピーダンス制御部１８ａに与えられる目標接触力の強弱に応じてバイブレーション強さを調整するものであり、目標接触力が大きければ、より強いバイブレーションを発生させ、目標接触力が小さければ、より弱いバイブレーションを発生させる。
したがって、目標接触力調整部１８ｄによって目標接触力が調整されると、それに応じてバイブレーション強さも調整される。
【００６４】
［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態に係るマッサージ機を示している。使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えている。使用者は操作部４０を操作して実際に施療子６を動作させ、好みのマッサージ強さ（接触力）を決めると、そのマッサージ強さが制御部１８の個人用データベース４１に、その使用者のための目標接触力として記録される。
記録された目標接触力は、事後的に利用することが可能であり、使用者毎の目標接触力でのマッサージを日常的に受けることが可能である。しかも、皮膚弾性特性に応じて、目標接触力を調整することで、使用者のマッサージ強さの好みと使用者の皮膚弾性特性の双方から決まる最適なマッサージ動作を実現することができる。
【００６５】
［第６実施形態］
図１５は、第６実施形態に係るマッサージ機の簡略モデルを示しており、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現したものである。図１６は、このマッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。
なお、前記第１実施形態において図５に示したモデル図は、水平方向が前記機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向であり、インピーダンス制御を行うにあたり、マッサージユニット７及び施療子６を水平方向に移動させる形態である。すなわち、使用者（被施療者）の皮膚表面に対するマッサージユニット７の施療子６の接触方向（押圧方向）が水平方向である場合である。
【００６６】
一方、この図１５に示したモデル図は、水平線に対して角度θだけ傾斜した方向を、機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向としている。すなわち、この形態は、背もたれ部２を後方へ倒したリクライニング状態にある椅子型のマッサージ機（図１参照）の場合を示している。したがって、この図１５のモデル図は、使用者とマッサージユニット７との重力による影響を考慮したものとなる。そして、前記角度θを、水平線に対する背もたれ部２の傾斜角度とする。また、この第６実施形態において説明を省略する点、例えば、マッサージ機の全体構成については、第１実施形態と同様である。
【００６７】
この第６実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、施療子６が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部１８を備えている。そして、この制御部１８は、インピーダンス制御における弾性パラメータＫｄの値を調整する弾性パラメータ調整部１８ｂを備えている。この弾性パラメータ調整部１８ｂは、被施療部に接触している施療子６の変位情報（変位ｘｕ）等に基づいて、目標接触力を実現するための弾性パラメータＫｄを決定する。さらに、この制御部１８は、被施療部の皮膚弾性特性を推定する皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えている。
【００６８】
［弾性パラメータＫｄの決定方法］
図１５において、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。
【００６９】
さらに、図１５において、使用者及びマッサージユニット７は、後方へ倒した背もたれ部２の施療子６（マッサージユニット７）に対して重力による影響を与えている。つまり、背もたれ部２に使用者が凭れることにより、重力によって、この使用者の全体重のうちの一部（荷重Ｍｈ）が施療子６に対して影響を及ぼす。さらに、マッサージユニット７は、自身の重量Ｍｕの影響を受ける。マッサージユニット７の重量Ｍｕは既知の値であり、この値は制御部１８に予め記憶されている。なお、重力によって背もたれ部２に凭れた使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）は、制御部１８へ入力されるものであり、この入力の方法については後に説明する。
【００７０】
図１５において、ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（１１）のように表すことができる。なお、マッサージユニット７の機械的な弾性係数Ｋｕ及び粘性係数Ｄｕを０としている。
【数１１】
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆｓはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力、Ｆｕはマッサージユニット７の重量による成分であり、Ｆｕ＝−Ｍｕｇｓｉｎθである。
【００７１】
また、マッサージユニット７がＦｈによって、
【数１２】
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆｓは、下記式（１３）のようになる。
【数１３】
上記式（１３）のｆｓが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（１２）（１３）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。
【００７２】
ここで、上記（１２）式をＫｄについて解くと、
【数１４】
となり、上記（１４）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（１４）式では、（１２）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈｄに置き換えている。
【００７３】
［被施療部の皮膚弾性特性の推定］
次に、図１５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることとなく皮膚弾性特性を推定する方法を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（１５）によって表される。
【数１５】
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。
【００７４】
ここで、式（１５）及び式（１１），（１３）により、Ｋｈについて解くと、
【数１６】
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮して、使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。
【００７５】
このように、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ、及び、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定することができる。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄ、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重などによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
【００７６】
このように、実施形態に係るマッサージ機では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。この皮膚弾性特性の推定は、その使用者の体重によって背もたれ部２に作用する荷重を考慮したものであるため、つまり、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮し補正を行ったものであるため、使用者の体格（体重）が様々であっても、それぞれの皮膚弾性特性をより一層正確に推定することができる。そして、この正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて目標接触力調整部１８ｄは目標接触力Ｆｈｄを決定することができ、弾性パラメータ調整部１８ｂがこの目標接触力Ｆｈｄを実現するための弾性パラメータＫｄを決定することができる。
【００７７】
つまり、正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて、第１実施形態と同様に、前記［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］及び［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］のような利用が可能となり、また、目標接触力調整部１８ｄにおいては、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮することで、目標接触力Ｆｈｄを得ることができ、重力を考慮したこの目標接触力Ｆｈｄを実現するための弾性パラメータＫｄを、弾性パラメータ調整部１８ｂは決定することができる。これにより、制御部１８（インピーダンス制御部１８ａ）は、重力によって施療子６が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。
【００７８】
［重力によって施療子６が受ける荷重の情報の入力］
図１５に示しているモデルは、使用者が後方へ倒れた背もたれ部２（図１参照）に上半身を凭れかけることにより、その分の体重が施療子６（マッサージユニット７）に影響を与えた状態となっている。
そこで、このマッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部１９（図１６参照）と、この入力部１９の入力値を演算処理する演算部２１とを有している。この演算部２１では、入力部１９における入力値を用いて、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得る。そして、制御部１８は、この荷重の情報を前記制御に利用している。
【００７９】
これを具体的に説明すると、使用者が入力部１９に、自己の全体重を入力し、制御部１８の演算部２１が、入力部１９の入力値に所定の比率（例えば６０％）を乗ずる演算を行い、補正値を得る。ここで演算部２１が前記比率を乗ずるのは、使用者の全体重のうちの上半身の体重が施療子６に影響を及ぼすためである。さらに、この演算部２１は、背もたれ部２の傾斜角度θを検出することができ、この傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めることができる。この場合、前記補正値がＭｈｇに相当する。なお、演算部２１で用いられる前記比率は、ヒトの全身の体重のうちの上半身に相当する部分の比率（例えば６０％）であり、この比率は制御部１８において予め設定され記憶されている。
【００８０】
前記入力部１９は、マッサージ機が備えているコントローラとすることができ、使用者がコントローラを手動操作することにより、自己の全体重の値を入力することができる。このコントローラは、使用者の手動操作によって、マッサージコースを選択したり、施療子６の位置を変更させたりする操作を行うことができるものである。前記演算部２１は制御部１８が備えている機能として実現できる。なお、制御部１８はマイコンからなる。
【００８１】
また、重力による荷重の情報の入力の変形例を説明する。このマッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部２０（以下、荷重センサとして説明する）と、この荷重センサ２０の測定値から前記荷重の情報を得る演算部２１とを有している構成とすることができる。荷重センサ２０は、マッサージ機に取り付けられており、使用者の体重に起因する荷重を検出する。
【００８２】
この場合において、荷重センサ２０を座部１に設けることで、使用者の体重を測定し、前記の場合と同様に演算部２１が補正値を求め、背もたれ部２の傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めてもよい。
【００８３】
または、荷重センサ２０をマッサージユニット７又は施療子６に設けるのがよい。これは、荷重センサ２０が、荷重の情報として使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）に相当する荷重を直接求めることができるためである。この場合において、荷重センサ２０の荷重検出方向を使用者の皮膚表面へ向かう方向となるように設定して、荷重センサ２０を施療子６又はマッサージユニット７に搭載することで実現できる。これによれば、演算部２１は、荷重センサ２０の測定値を、傾斜角度θに関係なく、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として得ることができる。
【００８４】
また、重力による荷重の情報入力についての変形例として、このマッサージ機は、施療子６を高さ方向に移動させることによって、着座した使用者の肩位置を検出する肩位置検出機能を備えている。この肩位置を検出することにより、制御部１８はその使用者の身長を推定し、この身長に応じた体重を推定することができる。そして、この推定した体重を考慮して、前記と同様の手段により（演算部２１により）重力による荷重の情報を求めてもよい。または、このマッサージ機は、背もたれ部２をリクライニングさせるための駆動部としてアクチュエータ（図示せず）を備えている。このアクチュエータは電動モータを有しており、使用者が凭れた背もたれ部２を動作させる際の前記電動モータの負荷（電流値）から、制御部１８は、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得てもよい。
【００８５】
［シミュレーションによる検証］
図１５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件５：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．０１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝０［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］
【００８６】
この他の条件として、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化するとし、その皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）は、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）［Ｎ／ｍ］と変動し（図１７（ｂ）参照）、さらに、マッサージユニット７の目標変位ｘｄが時間と共に変化するとし、その目標変位ｘｄ（ｔ）は０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）［ｍ］と変動するように設定した（図１９（ａ）参照）。また、パラメータとして傾斜角度θを０°，５°，１０°，１５°，３０°とし、それぞれの場合についてシミュレーションを行い、さらに、傾斜角度θが３０°の場合において、使用者の体重（荷重Ｍｈ）を１．０と２．０とに、２倍に変化させている。
【００８７】
また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。
図１７、図１８、図１９は、シミュレーション結果を示している。図１７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）の変化に対して、皮膚弾性特性Ｋｈが適切に推定されていることがわかる。また、図１７（ａ）に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。なお、これらについては、各パラメータで同じ結果が得られた。
【００８８】
また、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θ及び使用者の体重による荷重Ｍｈが変化すると、弾性パラメータＫｄについても、目標接触力Ｆｈｄ（図１７（ａ））に追従するような変化をしていることがわかる。傾斜角度θ＝０°の場合を基準とすると、傾斜角度θが大きくなるにつれて、また使用者の体重（荷重Ｍｈ）が大きくなるにつれて、使用者の体重によって施療子６が受ける力が大きくなるために、施療子６においてクッション性を高めるように（施療子６の当りを軟らかくするために）弾性パラメータＫｄを小さくし、使用者への接触力を弱めている（和らげている）。そして、弾性パラメータＫｄが変化することによって、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θが大きくなるにつれてマッサージユニット７の変位ｘｕ（絶対値）が大きくなる。つまり、マッサージユニット７の動作位置が使用者から離れる側へとなり、使用者の体重を相殺するような位置での動作となっているといえる。
【００８９】
以上より、この実施形態においても、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従が適切に行われており、さらに、この実施形態によれば、背もたれ部２が傾くことによる重力の影響、及び、使用者の体重の差に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御していることが確認された。
【００９０】
また、この第６実施形態において、前記第２実施形態で説明したように、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えていてもよく、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に（式（１６））、この計測値を用いてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第３実施形態で説明したように、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第４実施形態で説明したように、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられており、制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第５実施形態で説明したように、使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えていてもよい。
【００９１】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。そして、各実施形態の組み合わせも自在である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】椅子型マッサージ機の側面図である。
【図２】機械本体ユニットの斜視図である。
【図３】マッサージ機の機能ブロック図である。
【図４】制御部の処理フローチャートである。
【図５】使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルである。
【図６】皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図７】皮膚弾性特性が可変の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図８】皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値固定）。
【図９】皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値可変）。
【図１０】皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図１１】第２実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１２】第３実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１３】第４実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１４】第５実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１５】第６実施形態における、使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルを示している。
【図１６】第６実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１７】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【図１８】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【図１９】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【符号の説明】
【００９３】
６ 施療子
１８ 制御部
１８ａ インピーダンス制御部
１８ｂ 弾性パラメータ調整部
１８ｃ 皮膚弾性特性推定部
１８ｄ 目標接触力調整部
１９ 入力部（コントローラ）
２０ 測定部 （荷重センサ）
２１ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッサージ機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマッサージ機では、マッサージ動作の強弱調整のために、施療子の位置調整をすることが行われている。例えば、特許文献１には、マッサージ子（施療子）の押出量を変更することによって、マッサージの強さを調整することが開示されている。
マッサージ動作の強弱調整を行うことで、一定強さのマッサージ動作に比べて、マッサージ強さをユーザの好みに合わせることができる。
【特許文献１】特開昭６３−７９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のマッサージ強弱調整は、単に施療子の位置（押出位置）を調整するものにすぎなかった。すなわち、強いマッサージは、施療子を被施療部側へ大きく押し出し、弱いマッサージは、施療子の押出量を小さくすることによって実現されていた。
【０００４】
ところが、マッサージ感は、施療子の押出量だけでなく、施療子の硬さ・柔らかさによっても影響を受ける。つまり、マッサージされる部位（被施療部）によって皮膚弾性特性が異なるため、皮膚弾性が小さく比較的柔らかい被施療部に対してある接触力でマッサージしようとすると、柔らかく弾性のある施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力は、予期した力より過大となってしまい、ユーザにとっては、強すぎるマッサージとなる。
一方、皮膚弾性が大きく比較的硬い被施療部に対してある接触力でマッサージしようとするときは、硬い施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力が、予期した力より過小となり、ユーザにとっては、弱すぎるマッサージとなる。
【０００５】
この結果、マッサージ機の制御において、ある目標値の力でマッサージを施したい場合であっても、従来のような押出量調整では、目標値の力によるマッサージを実現することができなかった。
【０００６】
しかも、従来のマッサージ機において、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることは、施療子の交換を伴うため、実際の使用を考慮すると、現実的ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることと等価なマッサージ機制御に関する新たな技術的手段を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、皮膚弾性を推定することにある。さらに、本発明の他の目的は、皮膚弾性に基づいて被施療部の凝りを判定すること、あるいは、皮膚弾性に基づいてマッサージ力を適切に調整することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被施療部に接触してマッサージする施療子と、前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、を備え、前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とする。
上記本発明によれば、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を変更できるため、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。
【０００９】
前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に関わらず所望の目標接触力によるマッサージが行える。
なお、変位情報には、変位そのものの他、必要に応じて変位と関連した値（例えば、変位から算出可能な速度又は加速度）が含まれる。また、速度や加速度は、変位から算出してもよいし、速度センサ又は加速度センサで検出してもよい。
【００１０】
さらに、前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定（決定）するのが好ましい。この場合、目標接触力は、重力によって使用者から施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得られたものであり、この目標接触力を実現するための弾性パラメータを推定（決定）しているので、重力によって施療子が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。
【００１１】
前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性を推定することができる。
【００１２】
さらに、前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性をより正確に推定することができる。
【００１３】
この場合において、前記マッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、測定部が重力による使用者の荷重を測定することによって、前記荷重の情報を得ることができる。
または、前記マッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、入力部に使用者の体重を入力することによって、前記荷重の情報を得ることができる。
【００１４】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の凝りを判定することができる。
【００１５】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に応じて目標接触力を調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
［マッサージ機の全体構成］
図１はこの発明のマッサージ機の実施の一形態（第１実施形態）を示す説明図である。このマッサージ機は、脚体４により支持された座部１と、この座部１の後側に設けられた背もたれ部２と、座部１の前側に設けられた脚載せ部３とを備えており、椅子型とされている。
【００１８】
背もたれ部２内には機械本体ユニット５が設けられている。機械本体ユニット５は背もたれ部２の内部において、左右一対に設けられたガイドレール（図示せず）に沿って昇降自在とされている。そして、駆動機構（図示せず）によってこの機械本体ユニット５は昇降駆動する。この駆動機構としては例えば、ラックピニオン式とすることができ、ラックが前記ガイドレールに沿って設けられており、ピニオンとこれを回転させる減速器付きモータが機械本体ユニット５に設けられた構造とすることができる。
【００１９】
図２は、この機械本体ユニット５の正面斜視図である。機械本体ユニット５の本体フレーム８にマッサージユニット７が前後移動自在に取り付けられている。マッサージユニット７は、ローラ状の揉み玉からなる施療子６と、この施療子６に揉み、叩き、指圧などのマッサージ動作をさせるために駆動する動作部１５とを有している。
この動作部１５は、施療子６を背もたれ部２の前後方向に移動させる押し出し駆動部（強さ調整部）１５ａを有している。押し出し機構１５ａは、マッサージユニット７を前後移動させる駆動源となるモータ１０と、このモータ１０に減速機構を介して連結されたピニオン１１と、このピニオン１１に噛合し背もたれ部２の前後方向に沿って設けられたラック１２とを有している。
【００２０】
モータ１０とピニオン１１は機械本体ユニット５の本体フレーム８に固定されており、ラック１２はマッサージユニット７側に固定されている。この構成により、前記モータ１０を正逆回転させることで、ピニオン１１が正逆回転し、これによりラック１２が前後移動し、このラック１２とともにマッサージユニット７が前後移動し指圧動作が行えるとともに、施療子６の位置を調整することができる。すなわち、施療子６の位置を前側に移動させることで、施療子６に大きな力ｆを生じさせることができ、強いマッサージ動作が得られる。また、施療子６の位置を後側に移動させることで、施療子６に小さな力ｆを生じさせることができ、弱いマッサージ動作が得られる。
【００２１】
図３は、この椅子型マッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。この椅子型マッサージ機は制御部１８を有している。制御部１８は、動作部１５によるマッサージ動作の制御の他、施療子６の前後位置（マッサージ強さ）を制御することができる。なお、制御部１８は、駆動部１５ａによる施療子６の移動量を動作制御信号として出力する。
【００２２】
制御部１８は、施療子６の前後位置に関しインピーダンス制御を行うためのインピーダンス制御部１８ａを備えている。
インピーダンス制御部１８ａは、マッサージ機が使用者に加える接触力の目標値（目標接触力）Ｆｈｄが与えられると、その目標接触力Ｆｈｄに相当する力が使用者に加えられるようにインピーダンス制御する。すなわち、インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力に相当する所望の力に対応した押出量を決定して、押し出し駆動部１５ａによって施療子６を前後動させる。本実施形態のマッサージ機では、従来のように施療子６の単なる位置変位による力の強弱の代用ではなく、使用者に加えられる実際の力を直接制御するため、適切なマッサージを行える。
【００２３】
押し出し駆動部１５ａは、制御部１８からの動作制御信号に基づいて、前記モータ１０（図２参照）を動作させ、これにより、施療子６に、被施療部に対する所望の接触力を発生させる。
また、前記制御部１８は、押し出し駆動部１５ａによる施療子６の前後移動に応じた施療子６（マッサージユニット７）の位置（押出変位量）ｘｕを取得する。施療子６の位置は、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて、制御部１８内部で取得してもよいし、モータ１０の回転数を検出する回転センサ又は押し出し駆動部１５ａによる施療子６又はマッサージユニット７の移動量を検出する位置センサの出力に基づいて取得してもよい。なお、施療子６の位置を、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて取得すると、センサが不要でマッサージ機の構成が簡素になる。
また、制御部１８は、施療子６の位置ｘｕに基づいて、施療子６（マッサージユニット７）の移動速度、加速度を算出することができる。
【００２４】
図４は、制御部１８による制御手順のフローチャートを示している。まず、インピーダンス制御部１８ａは、使用者のマニュアル入力にされた目標設定力Ｆｈｄ、又はマッサージ機の自動マッサージコースにおいて予め設定された目標接触力Ｆｈｄを取得する（ステップＳ１）。
インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力Ｆｈｄを取得すると、押し出し駆動部１５ａを動作させ、施療子６を被施療部に接触させマッサージ（指圧）を行う。
【００２５】
［インピーダンス制御の弾性パラメータ決定（マッサージ機の柔軟性設定）］
制御部１８は、弾性パラメータ調整部１８ｂを備えており、この弾性パラメータ調整部１８ｂは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、目標接触力を実現するインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定する（ステップＳ２）。
【００２６】
弾性パラメータＫｄは、弾性パラメータ調整部１８ｂが、下記式の演算を行うことによって算出される。すなわち、弾性パラメータＫｄは、目標接触力Ｆｈｄ、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。
【数１】
【００２７】
本実施形態のマッサージ機によれば、マッサージ中に、インピーダンス制御の弾性パラメータをリアルタイムで逐次決定できるため、使用者の皮膚弾性特性に関わらず、前記目標接触力Ｆｈｄを実現することができる。
【００２８】
つまり、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも高く硬い場合には、より硬い施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は十分ではなくなる（物足りないマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを大きくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を高くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が高くても、目標接触力Ｆｈｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。
【００２９】
また、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも低く柔らかい場合には、より柔らかい施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は大きすぎるものとなる（強すぎるマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを小さくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を低くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が低くても、目標接触力Ｆｈｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性の調整と等価な調整（柔軟性設定）をソフトウェアで行うことができ、施療子６等の交換を行わなくても良い。
【００３１】
［被施療部の皮膚弾性特性推定］
さらに、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定する（ステップＳ３）。被施療部の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、制御部１８が下記式の演算を行うことによって算出される。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。
【数２】
【００３２】
このように、実施形態に係るマッサージ機１では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。そして、推定した皮膚弾性特性は、以下のような利用が可能である。
【００３３】
［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］
被施療部の皮膚弾性特性が高い場合は、凝っており、皮膚弾性特性が低い場合はほぐれている、といえる。制御部１８は凝り判定部としても機能する目標接触力調整部１８ｄを備えており、この凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性に基づいて、被施療部の凝り判定を行う（ステップＳ４）。例えば、凝り判定しきい値（５５［Ｎ／ｍ］）と、ほぐれ判定しきい値（４５［Ｎ／ｍ］）の２つのしきい値が設定されており、これらのしきい値によって判定を行う。
【００３４】
制御部１８の凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値以上の場合、被施療部は「凝り」であると判定する。また、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特定がほぐれ判定しきい値以下の場合は「ほぐれ」と判定する。さらに、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値とほぐれ判定しきい値の間にある場合には、「通常」であると判定する。なお、凝り判定のためのしきい値は１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。
【００３５】
［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］
制御部１８の目標接触力調整部１８ｄは、前記凝り判定に基づいて、マッサージ力（目標接触力Ｆｈｄ）の調整を行う。具体的には、目標接触力調整部１８ｄは、現在ｋ−１時点での目標接触力がＦｈｄ（ｋ−１）であるときに、サンプリング時間Δｔ後の次の時点ｋにおける目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）を、例えば、下記式に基づいて決定する。
【数３】
【００３６】
上記式に示すように、制御部１８は、被施療部が「凝り」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をより強く設定し、被施療部が「ほぐれ」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をより弱く設定し、被施療部が「通常」であるときは、目標接触力Ｆｈｄ（ｋ）をＦｈｄ（ｋ−１）と同じにする。
なお、目標接触力調整部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性Ｋｈから、対応する目標接触力Ｆｈｄを得るための参照データベース１８ｄ−１を有しており、目標接触力調整部１８ｄは、与えられた皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に基づいて、前記参照データベース１８ｄ−１を参照して、目標接触力Ｆｈｄを得る。
【００３７】
このように、本実施形態のマッサージ機では、ステップＳ１で決まった接触力目標値Ｆｈｄだけでマッサージを行うのではなく、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、接触力目標値Ｆｈｄを調整するため、使用者に印加される力が使用者の皮膚弾性特性Ｋｈに応じて調整される。この結果、好適なマッサージ動作が得られる。
【００３８】
［弾性パラメータＫｄの決定方法の詳細］
図５は、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現した簡略モデルを示している。図５においては、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット（背面ユニット）７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。
【００３９】
ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（４）のように表すことができる。
【数４】
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力である。
【００４０】
また、マッサージユニット７がＦｈによって、
【数５】
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆは、下記式（６）のようになる。
【数６】
上記式（６）のｆが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（５）（６）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。
【００４１】
ここで、上記（５）式をＫｄについて解くと、
【数７】
となり、上記（７）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（７）式では、（５）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈｄに置き換えている。
【００４２】
［弾性パラメータ決定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈｄとなる弾性パラメータＫｄを求めるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件１：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘弾性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｈ＝５０［Ｎ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
【００４３】
図６は、シミュレーション結果を示している。なお、導出した弾性パラメータＫｄはＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
図６（ｂ）に示すように、目標接触力Ｆｈｄは時間に経過に比例して増加するよう設定されており、この目標接触力Ｆｈｄに対して、実際の接触力Ｆｈが追従していることがわかる。この図６（ｂ）から、所望の接触力（目標接触力）が実現されていることがわかる。
【００４４】
ただし、図６（ａ）に示すように、所望の接触力を得ているときのマッサージユニット７の変位ｘｕは、目標位置（目標変位）ｘｄを実現していない。従来のマッサージ機では実際の変位ｘｕを目標変位ｘｄに合わせるように制御することで所望の接触力を得ようとしていたが、実際には皮膚弾性特性が使用者又は施療部位によって異なるため、目標変位ｘｄを実現しても所望の接触力は得られない。
これに対し、本発明では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、目標変位ｘｄに実際の変位ｘｕが合うように制御するのではなく、目標接触力Ｆｈｄに実際の接触力が合うように弾性パラメータＫｄを調整して制御するため、所望の接触力を得ることができる。
【００４５】
図６（ｃ）に示すように、マッサージユニット７の目標位置ｘｄの変化に伴って、弾性パラメータＫｄも変化しており、この弾性パラメータＫｄを用いて、インピーダンス制御の制御入力ｆを決定する。すなわち、マッサージ機１では、制御部１８が、制御入力ｆに対応する変位量ｘｕを求め、押し出し機構部１５ａを動作させてマッサージユニット７の施療子６の変位ｘｕを実現することになる。
【００４６】
図７は、前記シミュレーション条件１中の皮膚弾性特性Ｋｈを変更したシミュレーション条件２によってシミュレーションを行った結果である。シミュレーション条件２における皮膚弾性特性Ｋｈは、時間経過に伴って変化する（図７（ｄ）参照）。皮膚弾性特性Ｋｈが時間経過に伴って変化する現象は、マッサージユニット７が上下動作をする場合や、被施療部の皮膚弾性特性が時間的に変化する場合に生じる。なお、シミュレーション条件２におけるその他の条件は、シミュレーション条件１と同様である。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈを時間的に変化させた場合であっても、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈｄに追従していることがわかる。また、図７（ｄ）の皮膚弾性特性Ｋｈの変化に応じて、図７（ｃ）の弾性パラメータＫｄも変化していることがわかる。
【００４８】
以上のように、上記（７）式でインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定すれば、被施療部の皮膚弾性特性に関わらず、常に目標接触力Ｆｈｄを実現することがわかる。
【００４９】
［皮膚弾性特性の推定の詳細］
以下、図５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることなく皮膚弾性特性を推定する方法の詳細を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（８）によって表される。
【数８】
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。
【００５０】
ここで、式（６），（８）を式（４）に代入し、Ｋｈについて解くと、
【数９】
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。
【００５１】
［皮膚弾性推定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件３：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］
【００５２】
図８は、シミュレーション結果を示している。なお、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、ＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
本シミュレーションでは、使用者の皮膚弾性特性をＫｈ＝５０，１００，２００［Ｎ／ｍ］のそれぞれの場合において、それぞれの場合の皮膚弾性特性Ｋｈが式（９）によって推定できるかどうかを検証した。図８に示すように、わずか０．１［ｓ］程度で、皮膚弾性特性が推定できていることがわかる。
【００５３】
次に、前記シミュレーション条件３と同じ条件で、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化する場合の皮膚弾性特性推定に関してシミュレーションを試みた。ここでの皮膚弾性特性は、Ｋｈ（ｔ）＝１０ｓｉｎ｛０．２π（ｔ−１）｝＋５０［Ｎ／ｍ］とした（周期１０［ｓ］の正弦波）。このシミュレーション結果を図９に示す。ここでも、皮膚弾性特性が良好に推定されていることがわかる。
【００５４】
［図４の処理のシミュレーションによる検証］
上記シミュレーションと同様の手法を利用して、図４に示す処理全体の検証を下記条件のシミュレーションにて行った。
シミュレーション条件４：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
【００５５】
上記以外の条件として、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈは、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）と変動し（図１０（ｄ）参照）、また、マッサージユニット７の目標変位ｘｄは０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）と変動するように設定した（図１０（ａ）参照）。
【００５６】
また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。
【００５７】
式（３）に示すように、凝りと判定（皮膚弾性特性の推定値が５５［Ｎ／ｍ］以上）された場合には、目標接触力Ｆｈｄは大きくなり、ほぐれと判定（皮膚弾性特性の推定値４５［Ｎ／ｍ］以下）された場合には目標接触力Ｆｈｄは小さくなる。また、通常と判定された場合には目標接触力Ｆｈｄは変化しない。なお、式（３）において、「０．０５」は単位時間当たりの力の変化量［Ｎ／ｓ］であるが、この値に限られるものではない。
【００５８】
図１０は、シミュレーション結果を示している。図１０に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。
【００５９】
［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えている。このセンサ３０は、圧力センサなどによって構成されている。
また、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に、式（９）ではなく、下記式（１０）によって算出する。
【数１０】
【００６０】
センサ３０によって使用者の皮膚表面に加わっている力Ｆｈが計測できる場合、式（７）及び式（９）から、上記式（１０）が得られる。式（１０）では、マッサージユニット７の加速度を用いないため、マッサージユニットの加速度を計測又は算出する必要がなく、処理が簡単になる。なお、式（１０）では、式（７）のＦｈｄをＦｈに変更している。
なお、第２実施形態において説明を省略した点は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されている。制御部１８は、第１実施形態において説明したものと同様の制御を各駆動部１５ａに対して行う。例えば、左右に対をなす施療子６，６を別々の駆動部１５ａ，１５ａで動作させる場合、制御部１８は、左の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うとともに、左側とは独立して、右の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うことができる。このようにすることで、左右の被施療部のそれぞれの皮膚弾性特性に関わらず、左右それぞれの被施療部に目標接触力によるマッサージが行える。
なお、第３実施形態及び後述の実施形態において説明を省略した点については、第１及び第２実施形態と同様である。
【００６２】
前記第１〜第３実施形態においては、ローラ状の揉み玉６に替えて、他の形態の施療子を有するマッサージ機であってもよい。例えば、マッサージ機としては、手の指に相当する複数の施療子６と複数の施療子６を駆動する多指ハンド型駆動部１５ａとを有して掴み揉みが可能なハンド型マッサージ機であってもよく、この場合、指に相当する施療子６の接触力を、施療子６ごとに制御することで適切な掴み揉みが行える。
また、施療子６としては、被施療部の上下移動によって被施療部に摺動する擦りマッサージを行える板状のものであってもよい。
【００６３】
［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係るマッサージ機を示している。第４実施形態のマッサージ機は、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられたものである。制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えている。バイブレータ制御部１８ｅは、インピーダンス制御部１８ａに与えられる目標接触力の強弱に応じてバイブレーション強さを調整するものであり、目標接触力が大きければ、より強いバイブレーションを発生させ、目標接触力が小さければ、より弱いバイブレーションを発生させる。
したがって、目標接触力調整部１８ｄによって目標接触力が調整されると、それに応じてバイブレーション強さも調整される。
【００６４】
［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態に係るマッサージ機を示している。使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えている。使用者は操作部４０を操作して実際に施療子６を動作させ、好みのマッサージ強さ（接触力）を決めると、そのマッサージ強さが制御部１８の個人用データベース４１に、その使用者のための目標接触力として記録される。
記録された目標接触力は、事後的に利用することが可能であり、使用者毎の目標接触力でのマッサージを日常的に受けることが可能である。しかも、皮膚弾性特性に応じて、目標接触力を調整することで、使用者のマッサージ強さの好みと使用者の皮膚弾性特性の双方から決まる最適なマッサージ動作を実現することができる。
【００６５】
［第６実施形態］
図１５は、第６実施形態に係るマッサージ機の簡略モデルを示しており、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現したものである。図１６は、このマッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。
なお、前記第１実施形態において図５に示したモデル図は、水平方向が前記機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向であり、インピーダンス制御を行うにあたり、マッサージユニット７及び施療子６を水平方向に移動させる形態である。すなわち、使用者（被施療者）の皮膚表面に対するマッサージユニット７の施療子６の接触方向（押圧方向）が水平方向である場合である。
【００６６】
一方、この図１５に示したモデル図は、水平線に対して角度θだけ傾斜した方向を、機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向としている。すなわち、この形態は、背もたれ部２を後方へ倒したリクライニング状態にある椅子型のマッサージ機（図１参照）の場合を示している。したがって、この図１５のモデル図は、使用者とマッサージユニット７との重力による影響を考慮したものとなる。そして、前記角度θを、水平線に対する背もたれ部２の傾斜角度とする。また、この第６実施形態において説明を省略する点、例えば、マッサージ機の全体構成については、第１実施形態と同様である。
【００６７】
この第６実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、施療子６が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部１８を備えている。そして、この制御部１８は、インピーダンス制御における弾性パラメータＫｄの値を調整する弾性パラメータ調整部１８ｂを備えている。この弾性パラメータ調整部１８ｂは、被施療部に接触している施療子６の変位情報（変位ｘｕ）等に基づいて、目標接触力を実現するための弾性パラメータＫｄを決定する。さらに、この制御部１８は、被施療部の皮膚弾性特性を推定する皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えている。
【００６８】
［弾性パラメータＫｄの決定方法］
図１５において、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。
【００６９】
さらに、図１５において、使用者及びマッサージユニット７は、後方へ倒した背もたれ部２の施療子６（マッサージユニット７）に対して重力による影響を与えている。つまり、背もたれ部２に使用者が凭れることにより、重力によって、この使用者の全体重のうちの一部（荷重Ｍｈ）が施療子６に対して影響を及ぼす。さらに、マッサージユニット７は、自身の重量Ｍｕの影響を受ける。マッサージユニット７の重量Ｍｕは既知の値であり、この値は制御部１８に予め記憶されている。なお、重力によって背もたれ部２に凭れた使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）は、制御部１８へ入力されるものであり、この入力の方法については後に説明する。
【００７０】
図１５において、ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（１１）のように表すことができる。なお、マッサージユニット７の機械的な弾性係数Ｋｕ及び粘性係数Ｄｕを０としている。
【数１１】
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆｓはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力、Ｆｕはマッサージユニット７の重量による成分であり、Ｆｕ＝−Ｍｕｇｓｉｎθである。
【００７１】
また、マッサージユニット７がＦｈによって、
【数１２】
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆｓは、下記式（１３）のようになる。
【数１３】
上記式（１３）のｆｓが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（１２）（１３）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。
【００７２】
ここで、上記（１２）式をＫｄについて解くと、
【数１４】
となり、上記（１４）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（１４）式では、（１２）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈｄに置き換えている。
【００７３】
［被施療部の皮膚弾性特性の推定］
次に、図１５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることとなく皮膚弾性特性を推定する方法を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（１５）によって表される。
【数１５】
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。
【００７４】
ここで、式（１５）及び式（１１），（１３）により、Ｋｈについて解くと、
【数１６】
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮して、使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。
【００７５】
このように、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ、及び、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定することができる。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄ、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重などによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
【００７６】
このように、実施形態に係るマッサージ機では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。この皮膚弾性特性の推定は、その使用者の体重によって背もたれ部２に作用する荷重を考慮したものであるため、つまり、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮し補正を行ったものであるため、使用者の体格（体重）が様々であっても、それぞれの皮膚弾性特性をより一層正確に推定することができる。そして、この正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて目標接触力調整部１８ｄは目標接触力Ｆｈｄを決定することができ、弾性パラメータ調整部１８ｂがこの目標接触力Ｆｈｄを実現するための弾性パラメータＫｄを決定することができる。
【００７７】
つまり、正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて、第１実施形態と同様に、前記［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］及び［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］のような利用が可能となり、また、目標接触力調整部１８ｄにおいては、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮することで、目標接触力Ｆｈｄを得ることができ、重力を考慮したこの目標接触力Ｆｈｄを実現するための弾性パラメータＫｄを、弾性パラメータ調整部１８ｂは決定することができる。これにより、制御部１８（インピーダンス制御部１８ａ）は、重力によって施療子６が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。
【００７８】
［重力によって施療子６が受ける荷重の情報の入力］
図１５に示しているモデルは、使用者が後方へ倒れた背もたれ部２（図１参照）に上半身を凭れかけることにより、その分の体重が施療子６（マッサージユニット７）に影響を与えた状態となっている。
そこで、このマッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部１９（図１６参照）と、この入力部１９の入力値を演算処理する演算部２１とを有している。この演算部２１では、入力部１９における入力値を用いて、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得る。そして、制御部１８は、この荷重の情報を前記制御に利用している。
【００７９】
これを具体的に説明すると、使用者が入力部１９に、自己の全体重を入力し、制御部１８の演算部２１が、入力部１９の入力値に所定の比率（例えば６０％）を乗ずる演算を行い、補正値を得る。ここで演算部２１が前記比率を乗ずるのは、使用者の全体重のうちの上半身の体重が施療子６に影響を及ぼすためである。さらに、この演算部２１は、背もたれ部２の傾斜角度θを検出することができ、この傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めることができる。この場合、前記補正値がＭｈｇに相当する。なお、演算部２１で用いられる前記比率は、ヒトの全身の体重のうちの上半身に相当する部分の比率（例えば６０％）であり、この比率は制御部１８において予め設定され記憶されている。
【００８０】
前記入力部１９は、マッサージ機が備えているコントローラとすることができ、使用者がコントローラを手動操作することにより、自己の全体重の値を入力することができる。このコントローラは、使用者の手動操作によって、マッサージコースを選択したり、施療子６の位置を変更させたりする操作を行うことができるものである。前記演算部２１は制御部１８が備えている機能として実現できる。なお、制御部１８はマイコンからなる。
【００８１】
また、重力による荷重の情報の入力の変形例を説明する。このマッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部２０（以下、荷重センサとして説明する）と、この荷重センサ２０の測定値から前記荷重の情報を得る演算部２１とを有している構成とすることができる。荷重センサ２０は、マッサージ機に取り付けられており、使用者の体重に起因する荷重を検出する。
【００８２】
この場合において、荷重センサ２０を座部１に設けることで、使用者の体重を測定し、前記の場合と同様に演算部２１が補正値を求め、背もたれ部２の傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めてもよい。
【００８３】
または、荷重センサ２０をマッサージユニット７又は施療子６に設けるのがよい。これは、荷重センサ２０が、荷重の情報として使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）に相当する荷重を直接求めることができるためである。この場合において、荷重センサ２０の荷重検出方向を使用者の皮膚表面へ向かう方向となるように設定して、荷重センサ２０を施療子６又はマッサージユニット７に搭載することで実現できる。これによれば、演算部２１は、荷重センサ２０の測定値を、傾斜角度θに関係なく、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として得ることができる。
【００８４】
また、重力による荷重の情報入力についての変形例として、このマッサージ機は、施療子６を高さ方向に移動させることによって、着座した使用者の肩位置を検出する肩位置検出機能を備えている。この肩位置を検出することにより、制御部１８はその使用者の身長を推定し、この身長に応じた体重を推定することができる。そして、この推定した体重を考慮して、前記と同様の手段により（演算部２１により）重力による荷重の情報を求めてもよい。または、このマッサージ機は、背もたれ部２をリクライニングさせるための駆動部としてアクチュエータ（図示せず）を備えている。このアクチュエータは電動モータを有しており、使用者が凭れた背もたれ部２を動作させる際の前記電動モータの負荷（電流値）から、制御部１８は、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得てもよい。
【００８５】
［シミュレーションによる検証］
図１５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件５：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．０１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝０［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］
【００８６】
この他の条件として、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化するとし、その皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）は、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）［Ｎ／ｍ］と変動し（図１７（ｂ）参照）、さらに、マッサージユニット７の目標変位ｘｄが時間と共に変化するとし、その目標変位ｘｄ（ｔ）は０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）［ｍ］と変動するように設定した（図１９（ａ）参照）。また、パラメータとして傾斜角度θを０°，５°，１０°，１５°，３０°とし、それぞれの場合についてシミュレーションを行い、さらに、傾斜角度θが３０°の場合において、使用者の体重（荷重Ｍｈ）を１．０と２．０とに、２倍に変化させている。
【００８７】
また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。
図１７、図１８、図１９は、シミュレーション結果を示している。図１７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）の変化に対して、皮膚弾性特性Ｋｈが適切に推定されていることがわかる。また、図１７（ａ）に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。なお、これらについては、各パラメータで同じ結果が得られた。
【００８８】
また、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θ及び使用者の体重による荷重Ｍｈが変化すると、弾性パラメータＫｄについても、目標接触力Ｆｈｄ（図１７（ａ））に追従するような変化をしていることがわかる。傾斜角度θ＝０°の場合を基準とすると、傾斜角度θが大きくなるにつれて、また使用者の体重（荷重Ｍｈ）が大きくなるにつれて、使用者の体重によって施療子６が受ける力が大きくなるために、施療子６においてクッション性を高めるように（施療子６の当りを軟らかくするために）弾性パラメータＫｄを小さくし、使用者への接触力を弱めている（和らげている）。そして、弾性パラメータＫｄが変化することによって、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θが大きくなるにつれてマッサージユニット７の変位ｘｕ（絶対値）が大きくなる。つまり、マッサージユニット７の動作位置が使用者から離れる側へとなり、使用者の体重を相殺するような位置での動作となっているといえる。
【００８９】
以上より、この実施形態においても、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従が適切に行われており、さらに、この実施形態によれば、背もたれ部２が傾くことによる重力の影響、及び、使用者の体重の差に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御していることが確認された。
【００９０】
また、この第６実施形態において、前記第２実施形態で説明したように、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えていてもよく、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に（式（１６））、この計測値を用いてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第３実施形態で説明したように、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第４実施形態で説明したように、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられており、制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第５実施形態で説明したように、使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えていてもよい。
【００９１】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。そして、各実施形態の組み合わせも自在である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】椅子型マッサージ機の側面図である。
【図２】機械本体ユニットの斜視図である。
【図３】マッサージ機の機能ブロック図である。
【図４】制御部の処理フローチャートである。
【図５】使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルである。
【図６】皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図７】皮膚弾性特性が可変の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図８】皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値固定）。
【図９】皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値可変）。
【図１０】皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。
【図１１】第２実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１２】第３実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１３】第４実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１４】第５実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１５】第６実施形態における、使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルを示している。
【図１６】第６実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。
【図１７】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【図１８】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【図１９】第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。
【符号の説明】
【００９３】
６ 施療子
１８ 制御部
１８ａ インピーダンス制御部
１８ｂ 弾性パラメータ調整部
１８ｃ 皮膚弾性特性推定部
１８ｄ 目標接触力調整部
１９ 入力部（コントローラ）
２０ 測定部 （荷重センサ）
２１ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被施療部に接触してマッサージする施療子と、
前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とするマッサージ機。
【請求項２】
前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１記載のマッサージ機。
【請求項３】
前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機。
【請求項４】
前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、
前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【請求項５】
前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項４に記載のマッサージ機。
【請求項６】
重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。
【請求項７】
使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。
【請求項８】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【請求項９】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【請求項１】
被施療部に接触してマッサージする施療子と、
前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とするマッサージ機。
【請求項２】
前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１記載のマッサージ機。
【請求項３】
前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機。
【請求項４】
前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、
前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【請求項５】
前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項４に記載のマッサージ機。
【請求項６】
重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。
【請求項７】
使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。
【請求項８】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【請求項９】
前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のマッサージ機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−９３４０４（Ｐ２００８−９３４０４Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１７１２８（Ｐ２００６−３１７１２８）
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【出願人】（０００１１２４０６）ファミリー株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【出願人】（０００１１２４０６）ファミリー株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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