CN106794106A - 关节运动辅助装置 - Google Patents

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Abstract

在手部上佩戴有关节运动辅助装置的情况下,当第一波纹管(231)伸缩时,第二拇指掌骨部件(212)相对于第一拇指掌骨部件(211A)而以双轴性的鞍状关节的作为“一个关节轴”的第一轴为转动轴转动。这里,由于弹性部件(251)对第一波纹管(231)的与拇指的腕掌关节对置的部分弹性地进行约束,因此,允许与拇指的腕掌关节连接的部位之间的伸缩,第一拇指掌骨部件(211A)的一个端部与第二拇指掌骨部件(212)的一个端部之间的距离顺畅地变化。此外,借助于第二波纹管(232a)的伸缩,第三拇指掌骨部件(213)相对于第二拇指掌骨部件(212)而以与第一轴垂直的第二轴部件(AX2)为中心轴转动。因此,能够适当地辅助与健全者的手部的关节运动同样的关节运动。

Description

关节运动辅助装置
技术领域
本发明涉及关节运动辅助装置,更具体而言,涉及对规定对象物的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置。
背景技术
以往,提出有用于康复的各种装置。在这样的装置中,有的代替理疗师等而对用于实现恢复患者的基本动作功能的治疗体操、运动进行辅助。
作为对相关患者的运动进行辅助的装置之一,有一种装置,其在由于脑梗塞等中枢神经障碍造成手指麻痹而挛缩的情况等时对手指的关节运动进行辅助(参照专利文献1:下面,称为“现有例”)。如上述现有例那样,由于使用了波纹管的关节运动辅助装置轻于使用由马达和电线驱动的致动器的方式的装置,因此实用性高。此外,由于使用了波纹管的关节运动辅助装置能够在低压力下驱动,因此,可使用隔膜式泵、叶片式泵等低振动、低噪声的泵。从这样的角度而言,也可以说采用了可伸缩的波纹管的关节运动辅助装置的实用性高。
在该现有例的技术中,可伸缩的波纹管配置在作为辅助对象的关节上。在该波纹管的一侧端部连接有一侧传递部件,所述一侧传递部件被佩戴于与该关节连接的一侧部位。此外,在该波纹管的另一侧端部连接有另一侧传递部件,该另一侧传递部件被佩戴于与该关节连接的另一侧部位。并且,在强制地从波纹管排出空气的情况下,通过波纹管收缩,从而对从关节弯曲状态向关节伸展状态变化的关节运动进行辅助,在强制地向波纹管供给空气的情况下,通过波纹管膨胀,从而对从关节伸展状态向关节弯曲状态变化的关节运动进行辅助。这里,在现有例的技术中,仅进行以一轴为中心而转动的关节的弯曲运动和伸展运动的支援。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/043095号
发明内容
发明要解决的课题
然而,关于人体的手指关节,拇指的掌骨借助于在彼此垂直的方向上移动的作为双轴性关节的“鞍状关节”而与腕骨连接。另一方面,食指、中指、无名指和小指(下面,均记作“食指等其它四指”)的掌骨分别借助于微动关节而与腕骨连接。因此,与食指等其它四指相比,手指的拇指可进行复杂的关节活动。
但是,在现有例的技术中,拇指的关节运动的辅助动作只是拇指的第一至第三关节的单轴性的弯曲运动和伸展运动。其结果是,在现有例的技术中,无法对如健全者的拇指的关节运动那样的复杂的关节运动进行辅助。因此,根据现有例的技术的关节运动辅助装置,很难说能够对满足佩戴者要求的手指的关节运动进行辅助。
因此,在使用关节运动辅助装置时,要求能够对与健全者的手指的活动同样的复杂的关节运动进行辅助的技术。响应所述要求作为本发明应解决的课题之一而被列出。
本发明正是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助的新颖的关节运动辅助装置。
用于解决课题的手段
本发明是一种关节运动辅助装置,其被佩戴于具有骨骼结构的规定对象物,并对关节运动进行辅助,所述关节运动利用被关节连接起来的第一部位与第二部位之间的关节机构,所述关节包括在彼此垂直的方向上活动的双轴性关节,所述关节运动辅助装置的特征在于,具备:第一部件,其包括被佩戴于所述第一部位的平板部;轴部件,其沿与所述第一部件的平板部的法线方向大致平行的方向延伸;第二部件,其包括借助于所述轴部件被安装于所述第一部件的长板部;第三部件,其包括长板部,在所述第一部件被佩戴于所述第一部位时,该长板部的一个端部以能够以第一轴为转动轴转动的方式与所述第二部件连接,并且该长板部从与所述第二部件连接的连接位置向与所述第一轴大致垂直的方向延伸,其中所述第一轴是所述双轴性关节的与所述第一部件的平板部大致平行的一个关节轴;第四部件,其包括长板部,该长板部的一个端部被安装成,能够以与所述第三部件的延伸方向及所述第一轴双方大致垂直的第二轴部件为转动中心轴而相对于所述第三部件的另一端部转动;伸缩自如的第一波纹管,其沿所述第一轴的周围配置在与所述第一轴大致垂直的方向上,该第一波纹管的一侧端部被连接于所述第二部件的靠所述第三部件的安装位置侧,并且另一侧端部被连接于所述第三部件的一个端部侧;和伸缩自如的第二波纹管,其一侧端部被连接于所述第四部件,在所述第一波纹管收缩的情况下,所述第三部件以所述第一部件的平板部与所述第三部件的长板部形成大致同一平面的方式,经由所述第一波纹管而与所述第二部件连接,在所述第二波纹管收缩的情况下,所述第三部件的长板部的延伸方向与所述第四部件的长板部的延伸方向成为大致直角,通过所述第一波纹管的收缩,所述第三部件相对于所述第二部件以所述第一轴为转动轴进行转动运动,通过所述第二波纹管的收缩,所述第四部件相对于所述第三部件以所述第二轴部件为转动中心轴进行转动运动。
根据该关节运动辅助装置,在该装置被佩戴于规定对象物的情况下,第三部件经由第一波纹管以能够以第一轴为转动轴转动的方式连接于第二部件,该第一轴是第一部位与被连接于该第一部位的第二部位之间的在彼此垂直的方向上活动的双轴性关节的“一个关节轴”,该第二部件借助于轴部件被安装于第一部件。此外,第四部件以能够以与第一轴大致垂直的第二轴部件为转动中心轴转动地被安装于该第三部件。而且,借助于第一波纹管的膨胀行程或收缩行程,第三部件相对于第二部件而以第一轴为转动轴进行转动。此外,借助于第二波纹管的膨胀行程或收缩行程,第四部件相对于第三部件而以第二轴部件为中心轴进行转动。其结果是,借助于第一波纹管的膨胀行程或收缩行程,第三部件相对于第二部件而以第一轴为转动轴进行转动运动,借助于第二波纹管的膨胀行程或收缩行程,第四部件相对于第三部件而以第二轴部件为中心轴进行转动运动。这样,通过以彼此大致直角的第一轴和第二轴部件作为轴,从而第四部件相对于第二部件和第一部件而进行向彼此垂直的方向上作用的双轴性关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,可辅助进行将第一部位和第二部位连接起来的“鞍状关节”的运动。
因此,根据本发明的关节运动辅助装置,能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
另外,若以轻量的树脂制的波纹管作为构成要素,则能够实现装置的重量的轻量化,并且能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助而不给装置的佩戴者施加负担。
在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,所述第二波纹管的另一侧端部被连接于所述第三部件。在该情况下,第二波纹管的一侧端部如上所述地被连接于第四部件,并且第二波纹管的另一侧端部被连接于第三部件。而且,当第二波纹管收缩时,第四部件以第二轴部件为中心轴而旋转,第三部件的延伸方向与第四部件的延伸方向成为大致直角。此外,当第二波纹管膨胀时,第四部件以第二轴部件为中心轴而旋转,第三部件的延伸方向与第四部件的延伸方向大致平行。其结果是,通过将第二波纹管的另一侧端部连接于第三部件而使第二波纹管伸缩,从而能够使第四部件以第二轴部件为中心而相对于第三部件转动运动。因此,能够对利用相当于双轴性关节的与第一轴垂直的“另一关节轴”的关节轴的运动进行辅助。
此外,在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,所述关节运动辅助装置还具备第五部件,所述第五部件的一个端部被连接于所述第一部件,所述第五部件包括长板部,所述第五部件的所述长板部从与所述第一部件连接的连接位置向与所述第一部件的平板部平行且与所述第二部件的延伸方向不同的方向延伸,所述第二波纹管的另一侧端部被连接于所述第五部件。在该情况下,第二波纹管的一侧端部被连接于第四部件,并且第二波纹管的另一侧端部被连接于第五部件。并且,当第二波纹管收缩时,第四部件以第二轴部件为中心轴而旋转,第三部件的延伸方向与第四部件的延伸方向成为大致直角。此外,当第二波纹管膨胀时,第四部件以第二轴部件为中心轴而旋转,第三部件的延伸方向与第四部件的延伸方向成为大致平行。其结果是,即使将第二波纹管的另一侧端部连接于第五部件,也能够通过使第二波纹管伸缩而使第四部件以第二轴部件为中心地相对于第三部件转动运动。因此,能够对利用与第一轴垂直的关节轴的运动进行辅助。
在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,所述第二部件借助于所述轴部件以能够转动的方式被安装于所述第一部件。在该情况下,第二部件相对于第一部件而以轴部件为中心地转动运动。因此,能够对上述的“鞍状关节”的运动的辅助动作(特别是以第二轴部件为中心的转动运动)进行补充,扩大对与第一部位连接的第二部位的辅助可动范围。
此外,在本发明的关节运动辅助装置中,能够成为这样的结构:所述关节运动辅助装置还具备调整部,所述调整部对所述第一波纹管内和所述第二波纹管内的工作流体压力进行调整。在该情况下,由于调整部对第一波纹管内和第二波纹管内的工作流体压力进行调整,因此,第一波纹管和第二波纹管能够产生对被调整部调整过的关节运动进行辅助的力。
在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,所述关节运动辅助装置还具备伸缩部件,所述伸缩部件的一侧端部以能够以与所述轴部件平行的转动轴部件为中心转动的方式被安装于所述第一部件,并且所述伸缩部件的另一侧端部以能够以与所述轴部件平行的转动轴部件为中心转动的方式被安装于所述第二部件的端部。
在还具备上述伸缩部件的情况下,能够成为这样的结构:所述第二部件借助于所述轴部件被安装成能够相对于所述第一部件转动,通过所述伸缩部件的伸缩,所述第二部件以所述轴部件为中心轴而相对于所述第一部件进行转动运动。在该情况下,通过使伸缩部件伸缩,从而能够使第二部件相对于第一部件而以轴部件为中心地转动。因此,能够对上述的“鞍状关节”的运动辅助动作进行补充,扩大对与第一部位连接的第二部位的辅助可动范围。
此外,在还具备上述伸缩部件的情况下,能够成为这样的结构:在所述第一部件的平板部上形成有槽,所述轴部件插入于该槽中,所述第二部件借助于所述轴部件被安装成,能够沿所述槽移动,并且能够相对于所述第一部件转动,通过所述伸缩部件的伸缩,所述第二部件沿所述槽移动,并以所述轴部件为中心轴相对于所述第一部件进行转动运动。在该情况下,通过使伸缩部件伸缩,从而能够使第二部件沿着形成于第一部件的槽移动并相对于第一部件而以轴部件为中心地转动。因此,能够通过第二部件在形成于第一部件的槽内的移动来辅助第二部位相对于第一部位的“平面关节”的活动。此外,能够通过第二部件相对于第一部件的转动而对上述的“鞍状关节”的运动辅助动作进行补充,扩大对与第一部位连接的第二部位的辅助可动范围。
并且,在采用了还具备上述的伸缩部件的结构的情况下,在本发明的关节运动辅助装置中,能够成为这样的结构:所述伸缩部件是波纹管,所述关节运动辅助装置还具备调整部,所述调整部对所述第一波纹管内、所述第二波纹管内以及所述伸缩部件内的工作流体压力进行调整。在该情况下,由于调整部对第一波纹管内、第二波纹管内以及作为波纹管的伸缩部件内的工作流体压力进行调整,因此,第一波纹管和第二波纹管以及伸缩部件能够产生对被调整部调整过的关节运动进行辅助的力。
在本发明的关节运动辅助装置中,能够成为这样的结构:所述关节运动辅助装置还具备约束部件,所述约束部件在与所述第一波纹管的多个环状槽的排列方向垂直的方向上且在与所述规定对象物对置的一侧弹性地约束所述第一波纹管,所述约束部件被安装于所述第二部件和所述第三部件。在该情况下,随着第一波纹管的伸缩,约束部件对第一波纹管的与规定对象物对置的一侧的环状槽间隔进行调整。因此,能够允许与沿彼此垂直的方向移动的双轴性关节的“一个关节轴”的周围的转动运动相伴的、第一部位与第二部位之间的距离的伸缩,能够使第三部件相对于第二部件而以第一轴为转动轴而转动。
此外,在本发明的关节运动辅助装置中,能够成为这样的结构:包括所述双轴性关节的关节是将腕部与拇指的掌部连接起来的关节,所述第一部件被佩戴于与拇指的掌部连接的腕部,所述第二部件被佩戴于拇指的掌部的与腕部连接的一部分,所述第三部件和所述第四部件被佩戴于拇指的包括掌部的另一部分在内的部位。在该情况下,能够辅助将作为第一部位的腕部和作为第二部位的拇指的掌部连接起来的关节(拇指的腕掌关节)的运动。
发明效果
如以上说明的那样,根据本发明的关节运动辅助装置,起到这样的效果:能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
附图说明
图1是用于说明人体的手指的骨骼结构的图。
图2是用于说明“鞍状关节”和“平面关节”的动作的图。
图3是本发明的第一实施方式的关节运动辅助装置的外观图(侧视图)。
图4是图3的关节运动辅助装置的外观图(掌侧面)。
图5是用于说明图3、图4的拇指关节运动辅助部的结构的图。
图6是用于说明图5的第一拇指掌骨部件的结构的图。
图7是用于说明图5的第二拇指掌骨部件的结构的图。
图8是用于说明图5的第三拇指掌骨部件的结构的图。
图9是用于说明图3、图4的手指关节运动辅助部的结构的图。
图10是用于说明图9的第一掌骨部件的结构的图。
图11是用于说明图9的第二掌骨部件的结构的图。
图12是用于说明图3的调整部的结构的图。
图13是用于说明第一实施方式的关节运动辅助装置的状态的示例的图。
图14是用于说明图5的拇指关节运动辅助部的状态的示例的图。
图15是用于说明图9的食指关节运动辅助部的状态的示例的图。
图16是本发明的第二实施方式的关节运动辅助装置的外观图(后视图)。
图17是用于说明图16的手指关节运动辅助部的结构的图。
图18是用于说明第二实施方式的关节运动辅助装置的状态的示例的图。
图19是本发明的第三实施方式的关节运动辅助装置的外观图(后视图)。
图20是图19的关节运动辅助装置的外观图(掌侧面)。
图21是用于说明图19、图20的弯曲运动部的结构的图。
图22是用于说明第三实施方式的关节运动辅助装置的状态的示例的图。
图23是用于说明图21的弯曲运动部的状态的示例的图。
图24是本发明的第四实施方式的关节运动辅助装置的外观图(后视图)。
图25是图24的关节运动辅助装置的外观图(掌侧面)。
图26是用于说明图24、图25的弯曲运动部的结构的图。
图27是用于说明图26的弯曲运动部的状态的示例的图。
图28是本发明的第五实施方式的关节运动辅助装置的外观图(后视图)。
图29是用于说明第五实施方式的关节运动辅助装置的状态的示例的图。
图30是用于说明关节运动辅助装置的变形例的图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在实施方式中,例举对利用作为规定对象物的人体的右手指关节的机构而进行的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置来进行说明。此外,在下面的说明及附图中,对同一或同等的要素标注同一标号,省略重复的说明。
[骨骼结构]
在对实施方式的关节运动辅助装置进行说明前,对人体的手指的骨骼结构进行说明。
图1中示出了从手掌侧观察的右手的骨骼结构。在人体的手指的骨骼中,如图1所示,“拇指的掌骨”与“腕骨”连接。此外,在该“腕骨”上连接有食指、中指、无名指和小指的“掌骨”。并且,在拇指的掌骨上连接有由“基节骨”和“末节骨”构成的“指骨”。此外,在食指、中指、无名指和小指的掌骨上分别连接有由“基节骨”、“中节骨”和“末节骨”构成的“指骨”。另外,腕部对应于第一部位,拇指的掌部对应于第二部位。
这里,“拇指的掌骨”借助于作为“鞍状关节”的“拇指的腕掌关节”被连接于“腕骨(更具体而言是“大菱形骨”)”。此外,“食指、中指、无名指和小指的掌骨”分别借助于几乎不活动的“微动关节”被连接于“掌骨”。
此外,“腕骨”包括“大菱形骨”、“小菱形骨”、“舟状骨”。此外,“腕骨”包括“头状骨”、“月状骨”,还包括“钩状骨”、“三角骨”、“豆状骨”。并且,腕骨中的“舟状骨”借助于“平面关节”而与“头状骨”和“月状骨”连接。
这里,“鞍状关节”是指两关节面相当于鞍的背面并且在彼此垂直的方向上活动的双轴性关节。在图2(A)中示出了用于示意性地说明“鞍状关节”的动作的图。此外,“平面关节”是指两个关节面是平面且进行彼此错位的运动的关节。在图2(B)中示出了用于示意性地说明“平面关节”的动作的图。与食指等其它四指相比,拇指借助于该“鞍状关节”和“平面关节”的动作能够进行复杂的关节运动。
[第一实施方式]
首先,参照图3至图15对本发明的第一实施方式进行说明。
<结构>
在图3、图4中示出了第一实施方式的关节运动辅助装置100A的外观图。图3、图4中的坐标系(X、Y、Z)是如下的坐标系:在全部手指闭合的状态下,以与手指的延伸方向垂直并从拇指(第一指)朝向小指(第五指)的方向作为+X方向,以从腕部朝向指尖的方向作为+Y方向,以从手掌侧朝向手背侧的方向作为+Z方向。
这里,图3是在手指的关节处于伸展状态并且全部手指闭合时从手背侧(手背面侧)观察被佩戴于右手HD的手背(手背面)的关节运动辅助装置100A的外观图。此外,图4是从手掌侧(手心侧)观察图3所示的关节运动辅助装置100A的外观图。另外,如后面所述,关节运动辅助装置100A以21个波纹管作为构成要素。并且,在图3、图4中示出了仅后述的第三波纹管部件233膨胀而其它20个波纹管收缩时的关节运动辅助装置100A的状态。此外,在图4中,省略了佩戴关节运动辅助装置100A的右手的图示。
在下面的结构的说明中,对图3、图4所示的状态的关节运动辅助装置100A进行说明。此外,在下面的说明中,有时借助于使一个构成要素相对静止的系统对构成要素的旋转运动进行说明。
如图3、图4综合所示,关节运动辅助装置100A具备拇指关节运动辅助部120A和作为第一部件的腕骨部件110A。此外,关节运动辅助装置100A具备食指关节运动辅助部130A2、中指关节运动辅助部130A3、无名指关节运动辅助部130A4、小指关节运动辅助部130A5。并且,关节运动辅助装置100A具备调整部180A(在图4中不图示)。
另外,在下面的说明中,将食指关节运动辅助部130A2、中指关节运动辅助部130A3、无名指关节运动辅助部130A4、小指关节运动辅助部130A5也统称为“手指关节运动辅助部130Aj(j=2、…、5)”或“手指关节运动辅助部130A”。
《腕骨部件110A》
对上述的腕骨部件110A进行说明。腕骨部件110A例如是钢铁制的部件,并且是包括与XY平面平行的平板部的部件。腕骨部件110A借助于未图示的带子被佩戴于人体的腕部。在腕骨部件110A的平板部成型加工有轴孔,所述轴孔供沿与该平板部的法线方向平行的方向(Z方向)延伸的轴部件AX0插入。并且,拇指关节运动辅助部120A以能够以沿该Z方向延伸的轴部件AX0为中心轴转动的方式被安装于腕骨部件110A。此外,食指关节运动辅助部130A2的一个端部、中指关节运动辅助部130A3的一个端部、无名指关节运动辅助部130A4的一个端部和小指关节运动辅助部130A5的一个端部被固定于腕骨部件110A。
此外,第三波纹管部件233的一侧以可以沿Z方向延伸的轴部件110x为中心轴转动的方式被安装于腕骨部件110A。
《拇指关节运动辅助部120A的结构》
下面,对上述的拇指关节运动辅助部120A的结构进行说明。拇指关节运动辅助部120A对拇指的关节运动进行辅助。拇指关节运动辅助部120A借助于未图示的带子被佩戴于拇指的掌部和指部(基节、末节)。如图3、图4和图5(A)、(B)综合所示,拇指关节运动辅助部120A具备轴部件AX0、作为第二部件的第一拇指掌骨部件211A、作为第三部件的第二拇指掌骨部件212、作为第四部件的一部分的第三拇指掌骨部件213、作为第四部件的一部分的拇指基节骨部件221和作为第四部件的一部分的拇指末节骨部件223。
此外,拇指关节运动辅助部120A具备第一波纹管231、第二波纹管部件232、作为伸缩部件的第三波纹管部件233、拇指第一关节对应波纹管241和拇指第二关节对应波纹管242。并且,拇指关节运动辅助部120A具备作为约束部件的弹性部件251和弹性部件261、262。
这里,图5(A)是从+Z方向侧观察拇指关节运动辅助部120A的图。此外,图5(B)是从-X方向侧观察图5(A)所示的拇指关节运动辅助部120A的图。
上述轴部件AX0是例如钢铁制的圆柱形状的部件。轴部件AX0被插入到成型于腕骨部件110A的轴孔和成型于第一拇指掌骨部件211A的轴孔。
上述的第一拇指掌骨部件211A是例如钢铁制的部件,并且,如图5(A)、(B)和图6综合所示,是包括长板部211b和从该长板部211b延伸的安装部211t的部件,所述长板部211b具有与腕骨部件110A的平板部大致平行的板。在第一拇指掌骨部件211A的长板部211b上成型加工有供轴部件AX0插入的轴孔。并且,第一拇指掌骨部件211A借助于以Z方向为轴向的轴部件AX0而可转动地被安装于腕骨部件110A。
在第一拇指掌骨部件211A的长板部211b上的靠第二拇指掌骨部件212的安装位置侧的一个端部上经由弹性部件251和第一波纹管231而连接有第二拇指掌骨部件212。此外,在第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧形成有从长板部211b的一端大致直立而沿手背的方向(+Z方向)延伸的环状的连接部。并且,第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧的连接部被连接于第一波纹管231的一侧端部。
此外,第三波纹管部件233的另一侧以能够以轴部件211x为中心轴转动的方式被安装于第一拇指掌骨部件211A的安装部211t,所述轴部件211x以Z方向作为轴向。
上述的第二拇指掌骨部件212是例如钢铁制的部件,并且,如图5(A)、(B)和图7综合所示,是包括长板部212b和以与该长板部212b的延伸方向大致垂直的方式从长板部212b延伸的安装部212t的部件。在第二拇指掌骨部件212的长板部212b的一个端部上经由上述的弹性部件251和第一波纹管231而连接有第一拇指掌骨部件211A。这里,在腕骨部件110A被佩戴于腕部时,第二拇指掌骨部件212的长板部212b以与大致平行于腕骨部件110A的平板部的“拇指的腕掌关节”的一个关节轴(下面,也称为“第一轴”)的轴向大致垂直的方式延伸。并且,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的一个端部以能够以该第一轴为转动轴转动的方式被连接于第一拇指掌骨部件211A。
此外,在第二拇指掌骨部件212的一个端部侧形成有从长板部212b的一端大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。并且,第二拇指掌骨部件212的一个端部侧的连接部被连接于第一波纹管231的另一侧端部。
此外,在第二拇指掌骨部件212的长板部212b的另一端部成型加工有轴孔,该轴孔中插入与第二拇指掌骨部件212的延伸方向及第一轴的轴向双方大致垂直的第二轴部件AX2。并且,第三拇指掌骨部件213借助于第二轴部件AX2而可转动地被安装于第二拇指掌骨部件212的另一端部。
此外,第二波纹管部件232的另一侧以能够以轴部件212x为中心轴转动的方式被安装于第二拇指掌骨部件212的安装部212t。
上述的第三拇指掌骨部件213是例如钢铁制的部件,并且,如图5(A)、(B)和图8综合所示,是包括长板部213b和以与该长板部213b的延伸方向大致垂直的方式从该长板部213b延伸的安装部213t的部件。在第三拇指掌骨部件213的长板部的一个端部上成型加工有供第二轴部件AX2插入的轴孔。并且,第二拇指掌骨部件212的另一端部借助于上述的第二轴部件AX2而可转动地被安装于第三拇指掌骨部件213的一个端部。
此外,拇指基节骨部件221经由弹性部件262和拇指第二关节对应波纹管242而被连接于第三拇指掌骨部件213的长板部213b的另一端部。此外,在第三拇指掌骨部件213的另一端部侧形成有从长板部213b的一端大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。并且,第三拇指掌骨部件213的另一端部侧的连接部被连接于拇指第二关节对应波纹管242的一侧端部。
此外,第二波纹管部件232的一侧以能够以轴部件213x为中心轴转动的方式被安装于第三拇指掌骨部件213的安装部213t。
上述的第一拇指掌骨部件211A、第二拇指掌骨部件212和第三拇指掌骨部件213被佩戴于拇指的掌部。
上述的拇指基节骨部件221是例如钢铁制的部件,并且具有长板部。并且,在该长板部形成有从端部大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。第三拇指掌骨部件213经由上述的弹性部件262和拇指第二关节对应波纹管242而被连接于拇指基节骨部件221的长板部的一个端部。并且,拇指基节骨部件221的一个端部的连接部被连接于拇指第二关节对应波纹管242的另一侧端部。这里,在关节运动辅助装置100A被佩戴于右手时,拇指基节骨部件221的长板部的一个端部以能够以拇指的第二关节的关节轴为转动轴转动的方式被连接于第三拇指掌骨部件213。
此外,在拇指基节骨部件221的长板部的另一端部经由弹性部件261和拇指第一关节对应波纹管241而连接有拇指末节骨部件223。并且,拇指基节骨部件221的另一端部侧的连接部被连接于拇指第一关节对应波纹管241的一侧端部。该拇指基节骨部件221被佩戴于拇指的基节。
上述的拇指末节骨部件223是例如钢铁制的部件,并且具有长板部。并且,在该长板部上形成有从一个端部大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。拇指基节骨部件221经由上述的弹性部件261和拇指第一关节对应波纹管241而被连接于拇指末节骨部件223的长板部的一个端部。并且,拇指末节骨部件223的一个端部的连接部被连接于拇指第一关节对应波纹管241的另一侧端部。这里,在关节运动辅助装置100A被佩戴于右手时,拇指末节骨部件223的长板部的一个端部以能够以拇指的第一关节的关节轴为转动轴转动的方式被连接于拇指基节骨部件221。该拇指末节骨部件223被佩戴于拇指的末节。
(第一波纹管231、第二波纹管部件232、第三波纹管部件233)
下面,对第一波纹管231、第二波纹管232、第三波纹管233进行说明。这些第一波纹管231、第二波纹管232、第三波纹管233产生相对于腕骨部件110A的、对拇指关节运动辅助部120A的关节运动进行辅助的力。
上述的第一波纹管231是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿第一轴的周围而配置在与该第一轴大致垂直的方向上。第一波纹管231的一侧端部被连接于形成于第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧的连接部,并且,第一波纹管231的另一侧端部被连接于形成于第二拇指掌骨部件212的一个端部侧的连接部。并且,当通过将第一波纹管231和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管271(参照后述的图12)而使第一波纹管231内的气压变化时,第一波纹管231缩胀。其结果是,第一波纹管231产生对上述的关节运动进行辅助的力。
上述的第二波纹管部件232具备第二波纹管232a和连接部232b、232c。第二波纹管232a是与上述的第一波纹管231同样地具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件。
连接部232b是例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部232b的L字状的一部分成为环状部件,并被连接于第二波纹管232a的一侧端部。此外,连接部232b的L字状的另一部分成为板状部件,并成型有供轴部件213x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与第二轴部件AX2平行的轴向的轴部件213x为中心轴转动的方式被安装于第三拇指掌骨部件213的安装部213t。
连接部232c是与连接部232b同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部232c的L字状的一部分成为环状部件,并被连接于第二波纹管232a的另一侧端部。此外,连接部232c的L字状的另一部分成为板状部件,并成型有供轴部件212x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与第二轴部件AX2平行的轴向的轴部件212x为中心轴转动的方式被安装于第二拇指掌骨部件212的安装部212t。
并且,当通过将第二波纹管232a和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管272(参照后述的图12)而使第二波纹管232a内的气压变化时,第二波纹管232a缩胀。其结果是,第二波纹管部件232产生对上述的关节运动进行辅助的力。
上述的第三波纹管部件233具备第三波纹管233a和连接部233b、233c。第三波纹管233a是与上述的第一波纹管231、第二波纹管232a同样地具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件。
连接部233b是例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部233b的L字状的一部分成为环状部件,并被连接于第三波纹管233a的一侧端部。此外,连接部233b的L字状的另一部分成为板状部件,并成型有供轴部件110x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与轴部件AX0平行的轴向的轴部件110x为中心轴转动的方式被安装于腕骨部件110A。
连接部233c是与连接部233b同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部233c的L字状的一部分成为环状部件,并被连接于第三波纹管233a的另一侧端部。此外,连接部233c的L字状的另一部分成为板状部件,并成型有供轴部件211x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与轴部件AX0平行的轴向的轴部件211x为中心轴转动的方式被安装于第一拇指掌骨部件211A的安装部211t。
并且,当通过将第三波纹管233a和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管273(参照后述的图12)而使第三波纹管233a内的气压变化时,第三波纹管233a缩胀。其结果是,第三波纹管部件233产生对上述的关节运动进行辅助的力。
(拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242)
下面,对拇指第一关节对应波纹管241和拇指第二关节对应波纹管242进行说明。拇指第二关节对应波纹管242产生相对于第三拇指掌骨部件213的、对拇指基节骨部件221的关节运动进行辅助的力。此外,拇指第一关节对应波纹管241产生相对于拇指基节骨部件221的、对拇指末节骨部件223的关节运动进行辅助的力。
上述拇指第二关节对应波纹管242是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿拇指的第二关节的关节轴的周围而配置在与该关节轴大致垂直的方向上。拇指第二关节对应波纹管242的一侧端部被连接于形成于第三拇指掌骨部件213的另一端部侧的连接部,并且,拇指第二关节对应波纹管242的另一侧端部被连接于形成于拇指基节骨部件221的一个端部侧的连接部。
上述拇指第一关节对应波纹管241是与拇指第二关节对应波纹管242同样地具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿拇指的第一关节的关节轴的周围而配置在与该关节轴大致垂直的方向上。拇指第一关节对应波纹管241的一侧端部被连接于形成于拇指基节骨部件221的另一端部侧的连接部,并且,拇指第一关节对应波纹管241的另一侧端部被连接于形成于拇指末节骨部件223的一个端部侧的连接部。
这里,拇指第一关节对应波纹管241和拇指第二关节对应波纹管242之间借助于具有挠性的树脂制配管而连通。并且,当通过将拇指第二关节对应波纹管242和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管274而使两个波纹管内的气压变化时,该两个波纹管缩胀。其结果是,拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242产生对上述的关节运动进行辅助的力。
在第一实施方式中,上述的弹性部件251采用了轮状的橡胶部件。弹性部件251被安装于第一拇指掌骨部件211A的长板部211b的一个端部和第二拇指掌骨部件212的长板部212b的一个端部。并且,弹性部件251对第一波纹管231的与拇指的腕掌关节对置的部分弹性地进行约束。
在第一实施方式中,上述的弹性部件262采用了轮状的橡胶部件。弹性部件262被安装于第三拇指掌骨部件213的长板部213b的另一端部和拇指基节骨部件221的长板部的一个端部。并且,弹性部件262对拇指第二关节对应波纹管242的与拇指的第二关节对置的部分弹性地进行约束。
在第一实施方式中,上述的弹性部件261与弹性部件262同样地采用了轮状的橡胶部件。弹性部件261被安装于拇指基节骨部件221的长板部的另一端部和拇指末节骨部件223的长板部的一个端部。并且,弹性部件261对拇指第一关节对应波纹管241的与拇指的第一关节对置的部分弹性地进行约束。
《手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)的结构》
下面,对上述的手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)的结构进行说明。
这里,手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130A2对食指的关节运动进行辅助。此外,手指关节运动辅助部(中指关节运动辅助部)130A3对中指的关节运动进行辅助。此外,手指关节运动辅助部(无名指关节运动辅助部)130A4对无名指的关节运动进行辅助。此外,手指关节运动辅助部(小指关节运动辅助部)130A5对小指的关节运动进行辅助。并且,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)分别借助于未图示的带子而被佩戴于这些手指的掌部和指部(基节骨、中节骨、末节骨)。
图9(A)、(B)中作为手指关节运动辅助部130Aj的代表而示出了手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130A2的结构图。图9(A)是从+Z方向侧观察手指关节运动辅助部130A2的图。此外,图9(B)是从-X方向侧观察图9(A)所示的手指关节运动辅助部130A2的图。在第一实施方式中,关于手指关节运动辅助部130A3、130A4、130A5也与手指关节运动辅助部130A2同样地构成。
如图3、图4和图9(A)、(B)综合所示,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)分别具备第一掌骨部件311j、第二掌骨部件312j和开闭用波纹管部件331j。此外,手指关节运动辅助部130Aj分别具备基节骨部件321j、中节骨部件322j和末节骨部件323j。并且,手指关节运动辅助部130Aj分别具备第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j和第三关节对应波纹管343j以及弹性部件361j、362j、363j
另外,在下面的说明中,将第一掌骨部件311j、第二掌骨部件312j和开闭用波纹管部件331j、基节骨部件321j、中节骨部件322j和末节骨部件323j分别也称为“第一掌骨部件311”、“第二掌骨部件312”、“开闭用波纹管部件331”、“基节骨部件321”、“中节骨部件322”、“末节骨部件323”。此外,将第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j和第三关节对应波纹管343j分别也称为“第一关节对应波纹管341”、“第二关节对应波纹管342”和“第三关节对应波纹管343”。并且,将弹性部件361j、362j、363j也称为“弹性部件361、362、363”。
上述的第一掌骨部件311是例如钢铁制部件,并且,如图9(A)、(B)和图10所示,是包括沿Y方向延伸的长板部的部件。第一掌骨部件311的一个端部(-Y方向侧)被固定于腕骨部件110A。此外,在第一掌骨部件311的另一端部(+Y方向侧)成型加工有轴孔,所述轴孔供沿与长板部的法线方向大致平行的方向延伸的开闭用轴部件AXCj(下面,也称为“开闭用轴部件AXC”)插入。并且,第二掌骨部件312以借助于开闭用轴部件AXC而可转动地被安装于第一掌骨部件311的另一端部。
此外,开闭用波纹管部件331的一侧以能够以轴部件311xj(下面,也称为“轴部件311x”)为中心轴而转动的方式被安装于第一掌骨部件311。
上述的第二拇指掌骨部件312是例如钢铁制的部件,并且,如图9(A)、(B)和图11所示,是包括长板部312b和从该长板部312b延伸的安装部312t的部件。在第二拇指掌骨部件312的长板部的一个端部成型加工有供开闭用轴部件AXC插入的轴孔。并且,第二拇指掌骨部件312的一个端部借助于上述的开闭用轴部件AXC而可转动地被安装于第一掌骨部件311的另一端部。
此外,在第二拇指掌骨部件312的长板部的另一端部经由弹性部件363和第三关节对应波纹管343而连接有基节骨部件321。此外,在第二掌骨部件312的另一端部侧形成有从长板部312b的一端大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。并且,第二拇指掌骨部件312的另一端部侧的连接部被连接于第三对应波纹管343的一侧端部。
此外,开闭用波纹管部件331的另一侧以能够以轴部件312xj(下面,也称为“轴部件312x”)为中心轴转动的方式被安装于第二拇指掌骨部件312的安装部312t。
上述的第一掌骨部件311和第二掌骨部件312被佩戴于手指的掌部。
上述的基节骨部件321是例如钢铁制的部件,并具有长板部。并且,在该长板部形成有从两端部大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。第二掌骨部件312经由上述的弹性部件363和第三关节对应波纹管343而被连接于基节骨部件321的长板部的一个端部。并且,基节骨部件321的一个端部侧的连接部被连接于第三关节对应波纹管343的另一侧端部。这里,在关节运动辅助装置100A被佩戴于右手时,基节骨部件321的长板部的一个端部以能够以第三关节的关节轴为转动轴而转动的方式被连接于第二掌骨部件312。
此外,中节骨部件322经由弹性部件362和第二关节对应波纹管342而被连接于基节骨部件321的长板部的另一端部。并且,基节骨部件321的另一端部侧的连接部被连接于第二关节对应波纹管342的一侧端部。该基节骨部件321被佩戴于手指的基节。
上述中节骨部件322是例如钢铁制的部件,并具有长板部。并且,在该长板部形成有从两端部大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。基节骨部件321经由上述的弹性部件362和第二关节对应波纹管342而被连接于中节骨部件322的长板部的一个端部。并且,中节骨部件322的一个端部侧的连接部被连接于第二关节对应波纹管342的另一侧端部。这里,在关节运动辅助装置100A被佩戴于右手时,中节骨部件322的长板部的一个端部以能够以第二关节的关节轴为转动轴而转动的方式被连接于基节骨部件321。
此外,末节骨部件323经由弹性部件361和第一关节对应波纹管341而被连接于中节骨部件322的长板部的另一端部。并且,中节骨部件322的另一端部侧的连接部被连接于第一关节对应波纹管341的一侧端部。该中节骨部件322被佩戴于手指的中节。
上述末节骨部件323是例如钢铁制的部件,并具有长板部。并且,在该长板部形成有从一个端部大致直立而沿手背的方向延伸的环状的连接部。中节骨部件322经由上述的弹性部件361和第一关节对应波纹管341而被连接于末节骨部件323的长板部的一个端部。并且,末节骨部件323的一个端部侧的连接部被连接于第一关节对应波纹管341的另一侧端部。这里,在关节运动辅助装置100A被佩戴于右手时,末节骨部件323的长板部的一个端部以能够以第一关节的关节轴为转动轴而转动的方式被连接于中节骨部件322。该末节骨部件323被佩戴于手指的末节。
(开闭用波纹管部件331)
下面,对开闭用波纹管部件331进行说明。开闭用波纹管部件331产生相对于第一掌骨部件311的、对第二掌骨部件312的转动运动进行辅助的力。
上述的开闭用波纹管部件331具备开闭用波纹管331a和连接部331b、331c。开闭用波纹管331a是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件。
连接部331b是例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部331b的L字状的一方成为环状部件,并被连接于开闭用波纹管331a的一侧端部。此外,连接部331b的L字状的另一方成为板状部件,并成型有供轴部件311x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与开闭用轴部件AXC平行的轴向的轴部件311x为中心轴转动的方式被安装于第一掌骨部件311。
连接部331c是与连接部331b同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状。连接部331c的L字状的一方成为环状部件,并被连接于开闭用波纹管331a的另一侧端部。此外,连接部331c的L字状的另一方成为板状部件,并成型有供轴部件312x插入的轴孔。并且,该板状部件以能够以与开闭用轴部件AXC平行的轴向的轴部件312x为中心转动的方式被安装于第二掌骨部件312的安装部312t。
并且,当通过将开闭用波纹管331a和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管371(参照图12。下面,也称为“配管371j”)而使开闭用波纹管331a内的气压变化时,开闭用波纹管331a缩胀。其结果是,开闭用波纹管部件331产生对上述的转动运动进行辅助的力。
(第一至第三关节对应波纹管341、342、343)
下面,对第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342和第三关节对应波纹管343进行说明。第三关节对应波纹管343产生相对于第二掌骨部件312的、对基节骨部件321的关节运动进行辅助的力。此外,第二关节对应波纹管342产生相对于基节骨部件321的、对中节骨部件322的关节运动进行辅助的力。并且,第一关节对应波纹管341产生相对于中节骨部件322的、对末节骨部件323的关节运动进行辅助的力。
上述的第三关节对应波纹管343是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿第三关节的关节轴的周围而配置在与该关节轴大致垂直的方向上。第三关节对应波纹管343的一侧端部被连接于形成于第二掌骨部件312的另一端部侧的连接部,并且第三关节对应波纹管343的另一侧端部被连接于形成于基节骨部件321的一个端部侧的连接部,并且,当通过将第三关节对应波纹管343与调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管373(参照图12。下面,也记作“配管373j”)而使第三关节对应波纹管343内的气压变化时,第三关节对应波纹管343缩胀。其结果是,第三关节对应波纹管343产生对上述的关节运动进行辅助的力。
上述的第二关节对应波纹管342是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿第二关节的关节轴的周围而配置在与该关节轴大致垂直的方向上。第二关节对应波纹管342的一侧端部被连接于形成于基节骨部件321的另一端部侧的连接部,并且,第二关节对应波纹管342的另一侧端部被连接于形成于中节骨部件322的一个端部侧的连接部。
上述的第一关节对应波纹管341是与第二关节对应波纹管342同样地具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其沿第一关节的关节轴的周围而配置在与该关节轴大致垂直的方向上。第一关节对应波纹管341的一侧端部被连接于形成于中节骨部件322的另一端部侧的连接部,并且,第一关节对应波纹管341的另一侧端部被连接于形成于末节骨部件323的一个端部侧的连接部。
这里,第一关节对应波纹管341和第二关节对应波纹管342之间借助于具有挠性的树脂制配管而连通。并且,当通过将第二关节对应波纹管342和调整部180A之间连通的、具有挠性的树脂制配管372(参照图12。下面,也称为“配管372j”)而使两个波纹管内的气压变化时,该两个波纹管缩胀。其结果是,第一关节对应波纹管341和第二关节对应波纹管342产生对上述的关节运动进行辅助的力。
上述的弹性部件363采用了轮状的橡胶部件。弹性部件363被安装于第二掌骨部件312的长板部的另一端部和基节骨部件321的长板部的一个端部。并且,弹性部件363对第三关节对应波纹管343的与第三关节对置的部分弹性地进行约束。
上述的弹性部件362与弹性部件363同样地采用了轮状的橡胶部件。弹性部件362被安装于基节骨部件321的长板部的另一端部和中节骨部件322的长板部的一个端部。并且,弹性部件362对第二关节对应波纹管342的与第二关节对置的部分弹性地进行约束。
上述的弹性部件361与弹性部件363、362同样地采用了轮状的橡胶部件。弹性部件361被安装于中节骨部件322的长板部的另一端部和末节骨部件323的长板部的一个端部。并且,弹性部件361对第一关节对应波纹管341的与第一关节对置的部分弹性地进行约束。
《调整部180A的结构》
下面,对上述的调整部180A的结构进行说明。调整部180A经由配管271而与第一波纹管231连通。此外,调整部180A经由配管272而与第二波纹管232连通,并且经由配管273而与第三波纹管部件233连通。并且,调整部180A经由配管274而与拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242连通。
此外,调整部180A经由配管371j(j=2、···、5)而与手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)的开闭用波纹管部件331j连通。此外,调整部180A经由配管373j(j=2、···、5)而与手指关节运动辅助部130Aj的第三关节对应波纹管343j连通。并且,调整部180A经由配管372j而与手指关节运动辅助部130Aj的第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j连通。在下面的说明中,也将这些波纹管统一地仅记作“波纹管”。
具有上述结构的调整部180A如图12所示地具备加压泵181、减压泵182、电动-气动控制阀183、控制部184和配管185、186。
上述的加压泵181经由配管185而被连接于电动-气动控制阀183的泵侧连接口的一侧。在向波纹管强制供给空气时使用该加压泵181。上述的减压泵182经由配管186而被连接于电动-气动控制阀183的泵侧连接口的另一侧。在从波纹管强制排出空气时使用该减压泵182。
上述的电动-气动控制阀183构成为具备流路切换阀和压力控制阀(比例电磁阀)。该流路切换阀的入口侧的一方与加压泵181连接,并且入口侧的另一方与减压泵182连接。
并且,在向波纹管强制供给空气时,流路切换阀在控制部184的控制下将与加压泵181连接的配管185和与被指定的波纹管连通的配管连接起来而形成流路。此外,在从波纹管的空气的强制排出时流路切换阀在控制部184的控制下将与减压泵182连接的配管186和与被指定的波纹管连通的配管连接起来而形成流路。
例如,在进行向第一波纹管231的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管271连接起来而形成流路。此外,在进行来自第一波纹管231的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管271连接起来而形成流路。
此外,在进行向第二波纹管232的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管272连接起来而形成流路。此外,在进行来自第二波纹管232的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管272连接起来而形成流路。并且,在进行向第三波纹管233的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管273连接起来而形成流路。此外,在进行来自第三波纹管233的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管273连接起来而形成流路。
此外,在进行向拇指第一关节对应波纹管241和拇指第二关节对应波纹管242的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管274连接起来而形成流路。此外,在进行来自拇指第一关节对应波纹管241和拇指第二关节对应波纹管242的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管274连接起来而形成流路。
并且,在进行向开闭用波纹管部件331j的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管371j连接起来而形成流路。此外,在进行来自开闭用波纹管部件331j的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管371j连接起来而形成流路。
此外,在进行向第一关节对应波纹管341j和第二关节对应波纹管342j的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管372j连接起来而形成流路。此外,在进行来自第一关节对应波纹管341j和第二关节对应波纹管342j的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管372j连接起来而形成流路。并且,在进行向第三关节对应波纹管343j的强制供给时,流路切换阀将配管185和配管373j连接起来而形成流路。此外,在进行来自第三关节对应波纹管343j的空气的强制排出时,流路切换阀将配管186和配管373j连接起来而形成流路。
此外,压力控制阀在控制部184的控制下对空气压力进行控制以使波纹管内的气压变化。
上述的控制部184进行从波纹管强制排出空气的和向波纹管强制供给空气的切换、以及波纹管内的气压的控制。在进行相关控制时,在向波纹管强制供给空气的情况下,控制部184进行控制,以使得电动-气动控制阀183形成将加压泵181和进行关节运动的波纹管连接起来的流路并对波纹管内的气压力进行调整。此外,在从波纹管强制排出空气的情况下,控制部184进行控制,以使得电动-气动控制阀183形成将减压泵182和进行关节运动的波纹管连接起来的流路并对波纹管内的气压力进行调整。
根据实验、模拟、参考了经验等的脑波、体力相关的生物信息来进行这样的控制。这里,通过未图示的检测部对脑波、肌电图、肌肉的硬度等进行检测,从而能够获得与脑波、体力相关的生物信息。
<动作>
对如上构成的关节运动辅助装置100A的动作、即利用指关节机构的关节运动辅助动作进行说明。
另外,在关节运动辅助装置100A中,刚开始时,未进行调整部180A对波纹管内的气压调整,所有波纹管的内压为大气压。
《向拇指的闭合状态的辅助动作》
首先,对使拇指成为闭合的状态的辅助动作进行说明。这里,闭合的状态(下面,也称为“闭合状态”)是指人体的手指闭合起来的状态,例如,如图3所示地各手指延伸的方向大致一致的状态。
在第一实施方式中,在使拇指成为闭合状态时,调整部180A进行用于从第一波纹管231、第二波纹管232a强制排出空气的控制,并且进行用于向第三波纹管233a强制供给空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180A从第一波纹管231、第二波纹管232a强制排出空气时,第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压下降。而且,当第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压下降时,第一波纹管231、第二波纹管232a收缩。此外,根据上述控制,当借助于调整部180A向第三波纹管233a强制供给空气时,第三波纹管233a内的气压上升。而且,当第三波纹管233a内的气压上升时,第三波纹管233a膨胀。
这样,当第三波纹管233a膨胀时,第一拇指掌骨部件211A相对于腕骨部件110A而以轴部件AX0为旋转中心轴,在从+Z方向观察到的XY俯视(从手背侧观察的状态)图中向顺时针方向旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211A而以双轴性的拇指的腕掌关节的作为“一个关节轴”的第一轴为转动轴而旋转。而且,通过该旋转,腕骨部件110A的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。这里,由于弹性部件251对第一波纹管231的与拇指的腕掌关节对置的部分弹性地进行约束,因此,允许与拇指的腕掌关节连接的部位之间的伸缩,形成于第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧的连接部与形成于第二拇指掌骨部件212的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,第一波纹管231产生的直线的收缩力被高效率地转换成旋转力,该旋转力被传递到与拇指的腕掌关节连接的部位。
并且,当第二波纹管232a收缩时,第三拇指掌骨部件213相对于第二拇指掌骨部件212而以第二轴部件AX2为旋转中心轴地向顺时针方向旋转。并且,通过该旋转,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角变窄,呈大致直角。其结果是,拇指关节运动辅助部120A如上述的图3所示地成为闭合状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为闭合状态。
这里,第二拇指掌骨部件212借助于第一波纹管231的收缩而以第一轴为转动轴相对于第一拇指掌骨部件211A的旋转成为鞍状关节的关节运动辅助动作的一部分。此外,第三拇指掌骨部件213借助于第二波纹管232a的收缩而以第二轴部件AX2为中心轴相对于第二拇指掌骨部件212的旋转成为鞍状关节的关节运动的辅助动作的一部分。
《向拇指的关节伸展状态的辅助动作》
下面,对使拇指成为关节伸展状态的辅助动作进行说明。
在使拇指成为关节伸展状态时,调整部180A进行用于从拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242强制排出空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180A从拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242强制排出空气时,这些波纹管内的气压下降。而且,拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242收缩。
这样,当拇指第二关节对应波纹管242收缩时,拇指第二关节对应波纹管242产生使拇指的第二关节成为伸展状态的转动方向的力。而且,借助于该力的产生,拇指基节骨部件221以拇指的第二关节的关节轴为转动轴而相对于第三拇指掌骨部件213而旋转。这里,由于拇指第二关节对应波纹管242的与拇指的第二关节对置的部分被弹性部件262弹性地约束,因此,随着拇指的第二关节的伸展,与该第二关节连接的部位之间的伸缩被允许,形成于第三拇指掌骨部件213的另一端部侧的连接部与形成于拇指基节骨部件221的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,拇指第二关节对应波纹管242产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与拇指的第二关节连接的部位。
此外,当拇指第一关节对应波纹管241收缩时,拇指第一关节对应波纹管241产生使拇指的第一关节成为伸展状态的转动方向的力。而且,借助于该力的产生,拇指末节骨部件223以拇指的第一关节的关节轴为转动轴而相对于拇指基节骨部件221而旋转。这里,由于拇指第一关节对应波纹管241的与拇指的第一关节对置的部分被弹性部件261弹性地约束,因此,随着拇指的第一关节的伸展,与该第一关节连接的部位之间的伸缩被允许,形成于拇指基节骨部件221的另一端部侧的连接部与形成于拇指末节骨部件223的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,拇指第一关节对应波纹管241产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与拇指的第一关节连接的部位。其结果是,拇指关节运动辅助部120A如上述的图3所示地成为关节伸展状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为关节伸展状态。
《向拇指以外的手指的闭合状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外的手指成为闭合状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的手指成为闭合状态时,调整部180A进行用于从开闭用波纹管部件331j(j=2、···、5)强制排出空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180A从开闭用波纹管部件331j强制排出空气时,开闭用波纹管部件331j内的气压下降。并且,当开闭用波纹管部件331j内的气压下降时,开闭用波纹管部件331j收缩。
当这样地开闭用波纹管部件331j收缩时,第一掌骨部件311j的长板部的延伸方向与第二掌骨部件312j的长板部312b的延伸方向大致相同,与+Y方向大致一致。其结果是,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)如上述的图3所示地成为闭合状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Aj的手指成为闭合状态。
《向拇指以外的手指的关节伸展状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外的手指成为关节伸展状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的手指成为关节伸展状态时,调整部180A进行用于从第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j强制排出空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180A从第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j强制排出空气时,这些波纹管内的气压下降。而且,第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j收缩。
这样,当第三关节对应波纹管343j收缩时,第三关节对应波纹管343j产生使手指的第三关节成为伸展状态的旋转方向的力。而且,借助于该力的产生,基节骨部件321j以第三关节的关节轴为转动轴地相对于第二掌骨部件312j而旋转。这里,由于弹性部件363j对第三关节对应波纹管343j的与第三关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第三关节的伸展,第二掌骨部件312的另一端部与基节骨部件321的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第三关节对应波纹管343j产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第三关节连接的部位。
此外,当第二关节对应波纹管342j收缩时,第二关节对应波纹管342j产生使手指的第二关节成为伸展状态的旋转方向的力。而且,借助于该力,中节骨部件322j以第二关节的关节轴为转动轴地相对于基节骨部件321j而旋转。这里,由于弹性部件362j对第二关节对应波纹管342j的与第二关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第二关节的伸展,基节骨部件321的另一端部与中节骨部件322的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第二关节对应波纹管342j产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第二关节连接的部位。
并且,当第一关节对应波纹管341j收缩时,第一关节对应波纹管341j产生使手指的第一关节成为伸展状态的旋转方向的力。而且,借助于该力,末节骨部件323j以第一关节的关节轴为转动轴地相对于中节骨部件322j而旋转。这里,由于弹性部件361j对第一关节对应波纹管341j的与第一关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第一关节的伸展,中节骨部件322的另一端部与末节骨部件323的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第一关节对应波纹管341j产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第一关节连接的部位。其结果是,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)如上述的图3所示地成为关节伸展状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Aj的手指成为关节伸展状态。
《向拇指的张开状态的辅助动作》
下面,对使拇指成为打开状态的辅助动作进行说明。这里,张开的状态(下面,也称为“张开状态”)是指人体的手指张开的状态,例如,如后述的图13所示地各手指的延伸方向并非大致一致的状态。
在使拇指从图3所示的闭合状态成为打开状态时,调整部180A进行如下的控制:用于从第一波纹管231强制排出空气的控制;用于向第二波纹管232a强制供给空气的控制;和用于从第三波纹管233a强制排出空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180A从第一波纹管231强制排出空气时,如上所述,第一波纹管231收缩。此外,根据上述控制,当向第二波纹管232a强制供给空气时,第二波纹管232a内的气压上升。而且,当第二波纹管232a内的气压上升时,第二波纹管232a膨胀。此外,根据上述控制,当从第三波纹管233a强制排出空气时,第三波纹管233a内的气压下降。而且,当第三波纹管233a内的气压下降时,第三波纹管233a收缩。
这样,当第三波纹管233a收缩时,第一拇指掌骨部件211A相对于腕骨部件110A而以轴部件AX0为旋转中心轴,在从+Z方向观察到的XY俯视图中向逆时针方向(下面,也简称为“逆时针方向”)旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,如上所述,腕骨部件110A的平板部和第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。并且,当第二波纹管232a膨胀时,第三拇指掌骨部件213相对于第二拇指掌骨部件212而以第二轴部件AX2为旋转中心轴地向逆时针方向进行旋转运动。而且,通过该旋转运动,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角度以扩大的方式变化。其结果是,拇指关节运动辅助部120A如图13所示地成为张开状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为打开状态。
另外,根据图13所示的关节运动辅助装置100A,省略了调整部180A的图示和配管的一部分的图示。此外,在图13中,省略了佩戴关节运动辅助装置100A的右手的图示。
这里,第二拇指掌骨部件212借助于第一波纹管231的收缩而以第一轴为转动轴相对于第一拇指掌骨部件211A的旋转如上所述地成为鞍状关节的关节运动辅助动作的一部分。此外,第三拇指掌骨部件213借助于第二波纹管232a的膨胀而以第二轴部件AX2为中心轴相对于第二拇指掌骨部件212的旋转运动成为鞍状关节的关节运动辅助动作的一部分。
《向拇指以外的手指的打开状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外的手指成为张开状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的手指从图3所示的闭合状态成为张开状态时,调整部180A进行用于向开闭用波纹管部件331j(j=2、···、5)强制供给空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180A向开闭用波纹管部件331j强制供给空气时,开闭用波纹管部件331j内的气压上升。而且,当开闭用波纹管部件331j内的气压上升时,开闭用波纹管部件331j膨胀。
这样,当开闭用波纹管部件331j膨胀时,第二掌骨部件312相对于第一掌骨部件311而以开闭用轴部件AXCj为旋转中心轴而旋转。而且,通过该旋转,第二掌骨部件312相对于第一掌骨部件311倾斜。其结果是,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)如图13所示地成为张开状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Aj的手指成为张开状态。
《拇指的腕掌关节的运动辅助动作》
下面,对基于第一波纹管231的伸缩的、拇指关节运动辅助部120A的腕掌关节的运动辅助动作进行说明。
当调整部180A从第一波纹管231收缩的图3所示的状态起进行用于向第一波纹管231强制供给空气的控制时,第一波纹管231内的气压上升。而且,当第一波纹管231内的气压上升时,第一波纹管231膨胀。
这样,当第一波纹管231膨胀时,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211A而以第一轴为转动轴地旋转。而且,通过该旋转,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的法线方向与腕骨部件110A的平板部的法线方向不再是大致同一方向。这里,由于弹性部件251对第一波纹管231的与拇指的腕掌关节对置的部分弹性地进行约束,因此,与拇指的腕掌关节连接的部位之间的伸缩被吸收,形成于第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧的连接部与形成于第二拇指掌骨部件212的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,第一波纹管231产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与拇指的腕掌关节连接的部位。其结果是,拇指关节运动辅助部120A成为图14(A)、(B)所示的状态。通过该动作,能够辅助拇指的腕掌关节的运动。
这里,在图14(A)、(B)中示出了第一波纹管231膨胀时的拇指关节运动辅助部120A和食指关节运动辅助部130A2。图14(A)是示出从+Z方向侧观察该拇指关节运动辅助部120A和食指关节运动辅助部130A2的图。此外,图14(B)是从-X方向侧观察图14(A)所示的拇指关节运动辅助部120A和食指关节运动辅助部130A2的图。另外,在图14(A)、(B)中,省略了佩戴关节运动辅助装置100A的右手的图示。
因此,通过第二拇指掌骨部件212借助于第一波纹管231的伸缩而以第一轴为转动轴相对于第一拇指掌骨部件211A的旋转、以及第三拇指掌骨部件213借助于上述的第二波纹管232a的伸缩而以第二轴部件AX2为中心轴相对于第二拇指掌骨部件212的旋转,从而关节运动辅助装置100A能够对拇指的鞍状关节的运动进行辅助。
《向拇指的关节弯曲状态的辅助动作》
下面,对使拇指成为关节弯曲状态的辅助动作进行说明。
在使拇指成为关节弯曲状态时,调整部180A进行用于向拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242强制供给空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180A向拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242强制供给空气时,这些波纹管内的气压上升。而且,拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242膨胀。
这样,当拇指第二关节对应波纹管242膨胀时,拇指第二关节对应波纹管242产生使拇指的第二关节成为弯曲状态的转动方向的力。而且,通过该力,拇指基节骨部件221以拇指的第二关节的关节轴为转动轴地相对于第三拇指掌骨部件213而旋转。这里,由于拇指第二关节对应波纹管242的与拇指的第二关节对置的部分被弹性部件262弹性地约束,因此,随着拇指的第二关节的弯曲,与该第二关节连接的部位之间的伸缩被吸收,形成于第三拇指掌骨部件213的另一端部侧的连接部与形成于拇指基节骨部件221的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,拇指第二关节对应波纹管242产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,旋转力被传递到与拇指的第二关节连接的部位。
此外,当拇指第一关节对应波纹管241膨胀时,拇指第一关节对应波纹管241产生使拇指的第一关节成为弯曲状态的转动方向的力。而且,通过该力,拇指末节骨部件223以拇指的第一关节的关节轴为转动轴地相对于拇指基节骨部件221而旋转。这里,由于拇指第一关节对应波纹管241的与拇指的第一关节对置的部分被弹性部件261弹性地约束,因此,随着拇指的第一关节的弯曲,与该第一关节连接的部位之间的伸缩被允许,形成于拇指基节骨部件221的另一端部侧的连接部与形成于拇指末节骨部件223的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,拇指第一关节对应波纹管241产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,旋转力被传递到与拇指的第一关节连接的部位。其结果是,拇指关节运动辅助部120A成为关节弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为关节弯曲状态。
《向拇指以外的手指的关节弯曲状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外的手指成为关节弯曲状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的手指成为关节弯曲状态时,调整部180A进行用于向第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j强制供给空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180A向第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j强制供给空气时,这些波纹管内的气压上升。而且,第一关节对应波纹管341j、第二关节对应波纹管342j、第三关节对应波纹管343j呈大致圆弧状地膨胀。
这样,当第三关节对应波纹管343j膨胀时,第三关节对应波纹管343j产生使第三关节成为弯曲状态的旋转方向的力。而且,通过该力的产生,基节骨部件321j以第三关节的关节轴为转动轴相对于第二掌骨部件312j而旋转。这里,由于弹性部件363j对第三关节对应波纹管343j的与第三关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第三关节的弯曲,第二掌骨部件312的另一端部与基节骨部件321的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第三关节对应波纹管343j产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第三关节连接的部位。
此外,当第二关节对应波纹管342j膨胀时,第二关节对应波纹管342j产生使指部的第二关节成为弯曲状态的旋转方向的力。而且,借助于该力,中节骨部件322j以第二关节的关节轴为转动轴相对于基节骨部件321j而旋转。这里,由于弹性部件362j对第二关节对应波纹管342j的与第二关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第二关节的弯曲,基节骨部件321的另一端部与中节骨部件322的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第二关节对应波纹管342j产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第二关节连接的部位。
并且,当第一关节对应波纹管341j膨胀时,第一关节对应波纹管341j产生使指部的第一关节成为弯曲状态的旋转方向的力。而且,借助于该力,末节骨部件323j以第一关节的关节轴为转动轴相对于中节骨部件322j而旋转。这里,由于弹性部件361j对第一关节对应波纹管341j的与第一关节对置的部分弹性地进行约束,因此,随着第一关节的弯曲,中节骨部件322的另一端部与末节骨部件323的一个端部之间的距离顺畅地变化。因此,第一关节对应波纹管341j产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与第一关节连接的部位。
其结果是,手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5)如图15所示地成为关节弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Aj的指部成为关节弯曲状态。这里,在图15中作为手指关节运动辅助部130Aj的代表而示出了手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130A2。另外,在图15中,省略了佩戴关节运动辅助装置100A的右手的图示。
通过上述的辅助动作的组合,关节运动辅助装置100A对与健全者的手指动作同样的复杂关节运动进行辅助。
如以上说明的那样,在第一实施方式中,将关节运动辅助装置100A的腕骨部件110A佩戴于人体的腕部,将拇指关节运动辅助部120A佩戴于拇指。这里,在第一波纹管231收缩时,第二拇指掌骨部件212经由第一波纹管231和弹性部件251被连接于第一拇指掌骨部件211A,使得腕骨部件110A的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部形成大致同一平面。此外,在第二波纹管232a收缩时,第二拇指掌骨部件212的长板部的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部的延伸方向大致垂直。
在采用了这样结构的基础上,当借助于调整部180A向第一波纹管231强制供给空气时,第一波纹管231膨胀,当从第一波纹管231强制排出空气时,第一波纹管231收缩。而且,当该第一波纹管231伸缩时,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211A而以双轴性的拇指腕掌关节的作为“一个关节轴”的第一轴为转动轴进行转动。这里,由于弹性部件251对第一波纹管231的与拇指的腕掌关节对置的部分弹性地进行约束,因此,与拇指的腕掌关节连接的部位之间的伸缩被吸收,形成于第一拇指掌骨部件211A的一个端部侧的连接部与形成于第二拇指掌骨部件212的一个端部侧的连接部之间的距离顺畅地变化。因此,第一波纹管231产生的直线伸缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到与拇指的腕掌关节连接的部位。
此外,当借助于调整部180A向第二波纹管232a强制供给空气时,第二波纹管232a膨胀,当从第二波纹管232a强制排出空气时,第二波纹管232a收缩。而且,通过该第二波纹管232a的伸缩,第三拇指掌骨部件213相对于第二拇指掌骨部件212而以与第一轴大致垂直的第二轴部件AX2为旋转中心轴地进行转动。
这样,在第一实施方式中,在将关节运动辅助装置100A佩戴于手部的情况下,拇指关节运动辅助部120A相对于腕骨部件110A能够实现彼此在直角方向上发挥作用的双轴性的关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,能够对拇指的腕掌关节(鞍状关节)的关节运动进行辅助。
此外,在第一实施方式中,当借助于调整部180A向第三波纹管233a强制供给空气时,第三波纹管233a膨胀,通过该膨胀,第一拇指掌骨部件211A相对于腕骨部件110A而以轴部件AX0为旋转中心轴,向从手背侧观察的状态下的顺时针方向旋转。此外,当借助于调整部180A从第三波纹管233a强制排出空气时,第三波纹管233a收缩,通过该收缩,第一拇指掌骨部件122A相对于腕骨部件110A而以轴部件AX0为旋转中心轴,向从手背侧观察的状态下的逆时针方向旋转。
因此,在第一实施方式中,补充了上述的“鞍状关节”的关节运动的辅助动作,能够借助于拇指的腕掌关节扩大与腕部连接的拇指的可动范围。
此外,在第一实施方式中,通过调整部180A对拇指关节运动辅助部120A的拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242内的气压进行调整,从而能够对拇指的基节骨相对于掌骨的运动、拇指的末节骨相对于基节骨的运动、即拇指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第一实施方式中,通过调整部180A对手指关节运动辅助部130A的第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342、第三关节对应波纹管343内的气压进行调整,由此,关于食指、中指、无名指和小指各自的第一关节、第二关节和第三关节,能够对手指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第一实施方式中,通过调整部180A对手指关节运动辅助部130A的开闭用波纹管部件331内的气压进行调整,从而能够分别对食指、中指、无名指和小指的开闭运动进行辅助。
因此,根据第一实施方式,能够对与健全者的手部关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
[第二实施方式]
下面,主要参照图16至图18对本发明的第二实施方式进行说明。
<结构>
图16中示出了第二实施方式的关节运动辅助装置100B的外观图。这里,图16是在手指的关节处于伸展状态并且手指是闭合状态时从手背侧观察被佩戴于右手HD的手背上的关节运动辅助装置100B的外观图。
如图16所示,与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A相比,如下方面不同:关节运动辅助装置100B具备腕骨部件110B以代替腕骨部件110A;具备手指关节运动辅助部130Bj(j=2、···、5)以代替手指关节运动辅助部130Aj(j=2、···、5);以及具备调整部180B以代替调整部180A。下面,主要着眼于这些不同点进行说明。
《腕骨部件110B》
对上述的腕骨部件110B进行说明。腕骨部件110B是例如钢铁制的部件,并且是包括与XY平面平行的平板部的部件。在第二实施方式中,腕骨部件110B借助于未图示的带子而被佩戴于人体的腕部、食指的与腕部连接的掌部的一部分、中指的与腕部连接的掌部的一部分、无名指的与腕部连接的掌部的一部分、小指的与腕部连接的掌部的一部分。
在腕骨部件110B的平板部上成型加工有槽LH,该槽LH供沿与该平板部的法线方向平行的方向(Z方向)延伸的轴部件AX0插入。而且,拇指关节运动辅助部120A借助于该轴部件AX0而可沿槽LH移动,并且能够以轴部件AX0为中心轴转动地被安装于腕骨部件110B。
中指关节运动辅助部130B3的一个端部被固定于腕骨部件110B。此外,在腕骨部件110B上成型加工有三个轴孔,该三个轴孔供后述的开闭用轴部件AXC2、AXC4、AXC5插入。而且,食指关节运动辅助部130B2的一个端部借助于开闭用轴部件AXC2而可转动地被安装于腕骨部件110B,无名指关节运动辅助部130B4的一个端部借助于开闭用轴部件AXC4而可转动地被安装于腕骨部件110B。此外,小指关节运动辅助部130B5的一个端部借助于开闭用轴部件AXC5而可转动地被安装于腕骨部件110B。
此外,与第一实施方式的腕骨部件110A同样地,第三波纹管部件233的一侧能够以沿Z轴方向延伸的轴部件110x为中心轴转动地被安装于腕骨部件110B(参照上述的图5(A))。
《手指关节运动辅助部130Bj(j=2、···、5)的结构》
首先,对上述的手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130B2、手指关节运动辅助部(无名指关节运动辅助部)130B4、手指关节运动辅助部(小指关节运动辅助部)130B5的结构进行说明。另外,在下面的说明中,也将食指关节运动辅助部130B2、无名指关节运动辅助部130B4、小指关节运动辅助部130B5统一地记作“手指关节运动辅助部130Bk(k=2、4、5)”。
图17(A)中作为手指关节运动辅助部130Bk的代表而示出了手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130B2的结构图。在第二实施方式中,手指关节运动辅助部130B4、130B5与手指关节运动辅助部130B2同样地构成。
如图16和图17(A)综合示出,与上述的第一实施方式的手指关节运动辅助部130Aj(参照图9)相比,手指关节运动辅助部130B2、130B4、130B5在分别不具备第一掌骨部件311这点上不同。另外,在图17(A)中,省略了佩戴关节运动辅助装置100B的右手的图示。
即,手指关节运动辅助部130Bk(k=2、4、5)分别具备第二掌骨部件312k、开闭用波纹管部件331k、基节骨部件321k、中节骨部件322k、末节骨部件323k。此外,手指关节运动辅助部130Bk(k=2、4、5)分别具备第一关节对应波纹管341k、第二关节对应波纹管342k、第三关节对应波纹管343k
在第二实施方式中,第二掌骨部件312k的一个端部(-Y方向侧)借助于开闭用轴部件AXCk而可转动地被安装于腕骨部件110B。此外,在第二实施方式中,开闭用波纹管部件331k的一侧能够以轴部件111xk为中心轴而转动地被安装于腕骨部件110B。
下面,对上述的手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130B3的结构进行说明。
图17(B)中示出了手指关节运动辅助部(食指关节运动辅助部)130B3的结构图。如图16和图17(B)综合示出,与上述的第一实施方式的手指关节运动辅助部130A3(参照图9)相比,如下方面不同:手指关节运动辅助部130B3不具备第一掌骨部件3113;具备第二掌骨部件312B3以代替第二掌骨部件3123;以及不具备开闭用波纹管部件3313。另外,在图17(B)中,省略了佩戴关节运动辅助装置100B的右手的图示。
即,手指关节运动辅助部130B3具备第二掌骨部件312B3、基节骨部件3213、中节骨部件3223、末节骨部件3233。此外,手指关节运动辅助部130B3具备第一关节对应波纹管3413、第二关节对应波纹管3423、第三关节对应波纹管3433
与上述的第一实施方式的第二掌骨部件3123相比,上述的第二掌骨部件312B3在不具有安装部这点上不同。而且,第二掌骨部件312B3的一个端部(-Y方向侧)被安装于腕骨部件110B。
《调整部180B》
对上述的调整部180B进行说明。与上述的第一实施方式的调整部180A相比,与第二实施方式的中指关节运动辅助部130B3不具备开闭用波纹管部件3313的情况对应地,调整部180B在不进行空气向该开闭用波纹管部件3313的强制供给和空气从该开闭用波纹管部件3313的强制排出这点上不同。
<动作>
对如上构成的关节运动辅助装置100B的动作进行说明。
另外,根据关节运动辅助装置100B,刚开始时,未进行调整部180B对波纹管内的气压调整,波纹管的内压为大气压。
这里,关节运动辅助装置100B的“向拇指的关节伸展状态的辅助动作”、“向拇指的关节弯曲状态的辅助动作”和“拇指的腕掌关节的运动辅助动作”与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。此外,关节运动辅助装置100B的“向拇指以外的手指的关节伸展状态的辅助动作”和“向拇指以外的手指的关节弯曲状态的辅助动作”与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
《向拇指的闭合状态的辅助动作》
首先,对使拇指成为闭合状态的辅助动作进行说明。
在第二实施方式中,在使拇指成为闭合状态时,调整部180B进行用于从第一波纹管231、第二波纹管232a强制排出空气的控制,并且进行用于向第三波纹管233a强制供给空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180B从第一波纹管231、第二波纹管232a强制排出空气时,第一波纹管231、第二波纹管232a收缩。此外,根据上述控制,当借助于调整部180B向第三波纹管233a强制供给空气时,第三波纹管233a膨胀。
这样,当第三波纹管233a膨胀时,第一拇指掌骨部件211A沿腕骨部件110B的槽LH向-X方向移动的同时,相对于腕骨部件110B而以轴部件AX0为旋转中心轴地向顺时针方向旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,与第一实施方式的情况同样地,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211A而以双轴性的拇指腕掌关节的作为“一个关节轴”的第一轴为转动轴而旋转。而且,通过该旋转,腕骨部件110B的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。
此外,当第二波纹管232a收缩时,与第一实施方式的情况同样地,第三拇指掌骨部件213相对于第二拇指掌骨部件212而以第二轴部件AX2为旋转中心轴地向顺时针方向旋转。而且,通过该旋转,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角变窄,呈大致直角。其结果是,拇指关节运动辅助部120A如上述的图16所示地成为闭合状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为闭合状态。
这里,第一拇指掌骨部件211A借助于第三波纹管233a的膨胀而相对于腕骨部件110B的移动运动成为平面关节的关节运动的辅助动作。
《向拇指以外的手指的闭合状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外的手指成为闭合状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的手指成为闭合状态时,除了与中指关节运动辅助部130B3不具备开闭用波纹管部件3313的情况对应地不进行空气从该开闭用波纹管部件3313的强制排出这点以外,调整部180B与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。其结果是,手指关节运动辅助部130Bj(j=2、···、5)如上述的图16所示地成为闭合状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Bj的指部成为闭合状态。
《向拇指的张开状态的辅助动作》
下面,对使拇指成为张开状态的辅助动作进行说明。
在使拇指从图16所示的闭合状态成为张开状态时,调整部180B进行如下的控制:用于从第一波纹管231强制排出空气的控制、用于向第二波纹管232a强制供给空气的控制、用于从第三波纹管233a强制排出空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180B而进行空气从第一波纹管231的强制排出时,第一波纹管231收缩。此外,根据上述控制,当进行空气向第二波纹管232a的强制供给时,第二波纹管232a膨胀。此外,根据上述控制,当进行空气从第三波纹管233a的强制排出时,第三波纹管233a内的气压下降,则第三波纹管233a收缩。
这样,当第三波纹管233a收缩时,第一拇指掌骨部件211A沿腕骨部件110B的槽LH向+X方向移动的同时,相对于腕骨部件110B而以轴部件AX0为旋转中心轴地向逆时针方向旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,如上所述,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211A而以第一轴为转动轴地进行旋转,腕骨部件110B的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。此外,当第二波纹管232a膨胀时,与第一实施方式的情况同样地,第三拇指掌骨部件213相对于第二拇指掌骨部件212而以第二轴部件AX2为旋转中心轴地向逆时针方向进行旋转运动。而且,通过该旋转运动,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角以扩大的方式变化。
其结果是,拇指关节运动辅助部120A如图18所示地成为张开状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120A的拇指成为张开状态。另外,在图18所示的关节运动辅助装置100B中,省略了调整部180B的图示和配管的一部分的图示。此外,在图18中,省略了佩戴关节运动辅助装置100B的右手的图示。
这里,第一拇指掌骨部件211A借助于第三波纹管233a的收缩而相对于腕骨部件110B的移动运动成为平面关节的关节运动的辅助动作。
《向拇指以外的指部的张开状态的辅助动作》
下面,对使拇指以外指部成为张开状态的辅助动作进行说明。
在使拇指以外的指部成为张开状态时,除了与中指关节运动辅助部130B3不具备开闭用波纹管部件3313的情况对应地不进行空气向该开闭用波纹管部件3313的强制供给这点以外,调整部180B与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。其结果是,手指关节运动辅助部130Bj(j=2、···、5)如图18所示地成为张开状态。通过该辅助动作,被安装于手指关节运动辅助部130Bj的指部成为张开状态。
通过上述的辅助动作的组合,关节运动辅助装置100B对与健全者的手指动作同样的复杂关节运动进行辅助。
如以上说明的那样,在第二实施方式中,拇指关节运动辅助部120A与第一实施方式同样地构成。而且,在将关节运动辅助装置100B佩戴于手部的情况下,通过调整部180B对第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压进行调整,从而与第一实施方式同样地拇指关节运动辅助部120A能够相对于腕骨部件110A而实现在彼此垂直的方向上发挥作用的双轴性关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,能够对拇指的腕掌关节(鞍状关节)的关节运动进行辅助。
此外,在第二实施方式中,当借助于调整部180B而进行空气向第三波纹管233a的强制供给时,第三波纹管233a膨胀,通过该膨胀,第一拇指掌骨部件211A沿腕骨部件110B的槽LH向与小指方向相反的方向移动的同时,相对于腕骨部件110B而以轴部件AX0为旋转中心轴地向从手背侧观察的状态下的顺时针方向旋转。此外,当借助于调整部180B而进行空气从第三波纹管233a的强制排出时,第三波纹管233a收缩,通过该收缩,第一拇指掌骨部件211A沿腕骨部件110B的槽LH向小指方向移动的同时,相对于腕骨部件110B而以轴部件AX0为旋转中心轴地向从手背侧观察的状态下的逆时针方向旋转。
因此,在第二实施方式中,通过第一拇指掌骨部件211A的在形成于腕骨部件110B的槽内的移动,能够实现拇指关节运动辅助部120A相对于腕骨部件110B的“平面关节”活动。因此,能够对拇指的平面关节的关节运动进行辅助。此外,与第一实施方式同样地,补充上述的“鞍状关节”的关节运动辅助动作,能够将与腕部连接的拇指的可动范围扩大。
此外,在第二实施方式中,通过调整部180B对拇指关节运动辅助部120A的拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242内的气压进行调整,从而能够对拇指的基节骨相对于掌骨的运动、拇指的末节骨相对于基节骨的运动、即拇指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第二实施方式中,通过调整部180B对手指关节运动辅助部130B的第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342、第三关节对应波纹管343内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的第一关节、第二关节和第三关节辅助手指的关节伸展运动和关节弯曲运动。
此外,在第二实施方式中,通过调整部180B对手指关节运动辅助部130B的开闭用波纹管部件331内的气压进行调整,从而能够对食指、无名指和小指各自的开闭运动进行辅助。
因此,根据第二实施方式,与上述的第一实施方式同样地,能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
[第三实施方式]
下面,主要参照图19至图23对本发明的第三实施方式进行说明。
<结构>
图19、20中示出了第三实施方式的关节运动辅助装置100C的外观图。这里,图19是在手指的关节处于伸展状态并且手指是闭合状态时从手背侧观察被佩戴于右手HD的手背上的关节运动辅助装置100C的外观图。此外,图20是从手掌侧观察图19所示的关节运动辅助装置100C的外观图。另外,在图20中,省略了佩戴关节运动辅助装置100C的右手的图示。
如图19、图20综合所示,与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A相比,关节运动辅助装置100C在如下方面不同:具备腕骨部件110C以代替腕骨部件110A;还具备弯曲运动部140C;以及具备调整部180C(在图20中未图示)以代替调整部180A。下面,主要着眼于这些不同点进行说明。
《腕骨部件110C》
对上述的腕骨部件110C进行说明。腕骨部件110C是例如钢铁制的部件,并且是包括与XY平面平行的平板部的部件。在第三实施方式中,腕骨部件110C借助于未图示的带子而被佩戴于人体的腕部。在腕骨部件110C的平板部上成型加工有轴孔,该轴孔供沿与该平板部的法线方向平行的方向(Z方向)延伸的轴部件AX0插入。并且,与第一实施方式的腕骨部件110A同样地,拇指关节运动辅助部120A能够以沿该Z方向延伸的轴部件AX0为中心轴转动地被安装于腕骨部件110C。此外,食指关节运动辅助部130A2的一个端部被固定于腕骨部件110C。
此外,与第一实施方式的腕骨部件110A同样地,第三波纹管部件233的一侧能够以沿Z轴方向延伸的轴部件110x为中心轴转动地被安装于腕骨部件110C(参照上述的图5(A))。
《弯曲运动部140C的结构》
对上述的弯曲运动部140C的结构进行说明。如图19至图21综合所示,弯曲运动部140C具备连接部412、413、414、415。此外,弯曲运动部140C具备弯曲用波纹管421、弯曲用波纹管422、弯曲用波纹管423和弹性部件441、442、443。
上述的连接部412是例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状,具有板部和从该板部的+X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部412的板部被安装于第一掌骨部件3112。此外,连接部412的环状部与弯曲用波纹管421的一侧端部连接。
上述的连接部413是例如钢铁制的部件,其被成型加工成U字状,具有板部和从该板部的+X方向侧和-X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部413的板部被安装于第一掌骨部件3113。此外,连接部413的-X方向侧的一个环状部与弯曲用波纹管421的另一侧端部连接。并且,连接部413的+X方向侧的另一环状部与弯曲用波纹管422的一侧端部连接。
上述的连接部414是与连接部413同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成U字状,具有板部和从该板部的+X方向侧和-X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部414的板部被安装于第一掌骨部件3114。此外,连接部414的-X方向侧的一个环状部与弯曲用波纹管422的另一侧端部连接。并且,连接部414的+X方向侧的另一环状部与弯曲用波纹管423的一侧端部连接。
上述的连接部415是与连接部412同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状,具有板部和从该板部的-X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部415的板部被安装于第一掌骨部件3115。此外,连接部415的环状部与弯曲用波纹管423的另一侧端部连接。
上述的弯曲用波纹管421是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其在手背侧沿大致X轴方向配置。弯曲用波纹管421的一侧端部经由连接部412而被连接于第一掌骨部件3112的靠第一掌骨部件3113的侧部侧。此外,弯曲用波纹管421的另一侧端部经由连接部413而被连接于第一掌骨部件3113的靠第一掌骨部件3112的侧部侧。而且,当通过将弯曲用波纹管421和调整部180C之间连通的、具有挠性的树脂制配管而使弯曲用波纹管421内的气压变化时,弯曲用波纹管421缩胀。
上述的弯曲用波纹管422是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其在手背侧沿大致X轴方向配置。弯曲用波纹管422的一侧端部经由连接部413而被连接于第一掌骨部件3113的靠第一掌骨部件3114的侧部侧。此外,弯曲用波纹管422的另一侧端部经由连接部414而被连接于第一掌骨部件3114的靠第一掌骨部件3113的侧部侧。并且,当通过将弯曲用波纹管422和调整部180C之间连通的、具有挠性的树脂制配管而使弯曲用波纹管422内的气压变化时,弯曲用波纹管422缩胀。
上述的弯曲用波纹管423是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其在手背侧沿大致X轴方向配置。弯曲用波纹管423的一侧端部经由连接部414而被连接于第一掌骨部件3114的靠第一掌骨部件3115的侧部侧。此外,弯曲用波纹管423的另一侧端部经由连接部415而被连接于第一掌骨部件3115的靠第一掌骨部件3114的侧部侧。并且,当通过将弯曲用波纹管423和调整部180C之间连通的、具有挠性的树脂制配管而使弯曲用波纹管423内的气压变化时,弯曲用波纹管423缩胀。
上述的弹性部件441采用了轮状的橡胶部件。弹性部件441被安装于连接部412的环状部和连接部413的一个环状部。并且,弹性部件441对弯曲用波纹管421的与手背对置的部分弹性地进行约束。
上述的弹性部件442与弹性部件441同样地采用了轮状的橡胶部件。弹性部件442被安装于连接部413的另一环状部和连接部414的一个环状部。并且,弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束。
上述的弹性部件443与弹性部件441、442同样地采用了轮状的橡胶部件。弹性部件443被安装于连接部414的另一环状部和连接部415的环状部。并且,弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束。
《调整部180C》
对上述的调整部180C进行说明。与上述的第一实施方式的调整部180A相比,与第三实施方式的弯曲运动部140C具备弯曲用波纹管421、422、423的情况相应地,调整部180C在还向弯曲用波纹管421、422、423强制供给空气以及从弯曲用波纹管421、422、423强制排出空气这点不同。
<动作>
对如上构成的关节运动辅助装置100C的动作进行说明。
另外,在关节运动辅助装置100C中,刚开始时,未进行调整部180C对波纹管内的气压调整,波纹管的内压为大气压。
这里,关节运动辅助装置100C的“向拇指的闭合状态的辅助动作”、“向拇指的张开状态的辅助动作”、“向拇指的关节伸展状态的辅助动作”、“向拇指的关节弯曲状态的辅助动作”和“拇指的腕掌关节的运动辅助动作”与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
此外,关节运动辅助装置100C的“向拇指以外的指部的闭合状态的辅助动作”、“向拇指以外的指部的张开状态的辅助动作”、“向拇指以外的指部的关节伸展状态的辅助动作”和“向拇指以外的指部的关节弯曲状态的辅助动作”与上述的第一实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
《手掌的弯曲运动的辅助动作》
对手掌的弯曲运动的辅助动作进行说明。这里,如图19、图20所示,将腕骨部件110C的平板部的法线方向和第一掌骨部件3112、3113、3114、3115的长板部的法线方向为同一方向的关节运动辅助装置100C的状态称为“非弯曲状态”。此外,在第三实施方式中,将由掌骨部件110C、第一掌骨部件3112、3113、3114、3115和弯曲运动部140C构成的部分称为“手掌运动部”。
在使手掌成为该非弯曲状态时,调整部180C进行用于从弯曲用波纹管421、422、423强制排出空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180C从弯曲用波纹管421、422、423强制排出空气时,这些波纹管内的气压下降。而且,弯曲用波纹管421、422、423收缩。
这样,当弯曲用波纹管421收缩时,由于弹性部件441对弯曲用波纹管421的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,食指的掌骨的延伸方向与中指的掌骨的延伸方向大致平行,第一掌骨部件3113以通过食指的掌骨与中指的掌骨之间的线(下面,也记作“食指-中指中间线”)为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3112而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件3112的法线方向与第一掌骨部件3113的法线方向成为大致同一方向。这样,弯曲用波纹管421产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3112的部位和佩戴第一掌骨部件3113的部位。
此外,当弯曲用波纹管422收缩时,由于弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,中指的掌骨的延伸方向与无名指的掌骨的延伸方向大致平行,第一掌骨部件3114以通过中指的掌骨与无名指的掌骨之间的线(下面,也记作“中指-无名指中间线”)为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3113而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件3113的法线方向与第一掌骨部件3114的法线方向成为大致同一方向。这样,弯曲用波纹管422产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3113的部位和佩戴第一掌骨部件3114的部位。
并且,当弯曲用波纹管423收缩时,由于弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,无名指的掌骨的延伸方向与小指的掌骨的延伸方向大致平行,第一掌骨部件3115以通过无名指的掌骨与小指的掌骨之间的线(下面,也记作“无名指-小指中间线”)为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3114而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件3114的法线方向与第一掌骨部件3115的法线方向成为大致同一方向。这样,弯曲用波纹管423产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3114的部位和佩戴第一掌骨部件3115的部位。
其结果是,关节运动辅助装置100C的手掌运动部如上述的图19、图20所示地成为非弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于手掌运动部的手掌成为非弯曲状态。
下面,对使手掌成为弯曲状态的辅助动作进行说明。
在使手掌成为弯曲状态时,调整部180C进行用于向弯曲用波纹管421、422、423强制供给空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180C向弯曲用波纹管421、422、423强制供给空气时,这些波纹管内的气压上升。而且,弯曲用波纹管421、422、423膨胀。
这样,当弯曲用波纹管421膨胀时,由于弹性部件441对弯曲用波纹管421的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件3113以食指-中指中间线为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3112而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件3112的法线方向与第一掌骨部件3113的法线方向不再是同一方向。这样,弯曲用波纹管421产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3112的部位和佩戴第一掌骨部件3113的部位。
此外,当弯曲用波纹管422膨胀时,由于弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件3114以中指-无名指中间线为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3113而旋转。并且,通过该旋转,第一掌骨部件3113的法线方向与第一掌骨部件3114的法线方向不再是同一方向。这样,弯曲用波纹管422产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3113的部位和佩戴第一掌骨部件3114的部位。
并且,当弯曲用波纹管423膨胀时,由于弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件3115以无名指-小指中间线为大致中心轴地相对于第一掌骨部件3114而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件3114的法线方向与第一掌骨部件3115的法线方向不再是同一方向。这样,弯曲用波纹管423产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件3114的部位和佩戴第一掌骨部件3115的部位。
其结果是,关节运动辅助装置100C的手掌运动部如图22、图23所示地成为弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于手掌运动部的手掌成为弯曲状态。
这里,图22是从手背侧观察弯曲用波纹管421、422、423膨胀时的关节运动辅助装置100C的图。在图22中,省略了弯曲用波纹管421、422、423以外的波纹管的图示。此外,图23是从手掌侧观察弯曲用波纹管421、422、423膨胀时的关节运动辅助装置100C的手掌运动部的图。另外,在图22、图23中,省略了佩戴关节运动辅助装置100C的右手的图示。
通过上述的辅助动作的组合,关节运动辅助装置100C对与健全者的手指的动作同样的复杂关节运动进行辅助。
如以上说明的那样,在第三实施方式中,拇指关节运动辅助部120A与第一实施方式和第二实施方式同样地构成。并且,在将关节运动辅助装置100C佩戴于手部的情况下,通过调整部180C对第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压进行调整,从而与第一实施方式和第二实施方式同样地拇指关节运动辅助部120A能够相对于腕骨部件110C而实现在彼此垂直的方向上作用的双轴性的关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,能够对拇指的腕掌关节(鞍状关节)的关节运动进行辅助。
此外,在第三实施方式中,通过调整部180C对第三波纹管233a内的气压进行调整,从而能够与第一和第二实施方式同样地补充上述的“鞍状关节”的关节运动的辅助动作,并能够将与腕部连接的拇指的可动范围扩大。
此外,在第三实施方式中,通过调整部180C对拇指关节运动辅助部120A的拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242内的气压进行调整,从而能够对拇指的基节骨相对于掌骨的运动、拇指的末节骨相对于基节骨的运动、即拇指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第三实施方式中,通过调整部180C对手指关节运动辅助部130A的第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342、第三关节对应波纹管343内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的第一关节、第二关节和第三关节辅助手指的关节伸展运动和关节弯曲运动。
此外,在第三实施方式中,通过调整部180C对手指关节运动辅助部130A的开闭用波纹管部件331内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的开闭运动进行辅助。
此外,在第三实施方式中,通过调整部180C对弯曲运动部140C的弯曲用波纹管421、422、4233内的气压进行调整,从而能够对使人的手心弯曲的情况下的运动进行辅助。
因此,根据第三实施方式,与上述的第一和第二实施方式同样地,能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
[第四实施方式]
下面,主要参照图24至图27对本发明的第四实施方式进行说明。
<结构>
图24、25中示出了第四实施方式的关节运动辅助装置100D的外观图。这里,图24是在手指的关节处于伸展状态并且手指是闭合状态时从手背侧观察被佩戴于右手HD的手背上的关节运动辅助装置100D的外观图。此外,图25是从手掌侧观察图24所示的关节运动辅助装置100D的外观图。另外,在图25中,省略了被安装于关节运动辅助装置100D的右手的图示。
如图24、图25综合所示,与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B相比,关节运动辅助装置100D在如下方面不同:具备腕骨部件110D以代替腕骨部件110B;具备无名指关节运动辅助部130D4以代替无名指关节运动辅助部130B4;具备小指关节运动辅助部130D5以代替小指关节运动辅助部130B5;还具备弯曲运动部140D;以及具备调整部180D(在图25中未图示)以代替调整部180B。下面,主要着眼于这些不同点进行说明。
《腕骨部件110D》
对上述的腕骨部件110D进行说明。腕骨部件110D是例如钢铁制的部件,并且是包括与XY平面平行的平板部的部件。在第四实施方式中,腕骨部件110D借助于未图示的带子而被佩戴于人体的腕部、食指的与腕部连接的掌部的一部分、中指的与腕部连接的掌部的一部分。
在腕骨部件110D的平板部上,与第二实施方式的腕骨部件110B同样地成型加工有槽LH,该槽LH供沿与该平板部的法线方向平行的方向(Z方向)延伸的轴部件AX0插入。而且,拇指关节运动辅助部120A可借助于该轴部件AX0而沿槽LH移动,并且能够以轴部件AX0为中心轴转动地被安装于腕骨部件110D。
在腕骨部件110D上固定有中指关节运动辅助部130B3的一个端部。此外,在腕骨部件110D上成型加工有一个轴孔,该一个轴孔供开闭用轴部件AXC2插入。而且,食指关节运动辅助部130B2的一个端部借助于开闭用轴部件AXC2而可转动地被安装于腕骨部件110D。
此外,与第二实施方式的腕骨部件110B同样地,第三波纹管部件233的一侧能够以沿Z轴方向延伸的轴部件110x为中心轴转动地被安装于腕骨部件110D(参照上述的图5(A))。
并且,腕骨部件110D如后面所述地被连接于弯曲运动部140D。
《手指关节运动辅助部130D4、130D5的结构》
对上述的手指关节运动辅助部(无名指关节运动辅助部)130D4、手指关节运动辅助部(小指关节运动辅助部)130D5的结构进行说明。
如图24、图25综合所示,与上述的第二实施方式的手指关节运动辅助部130B4(参照图17)相比,手指关节运动辅助部(无名指关节运动辅助部)130D4在还具备第一掌骨部件311D4这点不同。
上述的第一掌骨部件311D4是例如钢铁制的部件,并且是包括长板部的部件。在第一掌骨部件311D4的端部(+Y方向侧)上成型加工有轴孔,该轴孔供开闭用轴部件AXC4插入。而且,第二掌骨部件3124借助于开闭用轴部件AXC4而可转动地被安装于第一掌骨部件311D4的该端部。
此外,开闭用波纹管部件3314的一侧能够以轴部件311x4为中心轴转动地被安装于第一掌骨部件311D4
并且,第一掌骨部件311D4如后面所述地被连接于弯曲运动部140D。
与上述的第二实施方式的手指关节运动辅助部130B5(参照图17)相比,手指关节运动辅助部(小指关节运动辅助部)130D5在还具备第一掌骨部件311D5这点不同。
与第一掌骨部件311D4同样地,上述的第一掌骨部件311D5是例如钢铁制的部件,并且是包括长板部的部件。在第一掌骨部件311D5的端部(+Y方向侧)上成型加工有轴孔,该轴孔供开闭用轴部件AXC5插入。而且,第二掌骨部件3125借助于开闭用轴部件AXC5而可转动地被安装于第一掌骨部件311D5的该端部。
此外,开闭用波纹管部件3315的一侧能够以轴部件311x5为中心轴转动地被安装于第一掌骨部件311D5
并且,第一掌骨部件311D5如后面所述地被连接于弯曲运动部140D。
《弯曲运动部140D的结构》
对上述的弯曲运动部140D的结构进行说明。如图24至图26综合所示,弯曲运动部140D具备连接部411、414、415。此外,弯曲运动部140D具备弯曲用波纹管422、弯曲用波纹管423和弹性部件442、443。
上述的连接部411是例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状,具有板部和从该板部的+X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部411的板部被安装于腕骨部件110D。此外,连接部411的环状部与弯曲用波纹管422的一侧端部连接。
上述的连接部414是例如钢铁制的部件,其被成型加工成U字状,具有板部和从该板部的+X方向侧和-X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部414的板部被安装于第一掌骨部件311D4。此外,连接部414的-X方向侧的一个环状部与弯曲用波纹管422的另一侧端部连接。并且,连接部414的+X方向侧的另一环状部与弯曲用波纹管423的一侧端部连接。
上述的连接部415是与连接部411同样地例如钢铁制的部件,其被成型加工成L字状,具有板部和从该板部的-X方向侧的端部大致直立地延伸的环状部。连接部415的板部被安装于第一掌骨部件311D5。此外,连接部415的环状部与弯曲用波纹管423的另一侧端部连接。
上述的弯曲用波纹管422是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其在手背侧沿大致X轴方向配置。弯曲用波纹管422的一侧端部经由连接部411而被连接于腕骨部件110D的靠第一掌骨部件311D4的侧部侧。此外,弯曲用波纹管422的另一侧端部经由连接部414而被连接于第一掌骨部件311D4的靠腕骨部件110D的侧部侧。而且,当通过将弯曲用波纹管422和调整部180D之间连通的、具有挠性的树脂制配管而使弯曲用波纹管422内的气压变化时,弯曲用波纹管422缩胀。
上述的弯曲用波纹管423是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制部件,其在手背侧沿大致X轴方向配置。弯曲用波纹管423的一侧端部经由连接部414而被连接于第一掌骨部件311D4的靠第一掌骨部件311D5的侧部侧。此外,弯曲用波纹管423的另一侧端部经由连接部415而被连接于第一掌骨部件311D5的靠第一掌骨部件311D4的侧部侧。而且,当通过将弯曲用波纹管423和调整部180D之间连通的、具有挠性的树脂制配管而使弯曲用波纹管423内的气压变化时,弯曲用波纹管423缩胀。
上述的弹性部件442采用了轮状的橡胶部件。弹性部件442被安装于连接部411的另一环状部和连接部414的一个环状部。而且,弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束。
上述的弹性部件443采用了轮状的橡胶部件。弹性部件443被安装于连接部414的另一环状部和连接部415的环状部。并且,弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束。
《调整部180D》
对上述的调整部180D进行说明。与上述的第二实施方式的调整部180B相比,与第四实施方式的弯曲运动部140D具备弯曲用波纹管422、423的情况相应地,调整部180D在还向弯曲用波纹管422、423强制供给空气以及从弯曲用波纹管422、423强制排出空气这点不同。
<动作>
对如上构成的关节运动辅助装置100D的动作进行说明。
另外,在关节运动辅助装置100D中,刚开始时,未进行调整部180D对波纹管内的气压调整,波纹管的内压为大气压。
这里,关节运动辅助装置100D的“向拇指的闭合状态的辅助动作”、“向拇指的张开状态的辅助动作”、“向拇指的关节伸展状态的辅助动作”、“向拇指的关节弯曲状态的辅助动作”和“拇指的腕掌关节的运动辅助动作”与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B的辅助动作同样地进行。
此外,关节运动辅助装置100D的“向拇指以外的指部的闭合状态的辅助动作”、“向拇指以外的指部的张开状态的辅助动作”与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B的辅助动作同样地进行。并且,关节运动辅助装置100D的“向拇指以外的指部的关节伸展状态的辅助动作”和“向拇指以外的指部的关节弯曲状态的辅助动作”与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B的辅助动作同样地进行。
《手掌的弯曲运动的辅助动作》
对手掌的弯曲运动的辅助动作进行说明。这里,如图24、图25所示,将腕骨部件110D的平板部的法线方向和第一掌骨部件311D4、311D5的长板部的法线方向为同一方向的关节运动辅助装置100D的状态称为“非弯曲状态”。此外,在第四实施方式中,将由腕骨部件110D、第一掌骨部件311D4、311D5和弯曲运动部140D构成的部分称为“手掌运动部”。
在使手掌成为该非弯曲状态时,调整部180D进行用于从弯曲用波纹管422、423强制排出空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180D从弯曲用波纹管422、423强制排出空气时,弯曲用波纹管422、423收缩。
这样,当弯曲用波纹管422收缩时,由于弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件311D4以中指-无名指中间线为大致中心轴地相对于腕骨部件110D而旋转。而且,通过该旋转,腕骨部件110D的法线方向与第一掌骨部件311D4的法线方向成为大致同一方向。这样,弯曲用波纹管422产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴腕骨部件110D的部位和佩戴第一掌骨部件311D4的部位。
此外,当弯曲用波纹管423收缩时,由于弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件311D5以无名指-小指中间线为大致中心轴地相对于第一掌骨部件311D4而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件311D4的法线方向与第一掌骨部件311D5的法线方向成为大致同一方向。这样,弯曲用波纹管423产生的直线收缩力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件311D4的部位和佩戴第一掌骨部件311D5的部位。其结果是,关节运动辅助装置100D的手掌运动部如上述的图24、图25所示地成为非弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于手掌运动部的手掌成为非弯曲状态。
下面,对使手掌成为弯曲状态的辅助动作进行说明。
在使手掌成为弯曲状态时,调整部180D进行用于向弯曲用波纹管422、423强制供给空气的控制。根据上述控制,当借助于调整部180D向弯曲用波纹管422、423强制供给空气时,弯曲用波纹管422、423膨胀。
这样,当弯曲用波纹管422膨胀时,由于弹性部件442对弯曲用波纹管422的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件311D4以中指-无名指中间线为大致中心轴地相对于腕骨部件110D而旋转。而且,通过该旋转,腕骨部件110D的法线方向与第一掌骨部件311D4的法线方向不再是同一方向。这样,弯曲用波纹管422产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴腕骨部件110D的部位和佩戴第一掌骨部件311D4的部位。
并且,当弯曲用波纹管423膨胀时,由于弹性部件443对弯曲用波纹管423的与手背对置的部分弹性地进行约束,因此,第一掌骨部件311D5以无名指-小指中间线为大致中心轴地相对于第一掌骨部件311D4而旋转。而且,通过该旋转,第一掌骨部件311D4的法线方向与第一掌骨部件311D5的法线方向不再是同一方向。这样,弯曲用波纹管423产生的直线拉伸力高效率地被转换成旋转力,该旋转力被传递到佩戴第一掌骨部件311D4的部位和佩戴第一掌骨部件311D5的部位。其结果是,关节运动辅助装置100D的手掌运动部如图27所示地成为弯曲状态。通过该辅助动作,被安装于手掌运动部的手掌成为弯曲状态。
这里,图27是从手掌侧观察弯曲用波纹管422、423膨胀时的关节运动辅助装置100D的手掌运动部的图。另外,在图27中,省略了安装于关节运动辅助装置100D的右手的图示。
通过上述的辅助动作的组合,关节运动辅助装置100D对与健全者的手指动作同样的复杂关节运动进行辅助。
如以上说明的那样,在第四实施方式中,拇指关节运动辅助部120A与第一实施方式至第三实施方式同样地构成。并且,在将关节运动辅助装置100D佩戴于手部的情况下,通过调整部180D对第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压进行调整,从而与第一实施方式至第三实施方式同样地拇指关节运动辅助部120A能够相对于腕骨部件110D而实现在彼此垂直的方向上起作用的双轴性的关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,能够对拇指的腕掌关节(鞍状关节)的关节运动进行辅助。
此外,在第四实施方式中,通过调整部180D对第三波纹管233a内的气压进行调整,从而能够与第二实施方式同样地实现拇指关节运动辅助部120A相对于腕骨部件110D的“平面关节”动作。因此,能够对拇指的平面关节的关节运动进行辅助。此外,与第一至第三实施方式同样地,能够补充上述的“鞍状关节”的关节运动辅助动作,并能够将与腕部连接的拇指的可动范围扩大。
此外,在第四实施方式中,通过调整部180D对拇指关节运动辅助部120A的拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242内的气压进行调整,从而能够对拇指的基节骨相对于掌骨的运动、拇指的末节骨相对于基节骨的运动、即拇指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第四实施方式中,通过调整部180D对手指关节运动辅助部130B的第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342、第三关节对应波纹管343内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的第一关节、第二关节和第三关节辅助手指的关节伸展运动和关节弯曲运动。
此外,在第四实施方式中,通过调整部180D对手指关节运动辅助部130B的开闭用波纹管部件331内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的开闭运动进行辅助。
此外,在第四实施方式中,通过调整部180D对弯曲运动部140D的弯曲用波纹管422、4233内的气压进行调整,从而能够对使人的手心弯曲的情况下的运动进行辅助。
因此,根据第四实施方式,与上述的第一至第三实施方式同样地,能够对与健全者的手部关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
[第五实施方式]
下面,主要参照图28、图29对本发明的第五实施方式进行说明。
<结构>
图28中示出了第五实施方式的关节运动辅助装置100E的外观图。这里,图28是在手指的关节处于伸展状态且手指是闭合状态时从手背侧观察被佩戴于右手HD的手背上的关节运动辅助装置100E的外观图。
如图28所示,与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B相比,关节运动辅助装置100E在如下方面不同:具备腕骨部件110E以代替腕骨部件110B;具备拇指关节运动辅助部120E以代替拇指关节运动辅助部120A;以及具备调整部180E以代替调整部180B。下面,主要着眼于这些不同点进行说明。
《腕骨部件110E》
对上述的腕骨部件110E进行说明。腕骨部件110E是例如钢铁制的部件,并且是包括与XY平面平行的平板部的部件。在第五实施方式中,腕骨部件110E借助于未图示的带子而被佩戴于人体的腕部、食指的与腕部连接的掌部的一部分、中指的与腕部连接的掌部的一部分、无名指的与腕部连接的掌部的一部分、小指的与腕部连接的掌部的一部分。
在腕骨部件110E的平板部上成型加工有轴孔,该轴孔供沿与该平板部的法线方向平行的方向(Z方向)延伸的轴部件AX0插入。并且,拇指关节运动辅助部120E能够以沿该Z方向延伸的轴部件AX0为中心轴转动地被安装于腕骨部件110E。
在腕骨部件110E上固定有中指关节运动辅助部130B3的一个端部。此外,在腕骨部件110E上成型加工有三个轴孔,该三个轴孔供开闭用轴部件AXC2、AXC4、AXC5插入。并且,腕骨部件110E借助于开闭用轴部件AXC2而将食指关节运动辅助部130B2的一个端部安装成可转动,并借助于开闭用轴部件AXC4而将无名指关节运动辅助部130B4的一个端部安装成可转动。此外,小指关节运动辅助部130B5的一个端部借助于开闭用轴部件AXC5而可转动地被安装于腕骨部件110E。
此外,与第二实施方式的腕骨部件110B同样地,第三波纹管部件233的一侧能够以沿Z轴方向延伸的轴部件110x为中心轴转动地被安装于腕骨部件110E(参照上述的图5(A))。
《拇指关节运动辅助部120E的结构》
下面,对上述的拇指关节运动辅助部120E的结构进行说明。与上述的第二实施方式的拇指关节运动辅助部120A相比,如图28所示,拇指关节运动辅助部120E在具备第一拇指掌骨部件211E以代替第一拇指掌骨部件211A这点不同。
上述的第一拇指掌骨部件211E是例如钢铁制的部件,并且是包括长板部的部件,该长板部具有与腕骨部件110E的平板部大致平行的板。在第一拇指掌骨部件211E的长板部的大致中央处成型加工有供轴部件AX0插入的轴孔。并且,第一拇指掌骨部件211E借助于以Z方向为轴向的轴部件AX0而可转动地被安装于腕骨部件110E。
在第一拇指掌骨部件211E的长板部的靠第二拇指掌骨部件212的安装位置侧的一个端部上,经由弹性部件251和第一波纹管231而连接有第二拇指掌骨部件212。此外,在第一拇指掌骨部件211E的一个端部侧形成有从长板部的端部大致直立地沿手背的方向(+Z方向)延伸的环状的连接部。并且,第一拇指掌骨部件211E的一个端部侧的连接部与第一波纹管231的一侧端部连接。
此外,第三波纹管部件233的另一侧能够以轴部件211x为中心轴转动地被安装于第一拇指掌骨部件211E的长板部的另一端部。
因此,在第五实施方式中,与第二实施方式的第一拇指掌骨部件211A不同,当第三波纹管233a收缩时,第一拇指掌骨部件211E相对于腕骨部件110E而以轴部件AX0为中心轴地向顺时针方向旋转。此外,当第三波纹管233a膨胀时,第一拇指掌骨部件211E相对于腕骨部件110E而以轴部件AX0为中心轴地向逆时针方向旋转。
《调整部180E》
对上述的调整部180E进行说明。与上述的第二实施方式的调整部180B相比,在如下方面不同:与第二实施方式的拇指关节运动辅助部120E具备第一拇指掌骨部件211E的情况对应地,在使拇指关节运动辅助部120E成为闭合状态时,从第三波纹管233a强制排出空气,在使拇指关节运动辅助部120E成为张开状态时,向第三波纹管233a强制供给空气。
<动作>
对如上构成的关节运动辅助装置100E的动作进行说明。
另外,中关节运动辅助装置100E中,刚开始时,不进行调整部180E对波纹管内的气压调整,波纹管的内压为大气压。
这里,关节运动辅助装置100E的“向拇指的关节伸展状态的辅助动作”、“向拇指的关节弯曲状态的辅助动作”和“拇指的腕掌关节的运动辅助动作”与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B的辅助动作同样地进行。
此外,关节运动辅助装置100E的“向拇指以外的指部的闭合状态的辅助动作”、“向拇指以外的指部的张开状态的辅助动作”、“向拇指以外的指部的关节伸展状态的辅助动作”和“向拇指以外的手指的关节弯曲状态的辅助动作”与上述的第二实施方式的关节运动辅助装置100B的辅助动作同样地进行。
《向拇指的闭合状态的辅助动作》
对使拇指成为闭合的状态的辅助动作进行说明。
在第五实施方式中,在使拇指成为闭合状态时,调整部180E进行用于从第一波纹管231、第二波纹管232a、第三波纹管233a强制排出空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180E从第一波纹管231、第二波纹管232a、第三波纹管233a强制排出空气时,第一波纹管231、第二波纹管232a、第三波纹管233a内的气压下降。而且,第一波纹管231、第二波纹管232a、第三波纹管233a收缩。
这样,当第三波纹管233a收缩时,第一拇指掌骨部件211E相对于腕骨部件110E而以轴部件AX0为旋转中心轴地向顺时针方向旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,如上所述地,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211E而以双轴性的拇指腕掌关节的作为“一个关节轴”的第一轴为转动轴而旋转。而且,通过该旋转,腕骨部件110E的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。并且,当第二波纹管232a收缩时,如上所述地,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角变窄,呈大致直角。其结果是,拇指关节运动辅助部120E如上述的图28所示地成为闭合状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120E的拇指成为闭合状态。
《向拇指的张开状态的辅助动作》
下面,对使拇指成为张开状态的辅助动作进行说明。
在使拇指从图28所示的闭合状态成为张开状态时,调整部180E进行如下的控制:用于从第一波纹管231强制排出空气的控制、用于向第二波纹管232a强制供给空气的控制、用于向第三波纹管233a强制供给空气的控制。
根据上述控制,当借助于调整部180E而从第一波纹管231强制排出空气时,如上所述地,第一波纹管231收缩。此外,根据上述控制,当向第二波纹管232a强制供给空气时,如上所述地,第二波纹管232a膨胀。此外,根据上述控制,当向第三波纹管233a强制供给空气时,第三波纹管233a内的气压上升。而且,当第三波纹管233a内的气压上升时,第三波纹管233a膨胀。
这样,当第三波纹管233a膨胀时,第一拇指掌骨部件211E相对于腕骨部件110E而以轴部件AX0为旋转中心轴地向逆时针方向旋转。
此外,当第一波纹管231收缩时,如上所述,第二拇指掌骨部件212相对于第一拇指掌骨部件211E而以第一轴为转动轴地进行旋转,腕骨部件110E的平板部与第二拇指掌骨部件212的长板部212b形成大致同一平面。并且,当第二波纹管232a膨胀时,如上所述,第二拇指掌骨部件212的长板部212b的延伸方向与第三拇指掌骨部件213的长板部213b的延伸方向所成的角以扩大的方式变化。
其结果是,拇指关节运动辅助部120E如图29所示地成为张开状态。通过该辅助动作,被安装于拇指关节运动辅助部120E的拇指成为张开状态。另外,根据图29所示的关节运动辅助装置100E,省略了调整部180E的图示和配管的一部分的图示。此外,在图29中,省略了佩戴关节运动辅助装置100E的右手的图示。
通过上述的辅助动作的组合,关节运动辅助装置100E对与健全者的手指的动作同样的复杂的关节运动进行辅助。
如以上说明的那样,在第五实施方式中,拇指关节运动辅助部120E的第一拇指掌骨部件211E构成为:在第三波纹管233a收缩时使拇指关节运动辅助部120E成为闭合状态,在第三波纹管233a膨胀时使拇指关节运动辅助部120E成为张开状态。因此,在第五实施方式中,在使关节运动辅助装置成为图28所示的状态时,能够进行使全部波纹管收缩的控制,能够实现控制的简化。
此外,在第五实施方式中,在将关节运动辅助装置100E佩戴于手部的情况下,通过调整部180E对第一波纹管231、第二波纹管232a内的气压进行调整,从而与第一至第四实施方式同样地拇指关节运动辅助部120E能够相对于腕骨部件110E而实现在彼此垂直的方向上作用的双轴性关节运动、即相当于“鞍状关节”的关节运动。因此,能够对拇指的腕掌关节(鞍状关节)的关节运动进行辅助。
此外,在第五实施方式中,通过调整部180E对第三波纹管233a内的的气压进行调整,从而与第一至第四实施方式同样地补充上述的”鞍状关节“的关节运动的辅助运动,并能够将拇指的与腕部连接的可动范围扩大。
此外,在第五实施方式中,通过调整部180E对拇指关节运动辅助部120E的拇指第一关节对应波纹管241、拇指第二关节对应波纹管242内的气压进行调整,从而能够对拇指的基节骨相对于掌骨的运动、拇指的末节骨相对于基节骨的运动、即拇指的关节伸展运动和关节弯曲运动进行辅助。
此外,在第五实施方式中,通过调整部180E对手指关节运动辅助部130B的第一关节对应波纹管341、第二关节对应波纹管342、第三关节对应波纹管343内的气压进行调整,从而能够对食指、中指、无名指和小指各自的第一关节、第二关节和第三关节辅助手指的关节伸展运动和关节弯曲运动。
此外,在第五实施方式中,通过调整部180E对手指关节运动辅助部130B的开闭用波纹管部件331内的气压进行调整,从而能够对食指、无名指和小指各自的开闭运动进行辅助。
因此,根据第五实施方式,与上述的第一至第四实施方式同样地,能够对与健全者的手部的关节运动同样的关节运动适当地进行辅助。
[实施方式的变形]
本发明不限于上述的实施方式,可进行各种变形。
例如,在上述的第一至第五实施方式中,拇指关节运动辅助部以第三拇指掌骨部件、拇指基节骨部件、拇指末节骨部件作为构成要素,并且以拇指第二关节对应波纹管为构成要素。相对于此,也可以这样:如图30所示,如关节运动辅助装置100F的拇指关节运动辅助部120F那样,以将第三拇指掌骨部件和拇指基节骨部件为一体的拇指掌基节骨部件作为构成要素,并且省略拇指第二关节对应波纹管。
此外,在上述的第一至第五实施方式中,关于拇指关节运动辅助部的第二波纹管,一侧端部被安装于第三拇指掌骨部件,并且另一侧端部被安装于第二拇指掌骨部件。相对于此,也可以这样:如图30所示的关节运动辅助装置100F的拇指关节运动辅助部120F那样,第二波纹管的一侧端部被安装于第三拇指掌骨部件,并且第二波纹管的另一侧端部被安装于作为第五部件的第一掌骨部件3112。另外,在图30所示的关节运动辅助装置100F中,省略了右手的图示。
此外,在上述的第一至第五实施方式中,关节运动辅助装置具备第三波纹管部件,但也可以如图30的关节运动辅助装置100F那样省略第三波纹管部件。
另外,在图30所示的关节运动辅助装置100F中,第三拇指掌骨部件与第一掌骨部件3112的连接借助于第二波纹管和具有轴部的铰链而得以实现,但也可以省略该铰链。此外,与上述的第一实施方式的调整部180A相比,不同在于:对应于关节运动辅助装置100F不具备拇指第二关节对应波纹管和第三波纹管的情况,关节运动辅助装置100F的调整部180F不进行空气向该拇指第二关节对应波纹管和第三波纹管的强制供给、以及空气从该拇指第二关节对应波纹管和第三波纹管的强制排出。
此外,在上述的第一至第五实施方式中,利用未图示的带子将关节运动辅助装置佩戴于人体的右手。相对于此,也可以这样:不使用带子而使用配设有关节运动辅助装置的手套,将关节运动辅助装置佩戴于人体的右手。
此外,在上述的第一至第五实施方式中,对辅助人体的右手手指的运动的关节运动辅助装置进行了说明,当然,也可以是对左手手指的运动进行辅助的关节运动辅助装置。
此外,在上述的第一至第五实施方式中,采用了树脂制的波纹管,但只要是伸缩自如且不会对人体施加所佩戴的装置的重量等负担的原材料,则也可以是其它原材料。
此外,在本发明的关节运动辅助装置中,工作流体为空气,但也可以是其它气体、水及油等液体。
在用于护理、福利的领域的情况下,本发明的关节运动辅助装置不仅作为康复用而佩戴,还可供体弱者作为助力用装置来使用。此外,除了护理、福利的领域以外,本发明的关节运动辅助装置还可作为抓物等的助力装置来使用。
此外,在上述的实施方式中,将本发明应用于辅助人体的关节运动的关节运动辅助装置,但也可以将本发明应用于具有关节机构的人体以外的外骨骼形的哺乳类、外骨骼形的机器人等规定对象物的关节运动辅助装置。
产业上的可利用性
如以上说明的那样,本发明的关节运动辅助装置可应用于对规定对象物的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置。

Claims (11)

1.一种关节运动辅助装置,其被佩戴于具有骨骼结构的规定对象物,并对关节运动进行辅助,所述关节运动利用被关节连接起来的第一部位与第二部位之间的关节机构,所述关节包括在彼此垂直的方向上活动的双轴性关节,所述关节运动辅助装置的特征在于,具备:
第一部件,其包括被佩戴于所述第一部位的平板部;
轴部件,其沿与所述第一部件的平板部的法线方向大致平行的方向延伸;
第二部件,其包括借助于所述轴部件被安装于所述第一部件的长板部;
第三部件,其包括长板部,在所述第一部件被佩戴于所述第一部位时,该长板部的一个端部以能够以第一轴为转动轴转动的方式与所述第二部件连接,并且该长板部从与所述第二部件连接的连接位置向与所述第一轴大致垂直的方向延伸,其中所述第一轴是所述双轴性关节的与所述第一部件的平板部大致平行的一个关节轴;
第四部件,其包括长板部,该长板部的一个端部被安装成,能够以与所述第三部件的延伸方向及所述第一轴双方大致垂直的第二轴部件为转动中心轴而相对于所述第三部件的另一端部转动;
伸缩自如的第一波纹管,其沿所述第一轴的周围配置在与所述第一轴大致垂直的方向上,该第一波纹管的一侧端部被连接于所述第二部件的靠所述第三部件的安装位置侧,并且另一侧端部被连接于所述第三部件的一个端部侧;和
伸缩自如的第二波纹管,其一侧端部被连接于所述第四部件,
在所述第一波纹管收缩的情况下,所述第三部件以所述第一部件的平板部与所述第三部件的长板部形成大致同一平面的方式,经由所述第一波纹管而与所述第二部件连接,
在所述第二波纹管收缩的情况下,所述第三部件的长板部的延伸方向与所述第四部件的长板部的延伸方向成为大致直角,
通过所述第一波纹管的收缩,所述第三部件相对于所述第二部件以所述第一轴为转动轴进行转动运动,
通过所述第二波纹管的收缩,所述第四部件相对于所述第三部件以所述第二轴部件为转动中心轴进行转动运动。
2.根据权利要求1所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述第二波纹管的另一侧端部被连接于所述第三部件。
3.根据权利要求1所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述关节运动辅助装置还具备第五部件,所述第五部件的一个端部被连接于所述第一部件,所述第五部件包括长板部,所述第五部件的所述长板部从与所述第一部件连接的连接位置向与所述第一部件的平板部平行且与所述第二部件的延伸方向不同的方向延伸,
所述第二波纹管的另一侧端部被连接于所述第五部件。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述第二部件借助于所述轴部件以能够转动的方式被安装于所述第一部件。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述关节运动辅助装置还具备调整部,所述调整部对所述第一波纹管内和所述第二波纹管内的工作流体压力进行调整。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述关节运动辅助装置还具备伸缩部件,所述伸缩部件的一侧端部以能够以与所述轴部件平行的转动轴部件为中心转动的方式被安装于所述第一部件,并且所述伸缩部件的另一侧端部以能够以与所述轴部件平行的转动轴部件为中心转动的方式被安装于所述第二部件的端部。
7.根据权利要求6所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述第二部件借助于所述轴部件被安装成能够相对于所述第一部件转动,
通过所述伸缩部件的伸缩,所述第二部件以所述轴部件为中心轴而相对于所述第一部件进行转动运动。
8.根据权利要求6所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
在所述第一部件的平板部上形成有槽,所述轴部件插入于该槽中,
所述第二部件借助于所述轴部件被安装成,能够沿所述槽移动,并且能够相对于所述第一部件转动,
通过所述伸缩部件的伸缩,所述第二部件沿所述槽移动,并以所述轴部件为中心轴相对于所述第一部件进行转动运动。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述伸缩部件是波纹管,
所述关节运动辅助装置还具备调整部,所述调整部对所述第一波纹管内、所述第二波纹管内以及所述伸缩部件内的工作流体压力进行调整。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述关节运动辅助装置还具备约束部件,所述约束部件在与所述第一波纹管的多个环状槽的排列方向垂直的方向上且在与所述规定对象物对置的一侧弹性地约束所述第一波纹管,
所述约束部件被安装于所述第二部件和所述第三部件。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
包括所述双轴性关节的关节是将腕部与拇指的掌部连接起来的关节,
所述第一部件被佩戴于与拇指的掌部连接的腕部,
所述第二部件被佩戴于拇指的掌部的与腕部连接的一部分,
所述第三部件和所述第四部件被佩戴于拇指的包括掌部的另一部分在内的部位。
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