JP2014523768A - 胴体支持外骨格装置及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
104、106…大腿リンク
112…支持胴体
116…トルク・ジェネレーター
130…上ブラケット
132…下ブラケット
134…弾力性のある振り子
136…係合用ブラケット
140…フレーム
142…ヒューマン・インターフェース
150…ショルダー・ストラップ
151…前面パネル
160…背面パネル
180、182…大腿ストラップ
190、192…ロータリー外転−内転ジョイント
200…スカラップ上壁
202…ディボット
204…シリンダー
209…ピストン
210…先端又は停止デバイス
240…信号処理プロセッサー
252…コントローラー
244…第1のセンサー
248…第2のセンサー
260…圧力センサー
Claims (20)
- 人に着用され、腰椎の前方に屈曲する際の着用者の背中の筋力を軽減するように構成された胴体支持外骨格装置であって、
着用者の胴体に結合するように構成された支持胴体と、
着用者の大腿部に結合するように構成され、それぞれ前記支持胴体に対して屈曲と伸展ができるように前記支持胴体に回転可能に結合された第1及び第2の大腿リンクと、
第1及び第2の大腿リンクの各々と前記支持胴体の間にトルクを発生させるように構成された第1及び第2のトルク・ジェネレーターと、
を具備し、
着用者が矢状面内で前方に屈んで前記支持胴体の所定の部分が垂直から所定の角度を超えて広がったときに、第1又は第2のトルク・ジェネレーターの少なくとも一方は前記支持胴体と第1又は第2の大腿リンクの少なくとも一方の間に抵抗トルクを課して、前記支持胴体に着用者の胴体に対する力を課させるとともに、第1及び第2の大腿リンクの少なくとも一方に着用者の大腿部への力を課させるようにし、支持胴体の所定の部分が垂直から所定の角度を超えて広がっていないときには、前記第1及び第2のトルク・ジェネレーターは、第1及び第2の大腿リンクの動作範囲全体の間で、前記支持胴体と第1及び第2の大腿リンクの各々との間で抵抗トルクを生じさせないようにする、
ことを特徴とする胴体支持外骨格装置。 - 前記第1及び第2のトルク・ジェネレーターの少なくとも一方は、
前記支持胴体に結合するように構成された上ブラケットと、
第1及び第2の大腿リンクの一方に結合するとともに前記上ブラケットに回転可能に結合するように構成された下ブラケットと、
前記上ブラケットに回転可能に結合した弾力性のある振り子と、
前記下ブラケットに結合した係合用ブラケットと、
を備え、
前記上ブラケットの所定の部分が垂直から所定の角度を超えて広がったときに、前記弾力性のある振り子が前記係合用ブラケットと接触するようになり、前記上ブラケットと前記下ブラケットとの間に抵抗トルクを発生させ、上ブラケットの所定の部分が垂直から所定の角度を超えて広がっていないときには、前記弾力性のある振り子は前記係合用ブラケットとは接触せず、前記上ブラケットと前記下ブラケットの間に抵抗トルクを課さない、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 前記支持胴体は、
着用者の胴体に結合するように構成されたヒューマン・インターフェースと、
前記ヒューマン・インターフェースに結合するように構成されたフレームと、
を具備し、
前記フレームは第1及び第2の大腿リンクに回転可能に結合され、前記第1及び第2の大腿リンクがそれぞれ前記支持胴体に対して伸展及び屈曲することができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 前記ヒューマン・インターフェースは、フレームに移動可能に接続され、ヒューマン・インターフェースはフレームの長さ方向に沿ってスライドできる、
ことを特徴とする請求項3に記載の外骨格装置。 - 前記ヒューマン・インターフェースは、前記フレームに対して回転可能である、
ことを特徴とする請求項3に記載の外骨格装置。 - 前記ヒューマン・インターフェースは、着用者に結合するように構成された少なくとも1つのショルダー・ストラップを備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の外骨格装置。 - 前記ヒューマン・インターフェースは、着用者の背中と接続するように構成された背面パネルを備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の外骨格装置。 - 前記ヒューマン・インターフェースは、着用者の前面と接続するように構成された前面パネルを備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の外骨格装置。 - 前記第1及び第2の大腿リンクの各々は、着用者のそれぞれの大腿部に結合するように構成された少なくとも1つの大腿ストラップを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 第1及び第2のトルク・ジェネレーターの少なくとも一方によって課される抵抗トルクは、着用者がどれだけ前方に屈んだかの関数である、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 前記第1及び第2のトルク・ジェネレーターの少なくとも一方によって課される前記抵抗トルクは、着用者が前方に屈むにつれて自動的に増加する、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 着用者と垂直の間の角度が増加するにつれて、前記抵抗トルクは線形的に増加する、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 前記フレームは、前記第1及び第2の大腿リンクの各々の前記支持胴体に対する外転及び内転を可能にする第1及び第2のロータリー外転−内転ジョイントをさらに備える、
ことを特徴とする請求項4に記載の外骨格装置。 - 第1及び第2のトルク・ジェネレーターの少なくとも一方は、油圧モーター、油圧アクチュエーター、空気モーター、空気アクチュエーター、電気モーター、ソレノイド、並びにこれらの組み合わせからなるグループから選択された能動コンポーネントを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の外骨格装置。 - 前記第1及び第2のトルク・ジェネレーターによって課される抵抗トルクの合計を自動的に調整するように構成されたコントローラーをさらに備える、
ことを特徴とする請求項14に記載の外骨格装置。 - 少なくとも1つのセンサーと、
少なくとも1つのセンサーからの少なくとも1つの入力信号に基づいて第1及び第2のトルク・ジェネレーターのための制御信号を生成するように構成された信号処理プロセッサーと、
をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の外骨格装置。 - 少なくとも1つのセンサーは、速度センサー、加速度計、力センサー、圧力センサー、角度センサー、トルク・ジェネレーターの動きセンサー、トルク・ジェネレーターの速度センサー、トルク・ジェネレーターの力センサー、ジャイロ、並びにこれらの組み合わせからなるグループの中から選択される、
ことを特徴とする請求項16に記載の外骨格装置。 - 前記少なくとも1つの入力信号は、前記大腿リンクに対する前記支持胴体の角度を表す信号、前記大腿リンクに対する前記支持胴体の速度を表す信号、前記大腿リンクに対する前記支持胴体の加速度を表す信号、支持胴体の絶対角度を表す信号、支持胴体の絶対速度を表す信号、支持胴体の絶対加速度を表す信号、トルク・ジェネレーターの動きを表す信号、トルク・ジェネレーターの速度を表す信号、トルク・ジェネレーターの加速度を表す信号、トルク・ジェネレーターのトルクを表す信号、トルク・ジェネレーターの力を表す信号、着用者の動きを表す信号、着用者が屈む角度を表す信号、着用者が屈む速度を表す信号、着用者が屈む加速度を表す信号、着用者と前記ヒューマン・インターフェースの間の接触力を表す信号、並びにこれらの組み合わせからなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項16に記載の外骨格装置。 - 外骨格装置を使用して前方に屈んでいる間の着用者の背中における筋力を低減する方法であって、前記外骨格装置は、着用者の背中に結合するように構成された支持胴体と、着用者の大腿部に結合するように構成されるとともにそれぞれ前記支持胴体に回転可能に結合して前記支持胴体に対して屈曲と伸展が可能な第1及び第2の大腿リンクと、前記第1及び第2の大腿リンクの各々と前記支持胴体の間にトルクを発生させるように構成された第1及び第2のトルク・ジェネレーターを備え、
支持胴体の所定の部分が垂直に対して所定の角度を超えて広がっているかどうかを決定するステップと、
支持胴体の所定の部分が垂直に対して所定の角度を超えて広がっているときには、前記支持胴体と前記第1及び第2の大腿リンクの少なくとも一方の間に抵抗トルクを課すステップと、
支持胴体の所定の部分が垂直に対して所定の角度を超えて広がっていないときには、前記支持胴体と前記第1及び第2の大腿リンクの少なくとも一方の間に抵抗トルクを全く課さないステップと、
を有することを特徴とする方法。 - 第1及び第2のトルク・ジェネレーターは、油圧モーター、油圧アクチュエーター、空気モーター、空気アクチュエーター、電気モーター、ソレノイド、並びにこれらの組み合わせからなるグループから選択された能動コンポーネントである、
ことを特徴とする請求項19に記載の方法。
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