JP2015164484A

JP2015164484A - 指関節駆動装置

Info

Publication number: JP2015164484A
Application number: JP2014040155A
Authority: JP
Inventors: 豊荒川; Yutaka Arakawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-03
Also published as: JP6287338B2

Abstract

【課題】指関節駆動装置を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる指関節駆動装置を提供すること。
【解決手段】指関節駆動装置１は、手１００に装着され、指関節を回動させる装置である。この指関節駆動装置１は、手１００に装着される第１ベース部２と、第１ベース部２に回動可能に設けられた第１リンク部３と、第１リンク部３に回動可能に設けられた第２リンク部４と、手１００のうちの第１ベース部２よりも指先側に装着され、第１ベース部２に対して相対的に接近および離間可能に第２リンク部４に設けられた第２ベース部５と、第２リンク部４の回動駆動を担う駆動部６Ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、指関節駆動装置に関する。

手に装着され、その装着状態で指の動作を補助する、すなわち、指関節を屈伸させる指関節駆動装置が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の指関節駆動装置は、装着状態で手の甲に配置されるスライドブラケットと、スライドブラケットに対して指先側に設けられた第３連結部材と、第３連結部材に対して回動可能に設けられた第３後側アームおよび第３前側アームとを備えている。そして、スライドブラケットが摺動することにより、第３連結部材が摺動するとともに、第３後側アームおよび第３前側アームが反対方向に回動することで、指の第３関節を屈曲させることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の指関節駆動装置では、スライドブラケットが手の甲に配置されているので、指関節駆動装置が全体として厚くなってしまう。その結果、装着状態の手を比較的狭い隙間に入れようとしても、指関節駆動装置が装着されている分、手が隙間に入らない等、使用者の行動が制限されてしまうという問題があった。

特開２００２−３４５８６１号公報

本発明の目的は、指関節駆動装置を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる指関節駆動装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の指関節駆動装置は、手に装着され、指関節を回動させる指関節駆動装置であって、
前記手に装着される第１部材と、
前記第１部材に回動可能に設けられた第２部材と、
前記第２部材に回動可能に設けられた第３部材と、
前記第１部材よりも指先側に装着され、前記第１部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第３部材に設けられた第４部材と、
前記第２部材の回動、前記第３部材の回動および前記第４部材の前記第１部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第１駆動部と、を備えることを特徴とする。

これにより、例えば手の甲上を摺動する部材が摺動することにより指関節を屈伸させるよう構成された場合と比較して、指関節駆動装置の厚さを低減することができる。よって、指関節駆動装置の厚さを低減した分、より狭い隙間に手を入れることができるようになる。従って、このような指関節駆動装置を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる。

［適用例２］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１部材は、前記手の甲に配置され、前記第４部材は、指の基節に配置されるのが好ましい。

これにより、第１部材および第４部材の配置状態に応じて、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。

［適用例３］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１部材は、指の基節に配置され、前記第４部材は、前記指の中節に配置されるのが好ましい。

［適用例４］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１部材は、指の中節に配置され、前記第４部材は、前記指の末節に配置されるのが好ましい。

［適用例５］
本発明の指関節駆動装置では、前記第２部材および前記第３部材は、前記指関節の回動軸に平行な軸回りに回動可能であるのが好ましい。
これにより、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。

［適用例６］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１駆動部は、前記第２部材を回動するのが好ましい。
これにより、指関節の回動を確実に行なうことができる。

［適用例７］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１駆動部は、前記第３部材を回動するのが好ましい。
これにより、指関節の回動を確実に行なうことができる。

［適用例８］
本発明の指関節駆動装置では、前記第１駆動部は、圧電素子を有するのが好ましい。

これにより、第１駆動部の構成をピエゾ素子を用いるという簡単な構成とすることができ、よって、指関節駆動装置の小型化や薄型化に寄与する。

［適用例９］
本発明の指関節駆動装置では、前記第４部材に回動可能に設けられた第５部材と、
前記第５部材に回動可能に設けられた第６部材と、
前記手のうちの前記第４部材よりも指先側に装着され、前記第４部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第６部材に設けられた第７部材と、を備えるのが好ましい。
これにより、２つの指関節をそれぞれ回動させることができる。

［適用例１０］
本発明の指関節駆動装置では、前記第５部材の回動、前記第６部材の回動および前記第７部材の前記第４部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第２駆動部を備えるのが好ましい。

これにより、２つの指関節をそれぞれ独立してまたは同期して確実に回動させることができる。

［適用例１１］
本発明の指関節駆動装置は、手に装着され、指関節を回動させる指関節駆動装置であって、
前記手に装着される第１部材と、
前記第１部材に回動可能に設けられた第２部材と、
前記第２部材に回動可能に設けられた第３部材と、
前記第１部材よりも指先と反対側に装着され、前記第１部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第３部材に設けられた第４部材と、
前記第２部材の回動、前記第３部材の回動および前記第４部材の前記第１部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第１駆動部と、を備えることを特徴とする。

図１は、本発明の指関節駆動装置（第１実施形態）の使用状態を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図２に示す状態から指を曲げた状態を示す断面図である。図４は、図１に示す指関節駆動装置が備える駆動部の平面図である。図５は、駆動部の動作原理を示す説明図である。図６は、本発明の指関節駆動装置（第２実施形態）の使用状態を示す断面図である。

以下、本発明の指関節駆動装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の指関節駆動装置（第１実施形態）の使用状態を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図２に示す状態から指を曲げた状態を示す断面図である。図４は、図１に示す指関節駆動装置が備える駆動部の平面図である。図５は、駆動部の動作原理を示す説明図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の左斜め下側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言い、図２、図３中（図６についても同様）の左側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言う。また、図４中の紙面手前側を「表側」、その反対側を「裏側」と言う。

図１に示す指関節駆動装置１は、例えば事故や病気などによって指の曲げ伸ばしに支障が生じた人や、握力が低下した人、高齢のために力が弱くなった老人等の手１００、すなわち、本実施形態では人差し指１０１に装着される。そして、その装着状態で人差し指１０１の指関節を屈伸させる、すなわち、回動させる補助に用いられる装置である。この指関節駆動装置１は、第１ベース部（第１部材）２と、第１リンク部（第２部材）３と、第２リンク部（第３部材）４と、第２ベース部（第４部材）５とを備え、これらの部材同士が手首側から指先側に向かって順に連結されている。以下、各部の構成について説明する。

図１〜図３に示すように、第１ベース部２は、装着状態で人差し指１０１の基節１０２の手の甲１０５側、すなわち、図中の上側に配置される。

第１ベース部２は、外形形状が偏平なブロック状をなす部材である。また、第１ベース部２の基節１０２に当接する面２１は、基節１０２の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置１の使用者（装着者）にとって、第１ベース部２が違和感なく基節１０２上に配される。また、第１ベース部２が基節１０２に対して安定して配されることとなる。

また、第１ベース部２は、装着バンド２０Ａを介して、人差し指１０１の基節１０２に装着される。装着バンド２０Ａは、長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部２０１がそれぞれ第１ベース部２の各側面２２に固定されている。この装着バンド２０Ａは、人差し指１０１の基節１０２の手の平１０６側、すなわち、図１〜図３中の紙面裏側に回り込んで、第１ベース部２を基節１０２に密着させることができる。これにより、第１ベース部２が基節１０２から離脱するのを防止することができる。

図１（図２、図３も同様）に示すように、第２ベース部５は、装着状態で第１ベース部２よりも指先側、すなわち、人差し指１０１の中節１０３の手の甲１０５側に配置される。これにより、後述するように人差し指１０１の基節１０２と中節１０３との間の近位指節間関節（第２関節）１０７を指関節駆動装置１で屈伸させることができる（図２、図３参照）。

第２ベース部５は、外形形状が偏平なブロック状をなす部材である。また、第２ベース部５の中節１０３に当接する面５１は、中節１０３の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置１の使用者にとって、第２ベース部５が違和感なく中節１０３上に配される。また、第２ベース部５が中節１０３に対して安定して配されることとなる。

また、第２ベース部５は、装着バンド２０Ｂを介して、人差し指１０１の中節１０３に装着される。装着バンド２０Ｂは、装着バンド２０Ａと同様に長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部２０１がそれぞれ第２ベース部５の各側面５２に固定されている。この装着バンド２０Ｂは、人差し指１０１の中節１０３の手の平１０６側に回り込んで、第２ベース部５を中節１０３に密着させることができる。これにより、第２ベース部５が中節１０３から離脱するのを防止することができる。

図１に示すように、第１リンク部３は、第１ベース部２の指先側に設けられている。第１リンク部３は、その全長が第１ベース部２や第２ベース部５の全長よりも長い部材である。この第１リンク部３は、天板３１と、天板３１の両縁部からそれぞれ突出した側壁３２とを有している。そして、２つの側壁３２の間で第１ベース部２を挟み込んでいる。

また、各側壁３２と第１ベース部２の側面２２との間は、回動支持部１１を介して連結されている。回動支持部１１は、側壁３２および第１ベース部２のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、近位指節間関節１０７が屈伸により回動するときの回動軸Ｏ_１０７を想定したとき、回動支持部１１の回動軸Ｏ_１１は、回動軸Ｏ_１０７に平行となっている。このような構成の回動支持部１１により、第１リンク部３は、第１ベース部２に対して回動軸Ｏ_１１回りに回動することができる。

第２リンク部４は、第１リンク部３の指先側に設けられている。第２リンク部４は、第２ベース部５に対して摺動する摺動部４１と、摺動部４１上から突出した突出部４２とを有している。

図２、図３に示すように、摺動部４１は、筒状をなす、すなわち、中空部４１１を有する部分であり、当該中空部４１１を第２ベース部５のレール部５３が挿通している。なお、レール部５３の全長は、摺動部４１の全長よりも十分に長く、例えば摺動部４１の全長の１．５〜３倍であるのが好ましく、１．７〜２．３倍であるのがより好ましい。摺動部４１がレール部５３に案内されつつ摺動することにより、第２ベース部５は、第１ベース部２に対して相対的に接近および離間することができる。図２は、第２ベース部５が第１ベース部２に対して接近した状態を示し、図３は、第２ベース部５が第１ベース部２に対して離間した状態を示している。

突出部４２は、第１リンク部３の２つの側壁３２の間で挟み込まれている。そして、突出部４２と各側壁３２との間は、回動支持部１２を介して連結されている。回動支持部１２は、突出部４２および側壁３２のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、回動支持部１２の回動軸Ｏ_１２は、回動軸Ｏ_１０７に平行となっている。このような構成の回動支持部１２により、第２リンク部４は、第１リンク部３と同様に、回動軸Ｏ_１０７に平行な回動軸Ｏ_１２回りに回動することができる。回動軸Ｏ_１１および回動軸Ｏ_１２がそれぞれ回動軸Ｏ_１０７と平行であるとことにより、指関節駆動装置１で近位指節間関節１０７を容易に、すなわち、近位指節間関節１０７に無理な力が掛かるのを防止しつつ、屈伸させることができる。

第１ベース部２、第１リンク部３、第２リンク部４、第２ベース部５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン等のような各種樹脂材料や、アルミニウム等のような各種金属材料を用いることができる。また、装着バンド２０Ａ、２０Ｂの構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコーンゴム等のような各種ゴム材料を用いることができる。

また、図１に示すように、指関節駆動装置１は、駆動部（第１駆動部）６Ａと、制御部１０とをさらに備えている。

駆動部６Ａは、第１リンク部３が回動支持部１１を介して回動する回動駆動を担う機構部である。

図４に示すように、駆動部６Ａは、回動支持部１１の前記軸に同心的に連結された第１ローター６１と、第１ローター６１を回転させる第２ローター６２と、第２ローター６２を回転させる第３ローター６３と、第３ローター６３を回転させる圧電モーター６４と有している。

第１ローター６１は、円板状をなし、その外縁部に歯６１１を有する歯車である。
第２ローター６２は、小歯車６２１と大歯車６２２とを有している。小歯車６２１は、第１ローター６１の歯６１１と噛み合う歯６２１ａを有している。大歯車６２２は、その基礎円直径が小歯車６２１の基礎円直径よりも大きい歯車である。この大歯車６２２は、小歯車６２１と同心的に配置され、小歯車６２１の裏側に連結されて（固定されて）いる。

第３ローター６３は、小歯車６３１と大円板部６３２とを有している。小歯車６３１は、大歯車６２２の歯６２２ａと噛み合う歯６３１ａを有している。大円板部６３２は、円板状をなし、その直径が小歯車６３１の基礎円直径よりも大きいものである。この大円板部６３２は、小歯車６３１と同心的に配置され、小歯車６３１の表側に連結されている。

図４に示すように、圧電モーター６４は、圧電効果を発揮する圧電材料を含み、板状に形成された２枚の圧電素子（ピエゾ素子）６５と、これらの間に挟んで貼り合わされ、金属平板で構成されたシム板６６とを有する積層体である。以下では、圧電モーター６４の長手方向を「ｘ方向」、ｘ方向と直交する圧電モーター６４の幅方向を「ｙ方向」、ｘ方向およびｙ方向と直交する圧電モーター６４の厚さ方向を「ｚ方向」と言う。

各圧電素子６５には、それぞれ、圧電素子６５に電圧を印加するための４つの電極６５１が設けられている。これらの電極６５１は、圧電素子６５上に２行２列の行列状に配置されており、電力供給源としてのボタン電池等のバッテリー（図示せず）に電気的に接続されている。

また、金属製のシム板６６は、各圧電素子６５を補強するだけでなく、各圧電素子６５に電圧を印加するための共通電極としての役割を有しており、グランドに接地されている。

圧電モーター６４のｘ方向の端部には、凸部６７が設けられている。凸部６７は、シム板６６と一体的に形成されている。

圧電モーター６４のｙ方向に向いた両側面には、圧電モーター６４を凸部６７が設けられた側に向けて付勢した状態で支持するための４つの支持部６８が設けられている。これらの支持部６８は、シム板６６と一体的に形成され、長方形状をなすシム板６６の４隅に配置されている。なお、ｘ方向に隣り合う支持部６８同士は、連結板６９を介して連結されているのが好ましい。
このような構成の圧電モーター６４の動作原理について、図５を参照しつつ説明する。

圧電モーター６４は、各圧電モーター６４の電極６５１に一定周期で電圧を印加したときに、圧電モーター６４の凸部６７が楕円運動することによって動作する。圧電モーター６４の凸部６７が楕円運動するのは次の理由による。なお、各圧電素子６５に設けられた電極６５１は、配置箇所が異なること以外は、同じものあるため、表側の圧電素子６５の電極６５１について代表的に説明する。

まず、周知のように圧電材料を含む圧電素子６５は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従って、図５（ａ）に示すように、４つの電極６５１の全てに正電圧を印加した後、印加電圧を解除することを特定の周波数で繰り返すと、圧電モーター６４（圧電素子６５）は、ｘ方向）に伸縮する一種の共振現象を発生させることができる。なお、圧電モーター６４がｘ方向に伸縮を繰り返す動作を「伸縮振動」と言い、圧電モーター６４が伸縮する方向（図中の±ｘ方向）を「伸縮方向」と言う。

また、図５（ｂ）あるいは図５（ｃ）に示すように、互いに対角線の位置にある２つの電極６５１を組（電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組、あるいは電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組）として、特定の周波数の電圧を印加すると、圧電モーター６４（圧電素子６５）は、ｘ方向の先端部（凸部６７が設けられた部分）が、図面上で上下方向（ｙ方向に首を振るような一種の共振現象を発生させることができる。例えば、図５（ｂ）に示したように、電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター６４は、ｘ方向の先端部が下方向に移動する動作を繰り返す。また、図５（ｃ）に示したように、電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター６４は、ｘ方向の先端部が上方向に移動する動作を繰り返す。このような圧電モーター６４の動作を「屈曲振動」と言う。以下では、圧電モーター６４が屈曲振動する方向（図中の±ｙ方向）を「屈曲方向」と言う。

そして、圧電素子６５の物性や、圧電素子６５の寸法（全長、幅、厚さ）を適切に選んでやれば、「屈曲振動」で共振させることによって同時に「伸縮振動」の共振も誘起することができる。その結果、図５（ｂ）に示す態様で電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター６４の先端部（凸部６７が設けられた部分）が図面上で時計回りに楕円を描くような動作（楕円運動）を行う。また、図５（ｃ）に示す態様で電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター６４の先端部が図面上で反時計回りの楕円運動を行う。裏側の圧電素子６５についても、表側の圧電素子６５と全く同様なことが成り立つ。

圧電モーター６４は、このような楕円運動を利用して被駆動体である第１リンク部３を駆動する。

すなわち、圧電モーター６４の凸部６７を第３ローター６３の大円板部６３２の外縁部６３２ａに押しつけた状態で楕円運動を発生させる。これにより、凸部６７は、圧電モーター６４が伸張する際には被駆動体に押し付けられた状態で左から右に向かって（あるいは右から左に向かって）移動し、圧電モーター６４が収縮する際には被駆動体から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、第３ローター６３は、凸部６７から受ける摩擦力によって一方向に回転する。そして、この回転力は、第３ローター６３の小歯車６３１、第２ローターの大歯車６２２、小歯車６２１、第１ローター６１を順に介して伝達される。これにより、回動支持部１１を介して、第１リンク部３を回転駆動させることができる。

このように指関節駆動装置１では、圧電素子６５を用いるという簡単な構成で第１リンク部３の回動駆動を確実に行なうことができる。また、圧電素子６５を用いる構成は、指関節駆動装置１の小型化や薄型化にも寄与する。

また、圧電モーター６４は、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が握る側に屈曲すればするほど高分解能とさせることができるので好ましい。

なお、駆動部６Ａは、本実施形態では第１リンク部３の回動駆動を担うものであるが、これに限定されず、第２リンク部４の回動駆動を担うものであってもよい。この場合も、前記と同様に、第２リンク部４の回動駆動を確実に行なうことができたり、指関節駆動装置１の小型化や薄型化にも寄与する。

制御部１０は、予め記憶されているプログラムに基づいて駆動部６Ａの作動を制御するものである。この制御部１０は、駆動部６Ａに電力を供給するボタン電池等のバッテリー（図示せず）とともに、例えば第２リンク部４に内蔵されている。なお、制御部１０の構成としては、特に限定されず、例えば、マイクロプロセッサーとメモリーとを有する構成とすることができる。

次に、指関節駆動装置１の動作について説明する。
図２に示す状態では、指関節駆動装置１は、第１ベース部２が人差し指１０１の基節１０２に装着され、第２ベース部５が中節１０３に装着されている。そして、この状態から駆動部６Ａが前述したように作動すると、図３に示すように、第２リンク部４を図中の反時計回りに回動させることができる。これにより、人差し指１０１の中節１０３は、第２ベース部５ごと図３中の右斜め下方に向かって押圧される。その結果、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が屈曲する。

また、図３に示す状態から第２リンク部４を前記と反対に回動させると、図２に示すように、人差し指１０１の中節１０３は、第２ベース部５ごと図中の左斜め上方に向かって引張られる。その結果、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が伸長する。

また、近位指節間関節１０７が屈曲（または伸長）すると、第２ベース部５が第１ベース部２に対して離間（または接近）することとなるが、前述したように第２リンク部４と第２ベース部５とが相対的に移動可能であるため、第２ベース部５の第１ベース部２に対する離間（または接近）が迅速かつ円滑に行なわれる。これにより、近位指節間関節１０７を容易に折り曲げることができ、人差し指１０１への負担が軽減される。

また、指関節駆動装置１の使用者は、当該指関節駆動装置１の補助を受けない人差し指１０１の遠位指節間関節１０９や親指、中指、薬指、小指を、人差し指１０１の近位指節間関節１０７と独立して屈伸させることができる。

また、指関節駆動装置１は、例えば手の甲１０５上を摺動する部材が摺動することにより指関節を屈伸させるよう構成された場合（例えば特開２００２−３４５８６１号公報参照）と比較して、装置全体の厚さを抑えることができる。これにより、指関節駆動装置１を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる。

また、人差し指１０１の中節１０３側で第２リンク部４と第２ベース部５とが相対的に移動可能であるため、人差し指１０１の長さによらず指関節駆動装置１を装着することができ、汎用性が高い。

なお、装着状態の指関節駆動装置１は、本実施形態では第１ベース部２が人差し指１０１の基節１０２に配置され、第２ベース部５が中節１０３に配置されているが、このような配置に限定されない。例えば、装着状態で、第１ベース部２が手の甲１０５に配置され、第２ベース部５が人差し指１０１の基節１０２に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置１で中手指節関節（第３関節）１０８を屈伸させることができる。その他、装着状態で、第１ベース部２が人差し指１０１の中節１０３に配置され、第２ベース部５が末節１０４に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置１で遠位指節間関節（第１関節）１０９を屈伸させることができる。また、装着状態で、第１ベース部２が人差し指１０１の中節１０３に配置され、第２ベース部５が第１ベース部２よりも指先と反対側に、すなわち、手首側の基節１０２に配置されていてもよい。この場合、本実施形態の装着状態と同様に、指関節駆動装置１で近位指節間関節１０７を屈伸させることができる。

このように屈伸動作させたい指関節を優先的に補助することができ、よって、使用状態に応じて、様々な補助動作を柔軟に実行することが可能となる。

また、指関節駆動装置１の手１００に対する装着箇所は、本実施形態では人差し指１０１であるが、これに限定されず、例えば、親指、中指、薬指、小指であってもよい。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の指関節駆動装置（第２実施形態）の使用状態を示す断面図である。

以下、この図を参照して本発明の指関節駆動装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、近位指節間関節の他に遠位指節間関節も屈伸させるよう構成されていること以外は前記第１実施形態と同様である。

図６に示すように、指関節駆動装置１は、第１ベース部２〜第２ベース部５の他に、さらに、第３リンク部（第５部材）７と、第４リンク部（第６部材）８と、第３ベース部（第７部材）９とを備え、これらの部材同士が手首側から指先側に向かって順に連結されている。

第３ベース部９は、装着状態で第２ベース部５（第３リンク部７）よりも指先側、すなわち、人差し指１０１の末節１０４の手の甲１０５側に配置される。これにより、後述するように人差し指１０１の中節１０３と末節１０４の間の遠位指節間関節１０９を指関節駆動装置１で屈伸させることができる。

第３ベース部９は、第２ベース部５と同様に、外形形状が偏平なブロック状をなす部材である。また、第３ベース部９の末節１０４に当接する面９１は、末節１０４の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置１の使用者にとって、第３ベース部９が違和感なく末節１０４上に配される。また、第３ベース部９が末節１０４に対して安定して配されることとなる。

また、第３ベース部９は、装着バンド２０Ｃを介して、人差し指１０１の末節１０４に装着される。装着バンド２０Ｃは、装着バンド２０Ａと同様に長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部がそれぞれ第３ベース部９の各側面に固定されている。この装着バンド２０Ｃは、人差し指１０１の末節１０４の手の平１０６側に回り込んで、第３ベース部９を末節１０４に密着させることができる。これにより、第３ベース部９が末節１０４から離脱するのを防止することができる。

第３リンク部７は、第２ベース部５の指先側に設けられている。第３リンク部７は、その全長が第１リンク部３と同じ部材である。この第３リンク部７は、天板７１と、天板７１の両縁部からそれぞれ突出した側壁７２とを有している。そして、２つの側壁７２の間で第２ベース部５を挟み込んでいる。

また、各側壁７２と第２ベース部５の側面との間は、回動支持部１３を介して連結されている。回動支持部１３は、側壁７２および第２ベース部５のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、遠位指節間関節１０９が屈伸により回動するときの回動軸を想定したとき、回動支持部１３の回動軸は、回動軸に平行となっている。このような構成の回動支持部１３により、第３リンク部７は、第２ベース部５に対して回動支持部１３の回動軸回りに回動することができる。

第４リンク部８は、第３リンク部７の指先側に設けられている。第４リンク部８は、第３ベース部９に対して摺動する摺動部８１と、摺動部８１上から突出した突出部８２とを有している。

図２、図３に示すように、摺動部８１は、筒状をなす、すなわち、中空部８１１を有する部分であり、当該中空部８１１を第３ベース部９のレール部９３が挿通している。なお、レール部９３の全長は、摺動部８１の全長よりも十分に長く、例えば摺動部８１の全長の１．５〜３倍であるのが好ましく、１．５〜２倍であるのがより好ましい。摺動部８１がレール部９３に案内されつつ摺動することにより、第３ベース部９は、第２ベース部５に対して相対的に接近および離間することができる。

突出部８２は、第３リンク部７の２つの側壁７２の間で挟み込まれている。そして、突出部８２と各側壁７２との間は、回動支持部１４を介して連結されている。回動支持部１４は、突出部８２および側壁７２のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、回動支持部１４の回動軸は、遠位指節間関節１０９の回動軸に平行となっている。このような構成の回動支持部１４により、第４リンク部８は、第３リンク部７と平行な回動軸回りに回動することができる。これにより、指関節駆動装置１で遠位指節間関節１０９に無理な力が掛かるのを防止しつつ、当該遠位指節間関節１０９を屈伸させることができる。

第３リンク部７、第４リンク部８、第３ベース部９の構成材料としては、特に限定されず、例えば、第１ベース部２の構成材料と同じものを用いることができる。また、装着バンド２０Ｃの構成材料としては、特に限定されず、例えば、装着バンド２０Ａの構成材料と同じものを用いることができる。

また、図６に示すように、指関節駆動装置１は、駆動部（第２駆動部）６Ｂをさらに備えている。

駆動部６Ｂは、第４リンク部８が回動支持部１４を介して回動する回動駆動を担う機構部である。そして、駆動部６Ａと、この駆動部６Ｂとにより、人差し指１０１の近位指節間関節１０７と遠位指節間関節１０９をそれぞれ独立してまたは同期して確実に回動させることができる。これにより、使用者にとって補助される関節箇所が増え、よって、手の動作が楽になる。

なお、駆動部６Ｂは、駆動部６Ａと同様の構成、すなわち、第１ローター６１と、第２ローター６２と、第３ローター６３と、第３ローター６３を回転させる圧電モーター６４と有するものとすることできる。これにより、駆動部６Ａおよび駆動部６Ｂの各構成部品に共通のものを使用することができ、よって、指関節駆動装置１の製造コストを抑えることができる。

また、駆動部６Ｂは、本実施形態では第４リンク部８の回動駆動を担うものであるが、これに限定されず、第３リンク部７の回動駆動を担うものであってもよい。

以上、本発明の指関節駆動装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、指関節駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の指関節駆動装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、第１駆動部は、前記各実施形態では第２部材（第１リンク部）の回動や第３部材（第２リンク部）の回動を担うことができるものあるが、その他、第４部材（第２ベース部）の第１部材（第１ベース部）に対する接近および離間駆動を担うこともできる。

また、第２駆動部は、前記第２実施形態では第５部材（第３リンク部）の回動、第６部材（第４リンク部）の回動を担うことができるものあるが、その他、第７部材（第３ベース部）の第４部材（第２ベース部）に対する接近および離間駆動を担うこともできる。

１……指関節駆動装置２……第１ベース部（第１部材）２１……面２２……側面３……第１リンク部（第２部材）３１……天板３２……側壁４……第２リンク部（第３部材）４１……摺動部４１１……中空部４２……突出部５……第２ベース部（第４部材）５１……面５２……側面５３……レール部６Ａ……駆動部（第１駆動部）６Ｂ……駆動部（第２駆動部）６１……第１ローター６１１……歯６２……第２ローター６２１……小歯車６２１ａ……歯６２２……大歯車６２２ａ……歯６３……第３ローター６３１……小歯車６３１ａ……歯６３２……大円板部６３２ａ……外縁部６４……圧電モーター６５……圧電素子６５１、６５１ａ、６５１ｂ、６５１ｃ、６５１ｄ……電極６６……シム板６７……凸部６８……支持部６９……連結板７……第３リンク部（第５部材）７１……天板７２……側壁８……第４リンク部（第６部材）８１……摺動部８１１……中空部８２……突出部９……第３ベース部（第７部材）９１……面９３……レール部１０……制御部１１、１２、１３、１４……回動支持部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ……装着バンド２０１……端部１００……手１０１……人差し指１０２……基節１０３……中節１０４……末節１０５……手の甲１０６……手の平１０７……近位指節間関節（第２関節）１０８……中手指節関節（第３関節）１０９……遠位指節間関節（第１関節）Ｏ_１１、Ｏ_１２、Ｏ_１０７……回動軸

Claims

手に装着され、指関節を回動させる指関節駆動装置であって、
前記手に装着される第１部材と、
前記第１部材に回動可能に設けられた第２部材と、
前記第２部材に回動可能に設けられた第３部材と、
前記第１部材よりも指先側に装着され、前記第１部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第３部材に設けられた第４部材と、
前記第２部材の回動、前記第３部材の回動および前記第４部材の前記第１部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第１駆動部と、を備えることを特徴とする指関節駆動装置。
前記第１部材は、前記手の甲に配置され、前記第４部材は、指の基節に配置される請求項１に記載の指関節駆動装置。
前記第１部材は、指の基節に配置され、前記第４部材は、前記指の中節に配置される請求項１に記載の指関節駆動装置。
前記第１部材は、指の中節に配置され、前記第４部材は、前記指の末節に配置される請求項１に記載の指関節駆動装置。
前記第２部材および前記第３部材は、前記指関節の回動軸に平行な軸回りに回動可能である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
前記第１駆動部は、前記第２部材を回動する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
前記第１駆動部は、前記第３部材を回動する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
前記第１駆動部は、圧電素子を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
前記第４部材に回動可能に設けられた第５部材と、
前記第５部材に回動可能に設けられた第６部材と、
前記手のうちの前記第４部材よりも指先側に装着され、前記第４部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第６部材に設けられた第７部材と、を備える請求項１ないし８のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
前記第５部材の回動、前記第６部材の回動および前記第７部材の前記第４部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第２駆動部を備える請求項９に記載の指関節駆動装置。
手に装着され、指関節を回動させる指関節駆動装置であって、
前記手に装着される第１部材と、
前記第１部材に回動可能に設けられた第２部材と、
前記第２部材に回動可能に設けられた第３部材と、
前記第１部材よりも指先と反対側に装着され、前記第１部材に対して相対的に接近および離間可能に前記第３部材に設けられた第４部材と、
前記第２部材の回動、前記第３部材の回動および前記第４部材の前記第１部材に対する接近および離間のうちの少なくとも１つを駆動する第１駆動部と、を備えることを特徴とする指関節駆動装置。