JP2017512521A - 柔らかい空気圧式指をもつポータブルな義手 - Google Patents

Abstract

指作動装置が、複数の流体連動している膨張可能チャンバ群を含み、チャンバの底部でつながる非伸張性の層、及び、柔軟性のポリマーを含み指作動装置の長さに沿って延在し埋め込まれた非伸張性の層を持つ。それぞれのチャンバは、放射方向の膨張を制限するために選択され埋め込まれた伸張性の層を持つ外壁、及び独立の内壁を持つ。

Description

本技術は一般に人工器官に関する。特に本発明は空気圧を使った柔らかい指を含む義手に関する。

全米で２０１４年の時点で、上肢切断をした人が５０万人以上いる。人工器官の選択肢には、（ａ）見た目はよいが機能がほとんど無い、受動的もしくは飾りのデバイス、及び、（ｂ）ある程度の動きを補助できる、能動的もしくはロボットデバイスとがある。能動的もしくはロボットデバイスのもつ明らかな優位性にもかかわらず、その恩恵をうけ得る患者の３分の１だけが能動的人工器官を使っている。ロボット人工器官は力と運動機能をもたらすことができるが、その高い価格と重量が、普及の障害となっている。

人工器官に容易に組み込むことができる軽量の作動方法が必要とされる。

本発明は作動装置、作動装置の製作、及び柔らかい部品を持つ人工器官の製造に便利なデザインを提供する。

前記人工器官部品には、（１）手のハウジング内に設置された、空気圧縮機／ポンプ、からの、圧縮空気／液体、が充填されたときに曲がる、空圧／油圧、作動装置である指と、（２）空気圧縮機／ポンプを使って指に圧力を加える制御システムとが含まれる。

１つの態様においては、指作動装置が、隣接の伸張性セグメントと柔軟性があり非伸張性のヒンジを介して分割された複数の流体的に連結した伸張性セグメント群と、前記伸張性セグメントのベースで前記伸張性セグメントとつなげられ、柔軟性のあるポリマーから成り、指作動装置の長さにそって伸びる非伸張性の層が埋め込まれた、非伸張性層を含み、前記伸張性セグメントは少なくとも１つの流体的に連結した膨張可能チャンバとを含み、前記伸張性セグメントは、放射方向の膨張を抑制するよう選択された外壁及び独立の内壁を含む。

１つ以上の実施形態において、前記複数の伸張性セグメントは、３−６個のセグメントを含む。

上記いずれの実施形態においても、少なくとも１つの伸張性セグメントは流体連動している２つのチャンバを含み、例として、少なくとも１つの伸張性セグメントは前記セグメントの両端に２つの内壁を持ち、２つの流体連動しているチャンバは前記内壁の近くに位置する。

上記いずれの実施形態においても、柔軟性のある非伸張性のヒンジは前記非伸張性の層と一体となっている。

上記いずれの実施形態においても、放射方向の膨張を抑制するよう選択された外壁は、埋め込まれた伸張性の層を含む。

上記いずれの実施形態においても、前記伸張性セグメントはシリコーンゴムで作られる。

上記いずれの実施形態においても、伸張性の生地は、スパンデックス、ポリアミド、もしくはエラステンを含む。

上記いずれの実施形態においても、前記埋め込まれた非伸張性の層は、コットン、紙、もしくはポリエステルの層を含む。

上記いずれの実施形態においても、前記非伸張性の層は、前記伸張性セグメントと同じ材料で作られる、もしくは前記非伸張性の層は、前記伸張性セグメントとは異なる材料で作られる。

上記いずれの実施形態においても、前記チャンバは型に入れて成形される。

１つの態様において、義手は、ベースと、ここに記述されるいずれかの実施形態に係る複数の指作動装置を含む。

１つ以上の実施形態において、前記義手はさらに、少なくとも１つの指作動装置への加圧用に連結された少なくとも１つの空気圧縮機を含む。

１つ以上の実施形態において、前記義手はさらに、少なくとも１つの指作動装置に空気圧縮機を逆方向に連結するための少なくとも１つの弁を含む。

上記いずれの実施形態においても、前記義手はさらに、筋肉電圧を読み取り可能なセンサからの入力を受けるマイクロプロセッサを含む。

上記いずれの実施形態においても、前記マイクロプロセッサは前記センサから受けた信号に応えた指示をバルブに提供する。

別の態様において、義手を操作する方法は、ここに記述されるいずれかの実施形態に係る義手の提供と、弁を開く指示の提供とを含み、ここで空気圧縮機からの空気圧が少なくとも１つの指作動装置を加圧し、それにより指作動装置が曲がる。

１つ以上の実施形態において、前記指示は前記センサから受けた信号に応答したものである。

別の態様において、指作動装置の製造法は、弾性の補強層を複数のモールドのチャンバそれぞれに導入する工程、それぞれのモールドのチャンバにわたってモールドの長さにそってロストワックス部材を置く工程、エラストマ材でモールドを満たし、エラストマ材を硬化させる工程、エラストマ材の硬化前、硬化中もしくは硬化後に非伸張性の層をモールドチャンバのベースに与える工程、そしてエラストマ材の硬化後、硬化された指作動装置を熱してロストワックス材を溶かす工程を含む。

本開示のこれらの及び他の態様及び実施形態は以下に図示、及び説明される。

ここに開示されるいずれの実施形態も、ここに開示の他の実施形態のいずれかと適宜組み合わせ可能であると考えられる。ここで開示される２つもしくはそれ以上の実施形態の組み合わせは明らかに考慮されている。

本発明は以下の図面を参照して記述され、図面は、図示の目的だけに紹介され、制限的であることは意図されていない。
図１は、１つ以上の実施形態に係る、柔らかい空気圧作動の指を持つ義手の概略図である。 図２Ａは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の斜視図である。 図２Ｂは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の断面図である。 図２Ｃは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の動作の断面概略図である。 図３Ａは、１つ以上の実施形態に係る横方向に沿う指作動装置の概略断面図である。 図３Ｂは、１つ以上の実施形態に係る縦方向に沿う指作動装置の概略断面図である。 図４Ａは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の製造工程を表す写真である。 図４Ｂは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の製造工程を表す写真である。 図４Ｃは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の製造工程を表す写真である。 図４Ｄは、１つ以上の実施形態に係る指作動装置の製造工程を表す写真である。 図５は作動装置の強度をテストするのに使用した実験を図示する。 図６は、本発明の１つ以上の実施形態に係る指作動装置及び２つの比較対象作動装置についての重量（ｇ）対圧力（ｐｓｉ）のプロットである。 図７は１つ以上の実施形態に係るロボット義手の制御システムの概略図である。 図８は１つ以上の実施形態に係る制御システムを含む義手の概略図である。

発明の詳細な説明

人工器官と容易に組み合わせ得る軽量の作動装置を使った人工器官が説明される。図１は１つ以上の実施形態に係る手用の人工器官の概略図である。人工器官は、ベース部１１０と一体となり、例えば空気圧式のような流体式に起動される柔らかい作動装置１００（「指作動装置」）を含む。柔らかい作動装置は、親指、人差し指、中指が物体を自然に掴むのをまねた３点グリップのような掴み動作を起こすように構成される。前記ベースはスリーブ１２０に取り付け可能であり、スリーブは前記ベースを受け入れ、手首の動きのような回転もしくは旋回を可能にする。前記スリーブの中には柔らかい作動装置を作動させる空気圧縮機１３０と圧縮機運転用の電池電源１４０が収納できる。圧縮機／ポンプは作動装置を膨張させるために使われる。プロセス部品の一部もしくは全部をベースの中に入れる選択肢もある。

指作動装置
前記作動装置は、非伸張性の底部層に接着された伸張性のエラストマのトップ層を含む。非伸張性の層は、紙もしくは網などの制限要素が層の中に埋め込まれた柔軟性ポリマーを含み得る。

前記作動装置は指に使われるエラストマの靱性を高めるため伸張性の生地を使う。多くの圧縮機は出力圧力に限りがあるため、１つ以上の実施形態に係る作動装置は、低い圧力での力を最大化させる。これを達成するため、固いエラストマに比べると指定のひずみに達するのに少ない応力しか必要としない柔らかいエラストマは伸張性の生地を使って補強される。柔らかいエラストマを補強することで、作動装置の実効靱性は増加し（例えばより大きな圧力に耐えるようになり）、それによりより大きな力を出せる。伸張性の生地は編んだメッシュ（例えばスパンデックス、ポリエステル−ポリウレタン共ポリマー、もしくは他の組み合わせによる弾性ポリマーメッシュ（例えばシリコーン、ポリウレタン、ポリアミド、エラステンなど））であり得る。

上部の伸張性の部分と下部の非伸張性の層との両方が柔軟性ポリマーを含み、例としてエラストマを含み得る。エラストマ層は、例えばシリコーンゴムのような従来のエラストマポリマーであり得る。剛性の低いエラストマは、堅いエラストマに比べ、同じ圧力でより大きな幅の動きをもたらす。しかし、より堅いエラストマは（圧力過剰で破裂するまでは）より大きな範囲の力をもたらす。

伸張性のトップ層は、加圧された時に作動装置が曲がることを可能にする膨張可能チャンバから成る。曲がる動作は膨張可能チャンバに使われるエラストマ材と、作動装置の底部近くにあり内部埋め込みされた非弾性的な生地との間の弾性率の差の結果として起こる。図２は指作動装置の構成部品と動作モードを図示する。図２Ａは、非伸張性のベースに固定されそれぞれが指の関節として機能可能である複数のチャンバ群を持つ指作動装置デザインの斜視図である。図２Ｂは、自由な横壁を持ち、例えば補強シートが埋め込まれたことにより非弾性となった層に固定された個々のチャンバを示す、作動装置の断面図である。図２Ｃは作動のメカニズムを図示する。圧力（気体もしくは流体）が、非伸張性の層とより厚い外壁とのため放射方向への膨張が止められたチャンバを膨張させる。従って膨張は横方向に起こり、曲げ動作が起こる。ここではチャンバの横は平面であらわされているが、作動装置チャンバが丸みを帯びることも考慮されていて、それはより人間らしい見栄えと機能性をもたらすかもしれない。加えて、下で説明されるように指作動装置は、放射方向の膨張制限のために（より厚い外壁に加えて、もしくはより厚い外壁の代わりに）埋め込まれた伸張性生地を使ってもよい。このような作動装置の製造と使用のさらなる詳細は、その全体が参照されて援用される２０１３年８月２０日付の係属中の米国特許番号６１／８６７、８４５号に掲載されている。

図３は、１つ以上の実施形態に係る指作動装置３００の概略図である。図３Ａは、指作動装置の１つのセグメントの横方向断面図である。図３Ｂは、指作動装置の複数のセグメント群の横方向断面図である。前記指セグメントは、伸張性の層３２０が中に埋め込まれた上部エラストマ部３１０を含む。前記エラストマはＥｃｏＦｌｅｘ（エコフレックス、登録商標）シリコーンゴムなどの低剛性シリコーンゴムエラストマでもよい。エコフレックスゴムは非常に柔らかく、非常に強く、非常に伸び易く、破れることなく元の大きさの何倍にも伸び、その上、歪みなく元の形状に戻る。１つ以上の実施形態において、破断時に５００％以上の伸び率、８００％以上の伸び率、１０００％までもしくはそれ以上の伸び率、もしくは、ここで挙げられる限りのあらゆる範囲の伸び率を持つエラストマ材が使われ得る。それらの引張強度は、１００ｐｓｉ以上、２００ｐｓｉ以上、３５０ｐｓｉ以上、５００ｐｓｉまでもしくは、ここで挙げられる限りのあらゆる範囲の数値を持ち得る。低い剛性と大きな伸張性によりエラストマは比較的低い圧力でも大きな体積に膨張可能である。例示的なエラストマはショア硬さＯＯ−５からＡ−１００まで、もしくはここで挙げられる限りのあらゆる範囲の硬さを持ち得る。

上部エラストマ部３１０は、非伸張性のシート３４０が埋め込まれた非弾性層３３０に固定される。前記非弾性層は上部層３１０と同じエラストマポリマー製であり得て、追加の剛性は、紙などの非伸張性の補強層の組み込みによりもたらされる。別の実施形態において、非弾性層３３０はＥｌａｓｔｏｓｉｌ（エラストジル、登録商標）シリコーンエラストマなどのより高い剛性のエラストマ材で作られ得る。

前記上部エラストマ層は空洞部３５０（チャンバ内にあり、紙面から下にオフセットしているのを表すために破線で表示）を定義する。上部エラストマ層はまたチャンバの長さに沿って伸び、隣同士のチャンバ間もつなぐチャンネル３６０をも含む。チャンネル３６０は隣のチャンバと、及びチャンバを加圧するための外部ポートと流体連動している。各指セグメントは外壁（例えば、人間の指に似せた丸い外壁）及び隣の指セグメントと向かい合う内壁とを含む。内壁は隣の指セグメントとはベースで以外はつながっていないという意味で独立であり、ベースではチャンネルが指セグメント群を流体的につなぐ。

１つ以上の実施形態において、指作動装置の指セグメントの数は手の関節の動きに似せるように選ばれる。１つ以上の実施形態において、作動装置は３〜６個の指セグメントを持つ。

１つ以上の実施形態において、指作動装置は、作動装置の破損を起こす可能性がある放射方向への望ましくない膨張を防止するために各指セグメントに埋め込まれた追加の生地の層を含む。作動装置の放射方向の膨張は伸張性エラストマのトップ層の壁に制限生地を施すことで制限される。例えば、スパンデックスなどの伸縮性生地の層もしくは非伸張性の層でさえも各作動装置チャンバの外壁周りに使うことによりこれらチャンバ個々の膨張を抑制できる。別の実施形態において、制限生地は伸張性チャンバを形成するエラストマ材に埋め込みが可能である。伸張性生地の例はスパンデックス、ポリアミド、及びエラステンである。非伸張性生地の例はコットン、紙、ポリエステルである。

１つ以上の実施形態において、作動装置内の空洞３５０は、ロストワックス法の手順で作成可能で、ここでは、作動装置の内部構造の形状をもったロウ型が、エラストマの硬化工程中にモールドの中に置かれる。続いてワックスは作動装置から溶かし出され、圧力を加えるための隙間が作られる。例えば図４Ｃを参照。

図４Ａ−４Ｄを参照して、前記指作動装置の製作法が説明される。

図４Ａは指作動装置の製造に使用されたモールド４００の写真である。モールド４００は、人の指に似せた曲面をもつベースを含む。モールドの内部はモールドの分節４０２の間の隙間を定義するスペーサ４３０を含む。スペーサの数は変更可能で、指作動装置に望ましい数の関節を与えるように選択される。前記スペーサはまたロウ型４０５を収容するためのサイズを持った凹み４０１を含む。似た凹み４０１はモールドの壁にも設けられ得る。

次に、前記補強生地がモールドの中に並べられる。補強用の伸張性生地４１０が図４Ｂで示されるとおりに用意される。それぞれのモールドの分節４０２に合うサイズの補強生地が用意される。生地はモールドに挿入され、モールドの内部面を覆うようにモールドの壁に沿って押しつけられる。

次にロウ製の内部構造物がモールドの中に置かれる。図４Ｃは例示的なロウ型４０５の写真であり、支持ビーム４２１及びプレート４２０、４２０’を含む。支持ビーム４２１は指作動装置の複数のセグメント群の長さに沿って伸び、完成時作動装置の内部連結チャンネルを形づくる。プレート４２０、４２０’はここでは前記指セグメントの一端の近くに位置するように示されていて、完成時製品の指セグメントの空洞部を形づくる。図４Ｃはまた指作動装置の製作用のモールドにおけるロストワックス型４０５の位置を図示する。プレート４２０、４２０’はスペーサ４３０の両サイドに置かれ、成形される指の「関節」を形成する。プレートは、加圧されたときに膨張して曲がる動きを誘発する指作動装置の空洞部を決める。一対のプレート４２０、４２０’はスペーサ４３０の近くかつ両サイドに置かれる。

前記モールドは次に、エコフレックスシリコーンゴムなどのエラストマ前駆体で充填され、硬化されて硬い物体となる。硬化工程前に最終の非伸張性シートを充填済みモールドに押し込むことにより、非伸張性シートが中に埋め込まれた非弾性のベース層がチャンバ群と一体となって形成される。この場合、ベースとチャンバ群は同じエラストマポリマーで作られる。別の実施形態では硬化工程後に非弾性のベースがチャンバ群に接合可能である。例えば、非伸張性シートが中に埋め込まれたポリマー層が、成型済みのチャンバ群に硬化性シリコーンエラストマを接着剤として使って接着されることが可能である。図４Ｄはモールドから取り出された指作動装置の写真である。

エラストマの硬化後、成型された作動装置はロストワックス型のロウを溶かすために熱せられ、作動装置の空洞部及び内部連結チャンネルが作成される。

図５は、作動装置の強度テストに使われた実験の写真である。この実験で得られた結果が図６に示される。作動装置は個々に（手の本体とは別に、さらにポータブル制御システムとは別に）テストされた。それらは１つの端で取り付けられ（曲がるように）加圧され、様々な重りが作動装置からぶら下げられた。与えられた重量を作動装置が支えることができなくなった時の圧力値を記録しプロットした。図６のデータは、（指が重りを持つのと同様に）作動装置が支えられる重量と、その重量を支えるのに必要な圧力を示す。

３つの異なる作動装置が評価された。

図６に一連の三角形データポイントで報告された指作動装置は図３及び４で説明された空気圧作動装置である。この作動装置はエコフレックスシリコーンエラストマ、チャンバ用にスパンデックス伸張性補強材、及びベース用に紙製非伸張性補強材を使用して作られている。

比較用作動装置＃１は、図６に一連の菱形データポイントで報告されている。比較用作動装置＃１は、図２に示される構造で長方形断面を持った空気圧作動装置であり、外壁が内壁より厚く、伸張性材料での補強はされていない。この作動装置はエコフレックスシリコーンゴムよりも高い剛性を持つエラストマ材であるエラストジルシリコーンエラストマを使用して作られている。

比較用作動装置＃２は、図６に一連の正方形データポイントで報告されている。比較用作動装置＃２は、丸形で（指作動装置と似て）３つの関節を持った空気圧作動装置であり、下のような違いがある。比較用作動装置＃２は、エコフレックスシリコーンゴムよりも高い剛性を持つエラストマ材であるエラストジルシリコーンエラストマを使用して作られた。追加として、チャンバの膨張を制御するためスパンデックス層が作動装置の外側の周りに縫い込まれている。

データは、指作動装置が比較用作動装置＃１及び＃２のデザインに比べ少ない圧力でより大きな重量を支持可能であることを示し、この作動装置は、小さい圧力を発生可能な小型空気圧縮機の使用に限られるポータブル人工器官に適しているといえる。

義手
１つ以上の実施形態において、前記指作動装置が手のベースに取り付けられて義手を構成する。指作動装置は、金属ねじを使い、三次元プリンタで作られた指のホルダを手のベースに固定する。指作動装置を固定する他の方法も考慮される。

制御システム
マイクロプロセッサが制御する圧縮機が指作動装置の加圧を制御する。使用にあたり、空気圧マニフォルドシステムを採用可能で、それにより１つの圧縮空気入力により多くの指位置が発生できる。１つ以上の実施形態において使用者（例えば上肢切断をした人）が上腕に筋肉の動きを感知する筋電性センサをまとい、圧縮機のオンオフを行う。筋電性センサは電極を使い、上腕の筋肉が何時動くかを感知して働き、人工の手を開いたり閉じたりさせる。作動装置への入力信号を生じさせる他の方法も考慮される。

追加として、義手の指作動位置の特定の組み合わせを得るために空気圧マニフォルドが使用可能である。この方法は、それぞれの指を個々に制御するのと比較すると義手の制御の難易度を飛躍的に軽減させる。空気圧マニフォルドの追加的詳細は、ここにその全体が参照され援用される２０１３年１０月２２日付、同時係属中の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ１３／６６１６４号にある。

ここでのデモンストレーションの目的では、制御システムは、使用者が電池で起動する空気圧縮機をフリップスイッチでオンオフするようデザインされている。

図７及び図８を参照して、制御システムの様々な部品を説明する。部品群は手のベースに接続されたスリーブの中に収納もしくは、その全体もしくは一部が手のベースの中に統合され得る。
１）電池：再充電可能リチウム電池が可動性電源となる。
２）電圧変換器：下に記述の他の部品を起動するため、２個の市販の電圧変換器チップが、７．４ボルトの電池電源を受け、９ボルト出力１つと５ボルト出力１つを生み出す。
３）空気圧縮機：２個の空気圧縮機が、使用者がオンオフできる小型スライドスイッチ（図示無し）により制御される。圧縮機は外気を取り入れ、圧縮し、管をとおしてソレノイド弁に送る。
４）ソレノイド弁：ソレノイド弁は空気圧縮機と作動装置をつなぐ管の開け閉めを行う。使用者は（圧縮機とは別の）第二の電気スイッチを使用して弁を開けることができる。もしも弁が開いていてさらに圧縮機がオンの場合は指が膨張する。もしも弁が閉じていると、作動装置の空気の出入りが止められる。
５）マイクロコントローラ：マイクロコントローラは、切断手術を受けた人の筋肉電圧を読み取る筋電性センサを読んでソレノイド弁を制御するのに使われる。もしも使用者が筋肉を収縮させたらマイクロプロセッサがその信号を読みソレノイド弁を開き空気圧縮機をオンにする（それにより指の曲がりが起こる）。人工器官への入力を提供する他の方法もまた考慮される。

完全に機能的な義手は上肢切断をした使用者に着用され得る。上腕もしくは背中の筋肉につけられた筋電性センサは、切断手術をした人が何時筋肉を収縮させたかの判断ができる。信号はマイクロコントローラに送信可能で、それが次に空気圧縮機をオンにしてソレノイド弁を開く。様々な筋肉収縮のパターンが、ソレノイド弁を様々なパターンで開く（従って、いろいろな手の握り形態ができる）。使用者は必要に応じて電池を充電できる。

この開示を読んだ当業者にとっては明らかなとおり、開示された主題は上に具体的に開示された形状以外でも実施可能である。従って、上に記述された実施形態は、実例を示す目的であり、制限的ではないと理解されたい。当業者は、通常の実験を行うだけで、ここに記述された特定の実施形態と同等なものを数多く実現もしくは確認可能であろう。本発明の範囲は添え付けの請求項及びその等価物にわたり、前述の説明に含まれる例に限られるものではない。

１つ以上の出版物、特許出願、特許もしくは他の参考文献がここに組み込まれていることを理解されたい。編入された材料のいずれかが本発明の開示内容と不一致である場合は、本発明の開示が優先するものとする。

ここに別途、定義、使用、もしくは描写されない限り、ここで使われる用語（技術及び科学用語も含む）は、関連分野の背景で認められている意味と整合する意味として解釈されるべきであり、理想化された、もしくはここに明確に定義されない限り過剰に形式的な意味での解釈はされないものとする。例えば、もしある特定の合成成分が参照された場合、その成分は完璧にではなく実質的に現実的に純粋であることを指し、不純物の可能性はある。例えば微量の不純物（例えば１もしくは２％以下など）の可能性は、説明の範囲内であると理解されるべきである。同様に、もしある特定の形状が参照された場合、その形状は、たとえば製造公差により、理想的な形状からの不完全な変形も含むことが意図されている。ここに述べられる百分率もしくは濃度は、重量もしくは体積に基づき得る。

第一、第二、第三などの用語がここで様々な要素の説明に使われ得るが、これらの要素はこれらの用語で限定されるものではない。これらの用語は単に、１つの要素を他から区別するためだけに使われる。従って、第一の要素は、次に記述された時には、例示する実施形態の教義から離脱することなく、第二の要素と呼ばれることもあり得る。空間での相対的位置の用語、例えば「上」「下」「左」「右」「前」「後」等、は図で示される中においてある１つの要素の他の要素との関係の記述を容易にするためだけに使われ得る。空間的位置の用語の使用法及び図示された構造は、装置が、図に示された向きに加えそれと異なる向きで使用もしくは運用され得ることも理解の上で解釈されるべきである。例として、もしもここに記述の装置の上下が反転された場合、他の要素や機構からみて「下」と記述されていた要素が、「上」になることとなる。従って例の用語「上」は「上」及び「下」の向きを含み得るといえる。装置は、さらに他の向き（例えば９０度回転されるもしくは他の方向）に置かれるかもしれず、相対的位置の用語はそれを考慮の上解釈されるべきである。さらに加えて、本開示においては他に特記されない限り、他の要素「の上にのった」、「と接続した」、「と連結した」、「と接触した」等、と記述された場合、他の要素に直接的に「のった」「接続した」「連結した」「接触した」場合と、他の要素が介入した間接的の場合と、があり得る。

ここに使用される用語は、ある特定の実施形態を記述する目的で使われたものであり、例示の実施形態に限定されることは意図されていない。単数扱いで記述された用語は、文脈から明らかに単数のみとわかる場合を除き、複数の場合も含む。

説明の目的である特定の手順が示され記述されているが、その手順が何らかの点で変更されたり、もしくは複数の手順が混合されても望む構成に到達し得る事は明らかである。加えて、ここで開示の実施形態及びここで請求する発明の変更修正は、本開示発明の範囲内で可能である。

参考文献

本出願はここにその全体が参照されて援用される２０１４年４月１１日付米国特許出願番号６１／９７８、４１２号の権利を主張する。

Claims (21)

1. 指作動装置であって、流体的に連結された複数の伸張性セグメントを含み、前記複数の伸張性セグメントはそれぞれ、隣りの伸張性セグメントとヒンジを介して分割されており、前記複数の伸張性セグメントは少なくとも一つの流体的に内部連結された膨張可能チャンバを含み、前記複数の伸張性セグメントは放射方向の膨張を抑制するよう選択された外壁及び独立した内壁を含み、前記指作動装置はさらに、前記複数の伸張性セグメントのベースで前記複数の伸張性セグメントと連結された非伸張性層を含み、前記非伸張性層は、柔軟性のあるポリマーを含み、前記指作動装置の長さにそって延在し埋め込まれた非伸張性の層を有する、指作動装置。
2. 前記複数の伸張性セグメントが３〜６個のセグメントを有する、請求項１に記載の指作動装置。
3. 少なくとも一つの伸張性セグメントが２個の流体連動しているチャンバを有する、請求項１に記載の指作動装置。
4. 前記少なくとも一つの伸張性セグメントがこのセグメントの両端に２個の内壁を有し、前記２個の流体連動されたチャンバが前記内壁の近位に配置されている、請求項３に記載の指作動装置。
5. 前記ヒンジが、前記流体的に連結された複数の伸張性セグメントと一体にモールド成形されている、請求項１に記載の指作動装置。
6. 前記ヒンジが前記非伸張性の層に連結されて、柔軟性があり非伸張性のヒンジを形成している、請求項５に記載の指作動装置。
7. 放射方向の膨張を抑制するよう選択された前記外壁が、埋め込まれた伸張性の層を含む、請求項１に記載の指作動装置。
8. 前記非伸張性の層が、前記伸張性セグメントと同じ材料でできている、請求項１に記載の指作動装置。
9. 前記非伸張性の層が、前記伸張性セグメントと異なる材料でできている、請求項１に記載の指作動装置。
10. 前記チャンバがモールド成形されている、請求項１−９のいずれかに記載の指作動装置。
11. 前記伸張性セグメントがシリコーンゴムを有する、請求項１−１０のいずれかに記載の指作動装置。
12. 前記伸張性生地が、スパンデックス、ポリアミド、もしくはエラステンを含む、請求項１−１０のいずれかに記載の指作動装置。
13. 前記埋め込まれた非伸張性の層が、コットン、紙、もしくはポリエステルの層を含む、請求項１−１０のいずれかに記載の指作動装置。
14. ベースと、請求項１−１３のいずれかに記載の複数の指作動装置を含む、義手。
15. 少なくとも１つの指作動装置の加圧のために接続された少なくとも１つの空気圧縮機をさらに含む、請求項１４に記載の義手。
16. 少なくとも１つの指作動装置に前記空気圧縮機を逆向きに接続するための少なくとも１つのバルブをさらに含む、請求項１５に記載の義手。
17. 筋肉電圧を読み取り可能なセンサからの入力を受け取るマイクロプロセッサをさらに含む、請求項１４−１６のいずれかに記載の義手。
18. 前記マイクロプロセッサが前記センサから受けた信号に応えて前記バルブに命令を出す、請求項１７に記載の義手。
19. 義手を操作する方法であって、
    請求項１４−１８のいずれかの義手を準備するステップと、
    前記バルブを開く命令を送るステップとを含み、
    前記空気圧縮機からの空気圧が少なくとも１つの指作動装置を加圧し、それにより前記指作動装置が曲がる、方法。
20. 前記命令が前記センサから受けた信号に応えて起こる、請求項１９に記載の方法。
21. 指作動装置の製造方法であって、弾性のある補強材層を複数の成型チャンバのそれぞれに取り入れるステップと、ロストワックス部材を、前記モールドの長さに沿って、それぞれの前記成型チャンバにわたって置くステップと、前記モールドをエラストマ材で充填し、前記エラストマ材を硬化させるステップと、前記エラストマ材の硬化前、硬化中、もしくは硬化後に、前記非伸張性の層を前記成型チャンバの前記ベースに与えるステップと、前記エラストマ材の硬化後、硬化した前記指作動装置を加熱して前記ロストワックスを溶かすステップを含む、方法。

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