JP2017533833A

JP2017533833A - 腕支持システム

Info

Publication number: JP2017533833A
Application number: JP2017521574A
Authority: JP
Inventors: ドイル，マーク，シー．; ドイル，ヘレン，エー．
Original assignee: Levitate Technologies Inc
Current assignee: Levitate Technologies Inc
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-10-24
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2035-10-24
Also published as: EP3209467A4; JP6709214B2; US20170224517A1; EP3209467A1; WO2016065350A1; US10617551B2; EP3209467B1

Abstract

ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、ユーザの腕を支持するように構成された、ハーネスに結合された腕支持部と、を用いてユーザの腕を支持するシステム及び方法が提供され、腕支持部は、腕の動きに適合する一方で、ユーザの腕の動きを実質的に邪魔しないで動きに追従するように構成されている。ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素が腕支持部に結合されてもよく、１以上の補償要素は、腕支持部の向きに基づいて相殺力を変化させる力プロファイルを提供する。【選択図】図１Ｂ

Description

本願は、その開示の全体が参照によって本明細書に明示的に組み入れられる、２０１４年１０月２４日出願の同時継続の仮出願番号第６２／０６８，５４７号の利益を主張する。さらに、本願は、その開示の全体が参照によって本明細書に明示的に組み入れられる、２０１２年１月１８日出願の出願番号第１３／３５３，２６８号、２０１２年７月３１日出願の出願番号第１３／５６３７２８号、２０１３年１２月１０日出願の出願番号第１４／１０２，４６６号、並びに、２０１４年３月２４日出願の仮出願番号第６１／９６９，４４０号及び２０１４年４月８日出願の出願番号第６１／９７７，０６０号に関連する。

本発明は、ユーザの腕を支持するシステム、装置及び方法に関し、例えば片腕又は両腕を伸ばした状態で長時間にわたってユーザが１以上のタスクを実行することを可能にするために、例えばユーザの片腕又は両腕を支持する一方で実質的に自由運動を可能にする適応腕支持システムに関する。

多くのタスクが、人々に、腕を広げた状態で、例えば彼らが少なくとも部分的に自身を支持する必要がある手動工具や他の機器を操作しながら業務を行うことを求める。例は、建設、手術、歯学、絵画、皿洗い及び製造組立を含む。そうした活動に従事する人は、腕を伸ばした状態に維持するために自身の腕にかかる重力に耐えることを必要とする長時間の筋肉運動からくる疲労を経験したことがある。弱者又は障害者は、日常のタスクを実行する疲労を経験したことがある。椅子や作業テーブルの静止したアームレストは、タスクが、例えばコンピュータのキーボードでの比較的に制限された領域内で実行される場合にしか有効ではない。非常に大きな可動域を包含するタスクは、静止したアームレストによって援助されることはない。

従って、中くらいの範囲から大きな範囲まで可動域を包含するタスクを実行する及び／若しくは工具又は他の機器を操作する人が経験する疲労を緩和し得るシステムが求められている。

本発明は、ユーザの腕を支持するシステム、装置及び方法に関し、例えば片腕又は両腕を伸ばした状態で長時間にわたってユーザが１以上のタスクを実行することを可能にするために、例えばユーザの片腕又は両腕を支持する一方で実質的に自由運動を可能にする適応腕支持システム又は装置に関する。

腕支持システムは、腕を伸ばすこと及び腕を上げることを必要とするタスクのパフォーマンスを援助するためにユーザの腕に持ち上げ力を提供するために使用可能である。

ばね荷重の腕支持システムは、単純であり、かつ、外部電源を必要としないが、ばね力が変位とともに増大し、（上げることをほとんど必要としない）腕の最下位置で最もばね力が大きくなるといった望ましくない副作用を有する場合がある。

例えば、腕を上げる時の力を増加させることによって、また、腕を下げる時の力を減少させることによって、ユーザの腕に対する持ち上げ力を変更することが望まれる。

ばねが撓む（及び従ってさらなる正味の持ち上げ力を付加する）際にばねを「不利な状態にする（disadvantaging）」ことによって、例えば、ユーザの腕が下げられてばねが撓ませられる（ばねの力を増大させる）際にシステムへの機械的利益を減少させることによって、解決策が提供される。

ばねを「不利な状態にする」ためのいくつかの機構は、
ａ）システムに作用する張力要素の角度を変更すること、
ｂ）その周りに張力要素が巻き付けられるプーリの半径を変更すること、
ｃ）２つの上記機構を組み合わせること、
ｄ）作用点を移動させて、システムに作用する張力要素の角度を変更すること、
ｅ）作用点を移動させて、トーションばね機構へのてこの力を変更すること、及び／又は、
ｆ）システムの張力要素の作用点を移動させること、を含んでもよい。

一実施形態によれば、ユーザの腕を支持するシステムが提供され、当該システムは、ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、ユーザの腕を支持するように構成された、ハーネスに結合された腕支持部であって、腕の動きに適合する一方でユーザの腕の動きを実質的に邪魔しないでその動きに追従するように構成された腕支持部と、ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するために、腕支持部に結合された１以上の補償要素であって、腕支持部の向きに基づいて相殺力を変化させる力プロファイルを提供する１以上の補償要素と、を含む。

別の実施形態によれば、１以上のタスク中にユーザの腕を支持する方法が提供され、当該方法は、ユーザにハーネスを配置するステップであって、ハーネスは、当該ハーネスに対して移動可能であってアームレストを含む腕支持部を備える、配置するステップと、腕支持部がユーザの腕の動きに連続的に追従するように腕支持部を用いてユーザの腕の一部を支持するステップと、ユーザの腕の動きを包含する１以上のタスクを実行するステップであって、腕支持部は、ユーザが動く際に動きを実質的に邪魔しないで、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、腕支持部の向きに基づいて相殺力を変化させる力プロファイルを提供する、実行するステップと、を含む。

さらに別の実施形態によれば、ユーザの腕を支持するシステムが提供され、当該システムは、ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、第１腕支持セグメントであって、第１腕支持セグメントがハーネスに対して第１垂直軸回りに実質的に水平に回転可能であるように第１垂直軸回りでハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、第２腕支持セグメントが、第１垂直軸に対してほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメントと、を備える腕支持部と、ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するために、第２腕支持セグメントのシャーシによって保持された１以上の補償要素と、を含む。例示の実施形態では、１以上の補償要素は、シャーシに装着された第１固定端、及び、第２自由端を含む板ばねと、板ばねの第２自由端に隣接してシャーシに回転可能に装着された１以上のシャーシプーリと、ともに回転するようにシャーシに回転可能に装着された第１及び第２結合プーリと、１以上のシャーシプーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた第１張力要素であって、板ばねの第２自由端に結合された第１端、及び、第１結合プーリに結合された第２端を含む第１張力要素と、第２結合プーリに結合された第１端、及び、ハブに結合された第２端を含む第２張力要素と、を含む。

一実施形態では、１以上のシャーシプーリは複数のシャーシプーリを含んでもよく、第１張力要素は、複数のシャーシプーリの各々の周りに少なくとも部分的に巻き付けられて、第２自由端が第１張力要素に撓ませられる時に板ばねによって付加された張力を増幅してもよい。任意選択的に、第１及び第２結合プーリの少なくとも１つが、第１張力要素からの増幅された張力が、第２軸回りの第２腕支持セグメントの角度位置に基づいて変更されて、ハブに可変の相殺力を付加するように、非円形輪郭を有してもよい。さらに又は代替的に、１以上の補償要素は、板ばねの第２自由端に回転可能に装着された複数のばねプーリをさらに含んでもよく、第１張力要素は、ばねプーリとシャーシプーリとの間でばねプーリ及びシャーシプーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられて滑車装置を提供してもよい。

さらに別の実施形態によれば、ユーザの腕を支持するシステムが提供され、当該システムは、ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、第１腕支持セグメントであって、第１腕支持セグメントがハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように第１垂直軸回りにハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、第２腕支持セグメントが、第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメントと、を備える腕支持部と、ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素と、を含む。１以上の補償要素は、ハブに固定的に結合されて、曲線の軌道を含むカムプレートと、シャーシ内のシャーシスロット内にスライド可能に装着された移動軸であって、第２腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に移動軸が軌道に沿ってシャーシスロット内で移動するようにカムプレートの軌道内にスライド可能に配置された移動軸と、第１固定端、及び、相殺力が、移動軸が第２軸から離れるように軌道に沿って移動する際に増加し、かつ、移動軸が軌道に沿って第２軸に向かって移動する際に減少するように、移動軸に結合された第２端を含むばねと、を含んでもよい。

一実施形態では、ばねは、シャーシに装着された第１固定端を有する引っ張りコイルばねであってもよく、１以上の補償要素は、移動軸に回転可能に装着されたプーリと、プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた張力要素であって、ばねの第２端に結合された第１端と、ハブに結合された第２端と、を含み、第２腕支持セグメントが下ろされた際、移動軸が軌道に沿って第２軸に向かって移動する際にプーリが第２軸に向かって移動して、張力要素によって付加された相殺力を低減させ、第２腕支持セグメントが上げられた際、移動軸が軌道に沿って第２軸から離れるように移動する際にプーリが第２軸から離れるように移動して、張力要素によって付加された相殺力を増加させる、張力要素と、をさらに含んでもよい。

別の実施形態では、ばねは、ハブに装着された第１固定端を有するトーションばねであってもよく、ばねの第２端は、移動軸が軌道に沿って第２軸に向かって移動する際に相殺力が低減され、移動軸が第２軸から離れるように移動する際に相殺力が増大されるように、移動軸に結合されてもよい。

さらに別の実施形態によれば、ユーザの腕を支持するシステムが提供され、当該システムは、ユーザの身体に装着されるように構成されたハーネスと、第１腕支持セグメントであって、第１腕支持セグメントがハーネスに対して第１垂直軸回りに実質的に水平に回転可能であるように第１垂直軸回りでハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、第２腕支持セグメントが、第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメントと、を備える腕支持部と、ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素と、を含む。１以上の補償要素は、第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、第２腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に軌道に沿ってシャーシスロット内で移動軸が移動するように軌道上で運ばれるキャリッジと、ハブに結合された第１端、及び、キャリッジが軌道に沿って移動する際に相殺力が変化するようにキャリッジに結合された第２端を含むばねと、を含んでもよい。

さらに別の実施形態によれば、ユーザの腕を支持するシステムが提供され、当該システムは、ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、第１腕支持セグメントであって、第１腕支持セグメントがハーネスに対して第１垂直軸回りに実質的に水平に回転可能であるように第１垂直軸回りでハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、第２腕支持セグメントが、第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメントと、を備える腕支持部と、ユーザが動いて腕支持部がユーザの腕の動きに追従する際に、腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素と、を含む。１以上の補償要素は、第２軸でハブに回転可能に装着された第１プーリと、第２軸からずれてハブに回転可能に装着された第２プーリと、第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、第２腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に軌道に沿ってシャーシスロット内で移動軸が移動するように軌道上で運ばれるキャリッジと、第２腕支持セグメントに結合された第１固定端、及び、第２移動可能端を含むばねと、ばねの第２移動可能端及びキャリッジの間に結合された張力要素であって、キャリッジが軌道に沿って移動する際に相殺力が変化するように第１及び第２プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられる張力要素と、を含んでもよい。

本発明の他の態様及び特徴は、添付の図面とともになされる以下の説明を考慮することによって明白になるであろう。

本発明は、添付の図面とともに読まれる時に以下の詳細な説明から最もよく理解される。図面に示す例示の装置は、必ずしも一定の比率で描かれておらず、代わりに、例示の実施形態の様々な態様及び特徴を図示する場合に強調が付加されていることが理解されよう。

図１Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図１Ｂは、図１Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図２Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図２Ｂは、図２Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図３Ａは、図１Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図３Ｂは、図２Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図４Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図４Ｂは、図４Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図５Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図５Ｂは、図５Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図６Ａは、図４Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図６Ｂは、図５Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図７Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図７Ｂは、図７Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図８Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図８Ｂは、図８Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図９Ａは、図７Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図９Ｂは、図８Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１０Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図１０Ｂは、図１０Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１１Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図１１Ｂは、図１１Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１２Ａは、図１０Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１２Ｂは、図１１Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１３Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図１３Ｂは、図１３Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１４Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムの別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図１４Ｂは、図１４Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１５Ａは、図１３Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１５Ｂは、図１４Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１６Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が上げられた状態を示している。図１６Ｂは、図１６Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１７Ａは、ユーザの右腕を支持するためにユーザによって装着された腕支持システムのさらに別の例示の実施形態の斜視図であり、ユーザの腕が下ろされた状態を示している。図１７Ｂは、図１７Ａに示す腕支持システムの斜視図の詳細である。図１８Ａは、図１６Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。図１８Ｂは、図１７Ａに示す腕支持システムの側面図の詳細である。

発明の実施するための形態

図面を参照すると、図１Ａ〜図３は、ユーザＵによって着用された適応腕支持システム１０の例示の第１実施形態を示している。概して、（本明細書の他のシステムと同様の）システム１０は、ハーネス１２と、ユーザの片腕又は両腕を支持するための腕支持機構１４（簡略化のために、ユーザの右腕ＲＡを支持する１つの腕支持部１４のみが示されている）と、を含んでいる。ハーネス１２は、ユーザの胴体、例えば胸、ウエスト及び／又は腰の周りに着用されるように構成された取付バンド、ユーザの肩上に及び／又は肩の周りに着用されるように構成された肩ハーネス、及び／又は、例えば取付バンド及び肩ハーネスの間で延在する１以上の垂直支持部（明確化のためにすべて図示せず）、の１以上を含んでもよく、これらは、例えば、その開示の全体が参照によって本明細書に明示的に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１２／０１８４８８０号、第２０１４／００３３３９１号及び第２０１４／０１５８８３９号、並びに、国際公開第２０１５／２０１５／１５７４７３号に開示された支持システムと同様である。さらに、ハーネス１２は、例えば腕支持部１４を提供するためにシステム１０の他の部品が結合され得るユーザの肩の上方に又は肩に隣接して配置された固定端を有する肩ブラケット及び／又はフレームを含んでもよく、腕支持部１４は、それらの公報のシステムと同様に、肩ブラケットに対して１以上の軸回りで旋回する。本明細書のシステムは、必要に応じて、例えばアームレスト８０のような、それらの公報で開示されたものと同様の追加部品を含んでもよい。

図１Ａ及び図２Ａは、アームレスト８０を通じてユーザＵの右腕ＲＡに持ち上げ力を提供するように機能する適応腕支持システム１０を示す斜視図である。腕支持システム１０及び右腕ＲＡが、図１Ａに上げた状態で、図２Ａに下ろした状態で示されている。概して、腕支持機構１４は、垂直旋回軸２０回りで水平に回転するように、ハーネス１２に、例えばハーネス１２上の固定肩ブラケット（図示せず）に旋回可能に結合された第１支持セグメント、部材すなわち肩バー２２と、水平旋回軸２８回りで垂直に回転するように肩バー２２に旋回可能に結合された第２支持セグメント、部材すなわちシャーシ３０と、を含んでいる。

肩垂直旋回軸２０は、実質的に垂直軸回りでの腕支持部１４の回転を許容してもよい。例えば、肩バー２２は、ハブ２６に肩垂直旋回軸２０を接続し、ハブ２６は、肩バー２２に固定的に装着されており、かつ、肩水平旋回軸２８を含んでおり、実質的に水平軸回りのシャーシ３０の回転を可能にする。シャーシ３０は、例えばハウジング又はカートリッジ（内部部品の識別を容易にするために図示せず）内に収容された複数の部品のための装着構造を提供する。例えば、シャーシ３０は、例えばばね、プーリ、ケーブル等の１以上の補償要素を含んでもよく、１以上の補償要素は、ユーザが動く際に腕ＲＡに作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加し、例えば腕ＲＡの向きに基づいて可変の相殺力を提供する。

例えば、図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、シャーシ３０は、第１プーリ４０と、第１プーリ４０に装着された第２プーリ４２と、を含んでもよく、第１プーリ４０及び第２プーリ４２は、ともに結合されて１つになって動き、例えば軸４４回りで回転する。第１張力要素、例えば第１ケーブル６２が、第１プーリ４０とハブ２６上のアンカー点２４とに取り付けられている。板ばね７０の第１端が、片持ち取付具７４でシャーシ３０に取り付けられている。板ばね７０の第２の自由端は、プーリハブ７２に取り付けられており、プーリハブ７２は移動軸５４を含んでおり、この移動軸５４回りでゼロ又は１以上の移動プーリ５０が回転する。プーリ５０は、張力要素の軌道又は溝５２（図１Ｂで最もよく見える）を含んでもよい。１以上の固定プーリ５６が、固定軸５８回りで回転してもよく、かつ、張力要素の軌道又は溝５３を含んでもよい。移動プーリ５０及び固定プーリ５６がともに、「滑車装置（block and tackle）」機構を形成し、この滑車装置機構によって、第２張力要素、例えば第２ケーブル６６における力が、「滑車装置」内の第２張力要素６６の巻き付きの数を増やすことによって増幅されて、及び従って、板ばね７０を撓ませるように働く張力要素の数を有意に増加させ得る。第２張力要素６６の第１端は、第２プーリ４２に取り付けられ、（張力要素の溝５２及び５３それぞれ内の）移動プーリ５０及び固定プーリ５６の１以上の周りに巻き付く。第２張力要素６６の第２端は、様々なポイントの１つで、例えば固定軸５８に又は移動軸５４に取り付けられてもよい。巻き付きの数は「滑車装置」の機械的利益を決定する。例えば、３つの固定プーリ５６と２つの移動プーリ５０とがあり、第２張力要素６６が移動軸５４で取り付けられる場合、「滑車装置」内には第２張力要素６６の５つの有効な巻き付きがあり、５つの機械的利益を提供する。（例えば）第２張力要素６６における張力が、所定のポイントで、１５キログラム（１５Ｋｇ）である場合、板ばね７０を撓ませるように作用する力の総計は７５キログラム（１５×５＝７５Ｋｇ）になる。

図２Ｂ及び図３Ｂは、図２Ａに示すように、下ろされた腕ＲＡ及び腕支持部１４を示す詳細である。ユーザＵが右腕ＲＡを下ろしたことに応答して、第１張力要素６２は第１プーリ４０から巻き解かれ、そして第１プーリ４０及び第２プーリ４２の両方が、それに応じて、軸４４回りで（ともに）回転させられる。第２プーリ４２が軸４４回りで回転すると、第２張力要素６６は第２プーリ４２上でさらに巻き付けられる。このことが今度は、「滑車装置」内での第２張力要素６６の巻き付きをきつくし、固定プーリ５６のより近くに移動プーリ５０を引き寄せ、そしてそれに応じて板ばね７０を撓ませる。移動プーリ５０が固定プーリ５６のより近くに引き寄せられる距離は、第２張力要素６６の有効な巻き付きの数によって提供される機械的利益の関数である。例えば、「滑車装置」内の第２張力要素６６の５つの有効な巻き付きがある場合、移動プーリ５０は、（第２プーリ４２の周りに巻き付けられている場合の）第２張力要素６６の長さの変化の約５分の１（１／５）にわたって固定プーリ５６のより近くに引き寄せられる。

図１Ｂ及び図３Ａには、ユーザＵの右腕ＲＡが上げられて示されており、板ばね７０が相対的に撓ませられておらず、かつ、移動プーリ５０が固定プーリ５６から切り離されている。この位置では、板ばね７０は、右腕ＲＡに持ち上げ力を提供し、この持ち上げ力は、第１プーリ４０及び第２プーリ４２の半径及びサイズを含む補償要素の部品の幾何学的形状の関数である。

図３Ｂでは、ユーザＵの右腕ＲＡがほぼ円弧Ａ１に沿って下ろされて示されている。板ばね７０は、相対的に撓ませられており、固定プーリ５６に向かって引っ張られ、移動プーリ５０は固定プーリ５６のより近くにある。ほぼ経路Ｐ１に沿った右腕ＲＡの動きに応じて実質的に撓ませられた板ばね７０は、第２張力要素６６により大きな力を必ず付与している。しかしながら、本明細書に参照によって組み込まれた出願における実施形態と同様に、板ばね７０の増大した力を無効にして、及び従って、例えば「ばねを不利な状態にする」ことによって右腕ＲＡへの持ち上げ力を調節するように機能する、第１プーリ４０及び第２プーリ４２の半径及びサイズを含む部品の幾何学的形状のために、第２張力要素６６におけるより大きな力は、右腕ＲＡ上により大きな持ち上げ力を生成することができない。部品の幾何学的形状は、通常範囲の動きを通じた腕ＲＡの移動中に右腕ＲＡに適用される所望の力修正を実現するために、必要に応じて、変更されてもよいことが理解されよう。

板ばね７０は、様々な金属（例えば鋼鉄）、ポリマー（例えばポリアセタール）、エラストマー（例えばポリウレタン）、複合体（例えば炭素繊維構造）、及び／又は、天然材料（例えば木材又は竹）から構築されてもよい。

図４Ａ〜図６Ｂを参照すると、適応腕支持システム１００の別の実施形態が示されており、この適応腕支持システム１００は、図１Ａ〜図３Ｂの腕支持システム１０を参照して説明した他の実施形態とほぼ同様であり、及び／又は、本明細書に参照によって組み込まれた出願で説明されるように、ハーネスと腕支持部とを含んでいる。腕支持システム１００は、板ばね１１０が、図１Ａ〜図３Ｂに示す板ばね７０の撓みの方向にほぼ垂直な方向に撓ませられる点においてのみ、腕支持システム１０と異なる。

図４Ａは、右腕ＲＡ及び腕支持部が上げられた状態のシステム１００を示している一方で、図５Ａは右腕ＲＡが下ろされた状態を示している。図４Ｂ及び図６Ａは、図４Ａのように腕支持部が上げられた状態の詳細である一方で、図５Ｂ及び図６Ｂは、図５Ａのように腕支持部が下ろされた状態の詳細であり、腕支持部の補償要素の複数の部品を運ぶシャーシ１０５のさらなる詳細を提供している。

特に、肩水平旋回軸２８回りに回転するシャーシ１０５は、図１Ａ〜図３Ｂからのシャーシ３０がそうであったように、例えばともに結合されて１つになって軸４４回りで回転する第１プーリ４０及び第２プーリ４２を含む複数の部品のための装着構造を提供する。第１張力要素又はケーブル６２が、第１プーリ４０に、かつ、ハブ２６上のアンカー点２４に取り付けられる。板ばね１１０の第１端は、片持ち取付具１１２でシャーシ１０５に取り付けられる。板ばね１１０の第２の自由端は、ゼロ又は１以上の移動プーリ１２０がその回りで回転する移動軸１２１を含むプーリハブ１３０に取り付けられる。１以上の固定プーリ１１５が、固定軸１１６回りで自由に回転する移動プーリ１２０に隣接してシャーシ１０５に装着される。

移動プーリ１２０及び固定プーリ１１５はともに「滑車装置」を形成し、それによって、第２張力要素又はケーブル１２４における力が、「滑車装置」内の第２張力要素１２４の巻き付きの数を増やすことによって増幅されてもよく、及び従って、板ばね１１０を撓ませるように働く張力要素の数を有意に増加させる。第２張力要素１２４の第１端は、第２プーリ４２に取り付けられ、移動プーリ１２０及び固定プーリ１１５の１以上の周りに巻き付く。第２張力要素１２４の第２端は、例えば固定軸１１６に又は移動軸１２１に複数のポイントの１つで取り付けられてもよい。図１Ｂを参照して上で説明したように、巻き付きの数は「滑車装置」の機械的利益を決定する。例えば、３つの固定プーリ１１５と２つの移動プーリ１２０とがあり、かつ、張力要素が移動軸１２１で取り付けられる場合、「滑車装置」内に第２張力要素１２４の５つの有効な巻き付きが生じ、５つの機械的利益を提供する。例えば、第２張力要素１２４における張力が、所定のポイントで、１５キログラム（１５Ｋｇ）である場合、板ばね１１０を撓ませるように働く力の総計は７５キログラム（１５×５＝７５Ｋｇ）である。

図５Ｂ及び図６Ｂは、図５Ａに示すようなシャーシ１０５の詳細である。ユーザＵが右腕ＲＡを下ろしたことに応答して、第１張力要素６２は、第１プーリ４０から巻き解かれ、それに応答して、第１プーリ４０及び第２プーリ４２が軸４４回りでともに回転する。第２プーリ４２が軸４４回りで回転すると、第２張力要素１２４が第２プーリ４２上にさらに巻き付けられる。このことが今度は、「滑車装置」内での第２張力要素１２４の巻き付きをきつくし、固定プーリ１１５のより近くに移動プーリ１２０を引き寄せ、それに応じて板ばね１１０を撓ませる。移動プーリ１２０が固定プーリ１１５のより近くに引き寄せられる距離は、第２張力要素１２４の有効な巻き付きの数によって提供される機械的利益の関数である。例えば、「滑車装置」内に第２張力要素１２４の５つの有効な巻き付きがある場合、移動プーリ１２０は、（第２プーリ４２の周りに巻き付けられる場合の）第２張力要素６６の長さの変化の約５分の１（１／５）だけ固定プーリ１１５のより近くに引き寄せられ得る。

図６Ａでは、右腕ＲＡが上げられており、板ばね１１０は相対的に撓んでおらず、移動プーリ１２０が固定プーリ１１５から切り離されている。板ばね１１０は、第１プーリ４０及び第２プーリ４２の半径及びサイズを含む部品の幾何学的形状の関数である、右腕ＲＡへの持ち上げ力を提供する。

図６Ｂでは、右腕ＲＡがほぼ円弧Ａ２に沿って下ろされた状態で示されている。板ばね１１０は、相対的に撓ませられており、固定プーリ１１５に向かって引っ張られ、移動プーリ１２０は固定プーリ１１５のより近くにある。右腕ＲＡの動きに応じて実質的に撓ませられた板ばね１１０は、経路Ｐ２にほぼ沿って、第２張力要素１２４により大きな力を付与する。しかしながら、例えば「ばねを不利な状態にする」ことによって板ばね１１０の増大した力を無効化して、及び従って、右腕ＲＡへの持ち上げ力を調節するように機能する、第１プーリ４０及び第２プーリ４２の半径及びサイズを含む部品の幾何学的形状のため、第２張力要素１２４におけるより大きな力は、右腕ＲＡ上により大きな持ち上げ力を生成することができない。通常範囲の動きを通じた腕ＲＡの動き中に右腕ＲＡに付加される所望の力修正を実現するために、部品の幾何学的形状は、必要に応じて、変更されてもよいことが理解されよう。

前述の実施形態と同様に、板ばね１１０は、様々な材料及び／又は方法を用いて構築されてもよく、例えば１以上の金属（例えば鋼鉄）、ポリマー（例えばポリアセタール）、エラストマー（例えばポリウレタン）、複合体（例えば炭素繊維構造）、及び／又は、天然材料（例えば木材又は竹）から構築されてもよい。

図７Ａ〜図９Ｂを参照すると、本明細書で説明した他の実施形態及び参照により組み込まれた出願における他の実施形態とほぼ同様に、ハーネスと、ユーザの片腕又は両腕（右腕ＲＡのみが示されている）を支持する腕支持部と、を含む適応腕支持システム２００の別の実施形態が示されている。ハーネス及び肩ブラケットが明確化のために図示されていない。図７Ａは、右腕ＲＡが上げられて、腕支持部がアームレスト８０を通じて右腕ＲＡに持ち上げ力を提供するように機能している状態の腕支持システム２００を示す斜視図である一方で、図８Ａは、右腕ＲＡが下ろされた状態を示している。

他の実施形態とは異なり、腕支持システム２００は、単一の対称の例えば円形のプーリ２３０を含んでおり、このプーリ２３０は、位置を変化させる移動軸２３４回りで回転し、それによって、対称のプーリ２３０の位置を変化させ、肩バー２２とシャーシ又はカートリッジ２１０との間の可変の相殺力を提供する。

図７Ｂ及び図９Ａは、右腕ＲＡが上げられた状態のシャーシ２１０の詳細であり、図８Ｂ及び図９Ｂは、右腕ＲＡが下ろされた状態のシャーシ２１０の詳細であり、それによって、右腕ＲＡが上げられる及び下ろされる際の補償要素の変化する構成を示している。

他の実施形態のように、肩垂直旋回軸２０は、実質的に垂直な軸回りの腕支持システム２００の腕支持部の回転を許容してもよい。肩バー２２は、肩水平旋回軸２８を含むハブ２１４に肩垂直旋回軸２０を接続し、本明細書の他の実施形態と同様に、実質的に水平な軸回りの回転を可能にする。シャーシ２１０は、肩水平旋回軸２８回りで回転し、補償要素の複数の部品のための装着構造を提供する。例えば、ばね又は他の弾性要素２２０の第１端が、取付要素２２２を介してポスト２２４でシャーシ２１０に接続する。弾性要素２２０の第２端は、フック又は他の取付要素２２６を介して張力要素又はケーブル２４０に接続する。張力要素２４０は、プーリ２３０の周りに巻き付き、アンカー点２４４でハブ２１４に取り付けられる。プーリ２３０は、シャーシ２１０におけるスロット２１２に沿って並進移動し得る移動軸２３４回りで回転し、それによって、プーリ２３０の位置と、プーリ２３０及び肩水平旋回軸２８の間の距離と、を変化させる。

カムプレート２５０は、ハブ２１４（及びその結果として肩バー２２）に固定的に接続され、かつ、カムスロット２５４を含んでおり、カムスロット２５４の内部で移動軸２３４が並進移動し得る。以下に説明するように、カムスロット２５４は、シャーシ２１０のスロット２１２内で、移動軸２３４及び従ってプーリ２３０の並進移動を決定する。従って、プーリ２３０の位置を変化させることによって、弾性要素２２０の影響、及び従って、右腕ＲＡ上への持ち上げ力が制御され得る。例えば、弾性要素２２０が、図７Ｂ及び図９Ａに示すように相対的に撓んでいない（すなわち、縮んでいる）場合、弾性要素２２０は、右腕ＲＡに持ち上げ力を付加する能力をほとんど有していない。しかしながら、プーリ２３０の位置が、肩水平旋回軸２８から相対的に遠くに同時にある場合、（アンカー点２４４でハブ２１４に取り付けられて、弾性要素２２０に力を伝達する）張力要素２４０の右腕ＲＡへの影響が増大させられる。

ユーザＵが右腕ＲＡを下ろすことに応答して、図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、カムスロット２５４によって案内される移動軸２３４が、シャーシ２１０のスロット２１２内で並進移動して、それによって、カムスロット２５４に対してプーリ２３０を並進移動させる。肩水平旋回軸２８により近い（図７Ａ、図７Ｂ及び図９Ａのプーリ２３０の位置と対照して見た場合）プーリ２３０の位置は、より短いモーメントアーム（レバー）を生じさせ、その上で、張力要素２４０（及び従って、現在では伸びていて、及び従って、張力要素２４０により大きな力を付加する弾性要素２２０）が右腕ＲＡに作用することができる。

図９Ａに示すように、右腕ＲＡが上げられ、弾性要素２２０が相対的に撓んでおらず、（カムスロット２５４によって案内された移動軸２３４上で運ばれ、シャーシ２１０のスロット２１２内で並進移動した）プーリ２３０が、距離Ｄ１だけ肩水平旋回軸２８から変位させられる。

図９Ｂでは、右腕ＲＡが、ほぼ円弧Ａ３に沿って下ろされて、弾性要素２２０が相対的に撓ませられる。カムスロット２５４によって案内された移動軸２３４は、経路Ｐ３に沿ってカムスロット２５４内で並進移動し、及び、経路Ｐ４に沿ってシャーシ２１０のスロット２１２内で並進移動する。移動軸２３４上で運ばれたプーリ２３０は、（図９Ａの）距離Ｄ１より概して小さい距離Ｄ２だけ、肩水平旋回軸２８から現在は変位させられる。肩水平旋回軸２８のより近くの（図７Ａ及び図７Ｂのプーリ２３０の位置と対照して見た場合）プーリ２３０の位置は、より短いモーメントアーム（レバー）を生じさせ、その上で、張力要素２４０（及び従って、現在では伸びていて、及び従って、張力要素２４０により大きな力を付加する弾性要素２２０）が右腕ＲＡに作用することができる（それによって、「ばねを不利な状態にする」）。

カムスロット２５４は、必要に応じて、肩水平旋回軸２７に対してプーリ２３０の位置を修正するように構成されてもよい。例えば、カムスロット２５４は、右腕ＲＡが上げられて弾性要素２２０が相対的に小さな力を付加しているとき（それによって、右腕ＲＡに作用する正味の持ち上げ力を増加させる）に肩水平旋回軸２８からのプーリ２３０の距離を最大にし、かつ、右腕ＲＡが下ろされて弾性要素２２０がより大きな力を付加している（それによって、右腕ＲＡに作用する正味の持ち上げ力を減少させる）ときに肩水平旋回軸２８からのプーリ２３０の距離を最小にするように形作られてもよい。カムスロット２５４の形状は様々な持ち上げ力プロファイルを生成し得る。所望の持ち上げプロファイルの一例は、右腕ＲＡが上げられたときに作業オーバーヘッドと調和して持ち上げ力を最大にし、右腕ＲＡが下ろされたときに、ユーザ側によって右腕ＲＡにかかっているものと調和して低いレベルに持ち上げ力を減少させるものであってもよい。別の例では、カムスロット２５４は、特定の範囲の腕の位置を通じて一定の持ち上げ力を付加するが、その範囲を上回る又は下回る持ち上げを付加しないように構成されてもよい。多くの持ち上げプロファイルは、カムスロット２５４の形状を変更することによって実現され得る。

図１０Ａ〜図１２Ｂを参照すると、適応腕支持システム３００の別の例示の実施形態が示されており、この適応腕支持システム３００は、ユーザＵによって着用されるハーネスと、１つ又は２つの腕支持部（１つがユーザＵの右腕ＲＡを支持するように示されている）と、を概して含み、腕支持部は、例えば、本明細書の他の実施形態と同様に、肩ブラケット２２と、１以上の補償要素を運ぶシャーシ３２０と、を含んでいる。図１０Ａは、右腕ＲＡが上げられて示された状態でアームレスト８０を通じて右腕ＲＡに持ち上げ力を提供するように作用する腕支持システム３００を示す斜視図である一方で、図１１Ａは、下ろされた右腕ＲＡを示している。

他の実施形態と同様に、肩垂直旋回軸２０は、実質的に垂直な軸回りで腕支持システム３００の肩ブラケット２２の回転を許容してもよい。例えば、肩バー２２は、ハブ３１０に肩垂直旋回軸２０を接続し、ハブ３１０は、実質的に水平な軸回りでシャーシ３２０の回転を可能にする肩水平旋回軸２８を含み、一方で、弾性トーション要素３５０は、右腕ＲＡに持ち上げ力を提供するように作用する。さらに、カムプレート３４０はハブ３１０に強固に取り付けられ、ハブ３１０は、移動軸３５６のための所望の曲線の経路を規定して、さらに以下に説明するように、右腕ＲＡにトーション要素３５０によって付加された力を変更するカムスロット３４２を含んでいる。

シャーシ３２０及びカバー３３０は、１以上のスロット、例えば外側スロット３３４及び内側スロット３２２（図１１Ｂに示す）を含んでもよく、当該スロット内で、移動軸３５６が、例えばカムプレート３４０のカムスロット３４２とともに並進移動して、以下に説明するように、右腕ＲＡが上げられる及び下ろされる際に移動軸３５６の位置を変更する。

図１０Ｂ及び図１１Ｂは、図１０Ａ及び図１１Ａにそれぞれ対応する詳細であり、図１２Ａ及び図１２Ｂは図１０Ｂ及び図１１Ｂの側面図をそれぞれ示しており、シャーシ３２０のカバー３３０が取り外されて補償要素の部品を示している。図１２Ａ及び図１２Ｂで最も良く見える例示の一実施形態では、弾性トーション要素３５０が、脚部３５２、３５４を有するトーションばねである。代替的に、他の弾性要素、図１３Ａ〜図１５Ｂに示すように、例えば引っ張りコイルばねが設けられてもよい。図１２Ａ及び図１２Ｂで最も良く見えるように、ばね３５０の第１又は移動脚部３５２が、移動軸３５６のローラ３６０によって拘束され、及び／又は、ローラ３６０に結合され、ばね３５０の第２又は固定脚部３５４が、ハブ２８によって拘束され及び／又はハブ２８に結合される。

腕支持システム３００の操作が図１１Ａ〜図１２Ｂに示されている。例えば、ユーザＵが右腕ＲＡを下ろしたことに応答して、図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すように、カムスロット３４４によって案内された移動軸３５６は、それとともにローラ３６０を運ぶシャーシ３２０及びカバー３３０のスロット３２２及び３３４内で並進する。肩水平旋回軸２８により近い（図１０Ｂ及び図１２Ａのローラ３６０の位置と対照して見た場合）ローラ３６０の位置は、より短いモーメントアーム（レバー）を生じさせ、その上で、弾性トーション要素３５０（現在では撓んでいて、及び従って、ローラ３６０により大きな力を付加する）が右腕ＲＡに作用することができる（それによって、「ばねを不利な状態にする」）。

図１０Ｂ及び図１２Ａでは、右腕ＲＡは上げられて示されており、弾性トーション要素３５０は相対的に撓んでおらず、（移動軸３５６上で運ばれ、及び従って、カムスロット３４４によって案内されてスロット３２２、３３４に沿って並進移動する）ローラ３６０は、距離Ｄ６だけ肩水平旋回軸２８から変位させられる。ローラ３６０は、トーション要素３５０の中心３１２から距離Ｄ５で弾性トーション要素３５０の移動脚部３５２に接触する。トーション要素３５０の固定脚部３５４はハブ３１０に静止して接触する。

図１２Ｂでは、右腕ＲＡが（ほぼ円弧Ａ４に沿って）下ろされる。弾性トーション要素３５０は、（図１２Ａの上げられた位置での撓みと比べて）より撓ませられる。移動軸３５６は、カムスロット３４４内でほぼ経路Ｐ５に沿って移動し、カムスロット３４４の案内下でシャーシ３２０及びカバー３３０のスロット３２２、３３４内で、ほぼ経路Ｐ６に沿って並進移動する。移動軸３５６上で運ばれるローラ３６０は、距離Ｄ８だけ肩水平旋回軸２８から変位させられ、トーション要素３５０の中心３１２から距離Ｄ７でトーション要素３５０の移動脚部３５２に接触する。距離Ｄ７は距離Ｄ５よりも大きいので、ローラ３６０は、上げられた位置でよりも下ろされた位置でトーション要素３５０上により大きな機械的利益を有している。距離Ｄ６は距離Ｄ８よりも大きいので、ローラ３６０は、上げられた位置のものよりも下ろされた位置でシャーシ３２０上により小さな機械的利益を有している。トーション要素３５０上へのローラ３６０のより大きな機械的利益とシャーシ３２０上へのローラ３６０のより小さな機械的利益との組み合わせは、（下ろされた位置での）トーション要素３５０の増加した捻れ力が右腕ＲＡ上への持ち上げ力を増加させることができないという結果をもたらした。

カムスロット３４４のサイズ及び／又は形状は、必要に応じて、所望の持ち上げ力プロファイルを提供するためにカムスロット３４４に沿って移動する際にローラ３６０の位置を変更するように構成されてもよい。例えば、カムスロット３４４は、右腕ＲＡが上げられて（例えば図１０Ａに示すように）、トーション要素３５０が相対的に小さな力を付加しているときに肩水平旋回軸２８からのローラ３６０の距離を最大にし、かつ、右腕ＲＡが下ろされて（例えば図１１Ａに示すように）、トーション要素３５０がより大きな力を付加しているときに肩水平旋回軸２８からのローラ３６０の距離を最小にするように形作られてもよい。

所望の持ち上げプロファイルの一例は、右腕ＲＡが上げられたときに、作業オーバーヘッドに調和して、又は、水平に完全に広げられたときに、持ち上げ力を最大にするように、かつ、右腕ＲＡが、ユーザの側によって右腕ＲＡにかかるものに調和して相対的に低いレベルに持ち上げ力を減少させるようなものであってもよい。別の例では、カムスロット３４４は、特定の範囲の腕位置を通じて一定の持ち上げ力を付加するが、その範囲を上回る又は下回る場合に力を付加しないように構成されてもよい。多くの持ち上げプロファイルが、カムスロット３４４の形状を変更することによって実現されてもよい。代替の実施形態では、システム３００は、例えばシャーシ３２０上の既定の場所でローラ３５６を固定してカムプレート３４０を省略することによって、簡略化されてもよい。このことは、多少制御可能でなくなるが、旋回軸２８からのローラ３５６の距離は、シャーシ３２０が上げられる及び下ろされる際に変化し、それによって、右腕ＲＡに付加された持ち上げ力を調節し、例えば右腕ＲＡが下ろされる際に持ち上げ力を減少させる。

図１３Ａ〜図１５Ｂを参照すると、適応腕支持システム４００のさらに別の例示の実施形態が示されている。図１３Ａは、腕支持部及び右腕ＲＡが上げられた状態で、ユーザＵの右腕ＲＡにアームレスト８０を通じて持ち上げ力を提供するように作用する腕支持システム４００の斜視図である一方で、図１４Ａは、腕支持システム４００及び右腕ＲＡが下ろされた状態を示している。概して、システム４００は、ユーザＵによって着用されるハーネス（図示せず）と、ユーザＵの右腕ＲＡを支持する腕支持部と、を含み、腕支持部は、本明細書の他の実施形態と同様に、ハーネスに旋回可能に結合された肩ブラケット２２と、肩ブラケット２２に旋回可能に結合されて、１以上の補償要素を運ぶシャーシ３２０と、を含んでいる。

図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ａ及び図１５Ｂは、（図示しないカバーが取り外された状態の）シャーシ４２０によって運ばれる補償要素、例えば、ばね又は他の弾性部材４６０、曲線形状軌道４３０、軌道４３０上を移動するように構成されたキャリッジ４４０の部品を示す詳細である。他の実施形態と同様に、肩垂直旋回軸２０は、実質的に垂直な軸回りで腕支持システム４００の回転を許容し、肩バー２２は、肩水平旋回軸２８を含むハブ４１０に肩垂直旋回軸２０を接続し、実質的に水平な軸回りの回転を可能にする。シャーシ４２０は、肩水平旋回軸２８回りで回転し、肩水平旋回軸２８回りでシャーシ４２０とともに回転する形状軌道４３０のための装着構造を提供する。

キャリッジ４４０は、形状軌道４３０を辿る複数のローラ４４６のための装着具を提供し、必要に応じて、キャリッジ４４０が形状軌道４３０に沿って並進移動することを許容する。さらに、キャリッジ４４０は、弾性要素４６０の一端のための１以上の装着特徴、例えば、装着アーム４５０及び装着タブ４５４を含む。装着タブ４５４は、例えば、フック又は他の取付要素４６２を装着タブ４５４に結合することによって、弾性要素４６０の第１端のための取付点を提供する。弾性要素４６０の第２端は、例えば、フック又は他の取付要素４６８をハブ４１０上の取付点４１４に結合することによって、ハブ４１０に結合される。

図１３Ｂ及び図１４Ｂは、それぞれ図１３Ａ及び図１４Ａに対応する詳細であり、図１５Ａ及び図１５Ｂはそれぞれ図１３Ｂ及び図１４Ｂの側面図を示している。図１３Ｂ及び図１５Ａに示すように、腕支持部及びユーザＵの右腕ＲＡは上げられた状態で示されており、キャリッジ４４０は、形状軌道４３０の外側端４３０ａに向かって配置される。図１５Ａは、相対的に伸びていない弾性要素４６０を示しており、及び従って、キャリッジ４４０に相対的に小さな力しか付加しない。しかしながら、キャリッジ４４０は、弾性要素４６０が肩水平旋回軸２８から距離Ｄ９で作用するように軌道４３０の外側端４３０ａに向かって配置されており、及び従って、弾性要素４６０は、右腕ＲＡに適切な持ち上げ力を提供することができる。

図１５Ｂは、ほぼ円弧Ａ５に沿って下ろされたユーザＵの右腕ＲＡを示している。弾性要素４６０は相対的に伸ばされ、及び従って、キャリッジ４４０に相対的に大きな力を付加する。ユーザＵが右腕ＲＡを下ろしたことに応答して、キャリッジ４４０は、ほぼ円弧Ａ６に沿って形状軌道４３０に沿って同時に移動し、軌道４３０の内側端４３０ｂのより近くまで、及び従って、肩水平旋回軸２８のより近くまで移動する。同時に、弾性要素４６０が伸びて、肩水平旋回軸２８から距離Ｄ１０で作用し、装着タブ４５４とハブ４１０上の取付点４１４により力を作用させる。Ｄ９はＤ１０よりも大きいため、伸びた弾性要素４６０は、より小さな機械的利益で作用し、及び従って、右腕ＲＡに過度の持ち上げ力を提供しない（再びそれによって、「ばねを不利な状態にする」）。形状軌道４３０の形状及び／又は位置は、前述したカムスロット３４４と同様に、上に及び下に移動する際に右腕ＲＡに所望のプロファイルの持ち上げ力を提供するように、必要に応じて、修正されてもよい。

図１６Ａ〜図１８Ｂを参照すると、適応腕支持システム５００のさらに別の例示の実施形態が示されており、この適応腕支持システム５００は、右腕ＲＡが上げられる及び下げられる際に、アームレスト８０を通じてユーザＵの右腕ＲＡに持ち上げ力を提供するように作用する。図１６Ａでは、腕支持システム５００及び右腕ＲＡが上げられて示されている一方で、図１７Ａでは、腕支持システム及び右腕ＲＡは下ろされて示されている。概して、システム５００は、ユーザＵによって着用されるハーネス（図示せず）と、ユーザＵの片腕又は両腕を支持する腕支持部と、を含み、腕支持部は、本明細書の他の実施形態と同様に、ハーネスに旋回可能に結合された肩ブラケット２２と、肩ブラケット２２に旋回可能に結合されて、１以上の補償要素を運ぶシャーシ５１０と、を含む。

前述の実施形態とは異なり、腕支持部５００は、例えばケーブル５６６等の張力要素の取付点の場所を変化させて右腕ＲＡへの持ち上げ力を調節するために、対称の例えば円形の１対のプーリ５３０、５３６と、曲線形状軌道５４４と、キャリッジ５４８と、を採用する。例えばフレーム、肩中心ジンバル及びハーネス等の他の上で開示した部品は明確化のために図示されていない。例えば、他の実施形態と同様に、肩垂直旋回軸２０が、実質的に垂直な軸回りで腕支持システム５００の回転を許容してもよく、肩バー２２がハブ５２０に肩垂直旋回軸２０を接続し、ハブ５２０は、肩水平旋回軸２８を含み、実質的に水平な軸回りでの回転を可能にする。

肩水平旋回軸２８回りで回転するシャーシ５１０は複数の部品のための装着構造を提供する。例えば、引っ張りコイルばね又は他の弾性要素５６０が、シャーシ５１０とハブ５２０との間に結合されて右ＲＡに所望の持ち上げ力を付加する。図示するように、弾性要素５６０の第１端は、ポスト５１４で、例えばフック又は他の取付要素５６２を介してシャーシ５１０に接続される。弾性要素５６０の第２端は、例えばフック又は他の取付要素５６４を介して張力要素６４４に接続する。肩水平旋回軸２８回りで回転するシャーシ５１０は、（肩水平旋回軸２８回りでそれとともに回転する）形状軌道５４４のための装着構造を提供する。

キャリッジ５４８は、形状軌道５４４を辿る複数のローラ５５０のための装着構造を提供し、必要に応じて形状軌道５４４に沿ってキャリッジ５４８が並進移動することを許容する。第１プーリ５３０は、肩水平旋回軸２８とほぼ同心でハブ５２０内に装着され、第２プーリ５３６は、軸５３８でハブ５２０内に装着される。張力要素５６０は、第１プーリ５３８の周りに少なくとも部分的に巻き付き、第２プーリ５３６はアンカー点５５２でキャリッジ５４８に取り付けられる。

図１８Ａは、弾性要素５６０が相対的に伸びておらず、及び従って、張力要素５６６に及び従ってキャリッジ５４８の取付点５３８に、相対的に小さな力を付与する。しかしながら、キャリッジ５４８は、弾性要素５６６が肩水平旋回軸２８から距離Ｄ１１で作用するように形状軌道５４４の外側端５４４ａに向かって配置され、及び従って、弾性要素５６６は、右腕ＲＡに適切な持ち上げ力を提供することができる。

図１７Ｂ及び図１８Ｂで最も良く見えるように、ユーザＵが右腕ＲＡを下ろしたことに応答して、キャリッジ５４８は形状軌道５４４に沿って移動し、肩水平旋回軸２８の近くに移動する一方で、弾性要素５６０が同時に伸び、トーション要素５６０により力を作用させる。図１８Ｂは、ユーザの右腕ＲＡがほぼ円弧Ａ７に沿って下ろされた状態を示している。弾性要素５６６が相対的に伸び、及び従って、張力要素５６６に及び従ってキャリッジ５４８の取付点５３８に、相対的に大きな力を付加する。キャリッジ５４８は、形状軌道５４４の内側端５４４ｂに向かって、ほぼ円弧Ａ８に沿って、形状軌道５４４に沿って同時に移動し、弾性要素５６６は、肩水平旋回軸２８から距離Ｄ１２で作用する。Ｄ１１はＤ１２よりも大きく、伸びた弾性要素５６６はより小さな機械的利益で作用し、及び従って、右腕ＲＡに過度の持ち上げ力を提供することはない（再びそれによって「ばねを不利な状態にする」）。形状軌道４３０の形状及び／又は位置は、右腕ＲＡへの所望のプロファイルの持ち上げ力を実現するために、必要に応じて、修正されることが可能である。

本明細書の任意の実施形態とともに示された要素又は部品が、特定の実施形態のための単なる例示であり、本明細書で開示された他の実施形態に又は他の実施形態と組み合わせて用いられてもよいことが理解されよう。

本発明は、様々な変更及び代替の形状を受け入れることが可能であり、その特定の例が、図面に示されており、かつ、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、本発明は、開示された特定の形状や方法に限定されるものではないが、反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に属するすべての変形例、均等物及び代替例をカバーすることが理解されるべきである。

Claims

ユーザの腕を支持するシステムであって、
ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
前記ハーネスに結合されて、前記ユーザの腕を支持するように構成された腕支持部であって、前記腕の動きに適合する一方で、前記ユーザの腕の動きを実質的に邪魔しないで前記動きに追従するように構成された腕支持部と、
前記腕支持部に結合されて、前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、前記腕支持部の向きに基づいて前記相殺力を変化させる力プロファイルを提供する１以上の補償要素と、を備えるシステム。
前記腕支持部は、前記ハーネスに旋回可能に結合された肩ブラケットと、腕ブラケットであって、前記腕ブラケットが前記ハーネスに対して複数の軸回りで旋回可能であるように前記肩ブラケットに旋回可能に結合されたアームレストを含む腕ブラケットと、を備える、請求項１に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記腕ブラケットに装着された１以上の要素を備える、請求項２に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記腕ブラケットに装着された弾性要素を備える、請求項２に記載のシステム。
前記弾性要素は板ばねである、請求項４に記載のシステム。
前記腕支持部は、
第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、
第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸に対してほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるように前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメントと、を備える、請求項１に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメントに装着された板ばねである、請求項６に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメントに装着されたプーリと、前記プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられたケーブルであって、前記板ばねに結合された第１端と、前記弾性部材からの力の少なくとも一部が前記第２腕支持セグメントに付加されて前記相殺力を生成するように前記第１腕支持セグメントに結合された第２と、を含むケーブルと、をさらに備える、請求項７に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメント上のシャーシ内にスライド可能に装着されたプーリと、前記プーリの周りに部分的に巻き付けられたケーブルと、をさらに備え、前記ケーブルは、前記弾性要素に結合された第１端と、前記弾性部材からの力の少なくとも一部が前記第２腕支持セグメントに付加されて前記相殺力を生成するように前記第１腕支持セグメントに結合された第２と、を含む、請求項６に記載のシステム。
１以上のタスク中にユーザの腕を支持する方法であって、
前記ユーザにハーネスを配置するステップであって、前記ハーネスは、前記ハーネスに対して移動可能であってアームレストを含む腕支持部を備える、ステップと、
前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに連続的に追従するように、前記腕支持部を用いて前記ユーザの腕の一部を支持するステップと、
前記ユーザの腕の動きを包含する１以上のタスクを実行するステップであって、前記腕支持部は、前記ユーザが動く際に前記動きを実質的に邪魔しないで前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、前記腕支持部の向きに基づいて前記相殺力を変化させる力プロファイルを提供する１以上の補償要素を備える、ステップと、を含む方法。
ユーザの腕を支持するシステムであって、
ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するために前記第２腕支持セグメントのシャーシによって支えられた１以上の補償要素であって、
前記シャーシに装着された第１固定端と、第２自由端と、を含む板ばねと、
前記板ばねの前記第２自由端に隣接して前記シャーシに回転可能に装着された１以上のシャーシプーリと、
第１及び第２結合プーリがともに回転するように前記シャーシに回転可能に装着された第１及び第２結合プーリと、
前記１以上のシャーシプーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた第１張力要素であって、前記板ばねの前記第２自由端に結合された第１端と、前記第１結合プーリに結合された第２端と、を含む第１張力要素と、
前記第２結合プーリに結合された第１端と、前記ハブに結合された第２端と、を含む第２張力要素であって、前記１以上の補償要素は、前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺する相殺力を前記ハブに提供するように構成される、第２張力要素と、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
前記１以上のシャーシプーリは複数のシャーシプーリを備え、前記第１張力要素は、前記複数のシャーシプーリの各々の周りに少なくとも部分的に巻き付けられて、前記第２自由端が前記第１張力要素に対して撓ませられるときに前記板ばねによって付加された張力を増幅させる、請求項１１に記載のシステム。
前記第１及び第２結合プーリの少なくとも１つは、前記第１張力要素からの増幅された前記張力が、前記第２軸回りの前記第２腕支持セグメントの角度位置に基づいて修正されて、前記ハブに可変の相殺力を付加するような非円形輪郭を有している、請求項１２に記載のシステム。
前記第１結合プーリは非円形輪郭を有しており、前記第１張力要素は前記非円形輪郭の周りに少なくとも部分的に巻き付けられている、請求項１３に記載のシステム。
前記第２結合プーリは非円形輪郭を有しており、前記第２張力要素は前記非円形輪郭の周りに少なくとも部分的に巻き付けられている、請求項１３又は１４に記載のシステム。
前記前記板ばねの第２自由端に回転可能に装着された複数のばねプーリをさらに備え、前記第１張力要素は、前記ばねプーリ及び前記シャーシプーリの周りで前記ばねプーリと前記シャーシプーリとの間に少なくとも部分的に巻き付けられて滑車装置を提供する、請求項１２に記載のシステム。
前記シャーシは前記第２腕支持セグメントの腕ブラケットに沿って装着され、前記板ばねは、前記板ばねが低ポテンシャルエネルギー状態で前記腕ブラケットに実質的に平行に延在するように前記シャーシに装着される、請求項１１に記載のシステム。
前記シャーシは前記第２腕支持セグメントの腕ブラケットに沿って装着され、前記板ばねは、前記板ばねが低ポテンシャルエネルギー状態の湾曲形状を有するように前記シャーシに装着される、請求項１１に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメントが、前記第２軸回りで水平位置より上方に上げられたときに相対的に高い相殺力を付加し、前記第２腕支持セグメントが前記水平位置より下に下ろされたときに相対的に低い相殺力を付加するように構成される、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
前記第１及び第２結合プーリは、前記第２腕支持セグメントが上げられる際に、前記ハブに付加される前記相殺力を減少させ、前記第２腕支持セグメントが既定の動作範囲内に下ろされる際に前記相殺力を増加させるように構成される、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
ユーザの腕を支持するシステムであって、
ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素であって、前記１以上の補償要素は、
前記ハブに固定的に結合されて、曲線の軌道を含むカムプレートと、
前記シャーシのシャーシスロット内にスライド可能に装着された移動軸であって、前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下ろされる際に前記移動軸が前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で移動するように、前記カムプレートの前記軌道内にスライド可能に配置される移動軸と、
第１固定端と、前記相殺力が、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少するように、前記移動軸に結合された第２端と、を含むばねと、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
前記ばねは、前記シャーシに装着された前記第１固定端を有する引っ張りコイルばねであり、前記システムは、
前記移動軸に回転可能に装着されたプーリと、
前記プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられたトーション要素であって、前記ばねの前記第２端に結合された第１端と、前記ハブに結合された第２端と、を含み、前記第２腕支持セグメントが下ろされる際、前記プーリは、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動して、前記トーション要素によって付加された前記相殺力を低減し、かつ、前記第２腕支持セグメントが上げられる際、前記プーリは、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動して、前記トーション要素によって付加された前記相殺力を増加させる、トーション要素と、をさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
前記ばねは、前記ハブに装着された前記第１固定端を有するトーションばねであり、前記ばねの前記第２端は、前記移動軸が前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に前記相殺力が低減され、前記移動軸が前記第２軸から離れるように移動する際に前記相殺力が増加させられるように、前記移動軸に結合される、請求項２１に記載のシステム。
ユーザの腕を支持するシステムであって、
ユーザの身体に着用されるように構成されたハーネスと、
第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加するための１以上の補償要素であって、
前記第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、
前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下ろされる際に前記移動軸が前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で移動するように前記軌道上で運ばれるキャリッジと、
前記ハブに結合された第１端と、前記キャリッジが前記軌道に沿って移動する際に前記相殺力が変化するように前記キャリッジに結合された第２端と、を含むばねと、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
前記相殺力は、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少する、請求項２４に記載のシステム。
ユーザの腕を支持するシステムであって、
ユーザの身体に装着されるように構成されたハーネスと、
第１腕支持セグメントであって、前記第１腕支持セグメントが前記ハーネスに対して第１垂直軸回りで実質的に水平に回転可能であるように前記第１垂直軸回りで前記ハーネスに旋回可能に結合された第１腕支持セグメントと、第２腕支持セグメントであって、前記第２腕支持セグメントが、前記第１垂直軸にほぼ直交する第２軸回りで回転可能であるようにハブで前記第１腕支持セグメントに旋回可能に結合された第２腕支持セグメント、を備える腕支持部と、
前記ユーザが動いて前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに追従する際に前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加する１以上の補償要素であって、
前記第２軸で前記ハブに回転可能に装着された第１プーリと、
前記第２軸からずれて前記ハブに回転可能に装着された第２プーリと、
前記第２腕支持セグメントに装着された曲線の軌道と、
前記第２腕支持セグメントが上げられる及び下げられる際に前記軌道に沿って前記シャーシスロット内で前記移動軸が移動するように前記軌道上で運ばれるキャリッジと、
前記第２腕支持セグメントに結合された第１固定端と、第２移動可能端と、を含むばねと、
前記ばねの前記第２移動可能端と前記キャリッジとの間で結合された張力要素であって、前記キャリッジが前記軌道に沿って移動する際に前記相殺力が変化するように前記第１及び第２プーリの周りに少なくとも部分的に巻き付けられた張力要素と、を備える１以上の補償要素と、を備えるシステム。
前記相殺力は、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸から離れるように移動する際に増加し、前記キャリッジが前記軌道に沿って前記第２軸に向かって移動する際に減少する、請求項２６に記載のシステム。
前記曲線の軌道は、前記軌道の第２端よりも前記第２軸から遠くに配置された第１端を含み、前記キャリッジは、前記第２腕支持セグメントが上げられる際に前記第１端に向かって移動し、前記第２腕支持セグメントが下ろされる際に前記第２端に向かって移動する、請求項２４又は２６に記載のシステム。
前記１以上の補償要素は、前記第２腕支持セグメントが前記第２軸回りの水平位置より上方に上げられたときに相対的に高い相殺力を付加し、前記第２腕支持セグメントが前記水平位置より下方に下ろされたときに相対的に低い相殺力を付加するように構成される、請求項２１〜２８のいずれか１項に記載のシステム。
前記第１及び第２結合プーリは、前記第２腕支持セグメントが上げられる際に、前記ハブに付加される前記相殺力を減少させ、前記第２腕支持セグメントが既定の動作範囲内に下ろされる際に前記相殺力を増加させるように構成される、請求項２８又は２９に記載のシステム。
１以上のタスク中にユーザの腕を支持する方法であって、
ユーザにハーネスを配置するステップであって、前記ハーネスは、当該ハーネスに対して移動可能であって、アームレストを含む腕支持部を備え、前記腕支持部は、請求項２１〜２９のいずれか１項に記載の１以上の補償要素を含む、配置するステップと、
前記腕支持部が前記ユーザの腕の動きに連続的に追従するように前記腕支持部を用いて前記ユーザの腕の一部を支持するステップと、
前記ユーザの腕の動きを包含する１以上のタスクを実行するステップであって、前記１以上の補償要素が、前記ユーザが動く際に前記動きを実質的に邪魔しないで、前記腕に作用する重力を少なくとも部分的に相殺するための相殺力を付加し、前記１以上の補償要素は、前記腕支持部の向きに基づいて前記相殺力を変化させる力プロファイルを提供する、実行するステップと、を含む方法。