JP2018521750A - 外骨格を効率的に着脱するための機構 - Google Patents

Abstract

この発明の手動装置は、外骨格残部本体から外骨格脚部を迅速に装着し、取り外せるようにする。この装置は、外骨格残部本体に結合されたハウジングによって形成された空洞と、外骨格残部本体に結合され、ラッチ機能を有するラッチと、そこから延びる突起要素を含み、外骨格脚部に結合されたクリップ本体と、クリップ本体上のクリップベースに回転可能に結合されたハンドルと、ハンドルに回転可能に連結されたフックとを有する。フックがラッチ機構に係合され、ハンドルが第１のラッチ解除位置から第２のラッチ位置に回転されると、突起要素は空洞内へと移動する。【選択図】図１

Description

この発明は、医療用外骨格の技術に関する。より具体的には、この発明は、医療用外骨格の改善された着用および取り外しを可能にする機構を記載する。

医療用外骨格は、しばしば、外骨格脚部（ユーザの脚部を支持するもの）と、外骨格のその他の部分（ユーザの上半身を支持するもの）の２つの部分に分割される。外骨格の脚部と外骨格の他の部分とが結合する位置は、胴体−脚部の境界面と呼ばれる。外骨格が胴体−脚部の境界面で分離できない場合、着脱プロセスは非常に困難であり、他人の支援が必要な場合がある。しかしながら、外骨格がモジュール式であり、このため、胴体−脚部の境界面で分離することができる場合、着脱のプロセスを外骨格ユーザが単独で容易に実施できることがわかっている。

モジュール式の医療用外骨格の例は、米国特許第７，１９０，１４１Ｂ２号明細書および第９，１０１，４５１Ｂ２号明細書、および米国特許出願公開第２０１５／０３５１９９５Ａ１号明細書を含む。上述の３つの例はすべて、構成要素に分離され、多数の実施例（すなわち、モジュール式）で構成され得る外骨格の概念を明示的に検討している。しかし、米国特許第７，１９０，１４１号明細書および第９，１０１，４５１号明細書は、上記モジュール式外骨格の構成要素を結合および分離するために必要な実際の装置について詳しくは触れていない。米国特許出願公開第２０１５／０３５１９９５号明細書は、モジュール式外骨格の様々な構成要素が、ユーザによって「オンザフライ」で結合および分離され得ることを述べている。しかしながら、'９９５刊行物は、そのような結合／分離装置の構造についての詳細をほとんど提供せず、単に接続インターフェースが存在し、「単純なボルト結合によって構成されている」ことについて簡単に触れている。したがって、前述の特許文献は、モジュール式外骨格の一般的な要望を教示しているが、モジュール式外骨格のコンポーネントを機械的に結合および分離するのに必要な基盤を教示していない。

米国特許第７，１９０，１４１号 米国特許第９，１０１，４５１号 米国特許出願公開第２０１５／０３５１９９５号

実施例では、手動装置が、外骨格脚部の外骨格の残りの本体からの迅速な結合および分離を実現する。手動装置は、外骨格の残りの本体に結合されたハウジングによって画定される空洞と；上記外骨格の残りの本体に結合され、ラッチ機能を有するラッチと；上記外骨格脚部に結合された突起要素を有するクリップ本体と；クリップ本体上のクリップベースに回転可能に結合されたハンドルと；上記ハンドルに回転可能に連結されたフックとを有する。フックがラッチ機構に係合され、ハンドルが第１のラッチ解除位置から第２のラッチ位置に回転されると、突起要素は空洞内を移動する。

分離された位置にある医療用外骨格の実施例である。 分離された位置にある医療用外骨格の手動結合・分離装置の拡大図である。 結合された位置にある医療用外骨格の実施例である。 医療用外骨格の手動結合・分離装置の分解図である。 取り外し中の医療用外骨格の手動結合・分離装置の分離図である。 医療用外骨格のための手動結合・分離装置のハンドル、フック、ラッチ、およびベースの側面図である。 図５に示すハンドル、フック、ラッチ、およびベースを分離された位置で示す等角図である。 図５に示すハンドル、フック、ラッチ、およびベースを結合した位置で示す等角図である。 結合位置に示される、医療用外骨格の手動結合・分離装置の係合インターフェースの側面プロファイルである。 分離位置で示される、図９に示されている係合インターフェースの側面プロファイルである。

実施例の説明

図１は、１０４で示される、外骨格残部本体から、外骨格脚部１０２を迅速に結合および分離するための手動装置１０１を示している。外骨格脚部１０２および外骨格残部本体１０４は全体の外骨格１００を構成する。図１に示すように、前置の外骨格１００がユーザ１０６によって装着される。

図２は、図１で述べられた装置１０１の拡大図を示す。図２に示すように、装置１０１は、図２に示すように、外骨格残部本体１０４に結合されたハウジング１０９によって形成される空洞１０８を備える。当業者であれば、ハウジング１０９は、外骨格１００の別の要素に結合された、または予め定義された機能を既に果たしている外骨格１００の別の構成要素の一部として製造された、それ自体の独立した構成要素であり得ることを認識するであろう。この発明のいくつかの実施例では、ラッチ１１０は、ハウジング１０９から延びるラッチ機構１１２（例えば、フランジ）を備える。同様に、当業者であれば、ラッチ１１０は、外骨格１００の別の要素に結合された、または予め定義された機能を既に果たしている外骨格１００の別の構成要素の一部として製造された、それ自身の独立した構成要素であってもよい。空洞１０８およびラッチ１１０に加えて、外骨格残部本体１０４は、骨盤支持部１１４（図１に示される）およびヒップアクチュエータ１１６からも構成される。

図２は、また、外骨格脚部１０２（図１に示す）に結合された装置１０１のクリップ本体１１７を示す。この発明のいくつかの実施例では、クリップ本体１１７が外骨格脚部１０２上に形成されている。当業者であれば、クリップ本体１１７が、外骨格１００の別の要素に結合された、それ自体独立した部品、または、予め定められた機能をすでに果たしている外骨格１００の別の構成要素の一部として製造されたて良いことを理解するであろう。クリップ本体１１７は、その一端から延在する突起要素１１８と、第１の端部１２２からクリップ本体１１７に取り付けられたクリップベース１２１に回転可能に結合されたハンドル１２０とを含む。クリップ本体１１７は、ハンドル１２０の中間部分１２３でハンドル１２０に回転可能に結合するフック１２４を有する。

図１は、また、外骨格脚部１０２が膝ジョイント１２６、大腿部ブレース１２８、脛部ブレース１３０、側方大腿部支持バー１３２、および脛部側方支持バー１３４をどのように含むかを示す。図１において、外骨格脚部１０２および外骨格残部本体１０４はまだ結合されていない。そして、図１は、外骨格１００の着用プロセスの間のユーザ１０６の実現可能な配位を示す。この構成では、ユーザ１０６は、外骨格脚部１０２と外骨格残部本体１０４とを個別に着用したが、外骨格脚部１０２および外骨格残部本体１０４は一体に結合されていない。外骨格１００を完全に着用するために、ユーザ１０６は、外骨格脚部１０２と外骨格残部本体１０４とを一体に連結しなければならない。これは、以下のようにして実現される。すなわち、フック１２４がラッチ機構１１２上に載置され（すなわち、フック１２４がラッチ機構１１２に係合するとき）、突起要素１１８が空洞１０８内に挿入され、ハンドル１２０がユーザ１０６によって押し下げられてハンドル１２０を第１の非ラッチ一から第２のラッチ一まで回転させ、これによって、フック１２４をラッチ機構１１２に係合させ、クリップ本体１１７をハウジング１０９に向けて引っ張り、突起要素１１８が空洞１０８の中に移動して空洞１０８内に保持されるようになす。

図３は、外骨格１００の実施例を示しており、ここでは、外骨格脚部１０２と外骨格残部本体１０４とは、一緒に結合されている。図３において、突起要素１１８は空洞１０８の中にしっかりと入っている。この構成では、ユーザ１０６は着用プロセスを完了し、起立して歩くことができる。手動装置１０１は、突起要素１１８と空洞１０８との結合を可能にするものである。

図４は、手動装置１０１'の分解図を示す。手動装置１０１'は空洞１０８を形成するハウジング１０９を含み、これは、外骨格残部本体１０４（図１に示す）上のヒップアクチュエータ１１６の拡張部である。さらに、手動装置１０１は、外骨格脚部１０２上の大腿部ブレース１２８の形態をした、クリップ本体１１７を含む。クリップ本体１１７はその一端から延びる突起要素１１８を含み、これは大腿部ブレース１２８の拡張部である。手動装置１０１は、外骨格脚部１０２と外骨格残部本体１０４との結合および分離中に、ユーザ１０６に重要な機械的便宜を実現する。

図４に示すように、手動装置１０１'は、第１の端部１２２からクリップ本体１１７に取り付けられるように構成されたクリップベース１２１に、回転可能に連結されたハンドル１２０を有する、３バー機構である。装置１０１'は、さらに、フック１２４（第３のリンク）を有し、これがハンドル１２０の中央部分１２３においてハンドル１２０に回転可能に結合される。装置１０１は、さらに、ラッチ１１０を有し、これが外骨格残部本体１０４に結合される。ラッチ１１０は、ラッチ機構１１２（図５に示す）を含む。ユーザ１０６が突起要素１１８を空洞１０８に引き込もうとするとき、手動装置１０１を利用して突起要素１１８を空洞１０８内に容易に引き込むのを支援することができる。手動装置１０１を有効にするために、ラッチ１１０は、ハウジング１０９の穴１３６を通って延びるファスナ（図示せず）を介して外骨格残部本体１０４上のハウジング１０９に固定される。さらに、第１の端部１２２が、外骨格脚部１０２上のクリップ本体１１７に、当該クリップ本体１１７の穴１３８を通じて伸びるファスナ（図示しない）を介して固定される。ユーザ１０６がラッチ１１０のラッチ機構１１２上にフック１２４を配置すると、手動装置１０１を使用して、適切な力をハンドル（図示せず）に加えることによって突起要素１１８を空洞１０８内に容易に引き込むことができる。これが行われると、手動装置１０１のオーバーセンター設計によって、突起要素１１８および空洞１０８が拘束され、その相対運動が起こらないようにし、突起要素１１８が空洞１０８内にとどまるようにすることができる。

図４は、また、カバープレート１４０が外骨格残部本体１０４に固定されて空洞１０８の内側を囲む様子を示している。カバープレート１４０は、手動装置１０１を１つの自由度に制限する（突起要素１１８が空洞１０８内をスライドして出入りする）。カバープレート１４０がなければ、突起要素１１８は空洞１０８から容易に外れる可能性がある。カバープレート１４０は、ファスナ（図示せず）を介して外骨格残部本体１０４に固定される。最後に、ストッパ１４２が、外骨格残部本体１０４上の穴１４４に固定される。ストッパ１４２は、突起要素１１８を空洞１０８から取り外すときに、フック１２４が押し付けられるためのハードストッパとして機能する。ストッパ１４２の目的については、図５において、より明瞭に説明する。

図５は、手動装置１０１'のみを示し、外骨格１００を含む他の構成要素を除外している。図５は、外骨格１００の装着および取り外しプロセス中のストッパ１４２の目的をより良く示すために提供されている。取り外し時に、ユーザ１０６は、突起要素１１８を空洞１０８から取り外すことによって、外骨格残部本体１０４を外骨格脚部１０２から分離しようと試みる。手動装置１０１'は、ストッパ１４２なしで、着用プロセスを支援するために重要な機械的便益を実現するけれども、手動装置１０１'は、取り外しプロセス中に機械的便益を実現しない。図５は、ユーザ１０６が外骨格１００を取り外そうとしている状況を模倣している。手動装置１０１'のフック１２４が手動装置１０１'のラッチ１１０から分離していることが示されている。ここで、手動装置１０１'のフック１２４がストッパ１４２に押し付けられている。ストッパ１４２が外骨格残部本体１０４に固定されているので、ストッパ１４２は、取り外しプロセス中に、フック１２４のハードストッパとして働く。したがって、ハンドル１２０において矢印１４６の方向に力を加えることによって、ユーザ１０２は、突起要素１１８（雄ピース）およびハウジング１０９（雌ピース）を分離しながら、機械的便益を達成することができる。この機械的便益は重要な特性であり、なぜならば、しばしば摩擦によって雄部材１１８と雌部材１０９を分離することが困難になるからである。ラッチ１２４のハードストッパとして作用するストッパ１４２がなければ、取り外す中に、この機械的便益は達成できない。

明確にするために、図６、７、および８は、手動装置１０１'の異なる図を示す。図７および図８は、それぞれ、結合された構成および分離された構成の手動装置１０１'の等角図である。図６は、手動装置１０１'の側面図を示し、矢印１４６および１４８も示す。これらの矢印は、手動装置１０１'のハンドル１２０に力を加えることができる方向を示すように設計されている。十分な力が矢印１４８の方向に加えられると、手動装置１０１'は、外骨格脚部１０２の突起要素１１８を外骨格残部本体１０４の空洞１０８内に引っ張る。したがって、矢印１４８の方向の力は外骨格１００を着用するときに有用である。十分な力が矢印１４６の方向に加えられると、手動装置１０１'は、外骨格脚部１０２の突起要素１１８を外骨格残部本体１０４の空洞１０８から引き出す（前述のようにストッパ１４２を使用して）。したがって、矢印１４６の方向の力は、取り外しの間に有用である。要約すれば、ユーザ１０６は、ハンドル１２０を自らの方向に（すなわちその脚部の外側表面に向けて）矢印１４８に沿って押し、突起要素１１８を空洞１０８に挿入する。さらに、ユーザ１０６は、ハンドル１２０を自らから離れる方向に（すなわちその脚部の外側表面から離れる方向に）矢印１４６に沿って押し、突起要素１１８を空洞１０８から取り外す。

図９および図１０は、突起要素１１８と空洞１０８との嵌合インターフェースの側面図を示す。図９は、突起要素１１８が空洞１０８の内部に完全に挿入されたときの結合位置を示す。図１０は、分離位置を示し、このとき、突起要素１１８は完全に空洞１０８の外側にある。この実施例では、手動装置１０１の嵌合インターフェースはくさび形状を利用する。この設計の目的は、突起要素１１８が空洞１０８内に完全に挿入されたときに、突起要素１１８と空洞１０８との間に相対運動が生じないようにすることである。突起要素１１８と空洞１０８との間の相対運動は、歩行時、ヒップアクチュエータ１１６および外骨格脚部１０２の間のトルクの伝達が不十分になることに起因する。角度１５０（空洞１０８の輪郭角度）および角度１５２（突起要素１１８の輪郭角度）を同等にすることによって、歩行中に突起要素１１８と空洞１０８との間に有意な面接触が生じる。この面接触は、様々な負荷からの圧力を分散するのに役立ち、局所的な降伏を防止するのに役立つ。角度１５０と角度１５２が等しくない場合、負荷圧力は分散していないため、歩行中に局所的な降伏を引き起こす可能性がある。

１００ 外骨格
１０１ 手動装置
１０２ 外骨格脚部
１０４ 外骨格残部本体
１０６ ユーザ
１０８ 空洞
１０９ ハウジング
１０９ 雌部材
１１０ ラッチ
１１２ ラッチ機構
１１４ 骨盤支持部
１１６ ヒップアクチュエータ
１１７ クリップ本体
１１８ 突起要素
１２０ ハンドル
１２１ クリップベース
１２４ フック
１２６ 膝ジョイント
１２８ 大腿部ブレース
１３０ 脛部ブレース
１３２ 側方大腿部支持バー
１３４ 脛部側方支持バー
１４０ カバープレート
１４２ ストッパ

Claims (18)

1. 外骨格脚部を外骨格の残部本体から迅速に取付け、取り外すための手動装置において、
   上記外骨格の上記残部本体に結合されたハウジングにより形成された空洞と、
   上記外骨格の上記残部本体に結合され、ラッチ機構を有するラッチと、
   上記外骨格脚部に結合されたクリップ本体であって、当該クリップ本体の端部から延びる突起要素を含む、上記クリップ本体と、
   上記クリップ本体上のクリップベースと回転可能に結合されたハンドルと、
   上記ハンドルに回転可能に結合されたフックとを有し、
   上記フックが上記ラッチ機構と係合し、かつ上記ハンドルが第１のラッチ解除位置から第２のラッチ位置まで回転されられたとき、上記突起要素が上記空洞内へと移動することを特徴とする手動装置。
2. 上記手動装置は、上記外骨格のユーザによる、片手での上記外骨格脚部の上記外骨格の上記残部本体への連結を可能にする請求項１記載の手動装置。
3. ユーザが上記ハンドルを当該ユーザの脚部の外側表面に向けて押して上記突起要素を上記空洞に挿入するように、上記ハンドルを構成する請求項１記載の手動装置。
4. ユーザが上記ハンドルを当該ユーザの脚部の外側表面から遠ざかる方向に押して上記突起要素を上記空洞から取り外すように、上記ハンドルを構成する請求項１記載の手動装置。
5. 上記突起要素が上記外骨格脚部の一部として製造される請求項１記載の手動装置。
6. 上記ハウジングは、上記外骨格の上記残部本体の一部として製造される請求項１記載の手動装置。
7. 上記ラッチは、上記外骨格の上記残部本体の一部として製造される請求項１記載の手動装置。
8. 外骨格の第１の構成要素に対して上記外骨格の第２の構成要素を迅速に取付け、取り外すための手動装置において、
   上記外骨格の上記第２の構成要素に結合されたハウジングにより形成された空洞と、
   上記外骨格の上記第２の構成要素に結合され、ラッチ機構を有するラッチと、
   上記第１の構成要素に結合されたクリップ本体であって、当該クリップ本体の端部から延びる突起要素を含む、上記クリップ本体と、
   上記クリップ本体上のクリップベースと回転可能に結合されたハンドルと、
   上記ハンドルに回転可能に結合されたフックとを有し、
   上記フックが上記ラッチ機構と係合し、かつ上記ハンドルが第１のラッチ解除位置から第２のラッチ位置まで回転されられたとき、上記突起要素が上記空洞内へと移動することを特徴とする手動装置。
9. 上記第１の構成要素が外骨格脚部であり、上記第２の構成要素が上記外骨格の残部本体である請求項８記載の手動装置。
10. 上記第２の構成要素が外骨格脚部であり、上記第１の構成要素が上記外骨格の残部本体である請求項８記載の手動装置。
11. 上記突起要素が上記外骨格脚部の一部として製造される請求項８記載の手動装置。
12. 上記ハウジングは、上記外骨格の上記残部本体の一部として製造される請求項８記載の手動装置。
13. 上記ラッチは、上記外骨格の上記残部本体の一部として製造される請求項８記載の手動装置。
14. 外骨格の第１の構成要素に対して上記外骨格の第２の構成要素を迅速に取付け、取り外すための手動装置において、
    上記外骨格の上記第１の構成要素に結合されたハウジングにより形成された空洞と、
    上記外骨格の上記第２の構成要素に結合され、ラッチ機構を有するラッチと、
    上記第２の構成要素に結合されたクリップ本体であって、当該クリップ本体の端部から延びる突起要素を含む、上記クリップ本体と、
    上記クリップ本体上のクリップベースと回転可能に結合されたハンドルと、
    上記ハンドルに回転可能に結合されたフックとを有し、
    上記フックが上記ラッチ機構と係合し、かつ上記ハンドルが第１のラッチ解除位置から第２のラッチ位置まで回転されられたとき、上記突起要素が上記空洞内へと移動することを特徴とする手動装置。
15. 上記第１の構成要素が外骨格脚部であり、上記第２の構成要素が上記外骨格の残部本体である請求項１４記載の手動装置。
16. 上記第２の構成要素が外骨格脚部であり、上記第１の構成要素が上記外骨格の残部本体である請求項１４記載の手動装置。
17. 上記突起要素が上記第２の構成要素の一部として製造される請求項１４記載の手動装置。
18. 上記空洞は、上記第１の構成要素の一部として製造される請求項１４記載の手動装置。

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