JP2019136225A - Active prosthetic hand - Google Patents

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Abstract

To provide an active prosthetic hand that contributes to improvement of life convenience of a prosthetic hand user, has a simple structure, and is lightweight and inexpensive.SOLUTION: An active prosthetic hand includes: a base with a fixation finger fixed thereto; a holder rotatably provided to the base and having a user's arm inserted therein; a movable finger provided at the tip side from the fixed finger; a cylindrical elastic member provided at the position between the fixed finger and the movable finger, and being stretchable; a hinge provided in parallel with the elastic member, the hinge that couples the fixed finger with the movable finger in a turning manner between an elongation position and a bending position; and a drive with a working fluid stored inside, the drive that sends the working fluid into the elastic member by pressurizing the working fluid using the rotational motion of the holder, and makes the elastic member extend so as to turn around the hinge, and thereby brings it from the elongation position to the bending position.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、上肢切断者の利用に供される能動義手に関する。   The present invention relates to an active prosthesis that is used by an upper limb amputee.

上肢切断者は日本国内におよそ8.2万人存在する。上肢切断者のほとんどは、装飾義手を使用している。装飾義手は、見た目にも違和感がない装飾性の高いものが存在するが、使用者がこれを能動的に動かすことはできない。一方、筋電義手は、使用者の筋肉の筋電位を利用して指を能動的に動かすことができる。このため、使用者は、筋電義手を用いることで物を把持することができるが、その使用には訓練を要するなど課題も多い。   There are approximately 82,000 amputees in Japan. Most upper limb amputees use decorative hands. There are some decorative prosthetic hands that have a high decorativeness that does not seem strange to the eye, but the user cannot actively move them. On the other hand, the myoelectric prosthetic hand can actively move the finger using the myoelectric potential of the user's muscle. For this reason, although a user can hold an object by using a myoelectric prosthesis, there are many problems such as requiring training.

特開2016−67636号公報JP, 2006-67636, A

上述したように、装飾義手では、対象物を把持することはできず、利用者の生活利便性の向上には寄与しない。筋電義手には、重量・コスト・公的制度・訓練施設の不備などの問題があり、現時点でほとんど社会に普及していない。このため、義手使用者が軽量・安価な義手を求めている中で、需要と供給がマッチしていない。   As described above, the decorative prosthetic hand cannot hold the object and does not contribute to the improvement of the user's life convenience. Myoelectric prostheses have problems such as weight, cost, public system, and lack of training facilities, and are currently not widely used in society. For this reason, the demand and supply do not match while the prosthetic hand user is seeking a lightweight and inexpensive prosthetic hand.

本発明の目的とするところは、義手使用者の生活利便性の向上に資する、簡単構造で、軽量かつ安価な能動義手を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an active prosthetic hand that has a simple structure, is lightweight, and is inexpensive, which contributes to the improvement of the life convenience of the prosthetic hand user.

この発明の一態様に係る能動義手は、固定指が固定されたベース部と、前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、を備える。   An active prosthetic hand according to an aspect of the present invention includes a base portion to which a fixed finger is fixed, a holder portion that is rotatably provided to the base portion and into which a user's arm is inserted, and a distal end than the fixed finger. A movable finger provided on the side, a tubular elastic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, and an extendable / contractible member, and a hinge portion provided in parallel with the elastic member, Rotation is performed between an extended position where the extending direction of the fixed finger and the extending direction of the movable finger are substantially parallel and a bending position where the extending direction of the movable finger intersects the extending direction of the fixed finger. A hinge part that movably connects the fixed finger and the movable finger, and a drive part in which a working fluid is stored, and pressurizing the working fluid using a rotational movement of the holder part, The working fluid is sent into the telescopic member and the hinge The elastic member is extended so as to pivot about, and a drive unit for the bending position from the extended position.

図1は、実施形態に係る能動義手の全体構成を示した概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of an active prosthesis according to the embodiment. 図2は、図1に示す能動義手を使用者に装着した状態を示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the active prosthesis shown in FIG. 1 is worn on the user. 図3は、図1に示す能動義手の駆動部および指部周りを拡大して示す斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the active prosthetic hand driving unit and the finger unit shown in FIG. 図4は、図1に示す能動義手の動力伝達を模式的に示した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing power transmission of the active prosthetic hand shown in FIG. 図5は、図1に示す能動義手の伸縮部材およびヒンジ部を拡大して示し、伸縮部材をその軸線を通る面で切断して内部を示した断面模式図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the inside of the active prosthetic hand stretchable member and the hinge portion shown in FIG. 1 in an enlarged manner by cutting the stretchable member along a plane passing through its axis. 図6は、無負荷状態における、ホルダ部の回外角αと、伸縮部材の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the holder portion and the pressure P inside the elastic member in an unloaded state. 図7は、無負荷状態における、回外角αとヒンジ部のなす角θ(図5参照)の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the extrapolation angle α and the angle θ formed by the hinge portion (see FIG. 5) in a no-load state. 図8は、負荷状態における、ホルダ部の回外角αと、伸縮部材の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the holder part and the pressure P inside the elastic member in the loaded state. 図9は、回外角速度ωと可動指指先速度vとの関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the extrapolation angular velocity ω and the movable fingertip velocity v. 図10は、回外角αおよび伸縮部材の内部の圧力Pが時間経過に伴いどのように変化するかを示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing how the outside angle α and the pressure P inside the expansion / contraction member change with time. 図11は、第1変形例にかかる能動義手の第2伸縮部材および第3伸縮部材を模式的に示した模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing the second elastic member and the third elastic member according to the first modification. 図12は、図11に示す第1変形例にかかる能動義手の第3バンド部材、平板部、および第2伸縮部材を示した斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a third band member, a flat plate portion, and a second elastic member according to the first modification shown in FIG. 図13は、第3バンド部材、平板部、および第2伸縮部材を使用者の上腕に装着した状態を示した斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a state where the third band member, the flat plate portion, and the second elastic member are attached to the upper arm of the user. 図14は、時間経過に対して、ホルダ部の回外角αと、第3伸縮部材から使用者の腕に加えられる力の測定値と、の関係を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the holder portion and the measured value of the force applied from the third elastic member to the user's arm over time. 図15は、第2変形例の能動義手のホルダ部、変換機構、およびピストンロッドを示した模式図である。FIG. 15 is a schematic view showing a holder portion, a conversion mechanism, and a piston rod of an active prosthetic hand according to a second modification. 図16は、第3変形例の能動義手の全体構成を示した模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing the overall configuration of the active prosthetic hand of the third modified example. 図17は、図16に示す能動義手の動力伝達を模式的に示した模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram schematically showing power transmission of the active prosthetic hand shown in FIG. 図18は、第4変形例の能動義手のホルダ部、指部、およびポンプ部周りを拡大して示した模式図である。FIG. 18 is an enlarged schematic view showing the vicinity of the holder portion, the finger portion, and the pump portion of the active prosthetic hand according to the fourth modified example. 図19は、図18のF19−F19線の位置に沿った断面模式図である。FIG. 19 is a schematic sectional view taken along the line F19-F19 in FIG. 図20は、第5変形例の能動義手のホルダ部、ポンプ部(第1固定部、第2固定部、チューブ)周りを拡大して示した模式図である。FIG. 20 is an enlarged schematic view showing the vicinity of the holder portion and pump portion (first fixing portion, second fixing portion, tube) of the active prosthesis of the fifth modification.

以下、図面を参照しながら能動義手の実施形態について説明する。下記実施形態の能動義手は、モータやソレノイド等の電動アクチュエータおよびコンプレッサ等の外部動力源を用いないで、人力によるマニュアル式で指部を回動できる非電動で且つ指部を可動できるタイプの義手である。また、下記能動義手は、主として、前腕部に切断断端を有する患者に利用される義手である。   Hereinafter, an embodiment of an active prosthetic hand will be described with reference to the drawings. The active prosthetic hand of the following embodiment is a type of prosthetic hand that does not use an electric power source such as a motor or a solenoid and an external power source such as a compressor, and can move the finger part in a non-electrical manner that can manually rotate the finger part. It is. Moreover, the following active prosthetic hand is a prosthetic hand used mainly for a patient having a cut stump in the forearm.

[第1実施形態]
図1から図9を参照して、能動義手の第1実施形態について説明する。図1、図2に示すように、能動義手11は、断面L字形に折れ曲がった板状をなしたベース部12と、ベース部12の先端側に取り付けられた指部13と、同じくベース部12の先端側に取り付けられた第2指部14と、ベース部12に対して固定的に設けられた駆動部15と、使用者の腕16(残存肢)の先端部が差し込まれるホルダ部17と、ホルダ部17を回転可能に支持する回転軸18と、能動義手11を使用者の腕16に対して固定するためのソケット部21と、を備える。
[First embodiment]
A first embodiment of an active prosthesis will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the active prosthesis 11 includes a base portion 12 having a plate shape bent in an L-shaped cross section, a finger portion 13 attached to the distal end side of the base portion 12, and a base portion 12. A second finger portion 14 attached to the distal end side, a drive portion 15 fixed to the base portion 12, and a holder portion 17 into which the distal end portion of the user's arm 16 (remaining limb) is inserted. The rotating shaft 18 that rotatably supports the holder portion 17 and the socket portion 21 for fixing the active prosthetic hand 11 to the user's arm 16 are provided.

図3に示すように、ベース部12は、使用者の腕16の軸方向(指部13の延びる方向)と平行に方向に延びた第1板22と、使用者の腕16の軸方向と交差する方向に延びた第2板23と、第1板22と第2板23とに跨る補強用の第3板24と、を有する。ベース部12は、第1板22と第2板23によって、「L」字形をなしている。第1板22、第2板23、第3板24は、一体的に形成される。第2板23は、後述するホルダ部17の回転軸18が通される貫通孔25を有する。第3板24は、三角形状をなしている。   As shown in FIG. 3, the base portion 12 includes a first plate 22 that extends in a direction parallel to the axial direction of the user's arm 16 (the direction in which the finger portion 13 extends), and the axial direction of the user's arm 16. It has the 2nd board 23 extended in the direction which cross | intersects, and the 3rd board 24 for reinforcement straddling the 1st board 22 and the 2nd board 23. The base portion 12 has an “L” shape by the first plate 22 and the second plate 23. The first plate 22, the second plate 23, and the third plate 24 are integrally formed. The second plate 23 has a through hole 25 through which a rotation shaft 18 of the holder portion 17 described later is passed. The third plate 24 has a triangular shape.

駆動部15は、指部13の回動動作を駆動する。駆動部15は、ベース部12に対して一体的に設けられた円筒形のポンプ部26と、ポンプ部26の内側に差し込まれたピストンロッド27と、ホルダ部17とピストンロッド27との間に介在された変換機構28と、ポンプ部26と指部13の伸縮部材31とを接続した送り管32と、を有する。   The drive unit 15 drives the turning operation of the finger unit 13. The drive unit 15 includes a cylindrical pump unit 26 provided integrally with the base unit 12, a piston rod 27 inserted inside the pump unit 26, and the holder unit 17 and the piston rod 27. It has an intervening conversion mechanism 28, and a feed pipe 32 connecting the pump part 26 and the elastic member 31 of the finger part 13.

図3、図4に示すように、ポンプ部26は、円筒形に形成された外殻部33と、外殻部33の内側に収納された中空のベローズ34と、外殻部33と一体的に設けられベース部12に固定された補強用リブ35と、を有する。外殻部33は、ホルダ部17の回転軸18を支持するためのボス36を有する。ボス36には、使用者の腕16の軸方向(ピストンロッド27と平行な方向)に延びた第2貫通孔37が設けられている。第2貫通孔37には、回転軸18が通される。ポンプ部26は、後述するように3Dプリンティングによってベース部12と一体的に三次元造形されているが、ベース部12に対して例えばねじ等で着脱可能な構造となっていてもよい。補強用リブ35は、ポンプ部26の外殻部33の端部と一体的に設けられる。補強用リブ35は、3Dプリンティングによってベース部12と一体的に三次元造形されていてもよい。なお、ポンプ部26の内部空間(外殻部33とピストンロッド27のピストン部27Bで規定される空間)を高気密に構成した場合には、ベローズ34を省略することもできる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the pump part 26 is integrally formed with the outer shell part 33 formed in a cylindrical shape, a hollow bellows 34 housed inside the outer shell part 33, and the outer shell part 33. And a reinforcing rib 35 fixed to the base portion 12. The outer shell portion 33 has a boss 36 for supporting the rotating shaft 18 of the holder portion 17. The boss 36 is provided with a second through-hole 37 extending in the axial direction of the user's arm 16 (direction parallel to the piston rod 27). The rotation shaft 18 is passed through the second through hole 37. As will be described later, the pump unit 26 is three-dimensionally formed integrally with the base unit 12 by 3D printing. However, the pump unit 26 may have a structure that can be attached to and detached from the base unit 12 with, for example, a screw. The reinforcing rib 35 is provided integrally with the end portion of the outer shell portion 33 of the pump portion 26. The reinforcing rib 35 may be three-dimensionally formed integrally with the base portion 12 by 3D printing. Note that the bellows 34 can be omitted when the internal space of the pump portion 26 (the space defined by the outer shell portion 33 and the piston portion 27B of the piston rod 27) is airtight.

ピストンロッド27は、円筒形の外殻部33の奥部に向かって押し込まれることで、ベローズ34をその軸方向に圧縮できる。ピストンロッド27は、細長い棒状をなした軸部27Aと、軸部27Aの先端側に設けられた略円盤形のピストン部27B(ヘッド)と、を有する。ピストンロッド27は、ポンプ部26の円筒形の軸方向に沿って進退移動することができる。ピストン部27Bには、外殻部33の内周面に対する滑り性を向上するためにフッ素樹脂等、各種のコーティングがなされていてもよいし、或いはグリース等の潤滑油が塗布されていてもよい。   The piston rod 27 can compress the bellows 34 in the axial direction by being pushed toward the inner portion of the cylindrical outer shell portion 33. The piston rod 27 has a shaft portion 27A having an elongated rod shape, and a substantially disc-shaped piston portion 27B (head) provided on the tip side of the shaft portion 27A. The piston rod 27 can move back and forth along the cylindrical axial direction of the pump portion 26. The piston portion 27B may be coated with various coatings such as fluororesin in order to improve the slipperiness with respect to the inner peripheral surface of the outer shell portion 33, or may be applied with lubricating oil such as grease. .

図3に示すように、軸部27Aの先端は、例えば、半球形に形成され、変換機構28のカム面28A上に当接し、当該カム面28A上を滑って滑らかに移動することができる。ベローズ34は、柔軟性のある樹脂材料、例えばポリエチレン等によって形成される。ベローズ34は、有底の円筒形をなしている。ベローズ34の構成は、後述する指部13の伸縮部材31と略同様である。ベローズ34および伸縮部材31は、3Dプリンティングによってゴム状の弾性材料で形成されてもよい。3Dプリンティングに最適な材料としては、熱可塑性エラストマーやシリコーンゴム等がある。   As shown in FIG. 3, the tip of the shaft portion 27A is formed in, for example, a hemispherical shape, abuts on the cam surface 28A of the conversion mechanism 28, and can slide smoothly on the cam surface 28A. The bellows 34 is formed of a flexible resin material such as polyethylene. The bellows 34 has a bottomed cylindrical shape. The structure of the bellows 34 is substantially the same as that of the elastic member 31 of the finger 13 described later. The bellows 34 and the elastic member 31 may be formed of a rubber-like elastic material by 3D printing. Suitable materials for 3D printing include thermoplastic elastomers and silicone rubber.

変換機構28は、ホルダ部17の回転運動をピストンロッド27の進退運動に変換するカム部で構成される。変換機構28(カム部)は、細長い平板が回転軸18の周囲に巻き付いた形状をなしており、回転軸18を中心とした螺旋状をなしている。変換機構28の表面には、ピストンロッド27の端部が当接する平滑なカム面28Aが設けられている。カム面28Aには、ピストンロッド27の滑り性を向上するためにフッ素樹脂等、各種のコーティングがなされていてもよいし、或いはグリース等の潤滑油が塗布されていてもよい。   The conversion mechanism 28 includes a cam portion that converts the rotational motion of the holder portion 17 into the forward / backward motion of the piston rod 27. The conversion mechanism 28 (cam portion) has a shape in which an elongated flat plate is wound around the rotary shaft 18 and has a spiral shape with the rotary shaft 18 as the center. On the surface of the conversion mechanism 28, a smooth cam surface 28A with which the end of the piston rod 27 abuts is provided. The cam surface 28A may be coated with various coatings such as fluororesin in order to improve the slipperiness of the piston rod 27, or may be applied with lubricating oil such as grease.

送り管32は、合成樹脂等によって形成された可撓性を有する一般的なチューブで構成される。送り管32は、ポンプ部26内のベローズ34と、指部13の伸縮部材31と、を接続している。本実施形態において、送り管32が外部に露出するように設けられているが、送り管32が指部13の固定指61の内部に通されていても当然によい。このような構造をとることによって、使用の際に送り管32が周辺の構造物に引っ掛かってしまうことが防止される。   The feed tube 32 is configured by a general tube having flexibility formed of a synthetic resin or the like. The feed pipe 32 connects the bellows 34 in the pump part 26 and the elastic member 31 of the finger part 13. In the present embodiment, the feed tube 32 is provided so as to be exposed to the outside, but the feed tube 32 may naturally pass through the fixed finger 61 of the finger portion 13. By taking such a structure, it is possible to prevent the feed pipe 32 from being caught by surrounding structures during use.

ホルダ部17は、ベース部12に対して回転可能に設けられている。ホルダ部17は、使用者の腕16(残存肢)の断端付近が差し込まれるカップ状(コーン状)をなしている。ホルダ部17は、上肢切断者の断端付近の形状に相補的な形状のカップ形状ないしコーン形状を有することが好ましいが、一般的な錐台形をなしたカップ形状であってもよい。   The holder portion 17 is provided to be rotatable with respect to the base portion 12. The holder portion 17 has a cup shape (cone shape) into which the vicinity of the stump of the user's arm 16 (remaining limb) is inserted. The holder portion 17 preferably has a cup shape or a cone shape complementary to the shape near the stump of the upper limb amputee, but may be a cup shape having a general frustum shape.

回転軸18は、例えば、金属製の第1部分18Aと、ホルダ部17に接続された樹脂製の第2部分18Bと、第2部分18Bにおいて半径方向に突出するように形成されたフランジ部分18Cと、を有する。回転軸18の第2部分18Bは、ホルダ部17と一体に三次元造形されている。回転軸18は、後述する3Dプリンティングによって全体を樹脂材料のみから形成することも当然にできる。   The rotating shaft 18 includes, for example, a metal first portion 18A, a resin second portion 18B connected to the holder portion 17, and a flange portion 18C formed so as to protrude radially in the second portion 18B. And having. The second portion 18 </ b> B of the rotating shaft 18 is three-dimensionally formed integrally with the holder portion 17. Naturally, the rotary shaft 18 can be entirely formed of only a resin material by 3D printing, which will be described later.

第1部分18Aは、第2部分18Bに形成された穴部に差し込まれて第2部分18Bと固定されても良い。或いは、第1部分18Aの外周面には雄ねじが形成されていてもよく、第2部分18Bに形成された雌ねじに対して第1部分18Aの雄ねじが係合することで第1部分18Aが第2部分18Bに固定されてもよい。或いは、第1部分18Aを第2部分18Bに対するインサートとして、インサート成形のように第1部分18Aに対して3Dプリントを施すことで第1部分18Aと第2部分18Bとを一体に成形してもよい。   The first portion 18A may be inserted into a hole formed in the second portion 18B and fixed to the second portion 18B. Alternatively, a male screw may be formed on the outer peripheral surface of the first portion 18A, and the first portion 18A is first formed by engaging the male screw of the first portion 18A with the female screw formed on the second portion 18B. It may be fixed to the two portions 18B. Alternatively, even if the first portion 18A and the second portion 18B are integrally molded by performing 3D printing on the first portion 18A as an insert molding, using the first portion 18A as an insert for the second portion 18B. Good.

ホルダ部17の内周面には、使用者の腕16の断端との摩擦力を高めるために、ゴム状の弾性を有する樹脂によって皮膜を形成してもよい。これによって、使用者の腕16がホルダ部17に対してスリップしてしまうことが防止される。或いは、使用者が本実施形態の能動義手11を長時間利用した際の腕の断端の痛みを低減するために、例えばスポンジ状のクッション部材をホルダ部17の内周面に設けても当然によい。   A film may be formed on the inner peripheral surface of the holder portion 17 with a resin having rubber-like elasticity in order to increase the frictional force with the stump of the user's arm 16. This prevents the user's arm 16 from slipping with respect to the holder portion 17. Alternatively, for example, a sponge-like cushion member may be provided on the inner peripheral surface of the holder portion 17 in order to reduce pain at the stump of the arm when the user uses the active prosthesis 11 of the present embodiment for a long time. Good for.

回転軸18は、ベース部12の第2板23に設けられた貫通孔25と、ポンプ部26の外殻部33に設けられたボス36に形成された第2貫通孔37と、ホルダ部17の補強用リブ35に形成された第3貫通孔38と、を貫通するように設けられる。したがって、回転軸18は、3個の軸受によって回転可能に支持されており、回転時にぶれてしまうことが防止される。フランジ部分18Cは、補強用リブ35に当接している。使用者がホルダ部17を回転させる際には、使用者の肘から前腕に向かう方向に使用者の腕16からホルダ部17に荷重が加えられる。補強用リブ35は、この荷重を受けることができる。   The rotating shaft 18 includes a through hole 25 provided in the second plate 23 of the base portion 12, a second through hole 37 formed in the boss 36 provided in the outer shell portion 33 of the pump portion 26, and the holder portion 17. The third through hole 38 formed in the reinforcing rib 35 is provided so as to penetrate therethrough. Therefore, the rotating shaft 18 is rotatably supported by the three bearings, and is prevented from being shaken during rotation. The flange portion 18 </ b> C is in contact with the reinforcing rib 35. When the user rotates the holder portion 17, a load is applied from the user's arm 16 to the holder portion 17 in a direction from the user's elbow to the forearm. The reinforcing rib 35 can receive this load.

図1、図2に示すように、ソケット部21は、使用者の前腕16に沿うように設けられる支持部41と、使用者の上腕に固定される固定部42と、支持部41と固定部42とを回動可能に連結する連結部43と、を有する。支持部41は、細長い平板状をなした支持部本体44と、支持部本体44を使用者の前腕16に固定するためのバンド部材45と、を有する。支持部本体44は、複数の細長い板材41A同士をつなぎ合わせて形成され、全体として1つの細長い平板状を構成する。図3に示すように、各板材41Aには、一対の長穴46が形成されている。長穴46は、板材41Aの長手方向に沿って細長く延びている。各板材41Aにおける長穴46同士は、平行である。図3に示すように、板材41A同士は、長穴46に通されたねじ47によって固定される。このため、使用者又は義肢装具士は、長穴46およびねじ47を用いて伸縮させたり、或いは、用いられる細長い板材41Aの数を増減したりすることで、使用者の前腕16(残存肢)の長さに合わせて支持部41の長さを適宜に調節できる。バンド部材45は、1つの板材41A(本実施形態では、指部13から最も遠い位置にある板材41A)の一対の長穴46に通されており、使用者の前腕16と板材41A(支持部41)とを固定する。なお、支持部41の形状は、細長い平板状に限られるものではない。支持部41の形状は、例えば、使用者の腕(前腕16)のカーブにフィットするように湾曲した断面を有する細長い形状(例えば、半円筒形状)であってもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the socket portion 21 includes a support portion 41 provided along the user's forearm 16, a fixing portion 42 fixed to the user's upper arm, a support portion 41 and a fixing portion. And a connecting portion 43 that rotatably connects with 42. The support portion 41 includes a support portion main body 44 having an elongated flat plate shape, and a band member 45 for fixing the support portion main body 44 to the user's forearm 16. The support portion main body 44 is formed by connecting a plurality of elongated plate members 41A, and constitutes a single elongated flat plate shape as a whole. As shown in FIG. 3, a pair of long holes 46 are formed in each plate member 41A. The long hole 46 is elongated along the longitudinal direction of the plate material 41A. The long holes 46 in each plate 41A are parallel to each other. As shown in FIG. 3, the plate members 41 </ b> A are fixed by screws 47 passed through the long holes 46. For this reason, the user or the prosthetic limb orthosis uses the elongated hole 46 and the screw 47 to expand and contract, or by increasing or decreasing the number of the elongated plate members 41A used, the user's forearm 16 (remaining limb). The length of the support portion 41 can be adjusted as appropriate in accordance with the length. The band member 45 is passed through a pair of long holes 46 of one plate material 41A (in this embodiment, the plate material 41A farthest from the finger portion 13), and the user's forearm 16 and the plate material 41A (support portion) 41). The shape of the support portion 41 is not limited to an elongated flat plate shape. The shape of the support portion 41 may be, for example, an elongated shape (for example, a semi-cylindrical shape) having a curved cross section so as to fit the curve of the user's arm (forearm 16).

図1、図2に示すように、固定部42は、平板状の固定部本体51と、使用者の上腕の周囲を取り囲むようにリング状をなしたリング部52と、第2バンド部材53と、を有する。図2に示すように、固定部本体51には、一対の第2長穴54が設けられている。第2長穴54は、固定部本体51の長手方向に沿って細長く延びている。第2長穴54同士は、平行である。この一対の第2長穴54に通されたねじ(図示省略)によって、リング部52が固定部本体51に固定される。このため、使用者は、第2長穴54およびねじを介して、適宜にリング部52の位置を調整できる。また、一対の第2長穴54には、第2バンド部材53が通される。第2バンド部材53は、使用者の肘の内側に引っ掛けられる。第2バンド部材53は、使用者の肘に対して支持部41および固定部42がぴったりとフィットするように固定部42を使用者の肘に固定する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing portion 42 includes a flat fixing portion main body 51, a ring portion 52 formed in a ring shape so as to surround the user's upper arm, a second band member 53, and the like. Have. As shown in FIG. 2, the fixed body 51 is provided with a pair of second long holes 54. The second elongated hole 54 is elongated along the longitudinal direction of the fixed portion main body 51. The second long holes 54 are parallel to each other. The ring portion 52 is fixed to the fixing portion main body 51 by screws (not shown) passed through the pair of second long holes 54. For this reason, the user can adjust the position of the ring part 52 suitably through the 2nd long hole 54 and a screw. The second band member 53 is passed through the pair of second long holes 54. The second band member 53 is hooked inside the user's elbow. The second band member 53 fixes the fixing portion 42 to the user's elbow so that the support portion 41 and the fixing portion 42 fit snugly with respect to the user's elbow.

リング部52は、一部に開放した開放部を有する略円筒形の円筒部52Aと、開放部の周囲を規定するとともに円筒部52Aから突出した一対の突出片52Bと、一対の突出片52Bを貫通するボルト状の軸部および指掛け用のダイヤルを有するダイヤル部材52Cと、ダイヤル部材52Cの軸部の雄ねじに係合するナット部材(図示省略)と、を有する。一対の突出片52B同士は、離間して設けられている。各突出片52Bには、ダイヤル部材52Cの軸部を通すための孔が設けられている。ダイヤル部材52Cの軸部は、一対の突出片52Bを貫通しており、一対の突出片52Bの一方側にダイヤル部材52Cのダイヤルが位置し、一対の突出片52Bの他方側にナットが位置する。   The ring portion 52 includes a substantially cylindrical cylindrical portion 52A having an open portion that is partially opened, a pair of protruding pieces 52B that define the periphery of the open portion and protrude from the cylindrical portion 52A, and a pair of protruding pieces 52B. A dial member 52C having a penetrating bolt-shaped shaft portion and a finger-hooking dial, and a nut member (not shown) that engages with a male screw of the shaft portion of the dial member 52C. The pair of protruding pieces 52B are provided apart from each other. Each protruding piece 52B is provided with a hole through which the shaft portion of the dial member 52C passes. The shaft portion of the dial member 52C passes through the pair of protruding pieces 52B, the dial of the dial member 52C is positioned on one side of the pair of protruding pieces 52B, and the nut is positioned on the other side of the pair of protruding pieces 52B. .

使用者又は義肢装具士は、ナットに対するダイヤル部材52Cの締め具合いによってリング部52の内径を調整できる。すなわち、ダイヤル部材52Cを時計回り方向に回すことでリング部52の内径を小さくでき、ダイヤル部材52Cを反時計回り方向に回すことでリング部52の内径を大きくできる。連結部43は、金属製の一般的なヒンジで構成される。連結部43は、支持部本体44に対して固定部本体51が回動できるように、支持部本体44と固定部本体51とを連結する。   A user or a prosthetic limb orthosis can adjust the inner diameter of the ring portion 52 by tightening the dial member 52C with respect to the nut. That is, the inner diameter of the ring portion 52 can be reduced by rotating the dial member 52C in the clockwise direction, and the inner diameter of the ring portion 52 can be increased by rotating the dial member 52C in the counterclockwise direction. The connection part 43 is comprised with a metal general hinge. The connecting portion 43 connects the support portion main body 44 and the fixed portion main body 51 so that the fixed portion main body 51 can rotate with respect to the support portion main body 44.

図3に示すように、指部13は、人間の人差し指や中指等を模して全体形状が形成される。本実施形態では、指部13の数は、1個で構成されているが、指部13が複数(例えば、2〜5本)であってもよい。指部13を5本とした場合には、第2指部14を省略してもよい。   As shown in FIG. 3, the finger portion 13 is formed in an overall shape imitating a human index finger or middle finger. In the present embodiment, the number of the finger parts 13 is one, but the number of the finger parts 13 may be plural (for example, 2 to 5). When the number of the finger parts 13 is five, the second finger part 14 may be omitted.

図3、図4に示すように、指部13は、ベース部12に固定された中空筒状の固定指61と、固定指61よりも先端側に設けられた中空筒状の可動指62と、固定指61と可動指62との間に設けられた筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63と、固定指61と可動指62とに跨って設けられる付勢部材64と、可動指の周囲を覆ったゴム製の指サック65と、を有する。固定指61および可動指62のそれぞれは、中空筒状に形成されるが、強度向上のために中実構造で構成されてもよい。付勢部材64は、ゴム状の弾性を有する樹脂材料によって帯状に形成される。より具体的には、付勢部材64は、ゴム製の帯で構成される。付勢部材64は、例えば、ヒンジ部に対して、伸縮部材31を間に挟んだ反対側に設けられる。このため、伸縮部材31は、ヒンジ部63と付勢部材64との間に位置される。付勢部材64は、固定指61と可動指62とが略平行になった伸び位置P1を維持するようにこれらに張力を加える。   As shown in FIGS. 3 and 4, the finger portion 13 includes a hollow cylindrical fixed finger 61 fixed to the base portion 12, and a hollow cylindrical movable finger 62 provided on the tip side of the fixed finger 61. , A cylindrical expansion / contraction member 31 provided between the fixed finger 61 and the movable finger 62, a hinge portion 63 provided in parallel with the expansion / contraction member 31, and the fixed finger 61 and the movable finger 62. It has a biasing member 64 and a rubber finger sack 65 covering the periphery of the movable finger. Each of the fixed finger 61 and the movable finger 62 is formed in a hollow cylindrical shape, but may be configured with a solid structure to improve strength. The urging member 64 is formed in a belt shape by a resin material having rubber-like elasticity. More specifically, the urging member 64 is composed of a rubber band. The biasing member 64 is provided, for example, on the opposite side of the hinge portion with the elastic member 31 interposed therebetween. For this reason, the elastic member 31 is located between the hinge part 63 and the biasing member 64. The biasing member 64 applies tension to the fixed finger 61 and the movable finger 62 so as to maintain the extended position P1 in which the fixed finger 61 and the movable finger 62 are substantially parallel to each other.

なお、本実施形態では、付勢部材64をゴム状の弾性を有する樹脂材料によって構成しているが、付勢部材64をスプリングで構成してもよいし、本実施形態の能動義手11全体を覆うように形成したゴム製の表皮によって代用してもよい。このような表皮は、人の皮膚を忠実に再現したものが多数流通している。本実施形態では、このような表皮を商業的に入手して、上記した能動義手11の付勢部材64を除いた構造全体の上側に被せて使用することもできる。   In this embodiment, the urging member 64 is made of a rubber-like elastic resin material. However, the urging member 64 may be made of a spring, or the entire active prosthesis 11 of the present embodiment. A rubber skin formed to cover the surface may be substituted. There are many such epidermis that faithfully reproduce human skin. In the present embodiment, such an epidermis can be obtained commercially and used on the upper side of the entire structure excluding the biasing member 64 of the active prosthesis 11 described above.

ヒンジ部63は、固定指61に対して可動指62を回動可能に、固定指61と可動指62とを連結する。   The hinge part 63 connects the fixed finger 61 and the movable finger 62 so that the movable finger 62 can be rotated with respect to the fixed finger 61.

図3、図4に示すように、伸縮部材31は、樹脂材料によって形成された中空且つ有底のベローズで構成される。伸縮部材31は、例えば、ポリエチレンで構成される。このようにベローズで構成された伸縮部材31は、軸方向(長手方向)に伸縮する伸縮性と、軸方向と交差する方向へ曲がる可撓性と、を有する。本実施形態の伸縮部材31(ベローズ)は、いわゆる袋状になっていて、内部に作動流体が供給されることで伸長できる。伸縮部材31は、透光性を有することが好ましい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the stretchable member 31 is formed of a hollow and bottomed bellows formed of a resin material. The elastic member 31 is made of polyethylene, for example. Thus, the elastic member 31 comprised of bellows has elasticity that expands and contracts in the axial direction (longitudinal direction) and flexibility that curves in a direction that intersects the axial direction. The elastic member 31 (bellows) of the present embodiment has a so-called bag shape and can be extended by supplying a working fluid therein. The elastic member 31 preferably has translucency.

伸縮部材31は、内部に作動流体である空気を貯留している。本実施形態では、作動流体として空気(気体)を用いた、いわゆる空気圧作動式にしている。これによって、能動義手11の重量当たりの出力(把持力)が大きくなる。このため、能動義手11の全体重量が低減されるとともに、空気が持つ圧縮性流体の特性によって把持対象物を柔らかく保持することできる。このため、柔らかい食品や飲料を入れた紙コップ等を保持する際にも本実施形態の能動義手11を好適に利用できる。   The telescopic member 31 stores air as a working fluid therein. In this embodiment, a so-called pneumatic operation type using air (gas) as a working fluid is employed. As a result, the output (grasping force) per weight of the active prosthesis 11 is increased. For this reason, the overall weight of the active prosthetic hand 11 is reduced, and the object to be grasped can be softly held by the characteristics of the compressible fluid possessed by the air. For this reason, the active prosthesis 11 of this embodiment can be suitably used also when holding a paper cup or the like containing soft food or beverage.

本実施形態の能動義手11に用いられる作動流体としてはこれに限定されるものではなく、水や油等の液体を用いた水圧作動式又は油圧作動式にしても当然によい。作動流体として水や油を利用した場合には、非圧縮性流体の特性によって、対象物の把持に際して大きな力を出せるようになるメリットや、対象物を把持する際に指の応答性がさらに良好になるメリットがある。   The working fluid used in the active prosthesis 11 of the present embodiment is not limited to this, and may be a hydraulic operation type or a hydraulic operation type using a liquid such as water or oil. When water or oil is used as the working fluid, the advantage of being able to generate a large force when grasping the object due to the characteristics of the incompressible fluid, and even better finger responsiveness when grasping the object There is merit to become.

第2指部14は、ベース部12に対して固定的に設けられている。第2指部14は、人間の親指を模して全体形状が形成されるが、途中の位置で指部から遠ざかる方向に屈曲している。第2指部14は、中空筒状に形成されるが、強度向上のために中実構造で構成されてもよい。第2指部14は、指部13と略平行になった平行部66と、指部13から遠ざかる方向に延びた側方突出部67と、側方突出部67に被せられたゴム製の第2指サック68と、を有する。側方突出部67は、指部13の回動範囲と干渉しない位置に設けられている。   The second finger portion 14 is fixedly provided with respect to the base portion 12. The second finger portion 14 has an overall shape imitating a human thumb, but is bent in a direction away from the finger portion at an intermediate position. Although the 2nd finger part 14 is formed in a hollow cylinder shape, it may be constituted by a solid structure for strength improvement. The second finger part 14 includes a parallel part 66 that is substantially parallel to the finger part 13, a side protrusion part 67 that extends in a direction away from the finger part 13, and a rubber-made first part that covers the side protrusion part 67. 2 finger sac 68. The side protrusion 67 is provided at a position that does not interfere with the rotation range of the finger 13.

上記した、ベース部12、ポンプ部26(駆動部15)、変換機構28(駆動部15)、ピストンロッド27(駆動部15)、ホルダ部17、回転軸18の第2部分18B、ソケット部21の支持部41(板材41A)、固定部42は、3Dプリンタを用いた3Dプリンティング技術によって立体成形(三次元造形)される。すなわち、ベース部12、ポンプ部26、変換機構28、ピストンロッド27、ホルダ部17、第2部分18B、支持部41(板材41A)、固定部42は、PLA、ABS、ポリアミド等の樹脂材料によって形成される。この立体成形に用いられる3Dプリンティングの方式としては、光造形法、粉末法、熱溶解積層法(FDM法)、シート積層法、インクジェット法等、任意の方式を採用できる。ホルダ部17は、上記したように一般的な錐台形のカップ形状(コーン形状)に形成されてもよいが、上肢切断者の断端付近の形状をスキャンして、これに相補的な形状の凹部(カップ形状、コーン形状)を有するホルダ部17を3Dプリンティングで形成することも当然にできる。このように、本実施形態の能動義手11の部品の大部分を3Dプリンタで形成した結果、能動義手11を極めて安価に製造することが可能となった。   The base portion 12, the pump portion 26 (drive portion 15), the conversion mechanism 28 (drive portion 15), the piston rod 27 (drive portion 15), the holder portion 17, the second portion 18B of the rotating shaft 18, and the socket portion 21 described above. The support portion 41 (plate material 41A) and the fixing portion 42 are three-dimensionally molded (three-dimensionally shaped) by 3D printing technology using a 3D printer. That is, the base portion 12, the pump portion 26, the conversion mechanism 28, the piston rod 27, the holder portion 17, the second portion 18B, the support portion 41 (plate material 41A), and the fixing portion 42 are made of resin materials such as PLA, ABS, and polyamide. It is formed. As a 3D printing method used for the three-dimensional molding, an arbitrary method such as an optical modeling method, a powder method, a heat melting lamination method (FDM method), a sheet lamination method, an ink jet method, or the like can be adopted. The holder portion 17 may be formed in a general frustum-shaped cup shape (cone shape) as described above, but the shape near the stump of the upper limb amputee is scanned and a shape complementary to this is scanned. Naturally, the holder portion 17 having the concave portion (cup shape, cone shape) can be formed by 3D printing. Thus, as a result of forming most of the parts of the active prosthesis 11 of the present embodiment with a 3D printer, the active prosthesis 11 can be manufactured at a very low cost.

続いて、図2から図5を参照して、本実施形態の能動義手11の使用方法および動作について説明する。上肢切断者に対する能動義手11の調整は、医師の処方の下にフィッティング作業を行う義肢装具士等によって行われる。義肢装具士は、ホルダ部17に前腕16の断端付近を差し込んだ状態で、ねじ47を調整して支持部41を伸び縮みさせたり、細長い板材41Aの数を増減させたりして、使用者の残存肢の長さに合わせて支持部41の長さを調整する。義肢装具士は、ホルダ部17に前腕16の断端付近を差し込んだ状態で、ソケット部21のリング部52内に使用者の前腕16を通し、ダイヤル部材52Cおよびナットを調整して使用者の上腕にリング部52を固定する。さらに、義肢装具士は、第1バンド部材45を使用者の前腕16の周囲に巻き掛けて前腕16と支持部41とを固定するとともに、第2バンド部材53を使用者の肘の内側の位置に巻き掛けて支持部41の末端と固定部42とが肘にぴったりとフィットするようにこれらを固定する。これによって、能動義手11を使用者の腕16にしっかりと固定できる。   Next, with reference to FIG. 2 to FIG. 5, the usage method and operation of the active prosthesis 11 of this embodiment will be described. The adjustment of the active prosthetic hand 11 to the upper limb amputee is performed by a prosthetic orthosis or the like who performs a fitting operation under a doctor's prescription. The prosthetic orthosis person can adjust the screw 47 to expand or contract the support portion 41 or increase or decrease the number of the elongated plate members 41A in a state where the vicinity of the stump of the forearm 16 is inserted into the holder portion 17. The length of the support portion 41 is adjusted according to the length of the remaining limb. The prosthetic orthosis person passes the forearm 16 of the user through the ring part 52 of the socket part 21 with the vicinity of the stump of the forearm 16 inserted into the holder part 17 and adjusts the dial member 52C and the nut to adjust the user's forearm. The ring part 52 is fixed to the upper arm. Further, the prosthetic orthosis wraps the first band member 45 around the user's forearm 16 to fix the forearm 16 and the support portion 41, and positions the second band member 53 on the inner side of the user's elbow. And the end of the support part 41 and the fixing part 42 are fixed so that they fit snugly on the elbow. As a result, the active prosthesis 11 can be firmly fixed to the user's arm 16.

このとき、支持部41は、連結部43を介して固定部42に対して回動可能に連結されているために、使用者には肘の曲げ伸ばしの自由が確保される。使用者は、前腕16の回転によって指部13の開閉動作を行うことができる。前腕16の回転動作には、手の平を上に向ける方向に回転させる回外動作(Supination)と、手の平を下向きにする方向に回転させる回内動作(Pronation)と、がある。例えば、右手を例に考えた場合には、回外動作は自分の右手の前腕16を時計回り方向に回転させることに対応し、回内動作は自分の右手の前腕16を反時計回り方向に回転させることに対応する。なお、人間の回外動作のトルクは、回内動作のトルクの1.3〜1.4倍であることが知られている。このため、本実施形態では、大きなトルクを発生できる前腕16の回外動作によって、指部13を第2指部14に向けて回動させ、把持動作をさせることとしている。   At this time, since the support part 41 is rotatably connected to the fixed part 42 via the connection part 43, the user is ensured to bend and extend the elbow. The user can open and close the finger portion 13 by rotating the forearm 16. The forearm 16 can be rotated by a supination operation (Supination) in which the palm is rotated upward and a pronation operation (Pronation) in which the palm is rotated downward. For example, when taking the right hand as an example, the pronation operation corresponds to the rotation of the right arm 16 of the right hand in the clockwise direction, and the pronation operation corresponds to the rotation of the right arm of the forearm 16 in the counterclockwise direction. Corresponds to rotating. In addition, it is known that the torque of human supination operation is 1.3 to 1.4 times the torque of pronation operation. For this reason, in this embodiment, the finger part 13 is rotated toward the second finger part 14 by the turning operation of the forearm 16 capable of generating a large torque, and the gripping operation is performed.

図4に示すように、使用者が前腕16を回外動作させると、回転軸18を中心に、ホルダ部17、回転軸18および変換機構28が回転する。この変換機構28のカム面28Aには、ピストンロッド27の軸部27Aの先端が当接している。このカム面28Aと軸部27Aの先端とによって構成されたカム機構によって、回転軸18の回転運動がピストンロッド27の進退運動に変換される。これによって、ピストンロッド27がポンプ部26の奥部に差し込まれて、ポンプ部26の内部のベローズ34が圧縮される。これによって、ベローズ34内の空気が圧縮され、送り管32を経由して伸縮部材31の内部に送られる。伸縮部材31に送られた空気は、伸縮部材31内の圧力を高くし、その内圧によって伸縮部材31をその軸方向に伸長させる。その際、本実施形態では、伸縮部材31に並列にヒンジ部63が設けられているために、伸縮部材31は、ヒンジ部63を中心にヒンジ部63の周りを旋回するように伸長する。これによって、本実施形態では、伸縮部材31が単に軸方向に伸びるのではなく、指部13の可動指62がヒンジ部63を中心に第2指部14に向けて回動する。このとき、伸縮部材31は、付勢部材64の付勢力に打ち勝って伸縮部材31をヒンジ部63を中心に旋回させる。これによって、指部13は、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1から、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが交差した曲げ位置P2となる。使用者は指部13をこのように曲げ位置P2にすることで、把持対象物を指部13(可動指62)と第2指部14との間で把持できる。   As shown in FIG. 4, when the user rotates the forearm 16 outwardly, the holder portion 17, the rotation shaft 18, and the conversion mechanism 28 rotate around the rotation shaft 18. The tip of the shaft portion 27A of the piston rod 27 is in contact with the cam surface 28A of the conversion mechanism 28. The rotational movement of the rotary shaft 18 is converted into the forward / backward movement of the piston rod 27 by a cam mechanism constituted by the cam surface 28A and the tip of the shaft portion 27A. As a result, the piston rod 27 is inserted into the inner part of the pump part 26 and the bellows 34 inside the pump part 26 is compressed. As a result, the air in the bellows 34 is compressed and sent to the inside of the elastic member 31 via the feed pipe 32. The air sent to the expansion / contraction member 31 increases the pressure in the expansion / contraction member 31 and causes the expansion / contraction member 31 to extend in the axial direction by the internal pressure. At this time, in this embodiment, since the hinge part 63 is provided in parallel with the elastic member 31, the elastic member 31 extends so as to turn around the hinge part 63 around the hinge part 63. Thereby, in this embodiment, the elastic member 31 does not simply extend in the axial direction, but the movable finger 62 of the finger portion 13 rotates toward the second finger portion 14 around the hinge portion 63. At this time, the expansion / contraction member 31 overcomes the urging force of the urging member 64 and turns the expansion / contraction member 31 about the hinge portion 63. As a result, the extending direction of the fixed finger 61 intersects the extending direction of the movable finger 62 from the extended position P1 where the extending direction of the fixed finger 61 and the extending direction of the movable finger 62 are substantially parallel. The bending position P2. The user can grip the object to be gripped between the finger 13 (movable finger 62) and the second finger 14 by setting the finger 13 to the bending position P2.

一方、対象物の把持の解除をする場合には、使用者が回外動作させた前腕16を元の位置に回内動作させる。これによって、上記した回外動作とは逆方向にホルダ部17の回転軸18および変換機構28が回転し、ピストンロッド27の押込みが解除される。これによって、伸縮部材31の内圧(ポンプ部26のベローズ34の内圧)が低下する。その結果、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力のほうが大きくなるので、伸縮部材31が元の長さに戻されて指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。これによって、対象物の把持を解除することができる。付勢部材64に、装飾用の表皮を用いた場合でも、表皮の付勢力(復元力)によって、指部13を曲げ位置P2から元の伸び位置P1に戻すことができる。   On the other hand, when releasing the gripping of the object, the forearm 16 that has been rotated outward by the user is moved back to the original position. As a result, the rotating shaft 18 and the conversion mechanism 28 of the holder portion 17 rotate in the direction opposite to the above-described supination operation, and the pushing of the piston rod 27 is released. Thereby, the internal pressure (the internal pressure of the bellows 34 of the pump part 26) of the expansion-contraction member 31 falls. As a result, the urging force of the urging member 64 and the restoring force of the telescopic member 31 are greater than the force in the direction in which the telescopic member 31 is extended, so that the telescopic member 31 is returned to its original length and the finger 13 Is returned from the bending position P2 to the extension position P1. As a result, the gripping of the object can be released. Even when a decorative skin is used for the biasing member 64, the finger 13 can be returned from the bending position P2 to the original extended position P1 by the biasing force (restoring force) of the skin.

続いて、発明者らは、本実施形態の能動義手11の性能について評価を行った。評価結果を図6〜図9に示す。図6は、指部13に負荷をかけない状態における、ホルダ部17の回外角α(元の位置からの回転角度)と、伸縮部材31の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。対象物を把持する把持力は、圧力Pに所定の定数を乗じて算出されるため、圧力Pに比例する。図6によれば、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して圧力Pが大きくなっていくことが理解される。一方、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い圧力Pが小さくなっていくことが理解される。   Subsequently, the inventors evaluated the performance of the active prosthesis 11 of the present embodiment. The evaluation results are shown in FIGS. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation angle α (rotation angle from the original position) of the holder portion 17 and the pressure P inside the elastic member 31 in a state where no load is applied to the finger portion 13. . Since the gripping force for gripping the object is calculated by multiplying the pressure P by a predetermined constant, it is proportional to the pressure P. According to FIG. 6, it is understood that if the forearm 16 (holder part 17) is rotated outwardly to increase the outward angle α, the pressure P increases in proportion to the outward angle α. On the other hand, if the forearm 16 (the holder portion 17) is rotated in this way and the forearm 16 is moved back so as to return to the original position to reduce the outside angle α, the pressure is increased accordingly. It is understood that P becomes smaller.

図7は、上記指部13に負荷をかけない状態における、回外角αとヒンジ部63のなす角θ(図5参照)の関係を示すグラフである。図7の試験(評価)は、図6の試験(評価)と同時に行ったものであり、図6では回外角αと圧力Pの関係に着目し、図7では回外角αとヒンジ部63のなす角θの関係に着目したものある。図7によれば、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して指部13の固定指61と可動指62とがなす角θが大きくなっていくことが理解される。一方、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い固定指61と可動指62とがなす角θが小さくなっていくことが理解される。また、図6、図7の関係でいえば、伸縮部材31の内部の圧力Pの上昇に伴い屈曲角度が変化することが理解される。したがって、図6、図7によれば、使用者は、ホルダ部17の回外角αを操作することによって、可動指62が固定指61に対してなす角θを容易に調整できる。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gyration angle α and the angle θ (see FIG. 5) formed by the hinge portion 63 in a state where no load is applied to the finger portion 13. The test (evaluation) in FIG. 7 is performed at the same time as the test (evaluation) in FIG. 6. In FIG. 6, attention is paid to the relationship between the extrapolation angle α and the pressure P, and in FIG. Some focus on the relationship of the angle θ formed. According to FIG. 7, when the forearm 16 (holder part 17) is rotated outwardly to increase the outward angle α, the fixed finger 61 and the movable finger 62 of the finger portion 13 form in proportion to the outward angle α. It is understood that the angle θ increases. On the other hand, if the forearm 16 (the holder portion 17) is rotated in this way, the forearm 16 is moved back so that the forearm 16 is returned to the original position to reduce the outside angle α. It will be understood that the angle θ formed by the finger 61 and the movable finger 62 becomes smaller. 6 and FIG. 7, it is understood that the bending angle changes as the pressure P inside the elastic member 31 increases. Therefore, according to FIGS. 6 and 7, the user can easily adjust the angle θ formed by the movable finger 62 with respect to the fixed finger 61 by operating the turning angle α of the holder portion 17.

図8は、指部13に負荷をかけた状態における、ホルダ部17の回外角αと、伸縮部材31の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。図8では、指部13の固定指61と可動指62とがなす角θを例えば0.9ラジアンに保持した状態で、ホルダ部17を回外動作および元に戻す動作をさせている。図8の評価は、指部13と第2指部14との間に把持対象物を把持した状態を模しており、いわゆる負荷状態の試験に相当する。図8によれば、指部13に負荷がかけられた状態であっても、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して圧力Pが大きくなることが理解される。これはすなわち、回外角αに比例して指部13と第2指部14の間で対象物を把持する把持力が大きくなることを意味する。一方、使用者が回外角αを一定に維持した場合には、対象物を把持する把持力が略一定に維持されることとなる。さらに、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い圧力Pが小さくなっていくことが理解される。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the holder portion 17 and the pressure P inside the elastic member 31 in a state where a load is applied to the finger portion 13. In FIG. 8, the holder portion 17 is rotated and returned to the original state while the angle θ formed by the fixed finger 61 and the movable finger 62 of the finger portion 13 is held at, for example, 0.9 radians. The evaluation in FIG. 8 simulates a state in which a grasped object is grasped between the finger part 13 and the second finger part 14, and corresponds to a so-called load state test. According to FIG. 8, even when a load is applied to the finger portion 13, if the forearm 16 (holder portion 17) is rotated outwardly to increase the outward angle α, it is proportional to the outward angle α. It is understood that the pressure P increases. This means that the gripping force for gripping the object between the finger 13 and the second finger 14 is increased in proportion to the extrapolation angle α. On the other hand, when the user maintains the turning angle α constant, the gripping force for gripping the object is maintained substantially constant. Further, if the forearm 16 is operated in a revolving manner so that the forearm 16 (the holder portion 17) is returned to the original position from the state in which the forearm 16 is operated in a revolving manner, the outside angle α can be reduced. It is understood that P becomes smaller.

図9は、回外角速度ωと可動指指先速度vとの関係を示すグラフである。この結果によれば、例えば回外動作において、最大で850mm/sの指先速度を出すことができる。比較例として、市販されている筋電義手であるオットーボック社製の商品名「DMCプラス」を挙げる。この筋電義手では、指先速度が130mm/sである。このため、本実施形態の能動義手11では、把持動作の際に、最大で比較例の筋電義手の6倍以上の指先速度を発揮することができる。図9および比較例によれば、対象物の素早い把持および解放が可能であることが理解される。なお、把持の解放動作は、専ら付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力に依存しているために、把持動作よりも指先速度が低下している。しかしながら、伸縮部材31と付勢部材64との間の摩擦を低減することで、解放動作時の指先速度を上げることが可能である。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between the extrapolation angular velocity ω and the movable fingertip velocity v. According to this result, a fingertip speed of 850 mm / s at the maximum can be obtained, for example, in the supination operation. As a comparative example, a trade name “DMC Plus” manufactured by Otto Bock, which is a commercially available myoelectric prosthesis, is given. In this myoelectric hand, the fingertip speed is 130 mm / s. For this reason, in the active prosthetic hand 11 of this embodiment, the fingertip speed of 6 times or more of the myoelectric prosthetic hand of the comparative example can be exhibited at the maximum in the gripping operation. According to FIG. 9 and the comparative example, it is understood that the object can be quickly grasped and released. In addition, since the release operation | movement of a grip is dependent only on the urging | biasing force of the urging | biasing member 64, and the restoring force of the expansion-contraction member 31, fingertip speed has fallen rather than the holding | grip operation. However, it is possible to increase the fingertip speed during the releasing operation by reducing the friction between the elastic member 31 and the biasing member 64.

図10は、回外角αおよび伸縮部材31の内部の圧力Pが時間経過に伴いどのように変化するかを示したグラフである。図10に対応する実験では、飲料が入ったペットボトルを把持して持ち上げる作業を行った。本実施形態の能動義手11によれば、使用者が前腕の回外角αを一定に維持した場合には、伸縮部材31の内部の圧力Pも略一定に維持されることが理解される。これはすなわち、対象物を把持する把持力が略一定に維持されることを意味する。   FIG. 10 is a graph showing how the extrapolation angle α and the pressure P inside the telescopic member 31 change with time. In the experiment corresponding to FIG. 10, an operation of grasping and lifting a plastic bottle containing a beverage was performed. According to the active prosthesis 11 of the present embodiment, it is understood that when the user maintains the forearm wraparound angle α constant, the pressure P inside the telescopic member 31 is also maintained substantially constant. This means that the gripping force for gripping the object is maintained substantially constant.

一方、比較例として、一般的な筋電義手の試験結果(図示省略)を挙げる。一般に、筋電位には微弱な変動を生じてしまう。筋電義手では、筋電位によって把持力に強弱をつけるため、筋電位の微小な変化に伴い把持力が変化してしまう。このため、比較例の筋電義手では、本実施形態の能動義手11のように把持力を略一定にして対象物を把持することは困難である。したがって、本実施形態の能動義手11では、把持力を略一定にでき、対象物の把持が安定する。   On the other hand, as a comparative example, a general myoelectric prosthetic hand test result (not shown) is given. In general, weak fluctuations occur in myoelectric potential. In the myoelectric prosthetic hand, the gripping force is increased or decreased by the myoelectric potential, so that the gripping force changes with a minute change in the myoelectric potential. For this reason, it is difficult for the myoelectric prosthetic hand of the comparative example to grip the object with the gripping force substantially constant as in the active prosthetic hand 11 of the present embodiment. Therefore, in the active prosthetic hand 11 of the present embodiment, the gripping force can be made substantially constant, and the gripping of the object is stabilized.

本実施形態によれば、能動義手11は、固定指61が設けられたベース部12と、ベース部12に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部17と、固定指61よりも先端側に設けられた可動指62と、固定指61と可動指62との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63であって、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1と、固定指61の延びる方向に対して可動指62の延びる方向が交差した曲げ位置P2と、の間で回動可能に固定指61と可動指62とを連結するヒンジ部63と、内部に作動流体が貯留された駆動部15であって、ホルダ部17の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、伸縮部材31内に前記作動流体を送ってヒンジ部63の周りを旋回するように伸縮部材31を伸長させ、伸び位置P1から曲げ位置P2にする駆動部15と、を備える。   According to the present embodiment, the active prosthetic hand 11 includes a base portion 12 provided with a fixed finger 61, a holder portion 17 provided so as to be rotatable with respect to the base portion 12, and a user's arm inserted therein, and a fixed finger. The movable finger 62 provided at the front end side than 61, the position between the fixed finger 61 and the movable finger 62, provided in parallel with the telescopic member 31 and the tubular telescopic member 31 that can be expanded and contracted. In the hinge part 63, the extending position P1 in which the extending direction of the fixed finger 61 and the extending direction of the movable finger 62 are substantially parallel to each other, and the extending direction of the movable finger 62 intersects the extending direction of the fixed finger 61. The hinge part 63 that connects the fixed finger 61 and the movable finger 62 so as to be rotatable between the bending position P2 and the drive part 15 in which the working fluid is stored. Use the pressurizing fluid to expand and contract Sending the working fluid within the timber 31 is extended an elastic member 31 to pivot about the hinge portion 63 includes a drive unit 15 to the position P2 bending from extended position P1, the.

この構成によれば、一つの伸縮部材31と、一つのヒンジ部63と、を組み合わせた簡単な構造によって、義手の指および指の関節を構成できる。これによって、伸縮部材31の数を低減して、義手の構造を簡略化することができる。これによって、機構を単純化することができ、機械効率が高く、操作に必要な力量が低減された能動義手11を実現できる。上記構成によれば、例えば、駆動部15と伸縮部材31とをバルブレスの回路で接続できるために、圧力損失が低く信頼性も高くできる。また、作動流体を用いて可動指62を可動させるために、当該作動流体を適宜に供給することで、指の数の増加や関節数の増加にも容易に対応できる。また、使用者にとって操作も簡単であり、訓練期間を短縮してユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。さらに、筋電義手のようにモータ音もせず静粛に動作できるとともに、水に濡れた場合でもショートの危険性もない。さらに、筋電義手のように筋電センサーの位置調整も不要であるだけでなく、汗による故障の問題もない。さらに、筋肉の疲労による誤作動も生じない。   According to this configuration, a prosthetic finger and a finger joint can be configured with a simple structure in which one elastic member 31 and one hinge portion 63 are combined. Thereby, the number of the elastic members 31 can be reduced and the structure of the prosthetic hand can be simplified. As a result, the mechanism can be simplified, and the active prosthesis 11 with high mechanical efficiency and reduced force required for operation can be realized. According to the above configuration, for example, since the driving unit 15 and the elastic member 31 can be connected by a valveless circuit, the pressure loss is low and the reliability can be increased. In addition, since the movable finger 62 is moved using the working fluid, the working fluid is appropriately supplied to easily cope with an increase in the number of fingers and an increase in the number of joints. Further, the operation is easy for the user, and the training period can be shortened to realize the user-friendly active prosthesis 11. Furthermore, it can operate silently without a motor sound like a myoelectric prosthetic hand, and there is no danger of a short circuit even when wet. Further, not only the position adjustment of the myoelectric sensor is unnecessary as in the myoelectric prosthetic hand, but there is no problem of malfunction due to sweat. Furthermore, there is no malfunction caused by muscle fatigue.

伸縮部材31は、ベローズである。この構成によれば、伸縮部材31を伸縮性および可撓性のある部材で構成できる。また、ベローズは、ゴムチューブよりも耐久性が良好であり、軽量かつ高耐久性の能動義手11を実現できる。   The elastic member 31 is a bellows. According to this configuration, the stretchable member 31 can be composed of a stretchable and flexible member. Further, the bellows has better durability than the rubber tube, and can realize the active prosthesis 11 that is lightweight and highly durable.

伸縮部材31は、前記使用者の腕16に装着され、使用者の腕16の長さに合わせて伸縮可能な細長い平板状の支持部41と、支持部41に対して回動可能に支持部41に連結され、前記使用者の上腕に固定されることが可能な固定部42と、を備える。能動義手11を使用する使用者の前腕16部分の残存肢の長さは、使用者ごとに異なることが通常である。本実施形態によれば、使用者の残存肢の長さに合わせて支持部41の長さを適宜に変更(一例として、長穴46を用いた長さを変更や、細長い板材41Aの数を増減させる長さの変更等)することができ、ユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。また、固定部42が支持部41に対して回動可能であるために、能動義手11を使用する際に、使用者に肘の曲げ伸ばしの自由を確保することができる。これによって、さらにユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。   The elastic member 31 is attached to the user's arm 16 and can be extended and contracted according to the length of the user's arm 16. 41, and a fixing portion 42 that can be fixed to the upper arm of the user. In general, the length of the remaining limb of the forearm 16 portion of the user who uses the active prosthesis 11 is different for each user. According to the present embodiment, the length of the support portion 41 is appropriately changed according to the length of the user's remaining limb (for example, the length using the long hole 46 is changed, or the number of the elongated plate members 41A is changed. It is possible to change the length to be increased / decreased), and the user-friendly active prosthesis 11 can be realized. Moreover, since the fixing | fixed part 42 can be rotated with respect to the support part 41, when using the active prosthesis 11, the user can ensure the freedom of bending and stretching of the elbow. As a result, the user-friendly active prosthesis 11 can be realized.

作動流体は、空気である。このため、作動流体として圧縮性流体が用いられるために、把持対象物を柔らかく把持することができる。また、能動義手11の全体重量を低減することができ、使用者が使い易い能動義手11を実現できる。また、ポンプ部26を能動義手11に内蔵し、使用者自身でポンプ部26を駆動することにより、従来の空気圧システムで必須だった重量のあるコンプレッサやバルブ、それらを制御する電子機器等の外部機器が不要となる。このためにシステム全体の可搬性が改善されるとともに、軽量低価格の能動義手11を実現できる。   The working fluid is air. For this reason, since the compressive fluid is used as the working fluid, the object to be grasped can be grasped softly. Further, the overall weight of the active prosthesis 11 can be reduced, and the active prosthesis 11 that is easy for the user to use can be realized. In addition, by incorporating the pump unit 26 in the active prosthesis 11 and driving the pump unit 26 by the user himself / herself, heavier compressors and valves, which are essential in the conventional pneumatic system, and electronic devices for controlling them are externally provided. Equipment becomes unnecessary. For this reason, the portability of the entire system is improved, and a lightweight and low-cost active prosthesis 11 can be realized.

ベース部12、ホルダ部17、固定指61、可動指62、ヒンジ部63、および駆動部15は、樹脂材料により形成される。この構成によれば、これらの構造物を軽量に実現できる。また、金属材料を極力使用しないために、切削加工等が不要であり、製造コストを削減できる。さらに、これらを樹脂材料で形成することによって、これらをすべて3Dプリンタによって形成することができる。これによって、金型を作成することが不要であり、能動義手11の製造コストを著しく低減できる。   The base part 12, the holder part 17, the fixed finger 61, the movable finger 62, the hinge part 63, and the drive part 15 are formed of a resin material. According to this configuration, these structures can be realized in a light weight. In addition, since a metal material is not used as much as possible, cutting or the like is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, by forming them with a resin material, they can all be formed with a 3D printer. Accordingly, it is not necessary to create a mold, and the manufacturing cost of the active prosthesis 11 can be significantly reduced.

以下、図11から図19を参照して能動義手11の変形例について説明する。以下の各変形例では、主として上記実施形態と異なる部分について説明し、上記実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。   Hereinafter, modified examples of the active prosthesis 11 will be described with reference to FIGS. 11 to 19. In the following modifications, portions different from the above embodiment will be mainly described, and illustrations or descriptions of portions common to the above embodiment will be omitted.

[第1変形例]
図11から図14を参照して、第1変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手は、使用者に対して対象物を把持する把持力をフィードバックする力覚フィードバックシステム付きの能動義手である。
[First Modification]
With reference to FIGS. 11 to 14, the active prosthetic hand 11 of the first modification will be described. The active prosthetic hand of this modification is an active prosthetic hand with a force feedback system that feeds back a gripping force for gripping an object to a user.

能動義手11は、断面L字形に折れ曲がった板状をなしたベース部12と、ベース部12の先端側に取り付けられた指部13と、ベース部12の先端側に取り付けられた第2指部14と、ベース部12に対して固定的に設けられた駆動部15と、使用者の腕16(残存肢)の先端部が差し込まれるホルダ部17と、能動義手11を使用者の腕16に対して固定するためのソケット部21と、を備える。   The active prosthesis 11 includes a base part 12 having a plate shape bent in an L-shaped cross section, a finger part 13 attached to the distal end side of the base part 12, and a second finger part attached to the distal end side of the base part 12. 14, a drive unit 15 that is fixed to the base unit 12, a holder unit 17 into which the tip of the user's arm 16 (remaining limb) is inserted, and the active prosthesis 11 to the user's arm 16. And a socket portion 21 for fixing the same.

指部13は、人間の人差し指や中指等を模して全体形状が形成される。本実施形態では、指部13の数は、1個で構成されているが、指部13が複数(例えば、2〜5本)であってもよい。指部13は、ベース部12に固定された中空筒状の固定指61と、固定指61よりも先端側に設けられた中空筒状の可動指62と、固定指61と可動指62との間に設けられた筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63と、固定指61と可動指62とに跨って設けられる付勢部材64と、可動指62の周囲を覆ったゴム製の指サック65と、を有する。   The finger part 13 has an overall shape imitating a human index finger or middle finger. In the present embodiment, the number of the finger parts 13 is one, but the number of the finger parts 13 may be plural (for example, 2 to 5). The finger portion 13 includes a hollow cylindrical fixed finger 61 fixed to the base portion 12, a hollow cylindrical movable finger 62 provided on the tip side of the fixed finger 61, and the fixed finger 61 and the movable finger 62. A cylindrical expansion / contraction member 31 provided therebetween, a hinge portion 63 provided in parallel with the expansion / contraction member 31, a biasing member 64 provided across the fixed finger 61 and the movable finger 62, and the movable finger 62 And a rubber finger sack 65 covering the periphery.

能動義手11は、可動指62の先端部付近に設けられた凹部71と、凹部71内に収納された第2伸縮部材72と、使用者の上腕に巻かれる第3バンド部材73と、第3バンド部材73に取り付けられた平板部74と、平板部74に取り付けられ使用者の腕16に当接するように設けられた第3伸縮部材75と、第2伸縮部材72と第3伸縮部材75とを接続するように設けられた第2送り管76と、を有する。本実施形態では、可動指62に凹部71を設け、この凹部71内に第2伸縮部材72を配置しているが、凹部71を設けないで可動指62の表面に第2伸縮部材72を配置しても当然によい。また、第2伸縮部材72の設置位置は可動指62の先端付近(指先)に限られず、例えば、第2指部14の先端付近等、他の位置に設置されてもよい。   The active prosthesis 11 includes a recess 71 provided in the vicinity of the tip of the movable finger 62, a second elastic member 72 accommodated in the recess 71, a third band member 73 wound around the upper arm of the user, and a third A flat plate portion 74 attached to the band member 73; a third elastic member 75 attached to the flat plate portion 74 so as to come into contact with the arm 16 of the user; a second elastic member 72 and a third elastic member 75; And a second feed pipe 76 provided to connect the two. In the present embodiment, the concave portion 71 is provided in the movable finger 62 and the second elastic member 72 is disposed in the concave portion 71. However, the second elastic member 72 is disposed on the surface of the movable finger 62 without providing the concave portion 71. Of course it is good. Further, the installation position of the second elastic member 72 is not limited to the vicinity of the tip of the movable finger 62 (fingertip), and may be installed at other positions such as the vicinity of the tip of the second finger portion 14, for example.

第2伸縮部材72は、樹脂材料によって形成された中空且つ有底筒状のベローズで構成される。第2伸縮部材72は、その軸方向に伸縮可能である。第2伸縮部材72は、指部13のうち、把持対象物に当接する部分を構成する。第3伸縮部材75も同様に、樹脂材料によって形成された中空且つ有底筒状のベローズで構成される。第3伸縮部材75は、その軸方向に伸縮可能である。第2伸縮部材72および第3伸縮部材75は、上記実施形態の伸縮部材31と略同様の構成を有する。第2伸縮部材72の直径は、第3伸縮部材75の直径と同じである。第2伸縮部材72の内部および第3伸縮部材75の内部には、作動流体(第2作動流体)として空気が貯留されているが、作動流体として空気以外の水や油等を用いてもよい。第2伸縮部材72および第3伸縮部材75は、3Dプリンティングによってゴム状の弾性材料(熱可塑性エラストマーやシリコーンゴム等)で形成されてもよい。   The 2nd expansion-contraction member 72 is comprised by the hollow and bottomed cylindrical bellows formed with the resin material. The 2nd expansion-contraction member 72 can be expanded-contracted in the axial direction. The 2nd expansion-contraction member 72 comprises the part contact | abutted to the holding | grip target object among the finger parts 13. FIG. Similarly, the third elastic member 75 is formed of a hollow and bottomed cylindrical bellows formed of a resin material. The 3rd expansion-contraction member 75 can be expanded-contracted in the axial direction. The 2nd expansion-contraction member 72 and the 3rd expansion-contraction member 75 have the structure substantially the same as the expansion / contraction member 31 of the said embodiment. The diameter of the second elastic member 72 is the same as the diameter of the third elastic member 75. Air is stored as a working fluid (second working fluid) in the second elastic member 72 and the third elastic member 75, but water or oil other than air may be used as the working fluid. . The second elastic member 72 and the third elastic member 75 may be formed of a rubber-like elastic material (such as a thermoplastic elastomer or silicone rubber) by 3D printing.

続いて、図11から図14を参照して、本変形例の能動義手11の作用について説明する。図11に示すように、例えば指部13と第2指部14との間で対象物を把持した場合には、第2伸縮部材72が対象物に当接し、第2伸縮部材72内の空気が第2送り管76を介して第3伸縮部材75内に送られる。第2伸縮部材72で対象物を把持している状態では、パスカルの原理によって、第2伸縮部材72の内部の圧力と、第3伸縮部材75の内部の圧力が等しくなる。したがって、第2伸縮部材72と第3伸縮部材75の直径を等しくすることで、対象物を把持する把持力と等しい力で、第3伸縮部材75によって使用者の上腕を押圧できる。これによって、指部13と第2指部14との間で対象物を把持する把持力を、使用者の上腕に対する押圧力として正しくフィードバックできる。このため、使用者は、対象物を把持する際に、どの程度の把持力で対象物を把持しているかを把握しながら、対象物を把持することができる。   Subsequently, the operation of the active prosthetic hand 11 of the present modification will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, for example, when the object is grasped between the finger part 13 and the second finger part 14, the second elastic member 72 comes into contact with the object, and the air in the second elastic member 72 Is fed into the third elastic member 75 via the second feed pipe 76. In a state where the object is gripped by the second elastic member 72, the pressure inside the second elastic member 72 and the pressure inside the third elastic member 75 are equal due to Pascal's principle. Therefore, by making the diameters of the second elastic member 72 and the third elastic member 75 equal, the upper arm of the user can be pressed by the third elastic member 75 with a force equal to the holding force for holding the object. Thereby, the gripping force for gripping the object between the finger part 13 and the second finger part 14 can be correctly fed back as a pressing force for the user's upper arm. For this reason, the user can grasp the object while grasping the degree of grasping force with which the object is grasped when grasping the object.

これによって、使用者は、例えば開封したパウチゼリー(アルミ蒸着で形成したフィルム層を有する樹脂製バッグ内に収納されたゼリー)や、飲料を入れた紙コップ等を保持することもできる。   Thus, the user can hold, for example, an opened pouch jelly (jelly stored in a resin bag having a film layer formed by aluminum vapor deposition), a paper cup containing a beverage, and the like.

続いて、発明者らは、本変形例の能動義手11の性能について評価を行った。評価結果を図14に示す。評価では、本変形例の能動義手11を用いて、開封済のパウチゼリーを持ち上げて移動させる試験を行った。図14は、時間経過に対して、ホルダ部17の回外角αと、第3伸縮部材75から使用者の腕16に加えられる力の測定値と、の関係を示すグラフである。第3伸縮部材75から使用者の腕16に加えられる力の測定値は、使用者の上腕に把持力のフィードバックとして加えられる押圧力の測定値である。   Subsequently, the inventors evaluated the performance of the active prosthesis 11 of this modification. The evaluation results are shown in FIG. In the evaluation, a test was conducted in which the opened pouch jelly was lifted and moved using the active prosthesis 11 of the present modification. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the holder portion 17 and the measured value of the force applied from the third elastic member 75 to the user's arm 16 over time. The measured value of the force applied from the third elastic member 75 to the user's arm 16 is a measured value of the pressing force applied as a gripping force feedback to the user's upper arm.

図14において、評価開始から最初に現れる第1突出部81は、対照例(コントロール)である。対照例では、実験者が能動義手11が装着される手とは反対側の手の指を使用して、指部13の可動指62(可動指62に取り付けられた第2伸縮部材72)と第2指部14との間に開封済のパウチゼリーを挟むように保持した際に、第3伸縮部材75によって使用者の上腕に力覚(押圧力)としてフィードバックされる力の測定値が0.75〜0.9Nであることを示す。これは、把持対象物を0.75〜0.9Nの把持力で把持している状態で、使用者の上腕に把持力のフィードバックがなされる状態を模擬している。開封した状態のパウチゼリーを把持するのに適切な把持力は、図14に破線で示される0.3〜1.9Nの範囲内である。   In FIG. 14, the first protrusion 81 that appears first from the start of evaluation is a control example (control). In the control example, the experimenter uses the finger of the hand on the opposite side to the hand on which the active prosthetic hand 11 is worn, and the movable finger 62 of the finger 13 (the second elastic member 72 attached to the movable finger 62). When the opened pouch jelly is held between the second finger part 14 and the second finger part 14 is held, the measured value of the force fed back as a force sense (pressing force) to the user's upper arm by the third elastic member 75 is 0. .75 to 0.9N. This simulates a state in which the gripping force is fed back to the upper arm of the user while the gripping target is gripped with a gripping force of 0.75 to 0.9N. A gripping force suitable for gripping the opened pouch jelly is in the range of 0.3 to 1.9 N indicated by a broken line in FIG.

実験者は、先のフィードバックの感覚(第1突出部81として図14に示される力覚)を覚えておき、この力覚フィードバックシステムによるフィードバックを受けつつ対象物を把持する試験を3回行った。その結果、図14に第2突出部82、第3突出部83、第4突出部84で示される力の測定値(把持力および実験者にフィードバックされる力覚)ように、多少ばらつきがあるもの、3回の試行のすべてにおいて第1突出部81で示される把持力が再現されることが確認できた。これによって、実験者が開封した状態のパウチゼリーを適切な把持力(0.3〜1.9Nの範囲内)で把持できることが確認された。   The experimenter remembered the previous feedback sensation (force sense shown in FIG. 14 as the first protrusion 81), and performed the test of grasping the object three times while receiving feedback by this force sense feedback system. . As a result, there are some variations as shown in FIG. 14 in which the measured force values (gripping force and force sensation fed back to the experimenter) indicated by the second protrusion 82, the third protrusion 83, and the fourth protrusion 84 in FIG. However, it was confirmed that the gripping force indicated by the first protrusion 81 was reproduced in all three trials. Thus, it was confirmed that the pouch jelly opened by the experimenter can be gripped with an appropriate gripping force (within a range of 0.3 to 1.9 N).

図14によれば、対象物の把持に伴い、使用者の上腕に対する把持力のフィードバックが正しくなされることが理解される。また、3回の試行のすべてにおいて、開封した状態のパウチゼリーの把持に適した把持力である0.3〜1.9Nの範囲内となった。このため、本変形例の力覚フィードバックシステム付きの能動義手11によれば、開封後のパウチゼリーの内容物を吹き出させることなく、適切な把持力によってパウチゼリーを把持できることが確認された。また、本変形例の能動義手11によれば、把持対象物を飲料入りの紙コップやその他柔らかい食品にした場合でも同様に、対象物を潰さない程度の把持力で把持することができることが確認された。   According to FIG. 14, it is understood that the gripping force feedback to the user's upper arm is correctly performed as the object is gripped. Moreover, in all three trials, it was within the range of 0.3 to 1.9 N which is a gripping force suitable for gripping the opened pouch jelly. For this reason, according to the active prosthetic hand 11 with the force feedback system of this modification, it was confirmed that the pouch jelly can be gripped with an appropriate gripping force without blowing out the contents of the opened pouch jelly. Further, according to the active prosthetic hand 11 of the present modification, it is confirmed that the object can be gripped with a gripping force that does not crush the object even when the object to be gripped is a paper cup containing beverage or other soft food. It was done.

第1変形例によれば、能動義手11は、可動指62に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材72と、前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された第2伸縮部材72から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材75と、を備える。   According to the first modification, the active prosthetic hand 11 is provided on the movable finger 62, stores the second working fluid therein, and compresses the bottomed cylindrical second expansion and contraction by contacting the grasped object. A bottomed member that is provided at a position that contacts the member 72 and the user's arm and that presses the user's arm by receiving and extending the second working fluid sent from the compressed second elastic member 72 A cylindrical third elastic member 75.

この構成によれば、第2伸縮部材72および第3伸縮部材75によって、把持対象物を把持する把持力を使用者の腕にフィードバックすることができる。これによって、使用者は、把持力を随時把握することができるため、例えば、パウチゼリーや食品、飲料入りの紙コップなど、柔らかい把持対象物を把持する場合でも、把持力を適宜に調節することができ、把持対象物を能動義手11によって握り潰してしまうことを防止できる。第2伸縮部材72と第3伸縮部材75とを簡単なバルブレス回路で接続することで力覚フィードバックシステムが実現されるために、能動義手11を低コストで実現できるとともに、信頼性の高い力覚フィードバックシステムを実現できる。   According to this configuration, the gripping force for gripping the gripping object can be fed back to the user's arm by the second stretchable member 72 and the third stretchable member 75. As a result, the user can grasp the gripping force at any time.For example, even when gripping a soft gripping object such as a pouch jelly, a food, or a paper cup containing a beverage, the user can adjust the gripping force appropriately. It is possible to prevent the object to be gripped from being crushed by the active prosthetic hand 11. Since the force feedback system is realized by connecting the second elastic member 72 and the third elastic member 75 with a simple valveless circuit, the active prosthesis 11 can be realized at low cost and the force sense is highly reliable. A feedback system can be realized.

[第2変形例]
図15を参照して、第2変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手11では、変換機構28は、回転軸18ではなく、ホルダ部17と一体に設けられている。変換機構28(カム部)は、細長い平板がホルダ部17の周囲に巻き付いた形状をなしており、ホルダ部17を中心とした螺旋状をなしている。
[Second Modification]
With reference to FIG. 15, the active prosthetic hand 11 of the 2nd modification is demonstrated. In the active prosthetic hand 11 of this modification, the conversion mechanism 28 is provided integrally with the holder portion 17 instead of the rotating shaft 18. The conversion mechanism 28 (cam portion) has a shape in which an elongated flat plate is wound around the holder portion 17 and has a spiral shape with the holder portion 17 as the center.

本変形例では、回転軸18が省略されており、ホルダ部17は、例えばピン85やボルト等を介してベース部12に対して回転可能に取り付けられている。したがって、本変形例では、回転軸18が省略されているため、ホルダ部17と指部13との間の距離が著しく短縮されている。   In this modification, the rotating shaft 18 is omitted, and the holder portion 17 is rotatably attached to the base portion 12 via, for example, a pin 85 or a bolt. Therefore, in this modification, the rotating shaft 18 is omitted, and thus the distance between the holder portion 17 and the finger portion 13 is remarkably shortened.

本実施形態によれば、駆動部15は、ホルダ部17の回転運動をポンプ部26内の前記作動流体を加圧する方向の直線運動に変換する変換機構28を備え、変換機構28は、ホルダ部17と一体に設けられる。この構成によれば、ホルダ部17の回転運動を用いてポンプ部26内の作動流体を加圧する機構を簡単かつ省スペースで実現できる。さらに、変換機構28は、ホルダ部17と一体に設けられているために、変換機構28を設けるために別途にスペースを要することがなく、ホルダ部17から可動指62までの距離を短くすることができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、使用者の腕16の断端から指部13の先端までの距離を長過ぎず自然な長さにできる。これによって、ユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。   According to this embodiment, the drive unit 15 includes the conversion mechanism 28 that converts the rotational motion of the holder portion 17 into a linear motion in a direction in which the working fluid in the pump portion 26 is pressurized. The conversion mechanism 28 includes the holder portion. 17 and a single unit. According to this configuration, a mechanism for pressurizing the working fluid in the pump unit 26 using the rotational motion of the holder unit 17 can be realized simply and in a small space. Further, since the conversion mechanism 28 is provided integrally with the holder portion 17, no additional space is required to provide the conversion mechanism 28, and the distance from the holder portion 17 to the movable finger 62 is shortened. Can do. As a result, the active prosthesis 11 can be reduced in size, and the distance from the stump of the user's arm 16 to the tip of the finger portion 13 can be made natural without being too long. Thereby, the user-friendly active prosthesis 11 can be realized.

[第3変形例]
図16、図17を参照して、第3変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手11は、第2変形例のように変換機構28がホルダ部17と一体になっている。また、指部13は、5本で構成されている。各指部13には、固定指61(第2固定指)と、可動指62(第2可動指)と、これらの間の位置に設けられ伸縮可能な筒状の伸縮部材31(第4伸縮部材)と、固定指61(第2固定指)と可動指62(第2可動指)とを連結するヒンジ部63(第2ヒンジ部)と、が含まれる。
[Third Modification]
With reference to FIG. 16, FIG. 17, the active prosthesis 11 of the 3rd modification is demonstrated. In the active prosthesis 11 of this modification, the conversion mechanism 28 is integrated with the holder portion 17 as in the second modification. Moreover, the finger part 13 is comprised by five pieces. Each finger portion 13 includes a fixed finger 61 (second fixed finger), a movable finger 62 (second movable finger), and a cylindrical expansion / contraction member 31 (fourth expansion / contraction) provided at a position between them. Member) and a hinge part 63 (second hinge part) for connecting the fixed finger 61 (second fixed finger) and the movable finger 62 (second movable finger).

各指部13の関節(伸縮部材31、ヒンジ部63)の数が増大されており、関節の数が2又は3で構成される。さらに、本変形例では、指部13が5本で構成されているため、固定的に設けた第2指部14を省略している。各伸縮部材31(第4伸縮部材)、各ヒンジ部63(第2ヒンジ部)の構成は、上記実施形態の伸縮部材31、ヒンジ部63の構成と同様である。   The number of joints (extensible member 31 and hinge part 63) of each finger part 13 is increased, and the number of joints is two or three. Furthermore, in this modification, since the finger part 13 is comprised by five, the 2nd finger part 14 provided fixedly is abbreviate | omitted. The configuration of each expansion / contraction member 31 (fourth expansion / contraction member) and each hinge portion 63 (second hinge portion) is the same as the configuration of the expansion / contraction member 31 and the hinge portion 63 of the above embodiment.

駆動部15のポンプ部26の位置は、ベース部12とホルダ部17との間から外れた位置に設けられる。より具体的には、ポンプ部26は、使用者の肘の近傍で、肘の外側の位置に設けられる。本変形例では、1つのポンプ部26によって複数の指部13を回動させるため、本変形例のポンプ部26に収納されるベローズ34の内部の容積は、上記実施形態のポンプ部26のベローズ34の内部の容積よりも大きくなっていることが好ましい。また、ポンプ部26の数は複数個であっても当然によく、上記実施形態に記載したポンプ部26を複数配置しても当然よい。ベース部12と一体になった支持部41の基部側端に取り付けられている。   The position of the pump unit 26 of the drive unit 15 is provided at a position deviated from between the base unit 12 and the holder unit 17. More specifically, the pump unit 26 is provided near the user's elbow and at a position outside the elbow. In this modification, since the plurality of finger parts 13 are rotated by one pump part 26, the internal volume of the bellows 34 accommodated in the pump part 26 of this modification is the bellows of the pump part 26 of the above embodiment. It is preferable that it is larger than the internal volume of 34. Of course, the number of pump units 26 may be plural, and a plurality of pump units 26 described in the above embodiment may be arranged. The support part 41 integrated with the base part 12 is attached to the base side end.

図16、図17を参照して、本変形例の能動義手11の作用について説明する。本変形例の能動義手11において、使用者がホルダ部17を回外動作させると、ホルダ部17と一体になった変換機構28が回転してピストンロッド27を押圧する。これによって、ポンプ部26内のベローズ34が圧縮されて、ベローズ34内の作動流体(空気)が送り管32を介して送られる。本変形例のように、作動流体(空気等)を用いて指部13を伸び位置P1から曲げ位置P2に回動させる機構であれば、それぞれの伸縮部材31(アクチュエータ)に送り管32を介して作動流体を供給することができ、指部13の数や関節の数を増やして、容易に5本の指部13を有する能動義手11を実現できる。   The operation of the active prosthetic hand 11 of this modification will be described with reference to FIGS. In the active prosthetic hand 11 of this modification, when the user rotates the holder part 17 outwardly, the conversion mechanism 28 integrated with the holder part 17 rotates to press the piston rod 27. As a result, the bellows 34 in the pump unit 26 is compressed, and the working fluid (air) in the bellows 34 is sent through the feed pipe 32. If this mechanism is a mechanism for rotating the finger portion 13 from the extended position P1 to the bent position P2 using a working fluid (air or the like) as in this modified example, a feed pipe 32 is connected to each expansion / contraction member 31 (actuator). The active prosthesis 11 having the five finger portions 13 can be easily realized by increasing the number of finger portions 13 and the number of joints.

本変形例では、送り管32は途中で5本に分岐しており、5本の指部13に対して加圧された空気を供給する。図17では、5本の指部13のうち、1本(人差し指)のみを摘出して示す。図17の人差し指に相当する指部13では、各伸縮部材31に空気が供給され、各伸縮部材31が対応するヒンジ部63の周りを旋回するように伸長する。これによって、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動する。このような伸び位置P1から曲げ位置P2に回動が各指部13において起こり、使用者が対象物を把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除したとき、付勢部材64の付勢力、伸縮部材31の復元力、ベローズ34の復元力等によって、各指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。   In this modification, the feed pipe 32 is branched into five in the middle, and supplies pressurized air to the five fingers 13. In FIG. 17, only one (index finger) is extracted from the five fingers 13. In the finger part 13 corresponding to the index finger in FIG. 17, air is supplied to each elastic member 31, and each elastic member 31 extends so as to turn around the corresponding hinge part 63. Thereby, the finger part 13 rotates from the extended position P1 to the bending position P2. Such rotation from the extended position P1 to the bending position P2 occurs in each finger portion 13, and the user can hold the object. When the user cancels the rotation of the holder portion 17, each finger portion 13 extends from the bending position P <b> 2 to the extended position P <b> 1 by the biasing force of the biasing member 64, the restoring force of the telescopic member 31, the restoring force of the bellows 34, and the like. Returned to

なお、親指に相当する指部13の回動方向は、他の人差し指、中指、薬指、小指に対応する指部13の回動方向とは概ね逆向きであることが、人間の手の構造と一致しており、使用者に違和感を生じない。本変形例によれば、指部13の数を人体に倣って増加できるだけでなく、関節の数も人体に倣って増加させることができる。これによって、さらに自然な能動義手11を実現できるだけでなく、見た目にも自然で使用者に拒否感を与えない能動義手11を実現できる。   Note that the rotation direction of the finger portion 13 corresponding to the thumb is generally opposite to the rotation direction of the finger portion 13 corresponding to the other index finger, middle finger, ring finger, and little finger. It matches and does not cause any discomfort to the user. According to this modification, not only can the number of finger portions 13 be increased following the human body, but the number of joints can be increased following the human body. As a result, not only a more natural active prosthesis 11 can be realized, but also an active prosthesis 11 which is natural in appearance and does not give a sense of refusal to the user can be realized.

本変形例によれば、能動義手11は、ベース部12に設けられた第2固定指61と、第2固定指61よりも先端側に設けられた第2可動指62と、第2固定指61と第2可動指62との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の第4伸縮部材31と、第4伸縮部材31と並列に設けられた第2ヒンジ部63であって、第2固定指61の延びる方向と第2可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1と、第2固定指61の延びる方向に対して第2可動指62の延びる方向が交差した曲げ位置P2と、の間で回動可能に第2固定指61と第2可動指62とを連結する第2ヒンジ部63と、を備え、駆動部15は、ホルダ部17の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、第4伸縮部材31内に前記作動流体を送って第2ヒンジ部63の周りを旋回するように第4伸縮部材31を伸長させ、伸び位置P1から曲げ位置P2にする。   According to this modification, the active prosthetic hand 11 includes the second fixed finger 61 provided on the base portion 12, the second movable finger 62 provided on the tip side of the second fixed finger 61, and the second fixed finger. A cylindrical fourth telescopic member 31 provided between the first movable finger 61 and the second movable finger 62, and a second hinge part 63 provided in parallel with the fourth telescopic member 31; 2 The extending position P1 where the extending direction of the fixed finger 61 and the extending direction of the second movable finger 62 are substantially parallel to each other, and the extending direction of the second movable finger 62 intersects the extending direction of the second fixed finger 61. A second hinge part 63 that connects the second fixed finger 61 and the second movable finger 62 so as to be rotatable between the bending position P2 and the drive part 15 uses the rotational movement of the holder part 17; And pressurizing the working fluid to send the working fluid into the fourth telescopic member 31 to provide a second hinge. 63 a fourth elastic member 31 is extended so as to pivot about and to the position P2 bending from extended position P1.

この構成によれば、一つのポンプ部26から伸縮部材31と第4伸縮部材との両方に作動流体を供給することができる。これによって、指部13の数を増加した場合でも構造が複雑化することがなく、より人間の手に近い能動義手11を簡単な構造で実現できる。   According to this configuration, the working fluid can be supplied from one pump part 26 to both the elastic member 31 and the fourth elastic member. Thereby, even when the number of the finger parts 13 is increased, the structure is not complicated, and the active prosthetic hand 11 closer to a human hand can be realized with a simple structure.

本変形例において、駆動部15は、ポンプ部26を含み、ポンプ部26は、ベース部12とホルダ部17との間から外れた位置に設けられ、内部に前記作動流体が貯留されるとともに、前記作動流体を加圧することで、伸縮部材31内に前記作動流体を送る。この構成によれば、ベース部12とホルダ部17とをさらに近づけて配置することができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、ホルダ部17から可動指62までの距離を短くして、使い易く見た目にも自然な能動義手を実現できる。   In this modification, the drive unit 15 includes a pump unit 26. The pump unit 26 is provided at a position deviated from between the base unit 12 and the holder unit 17, and the working fluid is stored therein. The working fluid is sent into the telescopic member 31 by pressurizing the working fluid. According to this configuration, the base portion 12 and the holder portion 17 can be arranged closer to each other. As a result, the active prosthetic hand 11 can be reduced in size, and the distance from the holder part 17 to the movable finger 62 can be shortened to realize an active prosthetic hand that is easy to use and looks natural.

[第4変形例]
図18、図19を参照して、第4変形例の能動義手11について説明する。本変形例では、駆動部15のうちポンプ部26の構成が上記実施形態とは異なっている。ポンプ部26は、ベローズ34を内蔵するのではなく、いわゆる回転式の板(ベーン)を有する扁平なポンプで構成される。
[Fourth Modification]
With reference to FIG. 18, FIG. 19, the active prosthesis 11 of the 4th modification is demonstrated. In this modification, the configuration of the pump unit 26 in the drive unit 15 is different from that in the above embodiment. The pump unit 26 is not a built-in bellows 34 but a flat pump having a so-called rotary plate (vane).

ホルダ部17は、ピン85やボルトによってベース部12に対して回転可能に取り付けられている。ポンプ部26(駆動部15)は、ベース部12とホルダ部17との間の位置にコンパクトに設けられている。ポンプ部26の形状は、略円盤形をなしている。   The holder portion 17 is rotatably attached to the base portion 12 by pins 85 and bolts. The pump unit 26 (drive unit 15) is provided in a compact manner at a position between the base unit 12 and the holder unit 17. The shape of the pump part 26 has a substantially disk shape.

ポンプ部26(駆動部15)は、ホルダ部17と一体になった円筒状のケース86と、ベース部12に固定された第1板状部91と、ホルダ部17に固定された第2板状部92と、第1板状部91と第2板状部92との間に設けられたバルーン状部93と、を有する。バルーン状部93は、内部に作動流体である空気を貯留しており、送り管32を介して伸縮部材31に接続されている。本変形例でも作動流体は空気に限定されるものではなく、例えば水や油等の液体であってもよい。なお、ポンプ部26の内部空間(第1板状部91、第2板状部92、およびケース86で規定される空間)を高気密に構成した場合には、バルーン状部93を省略することもできる。   The pump unit 26 (drive unit 15) includes a cylindrical case 86 integrated with the holder unit 17, a first plate unit 91 fixed to the base unit 12, and a second plate fixed to the holder unit 17. And a balloon-like portion 93 provided between the first plate-like portion 91 and the second plate-like portion 92. The balloon-like portion 93 stores air that is a working fluid therein, and is connected to the expansion / contraction member 31 via the feed tube 32. Also in this modification, the working fluid is not limited to air, and may be a liquid such as water or oil. When the internal space of the pump portion 26 (the space defined by the first plate-like portion 91, the second plate-like portion 92, and the case 86) is configured to be highly airtight, the balloon-like portion 93 is omitted. You can also.

続いて、本変形例の能動義手11の作用について説明する。使用者がホルダ部17を回外動作させると、それに伴い第2板状部92が回転する。これによって、第1板状部91に対して第2板状部92が回転する。そして、第1板状部91と第2板状部92の間に位置するバルーン状部93が、第1板状部91、第2板状部92、およびケース86の間で圧縮されて、伸縮部材31に向けて空気を送る。これによって伸縮部材31は、ヒンジ部63の周りを旋回するように伸長し、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動する。これによって、指部13と第2指部14との間に把持対象物を把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除すると、伸縮部材31の内圧およびバルーン状部93の内圧が低下し、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力、伸縮部材31の復元力が大きくなるので、指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻る。   Next, the operation of the active prosthetic hand 11 of this modification will be described. When the user rotates the holder portion 17 outwardly, the second plate-like portion 92 rotates accordingly. As a result, the second plate-like portion 92 rotates with respect to the first plate-like portion 91. And the balloon-shaped part 93 located between the 1st plate-shaped part 91 and the 2nd plate-shaped part 92 is compressed between the 1st plate-shaped part 91, the 2nd plate-shaped part 92, and the case 86, Air is sent toward the elastic member 31. As a result, the elastic member 31 extends so as to turn around the hinge portion 63, and the finger portion 13 rotates from the extended position P1 to the bending position P2. Thereby, the object to be grasped can be grasped between the finger part 13 and the second finger part 14. When the user releases the looping operation of the holder portion 17, the internal pressure of the elastic member 31 and the internal pressure of the balloon-like portion 93 are reduced, and the urging force of the urging member 64 is greater than the force in the direction of extending the elastic member 31. Since the restoring force of the elastic member 31 is increased, the finger portion 13 returns from the bending position P2 to the extending position P1.

本変形例によれば、駆動部15は、ベース部12に固定された第1板状部91と、ホルダ部17に固定されホルダ部17の回転に伴い第1板状部91に対して回転する第2板状部92と、第1板状部91と第2板状部92との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部93であって、ベース部12に対してホルダ部17が回転する際に第1板状部91と第2板状部92との間に挟まれて伸縮部材31内に前記作動流体を送るバルーン状部93と、を有する。   According to this modification, the drive unit 15 rotates with respect to the first plate-like portion 91 as the holder portion 17 rotates with the first plate-like portion 91 fixed to the base portion 12 and the holder portion 17 rotating. A second plate-like portion 92, and a balloon-like portion 93 provided between the first plate-like portion 91 and the second plate-like portion 92 and storing the working fluid therein. And a balloon-like portion 93 that is sandwiched between the first plate-like portion 91 and the second plate-like portion 92 and sends the working fluid into the telescopic member 31 when the holder portion 17 rotates.

この構成によれば、ポンプ部26を扁平に形成しやすい構造となり、さらに変換機構28が不要であり、これによって、ホルダ部17と可動指62との間の距離を短くすることができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、使用者の腕16の断端から可動指62の先端までの距離を長過ぎず自然な長さにすることができる。これによって、使い易く、見た目にも自然なユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。一方、使用者の前腕(残存肢)の長さが短い場合は、変換機構28を含む上記した実施形態を採用することで、能動義手11の長さを長くすることも可能である。   According to this configuration, the pump portion 26 can be easily formed flat, and the conversion mechanism 28 is not necessary, whereby the distance between the holder portion 17 and the movable finger 62 can be shortened. As a result, the active prosthetic hand 11 can be reduced in size, and the distance from the stump of the user's arm 16 to the tip of the movable finger 62 can be made a natural length without being too long. As a result, the user-friendly active prosthesis 11 that is easy to use and natural in appearance can be realized. On the other hand, when the length of the user's forearm (residual limb) is short, the length of the active prosthesis 11 can be increased by adopting the above-described embodiment including the conversion mechanism 28.

[第5変形例]
図20を参照して、第5変形例の能動義手について説明する。本変形例では、ポンプ部26(駆動部15)は、ベローズ34を内蔵するのではなく、内部に空気を貯留した有底のチューブ94を複数本有する。したがって、本変形例では、ポンプ部26は、ホルダ部17の周囲にリング形に設けられている。複数のチューブ94は、ホルダ部17の中心軸Cと略平行に設けられている。
[Fifth Modification]
With reference to FIG. 20, the active prosthetic hand of the fifth modification will be described. In this modification, the pump unit 26 (drive unit 15) does not include the bellows 34, but includes a plurality of bottomed tubes 94 that store air therein. Therefore, in this modification, the pump part 26 is provided in a ring shape around the holder part 17. The plurality of tubes 94 are provided substantially parallel to the central axis C of the holder portion 17.

ポンプ部26(駆動部15)は、ベース部12に固定された円盤状の第1固定部96と、ホルダ部17の根元側にフランジ状に設けられた第2固定部97と、第1固定部96と第2固定部97との間に渡された複数のチューブ94と、を有する。チューブ94は、一端で紐状の連結具95を介して第1固定部96に固定され、他端で同じく紐状の連結具95を介して第2固定部97に固定される。チューブ94は、ゴム等で形成された伸縮性・可撓性のあるチューブであり、端部が密閉された有底の円筒状をなしている。チューブ94は、内部に作動流体としての空気を貯留している。チューブ94は、複数の送り管32を介して指部の伸縮部材31に接続されている。   The pump part 26 (drive part 15) includes a disk-shaped first fixing part 96 fixed to the base part 12, a second fixing part 97 provided in a flange shape on the base side of the holder part 17, and a first fixing. A plurality of tubes 94 passed between the portion 96 and the second fixing portion 97. The tube 94 is fixed at one end to the first fixing portion 96 via a string-like connector 95 and fixed at the other end to the second fixing portion 97 via the string-like connector 95. The tube 94 is a stretchable / flexible tube made of rubber or the like, and has a bottomed cylindrical shape with a sealed end. The tube 94 stores air as a working fluid therein. The tube 94 is connected to the extensible member 31 of the finger portion via a plurality of feed tubes 32.

本変形例の能動義手11の作用について説明する。使用者がホルダ部17を回外動作させると、第1固定部96に対して第2固定部97が回転する。これによって、複数のチューブ94がらせん状をなすように引き延ばされる。これによって、チューブ94内部の空気が圧縮され送り管32を介して伸縮部材31側に押し出される。このような機構によって、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動される。これによって、把持対象物を指部13と第2指部14との間に把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除したとき、伸縮部材31の内圧およびチューブ94の内圧が低下し、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力が大きくなるので、指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。   The operation of the active prosthetic hand 11 of this modification will be described. When the user rotates the holder part 17 outwardly, the second fixing part 97 rotates with respect to the first fixing part 96. Thereby, the plurality of tubes 94 are stretched so as to form a spiral shape. As a result, the air inside the tube 94 is compressed and pushed out to the telescopic member 31 side via the feed tube 32. By such a mechanism, the finger part 13 is rotated from the extended position P1 to the bending position P2. As a result, the object to be grasped can be grasped between the finger part 13 and the second finger part 14. When the user cancels the revolving operation of the holder portion 17, the internal pressure of the elastic member 31 and the internal pressure of the tube 94 are reduced, and the urging force and expansion / contraction of the urging member 64 are more than the force in the direction of extending the expansion / contraction member 31. Since the restoring force of the member 31 is increased, the finger portion 13 is returned from the bending position P2 to the extending position P1.

本変形例によれば、駆動部15は、ホルダ部17の外側にホルダ部17の中心軸Cと略平行に設けられた伸縮性のあるチューブ94で構成されるとともに、当該チューブ94内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブ94は、一端でベース部12に固定されるとともに他端でホルダ部17の基部側に固定され、ホルダ部17がベース部12に対して回転することで伸長して伸縮部材31内に前記作動流体を送る。   According to this modification, the drive unit 15 is configured by the elastic tube 94 provided outside the holder unit 17 and substantially parallel to the central axis C of the holder unit 17, and the tube 94 includes the above-described tube 94. The working fluid is stored, and the tube 94 is fixed to the base portion 12 at one end and fixed to the base portion side of the holder portion 17 at the other end, and extends when the holder portion 17 rotates with respect to the base portion 12. The working fluid is sent into the telescopic member 31.

この構成によれば、駆動部15をホルダ部17の周囲にリング状に配置することができる。また、変換機構28が不要であり、チューブ94がらせん状に引き延ばされる原理を利用して、チューブ94内部の作動流体を伸縮部材31に送って伸縮部材31を伸長させ、指部13を伸び位置P1から曲げ位置P2に回動させることができる。これによって、駆動部15を省スペースなものにして能動義手11を小型化できるとともに、ホルダ部17と可動指62の先端部との間の距離を短くすることができる。また、必要に応じて、チューブ94の数を増減することも容易である。これによって、使用者の腕16の断端から指部13の先端までの距離が短く、見た目にも自然で使い易い能動義手11を実現できる。一方、使用者の前腕(残存肢)の長さが短い場合は、変換機構28を含む上記した実施形態を採用することで、能動義手11の長さを長くすることも可能である。   According to this configuration, the drive unit 15 can be arranged in a ring shape around the holder unit 17. Further, the conversion mechanism 28 is unnecessary, and using the principle that the tube 94 is spirally extended, the working fluid inside the tube 94 is sent to the expansion / contraction member 31 to extend the expansion / contraction member 31 and the finger 13 is extended. It can be rotated from the position P1 to the bending position P2. As a result, the drive unit 15 can be made space-saving, and the active prosthesis 11 can be miniaturized, and the distance between the holder unit 17 and the tip of the movable finger 62 can be shortened. Further, it is easy to increase or decrease the number of tubes 94 as necessary. As a result, the active prosthesis 11 that is natural and easy to use can be realized because the distance from the stump of the arm 16 of the user to the tip of the finger 13 is short. On the other hand, when the length of the user's forearm (residual limb) is short, the length of the active prosthesis 11 can be increased by adopting the above-described embodiment including the conversion mechanism 28.

これまで、実施形態および幾つかの変形例について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記実施形態および各変形例では、伸縮部材31が固定指61と可動指62との間の位置に配置されているが、伸縮部材31、固定指61、可動指62の配置はこれに限られるものではない。例えば、伸縮部材31の内部に固定指61の全部又は一部を配置してもよいし、伸縮部材31の内部に可動指62の全部又は一部を配置してもよい。上記実施形態およびいくつかの変形例中に記載された構成要素を適宜に組み合わせて一つの能動義手11を実現することも当然にできる。   So far, the embodiment and some modified examples have been specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and constituent elements are not limited to the scope of the invention. It can be transformed and embodied. For example, in the above-described embodiment and each modification, the elastic member 31 is disposed at a position between the fixed finger 61 and the movable finger 62. However, the arrangement of the elastic member 31, the fixed finger 61, and the movable finger 62 is not limited thereto. It is not limited. For example, all or part of the fixed finger 61 may be arranged inside the elastic member 31, or all or part of the movable finger 62 may be arranged inside the elastic member 31. Naturally, it is possible to realize one active prosthesis 11 by appropriately combining the components described in the above embodiment and some modified examples.

以下に、他の形態にかかる発明を付記する。
[1]
固定指が設けられたベース部と、
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留されたポンプ部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にするポンプ部と、
固定的に設けられた第2指部と、
を備える能動義手。
[2]
前記伸び位置に向けて前記可動指を付勢する付勢部材を備える[1]に記載の能動義手。
Below, the invention concerning another form is appended.
[1]
A base portion provided with fixed fingers;
A holder part rotatably provided with respect to the base part and into which a user's arm is inserted;
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger;
A cylindrical expansion / contraction member provided at a position between the fixed finger and the movable finger and capable of expanding and contracting;
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, wherein the movable finger extends in the extending position where the extending direction of the fixed finger and the extending direction of the movable finger are substantially parallel, and the extending direction of the fixed finger. A hinge portion that connects the fixed finger and the movable finger so as to be rotatable between a bending position where the extending directions of the fingers intersect, and
A pump unit in which a working fluid is stored, and the working fluid is pressurized using the rotational movement of the holder unit, so that the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge unit. A pump part that extends the telescopic member to bring the bending position into the bending position;
A second finger provided fixedly;
Active prosthetic hand with.
[2]
The active prosthesis according to [1], further comprising a biasing member that biases the movable finger toward the extended position.

11…能動義手、12…ベース部、15…駆動部、17…ホルダ部、26…ポンプ部、28…変換機構、31…伸縮部材、41…支持部、42…固定部、61…固定指、62…可動指、63…ヒンジ部、72…第2伸縮部材、75…第3伸縮部材、91…第1板状部、92…第2板状部、93…バルーン状部、94…チューブ、P1…伸び位置、P2…曲げ位置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Active prosthetic hand, 12 ... Base part, 15 ... Drive part, 17 ... Holder part, 26 ... Pump part, 28 ... Conversion mechanism, 31 ... Expansion member, 41 ... Support part, 42 ... Fixed part, 61 ... Fixed finger, 62 ... movable finger, 63 ... hinge part, 72 ... second elastic member, 75 ... third elastic member, 91 ... first plate-like part, 92 ... second plate-like part, 93 ... balloon-like part, 94 ... tube, P1 ... extension position, P2 ... bending position.

Claims (11)

固定指が固定されたベース部と、
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、
を備える能動義手。
A base portion with fixed fingers fixed;
A holder part rotatably provided with respect to the base part and into which a user's arm is inserted;
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger;
A cylindrical expansion / contraction member provided at a position between the fixed finger and the movable finger and capable of expanding and contracting;
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, wherein the movable finger extends in the extending position where the extending direction of the fixed finger and the extending direction of the movable finger are substantially parallel, and the extending direction of the fixed finger. A hinge portion that connects the fixed finger and the movable finger so as to be rotatable between a bending position where the extending directions of the fingers intersect, and
A driving unit in which the working fluid is stored, and the working fluid is pressurized using the rotational movement of the holder unit, so that the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge unit. Extending the telescopic member to move from the extended position to the bent position;
Active prosthetic hand with.
前記伸縮部材は、ベローズである請求項1に記載の能動義手。   The active prosthetic hand according to claim 1, wherein the elastic member is a bellows. 前記可動指に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材と、
前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された前記第2伸縮部材から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材と、
を備える請求項1に記載の能動義手。
A second telescopic member having a bottomed cylindrical shape that is provided on the movable finger, stores the second working fluid therein, and is compressed by coming into contact with a grasped object;
A bottomed cylindrical first that is provided at a position that abuts on the user's arm and receives the second working fluid sent from the compressed second elastic member and presses the user's arm to extend. 3 elastic members;
An active prosthesis as claimed in claim 1.
前記ベース部に設けられた第2固定指と、
前記第2固定指よりも先端側に設けられた第2可動指と、
前記第2固定指と前記第2可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の第4伸縮部材と、
前記第4伸縮部材と並列に設けられた第2ヒンジ部であって、前記第2固定指の延びる方向と前記第2可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記第2固定指の延びる方向に対して前記第2可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記第2固定指と前記第2可動指とを連結する第2ヒンジ部と、
を備え、
前記駆動部は、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記第4伸縮部材内に前記作動流体を送って前記第2ヒンジ部の周りを旋回するように前記第4伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする請求項1に記載の能動義手。
A second fixed finger provided on the base portion;
A second movable finger provided on the tip side of the second fixed finger;
A cylindrical fourth expansion / contraction member provided at a position between the second fixed finger and the second movable finger and capable of expanding and contracting;
A second hinge portion provided in parallel with the fourth telescopic member, wherein an extension position in which a direction in which the second fixed finger extends and a direction in which the second movable finger extends are substantially parallel; A second hinge portion for connecting the second fixed finger and the second movable finger so as to be rotatable between a bending position where the extending direction of the second movable finger intersects the extending direction of the fixed finger; ,
With
The driving unit pressurizes the working fluid using a rotational motion of the holder unit, and thereby sends the working fluid into the fourth telescopic member to turn around the second hinge unit. The active prosthetic hand according to claim 1, wherein the four elastic members are extended from the extended position to the bent position.
前記使用者の腕に装着され、前記使用者の腕の長さに合わせて伸縮可能な細長い平板状の支持部と、
前記支持部に対して回動可能に前記支持部に連結され、前記使用者の上腕に固定されることが可能な固定部と、
を備える請求項1に記載の能動義手。
An elongated flat plate-like support that is mounted on the user's arm and can be expanded and contracted according to the length of the user's arm;
A fixed portion coupled to the support portion so as to be rotatable with respect to the support portion, and fixed to the upper arm of the user;
An active prosthesis as claimed in claim 1.
前記作動流体は、空気である請求項1に記載の能動義手。   The active prosthetic hand according to claim 1, wherein the working fluid is air. 前記駆動部は、前記ホルダ部の回転運動を前記駆動部内の前記作動流体を加圧する方向の直線運動に変換する変換機構を備え、
前記変換機構は、前記ホルダ部と一体に設けられる請求項1に記載の能動義手。
The drive unit includes a conversion mechanism that converts a rotational motion of the holder unit into a linear motion in a direction in which the working fluid in the drive unit is pressurized,
The active prosthesis according to claim 1, wherein the conversion mechanism is provided integrally with the holder part.
前記ベース部、前記ホルダ部、前記固定指、前記可動指、前記ヒンジ部、および前記駆動部は、樹脂材料により形成される請求項1に記載の能動義手。   2. The active prosthetic hand according to claim 1, wherein the base portion, the holder portion, the fixed finger, the movable finger, the hinge portion, and the driving portion are formed of a resin material. 前記駆動部は、ポンプ部を含み、前記ポンプ部は、前記ベース部と前記ホルダ部との間から外れた位置に設けられ、内部に前記作動流体が貯留されるとともに、前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送る請求項1に記載の能動義手。   The drive unit includes a pump unit, and the pump unit is provided at a position away from between the base unit and the holder unit, and stores the working fluid therein and pressurizes the working fluid. The active prosthetic hand according to claim 1, wherein the working fluid is sent into the telescopic member. 前記駆動部は、
前記ベース部に固定された第1板状部と、
前記ホルダ部に固定され前記ホルダ部の回転に伴い前記第1板状部に対して回転する第2板状部と、
前記第1板状部と前記第2板状部との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部であって、前記ベース部に対して前記ホルダ部が回転する際に前記第1板状部と前記第2板状部との間に挟まれて前記伸縮部材内に前記作動流体を送るバルーン状部と、
を有する請求項1に記載の能動義手。
The drive unit is
A first plate-like portion fixed to the base portion;
A second plate-like portion that is fixed to the holder portion and rotates with respect to the first plate-like portion as the holder portion rotates;
A balloon-like portion provided between the first plate-like portion and the second plate-like portion and storing the working fluid therein, wherein the holder portion rotates when the holder portion rotates with respect to the base portion. A balloon-like portion that is sandwiched between one plate-like portion and the second plate-like portion and sends the working fluid into the elastic member;
The active prosthesis of claim 1 having
前記駆動部は、前記ホルダ部の外側に前記ホルダ部の中心軸と略平行に設けられた伸縮性のあるチューブで構成されるとともに、当該チューブ内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブは、一端で前記ベース部に固定されるとともに他端で前記ホルダ部の基部側に固定され、前記ホルダ部が前記ベース部に対して回転することで伸長して前記伸縮部材内に前記作動流体を送る請求項1に記載の能動義手。   The drive unit is configured by a stretchable tube provided substantially parallel to the center axis of the holder unit on the outside of the holder unit, and stores the working fluid inside the tube. One end is fixed to the base portion and the other end is fixed to the base portion side of the holder portion. The holder portion is rotated by rotating with respect to the base portion, and the working fluid is sent into the elastic member. The active prosthetic hand according to claim 1.
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