JP2020074991A

JP2020074991A - ロッキング機構義指

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Publication number: JP2020074991A
Application number: JP2018210928A
Authority: JP
Inventors: ディドリック，ダニエル; Didrick Daniel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-05-21

Abstract

【課題】義指において重量物を取り扱うために、義指の末節部に対する荷重によって、関節部分に採用された末節揺動機構が制動されることを特徴とするロッキング機構義指を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のロッキング機構義指１は、外力によって末節部および基節部を揺動可能とする末節揺動機構および基節揺動機構を備える義指において、末節揺動機構は、末節部に挿通されて支軸となる末節ピン１５と、さらに末節ピン１５が挿通されるレバー１０・１１と、レバー１０・１１に形成された外歯と咬合する外歯が形成されたロック片４・５と、末節ピン１５および末節部に付勢する板バネと、を備え、レバー１０・１１は基節部に固定され、ロック片４・５は末節部に固定され、末節ピン１５が挿通される末節部のピン孔は長孔状に形成されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、身体の各部分のための人工的代替物に関するものであって、詳しくは、人工指、義指に関するものである。

身体の各部分のための人工的代替物のうち、欠失した四肢の一部の形態または機能を代償するために装着、使用する人工の手足のことを人工四肢または義肢という。義肢は、欠失した部位に応じて製作される。上肢を欠失した者に用いる義肢は義手と呼ばれ、大型の義手では肩関節から先を離断した場合に用いる肩義手があり、小型の義手では指を離断した場合に用いる義指がある。

義手は、外観の復元を目的とした装飾用義手、特定の作業に適した形状の手先具を有する作業用義手、何らかの力源によって手先の動作を制御する能動義手などに分類される。能動義手のうち、電力を力源とするものを電動義手ということがある。義手のうち、義指に関しては、継手を備えた中子による受動的な屈伸ができれば十分であり、通常の行為については反対の手での代用が可能であるという理由から、作業用や能動的な義指ではなく、装飾用の義指を製作することが多い。しかしながら、能動的な指の屈伸といった機能性を求めて、電力や残存筋力を利用して屈伸を可能とする義指が製作されることもある。

能動的な義指として、特許文献１および２において、残存する基部の動作を利用して指の屈曲を制御する義指が開示されている。特許文献１に開示された義指は、残存する基部の関節の動作が、義指の偏心リンク機構に伝達して義指が屈伸する機構を備える。また、特許文献２に開示された義指は、残存する基部の動作または電動によって、義指から延伸する屈曲用のワイヤーと伸展用のワイヤーの張力を制御して義指が屈伸する機構を備える。

特表２００７−５０２６５０号公報特開２０１５−１４６９９８号公報

受動的な屈曲ができる装飾用の義指は、任意に関節角度を設定でき、物を軽度に押さえて摘まみ上げるといった行為は可能であるものの、重量物を持ち上げることは困難である。能動的な義指は、残存肢への負担および機構的な強度などから、義指のみで大きな荷重を受けることはやはり困難である。

そこで、本発明は、義指において重量物を取り扱うために、義指の末節部に対する荷重によって、関節部分に採用された末節揺動機構が制動されることを特徴とするロッキング機構義指を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、外力によって末節部および基節部を揺動可能とする末節揺動機構および基節揺動機構を備える義指において、前記末節揺動機構は、前記末節部に挿通されて支軸となる末節ピンと、さらに前記末節ピンが挿通されるレバーと、前記レバーに形成された外歯と咬合する外歯が形成されたロック片と、前記末節ピンおよび基節部に付勢する板バネと、を備え、前記レバーは前記基節部に固定され、前記ロック片は前記末節部に固定され、前記末節ピンが挿通される前記末節部のピン孔は長孔状に形成されることを特徴とする。

本発明のロッキング機構義指は、請求項１の構成によって、基節骨の中途から欠失した第１指ないし第５指のための装飾用の義指の中子とすることができ、義手における指部分としても使用可能である。加えて、本発明のロッキング機構義指は、ロック状態とアンロック状態を所定の方向からの外力の有無によって制御できるため、例えば、末節を屈曲して、荷物を入れた袋体を末節に掛けて保持するという活用が可能である。

本発明のロッキング機構義指を伸展した状態の斜視図である。本発明のロッキング機構義指を屈曲した状態の斜視図である。本発明のロッキング機構義指の分解図である。本発明のロッキング機構義指を伸展した状態の平面図である。本発明のロッキング機構義指を屈曲した状態の平面図である。本発明のロッキング機構義指を伸展した状態の断面図である。本発明のロッキング機構義指を屈曲した状態の断面図である。本発明のロッキング機構義指を屈曲してロックした状態の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明について実施するための形態を説明する。

図１は、本発明のロッキング機構義指１を伸展した状態の全体の斜視図であり、図２は、本発明のロッキング機構義指１を屈曲した状態の全体の斜視図である。本発明のロッキング機構義指１は、能動的に関節部分を揺動させるアクチュエータを備えず、人力などの外力によって末節部および基節部を揺動可能とする末節揺動機構および基節揺動機構を備える。

図３は、本発明のロッキング機構義指１の分解図である。末節部は、左右に分離可能な左末節片２および右末節片３を主な構成要素とする。左ロック片４は、左末節片２の外部スリット２ａに挿入される。右ロック片５は、右末節片３の外部スリット３ａに挿入される。板バネ６は、左末節片２の内部スリット２ｂ、および、右末節片３の図示しない内部スリットに挿入される。左ロック片４および右ロック片５は、外部スリット２ａおよび外部スリット３ａの内部で、ネジ止めによって固定される。板バネ６は、脱落防止のため、基端部６ａが屈曲されている。左ロック片４および右ロック片５の固定はネジ止め以外の手段でもよく、また、板バネ６の脱落防止は屈曲以外の手段でもよく、これらに限定されるものではない。

基節部は、基節底片７、カバー８および基節側片９を主な構成要素とする。基節底片７およびカバー８は、基節底片７の継手部７ａおよびカバー８の継手部８ａが接合する。基節側片９は、中央部９ａが基節底片７の図示しないスリットに挿入される。カバー８は、末節部の伸展時をはじめとする衝撃吸収のための切り込みが、縦横に形成されている。中央部９ａには、複数の孔９ｂが設けられ、基節底片７に設けられた複数の底孔７ｂと位置を合わせて、基節側片９は基節底片７にネジ止めによって固定される。底孔７ｂの一部は図示しない。孔９ｂおよび底孔７ｂは、互いに複数設けられているため、基節側片９の位置が調節可能となっている。基節側片９の固定は、ネジ止め以外の手段でも良く、ネジ止めに限定されるものではない。

左レバー１０および右レバー１１は、基節底片７の左上スリット７ｃおよび右上スリット７ｄに挿入される。左レバー１０および右レバー１１には、それぞれ複数の孔１０ａおよび孔１１ａが設けられ、基節底片７に設けられた複数の側孔７ｅと位置を合わせて、左レバー１０および右レバー１１は基節底片７にネジ止めによって固定される。孔１０ａおよび１１ａ、ならびに側孔７ｅは、互いに複数設けられているため、左レバー１０および右レバー１１の位置が調節可能となっている。左レバー１０および右レバー１１の固定は、ネジ止め以外の手段でも良く、ネジ止めに限定されるものではない。

中手部は、中手中部１２および中手先片１３を主な構成要素とする。中手先片１３は、中央部１３ａが中手中部１２のスリット１２ａに挿入される。中央部１３ａには、複数の孔１３ｂが設けられ、中手中部１２に設けられた複数の孔１２ｂと位置を合わせて、中手先片１３は中手中部１２にネジ止めによって固定される。中手先片１３の固定は、ネジ止め以外の手段でも良く、ネジ止めに限定されるものではない。

手根部１４は、２軸で揺動可能な揺動部１４ａを備え、中手中部１２および中手先片１３を、手根部１４に対して左右および上下に一定の範囲で揺動する。また、手根部１４の揺動部１４ａから延伸するバー１４ｂが、中手中部１２のソケット１２ｃの内部で固定されており、バー１４ｂが露出する部分の長さを調節して、ロッキング機構義指１の全長を調節することができる。本実施例の手根部１４は、ロッキング機構義指１が、ベルトによって人の手首に装着されることを想定した構造であるが、装着手段に応じて、いかなる構造としてもよい。揺動部１４ａは、ロッキング機構義指１を装着した人の手首の動作に応じて、中手部を含めて指先側の部分の全体的な揺動を可能とする。

本発明のロッキング機構義指１の末節揺動機構は、支軸となる末節ピン１５が、末節部および基節部を揺動可能に支持する構成である。具体的には、末節ピン１５は、左末節片２のピン孔２ｃおよび右末節片３のピン孔３ｂに挿通され、外部スリット２ａおよび外部スリット３ａの内部において、基節底片７に固定された左レバー１０のピン孔１０ｂおよび基節底片７に固定された右レバー１１のピン孔１１ｂにも挿通される。ここで、ピン孔２ｃおよびピン孔３ｂは、長孔状に形成され、ピン孔２ｃは、左末節片２の外側面から右末節片３に対向する内側面まで貫通し、ピン孔３ｂは、右末節片３の外側面から左末節片２に対向する内側面まで貫通する。

左レバー１０は、ピン孔１０ｂから一定の径にある側面に、山歯歯車状の外歯１０ｃが形成される。同様に、右レバー１１は、ピン孔１１ｂから一定の径にある側面に、山歯歯車状の外歯１１ｃが形成される。また、左ロック片４には、左レバー１０の外歯１０ｃと咬合する外歯４ａが形成され、右ロック片５には、右レバー１１の外歯１１ｃと咬合する外歯５ａが形成される。

本発明のロッキング機構義指１の基節揺動機構は、支軸となる基節ピンが、基節部および中手部を揺動可能に支持する構成である。具体的には、基節ピンは、一方は基節側片９の左ピン孔９ｃおよび中手先片１３の左下ピン孔１３ｃに、他方は基節側片９の右ピン孔９ｄおよび中手先片１３の右下ピン孔１３ｄに挿通される。基節ピンは図示しない。

ここで、中手先片１３には、左上ピン孔１３ｅおよび右上ピン孔１３ｆが設けられ、基節ピンとは異なる他の支軸となるアームピンが、アーム１６および中手部を揺動可能に支持する。アームピンは、一方はアーム１６の左ピン孔１６ａおよび中手先片１３の左上ピン孔１３ｅに、他方はアーム１６の右ピン孔１６ｂおよび中手先片１３の右上ピン孔１３ｆに挿通される。アーム１６の中央部１６ｃは、分離して左末節片２のアーム孔２ｄおよび右末節片３のアーム孔３ｃに挿通され、アーム孔２ｄおよびアーム孔３ｃの内部で結合可能である。アーム孔２ｄは、左末節片２の外側面から右末節片３に対向する内側面まで貫通し、アーム孔３ｃは、右末節片３の外側面から左末節片２に対向する内側面まで貫通する。

本発明のロッキング機構義指１は、以上で説明した構造から、基節骨の中途から欠失した第１指のための装飾用の義指の中子とすることができ、義手における指部分としても使用可能である。また、末節部を、末節骨および中節骨の代用とすることで、基節骨の中途から欠失した第２指ないし第５指にも適応することができる。ロッキング機構義指１の基節骨の中途から欠失した残存指への装着は、残存指を基節側片９および中手先片１３の間に挿通し、残存指の先端がカバー８の内部に到達した状態で行われる。

図４は、本発明のロッキング機構義指１を伸展した状態の平面図であり、図５は、本発明のロッキング機構義指１を屈曲した状態の平面図である。また、図６（ａ）は、本発明のロッキング機構義指１を伸展した状態の図４のＡ−Ａ線部分断面図であり、図７（ａ）は、本発明のロッキング機構義指１を屈曲した状態の図６のＢ−Ｂ線部分断面図である。各断面図は、末節揺動機構の周辺のみを断面表示しており、切断線より手前に表れるアーム１６の一部および板バネ６などを、二点鎖線で仮想的に表示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）の拡大断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の拡大断面図である。図６および図７の状態においては、左レバー１０の外歯１０ｃと左ロック片４の外歯４ａとは離隔しており、末節部は末節ピン１５を軸として揺動可能である。

本発明のロッキング機構義指１は、末節揺動機構の支軸となる末節ピン１５、基節揺動機構の支軸となる基節ピンに加えて、アームピンおよび中央部１６ｃを軸とする四節リンクが構成されている。本発明のロッキング機構義指１は、基節骨の中途から欠失した残存指に装着したときに、外力によって受動的に末節部を屈曲できるのみならず、残存する中手指節間関節を屈曲することによって基節部が揺動し、原動節となる基節部の揺動に応じて、アーム１６が従動節として揺動して、末節部を基節部に対して屈曲させることができる。

屈曲時の可動域の限界は、左末節片２および右末節片３が基節底片７に当接するまでであり、伸展時の可動域の限界は、アーム１６の左屈曲部１６ｄおよび右屈曲部１６ｅが、それぞれ左末節片２のストッパーおよび右末節片３のストッパー３ｄに当接するまでである。左末節片２のストッパーは図示しない。左末節片２のストッパーおよび右末節片３のストッパー３ｄは、アーム１６が当接したときに、末節ピン１５、アームピンおよび中央部１６ｃの３つの軸が同一の直線上に位置するように形成される。

図８（ａ）は、本発明のロッキング機構義指１を屈曲した図７（ａ）の状態から図８（ａ）に示す矢印の方向に外力を加えてロックした状態の断面図である。図８（ａ）は、末節揺動機構の周辺のみを断面表示しており、切断線より手前に表れるアーム１６の一部および板バネ６などを、二点鎖線で仮想的に表示している。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）の拡大断面図である。図８（ａ）に示すとおり、所定の方向から外力を加えられた末節部は、左末節片２の長孔状のピン孔２ｃおよび右末節片３の長孔状のピン孔３ｂに挿通された末節ピン１５に沿って平行移動し、左レバー１０の外歯１０ｃと左ロック片４の外歯４ａが咬合する。図８において図示しない右レバー１１の外歯１１ｃと右ロック片５の外歯５ａも同時に咬合して、ロック状態となる。ロック状態では、各外歯の咬合によって、末節ピン１５を支軸とした末節部および基節部の揺動が阻害される。

ロック状態では、末節ピン１５に当接する板バネ６が、末節ピン１５に当接して沿った状態となり、末節ピン１５に対して付勢している。ロック状態のときに末節部への外力が消失すると、末節部は、板バネ６の付勢を受けて、左末節片２の長孔状のピン孔２ｃおよび右末節片３の長孔状のピン孔３ｂに挿通された末節ピン１５に沿って平行移動し、左レバー１０の外歯１０ｃと左ロック片４の外歯４ａが離隔する。図８において図示しない右レバー１１の外歯１１ｃと右ロック片５の外歯５ａも同時に離隔して、アンロック状態となる。アンロック状態では、末節ピン１５を支軸とした末節部および基節部の揺動が可能となる。

本発明のロッキング機構義指１は、末節部および基節部が、それぞれ第１指の末節骨および基節骨に対応し、末節揺動機構および基節揺動機構が、それぞれ第１指の指節間関節および中手指節間関節に対応する。ロッキング機構義指１を第２指ないし第５指に適応する場合は、末節部が末節骨および中節骨に対応し、基節部が基節骨に対応し、末節揺動機構および基節揺動機構が、それぞれ近位指節間関節および中手指節間関節に対応する。

本発明のロッキング機構義指１は、ロック状態とアンロック状態を所定の方向からの外力の有無によって制御できるため、例えば、末節を屈曲して、荷物を入れた袋体を末節に掛けて保持するという活用が可能である。

１…ロッキング機構義指。
２…左末節片。
３…右末節片。
４…左ロック片。
５…右ロック片。
６…板バネ。
７…基節底片。
８…カバー。
９…基節側片。
１０…左レバー。
１１…右レバー。
１２…中手中部。
１３…中手先片。
１４…手根部。
１５…末節ピン。
１６…アーム。

Claims

外力によって末節部および基節部を揺動可能とする末節揺動機構および基節揺動機構を備える義指において、
前記末節揺動機構は、
前記末節部に挿通されて支軸となる末節ピンと、
さらに前記末節ピンが挿通されるレバーと、
前記レバーに形成された外歯と咬合する外歯が形成されたロック片と、
前記末節ピンおよび前記末節部に付勢する板バネと、を備え、
前記レバーは前記基節部に固定され、
前記ロック片は前記末節部に固定され、
前記末節ピンが挿通される前記末節部のピン孔は長孔状に形成されることを特徴とするロッキング機構義指。