JP2023517845A - 移動ロボット用の流体アクチュエータシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

使用者によって装着されるように構成された膨張式アクチュエータを含む外骨格システム。膨張式アクチュエータは、流体チャンバを膜材料によって少なくとも部分的に画定する流体不浸透性部材と、それぞれが側壁を画定する第１の及び第２の境界面とを含み、膜材料は、第１の及び第２の境界面の側壁に結合される。【選択図】図４ｂ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－００８ＰＲ０号の２０２０年２月２５日に出願され、「ＦＬＵＩＤＩＣ ＡＣＴＵＡＴＯＲ ＢＬＡＤＤＥＲ ＧＥＯＭＥＴＲＹ ＡＮＤ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」と題する米国仮出願第６２／９８１，１４１号の正規出願であり、その利益を主張する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－０１０ＰＲ０号の２０２０年５月２７日に出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＵＳＥＲ ＭＯＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題する米国仮出願第６３／０３０，５８６号の正規出願であり、その利益を主張する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－０１１ＰＲ０号の２０２０年７月３０日に出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥＮＥＦＩＴ Ａ ＷＥＡＲＥＲ ＤＵＲＩＮＧ ＴＡＣＴＩＣＡＬ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題する米国仮出願第６３／０５８，８２５号の正規出願であり、その利益を主張する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－００１ＵＳ０号の２０１６年３月２８日に出願され、「ＬＯＷＥＲ－ＬＥＧ ＥＸＯＳＫＥＬＥＴＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する米国特許出願第１５／０８２，８２４号にも関する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－００２ＵＳ１号の２０１７年１１月２７日に出願され、「ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＥＸＯＭＵＳＣＬＥ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する米国特許出願第１５／８２３，５２３号にも関する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

本出願は、代理人整理番号が第０１１０４９６－００４ＵＳ０号の２０１８年４月１３日に出願され、「ＬＥＧ ＥＸＯＳＫＥＬＥＴＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する米国特許出願第１５／９５３，２９６号にも関する。本出願は、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれている。

使用者の足首の周りに結合された流体アクチュエータを含む外骨格の例を示す。 使用者の２本の脚に装着されている外骨格システムの一実施形態の例示的な図である。 外骨格システムのブロック図である。 第１の構成にあり、第１の及び第２の境界面、ならびに流体不浸透性部材を含む流体アクチュエータの例示的な実施形態の斜視図を示す。 第２の膨張構成にある、図４ａの流体アクチュエータの例示的な実施形態の斜視図を示す。 平面材料の１つまたは複数の平面軸に沿って実質的に非伸張性であり、一方で他の方向には可撓性である、例示的な平面材料を示す。 使用者の足首の周りに結合された例示的な流体アクチュエータの側面図を示す。 図６ａの使用者の脚及び流体アクチュエータの断面図を示す。 溶接ツールが、境界面の外縁の周りで膜材料と２つの境界面との間に溶接部を生成する流体アクチュエータの例示的な構築方法の側面断面図を示す。 アクチュエータの境界面上またはその周りに複数のセンサを含む例示的なアクチュエータの側面断面図を示す。 外骨格足構造を通した地面への流体アクチュエータの力の印加を測定するように構成することができる、境界面に統合されたロードセルを含む使用者の脚に結合されたアクチュエータの例示的な一実施形態に側面図である。 膜材料と境界面の側壁との間の溶接部の周りで結合し、溶接部を支持するように構成された支持要素の一例を示す。 膜材料と境界面の側壁との間の溶接部の周りで結合し、溶接部を支持するように構成された支持要素の一例を示す。 アクチュエータの溶接部が、膜材料の一部分が境界面から分離することによって破損している一例を示す。 流体不浸透性膜材料、及び１対の境界面の例示的な実施形態を示す。 図１１ａの流体不浸透性膜材料及び１対の境界面を結合することによって生成することができる流体アクチュエータを示す。 流体アクチュエータの流体不浸透性部材を構築するために生成することができる２つの形状の材料の４つの部分の例を示す。 図１２ａの材料の４つの部分によって生成された流体不浸透性部材の側面図を示す。 図１２ａの材料の４つの部分によって生成された流体不浸透性部材の側面断面図を示す。 第１の側が第２の側よりも短い第１の及び第２の側を有する膜材料が結合された、第１の及び第２の対向する平行な境界面を有する流体アクチュエータの側面断面図を示す。 第２の側は最大長に達していないのに対し、第１の側が最大長に達している平行構成に、境界面がある図１３ａのアクチュエータの構成を示す。 境界面が互いに対して斜めに配置されるように、第１の及び第２の側の両方が最大長に達している図１３ａ及び図１３ｂのアクチュエータの構成を示す。 第１の要素と第２の要素との間の剥離溶接部の一例を示す。 第１の要素と第２の要素との間の重ね溶接部を示す。 流体チャンバを画定するために、溶接部を介して互いに結合された膜材料の第１の及び第２の部分を含む流体不浸透性部材の例示的な実施形態を示す。 ａ及びｂは、第１の及び第２の流体チャンバ部分を有する流体チャンバを画定するために複数の溶接部で互いに結合された膜材料の部分によって画定された流体不浸透性部材のそれぞれの構成を示す。 膜材料が、溶接部を介して境界面の端縁の周りに結合された台形の境界面を有する流体アクチュエータの上面図を示す。 膜材料が、溶接部を介して境界面の端縁の周りに結合された矩形の境界面を有する流体アクチュエータの上面図を示す。 第１の境界面が、入口チャネルを画定する入口ノズルを含み、第２の境界面が出口チャネルを画定する出口ノズルを含む第１の及び第２の境界面を有する流体アクチュエータの一実施形態を示す。 ａ及びｂは、使用者の足首の周りで回転を引き起こすように構成された、使用者の脚及び足に結合されたマルチチャンバ流体アクチュエータの２つの構成を示す。 膜材料が境界面の間に延び、溶接部を介して境界面の外面に結合される、第１の及び第２の境界面を含む流体アクチュエータの例示的な実施形態を示す。 第１の及び第２の溶接部によって画定された第１の及び第２のサブチャンバを有し、１つまたは複数のストラップが、流体チャンバの拡張を抑制できる第１の及び第２の溶接部の周りの膜材料の部分に結合できる流体チャンバを含む、アクチュエータの例示的な実施形態の側面断面図を示す。 境界面間の流体不浸透性部材の拡張を抑制できる、１対の対向する境界面に結合され、それらの間に延びるストラップを含むアクチュエータの例示的な実施形態の側面図を示す。

図は縮尺通りに描かれていないこと、及び類似する構造または機能の要素は、一般に、全図を通して説明する目的のために同様の参照番号によって表されることに留意されたい。また、図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることだけを意図していることにも留意されたい。図は、説明される実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。

本出願は、人間の使用者によって装着される外骨格などの移動ロボットで使用することができる流体アクチュエータの例を開示する。そのような流体アクチュエータを作成及び設計する方法も、そのようなアクチュエータを使用する方法とともに本明細書に開示される。いくつかの実施形態では、流体アクチュエータは、人体に比して小さい場合があり、高圧（例えば、５ｐｓｉｇから１００ｐｓｉｇ以上）に達し得る場合がある。

図１を参照すると、足１０３及び足首１０４を含む脚１０２の周りで使用者１０１に結合された例示的な下肢外骨格１００が示されている。この例では、足根骨１０５、中足骨１０６、踵１０７、及び脛１０８の周りに結合された下肢外骨格１００が示されている。

第１のアクチュエータ端部１４１でアクチュエータ１４０に結合された足構造１１０を含み、第２のアクチュエータ端部１４２で結合された脛構造１５０をさらに含む下肢外骨格１００が示されている。使用者１０１の足１０３を配置できる長穴１１６を画定する側壁１１２及び基部１１４を含む足構造１１０が示されている。足構造１１０に結合され、足１０３の一部分を取り囲む基部ストラップ１２０が示されている。足構造１１０に結合され、踵１０７の一部分を取り囲む踵ストラップ１３０が示されている。

この例では、側壁１１２は、足構造１１０の概してＣ字形状の部分を画定しており、基部１１４は実質的に平面的であり、足１０３の底部を係合している。足構造１１０は剛性であり、プラスチック、金属などの材料を含むことができる。様々な実施形態では、基部１１４は、足根骨１０５または中足骨１０６でまたはそれらの前方でなど、使用者の踵１０７の前方に荷重経路接触点を提供することができる。

さらなる実施形態では、足構造１１０は、足根骨１０５及び／または中足骨１０６を含む足１０３の部分を取り囲む膨張式構造を含む場合がある、及び／または膨張式構造によって画定される場合がある。言い換えると、側壁１１２、基部１１４、基部ストラップ１２０、踵ストラップ１３０などの構造は、膨張式構造を含むことができる。一例では、膨張式構造は、足１０３の足裏に配置することができ、膨張式構造は、歩行中に生じる荷重を、地面または歩行している他の表面全体で均等に分散させるように構成することができる。

足構造１１０は、図１で１つの例示的な構成で示されているが、足構造１１０の様々な他の構成が本開示の範囲及び趣旨の範囲内にあることが明らかであるべきである。例えば、剛性の上部構造は、足１０３の足裏の真下に取り付けることができ、足１０３の上方に力伝達プラットフォームを提供するために足１０３の周りを囲う場合がある。

さらなる実施形態では、下肢外骨格１００は、衣類、及び／または従来のブーツ、靴などの履物の上に装着されるように構成することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、下肢外骨格１００の一部分は、ブーツ、靴などの中に配置する、それらを含む、またはそれらと一体に結合することができる。言い換えると、いくつかの例は、下肢外骨格１００の部分を取り込むことができるか、またはそれ以外の場合、下肢外骨格１００とともに使用するもしくは下肢外骨格１００と結合するように特に構成することができる、下肢外骨格１００との使用のために特殊化された履物を提供する。例えば、側壁１１２、基部１１４、基部ストラップ１２０、踵ストラップ１３０などの構造は、靴またはブーツの一部分の中に配置するか、または靴またはブーツの部分によって画定することができる。

別の実施形態では、ブーツまたは靴は、平面内の回転（例えば、「平面内の」は、足首が脛に向かって及び脛から離れて回転する場所を含み得る）及び／または横移動を可能にする可撓ジョイント（例えば、エラストマー）によって接続された剛性パネルのシステムを含むセグメント化された構造を含むことができる。さらなる実施形態では、靴またはブーツの踵内の構造は、使用者１０１の踵１０７を持ち上げるように作用する反力に荷重経路を提供するように構成することができる。

図１は、片面単一自由度（ＤＯＦ）足首アクチュエータのための足首作動及び受動支持構造として機能することができる例示的な複合構造を示す。図１に示される例示的な構成は、アクチュエータ１４０によって生成されたトルクを使用者１０１に伝達するために、剛性受動構成要素（例えば、足構造１１０及び脛構造１５０）と結合された膨張式アクチュエータ１４０を含む。したがって、様々な実施形態では、足１０３の足裏と関連付けられた１つまたは複数の剛性の構成要素は、アクチュエータ１４０の負荷を受け取るのに十分な強度である場合がある。本明細書にさらに詳細に説明される様々な実施形態では、膨張式アクチュエータ１４０は、使用者１０１の足首１０４の周りでモーメントを提供することができる。例えば、足構造１１０は、使用者１０１が、自分の足１０３を背屈及び／または底屈することを可能にする靴の靴底の特徴を介して接続することができる。

底屈トルクは、アクチュエータ１４０を膨張させることによって提供することができる。この例示的な構成では、アクチュエータ１４０は、荷重伝達点では履物に接続し得るにすぎないが、これは設計の多くの代替実施形態を限定すると解釈されるべきではない。このシステムの他のバージョンは、様々な適切な方法で統合することができる。例えば、いくつかの場合、アクチュエータ１４０及び履物は、特定の使用者のために（または、特定のサイズの脚及び足のために）設計された単一のハードウェアを包含する場合があり、したがっていくつかの実施形態ではより小さい場合がある。

いくつかの実施形態では、剛性足構造１１０は、使用者１０１の足１０３の周りに延びるように構成され、取り外し可能な基部部分１１７との付着のために側壁１１２上でそれぞれ第１の及び第２の側壁付着点１１５を含む１対の側壁１１２と、第１の及び第２の側壁付着点と取り外し可能に結合するために構成された第１の及び第２の基部付着点１１９を含む、使用者の脚の基部に存在するように構成された取り外し可能な平坦基部部分１１７であって、第１の及び第２の基部付着点１１９が、履物製品１０９のそれぞれの外側に配置された、履物製品１０９の靴底内に一体的に配置され、それを通って延びる取り外し可能な平坦基部部分１１７とを含む。

いくつかの実施形態では、剛性足構造１１０は、膨張式構造１２１をさらに含む。いくつかの実施形態では、膨張式構造１２１は、使用者の足の足裏に配置され、使用者が表面を歩行している間に生成される荷重を表面で均等に分散させるように構成される。いくつかの実施形態では、剛性足構造は、膨張式構造１５１をさらに含む。

したがって、膨張式アクチュエータ１４０は、前方部分と後方部分との間のブラダセグメント２１０の拡張の差により、使用者１０１の足首１０４の周りにモーメントを提供することができる。例えば、アクチュエータ１４０の膨張は、脛構造１５０を使用者の脛１０８に向けて押しやるモーメント、及び足１０３の底屈を生じさせるモーメントを発生させることができる。言い換えると、脛１０８と係合する脛構造１５０は、膨張中にアクチュエータ１４０によって生成される回転により、足１０３の回転が生じるように、アクチュエータ１４０に対向する。

概してＣ字形の膨張式アクチュエータ１４０が図１の例示的な実施形態に示されているが、本明細書に詳細に説明されるさらなる実施形態では、他の適切なアクチュエータ及びアクチュエータの構成を使用することができる。例えば、一実施形態では、アクチュエータ１４０は、モータを介して等、他の適切な方法で動力の供給を受けることができる。さらに、別の例では、アクチュエータは、足１０３の底屈を引き起こすモーメントを発生させるために縦方向に拡張し、曲がるように構成することができる、足１０３の前部で脛１０８の長さに沿って配置された細長いセグメントを含むことができる。さらなる例では、アクチュエータ１４０は、足１０３を完全に取り囲むことができる。したがって、本開示に示される例示的なアクチュエータ１４０は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内にある多くの代替アクチュエータに対して限定的であると解釈されるべきではないことが明らかであるべきである。

図２は、空気圧システム２２０及び制御システム２３０を含む作動システム２１０に動作可能に接続された第１の及び第２の下肢外骨格１００を含む外骨格システム２００を示す。空気圧システム２２０は、アクチュエータ１４０及び制御システム２３０に動作可能に接続されて示されている。制御システム２３０は、下肢外骨格１００の１つまたは複数の部分に、及び空気圧システム２２０に動作可能に接続されて示されている。

様々な実施形態では、空気圧システム２２０は、流体を用いてアクチュエータ１４０を膨張及び／または収縮させるように構成することができる。例えば、一実施形態では、空気圧システム２２０は、アクチュエータ１４０を能動的に膨張させて、アクチュエータ１４０の拡張及び底屈を引き起こすようにのみ構成することができ、収縮は、歩行中の地面との接触中に生じさせることができ、自然な背屈が発生する。別の実施形態では、空気圧システム２２０は、アクチュエータ１４０を能動的に膨張させて、アクチュエータ１４０の拡張及び底屈を引き起こすように構成することができ、アクチュエータ１４０から流体を能動的に排出することによって、及び／またはアクチュエータ１４０からの流体の放出を生じさせることによって背屈を能動的に起こすことができる。

代わりに、いくつかの実施形態では、アクチュエータは、逆に構成することができる。例えば、アクチュエータ１４０の膨張は、足１０３の背屈を引き起こす場合があり、収縮は、足１０３の底屈を引き起こすか、または底屈によって引き起こされる場合がある。さらに、ガス流体（例えば、空気）を介してアクチュエータ１４０を作動させる空気圧システム２２０の例が提供されているが、さらなる実施形態では、アクチュエータ１４０は、水、油などを含む任意の適切な流体を介して動作することができる。

いくつかの実施形態では、膨張式アクチュエータは、図１及び図２に示される膨張式アクチュエータ１４０に加えて、または図１及び図２に示される膨張式アクチュエータ１４０の代わりに他の場所に配置することができる。例えば、１つまたは複数のアクチュエータは、足１０３の足裏の周りに、踵１０７になど配置することができる。そのような追加のまたは代わりのアクチュエータは、内反、回外、底屈、背屈、つま先の屈曲、つま先の伸展などを含む、足１０３の様々なタイプの動きを生じさせるように構成することができる。さらに、下肢外骨格１００の様々な適切な部分は、本明細書に説明されるような膨張式支持構造を含む場合がある。

制御システム２３０は、下肢外骨格１００の様々な適切な部分と関連付けることができ、１つまたは複数の適切なセンサと関連付けることができる。例えば、センサは、足１０３及び／または下肢外骨格１００の部分の位置、動き、回転、または向きを決定することができる。さらに及び代わりに、そのようなセンサは、アクチュエータ１４０の膨張状態、アクチュエータ１４０と関連付けられた圧力などを決定することができる。さらにまたは代わりに、そのようなセンサは、温度、水分、塩分、血圧、酸素飽和度、筋肉の緊張などの体及び／または環境の状態を測定することができる。

様々な実施形態では、制御システム２３０は、下肢外骨格１００と関連付けられた状態を感知し、それに応えてアクチュエータ１４０を膨張及び／または収縮させることができる。いくつかの実施形態では、制御システム２３０は、アクチュエータ１４０の選択的な膨張及び／または収縮によって下肢外骨格１００の使用者１０１の歩き方を生成することができる。他の実施形態では、制御システム２３０は、下肢外骨格１００と関連付けられた使用者１０１の動きを識別及び支援することができる。例えば、制御システム２３０は、使用者１０１が、重い物体を持ち上げていると判断し、アクチュエータ１４０の選択的な膨張及び／または収縮によって物体を持ち上げている際に使用者１０１に強化支援を提供することができる。

したがって、図１及び図２に示される例示的な本実施形態は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内にある種々の代替実施形態を制限すると解釈されるべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、制御システム２３０は、作用力を測定するために圧力センサ及び角度センサとともに、靴底に埋め込まれた地面反力センサなどのセンサを含むことができる。また、制御システム２３０によるフィードバック制御を可能にするために、筋力活性化センサを履物の中に統合することもできる。

図３は、空気圧システム２２０に動作可能に接続された制御システム２１０を含む外骨格システム２００の例示的な実施形態のブロック図である。制御システム２１０は、プロセッサ３１１、メモリ３１２、及び少なくとも１つのセンサ３１３を含む。複数のアクチュエータ１４０は、それぞれの空気配管３３０を介して空気圧システム２２０に動作可能に結合することができる。複数のアクチュエータ１４０は、体１０１の右側及び左側に配置される肩アクチュエータ１４０Ｓ、肘アクチュエータ１４０Ｅ、膝アクチュエータ１４０、及び足首アクチュエータ１４０Ａの対を含む。例えば、上述のように、図３に示される例示的な外筋肉（ｅｘｏｍｕｓｃｌｅ）システム１００Ｄは、本明細書に説明されるように、体１０１のそれぞれの部分に配置されるアクチュエータ１４０を有する上部一組及び／または下部一組の一部である場合がある。例えば、肩アクチュエータ１４０Ｓは、左肩及び右肩に配置することができ、肘アクチュエータ１４０Ｅは、左肘及び右肘に配置することができ、膝アクチュエータ１４０Ｋは、膝にまたは膝の周りに配置することができ、足首アクチュエータ１４０Ａは、足首１０４にまたは足首１０４の周りに配置することができる。

様々な実施形態では、図３の例示的なシステムは、外骨格システム２００を装着する使用者１０１を移動させる及び／または外骨格システム２００を装着する使用者１０１の動きを強化するように構成することができる。例えば、制御システム２１０は、アクチュエータ１４０を選択的に膨張及び／または収縮させることができる空気圧システム２２０に命令を提供することができる。アクチュエータ１４０のそのような選択的膨張及び／または収縮は、体を動かして、歩くこと、走ること、ジャンプすること、登ること、持ち上げること、投げること、しゃがむことなどの体の動きを生じさせる及び／または増強することができる。

いくつかの実施形態では、そのような動きは、外筋肉システム１００Ｄを装着している使用者１０１、または別の人物によって、制御及び／またはプログラムすることができる。コントローラ、ジョイスティック、または思考の制御により、動きをリアルタイムで制御することができる。さらに、様々な動きは、完全に制御される代わりに、事前にプログラムして、選択的にトリガ（例えば、前方に歩く、座る、しゃがむ）することができる。いくつかの実施形態では、動きは一般化された指示によって制御できる（例えば、地点Ａから地点Ｂまで歩き、棚Ａから箱を取り出して、棚Ｂに移す）。

さらなる実施形態では、外筋肉システム１００Ｄは、使用者１０１の動きによって制御することができる。例えば、制御システム２１０は、使用者１０１が歩行して荷を運んでいることを感知することができ、アクチュエータ１４０を介して使用者１０１に電動アシストを提供して、荷及び歩行に関連付けられた作業を軽減することができる。したがって、様々な実施形態では、外筋肉システム１００Ｄは、直接的な使用者とのインタラクションなしで自動的に反応することができる。

いくつかの例示的な機能、構成、及び用途は、代理人整理番号が第０１１０４９６－０１０ＰＲ０号の２０２０年５月２７日に出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＵＳＥＲ ＭＯＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題する米国仮特許第６３／０３０，５８６号、及び代理人整理番号が第０１１０４９６－０１１ＰＲ０号の２０２０年７月３０日に出願され、「ＰＯＷＥＲＥＤ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥＮＥＦＩＴ Ａ ＷＥＡＲＥＲ ＤＵＲＩＮＧ ＴＡＣＴＩＣＡＬ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題する米国仮出願第６３／０５８，８２５号に説明され、示されている。上述のように、本出願は、これらの仮出願に対する優先権を主張し、これらの仮出願は、全ての目的のためにその全体として参照により本明細書に組み込まれる。

いくつかの実施形態では、センサ３１３は、任意の適切なタイプのセンサを含むことができ、センサ３１３は、中心位置に位置するか、または外筋肉システム２００の周りに分散することができる。例えば、いくつかの実施形態では、システム２００は、アクチュエータ１４０または他の任意の体の場所を含む様々な適切な位置に、複数の加速度計、力センサ、位置センサなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、システム２００は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、カメラ、測距システム、環境センサなどを含むことができる。

空気圧システム２２０は、アクチュエータ１４０を膨張及び／または収縮させるよう作動する任意の適切なデバイスまたはシステムを含むことができる。例えば、一実施形態では、空気圧式モジュールは、２０１４年１２月１９日に出願された関連特許出願第１４／５７７，８１７号に開示されているダイアフラム圧縮機を含むことができる。

図４ａ及び図４ｂを参照すると、アクチュエータ１４０の第１の及び第２の端部１４１、１４２を画定する一対の対向する境界面４２０の間に配置された流体不浸透性部材４１０を含む、アクチュエータ１４０の例示的な一実施形態が示されている。流体不浸透性部材４１０は、第１の及び第２の対向する端部４１１、４１２、及び対向する側壁４１３を画定することができる。流体不浸透性部材４１０は、流体空洞４１５をさらに画定することができ、流体不浸透性部材４１０は、流体を保持し、本明細書に説明されるように、空洞４１５から除去され、空洞４１５に導入される流体を介して膨張及び収縮されるように構成することができる。図４ａ及び図４ｂの例に示されるように、いくつかの実施形態では、境界面４２０は、平面的なプレートを含むことができ、流体不浸透性部材４１０は、流体空洞４１５内の流体を介して膨張するように構成され、流体空洞４１５は、流体不浸透性部材４１０の第１の端部４１１を拡張させ、流体不浸透性部材４１０の第２の端部４１２以上に長くすることができる。

本明細書に説明されるように、境界面４２０は、いくつかの例では、剛性、半剛性、可撓性、またはそれらのなんらかの組み合わせである場合がある。いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、被覆布または布地により支持されるウレタン膜などの流体不浸透性またはほぼ不浸透性の質を備えた非伸張性または半伸張性の膜材料を含むか、基本的にそれらから成るか、またはそれらから成る場合がある。本明細書にさらに詳しく説明されるように、流体不浸透性部材４１０は、布地などの可撓性であるが、非伸張性のシート材料を含む場合がある。

例えば、いくつかの実施形態では、不浸透性部材４１０は、織られたナイロン、ゴム、ポリクロロプレン、プラスチック、ラテックス、布地などの可撓性シート材料を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、不浸透性部材４１０は、平面材料の１つまたは複数の平面軸に沿って実質的に非伸張性であり、一方で他の方向では可撓性である平面材料で作られる場合がある。例えば、図５は、材料５００の平面と一致するＸ軸に沿って実質的に非伸張性であるが、Ｚ軸を含む他の方向では可撓性である平面材料５００（例えば、布地）の側面図を示す。図５の例では、材料５００は、Ｘ軸に沿って非伸張性でありながら、Ｚ軸に沿って上向きに及び下向きに屈曲して示されている。様々な実施形態では、材料５００はまた、Ｘ軸のように材料５００の平面と一致し、Ｘ軸に垂直であるＹ軸（図示せず）に沿って非伸張性である場合がある。図１３ａ、図１３ｂ、及び図１３ｃはまた、非伸張性の材料を含む場合がある不浸透性部材４１０の一例、及びそのような材料が流体アクチュエータ１４０の動作にどのように影響を与える可能性があるのかを示す。

いくつかの実施形態では、不浸透性部材４１０は、材料の１つまたは複数の軸に沿って非伸張性である平面的ではない織物材料から作られる場合がある。例えば、一実施形態では、不浸透性部材４１０は、織布の管またはループを含む場合がある。織布材料は、不浸透性部材４１０の長さに沿って、及び円周方向に非伸張性を提供することができる。

様々な実施形態では、不浸透性部材４１０は、互いに抑制された距離である抑制された内面の長さ及び／または外面の長さを使用することにより、結果として生じる力を発生させることができる（例えば、上記の非伸張性材料による）。いくつかの例では、そのような設計により、アクチュエータ１４０は不浸透性部材４１０で収縮することができるが、特定のしきい値まで加圧されたとき、不浸透性部材４１０は脚アクチュエータユニット１１０の境界面４２０を押すことにより、軸方向に力を向けることができ、その理由は、不浸透性部材４１０が、不浸透性部材４１０の本体によって定められる最大長を超えてその長さを伸ばす能力がないために、さらに容積を拡張することができないからである。

例えば、不浸透性部材４１０は、実質的に非伸張性の繊維エンベロープに含まれる流体不浸透性ブラダ及び／または実質的に非伸張性の繊維エンベロープに組み込まれた流体不浸透性構造によって流体不浸透性にされた、流体空洞４１５を画定する実質的に非伸張性の繊維エンベロープを含むことができる。実質的に非伸張性の繊維エンベロープは、所定の幾何学形状、及びチャンバの加圧時に機械的停止を提供して、実質的に非伸張性の繊維アクチュエータの過剰な変位を防ぐ変位部で、非線形平衡状態を有する場合がある。

いくつかの実施形態では、不浸透性部材４１０は、本明細書に説明される様々な適切な動きを規定することができる非伸張性繊維（例えば、非伸張性編み物、織物、不織布など）から成るか、または基本的にそれらから成るエンベロープを含むことができる。非伸張性の不浸透性部材４１０は、特定の平衡状態（例えば、圧力の増加にも関わらず、それらが安定している最終状態または形状）、圧力／スチフネス比、及び運動経路で設計することができる。非伸張性材料は力の方向性に対してより大きい制御を可能にできるため、非伸張性の繊維不浸透性部材４１０は、いくつかの例では、高い力を正確に送達するために構成することができる。

したがって、非伸張性の繊維不浸透性部材４１０のいくつかの実施形態は、主にチャンバ内部の圧力の相対的な上昇中の繊維エンベロープの伸縮を介してよりもむしろ、膨張していない形状と、繊維エンベロープの変位に起因するその平衡状態（例えば、完全に膨張した形状）の所定の幾何学形状との間の幾何学形状の変化を介して変位を生じさせる所定の幾何学形状を有する場合がある。様々な実施形態では、これは、不浸透性部材４１０のエンベロープの構築で非伸張性材料を使用することによって達成することができる。本明細書に説明されるように、いくつかの例では、「非伸張性」または「実質的に非伸張性」は、１つまたは複数の方向でのわずか１０％、わずか５％、またはわずか１％の拡張と定義することができる。

図４の例に戻ると、いくつかの例では、流体空洞４１５は、流体不浸透性部材４１０のみによって定義される場合もあれば、流体空洞４１５は、境界面構成要素４２０及び流体不浸透性部材４１０の組み合わせによって定義される場合もある。したがって、様々な実施形態では、境界面４２０は、流体空洞４１５に流体を貯蔵するために流体不浸透性またはほぼ流体不浸透性である材料を含むことができる。様々な実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、ブラダを含むことができる。流体空洞４１５または流体空洞４１５を画定する材料の不浸透性の質は、所望の圧力で流体を封じ込めることができる流体不浸透性部材４１０の能力による場合がある、（例えば、力、位置、または含まれる容積として）有用な出力を生じさせることができるような方法で流体を封じ込める能力を指す場合がある。流体不浸透性部材４１０が閉じられた容積であるとき、様々な実施形態では、流体の漏れはないか、または非常にゆっくりとした漏れがあるかのどちらかとなる。

力、モーメント、及び位置の変化は、流体アクチュエータ１４０の流体空洞４１５内に配置された流体の圧力及び容積を変えることによって生じさせることができる。流体アクチュエータ１４０の流体空洞４１５内の流体の圧力は、周囲環境に比べて負、中立、または正である場合がある。用語「加圧された」は、これらの考えられる流体圧力状態のいずれかを含む場合がある。いくつかの実施形態では、流体空洞４１５に導入された及び／または流体空洞４１５から除去された流体は、空気、液体、液化ガス、スラリー、固体を含有する液体、溶融固体などのガスを含む場合がある。

本明細書に説明されるように、そのような流体アクチュエータ１４０は、様々な用途で使用することができ、用途のいくつかは、２つ以上の物体間での位置決めの制御、２つ以上の物体間での力の生成、１つまたは複数の軸の周りでのモーメントの生成、または単一の物体の推進を含むが、これらに限定されるものではなく、物体は、可撓性の、半剛性の、もしくは剛性の単一の物体、または相互接続された複数のそのような物体である場合がある、任意の物理的な物体／物に一般化される。例えば、ロボット外骨格２００の要素は、境界面４２０に結合することができ、流体を介した流体空洞４１５の拡張は、境界面４２０に力を加えることができる。そのような力は、本明細書に説明されるように、足首１０４の関節など、使用者の体１０１を移動させることができる。

流体アクチュエータは、境界面４２０自体を通してか、流体不浸透性部材４１０自体との相互作用によってか、それともそれらでの任意の組み合わせかに関わらず、特定のまたは一般化された１つまたは複数の方向で力またはモーメントを加え得る。これらの力及び位置決め能力は、足首、膝、肘、股関節部、首などを含む人間の体の関節での屈曲及び／または伸展を補助することができるデバイスなど、装着式の外骨格デバイス２００の使用のための応用を導くことができる。

１つまたは複数の境界面４２０は、いくつかの例では、アクチュエータ１４０の別の物体への接触点として機能すること、不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）と弁などの別の流体要素との間の流体マニホルドとして機能すること、不浸透性部材４１０の幾何学形状を変更するために不浸透性部材４１０のマニピュレータとして機能すること、及び不浸透性部材４１０の力を加えることができるか、または（方向もしくは大きさなどにおいて）その力の印加を誘導できる要素として関与することを含むが、これらに限定されない様々な適切な機能または機能の組み合わせを提供することができる。

流体アクチュエータ１４０のいくつかの構成は、図４ａ及び図４ｂの例に示されるように２つの境界面構成要素４２０を含むが、さらなる例は、任意の適切な複数の境界面４２０、単一の境界面４２０を含む場合もあれば、境界面は、特に流体アクチュエータ１４０に存在しない場合もある。アクチュエータのいくつかの構成は、流体アクチュエータ１４０の対向する端部１４１、１４２に位置する境界面４２０を有する場合があるが、これらの境界面４２０は、さらなる例では、端部、側面を含むが、これらに限定されない流体アクチュエータ１４０上のどこかに位置し、アクチュエータ１４０にまたはアクチュエータ１４０の周りに円周方向に配置される場合がある。境界面４２０は、いくつかの異なる適切な材料または適切な材料の組み合わせ（例えば、ポリマー、金属、木材など）から作られる場合があり、様々な適切な幾何学形状を有する場合がある。いくつかの実施形態では、境界面４２０は、流体アクチュエータ１４０の一体部分である構成要素を含む場合があるが、いくつかの例では、共有され、他の流体アクチュエータ、構造、外骨格などを含むが、これらに限定されない他の物体と一体であってもよい。

１つまたは複数の境界面４２０は、任意の適切な幾何学形状をとることができる。いくつかの実施形態では、境界面４２０の幾何学形状に影響するパラメータは、境界面４２０の構造特性（例えば、強度、スチフネス、重量、及び外観）、境界面４２０が流体マニホルドとして機能するために必要とされる場合がある境界面の内部または外部の幾何学形状、境界面４２０が人間の使用者１０１または他の物体と相互に作用できるような任意の制約、動作中に境界面４２０によってまたは境界面４２０に対して加えられる力の予想される量、１つまたは複数の境界面４２０による力の印加の所望の１つまたは複数の方向、アクチュエータ１４０の位置決め及び／または別の１つまたは複数の物体への接続を促進する特徴、不浸透性部材４１０の製造可能性を支援する境界面４２０の特徴などを含む可能性があるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の境界面４２０の幾何学形状は、人体の部分の形状に対応するように構成することができ、これは様々な関節の周りでの力及びモーメントの印加に対応するために望ましい場合がある。例えば、図６ａ及び図６ｂは、湾曲したカットアウト部分６００が境界面４２０Ａの端縁によって画定されている、第１の境界面４２０を有するアクチュエータ１４０の例を示しており、これは、図６ａ及び図６ｂの例に示されるように、アクチュエータ１４０が、足１０３と下肢１０２との間に位置する外骨格１００の一部として機能するとき、使用者１０１の脚１０２の脛との望ましくない物理的な相互作用を回避するために望ましい場合がある。具体的には、図６ｂに示されるように、境界面４２０Ａの湾曲したカットアウト部分６００は、境界面４２０Ａが係合できる、使用者１０１の脚１０２の概して曲線的な部分に対応する凹状の曲線的な外形を含む場合がある。明確にするために、図６ｂの断面斜視図は、使用者１０１の脚１０２から離間した境界面４２０Ａを示しているが、境界面４２０Ａが使用者１０１の脚１０２を係合できることは明らかであるべきである。

さらなる実施形態では、アクチュエータ１４０の１つまたは複数の境界面４２０は、使用者１０１の体の様々な適切な部分の形状に対応するように構成することができる。例えば、図６ａは、第１の及び第２の境界面４２０Ａ、４２０Ｂがそれぞれ足１０３及び脚１０２の下部を係合し、それぞれ外骨格１００の足部分６２０及び下肢部分６５０に結合された、使用者１０１の足首１４０の周りに結合されたアクチュエータ１４０の例を示す。様々な実施形態では、第２の境界面４２０Ｂは、境界面４２０Ｂが係合している足１０３の上部に対応するように形作ることができる。さらなる実施形態では、１つまたは複数の境界面４２０は、つま先（複数可）、足、下肢、上肢、胴体、指（複数可）、手首、前腕、上腕、肩、首、頭の形状などに対応するように構成することができる。

１つまたは複数の境界面４２０の形状及びサイズはまた、境界面４２０と別の要素との間の流体圧力及び接触表面積に基づいて特定の所望される印加力を提供するように設計することができる。境界面４２０の幾何学形状はまた、不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）、境界面、ブラダと境界面の接続部などの中のまたはそれらの破損を削減する特徴を含み得るが、これらに限定されない流体アクチュエータ１４０の寿命を促進するための特徴を含むことができる。これらの境界面特徴のいくつかの例示的な実施形態は、面取り、隅肉、曲線的な端縁、ならびに不浸透性部材４１０が１つまたは複数の境界面４２０に接触する、及び／または１つまたは複数の境界面４２０に接続される部分での境界面幾何学形状の任意の鋭い角、端縁、バリ、または突然の遷移の排除を含む場合があり、これにより、不浸透性部材４１０の材料の穿刺または引き裂きに起因する加圧中の不浸透性部材４１０の破損を低減し得る。他の例示的な実施形態は、リブの追加、異なる強度及び硬さの材料の組み合わせ、及び加圧中などの、流体アクチュエータ１４０自体からであるのかに関わりなく境界面４２０に力が加えられるとき、または力が別の外部物体に加えられるときに境界面４２０が割れるまたは壊れる可能性を減少させるように構成され得る他の特徴を含む場合がある。

製造のために様々な実施形態を構成することができる。例えば、図７は、境界面空洞７２６を画定する境界面プレート７２２の外周の周りに延びるリップ７２４を有する境界面プレート７２２を含む一実施形態７２０による第１の及び第２の境界面４２０を有する、例示的なアクチュエータ１４０を示す。境界面４２０のそのような構成は、アクチュエータ１４０の流体不浸透性部材４１０を生成するために、図７に示されるように、流体不浸透性膜材料７４０を境界面７２０の外部側壁に溶接することを可能にすることができる。リップ７２４及び境界面空洞を有する境界面４２０のそのような構成は、様々な実施形態では平面的な境界面４２０であると見なすことができる。

例えば、図７は、流体不浸透性部材４１０と、境界面４２０及び膜材料７４０によって画定された流体空洞４１５とを生成するために、流体不浸透性膜材料７４０を境界面７２０の外部側壁に結合する３つの溶接部７５０を有するアクチュエータ１４０を示す。図７は、境界面空洞７２６内に配置されるように構成された第１の部分７１２を有する溶接ツール７１０を介して溶接場所７３０に生成される第４の溶接部をさらに示す。溶接ツール７１０の第２の部分７１４は、膜材料７４０の外面に面して配置され、境界面７２０のリップ７２４の一部分、及び溶接場所７３０を画定する溶接ツール７１０の第１の部分と第２の部分７１２、７１４との間の膜材料７４０の部分とともに示されている。エネルギー７３５は、溶接場所７３０で溶接ツール７１０によって印加することができ、これにより、流体不浸透性膜材料７４０を境界面７２０のリップ７２２に結合する溶接部７５０を生成することができる。超音波溶接、誘導溶接などを含む様々な適切なタイプの溶接を使用することができる。

そのような実施形態の一例は、溶接機械７１０を使用して、膜材料７４０を境界面７２０の周りに円周方向に溶接する能力を可能にする、プレート７２２の外周の周りに延びるリップ７２４を有する境界面プレート７２２を含むことができる（例えば、図１７ａ及び図１７ｂの例を参照）。そのような製造技術は、いくつかの例では、流体アクチュエータ１４０を大量生産可能な規模で製造することを可能にすることができ、流体アクチュエータ１４０は、流体不浸透性膜７４０によって取り囲まれた２つの対向する境界面４２０を含み、アクチュエータ１４０の流体不浸透性部材４１０及び流体空洞４１５を生成する。

大量生産を提供できる境界面４２０の幾何学形状の別の実施形態は、膜材料７４０の特徴と篏合する境界面４２０に統合された特徴を使用することを含む場合があり、これにより境界面４２０に対して膜材料７４０を配置すること、及び／または膜材料７４０を適所に保持することの容易さが増し、膜材料７４０の１つまたは複数の境界面４２０への溶接を容易にすることができる。そのような篏合特徴の一例は、膜材料７４０として機能する流体不浸透性被覆布の位置決め穴に一致することができる射出成形されたプラスチック境界面４２０に上乗せ成形されるねじである。境界面４２０の別の実施形態は、膜材料７４０が境界面４２０を通過することを可能にする境界面幾何学形状を含む場合があり、これは、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）を異なる有用な容積に分割するために使用することができ、これにより複数の流体空洞４１５を有する流体不浸透性部材４１０を生成することができる。

境界面４２０は、アルミニウム及び鋼のような金属、ポリカーボネート、加工ポリウレタン、及び射出成形熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）のようなプラスチック、炭素繊維のような複合材料、ゴム、木材、及び他の材料、ならびに剛性、半剛性、または可撓性であってよい、それらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない、様々な適切なタイプの材料から作られる場合がある。材料の組み合わせのいくつかの例は、ゴムで上乗せ成形されたプラスチック、接着剤でプラスチックに接着された金属、またはねじで炭素繊維プレートに固定された金属など、機械的及び化学的な結合によって接合された材料を含むが、これらに限定されない。材料の選択は、いくつかの実施形態では、使用中または製造中に予想される力の印加量、及びスチフネス／可撓性、重量、製造可能性の容易さ、コスト、入手しやすさ、取得までの時間、生物適合性、耐久性、除染を受ける能力、または流体アクチュエータと直接的に結合する能力などの他の要件によって決定できる場合がある。材料のこれらの異なる組み合わせは、いくつかの例では、境界面４２０全体にわたって可変のスチフネス、強度、摩擦、色などを生じさせるために使用することができ、これは次に、流体アクチュエータ１４０が加圧されるとき、または境界面４２０内でのより弱い材料の所定の破損が過圧に対する安全対策として利用できるであろう場合に、境界面の幾何学形状を変更する能力を含む利点を有し得る。

さらに、様々な例では、１つまたは複数の境界面４２０はまた、流体不浸透性部材４１０の流体空洞４１５を加圧及び減圧できるように、アクチュエータ１４０の流体空洞４１５の中への及び中からの流体の流れの制御を可能にするためにマニホルドとして使用することができる。実施形態は、入口ノズル及び出口ノズルまたは面シールを有するスルーホール、プレート自体に統合された弁、ならびに流体構成要素または通路の他の統合などの、境界面４２０を通る１つまたは複数の固定された開放通路を含む場合があるが、これに限定されない。マニホルド内のそのような流体通路は、積層造形／３Ｄ印刷またはいくつかの例では、１つまたは複数の流体経路を作り出すために互いに接合及び密封される複数の物体を必要とする場合がある材料機械加工法を介するものを含む、様々な適切な方法で作成され得る。境界面４２０または境界面４２０のマニホルドに組み込むことができる弁のいくつかの例示的な実施形態は、自動調節式及び／または手動の、機械的な、電気機械的な、または他の適切な方法を介して外部で制御し得る逆止弁、一方向弁、ポペット弁、比例弁などを含む場合がある。さらなる実施形態に従って境界面４２０に組み込むことのできる他の流体構成要素は、雑音低減を補助し得るサイレンサ及び／またはディフューザ、及び外部接続を可能にする流体取り付け具（例えば、押し込み式取り付け具）を含む場合がある。

例えば、図１８は、第１の境界面４２０Ａが、入口チャネル１８３５を画定する入口ノズル１８３０を含み、第２の境界面が出口チャネル１８５５を画定する出口ノズル１８５０を含む第１の及び第２の境界面４２０Ａ、４２０Ｂを有する流体アクチュエータ１４０の一実施形態を示す。出口ノズル１８５０は、出口弁１８６０を含むことができる。様々な実施形態では、入口ノズル及び出口ノズル１８３０、１８５０は、流体チャンバ４１５から流体を導入及び除去するように構成することができ、これにより本明細書に説明されるように、アクチュエータ１４０を拡張及び収縮させることができる。例えば、入口ノズル１８３０は、入口ノズル１８３０を介してアクチュエータ１４０の流体チャンバ４１５内に流体を導入するように構成することができる１つまたは複数の空気配管３３０（例えば、図２及び図３を参照）を介して空気圧システム２２０に結合することができる。

アクチュエータ１４０の流体チャンバ４１５内の流体は、出口ノズル１８５０を介して除去することができるか、または漏れ出ることを可能にすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、出口弁１８６０は、（例えば、制御システム２１０及び／または空気圧システム２２０を介して）開くことができ、これにより、アクチュエータ１４０の流体チャンバ４１５内の流体が流体チャンバ４１５を出ることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、出口ノズルを介して流体チャンバ４１５を出る流体は、外部環境に排出することができるか、または貯蔵場所に、別の空気アクチュエータ１４０に、空気圧システム２２０、１つまたは複数の空気配管３３０などに排出することができる。

図１８の例に示されるように、入口ノズル及び出口ノズル１８３０、１８５０は、境界面４２０Ａ、４２０Ｂからアクチュエータ１４０の対向する側面またはそれぞれの境界面４２０の外面に向かって延びることができる。いくつかの実施形態では、入口ノズル及び出口ノズル１８３０、１８５０は、積層造形、射出成形、フライス加工などを介して境界面の一部として製造されるなど、境界面４２０の一体部分である場合がある。さらに、図１８の例は、入口ノズル及び出口ノズル１８３０、１８５０をそれぞれ第１の及び第２の境界面４２０Ａ、４２０Ｂの部分であると示しているが、いくつかの実施形態では、１つの境界面４２０は、入口ノズル及び出口ノズル１８３０、１８５０の両方共を含み、別の境界面が入口ノズルまたは出口ノズル１８３０、１８５０なしである場合もある。さらなる実施形態では、アクチュエータは、流体チャンバ４１５を出る流体と、流体チャンバ４１５に導入される流体の両方を提供する単一ノズルしか有さない場合がある。

境界面４２０のマニホルドの一実施形態は、膜材料７４０（例えば、ブラダの部分）が、境界面４２０を通って移動または静置することを可能にする境界面４２０を含む場合があり、境界面４２０のマニホルドは、膜材料７４０の一部または全てをピンチオフし、流れが別々の流体空洞４１５間で完全にまたは部分的にのどちらかで遮断される流体不浸透性部材４１０内に別々の流体空洞４１５を形成する。様々な実施形態では、境界面４２０のマニホルドは、流体不浸透性部材４１０内に（例えば、ブラダ内に）１つまたは複数の流体空洞４１５を生成することができる。流体不浸透性部材４１０のそのようなピンチオフを、機械的、電気機械的、空気圧式、水圧式、磁気式などを含む様々な適切な方法で生じさせることができる。例示的な一実施形態は、ソレノイドにより稼働する２つの機械的なジョーを組み込んだ境界面４２０を含む場合があり、ソレノイドを作動させると、ブラダ上でジョーが閉じ、このようにしてブラダ内に別々の流体チャンバ４１５を作り出す。ジョーがブラダの膜全体で完全に閉じると、次に新しく形成された流体チャンバ４１５間で流れを完全に遮断することができる。そのような流体チャンバ４１５が完全に閉じられていない、または完全に閉じられてはいるが、流体チャンバ４１５が十分に別個となるように閉じられていない場合、次にチャンバ４１５間の流体の流れは新しく形成されたチャンバ４１５間で以前よりもより制限される場合がある。いくつかの例では、これにより、異なる加圧によるチャンバ４１５の動的または静的な作成を可能にすることができ、１つのチャンバ４１５は、一定の容積及び／または圧力で保持することができ、一方、別のチャンバは活発に加圧され、容積を変化させる。様々な例は、異なる速度で加圧し、容積を変化させるチャンバ４１５を生成することができ、様々な例は、一定の容積及び／または圧力を静的に保持しているチャンバ４１５を生成することができる。

図１９ａ及び図１９ｂは、使用者１０１の足首１０４の周りで回転を引き起こすように構成された、使用者１０１の脚１０２及び足１０３に結合された流体アクチュエータ１４０の２つの構成を示す。図１９ａ及び図１９ｂに示されるように、アクチュエータ１４０は、膜材料７４０によって少なくとも部分的に画定される流体不浸透性部材４１０を含むことができる。流体不浸透性部材４１０は、ヒンジ１９３０を介してバー１９２０に回転可能に結合されたピンチ機構１９１０を含むピンチシステム１９００を介して、第１の及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂに分離されるように構成できる流体チャンバ４１５を画定することができる。ピンチ機構１９１０は、流体チャンバ４１５を第１の及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂに部分的にまたは完全に分離するために、流体不浸透性部材４１０の中心部分をピンチするように構成することができる。本明細書に説明されるように、そのようなピンチシステム１９１０は、１対のジョー、１対のバー、ピンチ開口などの様々な適切な構造を含むことができる。

図１９ａは、第１の及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂが加圧される第１の構成を示し、図１９ｂは、第２のサブチャンバ４１５Ｂが減圧されるか、または少なくとも第１のサブチャンバ４１５Ａ未満に加圧される間、第１のサブチャンバ４１５Ａが加圧されたままとなる第２の構成を示す。例えば、第２の境界面４２０Ｂの出口バルブ１８６０は、第２のサブチャンバ４１５Ｂ内の流体が第２のサブチャンバ４１５Ｂから排出されることを可能にするために開くことができ、一方、第１のサブチャンバ４１５Ａは、第１のサブチャンバ４１５Ａと第２のサブチャンバ４１５Ｂとの間での完全なまたは部分的な１９１０ピンチを介して完全にまたは部分的に加圧されたままとなることができる。図１９ａに示されるように、第１の及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂの両方の加圧により、第２のサブチャンバ４１５Ｂが、図１９ｂに示されるように完全にまたは部分的に減圧されるとき、使用者１０１の脚１０２と足１０３との間の角度を、使用者１０１の脚１０２と足１０３との間の角度よりも大きくなるように生成することができる。

複数のチャンバ４１５を有することは、流体アクチュエータ１４０のストローク及びそのストロークを生じさせるためにチャンバ４１５の１つまたは複数内での加圧された流体の使用量を考慮するとき、いくつかの実施形態では役立つ場合がある。例示的な一実施形態は、２つ以上のチャンバ４１５を生成するためにアクチュエータのブラダを完全にピンチオフすることができるアクチュエータ１４０の中央平面全体で境界面２４０を有する流体アクチュエータ１４０を含むことができる。次に、チャンバ４１５の１つへのマニホルド境界面は、そのチャンバ４１５で圧力及び／または容積が変化することを可能にすることができ、一方、他のチャンバ４１５は一定の容積に保持される。（アクチュエータ４１０の完全な運動範囲のサブセットである場合がある）所望の運動範囲を達成するためにブラダ全体を空にして補充しなければならない代わりに、いくつかの例では、小さい方のチャンバだけを空にし、加圧流体で補充することができる。

１つまたは複数の境界面４２０は、いくつかの実施形態では、アクセスしやすさ、及び流体圧力、流体の流体不浸透性部材４１０の中へのまたは中からの体積流量、流体の温度及び／または容積、流体不浸透性部材４１０の機械的ひずみ、流体不浸透性部材４１０の総量、流体不浸透性部材４１０及び／または境界面４２０によって別の物体に加えられる力、境界面４２０に対する機械的ひずみ、流体不浸透性部材４１０及び／または境界面４２０の振動、ならびに様々な他の特徴を含むが、これらに限定されない、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）の状態、１つまたは複数の流体チャンバ４１５内の加圧流体の状態、及び／または境界面４２０自体の状態の感知のための能力を提供するために使用することができる。

圧力センサ、力ゲージ、ひずみゲージ、温度センサ、加速度計、流量計、及び他の適切なデバイスを含むが、これらに限定されない様々な適切なセンサは、これらの特徴を感知するために使用することができる。いくつかの実施形態では、センサは、境界面４２０（例えば、流れ温度を測定するための温度センサ、または流速を測定するための風速計）を通る流路の中に、流路に隣接して、ときには追加の死容積とともに（例えば、圧力測定のため）、境界面４２０の表面上に、境界面４２０の内部に、境界面４２０を通して統合される場合もあれば、境界面４２０から離れて延びて、流体不浸透性部材４１０の内部または外部のどちらかで、またはその任意の組み合わせで流体不浸透性部材４１０の状態を測定する場合もある。

例えば、図８は、境界面空洞７２６を画定する境界面プレート７２２の外周の周りに延びるリップ７２４を有する境界面プレート７２２をそれぞれ含む第１の及び第２の境界面４２０Ａ、４２０Ｂを有する、例示的なアクチュエータ１４０を示す。流体不浸透性膜材料７４０は、溶接部７５０（図１７ａ及び図１７ｂの例も参照）を介して境界面７２０の外部側壁に結合され、これにより、境界面４２０及び膜材料７４０によって画定された流体不浸透性部材４１０及び流体空洞４１５が生成される。

この例示的な実施形態では、第１の境界面４２０Ａは、第１の境界面４２０Ａの境界面プレート７２２によって画定される圧力センサポート８１６を介して流体不浸透性部材４１０の流体チャンバ４１５と連通する死容積チャンバ８１４を画定する本体８１２を含む境界面空洞７２６内に配置される圧力センサユニット８１０を含む。死容積チャンバ８１４内の第１の圧力センサ８１８は、圧力センサポート８１６を介して流体チャンバ４１５内の流体の圧力を感知するように構成することができる。

第１の境界面４２０Ａは、第１の境界面４２０Ａの境界面プレート７２２によって画定された流通口８３０をさらに含む。本明細書に説明されるように、流体は、流通口８３０を介して流体チャンバ４１５に導入し、流体チャンバ４１５から除去することができ、これによりアクチュエータを拡張及び収縮させることができる。温度センサ８３５は、流通口８３０内に配置することができ、温度センサ８３５は、流体チャンバ４１５に入る及び流体チャンバ４１５を出る流体の温度、流体チャンバ４１５内の流体の温度などを感知するように構成することができる。

第２の境界面４２０Ｂは、第２の境界面４２０Ｂの境界面プレート７２２に配置することができる第２の圧力センサ８４０を含むことができ、第２の圧力センサ８４０は、流体チャンバ４１５内に延び、流体チャンバ４１５内の流体の温度を感知するように構成される。第２の境界面４２０Ｂは、第２の境界面４２０Ｂの境界面空洞７２６内の境界面プレート７２２上にひずみゲージ８４５をさらに含むことができる。ひずみゲージ８４５は、第２の境界面４２０Ｂと関連付けられたひずみを感知するように構成することができる。

様々な実施形態では、センサ８１８、８３５、８４０、８４５は、外骨格システム２００の制御システム２１０に動作可能に接続することができ、センサ８１８、８３５、８４０、８４５からのデータは、本明細書に説明されるように外骨格システム２００を制御するために使用される。図８の例は、図示のためにのみ提供されており、本開示の範囲及び趣旨の範囲内にある種々の追加の実施形態を制限すると解釈すべきでない。例えば、様々な適切なタイプのセンサは、アクチュエータ１４０の上、中、または周りの様々な適切な場所に配置することができる。

図９の例に示されるように、力の出力を測定するための境界面４２０へのセンサの統合の例示的な一実施形態は、外骨格足構造６２０を通る地面の中への流体アクチュエータ１４０の力の印加を測定するために足首外骨格１００の流体アクチュエータ１４０の境界面４２０へ統合されたロードセル９５０を含む。例えば、図９は、第１の境界面及び第２の境界面４２０Ａ、４２０Ｂを有する使用者１０１の足首１０４の周りで、第２の境界面４２０Ｂと外骨格足構造６２０との間で結合されたロードセル９５０を有する第２の境界面４２０Ｂと結合された流体アクチュエータ１４０を示す。境界面４２０自体の状態を測定するためのセンサの境界面４２０への統合の別の例示的な実施形態は、リング境界面自体にかかるひずみを測定するために流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）を取り囲むリング（例えば、プラスチックリング）が組み込まれたひずみゲージを含む。

いくつかの実施形態では、境界面４２０は、流体アクチュエータ１４０と、使用者１０１の部分（例えば、脚１０２、足１０３など）、外骨格１００の部分（例えば、図１及び図６の構造１２０、１５０、６２０、６５０）などの他の物体との間の付着を助けるための統合された特徴を含むことができる。いくつかの例では、外骨格１００のそのような部分は、保持体と呼ぶことができる。様々な特徴は、いくつかの例では、保持体に対して流体アクチュエータ１４０を配置するように構成することができる。そのような特徴は、成形インサート、スナップ特徴、摺動機構、長穴、ねじ穴、スルーホール、ピン、ボス、デボス、リップ、戻り止め、ねじ付きインサート、上乗せ成形ねじ、磁石、ばね式特徴などを含む場合があるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態で外骨格１００と併せて使用されると、境界面４２０のこれらの付着特徴は、外骨格構造（例えば、図１及び図６の１２０、１５０、６２０、６５０）からの迅速な接続または切断を可能にすることができ、これは、流体アクチュエータ１４０が故障し、交換する必要があるときなどを含む様々な実施形態で役立つ場合がある。そのような迅速な接続／切断特徴の例示的な一実施形態は、外骨格構造（例えば、図１及び図６の構造１２０、１５０、６２０、６５０）上のオス特徴と篏合し、システムの中に及びシステムの中からアクチュエータ１４０を容易に摺動させることを可能にする１つまたは複数の流体アクチュエータ境界面４２０上のメス摺動特徴である。そのような特徴はまた、外骨格システムのような保持体との流体アクチュエータ１４０の多かれ少なかれ安全な付着を生じさせるために使用することができる。これの例示的な一実施形態は、外骨格構造（例えば、図１及び図６の構造１２０、１５０、６２０、６５０）の穴と篏合して、ロックナットを使用して、流体アクチュエータ１４０を外骨格構造に固定することを可能にする成形インサートの使用である。

境界面４２０のいくつかの実施形態は、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ、膜材料７４０など）に直接的に結合できるか、または流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ、膜材料７４０など）と接触して流体アクチュエータ１４０との相互作用もしくは流体アクチュエータ１４０による相互作用を可能にするが、さらなる実施形態では、他の構造が境界面４２０と相互に作用することができる。そのような構造は、剛性、半剛性、または可撓性などである場合がある。そのような構造はまた、境界面４２０が相互に作用する１つまたは複数の保持体を含む場合もあれば、含まない場合もある、１つまたは複数の保持体に付着を提供するために機能し得る。そのような構造はまた、様々な目的を達成するために流体アクチュエータ１４０に支持を提供し得る。

一実施形態では、支持構造は、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ、膜材料７４０など）と支持構造との間の結合、流体不浸透性部材４１０と境界面４２０との間の結合、またはそれらの任意の組み合わせ及び複数の結合を強化するために使用することができる。例えば、一実施形態は、（例えば、図７、図８、図１７ａ、及び図１７ｂに示されるように溶接された）境界面４２０の側面の周りで円周方向に結合された膜材料７４０を含むことができ、追加の構造要素は、膜材料７４０と境界面４２０との間の結合を取り囲む自由な膜材料７４０を抑制することによってその結合を支持するために使用することができる。これは、いくつかの例では、結合に隣接する膜材料７４０が、膜材料７４０及び境界面４２０の結合面との臨界剥離角度に到達しないように、加圧中に膜材料７４０を抑制するように行われ得る。そのような臨界剥離角度は、結合が臨界剥離状態に達することにつながる可能性があり、臨界剥離状態では、法線が膜材料７４０及び境界面４２０の結合面に対してである場合、結合に隣接する材料内の張力の法線成分が、結合を剥離で破損させる大きさに達する。

これの１つの例示的な事例は、結合に隣接する膜材料７４０が、膜材料７４０及び境界面４２０の結合面に垂直であり、膜材料７４０内の張力の一部または全てが、剥離及び特定の大きさの張力での結合のその後の破損に直接的に寄与する場合である可能性がある。そのような臨界角度及びその後の臨界剥離状態を回避することにより、２つの平坦な平行した磁気面の使用によるなど、結合方法がせん断でより弱いいくつかの例外はあるが、主に、結合の破損がより起こりにくい可能性があるせん断状態に結合を維持することができる。この臨界剥離状態を回避し、結合を主にせん断状態に維持すること、及びいくつかの例では、理想的には全ての結合が重ね溶接部として発生し、結合に最も近い全ての材料が、境界面と流体不浸透性部材４１０の間で、及び流体不浸透性部材４１０自体の構造の中で、結合面との平行に近く留まることは、それらの結合の破損を防ぐことで有利であり得るだけではなく、流体不浸透性膜材料７４０として使用されており、これらの結合のいずれかに関与する任意の被覆布も主に結合に最も近いせん断で負荷され得るという有利な点も有し得ることに留意されたい。

例えば、様々な実施形態では、せん断／重ね溶接部（例えば、図１４ｂを参照）の場所は、流体不浸透性部材４１０の幾何学形状、抑制などとともに、溶接部に最も近い膜材料７４０の張力が、流体チャンバ４１５が最大膨張状態にあるときなど、溶接部に対して平行から４５度を決して超えないように構成することができる。さらなる実施形態は、せん断／重ね溶接部に最も近い膜材料７４０が、溶接部に対して平行から４０度、３５度、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、または５度を超えないように構成することができる。

これは、いくつかの実施形態では望ましい場合がある。なぜなら、流体不浸透性特性を有する一部の被覆布は、いくつかの例では剥離中の層間剥離から発生する可能性があるコーティング及び布地の分離が起こると流体浸透性になる可能性があるからである。被覆布が結合に関与するとき、いくつかの例では、実際に結合に直接的に関与しているのはコーティングである可能性があり、その結果、結合は、臨界剥離状態に到達することはないが、コーティング及び布地が依然として層間剥離して、流体不浸透性部材４１０の浸透性及び破損を生じさせる可能性がある。コーティングと布地との間の層間剥離の可能性はそのような負荷の事例では減らすことができるので、これは、結合が主にせん断力で保持される様々な実施形態で緩和することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、構造結合支持要素は、境界面４２０の上に入れ子になり、その側面が境界面４２０の外周を超えて重複する剛性プレートの形をとることができ、その結果膜材料７４０がその外周の周りに結合されて（例えば、図１７ａ及び図１７ｂの例を参照）流体不浸透性部材４１０を形成するとき、境界面４２０の側面に沿って結合に最も近い膜材料７４０は、捕捉され、臨界剥離状態に到達するのを防がれる。他の実施形態では、そのような構造支持要素は、ブラダ境界面を捕捉する保持体内の特徴を含むことができる。例えば、一実施形態では、そのような特徴は、結合支持材料の抑制を生じさせるように流体アクチュエータ１４０の境界面４２０を捕捉する、外骨格デバイス１００などの保持体内の凹部であるであろう。

図１０ａ及び図１０ｂは、膜材料７４０と境界面４２０の側壁との間の溶接部７５０の周りで結合し、溶接部を支持するように構成された支持要素１０００の一例を示す。支持要素は、中心ユニット１０１０とともにカップリング長穴１０３０を画定する支持要素の端縁にリム１０２０を有する境界面４２０の境界面空洞７２６の中に存在するように構成された中心ユニット１０１０を含むことができる。境界面４２０のリップ７２４は、溶接部７５０及び膜材料７４０の部分とともに、カップリング長穴１０３０内で結合されるように構成することができ、カップリング長穴１０３０は、本明細書に説明されるように溶接部７５０を支持することができる。図１０ａの例は、明確にするために離間した要素を示しているが、様々な実施形態では、リップ７２４、溶接部７５０、及び膜材料７４０は、中心ユニット１０１０及びリム１０２０によって画定されたカップリング長穴１０３０の内面を係合し、これにより、本明細書に説明されるように溶接部７５０を支持する確実な摩擦篏合を提供することができることに留意されたい。

不浸透性部材４１０が加圧された流体で膨張している図１０ｂの例に示されるように、膜材料７４０は、図１０ａの平坦な構成に比較して外向きに拡張することができ、溶接部７５０に近接する膜材料７４０の一部分は、支持要素１０００のリム１０２０の端部１０２２を係合することができ、これにより、溶接部７５０にある膜材料７４０の部分が、境界面４２０の外面の面に平行のままとなることを可能にすることができ、溶接部７５０の破損につながるであろう溶接部７５０にかかる非せん断力を防ぐことができる。

例えば、図１０ｃは、溶接部７５０が破損し、膜材料７４０の部分が境界面４２０から切り離された例を示す。支持要素１０００が溶接部７５０を支持する図１０ｂとは対照的に、図１０ｃの例では、不浸透性部材４１０の膨張により、溶接部７５０にある膜材料７４０は臨界剥離状態となる可能性があり、これにより溶接部７５０は、剥離、層間剥離、または境界面４２０の側壁からの膜材料７４０の他の分離のために破損する可能性がある。

構造結合支持要素の他の実施形態は、不浸透性部材４１０が所定の状態で破損するように、膜材料７４０が、不浸透性部材４１０の膨張中に意図的に抑制されない領域を有する要素を含む場合があるが、これに限定されない。可撓性の構造特徴の一実施形態は、結合で主にせん断負荷状態を維持するためにより低圧で結合（例えば、溶接部７５０）の近くに抑制された膜材料７４０を含むことができるが、次により高い圧力で屈曲して、膜材料７４０が結合に対して垂直に切り離される（ｈｅｗ）ことを可能にし、臨界剥離負荷状態及び結合が剥離するときの以後の破損につながる。そのような実施形態は、いくつかの例では、結合が不浸透性部材４１０の流体空洞４１５から流体を放出できないことによって、不浸透性部材４１０が特定の望ましくない圧力または容積に到達するのを防ぐための安全にとって望ましい場合がある。

そのような所定の故障モードは、不浸透性部材４１０のほぼ瞬間的な折り畳みを可能にして、不浸透性部材４１０によって支持される任意の物体も折り畳まれることを可能にすること、経時的なゆっくりとした折り畳みを可能にするゆっくりとした漏れを可能にすること、内部流体自体の排出が、不浸透性部材４１０から物体を押しのける、またはある方向に不浸透性部材４１０を推進するなどの所望の効果を引き起こすことを含むが、これらに限定されない様々な他の潜在的な用途を有する場合がある。

いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０（例えば、膜材料７４０によって少なくとも部分的に画定されたブラダ）は、その機能が、印加力もしくはモーメントを生じさせること、または容積もしくは位置決め要素として機能することである加圧流体を抑制するために使用することができる。力またはモーメントは、１つまたは複数の境界面４２０、流体不浸透性部材４１０、支持構造要素、またはそのなんらかの組み合わせを通して伝達され得る。流体不浸透性部材４１０はまた、境界面４２０及び流体不浸透性膜材料７４０が統合されて流体不浸透性部材４１０を形成するときに、その結果、任意の、全ての、１つの、または複数の境界面４２０を除去すると、流体不浸透性部材４１０がもはや流体不浸透性ではなくなることになるであろういくつかの場合などに流体アクチュエータ１４０を同時に含み得る。いくつかの実施形態では、ブラダとも呼ばれる流体不浸透性部材４１０は、被覆布などの流体不浸透性膜材料７４０から成るか、または基本的に被覆布などの流体不浸透性膜材料７４０から成る可能性がある。

可撓性の流体不浸透性部材４１０（例えば、膜材料７４０、及び／または流体不浸透性流体空洞７１５を画定する１つまたは複数の境界面７２０の部分を含む）は、様々な長さ、形状、サイズ、形状／容積の向き、形状／容積の組み合わせ、セグメント化、容積の繰り返し、不定形幾何学形状などを有する、任意の適切な幾何学形状となり得る。そのような幾何学形状を作り出すために、流体不浸透性膜材料７４０は、ブレード及び／またはレーザーを用いた切断、打ち抜き、折り重ね、継ぎ合わせ、融解、燃焼、結合、接着、ステープルで固定すること、包囲すること、結ぶことなどを含むが、これらに限定されない、いくつかの異なる方法によって操作され得る。任意の向きで、の１つまたは複数の組み合わせまたは繰り返しを組み込み得る流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）の幾何学形状のいくつかの実施形態は、様々なサイズ、寸法、体積、長さ、変動、非対称などの管、円柱、錐体、卵形体、トーラス、トロイド、立方体、球、泡、涙滴、錐台、円錐を含むが、これらに限定されない。

一実施形態では、流体不浸透性部材４１０の幾何学形状を生成することは、２Ｄパターンを、被覆布などの平坦な流体不浸透性膜材料７４０の上にレーザー切断し、次に、熱溶接、超音波溶接、ＲＦ溶接、インパルス溶接、接着剤、及び／またはいくつかの例では、２つの硬質プラスチック境界面４２０と連結して、３次元の台形のプリズム幾何学形状を作り出すことができる機械的締結具を含むが、これらに限定されない結合技術を使用することを含む場合がある。これは、いくつかの例では、流体不浸透性膜材料７４０を結合して、流体不浸透性膜材料７４０の管の端部に台形として形作られた硬質境界面４２０の管を生成し、次にそれを結合することによって達成することができる。そのような例では、流体不浸透性膜材料７４０及び境界面４２０は、流体不浸透性膜材料７４０及び流体不浸透性部材４１０の流体空洞４１５を画定する境界面４２０の部分と同時に、流体不浸透性部材４１０及び流体アクチュエータ１４０を形成することができる。例えば、図１１ａは、流体不浸透性膜材料７４０と、図１１ｂに示されるように流体アクチュエータを生成するために互いに結合することができる１対の境界面４２０との例示的な実施形態を示す。本明細書に説明されるように、流体不浸透性膜材料７４０は、管に折り重ねられ、ともに溶接されて、膜材料７４０の対向する端部で結合された境界面４２０との溶接部１１００を生成して、流体空洞４１５を画定する流体不浸透性部材４１０を生成することができる。本明細書に説明されるように、管または管構成という用語は、円形または曲線的な管に限定的であると解釈されるべきではなく、そのような用語は、開放端部を有する場合もあれば、有さない場合もある（例えば、流体不浸透性膜材料７４０の）細長い周囲を包含すると解釈されるべきである。そのような管または管構成の長さは、一貫した断面形状及びサイズを有する場合もあれば、様々な形状及びサイズである場合もある。さらに、いくつかの実施形態では、管または管構成は、畳み込みまたは滑らかな面を含む場合がある。

さらなる例では、図１７ａ及び図１７ｂは、溶接部７５０を介して境界面４２０の端縁の周りに結合された膜材料７４０とともに、境界面４２０を有する流体アクチュエータ１４０の上面図を示す。図１７ａは台形の境界面４２０を示し、図１７ｂは矩形の境界面４２０を示す。しかしながら、様々なさらなる実施形態は、任意の適切な形状の境界面４２０を有する場合があり、いくつかの例では、境界面４２０は、異なる形状または同じ形状である場合がある。

いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、流体不浸透性膜材料７４０の複数の積み重ねられたシートを結合することによって生成することができる。例えば、図１２ａ、図１２ｂ、及び図１２ｃの例に示されるように、一実施形態の方法は、被覆布などの平坦な流体不浸透性膜材料７４０の中から、第１の形状１２１０の真中に開口部１２１５を有する第１の形状１２１０の複数のコピーを（例えば、レーザー切断によって）生成することを含むことができる。第１の形状１２１０と同じ形状を有するが、開口部１２１５がない第２の形状１２３０を生成することができる。第１の形状１２１０の２つ及び第２の形状１２３０の２つの例は、図１２ａに示されている。

図１２ｂ及び図１２ｃの例に示される流体不浸透性部材４１０は、図１２ａの４つのシートによってともに結合して、生成することができる。例えば、２つの第１の形状１２１０は、互いの上に積み重ねられ、内縁Ｂ１に沿って互いに結合されて、第１の形状１２１０間に第１のカップリング１２５０Ａを生成することができる。第２のカップリング１２５０Ｂは、端縁Ａ１の周りで第２の形状１２３０の１つを第１の形状１２１０の１つに結合することによって作成することができ、第３のカップリング１２５０Ｃは、端縁Ａ２の周りで第２の形状１２３０の他の１つを第１の形状１２１０の対向する１つに結合することによって作成することができる。図１２ｂは側面図を示し、図１２ｃは、そのようなカップリングを介して生成することができる流体不浸透性部材４１０の断面側面図を示し、図１２ｃは、生成された流体不浸透性部材４１０が封入された流体空洞４１５を画定できることを示す。図１２ｂ及び図１２ｂ、またはその部分の構成は、本明細書に説明される「管」または「管構成」であると見なすことができる。

したがって、第１の形状１２１０の外縁Ａ１、Ａ２及び中央端縁Ｂ１の周りでの結合の組み合わせによって、アコーディオンまたはベローズに類似した、マルチセグメントの流体不浸透性部材４１０を作り出すことが可能である。様々な実施形態では、そのような流体不浸透性部材４１０は、次に、流体アクチュエータ１４０を生成するために２つの境界面４２０に付着することができる。

流体アクチュエータ１４０、流体不浸透性部材４１０、１つまたは複数の境界面４２０、膜材料７４０などの幾何学形状及び構成は、１つ、２つ、または複数の方向で動き及び／または力の印加を生じさせる、及び／または瞬間的な１つの軸、一連の瞬間的な軸、及び無限軸を含む任意の軸または軸の組み合わせの周りでモーメントを加えるように設計することができる。流体空洞４１５内の加圧流体を所与とすると、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）は、いくつかの例では、流体不浸透性部材４１０の膨張／拡張／収縮状態、境界面４２０の幾何学形状及び／または構造などに応じて、ほぼ一定の力の印加を適用するか、または変化する力を加えるように設計することができる。モーメントは、流体不浸透性部材４１０の一面の別の面に対する同等ではない伸展／収縮があるように、流体不浸透性部材４１０の拡張／収縮を抑制する方法を含むが、これに限定されない様々な方法でアクチュエータ１４０によって生じさせることができる。この同等ではないことによって、流体不浸透性部材４１０は、（瞬間軸または無限軸－例えば、直線運動を含む場合がある）軸または軸のセットの周りで回転し、流体不浸透性部材４１０の端部での結果として生じる出力の力は、上述の軸の周りでモーメントを生じさせる。

そのような抑制の一実施形態は、加圧中の別の流体不浸透性部材に対する流体不浸透性部材４１０の片側での拡張を抑制するために、太いゴム紐、糸、綱、またはケーブルなどの弾性、半弾性、非伸張性、またはそのなんらかの組み合わせのストラップまたは他の長さ抑制要素の使用を含むことができる。ストラップの使用の例示的な一実施形態は、境界面４２０の一端から別の対向する境界面４２０へ接続し、流体不浸透性部材４１０の本体を横切って存在するストラップを含む。このストラップは、膨張中の拡張方向での流体不浸透性部材の最長寸法よりも長さが短い場合がある。流体不浸透性部材が膨張するにつれ、このストラップは最大膨張前に係合し、ストラップに最も近く、ストラップの下にある流体不浸透性部材４１０の側面に拡張に対抗させるか、または拡張を止めさせることができる。この抑制のため、流体不浸透性４１０部材の一方の側面は、他方よりも大きく拡張し、流体不浸透性部材４１０を円弧状に拡張させることができる。他の実施形態では、ストラップまたはストラップの組み合わせは、流体アクチュエータの境界面４２０の１つ、２つ、またはそれ以上を、流体アクチュエータの他の境界面４２０のいずれかの１つ、２つ、またはそれ以上に接続して、そのような抑制を生じさせることができる。他の実施形態では、ストラップまたはストラップの組み合わせは、流体不浸透性部材４１０の１つまたは複数のサブチャンバから、同じ流体不浸透性部材４１０の１つまたは複数の他のサブチャンバに接続して、この抑制を生じさせるであろう。他の実施形態では、ストラップまたはストラップの組み合わせは、流体アクチュエータ１４０の境界面４２０の１つ、２つ、またはそれ以上から、外骨格構造などの任意の他の物体に接続して、そのような抑制を生じさせるであろう。他の実施形態では、ストラップまたはストラップの組み合わせは、流体不浸透性部材４１０を含む流体アクチュエータ１４０の任意の部分から、流体アクチュエータ１４０の任意の他の部分、または外骨格構造などの他の物体または１つ、２つ、もしくはそれ以上の他の流体アクチュエータ１４０に接続して、そのような抑制を生じさせることができる。他の実施形態では、ストラップまたはストラップの組み合わせは、流体不浸透性部材４１０を取り囲みながらそれら自体に接続して、そのような抑制を生じさせる。

例えば、図２１ａは、膜材料７４０の部分を流体不浸透性部材４１０の外縁で結合する第１の及び第２の溶接部７５０Ａ、７５０Ｂによって画定された第１の及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂを有する流体チャンバ４１５を含む、アクチュエータ１４０の例示的な実施形態の側面断面図を示す。この例に示されるように、１つまたは複数のストラップ２１１０は、第１のサブチャンバ及び第２のサブチャンバ４１５Ａ、４１５Ｂを含む流体チャンバ４１５の拡張を抑制できる第１の及び第２の溶接部７５０Ａ、７５０Ｂの周りで膜材料７４０の部分に結合することができる。

別の例では、図２１ｂは、境界面４２０間の流体不浸透性部材４１０の膨張を抑制できる、１対の対向する境界面４２０に結合され、それらの間に延びるストラップ２１３０を含むアクチュエータ１４０の例示的な実施形態の側面図を示す。そのようなストラップ２１３０は、外部上面、側壁、下面などを含む境界面４２０の様々な適切な部分に結合することができる。いくつかの実施形態では、そのようなストラップ２１３０は、アクチュエータ１４０の外周の一部または全ての周りで円周方向に配置することができる。

さらに、様々な実施形態では、そのようなストラップ２１１０、２１３０は、アクチュエータ１４０の異なる部分を抑制するために望ましい場合がある、異なる長さとなる可能性がある。例えば、アクチュエータ１４０の一方の側にある第１の長さのストラップは、アクチュエータ１４０の別の側にある第２のより長い長さのストラップ２１３０とともに、境界面４２０が、流体不浸透性部材４１０の様々な膨張状態で互いに対して斜めに配置できるように、アクチュエータ１４０の差動拡張を可能にすることができる。ストラップ２１３０を介したそのような差動拡張は、アクチュエータ１４０の異なる部分の膜材料７４０の異なる長さに基づいて差動拡張に加えてであるか、またはその代わりである場合がある（例えば、図１３ａ～図１３ｃを参照）。本明細書に説明されるように、そのような差動拡張により、アクチュエータ１４０は、アクチュエータ１４０の最大膨張状態でなどを含む様々な膨張状態で、円弧構成、曲線構成などとなる場合がある。

また、図２１ｂの例は、境界面４２０間で延びる垂直ストラップ２１３０を示しているが、様々な実施形態は、本明細書に説明されるように、流体不浸透性部材４１０の周りでループ状にされるか、または巻き付けられる１つまたは複数の横方向ストラップを含む場合がある。さらに、様々な実施形態は、任意の適切な複数のストラップ構成を含むことができるため、図２１ａ及び図２１ｂなどの単一のストラップ構成を示す本明細書の例は、限定的と解釈されるべきではない。

そのような抑制の例示的な一実施形態は、セグメント化された流体不浸透性部材４１０の片側に沿ってフラップを互いに結び付ける高張力の糸／ケーブルの使用を含む場合があり、その結果、拡張中、セグメント化された流体不浸透性部材４１０の結び付けられた側は、流体不浸透性部材４１０の対向する側よりも多く抑制される。流体不浸透性部材４１０が加圧されるにつれ、抑制のために、流体不浸透性部材４１０の一方の側は、他方の側よりも多く拡張し、流体不浸透性部材４１０を円弧状に拡張させる場合がある。

例えば、いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０の流体チャンバ４１５は、第１の及び第２のサブチャンバを含む複数のサブチャンバを画定する。第１の及び第２の平面的な境界面４２０に力を加える流体チャンバ４１５の膨張は、第１のサブチャンバを静圧に維持し、第２のサブチャンバを動的に加圧することを含む場合がある。

様々な実施形態では、マルチチャンバ流体チャンバ４１５、複数のサブチャンバ、またはセグメントを有する流体チャンバ４１５などは、充填された１つのチャンバを静圧に保ち、別のチャンバを動的に加圧された状態で保つことによって、大きな運動範囲を動的に変更するよりも効率的に加圧された作業流体を使用することができる。流体アクチュエータ１４０は、流体不浸透性部材４１０の静的または動的なセグメント化を可能にする構造を含むことができ、その結果、各セグメント内の及び／またはセグメント間の流体の流量及び圧力を、独立してまたは依存してに関わらず制御することができる。

例えば、動的セグメント化は、１つのセグメントを準静圧に保持する、及び／または動的に制御することを可能にし、別のセグメントまたはその圧力をやはり準静圧に保持する、及び／または動的に制御することができる他のセグメントを可能にすることができ、その結果、これらのセグメントの相互作用により、流体アクチュエータ１４０の大きな動的に変化する運動範囲に優って、加圧流体の、任意の所与のセグメントの中へのもしくは中からの流体の流量を最小限に抑えることによって示される流体の効率的な使用を可能にし、流体アクチュエータ１４０は、小さい運動範囲または大きい運動範囲で動作する必要がある場合があり、小さい運動範囲は、全体的な運動範囲の半分未満として定義され、大きい運動範囲は、全体的な運動範囲の半分以上、またはその任意の組み合わせとして定義される。流体アクチュエータ１４０の全体的な運動範囲は、１つの軸または軸のセットの周りで２つ以上の物体を互いに対して移動させることに関連するとき、軸の周りまたは軸のセットの中の各軸の周りで０度と３６０度以上の角度との間で変化するとして記述することができ、角度は、その動きがアクチュエータにより影響を受ける物体の任意の対の間で形成される角度として記述され、各物体の測定基準点は、質量中心、角、頂点、または各物体に対して固定された３Ｄ空間内の点、及び回転軸など、物体に対する任意の固定点である場合があり、軸または軸のセットの中の各軸の周りで右回り方向または左回り方向のどちらかで測定することができ、３６０度を超える角度は、物体の対が軸の周りでただ１回よりも多い回転を行った運動範囲と関連付けられ、いくつかの例では、全体的な運動範囲は７２０度、５４０度、３６０度、２７０度、１８０度、１５０度、１２０度、９０度、６０度、３０度、１０度、及び０度などである。流体アクチュエータ１４０の全体的な運動範囲は、その距離が互いから直線状に測定される２つ以上の物体を互いに対して移動させることに関連し、それらの距離測定が、質量中心、角、頂点、または各物体に対して固定された３Ｄ空間内の点などの各物体に対する任意の固定点から測定することができるとき、０インチの長さから６フィート以上に変化する場合があり、いくつかの例では、０．５インチ、１インチ、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、６．５インチ、８インチ、１０インチ、１２インチ、１４インチ、２４インチなどである。流体アクチュエータ１４０の全体的な運動範囲は、線形測定、回転測定、またはそれらの任意の組み合わせで説明することができる。

他の抑制方法は、異なる境界面４２０の間で、境界面と流体不浸透性部材４１０との間で、流体アクチュエータ１４０の任意の部分とそれ自体との間で、流体アクチュエータ１４０の部分と他の物体との間で、及びその任意の組み合わせで流体不浸透性部材４１０の異なる側面に取り付けられた不等長のストラップの使用、流体不浸透性部材４１０の１つまたは複数の側面が等しい寸法ではない流体不浸透性部材４１０自体の幾何学形状などを含むが、これに限定されない。

幾何学形状がそのような抑制を生じさせる例示的な一実施形態は、台形角柱の形状に膨張する流体不浸透性部材４１０である場合がある。この流体不浸透性部材４１０が膨張するにつれ、台形角柱の短辺がその最大長さになると、それはその側面でもはや拡張できない。流体不浸透性部材４１０の対向する長辺は、拡張し続け、流体不浸透性部材４１０の端部をもはや平行ではなくし、代わりに互い斜めになる場合がある。平行から互いに斜めに回転する際、流体不浸透性部材４１０の端部は、軸の周りでモーメントを生じさせる場合がある。

例えば、図１３ａ、図１３ｂ、及び図１３ｃは、流体不浸透性部材４１０及び流体チャンバ４１５を画定する、膜材料７４０がそこに結合された第１の及び第２の対向する境界面４２０を有する流体アクチュエータ１４０の例示的な実施形態を示す。例示的なアクチュエータは、第１の側Ｓ１が第２の側Ｓ２より短い第１の側及び第２の側Ｓ１、Ｓ２を有して示されている。図１３ａに示されるように、境界面は、両側Ｓ１、Ｓ２が、（例えば、流体チャンバ４１５内の流体の圧力、境界面４２０に加えられる力などのために）折り畳まれた構成にある平行構成にある場合があり、これにより側Ｓ１、Ｓ２上の膜材料７４０は、外向きに膨らむ可能性がある。図１３ｂは、境界面４２０が、第２の側Ｓ２は最大長に達していないのに対し、第１の側Ｓ１が最大長に達している平行構成にあるアクチュエータ１４０の構成を示す。図１３ｃは、境界面４２０が角度Ａで配置されるように、第１の側及び第２の側Ｓ１、Ｓ２が最大長に達しているアクチュエータ１４０の構成を示す。

いくつかの実施形態では、膜材料７４０は、膜材料７４０を可撓性であり（例えば、図１３ａのＳ１及びＳ２、ならびに図１３ｂのＳ２）、最大長で非伸張性または実質的に非伸張性になる（例えば、図１３ｃのＳ１及びＳ２、ならびに図１３ｂのＳ１）ことを可能にする、非伸張性であるが、可撓性の材料（例えば、図５を参照）を含むことができる。図４ａ及び図４ｂは、膜材料７４０または流体不浸透性部材４１０の異なる長さまたは幾何学形状に基づいて異なるように拡張できる流体アクチュエータ１４０の別の例を示す。

様々な例では、流体アクチュエータ１４０によるそのようなモーメント生成は、足首、膝、股関節部、及び肘などの様々な関節の周りでの補助的なトルクの印加が、使用者に役立つ支援を提供することができる、装具または外骨格１００などの装着式デバイスの用途で役立つ場合がある。長さ、角度、及びサイズの異なる組み合わせは、膨張時にわたって所望されるアクチュエータトルク及び力の方向及び大きさの調整及びカスタム化を微調整することを可能にすることができる。

いくつかの実施形態では、力の出力は、流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）の（外骨格の１つまたは複数の部分などの力が加えられている、または使用者の体の１つまたは複数の部分に直接的に加えられている）体に対する接触表面積、流体不浸透性部材４１０の１つまたは複数の境界面４２０に対する接触面積、流体不浸透性部材４１０のそれ自体に対する接触面積、及びそれらの接触面積での流体圧力であるが、これらに限定されないものの関数である場合がある。アクチュエータ１４０が膨張及び／または収縮するにつれ、その接触面積を拡大または縮小させることができる場合、いくつかの例では、流体チャンバ４１５内の流体圧力を単独で変化させることを介してよりむしろ、そのような方法を介してアクチュエータ１４０の力の出力を改変することが可能である場合がある。いくつかの実施形態は、接触面積の変動を可能にすることができる幾何学形状及び構造を有する境界面４２０を含むことができ、これは、流体不浸透性部材４１０の流体チャンバ４１５内の流体の圧力／容積が変化するにつれ屈曲する１つまたは複数の境界面４２０を含むが、これに限定されない様々な適切な方法で達成することができ、そのような屈曲により、別の物体との境界面４２０の接触面積を変化させる。さらなる実施形態は、１つまたは複数の境界面４２０自体の表面積が拡大もしくは縮小することによって、または単に接触表面積の変化を可能にし得る別の物体に対する境界面４２０の向きを変更することによって、境界面４２０が接触面積を変更することを可能にすることができる摺動要素を有する１つまたは複数の境界面４２０を含むことができる。

いくつかの実施形態は、可変断面積及び／または非対称形状を有する流体不浸透性部材４１０、及び直列、並列、またはその任意の組み合わせで機能するこれらの特徴を有する複数の流体不浸透性部材４１０を含むことができる。１つの実施形態は、流体不浸透性部材４１０が圧縮されるときにより大きくなり、流体不浸透性部材４１０が拡張すると減少する、別の物体との接触面積を含むことができる。いくつかの実施形態では、逆も存在し得る。いくつかの例でのそのような実施形態は、所与の流体圧力で最後ではなくむしろ膨張の始まりの間により多くの力を提供し得、これは、いくつかの例では、歩行及び走行を補助する装着可能な外骨格においてなど、その力の印加のタイミングが役立つ用途で役立つ可能性がある。例示的な一実施形態は、その幾何学形状が円錐である流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）を含むことができる。折り畳まれているとき、そのような流体不浸透性部材４１０は、円錐の基部に等しい、またはそれより大きい別の物体との接触面積を有することができる。円錐が拡張するにつれ、物体が円錐の尖った端部と接触している場合、物体と接触している円錐の断面積は縮小する可能性がある。別の例示的な実施形態は、円錐台または角錐台などの断面が減少する幾何学形状を有する流体不浸透性部材４１０の両端に２つの対向する境界面４２０を含む流体アクチュエータ１４０を含むことができる。円錐台または角錐台は、一般に、それぞれこれ以降この例では基部及び上部と呼ばれる、対向する側面よりも表面積が大きい１つの側面を有する場合がある。境界面４２０は同じ幾何学形状及び寸法である場合があるが、流体不浸透性部材４１０は、錐台の基部にある境界面４２０への接続部でより大きい断面積、及び上部境界面４２０でより小さい断面積を有する場合がある。流体不浸透性部材４１０の部分である流体不浸透性膜材料７４０の可撓性のために２つの境界面４２０が折り畳まれた状態で近接できるときに、流体不浸透性部材４１０は、膨張中に円周方向に膨らむことができるので、幾何学形状に関わりなく、いくつかの実施形態では、折り畳まれた状態では、２つの境界面４２０との流体不浸透性部材４１０の断面接触面積は、実際には、流体不浸透性部材４１０の完全な膨張時に生じる最大値よりも大きくなることが可能である。この円周方向での拡張は、２つの境界面４２０との接触面積の増加につながる場合がある。流体不浸透性部材４１０の流体チャンバ４１５が加圧流体から膨張するにつれ、境界面４２０は、互いから離れる場合があり、境界面との流体不浸透性部材４１０の接触面積は減少する場合がある。これにより、作業流体の圧力を操作する必要なく、流体不浸透性部材４１０の可変力出力の効果を生み出すことができる。錐台の場合、この可変力出力は、流体不浸透性部材４１０が拡張するにつれ減少となる場合があり、その減少は、いくつかの例では、錐台の幾何学形状を制御することによって制御することができる。

別の類似した例示的な実施形態は、その上部で接続された２つの錐台に似たブラダ幾何学形状を含む場合があり、その結果、流体不浸透性部材４１０の中央平面で最小の断面積を有する膨張した流体不浸透性部材４１０が生じる。このようにして、いくつかの例では、類似した効果は、流体アクチュエータ１４０の膨張／拡張中に断面積の減少で達成することができ、結果的に、いくつかの実施形態では所与の圧力で出力した力が減少する場合がある。

そのような例は、流体不浸透性部材４１０のセグメントが、１つまたは複数の境界面４２０によって作り出されたのか、流体不浸透性膜材料７４０自体とともに支持構造要素によって作り出されたのか、それともそれらの任意の組み合わせによって作り出されたのかに関わりなく、セグメント化された任意の適切な流体不浸透性部材４１０の幾何学形状を有するさらなる実施形態に外挿することができる。いくつかの例では、流体不浸透性部材４１０のセグメント化は、断面のわずかなまたはごくわずかな変更を含む流体不浸透性部材４１０内（例えば、ブラダ内）の可変断面を含む場合があり、類似した可変の力の出力は、いくつかの例では、作業流体の加圧を操作する必要なく達成し得る。

様々な実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、被覆合成繊維、エラストマー、ウレタン、シリコーン、ゴム、天然繊維などの膜材料７４０を含むことができる。そのような膜材料７４０は、流体不浸透性またはほぼ流体不浸透性の特性を有する適合性、半適合性、または非適合性の加工材料である場合がある。様々な実施形態では、流体不浸透性部材４１０及び／または膜材料７４０は、最大容積まで、特に高圧で膨張すると、低いひずみを受ける場合があり、いくつかの例では、流体不浸透性部材４１０及び／または膜材料７４０は、高圧では大幅に伸縮せず、圧力範囲にわたって類似したアクチュエータ容積を提供することを意味する。これは、その容積が流体の容積及び圧力に大きく依存する場合があり、材料の過剰なひずみのために高圧で破損する可能性があるゴムのパーティーバルーンの例とは対照的である。したがって、いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０及び／または膜材料７４０が、本明細書に説明される非伸張性であるが、可撓性の材料を含むことが望ましい場合がある。

いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、複数の層を有する膜材料７４０によって少なくとも部分的に画定することができる。例えば、膜材料７４０は、流体空洞４１５を画定する内側の第１の層を含む場合があり、第１の層と第２の層との間に配置された第３の層とともに外側の第２の層を含む場合がある。この例全体を通して、膜材料７４０の構築を説明するための用語「層」の使用は、設計に対して限定的であると見なされるべきではない。「層」の使用は、平面材料シート、ウェットフィルム、ドライフィルム、ゴム引きのコーティング、共成形構造などを含むが、これらに限定されない様々な設計を指す場合がある。

いくつかの例では、内側の第１の層は、アクチュエータ流体（例えば、空気）に対して不浸透性または半不浸透性の材料を含むことができ、外側の第２の層は、本明細書で説明される非伸張性であるが、可撓性の材料を含むことができる。例えば、本明細書で説明されるように、不浸透性層は不浸透性または半浸透性の層を指し、非伸張性層は非伸張性または実質的に非伸張性の層を指す場合がある。

２つ以上の層を含むいくつかの実施形態では、内側層は、内部の力を高強度の非伸張性の外側の第２の層に伝達できるように、非伸張性の外側の第２の層に比べてわずかに大きくすることができる。一実施形態は、不浸透性ポリウレタンポリマーフィルムの内側の第１の層、及び外側の第２の層として織られたナイロンブレードを有する膜材料７４０から作られた不浸透性部材４１０を含む。

不浸透性部材４１０及び／または膜材料７４０は、流体不浸透性を提供し、十分に非伸張性である材料で構成される単一層設計を含む場合があるさらなる実施形態において、様々な適切な方法で構成することができる。他の例は、単一構造にともに固定された複数の積層を含む複合式ブラダアセンブリを含む場合がある。いくつかの例では、流体アクチュエータ１４０の運動範囲を最大化するためにブラダの収縮したスタックの高さを制限することが望ましい場合がある。そのような例では、流体アクチュエータ１４０の他の能力の必要性を満たす、厚さの薄い布地を選択することが望ましい場合がある。

さらに別の実施形態では、膜材料７４０の様々な層間の摩擦を低減することが望ましい場合がある。一実施形態では、これは、第１の層と第２の層との間で耐摩耗及び／または低摩擦の中間層として機能する第３の層を統合することを含むことができる。他の実施形態は、湿式潤滑剤、乾式潤滑材、または低摩擦材料の複数の層を含むが、これらに限定されない代替の方法または追加の方法で第１の層と第２の層との間の摩擦を低減することができる。したがって、上記例は３つの層を含む実施形態を示しているが、さらなる実施形態は、１、２、３、４、５、１０、１５、２５などを含む任意の適切な数の層を含む場合がある。

そのような１つまたは複数の層は、隣接する面に沿って部分的または全体的にともに連結することができ、いくつかの例は層間に１つまたは複数の空洞を画定する。そのような例では、潤滑剤または他の適切な流体などの材料は、そのような空洞に配置される場合もあれば、そのような空洞は実質的に空である場合もある。加えて、本明細書に記載されるように、１つまたは複数の層（例えば、第３の層）は、いくつかの例で説明されるようにシートまたは平面材料層である必要はなく、代わりに流体によって画定される層を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、第３の層は、湿式潤滑剤、乾式潤滑剤などによって画定することができる。

流体不浸透性部材４１０の膨張した形状は、いくつかの実施形態では、流体アクチュエータ１４０及び／または外骨格１００の動作にとって重要である場合がある。例えば、流体不浸透性部材４１０の膨張した形状は、流体不浸透性部材４１０の不浸透性の部分と非伸張性の部分（例えば、第１の層及び第２の層）の両方の設計により影響を受ける可能性がある。様々な実施形態では、収縮構成では直観的ではない可能性がある様々な二次元パネルから流体不浸透性部材４１０の層の１つまたは複数を構築することが望ましい場合がある。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の流体不浸透性層は、流体空洞４１５内に配置される場合がある、及び／または流体不浸透性部材４１０は、所望される流体（例えば、本明細書に説明される流体不浸透性の第１の内側の層）を保持することができる材料を含む場合がある。流体不浸透性部材４１０は、流体不浸透性部材４１０が本明細書に説明されるように膨張または収縮されるときに、膨張及び収縮するよう作動する可撓性、弾性、または変形可能な材料を含む場合がある。いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、収縮構成に向かって付勢することができ、その結果、流体不浸透性部材４１０は弾性的であり、膨張していないときに収縮構成に戻る傾向がある。

さらに、本明細書に示される流体不浸透性部材４１０のいくつかの実施形態は、流体で膨張するときに拡張及び／または伸展するように構成されているが、いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、いくつかの例において、流体で膨張するとき、短縮及び／または後退するように構成することができる。

様々な実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、１つまたは複数の流体不浸透性膜材料７４０及び／または１つまたは複数の流体不浸透性境界面４２０から構築することができる。そのような構成要素は、本明細書に説明されるように、流体で加圧できる１つまたは複数の閉鎖容積を含む１つまたは複数の流体チャンバ４１５を画定するために互いに結合することができる。熱溶接、高周波溶接、接着剤、エポキシ、機械的結合、及び永久的または半永久的結合を含む他の接合方法及びそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない任意の適切な結合方法を使用することができる。そのような結合方法は、結合方法の適用に焦点を当てること、材料を互いに対して配置してより正確な結合を提供すること、ヒートシンクとして機能して、材料が冷却中に互いに対して移動するのを防ぐために加熱を必要とするそれらの結合を冷却することと、結合の冷却中に結合に圧力を加えてより強力な結合を生じさせることなどの目的に役立つことができる、固定ジグ、金型、クランプ、テープ、接着剤、機械的締結具などを含むことができるがこれらに限定されない支持構成要素を使用することにより支援され得る。そのような結合プロセスは、流体不浸透性部材４１０及び／または境界面（複数可）４２０などの構成要素内でのピン、穴、ねじ、ボス、デボス、スライド、トラック、フック、クリップ、及び２つの構成要素を互いに対して配置することを支援できるオス／メスの関係を有する場合がある他の特徴を含む、配置特徴の使用を含む場合がある。

いくつかの実施形態では、流体不浸透性部材４１０は、流体不浸透性膜７４０の管に結合された２つの対向する剛性のプレート境界面４２０を含むか、基本的にそれらから成るか、またはそれらから成る。例示的な一実施形態では、そのような結合は、加圧中に剥離よりむしろ主にせん断力で接合部に荷重を維持するように構成することができる重ね継ぎで部分的にまたは全体的に行うことができる。別の例示的な実施形態では、そのような結合は、重ね溶接及び／または剥離溶接を含む場合がある。例えば、図１４ａは、第１の要素１４１０と第２の要素１４２０との間の剥離溶接部７５０の例を示し、図１４ｂは、第１の要素１４１０と第２の要素１４２０との間の重ね溶接部を示す。様々な実施形態では、第１の及び／または第２の要素は、膜材料７４０、境界面４２０などを含むことができる。

剥離溶接部が使用されるいくつかの例では、そのような溶接部は、本明細書に説明される支持構造を用いて、及び剥離溶接部に隣接する材料が臨界剥離角度に到達するのを防ぐ他の適切な構造または方法によって、特に高圧での膨張中に支持することができる。これは、いくつかの例では、結合に隣接する膜材料７４０を流体不浸透性部材４１０の膨張中に互いに近く保持するように、流体不浸透性部材４１０の膨張を制御することによって達成することができ、その結果、膜材料７４０内の張力が結合と平行により近づき（ｈｅｗ）、臨界剥離状態に達しない。例えば、図１５は、流体チャンバ４１５を画定するために、溶接部７５０を介して互いに結合された膜材料７４０の第１の及び第２の部分を含む流体不浸透性部材４１０の例示的な実施形態を示す。流体不浸透性部材４１０の膨張を最大幅Ｗ１に抑制することによって、溶接部７５０に対する張力の法線成分を最小限に抑えることができ、これにより剥離溶接部７５０の剥離を最小限に抑えることができる。

流体不浸透性部材４１０（例えば、ブラダ）の膨張容積、バルジング、バルーニング、または横方向拡張を制限することは、様々な適切な抑制を用いて行うことができる。いくつかの例示的な実施形態は、流体不浸透性部材４１０の幾何学的拡張を抑制してそのような抑制を生じさせるために、ストラップ、綱、紐、ケーブルなどの使用を含むことができる。そのようなストラップ、綱、紐、ケーブルなどは、流体不浸透性部材４１０の周りに巻き付けて、この抑制を生じさせることができる。例えば、ストラップは、流体不浸透性部材４１０の長さに沿って流体不浸透性部材４１０の周りにらせん状に巻き付けられる場合もあれば、ストラップの１つまたは複数のループが流体不浸透性部材４１０の長さの周りに配置される場合もある。さらなる例では、そのような抑制は、流体チャンバ４１５内など、流体不浸透性部材４１０の内部である場合があり、加圧中に面が互いから離れることを抑制するために流体不浸透性部材４１０の２つ以上の面の間に付着することができる。

そのような抑制はまた、流体不浸透性部材４１０全体の、または流体不浸透性部材４１０の流体チャンバ４１５間の拡張を制限することによって、マルチチャンバブラダの流体チャンバ４１５が過剰に拡張するのを抑制するために使用することができる。例えば、図１６ａ及び図１６ｂは、第１の及び第２の流体チャンバ部分４１５Ａ、４１５Ｂを有する流体チャンバ４１５を画定するために、複数の溶接部７５０で互いに結合された膜材料７４０の部分によって画定された流体不浸透性部材４１０を示す。いくつかの実施形態では、複数の流体チャンバ４１５または流体チャンバ部分を有するそのような不浸透性部材４１０は、１つまたは複数の流体チャンバもしくは部分内で、または複数の流体チャンバもしくは部分の間で延びる外部抑制及び／または内部抑制を介して抑制することができる。

流体チャンバ４１５の体積膨張を制限するための抑制（例えば、外部ストラップ）は、あらゆる剥離溶接部（例えば、図１４ａ、図１５、図１６ａ、及び図１６ｂを参照）が剥離時にその破損状態に到達することがないように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、抑制は、剥離溶接部の対向する側面のセクション膜材料７４０が、流体チャンバ４１５の最大膨張時に互いから４５度を超えずに離れて延びることを防ぐように構成することができ、これは、剥離溶接部の破損を防ぐために望ましい場合がある。さらなる実施形態では、抑制は、剥離溶接部の対向する側面の膜材料７４０のセクションが、流体チャンバ４１５の最大膨張時に互いから４０度、３５度、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、または５度を超えずに離れて延びることを防ぐように構成することができる。そのような最大許容角度は、結合／溶接強度、布地などとの被覆結合の強度などに依存する場合がある。本明細書に説明されるように、そのような抑制は、単一チャンバまたはマルチチャンバ流体チャンバ４１５にとって望ましい場合がある（例えば、図１５、図１６ａ、及び図１６ｂを参照）。

いくつかの実施形態では、１個または複数個の流体不浸透性膜材料７４０は、結合部位を重ね合わせる（例えば、重ね継ぎが以前存在しなかった場所で重ね継ぎを作成すること、またはすでにそこにあった接合部を補強すること）ことによって結合を補強するために使用され得る。そのような重なり合う膜材料７４０はまた、流体不浸透性部材４１０の結合の生成または任意の他の既存の幾何学形状もしくは特徴に起因する場合がある流体不浸透性部材４１０での遷移を円滑にするために使用され得る。いくつかの例では、重なり合う膜材料７４０はまた、厚さを加えることによって、または異なる強度及びスチフネス特性を有する異なる膜材料７４０を使用することによって、流体不浸透性部材４１０のセクションを強化及び／または硬化するのに役立ち得る。いくつかの例では、重なり合う膜材料７４０は、高圧での流体不浸透性部材４１０の破損を回避するのを支援し、流体不浸透性部材４１０を穿刺から保護し、加圧サイクルなどによる流体不浸透性部材４１０の寿命を延ばし得る。

いくつかの例の流体アクチュエータ１４０は、１つまたは複数の流体不浸透性部材４１０（例えば、膜材料７４０によって少なくとも部分的に画定される）、１つまたは複数の境界面４２０、構造構成要素などの構成要素を含むことができる。そのような構成要素は、熱溶接、高周波溶接、接着剤、エポキシ、機械的結合、機械的締結具、縫製、磁石、電磁石、ステープル、及び締め付けなどの他の接合方法、及びそれらの任意の組み合わせの１つまたは複数を含むが、これらに限定されない様々な適切な方法を利用して互いに接合することができる。

いくつかの実施形態は、溶接部／結合に沿って（例えば、溶接部／結合上で、溶接部／結合に平行になど）ステッチを縫い、次により多くの膜材料７４０、接着剤などでステッチを補強することによって（例えば、流体不浸透性膜材料７４０の部分間、または境界面４２０と流体不浸透性膜材料７４０との間の）溶接部または結合を強化または補強することを含むことができる。いくつかの例でのそのような補強は、縫製中に発生した可能性がある膜材料７４０の穿刺のため、流体不浸透性を再確立するために望ましい場合がある。

流体アクチュエータ１４０の一実施形態は、ブラダが剛性境界面４２０なしでは気密にならないように、気密ブラダ（例えば、膜材料７４０を含むブラダ）と統合された剛性境界面４２０を含むことができる。言い換えると、流体アクチュエータ１４０のいくつかの実施形態は、不浸透性部材４１０と、第１の及び第２の境界面４２０ならびに膜材料７４０によって画定された流体空洞４１５とを含むことができる。そのような統合は、いくつかの例では、ブラダと境界面４２０との間の、及びブラダ自体の中の全てのまたはほぼ全ての結合が、せん断溶接部から成るように生じさせることができ、不浸透性部材４１０（例えば、統合されたブラダ／境界面システム）の膨張時、任意の結合での材料は、主にせん断力を受ける。いくつかの例でそのようなせん断結合を達成するための１つの方法は、表面間のいくつかのまたは全ての結合で重ね継ぎを使用することによる。これにより、流体アクチュエータ１４０のいくつかの実施形態は、１０サイクル、２０サイクル、３０サイクル、５０サイクル、７５サイクル、１００サイクル、１０００サイクル、５０００サイクル、１０，０００サイクル、１００，０００サイクル、百万サイクル以上などの数の膨張及び収縮のいくつかのサイクルにわたって、周囲大気に比して５ｐｓｉ、１０ｐｓｉ、２０ｐｓｉ、３０ｐｓｉ、５０ｐｓｉ、７５ｐｓｉ、１００ｐｓｉ、１５０ｐｓｉ、２００ｐｓｉ以上などの圧力（ゲージ圧力と呼ばれる）に達し、それらの圧力で動作するために最適となる。

そのようなせん断溶接部構成の一実施形態は、管に包まれ、重ね溶接部／せん断溶接部でそれ自体に溶接された流体不浸透性膜材料７４０のセクションによって作り出される流体空洞を含むことができ、第１の及び第２の境界面４２０は、流体不浸透性膜材料７４０が各端部で境界面４２０の上に張り出すように管の各端部の中に挿入される。この張り出した流体不浸透性材料７４０は、次に各境界面４２０の外面に、及び／またはそれ自体に溶接することができ、流体不浸透性部材４１０及び流体アクチュエータ１４０を同時に作り出すことができる、流体不浸透性材料７４０の折り重ねが必要とされる場合がある。例示的な一実施形態では、膜材料７４０と境界面４２０の外面の端縁または端縁近くとの間で溶接部が作られるとき、そのような溶接部は、流体アクチュエータ１４０の膨張中に主にせん断力を受ける場合がある。

例えば、図２０は、膜材料７４０が境界面４２０間に延び、結合または溶接部７５０を介して境界面４２０の外面に結合される、第１の及び第２の境界面４２０を含む流体アクチュエータ１４０の例示的な実施形態を示す。図２０の例では、膜材料は、境界面空洞７２６を画定するリップ７２４の外面に結合される。しかしながら、そのようなカップリングが、平坦な外面、曲線的な外面を有する境界面４２０を含む、境界面空洞７２６がないなどの様々な適切な実施形態の境界面４２０に適用可能であることは明らかでなければならない。

さらに、１つまたは複数の境界面４２０の外面上のそのようなカップリングは、隣接している場合もあれば（例えば、端縁に近接する境界面４２０の外周の周りの隣接する周方向溶接部７５０）、流体不浸透性結合を生成する場合もあれば、生成しない場合もある複数の別々のカップリングを含む場合もある。例えば、そのようなカップリングは、複数のスポット溶接部、膜材料７４０の境界面４２０への連結などを含む場合がある。さらに、図２０及び図７、図８、図１３ａ～図１３ｃ、及び図１８などの例は、側壁または境界面４２０の外面のどちらかに結合、カップリング、または溶接部７５０を示しているが、様々な実施形態が、境界面４２０の側壁または外面の両方に結合、カップリング、または溶接部７５０を含むことができ、そのような結合、カップリング、または溶接部７５０の一方または両方が流体不浸透性カップリングを画定することが明らかであるべきである。

１つまたは複数の流体アクチュエータ１４０が装着式の外骨格１００または外骨格システム２００（例えば、図１、図２、及び図３を参照）を作動させるために使用されるとき、流体アクチュエータ１４０の一実施形態は、外骨格システム２００に統合された境界面１４０を含み、その結果、流体不浸透性膜７４０は、流体アクチュエータ１４０及び流体不浸透性部材４１０を同時に形成するために境界面４２０に接続することができる。別の実施形態は、次に外骨格１００または外骨格システム２００に接続された流体アクチュエータ１４０を形成する境界面４２０及び流体不浸透性膜材料７４０を含む。

いくつかの実施形態では、本明細書に説明される例示的な設計、幾何学形状、構築方法、及び実施形態は、流体アクチュエータが故障する１４０ことなく（例えば、溶接部、膜材料７４０などの破損に対して）、５ｐｓｉ、１０ｐｓｉ、２０ｐｓｉ、３０ｐｓｉ、５０ｐｓｉ、７５ｐｓｉ、１００ｐｓｉ、１５０ｐｓｉ、２００ｐｓｉ以上などの周辺大気に対する圧力（ゲージ圧と呼ばれる）に到達し、それで動作することができる堅牢で小型の流体アクチュエータ１４０を可能にする。現在の産業の方法は、多くの既知のアクチュエータが、その構築を通して、高圧で破損しやすい剥離溶接部に依存しているので、小型の高圧流体アクチュエータを生産することができない。特に作業流体が気体であるときに高圧に到達することができる様々な実施形態の小型の流体アクチュエータ１４０に固有の高い出力対重量比は、多くの動力用途（例えば、装着式の外骨格システム１００または外骨格システム）で有利である場合があり、いくつかの例では、末端の質量を最小限に抑えることが望ましい場合がある。

本開示の実施形態は、以下の条項を考慮して説明できる。
１．外骨格システムであって、
使用者の足の前部に装着されるように構成され、前記使用者の前記足の足首に隣接して、及び前記使用者の前記足の足首を取り囲んで直接的に配置されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
流体不浸透性膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材であって、前記流体不浸透性膜材料が、管構成に折り重ねられた非伸張性かつ可撓性の織布のシートを含み、前記管構成が、第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有する前記流体不浸透性部材と、
それぞれ側壁を画定する第１の及び第２の平面的な境界面であって、前記流体不浸透性膜材料の前記内面が、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記外壁の周りに円周方向に結合され、前記第１の及び第２の平面的な境界面がそれぞれ前記管構成の前記第１の及び第２の端部に配置され、前記第１の及び第２の平面的な境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバの中に流れ込み、前記流体チャンバの中から流れ出して前記流体チャンバを膨張及び収縮させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定し、前記流体チャンバの膨張が前記第１の及び第２の平面的な境界面に力を加え、前記流体不浸透性膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、前記第１の及び第２の平面的な境界面と、
前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記流体不浸透性膜材料と、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記流体不浸透性膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素と
を含む、前記膨張式アクチュエータと、
前記使用者の前記足の上部を取り囲むように構成された、前記膨張式アクチュエータの第１のアクチュエータ端部に結合された剛性の足構造と、
前記使用者の脛の一部分を取り囲むように構成された、前記膨張式アクチュエータの第２のアクチュエータ端部に結合された剛性の脛構造と
を備え、
前記剛性の足構造及び前記剛性の脛構造が、前記使用者による装着時に、前記膨張式アクチュエータによって生成されたアクチュエータ負荷を受け取り、前記使用者の前記足及び前記脛に伝達するように構成され、
前記膨張式アクチュエータの前記膨張が、前記使用者の前記足首の周りにモーメントを発生させ、前記使用者の前記足の屈曲を引き起こす、
前記外骨格システム。

２．前記流体不浸透性膜材料が、第１の側及び第２の側を画定し、前記第１の側が前記第２の側よりも短く、
前記流体チャンバが、前記第１の及び第２の側が、前記第１の及び第２の側の前記流体不浸透性膜材料を外向きに膨らませる折り畳み構成にある第１の構成をとるように構成され、
前記流体チャンバが、前記第１の側が第１の最大長に達し、前記第２の側が最大長に達していない第２の構成をとるように構成され、
前記流体チャンバが、前記第１の最大長が前記第２の最大長よりも小さい結果、前記第１の及び第２の平面的な境界面が互いに対して斜めに配置されるように、前記第１の及び第２の側がそれぞれの第１の及び第２の最大長に達している第３の構成をとるように構成される、
条項１に記載の外骨格システム。

３．前記第１の及び第２の平面的な境界面に前記力を加える前記流体チャンバの前記膨張が、周辺大気に比して５ｐｓｉより大きい圧力（ゲージ圧と呼ばれる）で動作する、条項１または２に記載の外骨格システム。

４．前記流体チャンバが、第１の及び第２のサブチャンバを含む複数のサブチャンバを画定し、前記第１の及び第２の平面的な境界面に前記力を加える前記流体チャンバの前記膨張が、前記第１のサブチャンバを静圧で維持し、前記第２のサブチャンバを動的に加圧することを含む、条項１～３のいずれかに記載の外骨格システム。

５．外骨格システムであって、
使用者の関節の周りに装着されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
流体不浸透性膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材であって、前記流体不浸透性膜材料が、非伸張性かつ可撓性のシートを含む前記流体不浸透性部材と、
それぞれが側壁を画定する第１の及び第２の平面的な境界面であって、前記流体不浸透性膜材料が、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りに円周方向に結合される、前記第１の及び第２の平面的な境界面と
を含む、前記膨張式アクチュエータと、
前記膨張式アクチュエータの第１のアクチュエータ端部に結合された剛性の第１の構造と、
前記膨張式アクチュエータの第２のアクチュエータ端部に結合された剛性の第２の構造と
を備え、
前記剛性の第１の及び第２の構造が、前記使用者による装着時に、前記膨張式アクチュエータによって生成されたアクチュエータ負荷を受け取り、前記使用者の前記関節の対向する側に伝達するように構成され、
前記膨張式アクチュエータの膨張が、前記使用者の前記関節の周りにモーメントを発生させるように構成される、
前記外骨格システム。

６．前記流体不浸透性膜材料が管構成に折り重ねられ、前記管構成が第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有する、条項５に記載の外骨格システム。

７．前記第１の及び第２の平面的な境界面が、それぞれ前記管構成の前記第１の及び第２の端部に配置される、条項６に記載の外骨格システム。

８．前記第１の及び第２の平面的な境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバに流れ込んで前記流体チャンバを膨張させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定する、条項５～７のいずれかに記載の外骨格システム。

９．前記流体チャンバの前記膨張が、前記第１の及び第２の平面的な境界面に力を加えるように構成される、条項５～８のいずれかに記載の外骨格システム。

１０．前記流体不浸透性膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、条項５～９のいずれかに記載の外骨格システム。

１１．前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記流体不浸透性膜材料と、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記流体不浸透性膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素をさらに備える、条項５～１０のいずれかに記載の外骨格システム。

１２．外骨格システムであって、
使用者によって装着されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材と、
それぞれ側壁を画定する第１の及び第２の境界面であって、前記膜材料が前記第１の及び第２の境界面の前記側壁に結合される、前記第１の及び第２の境界面と
を含む、前記膨張式アクチュエータ
を備える、前記外骨格システム。

１３．前記膜材料が非伸張性かつ可撓性のシートを備える、条項１２に記載の外骨格システム。

１４．前記膨張式アクチュエータの膨張が、前記膨張式アクチュエータが前記使用者によって装着されるとき、前記使用者の関節の周りでモーメントを発生させるように構成される、条項１２または１３に記載の外骨格システム。

１５．前記膜材料が、前記第１の及び第２の境界面の前記側壁の周りに円周方向に結合される、条項１２～１４のいずれかに記載の外骨格システム。

１６．前記膜材料が管構成に折り重ねられ、前記管構成が、第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有し、前記第１の及び第２の境界面が、前記管構成の前記第１の及び第２の端部にそれぞれ配置される、条項１２～１５のいずれかに記載の外骨格システム。

１７．前記第１の及び第２の境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバに流れ込んで前記流体チャンバを膨張させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定する、条項１２～１６のいずれかに記載の外骨格システム。

１８．前記膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、条項１２～１７のいずれかに記載の外骨格システム。

１９．前記第１の及び第２の境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記膜材料と、前記第１の及び第２の境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素をさらに備える、条項１２～１８のいずれかに記載の外骨格システム。

２０．前記膜材料が、第１の側及び第２の側を画定し、前記第１の側が前記第２の側よりも短く、
前記流体チャンバが、前記第１の及び第２の側が、前記第１の及び第２の側の前記膜材料を外向きに膨らませる折り畳み構成にある第１の構成をとるように構成され、
前記流体チャンバが、前記第１の側が第１の最大長に達し、前記第２の側が最大長に達していない第２の構成をとるように構成され、
前記流体チャンバが、前記第１の最大長が前記第２の最大長よりも小さい結果、前記第１の及び第２の境界面が互いに対して斜めに配置されるように、前記第１の及び第２の側がそれぞれの第１の及び第２の最大長に達している第３の構成をとるように構成される、
条項１２～１９のいずれかに記載の外骨格システム。

２１．膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
流体不浸透性膜材料を第１の形状に切断することであって、前記流体不浸透性膜材料が、織布の非伸張性かつ可撓性のシートを含む、前記切断することと、
前記流体不浸透性膜材料の前記第１の形状を、第１の管端及び第２の管端、ならびに管内面及び管外面を有する管構成に折り重ねることと、
前記流体不浸透性膜材料の第１の及び第２の部分を、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる重ね溶接部と結合して、前記管構成に前記流体不浸透性膜材料を固定することと、
前記重ね溶接部に沿ってステッチを縫うことによって、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる前記重ね溶接部を補強することと、
接着剤及び追加の流体不浸透性膜材料の１つまたは複数を前記ステッチに適用することによって前記ステッチを補強し、流体不浸透性にすることと、
第１の平面的な境界面を前記第１の管端で前記管構成に挿入し、前記第１の平面的な境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向溶接部、及び前記第１の平面的な境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面溶接部の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の平面的な境界面を前記管構成に結合することと
によって、前記第１の管端で前記管構成に前記第１の平面的な境界面を結合することと、
第２の平面的な境界面を前記第２の管端で前記管構成に挿入し、前記第２の平面的な境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向溶接部、及び前記第２の平面的な境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面溶接部の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の平面的な境界面を前記管構成に結合することと
によって、前記第２の管端で前記管構成に前記第２の平面的な境界面を結合することと、
前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制ストラップを適用することであって、前記１つまたは複数の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の横方向拡張を制限する、前記適用することと、
前記第１の及び第２の平面的な境界面に結合され、前記第１の平面的な境界面と前記第２の平面的な境界面との間に延びる１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップを適用して、前記管構成の不等な拡張を生じさせ、その結果前記不等な拡張により、前記管構成が少なくとも前記管構成の最大膨張状態で円弧を形成することと
を含む、前記方法。

２２．前記流体不浸透性膜材料の前記第１の部分と前記第２の部分の間で前記第１の管端から前記第２の管端に延びる前記重ね溶接部が、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成される、条項２１に記載の方法。

２３．前記第１の周方向溶接部及び第１の外面溶接部の前記少なくとも１つが、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成され、前記第２の周方向溶接部及び第２の外面溶接部の前記少なくとも１つが、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成される、条項２１または２２に記載の方法。

２４．前記第１の及び第２の平面的な境界面が、ポリカーボネートプラスチック及び熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）プラスチックの少なくとも１つを含む、条項２１～２３のいずれかに記載の方法。

２５．前記織布の非伸張性かつ可撓性のシートが、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）で被覆した布シートを含む、条項２１～２４のいずれかに記載の方法。

２６．膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
流体不浸透性膜材料を切断して、流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を生成することと、
前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する管構成を生成することであって、前記管構成が、第１の管端及び第２の管端ならびに管内面及び管外面を有する、前記生成することと、
前記第１の管端で第１の境界面を前記管構成に挿入し、前記第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向結合、及び
前記第１の境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面結合
の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと
によって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと、
前記第２の管端で第２の境界面を前記管構成に挿入し、前記第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向結合、及び
前記第２の境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面結合
の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
によって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
を含む、前記方法。

２７．前記流体不浸透性膜材料が、織布の非伸張性かつ可撓性のシートを含む、条項２６に記載の方法。

２８．前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制ストラップを適用することであって、前記１つまたは複数の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の横方向拡張を制限する、前記適用することとをさらに含む、条項２６または２７に記載の方法。

２９．前記第１の及び第２の境界面に結合され、前記第１の境界面と前記第２の境界面との間に延びる１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップを適用することをさらに含み、前記１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の垂直の拡張を制限する、条項２６～２８のいずれかに記載の方法。

３０．前記管構成を生成することが、前記流体不浸透性膜材料の第１の及び第２の部分を、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる重ね溶接部と結合して、前記管構成に前記流体不浸透性膜材料を固定することを含む、条項２６～２９のいずれかに記載の方法。

３１．前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する前記管構成を生成することが、１つまたは複数の溶接部を介して前記管構成を生成するために前記１つまたは複数の形状の部分を互いに溶接することを含む、条項２６～３０のいずれかに記載の方法。

３２．前記１つまたは複数の溶接部に沿ってステッチを縫うことによって前記１つまたは複数の溶接部を補強することをさらに含む、条項３１に記載の方法。

３３．接着剤及び追加の流体不浸透性膜材料の１つまたは複数を前記ステッチに適用することによって前記ステッチを補強し、流体不浸透性にすることをさらに含む、条項３２に記載の方法。

３４．前記１つまたは複数の溶接部が、それぞれの剥離溶接部の対向する側の流体不浸透性膜材料のセクションを結合する複数の剥離溶接部を含み、前記複数の剥離溶接部のそれぞれの剥離溶接部の対向する側の前記流体不浸透性膜材料のセクションが、前記管構成の最大膨張時に互いから４５度を超えずに前記剥離溶接部から離れて延びることを防止される、条項３１～３３のいずれかに記載の方法。

３５．膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する管構成を生成することであって、前記管構成が、第１の管端及び第２の管端ならびに管内面及び管外面を有する、前記生成することと、
前記流体不浸透性膜材料と第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向結合、及び
前記第１の境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面結合
の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合すること
によって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと、
前記流体不浸透性膜材料と第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向結合、及び
前記第２の境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面結合
の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合すること
によって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
を含む、前記方法。

３６．前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することが、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に挿入し、前記第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することを含み、
前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することが、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に挿入し、前記第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することを含む、条項３５に記載の方法。

３７．前記流体不浸透性膜材料が、非伸張性かつ可撓性のシートを含む、条項３５また３６に記載の方法。

３８．前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制を適用することであって、前記１つまたは複数の抑制が、前記管構成の膨張中に前記管構成の拡張を制限する、前記適用することとをさらに含む、条項３５～３７に記載の方法。

３９．前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する前記管構成を生成することが、１つまたは複数の溶接部を介して前記管構成を生成するために前記１つまたは複数の形状の部分を互いに溶接することを含む、条項３５～３８のいずれかに記載の方法。

４０．前記１つまたは複数の溶接部が、それぞれの剥離溶接部の対向する側の流体不浸透性膜材料のセクションを結合する複数の剥離溶接部を含み、前記複数の剥離溶接部が、前記管構成が最大膨張状態にあるときに、互いから４５度を超えずに前記剥離溶接部から離れて延びることを防がれる、条項３９に記載の方法。

説明される実施形態は、様々な修正及び代替形態が可能であり、その具体例は、図面に例として示されており、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、説明される実施形態は、開示される特定の形態または方法に限定されるべきではなく、逆に、本開示は、全ての修正、均等物、及び代替物を含むことを理解されたい。さらに、所与の実施形態の要素は、その例示的な実施形態のみに適用可能であると解釈されるべきではなく、したがって例示的な一実施形態の要素は、他の実施形態にも適用可能である。さらに、例示的な実施形態に具体的に示される要素は、そのような要素を含む、基本的にそのような要素から成る、もしくはそのような要素から成る実施形態をカバーすると解釈されるべきであるか、またはそのような要素は、さらなる実施形態に明示的に存在しない場合がある。したがって、一例に存在する要素の列挙は、そのような要素が明示的に存在しないいくつかの実施形態を裏付けると解釈されるべきである。

Claims (40)

1. 外骨格システムであって、
   使用者の足の前部に装着されるように構成され、前記使用者の前記足の足首に隣接して、及び前記使用者の前記足の足首を取り囲んで直接的に配置されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
   流体不浸透性膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材であって、前記流体不浸透性膜材料が、管構成に折り重ねられた非伸張性かつ可撓性の織布のシートを含み、前記管構成が、第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有する前記流体不浸透性部材と、
   それぞれ側壁を画定する第１の及び第２の平面的な境界面であって、前記流体不浸透性膜材料の前記内面が、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りに円周方向に結合され、前記第１の及び第２の平面的な境界面がそれぞれ前記管構成の前記第１の及び第２の端部に配置され、前記第１の及び第２の平面的な境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバの中に流れ込み、前記流体チャンバの中から流れ出して前記流体チャンバを膨張及び収縮させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定し、前記流体チャンバの膨張が前記第１の及び第２の平面的な境界面に力を加え、前記流体不浸透性膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、前記第１の及び第２の平面的な境界面と、
   前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記流体不浸透性膜材料と、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記流体不浸透性膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素と
   を含む、前記膨張式アクチュエータと、
   前記使用者の前記足の上部を取り囲むように構成された、前記膨張式アクチュエータの第１のアクチュエータ端部に結合された剛性の足構造と、
   前記使用者の脛の一部分を取り囲むように構成された、前記膨張式アクチュエータの第２のアクチュエータ端部に結合された剛性の脛構造と
   を備え、
   前記剛性の足構造及び前記剛性の脛構造が、前記使用者による装着時に、前記膨張式アクチュエータによって生成されたアクチュエータ負荷を受け取り、前記使用者の前記足及び前記脛に伝達するように構成され、
   前記膨張式アクチュエータの前記膨張が、前記使用者の前記足首の周りにモーメントを発生させ、前記使用者の前記足の屈曲を引き起こす、
   前記外骨格システム。
2. 前記流体不浸透性膜材料が、第１の側及び第２の側を画定し、前記第１の側が前記第２の側よりも短く、
   前記流体チャンバが、前記第１の及び第２の側が、前記第１の及び第２の側の前記流体不浸透性膜材料を外向きに膨らませる折り畳み構成にある第１の構成をとるように構成され、
   前記流体チャンバが、前記第１の側が第１の最大長に達し、前記第２の側が最大長に達していない第２の構成をとるように構成され、
   前記流体チャンバが、前記第１の最大長が前記第２の最大長よりも小さい結果、前記第１の及び第２の平面的な境界面が互いに対して斜めに配置されるように、前記第１の及び第２の側がそれぞれの第１の及び第２の最大長に達している第３の構成をとるように構成される、
   請求項１に記載の外骨格システム。
3. 前記第１の及び第２の平面的な境界面に前記力を加える前記流体チャンバの前記膨張が、周辺大気に比して５ｐｓｉより大きい圧力（ゲージ圧と呼ばれる）で動作する、請求項１に記載の外骨格システム。
4. 前記流体チャンバが、第１の及び第２のサブチャンバを含む複数のサブチャンバを画定し、
   前記第１の及び第２の平面的な境界面に前記力を加える前記流体チャンバの前記膨張が、前記第１のサブチャンバを静圧で維持し、前記第２のサブチャンバを動的に加圧することを含む、請求項１に記載の外骨格システム。
5. 外骨格システムであって、
   使用者の関節の周りに装着されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
   流体不浸透性膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材であって、前記流体不浸透性膜材料が、非伸張性かつ可撓性のシートを含む前記流体不浸透性部材と、
   それぞれが側壁を画定する第１の及び第２の平面的な境界面であって、前記流体不浸透性膜材料が、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りに円周方向に結合される、前記第１の及び第２の平面的な境界面と
   を含む、前記膨張式アクチュエータと、
   前記膨張式アクチュエータの第１のアクチュエータ端部に結合された剛性の第１の構造と、
   前記膨張式アクチュエータの第２のアクチュエータ端部に結合された剛性の第２の構造と
   を備え、
   前記剛性の第１の及び第２の構造が、前記使用者による装着時に、前記膨張式アクチュエータによって生成されたアクチュエータ負荷を受け取り、前記使用者の前記関節の対向する側に伝達するように構成され、
   前記膨張式アクチュエータの膨張が、前記使用者の前記関節の周りにモーメントを発生させるように構成される、
   前記外骨格システム。
6. 前記流体不浸透性膜材料が管構成に折り重ねられ、前記管構成が第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有する、請求項５に記載の外骨格システム。
7. 前記第１の及び第２の平面的な境界面が、それぞれ前記管構成の前記第１の及び第２の端部に配置される、請求項６に記載の外骨格システム。
8. 前記第１の及び第２の平面的な境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバに流れ込んで前記流体チャンバを膨張させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定する、請求項５に記載の外骨格システム。
9. 前記流体チャンバの前記膨張が、前記第１の及び第２の平面的な境界面に力を加えるように構成される、請求項５に記載の外骨格システム。
10. 前記流体不浸透性膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、請求項５に記載の外骨格システム。
11. 前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記流体不浸透性膜材料と、前記第１の及び第２の平面的な境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記流体不浸透性膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素をさらに備える、請求項５に記載の外骨格システム。
12. 外骨格システムであって、
    使用者によって装着されるように構成された膨張式アクチュエータであって、
    膜材料によって少なくとも部分的に流体チャンバを画定する流体不浸透性部材と、
    それぞれ側壁を画定する第１の及び第２の境界面であって、前記膜材料が前記第１の及び第２の境界面の前記側壁に結合される、前記第１の及び第２の境界面と
    を含む、前記膨張式アクチュエータ
    を備える、前記外骨格システム。
13. 前記膜材料が非伸張性かつ可撓性のシートを備える、請求項１２に記載の外骨格システム。
14. 前記膨張式アクチュエータの膨張が、前記膨張式アクチュエータが前記使用者によって装着されるとき、前記使用者の関節の周りでモーメントを発生させるように構成される、請求項１２に記載の外骨格システム。
15. 前記膜材料が、前記第１の及び第２の境界面の前記側壁の周りに円周方向に結合される、請求項１２に記載の外骨格システム。
16. 前記膜材料が管構成に折り重ねられ、前記管構成が、第１の及び第２の端部ならびに内面及び外面を有し、前記第１の及び第２の境界面が、前記管構成の前記第１の及び第２の端部にそれぞれ配置される、請求項１２に記載の外骨格システム。
17. 前記第１の及び第２の境界面の少なくとも１つが、流体が前記流体チャンバに流れ込んで前記流体チャンバを膨張させることを可能にするように構成されたマニホルドを画定する、請求項１２に記載の外骨格システム。
18. 前記膜材料の形状が、最大膨張構成で機械的停止を生じさせる前記流体チャンバの前記最大膨張構成で非線形平衡状態を画定する、請求項１２に記載の外骨格システム。
19. 前記第１の及び第２の境界面の前記側壁の周りにそれぞれ円周方向に結合され、前記膜材料と、前記第１の及び第２の境界面の前記側壁との間の周方向カップリングを係合して、前記膜材料と前記側壁との間の前記周方向カップリングを支持する、第１の及び第２の支持要素をさらに備える、請求項１２に記載の外骨格システム。
20. 前記膜材料が、第１の側及び第２の側を画定し、前記第１の側が前記第２の側よりも短く、
    前記流体チャンバが、前記第１の及び第２の側が、前記第１の及び第２の側の前記膜材料を外向きに膨らませる折り畳み構成にある第１の構成をとるように構成され、
    前記流体チャンバが、前記第１の側が第１の最大長に達し、前記第２の側が最大長に達していない第２の構成をとるように構成され、
    前記流体チャンバが、前記第１の最大長が前記第２の最大長よりも小さい結果、前記第１の及び第２の境界面が互いに対して斜めに配置されるように、前記第１の及び第２の側がそれぞれの第１の及び第２の最大長に達している第３の構成をとるように構成される、
    請求項１２に記載の外骨格システム。
21. 膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
    流体不浸透性膜材料を第１の形状に切断することであって、前記流体不浸透性膜材料が、織布の非伸張性かつ可撓性のシートを含む、前記切断することと、
    前記流体不浸透性膜材料の前記第１の形状を、第１の管端及び第２の管端、ならびに管内面及び管外面を有する管構成に折り重ねることと、
    前記流体不浸透性膜材料の第１の及び第２の部分を、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる重ね溶接部と結合して、前記管構成に前記流体不浸透性膜材料を固定することと、
    前記重ね溶接部に沿ってステッチを縫うことによって、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる前記重ね溶接部を補強することと、
    接着剤及び追加の流体不浸透性膜材料の１つまたは複数を前記ステッチに適用することによって前記ステッチを補強し、流体不浸透性にすることと、
    第１の平面的な境界面を前記第１の管端で前記管構成に挿入し、前記第１の平面的な境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
    前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向溶接部、及び前記第１の平面的な境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面溶接部の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の平面的な境界面を前記管構成に結合することと
    によって、前記第１の管端で前記管構成に前記第１の平面的な境界面を結合することと、
    第２の平面的な境界面を前記第２の管端で前記管構成に挿入し、前記第２の平面的な境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
    前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向溶接部、及び前記第２の平面的な境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面溶接部の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の平面的な境界面を前記管構成に結合することと
    によって、前記第２の管端で前記管構成に前記第２の平面的な境界面を結合することと、
    前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制ストラップを適用することであって、前記１つまたは複数の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の横方向拡張を制限する、前記適用することと、
    前記第１の及び第２の平面的な境界面に結合され、前記第１の平面的な境界面と前記第２の平面的な境界面との間に延びる１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップを適用して、前記管構成の不等な拡張を生じさせ、その結果前記不等な拡張により、前記管構成が少なくとも前記管構成の最大膨張状態で円弧を形成することと
    を含む、前記方法。
22. 前記流体不浸透性膜材料の前記第１の部分と前記第２の部分の間で前記第１の管端から前記第２の管端に延びる前記重ね溶接部が、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記第１の周方向溶接部及び第１の外面溶接部の前記少なくとも１つが、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成され、前記第２の周方向溶接部及び第２の外面溶接部の前記少なくとも１つが、熱溶接、インパルス溶接、及びＲＦ溶接の少なくとも１つで生成される、請求項２１に記載の方法。
24. 前記第１の及び第２の平面的な境界面が、ポリカーボネートプラスチック及び熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）プラスチックの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の方法。
25. 前記織布の非伸張性かつ可撓性のシートが、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）で被覆した布シートを含む、請求項２１に記載の方法。
26. 膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
    流体不浸透性膜材料を切断して、流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を生成することと、
    前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する管構成を生成することであって、前記管構成が、第１の管端及び第２の管端ならびに管内面及び管外面を有する、前記生成することと、
    前記第１の管端で第１の境界面を前記管構成に挿入し、前記第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
    前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向結合、及び
    前記第１の境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面結合
    の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと
    によって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと、
    前記第２の管端で第２の境界面を前記管構成に挿入し、前記第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することと、
    前記流体不浸透性膜材料と前記１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向結合、及び
    前記第２の境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面結合
    の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
    によって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
    を含む、前記方法。
27. 前記流体不浸透性膜材料が、織布の非伸張性かつ可撓性のシートを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制ストラップを適用することであって、前記１つまたは複数の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の横方向拡張を制限する、前記適用することとをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
29. 前記第１の及び第２の境界面に結合され、前記第１の境界面と前記第２の境界面との間に延びる１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップを適用することをさらに含み、前記１つまたは複数の追加の外部抑制ストラップが、前記管構成の膨張中に前記管構成の垂直の拡張を制限する、請求項２６に記載の方法。
30. 前記管構成を生成することが、前記流体不浸透性膜材料の第１の及び第２の部分を、前記第１の管端から前記第２の管端に延びる重ね溶接部と結合して、前記管構成に前記流体不浸透性膜材料を固定することを含む、請求項２６に記載の方法。
31. 前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する前記管構成を生成することが、１つまたは複数の溶接部を介して前記管構成を生成するために前記１つまたは複数の形状の部分を互いに溶接することを含む、請求項２６に記載の方法。
32. 前記１つまたは複数の溶接部に沿ってステッチを縫うことによって前記１つまたは複数の溶接部を補強することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 接着剤及び追加の流体不浸透性膜材料の１つまたは複数を前記ステッチに適用することによって前記ステッチを補強し、流体不浸透性にすることをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記１つまたは複数の溶接部が、それぞれの剥離溶接部の対向する側の流体不浸透性膜材料のセクションを結合する複数の剥離溶接部を含み、前記複数の剥離溶接部のそれぞれの剥離溶接部の対向する側の前記流体不浸透性膜材料のセクションが、前記管構成の最大膨張時に互いから４５度を超えずに前記剥離溶接部から離れて延びることを防止される、請求項３１に記載の方法。
35. 膨張式流体アクチュエータを構築する方法であって、
    流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する管構成を生成することであって、前記管構成が、第１の管端及び第２の管端ならびに管内面及び管外面を有する、前記生成することと、
    前記流体不浸透性膜材料と第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁との間の第１の周方向結合、及び
    前記第１の境界面の第１の外面上への前記第１の管端での流体不浸透性膜材料間の第１の外面結合
    の少なくとも１つを生成することによって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合すること
    によって、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することと、
    前記流体不浸透性膜材料と第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁との間の第２の周方向結合、及び
    前記第２の境界面の第２の外面上への前記第２の管端での流体不浸透性膜材料間の第２の外面結合
    の少なくとも１つを生成することによって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合すること
    によって、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することと
    を含む、前記方法。
36. 前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に結合することが、前記第１の管端で前記第１の境界面を前記管構成に挿入し、前記第１の境界面の１つまたは複数の第１の側壁が前記第１の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することを含み、
    前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に結合することが、前記第２の管端で前記第２の境界面を前記管構成に挿入し、前記第２の境界面の１つまたは複数の第２の側壁が前記第２の管端で前記管内面の一部分と円周方向に係合することを含む、請求項３５に記載の方法
37. 前記流体不浸透性膜材料が、非伸張性かつ可撓性のシートを含む、請求項３５に記載の方法。
38. 前記第１の管端と前記第２の管端との間の前記管外面の長さを取り囲む１つまたは複数の外部抑制を適用することであって、前記１つまたは複数の抑制が、前記管構成の膨張中に前記管構成の拡張を制限する、前記適用することとをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
39. 前記流体不浸透性膜材料の１つまたは複数の形状を有する前記管構成を生成することが、１つまたは複数の溶接部を介して前記管構成を生成するために前記１つまたは複数の形状の部分を互いに溶接することを含む、請求項３５に記載の方法。
40. 前記１つまたは複数の溶接部が、それぞれの剥離溶接部の対向する側の流体不浸透性膜材料のセクションを結合する複数の剥離溶接部を含み、前記複数の剥離溶接部が、前記管構成が最大膨張状態にあるときに、互いから４５度を超えずに前記剥離溶接部から離れて延びることを防がれる、請求項３９に記載の方法。

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