JP3223716U - 能動脚装具のリンク用のアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】医療技術に関して、装着者の可動性を支援する装着可能付属アプライアンス用のアクチュエータを提供する。【解決手段】複数のリンクのうちの１つのリンクに取り付けられるハウジングと、ハウジングに搭載された、電気モータ１２、スライダー１４ａ、１４ｂを有するリニアガイド、及びボールねじギアと、回転可能な状態で、スライダーに連結されたクランク１９ａ、１９ｂとを備える、アクチュエータであって、ボールねじギアのナットはスライダーに固定され、ボールねじギアのねじ１６は電気モータ１２に接続され、電気モータは、歯付きベルトトランスミッション１８によってボールねじギアのねじに接続され、クランクは、２重アームレバーである第１のアームＡ、および、第２のアームＢからなり、略Ｖ字状を有し、第１のアームはボールねじギアのねじの両側に位置し、第２のアームは能動脚装具の別のリンクと接続される。【選択図】図５

Description

請求される実用新案は、医療技術の分野に関し、特に、下肢の外骨格等の、装着者の可動性を支援するための装着可能付属アプライアンスに関する。

脚の大腿装具上に位置するベベルギア電気モータを含む米国公開出願第２０１５／００２５４２３号明細書、Ａ６１Ｈ３／００、２０１５に記載される下肢外骨格リンクのドライブが知られている。ギアレデューサを通したベベルギアトランスミッションの出力シャフトは、外骨格脚装具−ヒップ又は下腿の応答リンクに接続される。このドライブの欠点は、その大きなサイズ及び重量並びに高い電力消費である。

雑誌、Ａｋｔｕａｌｎｅ Ｐｒｏｂｌｅｍｙ Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｋｉ，ｎｒ ６／２０１２，p.p.４３−５０に記載される下肢外骨格リンクのドライブが同様に知られている。このドライブは、脚の装具の大腿部分上に位置するベースを含み、ベース上に搭載された電気モータ、ボールねじギア、及びキャリッジを有するリニアガイドを有する。電気モータは、歯付きベルトドライブを使用してボールねじギアのねじに接続される。ボールねじナットはキャリッジに締結され、キャリッジは、次に、出力プーリ及びガイドローラを含む可撓性リンクによってトランスミッションベルトに接続される。ドライブの出力モーメントは、外骨格脚装具−ヒップ又は下腿の応答リンクに接続される出力プーリから取除かれる。このドライブの欠点は、大きな直線寸法であり、その直線寸法は、脚装具の大腿リンク上に幾つかのドライブを同時に配置することに関して困難さを生じる。

実用新案登録請求されるものに最も近いものは、国際公開第２０１６／０３４７５５号、Ａ６１Ｈ３／００、２０１６に記載される能動装具のドライブである。このドライブは、能動装具の要素の１つの要素上に配置されるベースを含む。ベースは、電気モータ、ボールねじドライブ、ベース上に設置されたスライダーを有するリニアガイドを有する。モータは、ボールねじドライブのねじと同軸に搭載さられ、そのねじに直接接続される。ボールねじナットはスライダーに取付けられる。ロータリクランクは、同様にベースに設置され、ベースは能動装具の応答リンクに接続される。クランクは、スライダー及びクランクにヒンジ式に取付けられた接続ロッドによって回転する。このドライブの欠点は、クランクの制限された回転角度、増加した長さ、低出力トルクである。

米国特許出願公開第２０１５／００２５４２３号明細書 国際公開第２０１６／０３４７５５号

Ａｋｔｕａｌｎｅ Ｐｒｏｂｌｅｍｙ Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｋｉ， ｎｒ ６／２０１２，p. ４３−５０

提案される実用新案の技術的成果は、ドライブの出力トルクを増加させることによって人間運動活動を促進するために、付属アプライアンス用のドライブの技術的手段の性能を拡張することである。

更に、技術的成果は、同様に、重量及びサイズ特性の改善、すなわち、クランクの回転角度を増加させ、デバイスの残りの特徴及び技術的特性を保持しながら、デバイスの質量を低減しサイズを低減することである。

指定された技術的成果は、能動脚装具のリンク用のアクチュエータが、装具のリンクのうちの１つのリンク上に配置するために意図されるベース、並びに、ベース上に搭載された、電気モータ、ボールねじギア、及びスライダーを有するリニアガイドを備えることによって達成される。

ボールねじギアのナットはスライダー上に固定され、ボールねじギアのねじは、歯付きベルトドライブによって電気モータに接続される。そのため、電気モータは、ボールねじギアのねじに平行に位置し、それが、ドライブの軸方向寸法（長さ）を低減することを可能にする。歯付きベルトトランスミッションにおけるトルクを低減することは、小さな寸法の電気モータの使用を可能にし、それが、次に、ドライブの横方向寸法（高さ、幅）の減少をもたらす。

クランクは、ベース上に搭載され、回転を可能にし、２重アームの形態で作られる。２重アームレバーの第１のアームは、その部分がボールねじギアのねじの両側に位置するように構造的に設計される。例えば、第１のアームは、ボールねじギアのねじを両側で覆うフォークの形態であることができる。第２のアームは足装具の応答リンク上に搭載されるように設計される。

ボールねじギアのねじの両側に、２つの接続ロッドが存在し、２つの接続ロッドのそれぞれは、一端でスライダーにヒンジ式に取付けられ、他端で第１のクランクアームの対応する側にヒンジ式に取付けられる。

クランクの回転軸は、ボールねじギアのねじの軸に垂直な平面内でボールねじギアのねじの限界（所定の寸法）内に位置するため、接続ロッドをクランクの第１のアームに接続するヒンジは、ドライブ動作中に前記平面に交差する。

クランクのこうした実装態様及びロケーションは、ドライブの全体寸法を低減し、出力リンクの回転角度を、人の関節における下腿の回転角度に対応するようにさせることを可能にする。更に、この実装態様は、十分に大きなクランク回転角度でほぼ一定の（わずかに変動する）最大トルクを得ることを可能にする。

上記は、本実用新案の本質の要約であり、したがって、詳細の単純化、一般化、包含、及び／又は除外を含むことができる。その結果、本実用新案の特質のこの要約が例証に過ぎず、制限を全く示唆しないことを当業者は認識すべきである。

提案される技術的解決策の本質をよりよく理解するために、本実用新案による能動脚装具のドライブリンクの実用的な実装態様の制限的な例でない本考案の特定の実施形態の説明が、図面を参照して以下で与えられる。

実用新案登録請求されるドライブを有する下肢の外骨格の全体図である（装着者上の締結要素は慣例的に示されない）。 脚装具の全体図である。 第１の極端な位置にある実用新案登録請求されるドライブの全体図である。 第２の極端な位置にある実用新案登録請求されるドライブの全体図である。 ドライブ動作図である。

図面が、提案の本質を理解するために必要である詳細のみを示し、本分野の専門家によく知られている付随する機器が図面に示されていないことが留意されるべきである。

上記で示したように、実用新案登録請求されるドライブの主要な目的は、下肢の能動外骨格のリンクを動かすことである。図１は、腰部３及び脚の２つの装具４からなる述べた能動外骨格２を有する装着者１を示す。人間の脚のように、下肢の能動外骨格２の装具４は互いの鏡像である。

図２に示すように、脚の装具４は、大腿リンク５及び皮膚リンク６を含む。大腿リンク５上に、コントローラ８を有する２つのアクチュエータが存在する。能動外骨格２の腰リンク３に対する大腿リンク５の回転軸９は股関節に対応する。大腿リンク５に対する膝リンク６は膝関節に対応する。

図３及び図４は、能動外骨格２の腰リンク３に対して大腿リンク５を回転させるアクチュエータ（ドライブ）７を示す。前記アクチュエータ７は、上に電気モータ１２を搭載している本体１１（図３、４において、本体は、慣例的に透明で示される）を含む。ハウジング１１の内部に、スライダー１４がそれに沿って移動するリニアガイド１３が存在する。

ハウジング１１上に搭載される軸受けユニット１５内に、ボールねじギアのねじ１６が配置されている。ボールねじギアのナット１７は、スライダー１４上に固定され、ガイド１３に沿ってスライダー１４と共に移動する能力を有する。電気モータ１２は、歯付きベルトトランスミッション１８によってねじ１６に接続される。

２重アーム付きレバーの形態で作られたクランク１９は、軸９に関する回転の可能性を持ってハウジング１１内に設置される。２重アーム付きレバーの第１のアームＡは、その部分がボールねじギアのねじ１６の両側に位置するように構造的に設計される。第２のアームＢは、応答リンク上に、この場合、腰リンク３上に締結するために意図される。クランク１９の回転軸９は、ボールねじギアのねじ１６の軸に垂直な平面Ｓ（図５参照）内で前記ボールねじギアのねじ１６の限界内に位置する。

ボールねじギアのねじ１６の両側に、２つの接続ロッド２０が存在し、接続ロッド２０のそれぞれは、一端でスライダーにヒンジ式に取付けられ、他端はクランク１９の第１のアームＡの対応する側にヒンジ式に取付けられる。

能動脚装具のリンクのアクチュエータ７の動作は次の通りである。コントローラ８からのコマンドによって、エンジン１２がターンオンされ、エンジン１２は、ベルトドライブ１８を介してボールねじギアのねじ１６に回転を伝達する。スライダー１４は、位置１４ａから位置１４ｂまで移動する（図５参照）。

スライダー１４はロッド２０を引張り、ロッド２０は位置２０ａから位置２０ｂまで移動する。ロッド２０は、次に、クランク１９の第１のアームＡを引張り、第１のアームＡは、人の股関節の回転角度に対応する角度αだけ位置１９ａから位置１９ｂまで移動する。

アクチュエータのプロセスにおいて、接続ロッド２０をクランクの第１のアームＡに接続するヒンジは、ボールねじギアのねじ１６の軸に垂直な平面Ｓに交差する。これは、かなりの回転角度で、ドライブ−クランクの出力リンクにおいてほぼ一定の（小さな限度内で変動する）最大トルクを得ることを可能にする。

請求される実用新案を実装する種々の態様が本明細書で述べられたが、他のアプローチが本実用新案を実装するために可能であることが当業者に明らかになるであろう。本実用新案の種々の態様及び実装態様は、例証のために本説明で述べられ、制限を示唆せず、本実用新案の保護範囲は、添付実用新案請求項において示される。

Claims (1)

1. 能動脚装具のリンク用のアクチュエータにおいて、前記装具の前記リンクのうちの１つのリンク上に配置するために意図されるベースと；
   前記ベース上に搭載された、電気モータ、スライダーを有するリニアガイド、及びボールねじギアであって、ボールねじギアのナットは前記スライダーに固定される、ボールねじギア、並びに前記電気モータに接続されたねじと；
   回転可能な状態で前記ベースに搭載され、前記スライダーに連結されたクランクとを備える、アクチュエータであって、
   前記電気モータは、歯付きベルトトランスミッションによって前記ボールねじギアのねじに接続され；
   前記クランクは、２重アームレバーとして設計され、前記２重アームレバーの第１のアームは前記ボールねじギアのねじの両側に位置し、第２のアームは足装具の応答リンク上に搭載されるように設計され；
   前記クランクは、２つのロッドが前記ボールねじギアのねじの両側に位置する状態で前記スライダーに接続され、前記２つのロッドのそれぞれは、一端で前記スライダーにヒンジ式に取付けられ、他端は前記第１のクランクアームの対応する側に旋回可能に接続され、
   前記クランクの回転軸は、前記ボールねじギアのねじの軸に垂直な平面内で前記ボールねじギアのねじの限界内に位置するため、ロッドを前記クランクの前記第１のアームに接続するヒンジは、前記スライダーが前記リニアガイドに沿って移動するとき前記平面に交差する可能性を有することを特徴とする、アクチュエータ。

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