JP6295747B2 - Finger joint drive device - Google Patents
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Description
本発明は、指関節駆動装置に関する。 The present invention relates to a finger joint drive device.
手に装着され、その装着状態で指の動作を補助する、すなわち、指関節を屈伸させる指関節駆動装置が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の指関節駆動装置は、装着状態で手の甲に配置されるスライドブラケットと、スライドブラケットに対して指先側に設けられた第3連結部材と、第3連結部材に対して回動可能に設けられた第3後側アームおよび第3前側アームとを備えている。そして、スライドブラケットが摺動することにより、第3連結部材が摺動するとともに、第3後側アームおよび第3前側アームが反対方向に回動することで、指の第3関節を屈曲させることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a finger joint drive device that is attached to a hand and assists the movement of a finger in the attached state, that is, flexes and stretches a finger joint is known (for example, see Patent Document 1). The finger joint drive device described in Patent Document 1 is provided with a slide bracket disposed on the back of the hand in a mounted state, a third connection member provided on the fingertip side with respect to the slide bracket, and a rotation with respect to the third connection member. A third rear arm and a third front arm that are movably provided are provided. Then, as the slide bracket slides, the third connecting member slides, and the third rear arm and the third front arm rotate in opposite directions to bend the third joint of the finger. Can do.
しかしながら、特許文献1に記載の指関節駆動装置では、スライドブラケットが手の甲に配置されているので、指関節駆動装置が全体として厚くなってしまう。その結果、装着状態の手を比較的狭い隙間に入れようとしても、指関節駆動装置が装着されている分、手が隙間に入らない等、使用者の行動が制限されてしまうという問題があった。 However, in the finger joint driving device described in Patent Document 1, since the slide bracket is arranged on the back of the hand, the finger joint driving device becomes thick as a whole. As a result, there is a problem that even if an attempt is made to put a worn hand into a relatively narrow gap, the user's behavior is restricted, for example, the hand does not enter the gap because the finger joint drive device is worn. It was.
本発明の目的は、指関節駆動装置を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる指関節駆動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a finger joint drive device that can reduce the restriction of the movement of the user's hand when the finger joint drive device is worn on the hand.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
[適用例1]
本発明の指関節駆動装置は、手に装着され、指関節を回動させる指関節駆動装置であって、
前記手に装着される第1部材と、
前記第1部材に回動可能に設けられた第2部材と、
前記第1部材に対して接近および離間可能に前記第2部材に設けられた第3部材と、
前記第1部材よりも指先側に装着され、前記第3部材に回動可能に設けられた第4部材と、
前記第2部材の回動、前記第3部材の前記第1部材に対する接近および離間、前記第4部材の回動のうちの少なくとも1つを駆動する第1駆動部と、を備えることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
[Application Example 1]
The finger joint drive device of the present invention is a finger joint drive device that is attached to a hand and rotates the finger joint,
A first member attached to the hand;
A second member rotatably provided on the first member;
A third member provided on the second member so as to be able to approach and separate from the first member;
A fourth member mounted on the fingertip side of the first member and rotatably provided on the third member;
A first drive unit that drives at least one of rotation of the second member, approach and separation of the third member with respect to the first member, and rotation of the fourth member; To do.
これにより、例えば手の甲上を摺動する部材が摺動することにより指関節を屈伸させるよう構成された場合と比較して、指関節駆動装置の厚さを低減することができる。よって、指関節駆動装置の厚さを低減した分、より狭い隙間に手を入れることができるようになる。従って、このような指関節駆動装置を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる。 Thereby, compared with the case where it is comprised so that a finger joint may bend and extend, for example, when the member which slides on the back of a hand slides, the thickness of a finger joint drive device can be reduced. Therefore, it is possible to put a hand in a narrower gap as much as the thickness of the finger joint driving device is reduced. Therefore, when such a finger joint drive device is worn on the hand and used, it is possible to reduce the restriction on the movement of the user's hand.
[適用例2]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1部材は、前記手の甲に配置され、前記第4部材は、指の基節に配置されるのが好ましい。
[Application Example 2]
In the finger joint driving device according to the present invention, it is preferable that the first member is disposed on the back of the hand, and the fourth member is disposed on the proximal joint of the finger.
これにより、第1部材および第4部材の配置状態に応じて、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。 Thereby, according to the arrangement | positioning state of a 1st member and a 4th member, the finger joint to rotate can be rotated reliably.
[適用例3]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1部材は、前記指の基節に配置され、前記第4部材は、前記指の中節に配置されるのが好ましい。
[Application Example 3]
In the finger joint driving device according to the present invention, it is preferable that the first member is disposed at a proximal joint of the finger and the fourth member is disposed at a middle joint of the finger.
これにより、第1部材および第4部材の配置状態に応じて、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。 Thereby, according to the arrangement | positioning state of a 1st member and a 4th member, the finger joint to rotate can be rotated reliably.
[適用例4]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1部材は、前記指の中節に配置され、前記第4部材は、前記指の末節に配置されるのが好ましい。
[Application Example 4]
In the finger joint drive device of the present invention, it is preferable that the first member is disposed at a middle node of the finger and the fourth member is disposed at a terminal node of the finger.
これにより、第1部材および第4部材の配置状態に応じて、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。 Thereby, according to the arrangement | positioning state of a 1st member and a 4th member, the finger joint to rotate can be rotated reliably.
[適用例5]
本発明の指関節駆動装置では、前記第2部材および前記第4部材は、前記指関節の回動軸に平行な軸回りに回動可能であるのが好ましい。
これにより、回動させたい指関節を確実に回動させることができる。
[Application Example 5]
In the finger joint drive device of the present invention, it is preferable that the second member and the fourth member are rotatable around an axis parallel to the rotation axis of the finger joint.
Thereby, the finger joint to be rotated can be reliably rotated.
[適用例6]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1駆動部は、前記第2部材を回動するのが好ましい。
これにより、指関節の回動を確実に行なうことができる。
[Application Example 6]
In the finger joint drive device according to the present invention, it is preferable that the first drive unit rotates the second member.
Thereby, a finger joint can be reliably rotated.
[適用例7]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1駆動部は、前記第4部材を回動するのが好ましい。
これにより、指関節の回動を確実に行なうことができる。
[Application Example 7]
In the finger joint drive device of the present invention, it is preferable that the first drive unit rotates the fourth member.
Thereby, a finger joint can be reliably rotated.
[適用例8]
本発明の指関節駆動装置では、前記第1駆動部は、圧電素子を有するのが好ましい。
[Application Example 8]
In the finger joint driving device of the present invention, it is preferable that the first driving unit has a piezoelectric element.
これにより、第1駆動部の構成をピエゾ素子を用いるという簡単な構成とすることができ、よって、指関節駆動装置の小型化や薄型化に寄与する。 Thereby, the configuration of the first drive unit can be a simple configuration using a piezo element, which contributes to miniaturization and thinning of the finger joint drive device.
[適用例9]
本発明の指関節駆動装置では、前記第4部材に回動可能に設けられた第5部材と、
前記第4部材に対して接近および離間可能に前記第5部材に設けられた第6部材と、
前記第6部材に回動可能に設けられた第7部材と、を備えるのが好ましい。
これにより、2つの指関節をそれぞれ回動させることができる。
[Application Example 9]
In the finger joint drive device of the present invention, a fifth member rotatably provided on the fourth member;
A sixth member provided on the fifth member so as to be capable of approaching and separating from the fourth member;
And a seventh member rotatably provided on the sixth member.
Thereby, each of the two finger joints can be rotated.
[適用例10]
本発明の指関節駆動装置では、前記第5部材の回動、前記第7部材の前記第4部材に対する接近および離間および前記第7部材の回動のうちの少なくとも1つを駆動する第2駆動部を備えるのが好ましい。
[Application Example 10]
In the finger joint drive device of the present invention, the second drive that drives at least one of the rotation of the fifth member, the approach and separation of the seventh member from the fourth member, and the rotation of the seventh member. It is preferable to provide a part.
これにより、2つの指関節をそれぞれ独立してまたは同期して確実に回動させることができる。 Thereby, two finger joints can be reliably rotated independently or in synchronization.
以下、本発明の指関節駆動装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a finger joint drive device of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の指関節駆動装置(第1実施形態)の使用状態を示す斜視図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図2に示す状態から指を曲げた状態を示す断面図である。図4は、図1に示す指関節駆動装置が備える駆動部の平面図である。図5は、駆動部の動作原理を示す説明図である。なお、以下では、説明の都合上、図1中の左斜め下側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言い、図2、図3中(図6についても同様)の左側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言う。また、図4中の紙面手前側を「表側」、その反対側を「裏側」と言う。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a usage state of the finger joint drive device (first embodiment) of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a finger is bent from the state shown in FIG. FIG. 4 is a plan view of a driving unit provided in the finger joint driving device shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation principle of the drive unit. In the following, for convenience of explanation, the lower left side in FIG. 1 is referred to as the “fingertip side” and the opposite side is referred to as the “wrist side”, and the left side in FIGS. 2 and 3 (the same applies to FIG. 6). Is called the “fingertip side” and the opposite side is called the “wrist side”. Further, the front side in FIG. 4 is referred to as “front side”, and the opposite side is referred to as “back side”.
図1に示す指関節駆動装置1は、例えば事故や病気などによって指の曲げ伸ばしに支障が生じた人や、握力が低下した人、高齢のために力が弱くなった老人等の手100、すなわち、本実施形態では人差し指101に装着される。そして、その装着状態で人差し指101の指関節を屈伸させる、すなわち、回動させる補助に用いられる装置である。この指関節駆動装置1は、第1ベース部(第1部材)2と、第1リンク部(第2部材)3と、第2リンク部(第3部材)4と、第2ベース部(第4部材)5とを備え、これらの部材同士が手首側から指先側に向かって順に連結されている。以下、各部の構成について説明する。
The finger joint driving device 1 shown in FIG. 1 includes a
図1〜図3に示すように、第1ベース部2は、装着状態で人差し指101の基節102の手の甲105側、すなわち、図中の上側に配置される。
As shown in FIGS. 1-3, the
第1ベース部2は、板状をなす部材である。また、第1ベース部2の基節102に当接する面21は、基節102の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置1の使用者(装着者)にとって、第1ベース部2が違和感なく基節102上に配される。また、第1ベース部2が基節102に対して安定して配されることとなる。
The
また、第1ベース部2は、装着バンド20Aを介して、人差し指101の基節102に装着される。装着バンド20Aは、長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部201がそれぞれ第1ベース部2の各側面に固定されている。この装着バンド20Aは、人差し指101の基節102の手の平106側、すなわち、図1〜図3中の紙面裏側に回り込んで、第1ベース部2を基節102に密着させることができる。これにより、第1ベース部2が基節102から離脱するのを防止することができる。
The
図1(図2、図3も同様)に示すように、第2ベース部5は、装着状態で第1ベース部2よりも指先側、すなわち、人差し指101の中節103の手の甲105側に配置される。これにより、後述するように人差し指101の基節102と中節103との間の近位指節間関節(第2関節)107を指関節駆動装置1で屈伸させることができる(図2、図3参照)。
As shown in FIG. 1 (the same applies to FIGS. 2 and 3), the
第2ベース部5は、板状をなす部材である。また、第2ベース部5の中節103に当接する面51は、中節103の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置1の使用者にとって、第2ベース部5が違和感なく中節103上に配される。また、第2ベース部5が中節103に対して安定して配されることとなる。
The
また、第2ベース部5は、装着バンド20Bを介して、人差し指101の中節103に装着される。装着バンド20Bは、装着バンド20Aと同様に長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部201がそれぞれ第2ベース部5の各側面に固定されている。この装着バンド20Bは、人差し指101の中節103の手の平106側に回り込んで、第2ベース部5を中節103に密着させることができる。これにより、第2ベース部5が中節103から離脱するのを防止することができる。
The
図1に示すように、第1リンク部3は、第1ベース部2の指先側に設けられている。この第1リンク部3は、平面視で矩形をなす底板31と、底板31の4つの角部からそれぞれ突出した突起32とを有している。そして、第1ベース部2側の2つの突起32の間で第1ベース部2の突出部22を挟み込んでいる。
As shown in FIG. 1, the
また、第1ベース部2側の2つの突起32と第1ベース部2の突出部22との間は、回動支持部11を介して連結されている。回動支持部11は、手の甲105側の各突起32および第1ベース部2のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。
Further, the two
また、近位指節間関節107が屈伸により回動するときの回動軸O107を想定したとき、回動支持部11の回動軸O11は、回動軸O107に平行となっている。このような構成の回動支持部11により、第1リンク部3は、第1ベース部2に対して回動軸O11回りに回動することができる。
Further, assuming a rotation axis O 107 when the proximal interphalangeal joint 107 is rotated by bending and stretching, the
また、装着状態で親指側に位置する2つの突起32の間と、装着状態で中指側に位置する2つの突起32の間との間には、それぞれ、レール部53が架設されている。
A
第2リンク部4は、第1リンク部3の指先側に設けられている。第2リンク部4は、第2ベース部5に対して摺動する部材である。また、第2リンク部4は、直線状の長尺部41と、長尺部41の第1ベース部2側の端部から突出した一対の突出部42とを有し、外形形状が略T字状をなす板片で構成されている。各突出部42は、長尺部41の長手方向と交わる方向で、かつ、互いに反対側に向って突出している。
The second link part 4 is provided on the fingertip side of the
また、各突出部42は、それぞれ、中空部421を有し、各中空部421を第2ベース部5の一対のレール部53がそれぞれ挿通している。
Each
突出部42がレール部53に案内されつつ摺動することにより、第2リンク部4は、第1ベース部2に対して相対的に接近および離間することができる。図2は、第2リンク部4が第1ベース部2に対して接近した状態を示し、図3は、第2リンク部4が第1ベース部2に対して離間した状態を示している。
The second link portion 4 can be moved closer to and away from the
なお、レール部53の全長は、突出部42の全長よりも十分に長く、例えば突出部42の全長の1.5〜3倍であるのが好ましく、1.7〜2.3倍であるのがより好ましい。
In addition, the full length of the
長尺部41の先端部は、第2ベース部5の一対の凸部52の間で挟み込まれている。そして、長尺部41の先端部と各凸部52との間は、回動支持部12を介して連結されている。回動支持部12は、長尺部41の先端部および各凸部52のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、回動支持部12の回動軸O12は、回動軸O107に平行となっている。このような構成の回動支持部12により、第2ベース部5は、第1リンク部3と同様に、回動軸O107に平行な回動軸O12回りに回動することができる。回動軸O11および回動軸O12がそれぞれ回動軸O107と平行であるとことにより、指関節駆動装置1で近位指節間関節107を容易に、すなわち、近位指節間関節107に無理な力が掛かるのを防止しつつ、屈伸させることができる。
The distal end portion of the
第1ベース部2、第1リンク部3、第2リンク部4、第2ベース部5の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン等のような各種樹脂材料や、アルミニウム等のような各種金属材料を用いることができる。また、装着バンド20A、20Bの構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコーンゴム等のような各種ゴム材料を用いることができる。
The constituent materials of the
また、図1に示すように、指関節駆動装置1は、駆動部(第1駆動部)6Aと、制御部10とをさらに備えている。
As shown in FIG. 1, the finger joint drive device 1 further includes a drive unit (first drive unit) 6 </ b> A and a
駆動部6Aは、第1リンク部3が回動支持部11を介して回動する回動駆動を担う機構部である。
The drive unit 6 </ b> A is a mechanism unit responsible for rotational driving in which the
図4に示すように、駆動部6Aは、回動支持部11の前記軸に同心的に連結された第1ローター61と、第1ローター61を回転させる第2ローター62と、第2ローター62を回転させる第3ローター63と、第3ローター63を回転させる圧電モーター64と有している。
As shown in FIG. 4, the drive unit 6 </ b> A includes a
第1ローター61は、円板状をなし、その外縁部に歯611を有する歯車である。
第2ローター62は、小歯車621と大歯車622とを有している。小歯車621は、第1ローター61の歯611と噛み合う歯621aを有している。大歯車622は、その基礎円直径が小歯車621の基礎円直径よりも大きい歯車である。この大歯車622は、小歯車621と同心的に配置され、小歯車621の裏側に連結されて(固定されて)いる。
The
The
第3ローター63は、小歯車631と大円板部632とを有している。小歯車631は、大歯車622の歯622aと噛み合う歯631aを有している。大円板部632は、円板状をなし、その直径が小歯車631の基礎円直径よりも大きいものである。この大円板部632は、小歯車631と同心的に配置され、小歯車631の表側に連結されている。
The
図4に示すように、圧電モーター64は、圧電効果を発揮する圧電材料を含み、板状に形成された2枚の圧電素子(ピエゾ素子)65と、これらの間に挟んで貼り合わされ、金属平板で構成されたシム板66とを有する積層体である。以下では、圧電モーター64の長手方向を「x方向」、x方向と直交する圧電モーター64の幅方向を「y方向」、x方向およびy方向と直交する圧電モーター64の厚さ方向を「z方向」と言う。
As shown in FIG. 4, the
各圧電素子65には、それぞれ、圧電素子65に電圧を印加するための4つの電極651が設けられている。これらの電極651は、圧電素子65上に2行2列の行列状に配置されており、電力供給源としてのボタン電池等のバッテリー(図示せず)に電気的に接続されている。
Each
また、金属製のシム板66は、各圧電素子65を補強するだけでなく、各圧電素子65に電圧を印加するための共通電極としての役割を有しており、グランドに接地されている。
The metal shim plate 66 not only reinforces each
圧電モーター64のx方向の端部には、凸部67が設けられている。凸部67は、シム板66と一体的に形成されている。
A
圧電モーター64のy方向に向いた両側面には、圧電モーター64を凸部67が設けられた側に向けて付勢した状態で支持するための4つの支持部68が設けられている。これらの支持部68は、シム板66と一体的に形成され、長方形状をなすシム板66の4隅に配置されている。なお、x方向に隣り合う支持部68同士は、連結板69を介して連結されているのが好ましい。
このような構成の圧電モーター64の動作原理について、図5を参照しつつ説明する。
On both side surfaces of the
The operation principle of the
圧電モーター64は、各圧電モーター64の電極651に一定周期で電圧を印加したときに、圧電モーター64の凸部67が楕円運動することによって動作する。圧電モーター64の凸部67が楕円運動するのは次の理由による。なお、各圧電素子65に設けられた電極651は、配置箇所が異なること以外は、同じものあるため、表側の圧電素子65の電極651について代表的に説明する。
The
まず、周知のように圧電材料を含む圧電素子65は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従って、図5(a)に示すように、4つの電極651の全てに正電圧を印加した後、印加電圧を解除することを特定の周波数で繰り返すと、圧電モーター64(圧電素子65)は、x方向)に伸縮する一種の共振現象を発生させることができる。なお、圧電モーター64がx方向に伸縮を繰り返す動作を「伸縮振動」と言い、圧電モーター64が伸縮する方向(図中の±x方向)を「伸縮方向」と言う。
First, as is well known, the
また、図5(b)あるいは図5(c)に示すように、互いに対角線の位置にある2つの電極651を組(電極651aおよび電極651dの組、あるいは電極651bおよび電極651cの組)として、特定の周波数の電圧を印加すると、圧電モーター64(圧電素子65)は、x方向の先端部(凸部67が設けられた部分)が、図面上で上下方向(y方向に首を振るような一種の共振現象を発生させることができる。例えば、図5(b)に示したように、電極651aおよび電極651dの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター64は、x方向の先端部が下方向に移動する動作を繰り返す。また、図5(c)に示したように、電極651bおよび電極651cの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター64は、x方向の先端部が上方向に移動する動作を繰り返す。このような圧電モーター64の動作を「屈曲振動」と言う。以下では、圧電モーター64が屈曲振動する方向(図中の±y方向)を「屈曲方向」と言う。
Further, as shown in FIG. 5B or FIG. 5C, two
そして、圧電素子65の物性や、圧電素子65の寸法(全長、幅、厚さ)を適切に選んでやれば、「屈曲振動」で共振させることによって同時に「伸縮振動」の共振も誘起することができる。その結果、図5(b)に示す態様で電極651aおよび電極651dの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター64の先端部(凸部67が設けられた部分)が図面上で時計回りに楕円を描くような動作(楕円運動)を行う。また、図5(c)に示す態様で電極651bおよび電極651cの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター64の先端部が図面上で反時計回りの楕円運動を行う。裏側の圧電素子65についても、表側の圧電素子65と全く同様なことが成り立つ。
If the physical properties of the
圧電モーター64は、このような楕円運動を利用して被駆動体である第1リンク部3を駆動する。
The
すなわち、圧電モーター64の凸部67を第3ローター63の大円板部632の外縁部632aに押しつけた状態で楕円運動を発生させる。これにより、凸部67は、圧電モーター64が伸張する際には被駆動体に押し付けられた状態で左から右に向かって(あるいは右から左に向かって)移動し、圧電モーター64が収縮する際には被駆動体から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、第3ローター63は、凸部67から受ける摩擦力によって一方向に回転する。そして、この回転力は、第3ローター63の小歯車631、第2ローターの大歯車622、小歯車621、第1ローター61を順に介して伝達される。これにより、回動支持部11を介して、第2ベース部5を回転駆動させることができる。
That is, elliptical motion is generated in a state where the
このように指関節駆動装置1では、圧電素子65を用いるという簡単な構成で第1リンク部3の回動駆動を確実に行なうことができる。また、圧電素子65を用いる構成は、指関節駆動装置1の小型化や薄型化にも寄与する。
As described above, in the finger joint driving device 1, the
また、圧電モーター64は、人差し指101の近位指節間関節107が伸長すればするほど高分解能とさせることができるので好ましい。
The
なお、駆動部6Aは、本実施形態では第1リンク部3の回動駆動を担うものであるが、これに限定されず、第2ベース部5の回動駆動を担うものであってもよい。この場合も、前記と同様に、第2ベース部5の回動駆動を確実に行なうことができたり、指関節駆動装置1の小型化や薄型化にも寄与する。
In addition, in this embodiment, although the
制御部10は、予め記憶されているプログラムに基づいて駆動部6Aの作動を制御するものである。この制御部10は、駆動部6Aに電力を供給するボタン電池等のバッテリー(図示せず)とともに、例えば第2リンク部4に内蔵されている。なお、制御部10の構成としては、特に限定されず、例えば、マイクロプロセッサーとメモリーとを有する構成とすることができる。
The
次に、指関節駆動装置1の動作について説明する。
図2に示す状態では、指関節駆動装置1は、第1ベース部2が人差し指101の基節102に装着され、第2ベース部5が中節103に装着されている。そして、この状態から駆動部6Aが前述したように作動すると、図3に示すように、第2リンク部4を図中の反時計回りに回動させることができる。これにより、人差し指101の中節103は、第2ベース部5ごと図3中の右斜め下方に向かって押圧される。その結果、人差し指101の近位指節間関節107が屈曲する。
Next, the operation of the finger joint driving device 1 will be described.
In the state shown in FIG. 2, in the finger joint driving device 1, the
また、図3に示す状態から第1リンク部3を前記と反対に回動させると、図2に示すように、人差し指101の中節103は、図中の左斜め上方に向かって引張られる。その結果、人差し指101の近位指節間関節107が伸長する。
Further, when the
また、近位指節間関節107が屈曲(または伸長)すると、第2ベース部5が第1ベース部2に対して離間(または接近)することとなるが、前述したように第1リンク部3と第2リンク部4とが相対的に移動可能であるため、第2ベース部5の第1ベース部2に対する離間(または接近)が迅速かつ円滑に行なわれる。これにより、近位指節間関節107を容易に折り曲げることができ、人差し指101への負担が軽減される。
Further, when the proximal interphalangeal joint 107 is bent (or extended), the
また、指関節駆動装置1の使用者は、当該指関節駆動装置1の補助を受けない人差し指101の遠位指節間関節109や親指、中指、薬指、小指を、人差し指101の近位指節間関節107と独立して屈伸させることができる。
In addition, the user of the finger joint driving device 1 can connect the distal interphalangeal joint 109 of the
また、指関節駆動装置1は、例えば手の甲105上を摺動する部材が摺動することにより指関節を屈伸させるよう構成された場合(例えば特開2002−345861号公報参照)と比較して、装置全体の厚さを抑えることができる。これにより、指関節駆動装置1を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる。 In addition, the finger joint driving device 1 is configured to bend and extend the finger joint by sliding a member that slides on the back 105 of the hand (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-345861). The thickness of the entire apparatus can be suppressed. Thereby, when the finger joint drive device 1 is worn on the hand and used, it is possible to reduce the restriction on the operation of the user's hand.
また、人差し指101の基節102と中節103との間で第1リンク部3と第2リンク部4とが相対的に移動可能であるため、人差し指101の長さによらず指関節駆動装置1を装着することができ、汎用性が高い。
In addition, since the
なお、装着状態の指関節駆動装置1は、本実施形態では第1ベース部2が人差し指101の基節102に配置され、第2ベース部5が中節103に配置されているが、このような配置に限定されない。例えば、装着状態で、第1ベース部2が手の甲105に配置され、第2ベース部5が人差し指101の基節102に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置1で中手指節関節(第3関節)108を屈伸させることができる。その他、装着状態で、第1ベース部2が人差し指101の中節103に配置され、第2ベース部5が末節104に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置1で遠位指節間関節(第1関節)109を屈伸させることができる。
Note that, in the present embodiment, the finger joint driving device 1 in the mounted state has the
このように屈伸動作させたい指関節を優先的に補助することができ、よって、使用状態に応じて、様々な補助動作を柔軟に実行することが可能となる。 Thus, the finger joint that is desired to bend and extend can be preferentially assisted, and accordingly, various auxiliary operations can be flexibly executed according to the use state.
また、指関節駆動装置1の手100に対する装着箇所は、本実施形態では人差し指101であるが、これに限定されず、例えば、親指、中指、薬指、小指であってもよい。
Moreover, although the attachment location with respect to the
<第2実施形態>
図6は、本発明の指関節駆動装置(第2実施形態)の使用状態を示す断面図である。
Second Embodiment
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a usage state of the finger joint drive device (second embodiment) of the present invention.
以下、この図を参照して本発明の指関節駆動装置の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the second embodiment of the finger joint drive device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、近位指節間関節の他に遠位指節間関節も屈伸させるよう構成されていること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment, except that the distal interphalangeal joint is bent and stretched in addition to the proximal interphalangeal joint.
図6に示すように、指関節駆動装置1は、第1ベース部2〜第2ベース部5の他に、さらに、第3リンク部(第5部材)7と、第4リンク部(第6部材)8と、第3ベース部(第7部材)9とを備え、これらの部材同士が手首側から指先側に向かって順に連結されている。
As shown in FIG. 6, in addition to the
第3ベース部9は、装着状態で第2ベース部5(第3リンク部7)よりも指先側、すなわち、人差し指101の末節104の手の甲105側に配置される。これにより、後述するように人差し指101の中節103と末節104の間の遠位指節間関節109を指関節駆動装置1で屈伸させることができる。
The third base portion 9 is arranged on the fingertip side with respect to the second base portion 5 (the third link portion 7) in the mounted state, that is, on the back 105 side of the
第3ベース部9は、第2ベース部5と同様に、第2ベース部5は、板状をなす部材である。また、第3ベース部9の末節104に当接する面91は、末節104の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置1の使用者にとって、第3ベース部9が違和感なく末節104上に配される。また、第3ベース部9が末節104に対して安定して配されることとなる。
The third base portion 9 is a plate-like member in the same manner as the
また、第3ベース部9は、装着バンド20Cを介して、人差し指101の末節104に装着される。装着バンド20Cは、装着バンド20Aと同様に長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部がそれぞれ第3ベース部9の各側面に固定されている。この装着バンド20Cは、人差し指101の末節104の手の平106側に回り込んで、第3ベース部9を末節104に密着させることができる。これにより、第3ベース部9が末節104から離脱するのを防止することができる。
The third base portion 9 is attached to the
第3リンク部7は、第2ベース部5の指先側に設けられている。第3リンク部7は、その全長が第1リンク部3と同じ部材である。この第3リンク部7は、平面視で矩形をなす底板71と、底板71の4つの角部からそれぞれ突出した突起72とを有している。そして、第2ベース部5側の2つの突起72の間で第2ベース部5の指先側の端部の突出部54を挟み込んでいる。
The third link portion 7 is provided on the fingertip side of the
また、第2ベース部5側の2つの突起72と第2ベース部5の突出部54との間は、回動支持部13を介して連結されている。回動支持部13は、手の甲105側の各突起32および第1ベース部2のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。
Further, the two
また、遠位指節間関節109が屈伸により回動するときの回動軸O109を想定したとき、回動支持部13の回動軸O13は、回動軸O109に平行となっている。このような構成の回動支持部13により、第2ベース部5は、第4リンク部8に対して回動軸O13回りに回動することができる。
Further, when assuming a rotation axis O 109 when the distal interphalangeal joint 109 rotates by bending and stretching, the
また、装着状態で親指側に位置する2つの突起72の間と、装着状態で中指側に位置する2つの突起72の間との間には、それぞれ、レール部73が架設されている。
A rail portion 73 is installed between the two
第4リンク部8は、第3リンク部7の指先側に設けられている。第4リンク部8は、第3ベース部9に対して摺動する部材である。また、第4リンク部8は、直線状の長尺部81と、長尺部81の第2ベース部5側の端部から突出した一対の突出部82とを有し、外形形状が略T字状をなす板片で構成されている。各突出部82は、長尺部81の長手方向と交わる方向で、かつ、互いに反対側に向って突出している。
The
また、各突出部82は、それぞれ、中空部821を有し、各中空部821を第3リンク部7の一対のレール部73がそれぞれ挿通している。
Each
突出部82がレール部73に案内されつつ摺動することにより、第2リンク部4は、第1ベース部2に対して相対的に接近および離間することができる。図2は、第2リンク部4が第1ベース部2に対して接近した状態を示し、図3は、第2リンク部4が第1ベース部2に対して離間した状態を示している。
By sliding the
なお、レール部73の全長は、突出部82の全長よりも十分に長く、例えば突出部82の全長の1.5〜3倍であるのが好ましく、1.5〜2倍であるのがより好ましい。
In addition, the full length of the rail part 73 is sufficiently longer than the full length of the
長尺部81の先端部は、第3ベース部9の一対の凸部92の間で挟み込まれている。そして、長尺部81の先端部と各凸部92との間は、回動支持部14を介して連結されている。回動支持部14は、長尺部81の先端部および各凸部92のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、回動支持部14の回動軸O14は、回動軸O109に平行となっている。このような構成の回動支持部14により、第3ベース部9は、第3リンク部7と同様に、回動軸O109に平行な回動軸O14回りに回動することができる。回動軸O13および回動軸O14がそれぞれ回動軸O109と平行であるとことにより、指関節駆動装置1で遠位指節間関節109を容易に、すなわち、遠位指節間関節109に無理な力が掛かるのを防止しつつ、屈伸させることができる。
The distal end portion of the
第3リンク部7、第4リンク部8、第3ベース部9の構成材料としては、特に限定されず、例えば、第1ベース部2の構成材料と同じものを用いることができる。また、装着バンド20Cの構成材料としては、特に限定されず、例えば、装着バンド20Aの構成材料と同じものを用いることができる。
It does not specifically limit as a constituent material of the 3rd link part 7, the
また、図6に示すように、指関節駆動装置1は、駆動部(第2駆動部)6Bをさらに備えている。 Moreover, as shown in FIG. 6, the finger joint drive device 1 further includes a drive unit (second drive unit) 6B.
駆動部6Bは、第3ベース部9が回動支持部14を介して回動する回動駆動を担う機構部である。そして、駆動部6Aと、この駆動部6Bとにより、人差し指101の近位指節間関節107と遠位指節間関節109をそれぞれ独立してまたは同期して確実に回動させることができる。これにより、使用者にとって補助される関節箇所が増え、よって、手の動作が楽になる。
The drive unit 6 </ b> B is a mechanism unit responsible for rotational driving in which the third base unit 9 rotates through the
なお、駆動部6Bは、駆動部6Aと同様の構成、すなわち、第1ローター61と、第2ローター62と、第3ローター63と、第3ローター63を回転させる圧電モーター64と有するものとすることできる。これにより、駆動部6Aおよび駆動部6Bの各構成部品に共通のものを使用することができ、よって、指関節駆動装置1の製造コストを抑えることができる。
The
また、駆動部6Bは、本実施形態では第3ベース部9の回動駆動を担うものであるが、これに限定されず、第3リンク部7の回動駆動を担うものであってもよい。
Moreover, although the
以上、本発明の指関節駆動装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、指関節駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 As described above, the illustrated embodiment of the finger joint drive device of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and each part constituting the finger joint drive device may be any device that can exhibit the same function. It can be replaced with the configuration of Moreover, arbitrary components may be added.
また、本発明の指関節駆動装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 Moreover, the finger joint drive device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、第1駆動部は、前記各実施形態では第2部材(第1リンク部)の回動や第4部材(第2ベース部)の回動を担うことができるものあるが、その他、第3部材(第2リンク部)の第1部材(第1ベース部)に対する接近および離間駆動を担うこともできる。 In addition, in each of the above-described embodiments, the first drive unit can be responsible for the rotation of the second member (first link unit) and the rotation of the fourth member (second base unit). The three members (second link portions) can also be driven to approach and separate from the first member (first base portion).
また、第2駆動部は、前記第2実施形態では第5部材(第3リンク部)の回動、第7部材(第3ベース部)の回動を担うことができるものあるが、その他、第6部材(第4ベース)の第4部材(第2ベース部)に対する接近および離間駆動を担うこともできる。 Further, in the second embodiment, the second drive unit can perform rotation of the fifth member (third link unit) and rotation of the seventh member (third base unit). The sixth member (fourth base) can also be driven to approach and separate from the fourth member (second base portion).
1……指関節駆動装置
2……第1ベース部(第1部材)
21……面
22……突出部
3……第1リンク部(第2部材)
31……底板
32……突起
4……第2リンク部(第3部材)
41……長尺部
42……突出部
421……中空部
5……第2ベース部(第4部材)
51……面
52……凸部
53……レール部
6A……駆動部(第1駆動部)
6B……駆動部(第2駆動部)
61……第1ローター
611……歯
62……第2ローター
621……小歯車
621a……歯
622……大歯車
622a……歯
63……第3ローター
631……小歯車
631a……歯
632……大円板部
632a……外縁部
64……圧電モーター
65……圧電素子
651、651a、651b、651c、651d……電極
66……シム板
67……凸部
68……支持部
69……連結板
7……第3リンク部(第5部材)
71……底板
72……突起
73……レール部
8……第4リンク部(第6部材)
81……長尺部
82……突出部
821……中空部
9……第3ベース部(第7部材)
91……面
92……凸部
10……制御部
11、12、13、14……回動支持部
20A、20B、20C……装着バンド
201……端部
100……手
101……人差し指
102……基節
103……中節
104……末節
105……手の甲
106……手の平
107……近位指節間関節(第2関節)
108……中手指節関節(第3関節)
109……遠位指節間関節(第1関節)
O11、O12、O13、O14、O107……回動軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Finger
21 ……
31 ……
41 ……
51 ……
6B: Drive unit (second drive unit)
61 ……
71 ……
81 ……
91 ……
108 …… Metacarpophalangeal joint (third joint)
109 …… Distal interphalangeal joint (first joint)
O 11 , O 12 , O 13 , O 14 , O 107 ...... Rotating shaft
Claims (10)
前記手に装着される第1部材と、
前記第1部材と第1回動支持部を介して回動可能に連結された第2部材と、
前記第2部材に設けられ、前記第2部材に対して摺動することにより、前記第1部材に対して接近および離間可能な第3部材と、
前記第1部材よりも指先側に装着され、前記第3部材と第2回動支持部を介して回動可能に連結された第4部材と、
前記第2部材の回動、前記第3部材の前記第1部材に対する接近および離間、前記第4部材の回動のうちの少なくとも1つを駆動する第1駆動部と、を備えることを特徴とする指関節駆動装置。 A finger joint drive device that is attached to a hand and rotates a finger joint,
A first member attached to the hand;
A second member rotatably connected via the first member and a first rotation support ;
A third member provided on the second member and capable of approaching and separating from the first member by sliding relative to the second member ;
A fourth member that is mounted closer to the fingertip side than the first member, and is rotatably connected to the third member via a second rotation support portion ;
A first drive unit that drives at least one of rotation of the second member, approach and separation of the third member with respect to the first member, and rotation of the fourth member; Finger joint drive device.
前記第5部材に設けられ、前記第5部材に対して摺動することにより、前記第4部材に対して接近および離間可能な第6部材と、
前記第6部材と第4回動支持部を介して回動可能に連結された第7部材と、を備える請求項1ないし8のいずれか1項に記載の指関節駆動装置。 A fifth member rotatably connected via the fourth member and a third rotation support ;
A sixth member provided on the fifth member and capable of approaching and separating from the fourth member by sliding relative to the fifth member ;
The finger joint drive device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a sixth member and a seventh member rotatably connected via a fourth rotation support portion .
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