JP6393439B1 - 多関節型義指 - Google Patents

Abstract

【課題】義指において重量物を取り扱うために、義指の関節機構としてリンク機構を採用し、一定の角度以上に関節を屈曲させ、一定の範囲に荷重をかけたときに、関節の屈曲が維持される多関節型義指を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の多関節型義指は、第１リンクないし第４リンクからなる四節の閉リンクを基本構造とし、閉リンクは複数あって、閉リンクが第１リンクの側の隣接閉リンクと接続するときは、第１リンクは、隣接閉リンクの第４リンクと、隣接する閉リンクの第１リンクの中央部に設けられた節で揺動可能に接続され、第２リンクは、隣接閉リンクの第２リンクと、第１リンクと接続する節から延伸した端部の節で揺動可能に接続され、閉リンクが近位で終端となるときは、終端閉リンクは第２リンクおよび第４リンクのみからなる、繰り返し構造および終端構造を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

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

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

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

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

特表２００７−５０２６５０号公報 特開２０１５−１４６９９８号公報

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

そこで、本発明は、義指において重量物を取り扱うために、義指の関節機構としてリンク機構を採用し、一定の角度以上に関節を屈曲させ、一定の範囲に荷重をかけたときに、関節の屈曲が維持される多関節型義指を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、本発明の多関節型義指は、第１リンクと、前記第１リンクの両端の節でそれぞれ揺動可能に接続される第２リンクおよび第３リンクと、前記第２リンクおよび前記第３リンクの他の節で揺動可能に接続され、前記第１リンクに対向する第４リンクからなる閉リンクを備え、前記閉リンクは複数あって、前記閉リンクが前記第１リンクの側の隣接閉リンクと接続するときは、前記第１リンクは、前記隣接閉リンクの第４リンクと、前記第１リンクの中央部に設けられた節で揺動可能に接続され、前記第２リンクは、前記隣接閉リンクの第２リンクと、前記第１リンクと接続する節から延伸した端部の節で揺動可能に接続され、前記閉リンクが近位で終端となるときは、終端閉リンクは第２リンクおよび第４リンクのみからなる、繰り返し構造および終端構造を備えることを特徴とする。

本発明の多関節型義指は、請求項１の構成によって、中手骨、基節骨または中節骨の中途から欠失した第１指ないし第５指のための装飾用の義指の中子となることができ、義手における指部分としても使用可能である。また、本発明の多関節型義指は、リンク構造による梃子の原理によって屈曲状態を維持することが可能であるため、手提げ部分を有する袋や鞄を持つといった把持動作が容易となる。さらに、本発明の多関節型義指の各部品は、能動的な義指と比較して総じて肉厚に形成できるため、本発明の多関節型義指は、能動的な義指よりも耐久性に優れる。

本発明の３関節型の多関節型義指の伸展状態を表す斜視図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の伸展状態を表し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の分解斜視図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の第１屈曲状態を表す右側面図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の第２屈曲状態を表す右側面図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の第３屈曲状態を表す右側面図である。 本発明の３関節型の多関節型義指の第３屈曲状態の斜視図である。 本発明の２関節型の多関節型義指の伸展状態を表し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。 本発明の２関節型の多関節型義指の分解斜視図である。 本発明の２関節型の多関節型義指の屈曲状態を表す右側面図である。 本発明の多関節型義指の使用状態を示す参考図である。 本発明の多関節型義指の使用状態を示す参考図である。

以下、図面を参照しながら、本発明について実施するための形態を説明する。

図１は本発明の多関節型義指１の伸展状態を表す正面右側から見た斜視図である。以下、掌側を正面として説明する。また、図２は、本発明の多関節型義指１の伸展状態を表し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。（ａ）は左側が掌側であり、上方が指先、下方が指根に相当する。また、（ｂ）は、背側から見た指の正面視に相当する。図１および図２の多関節型義指１は、３箇所の閉リンクが指の関節機能を担当し、中手骨の中途から欠失した第２、第３、第４、または第５指に用いることができる。本発明の多関節型義指１に用いるリンクは、第１リンクと、第１リンクの両端の節でそれぞれ揺動可能に接続される第２リンクおよび第３リンクと、第２リンクおよび第３リンクの他の節で揺動可能に接続され、第１リンクに対向する第４リンクを有する四節の閉リンクを基本とする。本発明の多関節型義指１は、当該閉リンク全体を揺動可能とし、かつ荷重に耐えて屈曲状態を維持するために、閉リンクにさらなる節を付加して繰り返し構造とする多節リンクである。

多関節型義指１の最も指先側に近い第１閉リンク１００は、遠位指節間関節の機能を担当する。第１中央リンク１１０、第１掌側リンク１２０、第１背側リンク１３０および指先リンク１４０が、四節の閉リンクを構成し、それぞれ、第１リンク、第２リンク、第３リンクおよび第４リンクに相当する。第１掌側リンク１２０および第１背側リンク１３０は、互いに対向し、第１中央リンク１１０の両端の節１０１および節１０２でそれぞれ揺動可能に接続される。また、指先リンク１４０は、第１掌側リンク１２０の節１０３および第１背側リンク１３０の節１０４で揺動可能に接続され、第１中央リンク１１０に対向する。

第１閉リンク１００と指根側に隣接する第２閉リンク２００は、近位指節間関節の機能を担当する。第２中央リンク２１０、第２掌側リンク２２０、第２背側リンク２３０ならびに第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０が、四節の閉リンクを構成する。第２中央リンク２１０、第２掌側リンク２２０および第２背側リンク２３０は、それぞれ、第１リンク、第２リンク、第３リンクに相当し、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０は、一対の並行リンクとして、第４リンクに相当する。第２掌側リンク２２０および第２背側リンク２３０は、互いに対向し、第２中央リンク２１０の両端の節２０１および節２０２でそれぞれ揺動可能に接続される。また、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０は、第２掌側リンク２２０の節２０３および第２背側リンク２３０の節２０４で揺動可能に接続され、第２中央リンク２１０に対向する。

第２閉リンク２００からさらに指根側に隣接する第３閉リンク３００は、第２、第３、第４、または第５指の中手指節間関節の機能を担当する。第３中央リンク３１０、第３掌側リンク３２０、第３背側リンク３３０ならびに第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０が、四節の閉リンクを構成する。第３中央リンク３１０、第３掌側リンク３２０および第３背側リンク３３０は、それぞれ、第１リンク、第２リンク、第３リンクに相当し、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０は、一対の並行リンクとして、第４リンクに相当する。第３掌側リンク３２０および第３背側リンク３３０は、互いに対向し、第３中央リンク３１０の両端の節３０１および節３０２でそれぞれ揺動可能に接続される。また、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０は、第３掌側リンク３２０の節３０３および第３背側リンク３３０の節３０４で揺動可能に接続され、第３中央リンク３１０に対向する。

本発明の多関節型義指１は、閉リンクが複数あって、ある閉リンクと、その閉リンクに隣接する閉リンクが接続する繰り返し構造を有する。ある閉リンクの第１リンクの側の隣接閉リンクと接続するときは、第１リンクは、隣接閉リンクの第４リンクと、第１リンクの中央部に設けられた節で揺動可能に接続される。また、第２リンクは、隣接閉リンクの第２リンクと、第１リンクと接続する節から延伸した端部の節で揺動可能に接続される。

第１閉リンク１００と第２閉リンク２００の接続は、具体的には、第２閉リンク２００の第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０が、隣接する第１閉リンク１００の第１中央リンク１１０の中央の節で揺動可能に接続される。また、第２掌側リンク２２０が、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０と接続する節２０３から先に延伸して、隣接する第１閉リンク１００の節１０１から延伸する第１掌側リンク１２０の端部と揺動可能に接続される。

第２閉リンク２００と第３閉リンク３００の接続は、具体的には、第３閉リンク３００の第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０が、隣接する第２閉リンク２００の第２中央リンク２１０の中央の節で揺動可能に接続される。また、第３掌側リンク３２０が、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０と接続する節３０３から先に延伸して、隣接する第２閉リンク２００の節２０１から延伸する第２掌側リンク２２０の端部と揺動可能に接続される。

ある閉リンクが近位で終端となるときは、終端閉リンクは第２リンクおよび第４リンクのみからなる終端構造を備える。本発明の多関節型義指１は、第３閉リンク３００の指根側には、指根端部が配置される。指根端部は、指根リンク３６０および第４掌側リンク３７０からなる終端構造を備える。指根リンク３６０は、隣接する第３閉リンク３００の第３中央リンク３１０の中央の節で揺動可能に接続される。また、第４掌側リンク３７０は、指根リンク３６０および第３掌側リンク３２０の節で揺動可能に接続される。指根端部は、閉リンクから第１リンクおよび第３リンクならびに第１リンクおよび第３リンクに係る節が欠損した構成であり、多関節型義指１の繰り返し構造を終了させる。

また、第１閉リンク１００に関しては、第２リンクに相当する第１掌側リンク１２０は、指先リンク１４０と接続する節から先に延伸せず、指先リンク１４０は、隣接する他の閉リンクの第１リンクに相当するリンクとの間の節を有さない。第１閉リンク１００は、指先側に他の閉リンクと接続する節が欠損した構成であり、これによって、多関節型義指１の繰り返し構造を終了させる。

図３は、多関節型義指１の分解斜視図である。多関節型義指１は、図示の通り、１６のリンクと、１９の節を揺動可能に支持する軸４０１ないし軸４１９から構成されている。各リンクは、各軸を挿通するための貫通孔が形成される。

第１中央リンク１１０は、平面視においてＨ字状であり、側面視においてやや湾曲した形状である。第１中央リンク１１０は、第１掌側リンク１２０、第１背側リンク１３０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０と接続するための孔１１１、孔１１２、孔１１３、孔１１４および孔１１５を有する。孔１１５は、第１中央リンク１１０の桟部１１６を貫通する。

第１掌側リンク１２０は、正面視において略長方形であり、側面視においてやや湾曲した形状である。第１掌側リンク１２０は、第１中央リンク１１０、指先リンク１４０および第２掌側リンク２２０と接続するための孔１２１、孔１２２および孔１２３を有する。

第１背側リンク１３０は、正面視において略長方形の板状の形状である。第１背側リンク１３０は、第１中央リンク１１０および指先リンク１４０と接続するための孔１３１および孔１３２を有する。

指先リンク１４０は、指の末節骨に似せた形状である。指先リンク１４０は、第１掌側リンク１２０および第１背側リンク１３０と接続するための孔１４１、孔１４２、孔１４３および孔１４４を有する。

第２中央リンク２１０は、側面視において第１中央リンク１１０と同様にやや湾曲するが、平面視において十字状であり、第１中央リンク１１０とは異なる形状である。第２中央リンク２１０は、第２掌側リンク２２０、第２背側リンク２３０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０と接続するための孔２１１、孔２１２および孔２１３を有する。第２中央リンク２１０は、左突出部２１４および右突出部２１５が設けられ、孔２１３は、左突出部２１４および右突出部２１５を貫通する。

第２掌側リンク２２０は、側面視において第１掌側リンク１２０と同様にやや湾曲するが、正面視においてＨ字状であり、第１掌側リンク１２０とは異なる形状である。第２掌側リンク２２０は、第１掌側リンク１２０、第２中央リンク２１０、第３掌側リンク３２０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０と接続するための孔２２１、孔２２２、孔２２３、孔２２４、孔２２５、孔２２６および孔２２７を有する。孔２２７は、第２掌側リンク２２０の桟部２２８を貫通する。

第２背側リンク２３０は、正面視においてコの字状の形状である。第２背側リンク２３０は、第２中央リンク２１０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０と接続するための孔２３１、孔２３２および孔２３３を有する。孔２３３は、第２背側リンク２３０の桟部２３４を貫通する。

第１左接続リンク２４０は、側面視において略三角形の板状の形状である。第１左接続リンク２４０は、第１中央リンク１１０、第２掌側リンク２２０および第２背側リンク２３０と接続するための孔２４１、孔２４２および孔２４３を有する。第１左接続リンク２４０の並行リンクである第１右接続リンク２５０は、第１左接続リンク２４０と対称の形状であり、第１中央リンク１１０、第２掌側リンク２２０および第２背側リンク２３０と接続するための孔２５１、孔２５２および孔２５３を有する。

第３中央リンク３１０は、平面視においてＨ字状であり、側面視においてやや湾曲した形状であり、第１中央リンク１１０と同形である。第３中央リンク３１０は、第３掌側リンク３２０、第３背側リンク３３０および指根リンク３６０と接続するための孔３１１、孔３１２、孔３１３、孔３１４および孔３１５を有する。孔３１５は、第３中央リンク３１０の桟部３１６を貫通する。

第３掌側リンク３２０は、正面視において略長方形であり、側面視においてやや湾曲した形状であり、長辺は第１掌側リンク１２０より長い。第３掌側リンク３２０は、第３中央リンク３１０、第２掌側リンク２２０、第４掌側リンク３７０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０と接続するための孔３２１、孔３２２、孔３２３および孔３２４を有する。

第３背側リンク３３０は、正面視において略長方形の板状の形状であり、第１背側リンク１３０と同形である。第３背側リンク３３０は、第３中央リンク３１０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０と接続するための孔３３１および孔３３２を有する。

第２左接続リンク３４０は、側面視において略三角形の板状の形状である。第２左接続リンク３４０は、第２中央リンク２１０、第３掌側リンク３２０および第３背側リンク３３０と接続するための孔３４１、孔３４２および孔３４３を有する。第２左接続リンク３４０の内側には突出部３４４、突出部３４５および突出部３４６が設けられ、各孔は各突出部を貫通する。第２左接続リンク３４０の並行リンクである第２右接続リンク３５０は、第２左接続リンク３４０と対称の形状であり、第２中央リンク２１０、第３掌側リンク３２０および第３背側リンク３３０と接続するための孔３５１、孔３５２および孔３５３を有する。第２右接続リンク３５０の内側には突出部３５４、突出部３５５および突出部３５６が設けられ、各孔は各突出部を貫通する。

指根リンク３６０は、指根接続部３６１の両側に略三角形の板状の部材が配置された形状である。指根リンク３６０は第３中央リンク３１０および第４掌側リンク３７０と接続するための孔３６２、孔３６３、孔３６４および孔３６５を有する。

第４掌側リンク３７０は、正面視においてＨ字状であり、第２掌側リンク２２０の指先側の半分と同様の形状である。第４掌側リンク３７０は、第３掌側リンク３２０および指根リンク３６０と接続するための孔３７１、孔３７２および孔３７３を有する。孔３７３は、第４掌側リンク３７０の桟部３７４を貫通する。

軸４０１ないし軸４１９は、各リンクを接続するために十分な高さを有する円柱体であり、２つのリンクを揺動可能に接続する。

軸４０１は、第１中央リンク１１０および第１掌側リンク１２０を接続し、孔１１１、孔１２１および孔１１２に挿通される。軸４０２は、第１中央リンク１１０および第１背側リンク１３０を接続し、孔１１３、孔１３１および孔１１４に挿通される。軸４０３は、第１掌側リンク１２０および指先リンク１４０を接続し、孔１４１、孔１２２および孔１４２に挿通される。軸４０４は、第１背側リンク１３０および指先リンク１４０を接続し、孔１４３、孔１３２および孔１４４に挿通される。軸４０１、軸４０２、軸４０３および軸４０４は、第１閉リンク１００の基本の４つの節である節１０１、節１０２、節１０３および節１０４に相当する。

軸４０５は、第２中央リンク２１０および第２掌側リンク２２０を接続し、孔２２３、孔２１１および孔２２４に挿通される。軸４０６は、第２中央リンク２１０および第２背側リンク２３０を接続し、孔２３１、孔２１２および孔２３２に挿通される。軸４０７は、第２掌側リンク２２０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０を接続し、孔２４２、孔２２７および孔２５２に挿通される。軸４０８は、第２背側リンク２３０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０を接続し、孔２４３、孔２３３および孔２５３に挿通される。軸４０５、軸４０６、軸４０７および軸４０８は、第２閉リンク２００の基本の４つの節である節２０１、節２０２、節２０３、節２０４に相当する。

軸４０９は、第３中央リンク３１０および第３掌側リンク３２０を接続し、孔３１１、孔３２１および孔３１２に挿通される。軸４１０は、第３中央リンク３１０および第３背側リンク３３０を接続し、孔３１３、孔３３１および孔３１４に挿通される。軸４１１は、第３掌側リンク３２０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０を接続し、孔３４２、孔３２４および孔３５２に挿通される。軸４１２は、第３背側リンク３３０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０を接続し、孔３４３、孔３３２および孔３５３に挿通される。軸４０９、軸４１０、軸４１１および軸４１２は、第３閉リンク３００の基本の４つの節である節３０１、節３０２、節３０３、節３０４に相当する。

軸４１３は、第１掌側リンク１２０および第２掌側リンク２２０を接続し、孔２２１、孔１２３および孔２２２に挿通される。軸４１４は、第１中央リンク１１０、第１左接続リンク２４０および第１右接続リンク２５０を接続し、孔２４１、孔１１５および孔２５１に挿通される。軸４１３および軸４１４を中間節として、繰り返し構造である第１閉リンク１００および第２閉リンク２００が連動する。

軸４１５は、第２掌側リンク２２０および第３掌側リンク３２０を接続し、孔２２５、孔３２２および孔２２６に挿通される。軸４１６は、第２中央リンク２１０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０を接続し、孔３４１、孔２１３および孔３５１に挿通される。軸４１５および軸４１６を中間節として、繰り返し構造である第２閉リンク２００および第３閉リンク３００が連動する。

軸４１７は、第３掌側リンク３２０および第４掌側リンク３７０を接続し、孔３７１、孔３２３および孔３７２に挿通される。軸４１８は、第３中央リンク３１０、指根リンク３６０を接続し、孔３６２、孔３１５および孔３６３に挿通される。軸４１９は、指根リンク３６０および第４掌側リンク３７０を接続し、孔３６４、孔３７３および孔３６５に挿通される。指根リンク３６０、第４掌側リンク３７０は、軸４１７、軸４１８および軸４１９によって、第３閉リンク３００の全体が指根リンク３６０に対して揺動可能となる。

図４は、図２（ａ）に示す多関節型義指１の伸展状態から、第３閉リンク３００が回動を始めた第１屈曲状態、図５は、第１屈曲状態から第２閉リンク２００が回動を始めた第２屈曲状態、図６（ａ）は、第２屈曲状態から第１閉リンク１００が回動した第３屈曲状態を表す右側面図である。図７は、第３屈曲状態の斜視図である。伸展状態においては、掌側にある指先リンク１４０から第４掌側リンク３７０までが直線的に連結しているため、当該連結より背側にある軸４１４、軸４１６および軸４１８の各軸を回動して各閉リンクが背側に屈曲することは制限される。他方、第１背側リンク１３０、第２背側リンク２３０および第３背側リンク３３０は互いに直結していないため、軸４１４、軸４１６および軸４１８の各軸を回動して各閉リンクが掌側に屈曲することは許容される。

指根リンク３６０が固定された状態で、図２（ａ）の伸展状態から指先リンク１４０に背側から掌側に荷重をかけると、指先から最も遠い第４掌側リンク３７０が作用を受け、回動を開始する。軸４１８は反時計回りにトルクが発生し、軸４１７が背側に移動する。軸４１７が背側に移動することによって、第３掌側リンク３２０が作用を受け、第４掌側リンク３７０に対して屈曲する。第３掌側リンク３２０が第４掌側リンク３７０に対して屈曲するとき、第３掌側リンク３２０に接続する第３中央リンク３１０が軸４１８を軸として反時計回りに回動し、共に第３閉リンク３００を構成する第３背側リンク３３０、第２左接続リンク３４０および第２右接続リンク３５０が従動する。当該従動は第３閉リンク３００の各部が当接し、回動が制限されることによって終了する。当該従動が始まると、第３掌側リンク３２０と第２掌側リンク２２０を接続する軸４１５が背側に移動し、第２掌側リンク２２０が作用を受け、第３閉リンク３００と同様に第２閉リンク２００が回動および従動する。同様に第１閉リンク１００も従動し、最終的には指先リンク１４０の回動が制限されて第３屈曲状態に至る。

図６（ｂ）は、第３屈曲状態において軸４１３より指根側に荷重をかけたときの変位の仮想図である。第３屈曲状態において、各掌リンクおよび各接続リンクに掌側から背側に向けて荷重をかけると、荷重の方向が軸４１３を境界として指先側か指根側かによって、各軸に発生するトルクの方向が異なる。荷重が軸４１３より指根側にかかる場合は、軸４１４、軸４１６および軸４１８に反時計回りのトルクが発生する。例えば、第２掌側リンク２２０に図６（ｂ）において矢印で示すように掌側から背側に向けて荷重をかけると、軸４１８に反時計回りのトルクが発生し、第３中央リンク３１０および第３掌側リンク３２０が従動しようとし、軸４１９に時計回りのトルクが発生する。しかし、実際には各リンクの干渉によって変位はせず、第３屈曲状態が維持される。

図６（ｃ）は、第３屈曲状態から軸４１３より指先側に荷重をかけたときの変位の初期の状態を示す。荷重が軸４１３より指先側、例えば、荷重が図６（ｃ）において矢印で示すように指先リンク１４０にかかる場合は、軸４１４に時計回りのトルクが発生し、第２屈曲状態に変位する。ここで、軸４１５より指先側に荷重をかけると、軸４１６に時計回りのトルクが発生し、全体として第１屈曲状態に変位する。第１屈曲状態からさらに軸４１７より指先側に荷重をかけると、軸４１８に時計回りのトルクが発生し、全体として伸展状態に変位する。

図８は、本発明の多関節型義指２の伸展状態を表し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。（ａ）は左側が掌側であり、上方が指先、下方が指根に相当する。また、（ｂ）は、背側から見た指の正面視に相当する。多関節型義指２は、多関節型義指１より繰り返し構造を１つ減じた多節リンクである。図８の多関節型義指２は、２箇所の閉リンクが指の関節に相当し、基節骨の中途から欠失した第２、第３、第４、または第５指に、ならびに、中手骨の中途から欠失した第１指に用いることができる。

多関節型義指２の最も指先側に近い第１閉リンク５００は、第２ないし第５指の遠位指節間関節および第１指の指節間関節の機能を担当し、多関節型義指１と同様の構成である。第１中央リンク５１０、第１掌側リンク５２０、第１背側リンク５３０および指先リンク５４０が、四節の閉リンクを構成し、それぞれ、第１リンク、第２リンク、第３リンクおよび第４リンクに相当する。第１掌側リンク５２０および第１背側リンク５３０は、互いに対向し、第１中央リンク５１０の両端の節５０１および節５０２でそれぞれ揺動可能に接続される。また、指先リンク５４０は、第１掌側リンク５２０の節５０３および第１背側リンク５３０の節５０４で揺動可能に接続され、第１中央リンク５１０に対向する。

第１閉リンク５００と指根側に隣接する第２閉リンク６００は、第２ないし第５指の近位指節間関節および第１指の中手指節間関節の機能を担当する。第２中央リンク６１０、第２掌側リンク６２０、第２背側リンク６３０ならびに第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０が、四節の閉リンクを構成する。第２中央リンク６１０、第２掌側リンク６２０および第２背側リンク６３０は、それぞれ、第１リンク、第２リンク、第３リンクに相当し、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０は、一対の並行リンクとして、第４リンクに相当する。第２掌側リンク６２０および第２背側リンク６３０は、互いに対向し、第２中央リンク６１０の両端の節６０１および節６０２でそれぞれ揺動可能に接続される。また、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０は、第２掌側リンク６２０の節６０３および第２背側リンク６３０の節６０４で揺動可能に接続され、第２中央リンク６１０に対向する。

本発明の多関節型義指２は、多関節型義指１と同様に、閉リンクが複数あって、ある閉リンクと、その閉リンクに隣接する閉リンクが接続する繰り返し構造を有する。ある閉リンクの第１リンクの側の隣接閉リンクと接続するときは、第１リンクは、隣接閉リンクの第４リンクと、第１リンクの中央部に設けられた節で揺動可能に接続される。また、第２リンクは、隣接閉リンクの第２リンクと、第１リンクと接続する節から延伸した端部の節で揺動可能に接続される。

第１閉リンク５００と第２閉リンク６００の接続は、具体的には、第２閉リンク６００の第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０が、隣接する第１閉リンク５００の第１中央リンク５１０の中央の節で揺動可能に接続される。また、第２掌側リンク６２０が、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０と接続する節６０３から先に延伸して、隣接する第１閉リンク５００の節５０１から延伸する第１掌側リンク５２０の端部と揺動可能に接続される。

ある閉リンクが近位で終端となるときは、終端閉リンクは第２リンクおよび第４リンクのみからなる終端構造を備える。本発明の多関節型義指２は、多関節型義指１と同様に、第２閉リンク６００の指根側には、指根端部が配置される。指根端部は、指根リンク６６０および第３掌側リンク６７０からなる終端構造を備える。指根リンク６６０は、隣接する第２閉リンク６００の第２中央リンク６１０の中央の節で揺動可能に接続される。また、第３掌側リンク６７０は、指根リンク６６０および第２掌側リンク６２０の節で揺動可能に接続される。指根端部は、閉リンクから第１リンクおよび第３リンクならびに第１リンクおよび第３リンクに係る節が欠損した構成であり、多関節型義指２の繰り返し構造を終了させる。

また、第１閉リンク５００に関しては、第２リンクに相当する第１掌側リンク５２０は、指先リンク５４０と接続する節から先に延伸せず、指先リンク５４０は、隣接する他の閉リンクの第１リンクに相当するリンクとの間の節を有さない。第１閉リンク５００は、指先側に他の閉リンクと接続する節が欠損した構成であり、これによって、多関節型義指２の繰り返し構造を終了させる。

図９は、多関節型義指２の分解斜視図である。多関節型義指２は、図示の通り、１１のリンクと、１３の節を揺動可能に支持する軸７０１ないし軸７１３から構成されている。各リンクは、各軸を挿通するための貫通孔が形成される。

第１中央リンク５１０は、平面視においてＨ字状であり、側面視においてやや湾曲した形状である。第１中央リンク５１０は、第１掌側リンク５２０、第１背側リンク５３０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０と接続するための孔５１１、孔５１２、孔５１３、孔５１４および孔５１５を有する。孔５１５は、第１中央リンク５１０の桟部５１６を貫通する。

第１掌側リンク５２０は、正面視において略長方形であり、側面視においてやや湾曲した形状である。第１掌側リンク５２０は、第１中央リンク５１０、指先リンク５４０および第２掌側リンク６２０と接続するための孔５２１、孔５２２および孔５２３を有する。

第１背側リンク５３０は、正面視において略長方形の板状の形状である。第１背側リンク５３０は、第１中央リンク５１０および指先リンク５４０と接続するための孔５３１および孔５３２を有する。

指先リンク５４０は、指の末節骨に似せた形状である。指先リンク５４０は、第１掌側リンク５２０および第１背側リンク５３０と接続するための孔５４１、孔５４２、孔５４３および孔５４４を有する。

第２中央リンク６１０は、側面視において第１中央リンク５１０と同様にやや湾曲するが、平面視において十字状であり、第１中央リンク５１０とは異なる形状である。第２中央リンク６１０は、第２掌側リンク６２０、第２背側リンク６３０および指根リンク３６０と接続するための孔６１１、孔６１２および孔６１３を有する。第２中央リンク６１０は、左突出部６１４および右突出部６１５が設けられ、孔６１３は、左突出部６１４および右突出部６１５を貫通する。

第２掌側リンク６２０は、側面視において第１掌側リンク５２０と同様にやや湾曲するが、正面視においてＨ字状であり、第１掌側リンク５２０とは異なる形状である。第２掌側リンク６２０は、第１掌側リンク５２０、第２中央リンク６１０、第３掌側リンク６７０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０と接続するための孔６２１、孔６２２、孔６２３、孔６２４、孔６２５、孔６２６および孔６２７を有する。孔６２７は、第２掌側リンク６２０の桟部６２８を貫通する。

第２背側リンク６３０は、正面視においてコの字状の形状である。第２背側リンク６３０は、第２中央リンク６１０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０と接続するための孔６３１、孔６３２および孔６３３を有する。孔６３３は、第２背側リンク６３０の桟部６３４を貫通する。

第１左接続リンク６４０は、側面視において略三角形の板状の形状である。第１左接続リンク６４０は、第１中央リンク５１０、第２掌側リンク６２０および第２背側リンク６３０と接続するための孔６４１、孔６４２および孔６４３を有する。第１左接続リンク６４０の並行リンクである第１右接続リンク６５０は、第１左接続リンク６４０と対称の形状であり、第１中央リンク５１０、第２掌側リンク６２０および第２背側リンク６３０と接続するための孔６５１、孔６５２および孔６５３を有する。

指根リンク６６０は、指根接続部６６１の両側に略三角形の板状の部材が配置された形状である。指根リンク６６０は第２中央リンク６１０および第３掌側リンク６７０と接続するための孔６６２、孔６６３、孔６６４および孔６６５を有する。

第３掌側リンク６７０は、正面視において十字状である。第３掌側リンク６７０は、第２掌側リンク６２０および指根リンク６６０と接続するための孔６７１および孔６７２を有する。第３掌側リンク６７０は、左突出部６７３および右突出部６７４が設けられ、孔６７２は、左突出部６７３および右突出部６７４を貫通する。

軸７０１ないし軸７１３は、各リンクを接続するために十分な高さを有する円柱体であり、２つのリンクを揺動可能に接続する。

軸７０１は、第１中央リンク５１０および第１掌側リンク５２０を接続し、孔５１１、孔５２１および孔５１２に挿通される。軸７０２は、第１中央リンク５１０および第１背側リンク５３０を接続し、孔５１３、孔５３１および孔５１４に挿通される。軸７０３は、第１掌側リンク５２０および指先リンク５４０を接続し、孔５４１、孔５２２および孔５４２に挿通される。軸７０４は、第１背側リンク５３０および指先リンク５４０を接続し、孔５４３、孔５３２および孔５４４に挿通される。軸７０１、軸７０２、軸７０３および軸７０４は、第１閉リンク５００の基本の４つの節である節５０１、節５０２、節５０３および節５０４に相当する。

軸７０５は、第２中央リンク６１０および第２掌側リンク６２０を接続し、孔６２３、孔６１１および孔６２４に挿通される。軸７０６は、第２中央リンク６１０および第２背側リンク６３０を接続し、孔６３１、孔６１２および孔６３２に挿通される。軸７０７は、第２掌側リンク６２０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０を接続し、孔６４２、孔６２７および孔６５２に挿通される。軸７０８は、第２背側リンク６３０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０を接続し、孔６４３、孔６３３および孔６５３に挿通される。軸７０５、軸７０６、軸７０７および軸７０８は、第２閉リンク６００の基本の４つの節である節６０１、節６０２、節６０３、節６０４に相当する。

軸７０９は、第１掌側リンク５２０および第２掌側リンク６２０を接続し、孔６２１、孔５２３および孔６２２に挿通される。軸７１０は、第１中央リンク５１０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０を接続し、孔６４１、孔５１５および孔６５１に挿通される。軸７０９および軸７１０を中間節として、繰り返し構造である第１閉リンク５００および第２閉リンク６００が連動する。

軸７１１は、第２掌側リンク６２０および第３掌側リンク６７０を接続し、孔６２５、孔６７１および孔６２６に挿通される。軸７１２は、第２中央リンク６１０、指根リンク６６０を接続し、孔６６２、孔６１３および孔６６３に挿通される。軸７１３は、指根リンク６６０および第３掌側リンク６７０を接続し、孔６６４、孔６７２および孔６６５に挿通される。指根リンク６６０、第３掌側リンク６７０は、軸７１１、軸７１２および軸７１３によって、第２閉リンク６００の全体が指根リンク６６０に対して揺動可能となる。

図８（ａ）の伸展状態においては、掌側にある指先リンク５４０から第３掌側リンク６７０までが直線的に連結しているため、当該連結より背側にある軸７１０および軸７１２の各軸を回動して各閉リンクが背側に屈曲することは制限される。他方、第１背側リンク５３０および第２背側リンク６３０は互いに直結していないため、軸７１０および軸７１２の各軸を回動して各閉リンクが掌側に屈曲することは許容される。

図１０は、多関節型義指２の屈曲状態を表す右側面図である。指根リンク６６０が固定された状態で、図８（ａ）の伸展状態から指先リンク５４０に背側から掌側に荷重をかけると、指先から最も遠い第３掌側リンク６７０が作用を受け、回動を開始する。軸７１２は反時計回りにトルクが発生し、軸７１１が背側に移動する。軸７１１が背側に移動することによって、第２掌側リンク６２０が作用を受け、第３掌側リンク６７０に対して屈曲する。第２掌側リンク６２０が第３掌側リンク６７０に対して屈曲するとき、第２掌側リンク６２０に接続する第２中央リンク６１０が軸７１２を軸として反時計回りに回動し、共に第２閉リンク６００を構成する第２背側リンク６３０、第１左接続リンク６４０および第１右接続リンク６５０が従動する。当該従動は第２閉リンク６００の各部が当接し、回動が制限されることによって終了する。当該従動が始まると、第２掌側リンク６２０と第１掌側リンク５２０を接続する軸７０９が背側に移動し、第１掌側リンク５２０が作用を受け、第２閉リンク６００と同様に第１閉リンク５００が回動および従動し、最終的には指先リンク５４０の回動が制限されて、図１０（ａ）に示す屈曲状態に至る。

図１０（ｂ）は、屈曲状態において軸７０９より指根側に荷重をかけたときの変位の仮想図である。また、図１０（ｃ）は、屈曲状態から軸７０９より指先側に荷重をかけたときの変位の初期の状態を示す。屈曲状態において、各掌リンクおよび各接続リンクに掌側から背側に向けて荷重をかけると、荷重の方向が軸７０９を境界として指先側か指根側かによって、トルクの方向が異なる。荷重が軸７０９より指根側にかかる場合は、軸７１０および軸７１２に反時計回りのトルクが発生する。例えば、第２掌側リンク６２０に図１０（ｂ）において矢印で示すように掌側から背側に向けて荷重をかけると、軸７１２に反時計回りのトルクが発生し、第２中央リンク６１０および第２掌側リンク６２０が従動しようとし、軸７１３に時計回りのトルクが発生する。しかし、実際には各リンクの干渉によって変位はせず、屈曲状態が維持される。また、荷重が軸７０９より指先側、例えば、荷重が図１０（ｃ）において矢印で示すように指先リンク５４０にかかる場合は、軸７１０および軸７１２に時計回りのトルクが発生し、全体として伸展状態に変位する。

図１１および図１２は、多関節型義指１および多関節型義指２の使用状態を示す参考図である。図１１は第１指に多関節型義指２を適用し、他の指に多関節型義指１を適用する。第５指の多関節型義指１は、第２指ないし第４指の多関節型義指１の８割のサイズに成形されている。本実施例の第５指の多関節型義指１は、各リンクのみならず、各軸の軸径も第２指ないし第４指の多関節型義指１の８割のサイズに成形される。多関節型義指１および多関節型義指２は、中手骨または基節骨の中途から欠失した第１指ないし第５指のための装飾用の義指の中子となることができ、義手における指部分としても使用可能である。

図１２では、第２指ないし第５指の多関節型義指１を第３屈曲状態とし、掌側の第２閉リンク２００の部分で鞄を把持した状態を示している。小型の袋体のような軽量の物品であれば、多関節型義指１および多関節型義指２の任意の１指で把持することも可能である。本発明の多関節型義指１および多関節型義指２は、リンク構造による梃子の原理によって屈曲状態を維持することが可能であるため、手提げ部分を有する袋や鞄を持つといった把持動作が容易となる。さらに、本発明の多関節型義指１および多関節型義指２の各部品は、能動的な義指と比較して総じて肉厚に形成できるため、本発明の多関節型義指は、能動的な義指よりも耐久性に優れる。

本実施例で示した多関節型義指１および多関節型義指２は、側面視における各リンクを接続する各軸の距離の比が隣接する閉リンクとの間で繰り返し構造になっていれば、各リンクの形状を問わず、ある軸を境界として、近位に荷重をかければ屈曲状態を維持し、遠位に荷重をかければ伸展状態に変位する。したがって、各リンクの形状および各軸の位置は、繰り返し構造となっていれば、本実施例で示されたものに限られず、特許請求の範囲内で改変されても、課題を解決しうるものである。

１・２…多関節型義指。
１００…第１閉リンク、１１０…第１中央リンク、１２０…第１掌側リンク、１３０…第１背側リンク、１４０…指先リンク。
２００…第２閉リンク、２１０…第２中央リンク、２２０…第２掌側リンク、２３０…第２背側リンク、２４０…第１左接続リンク、２５０…第１右接続リンク。
３００…第３閉リンク、３１０…第３中央リンク、３２０…第３掌側リンク、３３０…第３背側リンク、３４０…第２左接続リンク、３５０…第２右接続リンク、３６０…指根リンク、３７０…第４掌側リンク。
４０１ないし４１９…軸。
５００…第１閉リンク、５１０…第１中央リンク、５２０…第１掌側リンク、５３０…第１背側リンク、５４０…指先リンク。
６００…第２閉リンク、６１０…第２中央リンク、６２０…第２掌側リンク、６３０…第２背側リンク、６４０…第１左接続リンク、６５０…第１右接続リンク、６６０…指根リンク、６７０…第３掌側リンク。

Claims (1)

1. 第１リンクと、
   前記第１リンクの両端の節でそれぞれ揺動可能に接続される第２リンクおよび第３リンクと、
   前記第２リンクおよび前記第３リンクの他の節で揺動可能に接続され、前記第１リンクに対向する第４リンクを有する四節の閉リンクを備え、
   前記閉リンクは複数あって、
   前記閉リンクが前記第１リンクの側の隣接閉リンクと接続するときは、
   前記第１リンクは、前記隣接閉リンクの第４リンクと、前記第１リンクの中央部に設けられた節で揺動可能に接続され、
   前記第２リンクは、前記隣接閉リンクの第２リンクと、前記第１リンクと接続する節から延伸した端部の節で揺動可能に接続され、
   前記閉リンクが近位で終端となるときは、終端閉リンクは第２リンクおよび第４リンクのみからなる、
   繰り返し構造および終端構造を備えることを特徴とする多関節型義指。
   
   

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