JP6499776B2

JP6499776B2 - 身体着用式上肢運動装置

Info

Publication number: JP6499776B2
Application number: JP2017560452A
Authority: JP
Inventors: リュウ，ジファン; ポポフ，ドミトリー; ガプノフ，イーゴリ; イ，スンジュン
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: EP3257493A4; CN107530217A; US20180235829A1; EP3257493A1; WO2016129716A1; JP2018506406A

Description

本発明は、使用者のリハビリ等のための上肢運動装置に関し、より詳しくは、身体に容易に着用可能にして露出を最小化し、運動効果を増進させることができる身体着用式上肢運動装置に関する。

最近、福祉向上及びシルバー産業等の発展により、高齢者または障害者等を対象にした様々な補助装置が活発に研究及び開発されている。

このような様々な補助装置中、特に身体一部の運動を補助する運動補助装置はその必要性及び需要のために最も多く研究されている分野であり、実際に現在にも多くの医療施設及び福祉施設に適用されて使用中である。

但し、従来の運動補助装置の場合、身体の動きを補助するという単純な目的に比べて体積が過度に大きいという問題がある。よって、占有する空間が増加することはもちろん、移動性が顕著に落ちて、指定された場所で使用するしかないという不便さを招く。

これは、絶え間ない治療を要求するリハビリ訓練において致命的な要素であり、挙動が不便な使用者には負担になるしかない。

よって、このような問題を解決するための方法が要求される。

本発明は上述した従来技術の問題を解決するために導き出された発明であって、体積を最小化し、使用者の身体に直接着用した状態で使用可能にする上肢運動装置を提供することをその目的とする。

また、従来に比べてさらに向上した運動効果を得ることができる上肢運動装置を提供することをその目的とする。

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は下記の記載によって当業者に明らかに理解されることができる。

前記目的を達成するための本発明に係る身体着用式上肢運動装置は、使用者の背中に着用可能に備えられ、駆動力を発生させる駆動ユニット、使用者の肩に着用可能に備えられる支持ユニット、使用者の上肢に着用可能に備えられる上肢屈伸ユニット、及び前記駆動ユニットから前記支持ユニットを経由して前記上肢屈伸ユニットに連結され、前記駆動ユニットの駆動力に応じて前記上肢屈伸ユニットを制御して使用者の上肢を屈伸させる動力伝達部を含む。

そして、前記駆動ユニットは、前記動力伝達部に駆動力を伝達するメインアクチュエータ、及び使用者の身体に取り付けられ、前記メインアクチュエータを固定させる駆動フレームを含んでもよい。

また、前記支持ユニットは、使用者の肩に取り付けられる支持フレーム、及び前記支持フレームの上面に備えられ、前記動力伝達部の一部を支持する支持部材を含んでもよい。

なお、前記支持フレームは使用者の肩を囲むように曲面に形成されてもよい。

また、前記動力伝達部は、使用者の上腕の側方向に延びる第１動力伝達部材、及び使用者の上腕の前方向に延びる第２動力伝達部材を含み、前記上肢屈伸ユニットは、前記第１動力伝達部材と連結され、使用者の上腕を囲む第１上腕固定部、及び前記第２動力伝達部材と連結され、使用者の上腕を囲む第２上腕固定部を含んでもよい。

なお、前記上肢屈伸ユニットは、前記第１上腕固定部に使用者の上腕の前方向に備えられる補助アクチュエータ、及び使用者の前腕を囲む前腕固定部をさらに含み、前記第２動力伝達部材は前記補助アクチュエータを経由して前記前腕固定部に連結されてもよい。

また、前記上肢屈伸ユニットは、使用者の手首を囲むように備えられ、前記前腕固定部と連結されて前記前腕固定部の位置を固定させる位置固定部をさらに含んでもよい。

なお、前記第１動力伝達部材及び前記第２動力伝達部材の少なくとも一部区間は第１ワイヤー及び第２ワイヤーが並んで複列に備えられ、前記駆動ユニットは回転に応じて前記第１ワイヤー及び前記第２ワイヤーを縒って該当区間の長さを変化させることによって前記上肢屈伸ユニットを制御してもよい。

前記課題を解決するための本発明に係る身体着用式上肢運動装置は次のような効果がある。

第１に、使用者の身体に直接着用することができるため、使用性を大幅に向上できるという長所がある。

第２に、肩の支持ユニットによって最小の占有空間だけで上肢の動き自由度を多様化できるという長所がある。

第３に、衣服内に取り付けが可能であって外部に露出しないようにすることができるため、障害を露呈させたくない使用者の望みを満足させるという長所がある。

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及していないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明らかに理解できるものである。

本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置の全体の様子を示す斜視図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置の概略的な駆動の様子を示す斜視図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、駆動ユニットの駆動メカニズムを示す図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、駆動ユニットの駆動メカニズムを示す図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、支持ユニットの様子を示す斜視図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、支持部材の高さを変化させる様子を示す斜視図である。本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、上肢屈伸ユニットの様子を示す斜視図である。

以下、本発明の目的を具体的に実現できる本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。本実施形態を説明するにおいて、同一の構成に対しては同一の名称及び同一の符号を付けるようにし、それに応じた付加的な説明は省略することにする。

図１は本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置の全体の様子を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置の概略的な駆動の様子を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置は、駆動ユニット１００、支持ユニット１１０、上肢屈伸ユニット１４０、及び動力伝達部１５０、１６０を含む。

前記駆動ユニット１００は、使用者の背中に着用可能に備えられ、駆動力を発生させる構成要素である。本実施形態の場合、前記駆動ユニット１００は、前記動力伝達部１５０、１６０に駆動力を伝達するメインアクチュエータ１３０、及び使用者の身体に取り付けられ、前記メインアクチュエータ１３０を固定させる駆動フレーム１０４を含む。本実施形態において、前記メインアクチュエータ１３０は第１アクチュエータ１３０ａ及び第２アクチュエータ１３０ｂを含む。

また、前記駆動フレーム１０４は固定フレーム１０６によって使用者の身体に密着し、この時、前記駆動フレーム１０４及び前記固定フレーム１０６は使用者の着用便宜性のために柔軟性のある材質からなることができる。具体的には、本実施形態において、前記固定フレーム１０６は使用者の胸部及び肩を囲むバンド形態に形成される。

なお、本実施形態の場合、前記駆動ユニット１００はバッテリー１０２をさらに含む。前記バッテリー１０２は前記メインアクチュエータ１３０及び後述する補助アクチュエータ１４０等に電力を供給することができるように備えられる。前記バッテリー１０２は交替または充電可能である。

前記支持ユニット１１０は使用者の肩に着用可能に備えられ、前記動力伝達部１５０、１６０が経由するようにして力の方向を変える支持軸を形成する。

本実施形態において、前記支持ユニット１１０は、使用者の肩に取り付けられる支持フレーム１１２、及び前記支持フレーム１１２の上面に備えられ、前記動力伝達部１５０、１６０の一部を支持する支持部材１１４を含む。

この時、前記支持フレーム１１２は、使用者の肩を囲むように曲面に形成されて着用感を向上できるようにした。また、前記支持部材１１４は、前記動力伝達部１５０、１６０の方向を変えるように突出した形態で備えられる。

一方、前記動力伝達部１５０、１６０は、使用者の上腕の側方向に延びる第１動力伝達部材１５０、及び使用者の上腕の前方向に延びる第２動力伝達部材１６０を含む。すなわち、前記動力伝達部１５０、１６０は、複数の動力伝達部材を介して様々な上肢の動きを実現することができる。

具体的には、前記第１動力伝達部材１５０の場合、使用者の上腕の左右方向の展開を誘導し、前記第２動力伝達部材１６０の場合、使用者の上腕の前後方向の回転を誘導する。

このようにできるのは、前記第１動力伝達部材１５０及び前記第２動力伝達部材１６０が支持ユニット１１０によって肩側から方向を変えて上肢側に下向き進行するためである。

前記上肢屈伸ユニット１２０は使用者の上肢に着用可能に備えられ、前記動力伝達部材１５０、１６０の他側が連結される。この時、前記上肢屈伸ユニット１２０は、使用者の上腕（Ａ１）を囲む上腕固定部１２２、及び使用者の前腕（Ａ２）を囲む前腕固定部１２４を含む。

そして、前記上腕固定部１２２は細部的に第１上腕固定部１２２ａ及び第２上腕固定部１２２ｂを含む。これらは前記第１動力伝達部材１５０及び前記第２動力伝達部材１６０と連結される。

その結果、前述した駆動ユニット１００の駆動に応じて、前記動力伝達部１５０、１６０は前記上肢屈伸ユニット１２０を制御して使用者の上肢を屈伸させる。

ここで、図２のように前記第１動力伝達部材１５０と前記第２動力伝達部材１６０を各区間に応じて分ければ、メインアクチュエータ１３０から他側駆動フレーム１０４までを第１区間（１５０ａ、１６０ａ）、他側駆動フレーム１０４から支持ユニット１１０までを第２区間（１５０ｂ、１６０ｂ）、支持ユニット１２０から上腕固定部１２２までを第３区間（１５０ｃ、１６０ｃ）に分けることができる。

また、前記第２動力伝達部材１６０の場合、第４区間１６０ｄ及び第５区間１６０ｅをさらに含むことができる。これは、前腕固定部１２４を介して使用者の前腕（Ａ２）を屈伸させるためのものである。

この時、本実施形態において、前記第１動力伝達部材１５０と前記第２動力伝達部材１６０の第１区間（１５０ａ、１６０ａ）、そして前記第２動力伝達部材１６０の第４区間１６０ｄは、前記駆動ユニット１００によって長さが可変するように形成されることができる。

図３及び図４には代表的に第１動力伝達部材１５０の第１区間１５０ａを図示しており、前記第１動力伝達部材１５０の第１区間１５０ａは第１ワイヤー（Ｗ１）及び第２ワイヤー（Ｗ２）が並んで複列に備えられたことを確認することができる。

そして、第１アクチュエータ１３０ａの回転駆動に応じて前記第１ワイヤー（Ｗ１）及び前記第２ワイヤー（Ｗ２）は互いに縒れるようになり、第１区間１５０ａの全体長さが短くなる。その結果、前記第１動力伝達部材１５０は全体的に引っ張られるようになり、上肢屈伸ユニット１２０は使用者の上肢を制御するようになる。

これは第２動力伝達部材１６０の第１区間１６０ａも同様であり、また、第２動力伝達部材１６０の第４区間１６０ｄも前記第１上腕固定部１２２ａに使用者の上腕の前方向に備えられる補助アクチュエータ１４０によって同じ原理で使用者の前腕（Ａ２）を制御することができる。

以上のように、本発明は、全体構成要素が身体に隣接して備えられるため、使用者の身体または衣服に直接着用することができるので使用性を大幅に向上させ、且つ、様々な自由度を実現できるという長所を有する。

一方、図５は、本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、支持ユニット１１０の様子を示す斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、支持部材１１４の高さを変化させる様子を示す斜視図である。

図５及び図６に示すように、支持部材１１４は、前記動力伝達部１５０、１６０を支持すると同時に動力伝達部１５０、１６０の方向を転換させる。また、前記動力伝達部１５０、１６０の急激な角度変化が必要な場合、複数の支持部材１１４を備えて複数回にかけて角度を変化させるようにして使用性を低下させるのを防止することができる。

そして、図６のように前記支持部材１１４の高さを第１高さ（ｈ１）より高めて第２高さ（ｈ２）に形成する場合、駆動トルクをさらに向上させることができる。それにより、前記支持部材１１４は、様々な長さで準備して交替可能となるように形成されてもよく、または自体的に長さ調節が可能となるように形成されてもよい。

図７は、本発明の一実施形態による身体着用式上肢運動装置において、上肢屈伸ユニットの様子を示す斜視図である。

図７に示すように、本実施形態の場合、前記上肢屈伸ユニットは、使用者の手首を囲むように備えられ、前記前腕固定部１２４と連結されて前記前腕固定部１２４の位置を固定させる位置固定部１２６をさらに含むことができる。

前記位置固定部１２６は、前記前腕固定部１２４が動力伝達部１５０、１６０によって位置が変動するのを防止するように固定させる役割をする。本実施形態の場合、前記位置固定部１２６及び前記前腕固定部１２４は固定ストラップ１２５によって連結されるものにしたが、これは、制限されるものではなく、様々な形態の固定方法が使用できることは勿論である。

以上のように本発明による好ましい実施形態を説明したが、前述した実施形態以外にも本発明をその旨や範疇から逸脱せずに他の特定形態に具体化できるということは該当技術に通常の知識を有した者に明らかなことである。よって、上述した実施形態は制限的なものではなく例示的なものであり、本発明は上述した説明に限定されず、添付された請求項の範疇及びその同等な範囲内で変更されることもできる。

Claims

使用者の背中に着用可能に備えられ、駆動力を発生させる駆動ユニット、
使用者の肩に着用可能に備えられる支持ユニット、
使用者の上肢に着用可能に備えられる上肢屈伸ユニット、及び
前記駆動ユニットから前記支持ユニットを経由して前記上肢屈伸ユニットに連結され、前記駆動ユニットの駆動力に応じて前記上肢屈伸ユニットを制御して使用者の上肢を屈伸させる動力伝達部
を含み、
前記動力伝達部は、複列に並ぶ第１ワイヤー及び第２ワイヤーを少なくとも一部区間に備える動力伝達部材を含み、
前記駆動ユニットは、回転に応じて前記第１ワイヤー及び前記第２ワイヤーを縒って該当区間の長さを変化させることによって前記上肢屈伸ユニットを制御する、身体着用式上肢運動装置。
使用者の背中に着用可能に備えられ、駆動力を発生させる駆動ユニット、
使用者の肩に着用可能に備えられる支持ユニット、
使用者の上肢に着用可能に備えられる上肢屈伸ユニット、及び
前記駆動ユニットから前記支持ユニットを経由して前記上肢屈伸ユニットに連結され、前記駆動ユニットの駆動力に応じて前記上肢屈伸ユニットを制御して使用者の上肢を屈伸させる動力伝達部
を含み、
前記動力伝達部は、
使用者の上腕の側方向に延びる第１動力伝達部材、及び
使用者の上腕の前方向に延びる第２動力伝達部材
を含み、
前記上肢屈伸ユニットは、
前記第１動力伝達部材と連結され、使用者の上腕を囲む第１上腕固定部、及び
前記第２動力伝達部材と連結され、使用者の上腕を囲む第２上腕固定部
を含み、
前記第１動力伝達部材及び前記第２動力伝達部材の少なくとも一部区間は第１ワイヤー及び第２ワイヤーが並んで複列に備えられ、
前記駆動ユニットは回転に応じて前記第１ワイヤー及び前記第２ワイヤーを縒って該当区間の長さを変化させることによって前記上肢屈伸ユニットを制御する、身体着用式上肢運動装置。
前記上肢屈伸ユニットは、
前記第１上腕固定部に使用者の上腕の前方向に備えられる補助アクチュエータ、及び
使用者の前腕を囲む前腕固定部
をさらに含み、
前記第２動力伝達部材は前記補助アクチュエータを経由して前記前腕固定部に連結され、
前記補助アクチュエータは、前記補助アクチュエータと前記前腕固定部の間に設けられた区間の前記第２動力伝達部材に駆動力を伝達する、請求項２に記載の身体着用式上肢運動装置。
前記上肢屈伸ユニットは、
使用者の手首を囲むように備えられ、前記前腕固定部と連結されて前記前腕固定部の位置を固定させる位置固定部をさらに含む、請求項３に記載の身体着用式上肢運動装置。
前記駆動ユニットは、
前記動力伝達部に駆動力を伝達するメインアクチュエータ、及び
使用者の身体に取り付けられ、前記メインアクチュエータを固定させる駆動フレーム
を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の身体着用式上肢運動装置。
前記支持ユニットは、
使用者の肩に取り付けられる支持フレーム、及び
前記支持フレームの上面に備えられ、前記動力伝達部の一部を支持する支持部材
を含む、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の身体着用式上肢運動装置。
前記支持フレームは使用者の肩を囲むように曲面に形成される、請求項６に記載の身体着用式上肢運動装置。