JP6536960B2 - 膝関節アシスト装置の設計方法および膝関節アシスト装置 - Google Patents
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Description
特許文献1では、膝の内側及び外側の両サイド部に、下肢に沿って各々膝関節支持部材を設け、この膝関節支持部材を膝の上部の大腿部前面と、膝関節の後方部と、膝の下部の下腿部前面との3箇所で下肢に支持固定される装着手段が設けられている関節支持装具において、各膝関節支持部材は、大腿部側に伸びる上部アームと、下腿部側に伸びる下部アームとから構成され、これらの上部及び下部アームは膝関節の位置で支軸によって回転自在に連結され、かつ、膝の伸展状態で止まり、反対側に屈曲しないように、ストッパーが設けられ、外側の上部および下部アームの支持板と、内側の上部および下部アームの支持板とを膝関節部分を囲むように連結支持する連結部材を設けたことを特徴とする関節支持装具を提案している。
また、特許文献1で提案した支持板について、伸展状態でのストップ機能を向上させる構成を特許文献2及び特許文献3で提案している。
また、特許文献1で提案した支持板について、上部アームと下部アームとを連動させることでスムーズな動きを実現する構成を特許文献4として提案している。
また、膝装着具のフィット感を高め、装着ずれを起こさないためのバンドの取り付けの構成を特許文献5として提案している。
このような従来の装具では、膝関節と装具関節との位置を一致させることが装具のスムーズな動きを実現する上で必要と考えられており、回転軸や支持板は膝関節の両側に水平に配置している。
このようなスペースが必要となることは、脚部の動作に装具の動きが一致していないためであり、拘束感や違和感を生じさせていた。
請求項2記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸および前記外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項3記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項4記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項5記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項6記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記外側支持板の位置と傾きを決定する回転軸/支持板決定ステップと、前記回転軸/支持板決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項7記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記外側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板の位置と傾きを決定する回転軸/支持板決定ステップと、前記回転軸/支持板決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記内側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の膝関節アシスト装置の設計方法において、前記設計基準線決定ステップにおける前記所定角度を、5度から10度の範囲としたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側支持板および前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項10記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項11記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、た膝関節アシスト装置であって、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項12記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成された膝関節アシスト装置であって、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項13記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成された膝関節アシスト装置であって、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想外側回転軸および前記内側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
請求項14記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項15記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記外側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記内側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項16記載の本発明は、請求項9又は請求項14に記載の膝関節アシスト装置において、前記外側上アームの下端に設けた第1の駆動伝達部と前記外側下アームの上端に設けた第2の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする。
請求項17記載の本発明は、請求項9又は請求項15に記載の膝関節アシスト装置において、前記内側上アームの下端に設けた第1の駆動伝達部と前記内側下アームの上端に設けた第2の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする。
請求項18記載の本発明は、請求項9から請求項17のいずれか1項に記載の膝関節アシスト装置において、前記所定角度を、5度から10度の範囲としたことを特徴とする。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸および外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側リンク機構の内側回転軸および外側リンク機構の外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側リンク機構の外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を外側回転軸および内側リンク機構の内側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように外側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側支持板および外側支持板の仮想回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側回転軸および外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側リンク機構の内側回転軸および外側リンク機構の外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側リンク機構の外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、外側回転軸および内側リンク機構の内側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側回転軸を仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させ、外側支持板の仮想回転軸を設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
図1は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図であり、図1(a)は伸展状態、図1(b)は屈曲状態を示している。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆J(図2参照)に配置される外側支持板1aと、膝関節内顆H(図2参照)に配置される内側支持板1bと、外側支持板1aと内側支持板1bとを後膝部側で連結する連結部材30とを備えている。
外側支持板1aには上端側回動支点11aと下端側回動支点21aが設けられ、上端側回動支点11aには外側上アーム10aの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点21aには外側下アーム20aの一端が回動自在に設けられている。
また、内側支持板1bには上端側回動支点11bと下端側回動支点21bが設けられ、上端側回動支点11bには内側上アーム10bの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点21bには内側下アーム20bの一端が回動自在に設けられている。
外側支持板1aの仮想回転軸2aは、上端側回動支点11aと下端側回動支点21aとの中心位置である。
また、内側支持板1bの仮想回転軸2bは、上端側回動支点11bと下端側回動支点21bとの中心位置である。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Dの中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kが仮想回転軸2a、2bとなるように外側支持板1aおよび内側支持板1bの位置と傾きを決定する(支持板決定ステップ)。
支持板決定ステップの後に、支持板決定ステップで決定した外側支持板1aおよび内側支持板1bを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
外側上アーム10aは、他端側に大腿バンド41を取り付けるピン12aを有し、内側上アーム10bは、他端側に大腿バンド41を取り付けるピン12bを有している。また、外側下アーム20aは、他端側に下腿バンド42を取り付けるピン22aを有し、内側下アーム20bは、他端側に下腿バンド42を取り付けるピン22bを有している。
下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
懸垂ベルト43は、大腿バンド41と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。懸垂ベルト43は、膝関節内側に配置される内側パット50bを保持している。そして、この内側パット50bには懸垂アーム60bが設けられている。懸垂アーム60bは、一端がピン12bによって内側上アーム10bに接続され、他端が内側パット50bに接続されている。懸垂アーム60bは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム10bと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
また、懸垂ベルト43は、膝関節の外側の位置で接続部61aを介して外側上アーム10aに接続されている。外側支持板1aの内側には外側パット50aが設けられている。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板1bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、内側支持板1bおよび外側支持板1aの仮想回転軸2a、2bを、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kと一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板1bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板1bを膝関節内顆Hに近接させ、外側支持板1aを膝関節外顆Jに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
図3は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Hの上方に配置される内側上アーム10bと、膝関節内顆Hの下方に配置される内側下アーム20bと、膝関節外顆Jの上方に配置される外側上アーム10aと、膝関節外顆Jの下方に配置される外側下アーム20aと、内側上アーム10bの下端側と外側上アーム10aの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材31と、内側下アーム20bの上端側と外側下アーム20aの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材32とを備えている。
内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とは内側回転軸3bで回動自在に接続している。また、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とは外側回転軸3aで回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、連結拘束部材33で拘束している。
上連結部材31はC字形状をなし、C字形状の一端は外側上アーム10aの下端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側上アーム10bの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は外側下アーム20aの上端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側下アーム20bの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン12aによって外側上アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン12bによって内側上アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム60bの上端部は、ピン61bにより内側上アーム10bの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム60bの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。内側懸垂アーム60bは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム10bと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム60aの上端部は、接続部61aにより外側上アーム10aの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム60aの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外側懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23aによって外側下アーム20aに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム20bは、ピン22bよりも上方にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン23bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23bによって内側下アーム20bに対して回動自在に設けられている。
図4に示すように、内側上アーム10bの下端には、内側下アーム20b側に突出させた内側上アーム突起92を設け、内側下アーム20bの上端には、内側上アーム10b側に突出させた内側下アーム突起93を設けている。
また、内側上アーム10bの下端には、内側下アーム突起93が円弧状に摺動する内側上アーム溝94を設け、内側下アーム20bの上端には、内側上アーム突起92が円弧状に摺動する内側下アーム溝95を設けている。
内側回転軸3bは、内側下アーム20bの孔91a及び内側上アーム10bの孔91bを貫通し、留め材91cを端部に備える。
内側下アーム突起93は、内側下アーム溝95及び内側上アーム溝94を貫通し、留め材93aを端部に備える。内側下アーム突起93は、内側下アーム溝95内を摺動しない。
図4(b)は伸展状態、図4(c)は屈曲状態を示しており、内側回転軸3bを中心にして内側上アーム10bと内側下アーム20bとは回動し、内側上アーム突起92は内側下アーム溝95内を摺動し、内側下アーム突起93は内側上アーム溝94内を摺動する。
本実施例に示すように、内側下アーム突起93と内側上アーム溝94とが当接し、内側上アーム突起92と内側下アーム溝95とが当接することで、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを内側回転軸3bだけで接続する場合と比較して剛性を高めることができる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨の中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kを内側回転軸3bおよび外側回転軸3aとして決定する(回転軸決定ステップ)。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した内側回転軸3bおよび外側回転軸3aを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸3bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸3aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを内側回転軸3bおよび外側回転軸3aとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸3bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸3aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸3bを膝関節内顆Hに近接させ、外側回転軸3aを膝関節外顆Jに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
図6は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Hの上方に配置される内側上アーム10bと、膝関節内顆Hの下方に配置される内側下アーム20bと、膝関節外顆Jの上方に配置される外側上アーム10aと、膝関節外顆Jの下方に配置される外側下アーム20aと、内側上アーム10bの下端側と外側上アーム10aの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材31と、内側下アーム20bの上端側と外側下アーム20aの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材32とを備えている。
内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とは内側リンク機構70bで回動自在に接続している。また、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とは外側リンク機構70aで回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、連結拘束部材33で拘束している。
上連結部材31はC字形状をなし、C字形状の一端は外側上アーム10aの下端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側上アーム10bの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は外側下アーム20aの上端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側下アーム20bの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン12aによって外側上アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン12bによって内側上アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム60bの上端部は、ピン61bにより内側上アーム10bの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム60bの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。内側懸垂アーム60bは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム10bと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム60aの上端部は、接続部61aにより外側上アーム10aの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム60aの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外側懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23aによって外側下アーム20aに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム20bは、ピン22bよりも上方にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン23bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23bによって内側下アーム20bに対して回動自在に設けられている。
図7に示すように、内側リンク機構70bは、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイント71と、内側上アーム10bの下端側に、上端を内側上ジョイント72で回動自在に設けた内側上リンク材73と、内側下アーム20bの上端側に、上端を内側下ジョイント74で回動自在に設けた内側下リンク材75と、内側上リンク材73の下端と内側下リンク材75の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイント76とで構成されている。
図7(b)に示すように、内側リンク機構70bにおける仮想内側回転軸7bは、内側前ジョイント71と内側後ジョイント76とを結ぶ仮想内側前後線と、内側上ジョイント72と内側下ジョイント74とを結ぶ仮想内側上下線との交点としている。
外側リンク機構70aは、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイント71と、外側上アーム10aの下端側に、上端を外側上ジョイント72で回動自在に設けた外側上リンク材73と、外側下アーム20aの上端側に、上端を外側下ジョイント74で回動自在に設けた外側下リンク材75と、外側上リンク材73の下端と外側下リンク材75の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイント76とで構成されている。
図7(b)に示すように、外側リンク機構70aにおける仮想外側回転軸7aは、外側前ジョイント71と外側後ジョイント76とを結ぶ仮想外側前後線と、外側上ジョイント72と外側下ジョイント74とを結ぶ仮想外側上下線との交点としている。
このように、本実施例による膝関節アシスト装置では、内側上アーム10b、内側下アーム20b、内側上リンク材73、内側下リンク材75に、伸展角度又は屈曲角度を規制する角度規制部材81、82を容易に設けることができ、角度規制部材81、82を膝関節から離れた位置に設けることができるため、大きな負荷に耐えることができる。
また、内側上リンク材73と内側下アーム20bとを同一平面内で平行に配置し、内側下リンク材75と内側上アーム10bとを同一平面内で平行に配置することができるため、内側リンク機構70bの強度を高めることができる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Dの中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kを仮想内側回転軸7bおよび仮想外側回転軸7aとして決定する(回転軸決定ステップ)。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した仮想内側回転軸7bおよび仮想外側回転軸7aを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸7bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸7aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを仮想内側回転軸7bおよび仮想外側回転軸7aとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸7bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸7aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸7bを膝関節内顆Hに近接させ、仮想外側回転軸7aを膝関節外顆Jに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
図9は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Hの上方に配置される内側上アーム10bと、膝関節内顆Hの下方に配置される内側下アーム20bと、膝関節外顆Jの上方に配置される外側上アーム10aと、膝関節外顆Jの下方に配置される外側下アーム20aと、内側上アーム10bの下端側と外側上アーム10aの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材31と、内側下アーム20bの上端側と外側下アーム20aの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材32とを備えている。
内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とは内側リンク機構70bで回動自在に接続している。また、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とは外側回転軸3aで回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、連結拘束部材33で拘束している。
上連結部材31はC字形状をなし、C字形状の一端は外側上アーム10aの下端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側上アーム10bの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は外側下アーム20aの上端側で回動自在に接続し、C字形状の他端は内側下アーム20bの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材31と下連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン12aによって外側上アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン12bによって内側上アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム60bの上端部は、ピン61bにより内側上アーム10bの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム60bの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。内側懸垂アーム60bは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム10bと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム60aの上端部は、接続部61aにより外側上アーム10aの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム60aの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外側懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23aによって外側下アーム20aに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム20bは、ピン22bよりも上方にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン23bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23bによって内側下アーム20bに対して回動自在に設けられている。
本実施例による膝関節アシスト装置によれば、4つのジョイント71、72、74、76を配置した内側リンク機構70bを用いることで、膝関節の屈曲状態から伸展状態への動作に伴って、内側上アーム10bの位置にある内側上ジョイント72は上方に移動し、内側下アーム20bの位置にある内側下ジョイント74は下方に移動するため、内側の膝関節には上下に引き離す力が伸展時に作用する。伸展時に膝関節の内側を上下に引き離す力が作用するため、膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
また、一軸の外側回転軸3aを用いることで、膝関節の外側は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の内側に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Dの中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kを仮想内側回転軸7bおよび外側回転軸3aとして決定する(回転軸決定ステップ)。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した仮想内側回転軸7bおよび外側回転軸3aを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸7bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸3aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを仮想内側回転軸7bおよび外側回転軸3aとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸7bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸3aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸7bを膝関節内顆Hに近接させ、外側回転軸3aを膝関節外顆Jに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを内側リンク機構70bで接続し、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とを外側回転軸3aで接続したが、これに代えて、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とを外側リンク機構70aで接続し、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを内側回転軸3bで接続してもよい。
このように、膝関節外顆Jに配置される構成と、膝関節内顆Hに配置される構成を入れ替えてもよい。
図11は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆Jの上方に配置される外側上アーム10aと、膝関節外顆Jの下方に配置される外側下アーム20aと、膝関節内顆Hの上方に配置される内側上アーム10bと、膝関節内顆Hの下方に配置される内側下アーム20bと、膝関節外顆Jに配置される外側支持板1aと、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを回動自在に接続する内側回転軸3bと、外側支持板1aと内側回転軸3bとを後膝部側で連結する連結部材30とを備えている。
外側支持板1aには上端側回動支点11aと下端側回動支点21aが設けられ、上端側回動支点11aには外側上アーム10aの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点21aには外側下アーム20aの一端が回動自在に設けられている。
外側支持板1aの仮想回転軸2aは、上端側回動支点11aと下端側回動支点21aとの中心位置である。
内側回転軸3bには、図4を用いて説明した回転軸を適用することできる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン12aによって外側上アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン12bによって内側上アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム60bの上端部は、ピン61bにより内側上アーム10bの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム60bの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。内側懸垂アーム60bは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム10bと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム60aの上端部は、接続部61aにより外側上アーム10aの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム60aの下端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外側懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23aによって外側下アーム20aに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム20bは、ピン22bよりも上方にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン23bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23bによって内側下アーム20bに対して回動自在に設けられている。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Dの中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kが仮想回転軸2aとなるように外側支持板1aの位置と傾きを決定するとともに、設計基準線Kを内側回転軸3bとして決定する(回転軸/支持板決定ステップ)。
回転軸/支持板決定ステップの後に、回転軸/支持板決定ステップで決定した外側支持板1aおよび内側回転軸3bを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つとともに、内側回転軸3bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、外側支持板1aの仮想回転軸2aを、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kと一致させ、設計基準線Kを内側回転軸3bとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つとともに、内側回転軸3bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つことができる。従って、外側支持板1aを膝関節外顆Jに近接させ、内側回転軸3bを膝関節内顆Hに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、膝関節外顆Jに配置される外側支持板1aを備え、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを回動自在に接続する内側回転軸3bを備えたが、これに代えて、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とを回動自在に接続する外側回転軸3aとし、膝関節内顆Hに配置される内側支持板1bを設けてもよい。
このように、膝関節外顆Jに配置される構成と、膝関節内顆Hに配置される構成を入れ替えてもよい。
図13は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆Jに配置される外側支持板1aと、膝関節内顆Hに配置される内側支持板1bと、外側支持板1aと内側支持板1bとを後膝部側で連結する連結部材30とを備えている。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、外側下アーム20aと内側下アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン12aによって外側上アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン12bによって内側上アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン22aによって外側下アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン22bによって内側下アーム20bに対して回動可能に設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23aによって外側下アーム20aに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム20bは、ピン22bよりも上方にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン23bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン23bによって内側下アーム20bに対して回動自在に設けられている。
図14に示すように、内側支持板1bには上端側回動支点11bと下端側回動支点21bが設けられ、上端側回動支点11bには内側上アーム10bの一端が回動自在に接続され、下端側回動支点21bには内側下アーム20bの一端が回動自在に接続されている。
内側支持板1bの仮想回転軸2bは、上端側回動支点11bと下端側回動支点21bとの中心位置である。
内側支持板1bは、所定幅の円弧部とこの円弧部と連接する接合部とからなる略扇状の形状をした2枚の板材により構成されている。内側支持板1bの円弧部には、内側上アーム10bの上端側回動支点11bの軸と、内側下アーム20bの下端側回動支点21bの軸を軸支する軸受けを形成している。そして、内側支持板1bは、2枚の板材を重ね合わせることで、上端側回動支点11bの軸と、下端側回動支点21bの軸を回動自在に保持する。また、内側支持板1bの円弧部の側部にはストッパー25が嵌挿される孔25bが設けられている。 内側上アーム10bの下端は歯車が形成されて第1の駆動伝達部14を構成している。内側下アーム20bの上端は歯車が形成されて第2の駆動伝達部24を構成している。内側上アーム10bと内側下アーム20bとは、第1の駆動伝達部14の歯面と第2の駆動伝達部24の歯面とが噛合するように配置して連結している。これにより、内側上アーム10bと内側下アーム20bとを、大腿部L及び下腿部Mに追随させて同じ角度で屈曲又は伸展させることができる。
第1の駆動伝達部14にはストッパー当接部14Aが形成され、第2の駆動伝達部24にはストッパー当接部24Aが形成されている。ストッパー25にストッパー当接部14A、24Aが当接することで、内側上アーム10bと内側下アーム20bとの最大開き角度が規制されるため、膝関節アシスト装置が装着者の膝の前方側に必要以上に屈曲することを防止できる。
内側支持板1bの接合部には、連結部材30の端部が連結される二つの孔30bが設けられている。
まず、装着者の脚部寸法を実測する(実測ステップ)。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Aと頸骨の内顆Bとの中心を第1基準点Cとして決定する(第1基準点決定ステップ)。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Dの中心位置を第2基準点Eとして決定する(第2基準点決定ステップ)。
第1基準点決定ステップおよび第2基準点決定ステップの後に、第1基準点Cと第2基準点Eとを結び仮想鉛直線Fを決定する(仮想鉛直線決定ステップ)。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、仮想鉛直線Fに対して90度の角度を有する仮想水平線Gを決定する(仮想水平線決定ステップ)。
仮想水平線決定ステップの後に、第2基準点Eを通り、膝関節内顆H側が低く、膝関節外顆J側が高くなるように、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kを決定する(設計基準線決定ステップ)。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、5度から10度の範囲とすることで設計基準線Kを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Kが仮想回転軸2a、2bとなるように外側支持板1aおよび内側支持板1bの位置と傾きを決定する(支持板決定ステップ)。
支持板決定ステップの後に、支持板決定ステップで決定した外側支持板1aおよび内側支持板1bを基準に、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する(アーム決定ステップ)。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム10a、外側下アーム20a、内側上アーム10b、および内側下アーム20bの寸法や曲がり具合である。
また、本実施例によれば、極度なO脚やX脚でなければ、5度から10度の範囲で設計基準線Kを仮想水平線Gから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板1bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。
本実施例によれば、内側支持板1bおよび外側支持板1aの仮想回転軸2a、2bを、仮想水平線Gから所定角度α回転させた設計基準線Kと一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板1bと膝関節内顆Hとを所定の位置に保つとともに、外側支持板1aと膝関節外顆Jとを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板1bを膝関節内顆Hに近接させ、外側支持板1aを膝関節外顆Jに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、膝関節外顆Jに配置される外側支持板1aを備え、膝関節内顆Hに配置される内側支持板1bを備えたが、これに代えて、膝関節外顆Jに配置される外側支持板1aを設け、内側上アーム10bの下端と内側下アーム20bの上端とを回動自在に接続する内側回転軸3bとしてもよい。また、外側上アーム10aの下端と外側下アーム20aの上端とを回動自在に接続する外側回転軸3aとし、膝関節内顆Hに配置される内側支持板1bを設けてもよい。
このように、膝関節外顆Jに配置される構成と、膝関節内顆Hに配置される構成とを異ならせてもよい。
また、本実施例では、第1の駆動伝達部14と第2の駆動伝達部24とを噛合させたが、第1の駆動伝達部14と第2の駆動伝達部24との間に、偶数個の歯車からなる第3の駆動伝達部を設けてもよい。
このように、第3の駆動伝達部を設けることで、第1の駆動伝達部14及び第2の駆動伝達部24のギア径を大きくすることなく、上端側回動支点11bと下端側回動支点21bとの距離を確保できるために、膝関節の動きを模擬しやすい。
1b 内側支持板
2a 仮想回転軸(外側回転軸)
2b 仮想回転軸(内側回転軸)
3a 外側回転軸
3b 内側回転軸
7a 仮想外側回転軸(仮想回転軸)
7b 仮想内側回転軸(仮想回転軸)
10a 外側上アーム
10b 内側上アーム
11a 上端側回動支点
11b 上端側回動支点
14 第1の駆動伝達部
20a 外側下アーム
20b 内側下アーム
21a 下端側回動支点
21b 下端側回動支点
24 第2の駆動伝達部
30 連結部材
31 上連結部材
32 下連結部材
33 連結拘束部材
70a 外側リンク機構
70b 内側リンク機構
71 内側前ジョイント、外側前ジョイント
72 内側上ジョイント、外側上ジョイント
73 内側上リンク材、外側上リンク材
74 内側下ジョイント、外側下ジョイント
75 内側下リンク材、外側下リンク材
76 内側後ジョイント、外側後ジョイント
A 腓骨の外顆
B 頸骨の内顆
C 第1基準点
D 膝蓋骨
E 第2基準点
F 仮想鉛直線
G 仮想水平線
H 膝関節内顆
J 膝関節外顆
K 設計基準線
L 大腿部
M 下腿部
N 腓腹筋
Claims (18)
- 膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板および前記外側支持板の位置と傾きを決定する支持板決定ステップと、
前記支持板決定ステップで決定した前記内側支持板および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸および前記外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成され、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成され、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記外側支持板の位置と傾きを決定する回転軸/支持板決定ステップと、
前記回転軸/支持板決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点として決定する第1基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点として決定する第2基準点決定ステップと、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記外側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板の位置と傾きを決定する回転軸/支持板決定ステップと、
前記回転軸/支持板決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記内側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。 - 前記設計基準線決定ステップにおける前記所定角度を、5度から10度の範囲としたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の膝関節アシスト装置の設計方法。
- 膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側支持板および前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想外側回転軸および前記内側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第1基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第2基準点とし、
前記第1基準点と前記第2基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第2基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して90度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第2基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記外側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記内側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。 - 前記外側上アームの下端に設けた第1の駆動伝達部と前記外側下アームの上端に設けた第2の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする請求項9又は請求項14に記載の膝関節アシスト装置。
- 前記内側上アームの下端に設けた第1の駆動伝達部と前記内側下アームの上端に設けた第2の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする請求項9又は請求項15に記載の膝関節アシスト装置。
- 前記所定角度を、5度から10度の範囲としたことを特徴とする請求項9から請求項17のいずれか1項に記載の膝関節アシスト装置。
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