JP6713689B2 - Implantable motion assist device and implantable walking assist device - Google Patents
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Description
本発明は、装着者の体内に埋め込まれて関節部の動きをアシストする体内埋め込み型動作アシスト装置、および、歩行動作において股関節、膝関節等の動きをアシストする体内埋め込み型歩行アシスト装置に関する。 The present invention relates to an in-body implanting type motion assist device that is embedded in the wearer's body to assist movement of joints, and an in-body implanting type walk assist device that assists movements of hip joints, knee joints, and the like in walking motions.
この種の装置としては、特許文献1に開示の動力付き人工関節および特許文献2に開示の埋込型動作補助装置が知られている。特許文献1に開示の動力付き人工関節では、人工関節内にアクチュエータが組み込まれ、人工関節を動かすためのアシスト力を人工関節に加えるようにしている。特許文献2に開示の埋込型動作補助装置では、電動モータによって駆動される2本のリムのそれぞれを関節で繋がっている各骨に固定し、電動モータからの補助力を各骨に加えるようにしている。当該特許文献2の図23には、装着者の関節の両側に動作補助ユニットを取り付けて、関節の動きを補助する構成も提案されている。
Known examples of this type of device include a powered artificial joint disclosed in
特許文献1に開示の動力付き人工関節は、関節の病気により腕や足を動かすことができない人の場合には適している。しかしながら、人工関節を前提としており、関節部分は健常であるが筋力の低下等により歩行等の動作が困難な人には不向きである。
The powered artificial joint disclosed in
特許文献2に開示の埋込型動作補助装置では、電動モータの回転力を、関節で繋がっている各骨に対してリムを介して伝達している。電動モータと各骨の連結部分はリムによって補強されるものの、骨が弱っている場合等においては骨に過大な負担が掛かる。
In the implantable motion assisting device disclosed in
本発明の課題は、装着者の関節、骨等に過大な負担を掛けることなく、歩行等の動作をアシスト可能な体内埋め込み型動作アシスト装置、および体内埋め込み型歩行アシスト装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an implantable motion assist device and an implantable walk assist device that can assist a motion such as walking without imposing an excessive load on the wearer's joints, bones, and the like. ..
本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置は、
関節部に繋がる第1の骨を補強するために当該第1の骨の髄腔に挿入される第1の髄内釘と、
第1の髄内釘を第1の骨に固定するための第1の固定具と、
関節部に繋がる第2の骨に固定される第2の固定具と、
関節部の支点を中心とする第1の骨および第2の骨の動きをアシストするためのアシスト力を、第1の固定具および第2の固定具のそれぞれに伝達するアクチュエータと
を有しており、
前記アクチュエータは、予め設定した旋回中心線回りに、前記第1、第2の固定具を相対的に接近する方向および離れる方向に旋回させる旋回力を前記アシスト力として前記第1、第2の固定具に伝達することを特徴としている。
The implantable motion assist device of the present invention is
A first intramedullary nail inserted into the medullary cavity of the first bone to reinforce the first bone connected to the joint;
A first fixture for securing the first intramedullary nail to the first bone;
A second fastener fixed to a second bone connected to the joint,
An actuator for transmitting an assisting force for assisting the movement of the first bone and the second bone around the fulcrum of the joint to each of the first fixture and the second fixture. Cage,
The actuator uses the turning force for turning the first and second fixtures toward and away from each other about a preset turning center line as the assisting force to the first and second fixings. The feature is that it is transmitted to the ingredients .
本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置では、骨折の治療、関節疾患を患っている患者等に使用されている髄内釘技術に着目し、髄内釘と、当該髄内釘を骨に固定するための固定具とを利用して、アシスト対象の関節部に繋がっている骨にアクチュエータから出力されるアシスト力を伝達するようにしている。 The implantable motion assist device of the present invention focuses on intramedullary nail technology used for treatment of fractures, patients suffering from joint diseases, etc., and fixes the intramedullary nail and the intramedullary nail to bone. By using a fixing tool for this, the assist force output from the actuator is transmitted to the bone connected to the joint to be assisted.
髄内釘は骨の中心を通る髄腔に挿入されるので、骨の外側面に沿ってリム等の連結板の取り付けスペースを確保する必要がない。そのため、人体の関節部の周囲の部分に与えるダメージが少なくて済む。また、アクチュエータからのアシスト力は、固定具から髄内釘および骨に伝達される。髄内釘は一般に骨のほぼ全長に亘って配置されるので、アシスト力の伝達部分に応力が集中してしまうことがない。さらに、髄内釘によって骨が補強されるので、より大きなアシスト力を加えることが可能になり、関節部の動きを健常者に近い円滑な動きにすることが可能になる。 Since the intramedullary nail is inserted into the medullary canal passing through the center of the bone, it is not necessary to secure a space for attaching a connecting plate such as a rim along the outer surface of the bone. Therefore, the damage to the parts around the joints of the human body can be reduced. Also, the assist force from the actuator is transmitted from the fixture to the intramedullary nail and bone. Since the intramedullary nail is generally arranged over almost the entire length of the bone, stress is not concentrated on the assist force transmitting portion. Further, since the bone is reinforced by the intramedullary nail, it becomes possible to apply a larger assisting force, and the movement of the joint portion can be made to be a smooth movement close to that of a healthy person.
本発明によれば、装着者の関節、骨等に過大な負担を掛けることなく、歩行等の動作をより円滑に行わせることの可能な体内埋め込み型動作アシスト装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an implantable motion assist device capable of smoothly performing a motion such as walking without imposing an excessive burden on the wearer's joints and bones.
本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置を、股関節に適用する場合には、関節部に繋がっている一方の大腿骨に第1の髄内釘が挿入されて第1の固定具で固定され、他方の寛骨などの骨盤側の骨には第2の固定具が固定され、アクチュエータからのアシスト力が第1、第2の固定具を介して各骨に伝達される。本発明を肩関節に適用する場合には、関節部に繋がっている一方の上腕骨に第1の髄内釘が挿入されて第1の固定具で固定され、他方の肩甲骨には第2の固定具が固定され、アクチュエータからのアシスト力が第1、第2の固定具を介して各骨に伝達される。 When the implantable motion assist device of the present invention is applied to a hip joint, the first intramedullary nail is inserted into one femur connected to the joint and fixed with the first fixture, and the other is fixed. A second fixing tool is fixed to the pelvis side bone such as the hip bone, and the assist force from the actuator is transmitted to each bone through the first and second fixing tools. When the present invention is applied to the shoulder joint, the first intramedullary nail is inserted into one humerus connected to the joint and fixed with the first fixing tool, and the other scapula has the second The fixture is fixed, and the assist force from the actuator is transmitted to each bone through the first and second fixtures.
本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置を、大腿骨と脛骨の間の膝関節に適用する場合には、大腿骨に第1の髄内釘が挿入されて第1の固定具で固定され、他方の脛骨には第2の髄内釘が挿入されて第2の固定具で固定され、アクチュエータからのアシスト力が第1、第2の固定具を介して各骨に伝達される。 When the implantable motion assist device of the present invention is applied to the knee joint between the femur and the tibia, the first intramedullary nail is inserted into the femur and fixed with the first fixture, while A second intramedullary nail is inserted into the tibia and fixed by the second fixing tool, and the assist force from the actuator is transmitted to each bone through the first and second fixing tools.
本発明において、前記アクチュエータとして、電動モータおよび減速機を備えた回転アクチュエータを用いることができる。回転アクチュエータは、予め設定した旋回中心線回りに、第1、第2の固定具を相対的に接近する方向および離れる方向に旋回させる旋回力をアシスト力として、当該第1、第2の固定具に伝達するように構成される。 In the present invention, as the actuator, a rotary actuator including an electric motor and a speed reducer can be used. The rotary actuator uses, as an assisting force, a turning force that turns the first and second fixtures in a relatively approaching direction and a leaving direction around a preset turning center line, as a assisting force. Configured to communicate with.
体内埋め込み型動作アシスト装置の構成部品の中で、回転アクチュエータが最も大きな部品である。人体の構造上、関節部の横方の部位に、回転アクチュエータを埋め込むための十分なスペースが無い場合が多い。従来の埋め込み型動作アシスト装置では、関節部の関節軸線に同軸に電動モータ等からなる回転アクチュエータを埋め込むようにしている。そのため、膝関節、肘関節などの横方の部位には回転アクチュエータを埋め込み可能なスペースを確保することが困難である。 The rotary actuator is the largest component among the components of the implantable motion assist device. Due to the structure of the human body, in many cases, there is not enough space for embedding the rotary actuator in the lateral part of the joint. In the conventional embedded motion assist device, a rotary actuator composed of an electric motor or the like is embedded coaxially with the joint axis of the joint. Therefore, it is difficult to secure a space in which a rotary actuator can be embedded in a lateral part such as a knee joint or an elbow joint.
本発明においては、回転アクチュエータの埋め込み位置を関節部の横方位置から外れた位置に配置できるようにするために、第1、第2の固定具の旋回中心線を、回転アクチュエータの出力回転軸の中心軸線に対して所定量だけオフセットさせるようにしている。アシスト対象の関節部回りの人体構造に応じてオフセット量を適切に設定することで、回転アクチュエータを無理なく人体内に埋め込むことができ、体内に埋め込まれた状態においては、旋回中心線を関節部の支点に一致させることができる。 In the present invention, in order to allow the embedded position of the rotary actuator to be located at a position deviated from the lateral position of the joint part, the turning center lines of the first and second fixtures are set to the output rotary shaft of the rotary actuator. The center axis of is offset by a predetermined amount. By properly setting the offset amount according to the human body structure around the joint to be assisted, the rotary actuator can be easily embedded in the human body. Can be matched to the fulcrum of.
股関節等は所謂、多自由度の球関節であるので、このような関節部の動きに柔軟に対応できるように、アシスト力の伝達経路を構成することが望ましい。 Since the hip joint or the like is a so-called multi-degree-of-freedom ball joint, it is desirable to configure an assist force transmission path so as to be able to flexibly cope with such movement of the joint portion.
本発明においては、回転アクチュエータによって旋回中心線を中心として逆方向に同期して旋回する第1および第2の旋回腕を配置し、第1、第2の旋回腕のうちの一方を、第1の固定具あるいは第2の固定具にヒンジ結合するようにしている。これにより、アシスト力伝達部材がリジッドに各骨に連結される従来の場合とは異なり、関節部の柔軟な動きに追従可能になるので好ましい。 In the present invention, the first and second swivel arms that swivel in the opposite direction in synchronization with each other by the rotary actuator in the opposite direction are arranged, and one of the first and second swivel arms is set to the first swivel arm. Is hinged to the second fixing tool or the second fixing tool. Accordingly, unlike the conventional case in which the assist force transmitting member is rigidly connected to each bone, it is possible to follow the flexible movement of the joint portion, which is preferable.
本発明において、回転アクチュエータの駆動制御を司る制御部を、装着者の体内に埋め込み可能な体内埋め込み型の制御部とすることができる。同様に、回転アクチュエータおよび制御部に駆動電力を供給する電源を装着者の体内に埋め込み可能な体内埋め込み型のバッテリー電源とすることができる。 In the present invention, the control unit that controls the drive of the rotary actuator can be an implantable control unit that can be embedded in the wearer's body. Similarly, a power source for supplying drive power to the rotary actuator and the control unit can be an implantable battery power source that can be embedded in the wearer's body.
特に、本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置は、体内埋め込み型歩行アシスト装置として、歩行が困難な高齢者や障害者、脳神経疾患等で歩行が困難あるいは不可能な人に適用することができる。 In particular, the implantable movement assist device of the present invention can be applied as an implantable walking assist device to an elderly person who has difficulty walking, a disabled person, or a person who cannot or cannot walk due to a cranial nerve disease or the like.
この場合の体内埋め込み型歩行アシスト装置は、例えば、装着者の股関節を中心とする動きをアシストする股関節アシスト装置と、装着者の膝関節を中心とする動きをアシストする膝関節アシスト装置とを備えた構成とすることができる。股関節アシスト装置は、2つの髄内釘、2つの固定具、および、アクチュエータを備えた構成とされる。膝関節アシスト装置も同様に、2つの髄内釘、2つの固定具、および、アクチュエータを備えた構成とされる。 The implantable walking assist device in this case includes, for example, a hip joint assist device that assists movement of the wearer around the hip joint and a knee joint assist device that assists movement of the wearer around the knee joint. It can be configured. The hip joint assist device is configured to include two intramedullary nails, two fixtures, and an actuator. Similarly, the knee joint assist device is configured to include two intramedullary nails, two fixtures, and an actuator.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施の形態は体内埋め込み型歩行アシスト装置に関するものであるが、本発明は、歩行以外の動作、例えば、腕の上げ下げ、肘の屈伸などの動作をアシストするための体内埋め込み型動作アシスト装置として用いることができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although the following embodiments relate to an implantable walking assist device, the present invention relates to an implantable motion assist device for assisting a motion other than walking, for example, a motion such as raising and lowering of an arm or bending and stretching of an elbow. Can be used as
(全体構成)
図1は本実施の形態に係る体内埋め込み型歩行アシスト装置の概略構成を示す説明図である。図2(a)は体内埋め込み型歩行アシスト装置の股関節アシストユニットの部分を示す説明図であり、図2(b)はその膝関節アシストユニットの部分を示す説明図である。(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an implantable walking assist device according to the present embodiment. FIG. 2A is an explanatory view showing a hip joint assist unit portion of the implantable walking assist device, and FIG. 2B is an explanatory view showing a knee joint assist unit portion thereof.
体内埋め込み型歩行アシスト装置1(以下、「歩行アシスト装置1」と呼ぶ。)は装着者の体内、本例では左足11内に埋め込まれて、左足11の動きをアシストする。歩行アシスト装置1は、左の股関節12を中心とする動きをアシストする股関節アシストユニット2と、装着者の左の膝関節13を中心とする動きをアシストする膝関節アシストユニット3とを備えている。また、これらの電力駆動源である非接触充電式の体内埋め込み型のバッテリー電源4を備えている。
The implantable walking assist device 1 (hereinafter referred to as “walking assist
体内埋め込み型のバッテリー電源4は、例えば、骨盤の腸骨16の上側に埋め込まれる。バッテリー電源4からは給電用コード41、42が延びている。一方の給電用コード41は上側の股関節アシストユニット2に接続され、他方の給電用コード42は左足内を通って下側の膝関節アシストユニット3まで延び、当該ユニット3に接続されている。
The implantable battery power source 4 is embedded, for example, above the
(股関節アシストユニット)
図1、図2(a)を参照して、股関節アシストユニット2について説明する。股関節アシストユニット2は、大腿骨14(第1の骨)の髄腔内に挿入される髄内釘21(第1の髄内釘)と、髄内釘21を大腿骨14に固定するスクリューねじ22(第1の固定具)と、骨盤側の寛骨15(第2の骨)の側に固定されるスクリューねじ23(第2の固定具)と、股関節12の支点を通るように設定された旋回中心線27aを中心としてスクリューねじ22、23を相対的に開閉方向に旋回させる旋回力をアシスト力として伝達する回転アクチュエータ24とを備えている。(Hip joint assist unit)
The hip
髄内釘21は、股関節12に繋がる大腿骨14を補強するために、大腿骨14の髄腔内に挿入される。髄内釘21は全体として直線状に延びる金属製の円形断面の細長い棒であり、大腿骨14の上側の骨端14aの上端面から挿入されており、その下側の骨端の近傍位置まで延びている。髄内釘21の上端部は大腿骨14の上端面から上方の所定寸法だけ突出している。
The
大腿骨14の上側の骨端14aの部分には、左外側上方から内側下方に向かって斜めに髄内釘固定用のスクリューねじ22がねじ込まれている。スクリューねじ22は大腿骨14の上側の骨端14aの部分の内部に位置する髄内釘21の上端側部分21aを貫通して延びている。スクリューねじ22によって大腿骨14の骨端14aの部分に髄内釘21が固定される。スクリューねじ22の頭部22aは大腿骨14から所定量だけ突出している。
A
一方、スクリューねじ23は、股関節12に繋がる上側の骨盤側の寛骨15において、その腸骨16の部分に左外側から内側に向けて斜め上方にねじ込まれて固定されている。腸骨16の部分に固定されるスクリューねじ23の頭部23aも所定量だけ腸骨16の部分から突出している。
On the other hand, the
回転アクチュエータ24は、電動モータ24aと、この出力を減速して出力する減速機24bと、電動モータ24aの駆動制御を行う制御部24cから構成されている。回転アクチュエータ24の出力回転によって、上下一対の旋回腕25、26が、股関節12の関節中心を通る旋回中心線27a回りに、相対的に、開閉する方向に旋回可能となっている。
The
すなわち、上側の旋回腕25の一端は、回転アクチュエータ24のハウジング24Aに固定され、その他端(上側の端)は、スクリューねじ23の頭部23aに固定されている。下側の旋回腕26は、その一端がハウジング24Aに固定した旋回中心軸27に支持されており、その中心軸線である旋回中心線27aを中心として回転可能である。旋回腕26の他端(下側の端)は、スクリューねじ22の頭部22aに、ヒンジ結合部29を介して連結されている。旋回中心軸27によって支持されている旋回腕26に、回転アクチュエータ24からの出力回転が不図示の歯車列などの伝達機構を介して伝達され、当該旋回腕26が旋回中心線27aを中心として旋回する。
That is, one end of the
回転アクチュエータ24の埋め込み位置は、股関節12の左横方位置から上方に外れた位置とされる。この位置に配置できるようにするために、旋回腕25、26の旋回中心軸27は、回転アクチュエータ24の出力回転軸の中心軸線24dに対して所定量だけ下方にオフセットさせてある。オフセット量Δ1を適切に設定することで、回転アクチュエータ24を無理なく装着者の体内に埋め込むことができる。また、埋め込まれた状態において、旋回腕25、26の旋回中心線27aを股関節12の支点に合わせることができる。
The embedded position of the
(膝関節アシストユニット)
次に、図1および図2(b)を参照して、膝関節アシストユニット3について説明する。膝関節アシストユニット3は、大腿骨14(第1の骨)の髄腔内に挿入される上述した髄内釘21(第1の髄内釘)と、髄内釘21の下端側部分21bを大腿骨14に固定する横止め釘32(第1の固定具)と、脛骨17(第2の骨)に挿入される髄内釘31(第2の髄内釘)と、髄内釘31の上端側部分31aを脛骨17に固定するスクリューねじ33(第2の固定具)と、膝関節13の支点を通る旋回中心線37aを中心としてスクリューねじ32、33を相対的に開閉方向に旋回させる旋回力をアシスト力として伝達する回転アクチュエータ34とを備えている。(Knee joint assist unit)
Next, the knee
髄内釘21の下端側部分21bは、大腿骨14の下側の骨端14bの上側部分に左外側から内側にねじ込み固定されたスクリューねじ32によって大腿骨14に固定される。スクリューねじ32の頭部32aは大腿骨14から左外側横方に突出している。
The
他方の髄内釘31は、膝関節13に繋がる脛骨17を補強するために、脛骨17の髄腔内に挿入される。髄内釘31は、髄内釘21と同様に、全体として直線状に延びる金属製の円形断面の細長い棒であり、脛骨17の上側の骨端17aの上端面から挿入されており、その下側の骨端17bまで延びている。
The other
髄内釘31は、脛骨17の上側の骨端17aに横方からねじ込み固定したスクリューねじ33によって脛骨17に固定されている。スクリューねじ33の頭部33aは脛骨17から外側横方に突出している。また、髄内釘31は、その上端側部分31aおよび下端側部分31bにおいて、複数本の横止め釘40a、40b、40c・・・によって脛骨17に固定されている。なお、図1において、横止め釘のうち横止め釘40b、40cは、脛骨17の一方の側から他方の側に貫通した状態で当該脛骨17に固定してある。これらの横止め釘は、必要に応じて、貫通させた状態あるいは貫通しない状態で骨に固定することができる。他のスクリューねじの場合も同様である。
The
回転アクチュエータ34は、電動モータ34aと、この出力を減速して出力する減速機34bと、電動モータ34aの駆動制御用の制御部34cから構成されている。回転アクチュエータ34の出力回転によって、上下一対の旋回腕35、36が膝関節13の関節中心を通る旋回中心線37a回りに、相互に開閉する方向に旋回可能となっている。
The
すなわち、上側の旋回腕35の下端は、回転アクチュエータ34のハウジング34Aに固定され、その他端(上側の端)は、スクリューねじ32の頭部32aに固定されている。下側の旋回腕36は、その上端がハウジング34Aに固定した旋回中心軸37に支持され、その中心軸線である旋回中心線37aを中心として回転可能である。旋回腕36の下端は、スクリューねじ33の頭部33aに、ヒンジ結合部39を介して連結されている。旋回中心軸37によって支持されている旋回腕36に、回転アクチュエータ34からの出力回転が不図示の歯車列などの伝達機構を介して伝達され、当該旋回腕36が旋回中心線37aを中心として旋回する。
That is, the lower end of the
回転アクチュエータ34の埋め込み位置は、膝関節13の左横方位置から上方に外れた位置とされる。この位置に埋め込むことができるように、旋回腕35、36の旋回中心軸37は、回転アクチュエータ34の出力回転軸の中心軸線34dに対して所定量だけ下方にオフセットさせてある。オフセット量Δ2を適切に設定することで、回転アクチュエータ34を無理なく装着者の体内に埋め込むことができる。また、埋め込まれた状態において、旋回腕35、36の旋回中心線37aを膝関節13の支点に合わせることができる。
The embedded position of the
(駆動制御系の例)
この構成の歩行アシスト装置1において、股関節アシストユニット2の制御部24c、膝関節アシストユニット3の制御部34cは、例えば、位相振動子モデルを用いた同調制御により、各関節部に作用する装着者による作用トルクに同期させて適切な駆動トルクが関節に加わるように電動モータ24a、34aの駆動制御を行う。この場合には、エンコーダを用いて関節角度を検出し、トルクセンサを用いて相互作用トルクを検出し、これらの検出値に基づき駆動トルクが演算される。このような位相振動モデルを用いた同調制御については、例えば、特開2012−66375号公報、「位相振動子を用いたロボティックスーツの同調制御」(予稿集、第13回建設ロボットシンポジウム、2012年9月11日開催)において詳しく論じられている。(Example of drive control system)
In the walking assist
(回転アクチュエータの例)
図3は回転アクチュエータの一例を示す概念図である。例えば、膝関節13に取り付けられている回転アクチュエータ34として使用可能な回転アクチュエータ50は、偏平な円筒状ケース51(ハウジング)内に組み込まれたアウターロータ型の電動モータ52、波動歯車減速機53および制御基板54を備えている。(Example of rotary actuator)
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the rotary actuator. For example, a
波動歯車減速機53はフラット型波動歯車減速機であり、静止側の内歯車55と、駆動側の内歯車56と、これらの内側に配置された円筒状の可撓性の外歯車57と、この内側に装着した波動発生器58とを備えている。波動発生器58によって外歯車57は楕円状に撓められて、その長軸両端の位置において内歯車55、56にかみ合っている。
The
波動発生器58は、外周面が楕円状輪郭の剛性プラグを備え、この剛性プラグは電動モータ52の駆動マグネットを備えたアウターロータ52aとして機能する。波動発生器58の内側には電動モータ52の駆動コイルを備えたステータ52bが配置されている。
The wave generator 58 includes a rigid plug having an elliptical outer peripheral surface, and the rigid plug functions as an outer rotor 52a having a drive magnet for the
静止側の内歯車55は円筒状ケース51に固定されており、円筒状ケース51には、旋回腕35が一体形成されている。他方の駆動側の内歯車56は、その外周面にも外歯61が形成されており、当該外歯61は、円筒状ケース51に固定した旋回中心軸37によって回転自在の状態で支持されている伝達歯車62にかみ合っている。伝達歯車62には旋回腕36が一体形成されており、伝達歯車62の回転中心線が旋回腕36の旋回中心線37aを規定している。内歯車56の回転により、旋回中心線37aを中心として旋回腕36が旋回可能である。
The stationary
電動モータ52を駆動してそのアウターロータが回転すると、ここに一体形成されている波動発生器58も回転する。波動発生器58が回転すると、当該波動発生器58によって楕円状に撓められている外歯車57と内歯車55、56との間のかみ合い位置も、それぞれ円周方向に移動する。外歯車57と駆動側の内歯車56とは同一の歯数であり、静止側の内歯車55は、これらよりも歯数が例えば2枚多い。したがって、波動発生器58が1回転すると、歯数差分の相対回転が内歯車55、56の間に発生する。したがって、内歯車55、56の相対回転によって、旋回腕35、36は旋回中心線37aを中心として相対的に旋回する。
When the
(その他の実施の形態)
なお、上記の例は、装着者の関節部に本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置を取り付けたものである。装着者の関節に障害がある場合等においては、人工関節を埋め込み、当該人工関節に本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置を取り付けることも可能である。(Other embodiments)
In the above example, the implantable motion assist device of the present invention is attached to the joint of the wearer. When the wearer's joint has an obstacle, it is possible to implant an artificial joint and attach the implantable motion assist device of the present invention to the artificial joint.
また、本発明の体内埋め込み型動作アシスト装置の各構成部品の材質としては、チタン等の金属、セラミックス、繊維強化プラスチック等、各種の材質のものを用いることが可能である。 Further, as the material of each component of the implantable motion assist device of the present invention, various materials such as metal such as titanium, ceramics, fiber reinforced plastic and the like can be used.
Claims (13)
前記第1の髄内釘を前記第1の骨に固定するための第1の固定具と、
前記関節部に繋がる第2の骨に固定される第2の固定具と、
前記関節部の支点を中心とする前記第1の骨および前記第2の骨の動きをアシストするためのアシスト力を、それぞれ、前記第1の固定具および前記第2の固定具に伝達するアクチュエータと、
を有しており、
前記アクチュエータは、予め設定した旋回中心線回りに、前記第1、第2の固定具を相対的に接近する方向および離れる方向に旋回させる旋回力を前記アシスト力として前記第1、第2の固定具に伝達する
体内埋め込み型動作アシスト装置。 A first intramedullary nail inserted into the medullary cavity of the first bone to reinforce the first bone connected to the joint of the wearer;
A first fixture for securing the first intramedullary nail to the first bone;
A second fixture fixed to a second bone connected to the joint;
Actuators for transmitting assist forces for assisting the movement of the first bone and the second bone around the fulcrum of the joint to the first fixture and the second fixture, respectively. When,
A has,
The actuator uses the turning force for turning the first and second fixtures toward and away from each other about a preset turning center line as the assisting force. An implantable motion assist device that is transmitted to a device.
前記第2の骨の髄腔内に挿入される第2の髄内釘を有し、
前記第2の固定具は、前記第2の骨に前記第2の髄内釘を固定するための固定具である体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 1,
A second intramedullary nail inserted into the intramedullary cavity of the second bone;
The implantable motion assist device according to claim 1, wherein the second fixture is a fixture for fixing the second intramedullary nail to the second bone.
前記第1の髄内釘は、股関節に繋がる大腿骨に挿入されるものであり、前記第2の固定具は、股関節に繋がる寛骨に固定されるものである体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 1,
The implantable motion assist device according to claim 1, wherein the first intramedullary nail is inserted into a femur connected to a hip joint, and the second fixture is fixed to a hip bone connected to a hip joint.
前記第1の髄内釘は、膝関節に繋がる大腿骨に挿入されるものであり、前記第2の髄内釘は、膝関節に繋がる脛骨に挿入されるものである体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 2,
The first intramedullary nail is inserted into the femur connected to the knee joint, and the second intramedullary nail is inserted into the tibia connected to the knee joint. ..
前記アクチュエータは、電動モータおよび減速機を備えた回転アクチュエータである体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 1 or 2,
The actuator implantable operation assisting device is a rotary actuator having an electric motor and reduction gear.
前記第1、第2の固定具の前記旋回中心線は、前記回転アクチュエータの出力回転軸の中心軸線に対して所定量だけオフセットしている体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 5,
The implantable operation assist device, wherein the turning centerlines of the first and second fixtures are offset by a predetermined amount with respect to the center axis of the output rotary shaft of the rotary actuator.
前記回転アクチュエータによって、前記旋回中心線を中心として逆方向に同期して旋回可能な第1および第2の旋回腕を有し、
前記第1、第2の旋回腕のうちの一方は、前記第1の固定具あるいは前記第2の固定具にヒンジ結合されており、
前記旋回力が、前記第1、第2の旋回腕を介して、前記第1、第2の固定具のそれぞれに伝達される体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 6,
The rotary actuator has first and second swivel arms that can swivel in the opposite directions about the swivel center line in synchronization with each other,
One of the first and second swivel arms is hinged to the first fixture or the second fixture,
The implantable motion assist device, wherein the turning force is transmitted to each of the first and second fixtures via the first and second turning arms.
前記アクチュエータの駆動を制御する体内埋め込み型の制御部と、
前記アクチュエータおよび前記制御部に駆動電力を供給する体内埋め込み型のバッテリー電源とを有している体内埋め込み型動作アシスト装置。 In claim 1 or 2,
An implantable control unit for controlling the drive of the actuator,
An implantable operation assist device having an implantable battery power source for supplying drive power to the actuator and the control unit.
前記股関節アシストユニットは、請求項3に記載の体内埋め込み型動作アシスト装置であり、
前記膝関節アシストユニットは請求項4に記載の体内埋め込み型動作アシスト装置である体内埋め込み型歩行アシスト装置。 It has a hip joint assist unit that assists movement of the wearer centering on the hip joint, and a knee joint assist unit that assists movement of the wearer centering on the knee joint.
The hip joint assist unit is the implantable motion assist device according to claim 3,
The in-body implanting type walking assist device, wherein the knee joint assist unit is the in-body implanting type motion assist device according to claim 4.
前記股関節アシストユニットおよび前記膝関節アシストユニットにおける前記アクチュエータのそれぞれは、電動モータおよび減速機を備えた回転アクチュエータである体内埋め込み型歩行アシスト装置。 In claim 9,
An implantable walking assist device in which each of the actuators in the hip joint assist unit and the knee joint assist unit is a rotary actuator including an electric motor and a speed reducer.
前記第1、第2の固定具の前記旋回中心線は、前記回転アクチュエータの出力回転軸の中心軸線に対して所定量だけオフセットしている体内埋め込み型歩行アシスト装置。 In claim 10,
The implantable walking assist device according to claim 1, wherein the turning centerlines of the first and second fixtures are offset by a predetermined amount with respect to a center axis of an output rotation shaft of the rotary actuator.
前記回転アクチュエータによって、前記旋回中心線を中心として逆方向に同期して旋回可能な第1および第2の旋回腕を有し、
前記第1、第2の旋回腕のうちの一方は、前記第1の固定具あるいは前記第2の固定具にヒンジ結合されており、
前記旋回力が、前記第1、第2の旋回腕を介して、前記第1、第2の固定具のそれぞれに伝達される体内埋め込み型歩行アシスト装置。 In claim 11,
The rotary actuator has first and second swivel arms that can swivel in the opposite directions about the swivel center line in synchronization with each other,
One of the first and second swivel arms is hinged to the first fixture or the second fixture,
The implantable walking assist device, wherein the turning force is transmitted to each of the first and second fixing tools via the first and second turning arms.
前記アクチュエータの駆動を制御する体内埋め込み型の制御部と、
前記アクチュエータおよび前記制御部に駆動電力を供給する体内埋め込み型のバッテリー電源とを有している体内埋め込み型歩行アシスト装置。 In claim 9,
An implantable control unit for controlling the drive of the actuator,
An implantable walking assist device having an implantable battery that supplies drive power to the actuator and the control unit.
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