JP7068553B2 - 関節に近接して位置決めされるように設計された装置及び上記装置を有する一般システム - Google Patents

関節に近接して位置決めされるように設計された装置及び上記装置を有する一般システム Download PDF

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Description

本発明は、関節の近傍に位置決めするための装置に関する。
本発明は、また、上記装置を有する一般システムに関する。
エクゾスケルトン(exoskeleton)は、その人が特定の仕事をすることができるように、その人の身体能力を増強する役割を果たす。従って、エクゾスケルトンは、軍事、医療、工業等、及び、理学的治療、リハビリテーション、補助等の目的に関わらず、多数の用途に使用することができる。
それにもかかわらず、使用者の自然な動きに従うことができるエクゾスケルトンを作ること、特に足首又は膝型の複雑な関節に関しては、比較的複雑であることがわかる。従って、エクゾスケルトンは、使用者を効果的な方法で補助することができるようにするために、使用者の動きと同期して関節を作動させることができなければならない。
本発明の目的は、関節を有効な方法で作動させることを可能にする装置と、上記装置を有する一般システムとの両方を提案することである。
上記の目的を達成するために、2つの部分の間の関節の近傍に位置決めするための装置であって、この装置は、2つの部分の内の第1の部分によって担持される第1のインターフェイスと、2つの部分の内の第2の部分によって担持される第2のインターフェイスとを備え、この装置は、第1のインターフェイスと第2のインターフェイスとの間の少なくとも1つの接続部を有する、2つの部分の間の関節の近傍に位置決めするための装置が提供される。
本発明によれば、上記接続部は、フローティングピストンによって共に接続される2つのチャンバを有する二重シリンダを備え、該2つのチャンバの内の第1のチャンバは第1のインターフェイスに接続されており、2つのチャンバの内の第2のチャンバは該二重シリンダの出力ロッドに接続されており、該出力ロッドは、該第2のインターフェイスに接続されており、第2のチャンバは、使用時においてフローティングピストンを介して第1のチャンバに対して移動し、これにより、出力ロッドが関節の第2の部分を関節の第1の部分に対して移動させることができる。
従って、本発明により、特に二重シリンダの構成の結果として、単純かつ効果的な方法で関節の2つの部分が互いに対して移動することができる。
選択的に、出力ロッドは、第2のインターフェイス上に直接的に取り付けられる。
選択的に、出力ロッドは、第2のインターフェイスにヒンジ結合される。
選択的に、出力ロッドは、第2のチャンバに固定された状態で締結される。
選択的に、装置は、第1のチャンバに対する第2のチャンバの摺動を案内するための少なくとも1つのガイドを有する。
選択的に、ガイドは、少なくとも1つのブッシュ及びガイド軸のアセンブリを備える。
選択的に、装置は、第1のチャンバにする第2のチャンバの摺動を案内するための2つのガイドを有し、これらの2つのガイドは、二重シリンダの両側に配置される。
選択的に、摺動を案内するためのガイドは、二重シリンダの外側にある。
選択的に、装置は、関連部分に沿った第1のインターフェイスの望ましくない摺動のいかなるリスクを制限する少なくとも1つの二次接続部を有する。
選択的に、二次接続部は、第1及び第2のインターフェイスの少なくとも1つにその端部の少なくとも1つで固定された状態で締結されたバーを備える。
選択的に、二次接続部は、第1及び第2のインターフェイスの少なくとも1つにその2つの端部の内の少なくとも1つでヒンジ結合された接続ロッドを備える。
選択的に、装置は、使用時に使用者の足首の近傍において位置決めされるように整形されており、第1のインターフェイスは、使用者の脛上に位置決めされ、第2のインターフェイスは、使用者の足の上に位置決めされる。
選択的に、第2のインターフェイスは、使用者のブーツのソールと接触するように整形される。
また、使用者によって装着される一般システムであって、上記装置と、上記装置のための電源ユニットを備える該一般システムが提供される。
選択的に、電源ユニットは、少なくとも1つの磁性流体クラッチを有する。
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明を読むことで明らかになる。
本発明は、添付の図面を参照して与えられる以下の説明に照らして、より良く理解することができる。
図1は、使用者が着用する一般システムであって、使用者の複数の関節の内の1つの近傍に位置決めされる、本発明の特定の実施形態の少なくとも1つの装置を有する、一般システムの斜視図である。 図2は、使用者が着用する、図1に示す装置の比較的に大きな尺度の斜視図である。 図3は、図2の装置自体の縦断面図であり、二重シリンダはその展開位置にある。 図4は、図3の図に類似した図であり、二重シリンダはその格納位置にある。 図5は、図1に示すシステムの電源ユニットの比較的に大きな尺度の斜視図である。
図1を参照すると、本発明の特定の実施形態において、上記一般システムは、使用者の右足首に関連する第1の装置1と、使用者の左足首に関連する第2の装置2と、第1の装置1及び第2の装置2に(気体又は選択的に粘性液体としうるが、粘性液体が気体より好ましい)流体を送達するための電源ユニット3とを備える。このように、システムは、電源ユニット3を第1の装置1に接続する第1のチャネル4と、電源ユニット3を第2の装置2に接続する第2のチャネル5とを有し、これらチャネル4及び5の両方が使用者によって装着される。さらに、電源ユニット3は、例えばストラップ、バックパック、ベルト、1つ又は複数の弾性バンドなどによって、使用者の腰上に配置される。
第1の装置1について図2~図4を参照して以下に説明する。この例では、第2の装置2が第1の装置1と同一であるので、以下の説明は第2の装置2にも適用可能である。
装置1は、使用者の脛上に配置される第1のインターフェイス11を有する(本明細書において、「脛」という用語は、膝と足首の間に延びる人体の部分を指すために使用されている)。一例として、第1のインターフェイス11は、ストラップ(図示せず)によって又は任意の他の取り付け手段によって、脛に留められる。第1のインターフェイス11は、好ましくは、使用者の脛骨を覆う脛の前部に配置される。その結果、第1のインターフェイス11は、使用者の足の上方にある。
第1のインターフェイス11は、有利的には脛の前部の形状に適合するように整形される。この目的のために、第1のインターフェイス11はシェル6を有し、使用者と接触するシェル6の面は凹状であり、その面の形状は使用者の脛骨の形状に類似した形状である。
また、装置1は、使用者の足上に配置される第2のインターフェイス12を有する。一例として、第2のインターフェイス12は、使用者のブーツCに取り付けるための4つの取り付けアーム8によって延長されたプレート7を備える。
取り付けアーム8は、好ましくは、第2のインターフェイス12をブーツCのソールSに締結するのに適した大きさのものである。取り付けアーム8は、地面と接触するように延びてもよいし、あるいは、それ自体が地面と接触するソールSまで延びうる。
取り付けアーム8は、好ましくは、ブーツCの内側上及び外側上に対称に配設される。
これにより、ブーツCの第2のインターフェイス12によって加えられる力が、2つのインターフェイス11とインターフェイス12の間の相対的移動の間に良好に分散されることを保証する。
このように、第2のインターフェイス12は、使用者の足の上面上及び側面上に配置される。
この例では、インターフェイス11と12の両方が強固であることを観察すべきである。
また、装置は、第1のインターフェイス11と第2のインターフェイス12とを互いに接続する主接続部9を有する。
この目的のために、主接続部9は、フローティングピストン23によって互いに接続された2つのチャンバ21及び22を有する二重シリンダ10を備えている。2つのチャンバ21とチャンバ22の間にシールを提供するために、2つの回転型ダイヤフラムが、フローティングピストン23と、チャンバ21及び22のそれぞれとの間に配置される。このように、二重シリンダ10は、「二重回転型ダイヤフラムシリンダ(double rolling diaphragm cylinder)」ともよく呼ぶことができる。
二重シリンダ10は、軸線Xに沿って実質的に長手方向に延びる。この例では、装置は、前記軸線Xが実質的に垂直になるように配置されている。
2つのチャンバの内の第1のチャンバ21は、第1のインターフェイス11に接続される。この例では、第1のチャンバ21は、第1のインターフェイス11上に直接的に取り付けられる。
一例として、第1のチャンバ21は、第1のインターフェイス11上にヒンジ式で取り付けられる。
典型的には、第1のチャンバ21は、ボールジョイントによって、又は他の場合にはピボットジョイントによって、第1のインターフェイス11にヒンジ結合される。
典型的には、第1のチャンバ21の上端部13は、第1のインターフェイス11の近位端部14にヒンジ式に取り付けられる。
したがって、第1のチャンバ21は、第1のインターフェイス11に対して回動することができる。さらに、ピストン23は、ピストン23の基端部16が第1のチャンバ21の上端部13と実質的に同じ高さである高位置(図4に示される)と、ピストン23の基端部16が第1のチャンバ21の底端部15と実質的に同じ高さである低位置(図3に示される)との間で、軸線Xに沿って第1のチャンバ21内で並進移動可能である。
さらに、第2のチャンバ22は、同様に、軸線Xに沿って第1のチャンバ21に対して並進移動可能であり、かつ、第2のチャンバ22が第1のチャンバ21と接触しかつピストン23の遠位端部17が第2のチャンバ22の底端部18と実質的に同じ高さである、高位置(図4に示される)と、第2のチャンバ22が第1のチャンバ21と離間しておりかつピストン23の遠位端部17が第2のチャンバ22の上端部19と実質的に同じ高さである、低位置(図3に示される)との間において、軸線Xに沿ってピストン23に対して並進移動可能である。
したがって、2つのチャンバ21とチャンバ22は、同じ二重シリンダ10の部分を形成するが、2つのチャンバ21とチャンバ22が互いに相対的に移動することを可能にするために、2つのチャンバ21とチャンバ22のそれぞれが別個の構造に形成されることが観察されるべきである。
二重シリンダ10に流体を供給する電源ユニット3により、フローティングピストン23と第2のチャンバ22とが第1のチャンバ21に対して移動するようになっている。この目的のために、接続チャネル4は、第1のチャンバ21の上端部13において二重シリンダ10内に通じている。第1のチャンバ21、第2のチャンバ22、及びフローティングピストン23の3つ全てが中空であるので、流体は、これらの3つの部分21、22及び23の間を流れることができ、これにより、フローティングピストン23を展開させるか又は格納するようにすることができる。
このように、二重シリンダ10は直列構成を有し、それによって、比較的に長いストロークを有することができる。
2つのチャンバ21とチャンバ22の間の相対移動を案内するために、二重シリンダ10は、ガイド軸に沿って摺動可能な少なくとも1つのブッシュを有し、ブッシュ及びガイド軸は、2つのチャンバ21及びチャンバ22及びフローティングピストン23の外側に配置されつつ、2つのチャンバ21及びチャンバ22に関連している。
本例では、二重シリンダ10は、第1のチャンバ21の両側で第1のチャンバ21の外側に延びるように第1のチャンバ21に強固に締結された2つのガイド軸24(その内の1つのみが図で見える)を有し、これら2つのガイド軸24は、第1のチャンバ21に対して固定された状態で締結される。したがって、これら2つのガイド軸24の両方が、それぞれ、二重シリンダ10の右側及び左側において軸線Xと実質的に平行に延びている。対応する態様で、第2のチャンバ22は、ガイド軸24のそれぞれに沿って摺動可能な2つのブッシュ25(その内の1つのみが図で見える)を有し、これらブッシュ25は、第2のチャンバ22に強固に締結されている。
さらに、二重シリンダ10は、第2のチャンバ22に接続された出力ロッド26を有する。この例では、出力ロッド26は、第2のチャンバ22の底端部18に強固に締結されている、第1の先端部を有している。
好ましい態様では、出力ロッド26の第2の端部27は、第2のインターフェイス12上に直接的に取り付けられる。これにより、出力ロッド26は、いかなる中間のアクチュエータ機構なしに、第2のインターフェイス12を直接的に作動させることができる。
同様に、好ましくは、出力ロッド26の第2の端部27は、第2のインターフェイス12にヒンジ結合される。
これにより、出力ロッド26が第2のインターフェイス12を押す際に、出力ロッド26に損傷を与えるいかなるリスクも制限される。また、これにより、装置が使用者の足首の動きをより自然に追従することができる。
典型的には、出力ロッド26は、例えばボールジョイントによって又は他の場合にはピボットジョイントによって、第2のインターフェイス12にヒンジ結合される。
この例では、出力ロッド26は、第2のインターフェイス12のプレート7を介して、第2のインターフェイス12上に取り付けられる。その結果、出力ロッド26は、使用者の足首が自然に屈曲する軸線からオフセットされる状態で第2のインターフェイス12に作用する。特に、出力ロッド26は、取り付けアーム8に作用し、この取り付けアームは、(取り付けアーム8のサイズに応じて)地面又はソールSに作用する。
また、駆動軸26は、2つのインターフェイス11とインターフェイス12の間で良好な力の伝達を提供する剛構造を形成することが観察されるべきである。
使用時において、二重シリンダ10が(図4に示されるように)格納された状態から始まり、電源ユニット3が二重シリンダ10に流体を供給する時、潜在的に二重シリンダ10が(図3に示されるような)その展開位置に到達するまで、フローティングピストン23及び第2のチャンバ22の両方が第1のチャンバ22に対して漸進的に移動させられ、第2のチャンバ22もフローティングピストン23に対して移動させられる。
その結果、出力ロッド26は、第2のインターフェイス12に漸進的に推力を加え、第2のインターフェイス12を第1のインターフェイス11に対して回動させ、ひいては足首を回動させる。
このようにして、本装置は、歩行又は走行の移動時に、民間と軍事の両方であり得る用途で、使用者を補助することができる。
このように、上述の装置は比較的簡単な構造であり、二重シリンダ10の駆動軸26を介して第2のインターフェイス12上で直接的に作用がとることができる。
これにより、非常に反応性が高いため有効な装置を有することが可能となる。特に、上記装置により、弾力性がありすぎる可能性のあるベルト及びプーリタイプの機構の使用を回避する。
また、この装置は堅固であることが見出されている。
特に、装置は、二重シリンダ10が展開位置と格納位置との間の中間位置にあるとき、使用者の足が実質的に水平面内にあるように配置される。
好ましい実施形態では、出力ロッド26が第2のインターフェイス12に推力を与えるときに、反作用によって第1のインターフェイス11が脛骨に沿って上方に移動するのを回避するために、装置は、この例では、第1のインターフェイス11と使用者のブーツCとの間に配置される少なくとも1つの二次接続部28を有する。
好ましくは、装置は、2つの二次接続部28(その内の1つのみが図で見える)を有し、その各々は、第1のインターフェイス11と使用者のブーツCとの間に配置される。各二次接続部28は、典型的には、二重シリンダ10の右側及び左側のそれぞれの一方に、二重シリンダ10の外側に配置される。
典型的には、各二次接続部28は、第1の先端部で第1のインターフェイス11に強固に締結され、第2の先端部でブーツCに強固に締結されたバー29の形態である。
種々のバー29が、主接続部9によって生成される力を吸収し、ひいては第1のインターフェイス11の望ましくない動きを回避し、特に、第1のインターフェイス11が使用者の脛骨に沿って上方に移動するのを回避する役割を果たす剛構造を形成する。
選択的に、種々のバー29は、それらの第2の先端部でブーツCに締結される。例えば、各バー29は、第1のインターフェイス11のいくつかの側縁のそれぞれに締結され、ブーツCのいくつかの外側のそれぞれに締結されるように配置される。
また、各バー29は、好ましくは、実質的に足首が屈曲する軸線上でブーツCに締結されるように配置される。
これは、使用者に対する第1のインターフェイス11の望ましくない動き、特にインターフェイス11が使用者の脛骨に沿って摺動するような動きを最小化する役割を果たす。
図5を参照して、本発明の特定の実施形態における電源ユニット3について以下に説明する。
この例では、電源ユニット3は例えばモータなどの電源30を有し、電源30は、第1の装置1に関連する第1の電源部材31に接続され、第2の装置2に関連する第2の電源部材32に接続されており、同一の電源30が電源部材31及び32の両方に電力を供給する。
これは、対応して、電源ユニット3の重量及びそのサイズの両方を制限する。本例では、単一の電源30を使用することが有利である。というのは、使用者が歩行運動を行うのを補助するために、装置1及び2には、交互に電力を供給する必要があるが、同時に電力を供給する必要がないからである。
典型的には、各電源部材31、32は、電源30に接続された入力軸と、出力軸とを有する磁性流体クラッチ33、34を有する。使用時において、入力軸は、電源30からの回転駆動の下で、クラッチ33、34内に存在する磁性流体が十分に粘性であるとき、出力軸の回転を駆動する。磁性流体が過度に液状である場合、2つの軸は、回転において共に拘束されない。このように磁性流体の粘度を作用させることにより、2本の軸の間で伝達されるトルクを制御することができる。
これにより、装置1、2に供給される電力を細かく制御することができる。
各電源部材31、32は、また、関連する装置に流体を伝達するための出力機構を有する。この目的のために、各出力機構は、例えばベルト及びプーリシステムによって、及び/又は、ケーブル、ボーデンケーブル、チェーンなどの任意の他の伝達装置によって、関連するクラッチ33、34の出力軸に接続された出力アクチュエータ35、36を有する。
特に、出力軸と出力アクチュエータ35、36との間の伝達は、出力軸に留められた駆動プーリ37、38と、関連する従動プーリ39、40とを、一端部が駆動プーリ37、38に取り付けられかつ他端部が固定された構造に取り付けられたベルト41、42であって、従動プーリ39、40の周囲に巻回されるベルト41、42とを備えている。さらに、出力アクチュエータ35、36は、従動プーリ39、40に留められた作動アーム43、44を有し、出力軸の回転によってベルト41、42が移動し、その結果、作動アーム43、44を牽引する。例として、駆動プーリ37、38と従動プーリ39、40の間の比は2:1としうるが、他の比を用いることもできる。
次いで、作動アーム43、44の移動によって、出力アクチュエータ35、36内の流体を移動させ、その結果、チャネル内の流体を、関連する装置1、2に移動させる。
一例として、出力アクチュエータ35、36は、単一の回転型ダイヤフラムシリンダ、回転型ダイヤフラムのないシリンダ等である。
電源ユニット3に関する詳細情報については、2018年5月14日付で出願の国際出願第PCT/CA2018/050570号に記載されている電源ユニットを参照することができ、参照によって本明細書に組み込まれる。
当然、本発明は記載される実施形態に限定されるものではなく、変形実施形態は、請求項によって規定される発明の範囲を超えずに提供することができる。
典型的には、上記装置は一般システムと関連しているが、上記装置は独立式としうる。このように、上記装置は、1つ又は両方のインターフェイスの近傍にあり得る、1つ又は両方のインターフェイスによって担持され得る、又は他の方法で2つのインターフェイスから離れて配置され得る、それ自体の電源ユニットを有することができる。
さらに、上記装置は足首に関連しているが、装置は、例えば、膝、手首などの何らかの他の関節に関連することができる。
上記装置は、多数の用途に使用することができ、一例として、エクゾスケルトン、成形器具(orthosis)、プロテーゼ(prosthesis)、携帯システム、ロボットに組み込まれたシステムなどである又はそれらの一部をなすことができる。
同様に、上記装置は、人間が装着するが、ロボットが装置を装着しうる。
装置のいくつかのインターフェイスの一方又は両方を、上述したように、使用者の衣類又は履物に締結される代わりに、使用者の衣類又は履物の中に直接的に組み込むことができる。例えば、第2のインターフェイスは、使用者のブーツの一体部分としうる。
第1のチャンバは、第1のインターフェイスにヒンジ結合される代わりに、強固に締結することができる。このような状況下で、二重シリンダが1つ又は複数のガイド軸を有する場合、これらガイド軸は、第1のチャンバ及び/又は第1のインターフェイスに強固に締結され得る。このような状況下では、出力ロッドは、第2のチャンバに強固に締結される代わりに、ヒンジ結合されることが可能である。
出力ロッドは、第2のインターフェイスにヒンジ結合される代わりに、強固に締結することができる。同様に、出力ロッドは、第2のチャンバに強固に締結される代わりに、ヒンジ結合されうる。ロッドは、第2のチャンバ及び/又は第2のインターフェイスに直接的に接続される必要はない。一例として、ベルト及びプーリシステム(又は任意の他の接続機構)を、例えば、出力ロッドと第2のインターフェイス及び/又は第2のチャンバとの間に配置することができる。
装置は、2つのインターフェイスの間に他の数の接続部を有しうる。このように、装置は、1つの接続だけを有しうる。
装置が二次接続部を有する場合は、上記の説明とは異なる可能性がある。
例えば、強固に締結されるバーの代わりに、例えばピボットジョイントを介して又はボールジョイントを介して、一方又は両方の端部でヒンジ結合される接続ロッドを使用することが可能であろう。これにより、装置の柔軟性が向上する。例として、各接続ロッドは、第1の先端部で第1のインターフェイスにヒンジ結合され、第2の先端部でブーツにヒンジ結合され得る。例えば、2つの接続ロッドを使用する場合、各接続ロッドは、第1のインターフェイスのそれぞれの側縁にヒンジ結合され、ブーツの対応する外側にヒンジ結合されるように配置することができる。また、各接続ロッドは、実質的に足首が屈曲する軸線上でブーツにヒンジ結合されるように配置することができる。その後、種々のバーは、主接続部によって生成される力を吸収し、ひいては第1のインターフェイスの望ましくない動きを回避し、特に、第1のインターフェイスが使用者の脛骨に沿って上方に動くのを回避するように働く剛構造を形成するであろう。
全ての状況下で、各二次接続部は、固定された状態でその第2の端部をブーツのソールにヒンジ結合されるか又は締結され、図示のようにブーツ上部には留めないようにすることができる。同様にして、各二次接続部は、図示されているように、ブーツに直接ではなく、その第2の先端部を第2のインターフェイスにヒンジ結合されるか又は固定された状態で締結されることができる。例として、第2のインターフェイスは、少なくとも1つの二次接続部が足首が屈曲する軸線上で第2のインターフェイスに取り付けられることを潜在的に可能にするように、足首が屈曲する軸線の周りまで少なくとも延びることができるであろう。
二次接続部は、好ましくは、そのいくつかの端部の少なくとも1つでいくつかのインターフェイスの少なくとも1つに連結させるべきである。
二次接続部は、バー又は接続ロッドなどの剛構造の代わりにシリンダを備えることができ、もしくは、ばね又は弾性タイプのストラップ又は戻し部材を備えることができる。
二次接続部は、第1のインターフェイスによって、及び/又は、第2のインターフェイスによって、及び/又は、使用者の衣類によって又は使用者の履物によって担持することができる。従って、二次接続部は、二つのインターフェイスのそれぞれによって、そのいくつかの端部のそれぞれにおいて直接的に担持され得る。
二重シリンダは、上述したブッシュ及びガイド軸のアセンブリ以外のガイドを有することができる。例えば、ガイドは、入れ子式(伸縮式)のシリンダ又はベルト及びプーリアセンブリとしうる。二重シリンダはガイドを有している必要はない。もしくは、上記以外のいくらかの数のガイドを有しうる。
二重シリンダは、(足が地面に完全に戻るときに)自然に、及び/又は、二重シリンダから流体を吸い出すことによって及び/又はバネなどの戻し部材によって制御される方法で、格納位置に戻ることができる。電源ユニットは、戻し部材によって生成される任意の力を補償するためのトルクを選択的に生成することができる。
本装置は、例えば、使用者の足が地面に及ぼす力、又は、第2のインターフェイスがブーツに及ぼす力、又は、出力ロッドが第2のインターフェイスに対して推力を与えるゾーンに及ぼす力を測定するための1つ又は複数のセンサなどの、上記以外の要素を有することができ、センサは、温度、圧力、加速度、位置などの他のパラメータを測定することができる。
インターフェイスは、上記以外の形状としうる。例えば、各インターフェイスは、スリーブの形状としうる。ストラップ以外の手段は、弾性バンド、(ベルクロ社の商標で販売される製品などの)フック及びループタイプの取り付けストリップなどの、インターフェイスを使用者に取り付けるために使用することができる。
同様に、装置に関連する電源ユニットは、上記とは異なる場合がある。例えば、電源ユニットは、モータと主アクチュエータとの間にクラッチを有する必要はなく、例えば、磁性流体クラッチでないクラッチなどの、異なるクラッチを有することもできる。同様に、電源ユニットは、出力アクチュエータ、モータ、及び/又は、装置に直接的に電力を供給するクラッチを有する必要はない。電源ユニットは、同じように、1つ又は複数の減速機を有することができる。したがって、電源ユニット内の要素の数は、変動し得る。例えば、異なるモータを各装置に関連付けることができ、又は、単一のクラッチを複数の装置に関連付けることができる。
電源装置ユニットの全て又は一部は、装置によって担持されるか、又は、装置の一部を形成することができる。
本システムは、上記とは異なる数の装置を有することができ、例えば、単一の装置を有することができる。

Claims (15)

  1. 2つの部分の間において関節の近傍に位置決めするための装置であって、
    前記装置は、前記2つの部分の内の第1の部分によって担持される第1のインターフェイス(11)と、前記2つの部分の内の第2の部分によって担持される第2のインターフェイス(12)とを備え、前記装置は、前記第1のインターフェイスと前記第2のインターフェイスとの間の少なくとも1つの接続部(9)を有する、2つの部分の間の関節の近傍に位置決めするための装置において、
    前記少なくとも1つの接続部は、フローティングピストン(23)によって共に接続される2つのチャンバ(21、22)を有する二重シリンダ(10)を備え、前記2つのチャンバの内の第1のチャンバは前記第1のインターフェイスに接続されており、前記2つのチャンバの内の第2のチャンバは前記二重シリンダの出力ロッド(26)に接続されており、前記出力ロッド(26)は、前記第2のインターフェイスに接続されており、前記第2のチャンバは、使用時において前記フローティングピストンを介して前記第1のチャンバに対して移動し、これにより、前記出力ロッドが前記関節の前記第2の部分を前記関節の前記第1の部分に対して移動させることができる、2つの部分の間の関節の近傍に位置決めするための装置。
  2. 前記出力ロッド(26)は、前記第2のインターフェイス(12)上に直接的に取り付けられている、請求項1に記載の装置。
  3. 前記出力ロッド(26)は、前記第2のインターフェイス(12)にヒンジ結合される、請求項2に記載の装置。
  4. 前記出力ロッド(26)は、前記第2のチャンバ(22)に固定された状態で締結されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記装置は、前記第1のチャンバに対する前記第2のチャンバの摺動を案内するための少なくとも1つのガイドを有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記ガイドは、少なくとも1つのブッシュ及びガイド軸のアセンブリを備える、請求項5に記載の装置。
  7. 前記第1のチャンバ(21)に対する前記第2のチャンバ(22)の摺動を案内する2つのガイドを有し、前記2つのガイドは前記二重シリンダ(10)の両側に配置されている、請求項5又は6に記載の装置。
  8. 前記摺動を案内するためのガイドは、前記二重シリンダの外側にある、請求項5~7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記装置は、関連部分に沿った前記第1のインターフェイス(11)の望ましくない摺動を回避するための少なくとも1つの二次接続部(28)を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記二次接続部は、前記第1のインターフェイス及び前記第2のインターフェイスの内の少なくとも1つにその2つの端部の内の少なくとも1つで固定された状態で締結されたバー(29)を有する、請求項9に記載の装置。
  11. 前記二次接続部は、前記第1のインターフェイス及び前記第2のインターフェイスの内の少なくとも1つにその2つの端部の内の少なくとも1つでヒンジ結合された接続ロッドを備える、請求項9に記載の装置。
  12. 前記装置は、使用時に使用者の足首の近傍において位置決めされるように整形されており、前記第1のインターフェイス(11)は、前記使用者の脛上に位置決めされ、前記第2のインターフェイス(12)は、前記使用者の足の上に位置決めされる、請求項1~11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記第2のインターフェイス(12)は、使用者のブーツのソールと接触するように整形されている、請求項12に記載の装置。
  14. 請求項1~13のいずれか一項に記載の装置と、前記装置に流体を供給するための電源ユニット(3)とを備えるシステム。
  15. 前記電源ユニットは、少なくとも1つの磁性流体クラッチ(33、34)を有する、請求項14に記載のシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105470A1 (ja) 2016-12-07 2018-06-14 圭治郎 山本 アクチュエータ装置及び関節運動アシスト装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10139536A1 (de) * 2001-08-10 2003-02-20 Bosch Rexroth Ag Hydraulische Antriebsvorrichtung, insbesondere zur Rotorblattverstellung an einer Windkraftanlage
FR2842412B1 (fr) * 2002-07-19 2005-05-06 Gerald Lefort Orthese dynamique
US7628766B1 (en) * 2003-10-29 2009-12-08 The Regents Of The University Of California Lower extremity enhancer
AU2006206394B2 (en) * 2005-01-18 2011-10-13 The Regents Of The University Of California Low power lower extremity exoskeleton
DE102008027655B3 (de) * 2008-06-10 2010-01-07 Festo Ag & Co. Kg Fluidbetätigte Antriebsvorrichtung
WO2010036791A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 Berkeley Bionics Hip and knee actuation systems for lower limb orthotic devices
CN105798893B (zh) * 2016-06-03 2017-09-12 河北工业大学 一种辅助负重人体下肢外骨骼
KR20180076139A (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 삼성전자주식회사 운동 보조 장치
CN108331797B (zh) * 2018-03-28 2023-12-08 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种抛沙灭火车进料装置用油缸

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105470A1 (ja) 2016-12-07 2018-06-14 圭治郎 山本 アクチュエータ装置及び関節運動アシスト装置

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