JP7078926B2 - Active prosthesis - Google Patents
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Description
この発明は、上肢切断者の利用に供される能動義手に関する。 The present invention relates to an active prosthesis used for use by an amputee.
上肢切断者は日本国内におよそ8.2万人存在する。上肢切断者のほとんどは、装飾義手を使用している。装飾義手は、見た目にも違和感がない装飾性の高いものが存在するが、使用者がこれを能動的に動かすことはできない。一方、筋電義手は、使用者の筋肉の筋電位を利用して指を能動的に動かすことができる。このため、使用者は、筋電義手を用いることで物を把持することができるが、その使用には訓練を要するなど課題も多い。 There are about 82,000 amputees in Japan. Most amputees use decorative prostheses. There are highly decorative artificial hands that do not look strange, but the user cannot actively move them. On the other hand, the myoelectric prosthetic hand can actively move the finger by utilizing the myoelectric potential of the user's muscle. Therefore, the user can grasp an object by using a myoelectric prosthetic hand, but there are many problems such as training is required to use the object.
上述したように、装飾義手では、対象物を把持することはできず、利用者の生活利便性の向上には寄与しない。筋電義手には、重量・コスト・公的制度・訓練施設の不備などの問題があり、現時点でほとんど社会に普及していない。このため、義手使用者が軽量・安価な義手を求めている中で、需要と供給がマッチしていない。 As described above, the decorative prosthesis cannot grip the object and does not contribute to the improvement of the user's living convenience. Myoelectric prosthetic hands have problems such as weight, cost, public system, and inadequate training facilities, and are not widely used in society at this time. For this reason, while prosthetic hand users are seeking lightweight and inexpensive prosthetic hands, supply and demand do not match.
本発明の目的とするところは、義手使用者の生活利便性の向上に資する、簡単構造で、軽量かつ安価な能動義手を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an active artificial hand having a simple structure, light weight, and low cost, which contributes to improving the living convenience of the artificial hand user.
この発明の一態様に係る能動義手は、固定指が固定されたベース部と、前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、前記可動指を前記伸び位置に向けて付勢する付勢部材と、を備える。
この発明の一態様に係る能動義手は、固定指が固定されたベース部と、前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、前記可動指に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材と、前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された前記第2伸縮部材から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材と、を備える。
この発明の一態様に係る能動義手は、固定指が固定されたベース部と、前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、を備える。前記駆動部は、前記ベース部に固定された第1板状部と、前記ホルダ部に固定され前記ホルダ部の回転に伴い前記第1板状部に対して回転する第2板状部と、前記第1板状部と前記第2板状部との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部であって、前記ベース部に対して前記ホルダ部が回転する際に前記第1板状部と前記第2板状部との間に挟まれて前記伸縮部材内に前記作動流体を送るバルーン状部と、を有する。
この発明の一態様に係る能動義手は、固定指が固定されたベース部と、前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、を備える。前記駆動部は、前記ホルダ部の外側に前記ホルダ部の中心軸と略平行に設けられた伸縮性のあるチューブで構成されるとともに、当該チューブ内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブは、一端で前記ベース部に固定されるとともに他端で前記ホルダ部の基部側に固定され、前記ホルダ部が前記ベース部に対して回転することで伸長して前記伸縮部材内に前記作動流体を送る。
The active prosthesis according to one aspect of the present invention has a base portion to which a fixed finger is fixed, a holder portion rotatably provided with respect to the base portion into which a user's arm is inserted, and a tip more than the fixed finger. A movable finger provided on the side, a tubular telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, and a hinge portion provided in parallel with the telescopic member. Rotation between the extension position where the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the bending position where the extension direction of the movable finger intersects the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that movably connects the fixed finger and the movable finger, and a drive portion in which the working fluid is stored, by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion. The telescopic member is extended so as to send the working fluid into the telescopic member so as to swivel around the hinge portion, and the drive portion from the stretched position to the bent position and the movable finger are directed toward the stretched position. It is provided with an urging member for urging .
The active prosthesis according to one aspect of the present invention has a base portion to which a fixed finger is fixed, a holder portion rotatably provided with respect to the base portion into which a user's arm is inserted, and a tip more than the fixed finger. A movable finger provided on the side, a tubular telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, and a hinge portion provided in parallel with the telescopic member. Rotation between the extension position where the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the bending position where the extension direction of the movable finger intersects the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that movably connects the fixed finger and the movable finger, and a drive portion in which the working fluid is stored, by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion. A drive unit that sends the working fluid into the telescopic member to extend the telescopic member so as to swivel around the hinge portion and shifts the telescopic member from the stretched position to the bent position, and a movable finger provided inside. The bottomed tubular second telescopic member that stores the second working fluid and is compressed by abutting on the gripping object, and the second that is provided and compressed at a position that abuts on the user's arm. It includes a bottomed tubular third telescopic member that presses the user's arm by receiving and extending the second working fluid sent from the telescopic member.
The active prosthesis according to one aspect of the present invention has a base portion to which a fixed finger is fixed, a holder portion rotatably provided with respect to the base portion into which a user's arm is inserted, and a tip more than the fixed finger. A movable finger provided on the side, a tubular telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, and a hinge portion provided in parallel with the telescopic member. Rotation between the extension position where the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the bending position where the extension direction of the movable finger intersects the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that movably connects the fixed finger and the movable finger, and a drive portion in which the working fluid is stored, by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion. It is provided with a drive unit that sends the working fluid into the telescopic member to extend the telescopic member so as to swivel around the hinge portion and shifts the telescopic member from the stretched position to the bent position. The drive unit includes a first plate-shaped portion fixed to the base portion, a second plate-shaped portion fixed to the holder portion and rotated with respect to the first plate-shaped portion as the holder portion rotates. A balloon-shaped portion provided between the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion and accommodating the working fluid inside, and the first plate-shaped portion when the holder portion rotates with respect to the base portion. It has a balloon-shaped portion that is sandwiched between the plate-shaped portion and the second plate-shaped portion and sends the working fluid into the telescopic member .
The active prosthesis according to one aspect of the present invention has a base portion to which a fixed finger is fixed, a holder portion rotatably provided with respect to the base portion into which a user's arm is inserted, and a tip more than the fixed finger. A movable finger provided on the side, a tubular telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, and a hinge portion provided in parallel with the telescopic member. Rotation between the extension position where the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the bending position where the extension direction of the movable finger intersects the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that movably connects the fixed finger and the movable finger, and a drive portion in which the working fluid is stored, by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion. It is provided with a drive unit that sends the working fluid into the telescopic member to extend the telescopic member so as to swivel around the hinge portion and shifts the telescopic member from the stretched position to the bent position. The drive unit is composed of an elastic tube provided on the outside of the holder portion substantially parallel to the central axis of the holder portion, and stores the working fluid inside the tube. It is fixed to the base portion at one end and fixed to the base portion side of the holder portion at the other end, and the holder portion extends by rotating with respect to the base portion to send the working fluid into the expansion / contraction member. ..
以下、図面を参照しながら能動義手の実施形態について説明する。下記実施形態の能動義手は、モータやソレノイド等の電動アクチュエータおよびコンプレッサ等の外部動力源を用いないで、人力によるマニュアル式で指部を回動できる非電動で且つ指部を可動できるタイプの義手である。また、下記能動義手は、主として、前腕部に切断断端を有する患者に利用される義手である。 Hereinafter, embodiments of the active prosthesis will be described with reference to the drawings. The active prosthesis of the following embodiment is a non-electric type prosthesis that can manually rotate the finger without using an electric actuator such as a motor or solenoid and an external power source such as a compressor. Is. In addition, the following active prosthesis is a prosthesis mainly used for patients having a cut stump in the forearm.
[第1実施形態]
図1から図9を参照して、能動義手の第1実施形態について説明する。図1、図2に示すように、能動義手11は、断面L字形に折れ曲がった板状をなしたベース部12と、ベース部12の先端側に取り付けられた指部13と、同じくベース部12の先端側に取り付けられた第2指部14と、ベース部12に対して固定的に設けられた駆動部15と、使用者の腕16(残存肢)の先端部が差し込まれるホルダ部17と、ホルダ部17を回転可能に支持する回転軸18と、能動義手11を使用者の腕16に対して固定するためのソケット部21と、を備える。
[First Embodiment]
The first embodiment of the active prosthesis will be described with reference to FIGS. 1 to 9. As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に示すように、ベース部12は、使用者の腕16の軸方向(指部13の延びる方向)と平行に方向に延びた第1板22と、使用者の腕16の軸方向と交差する方向に延びた第2板23と、第1板22と第2板23とに跨る補強用の第3板24と、を有する。ベース部12は、第1板22と第2板23によって、「L」字形をなしている。第1板22、第2板23、第3板24は、一体的に形成される。第2板23は、後述するホルダ部17の回転軸18が通される貫通孔25を有する。第3板24は、三角形状をなしている。
As shown in FIG. 3, the
駆動部15は、指部13の回動動作を駆動する。駆動部15は、ベース部12に対して一体的に設けられた円筒形のポンプ部26と、ポンプ部26の内側に差し込まれたピストンロッド27と、ホルダ部17とピストンロッド27との間に介在された変換機構28と、ポンプ部26と指部13の伸縮部材31とを接続した送り管32と、を有する。
The
図3、図4に示すように、ポンプ部26は、円筒形に形成された外殻部33と、外殻部33の内側に収納された中空のベローズ34と、外殻部33と一体的に設けられベース部12に固定された補強用リブ35と、を有する。外殻部33は、ホルダ部17の回転軸18を支持するためのボス36を有する。ボス36には、使用者の腕16の軸方向(ピストンロッド27と平行な方向)に延びた第2貫通孔37が設けられている。第2貫通孔37には、回転軸18が通される。ポンプ部26は、後述するように3Dプリンティングによってベース部12と一体的に三次元造形されているが、ベース部12に対して例えばねじ等で着脱可能な構造となっていてもよい。補強用リブ35は、ポンプ部26の外殻部33の端部と一体的に設けられる。補強用リブ35は、3Dプリンティングによってベース部12と一体的に三次元造形されていてもよい。なお、ポンプ部26の内部空間(外殻部33とピストンロッド27のピストン部27Bで規定される空間)を高気密に構成した場合には、ベローズ34を省略することもできる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ピストンロッド27は、円筒形の外殻部33の奥部に向かって押し込まれることで、ベローズ34をその軸方向に圧縮できる。ピストンロッド27は、細長い棒状をなした軸部27Aと、軸部27Aの先端側に設けられた略円盤形のピストン部27B(ヘッド)と、を有する。ピストンロッド27は、ポンプ部26の円筒形の軸方向に沿って進退移動することができる。ピストン部27Bには、外殻部33の内周面に対する滑り性を向上するためにフッ素樹脂等、各種のコーティングがなされていてもよいし、或いはグリース等の潤滑油が塗布されていてもよい。
The
図3に示すように、軸部27Aの先端は、例えば、半球形に形成され、変換機構28のカム面28A上に当接し、当該カム面28A上を滑って滑らかに移動することができる。ベローズ34は、柔軟性のある樹脂材料、例えばポリエチレン等によって形成される。ベローズ34は、有底の円筒形をなしている。ベローズ34の構成は、後述する指部13の伸縮部材31と略同様である。ベローズ34および伸縮部材31は、3Dプリンティングによってゴム状の弾性材料で形成されてもよい。3Dプリンティングに最適な材料としては、熱可塑性エラストマーやシリコーンゴム等がある。
As shown in FIG. 3, the tip of the
変換機構28は、ホルダ部17の回転運動をピストンロッド27の進退運動に変換するカム部で構成される。変換機構28(カム部)は、細長い平板が回転軸18の周囲に巻き付いた形状をなしており、回転軸18を中心とした螺旋状をなしている。変換機構28の表面には、ピストンロッド27の端部が当接する平滑なカム面28Aが設けられている。カム面28Aには、ピストンロッド27の滑り性を向上するためにフッ素樹脂等、各種のコーティングがなされていてもよいし、或いはグリース等の潤滑油が塗布されていてもよい。
The
送り管32は、合成樹脂等によって形成された可撓性を有する一般的なチューブで構成される。送り管32は、ポンプ部26内のベローズ34と、指部13の伸縮部材31と、を接続している。本実施形態において、送り管32が外部に露出するように設けられているが、送り管32が指部13の固定指61の内部に通されていても当然によい。このような構造をとることによって、使用の際に送り管32が周辺の構造物に引っ掛かってしまうことが防止される。
The
ホルダ部17は、ベース部12に対して回転可能に設けられている。ホルダ部17は、使用者の腕16(残存肢)の断端付近が差し込まれるカップ状(コーン状)をなしている。ホルダ部17は、上肢切断者の断端付近の形状に相補的な形状のカップ形状ないしコーン形状を有することが好ましいが、一般的な錐台形をなしたカップ形状であってもよい。
The
回転軸18は、例えば、金属製の第1部分18Aと、ホルダ部17に接続された樹脂製の第2部分18Bと、第2部分18Bにおいて半径方向に突出するように形成されたフランジ部分18Cと、を有する。回転軸18の第2部分18Bは、ホルダ部17と一体に三次元造形されている。回転軸18は、後述する3Dプリンティングによって全体を樹脂材料のみから形成することも当然にできる。
The rotating
第1部分18Aは、第2部分18Bに形成された穴部に差し込まれて第2部分18Bと固定されても良い。或いは、第1部分18Aの外周面には雄ねじが形成されていてもよく、第2部分18Bに形成された雌ねじに対して第1部分18Aの雄ねじが係合することで第1部分18Aが第2部分18Bに固定されてもよい。或いは、第1部分18Aを第2部分18Bに対するインサートとして、インサート成形のように第1部分18Aに対して3Dプリントを施すことで第1部分18Aと第2部分18Bとを一体に成形してもよい。
The
ホルダ部17の内周面には、使用者の腕16の断端との摩擦力を高めるために、ゴム状の弾性を有する樹脂によって皮膜を形成してもよい。これによって、使用者の腕16がホルダ部17に対してスリップしてしまうことが防止される。或いは、使用者が本実施形態の能動義手11を長時間利用した際の腕の断端の痛みを低減するために、例えばスポンジ状のクッション部材をホルダ部17の内周面に設けても当然によい。
A film may be formed on the inner peripheral surface of the
回転軸18は、ベース部12の第2板23に設けられた貫通孔25と、ポンプ部26の外殻部33に設けられたボス36に形成された第2貫通孔37と、ホルダ部17の補強用リブ35に形成された第3貫通孔38と、を貫通するように設けられる。したがって、回転軸18は、3個の軸受によって回転可能に支持されており、回転時にぶれてしまうことが防止される。フランジ部分18Cは、補強用リブ35に当接している。使用者がホルダ部17を回転させる際には、使用者の肘から前腕に向かう方向に使用者の腕16からホルダ部17に荷重が加えられる。補強用リブ35は、この荷重を受けることができる。
The
図1、図2に示すように、ソケット部21は、使用者の前腕16に沿うように設けられる支持部41と、使用者の上腕に固定される固定部42と、支持部41と固定部42とを回動可能に連結する連結部43と、を有する。支持部41は、細長い平板状をなした支持部本体44と、支持部本体44を使用者の前腕16に固定するためのバンド部材45と、を有する。支持部本体44は、複数の細長い板材41A同士をつなぎ合わせて形成され、全体として1つの細長い平板状を構成する。図3に示すように、各板材41Aには、一対の長穴46が形成されている。長穴46は、板材41Aの長手方向に沿って細長く延びている。各板材41Aにおける長穴46同士は、平行である。図3に示すように、板材41A同士は、長穴46に通されたねじ47によって固定される。このため、使用者又は義肢装具士は、長穴46およびねじ47を用いて伸縮させたり、或いは、用いられる細長い板材41Aの数を増減したりすることで、使用者の前腕16(残存肢)の長さに合わせて支持部41の長さを適宜に調節できる。バンド部材45は、1つの板材41A(本実施形態では、指部13から最も遠い位置にある板材41A)の一対の長穴46に通されており、使用者の前腕16と板材41A(支持部41)とを固定する。なお、支持部41の形状は、細長い平板状に限られるものではない。支持部41の形状は、例えば、使用者の腕(前腕16)のカーブにフィットするように湾曲した断面を有する細長い形状(例えば、半円筒形状)であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1、図2に示すように、固定部42は、平板状の固定部本体51と、使用者の上腕の周囲を取り囲むようにリング状をなしたリング部52と、第2バンド部材53と、を有する。図2に示すように、固定部本体51には、一対の第2長穴54が設けられている。第2長穴54は、固定部本体51の長手方向に沿って細長く延びている。第2長穴54同士は、平行である。この一対の第2長穴54に通されたねじ(図示省略)によって、リング部52が固定部本体51に固定される。このため、使用者は、第2長穴54およびねじを介して、適宜にリング部52の位置を調整できる。また、一対の第2長穴54には、第2バンド部材53が通される。第2バンド部材53は、使用者の肘の内側に引っ掛けられる。第2バンド部材53は、使用者の肘に対して支持部41および固定部42がぴったりとフィットするように固定部42を使用者の肘に固定する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing
リング部52は、一部に開放した開放部を有する略円筒形の円筒部52Aと、開放部の周囲を規定するとともに円筒部52Aから突出した一対の突出片52Bと、一対の突出片52Bを貫通するボルト状の軸部および指掛け用のダイヤルを有するダイヤル部材52Cと、ダイヤル部材52Cの軸部の雄ねじに係合するナット部材(図示省略)と、を有する。一対の突出片52B同士は、離間して設けられている。各突出片52Bには、ダイヤル部材52Cの軸部を通すための孔が設けられている。ダイヤル部材52Cの軸部は、一対の突出片52Bを貫通しており、一対の突出片52Bの一方側にダイヤル部材52Cのダイヤルが位置し、一対の突出片52Bの他方側にナットが位置する。
The
使用者又は義肢装具士は、ナットに対するダイヤル部材52Cの締め具合いによってリング部52の内径を調整できる。すなわち、ダイヤル部材52Cを時計回り方向に回すことでリング部52の内径を小さくでき、ダイヤル部材52Cを反時計回り方向に回すことでリング部52の内径を大きくできる。連結部43は、金属製の一般的なヒンジで構成される。連結部43は、支持部本体44に対して固定部本体51が回動できるように、支持部本体44と固定部本体51とを連結する。
The user or the prosthetist can adjust the inner diameter of the
図3に示すように、指部13は、人間の人差し指や中指等を模して全体形状が形成される。本実施形態では、指部13の数は、1個で構成されているが、指部13が複数(例えば、2~5本)であってもよい。指部13を5本とした場合には、第2指部14を省略してもよい。
As shown in FIG. 3, the
図3、図4に示すように、指部13は、ベース部12に固定された中空筒状の固定指61と、固定指61よりも先端側に設けられた中空筒状の可動指62と、固定指61と可動指62との間に設けられた筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63と、固定指61と可動指62とに跨って設けられる付勢部材64と、可動指の周囲を覆ったゴム製の指サック65と、を有する。固定指61および可動指62のそれぞれは、中空筒状に形成されるが、強度向上のために中実構造で構成されてもよい。付勢部材64は、ゴム状の弾性を有する樹脂材料によって帯状に形成される。より具体的には、付勢部材64は、ゴム製の帯で構成される。付勢部材64は、例えば、ヒンジ部に対して、伸縮部材31を間に挟んだ反対側に設けられる。このため、伸縮部材31は、ヒンジ部63と付勢部材64との間に位置される。付勢部材64は、固定指61と可動指62とが略平行になった伸び位置P1を維持するようにこれらに張力を加える。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
なお、本実施形態では、付勢部材64をゴム状の弾性を有する樹脂材料によって構成しているが、付勢部材64をスプリングで構成してもよいし、本実施形態の能動義手11全体を覆うように形成したゴム製の表皮によって代用してもよい。このような表皮は、人の皮膚を忠実に再現したものが多数流通している。本実施形態では、このような表皮を商業的に入手して、上記した能動義手11の付勢部材64を除いた構造全体の上側に被せて使用することもできる。
In the present embodiment, the urging
ヒンジ部63は、固定指61に対して可動指62を回動可能に、固定指61と可動指62とを連結する。
The
図3、図4に示すように、伸縮部材31は、樹脂材料によって形成された中空且つ有底のベローズで構成される。伸縮部材31は、例えば、ポリエチレンで構成される。このようにベローズで構成された伸縮部材31は、軸方向(長手方向)に伸縮する伸縮性と、軸方向と交差する方向へ曲がる可撓性と、を有する。本実施形態の伸縮部材31(ベローズ)は、いわゆる袋状になっていて、内部に作動流体が供給されることで伸長できる。伸縮部材31は、透光性を有することが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
伸縮部材31は、内部に作動流体である空気を貯留している。本実施形態では、作動流体として空気(気体)を用いた、いわゆる空気圧作動式にしている。これによって、能動義手11の重量当たりの出力(把持力)が大きくなる。このため、能動義手11の全体重量が低減されるとともに、空気が持つ圧縮性流体の特性によって把持対象物を柔らかく保持することできる。このため、柔らかい食品や飲料を入れた紙コップ等を保持する際にも本実施形態の能動義手11を好適に利用できる。
The
本実施形態の能動義手11に用いられる作動流体としてはこれに限定されるものではなく、水や油等の液体を用いた水圧作動式又は油圧作動式にしても当然によい。作動流体として水や油を利用した場合には、非圧縮性流体の特性によって、対象物の把持に際して大きな力を出せるようになるメリットや、対象物を把持する際に指の応答性がさらに良好になるメリットがある。
The working fluid used in the
第2指部14は、ベース部12に対して固定的に設けられている。第2指部14は、人間の親指を模して全体形状が形成されるが、途中の位置で指部から遠ざかる方向に屈曲している。第2指部14は、中空筒状に形成されるが、強度向上のために中実構造で構成されてもよい。第2指部14は、指部13と略平行になった平行部66と、指部13から遠ざかる方向に延びた側方突出部67と、側方突出部67に被せられたゴム製の第2指サック68と、を有する。側方突出部67は、指部13の回動範囲と干渉しない位置に設けられている。
The
上記した、ベース部12、ポンプ部26(駆動部15)、変換機構28(駆動部15)、ピストンロッド27(駆動部15)、ホルダ部17、回転軸18の第2部分18B、ソケット部21の支持部41(板材41A)、固定部42は、3Dプリンタを用いた3Dプリンティング技術によって立体成形(三次元造形)される。すなわち、ベース部12、ポンプ部26、変換機構28、ピストンロッド27、ホルダ部17、第2部分18B、支持部41(板材41A)、固定部42は、PLA、ABS、ポリアミド等の樹脂材料によって形成される。この立体成形に用いられる3Dプリンティングの方式としては、光造形法、粉末法、熱溶解積層法(FDM法)、シート積層法、インクジェット法等、任意の方式を採用できる。ホルダ部17は、上記したように一般的な錐台形のカップ形状(コーン形状)に形成されてもよいが、上肢切断者の断端付近の形状をスキャンして、これに相補的な形状の凹部(カップ形状、コーン形状)を有するホルダ部17を3Dプリンティングで形成することも当然にできる。このように、本実施形態の能動義手11の部品の大部分を3Dプリンタで形成した結果、能動義手11を極めて安価に製造することが可能となった。
The
続いて、図2から図5を参照して、本実施形態の能動義手11の使用方法および動作について説明する。上肢切断者に対する能動義手11の調整は、医師の処方の下にフィッティング作業を行う義肢装具士等によって行われる。義肢装具士は、ホルダ部17に前腕16の断端付近を差し込んだ状態で、ねじ47を調整して支持部41を伸び縮みさせたり、細長い板材41Aの数を増減させたりして、使用者の残存肢の長さに合わせて支持部41の長さを調整する。義肢装具士は、ホルダ部17に前腕16の断端付近を差し込んだ状態で、ソケット部21のリング部52内に使用者の前腕16を通し、ダイヤル部材52Cおよびナットを調整して使用者の上腕にリング部52を固定する。さらに、義肢装具士は、第1バンド部材45を使用者の前腕16の周囲に巻き掛けて前腕16と支持部41とを固定するとともに、第2バンド部材53を使用者の肘の内側の位置に巻き掛けて支持部41の末端と固定部42とが肘にぴったりとフィットするようにこれらを固定する。これによって、能動義手11を使用者の腕16にしっかりと固定できる。
Subsequently, with reference to FIGS. 2 to 5, the method and operation of the
このとき、支持部41は、連結部43を介して固定部42に対して回動可能に連結されているために、使用者には肘の曲げ伸ばしの自由が確保される。使用者は、前腕16の回転によって指部13の開閉動作を行うことができる。前腕16の回転動作には、手の平を上に向ける方向に回転させる回外動作(Supination)と、手の平を下向きにする方向に回転させる回内動作(Pronation)と、がある。例えば、右手を例に考えた場合には、回外動作は自分の右手の前腕16を時計回り方向に回転させることに対応し、回内動作は自分の右手の前腕16を反時計回り方向に回転させることに対応する。なお、人間の回外動作のトルクは、回内動作のトルクの1.3~1.4倍であることが知られている。このため、本実施形態では、大きなトルクを発生できる前腕16の回外動作によって、指部13を第2指部14に向けて回動させ、把持動作をさせることとしている。
At this time, since the
図4に示すように、使用者が前腕16を回外動作させると、回転軸18を中心に、ホルダ部17、回転軸18および変換機構28が回転する。この変換機構28のカム面28Aには、ピストンロッド27の軸部27Aの先端が当接している。このカム面28Aと軸部27Aの先端とによって構成されたカム機構によって、回転軸18の回転運動がピストンロッド27の進退運動に変換される。これによって、ピストンロッド27がポンプ部26の奥部に差し込まれて、ポンプ部26の内部のベローズ34が圧縮される。これによって、ベローズ34内の空気が圧縮され、送り管32を経由して伸縮部材31の内部に送られる。伸縮部材31に送られた空気は、伸縮部材31内の圧力を高くし、その内圧によって伸縮部材31をその軸方向に伸長させる。その際、本実施形態では、伸縮部材31に並列にヒンジ部63が設けられているために、伸縮部材31は、ヒンジ部63を中心にヒンジ部63の周りを旋回するように伸長する。これによって、本実施形態では、伸縮部材31が単に軸方向に伸びるのではなく、指部13の可動指62がヒンジ部63を中心に第2指部14に向けて回動する。このとき、伸縮部材31は、付勢部材64の付勢力に打ち勝って伸縮部材31をヒンジ部63を中心に旋回させる。これによって、指部13は、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1から、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが交差した曲げ位置P2となる。使用者は指部13をこのように曲げ位置P2にすることで、把持対象物を指部13(可動指62)と第2指部14との間で把持できる。
As shown in FIG. 4, when the user rotates the
一方、対象物の把持の解除をする場合には、使用者が回外動作させた前腕16を元の位置に回内動作させる。これによって、上記した回外動作とは逆方向にホルダ部17の回転軸18および変換機構28が回転し、ピストンロッド27の押込みが解除される。これによって、伸縮部材31の内圧(ポンプ部26のベローズ34の内圧)が低下する。その結果、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力のほうが大きくなるので、伸縮部材31が元の長さに戻されて指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。これによって、対象物の把持を解除することができる。付勢部材64に、装飾用の表皮を用いた場合でも、表皮の付勢力(復元力)によって、指部13を曲げ位置P2から元の伸び位置P1に戻すことができる。
On the other hand, when releasing the grip of the object, the
続いて、発明者らは、本実施形態の能動義手11の性能について評価を行った。評価結果を図6~図9に示す。図6は、指部13に負荷をかけない状態における、ホルダ部17の回外角α(元の位置からの回転角度)と、伸縮部材31の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。対象物を把持する把持力は、圧力Pに所定の定数を乗じて算出されるため、圧力Pに比例する。図6によれば、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して圧力Pが大きくなっていくことが理解される。一方、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い圧力Pが小さくなっていくことが理解される。
Subsequently, the inventors evaluated the performance of the
図7は、上記指部13に負荷をかけない状態における、回外角αとヒンジ部63のなす角θ(図5参照)の関係を示すグラフである。図7の試験(評価)は、図6の試験(評価)と同時に行ったものであり、図6では回外角αと圧力Pの関係に着目し、図7では回外角αとヒンジ部63のなす角θの関係に着目したものある。図7によれば、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して指部13の固定指61と可動指62とがなす角θが大きくなっていくことが理解される。一方、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い固定指61と可動指62とがなす角θが小さくなっていくことが理解される。また、図6、図7の関係でいえば、伸縮部材31の内部の圧力Pの上昇に伴い屈曲角度が変化することが理解される。したがって、図6、図7によれば、使用者は、ホルダ部17の回外角αを操作することによって、可動指62が固定指61に対してなす角θを容易に調整できる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the turning angle α and the angle θ formed by the hinge portion 63 (see FIG. 5) in a state where no load is applied to the
図8は、指部13に負荷をかけた状態における、ホルダ部17の回外角αと、伸縮部材31の内部の圧力Pと、の関係を示すグラフである。図8では、指部13の固定指61と可動指62とがなす角θを例えば0.9ラジアンに保持した状態で、ホルダ部17を回外動作および元に戻す動作をさせている。図8の評価は、指部13と第2指部14との間に把持対象物を把持した状態を模しており、いわゆる負荷状態の試験に相当する。図8によれば、指部13に負荷がかけられた状態であっても、前腕16(ホルダ部17)を回外動作させて回外角αを大きくしていけば、回外角αに比例して圧力Pが大きくなることが理解される。これはすなわち、回外角αに比例して指部13と第2指部14の間で対象物を把持する把持力が大きくなることを意味する。一方、使用者が回外角αを一定に維持した場合には、対象物を把持する把持力が略一定に維持されることとなる。さらに、前腕16(ホルダ部17)をこのように回外動作させた状態から、元の位置に戻すように前腕16を回内動作させて回外角αを小さくしていけば、これに伴い圧力Pが小さくなっていくことが理解される。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the turning angle α of the
図9は、回外角速度ωと可動指指先速度vとの関係を示すグラフである。この結果によれば、例えば回外動作において、最大で850mm/sの指先速度を出すことができる。比較例として、市販されている筋電義手であるオットーボック社製の商品名「DMCプラス」を挙げる。この筋電義手では、指先速度が130mm/sである。このため、本実施形態の能動義手11では、把持動作の際に、最大で比較例の筋電義手の6倍以上の指先速度を発揮することができる。図9および比較例によれば、対象物の素早い把持および解放が可能であることが理解される。なお、把持の解放動作は、専ら付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力に依存しているために、把持動作よりも指先速度が低下している。しかしながら、伸縮部材31と付勢部材64との間の摩擦を低減することで、解放動作時の指先速度を上げることが可能である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the supination angular velocity ω and the movable fingertip velocity v. According to this result, for example, in the supination operation, a fingertip speed of 850 mm / s can be obtained at the maximum. As a comparative example, the product name "DMC Plus" manufactured by Otto Bock, which is a commercially available myoelectric prosthetic hand, is given. With this myoelectric prosthetic hand, the fingertip speed is 130 mm / s. Therefore, the active
図10は、回外角αおよび伸縮部材31の内部の圧力Pが時間経過に伴いどのように変化するかを示したグラフである。図10に対応する実験では、飲料が入ったペットボトルを把持して持ち上げる作業を行った。本実施形態の能動義手11によれば、使用者が前腕の回外角αを一定に維持した場合には、伸縮部材31の内部の圧力Pも略一定に維持されることが理解される。これはすなわち、対象物を把持する把持力が略一定に維持されることを意味する。
FIG. 10 is a graph showing how the turning angle α and the pressure P inside the
一方、比較例として、一般的な筋電義手の試験結果(図示省略)を挙げる。一般に、筋電位には微弱な変動を生じてしまう。筋電義手では、筋電位によって把持力に強弱をつけるため、筋電位の微小な変化に伴い把持力が変化してしまう。このため、比較例の筋電義手では、本実施形態の能動義手11のように把持力を略一定にして対象物を把持することは困難である。したがって、本実施形態の能動義手11では、把持力を略一定にでき、対象物の把持が安定する。
On the other hand, as a comparative example, a test result of a general myoelectric prosthetic hand (not shown) is given. In general, myoelectric potential fluctuates slightly. In myoelectric prosthetic hands, the gripping force is increased or weakened by the myoelectric potential, so that the gripping force changes with a slight change in the myoelectric potential. Therefore, it is difficult for the myoelectric prosthetic hand of the comparative example to grip the object with a substantially constant gripping force as in the active
本実施形態によれば、能動義手11は、固定指61が設けられたベース部12と、ベース部12に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部17と、固定指61よりも先端側に設けられた可動指62と、固定指61と可動指62との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63であって、固定指61の延びる方向と可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1と、固定指61の延びる方向に対して可動指62の延びる方向が交差した曲げ位置P2と、の間で回動可能に固定指61と可動指62とを連結するヒンジ部63と、内部に作動流体が貯留された駆動部15であって、ホルダ部17の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、伸縮部材31内に前記作動流体を送ってヒンジ部63の周りを旋回するように伸縮部材31を伸長させ、伸び位置P1から曲げ位置P2にする駆動部15と、を備える。
According to the present embodiment, the
この構成によれば、一つの伸縮部材31と、一つのヒンジ部63と、を組み合わせた簡単な構造によって、義手の指および指の関節を構成できる。これによって、伸縮部材31の数を低減して、義手の構造を簡略化することができる。これによって、機構を単純化することができ、機械効率が高く、操作に必要な力量が低減された能動義手11を実現できる。上記構成によれば、例えば、駆動部15と伸縮部材31とをバルブレスの回路で接続できるために、圧力損失が低く信頼性も高くできる。また、作動流体を用いて可動指62を可動させるために、当該作動流体を適宜に供給することで、指の数の増加や関節数の増加にも容易に対応できる。また、使用者にとって操作も簡単であり、訓練期間を短縮してユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。さらに、筋電義手のようにモータ音もせず静粛に動作できるとともに、水に濡れた場合でもショートの危険性もない。さらに、筋電義手のように筋電センサーの位置調整も不要であるだけでなく、汗による故障の問題もない。さらに、筋肉の疲労による誤作動も生じない。
According to this configuration, the fingers of the artificial hand and the joints of the fingers can be configured by a simple structure in which one
伸縮部材31は、ベローズである。この構成によれば、伸縮部材31を伸縮性および可撓性のある部材で構成できる。また、ベローズは、ゴムチューブよりも耐久性が良好であり、軽量かつ高耐久性の能動義手11を実現できる。
The
伸縮部材31は、前記使用者の腕16に装着され、使用者の腕16の長さに合わせて伸縮可能な細長い平板状の支持部41と、支持部41に対して回動可能に支持部41に連結され、前記使用者の上腕に固定されることが可能な固定部42と、を備える。能動義手11を使用する使用者の前腕16部分の残存肢の長さは、使用者ごとに異なることが通常である。本実施形態によれば、使用者の残存肢の長さに合わせて支持部41の長さを適宜に変更(一例として、長穴46を用いた長さを変更や、細長い板材41Aの数を増減させる長さの変更等)することができ、ユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。また、固定部42が支持部41に対して回動可能であるために、能動義手11を使用する際に、使用者に肘の曲げ伸ばしの自由を確保することができる。これによって、さらにユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。
The
作動流体は、空気である。このため、作動流体として圧縮性流体が用いられるために、把持対象物を柔らかく把持することができる。また、能動義手11の全体重量を低減することができ、使用者が使い易い能動義手11を実現できる。また、ポンプ部26を能動義手11に内蔵し、使用者自身でポンプ部26を駆動することにより、従来の空気圧システムで必須だった重量のあるコンプレッサやバルブ、それらを制御する電子機器等の外部機器が不要となる。このためにシステム全体の可搬性が改善されるとともに、軽量低価格の能動義手11を実現できる。
The working fluid is air. Therefore, since the compressible fluid is used as the working fluid, the gripping object can be gripped softly. Further, the total weight of the
ベース部12、ホルダ部17、固定指61、可動指62、ヒンジ部63、および駆動部15は、樹脂材料により形成される。この構成によれば、これらの構造物を軽量に実現できる。また、金属材料を極力使用しないために、切削加工等が不要であり、製造コストを削減できる。さらに、これらを樹脂材料で形成することによって、これらをすべて3Dプリンタによって形成することができる。これによって、金型を作成することが不要であり、能動義手11の製造コストを著しく低減できる。
The
以下、図11から図19を参照して能動義手11の変形例について説明する。以下の各変形例では、主として上記実施形態と異なる部分について説明し、上記実施形態と共通する部分については図示或いは説明を省略する。
Hereinafter, a modified example of the
[第1変形例]
図11から図14を参照して、第1変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手は、使用者に対して対象物を把持する把持力をフィードバックする力覚フィードバックシステム付きの能動義手である。
[First modification]
The
能動義手11は、断面L字形に折れ曲がった板状をなしたベース部12と、ベース部12の先端側に取り付けられた指部13と、ベース部12の先端側に取り付けられた第2指部14と、ベース部12に対して固定的に設けられた駆動部15と、使用者の腕16(残存肢)の先端部が差し込まれるホルダ部17と、能動義手11を使用者の腕16に対して固定するためのソケット部21と、を備える。
The
指部13は、人間の人差し指や中指等を模して全体形状が形成される。本実施形態では、指部13の数は、1個で構成されているが、指部13が複数(例えば、2~5本)であってもよい。指部13は、ベース部12に固定された中空筒状の固定指61と、固定指61よりも先端側に設けられた中空筒状の可動指62と、固定指61と可動指62との間に設けられた筒状の伸縮部材31と、伸縮部材31と並列に設けられたヒンジ部63と、固定指61と可動指62とに跨って設けられる付勢部材64と、可動指62の周囲を覆ったゴム製の指サック65と、を有する。
The
能動義手11は、可動指62の先端部付近に設けられた凹部71と、凹部71内に収納された第2伸縮部材72と、使用者の上腕に巻かれる第3バンド部材73と、第3バンド部材73に取り付けられた平板部74と、平板部74に取り付けられ使用者の腕16に当接するように設けられた第3伸縮部材75と、第2伸縮部材72と第3伸縮部材75とを接続するように設けられた第2送り管76と、を有する。本実施形態では、可動指62に凹部71を設け、この凹部71内に第2伸縮部材72を配置しているが、凹部71を設けないで可動指62の表面に第2伸縮部材72を配置しても当然によい。また、第2伸縮部材72の設置位置は可動指62の先端付近(指先)に限られず、例えば、第2指部14の先端付近等、他の位置に設置されてもよい。
The
第2伸縮部材72は、樹脂材料によって形成された中空且つ有底筒状のベローズで構成される。第2伸縮部材72は、その軸方向に伸縮可能である。第2伸縮部材72は、指部13のうち、把持対象物に当接する部分を構成する。第3伸縮部材75も同様に、樹脂材料によって形成された中空且つ有底筒状のベローズで構成される。第3伸縮部材75は、その軸方向に伸縮可能である。第2伸縮部材72および第3伸縮部材75は、上記実施形態の伸縮部材31と略同様の構成を有する。第2伸縮部材72の直径は、第3伸縮部材75の直径と同じである。第2伸縮部材72の内部および第3伸縮部材75の内部には、作動流体(第2作動流体)として空気が貯留されているが、作動流体として空気以外の水や油等を用いてもよい。第2伸縮部材72および第3伸縮部材75は、3Dプリンティングによってゴム状の弾性材料(熱可塑性エラストマーやシリコーンゴム等)で形成されてもよい。
The second
続いて、図11から図14を参照して、本変形例の能動義手11の作用について説明する。図11に示すように、例えば指部13と第2指部14との間で対象物を把持した場合には、第2伸縮部材72が対象物に当接し、第2伸縮部材72内の空気が第2送り管76を介して第3伸縮部材75内に送られる。第2伸縮部材72で対象物を把持している状態では、パスカルの原理によって、第2伸縮部材72の内部の圧力と、第3伸縮部材75の内部の圧力が等しくなる。したがって、第2伸縮部材72と第3伸縮部材75の直径を等しくすることで、対象物を把持する把持力と等しい力で、第3伸縮部材75によって使用者の上腕を押圧できる。これによって、指部13と第2指部14との間で対象物を把持する把持力を、使用者の上腕に対する押圧力として正しくフィードバックできる。このため、使用者は、対象物を把持する際に、どの程度の把持力で対象物を把持しているかを把握しながら、対象物を把持することができる。
Subsequently, the operation of the
これによって、使用者は、例えば開封したパウチゼリー(アルミ蒸着で形成したフィルム層を有する樹脂製バッグ内に収納されたゼリー)や、飲料を入れた紙コップ等を保持することもできる。 Thereby, the user can also hold, for example, an opened pouch jelly (jelly stored in a resin bag having a film layer formed by aluminum vapor deposition), a paper cup containing a beverage, or the like.
続いて、発明者らは、本変形例の能動義手11の性能について評価を行った。評価結果を図14に示す。評価では、本変形例の能動義手11を用いて、開封済のパウチゼリーを持ち上げて移動させる試験を行った。図14は、時間経過に対して、ホルダ部17の回外角αと、第3伸縮部材75から使用者の腕16に加えられる力の測定値と、の関係を示すグラフである。第3伸縮部材75から使用者の腕16に加えられる力の測定値は、使用者の上腕に把持力のフィードバックとして加えられる押圧力の測定値である。
Subsequently, the inventors evaluated the performance of the
図14において、評価開始から最初に現れる第1突出部81は、対照例(コントロール)である。対照例では、実験者が能動義手11が装着される手とは反対側の手の指を使用して、指部13の可動指62(可動指62に取り付けられた第2伸縮部材72)と第2指部14との間に開封済のパウチゼリーを挟むように保持した際に、第3伸縮部材75によって使用者の上腕に力覚(押圧力)としてフィードバックされる力の測定値が0.75~0.9Nであることを示す。これは、把持対象物を0.75~0.9Nの把持力で把持している状態で、使用者の上腕に把持力のフィードバックがなされる状態を模擬している。開封した状態のパウチゼリーを把持するのに適切な把持力は、図14に破線で示される0.3~1.9Nの範囲内である。
In FIG. 14, the first protruding
実験者は、先のフィードバックの感覚(第1突出部81として図14に示される力覚)を覚えておき、この力覚フィードバックシステムによるフィードバックを受けつつ対象物を把持する試験を3回行った。その結果、図14に第2突出部82、第3突出部83、第4突出部84で示される力の測定値(把持力および実験者にフィードバックされる力覚)ように、多少ばらつきがあるもの、3回の試行のすべてにおいて第1突出部81で示される把持力が再現されることが確認できた。これによって、実験者が開封した状態のパウチゼリーを適切な把持力(0.3~1.9Nの範囲内)で把持できることが確認された。
The experimenter remembered the previous sensation of feedback (force sensation shown in FIG. 14 as the first protrusion 81), and conducted three tests to grip the object while receiving feedback from this force sensation feedback system. .. As a result, there are some variations as shown in FIG. 14 as the measured values of the forces (grasping force and force sense fed back to the experimenter) shown by the second protruding
図14によれば、対象物の把持に伴い、使用者の上腕に対する把持力のフィードバックが正しくなされることが理解される。また、3回の試行のすべてにおいて、開封した状態のパウチゼリーの把持に適した把持力である0.3~1.9Nの範囲内となった。このため、本変形例の力覚フィードバックシステム付きの能動義手11によれば、開封後のパウチゼリーの内容物を吹き出させることなく、適切な把持力によってパウチゼリーを把持できることが確認された。また、本変形例の能動義手11によれば、把持対象物を飲料入りの紙コップやその他柔らかい食品にした場合でも同様に、対象物を潰さない程度の把持力で把持することができることが確認された。
According to FIG. 14, it is understood that the feedback of the gripping force to the upper arm of the user is correctly performed as the object is gripped. In all three trials, the gripping force was in the range of 0.3 to 1.9 N, which is suitable for gripping the pouch jelly in the opened state. Therefore, according to the
第1変形例によれば、能動義手11は、可動指62に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材72と、前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された第2伸縮部材72から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材75と、を備える。
According to the first modification, the
この構成によれば、第2伸縮部材72および第3伸縮部材75によって、把持対象物を把持する把持力を使用者の腕にフィードバックすることができる。これによって、使用者は、把持力を随時把握することができるため、例えば、パウチゼリーや食品、飲料入りの紙コップなど、柔らかい把持対象物を把持する場合でも、把持力を適宜に調節することができ、把持対象物を能動義手11によって握り潰してしまうことを防止できる。第2伸縮部材72と第3伸縮部材75とを簡単なバルブレス回路で接続することで力覚フィードバックシステムが実現されるために、能動義手11を低コストで実現できるとともに、信頼性の高い力覚フィードバックシステムを実現できる。
According to this configuration, the gripping force for gripping the gripping object can be fed back to the user's arm by the second
[第2変形例]
図15を参照して、第2変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手11では、変換機構28は、回転軸18ではなく、ホルダ部17と一体に設けられている。変換機構28(カム部)は、細長い平板がホルダ部17の周囲に巻き付いた形状をなしており、ホルダ部17を中心とした螺旋状をなしている。
[Second modification]
The
本変形例では、回転軸18が省略されており、ホルダ部17は、例えばピン85やボルト等を介してベース部12に対して回転可能に取り付けられている。したがって、本変形例では、回転軸18が省略されているため、ホルダ部17と指部13との間の距離が著しく短縮されている。
In this modification, the rotating
本実施形態によれば、駆動部15は、ホルダ部17の回転運動をポンプ部26内の前記作動流体を加圧する方向の直線運動に変換する変換機構28を備え、変換機構28は、ホルダ部17と一体に設けられる。この構成によれば、ホルダ部17の回転運動を用いてポンプ部26内の作動流体を加圧する機構を簡単かつ省スペースで実現できる。さらに、変換機構28は、ホルダ部17と一体に設けられているために、変換機構28を設けるために別途にスペースを要することがなく、ホルダ部17から可動指62までの距離を短くすることができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、使用者の腕16の断端から指部13の先端までの距離を長過ぎず自然な長さにできる。これによって、ユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。
According to the present embodiment, the
[第3変形例]
図16、図17を参照して、第3変形例の能動義手11について説明する。本変形例の能動義手11は、第2変形例のように変換機構28がホルダ部17と一体になっている。また、指部13は、5本で構成されている。各指部13には、固定指61(第2固定指)と、可動指62(第2可動指)と、これらの間の位置に設けられ伸縮可能な筒状の伸縮部材31(第4伸縮部材)と、固定指61(第2固定指)と可動指62(第2可動指)とを連結するヒンジ部63(第2ヒンジ部)と、が含まれる。
[Third modification example]
The
各指部13の関節(伸縮部材31、ヒンジ部63)の数が増大されており、関節の数が2又は3で構成される。さらに、本変形例では、指部13が5本で構成されているため、固定的に設けた第2指部14を省略している。各伸縮部材31(第4伸縮部材)、各ヒンジ部63(第2ヒンジ部)の構成は、上記実施形態の伸縮部材31、ヒンジ部63の構成と同様である。
The number of joints (
駆動部15のポンプ部26の位置は、ベース部12とホルダ部17との間から外れた位置に設けられる。より具体的には、ポンプ部26は、使用者の肘の近傍で、肘の外側の位置に設けられる。本変形例では、1つのポンプ部26によって複数の指部13を回動させるため、本変形例のポンプ部26に収納されるベローズ34の内部の容積は、上記実施形態のポンプ部26のベローズ34の内部の容積よりも大きくなっていることが好ましい。また、ポンプ部26の数は複数個であっても当然によく、上記実施形態に記載したポンプ部26を複数配置しても当然よい。ベース部12と一体になった支持部41の基部側端に取り付けられている。
The position of the
図16、図17を参照して、本変形例の能動義手11の作用について説明する。本変形例の能動義手11において、使用者がホルダ部17を回外動作させると、ホルダ部17と一体になった変換機構28が回転してピストンロッド27を押圧する。これによって、ポンプ部26内のベローズ34が圧縮されて、ベローズ34内の作動流体(空気)が送り管32を介して送られる。本変形例のように、作動流体(空気等)を用いて指部13を伸び位置P1から曲げ位置P2に回動させる機構であれば、それぞれの伸縮部材31(アクチュエータ)に送り管32を介して作動流体を供給することができ、指部13の数や関節の数を増やして、容易に5本の指部13を有する能動義手11を実現できる。
The operation of the
本変形例では、送り管32は途中で5本に分岐しており、5本の指部13に対して加圧された空気を供給する。図17では、5本の指部13のうち、1本(人差し指)のみを摘出して示す。図17の人差し指に相当する指部13では、各伸縮部材31に空気が供給され、各伸縮部材31が対応するヒンジ部63の周りを旋回するように伸長する。これによって、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動する。このような伸び位置P1から曲げ位置P2に回動が各指部13において起こり、使用者が対象物を把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除したとき、付勢部材64の付勢力、伸縮部材31の復元力、ベローズ34の復元力等によって、各指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。
In this modification, the
なお、親指に相当する指部13の回動方向は、他の人差し指、中指、薬指、小指に対応する指部13の回動方向とは概ね逆向きであることが、人間の手の構造と一致しており、使用者に違和感を生じない。本変形例によれば、指部13の数を人体に倣って増加できるだけでなく、関節の数も人体に倣って増加させることができる。これによって、さらに自然な能動義手11を実現できるだけでなく、見た目にも自然で使用者に拒否感を与えない能動義手11を実現できる。
The structure of the human hand is that the rotation direction of the
本変形例によれば、能動義手11は、ベース部12に設けられた第2固定指61と、第2固定指61よりも先端側に設けられた第2可動指62と、第2固定指61と第2可動指62との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の第4伸縮部材31と、第4伸縮部材31と並列に設けられた第2ヒンジ部63であって、第2固定指61の延びる方向と第2可動指62の延びる方向とが略平行になった伸び位置P1と、第2固定指61の延びる方向に対して第2可動指62の延びる方向が交差した曲げ位置P2と、の間で回動可能に第2固定指61と第2可動指62とを連結する第2ヒンジ部63と、を備え、駆動部15は、ホルダ部17の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、第4伸縮部材31内に前記作動流体を送って第2ヒンジ部63の周りを旋回するように第4伸縮部材31を伸長させ、伸び位置P1から曲げ位置P2にする。
According to this modification, the
この構成によれば、一つのポンプ部26から伸縮部材31と第4伸縮部材との両方に作動流体を供給することができる。これによって、指部13の数を増加した場合でも構造が複雑化することがなく、より人間の手に近い能動義手11を簡単な構造で実現できる。
According to this configuration, the working fluid can be supplied from one
本変形例において、駆動部15は、ポンプ部26を含み、ポンプ部26は、ベース部12とホルダ部17との間から外れた位置に設けられ、内部に前記作動流体が貯留されるとともに、前記作動流体を加圧することで、伸縮部材31内に前記作動流体を送る。この構成によれば、ベース部12とホルダ部17とをさらに近づけて配置することができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、ホルダ部17から可動指62までの距離を短くして、使い易く見た目にも自然な能動義手を実現できる。
In this modification, the
[第4変形例]
図18、図19を参照して、第4変形例の能動義手11について説明する。本変形例では、駆動部15のうちポンプ部26の構成が上記実施形態とは異なっている。ポンプ部26は、ベローズ34を内蔵するのではなく、いわゆる回転式の板(ベーン)を有する扁平なポンプで構成される。
[Fourth variant]
The
ホルダ部17は、ピン85やボルトによってベース部12に対して回転可能に取り付けられている。ポンプ部26(駆動部15)は、ベース部12とホルダ部17との間の位置にコンパクトに設けられている。ポンプ部26の形状は、略円盤形をなしている。
The
ポンプ部26(駆動部15)は、ホルダ部17と一体になった円筒状のケース86と、ベース部12に固定された第1板状部91と、ホルダ部17に固定された第2板状部92と、第1板状部91と第2板状部92との間に設けられたバルーン状部93と、を有する。バルーン状部93は、内部に作動流体である空気を貯留しており、送り管32を介して伸縮部材31に接続されている。本変形例でも作動流体は空気に限定されるものではなく、例えば水や油等の液体であってもよい。なお、ポンプ部26の内部空間(第1板状部91、第2板状部92、およびケース86で規定される空間)を高気密に構成した場合には、バルーン状部93を省略することもできる。
The pump portion 26 (drive portion 15) includes a
続いて、本変形例の能動義手11の作用について説明する。使用者がホルダ部17を回外動作させると、それに伴い第2板状部92が回転する。これによって、第1板状部91に対して第2板状部92が回転する。そして、第1板状部91と第2板状部92の間に位置するバルーン状部93が、第1板状部91、第2板状部92、およびケース86の間で圧縮されて、伸縮部材31に向けて空気を送る。これによって伸縮部材31は、ヒンジ部63の周りを旋回するように伸長し、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動する。これによって、指部13と第2指部14との間に把持対象物を把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除すると、伸縮部材31の内圧およびバルーン状部93の内圧が低下し、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力、伸縮部材31の復元力が大きくなるので、指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻る。
Subsequently, the action of the
本変形例によれば、駆動部15は、ベース部12に固定された第1板状部91と、ホルダ部17に固定されホルダ部17の回転に伴い第1板状部91に対して回転する第2板状部92と、第1板状部91と第2板状部92との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部93であって、ベース部12に対してホルダ部17が回転する際に第1板状部91と第2板状部92との間に挟まれて伸縮部材31内に前記作動流体を送るバルーン状部93と、を有する。
According to this modification, the
この構成によれば、ポンプ部26を扁平に形成しやすい構造となり、さらに変換機構28が不要であり、これによって、ホルダ部17と可動指62との間の距離を短くすることができる。これによって、能動義手11を小型化できるとともに、使用者の腕16の断端から可動指62の先端までの距離を長過ぎず自然な長さにすることができる。これによって、使い易く、見た目にも自然なユーザフレンドリーな能動義手11を実現できる。一方、使用者の前腕(残存肢)の長さが短い場合は、変換機構28を含む上記した実施形態を採用することで、能動義手11の長さを長くすることも可能である。
According to this configuration, the
[第5変形例]
図20を参照して、第5変形例の能動義手について説明する。本変形例では、ポンプ部26(駆動部15)は、ベローズ34を内蔵するのではなく、内部に空気を貯留した有底のチューブ94を複数本有する。したがって、本変形例では、ポンプ部26は、ホルダ部17の周囲にリング形に設けられている。複数のチューブ94は、ホルダ部17の中心軸Cと略平行に設けられている。
[Fifth variant]
The active prosthesis of the fifth modification will be described with reference to FIG. 20. In this modification, the pump unit 26 (drive unit 15) does not have a
ポンプ部26(駆動部15)は、ベース部12に固定された円盤状の第1固定部96と、ホルダ部17の根元側にフランジ状に設けられた第2固定部97と、第1固定部96と第2固定部97との間に渡された複数のチューブ94と、を有する。チューブ94は、一端で紐状の連結具95を介して第1固定部96に固定され、他端で同じく紐状の連結具95を介して第2固定部97に固定される。チューブ94は、ゴム等で形成された伸縮性・可撓性のあるチューブであり、端部が密閉された有底の円筒状をなしている。チューブ94は、内部に作動流体としての空気を貯留している。チューブ94は、複数の送り管32を介して指部の伸縮部材31に接続されている。
The pump unit 26 (drive unit 15) has a disk-shaped first fixing
本変形例の能動義手11の作用について説明する。使用者がホルダ部17を回外動作させると、第1固定部96に対して第2固定部97が回転する。これによって、複数のチューブ94がらせん状をなすように引き延ばされる。これによって、チューブ94内部の空気が圧縮され送り管32を介して伸縮部材31側に押し出される。このような機構によって、指部13が伸び位置P1から曲げ位置P2に回動される。これによって、把持対象物を指部13と第2指部14との間に把持することができる。使用者がホルダ部17の回外動作を解除したとき、伸縮部材31の内圧およびチューブ94の内圧が低下し、伸縮部材31を伸長させる方向の力よりも、付勢部材64の付勢力および伸縮部材31の復元力が大きくなるので、指部13が曲げ位置P2から伸び位置P1に戻される。
The operation of the
本変形例によれば、駆動部15は、ホルダ部17の外側にホルダ部17の中心軸Cと略平行に設けられた伸縮性のあるチューブ94で構成されるとともに、当該チューブ94内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブ94は、一端でベース部12に固定されるとともに他端でホルダ部17の基部側に固定され、ホルダ部17がベース部12に対して回転することで伸長して伸縮部材31内に前記作動流体を送る。
According to this modification, the
この構成によれば、駆動部15をホルダ部17の周囲にリング状に配置することができる。また、変換機構28が不要であり、チューブ94がらせん状に引き延ばされる原理を利用して、チューブ94内部の作動流体を伸縮部材31に送って伸縮部材31を伸長させ、指部13を伸び位置P1から曲げ位置P2に回動させることができる。これによって、駆動部15を省スペースなものにして能動義手11を小型化できるとともに、ホルダ部17と可動指62の先端部との間の距離を短くすることができる。また、必要に応じて、チューブ94の数を増減することも容易である。これによって、使用者の腕16の断端から指部13の先端までの距離が短く、見た目にも自然で使い易い能動義手11を実現できる。一方、使用者の前腕(残存肢)の長さが短い場合は、変換機構28を含む上記した実施形態を採用することで、能動義手11の長さを長くすることも可能である。
According to this configuration, the
これまで、実施形態および幾つかの変形例について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記実施形態および各変形例では、伸縮部材31が固定指61と可動指62との間の位置に配置されているが、伸縮部材31、固定指61、可動指62の配置はこれに限られるものではない。例えば、伸縮部材31の内部に固定指61の全部又は一部を配置してもよいし、伸縮部材31の内部に可動指62の全部又は一部を配置してもよい。上記実施形態およびいくつかの変形例中に記載された構成要素を適宜に組み合わせて一つの能動義手11を実現することも当然にできる。
Although the embodiments and some modifications have been specifically described so far with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the components are provided without departing from the gist thereof. It can be transformed and embodied. For example, in the above embodiment and each modification, the
以下に、他の形態にかかる発明を付記する。
[1]
固定指が設けられたベース部と、
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留されたポンプ部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にするポンプ部と、
固定的に設けられた第2指部と、
を備える能動義手。
[2]
前記伸び位置に向けて前記可動指を付勢する付勢部材を備える[1]に記載の能動義手。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
[3]
固定指が固定されたベース部と、
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、
を備える能動義手。
[4]
前記伸縮部材は、ベローズである[3]に記載の能動義手。
[5]
前記可動指に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材と、
前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された前記第2伸縮部材から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材と、
を備える[3]に記載の能動義手。
[6]
前記ベース部に設けられた第2固定指と、
前記第2固定指よりも先端側に設けられた第2可動指と、
前記第2固定指と前記第2可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の第4伸縮部材と、
前記第4伸縮部材と並列に設けられた第2ヒンジ部であって、前記第2固定指の延びる方向と前記第2可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記第2固定指の延びる方向に対して前記第2可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記第2固定指と前記第2可動指とを連結する第2ヒンジ部と、
を備え、
前記駆動部は、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記第4伸縮部材内に前記作動流体を送って前記第2ヒンジ部の周りを旋回するように前記第4伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする[3]に記載の能動義手。
[7]
前記使用者の腕に装着され、前記使用者の腕の長さに合わせて伸縮可能な細長い平板状の支持部と、
前記支持部に対して回動可能に前記支持部に連結され、前記使用者の上腕に固定されることが可能な固定部と、
を備える[3]に記載の能動義手。
[8]
前記作動流体は、空気である[3]に記載の能動義手。
[9]
前記駆動部は、前記ホルダ部の回転運動を前記駆動部内の前記作動流体を加圧する方向の直線運動に変換する変換機構を備え、
前記変換機構は、前記ホルダ部と一体に設けられる[3]に記載の能動義手。
[10]
前記ベース部、前記ホルダ部、前記固定指、前記可動指、前記ヒンジ部、および前記駆動部は、樹脂材料により形成される[3]に記載の能動義手。
[11]
前記駆動部は、ポンプ部を含み、前記ポンプ部は、前記ベース部と前記ホルダ部との間から外れた位置に設けられ、内部に前記作動流体が貯留されるとともに、前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送る[3]に記載の能動義手。
[12]
前記駆動部は、
前記ベース部に固定された第1板状部と、
前記ホルダ部に固定され前記ホルダ部の回転に伴い前記第1板状部に対して回転する第2板状部と、
前記第1板状部と前記第2板状部との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部であって、前記ベース部に対して前記ホルダ部が回転する際に前記第1板状部と前記第2板状部との間に挟まれて前記伸縮部材内に前記作動流体を送るバルーン状部と、
を有する[3]に記載の能動義手。
[13]
前記駆動部は、前記ホルダ部の外側に前記ホルダ部の中心軸と略平行に設けられた伸縮性のあるチューブで構成されるとともに、当該チューブ内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブは、一端で前記ベース部に固定されるとともに他端で前記ホルダ部の基部側に固定され、前記ホルダ部が前記ベース部に対して回転することで伸長して前記伸縮部材内に前記作動流体を送る[3]に記載の能動義手。
Hereinafter, inventions relating to other forms will be added.
[1]
The base part with fixed fingers and
A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
It is a pump part in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder part, the working fluid is sent into the telescopic member and swirls around the hinge part. A pump unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
A fixed second finger and
Active prosthesis with.
[2]
The active prosthesis according to [1], comprising an urging member for urging the movable finger toward the extended position.
The following is a description equivalent to the invention described in the claims of the original application of the present application.
[3]
The base part where the fixed finger is fixed and
A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
It is a drive unit in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion, the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge portion. A drive unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
Active prosthesis with.
[4]
The active prosthesis according to [3], wherein the telescopic member is a bellows.
[5]
A bottomed cylindrical second telescopic member provided on the movable finger, which stores a second working fluid inside and is compressed by abutting on an object to be gripped.
A bottomed tubular first that is provided at a position that abuts on the user's arm and presses the user's arm by receiving and extending the second working fluid sent from the compressed second telescopic member. 3 Telescopic members and
The active prosthesis according to [3].
[6]
The second fixed finger provided on the base portion and
A second movable finger provided on the tip side of the second fixed finger,
A cylindrical fourth telescopic member provided at a position between the second fixed finger and the second movable finger and expandable and contractible,
A second hinge portion provided in parallel with the fourth telescopic member, the extension position in which the extension direction of the second fixed finger and the extension direction of the second movable finger are substantially parallel, and the second extension position. A bending position where the extending direction of the second movable finger intersects with the extending direction of the fixed finger, and a second hinge portion that rotatably connects the second fixed finger and the second movable finger. ,
Equipped with
The drive unit pressurizes the working fluid by using the rotational motion of the holder portion, so that the working fluid is sent into the fourth telescopic member and swivels around the second hinge portion. 4 The active prosthesis according to [3], wherein the telescopic member is extended from the extended position to the bent position.
[7]
An elongated flat plate-shaped support that is attached to the user's arm and can be expanded and contracted according to the length of the user's arm.
A fixing portion that is rotatably connected to the support portion with respect to the support portion and can be fixed to the upper arm of the user.
The active prosthesis according to [3].
[8]
The active prosthesis according to [3], wherein the working fluid is air.
[9]
The drive unit includes a conversion mechanism that converts the rotational motion of the holder unit into a linear motion in the direction of pressurizing the working fluid in the drive unit.
The active prosthesis according to [3], wherein the conversion mechanism is provided integrally with the holder portion.
[10]
The active prosthesis according to [3], wherein the base portion, the holder portion, the fixed finger, the movable finger, the hinge portion, and the drive portion are formed of a resin material.
[11]
The drive unit includes a pump unit, and the pump unit is provided at a position separated from between the base unit and the holder unit, and the working fluid is stored inside and pressurizes the working fluid. The active prosthesis according to [3], which sends the working fluid into the telescopic member.
[12]
The drive unit
The first plate-shaped portion fixed to the base portion and
A second plate-shaped portion that is fixed to the holder portion and rotates with respect to the first plate-shaped portion as the holder portion rotates.
A balloon-shaped portion provided between the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion and accommodating the working fluid inside, and the first plate-shaped portion when the holder portion rotates with respect to the base portion. A balloon-shaped portion sandwiched between the plate-shaped portion and the second plate-shaped portion to send the working fluid into the telescopic member, and a balloon-shaped portion.
The active prosthesis according to [3].
[13]
The drive unit is composed of an elastic tube provided on the outside of the holder portion substantially parallel to the central axis of the holder portion, and stores the working fluid inside the tube. It is fixed to the base portion at one end and fixed to the base portion side of the holder portion at the other end, and the holder portion extends by rotating with respect to the base portion to send the working fluid into the expansion / contraction member. The active prosthesis according to [3].
11…能動義手、12…ベース部、15…駆動部、17…ホルダ部、26…ポンプ部、28…変換機構、31…伸縮部材、41…支持部、42…固定部、61…固定指、62…可動指、63…ヒンジ部、72…第2伸縮部材、75…第3伸縮部材、91…第1板状部、92…第2板状部、93…バルーン状部、94…チューブ、P1…伸び位置、P2…曲げ位置。 11 ... Active prosthesis, 12 ... Base part, 15 ... Drive part, 17 ... Holder part, 26 ... Pump part, 28 ... Conversion mechanism, 31 ... Telescopic member, 41 ... Support part, 42 ... Fixed part, 61 ... Fixed finger, 62 ... Movable finger, 63 ... Hinge part, 72 ... Second telescopic member, 75 ... Third telescopic member, 91 ... First plate-shaped part, 92 ... Second plate-shaped part, 93 ... Balloon-shaped part, 94 ... Tube, P1 ... extension position, P2 ... bending position.
Claims (11)
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、
前記可動指を前記伸び位置に向けて付勢する付勢部材と、
を備える能動義手。 The base part where the fixed finger is fixed and
A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
It is a drive unit in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion, the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge portion. A drive unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
An urging member that urges the movable finger toward the extension position,
Active prosthesis with.
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、
前記可動指に設けられ、内部に第2作動流体を貯留するとともに、把持対象物に当接することで圧縮される有底筒状の第2伸縮部材と、
前記使用者の腕に当接する位置に設けられ、圧縮された前記第2伸縮部材から送られる前記第2作動流体を受け取って伸長することで前記使用者の腕を押圧する有底筒状の第3伸縮部材と、
を備える能動義手。 The base part where the fixed finger is fixed and
A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
It is a drive unit in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion, the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge portion. A drive unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
A bottomed cylindrical second telescopic member provided on the movable finger, which stores a second working fluid inside and is compressed by abutting on an object to be gripped.
A bottomed tubular first that is provided at a position that abuts on the user's arm and presses the user's arm by receiving and extending the second working fluid sent from the compressed second telescopic member. 3 Telescopic members and
Active prosthesis with.
前記第2固定指よりも先端側に設けられた第2可動指と、
前記第2固定指と前記第2可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の第4伸縮部材と、
前記第4伸縮部材と並列に設けられた第2ヒンジ部であって、前記第2固定指の延びる方向と前記第2可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記第2固定指の延びる方向に対して前記第2可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記第2固定指と前記第2可動指とを連結する第2ヒンジ部と、
を備え、
前記駆動部は、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記第4伸縮部材内に前記作動流体を送って前記第2ヒンジ部の周りを旋回するように前記第4伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする請求項1に記載の能動義手。 The second fixed finger provided on the base portion and
A second movable finger provided on the tip side of the second fixed finger,
A cylindrical fourth telescopic member provided at a position between the second fixed finger and the second movable finger and expandable and contractible,
A second hinge portion provided in parallel with the fourth telescopic member, the extension position in which the extension direction of the second fixed finger and the extension direction of the second movable finger are substantially parallel, and the second extension position. A bending position where the extending direction of the second movable finger intersects with the extending direction of the fixed finger, and a second hinge portion that rotatably connects the second fixed finger and the second movable finger. ,
Equipped with
The drive unit pressurizes the working fluid by using the rotational motion of the holder portion, so that the working fluid is sent into the fourth telescopic member and swivels around the second hinge portion. 4. The active prosthesis according to claim 1, wherein the telescopic member is extended from the extended position to the bent position.
前記支持部に対して回動可能に前記支持部に連結され、前記使用者の上腕に固定されることが可能な固定部と、
を備える請求項1に記載の能動義手。 An elongated flat plate-shaped support that is attached to the user's arm and can be expanded and contracted according to the length of the user's arm.
A fixing portion that is rotatably connected to the support portion with respect to the support portion and can be fixed to the upper arm of the user.
The active prosthesis according to claim 1.
前記変換機構は、前記ホルダ部と一体に設けられる請求項1に記載の能動義手。 The drive unit includes a conversion mechanism that converts the rotational motion of the holder unit into a linear motion in the direction of pressurizing the working fluid in the drive unit.
The active prosthesis according to claim 1, wherein the conversion mechanism is provided integrally with the holder portion.
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記ベース部に固定された第1板状部と、
前記ホルダ部に固定され前記ホルダ部の回転に伴い前記第1板状部に対して回転する第2板状部と、
前記第1板状部と前記第2板状部との間に設けられ内部に前記作動流体を貯留したバルーン状部であって、前記ベース部に対して前記ホルダ部が回転する際に前記第1板状部と前記第2板状部との間に挟まれて前記伸縮部材内に前記作動流体を送るバルーン状部と、
を有する能動義手。 The base part where the fixed finger is fixed and
A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
It is a drive unit in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion, the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge portion. A drive unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
Equipped with
The drive unit
The first plate-shaped portion fixed to the base portion and
A second plate-shaped portion that is fixed to the holder portion and rotates with respect to the first plate-shaped portion as the holder portion rotates.
A balloon-shaped portion provided between the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion and accommodating the working fluid inside, and the first plate-shaped portion when the holder portion rotates with respect to the base portion. A balloon-shaped portion sandwiched between the plate-shaped portion and the second plate-shaped portion to send the working fluid into the telescopic member, and a balloon-shaped portion.
Active prosthesis with .
前記ベース部に対して回転可能に設けられ、使用者の腕が差し込まれるホルダ部と、A holder portion that is rotatably provided with respect to the base portion and into which the user's arm is inserted, and a holder portion.
前記固定指よりも先端側に設けられた可動指と、A movable finger provided on the tip side of the fixed finger,
前記固定指と前記可動指との間の位置に設けられ、伸縮可能な筒状の伸縮部材と、A cylindrical telescopic member provided at a position between the fixed finger and the movable finger, which can be expanded and contracted,
前記伸縮部材と並列に設けられたヒンジ部であって、前記固定指の延びる方向と前記可動指の延びる方向とが略平行になった伸び位置と、前記固定指の延びる方向に対して前記可動指の延びる方向が交差した曲げ位置と、の間で回動可能に前記固定指と前記可動指とを連結するヒンジ部と、A hinge portion provided in parallel with the telescopic member, which is movable with respect to an extension position in which the extension direction of the fixed finger and the extension direction of the movable finger are substantially parallel to each other and the extension direction of the fixed finger. A hinge portion that rotatably connects the fixed finger and the movable finger between bending positions where the extending directions of the fingers intersect.
内部に作動流体が貯留された駆動部であって、前記ホルダ部の回転運動を用いて前記作動流体を加圧することで、前記伸縮部材内に前記作動流体を送って前記ヒンジ部の周りを旋回するように前記伸縮部材を伸長させ、前記伸び位置から前記曲げ位置にする駆動部と、It is a drive unit in which the working fluid is stored inside, and by pressurizing the working fluid by using the rotational movement of the holder portion, the working fluid is sent into the telescopic member and swivels around the hinge portion. A drive unit that extends the telescopic member so as to move from the extended position to the bent position.
を備え、Equipped with
前記駆動部は、前記ホルダ部の外側に前記ホルダ部の中心軸と略平行に設けられた伸縮性のあるチューブで構成されるとともに、当該チューブ内部に前記作動流体を貯留し、当該チューブは、一端で前記ベース部に固定されるとともに他端で前記ホルダ部の基部側に固定され、前記ホルダ部が前記ベース部に対して回転することで伸長して前記伸縮部材内に前記作動流体を送る能動義手。The drive unit is composed of an elastic tube provided on the outside of the holder portion substantially parallel to the central axis of the holder portion, and stores the working fluid inside the tube. It is fixed to the base portion at one end and fixed to the base portion side of the holder portion at the other end, and the holder portion extends by rotating with respect to the base portion to send the working fluid into the expansion / contraction member. Active prosthesis.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009113184A (en) | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Nagoya Institute Of Technology | Passive kinesthetic sense feedback device and passive kinesthetic sense feedback system |
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JP2015080480A (en) | 2013-10-21 | 2015-04-27 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Electronic artificial arm |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009113184A (en) | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Nagoya Institute Of Technology | Passive kinesthetic sense feedback device and passive kinesthetic sense feedback system |
WO2014045433A1 (en) | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Yamamoto Keijirou | Joint movement device |
JP2015080480A (en) | 2013-10-21 | 2015-04-27 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Electronic artificial arm |
JP2016067636A (en) | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Non-electric body-powered upper extremity prosthesis |
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