JPWO2009119018A1 - 筋力補助装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、この種の動力装置を利用した筋力補助装置を、本出願人が既に提案している(特許文献2)。
特許文献2で提案した筋力補助装置を図13から図15に示す。
図13は従来の筋力補助装置の伸展状態を示す要部斜視図、図14は同筋力補助装置の屈曲状態を示す要部斜視図である。図15は同筋力補助装置において人工筋の無負荷状態で伸展動作を行った状態を示す要部斜視図である。
この筋力補助装置は、関節の一方の骨に沿って配置される第1の装着具10と、関節の他方の骨に沿って配置される第2の装着具20と、第1の装着具10に一端31を、第2の装着具20に他端32を設ける人工筋30とを備えている。第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。
人工筋30は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。
第1の装着具10には、スイングアーム40を設けている。このスイングアーム40の反関節側端部が回動支点41となり、スイングアーム40の関節側端部が変位端となる。そして、人工筋30の一端31は、スイングアーム40の変位端に設けられている。
第1の装着具10には、補助人工筋50を設けている。この補助人工筋50は、その一端51を第1の装着具10の反関節側端部に設け、他端52をスイングアーム40の変位端に設けている。
第1の装着具10には、ガイドプレート60を設けている。このガイドプレート60にはガイド穴61を備え、スイングアーム40の変位端をガイド穴61に沿って変位させている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。
肘側には、伸展用人工筋80を備えている。伸展用人工筋80は、図14に示す状態で最も伸展した状態を示しており、図13に示す状態で最も収縮した状態を示している。
以上のように、従来の筋力補助装置は、第1の装着具10と第2の装着具20とをバネ関節70で連結し、バネ関節70としてコイルバネを用いることで、筋力補助装置と関節とのずれがある場合でも、スムーズな動作を確保することができる。
また、図14に示すような屈曲時に、伸展用人工筋80の曲がり方によっては、伸展動作時に駆動力が効率的にトルクを発生させない場合が生じる。
更に、図14に示す屈曲時には、伸展用人工筋80は無負荷の状態にあるが、伸展用人工筋80の不自然な曲げ動作や他の部材との機構的な摩擦の発生によって、不要な規制力が発生する場合がある。
一方、図15に示すように、伸展用人工筋80を駆動させることなく、無負荷状態で伸展用人工筋80の伸展動作を行うと、伸展用人工筋80が自然長さのままであるために、たるみを生じる。このようなたるみは、伸展用人工筋80の他の部材への干渉や、伸展用人工筋80の折れ曲がりで生じる応力集中による損傷の原因となる。
また本発明は、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる筋力補助装置を提供することを目的とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を前記第1の装着具に設け、前記経路規制部によって前記人工筋の前記関節への近接を規制することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を前記第1の装着具に回動可能に設けることを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部材とから構成し、前記支持部材のピン穴と前記保持部材のピン穴とを連結ピンによって連結し、前記支持部材又は前記保持部材の前記ピン穴を長穴とすることを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部とから構成し、前記支持部材と前記保持部材とを前記人工筋の長手方向にスライド可能に設けることを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項4又は請求項5に記載の筋力補助装置において、前記支持部材を、前記第1の装着具の一方の側部に設ける一方支持片と、前記第1の装着具の他方の側部に設ける他方支持片とより構成することを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項6に記載の筋力補助装置において、平行に2つの前記人工筋を配置し、前記保持部材を、一方の前記人工筋を保持する一方保持片と、他方の前記人工筋を保持する他方保持片とより構成し、前記一方保持片を前記一方支持片に設け、前記他方保持片を前記他方支持片に設けることを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項7に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、前記第2の装着具が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離し、前記一方保持片と前記他方保持片とが分離していることを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、ガイド機構を介して前記第2の装着具に設け、前記人工筋の他端が前記ガイド機構に沿って移動することを特徴とする。
請求項10記載の本発明は、請求項9に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、前記人工筋の引っ張り方向に弾性部材によって付勢することを特徴とする。
請求項11記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする。
請求項12記載の本発明は、請求項1に記載の筋力補助装置において、前記第2の装着具に、前記他方の骨に沿ってガイドを設け、前記経路規制部を、前記ガイドの前記関節側の端部に設けたことを特徴とする。
請求項13記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部の終端と前記人工筋の前記第1の装着具の固定端を結ぶ直線が、前記関節の外方に常に配置されることを特徴とする。
請求項14記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、前記ガイドに摺動自在に設けたことを特徴とする。
請求項15記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を一端側に引っ張る張力付加部材を設けたことを特徴とする。
請求項16記載の本発明は、請求項15に記載の筋力補助装置において、前記張力付加部材としてワイヤーを設け、前記ワイヤーの一端を前記人工筋の他端に取り付け、前記ワイヤーの他端を前記第1の装着具に取り付けたことを特徴とする。
請求項17記載の本発明は、請求項16に記載の筋力補助装置において、前記ワイヤーの経路を前記経路規制部によって規制したことを特徴とする。
請求項18記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする。
20 第2の装着具
70 バネ関節
80 伸展用人工筋
81 一端
82 他端
83 ガイド機構
84 固定部材
85 可動部材
90 保護部材(経路規制部)
91 支持部材
92,96 保持部材
93A,93B ピン穴
94A,94B ピン穴
95A,95B 孔
97 ガイド
98 経路規制部
99 張力付加部材
100 張力発生部
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を第1の装着具に設け、経路規制部によって人工筋の関節への近接を規制するものである。本実施の形態によれば、屈曲伸展動作によって人工筋の経路が変化しても、人体を圧迫することを防ぐとともに、人工筋の駆動力を伸展のトルクに効率的に変換することができる。 本発明の第3の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を第1の装着具に回動可能に設けるものである。本実施の形態によれば、人工筋の経路変化を規制しすぎることを防止することができる。
本発明の第4の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を、第1の装着具に取り付ける支持部材と、人工筋を保持する保持部材とから構成し、支持部材のピン穴と保持部材のピン穴とを連結ピンによって連結し、支持部材又は保持部材のピン穴を長穴とするものである。本実施の形態によれば、装着者の体型の相違や装着ずれによって生じる負荷を長穴によって緩和することができ、経路規制部の破損を防止することができる。
本発明の第5の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を、第1の装着具に取り付ける支持部材と、人工筋を保持する保持部とから構成し、支持部材と保持部材とを人工筋の長手方向にスライド可能に設けるものである。本実施の形態によれば、人工筋の伸縮による経路規制部と人工筋とのこすれを緩和することができる。
本発明の第6の実施の形態は、第4又は第5の実施の形態による筋力補助装置において、支持部材を、第1の装着具の一方の側部に設ける一方支持片と、第1の装着具の他方の側部に設ける他方支持片とより構成するものである。本実施の形態によれば、装着具の両側部で支持部材を支持するため、安定した動作を確保することができる。
本発明の第7の実施の形態は、第6の実施の形態による筋力補助装置において、平行に2つの人工筋を配置し、保持部材を、一方の人工筋を保持する一方保持片と、他方の人工筋を保持する他方保持片とより構成し、一方保持片を一方支持片に設け、他方保持片を他方支持片に設けるものである。本実施の形態によれば、2つの人工筋の動作を安定して行わせることができ、平行に配置した2つの人工筋によってねじれの少ない屈曲伸展動作を行わせることができる。
本発明の第8の実施の形態は、第7の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、第2の装着具が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離し、一方保持片と他方保持片とが分離しているものである。本実施の形態によれば、装着具を一方側と他方側に分離することができるため、使用者への装着を容易に行うことができる。
本発明の第9の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、ガイド機構を介して第2の装着具に設け、人工筋の他端がガイド機構に沿って移動するものである。本実施の形態によれば、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
本発明の第10の実施の形態は、第9の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、人工筋の引っ張り方向に弾性部材によって付勢するものである。本実施の形態によれば、機構的な摩擦の発生によって、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
本発明の第11の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が上腕に、第2の装着具が前腕に配置され、人工筋が肘の外側に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘の屈曲動作による人工筋の肘への圧迫を防止することができる。
本発明の第12の実施の形態は、第1の実施の形態による筋力補助装置において、第2の装着具に、他方の骨に沿ってガイドを設け、経路規制部を、ガイドの関節側の端部に設けたものである。本実施の形態によれば、屈曲伸展動作によって人工筋の経路が変化しても、人体を圧迫することを防ぐとともに、人工筋の駆動力を伸展のトルクに効率的に変換することができる。
本発明の第13の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部の終端と人工筋の第1の装着具の固定端を結ぶ直線が、関節の外方に常に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘を圧迫せず、駆動力を有効なトルクに変換することができる。
本発明の第14の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、ガイドに摺動自在に設けたものである。本実施の形態によれば、人工筋の他端を摺動させることでたるみを防止することができる。
本発明の第15の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を一端側に引っ張る張力付加部材を設けたものである。本実施の形態によれば、屈曲時に人工筋の自由端を関節側に引っ張ることで、人工筋がプレートやガイドに引っかかり、屈曲動作の妨げとなることを防止できる。
本発明の第16の実施の形態は、第15の実施の形態による筋力補助装置において、張力付加部材としてワイヤーを設け、ワイヤーの一端を人工筋の他端に取り付け、ワイヤーの他端を第1の装着具に取り付けたものである。本実施の形態によれば、ワイヤーによって第1の装着具側から引っ張ることで、人工筋の自由端を確実に摺動させることができる。
本発明の第17の実施の形態は、第16の実施の形態による筋力補助装置において、ワイヤーの経路を経路規制部によって規制したものである。本実施の形態によれば、ワイヤーの安定した動作を確保できる。
本発明の第18の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が上腕に、第2の装着具が前腕に配置され、人工筋が肘の外側に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘の屈曲動作による人工筋の肘への圧迫を防止できる。
図1は本発明の一実施例における筋力補助装置の屈曲及び伸展状態を示す側面図、図2は同筋力補助装置の斜視図、図3は同筋力補助装置の他の方向から見た斜視図、図4は同筋力補助装置に用いる保護部材の斜視図、図5は本実施例の保護部材の他の方向から見た斜視図、図6は同保護部材の正面図である。
図7は本発明の他の実施例による保護部材の伸展状態を示す斜視図、図8は同保護部材の屈曲状態を示す斜視図である。
また、図9は本発明の他の実施例による保護部材の側面図、図10は本発明の更に他の実施例による保護部材の側面図である。
なお、屈曲動作及び伸展動作を補助するためには、図13及び図14に示す構成を前提とするが、本実施例では屈曲動作に必要な部材については省略して説明する。
本実施例のように、肘に設ける場合には、第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。伸展用人工筋80は、肘の外側に配置される。図3に示すように、平行に2つの伸展用人工筋80A,80Bを配置することが好ましい。
伸展用人工筋80は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。図示はしないが、伸展用人工筋80を収縮させる動力源を備えている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。このバネ関節70には、コイルバネを用いる。そして、コイルバネによるバネ関節70の回転軸のずれが、関節の回動軸のずれと等しくなるように、コイルバネの長さを調節している。
なお、図示はしないが、可動部材85に弾性部材を設け、伸展用人工筋80を引っ張り方向に付勢することが好ましい。このように、伸展用人工筋80の他端82を、伸展用人工筋80の引っ張り方向に弾性部材によって付勢することで、機構的な摩擦の発生によって、伸展用人工筋80の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
図4から図6に保護部材90を示す。
経路規制部の保護部材90は、第1の装着具10に取り付ける支持部材91と、伸展用人工筋80を保持する保持部材92とから構成される。
支持部材91は、第1の装着具10の一方の側部に設ける一方支持片91Aと、第1の装着具10の他方の側部に設ける他方支持片91Bとより構成する。このように、支持部材91を、第1の装着具10の一方の側部に設ける一方支持片91Aと、第1の装着具10の他方の側部に設ける他方支持片91Bとにより構成することで、第1の装着具10の両側部で支持部材91が支持されるため、安定した動作を確保することができる。
また、保持部材92は、一方の伸展用人工筋80Aを保持する一方保持片92Aと、他方の伸展用人工筋80Bを保持する他方保持片92Bとから構成する。このように、平行に2つの伸展用人工筋80A,80Bを配置し、保持部材92を、一方の伸展用人工筋80Aを保持する一方保持片92Aと、他方の伸展用人工筋80Bを保持する他方保持片92Bとより構成することで、ねじれの少ない屈曲伸展動作を行わせることができる。
そして、一方保持片92Aは一方支持片91Aに設け、他方保持片92Bは他方支持片91Bに設ける。
この実施例では、保持部材92のピン穴94A,94Bは長穴としている。なお、保持部材92のピン穴94A,94Bに代えて、支持部材91のピン穴93A,93Bを長穴としてもよい。このように、支持部材91のピン穴93A,93B又は保持部材92のピン穴94A,94Bの、どちらか一方側のピン穴を長穴とすることで、装着者の体型の相違や装着ずれによって生じる負荷を緩和することができるとともに、保護部材の破損を防止することができる。
そして、保護部材90は、支持部材91に設けた孔95A,95Bによって、第1の装着具10に回動可能に設けられる。このように、保護部材90を、第1の装着具10に対して所定角度だけ回動可能に設けることで、伸展用人工筋80の経路変化を規制しすぎることを防止することができる。
また、保護部材90は、屈曲伸展を行っても、伸展用人工筋80の経路が関節に干渉しないように構成されている。
ただし、保護部材90が第1の装着具10に固定されていては、屈曲の曲げ角が大きくなった場合に、伸展用人工筋80と保護部材90が鋭角に当接し、負荷が大きくなる。このため、保護部材90を、第1の装着具10に対して回動可能とし、屈曲動作時に関節の接線方向に近い位置に回動することで、伸展用人工筋80と保護部材90の間に生じる負荷を軽減するように構成されている。
この場合、伸展用人工筋80だけではなく保護部材90も、屈曲動作によって関節と干渉しないように構成されている。
また、伸展用人工筋80の経路は、屈曲伸展を行っても、関節の外側の位置に維持できるように、保護部材90により規制されている。伸展用人工筋80の経路規制が不十分な場合、伸展用人工筋80が関節の側面に逃げて、関節の近くや内側に位置する場合がある。
このような場合、伸展用人工筋80が駆動しても、その力を伸展のトルクに変換できないばかりか、関節を圧迫したり、無理な方向への負荷を発生させたりするので、怪我などの原因となる。
また、本実施例では、図支持部材91が、バネ関節70を上下から挟み込む形で溝を形成することでバネ経路規制部91C、91Dを設けている。
これにより、屈曲伸展によるバネ関節70の変形に伴って、支持部材91が追従して回動し、伸展用人工筋80からの負荷に対しては、経路規制となって負荷を受け止めるように構成されている。
なお、保護部材90の回動や規制については、この他、リンク機構、弾性体によるバイアス力などによって実現することができる。
本実施例による保護部材90Bは、バネ経路規制部91C、91Dを筒状部材によって構成し、バネ関節70をこのバネ経路規制部91C、91Dの空洞内に配置している。本実施例のように、バネ経路規制部91C、91Dを筒状部材によって構成し、バネ関節70をこのバネ経路規制部91C、91Dの空洞内に配置することで、上記実施例のように溝によって規制する場合に比較して、より確実にバネ関節70の配置を規制することができる。
特に、第1の装着具10が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、第2の装着具20が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離している場合には、一方保持片92Aと他方保持片92Bとを分離することで、使用者への装着を容易に行うことができる。
次に、本発明の他の実施例、ならびに更に他の実施例による保護部材について説明する。
図9及び図10に示す保護部材は、支持部材91と保持部材92とを、伸展用人工筋80の長手方向にスライド可能に設けたものである。なお同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図9に示す保護部材90Cでは、保持部材96を、支持部材91との連結部を構成する第1の保持部片96Aと、伸展用人工筋80の保持を行う第2の保持部片96Bとに分割する。そして、第2の保持部片96Bを、第1の保持部片96Aに対してスライド可能にしつつ、第1の保持部片96Aと第2の保持部片96Bとを、スライダー96Cで連結したものである。
図10に示す保護部材90Dでは、保持部材92にインナースリーブ92Dを設け、伸展用人工筋80をこのインナースリーブ92Dで保持する。そして、インナースリーブ92Dを、保持部材92に対してスライド可能にしたものである。なお、保持部材92には、長溝92Eを形成し、インナースリーブ92Dに形成したガイドピン92Fを長溝92E内に配置することで、インナースリーブ92Dのスライド範囲を規制している。
以上のように、支持部材91と保持部材92とを、伸展用人工筋80の長手方向にスライド可能に設けることで、伸展用人工筋80の伸縮による保護部材90と伸展用人工筋80とのこすれを緩和することができる。
なお、伸展動作だけを補助する場合には、図13及び図14に示す屈曲動作のための部材を備えなくてもよい。
また、本実施例では伸展用人工筋について説明したが、屈曲用人工筋についても適用することができる。
図11は本発明の他の実施例における筋力補助装置の伸展状態を示す側面図、図12は同筋力補助装置の屈曲状態を示す側面図である。
なお、屈曲動作及び伸展動作を補助するためには、図13及び図14に示す構成を前提とするが、本実施例では屈曲動作に必要な部材については省略して説明する。
本実施例のように、肘に設ける場合には、第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。伸展用人工筋80は、肘の外側に配置される。図示はしないが、平行に2つの伸展用人工筋を配置することが好ましい。
伸展用人工筋80は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。図示はしないが、伸展用人工筋80を収縮させる動力源を備えている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。このバネ関節70には、コイルバネを用いる。そして、コイルバネによるバネ関節70の回転軸のずれが、関節の回動軸のずれと等しくなるように、コイルバネの長さを調節している。
また、伸展用人工筋80の他端82は、ガイド97に対して所定の範囲で摺動できるように設けている。図11及び図12において、他端82Aの位置は、伸展用人工筋80を駆動し、他端82を関節側へ摺動させた状態の位置を示している。即ち、この他端82Aの位置まで他端82が摺動可能となっている。
また、伸展用人工筋80の他端82には、張力付加部材99であるワイヤーの一端が取り付けられ、ワイヤーの他端は張力発生部100を介して第1の装着具10に取り付けられている。
そして、経路規制部98は、張力付加部材99であるワイヤーの経路も規制している。
なお、関節よりも外方とは、関節と干渉しない位置であり、本実施例では、経路規制部98が関節の外側に配置された場合を示しているが、関節の両側部に配置してもよい。
このとき、伸展用人工筋80は、肘を曲げた際に、使用者や装具等と干渉しないように十分な長さが必要である。そこで、伸展用人工筋80の他端82を摺動可能とすることで、肘を曲げた際に必要とする長さを確保することができるとともに、自然長で伸展した場合に発生する大きなたるみを防止することができる。
なお、本実施例では、伸展用人工筋80の他端82を摺動可能としたが、他端82に代えて一端81を摺動可能としてもよい。
また、張力付加部材99で、伸展用人工筋80の自由端における固定端からの距離(経路)を規制する。この規制により、前腕における自由端が肘の関節方向に移動するため、伸展用人工筋80が第2の装着具20のプレートやガイドなどに干渉することを防ぐことができる。本実施例では、張力付加部材99としてワイヤーを用いて説明したが、板バネを用いてもよく、自由端を関節方向に移動させるに十分な張力を付加できればよい。
なお、伸展動作だけを補助する場合には、図13及び図14に示す屈曲動作のための部材を備えなくてもよい。
また、本実施例では伸展用人工筋について説明したが、屈曲用人工筋についても適用することができる。
また、この種の動力装置を利用した筋力補助装置を、本出願人が既に提案している(特許文献2)。
特許文献2で提案した筋力補助装置を図13から図15に示す。
図13は従来の筋力補助装置の伸展状態を示す要部斜視図、図14は同筋力補助装置の屈曲状態を示す要部斜視図である。図15は同筋力補助装置において人工筋の無負荷状態で伸展動作を行った状態を示す要部斜視図である。
この筋力補助装置は、関節の一方の骨に沿って配置される第1の装着具10と、関節の他方の骨に沿って配置される第2の装着具20と、第1の装着具10に一端31を、第2の装着具20に他端32を設ける人工筋30とを備えている。第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。
人工筋30は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。
第1の装着具10には、スイングアーム40を設けている。このスイングアーム40の反関節側端部が回動支点41となり、スイングアーム40の関節側端部が変位端となる。そして、人工筋30の一端31は、スイングアーム40の変位端に設けられている。
第1の装着具10には、補助人工筋50を設けている。この補助人工筋50は、その一端51を第1の装着具10の反関節側端部に設け、他端52をスイングアーム40の変位端に設けている。
第1の装着具10には、ガイドプレート60を設けている。このガイドプレート60にはガイド穴61を備え、スイングアーム40の変位端をガイド穴61に沿って変位させている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。
肘側には、伸展用人工筋80を備えている。伸展用人工筋80は、図14に示す状態で最も伸展した状態を示しており、図13に示す状態で最も収縮した状態を示している。
以上のように、従来の筋力補助装置は、第1の装着具10と第2の装着具20とをバネ関節70で連結し、バネ関節70としてコイルバネを用いることで、筋力補助装置と関節とのずれがある場合でも、スムーズな動作を確保することができる。
また、図14に示すような屈曲時に、伸展用人工筋80の曲がり方によっては、伸展動作時に駆動力が効率的にトルクを発生させない場合が生じる。
更に、図14に示す屈曲時には、伸展用人工筋80は無負荷の状態にあるが、伸展用人工筋80の不自然な曲げ動作や他の部材との機構的な摩擦の発生によって、不要な規制力が発生する場合がある。
一方、図15に示すように、伸展用人工筋80を駆動させることなく、無負荷状態で伸展用人工筋80の伸展動作を行うと、伸展用人工筋80が自然長さのままであるために、たるみを生じる。このようなたるみは、伸展用人工筋80の他の部材への干渉や、伸展用人工筋80の折れ曲がりで生じる応力集中による損傷の原因となる。
また本発明は、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる筋力補助装置を提供することを目的とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を前記第1の装着具に設け、前記経路規制部によって前記人工筋の前記関節への近接を規制することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を前記第1の装着具に回動可能に設けることを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部材とから構成し、前記支持部材のピン穴と前記保持部材のピン穴とを連結ピンによって連結し、前記支持部材又は前記保持部材の前記ピン穴を長穴とすることを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部とから構成し、前記支持部材と前記保持部材とを前記人工筋の長手方向にスライド可能に設けることを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項4又は請求項5に記載の筋力補助装置において、前記支持部材を、前記第1の装着具の一方の側部に設ける一方支持片と、前記第1の装着具の他方の側部に設ける他方支持片とより構成することを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項6に記載の筋力補助装置において、平行に2つの前記人工筋を配置し、前記保持部材を、一方の前記人工筋を保持する一方保持片と、他方の前記人工筋を保持する他方保持片とより構成し、前記一方保持片を前記一方支持片に設け、前記他方保持片を前記他方支持片に設けることを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項7に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、前記第2の装着具が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離し、前記一方保持片と前記他方保持片とが分離していることを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、ガイド機構を介して前記第2の装着具に設け、前記人工筋の他端が前記ガイド機構に沿って移動することを特徴とする。
請求項10記載の本発明は、請求項9に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、前記人工筋の引っ張り方向に弾性部材によって付勢することを特徴とする。
請求項11記載の本発明は、請求項2に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする。
請求項12記載の本発明は、請求項1に記載の筋力補助装置において、前記第2の装着具に、前記他方の骨に沿ってガイドを設け、前記経路規制部を、前記ガイドの前記関節側の端部に設けたことを特徴とする。
請求項13記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記経路規制部の終端と前記人工筋の前記第1の装着具の固定端を結ぶ直線が、前記関節の外方に常に配置されることを特徴とする。
請求項14記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を、前記ガイドに摺動自在に設けたことを特徴とする。
請求項15記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記人工筋の他端を一端側に引っ張る張力付加部材を設けたことを特徴とする。
請求項16記載の本発明は、請求項15に記載の筋力補助装置において、前記張力付加部材としてワイヤーを設け、前記ワイヤーの一端を前記人工筋の他端に取り付け、前記ワイヤーの他端を前記第1の装着具に取り付けたことを特徴とする。
請求項17記載の本発明は、請求項16に記載の筋力補助装置において、前記ワイヤーの経路を前記経路規制部によって規制したことを特徴とする。
請求項18記載の本発明は、請求項12に記載の筋力補助装置において、前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を第1の装着具に設け、経路規制部によって人工筋の関節への近接を規制するものである。本実施の形態によれば、屈曲伸展動作によって人工筋の経路が変化しても、人体を圧迫することを防ぐとともに、人工筋の駆動力を伸展のトルクに効率的に変換することができる。 本発明の第3の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を第1の装着具に回動可能に設けるものである。本実施の形態によれば、人工筋の経路変化を規制しすぎることを防止することができる。
本発明の第4の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を、第1の装着具に取り付ける支持部材と、人工筋を保持する保持部材とから構成し、支持部材のピン穴と保持部材のピン穴とを連結ピンによって連結し、支持部材又は保持部材のピン穴を長穴とするものである。本実施の形態によれば、装着者の体型の相違や装着ずれによって生じる負荷を長穴によって緩和することができ、経路規制部の破損を防止することができる。
本発明の第5の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部を、第1の装着具に取り付ける支持部材と、人工筋を保持する保持部とから構成し、支持部材と保持部材とを人工筋の長手方向にスライド可能に設けるものである。本実施の形態によれば、人工筋の伸縮による経路規制部と人工筋とのこすれを緩和することができる。
本発明の第6の実施の形態は、第4又は第5の実施の形態による筋力補助装置において、支持部材を、第1の装着具の一方の側部に設ける一方支持片と、第1の装着具の他方の側部に設ける他方支持片とより構成するものである。本実施の形態によれば、装着具の両側部で支持部材を支持するため、安定した動作を確保することができる。
本発明の第7の実施の形態は、第6の実施の形態による筋力補助装置において、平行に2つの人工筋を配置し、保持部材を、一方の人工筋を保持する一方保持片と、他方の人工筋を保持する他方保持片とより構成し、一方保持片を一方支持片に設け、他方保持片を他方支持片に設けるものである。本実施の形態によれば、2つの人工筋の動作を安定して行わせることができ、平行に配置した2つの人工筋によってねじれの少ない屈曲伸展動作を行わせることができる。
本発明の第8の実施の形態は、第7の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、第2の装着具が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離し、一方保持片と他方保持片とが分離しているものである。本実施の形態によれば、装着具を一方側と他方側に分離することができるため、使用者への装着を容易に行うことができる。
本発明の第9の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、ガイド機構を介して第2の装着具に設け、人工筋の他端がガイド機構に沿って移動するものである。本実施の形態によれば、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
本発明の第10の実施の形態は、第9の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、人工筋の引っ張り方向に弾性部材によって付勢するものである。本実施の形態によれば、機構的な摩擦の発生によって、人工筋の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
本発明の第11の実施の形態は、第2の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が上腕に、第2の装着具が前腕に配置され、人工筋が肘の外側に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘の屈曲動作による人工筋の肘への圧迫を防止することができる。
本発明の第12の実施の形態は、第1の実施の形態による筋力補助装置において、第2の装着具に、他方の骨に沿ってガイドを設け、経路規制部を、ガイドの関節側の端部に設けたものである。本実施の形態によれば、屈曲伸展動作によって人工筋の経路が変化しても、人体を圧迫することを防ぐとともに、人工筋の駆動力を伸展のトルクに効率的に変換することができる。
本発明の第13の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、経路規制部の終端と人工筋の第1の装着具の固定端を結ぶ直線が、関節の外方に常に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘を圧迫せず、駆動力を有効なトルクに変換することができる。
本発明の第14の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を、ガイドに摺動自在に設けたものである。本実施の形態によれば、人工筋の他端を摺動させることでたるみを防止することができる。
本発明の第15の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、人工筋の他端を一端側に引っ張る張力付加部材を設けたものである。本実施の形態によれば、屈曲時に人工筋の自由端を関節側に引っ張ることで、人工筋がプレートやガイドに引っかかり、屈曲動作の妨げとなることを防止できる。
本発明の第16の実施の形態は、第15の実施の形態による筋力補助装置において、張力付加部材としてワイヤーを設け、ワイヤーの一端を人工筋の他端に取り付け、ワイヤーの他端を第1の装着具に取り付けたものである。本実施の形態によれば、ワイヤーによって第1の装着具側から引っ張ることで、人工筋の自由端を確実に摺動させることができる。
本発明の第17の実施の形態は、第16の実施の形態による筋力補助装置において、ワイヤーの経路を経路規制部によって規制したものである。本実施の形態によれば、ワイヤーの安定した動作を確保できる。
本発明の第18の実施の形態は、第12の実施の形態による筋力補助装置において、第1の装着具が上腕に、第2の装着具が前腕に配置され、人工筋が肘の外側に配置されるものである。本実施の形態によれば、肘の屈曲動作による人工筋の肘への圧迫を防止できる。
図1は本発明の一実施例における筋力補助装置の屈曲及び伸展状態を示す側面図、図2は同筋力補助装置の斜視図、図3は同筋力補助装置の他の方向から見た斜視図、図4は同筋力補助装置に用いる保護部材の斜視図、図5は本実施例の保護部材の他の方向から見た斜視図、図6は同保護部材の正面図である。
図7は本発明の他の実施例による保護部材の伸展状態を示す斜視図、図8は同保護部材の屈曲状態を示す斜視図である。
また、図9は本発明の他の実施例による保護部材の側面図、図10は本発明の更に他の実施例による保護部材の側面図である。
なお、屈曲動作及び伸展動作を補助するためには、図13及び図14に示す構成を前提とするが、本実施例では屈曲動作に必要な部材については省略して説明する。
本実施例のように、肘に設ける場合には、第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。伸展用人工筋80は、肘の外側に配置される。図3に示すように、平行に2つの伸展用人工筋80A,80Bを配置することが好ましい。
伸展用人工筋80は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。図示はしないが、伸展用人工筋80を収縮させる動力源を備えている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。このバネ関節70には、コイルバネを用いる。そして、コイルバネによるバネ関節70の回転軸のずれが、関節の回動軸のずれと等しくなるように、コイルバネの長さを調節している。
なお、図示はしないが、可動部材85に弾性部材を設け、伸展用人工筋80を引っ張り方向に付勢することが好ましい。このように、伸展用人工筋80の他端82を、伸展用人工筋80の引っ張り方向に弾性部材によって付勢することで、機構的な摩擦の発生によって、伸展用人工筋80の無負荷状態における不要な規制力の発生を防止することができる。
図4から図6に保護部材90を示す。
経路規制部の保護部材90は、第1の装着具10に取り付ける支持部材91と、伸展用人工筋80を保持する保持部材92とから構成される。
支持部材91は、第1の装着具10の一方の側部に設ける一方支持片91Aと、第1の装着具10の他方の側部に設ける他方支持片91Bとより構成する。このように、支持部材91を、第1の装着具10の一方の側部に設ける一方支持片91Aと、第1の装着具10の他方の側部に設ける他方支持片91Bとにより構成することで、第1の装着具10の両側部で支持部材91が支持されるため、安定した動作を確保することができる。
また、保持部材92は、一方の伸展用人工筋80Aを保持する一方保持片92Aと、他方の伸展用人工筋80Bを保持する他方保持片92Bとから構成する。このように、平行に2つの伸展用人工筋80A,80Bを配置し、保持部材92を、一方の伸展用人工筋80Aを保持する一方保持片92Aと、他方の伸展用人工筋80Bを保持する他方保持片92Bとより構成することで、ねじれの少ない屈曲伸展動作を行わせることができる。
そして、一方保持片92Aは一方支持片91Aに設け、他方保持片92Bは他方支持片91Bに設ける。
この実施例では、保持部材92のピン穴94A,94Bは長穴としている。なお、保持部材92のピン穴94A,94Bに代えて、支持部材91のピン穴93A,93Bを長穴としてもよい。このように、支持部材91のピン穴93A,93B又は保持部材92のピン穴94A,94Bの、どちらか一方側のピン穴を長穴とすることで、装着者の体型の相違や装着ずれによって生じる負荷を緩和することができるとともに、保護部材の破損を防止することができる。
そして、保護部材90は、支持部材91に設けた孔95A,95Bによって、第1の装着具10に回動可能に設けられる。このように、保護部材90を、第1の装着具10に対して所定角度だけ回動可能に設けることで、伸展用人工筋80の経路変化を規制しすぎることを防止することができる。
また、保護部材90は、屈曲伸展を行っても、伸展用人工筋80の経路が関節に干渉しないように構成されている。 ただし、保護部材90が第1の装着具10に固定されていては、屈曲の曲げ角が大きくなった場合に、伸展用人工筋80と保護部材90が鋭角に当接し、負荷が大きくなる。このため、保護部材90を、第1の装着具10に対して回動可能とし、屈曲動作時に関節の接線方向に近い位置に回動することで、伸展用人工筋80と保護部材90の間に生じる負荷を軽減するように構成されている。 この場合、伸展用人工筋80だけではなく保護部材90も、屈曲動作によって関節と干渉しないように構成されている。
また、伸展用人工筋80の経路は、屈曲伸展を行っても、関節の外側の位置に維持できるように、保護部材90により規制されている。伸展用人工筋80の経路規制が不十分な場合、伸展用人工筋80が関節の側面に逃げて、関節の近くや内側に位置する場合がある。 このような場合、伸展用人工筋80が駆動しても、その力を伸展のトルクに変換できないばかりか、関節を圧迫したり、無理な方向への負荷を発生させたりするので、怪我などの原因となる。
また、本実施例では、図支持部材91が、バネ関節70を上下から挟み込む形で溝を形成することでバネ経路規制部91C、91Dを設けている。 これにより、屈曲伸展によるバネ関節70の変形に伴って、支持部材91が追従して回動し、伸展用人工筋80からの負荷に対しては、経路規制となって負荷を受け止めるように構成されている。
なお、保護部材90の回動や規制については、この他、リンク機構、弾性体によるバイアス力などによって実現することができる。
本実施例による保護部材90Bは、バネ経路規制部91C、91Dを筒状部材によって構成し、バネ関節70をこのバネ経路規制部91C、91Dの空洞内に配置している。本実施例のように、バネ経路規制部91C、91Dを筒状部材によって構成し、バネ関節70をこのバネ経路規制部91C、91Dの空洞内に配置することで、上記実施例のように溝によって規制する場合に比較して、より確実にバネ関節70の配置を規制することができる。
特に、第1の装着具10が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、第2の装着具20が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離している場合には、一方保持片92Aと他方保持片92Bとを分離することで、使用者への装着を容易に行うことができる。
次に、本発明の他の実施例、ならびに更に他の実施例による保護部材について説明する。
図9及び図10に示す保護部材は、支持部材91と保持部材92とを、伸展用人工筋80の長手方向にスライド可能に設けたものである。なお同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図9に示す保護部材90Cでは、保持部材96を、支持部材91との連結部を構成する第1の保持部片96Aと、伸展用人工筋80の保持を行う第2の保持部片96Bとに分割する。そして、第2の保持部片96Bを、第1の保持部片96Aに対してスライド可能にしつつ、第1の保持部片96Aと第2の保持部片96Bとを、スライダー96Cで連結したものである。
図10に示す保護部材90Dでは、保持部材92にインナースリーブ92Dを設け、伸展用人工筋80をこのインナースリーブ92Dで保持する。そして、インナースリーブ92Dを、保持部材92に対してスライド可能にしたものである。なお、保持部材92には、長溝92Eを形成し、インナースリーブ92Dに形成したガイドピン92Fを長溝92E内に配置することで、インナースリーブ92Dのスライド範囲を規制している。
以上のように、支持部材91と保持部材92とを、伸展用人工筋80の長手方向にスライド可能に設けることで、伸展用人工筋80の伸縮による保護部材90と伸展用人工筋80とのこすれを緩和することができる。
なお、伸展動作だけを補助する場合には、図13及び図14に示す屈曲動作のための部材を備えなくてもよい。
また、本実施例では伸展用人工筋について説明したが、屈曲用人工筋についても適用することができる。
図11は本発明の他の実施例における筋力補助装置の伸展状態を示す側面図、図12は同筋力補助装置の屈曲状態を示す側面図である。
なお、屈曲動作及び伸展動作を補助するためには、図13及び図14に示す構成を前提とするが、本実施例では屈曲動作に必要な部材については省略して説明する。
本実施例のように、肘に設ける場合には、第1の装着具10は上腕に配置され、第2の装着具20は前腕に配置される。伸展用人工筋80は、肘の外側に配置される。図示はしないが、平行に2つの伸展用人工筋を配置することが好ましい。
伸展用人工筋80は、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって、少なくとも長手方向に伸縮するアクチュエータである。図示はしないが、伸展用人工筋80を収縮させる動力源を備えている。
第1の装着具10と第2の装着具20とはバネ関節70で連結している。このバネ関節70には、コイルバネを用いる。そして、コイルバネによるバネ関節70の回転軸のずれが、関節の回動軸のずれと等しくなるように、コイルバネの長さを調節している。
また、伸展用人工筋80の他端82は、ガイド97に対して所定の範囲で摺動できるように設けている。図11及び図12において、他端82Aの位置は、伸展用人工筋80を駆動し、他端82を関節側へ摺動させた状態の位置を示している。即ち、この他端82Aの位置まで他端82が摺動可能となっている。
また、伸展用人工筋80の他端82には、張力付加部材99であるワイヤーの一端が取り付けられ、ワイヤーの他端は張力発生部100を介して第1の装着具10に取り付けられている。
そして、経路規制部98は、張力付加部材99であるワイヤーの経路も規制している。
なお、関節よりも外方とは、関節と干渉しない位置であり、本実施例では、経路規制部98が関節の外側に配置された場合を示しているが、関節の両側部に配置してもよい。
このとき、伸展用人工筋80は、肘を曲げた際に、使用者や装具等と干渉しないように十分な長さが必要である。そこで、伸展用人工筋80の他端82を摺動可能とすることで、肘を曲げた際に必要とする長さを確保することができるとともに、自然長で伸展した場合に発生する大きなたるみを防止することができる。
なお、本実施例では、伸展用人工筋80の他端82を摺動可能としたが、他端82に代えて一端81を摺動可能としてもよい。
また、張力付加部材99で、伸展用人工筋80の自由端における固定端からの距離(経路)を規制する。この規制により、前腕における自由端が肘の関節方向に移動するため、伸展用人工筋80が第2の装着具20のプレートやガイドなどに干渉することを防ぐことができる。本実施例では、張力付加部材99としてワイヤーを用いて説明したが、板バネを用いてもよく、自由端を関節方向に移動させるに十分な張力を付加できればよい。
なお、伸展動作だけを補助する場合には、図13及び図14に示す屈曲動作のための部材を備えなくてもよい。
また、本実施例では伸展用人工筋について説明したが、屈曲用人工筋についても適用することができる。
20 第2の装着具
70 バネ関節
80 伸展用人工筋
81 一端
82 他端
83 ガイド機構
84 固定部材
85 可動部材
90 保護部材(経路規制部)
91 支持部材
92,96 保持部材
93A,93B ピン穴
94A,94B ピン穴
95A,95B 孔
97 ガイド
98 経路規制部
99 張力付加部材
100 張力発生部
Claims (18)
- 関節の一方の骨に沿って配置される第1の装着具と、
前記関節の他方の骨に沿って配置される第2の装着具と、
前記第1の装着具に一端を、前記第2の装着具に他端を設ける人工筋とを備え、
前記人工筋として、気体、液体、若しくは固体の物質、又はこれらの混合物の供給又は排出によって伸縮するアクチュエータを用い、
使用者の肘、膝、又は手首などの関節の動作を支援する筋力補助装置であって、
前記第1の装着具又は前記第2の装着具に、前記人工筋の経路を規制する経路規制部を設けたことを特徴とする筋力補助装置。 - 前記経路規制部を前記第1の装着具に設け、前記経路規制部によって前記人工筋の前記関節への近接を規制することを特徴とする請求項1に記載の筋力補助装置。
- 前記経路規制部を前記第1の装着具に回動可能に設けることを特徴とする請求項2に記載の筋力補助装置。
- 前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部材とから構成し、前記支持部材のピン穴と前記保持部材のピン穴とを連結ピンによって連結し、前記支持部材又は前記保持部材の前記ピン穴を長穴とすることを特徴とする請求項2に記載の筋力補助装置。
- 前記経路規制部を、前記第1の装着具に取り付ける支持部材と、前記人工筋を保持する保持部とから構成し、前記支持部材と前記保持部材とを前記人工筋の長手方向にスライド可能に設けることを特徴とする請求項2に記載の筋力補助装置。
- 前記支持部材を、前記第1の装着具の一方の側部に設ける一方支持片と、前記第1の装着具の他方の側部に設ける他方支持片とより構成することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の筋力補助装置。
- 平行に2つの前記人工筋を配置し、前記保持部材を、一方の前記人工筋を保持する一方保持片と、他方の前記人工筋を保持する他方保持片とより構成し、前記一方保持片を前記一方支持片に設け、前記他方保持片を前記他方支持片に設けることを特徴とする請求項6に記載の筋力補助装置。
- 前記第1の装着具が、一方側第1の装着具と他方側第1装着具とに分離し、前記第2の装着具が、一方側第2の装着具と他方側第2装着具とに分離し、前記一方保持片と前記他方保持片とが分離していることを特徴とする請求項7に記載の筋力補助装置。
- 前記人工筋の他端を、ガイド機構を介して前記第2の装着具に設け、前記人工筋の他端が前記ガイド機構に沿って移動することを特徴とする請求項2に記載の筋力補助装置。
- 前記人工筋の他端を、前記人工筋の引っ張り方向に弾性部材によって付勢することを特徴とする請求項9に記載の筋力補助装置。
- 前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする請求項2に記載の筋力補助装置。
- 前記第2の装着具に、前記他方の骨に沿ってガイドを設け、前記経路規制部を、前記ガイドの前記関節側の端部に設けたことを特徴とする請求項1に記載の筋力補助装置。
- 前記経路規制部の終端と前記人工筋の前記第1の装着具の固定端を結ぶ直線が、前記関節の外方に常に配置されることを特徴とする請求項12に記載の筋力補助装置。
- 前記人工筋の他端を、前記ガイドに摺動自在に設けたことを特徴とする請求項12に記載の筋力補助装置。
- 前記人工筋の他端を一端側に引っ張る張力付加部材を設けたことを特徴とする請求項12に記載の筋力補助装置。
- 前記張力付加部材としてワイヤーを設け、前記ワイヤーの一端を前記人工筋の他端に取り付け、前記ワイヤーの他端を前記第1の装着具に取り付けたことを特徴とする請求項15に記載の筋力補助装置。
- 前記ワイヤーの経路を前記経路規制部によって規制したことを特徴とする請求項16に記載の筋力補助装置。
- 前記第1の装着具が上腕に、前記第2の装着具が前腕に配置され、前記人工筋が肘の外側に配置されることを特徴とする請求項12に記載の筋力補助装置。
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CN105434144B (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-28 | 哈尔滨工业大学 | 前臂扭转与手腕弯曲康复装置及其扭转、弯曲方法 |
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CN107184366B (zh) * | 2017-07-07 | 2018-04-17 | 北京恒通信佳科技发展有限公司 | 一种手指关节康复器 |
CN107184365B (zh) * | 2017-07-07 | 2019-04-05 | 北京恒通信佳科技发展有限公司 | 一种手指关节康复运动辅助件 |
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JP7225215B2 (ja) | 2017-08-29 | 2023-02-20 | ローム ロボティクス インコーポレイテッド | 半教師あり意図認識システム及び方法 |
CN115038421A (zh) * | 2019-12-13 | 2022-09-09 | 漫游机械人技术公司 | 滑雪期间益于穿戴者的动力装置 |
US11642857B2 (en) | 2020-02-25 | 2023-05-09 | Roam Robotics Inc. | Fluidic actuator manufacturing method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0588523U (ja) * | 1991-06-28 | 1993-12-03 | 株式会社飯倉総合研究所 | 下腕筋力用装着具 |
JP2004105263A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 身体に装着可能な筋力補助機器 |
WO2004087033A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Hitachi Medical Corporation | 着用形関節駆動装置 |
US20040267331A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-12-30 | Koeneman Edward J. | System and method for neuromuscular reeducation |
WO2007043308A1 (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 動作支援装置および動作支援方法 |
JP2007167484A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 筋力補助装置 |
JP3984641B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2007-10-03 | 松下電器産業株式会社 | 関節駆動装置 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2339008A1 (de) * | 1973-08-01 | 1975-02-13 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Einrichtung zur datenvermittlung und datensicherung in zeitvielfach-vermittlungsnetzen |
US4644938A (en) * | 1985-01-22 | 1987-02-24 | Danninger Medical Technology | Hand exerciser |
US4819547A (en) * | 1988-03-28 | 1989-04-11 | Mirko Kukolj | Axially contractable actuator |
US5631861A (en) * | 1990-02-02 | 1997-05-20 | Virtual Technologies, Inc. | Force feedback and texture simulating interface device |
US5351602A (en) * | 1992-08-05 | 1994-10-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Jointed assembly actuated by fluid pressure |
US5891061A (en) * | 1997-02-20 | 1999-04-06 | Jace Systems, Inc. | Brace for applying a dynamic force to a jointed limb |
US6067892A (en) * | 1998-03-18 | 2000-05-30 | Erickson; Joel R. | Artificial muscle actuator assembly |
US6629334B2 (en) * | 2000-01-11 | 2003-10-07 | Yueh-Nu Huang | Structure of a hinge |
US6689074B2 (en) * | 2000-03-28 | 2004-02-10 | Seiko Epson Corporation | Wearable muscular-force supplementing device |
AU2002951193A0 (en) * | 2002-09-04 | 2002-09-19 | Northern Sydney Area Health Service | Movement faciliatation device |
KR20050111612A (ko) * | 2003-03-25 | 2005-11-25 | 가부시키가이샤 히타치 메디코 | 유체압식 액튜에이터 및 그것을 이용한 지속적 타동 운동장치 |
WO2004096083A2 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-11 | Arizona Board Of Regents Acting On Behalf Of Arizona State University | Spring-over-muscle actuator |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0588523U (ja) * | 1991-06-28 | 1993-12-03 | 株式会社飯倉総合研究所 | 下腕筋力用装着具 |
JP2004105263A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 身体に装着可能な筋力補助機器 |
US20040267331A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-12-30 | Koeneman Edward J. | System and method for neuromuscular reeducation |
WO2004087033A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Hitachi Medical Corporation | 着用形関節駆動装置 |
JP3984641B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2007-10-03 | 松下電器産業株式会社 | 関節駆動装置 |
WO2007043308A1 (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 動作支援装置および動作支援方法 |
JP2007167484A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 筋力補助装置 |
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