WO2004085856A1

WO2004085856A1 - 流体圧式アクチュエータ及びそれを用いた持続的他動運動装置

Info

Publication number: WO2004085856A1
Application number: PCT/JP2004/003270
Authority: WO
Inventors: Kazuaki Hiramatsu; Makoto Konami; Yutaka Sato; Taisuke Matsushita; Shigekazu Suzuki; Katsuhiro Kuroda; Kazuo Ooki; Akihiko Toda
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2004-10-07
Also published as: US7299741B2; EP1607636A1; US20060249017A1; JPWO2004085856A1; KR20050111612A

Abstract

インナーチューブと、このインナーチューブの外周を覆うメッシュスリーブとを有し、インナーチューブ内へ圧力流体を供給することにより長さが収縮可能な本発明の改良された流体圧式アクチュエータは、インナーチューブとメッシュスリーブとの間に、細い繊維を編み上げて弾力性を有した筒状体に形成された低摩擦体が配置されている。この低摩擦体は流体圧式アクチュエータの繰返し伸縮動作の長寿命化に寄与する。この改良された流体圧式アクチュエータは、組み合わされた複数の部材の少なくとも1つの部材によって人体の四肢部位を支持するとともに、その部材を動作させて身体障害者の関節のリハビリテーションを行うCPM装置の駆動用アクチュエータとして用いられる。

Description

流体圧式ァクチユエータ及ぴそれを用！/ヽた持続的他動運動装置技術分野

本発明は、空気等の流体の給排により駆動される流体圧式ァクチユエータとそれを用いた持続的他動運動（Contiimotis Passive Motion：以下、 CPMと記す。）装置に関するものである。明田

背景技術 .

流体圧式ァクチユエータとして、ゴム製のチ書ューブ（インナーチューブ）の外周に伸縮性を持たない樹脂で製造された網状被覆体（メッシュスリーブ）を被せたものが知られている。この流体圧式ァクチユエ一タのィンナーチューブ内へ空気が供給されることによってインナーチューブが膨張すると、メッシュスリーブの径が増大する。このメッシュスリ一ブの径の增大は、メッシュスリーブの素材が伸縮性を持たないのでァクチユエータの長さの縮小に変換される。このァクチユエータの長さの縮小に伴って収縮力（駆動力）が得られる。

樹脂製のメッシュスリーブとゴム製のィンナーチューブを主構成要素とする上記流体圧式ァクチユエータは、金属製のシリンダーや口ッドを備えたエアシリンダ一と比較し、著しく軽量であるという特徴を持っている。したがって、上記流体圧式ァクチユエータは、上記特徴を必要としている広い技術分野において応用が期待されるものである。

上記流体圧式ァクチユエータの用途として、人口筋肉（マッスル）や身体障害者のリハビリテーション機器が上げられる。そのうち、身体障害者のリハビリテーシヨン機器としては、長期間の治療により拘縮してしまった上肢や下肢の関節のリハビリテーション機器が考えられる。

ところで、従来の関節用リハビリテーション機器には、例えば特開 2000 - 051297号公報に開示されているリハビリテーション機器には、モータのようなァクチユエータが用いられているが、モータは駆動源として機器へ組み込まれるためにリハビリテーション機器が大型で、かつ重くなる。したがって、身体障害者自身がリハビリテーション機器を移動操作するという観点では問題を有していた。そこで、身体障害者のリハビリテーション機器への空気圧式ァクチユエータの応用が期待される。

しかし、本発明の発明者等が実験した結果、上記従来の流体圧式ァクチユエ一タを繰り返して伸縮すると、例えば数百回繰り返して伸縮すると、流体 (空気) の供給によつて膨張させられたィンナーチューブの一部がメッシュスリ一ブの網目からはみ出し、インナーチューブが破損することがあった。また、上記流体圧式ァクチユエータを繰り返して使用すると、インう "一チューブに裂傷が生じたり、，メッシュスリーブの網目状繊維が破断したりすることがあった。

上記のような流体圧式ァクチユエータの破損防止や長寿命ィ匕を計る技術思想が米国特許第 4,733,603号公報（以下、先行技術文献 1 と記す。 ) や、特開平 61 一 236905号公報（以下、先行技術文献 2 と記す。 ) に開示されている。先行技術文献 1には、流体圧式ァクチユエータのインナーチューブとメッシュスリーブとの間の摩擦を減少させるために、拡張性を有した柔軟材の層に網目状被覆体を埋め込んでメッシュスリーブを形成するとともに、ィン^ "一チューブと前記層状メッシュスリーブとの間に穴の開いた摩擦低減層を設けるという技術が開示されている。この先行文献には、前記摩擦低減層は、チューブと層状メッシュスリーブとの間の摩擦によって生ずる拡張時の抵抗を減少する、と記載されている。しかしなが、上記先行文献に記載された流体圧式ァクチユエータには、網目状体を柔軟材の層に埋め込んでメッシュスリーブを製造せねばならず、更には多数の穴が'開いた摩擦低減層をィンナーチューブへ被せなければならないために、構造が複雑で、かつ高価であるという解決されるべき課題があると考えられる。また、先行技術文献 2には、メッシュスリーブをゴム状弾性材の被覆部材で覆うとともに、この被覆部材をメッシュスリーブの網目の隙間へ侵入させたものが開示されている。

しかしながら、上記先行技術文献 2に記载されたものは、上記のように構成されたメッシュスリーブとインナーチューブとの間には離型剤が塗布されているのみであるので、ィンナーチューブとメッシュスリーブとの摩擦によって短期間にィンナーチューブが破損することが想定され、流体圧式ァクチユエータの長寿命化という解決されるべき課題が残されていると考えられる。

本発明は、構造が簡単で、かつ動作寿命の長い流体圧式ァクチユエータを提供することを第 1の目的として成されたものである。

さらに本発明は、上記本発明の流体圧式ァクチユエータを用いた CPM装置であって、四肢又はその一部に後天的障害を負った身体障害者用のリハビリテーション用 CPM装置を提供することを第 2の目的として成されたものである。発明の開示

上記第 1の目的を達成するために、本発明の流体圧式ァクチユエータは、流体が供給 ·排出されることにより膨張 ·収縮するインナーチューブと、前記インナ一チューブの外周を覆うメッシュスリーブと、前記インナーチューブと前記メッシュスリーブとの間に、細い繊維が伸縮性を持つように編み上げられた低摩擦体であって、前記ィンナーチューブを覆うように配置された低摩擦体とを備えていることを特徴としている。 · そして、前記低摩擦体は、前記メッシュスリーブに対する摩擦係数が前記インナーチューブに対する摩^^数よりも小さいことを特徴としている。

前記摩擦体は、好ましくは、ポリウレタン芯繊維とナイ口ン繊維の組み合わされた合成繊維を繋ぎ目のない筒状に、かつ伸縮性を有するよう編み上げたものを用いると良い。

また、前記合成繊維は 40デニール程度の太さのものが好ましい。

上記第 2の目的を達成するために、ベース部材と、このベース部材へ回動可能に連結され、前記ベース部材に対して回動されることにより装着又は支持された人体の関節運動を行わせる回動部材と、前記回動部材へ動力を供給するァクチュエータを含む第 1の関節運動機構が前記ベース部材へ設けられた CPM装置において、前記ァクチユエータは、流体が供給 ·排出されることにより膨張 ·収縮するィンナーチューブと、前記ィンナーチューブの外周を覆うメッシュスリーブと、前記ィンナーチューブと前記メッシュスリーブとの間に、細い繊維が伸縮性を持つように編み上げられた低摩擦体であって、前記ィンナーチューブを覆うように配置された低摩擦体を備えた流体圧式ァクチユエータであることを特徴としている。

前記ァクチユエータは、前記回動部材をベース部材に対し所定角度範囲内で往復運動させるために複数個が設けられ、前記回動部材の回動方向に応じてそれらのァクチユエータへの空気の給排が行われる。

本発明の CPM装置は、前記回動部材へ当該回動部材によって運動させられる部位とそれより先端の部位とに対し、単体的にまたは複合的に関節運動を行わせる付加的な関節運動機構を設けて CPM装置を多機能化することができる。

そして、前記付加的な関節運動機構には、前記回動部材へともに設けられ、当該回動部材によつて運動させられる部位とそれより先端の部位との間の関節の運動を行わせる第 2の関節運動機構と、当該回動部材によつて運動させられる部位とそれより先端の部位とを同時に内外転運動させる第 3の関節運動機構と、前記ベース部材と前記回動部材との間に設けられ、前記回動部材によって支持された部位よりも元の部位の関節運動を行わせる第 4の関節運動機構とが含まれ、それらの関節運動機構は択一的に、まだは複合的に前記 CPM装置へ組み合わせて用いることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の流体圧式ァクチユエ一タの第 1の実施形態の構造を示す図で、給気状態を示す図ある。図 2は、図 1に示す流体圧式ァクチユエータの排気状態を示す図である。図 3は、メッシュスリーブの一部の拡大図である。図 4は、本発明の流体圧式ァクチユエ一タの第 2の実施形態の構造を示す図で、給気状態を示す図である。図 5は、図 4に示す流体圧式ァクチユエータのインナーチューブの外観図である。図 6は、図 5に示すィンナーチューブの排気状態における横断面図である。図 7は、図 5に示すインナーチューブの膨張状態における横断面図である。図 8は、ィンナーチューブのその他の実施形態の排気状態の横断面図である。図 9は、本発明の CPM装置の全体構成を示す外観図である。図 10は、本発明の CPM装置の第 1の実施形態の平面図である。図 11は、図 10の下側の側面図である。図 12は、図 10の上側の側面図である。図 13は、本発明の CPM 装置の第 2の実施形態の平面図である。図 14は、図 13に示す CPM装置の保持部材の回動状態を示す図である。図 15は、前記保持部材の摇動機構の構造を示す図である。図 16は、前記保持部材の揺動動作を示す図である。図 Γ7は、本発明の CPM装置の第 3の実施形態の正面図である。図 18は、図 17に示すエアァクチユエータの動作を示す図である。図 19は、本努明の 'CPM装置の第 4の実施形態の要部構造を示す図である。図 20は、図 19の平面図である。図 21は、図 20の左側面図である。図 22は、図 20の右側面図である。発明を実施するための最良の形態

以下本発明の特定発明としての流体圧式ァクチユエータの実施形態を、図面を用いて説明する。

図 1は本発明において流体として空気を用いた空気圧式ァクチユエータの実施形態 1における膨張状態を示す側面図、図 2は図 1の空気圧式ァクチユエータの収縮状態を示す側面図である。なお、図 1では、空気圧式ァクチユエータの内部構造を示すために、メッシュスリーブ及び低摩擦体の一部を破断して示している。図 1、及ぴ図 2において、膨張収縮体としてのィンナーチューブ 1の長さ方向の一端部には、流体である空気をィンナーチューブ 1内に対して供給 ·排出するための給排気管 2が接続されている。インナーチューブ 1の他端部は、.ブッシュ (図示省略）を揷入することにより気密に閉じられている。インナーチューブ ί は、例えばプチルゴム等の弾性体により構成されている。給排気管 2には、.小型エアコンプレッサーと電磁弁等から成る空気の給排気装置（図示省略）が接続されている。

ィンぅ "一チューブ 1の外周は、網目状の被覆体であるメッシュスリーブ 3により覆われている。このメッシュスリーブ 3は、荷重に対する伸びが極めて小さな樹脂製、例えばナイロン又はポリエステル繊維等の高張力繊維等の線材（フイラメント）を編み上げたもので、その網目はメッシュスリーブ 3の長さ方向へ所定の角度を持って 2方向からクロスするように編み上げられている。上記のメッシュスリーブは内周から圧力を受けると、径方向へ膨張して長さが収縮し、圧力が開放されると径と長さが元の状態に復帰する特性を持つように形成されている。前記先行技術文献 1に開示されたメッシュスリーブのフィラメント同士がクロス点で固着されているのに対し、本実施形態のメッシュスリーブはフィラメント同士がクロス点で固着されずに交差している点で異なる。この相違は、選考技術文献に開示されたメッシュスリーブは、動作するたぴにフィラメントのクロス点に生ずる応力によって破損する懸念があるが、本実施形態のメッシュスリ一ブはクロス点においてフィラメント同士が固着されていなく、上記応力によってフイラメント同士のクロス点からメッシュスリーブが破損する問題はない。ただし、本発明は、先行技術文献 1に記載されたフィラメント同士のクロス点が固着しているメッシュスリーブを除外するものではない。

メッシュスリーブ 3の長さ方向の両端部は、締付具 4a, 4bにより締め付けられており、これによりインナーチューブ 1の両端部に対して固定されている。インナーチューブ 1とメッシュスリーブ 3との間には、メッシュスリーブ 1に対する摩^^数がィンナーチューブ 1に対するそれよりも小さい低摩擦体 5が設けられている。低摩擦体 5は、インナーチューブ 1の全体を覆うように配置され、締付具 4a， 4bによりィンナーチューブ 1の両端部でィン^ ~一チューブ 1に対してメッシュスリーブ 3と共に固定される。低摩擦体 5は、収縮時にほぼィンナーチューブ 1の収縮時の外径に等しい周長を有した筒状体であり、低摩擦体 5の材料としては、例えばストッキング等に使用される伸縮可能な布材を用いることができる。このような布材は、例えばポリウレタンの芯繊維にナイ口ン繊維を組み合わせた合成繊維を編み上げて伸縮可能に構成されており、樹脂製フィラメントを編み上げたメッシュスリーブに対する摩擦係数が、ブチルゴムやシリコンゴム製のインナーチューブに対する摩数よりも小さい。なお、低摩擦体 5は使用する繊維がそうであるように、公知のストッキングの編上げ技術を用いて繋ぎ目のない筒状体として製造されることが望ましい。

このような空気圧式ァクチユエータでは、インナーチューブに対して空気を供給することによりインナーチューブ 1が膨張するが、メッシュスリーブ 3の素材は（伸縮性をほとんど持っていないので）伸張されず、ィンナーチューブ 1の径の増大は全長の縮小に変換される。また、インナーチューブ 1から供給された空気を排出することにより、インナーチューブ 1の径が小さくなり、ァクチユエ一タの全長は元に戻る。

このような膨張'収縮に際し、インナーチューブ 1とメッシュスリーブ 3との間に低摩擦体 5が設けられているので、ィンナーチューブ 1とメッシュスリーブ 3とは直接摩擦されず、少ない繰返し動作でインナーチューブ 1に裂傷が生じることや、メッシュスリーブ 3 の繊維が破断することが防止される。したがって、空気圧式ァクチュエータの繰返し動作に対する耐久性、換言すれば長寿命化が達成できる。

図 3はメッシュスリーブ 3の一部を示す拡大図である。メッシュスリーブ 3は複数本のポリエチレンフィラメント 6の束を網目状に編んで構成されている。また、メッシュスリーブ 3はポリエチレンフィラメント 6の本数を充分に多く、すなわち配置密度を充分に高くすることにより目の細かい網目構造にされている。これにより、空気の供給によって膨張させられたインナーチューブ 1の一部がメッシュスリープ 3の網目からはみ出すことが防止され、インナーチューブ 1の耐久性を向上することができる。

発明者らは、前記従来技術の問題点を確認するために、メッシュスリーブを網目の粗い構造とした場合と網目の細かい構造とした場合とについて、耐久性の試験を行った。この耐久試験において、網目の粗い第 1試験体としては 144本のポリエチレンフィラメントを有するメッシュスリーブを用い、網目の細かい第 2試験体としては 288本のポリエチレンフィラメントを有するメッシュスリーブを用いた。また、両者の編上げ方法は同一とし、両者ともインナーチューブへ空気を供給していない初期状態の径を約 15mmに形成し、空気を供給した後に内圧により直径 30mmまで拡大させた。さらに、試験用のメッシュスリーブとしては、電気配線を保護したり結束したりするために使用される可変径網目状スリ一ブを用いた。さらにまた、この試験では、低摩擦体は使用しなかった。

その結果、第 1試験体では、耐圧力は 0.3MPa、長さの収縮率は 25%となり、繰返し負荷を印加した場合に、許容伸縮回数が 200〜300回であったのに対して、第 2試験体は、耐圧力は 0.7MPa、長さの収縮率は 30%となり、繰返し負荷を印加した場合に、許容伸縮回数が 7，000〜20，000回であった。この試験結果をもう少し詳しく説明すると、第 1試験体では、伸縮回数の増加に伴いインナーチューブの両端部近傍で網目のサイズが大きくなり、膨張時にィンナーチューブが網目からはみ出す現象が見られた。これに対して、第 2試験体では、繰返し使用によつても、メッシュスリ一ブの長さ方向の全体にわたつて網目のサイズが変化せず、均等な膨張収縮が繰り返された。

この試験から、メッシュスリーブの網目を粗くすると、インナーチューブへ供給される空気の圧力が小さくてもァクチユエータの収縮率が大きくできるが、ィンナーチューブがメッシュスリープの網目からはみ出したり、メッシュスリーブが破損したりするために、ァクチユエータの寿命が短レヽことが判明した。

次に本発明の効果を確認するために、上記の試験と同様の第 2試験体と、第 2 試験体へ前記低摩擦体 5を組み込んだ第 3試験体とで耐久性の比較試験を行つた。試験用の低摩擦体としては、巿販のストツキング（繊維の太さは 40デニール）の一部を利用した。

その結果、第 2試験体は上記のように耐圧力が 0.7MPa、長さの収縮率が 30% の繰返し負荷を印加した場合に、許容伸縮回数が 7，000〜2Q，000回であったのに対して、第 3試験体では、耐圧力が 0.7MPa、長さの収縮率が 30%の繰返し負荷を印加した場合に、許容伸縮回数が 80，000〜400，000回であった。このような比較試験からも低摩擦体を組み込むことによりァクチユエータの耐久性が向上することが確認された。

以上の実施形態においては、ァクチユエータへ空気を送り込むとインナーチュ一ブが径方向へ-膨張し、インナーチューブの周方向へ引張応力が発生する。これゆえにメッシュスリープの網目の間からィンナーチューブがはみ出すこととなる。次の第 2の実施形態の空気圧式ァクチユエータは、ァクチユエータを作動させたときに、ィンナーチューブの周方向に引張応力が生じないようにしたものである。図 4はこの発明の実施形態 2による空気圧式ァクチユエータの側面図、図 5は図 4に示すィンナーチューブの斜視図、図 6は図 5のィンナーチューブの横断面図、図 7は図 5のインナーチューブの膨張状態の横断面図である。なお、図 4はァクチユエ一夕の内部構造を示すためにメッシュスリーブの一部を破断して示してある。

図において、膨張収縮体としてのインナーチューブ 11は、収縮状態から膨張状態へ移る過程で、表面積を同一に保ちつつチューブに囲まれた領域の断面積が増大されるように構成されている。すなわち、インナーチューブ 11 には、収縮時に内側に突出する複数の襞状部 11aがチューブの周方向に等間隔で複数設けられている。インナーチューブ 11の膨張時には、図 7に示すように襞状部 11aが拡げられることによりインナーチューブ 11に囲まれる領域の断面積が増大される。

インナーチューブ 11は、図 1に示す実施形態と同様に、例えばプチノレゴムやシリコンゴム等の伸縮性を有する弾性体により構成されている。インナーチューブ 11の外周は、網目状の被覆体であるメッシュスリーブ 3により覆われてレ、る。メッシュスリーブ 3の構成は実施形態 1と同様である。

なお、この例では、インナーチューブ 11の断面周囲長（図 6の断面に外接する円の周長）に対して、インナーチューブ 11が膨張したときの断面周囲長（図 7 の円周長)が 2.2倍以内となっている。

次に、本実施形態 2における動作を説明する。インナーチューブ 11内に空気が供給されることにより、インナーチューブ 11 の表面積が変ィ匕しないままインナーチューブ 11に囲まれた領域の断面積が増大される。すなわち、本実施形態 2 のインナーチューブ 11では、膨張時に、断面における外周長を同一に維持したままインナーチューブ 11囲まれた断面積が増大するようにチューブの断面形状が変化する。そして、上記のようなインナーチューブ 11の膨張により、ァクチユエータの全長が縮小され、ァクチユエータの両端間に駆動力が発.生する。本実施形態を実施するには、ィンナーチューブ 11が図 ₇に示すように襞が全部伸ばされてインナーチューブ 11 の断面が円となったときに、ァクチユエータが所望の長さだけ縮むように、メッシュスリーブ 3とインナーチューブ 11の関係を設定すればよい。

全長が縮小したァクチユエータは、インナーチューブ 11から空気を排出することによって、ィンナーチューブ 11は図 6に示す断面形状に復帰するので、元の長さに戻る。

本実施形態 2の空気圧式ァクチユエータは、インナーチューブ 11の弾性を利用せずに、換言すればチューブの周方向へ引張応力を生じさせることなくチューブを膨張-させることができる。 .したがって、インナーチューブ 11がメッシュスリーブ 3の網目からはみ出すことがない。したがって、インナーチューブ 11に傷が生じ、その傷が膨張時に拡がるということが少なくなる。また、ィンナ一チユーブ 11 には膨張時に引張応力が作用しないので、ィンづ "一チューブへ引張応力を繰返し作用させてもィンナーチューブに塑性変形が生ずることが防止され、インナーチューブ 11 の特性を安定に保つこどができる。したがって、インナーチューブ 11の耐久性が向上するので、ァクチユエータの長寿命化が図れる。さらに本実施形態 2によれば、ィンナーチューブは供給された空気の分だけ膨張するのでァクチユエータが発生する力の特性が線形に近くなり、また上記の如くィンナーチューブに塑性変形が生じないことからヒステリシスロスも低減されるので、ァクチユエータの伸縮制御の精度を向上することができる。

なお、上記実施形態 2においては、イン "一チューブ 11の表面積を同一に保つように空気の供給を制御したが、ィンナーチューブの 11 の材質の弾性変形の範囲内であれば、インナーチューブ 11の表面積が図 7の状態からある程度増大するレベルまで空気の供給を行っても良い。この場合にも、インナーチューブ 11 の膨張過程の大部分でインナーチューブ 11 には引張応力が生ないので、インナーチューブ 11の耐久性を向上させることができる。

また、インナーチューブ 11 の構造を、膨張の初期段階からインナーチューブ 11の表面積が増大しつつ襞状部が拡がるようにしても良い。この場合も、インナ一チューブ 11の弾性変形量は襞状部を全く設けない場合に比べて少なくて済み、ィンナーチューブ 11の耐久性を向上することができる。

さらに実施形態 2では、ィンナーチューブ 11の外周にメッシュスリープ 3を酉己置したが、ィンナーチューブ 11とメッシュスリーブ 3との間に実施形態 1と同様の低摩擦体 5を設けても良い。

次に本発明の第 3の実施形態の空気圧式ァクチユエータを説明する。図 8は本発明の実施形態 3のィンナーチューブの収縮時の横断面図である。図 8に示すように、インナーチューブ 12 は収縮時に折り畳まれた断面形状をしている。このようなィンナーチューブ 12 を用いた場合にも、膨張時にィンナーチューブの表面積を変ィ匕させずにィンナーチューブに囲まれた領域の横断面積を増大させることができる。したがって、本実施形態 3によっても、インナーチューブ 12の耐久性を向上させ、ァクチユエータの長寿命化を図ることができるとともに、伸縮制御の精度を向上することができる。

以上、本発明の流体圧式ァクチユエータとして空気圧を用いたァクチユエータを例に挙げて説明したが、本発明はそれに限定されるものではなレ、。例えば膨張収縮体へ供給される流体は、空気に限定されるものではなく、用途に応じて種々の気体又は液体を用いることができる。

また、実施形態 1乃至 3においては、細長いチューブ状のァクチユエータのみを示したが、膨張収縮体の形状を変えた種々の流体圧式ァクチユエータにも本発明を適用することができる。

さらに、上記実施形態 2及ぴ 3におけるィンナーチューブの収縮時の横断面形状は、図 5及び図 8に示したものに限定されるものではなく、例えば星状に襞が形成されたものでも良い。

さらにまた、この発明の流体圧式ァクチユエータは、人間が着用する着用形口ポットを駆動するためのァクチユエータ、すなわち人工筋肉として使用することができる。さらに、産業用口ポットや建設機械等を駆動するためのァクチユエ一タとして使用することができる。 'さらにまた、関節に障害を有する身体障害者用リハビリテーション機器を駆動するァクチユエータとしても使用することができる。すなわち、本発明の流体圧式ァクチユエータは広範な分野の機器に用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、膨張収縮体と被覆体との間に被覆体に対する摩擦係数が膨張収縮体のそれよりも小さい低摩擦体が設けられているので、繰返し使用に対するァクチユエータの耐久性の向上、すなわち長寿命化が図れる。また、本発明によれば、収縮状態から膨張状態へ移る過程の少なくとも一部で、表面積を同一に保ちつつ囲まれた領域の面積が増大するように膨張する膨張収縮体を用いたので、ァクチユエ一タの繰返し使用に対する耐久性の向上、すなわち長寿命化が図れる。

次に、本発明の関連発明としての CPM装置について説明する。図 9は上記流体圧式ァクチユエータを構成要素として備えた CPM装置の概略構成図である。図 9において、 20は CPM装置本体、 80はポックスタイプの制御装置、 90は CPM 装置本体 20と制御装置 80との間を接続するエアホースであり、図では 1本で示してあるが、制御装置内の電磁弁から各種タイプのエアァクチユエータへ接続される複数本のエアホースが束ねられたものである。制御装置 80は、図では省略されているが、ボックス内部にエアコンプレッサー、電磁弁、及び中央制御装置 (CPU)及ぴそれらを電気的に接続する回路が収納されるとともに、これらに電力を供給する電源コンセントを外部に備えている。コンプレッサーは、圧力空気を生成するもの、電磁弁はエアァクチユエータへの空気の供給、排出を行うためのもの、 CPUは CPM装置の動作を制御するためのもので、 CPUに備えられた ROMに CPM装置の動作シーケンスが複数種記憶されている。そして、制御ポックスタイプの制御装置 80には、操作パネル 81が設けられている。なお、電磁弁は、各ァクチユエータの近傍に設けても良い。ァクチユエータの近傍へ電磁弁を設けることで、ァクチユエータへの空気の供給効率、ァクチユエータからの空気の排出効率の向上が図れる。

図 9に示すように CPM装置を構成すると、 CPM装置本体には前述の流体圧式エアァクチユエータが駆動用ァクチユエタとして組み込まれ、エアコンプレツサ一のような重量物は CPM装置本体とは分離して設けられので、 CPM装置本体の移動操作が容易となる。

次に、 CPM装置 20の第 1の実施形態を、図 10乃至図 12を用いて説明する。 ·図 .10は肘の屈曲 ·伸展運動を行わせるための CPM装置の平面図、図 11は図 10に示す CPM装置の下面図で、肘の屈曲動作時の状態を示す図、図 11は図 10 に示す CPM装置の上面図で、肘の伸展動作時の状態を示す図である。

図 10において、 21は CPM装置のベースとしてのベースプレートで、このべースプレート 21の上面には、回動支持部 22が設けられている。この回動支持部 22は；ベースプレート 21の上面に配置された回動支持部材 22aと、この回動支持部材 22aの図示右端の上下に設けられた 1組の回動支持部 22b, 22cとから成る。そして、回動支持部 22b， 22eには図 1の Y軸に平行な回動軸 23a， 23bが設けられ、この軸 23a， 23b によって、人の前腕を支持する前腕支持プレート 24 が回動可能に回動支持部 22b， 22cと連結されている。人体の肘は 1組の回動支持部 22b, 22cの中間に置かれ、前腕支持プレート 24によって前腕が支持されるようになっている。回動支持部材 22aはベースプレート 21とほぼ同一の幅を有し、幅方向の両端部で厚みが厚く、中央部で厚みが薄く形成され、内部は中空になっていて、ペースプレート 21 を覆うカバーの役目も果たしている。前腕支持プレート 24は図 12に示す水平状態と、図 11に示す約 120° 立位状態との間で回動可能となっている。

前腕支持プレート 24は上面がほぼ平面で、裏面が前記回動支持部材 22aの上面に沿った形状をしたほぼ板状部材で、図示右端部に前記回動支持部 22b， 22c に取り付けられた回動軸 23a， 23bへ連結される連結部材 24a， 24bが設けられている。前腕支持プレート 24上には、掌部分を緩く保持（狭持）する保持部材 25が設けられていると共に、肘より先の部分が前腕支持プレート 2 のエッジに当たることを防ぐ目的で、前腕支持プレート 24の一部分に凹部 24cが形成されている。保持部材 25は、 CPM装置を使用する時に、使用者が肘を前記回動支持部の付近に置き、前腕を前腕支持プレート 24上で伸ばすと、掌が保持部材 25によって緩く保持されるような位置に配置されている。

前腕支持プレート 24は連結部材 24a, 24bを介して、回動支持部 22b， 22cの各々の回動軸 23a， 23bに結合されている。回動軸 23a， 23bは、両端支持構造によって回転可能に回動支持部 22b， 22cによって支持されている。回動軸 23a， 23bには、それぞれプーリ 26a， 26bが固定され、プーリ 26a， 26bにはワイヤ 27a， 27bが卷き付けられている。それらのワイヤ 27a， 27bの一端はプーリ 26a， 26bに固定されている。なお、ワイヤが卷き付けられるプーリ 26a， 26bの溝の径は、前腕支持プレート 23 を回動させるためのモーメント（前腕支持プレートの重量と回動中心から重心までの距離との積くァクチユエータの収縮力と溝の径との積）を考慮して決定することができる。また、プーリ 26a， 26bに対するヮィャ 27a, 27bの巻き付け量は前腕支持プレート 24の回動角度を考慮して決定することができる。

そして、 2本のワイヤのうちの 1つのワイヤ 27aにおける端部と、ベースプレート 21 との間または回動支持部材 22aとの間（好ましくは、回動支持部材 22a との間）には、前腕支持プレート 24を水平状態からほぼ 120° 回動させるための駆動力を発生する流体圧式ァクチユエータ（空気圧式ァクチユエータ）としてのチューブ形エアァクチユエータ 28aが設けられている。また、ワイヤ 27のうちのもう一方のワイヤ 27bにおける端部と、ベースプレート 21との間または回動支持部材 22aとの間（好ましくは、回動支持部材 22aとの間）には、前腕支持プレート 24を 120° 回動された状態から水平状態へ復帰させるための駆動力を発生する流体圧式ァクチユエータ（空気圧式ァクチユエータ）としてのチューブ形エアァクチユエータ 28bが設けられている。

詳細に説明すると、チューブ形エアァクチユエータ 28aの一端部は前記ワイヤ 27aの一端部に接続され、そのワイヤ 27aの他端部は図 10に示すようにプーリ 26aへ導入されてプーリ 26aへ固定されている。'また、チューブ形エアァクチュエータ 28bの一端部もワイヤ 27bの一端部へ接続され、そのワイヤ 27bの他端部は図 11に示すようにプーリ 261?へ導入されてプーリ 26bへ固定されている。

しかし、チューブ形ァクチユエータ 28bは前腕支持プレート 24を図 11に示す状態から戻すものであるので、チューブ形ァクチユエータ 28b が作動した時に、プーリ 26b の回転と逆方向へ前腕支持プレート 24を回動させる機構が必要となる。この逆作動機構 29は図 12においては簡略ィ匕して示しているが、詳細には、例えば次のように構成されている。すなわち、プーリ 26bは回動軸 23bに対し回転自在に取り付けられ、このプーリ 26bには傘歯車 Aが同軸に固定されている。そしてこの傘歯車 Aに嚙み合うように小さな傘歯車 Bが回動軸 23bを間に挟んで 2個配置されている。さらにそれらの 2個の傘歯車 Bにかみ合うように傘歯車 Cが配置され、この傘歯車 Cが回動軸 23bへ固定されている。逆作動機構 29をこのように構成するとワイヤ 27bからプーリ 26bへ伝達された力は、傘歯車 A から傘歯車 Bを介して傘歯車 Cへ伝達されるが、傘歯車 Aと傘歯車 Cとは回転方向が逆となる。したがって、チューブ形ァクチユエータ 28bが作動すると、前腕支持プレート 24は図 11の状態から水平方向へ回動されることとなる。なお、以上の逆作動機構 29は、ワイヤ 27bをブーリ 26 へ導入する方向をブーリ 26a へのワイヤ 27aの導入方向と同一にするためのもので、補助プーリを別途設けてワイヤ 27bを上記とは逆方向からブーリ 26bへ導入することで、逆作動機構の簡略ィ匕を計ることも可能である。 - なお、以上のチューブ形エアァクチユエータ 28a， 28bは、本発明の特定発明にて説明を行った図 1及ぴ図 4 示すタイプの空気圧式ァクチユエータ; ^使用される。なお、チューブ形ァクチユエータ 28a, 28bは同一仕様のものでも、異種仕様のものでもよい。異種仕様とする場合には、前腕支持プレート 24 を水平から'立ち上げるためのァクチユエータ 28aは収縮力の強いものを用い、前腕支持プレート 24を水平へ戻すためのァクチユエータ 28bは収縮力の弱いものを用いると良い。

したがって、チューブ形ァクチユエータ 28aの一端部に接続されたエアチューブ（図示省略）を介してァクチユエータのインナーチューブへ、例えばエアコンプレッサーや電磁弁から成る空気給排気装置（図示省略）から空気を供給することにより、チューブ形ァクチユエータ 28aの長さが収縮する。チューブ形エアァクチユエータ 28aに生じた収縮力がワイヤ 27aへ伝達されると、プーリ 26aが回転し、前腕支持プレート 24が図 9の水平状態から図 10に示す立位方向へ回動される。そして、チューブ形エアァクチユエータ 28aから空気を排出すると共に、チューブ形ァクチユエータ 28bの一端部に接続されたエアチューブ（図示省略）を介してァクチユエータのインづ "一チューブへ、例えばエアコンプレッサーゃ電磁弁から成る空気給排気装置（図示省略）から空気を供給することによりチューブ形ァクチユエータ 28bの長さが収縮する。チューブ形エアァクチユエータ 28b に生じた収縮力がワイヤ 27 bへ伝達されると、プーリ 26bが回転するとともに逆作動機構 29が動作し、前腕支持プレート 24が水平方向へ回動される。前腕支持プレート 24はチューブ形ァクチユエータ 28a及び 28bの長さ方向への交互の収縮動作によって往復動作させられる。これにより、肘の屈曲 ·伸展運動を行わせることができる。なお、前腕支持プレート 24の回動速度は、障害者の障害度合いや、障害の回復度合いに応じて、チューブ形ァクチユエータ 28a， 28bに対して単位時間当たりに供給または排出される空気量を電磁弁の開放制御によつて調節することで、任意に可変設定することができる。

次に、本発明の CPM装置の第 2の実施形態について説明する。図 13は図 10 に示す本発明の CPM装置の第 1の実施形態へ手首の屈曲 ·伸展機構を,祖み込んだ第 2の実施形態の CPM装置の平面図で、図 14はその第 2の実施形態の CPM装置において手首屈.曲動作が成された時の状態を示す平面図である。前腕支持プレート 24には、円盤状の回動テーブル 31が設けられている。回動テープノレ 31は、図 13の X軸と平行な軸線、すなわち前腕支持プレート 24の上面に直交する軸線を中心として回動可能に前腕支持プレート 24へ取り付けられている。保持部材 25は、回動テーブル 31上に搭載されている。したがって、保持部材 25は回動テーブル 31と共に回動され得る。

前腕支持プレート 24の裏側には、回動テーブル 31を回動させるための第 1ェァシリンダー 32が配置されている。第 1エアシリンダー 32のロッド (プランジャ） 32aの先端が回動テーブル 31の回転中心から所定の距離の位置で、回動テ一ブル 31の回転軸へ連結されたアーム（図示省略）の先端へ連結され、また第 1 エアシリンダー 32のシリンダー本体の端部が前腕支持プレート 24へ連結されている。第 1エアシリンダー 32のロッド先端と回動テーブル 31との接続点は、回動テーブル 31 を回動（往復動作）させる角度とロッドのストロークに応じて決めることができる。なお、回動テーブル 31と第 1エアシリンダー 32を接続するための部材は、上記図示を省略されたアームに代え、円盤状部材とする；ともでさる。

以上のように構成された保持部材 25の動作機構において、第 1エアシリンダ -32へ接続されたホースを介してエアコンプレッサーと電磁弁とから成るエア供給源によって空気の供給 ·排気を行うことによって、保持部材 25が回動テーブル 31の回動によって図 14に示すように回動される。したがって、保持部材 25によって狭持された手首の屈伸運動を行わせることができる。

次に、本発明の CPM装置の第 3の実施形態を説明する。この実施形態は、前記第 1及び第 2の実施形態の CPM装置へ前腕のひねり運動機構を付加したものである。図 15は図 10又は図 13に示された実施形態の CPM装置へ組み込まれた前腕ひねり運動機構を説明するための図で、図 10又は図 13 の左側面図である。図 15において、保持部材 25の内部は中空に形成され、その中空部に第 2エアシリンダー 33及ぴ第 3エアシリンダー 34が配置され、それらのエアシリンダ一の本体部が固定されている。これらのエアシリンダー 33及ぴ 34のロッド（プランジャ） 33a及ぴ 34aにはそれぞれ第 1リンク 35、第 2リンク 36が回転可能に接続され、それらの第 1 リンク 35及び第 2リンク 36の他端は前腕支持プレート 24又は回転テーブル 31へ設けられこ接続具 37へ回転可能に接続されている。そして、第 2シリンダー 33及び第 3シリンダー 34へは図示を省略しているが、空気を供給するエアホースが接続されており、それらのエアホースは保持部材 25 の中空部に沿って這わされ、保持部材 25の中央部から前腕支持プレート 24の裏面へ通されて、その他のエアホースと束ね処理されている。

以上のように構成された前腕ひねり運動機構において、第 2シリンダー 33と第 3シリンダー 34へエアコンプレサ一と電磁弁とから成るェァ供給源によつて排他的に空気を供給することによって、保持部材 25が接続具 37を中心として揺動する。例えば、図 15に示すように第 1シリンダー 33へ空気を供給すると、第 2シリンダー 33のロッド 33aが突出する。第 2シリンダー 33のロッド 33aが突出しても、第 3シリンダー 34へは空気が供給されていないので第 3シリンダー 33と第 2リンク 36の連結状態には変化が起こらず、第 2シリンダー 33のロッド 33a が伸びた分だけ保持部材 25が第 2シリンダー 33の本体によって押されることとなる。すなわち、保持部材 25は図 16に示すように揺動して傾斜させられる。図 16に示すように保持部材 25が揺動した後、第 3シリンダー 34へ空気を供給すると、保持部材 25は上記動作とは逆方向（図示 2点鎖線の位置方向）へ摇動させられる。これによつて、保持部材 25内へ挟持されていた掌へ往復方向に回転力が伝達される。したがって、前腕は外転及び内転のひねり運動をされることとなる。なお、保持部材 25の揺動速度及び揺動角度は、電磁弁の開放制御により調整することが可能である。すなわち、保持部材 25の揺動速度を速めるためには、電磁弁の開放量を大きくし、揺動速度を遅くするためには電磁弁の開放量を小さくすることで、また、保持部材 25の摇動角度を調節するためにはシリンダ¹ . の空気の供給量または電磁弁の開放時間を制御することで対応が可能である。次に、本発明の第 3の実施形態の CPM装置について図 17を用いて説明する。この第 3の実施形態の CPM装置は、人体の肩 ·肩甲帯の屈曲動作を行わせるに好適なもので、図 10、図 13、図 15に示す CPM装置へ肩 ·肩甲帯の屈伸運動機構を付加したものである。図 17は、図 10，図 13の右側面図に相当するものである。図 17に示すように、ベースプレート 21と回動支持部材 22aとの間に第 1 パッド形エアァクチユエータ 41及び第 2パッド形エアァクチユエータ 42が図の Y軸方向へ並べて配置されている。それらの配置位置は、なるべく肘が置かれる位置に近い方が望ましい。したがって、回動支持部材 22aの回動部 22b， 22cに近い位置へそれらのパッド形ァクチユエータが配置される。このために、回動支持部材 22aのパッド形ェァァクチユエータ配置位置に対応する部分には中空部分に蓋を施すなどの方法で平面が形成されている。

これらのパッド形エアァクチユエータ 41， 42は、コンプレッサー，電磁弁を含む空気供給源へホースを介して接続される。そして、それらのパッド形エアァクチユエータ 41, 42は内部に空気が供給されることにより膨張し、回動支持部材 22aを持ち上げ、回動支持部材 22aとベースプレート 21との間に隙間を作る。パッド形エアァクチユエータ 41と 42への空気の供給方法には、交互に空気の供給、排出を行う制御方法と、同時に空気の供給、排出を行う制御方法とが可能であり、それらの制御は制御装置にて選択することが可能となっている。

これらの制御方法のうち、パッド形エアァクチユエータ 41と 42とへ交互に空気の供給、排出を行うと、回動支持部材 22aが摇動する（図 18参照）。これにより前腕を CPM装置に置いた人体の肩 ·肩甲帯の屈曲 ·伸展運動が行われる。また、パッド形エアァクチユエータ 41と 42の両方へ同時に空気の供給、排出を行うことにより、前腕を CPM装置に置いた人体の肩の上下運動が行われる。なお、回動支持部材 22aの揺動量と上下量、及びそれらの移動速度は、パッド形ェァァクチユエータ 41， 42への空気の供給量及ぴ単位時間当たりの空気の供給量を電磁弁の開放によつて制御することで任意に設定することができる。

次に、本発明の第 4の実施形態の CPM装置について説明する。図 19はその側面図、図 20は図 19の平面図、図 21は図 19の左側面図、図 22は図 19の右側面図である。図において、ベースプレート 51上の一端部には、回動支持部 52 が設けられている。回動支持部 52には、前腕を支持する回動部材としての前腕支持プレート 53が水平な回動軸 54を中心として回動可能に連結されている。前腕支持プレート 53は、水平状態（図 19参照）と水平から 120° 回転した状態（図示せず）との間で回動可能になっている。回動支持部 52と前腕支持プレート 53との間には、屈曲用チューブ形エアァクチユエータ 55と伸展用チューブ形エアァクチユエータ 56とが設けられている。これらのチューブ形エアァクチユエータ 55， 56は、図では簡略化して直線で示しているが、前述の実施形態のものと同様の構造を有している。そして、チューブ形エアァクチユエータ 55, 56の一端は前腕支持プレート 53へ取り付けられた軸 57， 58へ回転可能に接続され、他端は回動支持部 52へ取り付けられた軸 59， 60へ回転可能に接続されている。

ここで、チューブ形ァクチユエータ 55, 56の取り付けと前腕支持プレート 53 の回転軸 54との位置関係を説明する。チューブ形エアァクチユエータ 55を取り付けている軸 57と軸 59の中心軸を結ぶ直線は、軸 54と軸 59の中心軸を結ぶ直線とほぼ 60° の角度を有している。一方、チューブ形エアァクチユエータ 56を取り付けている軸 58と軸 60の中心軸を結ぶ直線と、軸 54と軸 60の中心軸を結ぶ直線は 180° 未満の鈍角を有している。言い換えれば、軸 60は軸 54と軸 59 の中心軸を結ぶ直線よりも図示左側で、軸 54の中心軸よりもベースプレート 51 側へ寄った位置に取り付けられている。

このようにチューブ型エアァクチユエータ 55，56を配置することにより、チューブ形エアァクチユエータの長さの縮小をプーリの回転に変換することなしに、前腕支持プレート 53を往復回動することができる。その動作原理は以下のとおりである。チューブ形エアァクチユエータ 55へ空気を供給すると、チューブ型エアァクチユエータ 55の長さが縮小する時に発生する収縮力が、前腕支持プレート 53を軸 54周りに時計方向へ回転させる回転力（トルク）として作用する。そして、このトルクは軸 54， 59, 57がー直線上になるまで、すなわち前腕支持プレート 53が水平状態からほぼ 120° 回動するまで作用する。軸 54, 59， 57が一直線上になるとトルクがなくなるので、前腕支持プレート 53の回転が停止する。前腕支持プレート 53の回転が停止すると、チューブ型エアァクチユエータ 55の空気が排出され、チューブ型エアァクチユエータ 56へ空気が供給される。すると、チューブ型エアァクチユエータ 56の長さが収縮し、そのときに発生する収縮力が、前腕支持プレート 53を軸 54回りに半時計方向へ回転させるトルクとして作用する。これによつて前腕支持プレート 53は水平方向へ戻される。このような前腕支持プレート 53の往復回動動作により、肘の屈伸運動を行わせることができる。

前腕支持プレート 53には、図 20の Z軸と平行な軸を中心として回動する内転 '外転プレート 61が設けられている。内転 ·外転プレート 61は、前腕支持プレート 53の先端部に設けられたローリング機構部 62と一体に回動される。前腕支持プレート 53には、内転.外転プレート 61を回動させる一対のワイヤ付きチユーブ形エアァクチユエータ 63, 64が搭載されている。

ワイヤ付きチューブ形エアァクチユエータ 63， 64は、本発明の特定発明として説明したものと同様のチューブ形エアァクチユエータで、それらの端部には駆動力を伝達するためのワイヤ 63 a， 64 aが接続されている。ワイヤ付きチューブ形エアァクチユエータ 63， 64のエアァクチユエータ部分の伸縮によりローリング機構部 62が回動され、内転 ·外転プレート 61が前腕支持プレート 53に対して回動（揺動）される。これにより、前腕の回内 ·回外運動を行わせることがでさる。

内転 ·外転プレート' 61上には、使用者の丰首を緩く拘束する手首ホルダ 65と、使用者の手に装着される装着ベルト 66とが設けられている。装着ベルト 66は、図の γ軸と平行な軸 67を中心に回動可能な手首駆動機構 68に接続されている。手首駆動機構 68と內転'外転プレート 61との間には、手首駆動機構 68を回動させる一対のチューブ形エアァクチユエータ 69， 70が設けられている。手首駆動機構 68は、チューブ形エアァクチユエータ 69， 70への空気の給排を交互に行うことにより回動（摇動）される。これにより、手首の屈伸運動を行わせることができる。

ベースプレート 51と前腕支持プレート 53との間には、図 22に示すように第 1及び第 2パッド形エアァクチユエータ 71， 72が図の Y軸方向に沿って並べて配置されている。これらのパッド形エアァクチユエータ 71， 72の動作は、前記第 3の実施形態の CPM装置と同様であり、第 1及び第 2パッド形エアァクチュエータ 71, 72のいずれか一方に選択的に空気を供給することにより、肩 ·肩甲帯の屈伸運動を行わせることができる。また、両方のパッド形エアァクチユエ一タ 71， 72に空気を同時に出 L入れすることにより、肩の上下運動を行わせることができる。 '

本実施形態の CPM装置においても、チューブ形エアァクチユエータ 55， 56, 63, 64, 69, 70及ぴパッド形エアァクチユエータ 71， 72等を駆動源として使用したので、全体の小形軽量化を図ることができる。また、複数の関節の複雑な運動の組み合わせを容易に実現することができる。

なお、上記第 1乃至第 4の実施形態は、肩を含む上肢のリハビリテーシヨンを行う CPM装置を示したが、本発明は、例えば腰を含む下肢のリハビリテーシ a ンを行う CPM装置にも適用できる。

また、上記各実施形態では、流体として空気を用いたが、例えばガスや油 -水等の他の流体を用いても良い。

以上説明したように、本発明の CPM装置は、流体が供給.排出されることにより膨張 ·収縮する膨張収縮体と、膨張収縮体の外周を覆う網状の被覆体と、膨張収縮体と網状の被覆体との間に '挿入された低摩擦体を有し、膨張収縮体が膨張することにより長さが縮小されて駆動力を発生する流体圧式ァクチユエータを用- いて回動部材を回動させるので、全体の小形軽量化を図ることができる。また、前記流体圧式ァクチユエータは膨張収縮体と網状被覆体との間に低摩擦体が配置されたものであり寿命が長いので、使用者は CPM装置を長期にわたって安心して使用することが可能である。

また、ベースに対して回動部材を回動させるァクチユエータとして、また回動部材に対して可動部材を回動させる複数のァクチユエータとして空気圧式ァクチユエータを用いたので、全体の小形軽量化が図れ、かつ複数の関節運動の組み合わせを容易に実現することができる。

Claims

85856

流体が供給 '排出されることにより膨張 ·収縮するィンナーチューブと、前記ィンナーチューブの外周を覆い、前記ィンナーチューブの膨張に追随してその径が膨張するとともに長さが収縮するメッシュスリーブと、前記ィンナーチューブと前記メッシュスリーブとの間に、細い繊維が伸縮"生を請

持つように編み上げられた低摩擦体であって、前記ィンナーチューブを覆うように配置された低摩擦体とを備えたことを特徴とする流体圧式ァクテュエータ- 前記低摩擦体は、前記メッシュスリーブに対する摩擦係数が前記ィンナ一チューブに対する摩擦係数よりも小さいことを特徴とする請求項 1に記載の流体圧式ァクチユエータ。

囲

前記摩擦体は、ポリウレタン芯繊維とナイロン繊維の組み合わされた合成繊維を、伸縮性を有するように編み上げたものであることを特徴とする請求項 1に記載の流体圧式ァクチユエータ。

前記合成繊維は約 40デニールの太さである請求項 3記載の流体圧式ァクチユエータ。 ·

前記低摩擦体は、周方向に繋ぎ目がなく編み上げられた筒状体であることを特徴とする請求項 1乃至 4に記載の流体圧式ァクチユエータ。

前記周方向に繋ぎ目なく編み上げられた低摩擦体は、収縮時にィンナーチューブの径にほぼ等しい径を有した筒状体であることを特徴とする請求項 5に記載の流体圧式ァクチユエータ。

前記インナーチューブは、収縮状態から膨張状態へ移る過程の少なくとも一部で、表面積を同一に保ちつつそれによつて囲まれた断面積が増大するように非円形断面を持って形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の流体圧式ァクチユエータ。

前記非円形断面を持ったィンナーチューブは、収縮時には断面の内側に突出する複数の襞状部が形成され、それらの襞状部はィンナーチューブへ流体が供給されると拡げられてィンナーチューブの径が膨張することを特徴とする請求項 7に記載の流体圧式ァクチユエータ。

9· ベース部材と、このベース部材へ回動可能に連結され、前記ベース部材に対して回動されることにより装着又は支持された人体の関節運動を行わせる回動部材と、前記回動部材へ動力を供給するァクチユエータを含む第 1の関節運動機構とを備えた CPM装置において、前記ァクチユエータは、流体が供給 '排出されることにより膨張'収縮するィンナーチューブと、前記インナーチューブの外周を覆い、前記インナ一チューブの膨張に追随してその径が膨張するとともに長さが収縮するメッシュスリーブと、 '前記ィンナーチューブと前記メッシュスリーブとの間に、細い繊維が伸縮性を持つように編み上げられた低摩擦体であって、前記ィンナーチューブを覆うように配置された低摩擦体とを備えた流体圧式ァクチユエータであることを特徴とする CPM装置。

10. 前記摩擦体は、ポリウレタン芯繊維とナイ口ン繊維の組み合わされた合成繊維を、伸縮性を有するよう編み上げたものであることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

11. 前記低摩擦体は、周方向に繋ぎ目がなく編み上げられた筒状体であることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

12. 前記流体圧式ァクチユエータは、前記回動部材をベース部材に対し所定角度範囲内で往復運動させるために複数個が設けられ、前記回動部材の回動方向に応じてそれぞれの流体圧式ァクチユエータへの空気の給排が行われることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

13. 前記回動部材へ当該回動部材によつて運動させられる部位とそれより先端の部位とに対し、単体的にまたは複合的に関節運動を行わせる付加的な関節運動機構を設けられていることを特徴とする請求項 9 に記載の CPM装置。

14. 前記付加的な関節運動機構は、前記回動部材へともに設けられ、当該回動部材によって運動させられる部位とそれより先端の部位との間の関節の運動を行わせる第 2の関節運動機構であることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

15. 前記付加的な関節運動機構は、当該回動部材によって運動させられる部位とそれより先端の部位とを同時に内外転運動させる第 3の関節運動機構であることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

16. 前記付加的な関節運動機構は、前記ペース部材と前記回動部材との間に設けられ、前記回動部材によって支持された部位よりも元の部位の関節運動を行わせる第 4の関節運動機構であることを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。

17. 前記付加的な関節運動機構には、前記回動部材へともに設けられ、当該回動部材によって運動させられる部位とそれより先端の部位との間の関節の運動を行わせる第 2の関節運動機構と、当該回動部材によって運動させられる部位とそれより先端の部位とを同時に内外転運動させる第 3の関節運動機構と、前記ベース部材と前記回動部材との間に設けられ、前記回動部材によって支持された部位よりも元の部位の関節運動を行わせる第 4 の関節運動機構との 2つ以上の関節運動機構が含まれことを特徴とする請求項 9に記載の CPM装置。