WO2009119018A1 - 筋力補助装置 - Google Patents

Abstract

　本発明の筋力補助装置は、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に一端を、第２の装着具２０に他端を設ける伸展用人工筋８０とを備え、伸展用人工筋８０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し、第１の装着具１０に、伸展用人工筋８０の経路を規制する経路規制部として保護部材９０を設け、保護部材９０によって伸展用人工筋８０の関節への近接を規制し、屈曲伸展動作によって人工筋８０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８０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筋力補助装置を提供する。

Description

筋力補助装置

　本発明は、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に関する。

　気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると、長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に、長手方向及び径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置する。そして、チューブの両端を拘束し、片端に注入口を設ける。そして、チューブにポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムまたは繊維を用いた動力装置が既に提案されている（特許文献１）。
　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。
特開２００４－１０５２６３号公報 特願２００７－３４０６７３号

　しかしながら、伸展用人工筋８０は、図１４に示す屈曲時において、肘側に近接して使用者を圧迫する場合がある。
　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。

　そこで本発明は、屈曲伸展動作によって人工筋の経路が変化しても、人体を圧迫したり、無用なたるみを生じたり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筋力補助装置を提供することを目的とする。
　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１記載の本発明の筋力補助装置は、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。
　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ことができる。また、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。また、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。また、人工筋のたるみによる干渉や損傷を防止することができる。

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 同筋力補助装置の斜視図 同筋力補助装置の他の方向から見た斜視図 同筋力補助装置に用いる保護部材の斜視図 本実施例の保護部材の他の方向から見た斜視図 同保護部材の正面図 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 同保護部材の屈曲状態を示す斜視図 本発明の他の実施例による保護部材の側面図 本発明の更に他の実施例による保護部材の側面図 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 同筋力補助装置の屈曲状態を示す側面図 従来の筋力補助装置の伸展状態を示す要部斜視図 同筋力補助装置の屈曲状態を示す要部斜視図 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

符号の説明

　１０　第１の装着具
　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１の実施の形態による筋力補助装置は、第１の装着具又は第２の装着具に、人工筋の経路を規制する経路規制部を設けたものである。本実施の形態によれば、人工筋の予定外の経路変化を抑えることができる。
　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。

　以下に、本発明の筋力補助装置の一実施例について説明する。
　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。

　本実施例による筋力補助装置は、図１から図３に示すように、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８１を、第２の装着具２０に他端８２を設ける伸展用人工筋８０とを備えている。
　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。

　伸展用人工筋８０の他端８２は、ガイド機構８３を介して第２の装着具２０に設けている。ガイド機構８３は、ガイド溝を形成する固定部材８４と、このガイド溝に沿って移動する可動部材８５とで構成される。固定部材８４は第２の装着具２０に固定され、可動部材８５は他端８２を保持する。このように、伸展用人工筋８０の他端８２を、ガイド機構８３に沿って移動させることで、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。
　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。

　第１の装着具１０には、伸展用人工筋８０の経路を規制する経路規制部として保護部材９０を設け、この保護部材９０によって伸展用人工筋８０の関節への近接を規制している。
　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。

　支持部材９１にはピン穴９３Ａ，９３Ｂを、保持部材９２にはピン穴９４Ａ，９４Ｂを設ける。そして、支持部材９１のピン穴９３Ａと保持部材９２のピン穴９４Ａとに連結ピン（図示せず）を挿入し、支持部材９１のピン穴９３Ｂと保持部材９２のピン穴９４Ｂとに連結ピンを挿入することで、支持部材９１と保持部材９２とが連結される。
　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。

　図７及び図８に、他の実施例による保護部材９０Ｂを示す。上記実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
　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。

　上記実施例では、一方保持片９２Ａと他方保持片９２Ｂとを連結した構成を示したが、一方保持片９２Ａと他方保持片９２Ｂとを分離した構成としてもよい。
　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。

　以上のように、本実施例の筋力補助装置は、第１の装着具１０に、伸展用人工筋８０の経路を規制する保護部材９０を設けたものである。このように、この保護部材９０によって伸展用人工筋８０の関節への近接を規制することで、屈曲伸展動作によって伸展用人工筋８０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、伸展用人工筋８０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。
　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。

　以下に、本発明の筋力補助装置の他の実施例について説明する。
　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。

　本実施例による筋力補助装置は、図１１及び図１２に示すように、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８１を、第２の装着具２０に他端８２を設ける伸展用人工筋８０とを備えている。
　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。

　伸展用人工筋８０の他端８２は、ガイド９７を介して第２の装着具２０に設けている。ガイド９７は、前腕、すなわち他方の骨に沿って設けており、ガイド９７の関節側の端部には、伸展用人工筋８０の経路を規制する経路規制部９８を設けている。
　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。

　以上のように、本実施例の筋力補助装置は、前腕に取り付ける第２の装着具２０にガイド９７を設け、ガイド９７の関節側の端部に伸展用人工筋８０の経路を規制する経路規制部９８を設けたものである。このように、肘を曲げた状態でも、経路規制部９８の終端と伸展用人工筋８０の第１の装着具１０の固定端となる一端８１とを結ぶ直線を、常に関節の外方となるように、経路規制部９８を配置したことで、曲げ角が深い位置で伸展用人工筋８０が収縮しても、使用者への圧迫を防ぐとともに、伸展用人口筋８０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。
　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。

　本実施例では、伸展用人工筋８０を規制する経路規制部９８を第２の装着具２０に設けたが、伸展用人工筋８０の固定端である第１の装着具１０から伸展用人工筋８０の自由端側に向けて、経路規制部９８を設ける構成でもよい。この構成により、伸展用人工筋８０を自然長で屈曲させた場合に生じる、伸展用人工筋８０と他の部材とのこすれや、伸展用人工筋８０の曲げの阻害を防止することができる。
　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。

　本発明は、肘、膝、又は手首などの関節での動作を支援する筋力補助装置として利用できる。

Claims (18)

1. 　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。
2. 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。
3. 　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。
4. 　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。
5. 　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。
6. 　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。
7. 　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。
8. 　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。
9. 　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。
10. 　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。
11. 　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。
12. 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。
13. 　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。
14. 　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。
15. 　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。
16. 　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。
17. 　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。
18. 　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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