CN111936100A - 关节运动辅助装置 - Google Patents
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Abstract
当第1波纹管(231)收缩时,第2传递部件(242)以膝关节的关节轴为旋转轴相对于第1传递部件(241)进行旋转,该旋转力被传递到安装第1传递部件(241)的大腿部和配置于该大腿部的侧部的第1外骨架部件(2111),并且被传递到安装第2传递部件(242)的小腿部和配置于该小腿部的侧部外侧的第2外骨架部件(2121)。这样,当用于使膝关节成为伸展状态的旋转力传递到第1外骨架部件(2111)和第2外骨架部件(2121)时,第2外骨架部件(2121)经由第1连接机构(2211)而相对于第1外骨架部件(2111)进行旋转。因此,能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
Description
技术领域
本发明涉及关节运动辅助装置,更具体而言,涉及对规定对象物的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置。
背景技术
以往,提出了用于康复的各种装置。在这样的装置中,有的代替理疗师等而对用于实现患者的基本动作功能的恢复的治疗体操运动进行辅助。
作为对相关患者的运动进行辅助的装置之一,存在如下的装置:在由于脑梗塞等中枢神经障碍造成手指麻痹而挛缩的情况下等,利用波纹管的伸缩对手指的关节运动进行辅助(参照专利文献1:以下,称为“现有例”)。如上述现有例那样,由于使用了波纹管的关节运动辅助装置比使用由马达和电线驱动的致动器的方式的装置轻,因此实用性高。此外,由于使用了波纹管的关节运动辅助装置能够在低压力下驱动,因此,可使用隔膜式泵、叶片式泵等低振动、低噪声的泵。从这样的角度而言,也可以说采用了可伸缩的波纹管的关节运动辅助装置的实用性高。
在该现有例的技术中,可伸缩的波纹管配置在作为辅助对象的关节上。而且,与该波纹管的一侧端部连接的一侧传递部件被安装在与作为辅助对象的关节连接的一侧连接部位上。另外,与该波纹管的另一侧端部连接的另一侧传递部件被安装在与作为辅助对象的关节连接的另一侧连接部位上。在这样的安装状态下,在从波纹管将空气强制排出的情况下波纹管会进行收缩,由此,对从关节弯曲状态向关节伸展状态变化的关节运动进行辅助。另外,在强制地向波纹管供给空气的情况下波纹管会膨胀,由此,对从关节伸展状态向关节弯曲状态变化的关节运动进行辅助。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/043095号
发明内容
发明要解决的课题
在上述现有例的技术中,通过一侧传递部件,波纹管所产生的对关节运动进行辅助的力仅直接传递到安装于该一侧传递部件的一侧连接部位。另外,通过另一侧传递部件,波纹管所产生的该力仅直接传递到安装于该另一侧传递部件的另一侧连接部位。在这样的现有例的装置的结构中,例如在进行膝关节或脚踝关节的运动的情况下,有时会对膝盖或脚踝施加负荷。因此,在现有例的技术中,关于关节运动的辅助,存在改善的余地。
因此,期望如下的技术:能够在进行关节运动时降低施加于关节的负荷并进行有效的康复。响应该要求作为本发明应解决的课题之一而被列出。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助的新的关节运动辅助装置。
用于解决课题的手段
本发明是外骨架型的关节运动辅助装置,其安装于具有骨架构造的规定对象物,对利用将所述规定对象物的一侧部位和另一侧部位连接起来的关节机构的关节运动进行辅助,其特征在于,该关节运动辅助装置具有:伸缩自如的波纹管,其是为了待辅助所述关节运动的关节而准备的,在相对于所述关节的转动运动的转动轴配置于垂直方向的关节部分的情况下,产生对所述关节运动进行辅助的力;调整部,其对所述波纹管内的工作流体压力进行调整;一侧传递部件,其与所述波纹管的一侧端部连接,并且安装于所述一侧部位;另一侧传递部件,其与所述波纹管的另一侧端部连接,并且安装于所述另一侧部位;一侧外骨架部件,其沿着所述一侧部位从所述关节延伸的方向配置于所述一侧部位的侧部,并安装于所述一侧传递部件;另一侧外骨架部件,其沿着所述另一侧部位从所述关节延伸的方向配置于所述另一侧部位的侧部,并安装于所述另一侧传递部件;以及连接机构,其将所述一侧外骨架部件的所述关节侧的一端部和所述另一侧外骨架部件的所述关节侧的一端部以能够在与所述关节对应的位置沿所述关节的转动方向进行转动的方式连接起来,所述一侧传递部件将由于所述波纹管的伸缩而产生的对屈曲伸展关节运动进行辅助的力传递给所述一侧外骨架部件,所述另一侧传递部件将由于所述波纹管的伸缩而产生的对屈曲伸展关节运动进行辅助的力传递给所述另一侧外骨架部件。
在该关节运动辅助装置中,在规定对象物上安装有该装置的情况下,一侧外骨架部件沿着一侧部位所延伸的方向配置于该一侧部位的侧部,另一侧外骨架部件沿着另一侧部位所延伸的方向配置于该另一侧部位的侧部。而且,通过连接机构将一侧外骨架部件的关节侧的一端部和另一侧外骨架部件的关节侧的一端部在与关节对应的位置以能够沿该关节的转动方向进行转动的方式连接起来。在这样的状态下,当波纹管膨胀或收缩时,波纹管所产生的力通过一侧传递部件而传递到一侧外骨架部件,并通过另一侧传递部件而传递到另一侧外骨架部件。这样,波纹管所产生的力被传递到将一侧外骨架部件的关节侧的一端部和另一侧外骨架部件的关节侧的一端部连接起来的连接机构,通过该连接机构,一侧外骨架部件和另一侧外骨架部件所交叉的角度发生变化。其结果为,连接一侧部位和另一侧部位的关节的运动被辅助。
因此,根据本发明的关节运动辅助装置,能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
这里,规定对象物可以是人体的部位,也可以是具有骨架构造的人体以外的对象物。
另外,如果将轻量的柔软树脂制的波纹管作为结构要素,则能够实现关节运动辅助安装物的重量的轻量化,从而能够减轻装有关节运动辅助安装物的人的身体负担。
在本发明的关节运动辅助装置中,能够采用如下的结构:所述连接机构具有:一侧齿轮部件,其固定于所述一侧外骨架部件的所述一端部,在所述一侧外骨架部件安装于所述一侧部位时,沿着所述关节的转动运动方向在外周部形成有齿部;另一侧齿轮部件,其固定于所述另一侧外骨架部件的所述一端部,在所述另一侧外骨架部件安装于所述另一侧部位时,沿着所述关节的转动运动方向在外周部形成有与所述一侧齿轮部件啮合的齿部;以及臂部件,其确保所述一侧齿轮部件与所述另一侧齿轮部件的啮合。在该情况下,与以一个轴为中心进行转动时的外骨架部件的转动运动相比,能够使一侧外骨架部件和另一侧外骨架部件的转动运动接近例如膝关节的屈曲伸展运动或脚踝关节的屈曲伸展运动的实际动作。因此,能够对更适当的关节运动进行辅助。
另外,在本发明的关节运动辅助装置中,能够采用如下的结构:所述一侧外骨架部件具有:一侧内侧外骨架部件,其安装于所述一侧部位的内侧;以及一侧外侧外骨架部件,其安装于所述一侧部位的外侧,所述另一侧外骨架部件具有:另一侧内侧外骨架部件,其安装于所述另一侧部位的内侧;以及另一侧外侧外骨架部件,其安装于所述另一侧部位的外侧。在该情况下,与在一侧部位和另一侧部位的内侧或外侧中的任意一方上配置外骨架部件的情况相比,能够进一步降低施加于待辅助的关节的负荷。因此,能够以进一步降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,所述波纹管配置于待辅助所述关节运动的关节的屈曲侧和伸展侧中的至少一方。在该情况下,能够提供在安装关节运动辅助装置的人所期望的配置位置配置波纹管的关节运动辅助装置。
另外,在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,待辅助所述关节运动的关节是脚踝关节,所述一侧外骨架部件安装于下肢的小腿部,所述另一侧外骨架部件安装于所述下肢的脚部,配置于所述脚踝关节部分的波纹管对所述脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助。在该情况下,能够以降低施加于脚踝关节的负荷的方式对脚踝关节的运动进行有效的康复。
这里,在将待辅助的关节设为脚踝关节的情况下,可以为,采用关节运动辅助装置还具有脚部安装部的结构,该脚部安装部包含供所述脚部的脚掌配置的脚底部件,所述另一侧外骨架部件的与所述另一侧外骨架部件的所述一端部相反的一侧的另一端部安装于所述脚底部件。在该情况下,能够将脚部安装部安装于脚部而对脚踝关节的运动进行辅助。而且,在采用了还具有脚部安装部的结构的情况下,可以为,所述另一侧外骨架部件的所述另一端部以能够沿所述脚踝关节的转动方向进行转动的方式安装于所述脚底部件。在该情况下,能够扩大所辅助的脚踝关节的可动范围。
另外,在采用了还具有脚部安装部的结构的情况下,能够将所述脚底部件的中央部形成为比所述脚底部件的周边部高地***的形状。在该情况下,能够形成适合于具有脚心的脚掌的形状的脚底部件。因此,能够促进脚部的血流而在使脚部的血液循环良好的状态下对关节运动进行辅助。
另外,在采用了还具有脚部安装部的结构的情况下,能够采用如下的结构:关节运动辅助装置还具有脚台部件,该脚台部件将所述脚部安装部安装成能够在与所述脚部的脚后跟部的中央对应的位置以小腿部所延伸的方向为轴进行转动。在该情况下,通过使脚部安装部相对于脚台部件进行转动,能够进行脚部的外转运动和内转运动。
这里,在采用还具有脚台部件的结构的情况下,可以构成为关节运动辅助装置还具有侧部配置波纹管,该侧部配置波纹管配置于所述脚部的至少一个侧部的脚尖侧,在所述脚台部件上的所述脚部的至少一个侧部的那一侧形成有从所述脚台部件的底部竖立设置的壁部,所述侧部配置波纹管的一侧端部连接在所述脚台部件的壁部,所述侧部配置波纹管的另一侧端部连接在与所述壁部对置的那一侧的所述脚部安装部,通过所述侧部配置波纹管的伸长和收缩,对所述脚踝关节的外转运动和内转运动进行辅助。在该情况下,能够调整侧部配置波纹管内的工作流体压力,从而能够对脚踝关节的外转运动和内转运动进行辅助。
另外,在将待辅助的关节设为脚踝关节的情况下,可以为,安装于所述脚部的所述另一侧传递部件具有:脚踝侧传递部件,其安装于对所述脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助的波纹管;内反矫正用波纹管,其一侧端部与所述脚踝侧传递部件连接;以及脚趾侧传递部件,其与所述内反矫正用波纹管的另一侧端部连接,安装于所述下肢的脚部的所述另一侧外骨架部件具有:脚部内侧外骨架部件,其安装于所述脚部的内侧;以及脚部外侧外骨架部件,其安装于所述脚部的外侧,所述脚踝侧传递部件安装于所述脚部内侧外骨架部件,所述脚趾侧传递部件安装于所述脚部外侧外骨架部件,所述脚部内侧外骨架部件和所述脚部外侧外骨架部件以能够移动的方式安装于对所述脚部进行固定的固定部件,通过所述内反矫正波纹管的收缩,将内反的脚部辅助至矫正位置。
这里,在脚部处于内反状态时,与脚部处于正常状态时相比,脚踝侧传递部件与脚趾侧传递部件之间的距离变大,并且安装于脚踝侧传递部件的脚部内侧外骨架部件与安装于脚趾侧传递部件的脚部外侧外骨架部件不平行。在这样的脚部处于内反状态下,当内反矫正波纹管收缩时,脚部内侧外骨架部件和脚部外侧外骨架部件发生移动,以使脚踝侧传递部件与脚趾侧传递部件之间的距离变窄,并且安装于脚踝侧传递部件的脚部内侧外骨架部件与安装于脚趾侧传递部件的脚部外侧外骨架部件平行。其结果为,能够矫正内反的脚部而使脚部成为正常状态。
在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,待辅助所述关节运动的关节是脚趾关节。在该情况下,能够以降低施加于脚趾关节的负荷的方式对脚趾关节的运动进行有效的康复。
另外,在本发明的关节运动辅助装置中,可以为,待辅助所述关节运动的关节是膝关节,所述一侧外骨架部件安装于大腿部,所述另一侧外骨架部件安装于小腿部。在该情况下,能够以降低施加于膝关节的负荷的方式对膝关节的运动进行有效的康复。
发明效果
如以上说明的那样,根据本发明的关节运动辅助装置,起到能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助的效果。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的关节运动辅助装置的外观图(其一)。
图2是本发明的第1实施方式的关节运动辅助装置的外观图(其二)。
图3是用于对图1的装置中的膝关节运动辅助部的结构进行说明的图。
图4是用于对图1的装置中的脚部关节运动辅助部的结构进行说明的图。
图5是用于对图4的脚部关节运动辅助部的结构进行说明的图。
图6是用于对图1的脚部安装部的结构进行说明的图。
图7是用于对图1的调整部的结构进行说明的图。
图8是用于对第1实施方式的关节运动辅助装置的状态的例子进行说明的图(其一)。
图9是用于对第1实施方式的关节运动辅助装置的状态的例子进行说明的图(其二)。
图10是用于对第1实施方式的关节运动辅助装置的状态的例子进行说明的图(其三)。
图11是本发明的第2实施方式的关节运动辅助装置的外观图。
图12是用于对图11的脚部安装部的结构进行说明的图。
图13是用于对图11的外转/内转辅助部的结构进行说明的图。
图14是用于对第2实施方式的脚部关节运动辅助部对脚部的外转辅助和内转辅助进行说明的图。
图15是本发明的第3实施方式的脚部关节运动辅助部的外观图(其一)。
图16是本发明的第3实施方式的脚部关节运动辅助部的外观图(其二)。
图17是用于对脚部的内反进行说明的图。
图18是用于对第3实施方式的脚部关节运动辅助部对脚部的内反矫正的辅助进行说明的图(其一)。
图19是用于对第3实施方式的脚部关节运动辅助部对脚部的内反矫正的辅助进行说明的图(其二)。
图20是用于对第3实施方式的脚部关节运动辅助部对脚部的内反矫正的辅助进行说明的图(其三)。
图21是用于对关节运动辅助装置的变形例进行说明的图。
图22是用于对图21的关节运动辅助装置的状态的例子进行说明的图。
图23是用于对脚部关节运动辅助部的变形例进行说明的图。
图24是用于对图23的脚部关节运动辅助部的状态的例子进行说明的图。
图25是用于对脚部安装部的变形例进行说明的图。
图26是用于对第3实施方式的脚部关节运动辅助部的变形例进行说明的图(其一)。
图27是用于对第3实施方式的脚部关节运动辅助部的变形例进行说明的图(其二)。
标号说明
100A、100B、100D:关节运动辅助装置;120A:膝关节运动辅助部;130A、130B、130E、130F:脚部关节运动辅助部;2111、2112:第1外骨架部件;2121、2122、212F2:第2外骨架部件;2131、2132:第3外骨架部件;2141、2142:第4外骨架部件;2211、2212:第1连接部件(臂部件);2221、2222:第2连接部件(臂部件);2231、2232:轴部件;231:第1波纹管;232:第2波纹管;233:第3波纹管;241:第1传递部件;242:第2传递部件;243:第3传递部件;244:第4传递部件;245:第5传递部件;251、252、253:配管;261、262、263、264:安装用部件;265:指安装部件;266:安装用部件;270A、270C:脚部安装部;271A、271B:脚底部件;272:脚后跟固定部件;2731、2732:安装部件;2751、2752:波纹管安装部件;280A、280B:调整部;281:加压泵;282:减压泵;283:电动-气动控制阀;284:控制部;285、286:配管;350:外转/内转辅助部;351:脚台部件;3551、3552:侧部配置波纹管;441:第1传递部件;442:第2传递部件;443D、443E:第3传递部件;444D、444E:第4传递部件;445:第5传递部件;530C、530D:脚部关节运动辅助部;5121、5122:第2外骨架部件;5131、5132:第3外骨架部件;5141、5142:第4外骨架部件;5221,O、5221,I、5222,O、5222,I:第2连接部件;5231、5232:轴部件;532:第2波纹管;533:第3波纹管;543:第3传递部件;544:第4传递部件;545:第5传递部件;5621、5622:第2安装用部件;5631、5632:第3安装用部件;564:第4安装用部件(固定部件);565:第5安装用部件;611:脚踝侧传递部件;612:脚趾侧传递部件;613:内反矫正用波纹管;6211、6212:棒状部件***部;644:脚底部件;645:第5传递部件;FTL:左下肢;CH:椅子;CS:台。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在实施方式中,例示出安装于人体的左下肢的关节运动辅助装置来进行说明。另外,在以下的说明和附图中,对相同或同等的要素标注相同的标号而省略重复的说明。
[第1实施方式]
首先,参照图1~图10对本发明的第1实施方式进行说明。
<结构>
图1和图2示出了第1实施方式的关节运动辅助装置100A的外观图。图1和图2中的坐标系(X、Y、Z)按照图示来定义。这里,图1是在人体坐在椅子CH上的状态下从-X方向侧(左下肢的左侧即外侧)观察安装于人体的左下肢(FTL)的关节运动辅助装置100A的外观图(YZ平面视图)。另外,图2是从+X方向侧(左下肢的右侧即内侧)观察图1所示的关节运动辅助装置100A的外观图(YZ平面视图)。
如图1和图2所综合示出的那样,关节运动辅助装置100A具有第1外骨架部件2111、2112、第2外骨架部件2121、2122、第3外骨架部件2131、2132以及第4外骨架部件2141、2142。另外,关节运动辅助装置100A具有第1连接部件2211、2212、第2连接部件2221、2222以及轴部件2231、2232。
另外,关节运动辅助装置100A具有第1波纹管231、第2波纹管232以及第3波纹管233。另外,关节运动辅助装置100A具有第1传递部件241、第2传递部件242、第3传递部件243、第4传递部件244以及第5传递部件245。此外,关节运动辅助装置100A具有脚部安装部270A和调整部280A。
在第1实施方式中,在上述关节运动辅助装置100A的结构要素中,如图3所示,将构成为具有第1外骨架部件2111、2112、第2外骨架部件2121、2122、第1连接部件2211、2212、第1波纹管231、第1传递部件241以及第2传递部件242的部分记为膝关节运动辅助部120A。该膝关节运动辅助部120A对利用作为规定对象物的“人体的左脚”的膝关节的机构来进行的关节运动进行辅助。
另外,在第1实施方式中,在上述关节运动辅助装置100A的结构要素中,如图4所示,将构成为具有第2外骨架部件2121、2122、第3外骨架部件2131、2132、第4外骨架部件2141、2142、第2连接部件2221、2222、轴部件2231、2232、第2波纹管232、第3波纹管233、第3传递部件243、第4传递部件244、第5传递部件245以及脚部安装部270A的部分记为脚部关节运动辅助部130A。而且,在图5中示出了从+Z方向侧观察图4所示的四边框的部分时的概念图。另外,在图5中,省略了安装脚部关节运动辅助部130A的脚部的图示。该脚部关节运动辅助部130A对利用作为规定对象物的“人体的左脚”的脚踝关节(踝关节)和脚趾关节的机构来进行的关节运动进行辅助。
上述第1外骨架部件2111、2112例如是钢铁制的部件,由长板状外骨架部件和固定于该长板状外骨架部件的长度方向的一个端部的外齿齿轮构成。第1外骨架部件2111沿着从股关节向膝关节延伸的方向配置于左大腿部的外侧(-X方向侧)。另外,第1外骨架部件2112沿着从股关节向膝关节延伸的方向配置于左大腿部的内侧(+X方向侧)。而且,第1外骨架部件2111、2112例如经由硬树脂制的安装用部件261而安装于第1传递部件241,并与第1传递部件241一起安装于左大腿部。
这里,在待辅助关节运动的关节是膝关节的情况下,左大腿部对应一侧部位,第1外骨架部件2111、2112对应一侧外骨架部件。而且,第1外骨架部件2111对应一侧外侧外骨架部件,第1外骨架部件2112对应一侧内侧外骨架部件。
上述第2外骨架部件2121、2122例如是钢铁制的部件,由长板状外骨架部件和固定于该长板状外骨架部件的长度方向的两个端部的外齿齿轮构成。第2外骨架部件2121沿着从膝关节向脚踝关节延伸的方向配置于左小腿部的外侧(-X方向侧)。另外,第2外骨架部件2122沿着从膝关节向脚踝关节延伸的方向配置于左小腿部的内侧(+X方向侧)。而且,第2外骨架部件2121、2122经由硬树脂制等的安装用部件262而安装于第2传递部件242,并与第2传递部件242一起安装于左小腿部。另外,第2外骨架部件2121、2122经由硬树脂制等的安装用部件263而安装于第3传递部件243,并与第3传递部件243一起安装于左小腿部。
第2外骨架部件2121的膝关节侧的端部的外齿齿轮在与膝关节对应的位置与第1外骨架部件2111的膝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第1连接部件(臂部件)2211确保。另外,第2外骨架部件2122的膝关节侧的端部的外齿齿轮在与膝关节对应的位置与第1外骨架部件2112的膝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第1连接部件(臂部件)2212确保。而且,通过该啮合,第1外骨架部件2111、2112和第2外骨架部件2121、2122能够在与膝关节对应的位置相互沿膝关节的转动方向进行转动。
这里,第2外骨架部件2121的膝关节侧的端部的外齿齿轮、第1外骨架部件2111的膝关节侧的端部的外齿齿轮以及第1连接部件2211对应膝关节的外侧的连接机构。另外,第2外骨架部件2122的膝关节侧的端部的外齿齿轮、第1外骨架部件2112的膝关节侧的端部的外齿齿轮以及第1连接部件2212对应膝关节的内侧的连接机构。
另外,在待辅助关节运动的关节是膝关节的情况下,左小腿部对应另一侧部位,第2外骨架部件2121、2122对应另一侧外骨架部件。而且,第2外骨架部件2121对应另一侧外侧外骨架部件,第2外骨架部件2122对应另一侧内侧外骨架部件。
另一方面,在待辅助关节运动的关节是脚踝关节的情况下,左小腿部对应一侧部位,第2外骨架部件2121、2122对应一侧外骨架部件。而且,第2外骨架部件2121对应一侧外侧外骨架部件,第2外骨架部件2122对应一侧内侧外骨架部件。
上述第3外骨架部件2131、2132例如是钢铁制的部件,由长板状外骨架部件和固定于该长板状外骨架部件的长度方向的一个端部的外齿齿轮构成。第3外骨架部件2131沿着从脚踝关节向脚趾关节延伸的方向配置于左脚部的外侧(-X方向侧)。另外,第3外骨架部件2132沿着从脚踝关节向脚趾关节延伸的方向配置于左脚部的内侧(+X方向侧)。而且,第3外骨架部件2131、2132经由硬树脂制的安装用部件264而安装于第4传递部件244,并与第4传递部件244一起安装于左脚部。
第3外骨架部件2131的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件2121的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件2221确保。另外,第3外骨架部件2132的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件2122的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件2222确保。而且,通过该啮合,第2外骨架部件2121、2122和第3外骨架部件2131、2132能够在与脚踝关节对应的位置相互沿脚踝关节的转动方向进行转动。
这里,第3外骨架部件2131的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮、第2外骨架部件2121的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮以及第2连接部件2221对应脚踝关节的外侧的连接机构。另外,第3外骨架部件2132的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮、第2外骨架部件2122的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮以及第2连接部件2222对应脚踝关节的内侧的连接机构。
另外,在待辅助关节运动的关节是脚踝关节的情况下,左脚部对应另一侧部位,第3外骨架部件2131、2132对应另一侧外骨架部件。而且,第3外骨架部件2131对应另一侧外侧外骨架部件,第3外骨架部件2132对应另一侧内侧外骨架部件。
另一方面,在待辅助关节运动的关节是脚趾关节的情况下,左脚部的脚后跟侧对应一侧部位,第3外骨架部件2131、2132对应一侧外骨架部件。而且,第3外骨架部件2131对应一侧外侧外骨架部件,第3外骨架部件2132对应一侧内侧外骨架部件。
上述第4外骨架部件2141、2142例如是钢铁制的部件,为长板状外骨架部件。第4外骨架部件2141沿着从脚趾关节向指尖延伸的方向配置于左脚部的小指侧(-X方向侧)。另外,第4外骨架部件2142沿着从脚趾关节向指尖延伸的方向配置于左脚部的拇指侧(+X方向侧)。而且,第4外骨架部件2141、2142通过安装在脚趾的五个指头上所安装的较硬的树脂制的指安装部件265上而安装于第5传递部件245,从而安装于左脚部的脚趾。
第4外骨架部件2141的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件2231为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件2131的脚趾关节侧的端部。另外,第4外骨架部件2142的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件2232为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件2132的脚趾关节侧的端部。
这里,在待辅助关节运动的关节是脚趾关节的情况下,左脚部的脚趾侧对应另一侧部位,第4外骨架部件2141、2142对应另一侧外骨架部件。而且,第4外骨架部件2141对应另一侧外侧外骨架部件,第4外骨架部件2142对应另一侧内侧外骨架部件。
上述第1波纹管231是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件,沿着膝关节的关节轴的周围配置于膝盖的表侧(伸展侧)。第1波纹管231的一侧端部与形成于第1传递部件241的另一侧的端部侧的连接部连接,第1波纹管231的另一侧端部与形成于第2传递部件242的一侧的端部侧的连接部连接。这里,在第1波纹管231上安装有具有挠性的树脂制的配管251,该第1波纹管231经由配管251而与调整部280A连通。而且,当第1波纹管231内的空气压力发生变化时,该第1波纹管231膨胀收缩。其结果为,第1波纹管231产生对膝关节的关节运动进行辅助的力。
上述第2波纹管232与第1波纹管231相同,是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件,沿着脚踝关节的关节轴的周围配置于脚踝的脚背侧。第2波纹管232的一侧端部与形成于第3传递部件243的另一侧的端部侧的连接部连接,第2波纹管232的另一侧端部与形成于第4传递部件244的一侧的端部侧的连接部连接。这里,在第2波纹管232上安装有具有挠性的树脂制的配管252,该第2波纹管232经由配管252而与调整部280A连通。而且,当第2波纹管232内的空气压力发生变化时,该第2波纹管232膨胀收缩。其结果为,第2波纹管232产生对脚踝关节的关节运动进行辅助的力。
上述第3波纹管233与第1波纹管231和第2波纹管232相同,是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件,沿着脚趾关节的关节轴的周围配置于指背侧。第3波纹管233的一侧端部与形成于第4传递部件244的另一侧的端部侧的连接部连接,第3波纹管233的另一侧端部与形成于第5传递部件245的一侧的端部侧的连接部连接。这里,在第3波纹管233上安装有具有挠性的树脂制的配管253,该第3波纹管233经由配管253而与调整部280A连通。而且,当第3波纹管233内的空气压力发生变化时,该第3波纹管233膨胀收缩。其结果为,第3波纹管233产生对五个指头的脚趾关节的关节运动进行辅助的力。
上述第1传递部件241例如是钢铁制的部件,具有长板部。而且,在该长板部上,在另一侧的端部形成有弯折的连接部。这里,在该连接部上成型加工有供配管251通过的孔。第1传递部件241的长板部的另一侧的端部经由第1波纹管231而与第2传递部件242连接。而且,第1传递部件241的另一侧的端部侧的连接部与第1波纹管231的一侧端部连接。该第1传递部件241的长板部经由硬树脂制的安装用部件261而安装于第1外骨架部件2111、2112,并与第1外骨架部件2111、2112一起安装于左大腿部。
上述第2传递部件242例如是钢铁制的部件,具有长板部。而且,在该长板部上,在一侧的端部形成有弯折的连接部。第2传递部件242的长板部的一侧的端部经由第1波纹管231而与第1传递部件241连接。而且,第2传递部件242的一侧的端部侧的连接部与第1波纹管231的另一侧端部连接。该第2传递部件242的长板部经由硬树脂制的安装用部件262而安装于第2外骨架部件2121、2122,并与第2外骨架部件2121、2122一起安装于左小腿部。
上述第3传递部件243例如是钢铁制的部件,具有长板部。而且,在该长板部上,在另一侧的端部形成有弯折的连接部。第3传递部件243的长板部的另一侧的端部经由第2波纹管232而与第4传递部件244连接。而且,第3传递部件243的另一侧的端部侧的连接部与第2波纹管232的一侧端部连接。该第3传递部件243的长板部经由硬树脂制的安装用部件263而安装于第2外骨架部件2121、2122,并与第2外骨架部件2121、2122一起安装于左小腿部。
上述第4传递部件244例如是钢铁制的部件,具有长板部。而且,在该长板部的两端部形成有弯折的连接部。这里,在形成于第4传递部件244的一侧的端部侧的连接部上成型加工有供配管252通过的孔。第4传递部件244的长板部的一侧的端部经由第2波纹管232而与第3传递部件243连接。而且,第4传递部件244的一侧的端部侧的连接部与第2波纹管232的另一侧端部连接。
另外,第4传递部件244的长板部的另一侧的端部经由第3波纹管233而与第5传递部件245连接。而且,第4传递部件244的另一侧的端部侧的连接部与第3波纹管233的一侧端部连接。该第4传递部件244的长板部经由硬树脂制的安装用部件264而安装于第3外骨架部件2131、2132,并与第3外骨架部件2131、2132一起安装于左脚部。
上述第5传递部件245例如是钢铁制的部件,具有长板部。而且,在该长板部上,在一侧的端部形成有弯折的连接部。这里,在该连接部上成型加工有供配管253通过的孔。第5传递部件245的长板部的一侧的端部经由第3波纹管233而与第4传递部件244连接。而且,第5传递部件245的一侧的端部侧的连接部与第3波纹管233的另一侧端部连接。该第5传递部件245的长板部经由安装于脚趾的五个指头的较硬的树脂制的指安装部件265而安装于第4外骨架部件2141、2142,从而安装于左脚部的脚趾。
《脚部安装部270A的结构》
对上述脚部安装部270A的结构进行说明。如图6的(A)、(B)所综合示出的那样,脚部安装部270A具有脚底部件271A、脚后跟固定部件272以及安装部件2731、2732。这里,图6的(A)是从-X方向侧观察脚部安装部270A的图,图5的(B)是从脚部的脚背侧(+Z方向侧)观察脚部安装部270A的图。
上述脚底部件271A例如是钢铁制的部件,成型为长方形状的平板。在该脚底部件271A上配置有脚部的脚掌,通过硬树脂制的安装用部件264、266(参照图1、2、4,在图6的(A)、(B)中未图示)来安装该脚部。
上述脚后跟固定部件272例如是钢铁制的部件,固定于脚底部件271A的-Y方向侧的端部。通过该脚后跟固定部件272对配置于脚底部件271A的脚部的脚后跟部进行支承。
上述安装部件2731、2732例如是钢铁制的部件。该安装部件2731形成于脚底部件271A的+Y方向侧的端部的-X方向侧。而且,第3外骨架部件2131的脚趾关节侧的端部和第4外骨架部件2141的脚趾关节侧的端部以能够以轴部件2231为轴进行转动的方式安装在安装部件2731上。另外,该安装部件2732形成于脚底部件271A的+Y方向侧的端部的+X方向侧。而且,第3外骨架部件2132的脚趾关节侧的端部和第4外骨架部件2142的脚趾关节侧的端部以能够以轴部件2232为轴进行转动的方式安装在安装部件2732上。
《调整部280A的结构》
对上述调整部280A的结构进行说明。调整部280A经由配管251而与膝关节运动辅助部120A的第1波纹管231连通。另外,调整部280A经由配管252而与脚部关节运动辅助部130A的第2波纹管232连通。此外,调整部280A经由配管253而与脚部关节运动辅助部130A的第3波纹管233连通。在以下的说明中,将这些波纹管统一简记为“波纹管”。
如图7所示,具有这种连通关系的调整部280A具有加压泵281、减压泵282、电动-气动控制阀283以及控制部284。另外,调整部280A具有配管285、286。
上述加压泵281经由配管285而与电动-气动控制阀283的泵侧连接口的一侧连接。在向波纹管强制提供空气时使用该加压泵281。上述减压泵282经由配管286而与电动-气动控制阀283的泵侧连接口的另一侧连接。在从波纹管强制排出空气时使用该减压泵282。
上述电动-气动控制阀283构成为具有流路切换阀和压力控制阀(比例电磁阀)。该流路切换阀的入口侧的一方与加压泵281连接,并且入口侧的另一方与减压泵282连接。
而且,在向波纹管强制提供空气时,流路切换阀在控制部284的控制下将与加压泵281连接的配管285和与被指定的波纹管连通的配管连接起来而形成流路。另外,在从波纹管强制排出空气时,流路切换阀在控制部284的控制下将与减压泵282连接的配管286和与被指定的波纹管连通的配管连接起来而形成流路。
例如,在向第1波纹管231强制提供空气时,流路切换阀将配管285和配管251连接起来而形成流路。另外,在从第1波纹管231强制排出空气时,流路切换阀将配管286和配管251连接起来而形成流路。
另外,在向第2波纹管232强制提供空气时,流路切换阀将配管285和配管252连接起来而形成流路。另外,在从第2波纹管232强制排出空气时,流路切换阀将配管286和配管252连接起来而形成流路。此外,在向第3波纹管233强制提供空气时,流路切换阀将配管285和配管253连接起来而形成流路。另外,在从第3波纹管233强制排出空气时,流路切换阀将配管286和配管253连接起来而形成流路。
另外,压力控制阀在控制部284的控制下对空气压力进行控制,使波纹管内的空气压力发生变化。
上述控制部284进行从波纹管强制排出空气和向波纹管强制提供空气的切换、以及波纹管内的空气压力的控制。在进行相关控制时,在向波纹管强制提供空气的情况下,控制部284进行控制,使得电动-气动控制阀283形成将加压泵281和进行关节运动的波纹管连接起来的流路并对波纹管内的空气压力进行调整。另外,在从波纹管强制排出空气的情况下,控制部284进行控制,使得电动-气动控制阀283形成将减压泵282和进行关节运动的波纹管连接起来的流路并对波纹管内的空气压力进行调整。
这样的控制是基于实验、模拟、经验等的脑波、体力相关的生物信息来进行的。这里,通过未图示的检测部对脑波、肌电图、肌肉的硬度等进行检测,能够获得与脑波、体力相关的生物信息。
<动作>
关于如上所述构成的关节运动辅助装置100A的动作,对利用膝关节、脚踝关节以及脚趾关节的机构的关节运动的辅助动作进行说明。
在刚开始时,在关节运动辅助装置100A中,不进行调整部280A对第1波纹管231、第2波纹管232以及第3波纹管233内的空气压力调整。而且,人体坐在椅子CH上,下肢处于图8所示的状态,脚部载置于台CS。
当调整部280A从图8所示的状态开始进行用于从第1波纹管231强制排出空气的控制时,第1波纹管231内的空气压力下降。而且,当第1波纹管231内的空气压力下降时,第1波纹管231收缩。
这样,当第1波纹管231收缩时,第1波纹管231产生使膝关节成为伸展状态的旋转方向的力。通过该力,第2传递部件242以膝关节的关节轴为转动轴相对于第1传递部件241进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第1传递部件241的大腿部和配置于该大腿部的两侧部的第1外骨架部件2111、2112,并且被传递到安装第2传递部件242的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122。这里,第2外骨架部件2121的膝关节侧的端部的外齿齿轮在与膝关节对应的位置与第1外骨架部件2111的膝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第1连接部件2211确保。另外,第2外骨架部件2122的膝关节侧的端部的外齿齿轮在与膝关节对应的位置与第1外骨架部件2112的膝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第1连接部件2212确保。
因此,第2外骨架部件2121利用包含第1连接部件2211的连接机构而相对于第1外骨架部件2111进行旋转,第2外骨架部件2122利用包含第1连接部件2212的连接机构而相对于第1外骨架部件2112进行旋转。其结果为,不会对膝关节造成负担,小腿部相对于大腿部进行旋转,膝关节成为伸展状态。
另外,当调整部280A进行用于从第2波纹管232强制排出空气的控制时,第2波纹管232内的空气压力下降,第2波纹管232收缩。这样,当第2波纹管232收缩时,第2波纹管232产生使脚踝关节成为伸展状态的旋转方向的力。通过该力,第4传递部件244以脚踝关节的关节轴为转动轴相对于第3传递部件243进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第3传递部件243的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122,并且被传递到安装第4传递部件244的脚部和配置于该脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132。这里,第3外骨架部件2131的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件2121的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件2221确保。另外,第3外骨架部件2132的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件2122的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件2222确保。
因此,第3外骨架部件2131利用包含第2连接部件2221的连接机构而相对于第2外骨架部件2121进行旋转,第3外骨架部件2132利用包含第2连接部件2222的连接机构而相对于第2外骨架部件2122进行旋转。其结果为,不会对脚踝关节造成负担,脚部相对于小腿部进行旋转,脚踝关节成为伸展(背屈)状态。
另外,当调整部280A进行用于从第3波纹管233强制排出空气的控制时,第3波纹管233内的空气压力下降,第3波纹管233收缩。这样,当第3波纹管233收缩时,第3波纹管233产生使脚趾关节成为伸展状态的旋转方向的力。通过该力,第5传递部件245以脚趾关节的关节轴为转动轴相对于第4传递部件244进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第4传递部件244的脚后跟侧的脚部和配置于该脚后跟侧的脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132,并且被传递到安装第5传递部件245的脚部的脚趾和配置于该脚趾的两侧部的第4外骨架部件2141、2142。这里,第4外骨架部件2141的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件2231为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件2131的脚趾关节侧的端部。另外,第4外骨架部件2142的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件2232为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件2132的脚趾关节侧的端部。
因此,第4外骨架部件2141以轴部件2231为轴相对于第3外骨架部件2131进行旋转,第4外骨架部件2142以轴部件2232为轴相对于第3外骨架部件2132进行旋转。其结果为,不会对脚趾关节造成负担,脚部的脚趾相对于脚后跟侧的脚部进行旋转,脚趾关节成为伸展状态。
这样,在图9中示出了膝关节、脚踝关节以及脚趾关节成为伸展状态时的关节运动辅助装置100A的状态。
另外,当调整部280A从图9所示的状态开始进行用于向第1波纹管231强制提供空气的控制时,第1波纹管231内的空气压力上升。而且,当第1波纹管231内的空气压力上升时,第1波纹管231膨胀。
这样,当第1波纹管231膨胀时,第1波纹管231产生使膝关节成为屈曲状态的旋转方向的力。通过该力,第2传递部件242以膝关节的关节轴为转动轴相对于第1传递部件241进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第1传递部件241的大腿部和配置于该大腿部的两侧部的第1外骨架部件2111、2112,并且被传递到安装第2传递部件242的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122。这里,如上所述,第2外骨架部件2121、2122的膝关节侧的端部的外齿齿轮与第1外骨架部件2111、2112的膝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,并且该啮合被确保。
因此,第2外骨架部件2121利用包含第1连接部件2211的连接机构而相对于第1外骨架部件2111进行旋转,第2外骨架部件2122利用包含第1连接部件2212的连接机构而相对于第1外骨架部件2112进行旋转。其结果为,不会对膝关节造成负担,小腿部相对于大腿部进行旋转,膝关节成为屈曲状态。
另外,当调整部280A进行用于向第2波纹管232强制提供空气的控制时,第2波纹管232内的空气压力上升,第2波纹管232膨胀。这样,当第2波纹管232膨胀时,第2波纹管232产生使脚踝关节成为屈曲状态的旋转方向的力。通过该力,第4传递部件244以脚踝关节的关节轴为转动轴相对于第3传递部件243进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第3传递部件243的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122,并且被传递到安装第4传递部件244的脚部和配置于该脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132。这里,如上所述,第3外骨架部件2131、2132的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮与第2外骨架部件2121、2122的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,并且该啮合被确保。
因此,第3外骨架部件2131利用包含第2连接部件2221的连接机构而相对于第2外骨架部件2121进行旋转,第3外骨架部件2132利用包含第2连接部件2222的连接机构而相对于第2外骨架部件2122进行旋转。其结果为,不会对脚踝关节造成负担,脚部相对于小腿部进行旋转,脚踝关节成为屈曲(底屈)状态。
另外,当调整部280A进行用于向第3波纹管233强制提供空气的控制时,第3波纹管233内的空气压力上升,第3波纹管233膨胀。这样,当第3波纹管233膨胀时,第3波纹管233产生使脚趾关节成为屈曲状态的旋转方向的力。通过该力,第5传递部件245以脚趾关节的关节轴为转动轴相对于第4传递部件244进行旋转。
而且,该旋转力被传递到安装第4传递部件244的脚部和配置于该脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132,并且被传递到安装第5传递部件245的脚部的脚趾和配置于该脚趾的两侧部的第4外骨架部件2141、2142。这里,如上所述,第4外骨架部件2141、2142的脚趾关节侧的端部以能够以轴部件2231、2232为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件2131、2132的脚趾关节侧的端部。
因此,第4外骨架部件2141以轴部件2231为轴相对于第3外骨架部件2131进行旋转,第4外骨架部件2142以轴部件2232为轴相对于第3外骨架部件2132进行旋转。其结果为,不会对脚趾关节造成负担,脚部的脚趾相对于脚后跟侧的脚部进行旋转,脚趾关节成为屈曲状态。
这样,在图10中示出了膝关节、脚踝关节以及脚趾关节成为屈曲状态时的关节运动辅助装置100A的状态。
如以上说明的那样,在第1实施方式中,在对膝关节的伸展运动进行辅助时,当第1波纹管231收缩时,第2传递部件242以膝关节的关节轴为旋转轴相对于第1传递部件241进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第1传递部件241的大腿部和配置于该大腿部的两侧部的第1外骨架部件2111、2112,并且被传递到安装第2传递部件242的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122。这样,当用于使膝关节成为伸展状态的旋转力传递到第1外骨架部件2111和第2外骨架部件2121时,第2外骨架部件2121利用包含第1连接部件2211的连接机构而相对于第1外骨架部件2111进行旋转。另外,这样,当用于使膝关节成为伸展状态的旋转力传递到第1外骨架部件2112和第2外骨架部件2122时,第2外骨架部件2122利用包含第1连接部件2212的连接机构而相对于第1外骨架部件2112进行旋转。
在对膝关节的屈曲运动进行辅助时,当第1波纹管231膨胀时,第2传递部件242以膝关节的关节轴为旋转轴相对于第1传递部件241进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第1传递部件241的大腿部和配置于该大腿部的两侧部的第1外骨架部件2111、2112,并且被传递到安装第2传递部件242的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122。这样,当用于使膝关节成为屈曲状态的旋转力传递到第1外骨架部件2111和第2外骨架部件2121时,第2外骨架部件2121利用包含第1连接部件2211的连接机构而相对于第1外骨架部件2111进行旋转。另外,这样,当用于使膝关节成为屈曲状态的旋转力传递到第1外骨架部件2112和第2外骨架部件2122时,第2外骨架部件2122利用包含第1连接部件2212的连接机构而相对于第1外骨架部件2112进行旋转。
因此,在对膝关节的屈曲伸展运动进行辅助时,能够以降低施加于膝关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
另外,在第1实施方式中,在对脚踝关节的伸展运动进行辅助时,当第2波纹管232收缩时,第4传递部件244以脚踝关节的关节轴为旋转轴相对于第3传递部件243进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第3传递部件243的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122,并且被传递到安装第4传递部件244的脚部和配置于该脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132。这样,当用于使脚踝关节成为伸展状态的旋转力传递到第2外骨架部件2121和第3外骨架部件2131时,第3外骨架部件2131利用包含第2连接部件2221的连接机构而相对于第2外骨架部件2121进行旋转。另外,这样,当用于使脚踝关节成为伸展状态的旋转力传递到第2外骨架部件2122和第3外骨架部件2132时,第3外骨架部件2132利用包含第2连接部件2222的连接机构而相对于第2外骨架部件2122进行旋转。
在对脚踝关节的屈曲运动进行辅助时,当第2波纹管232膨胀时,第4传递部件244以脚踝关节的关节轴为旋转轴相对于第3传递部件243进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第3传递部件243的小腿部和配置于该小腿部的两侧部的第2外骨架部件2121、2122,并且被传递到安装第4传递部件244的脚部和配置于该脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132。这样,当用于使脚踝关节成为屈曲状态的旋转力传递到第2外骨架部件2121和第3外骨架部件2131时,第3外骨架部件2131利用包含第2连接部件2221的连接机构而相对于第2外骨架部件2121进行旋转。另外,这样,当用于使脚踝关节成为屈曲状态的旋转力传递到第2外骨架部件2122和第3外骨架部件2132时,第3外骨架部件2132利用包含第2连接部件2222的连接机构而相对于第2外骨架部件2122进行旋转。
因此,在对脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助时,能够以降低施加于脚踝关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
另外,在第1实施方式中,在对脚趾关节的伸展运动进行辅助时,当第3波纹管233收缩时,第5传递部件245以脚趾关节的关节轴为旋转轴相对于第4传递部件244进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第4传递部件244的脚后跟侧的脚部和配置于该脚后跟侧的脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132,并且被传递到安装第5传递部件245的脚部的脚趾和配置于该脚趾的两侧部的第4外骨架部件2141、2142。这样,当用于使脚趾关节成为伸展状态的旋转力传递到第3外骨架部件2131和第4外骨架部件2141时,第4外骨架部件2141以轴部件2231为轴相对于第3外骨架部件2131进行旋转。另外,这样,当用于使脚趾关节成为伸展状态的旋转力传递到第3外骨架部件2132和第4外骨架部件2142时,第4外骨架部件2142以轴部件2232为轴相对于第3外骨架部件2132进行旋转。
在对脚趾关节的屈曲运动进行辅助时,当第3波纹管233膨胀时,第5传递部件245以脚趾关节的关节轴为旋转轴相对于第4传递部件244进行旋转。而且,该旋转力被传递到安装第4传递部件244的脚后跟侧的脚部和配置于该脚后跟侧的脚部的两侧部的第3外骨架部件2131、2132,并且被传递到安装第5传递部件245的脚部的脚趾和配置于该脚趾的两侧部的第4外骨架部件2141、2142。这样,当用于使脚趾关节成为屈曲状态的旋转力传递到第3外骨架部件2131和第4外骨架部件2141时,第4外骨架部件2141以轴部件2231为轴相对于第3外骨架部件2131进行旋转。另外,这样,当用于使脚趾关节成为屈曲状态的旋转力传递到第3外骨架部件2132和第4外骨架部件2142时,第4外骨架部件2142以轴部件2232为轴相对于第3外骨架部件2132进行旋转。
因此,在对脚趾关节的屈曲伸展运动进行辅助时,能够以降低施加于脚趾关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
因此,根据第1实施方式,能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
[第2实施方式]
接下来,主要参照图11~图14对本发明的第2实施方式进行说明。
<结构>
图11示出了第2实施方式的关节运动辅助装置100B的外观图。这里,图11是在人体坐在椅子CH上的状态下从-X方向侧(左下肢的左侧即外侧)观察安装于人体的左下肢(FTL)的关节运动辅助装置100B的外观图(YZ平面视图)。
如图11所示,关节运动辅助装置100B与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A相比,不同点在于:具有脚部关节运动辅助部130B来代替脚部关节运动辅助部130A,以及具有调整部280B来代替调整部280A。以下,主要着眼于这些不同点来进行说明。
《脚部关节运动辅助部130B的结构》
对上述脚部关节运动辅助部130B的结构进行说明。如图11所示,脚部关节运动辅助部130B与上述第1实施方式的脚部关节运动辅助部130A相比,不同点在于:具有脚部安装部270B来代替脚部安装部270A,以及还具有外转/内转辅助部350。
(脚部安装部270B的结构)
对上述的脚部安装部270B的结构进行说明。图12的(A)示出了从-X方向侧观察该脚部安装部270B的图,图12的(B)示出了从脚部的脚背侧(+Z方向侧)观察脚部安装部270B的图。如图19的(A)、(B)所综合示出的那样,脚部安装部270B与上述第1实施方式的脚部安装部270A相比,不同点在于:具有脚底部件271B来代替脚底部件271A,以及还具有波纹管安装部件2751、2752。
上述脚底部件271B与上述第1实施方式的脚底部件271A相比,不同点在于:在脚底部件271B的-Y方向侧成型加工有轴孔HL。该轴孔HL被成型加工于在脚底部件271B上配置有脚部的脚掌的情况下与脚部的脚后跟的中央对应的位置。
上述波纹管安装部件2751、2752例如是树脂制的部件。该波纹管安装部件2751固定于脚底部件271B的+Y方向侧的-X方向侧的端部。而且,在波纹管安装部件2751上安装有后述的侧部配置波纹管3551。另外,该波纹管安装部件2752固定于脚底部件271B的+Y方向侧的+X方向侧的端部。而且,在波纹管安装部件2752上安装有后述的侧部配置波纹管3552。
(外转/内转辅助部350的结构)
对上述外转/内转辅助部350的结构进行说明。如图13所示,上述外转/内转辅助部350具有脚台部件351和侧部配置波纹管3551、3552。
上述脚台部件351例如是树脂制的部件,是包含与XY平面平行的长方形状的平板部的部件。在该平板部的+Y方向侧的-X方向侧的端部形成有壁部3521,在该平板部的+Y方向侧的+X方向侧的端部形成有壁部3522。
上述侧部配置波纹管3551、3552是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件。侧部配置波纹管3551的一侧端部与脚台部件351的壁部3521连接,侧部配置波纹管3551的另一侧端部与脚部安装部270B的波纹管安装部件2751连接。另外,侧部配置波纹管3552的一侧端部与脚台部件351的壁部3522连接,侧部配置波纹管3552的另一侧端部与脚部安装部270B的波纹管安装部件2752连接。
在这样构成的外转/内转辅助部350上以能够以沿着脚台部件351的平板部的法线方向延伸的轴部件AX为中心轴进行转动的方式安装有脚部安装部270B。
《调整部280B》
返回图11,对上述调整部280B进行说明。调整部280B与上述第1实施方式的调整部280A相比,不同点在于:与第2实施方式的脚部关节运动辅助部130B还具有侧部配置波纹管3551、3552的情况对应地,还向侧部配置波纹管3551、3552强制提供空气和从侧部配置波纹管3551、3552强制排出空气。
<动作>
关于如上所述构成的关节运动辅助装置100B的动作,主要着眼于脚部关节运动辅助部130A对脚部的外转运动和内转运动的辅助动作来进行说明。
在刚开始时,在关节运动辅助装置100B中,不进行调整部280B对第1波纹管231、第2波纹管232、第3波纹管233以及侧部配置波纹管3551、3552内的空气压力调整。
《脚部的外转运动和内转运动的辅助动作》
在使脚部成为外转状态时,调整部280B进行用于从侧部配置波纹管3551强制排出空气的控制,并且进行用于向侧部配置波纹管3552强制提供空气的控制。通过对该侧部配置波纹管3551的控制,侧部配置波纹管3551内的空气压力下降,侧部配置波纹管3551收缩。另外,通过对侧部配置波纹管3552的控制,侧部配置波纹管3552内的空气压力上升,侧部配置波纹管3552膨胀。
这样,当侧部配置波纹管3551收缩并且侧部配置波纹管3552膨胀时,如图14的(A)所示,脚部安装部270B以轴部件AX为旋转轴相对于外转/内转辅助部350进行旋转,以使脚部成为外转状态。另外,在图14的(A)中,省略了安装于脚部安装部270B的脚部的图示。
在使脚部成为内转状态时,调整部280B进行用于向侧部配置波纹管3551强制提供空气的控制,并且进行用于从侧部配置波纹管3552强制排出空气的控制。通过对该侧部配置波纹管3551的控制,侧部配置波纹管3551内的空气压力上升,侧部配置波纹管3551膨胀。另外,通过对侧部配置波纹管3552的控制,侧部配置波纹管3552内的空气压力下降,侧部配置波纹管3552收缩。
这样,当侧部配置波纹管3551膨胀并且侧部配置波纹管3552收缩时,如图14的(B)所示,脚部安装部270B以轴部件AX为旋转轴相对于外转/内转辅助部350进行旋转,以使脚部成为内转状态。另外,在图14的(B)中,省略了安装于脚部安装部270B的脚部的图示。
《脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助动作》
脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
《脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助动作》
脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
《膝关节的屈曲伸展运动的辅助动作》
膝关节的屈曲伸展运动的辅助与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
如以上说明的那样,在第2实施方式中,在对脚部的外转运动进行辅助时,使外转/内转辅助部350所具有的侧部配置波纹管3551收缩,并且使侧部配置波纹管3552膨胀。这样,当侧部配置波纹管3551收缩并且侧部配置波纹管3552膨胀时,脚部安装部270B以轴部件AX为旋转轴相对于外转/内转辅助部350进行旋转,以使脚部成为外转状态。
另外,在对脚部的内转运动进行辅助时,使外转/内转辅助部350所具有的侧部配置波纹管3551膨胀,并且使侧部配置波纹管3552收缩。这样,当侧部配置波纹管3551膨胀并且侧部配置波纹管3552收缩时,脚部安装部270B以轴部件AX为旋转轴相对于外转/内转辅助部350进行旋转,以使脚部成为内转状态。
因此,能够对脚部的内转运动和外转运动进行辅助。另外,与上述第1实施方式相同,能够以降低施加于关节的负荷的方式适当地对脚踝关节、脚趾关节的屈曲伸展运动进行辅助。
另外,在第2实施方式中,与上述第1实施方式相同,能够以降低施加于关节的负荷的方式适当地对膝关节的屈曲伸展运动进行辅助。
因此,根据第2实施方式,与上述第1实施方式相同,能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
[第3实施方式]
接下来,主要参照图15~图20对本发明的第3实施方式进行说明。
<结构>
图15的(A)、(B)和图16的(A)、(B)示出了第3实施方式的脚部关节运动辅助部530C的外观图。图15的(A)、(B)和图16的(A)、(B)分别所示的脚部关节运动辅助部530C安装于人体的左下肢。另外,在图15的(A)、(B)和图16的(A)、(B)中,省略了人体的左下肢的图示。
这里,图15的(A)是以图15的(A)所示的坐标系表示脚部关节运动辅助部530C的立体图。另外,图15的(B)是从+Y方向侧(左脚的指尖侧)观察脚部关节运动辅助部530C的外观图(XZ平面视图)。另外,图16的(A)是从-X方向侧(左脚的左侧即外侧)观察脚部关节运动辅助部530C的外观图(YZ平面视图)。另外,图16的(B)是从+X方向侧(左脚的右侧即内侧)观察脚部关节运动辅助部530C的外观图(YZ平面视图)。
如图15的(A)、(B)和图16的(A)、(B)所综合示出的那样,脚部关节运动辅助部530C具有第2外骨架部件5121、5122、第3外骨架部件5131、5132以及第4外骨架部件5141、5142。另外,脚部关节运动辅助部530C具有第2连接部件5221,O、5221,I、5222,O、5222,I以及轴部件5231、5232。
另外,脚部关节运动辅助部530C具有第2波纹管532和第3波纹管533。另外,脚部关节运动辅助部530C具有第3传递部件543、第4传递部件544以及第5传递部件545。另外,脚部关节运动辅助部530C具有第2安装用部件5621、5622、第3安装用部件5631、5632、第4安装用部件564以及第5安装用部件565。此外,脚部关节运动辅助部530C具有未图示的调整部。
这里,第3外骨架部件5131对应脚部外侧外骨架部件,第3外骨架部件5132对应脚部内侧外骨架部件。另外,第4安装用部件564对应固定部件对应。
上述第2外骨架部件5121、5122例如是硬树脂制的部件,由长板状外骨架部件和固定于该长板状外骨架部件的长度方向的另一个端部的外齿齿轮构成。第2外骨架部件5121沿着从膝关节向脚踝关节延伸的方向配置于左小腿部的外侧(-X方向侧)。另外,第2外骨架部件5122沿着从膝关节向脚踝关节延伸的方向配置于左小腿部的内侧(+X方向侧)。而且,在第2外骨架部件5121的一个端部安装有硬树脂制等的第2安装用部件5621,第2外骨架部件5121经由第2安装用部件5622而安装于第3传递部件543。另外,在第2外骨架部件5122的一个端部安装有硬树脂制等的第2安装用部件5622,第2外骨架部件5122经由第2安装用部件5622而安装于第3传递部件543。
上述第3外骨架部件5131、5132例如是具有挠性的硬树脂制的部件,由延伸部件和固定于该延伸部件的长度方向的一个端部的外齿齿轮构成。这里,延伸部件的大致中央部为棒状,在该棒状以外的部分形成有板状部分。
第3外骨架部件5131沿着从脚踝关节向脚趾关节延伸的方向配置于左脚部的外侧(-X方向侧)。另外,第3外骨架部件5132沿着从脚踝关节向脚趾关节延伸的方向配置于左脚部的内侧(+X方向侧)。而且,第3外骨架部件5131安装于硬树脂制等的第3安装用部件5631,并经由第3安装用部件5631而安装于第4传递部件544。另外,第3外骨架部件5132安装于硬树脂制等的第3安装用部件5632,并经由第3安装用部件5632而安装于第4传递部件544。
另外,第3外骨架部件5131的棒状部分***到成型于第4安装用部件564的棒状部件***部6211中,并以能够移动且能够旋转的方式安装于第4安装用部件564。这里,棒状部件***部6211的内径比第3外骨架部件5131的棒状部分的直径大。因此,第3外骨架部件5131能够相对于第4安装用部件564沿Y轴方向移动。另外,第3外骨架部件5131的棒状部分能够使其与棒状部件***部6211的***孔内壁之间的间隙在Z轴方向或X轴方向(沿着任意方向延伸的轴向)上移动,并且能够以棒状部件***部6211为支点绕与X轴平行的轴线或与Z轴平行的轴线(沿着任意方向延伸的轴线)进行旋转。
另外,第3外骨架部件5132的棒状部分***到成型于第4安装用部件564的棒状部件***部6212中,并以能够移动且能够旋转的方式安装于第4安装用部件564。这里,棒状部件***部6212的内径比第3外骨架部件5132的棒状部分的直径大。因此,第3外骨架部件5132能够相对于第4安装用部件564沿Y轴方向移动。另外,第3外骨架部件5132的棒状部分能够使其与棒状部件***部6212的***孔内壁之间的间隙在Z轴方向或X轴方向(沿着任意方向延伸的轴向)上移动,并且能够以棒状部件***部6212为支点绕与X轴平行的轴线或与Z轴平行的轴线(沿着任意方向延伸的轴线)进行旋转。
第3外骨架部件5131的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件5121的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件5221,O、5221,I确保。另外,第3外骨架部件5132的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮在与脚踝关节对应的位置与第2外骨架部件5122的脚踝关节侧的端部的外齿齿轮啮合,该啮合由第2连接部件5222,O、5222,I确保。而且,通过该啮合,第2外骨架部件5121、5122和第3外骨架部件5131、5132能够在与脚踝关节对应的位置相互沿脚踝关节的转动方向进行转动。
上述第4外骨架部件5141、5142例如是硬树脂制的部件,为长板状外骨架部件。第4外骨架部件5141沿着从脚趾关节向指尖延伸的方向配置于左脚部的小指侧(-X方向侧)。另外,第4外骨架部件5142沿着从脚趾关节向指尖延伸的方向配置于左脚部的拇指侧(+X方向侧)。而且,第4外骨架部件5141的指尖侧的部分安装于第5安装用部件565的-X方向侧的部分,并经由第5安装用部件565而安装于第5传递部件545。另外,第4外骨架部件5142的指尖侧的部分安装于第5安装用部件565的+X方向侧的部分,并经由第5安装用部件565而安装于第5传递部件545。
第4外骨架部件5141的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件5231为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件5131的脚趾关节侧的端部。另外,第4外骨架部件5142的脚趾关节侧的端部在与脚趾关节对应的位置以能够以轴部件5232为轴进行转动的方式安装于第3外骨架部件5132的脚趾关节侧的端部。
上述第2波纹管532是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件,沿着脚踝关节的关节轴的周围配置于脚踝的脚背侧。第2波纹管532的一侧端部与第3传递部件543连接,第2波纹管532的另一侧端部与第4传递部件544的一侧的面部连接。这里,在第2波纹管532上安装有具有挠性的树脂制的未图示的配管,该第2波纹管532经由配管而与调整部连通。而且,当第2波纹管532内的空气压力发生变化时,该第2波纹管532膨胀收缩。其结果为,第2波纹管532产生对脚踝关节的关节运动进行辅助的力。
上述第3波纹管533与第2波纹管532相同,是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件,沿着脚趾关节的关节轴的周围配置于指背侧。第3波纹管533的一侧端部与第4传递部件544的另一侧的面部连接,第3波纹管533的另一侧端部与第5传递部件545连接。这里,在第3波纹管533上安装有具有挠性的树脂制的未图示的配管,该第3波纹管533经由配管而与调整部连通。而且,当第3波纹管533内的空气压力发生变化时,该第3波纹管533膨胀收缩。其结果为,第3波纹管533产生对五个指头的脚趾关节的关节运动进行辅助的力。
上述第3传递部件543例如是钢铁制的部件,具有板状的面部。第3传递部件543经由第2波纹管532而与第4传递部件544连接。而且,第3传递部件543的面部与第2波纹管532的一侧端部连接。另外,第3传递部件543安装于硬树脂制等的第2安装用部件5621,并经由第2安装用部件5621而安装于第2外骨架部件5121。另外,该第3传递部件543安装于硬树脂制等的第2安装用部件5622,并经由第2安装用部件5622而安装于第2外骨架部件5122。
上述第4传递部件544将如图17的(A)所示那样脚部的脚掌朝向内侧而仅小指侧着地的内反矫正为如图17的(B)所示那样脚部的脚掌整体着地的状态(以下,也记为“内反矫正状态”或“正常状态”)。
如图15的(A)、(B)和图16的(A)、(B)所综合示出的那样,具有该功能的第4传递部件544具有脚踝侧传递部件611、内反矫正用波纹管613以及脚趾侧传递部件612。
上述脚踝侧传递部件611例如是钢铁制的部件,具有板状的面部。脚踝侧传递部件611的一侧的面部与第2波纹管532的另一侧端部连接。另外,脚踝侧传递部件611的另一侧的面部与内反矫正用波纹管613的一侧端部连接。另外,脚踝侧传递部件611安装于硬树脂制等的第3安装用部件5632,并经由该第3安装用部件5632而安装于第3外骨架部件5132。
上述内反矫正用波纹管613是具有等间隔的环状槽的伸缩自如的树脂制的部件。内反矫正用波纹管613的一侧端部与脚踝侧传递部件611的另一侧的面部连接。另外,内反矫正用波纹管613的另一侧端部与脚趾侧传递部件612的一侧的面部连接。
这里,在内反矫正用波纹管613上安装有具有挠性的树脂制的未图示的配管,该内反矫正用波纹管613经由配管而与未图示的调整部连通。而且,当内反矫正用波纹管613内的空气压力发生变化时,该内反矫正用波纹管613膨胀收缩。其结果为,内反矫正用波纹管613产生对脚部的内反状态进行矫正的力。
上述脚趾侧传递部件612例如是钢铁制的部件,具有板状的面部。脚趾侧传递部件612的一侧的面部与内反矫正用波纹管613的另一侧端部连接。另外,脚趾侧传递部件612的另一侧的面部与第3波纹管533的一侧端部连接。另外,脚趾侧传递部件612安装于硬树脂制等的第3安装用部件5631,并经由该第3安装用部件5631而安装于第3外骨架部件5131。
上述第5传递部件545例如是钢铁制的部件,具有板状的面部。第5传递部件545经由第3波纹管533而与第4传递部件544连接。而且,第5传递部件545的面部与第3波纹管533的另一侧端部连接。另外,第5传递部件545安装于形成为U字状的第5安装用部件565,并经由第5安装用部件565而安装于第4外骨架部件5141、5142。
上述第2安装用部件5621、5622例如是硬树脂制的平板部件。第2安装用部件5621安装于第3传递部件543并且安装于第2外骨架部件5121。由此,第2外骨架部件5121经由第2安装用部件5621而安装于第3传递部件543。另外,第2安装用部件5622安装于第3传递部件543并且安装于第2外骨架部件5122。由此,第2外骨架部件5122经由第2安装用部件5622而安装于第3传递部件543。
上述第3安装用部件5631、5632例如是硬树脂制的平板部件。第3安装用部件5631安装于脚趾侧传递部件612并且安装于第3外骨架部件5131。由此,第3外骨架部件5131经由第3安装用部件5631而安装于脚趾侧传递部件612。另外,第3安装用部件5632安装于脚踝侧传递部件611并且安装于第3外骨架部件5132。由此,第3外骨架部件5132经由第3安装用部件5632而安装于脚踝侧传递部件611。
上述第4安装用部件564例如是硬树脂制的供脚部***的框状部件。在该框状部件的-X方向侧的面上成型有棒状部件***部6211,在该棒状部件***部6211中***有第3外骨架部件5131的棒状部分。另外,在该框状部件的+X方向侧的面上成型有棒状部件***部6212,在该棒状部件***部6212中***有第3外骨架部件5132的棒状部分。
上述第5安装用部件565例如是硬树脂制的部件,形成为U字状。该第5安装用部件565安装于第5传递部件545,并安装于左脚的脚趾。另外,也可以在由第5安装用部件565和第5传递部件545形成的框的内部安装通过注入空气而膨胀的软树脂制的圆环状部件。在这样的情况下,通过将左脚的脚趾***到圆环状部件的圆环内并使圆环状部件膨胀,能够将左脚的脚趾部分以稳定的状态安装于第5安装用部件565和第5传递部件545。
<动作>
关于如上所述构成的脚部关节运动辅助部530C的动作,主要着眼于脚部的内反矫正的辅助动作来进行说明。
在刚开始时,在脚部关节运动辅助部530C中,不进行调整部对第2波纹管532、第3波纹管533以及内反矫正用波纹管613内的空气压力调整。
另外,在没有进行内反矫正辅助时,如图18的(A)、图19的(A)以及图20的(A)所示,安装有脚部关节运动辅助部530C的脚部成为内反状态。这里,图18的(A)是从+Y方向侧(左脚的指尖侧)观察安装于内反状态的脚部的脚部关节运动辅助部530C的图,图19的(A)是从-X方向侧(左脚的左侧即外侧)观察安装于内反状态的脚部的脚部关节运动辅助部530C的图。另外,图20的(A)是从+X方向侧(左脚的右侧即内侧)观察安装于内反状态的脚部的脚部关节运动辅助部530C的图。另外,在图18~图20中,也省略了人体的左下肢的图示。
这里,在脚部处于内反状态时,如图18的(A)、图19的(A)以及图20的(A)所示,配置于脚部的外侧(-X方向侧)的第3外骨架部件5131不与配置于脚部的内侧(+X方向侧)的第3外骨架部件5132平行,从第3外骨架部件5131的脚踝关节向脚趾关节延伸的方向向下侧倾斜。
《脚部的内反矫正的辅助动作》
首先,对脚部的内反矫正的辅助动作进行说明。当调整部从图18的(A)、图19的(A)以及图20的(A)所示的状态开始进行用于从内反矫正用波纹管613强制排出空气的控制时,内反矫正用波纹管613内的空气压力下降。而且,当内反矫正用波纹管613内的空气压力下降时,内反矫正用波纹管613收缩。
这样,当内反矫正用波纹管613收缩时,与内反矫正用波纹管613的另一侧端部连接的脚踝侧传递部件612和与内反矫正用波纹管613的一侧端部连接的脚趾侧传递部件611之间的距离变窄。这样,当该距离变窄时,第3外骨架部件5131和第3外骨架部件5132移动,以使经由第3安装用部件5631而安装于脚趾侧传递部件612的第3外骨架部件5131与经由第3安装用部件5632而安装于脚踝侧传递部件611的第3外骨架部件5132平行。其结果为,内反的脚部被矫正,如图18的(B)、图19的(B)以及图20的(B)所示,脚部成为正常状态。
这里,第3外骨架部件5131的棒状部分***到内径比该棒状部分的直径大的棒状部件***部6211中。由此,第3外骨架部件5131的棒状部分以能够沿Y轴方向移动并且能够使其与棒状部件***部6211的***孔内壁之间的间隙在Z轴方向或X轴方向(沿着任意方向延伸的轴向)上移动的方式安装于第4安装用部件564。另外,由此,第3外骨架部件5131的棒状部分能够以棒状部件***部6211为支点相对于第4安装用部件564绕与X轴平行的轴线或与Z轴平行的轴线(沿着任意方向延伸的轴线)进行旋转。
另外,第3外骨架部件5132的棒状部分***到内径比该棒状部分的直径大的棒状部件***部6212中。由此,第3外骨架部件5132的棒状部分以能够沿Y轴方向移动并且能够使其与棒状部件***部6212的***孔内壁之间的间隙在Z轴方向或X轴方向(沿着任意方向延伸的轴向)上移动的方式安装于第4安装用部件564。另外,由此,第3外骨架部件5132的棒状部分能够以棒状部件***部6212为支点相对于第4安装用部件564绕与X轴平行的轴线或与Z轴平行的轴线(沿着任意方向延伸的轴线)进行旋转。因此,在对脚部的内反矫正进行辅助时,能够确保脚部的顺畅运动。另外,第3外骨架部件5131、5132例如是具有挠性的硬树脂制的部件。因此,在对脚部的内反矫正进行辅助时,即使第3外骨架部件5131、5132之间的距离因脚部的运动而发生变化,也容许第3外骨架部件5131、5132的伴随着该变化的挠曲,因此能够适当地对脚部的内反矫正进行辅助。
《脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助动作》
脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助是在脚部的内反状态的矫正后进行的。该脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
《脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助动作》
脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助是在脚部的内反状态的矫正后进行的。该脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助与上述第1实施方式的关节运动辅助装置100A的辅助动作同样地进行。
另外,在脚部关节运动辅助部530C的脚趾关节的屈曲伸展运动中,如果使第3波纹管533直线伸缩,则能够更有效地对脚趾关节的屈曲伸展运动进行辅助。在该情况下,只要将安装有第3波纹管533的另一侧端部的板状的第5传递部件545以能够以与X轴平行的轴线为中心进行转动的方式安装于形成为U字状的第5安装用部件565的+Z方向侧的-X方向侧的面和+X方向侧的面即可。
如以上说明的那样,在第3实施方式中,在对脚部的内反矫正进行辅助时,使内反矫正用波纹管613收缩,使与内反矫正用波纹管613的另一侧端部连接的脚趾侧传递部件612和与内反矫正用波纹管613的一侧端部连接的脚趾侧传递部件611之间的距离变窄。这样,当该距离变窄时,第3外骨架部件5131和第3外骨架部件5132移动,以使经由第3安装用部件5631而安装于脚趾侧传递部件612的第3外骨架部件5131与经由第3安装用部件5632而安装于脚踝侧传递部件611的第3外骨架部件5132平行。其结果为,内反的脚部被矫正。
因此,在安装有脚部关节运动辅助部530C的脚部处于内反状态时,能够对内反的脚部进行矫正而使脚部成为正常状态。另外,在矫正了脚部的内反状态之后,与上述第1实施方式相同,能够以降低施加于关节的负荷的方式适当地对脚踝关节、脚趾关节的屈曲伸展运动进行辅助。
因此,根据第3实施方式,与上述第1实施方式相同,能够以降低施加于待辅助的关节的负荷的方式适当地对关节运动进行辅助。
[实施方式的变形]
本发明不限定于上述的实施方式,能够进行各种变形。
例如,在上述的第1~第3实施方式中,进行脚踝关节和脚趾关节的屈曲伸展运动。另外,在第1和第2实施方式中,除了脚踝关节和脚趾关节之外,还进行膝关节的屈曲伸展运动。与此相对,也可以进行膝关节、脚踝关节以及脚趾关节中的任意一个关节的屈曲伸展运动。另外,也可以从膝关节、脚踝关节以及脚趾关节中选择任意两个关节来进行该选择的两个关节的屈曲伸展运动。
另外,在上述的第1和第2实施方式中,如图1和图11所示,将产生对膝关节的关节运动进行辅助的力的第1波纹管、产生对脚踝关节的关节运动进行辅助的力的第2波纹管以及产生对脚趾关节的关节运动进行辅助的力的第3波纹管配置于关节的伸展侧。
与此相对,也可以如图21所示的关节运动辅助装置100D那样,将第1波纹管231、第2波纹管232以及第3波纹管233分别配置于辅助对应的关节的屈曲侧。如图21所示,在关节运动辅助装置100D中,第1传递部件441配置于左大腿部的后侧(-Y方向侧),第2传递部件442配置于左小腿部的后侧(-Y方向侧)。另外,在关节运动辅助装置100D中,第3传递部件443D配置于左小腿部的后侧(-Y方向侧),第4传递部件444D从左脚部的脚掌配置至脚后跟,第5传递部件445配置于脚趾的腹侧。
通过使这样配置的第1波纹管231、第2波纹管232以及第3波纹管233膨胀,如图22所示,关节运动辅助装置100D能够将膝关节、脚踝关节以及脚趾关节辅助为伸展状态。另外,通过使这样配置的第1波纹管231、第2波纹管232以及第3波纹管233收缩,关节运动辅助装置100D能够将膝关节、脚踝关节以及脚趾关节辅助为屈曲状态。
另外,关于脚踝关节和脚趾关节的屈曲伸展运动的辅助,也可以采用图23所示的脚部关节运动辅助部130E。如图23所示,在脚部关节运动辅助部130E中,第4传递部件444E从左脚部的脚掌配置至脚后跟,第5传递部件445配置于脚趾的腹侧。另外,第3传递部件443E配置于第4传递部件444E的-Z方向侧,以能够在脚后跟部后方相对于第4传递部件444E沿脚踝关节的转动方向进行转动的方式安装于第4传递部件444E。而且,第2波纹管232安装在第3传递部件443E与第4传递部件444E之间,第3波纹管233安装在第4传递部件444E与第5传递部件445之间。
通过使这样构成的脚部关节运动辅助部130E的第2波纹管232膨胀,如图24所示,能够将脚踝关节辅助为屈曲状态。另外,通过使第3波纹管233膨胀,能够将脚趾关节辅助为伸展状态。
另外,关于脚踝关节的屈曲伸展运动的辅助,也可以采用图25所示的关节运动辅助部130F。该关节运动辅助部130F对脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助。如图25所示,在脚部关节运动辅助部130F中,脚部安装部270F的脚底部件的中央部成为比该脚底部件的周边部高地***的形状。而且,第2外骨架部件212F1、212F2(在图25中未图示)的脚踝关节侧的端部在与脚根中脚关节对应的位置以能够沿脚踝关节的转动方向进行转动的方式安装于脚底部件。通过采用这样的结构,能够将具有脚心的脚部安装于脚底部件而对脚踝关节的顺畅的屈曲伸展运动进行辅助。另外,脚底部件的形状不限于图25所示的形状,例如也可以采用半球形状。
另外,作为上述第3实施方式的脚部关节运动辅助部的变形例,也可以如图26和图27所示的脚部关节运动辅助部530D那样,将第3波纹管533配置于脚趾关节的屈曲侧。在该情况下,只要将第5传递部件645配置于脚部的腹侧并将第3波纹管533的另一侧端部安装于脚底部件644即可。
另外,在上述第1~第3实施方式中,将外骨架部件配置于安装外骨架部件的部位的外侧和内侧双方(参照图1、图2等)。与此相对,也可以将外骨架部件配置于安装外骨架部件的部位的外侧和内侧中的任意一方。
另外,在上述第2实施方式中,作为对脚部的外转运动和内转运动进行辅助的外转/内转辅助部350的结构,在脚部的小指侧配置侧部配置波纹管3551,并且在脚部的拇指侧配置侧部配置波纹管3552(参照图13)。与此相对,也可以在脚部的小指侧和拇指侧中的任意一方配置侧部配置波纹管。
另外,在上述第1~第3实施方式中,对辅助人体的左下肢的关节的运动的关节运动辅助装置进行了说明,但当然也可以是对人体的右下肢的关节的运动进行辅助的关节运动辅助装置。
另外,在上述第1~第3实施方式中,对辅助人体的脚踝关节和脚趾关节的关节运动的关节运动辅助装置进行了说明,在第1和第2实施方式中,除了人体的脚踝关节和脚趾关节之外,还对辅助膝关节的关节运动的关节运动辅助装置进行了说明,但当然也可以是对人体的肘关节等其他关节的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置。
另外,在第1~第3实施方式中,采用了树脂制的波纹管,但只要是伸缩自如且不会造成安装于人体的装置的重量等负担的材料,则也可以是其他材料。
另外,作为调整部的结构,也可以是能够进行空气的排出和空气的吸引的手动式泵。
另外,本发明的关节运动辅助装置将工作流体设为空气,但也可以是其他气体、水或油等液体。
本发明的关节运动辅助装置对下肢的膝关节、脚踝关节以及脚趾关节的运动进行辅助,能够用于消除深部静脉血栓症和下肢的浮肿。另外,在用于护理、福利的领域的情况下,本发明的关节运动辅助装置不仅作为康复用而安装,还能够供体弱者作为助力用装置来使用。此外,除了护理、福利的领域以外,本发明的关节运动辅助装置还能够作为提起物体等的助力装置来使用。
另外,在上述第1~第3实施方式中,将本发明应用于对人体的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置,但也可以将本发明应用于具有关节机构的人体以外的内骨架形的哺乳类、外骨架型或内骨架形的机器人等规定对象物的关节运动辅助装置。
产业上的可利用性
如以上说明的那样,本发明的关节运动辅助装置能够应用于对规定对象物的关节运动进行辅助的关节运动辅助装置。
Claims (13)
1.一种关节运动辅助装置,该关节运动辅助装置是外骨架型的关节运动辅助装置,安装于具有骨架构造的规定对象物,对利用将所述规定对象物的一侧部位和另一侧部位连接起来的关节机构的关节运动进行辅助,其特征在于,
该关节运动辅助装置具有:
伸缩自如的波纹管,其是为了待辅助所述关节运动的关节而准备的,在相对于所述关节的转动运动的转动轴配置于垂直方向的关节部分的情况下,产生对所述关节运动进行辅助的力;
调整部,其对所述波纹管内的工作流体压力进行调整;
一侧传递部件,其与所述波纹管的一侧端部连接,并且安装于所述一侧部位;
另一侧传递部件,其与所述波纹管的另一侧端部连接,并且安装于所述另一侧部位;
一侧外骨架部件,其沿着所述一侧部位从所述关节延伸的方向配置于所述一侧部位的侧部,并安装于所述一侧传递部件;
另一侧外骨架部件,其沿着所述另一侧部位从所述关节延伸的方向配置于所述另一侧部位的侧部,并安装于所述另一侧传递部件;以及
连接机构,其将所述一侧外骨架部件的所述关节侧的一端部和所述另一侧外骨架部件的所述关节侧的一端部以能够在与所述关节对应的位置沿所述关节的转动方向进行转动的方式连接起来,
所述一侧传递部件将由于所述波纹管的伸缩而产生的对屈曲伸展关节运动进行辅助的力传递给所述一侧外骨架部件,
所述另一侧传递部件将由于所述波纹管的伸缩而产生的对屈曲伸展关节运动进行辅助的力传递给所述另一侧外骨架部件。
2.根据权利要求1所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述连接机构具有:
一侧齿轮部件,其固定于所述一侧外骨架部件的所述一端部,在所述一侧外骨架部件安装于所述一侧部位时,沿着所述关节的转动运动方向在外周部形成有齿部;
另一侧齿轮部件,其固定于所述另一侧外骨架部件的所述一端部,在所述另一侧外骨架部件安装于所述另一侧部位时,沿着所述关节的转动运动方向在外周部形成有与所述一侧齿轮部件啮合的齿部;以及
臂部件,其确保所述一侧齿轮部件与所述另一侧齿轮部件的啮合。
3.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述一侧外骨架部件具有:
一侧内侧外骨架部件,其安装于所述一侧部位的内侧;以及
一侧外侧外骨架部件,其安装于所述一侧部位的外侧,
所述另一侧外骨架部件具有:
另一侧内侧外骨架部件,其安装于所述另一侧部位的内侧;以及
另一侧外侧外骨架部件,其安装于所述另一侧部位的外侧。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述波纹管配置于待辅助所述关节运动的关节的屈曲侧和伸展侧中的至少一方。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
待辅助所述关节运动的关节是脚踝关节,
所述一侧外骨架部件安装于下肢的小腿部,
所述另一侧外骨架部件安装于所述下肢的脚部,
配置于所述脚踝关节部分的波纹管对所述脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助。
6.根据权利要求5所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
该关节运动辅助装置还具有脚部安装部,该脚部安装部包含供所述脚部的脚掌配置的脚底部件,
所述另一侧外骨架部件的与所述另一侧外骨架部件的所述一端部相反的一侧的另一端部安装于所述脚底部件。
7.根据权利要求6所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述另一侧外骨架部件的所述另一端部以能够沿所述脚踝关节的转动方向进行转动的方式安装于所述脚底部件。
8.根据权利要求6或7所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
所述脚底部件的中央部是比所述脚底部件的周边部高地***的形状。
9.根据权利要求6至8中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
该关节运动辅助装置还具有脚台部件,该脚台部件将所述脚部安装部安装成能够在与所述脚部的脚后跟部的中央对应的位置以小腿部所延伸的方向为轴进行转动。
10.根据权利要求9所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
该关节运动辅助装置还具有侧部配置波纹管,该侧部配置波纹管配置于所述脚部的至少一个侧部的脚尖侧,
在所述脚台部件上的所述脚部的至少一个侧部的那一侧形成有从所述脚台部件的底部竖立设置的壁部,
所述侧部配置波纹管的一侧端部连接在所述脚台部件的壁部,所述侧部配置波纹管的另一侧端部连接在与所述壁部对置的那一侧的所述脚部安装部,
通过所述侧部配置波纹管的伸长和收缩,对所述脚踝关节的外转运动和内转运动进行辅助。
11.根据权利要求5至10中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
安装于所述脚部的所述另一侧传递部件具有:
脚踝侧传递部件,其安装于对所述脚踝关节的屈曲伸展运动进行辅助的波纹管;
内反矫正用波纹管,其一侧端部与所述脚踝侧传递部件连接;以及
脚趾侧传递部件,其与所述内反矫正用波纹管的另一侧端部连接,
安装于所述下肢的脚部的所述另一侧外骨架部件具有:
脚部内侧外骨架部件,其安装于所述脚部的内侧;以及
脚部外侧外骨架部件,其安装于所述脚部的外侧,
所述脚踝侧传递部件安装于所述脚部内侧外骨架部件,
所述脚趾侧传递部件安装于所述脚部外侧外骨架部件,
所述脚部内侧外骨架部件和所述脚部外侧外骨架部件以能够移动的方式安装于对所述脚部进行固定的固定部件,
通过所述内反矫正用波纹管的收缩,将内反的脚部辅助至矫正位置。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
待辅助所述关节运动的关节是脚趾关节。
13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的关节运动辅助装置,其特征在于,
待辅助所述关节运动的关节是膝关节,
所述一侧外骨架部件安装于大腿部,
所述另一侧外骨架部件安装于小腿部。
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