JP2010188018A - 装着型動作支援装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】関節の遠位身体部位の動作を規制しないようにする。
【解決手段】関節の遠位身体部位に装着される第2サポート部材は、第1サポート部材に連結されるアウター部材80と、アウター部材80に対して回転変位可能に配設されて該遠位身体部位に装着されるインナー部材81とを備える。インナー部材81は、開閉可能に連結された第1インナー半体105および第2インナー半体106からなり、開放させて遠位身体部位にセットし、閉成して該遠位身体部位に装着される。従って、遠位身体部位に回転を伴う捻り動作をすると、アウター部材80に対してインナー部材81が回転変位するので、該遠位身体部位の捻り動作をスムーズに行ない得る。
【選択図】図6
【解決手段】関節の遠位身体部位に装着される第2サポート部材は、第1サポート部材に連結されるアウター部材80と、アウター部材80に対して回転変位可能に配設されて該遠位身体部位に装着されるインナー部材81とを備える。インナー部材81は、開閉可能に連結された第1インナー半体105および第2インナー半体106からなり、開放させて遠位身体部位にセットし、閉成して該遠位身体部位に装着される。従って、遠位身体部位に回転を伴う捻り動作をすると、アウター部材80に対してインナー部材81が回転変位するので、該遠位身体部位の捻り動作をスムーズに行ない得る。
【選択図】図6
Description
本発明は、屈曲動作する関節を挟む身体部位に装着され、前記関節の屈曲動作を支援する装着型動作支援装置に関するものである。
身体に障害のある人の動作を支援する装置として、身体の障害部位に装着する各種の装着型動作支援装置が提案されている。この装着型動作支援装置は、例えば上肢における肘部を挟んだ上腕部および前腕部に装着して肘関節を中心とした前腕部の動作を支援する装置や、下肢における膝部を挟んだ大腿部および下腿部に装着して膝関節を中心とした下腿部の動作を支援する装置等である。
前記装着型動作支援装置は、関節の近位身体部位(関節より体幹に近い身体部位)に装着される第1サポート部材と、前記関節の遠位身体部位(関節より体幹から遠い身体部位)に装着される第2サポート部材とを備える。前記第2サポート部材は、前記第1サポート部材に対して前記関節の屈曲動作を許容するよう姿勢変位可能に連結され、第1サポート部材に対して第2サポート部材を姿勢変位させる作動手段を該第1サポート部材に装備している。
また、上肢用の装着型動作支援装置は、上腕部に装着する第1サポート部材および前腕部に装着する第2サポート部材に、弾力性を有して上腕部または前腕部に当接するパッド部材が装着され、装着時の上肢に対するフィット感を高めるようになっている。同様に、下肢用の装着型動作支援装置は、大腿部に装着する第1サポート部材および下腿部に装着する第2サポート部材に、弾力性を有して大腿部または下腿部に当接するパッド部材が装着されている。このような装着型動作支援装置は、例えば特許文献1に開示されている。
従来の装着型動作支援装置は、パッド部材が面ファスナーやホック等を利用して第1サポート部材または第2サポート部材に取付けられており、サポート部材に対するパッド部材の位置変位が不能である。また、装着型動作支援装置を装着した際には、サポート部材が適宜押圧された状態で身体に押しけられるため、該サポート部材に対する身体の変位も起こり難い。このため、遠位身体部位に回転(捻り)を伴った動作を行なった際や、該遠位身体部位を近位身体部位に対して屈伸する動作を行なう際に、該遠位身体部位と第2サポート部材との位置ずれが許容され難く、動作が規制され易い問題を内在していた。また、前記作動手段により第2サポート部材を姿勢変位させて遠位身体部位の動作支援を行なうに際しては、遠位身体部位と第2サポート部材との間の位置ずれを強制的に起こさせるため、ユーザーに痛みや不快感を与えたり、第1サポート部材と第2サポート部材との連結部が負荷により破損するおそれもあった。
従って本発明では、遠位身体部位の動作を規制しないようにした装着型動作支援装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の発明は、
関節を挟む近位身体部位に装着される第1サポート部材と、前記関節の遠位身体部位に装着されると共に前記第1サポート部材に連結され、前記関節の屈曲動作に合わせて姿勢変位可能な第2サポート部材と、前記第1サポート部材に対して前記第2サポート部材を姿勢変位させる作動手段とを備え、前記作動手段が前記第2サポート部材を前記第1サポート部材に対して姿勢変位させることで、前記関節の屈曲動作を補助する装着型動作支援装置であって、
前記第2サポート部材は、前記第1サポート部材に連結される固定部材と、前記固定部材に対し回転変位可能に配設されて該遠位身体部位に装着される移動部材とを備え、
前記移動部材は、円弧状に形成された第1移動半体と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部を前記第1移動部材の湾曲方向における一方の端部にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部を前記第1移動半体の他方の端部から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2移動半体と、前記各移動半体の各々の他方の端部に設けられ、他方の端部同士の当接時に係合して両移動半体を分離可能に連結する移動半体連結手段とを備え、
前記移動半体連結手段は、両移動半体の開閉方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第1連結手段と、両移動半体の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第2連結手段とを備えることを特徴とする。
従って、請求項1に係る発明によれば、第2サポート部材に設けた固定部材に対して移動部材がスムーズに回転するので、該第2サポート部材を装着した遠位身体部位の回転を伴う捻り操作を簡易に行なうことを可能とすると共に、遠位身体部位の動作を規制しない。そして、移動部材が第1移動半体および第2移動半体を開閉させる構成となっていても、移動半体連結手段により両移動半体の当接部分に段差や隙間が形成されないので、固定部材に対して移動部材がスムーズに回転し得る。また移動部材は、ヒンジ部により第1移動半体と第2移動半体とが開閉可能となっているので、遠位身体部位に対する脱着も簡易に行ない得る。
関節を挟む近位身体部位に装着される第1サポート部材と、前記関節の遠位身体部位に装着されると共に前記第1サポート部材に連結され、前記関節の屈曲動作に合わせて姿勢変位可能な第2サポート部材と、前記第1サポート部材に対して前記第2サポート部材を姿勢変位させる作動手段とを備え、前記作動手段が前記第2サポート部材を前記第1サポート部材に対して姿勢変位させることで、前記関節の屈曲動作を補助する装着型動作支援装置であって、
前記第2サポート部材は、前記第1サポート部材に連結される固定部材と、前記固定部材に対し回転変位可能に配設されて該遠位身体部位に装着される移動部材とを備え、
前記移動部材は、円弧状に形成された第1移動半体と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部を前記第1移動部材の湾曲方向における一方の端部にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部を前記第1移動半体の他方の端部から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2移動半体と、前記各移動半体の各々の他方の端部に設けられ、他方の端部同士の当接時に係合して両移動半体を分離可能に連結する移動半体連結手段とを備え、
前記移動半体連結手段は、両移動半体の開閉方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第1連結手段と、両移動半体の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第2連結手段とを備えることを特徴とする。
従って、請求項1に係る発明によれば、第2サポート部材に設けた固定部材に対して移動部材がスムーズに回転するので、該第2サポート部材を装着した遠位身体部位の回転を伴う捻り操作を簡易に行なうことを可能とすると共に、遠位身体部位の動作を規制しない。そして、移動部材が第1移動半体および第2移動半体を開閉させる構成となっていても、移動半体連結手段により両移動半体の当接部分に段差や隙間が形成されないので、固定部材に対して移動部材がスムーズに回転し得る。また移動部材は、ヒンジ部により第1移動半体と第2移動半体とが開閉可能となっているので、遠位身体部位に対する脱着も簡易に行ない得る。
請求項2に記載の発明は、
前記第1連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体に凹設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在する係止受部を備えた係止溝と、他方の移動半体に前記係止溝に係脱するよう姿勢変位可能に配設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在して前記係止受部に係止する係止部を備えた係止レバーとを備え、
前記第2連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体における他方の端部に、前記開閉方向に突出するよう設けた係合突部と、他方の移動半体における他方の端部に、前記係合突部が前記開放方向において係合可能に凹設された係合凹部とを備えることを要旨とする。
従って、請求項2に係る発明によれば、第1連結手段における係止レバーの係止部と係止溝の係止受部とが係止することで、第1移動半体および第2移動半体の他方の端部が開閉方向へ離間することを防止し得る。また、第2連結手段における係合突部と係合凹部とが係合することで、第1移動半体および第2移動半体の他方の端部が開閉方向と交差する方向へずれることを防止し得る。
前記第1連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体に凹設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在する係止受部を備えた係止溝と、他方の移動半体に前記係止溝に係脱するよう姿勢変位可能に配設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在して前記係止受部に係止する係止部を備えた係止レバーとを備え、
前記第2連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体における他方の端部に、前記開閉方向に突出するよう設けた係合突部と、他方の移動半体における他方の端部に、前記係合突部が前記開放方向において係合可能に凹設された係合凹部とを備えることを要旨とする。
従って、請求項2に係る発明によれば、第1連結手段における係止レバーの係止部と係止溝の係止受部とが係止することで、第1移動半体および第2移動半体の他方の端部が開閉方向へ離間することを防止し得る。また、第2連結手段における係合突部と係合凹部とが係合することで、第1移動半体および第2移動半体の他方の端部が開閉方向と交差する方向へずれることを防止し得る。
請求項3に記載の発明は、
前記固定部材は、円弧状に形成されて前記第1サポート部材に連結される第1固定半体と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部を前記第1固定部材の湾曲方向における一方の端部にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部を前記第1固定半体の他方の端部から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2固定半体と、前記各固定半体の各々の他方の端部に設けられ、他方の端部同士の当接時に係合して両固定半体を分離可能に連結する固定半体連結手段とを備え、
前記固定半体連結手段は、両固定半体の開閉方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第3連結手段と、両固定半体の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第4連結手段とを備えることを要旨とする。
従って、請求項3に係る発明によれば、固定部材が第1固定半体および第2固定半体を開閉させる構成となっていても、固定半体連結手段により両固定半体の当接部分に段差や隙間が形成されないので、移動部材をスムーズに回転させるよう支持し得る。また固定部材は、ヒンジ部により第1固定半体と第2固定半体とが開閉可能となっているので、前記移動部材の脱着を簡易に行ない得る。
前記固定部材は、円弧状に形成されて前記第1サポート部材に連結される第1固定半体と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部を前記第1固定部材の湾曲方向における一方の端部にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部を前記第1固定半体の他方の端部から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2固定半体と、前記各固定半体の各々の他方の端部に設けられ、他方の端部同士の当接時に係合して両固定半体を分離可能に連結する固定半体連結手段とを備え、
前記固定半体連結手段は、両固定半体の開閉方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第3連結手段と、両固定半体の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第4連結手段とを備えることを要旨とする。
従って、請求項3に係る発明によれば、固定部材が第1固定半体および第2固定半体を開閉させる構成となっていても、固定半体連結手段により両固定半体の当接部分に段差や隙間が形成されないので、移動部材をスムーズに回転させるよう支持し得る。また固定部材は、ヒンジ部により第1固定半体と第2固定半体とが開閉可能となっているので、前記移動部材の脱着を簡易に行ない得る。
請求項4に記載の発明は、
前記第3連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体における他方の端部に前記開閉方向に突出するよう設けられ、前記開閉方向と交差する方向へ突出する突部を有する係止爪部と、他方の固定半体における他方の端部に、前記係止爪部が前記開放方向において係合可能に凹設されると共に、前記開放方向と交差する方向へ凹設されて前記突部が係合可能な凹部を有する係止孔部とを備え、
前記第4連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体における他方の端部に、前記開閉方向に突出するよう設けた嵌合突部と、他方の固定半体における他方の端部に、前記嵌合突部が前記開放方向において係合可能な嵌合凹部とを備えることを要旨とする。
従って、請求項4に係る発明によれば、第3連結手段における係止爪部の突部と係止孔部の凹部とが嵌合することで、第1固定半体および第2固定半体の他方の端部が開閉方向へ離間することを防止し得る。また、第4連結手段における嵌合突部と嵌合凹部とが嵌合することで、第1固定半体および第2固定半体の他方の端部が開閉方向と交差する方向へずれることを防止し得る。
前記第3連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体における他方の端部に前記開閉方向に突出するよう設けられ、前記開閉方向と交差する方向へ突出する突部を有する係止爪部と、他方の固定半体における他方の端部に、前記係止爪部が前記開放方向において係合可能に凹設されると共に、前記開放方向と交差する方向へ凹設されて前記突部が係合可能な凹部を有する係止孔部とを備え、
前記第4連結手段は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体における他方の端部に、前記開閉方向に突出するよう設けた嵌合突部と、他方の固定半体における他方の端部に、前記嵌合突部が前記開放方向において係合可能な嵌合凹部とを備えることを要旨とする。
従って、請求項4に係る発明によれば、第3連結手段における係止爪部の突部と係止孔部の凹部とが嵌合することで、第1固定半体および第2固定半体の他方の端部が開閉方向へ離間することを防止し得る。また、第4連結手段における嵌合突部と嵌合凹部とが嵌合することで、第1固定半体および第2固定半体の他方の端部が開閉方向と交差する方向へずれることを防止し得る。
請求項5に記載の発明は、
前記第2サポート部材は、前記第1サポート部材に姿勢変位可能に連結された支持部材と、前記支持部材に前記第1サポート部材と近接・離間する方向へのスライド変位可能に配設されたスライド部材とを更に備え、
前記固定部材が、前記スライド部材に装着されることを要旨とする。
従って、請求項5に係る発明によれば、遠位身体部位を関節を中心として屈伸する動作を行なう際に、支持部材に対してスライド部材が適宜スライド移動するので、屈伸する動作を行ない易いと共に、該動作を規制しない。また、第1サポート部材と第2サポート部材との連結部に負荷がかからないので、該連結部の破損を防止し得る。
前記第2サポート部材は、前記第1サポート部材に姿勢変位可能に連結された支持部材と、前記支持部材に前記第1サポート部材と近接・離間する方向へのスライド変位可能に配設されたスライド部材とを更に備え、
前記固定部材が、前記スライド部材に装着されることを要旨とする。
従って、請求項5に係る発明によれば、遠位身体部位を関節を中心として屈伸する動作を行なう際に、支持部材に対してスライド部材が適宜スライド移動するので、屈伸する動作を行ない易いと共に、該動作を規制しない。また、第1サポート部材と第2サポート部材との連結部に負荷がかからないので、該連結部の破損を防止し得る。
本発明に係る装着型動作支援装置によれば、第2サポート部材に、第1サポート部材に連結した固定部材と、遠位身体部位に装着されて固定部材に回転可能に配設した移動部材とを設けたので、遠位身体部位の動作が規制されない。
次に、本発明に係る装着型動作支援装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。実施例では、ユーザー(被補助者)の右腕Aにおける肘関節A3を挟む上腕部A1および前腕部A2に装着して、該肘関節A3の屈曲動作による右腕Aの屈伸動作を補助する装着型動作支援装置SUを例示して説明する。なお、実施例でいう装着型動作支援装置SUの各方向については、身体前方へ水平に伸ばし、かつ手のひらをユーザーから見て左側に向けた右腕Aに該装置Uを装着した状態において、該右腕Aの長手方向を前後方向(手首側を前側、肩側を後側)とし、右腕Aの胸部を指向する内側を左側、右腕Aの胸部と反対を指向する外側を右側、垂直方向を上下方向と指称する。すなわち図1は、実施例の装着型動作支援装置SUを、後方斜め右上方から見たものである。
図1は、実施例に係る装着型動作支援装置SUの全体構成を概略的に示す斜視図、図2および図3は、装着型動作支援装置SUの全体構成を概略的に示す平面図および左側面図である。実施例の装着型動作支援装置SUは、右腕Aにおいて、肘関節A3に対して近位身体部位である上腕部A1に装着される第1サポート部材10と、該第1サポート部材10に姿勢変位可能に連結されて、肘関節A3に対して遠位身体部位である前腕部A2に装着される第2サポート部材12とを備えている。また第2サポート部材12は、前腕部A2の手首部A4に近接した部位に、前腕部A2を支持すると共に該前腕部A2の動きを検知する動作検知部材14を備えている。
前記第1サポート部材10は、図1〜図3に示すように、装着型動作支援装置SUの右部に位置して、上腕部A1の外側において該上腕部A1の長手方向(前後方向)に延在する本体部20と、本体部20の左部から左側に向かって下方へ突出するよう湾曲状に形成され、上腕部A1を包み込むように該上腕部A1に装着される上腕装着部21とを備えている。本体部20は、上腕部A1に近接するベース部材22と、このベース部材22に右側外方から組付けられたカバー部材23とを備えている。これらベース部材22およびカバー部材23は、カーボン繊維または合成樹脂等を材質とした厚さ1.5〜2mm程度の成形部材であり、両部材22,23を組付けることで、本体部20には後方に開口する収容設置部24が画成される。この収容設置部24には、第1サポート部材10に対して第2サポート部材12を回転変位させる作動機構Mを構成する各部材が収容されている。なお、図4および図5に示すように、ベース部材22の前部には円形の支持孔25が形成されており、この支持孔25には、後述する回転支持部材50が回転可能に配設されている。
上腕装着部21は、本体部20の前記ベース部材22と一体的に形成されている。そして、ベース部材22の上縁部には、第1サポート部材10を上腕部A1に固定するための第1締付ベルト26が装着されている。また、上腕装着部21における左端部近傍の外面には面ファスナ27が配設されており、前記第1締付ベルト26の自由端側が分離可能に貼り付けられる。すなわち、上腕装着部21を上腕部A1に沿わせた状態において、第1締付ベルト26を上方から上腕部A1に沿わせながら前記面ファスナ27に貼り付けることで、第1サポート部材10が上腕部A1に装着される。なお上腕装着部21には、強度が低下しない範囲内で開口28が形成されており、第1サポート部材10の軽量化が図られると共に、上腕部A1への装着時における通気性の向上が図られている。
第1サポート部材10における本体部20および上腕装着部21の上腕部A1と対向する内面10Aには、上腕パッド部材29が着脱可能に配設されている。この上腕パッド部材29は、例えばウレタンゴムやスポンジゴム等を材質とする成形体であり、適度の弾力性および柔軟性を有すると共に形状保持性も有している。この上腕パッド部材29のパッド外面29Aは、第1サポート部材10の内面10Aに密着的に整合する形状とされると共に、該上腕パッド部材29のパッド内面29Bは、上腕部A1に対して適度に弾性変形しながら当接し得る。また上腕パッド部材29には、上腕装着部21に設けた開口28に整合するパッド開口29Cが形成されている。なお上腕パッド部材29は、図示しない面ファスナやフック等により、第1サポート部材10に着脱可能に装着される。また上腕パッド部材29は、パッド外面29Aの形状が同一で厚さが異なる複数サイズが準備され、体格(上腕部A1のサイズ)に適合する上腕パッド部材29を選択することで、第1サポート部材10は体格が異なるユーザーに共用可能となっている。
前記第2サポート部材12は、図1〜図3に示すように、装着型動作支援装置SUの右部に位置して、前腕部A2の長手方向(前後方向)に延在する支持体部40と、支持体部40の左部から左側に向かって下方へ突出するよう湾曲状に形成され、前腕部A2を包み込むように該前腕部A2に装着される前腕装着部41と、前記動作検知部材14とを備えている。支持体部40は、第1サポート部材10に連結支持されるロッド部材(支持部材)42と、このロッド部材42の前腕部A2側にスライド機構44を介して配設され、該ロッド部材42に対して前後方向へスライド移動可能なスライド部材43とを備えている。これらロッド部材42およびスライド部材43は、カーボン繊維または合成樹脂等を材質とした厚さ1.5〜2mm程度の成形部材であり、より強度が要求される場合には、ロッド部材42を補強部材で補強する場合もある。なお、ロッド部材42の後端部には、第1サポート部材10に配設された第1連結支持部材60に連結される第2連結支持部材65が配設される。スライド機構44は、ロッド部材42に前後方向へ延在するよう固定されたガイドレール44Aと、スライド部材43に固定されて前記ガイドレール44Aに沿って往復移動可能なスライダ44Bとから構成され、スライダ44Bがガイドレール44Aに沿って前後方向へ所定のストロークでスライド移動することで、ロッド部材42に対してスライド部材43がスライド移動する。
前腕装着部41は、支持体部40の前記スライド部材43と一体的に形成されている。そして、前腕装着部41における右端部には、第2サポート部材12を前腕部A2に固定するための第2締付ベルト45が装着されている。また、前腕装着部41における左端部近傍の外面には面ファスナ46が配設されており、前記第2締付ベルト45の自由端側が分離可能に貼り付けられる。すなわち、前腕装着部41を前腕部A2に沿わせた状態において、第2締付ベルト45を前腕部A2に沿わせながら前記面ファスナ46に貼り付けることで、第2サポート部材12が前腕部A2に固定される。なお前腕装着部41には、強度が低下しない範囲内で開口47が形成されており、第2サポート部材12の軽量化が図られると共に、前腕部A2への装着時における通気性の向上が図られている。
第2サポート部材12におけるスライド部材43および前腕装着部41の前腕部A2と対向する内面12Aには、前腕パッド部材48が着脱可能に配設されている。この前腕パッド部材48は、例えばウレタンゴムやスポンジゴム等を材質とする成形体であり、適度の弾力性および柔軟性を有すると共に形状保持性も有している。この前腕パッド部材48のパッド外面48Aは、第2サポート部材12の内面12Aに密着的に整合する形状とされると共に、該前腕パッド部材48のパッド内面48Bは、前腕部A2に対して適度に弾性変形しながら当接し得る。また前腕パッド部材48には、前腕装着部41に設けた開口47に整合するパッド開口48Cが形成されている。なお前腕パッド部材48は、図示しない面ファスナやフック等により、第2サポート部材12に着脱可能に装着される。また前腕パッド部材48は、パッド外面48Aの形状が同一で厚さが異なる複数サイズが準備され、体格(前腕部A2のサイズ)に適合する前腕パッド部材48を選択することで、第2サポート部材12は体格が異なるユーザーに共用可能となっている。
前記第1サポート部材10と第2サポート部材12とは、図3〜図5に示すように、第1サポート部材10に配設した前記回転支持部材50に固定されて、本体部20から前方へ延出する前記第1連結支持部材60に、第2サポート部材12の後側に設けた前記第2連結支持部材65を連結することで、両サポート部材10,12が相互に連結される。前記回転支持部材50は、後述するように、作動機構Mにより正逆回転するようになっており、該回転支持部材50の回転により第1連結支持部材60が上下方向へ回動しながら姿勢変位し、これにより第1サポート部材10に対して第2サポート部材12が動作するよう構成されている。
前記回転支持部材50は、図4および図5に示すように、第1サポート部材10のベース部材22に収容設置部24側から当接する円形状のフランジ部51と、このフランジ部51より小径で前記支持孔25に嵌合する円形嵌合部52と、この円形嵌合部52の端面から矩形状に突出した矩形係止部53と、前記矩形係止部53の端面に形成されたビス孔54とを備えている。前記矩形係止部53は、前記第1連結支持部材60に設けた矩形穴部63と嵌合するようになっており、第1連結支持部材60は、ベース部材22を挟んで回転支持部材50と一体的に回転するよう構成される。また前記ビス孔54には、図4および図5に示すように、前記第1連結支持部材60の脱落防止を図る締結部材55を回転支持部材50に固定するためのもので、該締結部材55の円盤56に取付けたビス57を螺合するようになっている。すなわち回転支持部材50は、第1連結支持部材60を取付けた状態で締結部材55を締結させることで、円形嵌合部52が支持孔25に嵌合する状態で回転可能に保持される。また、締結部材55を外すことで、第1連結支持部材60を回転支持部材50から取り外すことができ、第1サポート部材10と第2サポート部材12とを簡易に分離させたり連結させ得る。なお、図4および図5に示すように、自己潤滑性樹脂を材質とするリング状のスリーブ58が支持孔25の内周端面に装着され、円形嵌合部52が該スリーブ58に接触しながら摺動することで回転支持部材50の円滑な回転が得られる。
前記第1連結支持部材60は、図4および図5に示すように、上下に離間して前方へ延出する連結片部61,61が形成されている。各連結片部61には、上下方向における同一軸線上に、係止孔62が形成されている。また第2連結支持部材65は、前記連結片部61,61間に前方から整合可能な連結ボス部66が形成されている。この連結ボス部66には、上下方向に貫通して前記各係止孔62に整合する挿通孔67が形成されている。従って、第1連結支持部材60の各連結片部61,61と第2連結支持部材65の連結ボス部66とを整合させたもとで、各係止孔62および挿通孔67へ連結ピン68を挿通することで第1連結支持部材60と第2連結支持部材65とが連結され、これにより第1サポート部材10に対して第2サポート部材12の連結が図られる。
なお第2連結支持部材65は、連結ピン68を中心として第1連結支持部材60に対して左右方向への揺動が可能である。従って第2サポート部材12は、第1サポート部材10に対して左右方向への姿勢変位が可能となっている。これにより、装着型動作支援装置SUを右腕Aに装着した際に、第2サポート部材12の左右方向の向きを微調整して、該第2サポート部材12を前腕部A2に対して無理なく沿わせることができる。
前記作動機構Mは、図2〜図4に示すように、ギアボックス71を備えた作動手段としてのサーボモータ70と、該サーボモータ70の出力軸72に固定されたベベルギアタイプの第1ギア73と、前記回転支持部材50に回転不能に固定されて前記第1ギア73に噛合するベベルギアタイプの第2ギア74とを備えている。サーボモータ70は、図示しない制御手段により作動制御され、ケースが細長で軽量かつコンパクトに構成され、ベース部材22に設けたモータ装着部(図示省略)に対して出力軸72が前方へ延出する向きで装着される。そしてサーボモータ70は、ベース部材22および該ベース部材22に組付けたカバー部材23に挟持されて、収容設置部24内にがたつきなく適切に保持され、出力軸72に固定された第1ギア73と回転支持部材50に固定された第2ギア74とが適切に噛合する。なお、回転支持部材50の前記円形フランジ部51の前記円形嵌合部52とは反対側の端面には、右側方へ延出するシャフト75が設けられ、このシャフト75にはロータリーエンコーダ76が連結されている。
従って、サーボモータ70の正逆作動により出力軸72が正逆回転すると、第1ギア73および第2ギア74を介して回転支持部材50がベース部材22に対して正逆回転し、これにより第2サポート部材12が第1サポート部材10に対して姿勢変位する。そして、回転支持部材50と第2サポート部材12とが一体的に回転するよう構成されているので、該回転支持部材50の回転角度を前記ロータリーエンコーダ76で検知することで、第1サポート部材10に対する第2サポート部材12の動作状態が適切に把握される。なお、ロータリーエンコーダ76の検知信号は、図示しない制御手段へ出力される。
第2サポート部材12の動作検知部材14は、図1〜図3および図6に示すように、第2サポート部材12におけるスライド部材43の前端部にビス等により固定され、前腕部A2の手首部A4に近接する部位に装着される。この動作検知部材14は、前記スライド部材43に固定される固定部材としてのアウター部材80と、前記アウター部材80の内側に該アウター部材80から取外し可能に配設され、前腕部A2に装着される移動部材としてのインナー部材81とを備えている。これらアウター部材80およびインナー部材81は、何れも前後方向に開口した円形リング形状に構成されている。そして、アウター部材80およびインナー部材81を後述するように構成することで、アウター部材80に対するインナー部材81の動作は、(1)周方向へは、装着型動作支援装置SUの後側から見て右方向および左方向の両方向の回転変位が自在であり、(2)径方向へは、全ての方向(360度)に若干の移動が可能であり、(3)前後方向へは、前方向および後方向の両方向への移動が不可能となっている。
アウター部材80は、図6〜図8に示すように、各々が円の1/2の長さとなる円弧状をなす第1アウター半体82と第2アウター半体83とから2分割に構成され、両半体82,83の長手方向における一方の端部である第1端部82A,83A同士および他方の端部である第2端部82B,83B同士を夫々当接させることで円形リング形状をなすよう構成されている。第1アウター半体82および第2アウター半体83は、基本的な構成が同じで、外周サポート部材84と、この外周サポート部材84の湾曲内側に配設される内周ガイド部材85とを備えている。第1アウター半体82の外周サポート部材84は、内周ガイド部材85を保持すると共に、第2サポート部材12のスライド部材43にアウター部材80を確実に固定するためのものである。また、第2アウター半体83の外周サポート部材84は、内周ガイド部材85を保持すると共に、該第2アウター半体83を第1アウター半体82にヒンジ接合するためのものである。すなわち、第1アウター半体82と第2アウター半体83とは、図7に示すように、両半体82,83の第1端部82A,83Aに臨む外周サポート部材84,84の端部に形成された第1ヒンジ部86により連結され、第1アウター半体82に対して第2アウター半体83が回転可能になっている。従ってアウター部材80は、両半体82,83の第2端部82B,83B同士を当接させた閉成状態(図6参照)と、第2端部82B,83Bを離間させた開放状態(図7参照)とに開閉し得るようになっている。
各内周ガイド部材85,85は、金属または硬質合成樹脂等の変形困難でかつ軽量な素材から形成され、装着型動作支援装置SUを右腕Aに装着した通常の使用時に想定される外力程度では容易に変形しない剛性を有している。そして内周ガイド部材85は、前後幅寸法W1が前記外周サポート部材84より大きく形成された内側壁部87と、この内側壁部87の外周前端部に、径方向外方へ突出すると共に周方向の全長に亘って延在形成された前端部88と、前記内側壁部87の外周後端部に、径方向外方へ突出すると共に周方向の全長に亘って延在形成された後端部89とを備えている。そして外周サポート部材84は、その前端縁および後端縁が前記前端部88と後端部89の各外周面に夫々当接した状態で内周ガイド部材85の外側に固定されており、これら外周サポート部材84と内周ガイド部材85と間に長手方向の全長に亘って内部空間90が画成されている。なお、内周ガイド部材85の前端面が、インナー部材81の後述する前当接面110と摺接する前ガイド面91であり、該部材85の後端面が、インナー部材81の後述する後当接面111と摺接する後ガイド面92である。
そして、第1アウター半体82の第2端部82Bと第2アウター半体83の第2端部83Bには、図7および図10に示すように、第4連結手段95および第3連結手段96からなるアウター半体連結手段(固定半体連結手段)L2が設けられ、両半体82,83を閉成状態に保持し得ると共に、簡単に開放状態となし得るようになっている。第4連結手段95は、第1アウター半体82の第2端部82Bにおいて、前端部88の周方向端部および後端部89の周方向端部に、両アウター半体82,83の開閉方向(周方向)に突出するよう設けた嵌合突部97,97と、第2アウター半体83の第2端部83Bにおいて、前端部88の周方向端部および後端部89の周方向端部に、前記開閉方向(周方向)へ凹設された嵌合凹部98,98とで構成される。すなわち第4連結手段95は、第1アウター半体82に対する第2アウター半体83の閉成時に、第1アウター半体82の第2端部82Bに対して第2アウター半体83の第2端部83Bを当接させる際に、各嵌合突部97,97が対応する嵌合凹部98,98へ夫々突入して嵌合するよう構成されている。従って、嵌合突部97と嵌合凹部98とは、前記開閉方向と交差する方向(径方向および前後方向)で重なり合っている。
第3連結手段96は、図10(a)に示すように、第2アウター半体83の第2端部83Bにおいて、内側壁部87の周方向端部に、両アウター半体82,83の開閉方向(周方向)に突出するよう設けた係合爪部99と、第1アウター半体82の第2端部82Bに、前記内部空間90に連通するよう形成された係合孔部100とを備えている。そして、係合爪部99の先端下部には、前記開閉方向と交差する方向に突出した球状突部(突部)101が形成されている。また、係合孔部100に臨む内側壁部87には、開閉方向と交差するよう凹設された凹部102が形成されており、係合爪部99が係合孔部100に係合された際に球状突部101が凹部102に嵌合するよう構成されている。すなわち第3連結手段96は、第1アウター半体82に対する第2アウター半体83の閉成時に、第1アウター半体82の第2端部82Bに対して第2アウター半体83の第2端部83Bを当接させる際に、係合爪部99が係合孔部100へ突入して係合すると共に、球状突部101と凹部102とが嵌合するよう構成されている。従って、係合爪部99と係合孔部100とは前記開閉方向と交差する方向(径方向および前後方向)で重なり合うと共に、球状突部101と凹部102前記開閉方向(周方向)で重なり合っている。
従って前記アウター部材80は、第4連結手段95の嵌合突部97,97と嵌合凹部98,98とが嵌合し、第3連結手段96の係合爪部99と係合孔部100が係合すると共に球状突部101と凹部102とが嵌合することで、第1アウター半体82および第2アウター半体83の第1端部82A,83Aの当接部分および第2端部82B,83Bの当接部分に段差や隙間が形成されず、内周面80A、前ガイド面91および後ガイド面92は全周に亘って平滑になるよう構成されている。そして、第4連結手段95の嵌合突部97と嵌合凹部98および第3連結手段96の係合爪部99と係合孔部100が、アウター部材80の径方向で重なり合って第2端部82B,83Bが径方向へずれるのを防止するように係合しており、アウター部材80に対し径方向外方から外力が加わっても、第2端部82B,83Bの当接部分に径方向への段差が形成されない。また、第4連結手段95の嵌合突部97と嵌合凹部98および第3連結手段96の係合爪部99と係合孔部100が、アウター部材80の前後方向で重なり合って第2端部82B,83Bが前後方向へずれるのを防止するように係合しており、アウター部材80に対し前方向外方または後方向外方から外力が加わっても、第2端部82B,83Bの当接部分に前後方向への段差が形成されない。更に、第3連結手段96の球状突部101と凹部102とが、アウター部材80の周方向において重なり合って第2端部82B,83Bが周方向へ離間するのを防止するように係合しており、アウター部材80に対し周方向外方から外力が加わっても、第2端部82B,83Bの当接部分に隙間が形成されない。
インナー部材81は、図6〜図8に示すように、各々が円の1/2の長さとなる円弧状をなす第1インナー半体105と第2インナー半体106とから2分割に構成され、両半体105,106の長手方向における一方の端部である第1端部105A,106A同士および他方の端部である第2端部105B,106B同士を夫々当接させることで円形リング形状をなすよう構成されている。第1インナー半体105および第2インナー半体106は、基本的な構成が同じで、金属または硬質合成樹脂等の変形困難でかつ軽量な素材から形成され、前記アウター部材80と同様に、装着型動作支援装置SUを右腕Aに装着した通常の使用時に想定される外力程度では容易に変形しない剛性を有している。そして、第1インナー半体105および第2インナー半体106は、前記アウター部材80(内周ガイド部材85の内側壁部87)の前後幅寸法W1より幅広に形成された支持壁部材107と、この支持壁部材107の外周前端部に、径方向外方へ突出すると共に周方向の全長に亘って延在形成された前端部108と、前記支持壁部材107の外周後端部に、径方向外方へ突出すると共に周方向の全長に亘って延在形成された後端部109とを備えている。なお、前端部108の後端面が、前記アウター部材80の前ガイド面91と摺接する前当接面110であり、後端部89の前端面が、アウター部材80の後ガイド面92と摺接する後当接面111である。
前記第1インナー半体105と第2インナー半体106とは、両半体105,106の第1端部106A,106Aに臨む支持壁部材107の端部に形成された第2ヒンジ部112により連結され、第1インナー半体105に対して第2インナー半体106が回転可能になっており、両半体105,106の第2端部105B,106B同士を当接させた閉成状態(図6参照)と、第2端部105B,106Bを離間させた開放状態(図7参照)とに姿勢変位し得るようになっている。なお、第1インナー半体105の支持壁部材107内面および第2インナー半体106の支持壁部107内面には、前腕部A2に接触する手首パッド部材113,113が配設されている。これら手首パッド部材113,113は、パッド外面113Aの形状が同一で厚さが異なる複数サイズが準備される。これにより、同一サイズのインナー部材81に対して厚さが異なる手首パッド部材113を選択して装着することで、体格が異なる(手首部A4の太さが異なる)ユーザーへの使用が可能となっている。
そして、第1インナー半体105の第2端部105Bと第2インナー半体106の第2端部106Bには、図7および図11に示すように、第2連結手段115および第1連結手段116からなるインナー半体連結手段(移動半体連結手段)L1が設けられ、両半体105,106を閉成状態に保持し得ると共に、簡単に開放状態となし得るようになっている。第2連結手段115は、第2インナー半体106の第2端部106Bにおいて、前端部108の周方向端部に、両インナー半体105,106の開放方向(周方向)に突出するよう設けた係合突部117と、第1インナー半体105の第2端部105Bにおいて前端部108の周方向端部に、前記開閉方向(周方向)へ凹設された係合凹部119を備えている。係合突部117には、先端で開口して周方向へ延在するスリット118が形成され、係合凹部119には、前後方向に延在して前後端が支持された係合ピン120が設けられている。また、第2インナー半体106の第2端部106Bにおいて、後端部109の周方向端部に設けた第2連結手段115は、第2インナー半体106の第2端部106Bにおいて後端部109の周方向端部から前記開閉方向へ突出するよう設けた係合突部124と、第1インナー半体105の第2端部105Bにおいて後端部109の周方向端部に、前記開閉方向に沿って凹設した係合凹部125とを備えている。すなわち、前者の第2連結手段115は、第1インナー半体105に対する第2インナー半体106の閉成時に、係合突部117が対応する係合凹部119へ突入すると共に係合ピン120にスリット118が係合するよう構成され、後者の第2連結手段115は、係合突部124が係合凹部125に係合するよう構成される。従って、係合突部117と係合凹部119および係合突部124と係合凹部125は、前記開閉方向と交差する方向(径方向および前後方向)で重なり合っている。
第1連結手段116は、図7および図11に示すように、第1インナー半体105の第2端部105Bにおいて、後端部109の周方向端部近傍に支持ピン121により枢支されて周方向外方へ揺動可能な係止レバー122と、第2インナー半体106の第2端部106Bにおいて、後端部109の周方向端面から周方向へ凹設された係止溝123とを備えている。係止レバー122は、L型に形成されて先端部に後方へ折曲した係止部122Aを備え、後端部109から径方向外方へ起立した状態(図11(a))と、該後端部109から周方向へ倒伏して前記係止溝123に係止可能な状態(図11(b))とに揺動する。また係止溝123は、前記係止レバー122の倒伏時の形状に合致するL型に形成され、前記係止部122Aが係合する係止受部123Aが、前後方向に延在すると共に後端部109の後端面に開口するように形成されている。すなわち第1連結手段116は、第1インナー半体105に対して第2インナー半体106を当接させたもとで、起立した係止レバー122を回転させて係止溝123へ嵌合させると共に、係合突部124が係合凹部125に突入するよう構成されている。従って、係止部122Aおよび係止受部123Aは、前記開閉方向(周方向)で重なり合っている。なお、係止溝123に嵌合した係止レバー122の係止部122Aが、第2インナー半体106の後端面から外方へ突出しているので、この突出した係止部122Aに指をかけることで該係止レバー122を起立状態へ姿勢変位させることが可能であり、該係止レバー122と係止溝123との係止状態を容易に解除させ得る。
前記インナー部材81は、各第2連結手段115,115の係合突部117,124と係合凹部119,125とが係合し、第1連結手段116の係止レバー122と係止溝123とが嵌合することで、第1インナー半体105および第2インナー半体106の第1端部105A,106Aの当接部分および第2端部105B,106Bの当接部分に段差や隙間が形成されず、外周面81A、前当接面110および後当接面111は全周に亘って平滑になるよう構成されている。そして、第2連結手段115,115の係合突部117,124と係合凹部119,125が、インナー部材81の径方向で重なり合って第2端部105B,106Bが径方向でずれるのを防止するように係合しており、インナー部材81に対し径方向外方から外力が加わっても、第2端部105B,106Bの当接部分に径方向への段差が形成されない。また、第2連結手段115,115の係合突部117,124と係合凹部119,125が、インナー部材81の前後方向で重なり合って第2端部105B,106Bが前後方向へずれるのを防止するように係合しており、インナー部材81に対し前方向外方または後方向外方から外力が加わっても、第2端部105B,106Bの当接部分に前後方向への段差が形成されない。更に、第1連結手段116の係止レバー122における係止部122Aと係止溝123の係止受部123Aとが、インナー部材81の周方向において重なり合って第2端部105B,106Bが周方向へ離間するのを防止するように係合しており、インナー部材81に対し周方向外方から外力が加わっても、第2端部105B,106Bの当接部分に隙間が形成されない。
そして、前記アウター部材80とインナー部材81との寸法関係は次のようになっている。先ず、図9に示すように、インナー部材81の外周面81Aにおける外径寸法d1は、アウター部材80の内周面80Aにおける内径寸法D1より小さく(d1<D1)設定されている。また、インナー部材81の前当接面110および後当接面111間の前後幅寸法W2は、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92間の前後幅寸法W1と同寸法とされ(W1=W2)、所謂「すきまばめ」の寸法公差とされている。従って、アウター部材80に装着されたインナー部材81は、前後方向へがたつくことがなく、かつ径方向へスムーズに回転変位し得る。更に、インナー部材81の前端部88および後端部89の外周直径d2は、アウター部材80の前記内径寸法D1より大きく、かつインナー部材81が径方向の何れの方向へ移動した状態であっても、インナー部材81の前当接面110および後当接面111が、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92に対して常に全周に亘って当接し得るように設定されている。例えば、インナー部材81が径方向上方へ最大に移動しても、径方向下方においては各当接面110,111が各ガイド面91,92に接しており、インナー部材81が径方向右方へ最大に移動しても、径方向左方においては各当接面110,111が各ガイド面91,92に接した状態となっている。
従って、アウター部材80に装着されたインナー部材81は、前述したように、該アウター部材80に対して周方向へは両方向(左方向、右方向)の回転変位が自在となっている。そしてインナー部材81は、アウター部材80に対して径方向の全ての方向に若干の移動が許容される。またインナー部材81は、前後方向へは両方向(前方向、後方向)の移動が不可能である。更にインナー部材81は、径方向の何れの方向へ移動しても、アウター部材80から脱落することがない。なお実施例では、アウター部材80およびインナー部材81をジュラルミンから形成すると共に、インナー部材81の前当接面110および後当接面111と、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92とに、陽極酸化処理(アルマイト処理)によりモリブデン配合の酸化皮膜潤滑層を20〜50μmの厚さで形成して、アウター部材80およびインナー部材81の接触面の潤滑性向上を図っている。但し、金属はジュラルミンでなくてもよく、また潤滑層は必要に応じて設ければよい。また潤滑層は、フッ素加工や、自己潤滑性を有する合成樹脂等で形成してもよい。
そして前記動作検知部材14は、図8および図9に示すように、アウター部材80における両内周ガイド部材85,85の内側壁部87に、インナー部材81の径方向への動いてアウター部材80を押圧した際の押圧力の強さを検知する圧力センサ130が配設されている。実施例では、第1アウター半体82および第2アウター半体83に夫々2個ずつ配設され、合計4個の圧力センサ130(第1〜第4の圧力センサ130A,130B,130C,130D)を備えている。これら圧力センサ130(130A,130B,130C,130D)は、シート状の圧力センサであり、各内側壁部87に周方向へ等間隔となるよう形成した設置部132に貼着して固定されている。
第1アウター半体82の内周ガイド部材85に配設された第1圧力センサ130Aは、図8に示すように、アウター部材80の中心から水平右方向の内周面に配設され、該半体82の内周ガイド部材85に配設された第2圧力センサ130Bは、アウター部材80の中心から垂直下方の内周面に配設されている。また、第2アウター半体83の内周ガイド部材85に配設された第3圧力センサ130Cは、アウター部材80の中心から水平左方向の内周面に配設され、該半体83の内周ガイド部材85に配設された第4圧力センサ130Dは、アウター部材80の中心から垂直上方の内周面に配設されている。
図8に示すように、第1アウター半体82に配設された2つの圧力センサ130A,130Bの各信号線133は、該第1アウター半体82内に画成された内部空間90を介して前記第2サポート部材12のスライド部材43側へ引き出された後、第1サポート部材10側へ延長されて図示省略した制御手段へ接続されている。また、第2アウター半体83に配設された2つの圧力センサ130C,130Dの信号線133は、該第2アウター半体83内に画成された内部空間90を第1ヒンジ部86側へ配線され、第1端部83A,82Aを介して第1アウター半体82内に画成された内部空間90へ引き出され、前記圧力センサ130A,130Bの信号線133と同様に制御手段側へ配線されている。
従って、アウター部材80に装着されたインナー部材81が上方へ移動すると第4圧力センサ130Dが押圧され、該第4圧力センサ130Dがその力の大きさを検知して検知信号が制御手段へ出力される。また、インナー部材81が下方へ移動すると第2圧力センサ130Bが押圧され、インナー部材81が右方へ移動すると第1圧力センサ130Aが押圧され、インナー部材81が左方へ移動すると第3圧力センサ130Cが押圧される。一方、インナー部材81が右上方へ斜めに移動すると第4圧力センサ130Dおよび第1圧力センサ130Aが同時に押圧され、インナー部材81が左上方へ斜め移動すると第4圧力センサ130Dおよび第3圧力センサ130Cが同時に押圧される。同様に、インナー部材81が右下方へ斜めに移動すると、第1圧力センサ130Aおよび第2圧力センサ130Bが同時に押圧され、インナー部材81が左下方へ斜めに移動すると、第2圧力センサ130Bおよび第3圧力センサ130Cが同時に押圧される。
従って、例えば第4圧力センサ130Dだけが検知信号を出力している場合は、ユーザーが上腕部A1に対して前腕部A2を上方へ挙げようとしているからであるので、前記サーボモータ70を作動制御して第2サポート部材12を上方へ姿勢変位させれば、前腕部A2を上方へ曲げようとするユーザーの動作支援をなし得る。また、第2圧力センサ130Bが検知信号を出力している場合は、ユーザーが前腕部A2を下方へ降ろそうとしているからであるので、前記サーボモータ70を逆に作動制御して第2サポート部材12を下方へ姿勢変位させれば、右腕Aを降ろそうとするユーザーの動作支援をなし得る。なお、第4圧力センサ130Dと第3圧力センサ130Cとが同時に検知信号を出力している場合や、第4圧力センサ130Dと第1圧力センサ130Aとが同時に検知信号を出力している場合は、必ずしもユーザーが前腕部A2を上方へ挙げようとしているとは限らないので、第4圧力センサ130Dが検知信号を出力していても前記サーボモータ70を作動させないよう制御することが可能である。同様に、第2圧力センサ130Bと第3圧力センサ130Cとが同時に検知信号を出力している場合や、第2圧力センサ130Bと第1圧力センサ130Aとが同時に検知信号を出力している場合は、必ずしもユーザーが前腕部A2を下方へ動かそうとしているとは限らないので、第2圧力センサ130Bが検知信号を出力していても前記サーボモータ70を作動させないよう制御することが可能である。更に、2個の圧力センサ130が検知信号を同時に出力している場合は、各々の検知圧力を数値を比較することで、サーボモータ70の作動制御の多様化を図り得る。
なお、例えば前腕部A2を上方へ挙げようとすると該前腕部A2が左方へ動き、前腕部A2を下方へ降ろそうとすると該前腕部A2が右方へ動くユーザー等もいる。このようなユーザーの場合には、第3圧力センサ130Cだけが検知信号を出力している場合は、ユーザーが上腕部A1に対して前腕部A2を上方へ挙げようとしているので、前記サーボモータ70を作動制御して第2サポート部材12を上方へ姿勢変位させれば、前腕部A2を上方へ曲げようとするユーザーの動作支援をなし得る。また、第1圧力センサ130Aが検知信号を出力している場合は、ユーザーが前腕部A2を下方へ降ろそうとしているからであるので、前記サーボモータ70を逆に作動制御して第2サポート部材12を下方へ姿勢変位させれば、右腕Aを降ろそうとするユーザーの動作支援をなし得る。すなわち、当該装着型動作支援装置SUを使用するユーザーの動作傾向に合わせて、各圧力センサ130A〜130Dの検知信号に基づいたサーボモータ70の作動制御を行なうことで、当該ユーザーの動作支援を好適に行ない得る。
また、前記各圧力センサ130A,130B,130C,130Dにおける圧力検知部の中心には、アウター部材80の中心に向けて突出した突出部135が取り付けられている。この突出部135は、例えば硬質プラスチック等から形成されたもので、突出先端が球面状に形成されている。従って、アウター部材80に装着したインナー部材81の外周面81Aは、各突出部135の先端と点接触するようになる。すなわち、インナー部材81が突出部135に当接することで、当該突出部135が配設された圧力センサ130(130A,130B,130C,130D)が点で押されるようになり、力の強さ度合をより正確に検知して検知精度を高め得る。一方、インナー部材81が周方向へ回転変位する際に、該インナー部材81の外周面81Aが、各突出部135に接触してアウター部材80の内周面80Aには直接的に接触しないので、該突出部135はインナー部材81の回転変位がスムーズになされるよう機能する。
実施例の装着型動作支援装置SUは、右腕Aへの装着に際して、前記動作検知部材14のアウター部材80およびインナー部材81を夫々開放させておく。そして、第1締付ベルト26を利用して第1サポート部材10を右腕Aの上腕部A1に装着し、第2締付ベルト45を利用して第2サポート部材12を前腕部A2に装着すると共に、インナー部材81およびアウター部材80夫々閉成して動作検知部材14を前腕部A2の手首部A4近傍に装着する。なお、動作検知部材14を装着するに際しては、第2サポート部材12が第1サポート部材10に対して連結ピン68を中心として左右方向へ旋回すると共に、該第2サポート部材12のスライド部材43が支持体部40に対して前後方向へスライド変位するので、該動作検知部材14を前腕部A2の適切な位置に装着することができる。
そして、前述のように構成された実施例の装着型動作支援装置SUによれば、次のような作用効果を奏する。
(1)前腕部A2の手首部A4近傍に対する動作検知部材14の着脱を簡易に行ない得る。すなわち、開放させたインナー部材81の第1インナー半体105に前腕部A2を載せたもとで、第2インナー半体106の第2端部106Bを第1インナー半体105の第2端部105Bへ当接させることで、インナー半体連結手段L1の第1連結手段116および第2連結手段115が夫々係合され、両インナー半体105,106をワンタッチの簡単な操作で固定することができる。そして、前腕部A2に装着したインナー部材81を、開放させたアウター部材80の第1アウター半体82に載せたもとで、第2アウター半体83の第2端部83Bを第1アウター半体82の第2端部82Bへ当接させることで、アウター半体連結手段L2の第4連結手段95および第3連結手段96が夫々係合し、両アウター半体82,83をワンタッチの簡単な操作で固定することができる。
(2)アウター部材80の前記各圧力センサ130A,130B,130C,130Dが貼着された内周面80Aと、インナー部材81の各圧力センサ130A,130B,130C,130Dを押す外周面81Aとが、何れも変形困難な素材から形成されているので、前腕部A2の動きに対して押圧される該圧力センサ130A,130B,130C,130Dの検知精度が向上し、検知信号に応じてサーボモータ70を適切に作動制御して右腕Aの動作支援を適切に行なうことができる。
(3)各圧力センサ130A,130B,130C,130Dの圧力検知部に前記突出部135が配設されているので、インナー部材81に押された各圧力センサ130A,130B,130C,130Dが点で力を受けるようになり、検知精度を更に高めることができる。
(4)ユーザーが手首部A4を回転させる捻り動作を行なう際には、アウター部材80に設けた各突出部135にインナー部材81の外周面81Aが点接触して、該インナー部材81が抵抗なくスムーズに回転変位するので、手首部A4を回転させる捻り動作を無理なく容易に行なうことができる。
(5)アウター部材80の第1アウター半体82および第2アウター半体83がアウター半体連結手段L2により適切に連結されるので、図10(b)に示すように、インナー部材81の回転を案内する前ガイド面91および後ガイド面92の境界部分に段差や隙間が形成されない。同様に、インナー部材81の第1インナー半体105および第2インナー半体106がインナー半体連結手段L1により適切に連結されるので、図11(b)に示すように、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92に摺接する前当接面110および後当接面111の境界部分に段差や隙間が形成されない。従って、アウター部材80に保持されたインナー部材81は、周方向における両方向へスムーズに回転するようになり、遠位身体部位A2の回転を伴う捻り操作を簡易に行なうことを可能とする。
(6)上腕部A1に対して前腕部A2を屈伸する動作を行なう際に、第1サポート部材10と第2サポート部材12との連結部(回転支持部材50)に対する手首部A4の位置および距離の変化に応じて、第2サポート部材12のスライド部材43が支持体部40に対して前後方向へスライドするので、前腕部A2に対する前腕装着部41および動作検知部材14の装着位置にずれが生じない。従って、前腕部A2を屈伸する動作が阻害されることがなく、また屈伸動作に際して違和感が生ずることもない。
(7)第2サポート部材12を姿勢変位させるサーボモータ70、第1ギア73および第2ギア74からなる作動機構Mや、回転支持部材50およびロータリーエンコーダ76等が、第1サポート部材10に設けた収容設置部24内に配設されるので、装着型動作支援装置SUの小型化およびコンパクト化が図られる。従って、装着感の向上が図られて、子供や老人であっても容易に使用することができる。また、作動機構M等が第1サポート部材10および第2サポート部材12の外側に露出しないので、これらの可動部分に指先や衣服の裾部等が挟み込まれる不都合の発生も好適に防止し得る。
(8)第2サポート部材12が第1サポート部材10に対して着脱可能なので、同一形状の第2連結支持部材65を設けた形状・サイズが異なる複数の第2サポート部材12を準備すれば、第1サポート部材10に対して形状・サイズが異なる第2サポート部材12を選択的に装着し得る。従って、ユーザーの体格変化に対応し得ると共に、肘関節A3を挟む上腕部A1と前腕部A2以外の身体部位に装着して、当該身体部位の動作補助を行なうことも可能である。
(1)前腕部A2の手首部A4近傍に対する動作検知部材14の着脱を簡易に行ない得る。すなわち、開放させたインナー部材81の第1インナー半体105に前腕部A2を載せたもとで、第2インナー半体106の第2端部106Bを第1インナー半体105の第2端部105Bへ当接させることで、インナー半体連結手段L1の第1連結手段116および第2連結手段115が夫々係合され、両インナー半体105,106をワンタッチの簡単な操作で固定することができる。そして、前腕部A2に装着したインナー部材81を、開放させたアウター部材80の第1アウター半体82に載せたもとで、第2アウター半体83の第2端部83Bを第1アウター半体82の第2端部82Bへ当接させることで、アウター半体連結手段L2の第4連結手段95および第3連結手段96が夫々係合し、両アウター半体82,83をワンタッチの簡単な操作で固定することができる。
(2)アウター部材80の前記各圧力センサ130A,130B,130C,130Dが貼着された内周面80Aと、インナー部材81の各圧力センサ130A,130B,130C,130Dを押す外周面81Aとが、何れも変形困難な素材から形成されているので、前腕部A2の動きに対して押圧される該圧力センサ130A,130B,130C,130Dの検知精度が向上し、検知信号に応じてサーボモータ70を適切に作動制御して右腕Aの動作支援を適切に行なうことができる。
(3)各圧力センサ130A,130B,130C,130Dの圧力検知部に前記突出部135が配設されているので、インナー部材81に押された各圧力センサ130A,130B,130C,130Dが点で力を受けるようになり、検知精度を更に高めることができる。
(4)ユーザーが手首部A4を回転させる捻り動作を行なう際には、アウター部材80に設けた各突出部135にインナー部材81の外周面81Aが点接触して、該インナー部材81が抵抗なくスムーズに回転変位するので、手首部A4を回転させる捻り動作を無理なく容易に行なうことができる。
(5)アウター部材80の第1アウター半体82および第2アウター半体83がアウター半体連結手段L2により適切に連結されるので、図10(b)に示すように、インナー部材81の回転を案内する前ガイド面91および後ガイド面92の境界部分に段差や隙間が形成されない。同様に、インナー部材81の第1インナー半体105および第2インナー半体106がインナー半体連結手段L1により適切に連結されるので、図11(b)に示すように、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92に摺接する前当接面110および後当接面111の境界部分に段差や隙間が形成されない。従って、アウター部材80に保持されたインナー部材81は、周方向における両方向へスムーズに回転するようになり、遠位身体部位A2の回転を伴う捻り操作を簡易に行なうことを可能とする。
(6)上腕部A1に対して前腕部A2を屈伸する動作を行なう際に、第1サポート部材10と第2サポート部材12との連結部(回転支持部材50)に対する手首部A4の位置および距離の変化に応じて、第2サポート部材12のスライド部材43が支持体部40に対して前後方向へスライドするので、前腕部A2に対する前腕装着部41および動作検知部材14の装着位置にずれが生じない。従って、前腕部A2を屈伸する動作が阻害されることがなく、また屈伸動作に際して違和感が生ずることもない。
(7)第2サポート部材12を姿勢変位させるサーボモータ70、第1ギア73および第2ギア74からなる作動機構Mや、回転支持部材50およびロータリーエンコーダ76等が、第1サポート部材10に設けた収容設置部24内に配設されるので、装着型動作支援装置SUの小型化およびコンパクト化が図られる。従って、装着感の向上が図られて、子供や老人であっても容易に使用することができる。また、作動機構M等が第1サポート部材10および第2サポート部材12の外側に露出しないので、これらの可動部分に指先や衣服の裾部等が挟み込まれる不都合の発生も好適に防止し得る。
(8)第2サポート部材12が第1サポート部材10に対して着脱可能なので、同一形状の第2連結支持部材65を設けた形状・サイズが異なる複数の第2サポート部材12を準備すれば、第1サポート部材10に対して形状・サイズが異なる第2サポート部材12を選択的に装着し得る。従って、ユーザーの体格変化に対応し得ると共に、肘関節A3を挟む上腕部A1と前腕部A2以外の身体部位に装着して、当該身体部位の動作補助を行なうことも可能である。
(変更例)
実施例では、右腕Aの肘関節A3を挟む上腕部A1および前腕部A2に装着される装着型動作支援装置SUを例示したが、本願の装着型動作支援装置SUは、前記実施例の形態に限定されず、様々に変更して実施可能である。
(1)固定部材および移動部材として円形リング形状(環状)のアウター部材80およびインナー部材81からなる動作検知部材14を例示したが、これら固定部材および移動部材は円形リング状以外の形状であってもよい。
(2)アウター部材80の第1アウター半体82および第2アウター半体83とを連結するアウター半体連結手段L2は、実施例に示した第3連結手段96や第4連結手段95の形態に限定されない。例えば、第4連結手段95は、第1アウター半体82の第2端部82Bに嵌合突部97を突設し、第2アウター半体83の第2端部83Bに嵌合凹部98を凹設するようにしてもよい。第3連結手段96においても、係合爪部99を第1アウター半体82の第2端部82Bに設けると共に、係合孔部100を第2アウター半体83の第2端部83Bに嵌合凹部98を凹設するようにしてもよい。
(3)インナー部材81の第1インナー半体105および第2インナー半体106とを連結するインナー半体連結手段L1も、実施例に示した第1連結手段116や第2連結手段115の形態に限定されない。すなわち、第1連結手段116は、係止レバー122と係止溝123を逆に設けるようにしてもよいし、第2連結手段115は、係合突部117,124と係合凹部119,125とを逆に設けるようにしてもよい。
(4)インナー部材81の前当接面110および後当接面111間の前後幅寸法W2は、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92間の前後幅寸法W1より小さく(W1>W2)設定して、インナー部材81とアウター部材80の前後寸法に余裕を持たせるようにしてもよい。
(5)第2サポート部材12を左右方向へ旋回させる第2の作動機構を設けて、第2サポート部材12を、上下方向のみならず、左右方向や、右上・左下方向および左上・右下方向にも姿勢変位させ得るようにしてもよい。
(6)サーボモータ70と回転支持部材50の連係は、実施例に示したベベルギアからなる第1ギア73および第2ギア74に限らず、例えばウォームギアおよびホイルギアからなるギア機構や、プーリーおよびタイミングベルトからなるベルト機構等としてもよい。
(7)作動機構Mの作動手段は、サーボモータに限定されず、アクチュエーターモータ等を使用することも可能である。
(8)第2サポート部材12の左右方向への姿勢変位を不要とする場合は、前記第2連結支持部材65を後方へ更に延長させ、該第2連結支持部材65に前記矩形穴部63を設けて、該第2連結支持部材65を前記回転支持部材50に直接連結するようにしてもよい。
(9)実施例では、上肢用として右腕Aに装着される装着型動作支援装置を例示したが、第1サポート部材10、第2サポート部材12および動作検知部材14の形状およびサイズ等を変更することで、左腕用や、下肢の左脚用または右脚用として実施することも可能である。
実施例では、右腕Aの肘関節A3を挟む上腕部A1および前腕部A2に装着される装着型動作支援装置SUを例示したが、本願の装着型動作支援装置SUは、前記実施例の形態に限定されず、様々に変更して実施可能である。
(1)固定部材および移動部材として円形リング形状(環状)のアウター部材80およびインナー部材81からなる動作検知部材14を例示したが、これら固定部材および移動部材は円形リング状以外の形状であってもよい。
(2)アウター部材80の第1アウター半体82および第2アウター半体83とを連結するアウター半体連結手段L2は、実施例に示した第3連結手段96や第4連結手段95の形態に限定されない。例えば、第4連結手段95は、第1アウター半体82の第2端部82Bに嵌合突部97を突設し、第2アウター半体83の第2端部83Bに嵌合凹部98を凹設するようにしてもよい。第3連結手段96においても、係合爪部99を第1アウター半体82の第2端部82Bに設けると共に、係合孔部100を第2アウター半体83の第2端部83Bに嵌合凹部98を凹設するようにしてもよい。
(3)インナー部材81の第1インナー半体105および第2インナー半体106とを連結するインナー半体連結手段L1も、実施例に示した第1連結手段116や第2連結手段115の形態に限定されない。すなわち、第1連結手段116は、係止レバー122と係止溝123を逆に設けるようにしてもよいし、第2連結手段115は、係合突部117,124と係合凹部119,125とを逆に設けるようにしてもよい。
(4)インナー部材81の前当接面110および後当接面111間の前後幅寸法W2は、アウター部材80の前ガイド面91および後ガイド面92間の前後幅寸法W1より小さく(W1>W2)設定して、インナー部材81とアウター部材80の前後寸法に余裕を持たせるようにしてもよい。
(5)第2サポート部材12を左右方向へ旋回させる第2の作動機構を設けて、第2サポート部材12を、上下方向のみならず、左右方向や、右上・左下方向および左上・右下方向にも姿勢変位させ得るようにしてもよい。
(6)サーボモータ70と回転支持部材50の連係は、実施例に示したベベルギアからなる第1ギア73および第2ギア74に限らず、例えばウォームギアおよびホイルギアからなるギア機構や、プーリーおよびタイミングベルトからなるベルト機構等としてもよい。
(7)作動機構Mの作動手段は、サーボモータに限定されず、アクチュエーターモータ等を使用することも可能である。
(8)第2サポート部材12の左右方向への姿勢変位を不要とする場合は、前記第2連結支持部材65を後方へ更に延長させ、該第2連結支持部材65に前記矩形穴部63を設けて、該第2連結支持部材65を前記回転支持部材50に直接連結するようにしてもよい。
(9)実施例では、上肢用として右腕Aに装着される装着型動作支援装置を例示したが、第1サポート部材10、第2サポート部材12および動作検知部材14の形状およびサイズ等を変更することで、左腕用や、下肢の左脚用または右脚用として実施することも可能である。
10 第1サポート部材,12 第2サポート部材,42 ロッド部材(支持部材),
43 スライド部材,70 サーボモータ(作動手段),80 アウター部材(固定部材)
81 インナー部材(移動部材),82 第1アウター半体(第1固定半体)
82A 第1端部(一方の端部),82B 第2端部(他方の端部)
83 第2アウター半体(第2固定半体),83A 第1端部(一方の端部)
83B 第2端部(他方の端部),95 第4連結手段,96 第3連結手段,97 嵌合突部
98 嵌合凹部,99 係止爪部,100 係合孔部,101 突部,102 凹部
105 第1インナー半体(第1移動半体),105A 第1端部(一方の端部)
105B 第2端部(他方の端部),106 第2インナー半体(第2移動半体)
106A 第1端部(一方の端部),106B 第2端部(他方の端部)
115 第2連結手段,116 第1連結手段,117 係合突部,119 係合凹部
122 係止レバー,122A 係止受部,123 係止溝,123A 係止部
124 係合突部,125 係合凹部,A1 上腕部(近位身体部位)
A2 前腕部(遠位身体部位),A3 肘関節(関節)
L1 インナー半体連結手段(移動半体連結手段)
L2 アウター半体連結手段(固定半体連結手段)
43 スライド部材,70 サーボモータ(作動手段),80 アウター部材(固定部材)
81 インナー部材(移動部材),82 第1アウター半体(第1固定半体)
82A 第1端部(一方の端部),82B 第2端部(他方の端部)
83 第2アウター半体(第2固定半体),83A 第1端部(一方の端部)
83B 第2端部(他方の端部),95 第4連結手段,96 第3連結手段,97 嵌合突部
98 嵌合凹部,99 係止爪部,100 係合孔部,101 突部,102 凹部
105 第1インナー半体(第1移動半体),105A 第1端部(一方の端部)
105B 第2端部(他方の端部),106 第2インナー半体(第2移動半体)
106A 第1端部(一方の端部),106B 第2端部(他方の端部)
115 第2連結手段,116 第1連結手段,117 係合突部,119 係合凹部
122 係止レバー,122A 係止受部,123 係止溝,123A 係止部
124 係合突部,125 係合凹部,A1 上腕部(近位身体部位)
A2 前腕部(遠位身体部位),A3 肘関節(関節)
L1 インナー半体連結手段(移動半体連結手段)
L2 アウター半体連結手段(固定半体連結手段)
Claims (5)
- 関節(A3)を挟む近位身体部位(A1)に装着される第1サポート部材(10)と、前記関節(A3)の遠位身体部位(A2)に装着されると共に前記第1サポート部材(10)に連結され、前記関節(A3)の屈曲動作に合わせて姿勢変位可能な第2サポート部材(12)と、前記第1サポート部材(10)に対して前記第2サポート部材(12)を姿勢変位させる作動手段(70)とを備え、前記作動手段(70)が前記第2サポート部材(12)を前記第1サポート部材(10)に対して姿勢変位させることで、前記関節(A3)の屈曲動作を補助する装着型動作支援装置であって、
前記第2サポート部材(12)は、前記第1サポート部材(10)に連結される固定部材(80)と、前記固定部材(80)に対し回転変位可能に配設されて該遠位身体部位(A2)に装着される移動部材(81)とを備え、
前記移動部材(81)は、円弧状に形成された第1移動半体(105)と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部(106A)を前記第1移動半体(105)の湾曲方向における一方の端部(105A)にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部(106B)を前記第1移動半体(105)の他方の端部(105B)から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2移動半体(106)と、前記各移動半体(105,106)の各々の他方の端部(105B,106B)に設けられ、他方の端部(105B,106B)同士の当接時に係合して両移動半体(105,106)を分離可能に連結する移動半体連結手段(L1)とを備え、
前記移動半体連結手段(L1)は、両移動半体(105,106)の開閉方向で重なり合って前記他方の端部(105B,106B)同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第1連結手段(116)と、両移動半体(105,106)の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部(105B,106B)同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第2連結手段(115)とを備える
ことを特徴とする装着型動作支援装置。 - 前記第1連結手段(116)は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体(105,106)に凹設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在する係止受部(123A)を備えた係止溝(123)と、他方の移動半体(106,105)に前記係止溝(123)に係脱するよう姿勢変位可能に配設され、前記開閉方向と交差する方向へ延在して前記係止受部(123A)に係止する係止部(122A)を備えた係止レバー(122)とを備え、
前記第2連結手段(115)は、前記第1または第2の何れか一方の移動半体(105,106)における他方の端部(105B,106B)に、前記開閉方向に突出するよう設けた係合突部(117/124)と、他方の移動半体(106,105)における他方の端部(106B,105B)に、前記係合突部(117)が前記開放方向において係合可能に凹設された係合凹部(119/125)とを備える請求項1記載の装着型動作支援装置。 - 前記固定部材(80)は、円弧状に形成されて前記第1サポート部材(10)に連結される第1固定半体(82)と、円弧状に形成されて湾曲方向における一方の端部(83A)を前記第1固定半体(82)の湾曲方向における一方の端部(82A)にヒンジ接合され、湾曲方向における他方の端部(83B)を前記第1固定半体(82)の他方の端部(82B)から離間させた状態および当接させた状態に開閉可能な第2固定半体(83)と、前記各固定半体(82,83)の各々の他方の端部(82B,83B)に設けられ、他方の端部(82B,83B)同士の当接時に係合して両固定半体(82,83)を分離可能に連結する固定半体連結手段(L2)とを備え、
前記固定半体連結手段(L2)は、両固定半体(82,83)の開閉方向で重なり合って前記他方の端部(82B,83B)同士が開閉方向で離間するのを防止するよう係合する第3連結手段(96)と、両固定半体(82,83)の開閉方向と交差する方向で重なり合って前記他方の端部(82B,83B)同士が開閉方向と交差する方向にずれるのを防止するよう係合する第4連結手段(95)とを備える請求項1または2記載の装着型動作支援装置。 - 前記第3連結手段(96)は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体(82,83)における他方の端部(82B,83B)に前記開閉方向に突出するよう設けられ、前記開閉方向と交差する方向へ突出する突部(101)を有する係止爪部(99)と、他方の固定半体(83,82)における他方の端部(83B,82B)に、前記係止爪部(99)が前記開放方向において係合可能に凹設されると共に、前記開放方向と交差する方向へ凹設されて前記突部(101)が係合可能な凹部(102)を有する係合孔部(100)とを備え、
前記第4連結手段(95)は、前記第1または第2の何れか一方の固定半体(82,83)における他方の端部(82B,83B)に、前記開閉方向に突出するよう設けた嵌合突部(97)と、他方の固定半体(83,82)における他方の端部(83B,82B)に、前記嵌合突部(97)が前記開放方向において係合可能な嵌合凹部(98)とを備える請求項3記載の装着型動作支援装置。 - 前記第2サポート部材(12)は、前記第1サポート部材(10)に姿勢変位可能に連結された支持部材(42)と、前記支持部材(42)に前記第1サポート部材(10)と近接・離間する方向へのスライド変位可能に配設されたスライド部材(43)とを更に備え、
前記固定部材(80)が、前記スライド部材(43)に装着される請求項1〜4の何れか一項に記載の装着型動作支援装置。
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JP2009037187A JP2010188018A (ja) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | 装着型動作支援装置 |
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