JP2015167611A - 指関節駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、指関節駆動装置を手に装着して使用する際、指から指装着部に加わる力を正確に検出することができる指関節駆動装置を提供すること。【解決手段】指関節駆動装置１は、人差し指１０１に装着される第１ベース部２と、人差し指１０１に第１ベース部２を装着した装着時において、第１ベース部２と人差し指１０１との間に設けられた圧力センサー８と、装着時において、圧力センサー８と人差し指１０１との間に設けられ、圧力センサー８と接触する接触部９と、を備えている。また、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定された接触部９のデュロメータ硬さは、５０以上である。【選択図】図６

Description

本発明は、指関節駆動装置に関する。

手に装着され、その装着状態で指の動作を補助する、すなわち、指関節を屈伸させる指関節駆動装置が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の指関節駆動装置は、装着状態で手の甲に配置されるスライドブラケットと、スライドブラケットに対して指先側に設けられた第３連結部材と、第３連結部材に対して回動可能に設けられた第３後側アームおよび第３前側アームとを備えている。そして、スライドブラケットが摺動することにより、第３連結部材が摺動するとともに、第３後側アームおよび第３前側アームが反対方向に回動することで、指の第３関節を屈曲させることができる。

このような指関節駆動装置では、例えば、使用者の指の動きを検出し、その動きを補助するように指関節駆動装置を駆動することで、指の動作を補助するよう構成することもできる。この場合、指と、指関節駆動装置の指に固定されている部分（以下、「指装着部」と言う）との間に圧力センサーを設ける構成が挙げられる。これにより、指から指装着部に加わる力を検出することができる。そして、その検出結果に基づいて指関節駆動装置を駆動させて、指の動作の補助を行うことができる。

しかしながら、指は、比較的柔らかいため、屈伸させると変形する。この変形により、指から指装着部に加わる力は分散してしまう。よって、指から指装着部に加わる力を正確に検出するのは困難である。

特開２００２−３４５８６１号公報

本発明の目的は、指関節駆動装置を手に装着して使用する際、指から指装着部に加わる力を正確に検出することができる指関節駆動装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の指関節駆動装置は、指に装着される指装着部と、
前記指に前記指装着部を装着した装着時において、前記指装着部と前記指との間に設けられた力検出部と、
前記装着時において、前記力検出部と前記指との間に設けられ、前記力検出部と接触する接触部と、を備え、
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定された前記接触部のデュロメータ硬さが、５０以上であることを特徴とする。

これにより、接触部の硬度を指の硬度よりも高くすることができる。よって、指から指装着部に加わる力を力検出部に効果的に伝達することができる。従って、指から指装着部に加わる力を正確に検出することができる。

［適用例２］
本発明の指関節駆動装置では、ＪＩＳ Ｋ ７２０２に準拠して測定された前記接触部のロックウェル硬さが、８０以上であるのが好ましい。

これにより、接触部の硬度を指の硬度よりもさらに高くすることができる。よって、指から指装着部に加わる力を力検出部にさらに効果的に伝達することができる。

［適用例３］
本発明の指関節駆動装置では、前記接触部および前記指装着部のうちの少なくとも一方は、前記力検出部に向って突出した凸部を有しているのが好ましい。

これにより、接触部は力検出部と、確実に接触することができ、指から指装着部に加わる力を効果的に検出することができる。

［適用例４］
本発明の指関節駆動装置では、前記凸部は、前記力検出部に向って湾曲した湾曲面を有しているのが好ましい。

これにより、力検出部と接触部との接触面積をできるだけ低減することができる。よって、指から指装着部に加わる力をさらに効果的に検出することができる。

［適用例５］
本発明の指関節駆動装置では、前記接触部は、一方向に湾曲した板状をなしているのが好ましい。

これにより、装着時に、接触部は、指の形状に沿うこととなる。よって、使用者が圧迫感や違和感を感じることを回避することができる。

［適用例６］
本発明の指関節駆動装置では、前記力検出部および前記接触部は、前記装着時には、前記指の手の甲側に位置しているのが好ましい。
これにより、指から指装着部に加わる力をより正確に検出することができる。

［適用例７］
本発明の指関節駆動装置では、前記指装着部は、前記装着時において、前記指の手の甲側に位置する指装着部本体と、前記指の手の平側と接触し、前記指装着部本体を前記指に固定する固定部とを有しているのが好ましい。

これにより、指装着部を安定的に指に固定することができ、指から指装着部に加わる力を安定的に検出することができる。

［適用例８］
本発明の指関節駆動装置では、前記力検出部および前記接触部は、前記装着時において、前記指を介してそれぞれ一対設けられており、
一方の前記力検出部および一方の前記接触部は、前記指装着部本体側に設けられ、他方の前記力検出部および他方の前記接触部は、前記固定部側に設けられているのが好ましい。

これにより、一対の力検出部は、それぞれ安定的に指から指装着部本体に加わる力を検出することができる。また、各力検出部が検出した力の差分に基づいて指の屈伸の程度を判断するため、より正確に力を検出することができる。

図１は、本発明の指関節駆動装置（第１実施形態）の使用状態を示す斜視図である。 図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、図２に示す状態から指を曲げた状態を示す断面図である。 図４は、図１に示す指関節駆動装置が備える駆動部の平面図である。 図５は、駆動部の動作原理を示す説明図である。 図６は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。 図７は、図２中の一点鎖線で示す領域の拡大詳細図である。 図８は、本発明の指関節駆動装置（第２実施形態）の使用状態を示す横断面図である。 図９は、本発明の指関節駆動装置（第３実施形態）の使用状態を示す横断面図である。 図１０は、本発明の指関節駆動装置（第４実施形態）の使用状態を示す横断面図である。

以下、本発明の指関節駆動装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の指関節駆動装置（第１実施形態）の使用状態を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図２に示す状態から指を曲げた状態を示す断面図である。図４は、図１に示す指関節駆動装置が備える駆動部の平面図である。図５は、駆動部の動作原理を示す説明図である。図６は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図７は、図２中の一点鎖線で示す領域の拡大詳細図である。

なお、以下では、説明の都合上、図１中の左斜め下側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言い、図２、図３中の左側を「指先側」、その反対側を「手首側」と言う。また、図４中の紙面手前側を「表側」、その反対側を「裏側」と言う。また、図６、図７中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。そして、図１〜図３では、理解を容易にするため、感圧ユニットを省略している。

図１に示す指関節駆動装置１は、例えば事故や病気などによって指の曲げ伸ばし（屈伸）に支障が生じた人や、握力が低下した人、高齢のために力が弱くなった老人等の手１００、すなわち、本実施形態では人差し指１０１に装着される。そして、その装着状態で人差し指１０１の指関節を屈伸させる、すなわち、装着時に指を回動させる補助に用いられる装置である。この指関節駆動装置１は、第１ベース部（指装着部本体）２と、第１リンク部３と、第２リンク部４と、第２ベース部５と、感圧ユニット７とを備えている。また、第１ベース部２、第１リンク部３、第２リンク部４および第２ベース部５は、手首側から指先側に向かって順に連結されている。以下、各部の構成について説明する。

図１〜図３に示すように、第１ベース部２は、装着状態で人差し指１０１の基節１０２の手の甲１０５側、すなわち、図中の上側に配置される。

第１ベース部２は、外形形状が偏平なブロック状をなす部材である。また、第１ベース部２の基節１０２側の面２１は、基節１０２の形状に沿って湾曲している。これにより、指関節駆動装置１の使用者（装着者）にとって、第１ベース部２が違和感なく基節１０２上に配される。また、第１ベース部２が基節１０２に対して安定して配されることとなる。

また、第１ベース部２は、装着バンド（固定部）２０Ａを介して、人差し指１０１の基節１０２に装着される。装着バンド２０Ａは、長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部２０１がそれぞれ第１ベース部２の各側面２２に固定されている。この装着バンド２０Ａは、人差し指１０１の基節１０２の手の平１０６側、すなわち、図１〜図３中の紙面裏側に回り込んで、第１ベース部２を基節１０２に密着させることができる。これにより、第１ベース部２が基節１０２から離脱するのを防止することができる。
このような第１ベース部２と装着バンド２０Ａとで、指装着部が構成される。

図１（図２、図３も同様）に示すように、第２ベース部５は、装着状態で第１ベース部２よりも指先側、すなわち、人差し指１０１の中節１０３の手の甲１０５側に配置される。これにより、後述するように人差し指１０１の基節１０２と中節１０３との間の近位指節間関節（第２関節）１０７を指関節駆動装置１で屈伸させることができる（図２、図３参照）。

第２ベース部５は、外形形状が偏平なブロック状をなす部材である。また、第２ベース部５の中節１０３に当接する面５１は、中節１０３の形状に沿って湾曲しているのが好ましい。これにより、指関節駆動装置１の使用者にとって、第２ベース部５が違和感なく中節１０３上に配される。また、第２ベース部５が中節１０３に対して安定して配されることとなる。

また、第２ベース部５は、装着バンド２０Ｂを介して、人差し指１０１の中節１０３に装着される。装着バンド２０Ｂは、装着バンド２０Ａと同様に長さが調整可能な帯体で構成され、その各端部２０１がそれぞれ第２ベース部５の各側面５２に固定されている。この装着バンド２０Ｂは、人差し指１０１の中節１０３の手の平１０６側に回り込んで、第２ベース部５を中節１０３に密着させることができる。これにより、第２ベース部５が中節１０３から離脱するのを防止することができる。

図１に示すように、第１リンク部３は、第１ベース部２の指先側に設けられている。第１リンク部３は、その全長が第１ベース部２や第１ベース部２の全長よりも長い部材である。この第１ベース部２は、天板３１と、天板３１の両縁部からそれぞれ突出した側壁３２とを有している。そして、２つの側壁３２の間で第１ベース部２を挟み込んでいる。

また、各側壁３２と第１ベース部２の側面２２との間は、回動支持部１１を介して連結されている。回動支持部１１は、側壁３２および第１ベース部２のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、近位指節間関節１０７が屈伸により回動するときの回動軸Ｏ_１０７を想定したとき、回動支持部１１の回動軸Ｏ_１１は、回動軸Ｏ_１０７に平行となっている。このような構成の回動支持部１１により、第１リンク部３は、第１ベース部２に対して回動軸Ｏ_１１回りに回動することができる。

第２リンク部４は、第１リンク部３の指先側に設けられている。第２リンク部４は、第２ベース部５に対して摺動する摺動部４１と、摺動部４１上から突出した突出部４２とを有している。

図２、図３に示すように、摺動部４１は、筒状をなす、すなわち、中空部４１１を有する部分であり、当該中空部４１１を第２ベース部５のレール部５３が挿通している。なお、レール部５３の全長は、摺動部４１の全長よりも十分に長く、例えば摺動部４１の全長の１．５〜３倍であるのが好ましく、１．７〜２．３倍であるのがより好ましい。

摺動部４１がレール部５３に案内されつつ摺動することにより、第２ベース部５は、第１ベース部２に対して相対的に接近および離間することができる。図２は、第２ベース部５が第１ベース部２に対して接近した状態を示し、図３は、第２ベース部５が第１ベース部２に対して離間した状態を示している。

突出部４２は、第１リンク部３の２つの側壁３２の間で挟み込まれている。そして、突出部４２と各側壁３２との間は、回動支持部１２を介して連結されている。回動支持部１２は、突出部４２および側壁３２のうちの一方に設けられた軸と、他方に設けられ、軸が挿入された軸受けとで構成されている。また、回動支持部１２の回動軸Ｏ_１２は、回動軸Ｏ_１０７に平行となっている。このような構成の回動支持部１２により、第２リンク部４は、第１リンク部３と同様に、回動軸Ｏ_１０７に平行な回動軸Ｏ_１２回りに回動することができる。回動軸Ｏ_１１および回動軸Ｏ_１２がそれぞれ回動軸Ｏ_１０７と平行であるとことにより、指関節駆動装置１で近位指節間関節１０７を容易に、すなわち、近位指節間関節１０７に無理な力が掛かるのを防止しつつ、屈伸させることができる。

第１ベース部２、第１リンク部３、第２リンク部４、第２ベース部５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン等のような各種樹脂材料や、アルミニウム等のような各種金属材料を用いることができる。また、装着バンド２０Ａ、２０Ｂの構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコーンゴム等のような各種ゴム材料を用いることができる。

また、図１に示すように、指関節駆動装置１は、駆動部（第１駆動部）６Ａと、制御部１０とをさらに備えている。

駆動部６Ａは、第１リンク部３が回動支持部１１を介して回動する回動駆動を担う機構部である。

図４に示すように、駆動部６Ａは、回動支持部１１の前記軸に同心的に連結された第１ローター６１と、第１ローター６１を回転させる第２ローター６２と、第２ローター６２を回転させる第３ローター６３と、第３ローター６３を回転させる圧電モーター６４と有している。

第１ローター６１は、円板状をなし、その外縁部に歯６１１を有する歯車である。
第２ローター６２は、小歯車６２１と大歯車６２２とを有している。小歯車６２１は、第１ローター６１の歯６１１と噛み合う歯６２１ａを有している。大歯車６２２は、その基礎円直径が小歯車６２１の基礎円直径よりも大きい歯車である。この大歯車６２２は、小歯車６２１と同心的に配置され、小歯車６２１の裏側に連結されて（固定されて）いる。

第３ローター６３は、小歯車６３１と大円板部６３２とを有している。小歯車６３１は、大歯車６２２の歯６２２ａと噛み合う歯６３１ａを有している。大円板部６３２は、円板状をなし、その直径が小歯車６３１の基礎円直径よりも大きいものである。この大円板部６３２は、小歯車６３１と同心的に配置され、小歯車６３１の表側に連結されている。

図４に示すように、圧電モーター６４は、圧電効果を発揮する圧電材料を含み、板状に形成された２枚の圧電素子（ピエゾ素子）６５と、これらの間に挟んで貼り合わされ、金属平板で構成されたシム板６６とを有する積層体である。以下では、圧電モーター６４の長手方向を「ｘ方向」、ｘ方向と直交する圧電モーター６４の幅方向を「ｙ方向」、ｘ方向およびｙ方向と直交する圧電モーター６４の厚さ方向を「ｚ方向」と言う。

各圧電素子６５には、それぞれ、圧電素子６５に電圧を印加するための４つの電極６５１が設けられている。これらの電極６５１は、圧電素子６５上に２行２列の行列状に配置されており、電力供給源としてのボタン電池等のバッテリー（図示せず）に電気的に接続されている。

また、金属製のシム板６６は、各圧電素子６５を補強するだけでなく、各圧電素子６５に電圧を印加するための共通電極としての役割を有しており、グランドに接地されている。

圧電モーター６４のｘ方向の端部には、凸部６７が設けられている。凸部６７は、シム板６６と一体的に形成されている。

圧電モーター６４のｙ方向に向いた両側面には、圧電モーター６４を凸部６７が設けられた側に向けて付勢した状態で支持するための４つの支持部６８が設けられている。これらの支持部６８は、シム板６６と一体的に形成され、長方形状をなすシム板６６の４隅に配置されている。なお、ｘ方向に隣り合う支持部６８同士は、連結板６９を介して連結されているのが好ましい。
このような構成の圧電モーター６４の動作原理について、図５を参照しつつ説明する。

圧電モーター６４は、各圧電モーター６４の電極６５１に一定周期で電圧を印加したときに、圧電モーター６４の凸部６７が楕円運動することによって動作する。圧電モーター６４の凸部６７が楕円運動するのは次の理由による。なお、各圧電素子６５に設けられた電極６５１は、配置箇所が異なること以外は、同じものあるため、表側の圧電素子６５の電極６５１について代表的に説明する。

まず、周知のように圧電材料を含む圧電素子６５は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従って、図５（ａ）に示すように、４つの電極６５１の全てに正電圧を印加した後、印加電圧を解除することを特定の周波数で繰り返すと、圧電モーター６４（圧電素子６５）は、ｘ方向に伸縮する一種の共振現象を発生させることができる。なお、圧電モーター６４がｘ方向に伸縮を繰り返す動作を「伸縮振動」と言い、圧電モーター６４が伸縮する方向（図中の±ｘ方向）を「伸縮方向」と言う。

また、図５（ｂ）あるいは図５（ｃ）に示すように、互いに対角線の位置にある２つの電極６５１を組（電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組、あるいは電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組）として、特定の周波数の電圧を印加すると、圧電モーター６４（圧電素子６５）は、ｘ方向の先端部（凸部６７が設けられた部分）が、図面上で上下方向（ｙ方向に首を振るような一種の共振現象を発生させることができる。例えば、図５（ｂ）に示したように、電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター６４は、ｘ方向の先端部が下方向に移動する動作を繰り返す。また、図５（ｃ）に示したように、電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター６４は、ｘ方向の先端部が上方向に移動する動作を繰り返す。このような圧電モーター６４の動作を「屈曲振動」と言う。以下では、圧電モーター６４が屈曲振動する方向（図中の±ｙ方向）を「屈曲方向」と言う。

そして、圧電素子６５の物性や、圧電素子６５の寸法（全長、幅、厚さ）を適切に選んでやれば、「屈曲振動」で共振させることによって同時に「伸縮振動」の共振も誘起することができる。その結果、図５（ｂ）に示す態様で電極６５１ａおよび電極６５１ｄの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター６４の先端部（凸部６７が設けられた部分）が図面上で時計回りに楕円を描くような動作（楕円運動）を行う。また、図５（ｃ）に示す態様で電極６５１ｂおよび電極６５１ｃの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター６４の先端部が図面上で反時計回りの楕円運動を行う。裏側の圧電素子６５についても、表側の圧電素子６５と全く同様なことが成り立つ。

圧電モーター６４は、このような楕円運動を利用して被駆動体である第１リンク部３を駆動する。

すなわち、圧電モーター６４の凸部６７を第３ローター６３の大円板部６３２の外縁部６３２ａに押しつけた状態で楕円運動を発生させる。これにより、凸部６７は、圧電モーター６４が伸張する際には被駆動体に押し付けられた状態で左から右に向かって（あるいは右から左に向かって）移動し、圧電モーター６４が収縮する際には被駆動体から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、第３ローター６３は、凸部６７から受ける摩擦力によって一方向に回転する。そして、この回転力は、第３ローター６３の小歯車６３１、第２ローターの大歯車６２２、小歯車６２１、第１ローター６１を順に介して伝達される。これにより、回動支持部１１を介して、第１リンク部３を回転駆動させることができる。

このように指関節駆動装置１では、圧電素子６５を用いるという簡単な構成で第１リンク部３の回動駆動を確実に行なうことができる。また、圧電素子６５を用いる構成は、指関節駆動装置１の小型化や薄型化にも寄与する。

また、圧電モーター６４は、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が握る側に屈曲すればするほど高分解能とさせることができるので好ましい。

なお、駆動部６Ａは、本実施形態では第１リンク部３の回動駆動を担うものであるが、これに限定されず、第２リンク部４の回動駆動を担うものであってもよい。この場合も、前記と同様に、第２リンク部４の回動駆動を確実に行なうことができたり、指関節駆動装置１の小型化や薄型化にも寄与する。

制御部１０は、予め記憶されているプログラムに基づいて駆動部６Ａの作動を制御するものである。この制御部１０は、駆動部６Ａに電力を供給するボタン電池等のバッテリー（図示せず）とともに、例えば第２リンク部４に内蔵されている。なお、制御部１０の構成としては、特に限定されず、例えば、マイクロプロセッサーとメモリーとを有する構成とすることができる。

図６および図７に示すように、人差し指１０１の基節１０２と第１ベース部２との間には、感圧ユニット７が設けられている。感圧ユニット７は、圧力センサー（力検出部）８と、装着状態で基節１０２と接触する接触部９とを有している。

圧力センサー８は、板状をなし、上面８１が第１ベース部２の面２１に固定されている。また、圧力センサー８は、基節１０２から第１ベース部２に加わる力（以下、「押圧力Ｆ」という）を検出するものである。この圧力センサーとしては、特に限定されず、例えば、加圧導電ゴムや、水晶式圧力センサー等を用いることができる。このような圧力センサー８は、制御部１０と電気的に接続されている。

図７に示すように、接触部９は、板状部９１と、連結部９２と、規制部９３とで構成されている。

板状部９１は、圧力センサー８を介して、第１ベース部２と対向して設けられている。また、板状部９１は、装着状態では、圧力センサー８と基節１０２との間に位置する。板状部９１は、その平面視で、圧力センサー８を十分に包含する程度の大きさとなっている。

板状部９１の略中央部には、上側に向って突出した凸部９１１が形成されている。凸部９１１は、装着状態で圧力センサー８と当接する部分である。凸部９１１は、角柱状をなし、その頂部９１２は、平面になっている。この凸部９１１により、装着状態で、確実に圧力センサーを第１ベース部２に押しつけることができる。

板状部９１の基端部は、連結部９２によって片持ち支持されている。また、板状部９１の自由端側（指先側）には、規制部９３と係合する第１係合爪９２１が設けられている。

連結部９２は、板状部９１を第１ベース部２に連結するものである。連結部９２は、第１ベース部２の面２１から下側に向って突出している。また、連結部９２の下端部は、回動支持部９２２となっており、この回動支持部９２２を介して板状部９１が連結されている。これにより、板状部９１は、連結部９２に対して回動することができる。

規制部９３は、板状部９１の自由端側に設けられている。規制部９３は、第１ベース部２の面２１から下側に向って突出している。また、規制部９３の下端部には、板状部９１側に向って突出した第２係合爪９３１が設けられている。この第２係合爪は、板状部９１の平面視で第１係合爪９２１と重なっている部分を有し、かつ、第１係合爪の下側に設けられている。

指関節駆動装置１を人差し指１０１に装着していない未使用状態では、板状部９１は、自重によって、図７中反時計回りに回動しようとするが、第１係合爪９２１および第２係合爪９３１の係合により、板状部９１の回動限界を規制することができる。よって、未使用状態から装着状態とする際、板状部９１がその装着を阻害するのを防止することができる。

また、未使用状態では、接触部９は、圧力センサー８と離間している。これにより、圧力センサー８の不要な作動を防止することができる。

なお、回動支持部９２２には、板状部９１が図７中反時計回りに回動する方向に付勢する付勢部が設けられていてもよい。これにより、未使用状態で、圧力センサー８と接触部９とが離間した状態を確実に維持することができる。

また、装着状態とすると、板状部９１が指によって押圧されて図７中時計回りに回動する。これにより、凸部９１１が圧力センサー８と接触して、押圧力Ｆを検出することができる。なお、人差し指１０１が静止している静止状態での押圧力Ｆを押圧力Ｆ_１とする。

静止状態から人差し指１０１を屈曲すると、押圧力Ｆ_１よりも小さい押圧力Ｆ_２となる。一方、屈曲した状態から人差し指１０１を伸長すると、押圧力Ｆは、押圧力Ｆ_２から上昇し、伸長しきったところで押圧力Ｆ_１に戻る。

このような指の屈伸に伴う、押圧力Ｆの変化により、指の動作を認識することができる。

ここで、指は、比較的柔らかいものであるため、押圧力Ｆを正確に検出するのは困難である。そこで、本発明では、板状部９１のＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定されたデュロメータ硬さを、５０以上とした。これにより、板状部９１の硬度を人差し指１０１の硬度（本実施形態では、一般的な人差し指の平均硬度）よりも確実に高くすることができる。この板状部９１を人差し指１０１と圧力センサー８との間に介在させることで、押圧力Ｆを効果的に圧力センサー８に伝達することができる。従って、押圧力Ｆを正確に検出することができる。

なお、板状部９１のＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定されたデュロメータ硬さは、８０以上であるのが好ましく、９０以上１００未満であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に奏することができる。

また、板状部９１（接触部９）を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料等を用いることができるが、樹脂材料であるのが好ましい。

板状部９１（接触部９）が樹脂材料で構成されていた場合、ＪＩＳ Ｋ ７２０２に準拠して測定された接触部９のロックウェル硬さが、６５以上であるのが好ましく、８０以上であるのがより好ましく、１０５以上１３０未満であるのが特に好ましい。これにより、上記効果をより確実に奏することができる。

なお、前記樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

このように、感圧ユニット７によれば、装着状態で人差し指１０１を屈伸した際、押圧力Ｆを確実に、かつ、正確に検出することができる。これにより、使用者が人差し指１０１を屈曲しようとしているのか、伸長しようとしているのかを正確に把握することができる。

次に、指関節駆動装置１の動作について説明する。
図２に示す状態では、指関節駆動装置１は、第１ベース部２が人差し指１０１の基節１０２に装着され、第２ベース部５が中節１０３に装着されている。そして、この状態から駆動部６Ａが前述したように作動すると、図３に示すように、第２リンク部４を図中の反時計回りに回動させることができる。これにより、人差し指１０１の中節１０３は、第２ベース部５ごと図３中の右斜め下方に向かって押圧される。その結果、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が屈曲する。

また、図３に示す状態から第２リンク部４を前記と反対に回動させると、図２に示すように、人差し指１０１の中節１０３は、第２ベース部５ごと図中の左斜め上方に向かって引張られる。その結果、人差し指１０１の近位指節間関節１０７が伸長する。

また、近位指節間関節１０７が屈曲（または伸長）すると、第２ベース部５が第１ベース部２に対して離間（または接近）することとなるが、前述したように第２リンク部４と第２ベース部５とが相対的に移動可能であるため、第２ベース部５の第１ベース部２に対する離間（または接近）が迅速かつ円滑に行なわれる。これにより、近位指節間関節１０７を容易に折り曲げることができ、人差し指１０１への負担が軽減される。

また、指関節駆動装置１の使用者は、当該指関節駆動装置１の補助を受けない人差し指１０１の遠位指節間関節１０９や親指、中指、薬指、小指を、人差し指１０１の近位指節間関節１０７と独立して屈伸させることができる。

また、指関節駆動装置１は、例えば手の甲１０５上を摺動する部材が摺動することにより指関節を屈伸させるよう構成された場合（例えば特開２００２−３４５８６１号公報参照）と比較して、装置全体の厚さを抑えることができる。これにより、指関節駆動装置１を手に装着して使用する際、その使用者の手の動作に制限が掛かるのを低減することができる。

また、人差し指１０１の中節１０３側で第２リンク部４と第２ベース部５とが相対的に移動可能であるため、人差し指１０１の長さによらず指関節駆動装置１を装着することができ、汎用性が高い。

なお、装着状態の指関節駆動装置１は、本実施形態では第１ベース部２が人差し指１０１の基節１０２に配置され、第２ベース部５が中節１０３に配置されているが、このような配置に限定されない。例えば、装着状態で、第１ベース部２が手の甲１０５に配置され、第２ベース部５が人差し指１０１の基節１０２に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置１で中手指節関節（第３関節）１０８を屈伸させることができる。その他、装着状態で、第１ベース部２が人差し指１０１の中節１０３に配置され、第２ベース部５が末節１０４に配置されていてもよい。この場合、指関節駆動装置１で遠位指節間関節（第１関節）１０９を屈伸させることができる。また、装着状態で、第１ベース部２が人差し指１０１の中節１０３に配置され、第２ベース部５が第１ベース部２よりも指先と反対側に、すなわち、手首側の基節１０２に配置されていてもよい。この場合、本実施形態の装着状態と同様に、指関節駆動装置１で近位指節間関節１０７を屈伸させることができる。

このように屈伸動作させたい指関節を優先的に補助することができ、よって、使用状態に応じて、様々な補助動作を柔軟に実行することが可能となる。

なお、指関節駆動装置１は、例えば、例えば事故や病気などによって指の曲げ伸ばしに支障が生じた人や、握力が低下した人、高齢のために力が弱くなった老人等のリハビリテーションに用いることができる。例えば、検出した押圧力Ｆが低下したら、使用者は、指を屈曲しようとしていると判断できる。この場合、人差し指１０１を屈曲しようとしている方向に指関節駆動装置１を駆動することで、使用者は、人差し指１０１を容易に屈曲することができる。一方、押圧力Ｆが増大したら、使用者は、人差し指１０１を伸長しようとしていると判断できる。この場合、人差し指１０１を伸長しようとしている方向に指関節駆動装置１を駆動することで、使用者は、人差し指１０１を容易に伸長することができる。

また、上記リハビリテーションにおいて、装着状態で、指関節駆動装置を駆動し、人差し指１０１を強制的に屈伸させてもよい。このとき、感圧ユニット７が検出する押圧力Ｆが、予め設定した閾値を超えた場合、使用者への負担が過度になっていると判断できるため、押圧力Ｆが閾値を超えたら、指関節駆動装置１の駆動を停止する。これにより、リハビリテーション中に使用者に過度の負担がかかるのを防止することができる。

このような指関節駆動装置の動作は、プログラムとして制御部１０の記憶部に予め記憶しておくのが好ましい。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の指関節駆動装置（第２実施形態）の使用状態を示す断面図である。

以下、この図を参照して本発明の指関節駆動装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、感圧ユニットの構成が異なっていること以外は前記第１実施形態と同様である。

図８に示すように指関節駆動装置１Ａでは、板状部９１が一方向、すなわち、装着状態において第１ベース部２側に向って湾曲している。これにより、装着状態において、板状部９１は、人差し指１０１の形状に沿うこととなる。よって、使用者が圧迫感や違和感を感じることを回避することができる。

なお、板状部９１の曲率Ｒの平均は、１．０〜６．０程度であるのが好ましく、２．５〜４．５であるのがより好ましい。これにより、使用者の人差し指１０１の個体差に関わらず、上記効果を発揮することができる。従って、指関節駆動装置１Ａは、汎用性に優れる。

＜第３実施形態＞
図９は、本発明の指関節駆動装置（第３実施形態）の使用状態を示す断面図である。

以下、この図を参照して本発明の指関節駆動装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、凸部の構成が異なっていること以外は前記第１実施形態と同様である。

図９に示すように、指関節駆動装置１Ｂでは、凸部９１１は、図９中上側、すなわち、第１ベース部２に向って湾曲した湾曲面９１３を有している。これにより、圧力センサー８と、凸部９１１との接触面積をできるだけ小さくすることができる。よって、接触面積が小さい分、押圧力Ｆが比較的小さい場合でも、効果的に検出することができる。
このような構成によれば、圧力センサー８の検出精度の向上を図ることができる。

＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の指関節駆動装置（第４実施形態）の使用状態を示す断面図である。

以下、この図を参照して本発明の指関節駆動装置の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、感圧ユニットの設置個数が異なっていること以外は前記第３実施形態と同様である。

図１０に示すように、指関節駆動装置１Ｃでは、感圧ユニット７の他に、もう１つの感圧ユニット７’が設けられている。

感圧ユニット７’は、装着状態において基節１０２を介して感圧ユニット７とは反対側、すなわち、装着バンド２０Ａ側に設けられている。感圧ユニット７’は、凸部９１１が手の平側に突出するように配置されている。

また、装着バンド２０Ａの長手方向の途中には、硬質な板片７１が設けられている。装着状態では、この硬質な板片７１と凸部９１１との間で圧力センサー８が挟持されている。なお、板片７１の硬度は、第１ベース部２の硬度と同等であるのが好ましい。

指関節駆動装置１Ｃでは、人差し指１０１を屈曲した際、感圧ユニット７の圧力センサー８が検出する押圧力Ｆは低下し、感圧ユニット７’の圧力センサー８が検出する押圧力Ｆは上昇する。一方、人差し指１０１を屈曲した状態から、人差し指１０１を伸ばした際、感圧ユニット７の圧力センサー８が検出する押圧力Ｆは上昇し、感圧ユニット７’の圧力センサー８が検出する押圧力Ｆは低下する。

指関節駆動装置１Ｃでは、人差し指１０１を屈曲する場合および伸ばす場合において、各圧力センサー８が検出した押圧力Ｆの差分に基づいて、人差し指１０１の動きを判断する。これにより、各圧力センサー８のうちの一方を省略した場合に比べて、略倍の大きさの押圧力Ｆに基づいて人差し指１０１の動きを判断することができる。よって、押圧力Ｆが比較的小さい場合であっても、より正確に押圧力Ｆを検出することができる。

以上、本発明の指関節駆動装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、指関節駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

なお、本発明の指関節駆動装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前記各実施形態では凸部は、板状部（接触部）に設けられているが、本発明ではこれに限定されず、例えば指装着部に設けられていてもよく、接触部および指装着部の双方に設けられていてもよい。また、双方の凸部を省略して、別体でスペーサーとして機能する部材を設置してもよい。

また、前記実施形態では、感圧ユニットは第１ベース部に設けられているが、本発明ではこれに限定されず、第２ベース部（第４部材）に設けられていてもよく、第１ベース部および第２ベース部の双方に設けられていてもよい。

また、指関節駆動装置の手に対する装着箇所は、前記各実施形態では人差し指であるが、これに限定されず、例えば、親指、中指、薬指、小指であってもよい。

また、第１駆動部は、前記各実施形態では第２部材（第１リンク部）の回動や第３部材（第２リンク部）の回動を担うことができるものあるが、その他、第４部材（第２ベース部）の第１部材（第１ベース部）に対する接近および離間駆動を担うこともできる。

また、第２駆動部は、前記第２実施形態では第５部材（第３リンク部）の回動、第６部材（第４リンク部）の回動を担うことができるものあるが、その他、第７部材（第３ベース部）の第４部材（第２ベース）に対する接近および離間駆動を担うこともできる。

１……指関節駆動装置
１Ａ……指関節駆動装置
１Ｂ……指関節駆動装置
１Ｃ……指関節駆動装置
２……第１ベース部（第１部材）
２１……面
２２……側面
３……第１リンク部（第２部材）
３１……天板
３２……側壁
４……第２リンク部（第３部材）
４１……摺動部
４１１……中空部
４２……突出部
５……第２ベース部（第４部材）
５１……面
５２……側面
５３……レール部
６Ａ……駆動部（第１駆動部）
６１……第１ローター
６１１……歯
６２……第２ローター
６２１……小歯車
６２１ａ……歯
６２２……大歯車
６２２ａ……歯
６３……第３ローター
６３１……小歯車
６３１ａ……歯
６３２……大円板部
６３２ａ……外縁部
６４……圧電モーター
６５……圧電素子
６５１、６５１ａ、６５１ｂ、６５１ｃ、６５１ｄ……電極
６６……シム板
６７……凸部
６８……支持部
６９……連結板
７……感圧ユニット
７’……感圧ユニット
７１……板片
８……圧力センサー
９……接触部
８１……上面
９１……板状部
９１１……凸部
９１２……頂部
９１３……湾曲面
９２……連結部
９２１……第１係合爪
９２２……回動支持部
９３……規制部
９３１……第２係合爪
１０……制御部
１１、１２、１３、１４……回動支持部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ……装着バンド
２０１……端部
１００……手
１０１……人差し指
１０２……基節
１０３……中節
１０４……末節
１０５……手の甲
１０６……手の平
１０７……近位指節間関節（第２関節）
１０８……中手指節関節（第３関節）
１０９……遠位指節間関節（第１関節）
Ｏ_１１、Ｏ_１２、Ｏ_１０７……回動軸
Ｆ……押圧力
Ｒ……曲率

Claims (8)

1. 指に装着される指装着部と、
   前記指に前記指装着部を装着した装着時において、前記指装着部と前記指との間に設けられた力検出部と、
   前記装着時において、前記力検出部と前記指との間に設けられ、前記力検出部と接触する接触部と、を備え、
   ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定された前記接触部のデュロメータ硬さが、５０以上であることを特徴とする指関節駆動装置。
2. ＪＩＳ Ｋ ７２０２に準拠して測定された前記接触部のロックウェル硬さが、８０以上である請求項１に記載の指関節駆動装置。
3. 前記接触部および前記指装着部のうちの少なくとも一方は、前記力検出部に向って突出した凸部を有している請求項１または２に記載の指関節駆動装置。
4. 前記凸部は、前記力検出部に向って湾曲した湾曲面を有している請求項３に記載の指関節駆動装置。
5. 前記接触部は、一方向に湾曲した板状をなしている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
6. 前記力検出部および前記接触部は、前記装着時には、前記指の手の甲側に位置している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
7. 前記指装着部は、前記装着時において、前記指の手の甲側に位置する指装着部本体と、前記指の手の平側に位置し、前記指装着部本体を前記指に固定する固定部とを有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の指関節駆動装置。
8. 前記力検出部および前記接触部は、前記装着時において、前記指を介してそれぞれ一対設けられており、
   一方の前記力検出部および一方の前記接触部は、前記指装着部本体側に設けられ、他方の前記力検出部および他方の前記接触部は、前記固定部側に設けられている請求項７に記載の指関節駆動装置。

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