JP6475895B2 - 膝肘関節アシスト装置 - Google Patents
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Description
特許文献1では、膝の両サイド部に、下肢に沿って各々膝関節支持部材を設け、この膝関節支持部材を膝の上部の大腿部前面と、膝関節の後方部と、膝の下部の下腿部前面との3箇所で下肢に支持固定される装着手段が設けられている関節支持装具において、各膝関節支持部材は、大腿部側に伸びる上部アームと、下腿部側に伸びる下部アームとから構成され、これらの上部及び下部アームは膝関節の位置で支軸によって回転自在に連結され、かつ、膝の伸展状態で止まり、反対側に屈曲しないように、ストッパーが設けられ、内側の上部及び下部アームの支持板と、外側の上部及び下部アームの支持板とを膝関節部分を囲むように連結支持する連結部材を設けたことを特徴とする関節支持装具を提案している。
なお、特許文献1では、装具の主要構造部材をアルミ合金で構成することを提案している。
また、特許文献1に示すようなアルミ製装具においては、アルミの塑性を利用して患者の症状に合せてアーム形状と連結部材を調整することができる。しかし、使用中の繰返し荷重によりアルミアームの形状を変化させ、初期の矯正力を維持できなくなる。従って患者の体形や症状に合せてアームの形状を調整でき、使用中の繰返し荷重に対して塑性変形をしない装具の実用化が期待されている。
また、本発明は、一方アーム及び他方アームを樹脂による一体成型により形成することで軽量でフィット性を高めることができるとともに、強度を高めることができ、更に伸展規制及び屈曲規制を十分な強度で行うことができる膝肘関節アシスト装置を提供することを目的とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記一方連結部材の前記一端と前記他方連結部材の前記一端との距離、及び前記一方連結部材の前記他端と前記他方連結部材の前記他端との距離が、前記一方アームと前記他方アームとによる伸展状態及び屈曲状態に応じて変化することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記内回動部材及び前記外回動部材を回転軸とし、前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方内アームの前記他端部を、前記内回動部材より前記一方内アームの一端側とし、前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方内アームの前記一端部を、前記内回動部材より前記他方内アームの他端側とし、前記一方連結部材の前記他端を接続する前記一方外アームの前記他端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの一端側とし、前記他方連結部材の前記他端を接続する前記他方外アームの前記一端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの他端側としたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記内回動部材及び前記外回動部材をリンク機構とし、前記リンク機構を、前記一方アームの前記他端と前記他方アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、前記一方アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、前記他方アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントとで構成し、前記一方連結部材の前記一端及び前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、前記他方連結部材の前記一端及び前記他端を、前記他方ジョイントで接続したことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記内回動部材を回転軸とし、前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方内アームの前記他端部を、前記内回動部材より前記一方内アームの一端側とし、前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方内アームの前記一端部を、前記内回動部材より前記他方内アームの他端側とし、前記外回動部材をリンク機構とし、前記リンク機構を、前記一方外アームの前記他端と前記他方外アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、前記一方外アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、前記他方外アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントとで構成し、前記一方連結部材の前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、前記他方連結部材の前記他端を、前記他方ジョイントで接続したことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記外回動部材を回転軸とし、前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方外アームの前記他端部を、前記外回動部材より前記一方外アームの一端側とし、前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方外アームの前記一端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの他端側とし、前記内回動部材をリンク機構とし、前記リンク機構を、前記一方内アームの前記他端と前記他方内アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、前記一方内アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、前記他方内アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントとで構成し、前記一方連結部材の前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、前記他方連結部材の前記他端を、前記他方ジョイントで接続したことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項3に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記一方アーム及び前記他方アームは、前記回転軸を中心とした180度以上の円弧を有する摺動部と、前記摺動部から延出するアーム部と、前記摺動部の前記円弧の一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部と、前記摺動部の前記円弧の他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部とを、樹脂による一体成型により形成し、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか一方の前記摺動部は、一対の摺動面によって形成され、前記一対の摺動面の間に、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか他方の前記摺動部が配置され、一方の前記摺動部と他方の前記摺動部とを前記回転軸で回動自在に接続したことを特徴とする。
請求項8記載の本発明の膝肘関節アシスト装置は、膝肘関節の内側の一方に配置される一方内アームと、前記膝肘関節の前記内側の他方に配置される他方内アームと、前記膝肘関節の外側の一方に配置される一方外アームと、前記膝肘関節の前記外側の他方に配置される他方外アームと、前記一方内アームの他端と前記他方内アームの一端とを回動自在に接続する内回転軸と、前記一方外アームの他端と前記他方外アームの一端とを回動自在に接続する外回転軸と、前記一方内アーム及び/又は前記他方内アームと前記一方外アーム及び/又は前記他方外アームとを前記膝肘関節で連結する連結部材とを備え、前記一方内アームと前記一方外アームとで一方アームが構成され、前記他方内アームと前記他方外アームとで他方アームが構成さ、前記内回転軸と前記外回転軸とで回転軸が構成されれた膝肘関節アシスト装置であって、前記一方アーム及び前記他方アームは、前記回転軸を中心とした180度以上の円弧を有する摺動部と、前記摺動部から延出するアーム部と、前記摺動部の前記円弧の一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部と、前記摺動部の前記円弧の他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部とを、樹脂による一体成型により形成し、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか一方の前記摺動部は、一対の摺動面によって形成され、前記一対の摺動面の間に、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか他方の前記摺動部が配置され、一方の前記摺動部と他方の前記摺動部とを前記回転軸で回動自在に接続したことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項7又は請求項8に記載の膝肘関節アシスト装置において、前記一方アームに形成する前記伸展規制部と前記他方アームに形成する前記伸展規制部とは、前記回転軸を中心とした半径方向を伸展側当接面とし、前記一方アームに形成する前記屈曲規制部と前記他方アームに形成する前記屈曲規制部とは、前記回転軸を中心とした半径方向を屈曲側当接面としたことを特徴とする。
また、本発明の膝肘関節アシスト装置によれば、一方アーム及び他方アームを樹脂による一体成型により形成することで、軽量でフィット性を高めることができるとともに、180度以上の円弧を有する摺動部同士で摺動させることで強度を高めることができ、更に伸展規制及び屈曲規制を十分な強度で行うことができる。
図1は本実施例による膝肘関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝肘関節アシスト装置は、膝関節の内側の一方に配置される一方内アーム(一方アーム)10bと、膝関節の内側の他方に配置される他方内アーム(他方アーム)20bと、膝関節の外側の一方に配置される一方外アーム(一方アーム)10aと、膝関節の外側の他方に配置される他方外アーム(他方アーム)20aと、後膝部側に配置される一方連結部材31及び他方連結部材32とを備えている。
一方連結部材31は、一端を一方内アーム10bの他端部31bに回動自在に接続し、他端を一方外アーム10aの他端部31aに回動自在に接続している。他方連結部材32は、一端を他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、他端を他方外アーム20aの一端部32aに回動自在に接続している。
一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とは内回転軸(内回動部材)3bで回動自在に接続している。また、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とは外回転軸(外回動部材)3aで回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、一方連結部材31の中央部と他方連結部材32の中央部とを連結拘束部材33で拘束している。連結拘束部材33は、一方連結部材31の中央部と他方連結部材32の中央部とが所定の範囲を超えて離間しないように、布材、樹脂材、又は金属材を巻き付けることで、一方連結部材31と他方連結部材32とを拘束する。連結拘束部材33として蝶番機構を用いることができる。なお、一方連結部材31の中央部と他方連結部材32の中央部とを噛み合わせることで、一方連結部材31と他方連結部材32とが連動して所定範囲で回動することが好ましい。また、連結拘束部材33をタイミングベルトやギヤ機構とすることで、一方連結部材31と他方連結部材32との連動をスムーズに行わせることができる。
他方連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は他方内アーム20bの一端部32bで回動自在に接続し、C字形状の他端は他方外アーム20aの一端部32aで回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
本実施例によれば、一方連結部材31の一方アーム10a、10bとの接続箇所(他端部31b、他端部31a)、他方連結部材32の他方アーム20a、20bとの接続箇所(一端部32b、一端部32a)、及び一方連結部材31と他方連結部材32との拘束箇所(連結拘束部材33)の3点でトライアングルの構造にでき、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとによる伸展状態及び屈曲状態に応じてトライアングルの形状が変化するため、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとを連動させることができる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン41aによって一方外アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン41bによって一方内アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン42aによって他方外アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン42bによって他方内アーム20bに対して回動可能に設けられている。
外懸垂アーム60aの一端部は、接続部61aにより一方外アーム10aの内側に取り付けられる。外懸垂アーム60aの他端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、一方外アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44aによって他方外アーム20aに対して回動自在に設けられている。
他方内アーム20bは、ピン42bよりも一端側にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン44bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44bによって他方内アーム20bに対して回動自在に設けられている。
図2に示すように、一方内アーム10bの他端には、他方内アーム20b側に突出させた一方内アーム突起92を設け、他方内アーム20bの一端には、一方内アーム10b側に突出させた他方内アーム突起93を設けている。
また、一方内アーム10bの他端には、他方内アーム突起93が円弧状に摺動する一方内アーム溝94を設け、他方内アーム20bの一端には、一方内アーム突起92が円弧状に摺動する他方内アーム溝95を設けている。
内回転軸3bは、他方内アーム20bの孔91a及び一方内アーム10bの孔91bを貫通し、留め材91cを端部に備える。
他方内アーム突起93は、他方内アーム溝95及び一方内アーム溝94を貫通し、留め材93aを端部に備える。他方内アーム突起93は、他方内アーム溝95内を摺動しない。
図2(b)は伸展状態、図2(c)は屈曲状態を示しており、内回転軸3bを中心にして一方内アーム10bと他方内アーム20bとは回動し、一方内アーム突起92は他方内アーム溝95内を摺動し、他方内アーム突起93は一方内アーム溝94内を摺動する。
本実施例に示すように、他方内アーム突起93と一方内アーム溝94とが当接し、一方内アーム突起92と他方内アーム溝95とが当接することで、一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とを内回転軸3bだけで接続する場合と比較して剛性を高めることができる。
図3は本実施例による膝肘関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝肘関節アシスト装置は、膝関節の内側の一方に配置される一方内アーム10bと、膝関節の内側の他方に配置される他方内アーム20bと、膝関節の外側の一方に配置される一方外アーム10aと、膝関節の外側の他方に配置される他方外アーム20aと、後膝部側に配置される一方連結部材31及び他方連結部材32とを備えている。
一方連結部材31は、一端を一方内アーム10bの他端部31bに回動自在に接続し、他端を一方外アーム10aの他端部31aに回動自在に接続している。他方連結部材32は、一端を他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、他端を他方外アーム20aの一端部32aに回動自在に接続している。
一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とは内リンク機構(内回動部材)70bで回動自在に接続している。また、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とは外リンク機構(外回動部材)70aで回動自在に接続している。
外リンク機構70aは、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とを回動自在に接続する外前ジョイント71と、一方外アーム10aの他端側に、一端を一方外ジョイント72で回動自在に設けた一方外リンク材73と、他方外アーム20aの一端側に、他端を他方外ジョイント74で回動自在に設けた他方外リンク材75と、一方外リンク材73の他端と他方外リンク材75の一端とを回動自在に接続する外後ジョイント76とで構成されている。
他方連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は、他方内ジョイント74より他端側で他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、C字形状の他端は、他方外ジョイント74より他端側で他方外アーム20aの一端部32aに回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
本実施例によれば、一方連結部材31の一方アーム10a、10bとの接続箇所(他m端部31b、他端部31a)、他方連結部材32の他方アーム20a、20bとの接続箇所(一端部32b、一端部32a)、及び一方連結部材31と他方連結部材32との拘束箇所(連結拘束部材33)の3点でトライアングルの構造にでき、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとによる伸展状態及び屈曲状態に応じてトライアングルの形状が変化するため、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとを連動させることができる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン41aによって一方外アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン41bによって一方内アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン42aによって他方外アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン42bによって他方内アーム20bに対して回動可能に設けられている。
外懸垂アーム60aの一端部は、接続部61aにより一方外アーム10aの内側に取り付けられる。外懸垂アーム60aの他端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、一方外アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44aによって他方外アーム20aに対して回動自在に設けられている。
他方内アーム20bは、ピン42bよりも一端側にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン44bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44bによって他方内アーム20bに対して回動自在に設けられている。
なお、本実施例では、一方連結部材31の一端は、一方内ジョイント72より一方内アーム10bの一端側に接続し、一方連結部材31の他端は、一方外ジョイント72より一方外アーム10aの一端側に接続したが、一方連結部材31の一端を一方内ジョイント72に接続し、一方連結部材31の他端を一方外ジョイント72に接続してもよい。また、他方連結部材32の一端は、他方内ジョイント74より他方内アーム20bの他端側に接続し、他方連結部材32の他端は、他方外ジョイント74より他方外アーム20aの他端側に接続したが、他方連結部材32の一端を他方内ジョイント74に接続し、他方連結部材32の他端を他方外ジョイント74に接続してもよい。
図4(b)に示すように、内リンク機構70bにおける仮想内回転軸7bは、内前ジョイント71と内後ジョイント76とを結ぶ仮想線と、一方内ジョイント72と他方内ジョイント74とを結ぶ仮想線との交点としている。また、外リンク機構70aにおける仮想外回転軸7aは、外前ジョイント71と外後ジョイント76とを結ぶ仮想線と、一方外ジョイント72と他方外ジョイント74とを結ぶ仮想線との交点としている。
このように、本実施例による膝肘関節アシスト装置では、一方内アーム10b、他方内アーム20b、一方内リンク材73、他方内リンク材75に、伸展角度又は屈曲角度を規制する角度規制部材81、82を容易に設けることができ、角度規制部材81、82を膝関節から離れた位置に設けることができるため、大きな負荷に耐えることができる。
また、一方内リンク材73と他方内アーム20bとを同一平面内で平行に配置し、他方内リンク材75と一方内アーム10bとを同一平面内で平行に配置することができるため、内リンク機構70bの強度を高めることができる。
図5は本実施例による膝肘関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝肘関節アシスト装置は、膝関節の内側の一方に配置される一方内アーム(一方アーム)10bと、膝関節の内側の他方に配置される他方内アーム(他方アーム)20bと、膝関節の一方の措置側に配置される一方外アーム(一方アーム)10aと、膝関節の他方の措置側に配置される他方外アーム(他方アーム)20aと、後膝部側に配置される一方連結部材31及び他方連結部材32とを備えている。
一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とは内リンク機構(内回動部材)70bで回動自在に接続している。また、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とは外回転軸(外回動部材)3aで回動自在に接続している。
内リンク機構70bには、図4を用いて説明したリンク機構を適用することができる。また、外回転軸3aには、図2を用いて説明した回転軸を適用することできる。また、外回転軸3aには、図9に示す回転軸を適用することもできる。
他方連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は、他方内ジョイント74で他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、C字形状の他端は他方外アーム20aの一端部32aで回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
本実施例によれば、一方連結部材31の一方アーム10a、10bとの接続箇所(他端部31b、他端部31a)、他方連結部材32の他方アーム20a、20bとの接続箇所(一端部32b、一端部32a)、及び一方連結部材31と他方連結部材32との拘束箇所(連結拘束部材33)の3点でトライアングルの構造にでき、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとによる伸展状態及び屈曲状態に応じてトライアングルの形状が変化するため、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとを連動させることができる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン41aによって一方外アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン41bによって一方内アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン42aによって他方外アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン42bによって他方内アーム20bに対して回動可能に設けられている。
外懸垂アーム60aの一端部は、接続部61aにより一方外アーム10aの内側に取り付けられる。外懸垂アーム60aの他端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、一方外アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44aによって他方外アーム20aに対して回動自在に設けられている。
他方内アーム20bは、ピン42bよりも一端側にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン44bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44bによって他方内アーム20bに対して回動自在に設けられている。
また、一軸の外回転軸3aを用いることで、膝関節の外側は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の内側に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
図6は本実施例による膝肘関節アシスト装置の斜視図、図7は図6と異なる方向から見た膝肘関節アシスト装置の斜視図、図8は同膝肘関節アシスト装置における一方アーム、他方アーム、及び連結部材を示す斜視図、図9は同膝肘関節アシスト装置における一方アーム及び他方アームを示す図である。
一方連結部材31は、一端を一方内アーム10bの他端部31bに回動自在に接続し、他端を一方外アーム10aの他端部31aに回動自在に接続している。他方連結部材32は、一端を他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、他端を他方外アーム20aの一端部32aに回動自在に接続している。
一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とは内回転軸(内回動部材)3bで回動自在に接続している。また、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とは外回転軸(外回動部材)3aで回動自在に接続している。
一方連結部材31の一端は、内回転軸3bより一端側で接続し、一方連結部材31の他端は、外回転軸3aより一端側で接続している。他方連結部材32の一端は、内回転軸3bより他端側で接続し、他方連結部材32の他端は、外回転軸3aより他端側で接続している。
他方連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は他方内アーム20bの一端部32bで回動自在に接続し、C字形状の他端は他方外アーム20aの一端部32aで回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
本実施例によれば、一方連結部材31の一方アーム10a、10bとの接続箇所(他端部31b、他端部31a)、他方連結部材32の他方アーム20a、20bとの接続箇所(一端部32b、一端部32a)、及び一方連結部材31と他方連結部材32との拘束箇所(連結拘束部材33)の3点でトライアングルの構造にでき、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとによる伸展状態及び屈曲状態に応じてトライアングルの形状が変化するため、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとを連動させることができる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
熱可塑性樹脂には、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、及び液晶ポリマーのいずれかを用い、短繊維には、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン、及び液晶ポリマーのいずれか一種又は複数種を用いる。なお、短繊維は、熱可塑性樹脂の補強材として用いられる。短繊維強化熱可塑性樹脂を用いた場合には、長繊維強化熱可塑性樹脂又は織布強化熱可塑性樹脂と比較して、大きな変形処理に適している。
図9(a)は一方内アームの正面図、図9(b)は一方内アームの要部側面図を示している。
一方内アーム10bは、回転軸3bを中心とした180度以上の円弧rを有する摺動部11と、摺動部11から延出するアーム部12と、摺動部11の円弧rの一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部13と、摺動部11の円弧rの他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部14とを、樹脂による一体成型により板状に形成している。
摺動部11の円弧rは、240度〜260度の範囲が好ましく、250度が更に好ましい。
伸展規制部13は回転軸3bを中心とした半径方向を伸展側当接面とし、屈曲規制部14は回転軸3bを中心とした半径方向を屈曲側当接面としている。
他方内アーム20bは、回転軸3bを中心とした180度以上の円弧rを有する摺動部21と、摺動部21から延出するアーム部22と、摺動部21の円弧rの一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部23と、摺動部21の円弧rの他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部24とを、樹脂による一体成型により板状に形成している。
摺動部21の円弧rは、240度〜260度の範囲が好ましく、250度が更に好ましい。
伸展規制部23は回転軸3bを中心とした半径方向を伸展側当接面とし、屈曲規制部24は回転軸3bを中心とした半径方向を屈曲側当接面としている。
他方アーム20bの摺動部21は、一対の摺動面21a、21bによって形成され、一対の摺動面21a、21bの間に、一方アーム10bの摺動部11が配置され、他方アーム20bの摺動部21と一方アーム10bの摺動部11とを回転軸3bで回動自在に接続している。
図10は本実施例による膝肘関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝肘関節アシスト装置は、膝関節の内側の一方に配置される一方内アーム(一方アーム)10bと、膝関節の内側の他方に配置される他方内アーム(他方アーム)20bと、膝関節の一方の措置側に配置される一方外アーム(一方アーム)10aと、膝関節の他方の措置側に配置される他方外アーム(他方アーム)20aと、前膝部側に配置される一方連結部材31及び他方連結部材32とを備えている。
一方内アーム10bの他端と他方内アーム20bの一端とは内リンク機構(内回動部材)70bで回動自在に接続している。また、一方外アーム10aの他端と他方外アーム20aの一端とは外回転軸(外回動部材)3aで回動自在に接続している。
内リンク機構70bには、図4を用いて説明したリンク機構を適用することができる。また、外回転軸3aには、図9を用いて説明した回転軸を適用することできる。また、外回転軸3aには、図2に示す回転軸を適用することもできる。
他方連結部材32はC字形状をなし、C字形状の一端は、他方内ジョイント74で他方内アーム20bの一端部32bに回動自在に接続し、C字形状の他端は他方外アーム20aの一端部32aで回動自在に接続している。
一方連結部材31と他方連結部材32とは、C字形状の中間位置にて連結拘束部材33で接続されている。
本実施例によれば、一方連結部材31の一方アーム10a、10bとの接続箇所(他端部31b、他端部31a)、他方連結部材32の他方アーム20a、20bとの接続箇所(一端部32b、一端部32a)、及び一方連結部材31と他方連結部材32との拘束箇所(連結拘束部材33)の3点でトライアングルの構造にでき、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとによる伸展状態及び屈曲状態に応じてトライアングルの形状が変化するため、一方アーム10a、10bと他方アーム20a、20bとを連動させることができる。
懸垂ベルト43は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ44は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド45は、他方外アーム20aと他方内アーム20bとに取り付けている。
大腿バンド41は、ピン41aによって一方外アーム10aに対して回動可能に設けられ、ピン41bによって一方内アーム10bに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド42は、ピン42aによって他方外アーム20aに対して回動可能に設けられ、ピン42bによって他方内アーム20bに対して回動可能に設けられている。
外懸垂アーム60aの一端部は、接続部61aにより一方外アーム10aの内側に取り付けられる。外懸垂アーム60aの他端部には、懸垂ベルト43が取り付けられる。外懸垂アーム60aは、板ばねなどのばね材で構成され、一方外アーム10aと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44aによって他方外アーム20aに対して回動自在に設けられている。
他方内アーム20bは、ピン42bよりも一端側にカフ44及びカフバンド45を取り付けるピン44bを有している。
カフ44及びカフバンド45は、ピン44bによって他方内アーム20bに対して回動自在に設けられている。
また、一軸の外回転軸3aを用いることで、膝関節の外側は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の内側に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
本実施例に示すように、一方連結部材31及び他方連結部材32は、膝関節の前側、すなわち前膝部側に配置することができる。
10b 一方内アーム
20a 他方外アーム
20b 他方内アーム
31 一方連結部材
32 他方連結部材
33 連結拘束部材
70a 外リンク機構
70b 内リンク機構
71 内前ジョイント、外前ジョイント
72 一方内ジョイント、一方外ジョイント
73 一方内リンク材、一方外リンク材
74 他方内ジョイント、他方外ジョイント
75 他方内リンク材、他方外リンク材
76 内後ジョイント、外後ジョイント
Claims (9)
- 膝肘関節の内側の一方に配置される一方内アームと、
前記膝肘関節の前記内側の他方に配置される他方内アームと、
前記膝肘関節の外側の一方に配置される一方外アームと、
前記膝肘関節の前記外側の他方に配置される他方外アームと、
前記一方内アームの他端と前記他方内アームの一端とを回動自在に接続する内回動部材と、
前記一方外アームの他端と前記他方外アームの一端とを回動自在に接続する外回動部材と
を備え、
前記一方内アームと前記一方外アームとで一方アームが構成され、
前記他方内アームと前記他方外アームとで他方アームが構成され
た膝肘関節アシスト装置であって、
一方連結部材と他方連結部材とを前記膝肘関節に配置し、
前記一方連結部材は、
一端を前記一方内アームの他端部に回動自在に接続し、
他端を前記一方外アームの他端部に回動自在に接続し、
前記他方連結部材は、
一端を前記他方内アームの一端部に回動自在に接続し、
他端を前記他方外アームの一端部に回動自在に接続し、
前記一方連結部材の中央部と前記他方連結部材の中央部とを連結拘束部材で拘束した
ことを特徴とする膝肘関節アシスト装置。 - 前記一方連結部材の前記一端と前記他方連結部材の前記一端との距離、及び前記一方連結部材の前記他端と前記他方連結部材の前記他端との距離が、前記一方アームと前記他方アームとによる伸展状態及び屈曲状態に応じて変化する
ことを特徴とする請求項1に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 前記内回動部材及び前記外回動部材を回転軸とし、
前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方内アームの前記他端部を、前記内回動部材より前記一方内アームの一端側とし、
前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方内アームの前記一端部を、前記内回動部材より前記他方内アームの他端側とし、
前記一方連結部材の前記他端を接続する前記一方外アームの前記他端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの一端側とし、
前記他方連結部材の前記他端を接続する前記他方外アームの前記一端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの他端側とした
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 前記内回動部材及び前記外回動部材をリンク機構とし、
前記リンク機構を、
前記一方アームの前記他端と前記他方アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、
前記一方アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、
前記他方アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、
前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントと
で構成し、
前記一方連結部材の前記一端及び前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、
前記他方連結部材の前記一端及び前記他端を、前記他方ジョイントで接続した
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 前記内回動部材を回転軸とし、
前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方内アームの前記他端部を、前記内回動部材より前記一方内アームの一端側とし、
前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方内アームの前記一端部を、前記内回動部材より前記他方内アームの他端側とし、
前記外回動部材をリンク機構とし、
前記リンク機構を、
前記一方外アームの前記他端と前記他方外アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、
前記一方外アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、
前記他方外アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、
前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントと
で構成し、
前記一方連結部材の前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、
前記他方連結部材の前記他端を、前記他方ジョイントで接続した
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 前記外回動部材を回転軸とし、
前記一方連結部材の前記一端を接続する前記一方外アームの前記他端部を、前記外回動部材より前記一方外アームの一端側とし、
前記他方連結部材の前記一端を接続する前記他方外アームの前記一端部を、前記外回動部材より前記他方外アームの他端側とし、
前記内回動部材をリンク機構とし、
前記リンク機構を、
前記一方内アームの前記他端と前記他方内アームの前記一端とを回動自在に接続する前ジョイントと、
前記一方内アームの前記他端側に、一端を一方ジョイントで回動自在に設けた一方リンク材と、
前記他方内アームの前記一端側に、他端を他方ジョイントで回動自在に設けた他方リンク材と、
前記一方リンク材の他端と前記他方リンク材の一端とを回動自在に接続する後ジョイントと
で構成し、
前記一方連結部材の前記他端を、前記一方ジョイントで接続し、
前記他方連結部材の前記他端を、前記他方ジョイントで接続した
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 前記一方アーム及び前記他方アームは、
前記回動軸を中心とした180度以上の円弧を有する摺動部と、
前記摺動部から延出するアーム部と、
前記摺動部の前記円弧の一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部と、
前記摺動部の前記円弧の他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部と
を、樹脂による一体成型により形成し、
前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか一方の前記摺動部は、一対の摺動面によって形成され、
前記一対の摺動面の間に、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか他方の前記摺動部が配置され、
一方の前記摺動部と他方の前記摺動部とを前記回転軸で回動自在に接続した
ことを特徴とする請求項3に記載の膝肘関節アシスト装置。 - 膝肘関節の内側の一方に配置される一方内アームと、
前記膝肘関節の前記内側の他方に配置される他方内アームと、
前記膝肘関節の外側の一方に配置される一方外アームと、
前記膝肘関節の前記外側の他方に配置される他方外アームと、
前記一方内アームの他端と前記他方内アームの一端とを回動自在に接続する内回転軸と、
前記一方外アームの他端と前記他方外アームの一端とを回動自在に接続する外回転軸と、
前記一方内アーム及び/又は前記他方内アームと前記一方外アーム及び/又は前記他方外アームとを前記膝肘関節で連結する連結部材と
を備え、
前記一方内アームと前記一方外アームとで一方アームが構成され、
前記他方内アームと前記他方外アームとで他方アームが構成され、
前記内回転軸と前記外回転軸とで回転軸が構成され
た膝肘関節アシスト装置であって、
前記一方アーム及び前記他方アームは、
前記回転軸を中心とした180度以上の円弧を有する摺動部と、
前記摺動部から延出するアーム部と、
前記摺動部の前記円弧の一端側に形成されて伸展角度を規制する伸展規制部と、
前記摺動部の前記円弧の他端側に形成されて屈曲角度を規制する屈曲規制部と
を、樹脂による一体成型により形成し、
前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか一方の前記摺動部は、一対の摺動面によって形成され、
前記一対の摺動面の間に、前記一方アーム及び前記他方アームのいずれか他方の前記摺動部が配置され、
一方の前記摺動部と他方の前記摺動部とを前記回転軸で回動自在に接続した
ことを特徴とする膝肘関節アシスト装置。 - 前記一方アームに形成する前記伸展規制部と前記他方アームに形成する前記伸展規制部とは、前記回転軸を中心とした半径方向を伸展側当接面とし、
前記一方アームに形成する前記屈曲規制部と前記他方アームに形成する前記屈曲規制部とは、前記回転軸を中心とした半径方向を屈曲側当接面とした
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の膝肘関節アシスト装置。
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