關節運動輔助裝置的製作方法
2023-05-01 15:09:21 4

本發明涉及關節運動輔助裝置,更詳細而言,涉及輔助規定的對象物的關節運動的外骨骼型的關節運動輔助裝置。
背景技術:
以往,提出了要護理者、要看護者的護理和看護所使用的各種各樣的裝置。在這樣的裝置中,存在護理者用於將身體無法自由活動的臥床老人等被護理者抱起、抱下,或者使其移動的護理用的外骨骼型的肌肉力量輔助裝置。
作為該肌肉力量輔助裝置的一個,存在將藉助於向內部供給的空氣而膨脹的袋體(以下,也將該袋體記作「氣囊」)用作致動器的裝置(參照專利文獻1:以下,稱為「現有例」)。由於使用了這樣的氣囊等能夠膨脹收縮的致動器的肌肉力量輔助裝置比使用了氣壓缸型致動器或Mckibben型氣動致動器的方式的裝置輕,因此,實用性高。此外,由於氣囊等能夠伸縮的致動器能夠在低壓下進行驅動,因此,能夠使用膜片式泵或葉片式泵等低振動、低噪音的泵。從這點考慮,也可以說,使用了氣囊等能夠膨脹收縮的致動器的肌肉力量輔助裝置的實用性較高。
在該現有例的技術中,將以一端部為中心互相擺動自如地連結的2塊板材以及配置於該2塊板材之間並且由藉助向內部供給的空氣而膨脹的袋體構成的致動器要素重疊而得的氣動致動器安裝於佩戴在人體的規定的位置上的佩戴部。而且,使氣動致動器中的袋體膨脹來輔助肘關節、腰關節、股關節以及膝關節的運動。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2000-051289號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
在上述現有例的技術中,在包含腰關節以及股關節在內的腰部周邊佩戴有1個氣動致動器。而且,通過連杆機構將基於向該1個氣動致動器的空氣供給實現的袋體的膨脹轉換為關節的伸展力,由此,進行腰部周邊的腰關節以及股關節的運動輔助。
在這樣的現有例的構造中,通過1個氣動致動器輔助腰關節以及股關節的運動。因此,當通過該氣動致動器維持產生腰關節的伸展輔助力的狀態時,有時會妨礙使左右的足部交替地移動而進行的前進歩行或者後退歩行,強迫進行不自然的歩行動作。因此,在關節運動輔助裝置的佩戴者歩行時,存在無法進行沒有不協調感的順暢的動作的情況。此外,在現有例的構造中,由於採用上述連杆機構,因此,氣動致動器產生的力向腰部周邊的關節部分的傳遞效率有時會下降。進而,在現有例的構造中,由於上述連杆機構向背後較大地突出,因此,在後方需要確保作業空間。
因此,期望如下這樣的技術:在利用外骨骼型的關節運動輔助裝置時,實現順暢的歩行動作,在該歩行動作狀態下,能夠降低帶給裝置的佩戴者的不協調感並且高效地將氣動式的致動器產生的力傳遞給輔助對象的關節。此外,期望在利用外骨骼型的關節運動輔助裝置時,腰部佩戴單元不會向背後較大地突出的技術。列舉出與該需求對應的技術來作為本發明應該解決的課題之一。
本發明是鑑於上述情況而完成的,其目的在於提供能夠適當地輔助關節運動並且實現順暢的關節運動的關節運動輔助裝置。
用於解決課題的手段
本發明是一種關節運動輔助裝置,該關節運動輔助裝置是外骨骼型的關節運動輔助裝置,被佩戴在具有骨骼構造的規定對象物上,該關節運動輔助裝置對利用與連接部位之間的關節機構的關節運動進行輔助,該連接部位連接所述規定對象物的第1部位與至少1個第2部位,該關節運動輔助裝置的特徵在於,該關節運動輔助裝置具有:第1外骨骼部件,其沿著所述第1部位從所述連接部位延伸的方向佩戴在所述第1部位上;與所述第2部位相同數量的第2外骨骼部件,其沿著所述第2部位從所述連接部位延伸的方向佩戴在所述第2部位上;第1膨脹收縮部件以及與所述第2部位相同數量的第2膨脹收縮部件,它們產生輔助所述關節運動的力;第1連接部件,其固定連接於所述第1外骨骼部件,並且與所述第1膨脹收縮部件的一側端部連接;與所述第2部位相同數量的第2連接部件,其固定連接於所述第2外骨骼部件,並且與所述第2膨脹收縮部件的一側端部連接;以及安裝部件,其被配置於所述第1連接部 件與所述第2連接部件之間,將所述第1外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部以及所述第2外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部安裝為能夠在關節的轉動運動方向上轉動,並且與所述第1膨脹收縮部件的另一側端部以及所述第2膨脹收縮部件的另一側端部連接,通過所述第1膨脹收縮部件以及所述第2膨脹收縮部件中的至少一方的膨脹行程或者收縮行程,以能夠轉動的方式安裝在所述安裝部件上的所述第1外骨骼部件與所述第2外骨骼部件交叉的角度變化,輔助所述關節運動。
在該關節運動輔助裝置中,當在規定對象物上佩戴該裝置的情況下,第1膨脹收縮部件的一側端部與固定在第1外骨骼部件上的第1連接部件連接,第1膨脹收縮部件的另一側端部與安裝部件連接,該安裝部件將第1外骨骼部件安裝成能夠在關節的轉動運動方向上轉動。此外,在該關節運動輔助裝置中,與第2部位相同數量的第2膨脹收縮部件的一側端部與固定在第2外骨骼部件上的第2連接部件連接,第2膨脹收縮部件的另一側端部與安裝部件連接,該安裝部件將第2外骨骼部件安裝成能夠在關節的轉動運動方向上轉動。
而且,通過第1膨脹收縮部件的膨脹行程或者收縮行程,第1外骨骼部件相對於安裝部件轉動。此外,通過第2膨脹收縮部件的膨脹行程或者收縮行程,第2外骨骼部件相對於安裝部件轉動。其結果為,通過第1膨脹收縮部件以及第2膨脹收縮部件中的至少一方的膨脹行程或者收縮行程,固定規定對象物的第1部位的第1外骨骼部件與固定規定對象物的第2部位的第2外骨骼部件交叉的角度變化,來被動地輔助連接第1部位與連接部位的關節以及連接第2部位與連接部位的關節的運動。
因此,根據本發明的關節運動輔助裝置,能夠適當地輔助關節運動,並且實現順暢的關節運動。
這裡,「規定對象物」既可以是人體,也可以是具有骨骼構造的人體以外的對象物。
在本發明的關節運動輔助裝置中,能夠構成為,所述第1連接部件配置於所述第1外骨骼部件側,並且所述第2連接部件配置於所述第2外骨骼部件側,所述第1膨脹收縮部件的另一側端部與所述安裝部件的靠所述第1外骨骼部件側的關節伸展側連接,所述第2膨脹收縮部件的另一側端部與所述安裝部件的靠所述第2外骨骼部件側的關節伸展側連接。
在第1連接部件及第2連接部件、以及第1膨脹收縮部件及第2膨脹收縮部件如上述那樣配置的情況下,能夠構成為,通過所述第1膨脹收縮部件以及所述第2膨脹 收縮部件的收縮行程,使關節從彎曲狀態成為伸展狀態。在這種情況下,通過使第1膨脹收縮部件以及第2膨脹收縮部件中的至少一方收縮,能夠使關節成為伸展狀態。此外,在採用這樣的配置的情況下,能夠構成為,通過所述第1膨脹收縮部件以及所述第2膨脹收縮部件的膨脹行程,使關節從伸展狀態成為彎曲狀態。在這種情況下,通過使第1膨脹收縮部件以及第2膨脹收縮部件中的至少一方膨脹,能夠使關節成為彎曲狀態。
此外,在本發明的關節運動輔助裝置中,能夠採用如下結構:該關節運動輔助裝置還具有對所述第1膨脹收縮部件內以及所述第2膨脹收縮部件內的工作流體壓力進行調整的調整部。在這種情況下,由於調整部對第1膨脹部件以及第2膨脹部件內的工作流體壓力進行調整,因此,第1膨脹收縮部件以及第2膨脹收縮部件能夠產生對被調整部調整的關節運動進行輔助的力。
此外,在本發明的關節運動輔助裝置中,能夠構成為,所述規定對象物的連接部位是人體的骨盆部位,所述第1外骨骼部件佩戴在與腰椎對應的位置上,所述第2外骨骼部件的數量為2個,一個第2外骨骼部件佩戴在左側的大腿部上,另一個第2外骨骼部件佩戴在右側的大腿部上。在這種情況下,能夠分別獨立地輔助連接骨盆與腰椎的關節的運動、連接骨盆與左側的大腿部的關節的運動以及連接骨盆與右側的大腿部的關節的運動。此外,在這種情況下,關節運動輔助裝置不會向背後較大地突出,能夠使構造緊湊。
而且,在輔助腰椎相對於骨盆的關節運動以及左側的大腿部及右側的大腿部相對於骨盆的關節運動的情況下,作為一個結構,能夠構成為,所述第1外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部在與腰骶關節對應的位置處以能夠在腰骶關節的轉動方向上轉動的方式安裝於所述安裝部件,所述一個第2外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部在與左股關節對應的位置處以能夠在左股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於所述安裝部件,所述另一個第2外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部在與右股關節對應的位置處以能夠在右股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於所述安裝部件。
在這種情況下,第1外骨骼部件相對於安裝部件在與腰骶關節對應的位置處在腰骶關節的轉動運動方向上轉動。此外,一個第2外骨骼部件相對於安裝部件在與左股關節對應的位置處在左股關節的轉動運動方向上轉動。並且,另一個第2外骨骼部件相對於安裝部件在與右股關節對應的位置處在右股關節的轉動運動方向上轉動。因 此,能夠對與腰骶關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助,並且能夠對與左側的股關節以及右側的股關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助。
此外,作為輔助腰椎相對於骨盆的關節運動以及左側的大腿部及右側的大腿部相對於骨盆的關節運動的情況下的其他的結構,能夠是,所述第1外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部以如下方式安裝於所述安裝部件:能夠在繞與骶髂關節對應的位置轉動的同時,以腰骶關節的轉動軸為轉動中心軸在腰骶關節的轉動方向上轉動,所述一個第2外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部在與左股關節對應的位置處以能夠在左股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於所述安裝部件,所述另一個第2外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部在與右股關節對應的位置處以能夠在右股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於所述安裝部件。
在這種情況下,第1外骨骼部件相對於安裝部件一邊繞與骶髂關節對應的位置轉動,一邊以腰骶關節的轉動軸為轉動中心軸在腰骶關節的轉動方向上轉動。此外,一個第2外骨骼部件相對於安裝部件在與左股關節對應的位置處在左股關節的轉動運動方向上轉動。此外,另一個第2外骨骼部件相對於安裝部件在與右股關節對應的位置處在右股關節的轉動運動方向上轉動。因此,能夠對與腰骶關節以及骶髂關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助,並且能夠對與左側的股關節以及右側的股關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助。
這裡,在採用使第1外骨骼部件的靠連接部位側的端部以能夠在繞骶髂關節轉動的同時以腰骶關節為中心在腰骶關節的轉動方向上轉動的方式安裝於安裝部件的結構的情況下,能夠是,在所述第1外骨骼部件的靠所述連接部位側的端部,在與腰骶關節對應的位置處固定有沿著腰骶關節的轉動運動方向形成有齒部的齒輪部件,在所述安裝部件上的與骶髂關節對應的位置處固定有與固定在所述第1外骨骼部件上的齒輪部件嚙合的齒輪部件,所述第1外骨骼部件確保了固定在所述第1外骨骼部件上的齒輪部件與固定在所述安裝部件上的齒輪部件的嚙合,該第1外骨骼部件安裝於所述安裝部件。
在這種情況下,在使安裝部件相對靜止的系統中,固定在第1外骨骼部件上的齒輪部件通過第1膨脹收縮部件的膨脹行程或者收縮行程,一邊繞著固定在安裝部件上的齒輪部件公轉一邊自轉。由此,第1外骨骼部件以與骶髂關節對應地固定的齒輪部件的中心軸為中心公轉,同時以與腰骶關節對應地固定的齒輪部件的中心軸為中心自 轉。因此,通過使用了齒輪部件的簡易的結構,能夠實現與腰骶關節以及骶髂關節的動作對應的順暢的關節運動的輔助。
此外,在輔助人體的腰骶關節、左側的股關節以及右側的股關節的運動的情況下,能夠是,所述第1膨脹收縮部件被配置於腰骶關節的伸展側,一個第2膨脹收縮部件被配置於左股關節的伸展側,另一個第2膨脹收縮部件被配置於右股關節的伸展側。在這種情況下,第1膨脹收縮部件高效地產生輔助腰骶關節的運動力。此外,一個第2膨脹收縮部件高效地產生輔助左股關節的運動的力,另一個第2膨脹收縮部件高效地產生輔助右股關節的運動的力。因此,能夠高效地輔助關節運動。
此外,在輔助腰骶關節以及左右的股關節的運動的情況下,能夠是,所述安裝部件具有沿著骨盆部位的左右的髂骨稜的稜線、骶骨、尾骨的形狀的穿戴用部件,所述穿戴用部件沿著左右的髂骨稜的稜線、骶骨、尾骨而固定於骨盆部位的後方以及左右的外側面。在這種情況下,由於穿戴用部件沿著左右的髂骨稜的稜線、骶骨、尾骨貼合且可靠地固定於骨盆部位,因此,安裝部件被可靠地固定於骨盆部位。其結果為,即使當第1膨脹收縮部件以及2個第2膨脹收縮部件膨脹或收縮時,安裝部件也不晃動而可靠地固定於骨盆部位。
由此,能夠將第1膨脹收縮部件產生的力高效地向腰骶關節傳遞。此外,能夠將一個第2膨脹收縮部件產生的力高效地向左股關節傳遞,能夠將另一個第2膨脹收縮部件產生的力高效地向右股關節傳遞。因此,當進行腰骶關節、左股關節以及右股關節的獨立的關節運動時,第1外骨骼部件以及2個第2外骨骼部件能夠進行順暢的關節運動,實現穩定的關節運動。
發明效果
如上述說明的那樣,根據本發明的關節運動輔助裝置,起到了能夠適當地輔助關節運動並且實現順暢的關節運動的效果。
附圖說明
圖1是用於說明人體的腰部周邊的骨骼構造的圖。
圖2是本發明的一個實施方式的關節運動輔助裝置的外觀圖(左側視圖)。
圖3是圖2的關節運動輔助裝置的外觀圖(主視圖)。
圖4是圖2的關節運動輔助裝置的外觀圖(後視圖)。
圖5是用於說明圖2的腰部外骨骼部件的結構的圖(俯視圖、仰視圖)。
圖6是用於說明圖4的第2連接部件的結構的圖(俯視圖)。
圖7是用於說明圖2~圖4的安裝部件的結構的圖(左側視圖、俯視圖、仰視圖)。
圖8是用於說明圖7(B)、(C)的穿戴用部件的結構的圖(主視圖、後視圖)。
圖9是用於說明圖2的調整部的結構的圖。
圖10是用於說明波紋管膨脹時的圖2的關節運動輔助裝置的狀態的圖。
圖11是用於說明關節運動輔助裝置的變形例(其1)的圖。
圖12是用於說明波紋管收縮時的圖11的關節運動輔助裝置的狀態的圖。
圖13是用於說明關節運動輔助裝置的變形例(其2)的圖。
標號說明
100、100B、100C:關節運動輔助裝置;110、110C:腰部外骨骼部件(第1外骨骼部件);111L、111R、111CL:腰部側面佩戴部件;112:背部佩戴部件;113:腰椎外骨骼部件;118、119:帶部件;120L、120R:大腿部外骨骼部件(第2外骨骼部件);121L、121R:大腿部外側外骨骼部件;122L、122R:大腿部內側外骨骼部;127L、127R:大腿保持部件;129L、129R:帶部件;131、131B:第1連接部件;141L、141R、141BL、141BR:第2連接部件;150、150C:安裝部件;151L、151R:腰部側面安裝部件;152:背部安裝部件;153:固定用部件;160:穿戴用部件;161:腰帶部;162:後面覆蓋部;163:前面覆蓋部;AX1L、AX1R、AX2L、AX2R:軸部件;171:第1波紋管(第1膨脹收縮部件);172L、172R:第2波紋管(第2膨脹收縮部件);180:調整部;181:加壓泵;182:減壓泵;183:電力-氣動控制閥;184:控制部;185、186:配管;191、192L、192R:配管;210L、250L:外齒齒輪(齒輪部件);CBL:連接部件
具體實施方式
以下,參照圖1~圖10對本發明的一個實施方式進行說明。另外,在本實施方式中,例示出對利用作為規定的對象物的人體的腰關節以及左右的股關節的機構而進行的關節運動進行輔助的關節運動輔助裝置來進行說明。另外,在以下的說明和附圖中,對相同或者同等的要素標註相同的標號,並省略重複的說明。
【骨骼構造】
在進行本實施方式的關節運動輔助裝置的說明之前,先對人體的腰部周邊的骨骼構造進行說明。
如圖1所示,對於人體的腰部附近的骨骼,在「腰椎」連接有「骶骨」,在該骶骨連接有「尾骨」,從而形成脊柱的下方部分。而且,骶骨通過左右的「骶髂關節」而與左右一對「髖骨」連接。該髖骨是「髂骨」、「坐骨」、「恥骨」相連而成的骨。而且,在左側的髖骨上通過左股關節而連接有左大腿骨,在右側的髖骨上通過右股關節而連接有右大腿骨。
這裡,腰椎和骶骨由「腰骶關節」連接。此外,由左右2個髖骨、骶骨、尾骨形成「骨盆」。
另外,作為與「骶髂關節」、「腰骶關節」同義的用語,有時使用「腰關節」的用語。
【結構】
在圖2~圖4中示出了一個實施方式的關節運動輔助裝置100的外觀圖。圖2~圖4中的坐標系(X、Y、Z)是當關節運動輔助裝置100佩戴在人體上的情況下,以人體的正面方向為+X方向,以從人體的右側朝向左側的方向為+Y方向,以鉛直上方方向為+Z方向的坐標系。因此,在該坐標系(X、Y、Z)中,Y軸向與腰關節的前後的轉動運動的轉動軸向大致平行,並且Y軸向與左右的股關節的前後的轉動運動的轉動軸向大致平行。
這裡,圖2是在腰關節以及左右的股關節處於伸展狀態時從人體的左側面觀察佩戴在人體的腰部以及左右的大腿部上的關節運動輔助裝置100的左側視圖(XZ平面視圖)。此外,圖3是從人體的正面觀察關節運動輔助裝置100的主視圖(YZ平面視圖)。此外,圖4是從人體的背面觀察關節運動輔助裝置100的後視圖(YZ平面視圖)。
如圖2~圖4綜合地示出那樣,關節運動輔助裝置100具有作為第1外骨骼部件的腰部外骨骼部件110、帶部件118、119、作為一個第2外骨骼部件的大腿部外骨骼部件120L、作為另一個第2外骨骼部件的大腿部外骨骼部件120R、大腿保持部件127L、127R、帶部件129L、129R。此外,關節運動輔助裝置100具有第1連接部件131、2個第2連接部件141L、141R、安裝部件150、軸部件AX1L、AX1R、軸部件AX2L、AX2R。
進而,關節運動輔助裝置100具有作為第1膨脹收縮部件的第1波紋管171以及作為第2膨脹收縮部件的2個第2波紋管172L、172R。此外,關節運動輔助裝置100 具有調整部180、配管191、配管192L、192R(在圖2~圖4中,配管192R未圖示)。
另外,在圖2中,不僅示出了調整部180以及配管191、192L的外觀,還示意地示出了調整部180以及配管191、192L與關節運動輔助裝置100之間的關係。此外,在圖3、4所示的關節運動輔助裝置中,省略了調整部180以及配管191、192L的圖示。
對上述腰部外骨骼部件110的結構進行了說明。腰部外骨骼部件110佩戴在腰部以及背部上。如圖2~圖4以及圖5(A)、(B)綜合地示出的那樣,腰部外骨骼部件110具有腰部側面佩戴部件111L、111R、背部佩戴部件112和腰椎外骨骼部件113。而且,這些腰部側面佩戴部件111L、111R、背部佩戴部件112以及腰椎外骨骼部件113成為一體,從而形成腰部外骨骼部件110。
這裡,圖5(A)是從+Z方向側觀察腰部外骨骼部件110的俯視圖。此外,圖5(B)是從-Z方向側觀察腰部外骨骼部件110的仰視圖。此外,圖中所示的雙點劃線表示腰部外骨骼部件110以外的結構要素。
上述腰部側面佩戴部件111L、111R例如是鋼鐵製的板狀部件,在XZ平面視圖中被成型加工為L字狀(對於腰部側面佩戴部件111L,參照圖2)。該腰部側面佩戴部件111L以板面的法線方向與Y軸平行的方式配置於腰部的左側。此外,腰部側面佩戴部件111R是與腰部側面佩戴部件111L面對稱的形狀,該腰部側面佩戴部件111R以板面的法線方向與Y軸平行的方式配置於腰部的右側。而且,腰部側面佩戴部件111L以及腰部側面佩戴部件111R例如通過覆蓋腹部的布制的帶部件118佩戴在人體上。
在腰部側面佩戴部件111L的-Z方向側端部成型加工有供以與Y軸平行的軸線為軸向的軸部件AX1L插入的軸孔。此外,在腰部側面佩戴部件111R的-Z方向側端部成型加工有供以與Y軸平行的軸線為軸向的軸部件AX1R插入的軸孔。這裡,當關節運動輔助裝置100佩戴在人體上的情況下,腰部側面佩戴部件111L以及腰部側面佩戴部件111R的軸孔成型在與腰骶關節對應的位置。
上述背部佩戴部件112例如是鋼鐵製的部件,具有長方體部以及與該長方體部連接並且從長方體部的+Y方向側端部以及-Y方向側端部向+X方向延伸的板狀的2個延長部(參照圖5(A)、(B))。而且,在從長方體部的+Y方向側端部延伸的延長 部上固定連接有腰部側面佩戴部件111L,在從長方體部的-Y方向側端部延伸的延長部上固定連接有腰部側面佩戴部件111R。
上述腰椎外骨骼部件113例如是鋼鐵製的部件,成型為棒狀。該腰椎外骨骼部件113的-Z方向側端部固定連接於背部佩戴部件112的長方體部,該腰椎外骨骼部件113沿著腰部從腰關節向背部延伸的方向配置於與腰椎對應的位置。而且,腰椎外骨骼部件113例如通過覆蓋胸部的布制的帶部件119佩戴在人體上。
接下來,對上述大腿部外骨骼部件120L、120R的結構進行說明。
《大腿部外骨骼部件120L的結構》
大腿部外骨骼部件120L佩戴在左大腿部上。如圖2~圖4(特別地,參照圖3、4)綜合地示出的那樣,大腿部外骨骼部件120L具有大腿部外側外骨骼部件121L以及大腿部內側外骨骼部件122L。
上述大腿部外側外骨骼部件121L以及大腿部內側外骨骼部件122L例如是鋼鐵製的部件,成型為長板狀。該大腿部外側外骨骼部件121L沿著左大腿部從股關節延伸的方向配置於該左大腿部的外側。此外,大腿部內側外骨骼部件122L沿著左大腿部從股關節延伸的方向配置於該左大腿部的內側。而且,大腿部外側外骨骼部件121L以及大腿部內側外骨骼部件122L通過金屬制的帶部件129L佩戴在左大腿部上。在本實施方式中,在帶部件129L上安裝有從裡側保持左大腿部的大腿的金屬制的大腿保持部件127L(參照圖4)。
此外,在大腿部外側外骨骼部件121L的+Z方向側端部成型加工有供以與Y軸平行的軸線為軸向的軸部件AX2L插入的軸孔。這裡,當關節運動輔助裝置100佩戴在人體上的情況下,大腿部外側外骨骼部件121L的軸孔成型在與左股關節對應的位置。
《大腿部外骨骼部件120R的結構》
大腿部外骨骼部件120R佩戴在右大腿部上。如圖2~圖4(特別地,參照圖3、4)綜合地示出的那樣,大腿部外骨骼部件120R具有大腿部外側外骨骼部件121R以及大腿部內側外骨骼部件122R。
上述大腿部外側外骨骼部件121R以及大腿部內側外骨骼部件122R例如是鋼鐵製的部件,成型為長板狀。該大腿部外側外骨骼部件121R沿著右大腿部從股關節延 伸的方向配置於該右大腿部的外側。此外,大腿部內側外骨骼部件122R沿著右大腿部從股關節延伸的方向配置於該右大腿部的內側。而且,大腿部外側外骨骼部件121R以及大腿部內側外骨骼部件122R通過金屬制的帶部件129R佩戴在右大腿部上。在本實施方式中,在帶部件129R上安裝有從裡側保持右大腿部的大腿的金屬制的大腿支承部件127R(參照圖4)。
此外,在大腿部外側外骨骼部件121R的+Z方向側端部上成型加工有供以與Y軸平行的軸線為軸向的軸部件AX2R插入的軸孔。這裡,當關節運動輔助裝置100佩戴在人體上的情況下,大腿部外側外骨骼部件121R的軸孔成型在與右股關節對應的位置。
上述第1連接部件131例如是鋼鐵製的部件,成型為長方體形狀(參照圖2、4)。而且,第1連接部件131的+Z方向側端面固定連接在腰部外骨骼部件110的背部佩戴部件112上。此外,第1連接部件131的-Z方向側端面與第1波紋管171的一側端部連接。
上述第2連接部件141L例如是鋼鐵製的部件,如圖2、4、6綜合地示出的那樣,上述第2連接部件141L具有長方體部以及與該長方體部連接並且從長方體部的+Y方向側端部向+X方向延伸的長板狀的延長部。而且,第2連接部件141L的延長部的+X方向側端部固定連接在大腿部外側外骨骼部件121L上。此外,第2連接部件141L的長方體部的+Z方向側端面與第2波紋管172L的一側端部連接。這裡,圖6是從+Z方向側觀察第2連接部件141L、141R的俯視圖。此外,圖中所示的雙點劃線表示第2連接部件141L、141R以外的結構要素。
上述第2連接部件141R例如是鋼鐵製的部件,如圖2、4、6綜合地示出的那樣,上述第2連接部件141R具有長方體部以及與該長方體部連接並且從長方體部的-Y方向側端部向+X方向延伸的長板狀的延長部。而且,第2連接部件141R的延長部的+X方向側端部固定連接在大腿部外側外骨骼部件121R上。此外,第2連接部件141R的長方體部的+Z方向側端面與第2波紋管172R的一側端部連接。
接下來,對上述安裝部件150的結構進行說明。安裝部件150沿著骨盆形狀佩戴 在腰部周邊,不搖晃地可靠地固定在骨盆部位。此外,安裝部件150對腰部外骨骼部件110以及大腿部外骨骼部件120L、120R進行安裝。如圖2~圖4以及圖7(A)~(C)綜合地示出的那樣,安裝部件150具有腰部側面安裝部件151L、151R、背部安裝部件152、固定用部件153以及穿戴用部件160。而且,這些腰部側面安裝部件151L、151R、背部安裝部件152、固定用部件153以及穿戴用部件160成為一體,從而形成了安裝部件150。
這裡,圖7(A)是從+Y方向側觀察安裝部件150的左側視圖。此外,圖7(B)是從+Z方向側觀察安裝部件150的俯視圖。此外,圖7(C)是從-Z方向側觀察安裝部件150的仰視圖。此外,圖中所示的雙點劃線表示安裝部件150以外的結構要素。另外,對於圖7(B)、(C)的安裝部件150,由實線表示佩戴關節運動輔助裝置100的人體所不可見的部分並且由虛線表示部件本身不可見的部分。
上述腰部側面安裝部件151L、151R例如是鋼鐵製的部件,在XZ平面視圖中,被成型加工為在-Z方向側具有突出部的大致平板狀(關於腰部側面安裝部件151L,參照圖7(A))。該腰部側面安裝部件151L以平板面的法線方向與Y軸平行的方式配置於腰部的左側,腰部側面安裝部件151R以平板面的法線方向與Y軸平行的方式配置於腰部的右側。而且,在腰部側面安裝部件151L以及腰部側面安裝部件151R的-X方向側端部固定連接有背部安裝部件152。
在腰部側面安裝部件151L上,在大致中央部成型加工有供軸部件AX1L插入的軸孔,並且在突出部上成型加工有供軸部件AX2L插入的軸孔。這裡,當關節運動輔助裝置100佩戴在人體上的情況下,該大致中央的軸孔成型在與腰骶關節對應的位置上。此外,該突出部的軸孔成型在與左股關節對應的位置。
而且,腰部側面安裝部件151L配置於腰部側面佩戴部件111L的-Y方向側,該腰部側面安裝部件151L藉助於軸部件AX1L將該腰部側面佩戴部件111L安裝成能夠在腰關節的前後的轉動運動方向上轉動。此外,腰部側面安裝部件151L配置於大腿部外側外骨骼部件121L的-Y方向側,該腰部側面安裝部件151L藉助軸部件AX2L將該大腿部外側外骨骼部件121L安裝成能夠在左股關節的前後的轉動運動方向上轉動。
在腰部側面安裝部件151R上,在大致中央部成型加工有供軸部件AX1R插入的軸孔,並且在突出部上成型加工有供軸部件AX2R插入的軸孔。這裡,當關節運動輔 助裝置100佩戴在人體上的情況下,該大致中央的軸孔成型在與腰骶關節對應的位置上。此外,該突出部的軸孔成型在與右股關節對應的位置。
而且,腰部側面安裝部件151R配置於腰部側面佩戴部件111R的+Y方向側,該腰部側面安裝部件151R藉助於軸部件AX1R將該腰部側面佩戴部件111R安裝成能夠在腰關節的前後的轉動運動方向上轉動。此外,腰部側面安裝部件151R配置於大腿部外側外骨骼部件121R的+Y方向側,該腰部側面安裝部件151R藉助於軸部件AX2R將該大腿部外側外骨骼部件121R安裝成能夠在右股關節的前後的轉動運動方向上轉動。
上述背部安裝部件152例如是鋼鐵製的部件,成型為長方體形狀(參照圖7(A))。而且,背部安裝部件152的+Z方向側端面與第1波紋管171的另一側端部連接。此外,背部安裝部件152的-Z方向側端面的+Y方向側與第2波紋管172L的另一側端部連接,背部安裝部件152的-Z方向側端面的-Y方向側與第2波紋管172R的另一側端部連接。
上述固定用部件153將穿戴用部件160固定在腰部側面安裝部件151L、151R以及背部安裝部件152上。在本實施方式中,固定用部件153由在+Z方向側將腰部側面安裝部件151L、151R及背部安裝部件152與後述的腰帶部161固定的平板狀的金屬部件以及彈性部件構成,該彈性部件是能夠注入空氣的袋體。而且,通過向該袋體注入空氣,固定用部件153將穿戴用部件160不晃動而可靠地固定在腰部側面安裝部件151L、151R以及背部安裝部件152上。
《穿戴用部件160的結構》
接下來,對上述穿戴用部件160的結構進行說明。該穿戴用部件160藉助於固定用部件153被固定在腰部側面安裝部件151L、151R以及背部安裝部件152上,並且直接佩戴在人體上,沿著形成骨盆的左右的髂骨稜的稜線、骶骨、尾骨可靠地固定於骨盆部位的左右的外側面以及骨盆部位的後方。
如圖7(B)、(C)以及圖8(A)、(B)綜合地示出的那樣,穿戴用部件160具有腰帶部161、後面覆蓋部162、前面覆蓋部163。這裡,圖8(A)是從+X方向側觀察穿戴用部件160的主視圖,圖8(B)是從-X方向側觀察穿戴用部件160的後視圖。此外,圖中所示的雙點劃線表示穿戴用部件160以外的結構要素。
上述腰帶部161例如是成型加工為沿著形成骨盆部位的左右的髂骨稜(參照圖1) 的稜線的形狀的具有規定的厚度的金屬制的部件。該腰帶部161在後面與後面覆蓋部162連結,並且與前面覆蓋部163連結。而且,腰帶部161以沿著左右的髂骨稜的稜線從人體後方覆蓋腰部的方式固定於骨盆部位的左右的外側面。
上述後面覆蓋部162例如是通過將線狀的金屬制部件成型為大致T字狀的框部分,並且在該框部分內用布覆蓋而形成的(參照圖8(B))。該後面覆蓋部162成型加工為沿著形成骨盆部位的骶骨、尾骨(參照圖1)的形狀的形狀。而且,後面覆蓋部162以覆蓋與骶骨、尾骨對應的腰部後方的方式固定於骨盆部位的後方。
上述前面覆蓋部163例如是布制,覆蓋下腹部,固定於骨盆部位的左右的前外側面。該前面覆蓋部163在肚臍部附近與腰帶部161連結,並且在襠下部分與後面覆蓋部162連結。
其結果為,安裝部件150可靠地固定於骨盆。
接下來,對上述第1波紋管171以及第2波紋管172L、172R進行說明。
第1波紋管171是具有等間隔的環狀槽的膨脹收縮自如的樹脂制部件,配置於腰骶關節的伸展側(-X方向側)(參照圖2、4)。第1波紋管171的一側端部與第1連接部件131連接,並且第1波紋管171的另一側端部與安裝部件150中的背部安裝部件152的+Z方向側端面連接。而且,當通過將第1波紋管171與調整部180之間連通的具有撓性的樹脂制的配管191而使第1波紋管171內的氣壓變化時,第1波紋管171膨脹收縮。其結果為,第1波紋管171產生輔助腰關節的關節運動的力。
第2波紋管172L是具有等間隔的環狀槽的膨脹收縮自如的樹脂制部件,配置於左股關節的伸展側(-X方向側)(參照圖2、4)。第2波紋管172L的一側端部與第2連接部件141L連接,並且第2波紋管172L的另一側端部與安裝部件150中的背部安裝部件152的-Z方向側端面的+Y方向側連接。而且,當通過將第2波紋管172L與調整部180之間連通的具有撓性的樹脂制的配管192L而使第2波紋管172L內的氣壓變化時,第2波紋管172L膨脹收縮。其結果為,第2波紋管172L產生輔助左股關節的關節運動的力。
第2波紋管172R與第2波紋管172L同樣地是具有等間隔的環狀槽的膨脹收縮自如的樹脂制部件。該第2波紋管172R配置於右股關節的伸展側(-X方向側)(圖4參照)。第2波紋管172R的一側端部與第2連接部件141R連接,並且第2波紋管 172R的另一側端部與安裝部件150中的背部安裝部件152的-Z方向側端面的-Y方向側連接。而且,當通過將第2波紋管172R與調整部180之間連通的具有撓性的樹脂制的配管192R而使第2波紋管172R內的氣壓變化時,第2波紋管172R膨脹收縮。其結果為,第2波紋管172R產生輔助右股關節的關節運動的力。
如上所述,在本實施方式中,第1連接部件131配置於腰部外骨骼部件110側,第2連接部件141L、141R配置於大腿部外骨骼部件120L、120R側。此外,在本實施方式中,第1波紋管171的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件152的+Z方向側的腰關節伸展側連接。此外,在本實施方式中,第2波紋管172L、172R的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件152的-Z方向側的股關節伸展側連接。
接下來,對上述調整部180的結構進行說明。調整部180經由配管191與第1波紋管171連通。此外,調整部180經由配管192L與第2波紋管172L連通,並且經由配管192R與第2波紋管172R連通。而且,調整部180經由配管191、192L、192R強制地從第1波紋管171、第2波紋管172L、172R(以下,也將全部波紋管統稱而記作「波紋管」)排出空氣以及強制地向波紋管供給空氣,從而調整波紋管內的氣壓。
如圖9所示,具有這種功能的調整部180具有加壓泵181、減壓泵182、電力-氣壓控制閥183、控制部184以及配管185、186。
上述加壓泵181經由配管185與電力-氣壓控制閥183的泵側連接口的一側連接。當強制向波紋管供給空氣時,使用該加壓泵181。上述減壓泵182經由配管186與電力-氣壓控制閥183的泵側連接口的另一側連接。當強制從波紋管排出空氣時,使用該減壓泵182。
上述電力-氣壓控制閥183構成為具有流路切換閥和壓力控制閥(比例電磁閥)。該流路切換閥的入口側的一方與加壓泵181連接,並且入口側的另一方與減壓泵182連接。
而且,當在控制部184的控制下強制向波紋管供給空氣時,流路切換閥連接與加壓泵181連接的配管185和與指定的波紋管連通的配管而形成流路。另外,當在控制部184的控制下強制從波紋管排出空氣時,流路切換閥連接與減壓泵182連接的配管 186和與指定的波紋管連通的配管而形成流路。
例如,當強制向第1波紋管171供給時,流路切換閥連接配管185和配管191而形成流路。此外,當強制地從第1波紋管171排出空氣時,流路切換閥連接配管186和配管191而形成流路。
此外,當強制向第2波紋管172L供給時,流路切換閥連接配管185和配管192L而形成流路。另外,當強制從第2波紋管172L排出空氣時,流路切換閥連接配管186和配管192L而形成流路。而且,當強制向第2波紋管172R供給時,流路切換閥連接配管185和配管192R而形成流路。另外,當強制從第2波紋管172R排出空氣時,流路切換閥連接配管186和配管192R而形成流路。
另外,壓力控制閥在控制部184的控制下控制空氣壓力,使波紋管內的氣壓變化。
上述控制部184進行強制從波紋管排出空氣和強制向波紋管供給空氣的切換、以及進行波紋管內的氣壓的控制。當進行所涉及的控制時,在強制向波紋管供給空氣的情況下,控制部184進行控制,使得形成電力-氣壓控制閥183連接加壓泵181和輔助關節運動的波紋管的流路,且調整波紋管內的氣壓。另外,當強制從波紋管排出空氣的情況下,控制部184進行控制,使得形成電力-氣壓控制閥183連接減壓泵182和輔助關節運動的波紋管的流路,且調整波紋管內的氣壓。
這樣的控制是根據考慮進了實驗、模擬、經驗等的與驅動關節的肌肉力量相關的生物體信息而進行的。這裡,與驅動關節的肌肉力量相關的生物體信息能夠通過未圖示的檢測部檢測肌動電流圖、肌肉的硬度等來獲取。
【動作】
對如上述那樣構成的關節運動輔助裝置100的動作、即利用腰關節以及左右的股關節的機構的關節運動的輔助動作進行說明。
另外,在關節運動輔助裝置100中,設定為,在最初,調整部180未進行波紋管內的氣壓調整,波紋管的內壓為大氣壓。此外,最初,如圖2所示,腰關節以及左右的股關節是伸展狀態。
關於該關節運動的輔助動作,在使腰關節以及左右的股關節從伸展狀態成為彎曲狀態時,調整部180進行用於強制向第1波紋管171、第2波紋管172L、172R供給空氣的控制。當通過調整部180強制向第1波紋管171、第2波紋管172L、172R供給空 氣時,各波紋管內的氣壓上升。這樣,當波紋管內的氣壓上升時,波紋管膨脹。
在第1波紋管171、第2波紋管172L、172R膨脹的膨脹行程中,各波紋管膨脹時的關節運動輔助裝置100的狀態如圖10所示。通過從圖2的狀態向圖10的狀態轉移的第1波紋管171的膨脹行程,與第1波紋管171的一側端部連接的第1連接部件131相對於與第1波紋管171的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX1L、AX1R為中心軸向+X方向側旋轉。其結果為,佩戴有輔助裝置的情況下的腰部外骨骼部件110與安裝部件150所成的人體前側的角度變小,腰關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
此外,通過第2波紋管172L的膨脹行程,與第2波紋管172L的一側端部連接的第2連接部件141L相對於與第2波紋管172L的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2L為中心軸向+X方向側旋轉。其結果為,在佩戴有輔助裝置的情況下的大腿部外骨骼部件120L與安裝部件150所成的人體前側的角度變小,左股關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
此外,通過第2波紋管172R的膨脹行程,與第2波紋管172R的一側端部連接的第2連接部件141R相對於與第2波紋管172R的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2R為中心軸向+X方向側旋轉。其結果為,在佩戴有輔助裝置的情況下的大腿部外骨骼部件120R與安裝部件150所成的人體前側的角度變小,右股關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
當腰關節以及左右的股關節為彎曲狀態時(參照圖10),當使各關節從彎曲狀態成為伸展狀態時,調整部180進行用於強制地從第1波紋管171、第2波紋管172L、172R排出空氣的控制。當通過調整部180強制地從第1波紋管171、第2波紋管172L、172R排出空氣時,各波紋管內的氣壓下降。這樣,當波紋管內的氣壓下降時,波紋管收縮。
在第1波紋管171、第2波紋管172L、172R收縮的收縮行程中,各波紋管收縮時的關節運動輔助裝置100的狀態如圖2所示。通過從圖10的狀態向圖2的狀態轉移的第1波紋管171的收縮行程,與第1波紋管171的一側端部連接的第1連接部件131相對於與第1波紋管171的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX1L、AX1R為中心軸向-X方向側旋轉。其結果為,佩戴有輔助裝置的情況下的腰部外骨骼部件110與安裝部件150所成的人體前側的角度變大,腰關節從彎曲狀態成為伸展狀態。
此外,通過第2波紋管172L的收縮行程,與第2波紋管172L的一側端部連接的第2連接部件141L相對於與第2波紋管172L的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2L為中心軸向-X方向側旋轉。其結果為,在佩戴有輔助裝置的情況下的大腿部外骨骼部件120L與安裝部件150所成的人體前側的角度變大,左股關節從彎曲狀態成為伸展狀態。
此外,通過第2波紋管172R的收縮行程,與第2波紋管172R的一側端部連接的第2連接部件141R相對於與第2波紋管172R的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2R為中心軸向-X方向側旋轉。其結果為,佩戴有輔助裝置的情況下的大腿部外骨骼部件120R與安裝部件150所成的人體前側的角度變大,右股關節從彎曲狀態成為伸展狀態。
關於歩行時的輔助動作,首先,調整部180進行用於從第1波紋管171強制排出空氣的控制,以使腰關節成為伸展狀態。而且,當使左足部向前方移動時,調整部180進行用於使左足部成為彎曲狀態並且使右足部成為伸展狀態的控制。即,調整部180進行用於向第2波紋管172L強制地供給空氣並且從第2波紋管172R強制地排出空氣的控制。
此外,當使右足部向前方移動時,調整部180進行用於使右足部成為彎曲狀態並且使左足部成為伸展狀態的控制。即,調整部180進行用於向第2波紋管172R強制地供給空氣並且從第2波紋管172L強制地排出空氣的控制。其結果為,能夠實現順暢的歩行動作。
如以上說明的那樣,在本實施方式中,當通過調整部180向第1波紋管171、第2波紋管172L、172R強制地供給空氣時,各波紋管膨脹。而且,通過第1波紋管171的膨脹,與第1波紋管171的一側端部連接的第1連接部件131相對於與第1波紋管171的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX1L、AX1R為中心軸旋轉。其結果為,腰關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
此外,通過第2波紋管172L的膨脹行程,與第2波紋管172L的一側端部連接的第2連接部件141L相對於與第2波紋管172L的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2L為中心軸旋轉。其結果為,左股關節從伸展狀態成為彎曲狀態。此外,通過第2波紋管172R的膨脹行程,與第2波紋管172R的一側端部連接的第2連接 部件141R相對於與第2波紋管172R的另一側端部連接的安裝部件150以軸部件AX2R為中心軸旋轉。其結果為,右股關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
因此,對使作為膨脹收縮部件的第1波紋管171、第2波紋管172L、172R膨脹的膨脹行程進行控制,能夠輔助使腰關節以及左右的股關節從伸展狀態轉移到彎曲狀態的運動。
此外,在本實施方式中,當通過調整部180從第1波紋管171,第2波紋管172L、172R強制地排出空氣時,各波紋管收縮。而且,通過第1波紋管171的收縮,第1連接部件131相對於安裝部件150以軸部件AX1L、AX1R為中心軸旋轉。其結果為,腰關節從彎曲狀態成為伸展狀態。
此外,通過第2波紋管172L的收縮行程,第2連接部件141L相對於安裝部件150以軸部件AX2L為中心軸旋轉。其結果為,左股關節從彎曲狀態成為伸展狀態。此外,通過第2波紋管172R的收縮行程,第2連接部件141R相對於安裝部件150以軸部件AX2R為中心軸旋轉。其結果為,右股關節從彎曲狀態成為伸展狀態。
因此,對使作為膨脹收縮部件的第1波紋管171、第2波紋管172L、172R收縮的收縮行程進行控制,能夠輔助使腰關節以及左右的股關節從彎曲狀態轉移到伸展狀態的運動。
此外,在本實施方式中,調整部180用於進行如下控制:當使左足部向前方移動時,使腰關節成為伸展狀態,使左足部成為彎曲狀態,並且使右足部成為伸展狀態。此外,調整部180用於進行如下控制:當使右足部向前方移動時,使腰關節成為伸展狀態,使右足部成為彎曲狀態,並且使左足部成為伸展狀態。因此,能夠維持產生腰關節的伸展輔助力的狀態並且實現順暢的歩行動作。
此外,在本實施方式中,腰部外骨骼部件110在與腰關節對應的位置處以能夠在腰關節的轉動方向上轉動的方式安裝於安裝部件150。此外,大腿部外骨骼部件120L在與左股關節對應的位置處以能夠在左股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於安裝部件150,大腿部外骨骼部件120R在與右股關節對應的位置處以能夠在右股關節的轉動方向上轉動的方式安裝於安裝部件150。因此,能夠對與腰關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助,並且能夠對與左股關節以及右股關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助。
此外,在本實施方式中,第1波紋管171配置於腰關節的伸展側,第2波紋管 172L配置於左股關節的伸展側,第2波紋管172R配置於右股關節的伸展側。因此,能夠高效地產生輔助腰關節的運動的力、輔助左股關節的運動的力、輔助右股關節的運動的力。
此外,在本實施方式中,由於穿戴用部件160沿著形成骨盆部位的左右的髂骨稜的稜線、骶骨、尾骨的形狀而貼合且可靠地固定於骨盆部位,因此,安裝部件150可靠地被固定於骨盆部位。其結果為,即使在第1波紋管171、以及第2波紋管172L、172R膨脹或收縮時,安裝部件150不晃動而可靠地固定於骨盆部位。由此,能夠高效地將第1波紋管171產生的力向腰骶關節傳遞。此外,能夠高效地將第2波紋管172L產生的力向左股關節傳遞,能夠高效地將第2波紋管172R產生的力向右股關節傳遞。因此,在腰關節、左股關節以及右股關節的獨立的關節運動時,能夠進行順暢的關節運動,實現穩定的關節運動。
因此,根據本實施方式,能夠適當地輔助關節運動並且實現順暢的關節運動。
【實施方式的變形】
本發明不限於上述實施方式,能夠進行各種各樣的變形。
例如,在上述實施方式中,將第1連接部件131配置於腰部外骨骼部件110側,並且將第2連接部件141L、141R配置於大腿部外骨骼部件121L、121R側。此外,在本實施方式中,第1波紋管171的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件的+Z方向側連接,並且第2波紋管172L、172R的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件的-Z方向側連接。
與此相對,如圖11、12所示的關節運動輔助裝置100B,可以將第1連接部件131B配置於大腿部外骨骼部件121L、121R側,並且將第2連接部件141BL、141BR配置於腰部外骨骼部件110側。而且,在採用這樣的結構的情況下,第1波紋管171的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件的-Z方向側連接,並且第2波紋管172L、172R的另一側端部與構成安裝部件150的背部安裝部件的+Z方向側連接。另外,在圖12所示的關節運動輔助裝置100B中,省略調整部180以及配管191、192L、192R的圖示。
這裡,圖11是各波紋管膨脹時的關節運動輔助裝置100B的狀態,圖12是各波紋管收縮時的關節運動輔助裝置100B的狀態。這樣,在關節運動輔助裝置100B中,通過使第1波紋管以及2個第2波紋管膨脹,能夠使腰關節以及股關節從彎曲狀態成 為伸展狀態,並且通過使第1波紋管以及2個第2波紋管收縮,能夠使腰關節以及股關節從伸展狀態成為彎曲狀態。
此外,在上述實施方式中,腰部外骨骼部件110在與腰骶關節對應的位置處通過軸部件AX1L、AX1R安裝於安裝部件150。與此相對,例如,也可以採用圖13所示的結構的關節運動輔助裝置100C。關節運動輔助裝置100C與上述實施方式的關節運動輔助裝置100相比,替代腰部外骨骼部件110而具有腰部外骨骼部件110C這一點、替代安裝部件150而具有安裝部件150C這一點以及替代軸部件AX1L、AX1R而具有連接部件CBL、CBR(連接部件CBR未圖示)這一點不同。
腰部外骨骼部件110C與上述實施方式的腰部外骨骼部件110相比,替代腰部側面佩戴部件111L、111R而具有腰部側面佩戴部件111CL、111CR(腰部側面佩戴部件111CR未圖示)這一點以及還具備被固定在該腰部側面佩戴部件111CL、111CR上的外齒齒輪(齒輪部件)210L、210R(外齒齒輪210R未圖示)這一點不同。
外齒齒輪210L是腰部側面佩戴部件111CL的-Z方向側端部,固定於與腰骶關節對應的位置。在該外齒齒輪210L上形成有沿著腰骶關節的轉動運動方向的齒部。此外,外齒齒輪210R是腰部側面佩戴部件111CR的-Z方向側端部,固定於與腰骶關節對應的位置。在該外齒齒輪210R上形成有沿著腰骶關節的轉動運動方向的齒部。
安裝部件150C與上述實施方式的安裝部件150相比,還具有被固定在腰部側面安裝部件151L、151R上的外齒齒輪(齒輪部件)250L、250R(外齒齒輪250R未圖示)這一點不同。
外齒齒輪250L固定在腰部側面安裝部件151L上的與骶髂關節對應的位置。在該外齒齒輪250L上形成有與外齒齒輪210L嚙合的齒部。而且,外齒齒輪250L與外齒齒輪210L嚙合,通過連接部件CBL確保該嚙合。此外,外齒齒輪250R固定於腰部側面安裝部件151R上的與骶髂關節對應的位置。在該外齒齒輪250R上形成有與外齒齒輪210R嚙合的齒部。而且,外齒齒輪250R與外齒齒輪210R嚙合,通過連接部件CBR確保該嚙合。這樣,在關節運動輔助裝置100C中,腰部外骨骼部件110C通過連接部件CBL、CBR被安裝於安裝部件150C。
在上述那樣構成的關節運動輔助裝置100C中,在使安裝部件150C相對靜止的系統中,固定在腰部外骨骼部件110C上的外齒齒輪210L、210R分別通過第1波紋管171的膨脹行程或者收縮行程而自轉,同時繞著固定在安裝部件150C上的外齒齒 輪250L、250R公轉。由此,腰部外骨骼部件110C以與骶髂關節對應地固定的外齒齒輪250L、250R的中心軸為中心公轉,同時以與腰骶關節對應地固定的外齒齒輪210L、210R的中心軸為中心自轉。另外,在關節運動輔助裝置100C中,連接部件CBL、CBR發揮了與存在於腰骶關節與骶髂關節之間的骶骨(圖1參照)對應的功能。
因此,在關節運動輔助裝置100C中,能夠對與腰骶關節以及骶髂關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助,並且能夠對與左股關節以及右股關節的動作對應的順暢的關節運動進行輔助。
另外,在關節運動輔助裝置100C中,在腰部外骨骼部件110C以及安裝部件150C上固定有外齒齒輪,但替代該外齒齒輪,也可以採用能夠傳遞旋轉力的橡膠部件。
此外,在上述實施方式中,腰部外骨骼部件在與腰骶關節對應的位置處被安裝於安裝部件,但也可以在與骶髂關節對應的位置處以能夠在骶髂關節的轉動方向上轉動的方式安裝於安裝部件。此外,腰部外骨骼部件當然可以相對於安裝部件安裝於與腰骶關節對應的位置的附近、與骶髂關節對應的位置的附近、或者、腰骶關節以及骶髂關節的附近。
此外,在上述實施方式中,具有從裡側保持大腿的大腿保持部件,但也可以省略該大腿保持部件。
此外,在上述實施方式中,設與驅動關節的肌肉相關的生物體信息為肌肉電流圖、肌肉的硬度等生物體信號,但也可以採用使用者的腦波作為該生物體信息。
此外,雖然在實施方式中採用了樹脂制的波紋管,但只要是伸縮自如且不向人體施加所佩戴的裝置的重量等負擔的材料,也可以是其它的材料。
另外,雖然本發明的關節運動輔助裝置將工作流體設定為空氣,但也可以是其它的氣體、水或油等液體。
在本發明的關節運動輔助裝置用於護理或福利的領域的情況下,不僅能夠由護理者作為動力輔助用的裝置而佩戴,即使是力量小的被護理者,也能夠作為動力輔助用或者康復用的裝置而利用。此外,本發明的關節運動輔助裝置除了護理或福利的領域以外也能夠作為提起重物等情況下的動力輔助裝置而利用。
另外,在上述實施方式中,雖然將本發明應用於輔助人體的關節運動的關節運動輔助裝置,但即使是具有關節機構的人體以外的外骨骼型的哺乳類、外骨骼型的機器 人等規定對象物的關節運動輔助裝置中也能夠應用本發明。
產業上的可利用性
如以上說明的那樣,本發明的關節運動輔助裝置能夠應用於輔助規定對象物的關節運動的關節運動輔助裝置。