(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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(10/210)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(10/210)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(12/212)と、前記第１サポート部材(10/210)に対して前記第２サポート部材(12/212)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(12/212)を前記第１サポート部材(10/210)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(12/212)は、
リング形状で手首全周を包囲して着脱され前記第１サポート部材(10/210)に連結され
る固定部材(80/240)と、
前記固定部材(80/240)の前記遠位身体部位(A2)側に該固定部材(80/240)に対し近接・離間移動が可能に配設され、該遠位身体部位(A2)に装着されるリング形状の移動部材(81/241)と、
前記固定部材(80/240)と前記移動部材(81/241)との間に設けられ、固定部材(80/240)に
対して移動部材(81/241)を相対的に近接移動することで押圧されて押圧力を検知する圧力
センサ(130/282)とを備え、
前記圧力センサ(130/282)が検知する押圧力に応じて前記作動手段(70)を作動制御する
よう構成した
ことを特徴とする装着型動作支援装置。
【請求項２】
前記圧力センサ(130)は、その圧力検知部に、前記固定部材(80)または移動部材(81)に向け突出する突出部(135/285)を備えた請求項１記載の装着型動作支援装置。
【請求項３】
前記固定部材(80/240)および前記移動部材(81/241)の間には、固定部材(80/240)に対し
て移動部材(81/241)を相対的に近接移動することで弾性変形する弾性部材(138/283)が前
記圧力センサ(130/282)に接触した状態で設けられ、
前記固定部材(80/240)に対する前記移動部材(81/241)の近接移動時に、前記圧力センサ
(130/282)に接触する前記弾性部材(138/283)が弾性変形して前記圧力センサ(130/282)を
押圧するよう構成された請求項１または２記載の装着型動作支援装置。
【請求項４】
前記固定部材(80/240)および前記移動部材(81/241)の間に、前記圧力センサ(130/282)を複数備えると共に、前記固定部材(80/240)および前記移動部材(81/241)の間に、該固定部材(80/240)に対して該移動部材(81/241)を弾性的に付勢する弾性部材(136/138/283)を複数備え、
前記移動部材(81/241)を付勢する各弾性部材(136/138/283)が均衡を保った状態におい
て、前記移動部材(81/241)と前記各圧力センサ(130/282)との間隔が同等になるよう移
動部材(81/241)を保持する請求項１〜３の何れか一項に記載の装着型動作支援装置。
【請求項５】
前記固定部材(80)は、前記移動部材(81)に対向する円形の内周面(80A)を備えると共に、
前記移動部材(81)は、前記内周面(80A)に対向する円形の外周面(81A)を備え、
前記圧力センサ(130)は、前記内周面(80A)または外周面(81A)に、その周方向へ離間して
複数個配設されている請求項１〜４の何れか一項に記載の装着型動作支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
また、上肢用の装着型動作支援装置は、第２サポート部材の手首部や前腕部に対応する部位に、肘関節を中心とした該前腕部の動きを検知して検知信号を出力する検知手段が配設されたものがある。また、下肢用の装着型動作支援装置は、第２サポート部材の足首部や下腿部に対応する部位に、膝関節を中心とした該下腿部の動きを検知して検知信号を出力する検知手段が配設されたものがある。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７-２９１１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の装着型動作支援装置は、装着時の身体に対するフィット感を高めるため、第１サポート部材の近位身体部位に対向する側および第２サポート部材の遠位身体部位に対向する側に、身体部位へ弾力的に当接するパッド部材を備えている。このため第２サポート部材は、パッド部材の遠位身体部位に当接する部分や、該第２サポート部材のパッド部材に当接する部分に、前記検知手段が配設されている。しかし、近位身体部位に対する遠位身体部位の動作時に、該遠位身体部位に押されたパッド部材が弾性変形するため、検知手段に加わる力を正確に検知できず、該検知手段による検知精度が低い問題を内在していた。【０００７】
従って本発明では、ユーザーの身体動作の検知精度を向上させて、ユーザーの動作支援を適切に行ない得る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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
リング形状で手首全周を包囲して着脱され前記第１サポート部材に連結される固定部材
と、 前記固定部材の前記遠位身体部位側に該固定部材に対し近接・離間移動が可能に配設
され、該遠位身体部位に装着されるリング形状の移動部材と、
前記固定部材と前記移動部材との間に設けられ、固定部材に対して移動部材を相対的に
近接移動することで押圧されて押圧力を検知する圧力センサとを備え、
前記圧力センサが検知する押圧力に応じて前記作動手段を作動制御するよう構成したこ
とを特徴とする。
従って、請求項１に係る発明によれば、遠位身体部位に装着した移動部材が、該遠位身
体部位の動きにより固定部材に近接移動すると、該移動部材に押圧された圧力センサが押
圧力を精度よく検知することができる。そして、圧力センサが検知する押圧力に応じて作
動手段を作動制御することで、第２サポート部材の姿勢変位による関節の屈曲動作を適切
に補助し得る。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、
前記圧力センサは、その圧力検知部に、前記固定部材または移動部材に向け突出する突出部を備えたことを要旨とする。
従って、請求項２に係る発明によれば、固定部材に近接移動する移動部材が突出部に接触することで、圧力センサによる検知精度を好適に高めることができる。【００１０】
請求項３に記載の発明は、
前記固定部材および前記移動部材の間には、固定部材に対して移動部材を相対的に近接移動することで弾性変形する弾性部材が前記圧力センサに接触した状態で設けられ、
前記固定部材に対する前記移動部材の近接移動時に、前記圧力センサに接触する前記弾性部材が弾性変形して前記圧力センサを押圧するよう構成されたことを要旨とする。
従って、請求項３に係る発明によれば、移動部材の移動時に弾性部材材が弾性変形して圧力センサを押圧するので、該移動部材の移動の微小な移動を検知することができ、圧力センサによる検知精度を高めることができる。【００１１】
請求項４に記載の発明は、
前記固定部材および前記移動部材の間に、前記圧力センサを複数備えると共に、前記固定部材および前記移動部材の間に、該固定部材に対して該移動部材を弾性的に付勢する弾性部材を複数備え、
前記移動部材を付勢する各弾性部材が均衡を保った状態において、前記移動部材と前記各圧力センサとの間隔が同等になるよう移動部材を保持す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、移動部材がどの方向へ移動しても、圧力センサが検知するまでの時間が一定となり、圧力センサによる検知にタイムラグが生ずることを防止し得る。また、弾性部材により、移動部材をがたつきなく保持することができる。【００１２】
請求項５に記載の発明は、
前記固定部材は、前記移動部材に対向する円形の内周面を備えると共に、前記移動部材は、前記内周面に対向する円形の外周面を備え、
前記圧力センサは、前記内周面または外周面に、その周方向へ離間して複数個配設されてい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、遠位身体部位の動きにより移動部材が固定部材の内周面内側において径方向の何れの方向へ移動しても、圧力センサによる検知が可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る装着型動作支援装置によれば、遠位身体部位に装着した移動部材の動きを、第２サポート部材の固定部材と該移動部材との間に配設した圧力センサで検知するので、ユーザーの身体動作の検知精度を向上させることができる。従って、圧力センサの検知信号に応じて作動手段を作動させることで、ユーザーの動作支援を適切に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例に係る装着型動作支援装置を、右腕に装着した状態で示す概略斜視図である。
【図２】図１に示した第１実施例の装着型動作支援装置の平面図である。
【図３】図１に示した第１実施例の装着型動作支援装置の側面図である。
【図４】第１実施例の装着型動作支援装置において、第１サポート部材に対して第２サポート部材を動作させる作動機構を示す平断面図である。
【図５】第１実施例の装着型動作支援装置において、第１サポート部材と第２サポート部材とを連結する構成を示す斜視図である。
【図６】(ａ)は、第１実施例の装着型動作支援装置において、第２サポート部材に配設した動作検知部材を示す斜視図であり、(ｂ)は、(ａ)に示した動作検知部材を構成するアウター部材およびインナー部材を示す斜視図である。
【図７】アウター部材の第１アウター半体と第２アウター半体とを開放すると共に、インナー部材の第１インナー半体と第２インナー半体とを開放した状態を示す斜視図である。
【図８】動作検知部材を左右方向で破断した縦断面図であって、アウター部材に対してインナー部材が周方向および径方向へ動き得ることを示している。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】(ａ)は、アウター部材の第１アウター半体および第２アウター半体に設けた第１係合手段および第２係合手段を示す部分斜視図であり、(ｂ)は、第１アウター半体と第２アウター半体とを当接させた状態を示す部分斜視図である。
【図１１】(ａ)は、インナー部材の第１インナー半体および第２インナー半体に設けた第３係合手段および第４係合手段を示す部分斜視図であり、(ｂ)は、第１インナー半体と第２インナー半体とを当接させた状態を示す部分斜視図である。
【図１２】第２実施例の装着型動作支援装置に配設された動作検知部材を示す縦断面図である。
【図１３】第３実施例の装着型動作支援装置に配設された動作検知部材を示す縦断面図である。
【図１４】第４実施例の装着型動作支援装置に配設された動作検知部材を示す縦断面図である。
【図１５】第５実施例に係る装着型動作支援装置を、右腕に装着した状態で示す概略斜視図である。
【図１６】図１５に示した第５実施例の装着型動作支援装置の平面図である。
【図１７】図１５に示した第５実施例の装着型動作支援装置の側面図である。
【図１８】第５実施例の装着型動作支援装置において、第１サポート部材に対して第２サポート部材を動作させる作動機構を示す平断面図である。
【図１９】第５実施例の装着型動作支援装置において、第１サポート部材と第２サポート部材とを連結する構成を示す斜視図である。
【図２０】(ａ)は、第５実施例の装着型動作支援装置において、第２サポート部材における支持壁部の内壁面上部に配設した検知部を示した側面図であり、(ｂ)は、(ａ)に示した検知部を下方から見た底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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の各方向については、身体前方へ水平に伸ばして手のひらをユーザーから見て左側に向けた右腕Ａに該装着型動作支援装置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、第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１を、後方斜め右上方から見たものである。
【実施例】
【００１６】
(第１実施例)
図１は、第１実施例に係る装着型動作支援装置ＳＵ１の全体構成を概略的に示す斜視図であり、図２および図３は、装着型動作支援装置ＳＵ１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。第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１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。【００１７】
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ＳＵ１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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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ＳＵ１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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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が回転するよう構成されている。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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ＳＵ１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。【００２７】
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に設けたモータ固定部(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。【００２８】
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。【００２９】
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ＳＵ１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。【００３０】
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。【００３１】
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ＳＵ１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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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ＳＵ１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。【００３６】
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の支持壁部材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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
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。【００４１】
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。なお第１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。【００４２】
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が径方向へ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。第１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、シート形態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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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、各々の検知圧力の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。【００４７】
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ＳＵ１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。【００４８】
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。【００４９】
第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１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。【００５０】
前述のように構成された第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１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られる。
(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や、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ＳＵ１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の外側に殆ど露出しないので、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。【００５１】
(第２実施例)
図１２は、第２実施例に係る装着型動作支援装置ＳＵ２における第２サポート部材１２の動作検知部材１４を、左右方向で上下に破断した縦断面図である。第２実施例の装着型動作支援装置ＳＵ２は、動作検知部材１４以外の構成が前記第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一である。従って、ここでは第１実施例と異なる動作検知部材１４について詳細に説明し、第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一の構成を有する部材および部位は、同一の符号を付して説明を省略する。第２実施例における第２サポート部材１２の動作検知部材１４は、図１２に示すように、アウター部材８０とインナー部材８１との間に、各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄと個別に対応した複数(第２実施例では４つ)の当接支持部材(弾性部材)１３８を追加して設け、アウター部材８０に対してインナー部材８１を相対的に近接移動することで、各当接支持部材１３８が弾性変形して対応の圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄを押圧するよう構成されている。【００５２】
各当接支持部材１３８は、細長の薄いバネ鋼から形成されて弾性変形が可能な板バネであり、長手方向の２箇所で同一方向に折曲げられている。この当接支持部材１３８は、長手方向の一端部に設けられてアウター部材８０に取付けられる取付部１３８Ａと、対応の圧力センサ１３０(１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄ)を押圧する押圧部１３８Ｂと、長手方向の他端部に設けられてインナー部材８１に当接する作動部１３８Ｃとを備える。なお押圧部１３８Ｂは、２カ所の折曲部における前記取付部１３８Ａから遠い折曲部(作動部１３８Ｃに近い側)に位置している。各当接支持部材１３８は、図１２に示すように、アウター部材８０の内周ガイド部材８５に対して取付部１３８Ａを固定して片持ち状態に配設され、押圧部１３８Ｂが圧力センサ１３０に設けた突出部１３５に接触すると共に、作動部１３８Ｃがインナー部材８１の支持壁部材１０７の外周面に弾力的に当接するようになっている。そして、各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄに対応して配設された４つの各当接支持部材１３８は、図１２に示すように、アウター部材８０に対してインナー部材８１が径方向へ相対的に移動するに際し、常に支持壁部材１０７の外周面に当接した状態が維持される。従って、アウター部材８０に対するインナー部材８１の径方向における可動範囲内の何れの位置に該インナー部材８１が移動しても、各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄには、対応する当接支持部材１３８が弾性変形して押圧力が加わった状態となっている。【００５３】
このような第２実施例の装着型動作支援装置ＳＵ２は、インナー部材８１に外力が付与されない場合に、各当接支持部材１３８が均衡を保った状態となる。そして、各当接支持部材１３８は、均衡を保った状態において、インナー部材８１をアウター部材８０と同心となるように位置させ、該インナー部材８１と第１〜第４の各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄとの間隔が同等となるように該インナー部材８１を保持する。また、第２実施例の装着型動作支援装置ＳＵ２は、アウター部材８０に対するインナー部材８１の近接移動時に、各当接支持部材１３８が弾性変形して各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄを押圧し、該圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄが検知する押圧力に応じて作動機構Ｍのサーボモータ７０を作動制御する。【００５４】
例えば、インナー部材８１が図１２において上方へ移動すると、第４圧力センサ１３０Ｄおよび第３圧力センサ１３０Ｃに対する押圧力が増加する一方、第１圧力センサ１３０Ａおよび第２圧力センサ１３０Ｂに対する押圧力は減少する。すなわち、第４および第３の各圧力センサ１３０Ｄ,１３０Ｃに対する押圧力が増加すると共に、第１および第２の各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂに対する押圧力が減少した場合には、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て、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行なうようになっている。また、インナー部材８１が図１２において下方へ移動すると、第２圧力センサ１３０Ｂおよび第１圧力センサ１３０Ａに対する押圧力が増加し、第４圧力センサ１３０Ｄおよび第３圧力センサ１３０Ｃに対する押圧力は減少する。すなわち、第２および第１の各圧力センサ１３０Ｂ,１３０Ａに対する押圧力が増加すると共に、第４および第３の各圧力センサ１３０Ｄ,１３０Ｃに対する押圧力が減少した場合には、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を下方へ姿勢変位させて、前腕部Ａ２を降ろそうとするユーザーの動作支援を行なうようになっている。【００５５】
従って、第２実施例の装着型動作支援装置ＳＵ２では、インナー部材８１の径方向への移動を、各当接支持部材１３８を介して各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄで適切に検知し得る。すなわち、インナー部材８１の動きが、当接支持部材１３８の弾性変形により各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄにダイレクトに伝達されるから、前腕部Ａ２の微小な動作も各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄで適切に検知され、検知精度を高く維持することが可能である。また、各当接支持部材１３８が均衡に保たれた状態では、アウター部材８０に対してインナー部材８１が全周に亘って同等の距離で保持されるので、該インナー部材８１と各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄとの間隔も同等となっており、該インナー部材８１が径方向の何れの方向へ移動してもタイムラグなく検知し得る。また、各当接支持部材１３８により、インナー部材８１を、がたつきなく保持することができる。【００５６】
(第３実施例)
図１３は、第３実施例に係る装着型動作支援装置ＳＵ３における第２サポート部材１２の動作検知部材１４を、左右方向で上下に破断した縦断面図である。第３実施例の装着型動作支援装置ＳＵ３は、動作検知部材１４以外の構成が前記第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一である。従って、ここでは第１実施例と異なる動作検知部材１４について詳細に説明し、第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一の構成を有する部材および部位は、同一の符号を付して説明を省略する。第３実施例における第２サポート部材１２の動作検知部材１４は、図１３に示すように、アウター部材８０の内側壁部８７およびインナー部材８１の支持壁部材１０７の間に複数(第３実施例では８個)のコイルバネ(弾性部材)１３６を、周方向へ等間隔に配設したものである。各コイルバネ１３６は、その一端がアウター部材８０の内側壁部８７に固定されており、他端がインナー部材８１の外周面８１Ａに常に接触した状態となっている。【００５７】
このような第３実施例の装着型動作支援装置ＳＵ３は、インナー部材８１に外力が付与されない場合に、各コイルバネ１３６が均衡を保った状態となる。そして、各コイルバネ１３６は、均衡を保った状態において、インナー部材８１をアウター部材８０と同心となるように位置させ、該インナー部材８１と第１〜第４の各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄとの間隔が同等となるように該インナー部材８１を保持する。従って、インナー部材８１が径方向における何れの方向へ移動しても、各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄが検知するまでの時間が一定となり、圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄによる検知にタイムラグが生ずることを防止し得る。また、各コイルバネ１３６により、インナー部材８１をがたつきなく保持することができる。【００５８】
(第４実施例)
図１４は、第４実施例に係る装着型動作支援装置ＳＵ４における第２サポート部材１２の動作検知部材１４を、左右方向で上下に破断した縦断面図である。第４実施例の装着型動作支援装置ＳＵ４は、動作検知部材１４以外の構成が前記第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一である。従って、ここでは第１実施例と異なる動作検知部材１４について詳細に説明し、第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１と同一の構成を有する部材および部位は、同一の符号を付して説明を省略する。第４実施例における第２サポート部材１２の動作検知部材１４は、図１４に示すように、インナー部材８１の支持壁部材１０７と手首パッド部材１１３とを分離した構成となっている。そして、各手首パッド部材１１３は、支持壁部材１０７に対向する外面側に設けられた硬質の外殻部１４２と、この外殻部１４２の内側に設けられて前腕部Ａ２に当接する軟質のパッド部１４３とからなり、コイルバネ(支持部材)１４０を介して支持壁部材１０７に弾力的に支持されている。【００５９】
各手首パッド部材１１３は、図１４に示すように、複数(第４実施例では２個)のコイルバネ１４０により支持壁部材１０７に連結されている。前記コイルバネ１４０は、例えば一端が手首パッド部材１１３の外殻部１４２に固定されており、他端が支持壁部材１０７の外周面に掛止されている。そしてコイルバネ１４０は、支持壁部材１０７に対する手首パッド部材１１３の径方向への移動は許容するが、支持壁部材１０７に対する手首パッド部材１１３の周方向への回転は規制するようになっている。なお、インナー部材８１の支持壁部材１０７と、アウター部材８０に配設された各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄとの関係は、図８に示した第１実施例の動作検知部材１４と同じである。【００６０】
前述のように構成された第４実施例の動作検知部材１４では、第１インナー半体１０５の第１端部１０５Ａと第２インナー半体１０６の第１端部１０６Ａとを当接させると、各手首パッド部材１１３,１１３のパッド部１４３が、ユーザーの前腕部Ａ２に隙間なく当接する。そして、ユーザーが前腕部Ａ２を上方へ曲げるよう動作して手首パッド部材１１３が上方へ移動すると、コイルバネ１４０を介して支持壁部材１０７が上方へ押され、第１実施例と同様に第４圧力センサ１３０Ｄに押圧力が加わるので、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行なうようになっている。また、手首パッド部材１１３が下方へ移動すると、コイルバネ１４０を介して支持壁部材１０７が下方へ押され、第１実施例と同様に第２圧力センサ１３０Ｂに押圧力が加わるので、前腕部Ａ２を下方へ降ろそうとするユーザーの動作支援を行なうようになっている。【００６１】
従って、第４実施例の装着型動作支援装置ＳＵ４では、インナー部材８１の径方向への移動を、各コイルバネ１４０を介して各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄで適切に検知し得る。すなわち、手首パッド部材１１３の動きが各コイルバネ１４０を介して支持壁部材１０７にダイレクトに伝達されるから、前腕部Ａ２の微小な動作も各圧力センサ１３０Ａ,１３０Ｂ,１３０Ｃ,１３０Ｄで適切に検知され、検知精度を高く維持することが可能である。なお、コイルバネ１４０の長さやサイズを変更することで、ユーザーの前腕部Ａ２に適合した異なるサイズの手首パッド部材１１３の採用が可能である。【００６２】
(第５実施例)
図１５は、第５実施例に係る装着型動作支援装置ＳＵ５の全体構成を概略的に示す斜視図である。第５実施例の装着型動作支援装置ＳＵ５は、右腕Ａにおいて肘関節Ａ３より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２１０と、該第１サポート部材２１０に回転変位可能に連結されて、肘関節Ａ３より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２１２と、第１サポート部材２１０に対して第２サポート部材２１２を回転変位させる作動機構Ｍとを備えている。また第２サポート部材２１２は、前腕部Ａ２の動きを検知する検知手段２１４を備えている。【００６３】
第１サポート部材２１０は、図１５〜図１７に示すように、本体部２２０と、この本体部２２０に着脱可能に装着された上腕装着部２２１とを備えている。本体部２２０は、装着型動作支援装置ＳＵ５を右腕Ａに装着した際に上腕部Ａ１の右部に位置して、該上腕部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。この本体部２２０は、上腕部Ａ１に近接するベース部材２２２と、このベース部材２２２に右側外方から組付けられたカバー部材２２３とを備えている。そして本体部２２０は、ベース部材２２２とカバー部材２２３とを組付けることで、前記作動機構Ｍの各構成部材を収容する収容設置部２２４が内部に画成される。ベース部材２２２の前部には、図１６および図１７に示すように、左右方向に離間して前方へ平行に延出する２つの支持部２２５,２２６が設けられている。右側に位置する第１支持部２２５には円形の第１支持孔２２７が形成されており、第２サポート部材２１２の後述する支持体部(固定部材)２４０を第１サポート部材２１０に支持する回転支持部材２６０が、該第１支持孔２２７に回転可能に配設されている。左側に位置する第２支持部２２６には、第１支持孔２２７と左右方向で同一軸線上に位置する円形の第２支持孔２２８が形成されており、第２サポート部材２１２の後述する前腕装着部(移動部材)２４１を第１サポート部材２１０に支持する締結支持部材２６５が、該第２支持孔２２８に回転可能に配設されている。【００６４】
上腕装着部２２１は、図１５〜図１７に示すように、後方から見た端面形状が「横Ｃ字形」をなして上部が左右に分離した湾曲状に形成され、右側外部が前記本体部２２０に着脱可能に取付けられている。この上腕装着部２２１は、本体部２２０のベース部材２２２に左側外方から着脱可能に固定される固定部材２３０と、この固定部材２３０に取付けられた上腕パッド部材２３１とを備えている。上腕パッド部材２３１は、外側に位置する外殻部２３２と、この外殻部２３２の内側に設けられて上腕部Ａ１に接触するパッド部２３３とを備えている。外殻部２３２は、カーボン繊維または合成樹脂等を材質とした薄肉部分であり、形状保持性を有しつつ湾曲の曲率が変化するように弾性変形が可能となっている。パッド部２３３は、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しており、上腕部Ａ１を下方から包み込んで該上腕部Ａ１に密着し得る。従って上腕パッド部材２３１は、上部の両端が左右に近接・離間するよう変形が可能であり、上腕部Ａ１に対して容易に着脱し得る。【００６５】
上腕パッド部材２３１の左側上部には、図１５〜図１７に示すように、矩形リング状の掛止部材２３５を備えた面ファスナ形態のベルト部材２３４が、一端を固定した状態に取付けられている。また、上腕パッド部材２３１の右側上部には、前後方向に延在して左右方向の断面形状が「略コ字形」をなすバックル２３６が設けられている。従って、ベルト部材２３４に配設した掛止部材２３５をバックル２３６に引っ掛け、該バックル２３６で折り返した該ベルト部材２３４を締結することで、上腕パッド部材２３１を上腕部Ａ１に締め付けながら固定し得る(図１５参照)。なお、上腕パッド部材２３１には、該部材２３１の強度が低下しない範囲内で開口２３７が形成されており、上腕部Ａ１への装着時における通気性の向上および軽量化が図られている。【００６６】
前記第２サポート部材２１２は、図１５〜図１７に示すように、第１サポート部材２１０に対して回転可能に支持された支持体部２４０と、該第１サポート部材２１０に対して回転可能に支持された前腕装着部２４１とを備えている。支持体部２４０は、第１サポート部材２１０の本体部２２０の前方に位置する右壁部から、左上方および左下方へ湾曲して左側(体幹側)が開放した形状に形成されている。すなわち支持体部２４０は、第２サポート部材２１２の回転方向において、前記前腕装着部２４１を挟んで対向する第１支持壁部２４０Ａおよび第２支持壁部２４０Ｂを備え、これら第１支持壁部２４０Ａおよび第２支持壁部２４０Ｂが、外方から前腕装着部２４１に対面するように形成されている。この支持体部２４０は、例えば硬質の合成樹脂等を材質とする。そして、支持体部２４０の右壁部には、後方へ延出した板状の第１連結部材２４２が配設され、この第１連結部材２４２は第１サポート部材２１０に回転可能に連結されるようになっている。なお、図１８および図１９に示すように、第１連結部材２４２の後端近傍には、矩形穴部２４３が形成されている。【００６７】
前腕装着部２４１は、前腕部Ａ２に装着される前腕パッド部材２４５と、この前腕パッド部材２４５から後方へ延出した板状の第２連結部材２４８とを備えている。前腕パッド部材２４５は、前記上腕パッド部材２３１と同様に、外側に位置する外殻部２４６と、この外殻部２４６の内側に設けられて前腕部Ａ２に接触するパッド部２４７とを備えている。外殻部２４６は、カーボン繊維または合成樹脂等を材質とした弾性変形が可能な薄肉部分であり、左側(体幹側)が開放する略円筒形状に形成されている。パッド部２４７は、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しており、前腕部Ａ２を右方から包み込んで該前腕部Ａ２に密着し得るようになっている。これにより前腕パッド部材２４５は、左側の上下端が上下に近接・離間するよう変形が可能であり、前腕部Ａ２に対して容易に着脱し得る。前記第２連結部材２４８は、前腕パッド部材２４５における第１サポート部材２１０の本体部２２０前方に位置する右側部分に、該前腕パッド部材２４５から後方へ延出して配設されている。この第２連結部材２４８は、第１サポート部材２１０に回転可能に連結されるようになっており、図１８および図１９に示すように、該第２連結部材２４８の後端には円形穴部２４９が形成されている。【００６８】
前記前腕パッド部材２４５は、図１７および図２０(ａ)に示すように、第２サポート部材２１２の回転方向において、前記支持体部２４０の第１支持壁部２４０Ａとの間に、前記検知手段２１４を構成する後述の第１検知部２８０を配設し得る空間を画成すると共に、該支持壁部２４０の第２支持壁部２４０Ｂとの間に、該検知手段２１４を構成する後述の第２検知部２８１を配設し得る空間を画成した状態に配設されている。従って、前腕装着部２４１は、第２サポート部材２１２の回転方向で、第１支持壁部２４０Ａと第２支持壁部２４０Ｂの間において支持体部２４０に対して相対移動が可能な可動範囲を確保した状態に配設され、前腕パッド部材２４５は、第１支持壁部２４０Ａへの近接移動および第２支持壁部２４０Ｂへの近接移動が許容されるようになっている。【００６９】
前腕パッド部材２４５の左側上部には、図１５〜図１７に示すように、矩形リング状の掛止部材２５１を備えた面ファスナ形態の２本のベルト部材２５０が、一端が固定された状態で前後に離間して取付けられている。また、前腕パッド部材２４５の左側下部には、前後方向に延在して左右方向の断面形状が「略コ字形」をなす２個のバックル２５２が、各ベルト部材２５０に対応するよう前後に離間して設けられている。従って、各ベルト部材２５０を、対応のバックル２５２に掛止部材２５１を引っ掛け、該バックル２５２で折り返した該ベルト部材２５０を締結することで、前腕パッド部材２４５を前腕部Ａ２に締め付けながら固定し得る(図１７参照)。【００７０】
前記第１サポート部材２１０と第２サポート部材２１２とは、図１８および図１９に示すように、該第１サポート部材２１０に配設した回転支持部材２６０および締結支持部材２６５を利用して、互いに回転可能な状態で連結される。すなわち、支持体部２４０に設けた第１連結部材２４２が、第１連結部２２５に回転可能に係止した回転支持部材２６０に連結されると共に、前腕装着部２４１に設けた第２連結部材２４８が、第２連結部２２６に係止した締結支持部材２６５に回転可能に支持される。回転支持部材２６０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、該作動機構Ｍにより回転支持部材２６０が回転することで、第１サポート部材２１０に対して第２サポート部材２１２が回転変位するようになる。【００７１】
回転支持部材２６０は、図１８および図１９に示すように、第１サポート部材２１０におけるベース部材２２２の第１支持部２２５に収容設置部２２４側(右側)から当接する円形状のフランジ部２６１と、このフランジ部２６１より小径で前記第１支持孔２２７に嵌合する円形嵌合部２６２と、この円形嵌合部２６２の端面から矩形状に突出した矩形係止部２６３と、この矩形係止部２６３の端面に形成されたビス孔２６４とを備えている。矩形係止部２６３は、前記第１連結部材２４２に設けた矩形穴部２４３と嵌合するようになっており、第１連結部材２４２は、第１サポート部材２１０に対して、回転支持部材２６０と一体的に回転するようになっている。【００７２】
締結支持部材２６５は、図１８および図１９に示すように、第２サポート部材２１２における第２連結部材２４８に左側から当接する円形状のフランジ部２６６と、このフランジ部２６６より小径の円形嵌合部２６７と、この円形嵌合部２６７の端面に右方へ突出するよう設けたビス２６８とを備えている。円形嵌合部２６７は、第２連結部材２４８の厚みおよび第２支持部２２６の厚みを合わせた幅に形成されており、該第２連結部材２４８に設けた円形穴部２４９と、該第２支持部２２６に設けた第２支持孔２２８とに夫々嵌合する(図１８)。またビス２６８は、回転支持部材２６０に設けた前記ビス孔２６４に螺合するようになっている。従って第２連結部材２４８は、円形穴部２４９と円形嵌合部２６７との嵌合により、第１サポート部材２１０に対して独立して回転可能に支持される。なお、図１８および図１９における符号２６９は、自己潤滑性樹脂を材質とするリング状のスリーブである。【００７３】
前記作動機構Ｍは、図１６〜図１８に示すように、第１実施例と基本的に同じ構成である。従って、第１実施例の作動機構Ｍと同一部材および部位は同一の符号で指示し、詳細な説明は省略する。なお、作動機構Ｍの第２ギア７４は、回転支持部材２６０に回転不能に固定されている。また、回転支持部材２６０の円形フランジ部２６１に、シャフト７５を介してロータリーエンコーダ２７６が連結されている。【００７４】
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２６０がベース部材２２２に対して正逆回転し、これにより第２サポート部材２１２が第１サポート部材２１０に対して回転変位する。そして、回転支持部材２６０と第２サポート部材２１２の支持体部２４０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２６０の回転角度を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２１０に対する第２サポート部材２１２の動作状態が適切に把握される。【００７５】
次に、前記検知手段２１４について説明する。第５実施例の装着型動作支援装置ＳＵ５は、図１５〜図１７および図２０に示すように、第２サポート部材２１２における支持体部２４０の前腕装着部２４２と対向する面に、該支持体部２４０に対する前腕装着部２４１の変位を検知する検知手段２１４が設けられている。この検知手段２１４は、支持体部２４０の第１支持壁部２４０Ａから前腕パッド部材２４５側に突設した台座部２４０Ｃに、前腕パッド部材２４５に対向して設けた第１検知部２８０と、該支持体部２４０の第２支持壁部２４０Ｂから前腕パッド部材２４５側に突設した台座部２４０Ｄに、該前腕パッド部材２４５に対向して設けた第２検知部２８１とを備えている。第１検知部２８０および第２検知部２８１は、基本的に同じ構成であり、圧力センサ２８２と、該圧力センサ２８２および前腕パッド部材２４５の夫々に弾力的に当接して弾性変形が可能な当接支持部材(弾性部材)２８３とを備えている。【００７６】
第１検知部２８０および第２検知部２８１の各当接支持部材２８３は、細長の薄いバネ鋼から形成された弾性変形が可能な板バネであり、長手方向の略中間部位で折曲げられている。この当接支持部材２８３は、長手方向の一端部に設けられて支持体部２４０の前記台座部２４０Ｃ(２４０Ｄ)に取付けられる取付部２８３Ａと、対応の圧力センサ２８２を押圧する押圧部２８３Ｂと、長手方向の他端部に設けられて前腕装着部２４１の前腕パッド部材２４５に当接する作動部２８３Ｃとを備える。押圧部２８３Ｂは、作動部２８３Ｃに近い折曲部に位置している。各当接支持部材２８３は、図２０(ａ),(ｂ)に示すように、前記台座部２４０Ｃ(２４０Ｄ)に対して取付部２８３Ａを固定して片持ち状態に配設され、押圧部２８３Ｂが圧力センサ２８２に接触すると共に、作動部２８３Ｃが前腕パッド部材２４５の外郭部２４６に弾力的に当接するようになっている。そして、各圧力センサ２８２に対応して配設された２つの各当接支持部材１３８は、図１７および図２０に示すように、支持体部２４０に対して前腕装着部２４１が第２サポート部材２１２の回転方向へ相対的に移動するに際し、常に前腕パッド部材２４５の外郭部２４６の外面に当接した状態が維持される。従って、支持体部２４０に対して前腕装着部２４１が可動範囲内の何れの位置に移動しても、各圧力センサ２８２には、対応する当接支持部材２８３が弾性変形して押圧力が加わった状態となっている。【００７７】
前述のように構成された第５実施例の装着型動作支援装置ＳＵ５は、前腕装着部２４１に外力が付与されない場合に、各当接支持部材２８３が均衡を保った状態となる。そして、各当接支持部材２８３は、均衡を保った状態において、前腕パッド部材２４５と支持体部２４０の第１支持壁部２４０Ａとの間隔と、該前腕パッド部材２４５と該支持体部２４０の第２支持壁部２４０Ｂとの間隔とが同一となるように前腕装着部２４１を位置させる(図１７参照)。すなわち、各当接支持部材２８３は、均衡を保った状態において、前腕パッド部材２４５と各圧力センサ２８２,２８２との間隔が同等となるよう前腕装着部２４１を保持する。また、第５実施例の装着型動作支援装置ＳＵ５は、支持体部２４０の第１支持壁部２４０Ａまたは第２支持壁部２４０Ｂに対する前腕装着部２４１の近接移動時に、各当接支持部材２８３が弾性変形して対応する各圧力センサ２８２を押圧し、該圧力センサ２８２が検知する押圧力に応じて作動機構Ｍのサーボモータ７０を作動制御する。【００７８】
例えば、支持体部２４０に対して前腕装着部２４１が上方へ移動すると、第１検知部２８０における当接支持部材２８３の弾性変形量が大きくなって、該第１検知部２８０の圧力センサ２８２に対する押圧力が増加する一方、第２検知部２８１における当接支持部材２８３の弾性変形量が小さくなって、該第２検知部２８１の圧力センサ２８２に対する押圧力が減少する。すなわち、第１検知部２８０の圧力センサ２８２に対する押圧力が増加して、第２検知部２８１の圧力センサ２８２に対する押圧力が減少した場合には、前記サーボモータ７０を作動制御して第２サポート部材２１２を上方へ回転変位させて、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行なうようになっている。また、支持体部２４０に対して前腕装着部２４１が下方へ移動すると、第２検知部２８１における当接支持部材２８３の弾性変形量が大きくなって、該第２検知部２８１の圧力センサ２８２に対する押圧力が増加する一方、第１検知部２８０における当接支持部材２８３の弾性変形量が小さくなって、該第１検知部２８０の圧力センサ２８２に対する押圧力が減少する。すなわち、第２検知部２８１の圧力センサ２８２に対する押圧力が増加して、第１検知部２８０の圧力センサ２８２に対する押圧力が減少した場合には、前記サーボモータ７０を作動制御して第２サポート部材２１２を下方へ回転変位させて、前腕部Ａ２を下方へ曲げようとするユーザーの動作支援を行なうようになっている。【００７９】
また、前記各圧力センサ２８２における圧力検知部の中心には、支持体部２４０の外面に向けて突出した突出部２８５が取り付けられている。この突出部２８５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、当接支持部材２８３の押圧部２８３Ｂは、突出部２８５の先端と点接触するようになる。すなわち、当接支持部材２８３の押圧部２８３Ｂが突出部２８５に当接することで、当該突出部２８５が配設された圧力センサ２８２が点で押されるようになり、その押付け強さの度合をより正確に検知して検知精度を高め得る。なお、図２０(ｂ)中の符号２８４は、圧力センサ２８２から延出して支持体部２４０内に埋設された信号線である。【００８０】
前述のように構成された第５実施例の装着型動作支援装置ＳＵ５によれば、次のような作用効果を奏する。
(１)第２サポート部材２１２に設けた検知手段２１４における第１検知部２８０および第２検知部２８１が、常に圧力センサ２８２および前腕パッド部材２４５に弾力的に当接する当接支持部材２８３を夫々備えているので、前腕パッド部材２４５の微小な動きを各圧力センサ２８２,２８２でダイレクトに検知することができるから、該圧力センサ２８２,２８２による検知精度が向上する。そして、各圧力センサ２８２,２８２の検知信号に応じてサーボモータ７０が適切に作動制御されるので、右腕Ａの動作支援を適切に行なうことができる。
(２)前腕装着部２４１は、該前腕装着部２４１に外力が付与されない状態において、第１検知部２８０の当接支持部材２８３および第２検知部２８１の当接支持部材２８３が均衡を保った状態となり、支持体部２４０に対する可動範囲の中間となる位置に弾力的に保持される。従って、前腕パッド部材２４５と各圧力センサ２８２,２８２の間隔が同等となり、前腕装着部２４１が第１検知部２８０側または第２検知部２８１のどの方向へ移動しても、圧力センサ２８２,２８２によりタイムラグなく検知し得る。
(３)各圧力センサ２８２の圧力検知部に突出部２８５が配設されているので、当接支持部材２８３を介して前腕パッド部材２４５で押された該圧力センサ２８２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)第２サポート部材２１２を構成する支持体部２４０および前腕装着部２４１を利用して、前腕部Ａ２の動作を検知するようにしたので、第１実施例の装着型動作支援装置ＳＵ１よりも軽量化を図り得る。
(５)第２サポート部材２１２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２６０およびロータリーエンコーダ７６等が、第１サポート部材２１０の本体部２２０に設けた収容設置部２２４内に配設されるので、装着型動作支援装置ＳＵ５の小型化および軽量化が図られる。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２１０および第２サポート部材２１２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。
(６)第２サポート部材２１２が第１サポート部材２１０に対して着脱可能なので、同一形状の第１連結部材２４２および第２連結部材２４８を備え、支持体部２４０および前腕パッド部材２４５の形状・サイズが異なる複数の第２サポート部材２１２を準備すれば、第１サポート部材２１０に対して形状・サイズが異なる第２サポート部材２１２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。
(７)第１サポート部材２１０は、上腕装着部２２１が本体部２２０に対して着脱可能なので、本体部２２０を共通に使用して、形状・サイズが異なる複数の上腕装着部２２１を準備すれば、該上腕装着部２２１の形状・サイズが異なる複数の第１サポート部材２１０を構成し得る。同様に、第２サポート部材２１２は、支持体部２４０と前腕装着部２４１とが分離していると共に、該前腕装着部２４１が第１サポート部材２１０に対して着脱可能なので、支持体部２４０を共通に使用して、形状・サイズが異なる複数の前腕装着部２４１を準備すれば、該前腕装着部２４１の形状・サイズが異なる複数の第２サポート部材２１２を構成し得る。従って、上腕装着部２２１および前腕装着部２４１の選択により、体格が異なるユーザーに対応し得る。【００８１】
(変更例)
第１実施例〜第５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、様々に変更して実施可能である。
(１)第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例では、アウター部材８０に配設される圧力センサ１３０の配設数は４個に限定されるものではなく、３個以下または５個以上であってもよい。但し、インナー部材８１が、上下、左右、斜め上方および斜め下方の全方向へ移動可能であるから、該インナー部材８１の動きにより発生する力の検知精度を高めには、最低３個の圧力センサ１３０を周方向へ等間隔に配置するのが望ましい。すなわち、インナー部材８１の全方向の動きに対する検知精度を向上させるには、圧力センサ１３０の配設数の多少に関係なく、周方向へ等間隔に配設するのが望ましい。但し、周方向において、圧力センサ１３０の配設間隔が狭い部分と広い部分とがあるように、圧力センサ１３０を不均等に配設するようにしてもよい。
(２)第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例では、検知手段としての圧力センサ１３０を、アウター部材８０に配設した態様を例示したが、インナー部材８１の径方向への回転位置を検知する位置検知センサを設ければ、インナー部材８１における各インナー半体１０５,１０６の支持壁部材１０７(インナー部材８１の外周面８１Ａ)に、所定数の圧力センサ１３０を配設することが可能である。この態様では、インナー部材８１が径方向へ動いた際に、アウター部材８０における各アウター半体８２,８３の内周ガイド部材８５が圧力センサ１３０を押すようになり、前記第１実施例と同等の作用効果が得られる。
(３)第１実施例〜第５実施例では、圧力センサ１３０,２８２の圧力検知部に突出部１３５,２８５を設けたが、該突出部１３５,２８５はなくてもよい。
(４)第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例では、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。
(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とを連結するアウター半体連結手段Ｌ２は、第１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。
(６)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、第１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。
(７)第１実施例では、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を、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。
(８)第１実施例では、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。
(９)第１実施例〜第５実施例では、サーボモータ７０と回転支持部材５０の連係機構として、ベベルギアからなる第１ギア７３および第２ギア７４を示したが、この連係機構は、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。
(１０)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。
(１１)第１実施例において、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。
(１２)第２実施例では、弾性部材として板バネ形態の当接支持部材１３８を例示したが、該当接支持部材１３８はコイルバネやゴム等であってもよい。また、当接支持部材１３８の配設数は、圧力センサ１３０の配設数に合わせて３個以下または５個以上であってもよい。
(１３)第２実施例では、当接支持部材１３８をアウター部材８０に配設した形態を例示したが、圧力センサ１３０をインナー部材８１における各インナー半体１０５,１０６の支持壁部材１０７に配設する場合には、該当接支持部材１３８を支持壁部材１０７に配設してもよい。
(１４)第３実施例では、弾性部材としてコイルバネ１３６を例示したが、該弾性部材１３６は板バネやゴム等であってもよい。また、弾性部材１３６の配設数は７個以下または９個以上であってもよい。また、弾性部材１３６の配設間隔は均等でなくてもよい。
(１５)第４実施例では、支持部材としてコイルバネ１４０を例示したが、該支持部材１４０は板バネやゴム等であってもよい。また、支持部材１４０の配設数は３個以下または５個以上であってもよい。また、支持部材１４０の配設間隔は均等でなくてもよい。
(１６)第５実施例では、検知手段としての圧力センサ２８２を、支持体部２４０に配設した態様を例示したが、該圧力センサ２８２は、前腕装着部２４１における前腕パッド部材２４５の外殻部２４６に設けてもよい。
(１７)第５実施例では、第２サポート部材２１２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２１２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。
(１８)第５実施例では、当接支持部材２８３の配設数は、圧力センサ２８２の配設数に合わせて３個以上であってもよい。
(１９)第１実施例〜第５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。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 第１サポート部材，１２ 第２サポート部材，
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)，８０Ａ 内周面，８１Ａ 外周面，
１３０ 圧力センサ，１３５ 突出部，
１３６ コイルバネ(弾性部材) ，１３８  当接支持部材(弾性部材)，
２１０ 第１サポート部材，２１２ 第２サポート部材，
２４０ 支持体部(固定部材)，２４０Ａ 内壁面，
２８２ 圧力センサ，２８３ 当接支持部材(弾性部材)，
２８５ 突出部，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)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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