(57)【要約】  第１ベローズ（２３１）が収縮すると、第２伝達部材（２４２）が、膝関節の関節軸を回転軸にして、第１伝達部材（２４１）に対して回転し、当該回転力が、第１伝達部材（２４１）を装着する大腿部及び当該大腿部の側部に配置された第１外骨格部材（２１１1）に伝達されるとともに、第２伝達部材（２４２）を装着する下腿部及び当該下腿部の側部外側に配置された第２外骨格部材（２１２1）に伝達される。こうして第１外骨格部材（２１１1）及び第２外骨格部材（２１２1）に膝関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第２外骨格部材（２１２1）は、第１連接機構（２２１1）を介在して、第１外骨格部材（２１１1）に対して回転する。このため、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
2019187030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨格構造を有する所定対象物に装着され、前記所定対象物の一方側部位と他方側部位とを接続している関節の機構を利用する関節運動をアシストする外骨格型の関節運動アシスト装置であって、
前記関節運動をアシストすべき関節に用意され、前記関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置された場合に、前記関節運動をアシストする力を発生させる伸縮自在なベローズと；
前記ベローズ内の作動流体圧を調整する調整部と；
前記ベローズの一方側端部に接続されるとともに、前記一方側部位に装着される一方側伝達部材と；
前記ベローズの他方側端部に接続されるとともに、前記他方側部位に装着される他方側伝達部材と；
前記一方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記一方側部位の側部に配置され、前記一方側伝達部材に取り付けられる一方側外骨格部材と；
前記他方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記他方側部位の側部に配置され、前記他方側伝達部材に取り付けられる他方側外骨格部材と；
前記一方側外骨格部材の前記関節側の一端部、及び、前記他方側外骨格部材の前記関節側の一端部を、前記関節に対応する位置で前記関節の回動方向に回動可能となるように連接する連接機構と；を備え、
前記一方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記一方側外骨格部材に伝え、
前記他方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記他方側外骨格部材に伝える、
ことを特徴とする関節運動アシスト装置。
【請求項２】
前記連接機構は、
前記一方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記一方側外骨格部材が前記一方側部位に装着されている時において、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に歯部が形成された一方側歯車部材と；
前記他方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記他方側外骨格部材が前記他方側部位に装着されている時において、前記一方側歯車部材と噛合する歯部が、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に形成された他方側歯車部材と；
前記一方側歯車部材と前記他方側歯車部材との噛合を確保するアーム部材と；を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項３】
前記一方側外骨格部材は、
前記一方側部位の内側に装着される一方側内側外骨格部材と；
前記一方側部位の外側に装着される一方側外側外骨格部材と；を備え、
前記他方側外骨格部材は、
前記他方側部位の内側に装着される他方側内側外骨格部材と；
前記他方側部位の外側に装着される他方側外側外骨格部材と；を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項４】
前記ベローズは、前記関節運動をアシストすべき関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも一方に配置される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項５】
前記関節運動をアシストすべき関節は、足首関節であり、
前記一方側外骨格部材は、下肢における下腿部に装着され、
前記他方側外骨格部材は、前記下肢における足部に装着され、
前記足首関節部分に配置されるベローズは、前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項６】
前記足部の足裏が配置される足底部材を含む足部装着部を更に備え、
前記他方側外骨格部材は、前記他方側外骨格部材の前記一端部とは反対側の他端部が前記足底部材に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項５に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項７】
前記他方側外骨格部材の前記他端部は、前記足底部材に前記足首関節の回動方向に回動可能に取り付けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項８】
前記足底部材の中央部は、前記足底部材の周辺部より高く盛り上がった形状である、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項９】
前記足部の踵部の中央に対応する位置で、下腿部が延びる方向を軸にして回動可能に、前記足部装着部を取り付ける足台部材を更に備える、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項１０】
前記足部の少なくとも一方の側部のつま先側に配置される側部配置ベローズを更に備え、
前記足台部材における前記足部の少なくとも一方の側部の側には、前記足台部材の底部から立設した壁部が形成され、
前記足台部材の壁部に前記側部配置ベローズの一方側端部が接続され、前記壁部に対向する側の前記足部装着部に前記側部配置ベローズの他方側端部が接続され、
前記側部配置ベローズの伸長及び収縮により、前記足首関節の外転運動及び内転運動をアシストする、
ことを特徴とする請求項９に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項１１】
前記足部に装着される前記他方側伝達部材は、
前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストするベローズに取り付けられた足首側伝達部材と；
前記足首側伝達部材に一方側端部が接続された内反矯正用ベローズと；
前記内反矯正用ベローズの他方側端部に接続された足指側伝達部材と；を備え、
前記下肢における足部に装着される前記他方側外骨格部材は、
前記足部の内側に装着される足部内側外骨格部材と；
前記足部の外側に装着される足部外側外骨格部材と；を備え、
前記足首側伝達部材は、前記足部内側外骨格部材に取り付けられ、
前記足指側伝達部材は、前記足部外側外骨格部材に取り付けられ、
前記足部内側外骨格部材及び前記足部外側外骨格部材は、前記足部を固定する固定部材に、移動可能に取り付けられて、
前記内反矯正用ベローズの収縮により、内反した足部を矯正位置までアシストする、
ことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項１２】
前記関節運動をアシストすべき関節は、足指関節である、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項１３】
前記関節運動をアシストすべき関節は、膝関節であり、
前記一方側外骨格部材は、大腿部に装着され、
前記他方側外骨格部材は、下腿部に装着される、
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節運動アシスト装置に係り、より詳しくは、所定対象物の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リハビリテーションに用いられる様々な装置が提案されている。こうした装置の中には、理学療法士等に代って、患者の基本的動作の機能の回復を図るための治療体操運動をアシストするものがある。【０００３】
かかる患者の運動をアシストする装置の一つとして、脳梗塞などの中枢神経障害により手指が麻痺して拘縮してしまった場合等に、ベローズの伸縮を利用して、手指の関節運動をアシストする装置がある（特許文献１参照：以下、「従来例」と呼ぶ）。かかる従来例のように、ベローズを用いた関節運動アシスト装置は、モータ及びワイヤにより駆動するアクチュエータを用いる方式の装置よりも軽量であるため、実用性が高い。また、ベローズを用いた関節運動アシスト装置は、低圧力での駆動が可能であるため、ダイヤフラム式ポンプやベーン式ポンプなどの低振動、低騒音のポンプを使用することができる。こうした点からも、伸縮可能なベローズを用いた関節運動アシスト装置は、実用性が高いといえる。【０００４】
この従来例の技術では、伸縮可能なベローズがアシスト対象となる関節に配置される。そして、当該ベローズの一方側端部に接続された一方側伝達部材が、アシスト対象となる関節に接続された一方側接続部位に装着される。また、当該ベローズの他方側端部に接続された他方側伝達部材が、アシスト対象となる関節に接続された他方側接続部位に装着される。こうした装着状態のもとで、ベローズからの空気の強制的排出が行われた場合には、ベローズが収縮することにより、関節屈曲状態から関節伸展状態へと変化する関節運動のアシストを行う。また、ベローズへの空気の強制的供給が行われた場合には、ベローズが膨張することにより、関節伸展状態から関節屈曲状態へと変化する関節運動のアシストを行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４３０９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来例の技術では、ベローズが発生させた関節運動をアシストする力は、一方側伝達部材により、当該一方側伝達部材に装着された一方側接続部位だけに直接的に伝達される。また、ベローズが発生させた当該力は、他方側伝達部材により、当該他方側伝達部材に装着された他方側接続部位だけに直接的に伝達される。こうした従来例の装置の構成で、例えば、膝関節や足首関節の運動を行わせた場合には、膝や足首に負荷がかかることがあった。したがって、従来例の技術では、関節運動のアシストについて、改善の余地があった。【０００７】
このため、関節運動を行わせる際に、関節にかかる負荷を低減し、効果的なリハビリテーションを行うことができる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる新たな関節運動アシスト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】
【０００９】
本発明は、骨格構造を有する所定対象物に装着され、前記所定対象物の一方側部位と他方側部位とを接続している関節の機構を利用する関節運動をアシストする外骨格型の関節運動アシスト装置であって、前記関節運動をアシストすべき関節に用意され、前記関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置された場合に、前記関節運動をアシストする力を発生させる伸縮自在なベローズと；前記ベローズ内の作動流体圧を調整する調整部と；前記ベローズの一方側端部に接続されるとともに、前記一方側部位に装着される一方側伝達部材と；前記ベローズの他方側端部に接続されるとともに、前記他方側部位に装着される他方側伝達部材と；前記一方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記一方側部位の側部に配置され、前記一方側伝達部材に取り付けられる一方側外骨格部材と；前記他方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記他方側部位の側部に配置され、前記他方側伝達部材に取り付けられる他方側外骨格部材と；前記一方側外骨格部材の前記関節側の一端部、及び、前記他方側外骨格部材の前記関節側の一端部を、前記関節に対応する位置で前記関節の回動方向に回動可能となるように連接する連接機構と；を備え、前記一方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記一方側外骨格部材に伝え、前記他方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記他方側外骨格部材に伝える、ことを特徴とする関節運動アシスト装置である。【００１０】
当該関節運動アシスト装置では、所定対象物に当該装置が装着された場合に、一方側外骨格部材が、一方側部位が延びる方向に沿って当該一方側部位の側部に配置され、他方側外骨格部材が、他方側部位が延びる方向に沿って当該他方側部位の側部に配置される。そして、一方側外骨格部材の関節側の一端部と、他方側外骨格部材の関節側の一端部とが、関節に対応する位置で、当該関節の回動方向に回動可能となるように、連接機構により連接されている。こうした状態で、ベローズが膨張又は収縮すると、ベローズが発生させた力は、一方側伝達部材により一方側外骨格部材に伝達され、他方側伝達部材により他方側外骨格部材に伝達される。こうしてベローズが発生させた力は、一方側外骨格部材の関節側の一端部と他方側外骨格部材の関節側の一端部とを連接する連接機構に伝わり、当該連接機構により、一方側外骨格部材と他方側外骨格部材とが交差する角度が変化する。この結果、一方側部位と他方側部位とを接続している関節の運動がアシストされる。【００１１】
したがって、本発明の関節運動アシスト装置によれば、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。【００１２】
ここで、所定対象物は、人体の部位であってもよいし、骨格構造を有する人体以外の対象物であってもよい。【００１３】
なお、軽量の柔らかい樹脂製のベローズを構成要素とすれば、関節運動アシスト装着の重さの軽量化を図ることができ、関節運動アシスト装着を装着する者の身体的負担を軽減することができる。【００１４】
本発明の関節運動アシスト装置では、前記連接機構は、前記一方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記一方側外骨格部材が前記一方側部位に装着されている時において、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に歯部が形成された一方側歯車部材と；前記他方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記他方側外骨格部材が前記他方側部位に装着されている時において、前記一方側歯車部材と噛合する歯部が、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に形成された他方側歯車部材と；前記一方側歯車部材と前記他方側歯車部材との噛合を確保するアーム部材と；を備える、構成とすることができる。この場合には、一軸を中心にして回動させたときの外骨格部材の回動運動に比べて、一方側外骨格部材及び他方側外骨格部材の回動運動を、例えば、膝関節の屈曲伸展運動や足首関節の屈曲伸展運動の実際の動きに近づけることができる。このため、より適切な関節運動をアシストすることができる。【００１５】
また、本発明の関節運動アシスト装置では、前記一方側外骨格部材は、前記一方側部位の内側に装着される一方側内側外骨格部材と；前記一方側部位の外側に装着される一方側外側外骨格部材と；を備え、前記他方側外骨格部材は、前記他方側部位の内側に装着される他方側内側外骨格部材と；前記他方側部位の外側に装着される他方側外側外骨格部材と；を備える、構成とすることができる。この場合には、一方側部位及び他方側部位の内側又は外側のいずれか一方に、外骨格部材を配置する場合に比べて、アシストすべき関節にかかる負荷を更に低減させることができる。このため、アシストすべき関節にかかる負荷を一層低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。【００１６】
本発明の関節運動アシスト装置では、前記ベローズは、前記関節運動をアシストすべき関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも一方に配置される、ようにすることができる。この場合には、関節運動アシスト装置を装着する者が所望する配置位置にベローズを配置した関節運動アシスト装置を提供することができる。【００１７】
また、本発明の関節運動アシスト装置では、前記関節運動をアシストすべき関節は、足首関節であり、前記一方側外骨格部材は、下肢における下腿部に装着され、前記他方側外骨格部材は、前記下肢における足部に装着され、前記足首関節部分に配置されるベローズは、前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストする、ようにすることができる。この場合には、足首関節にかかる負荷を低減する態様で、足首関節の運動について効果的なリハビリテーションを行うことができる。【００１８】
ここで、アシストすべき関節を足首関節とした場合に、前記足部の足裏が配置される足底部材を含む足部装着部を更に備える構成とし、前記他方側外骨格部材は、前記他方側外骨格部材の前記一端部とは反対側の他端部が前記足底部材に取り付けられる、ようにすることができる。この場合には、足部に足部装着部を装着して、足首関節の運動をアシストすることができる。そして、足部装着部を更に備える構成を採用した場合に、前記他方側外骨格部材の前記他端部は、前記足底部材に前記足首関節の回動方向に回動可能に取り付けられる、ようにすることができる。この場合には、アシストする足首関節の可動範囲を広げることができる。【００１９】
また、足部装着部を更に備える構成を採用した場合に、前記足底部材の中央部を、前記足底部材の周辺部より高く盛り上がった形状にすることができる。この場合には、土踏まずを有する足裏の形状にフィットした足底部材とすることができる。このため、足部の血流を促して、足部の血行を良くした状態で、関節運動をアシストすることができる。【００２０】
また、足部装着部を更に備える構成を採用した場合に、前記足部の踵部の中央に対応する位置で、下腿部が延びる方向を軸にして回動可能に、前記足部装着部を取り付ける足台部材を更に備える、構成とすることができる。この場合には、足台部材に対して、足部装着部を回動させることで、足部の外転運動及び内転運動を行うことができる。【００２１】
ここで、足台部材を更に備える構成を採用する場合に、前記足部の少なくとも一方の側部のつま先側に配置される側部配置ベローズを更に備える構成とし、前記足台部材における前記足部の少なくとも一方の側部の側には、前記足台部材の底部から立設した壁部が形成され、前記足台部材の壁部に前記側部配置ベローズの一方側端部が接続され、前記壁部に対向する側の足部装着部に前記側部配置ベローズの他方側端部が接続され、前記側部配置ベローズの伸長及び収縮により、前記足首関節の外転運動及び内転運動をアシストする、ようにすることができる。この場合には、側部配置ベローズ内の作動流体圧を調整して、足首関節の外転運動及び内転運動をアシストすることができる。【００２２】
また、アシストすべき関節を足首関節とした場合に、前記足部に装着される前記他方側伝達部材は、前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストするベローズに取り付けられた足首側伝達部材と；前記足首側伝達部材に一方側端部が接続された内反矯正用ベローズと；前記内反矯正用ベローズの他方側端部に接続された足指側伝達部材と；を備え、前記下肢における足部に装着される前記他方側外骨格部材は、前記足部の内側に装着される足部内側外骨格部材と；前記足部の外側に装着される足部外側外骨格部材と；を備え、前記足首側伝達部材は、前記足部内側外骨格部材に取り付けられ、前記足指側伝達部材は、前記足部外側外骨格部材に取り付けられ、前記足部内側外骨格部材及び前記足部外側外骨格部材は、前記足部を固定する固定部材に、移動可能に取り付けられて、前記内反矯正ベローズの収縮により、内反した足部を矯正位置までアシストする、ようにすることができる。【００２３】
ここで、足部が内反状態のときには、足部が正常状態のときに比べて、足首側伝達部材と足指側伝達部材との距離が広がり、かつ、足首側伝達部材に取り付けられている足部内側外骨格部材と、足指側伝達部材に取り付けられている足部外側外骨格部材が平行となっていない。こうした足部が内反状態において、内反矯正ベローズが収縮すると、足首側伝達部材と足指側伝達部材との距離が狭まり、かつ、足首側伝達部材に取り付けられている足部内側外骨格部材と、足指側伝達部材に取り付けられている足部外側外骨格部材とが平行になるように、足部内側外骨格部材及び足部外側外骨格部材が移動する。この結果、内反した足部が矯正されて、足部を正常状態にすることができる。【００２４】
本発明の関節運動アシスト装置では、前記関節運動をアシストすべき関節は、足指関節である、とすることができる。この場合には、足指関節にかかる負荷を低減する態様で、足指関節の運動について効果的なリハビリテーションを行うことができる。【００２５】
また、本発明の関節運動アシスト装置では、前記関節運動をアシストすべき関節は、膝関節であり、前記一方側外骨格部材は、大腿部に装着され、前記他方側外骨格部材は、下腿部に装着される、ようにすることができる。この場合には、膝関節にかかる負荷を低減する態様で、膝関節の運動について効果的なリハビリテーションを行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の関節運動アシスト装置によれば、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る関節運動アシスト装置の外観図（その１）である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る関節運動アシスト装置の外観図（その２）である。
【図３】図１の装置における膝関節運動アシスト部の構成を説明するための図である。
【図４】図１の装置における足部関節運動アシスト部の構成を説明するための図である。
【図５】図４の足部関節運動アシスト部の構成を説明するための図である。
【図６】図１の足部装着部の構成を説明するための図である。
【図７】図１の調整部の構成を説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係る関節運動アシスト装置の状態の例を説明するための図（その１）である。
【図９】第１実施形態に係る関節運動アシスト装置の状態の例を説明するための図（その２）である。
【図１０】第１実施形態に係る関節運動アシスト装置の状態の例を説明するための図（その３）である。
【００２８】
【図１１】本発明の第２実施形態に係る関節運動アシスト装置の外観図である。
【図１２】図１１の足部装着部の構成を説明するための図である。
【図１３】図１１の外転・内転アシスト部の構成を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態に係る足部関節運動アシスト部による足部の外転アシスト及び内転アシストを説明するための図である。
【００２９】
【図１５】本発明の第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部の外観図（その１）である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部の外観図（その２）である。
【図１７】足部の内反を説明するための図である。
【図１８】第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部による足部の内反矯正のアシストを説明するための図（その１）である。
【図１９】第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部による足部の内反矯正のアシストを説明するための図（その２）である。
【図２０】第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部による足部の内反矯正のアシストを説明するための図（その３）である。
【００３０】
【図２１】関節運動アシスト装置の変形例を説明するための図である。
【図２２】図２１の関節運動アシスト装置の状態の例を説明するための図である。
【図２３】足部関節運動アシスト部の変形例を説明するための図である。
【図２４】図２３の足部関節運動アシスト部の状態の例を説明するための図である。
【図２５】足部装着部の変形例を説明するための図である。
【図２６】第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部の変形例を説明するための図（その１）である。
【図２７】第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部の変形例を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
【００３１】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｄ…関節運動アシスト装置、１２０Ａ…膝関節運動アシスト部、１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｅ，１３０Ｆ…足部関節運動アシスト部、２１１1，２１１2…第１外骨格部材、２１２1，２１２2，２１２Ｆ2…第２外骨格部材、２１３1，２１３2…第３外骨格部材、２１４1，２１４2…第４外骨格部材、２２１1，２２１2…第１連接部材（アーム部材）、２２２1，２２２2…第２連接部材（アーム部材）、２２３1，２２３2…軸部材、２３１…第１ベローズ、２３２…第２ベローズ、２３３…第３ベローズ、２４１…第１伝達部材、２４２…第２伝達部材、２４３…第３伝達部材、２４４…第４伝達部材、２４５…第５伝達部材、２５１，２５２，２５３…配管、２６１，２６２，２６３，２６４…取付用部材、２６５…指装着部材、２６６…取付用部材、２７０Ａ，２７０Ｃ…足部装着部、２７１Ａ，２７１Ｂ…足底部材、２７２…踵止め部材、２７３1，２７３2…取付部材、２７５1，２７５2…ベローズ取付部材、２８０Ａ，２８０Ｂ…調整部、２８１…加圧ポンプ、２８２…減圧ポンプ、２８３…電気−空気圧制御弁、２８４…制御部、２８５，２８６…配管、３５０…外転・内転アシスト部、３５１…足台部材、３５５1，３５５2…側部配置ベローズ、４４１…第１伝達部材、４４２…第２伝達部材、４４３Ｄ，４４３Ｅ…第３伝達部材、４４４Ｄ，４４４Ｅ…第４伝達部材、４４５…第５伝達部材、５３０Ｃ，５３０Ｄ…足部関節運動アシスト部、５１２1，５１２2…第２外骨格部材、５１３1，５１３2…第３外骨格部材、５１４1，５１４2…第４外骨格部材、５２２1,O，５２２1,I，５２２2,O，５２２2,I…第２連接部材、５２３1，５２３2…軸部材、５３２…第２ベローズ、５３３…第３ベローズ、５４３…第３伝達部材、５４４…第４伝達部材、５４５…第５伝達部材、５６２1，５６２2…第２取付用部材、５６３1，５６３2…第３取付用部材、５６４…第４取付用部材（固定部材）、５６５…第５取付用部材、６１１…足首側伝達部材、６１２…足指側伝達部材、６１３…内反矯正用ベローズ、６２１1，６２１2…棒状部材挿入部、６４４…足底部材、６４５…第５伝達部材、ＦＴＬ…左の下肢、ＣＨ…椅子、ＣＳ…台
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、実施形態においては、人体の左の下肢に装着される関節運動アシスト装置を例示して説明する。また、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３３】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を、図１〜図１０を参照して説明する。
【００３４】
＜構成＞
図１，２には、第１実施形態に係る関節運動アシスト装置１００Ａの外観図が示されている。図１，２における座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、図示の通りに定義されている。ここで、図１は、人体の左の下肢（ＦＴＬ）に装着された関節運動アシスト装置１００Ａを、人体が椅子ＣＨに座った状態で、−Ｘ方向側（左の下肢の左側である外側）から眺めた外観図（ＹＺ平面視図）である。また、図２は、図１に示される関節運動アシスト装置１００Ａを、＋Ｘ方向側（左の下肢の右側である内側）から眺めた外観図（ＹＺ平面視図）である。
【００３５】
図１，２により総合的に示されるように、関節運動アシスト装置１００Ａは、第１外骨格部材２１１1，２１１2と、第２外骨格部材２１２1，２１２2と、第３外骨格部材２１３1，２１３2と、第４外骨格部材２１４1，２１４2とを備えている。また、関節運動アシスト装置１００Ａは、第１連接部材２２１1，２２１2と、第２連接部材２２２1，２２２2と、軸部材２２３1，２２３2とを備えている。
【００３６】
また、関節運動アシスト装置１００Ａは、第１ベローズ２３１と、第２ベローズ２３２と、第３ベローズ２３３とを備えている。また、関節運動アシスト装置１００Ａは、第１伝達部材２４１と、第２伝達部材２４２と、第３伝達部材２４３と、第４伝達部材２４４と、第５伝達部材２４５とを備えている。さらに、関節運動アシスト装置１００Ａは、足部装着部２７０Ａと、調整部２８０Ａとを備えている。
【００３７】
第１実施形態では、上述した関節運動アシスト装置１００Ａの構成要素のうち、図３に示されるように、第１外骨格部材２１１1，２１１2と、第２外骨格部材２１２1，２１２2と、第１連接部材２２１1，２２１2と、第１ベローズ２３１と、第１伝達部材２４１と、第２伝達部材２４２とを備えて構成された部分を、膝関節運動アシスト部１２０Ａと記す。当該膝関節運動アシスト部１２０Ａは、所定対象物としての「人体の左脚」の膝関節の機構を利用して行われる関節運動をアシストする。
【００３８】
また、第１実施形態では、上述した関節運動アシスト装置１００Ａの構成要素のうち、図４に示されるように、第２外骨格部材２１２1，２１２2と、第３外骨格部材２１３1，２１３2と、第４外骨格部材２１４1，２１４2と、第２連接部材２２２1，２２２2と、軸部材２２３1，２２３2と、第２ベローズ２３２と、第３ベローズ２３３と、第３伝達部材２４３と、第４伝達部材２４４と、第５伝達部材２４５と、足部装着部２７０Ａとを備えて構成された部分を、足部関節運動アシスト部１３０Ａと記す。そして、図５には、図４に示した四角枠の部分を、＋Ｚ方向側から視たときの概念図が示されている。なお、図５では、足部関節運動アシスト部１３０Ａを装着する足部の図示を省略している。当該足部関節運動アシスト部１３０Ａは、所定対象物としての「人体の左足」の足首関節（踝関節）及び足指関節の機構を利用して行われる関節運動をアシストする。
【００３９】
上記の第１外骨格部材２１１1，２１１2は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板状外骨格部材と、当該長板状外骨格部材における長手方向の一方の端部に固定された外歯歯車とから構成されている。第１外骨格部材２１１1は、股関節から膝関節へ延びる方向に沿って、左大腿部の外側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第１外骨格部材２１１2は、股関節から膝関節へ延びる方向に沿って、左大腿部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第１外骨格部材２１１1，２１１2は、例えば、硬樹脂製の取付用部材２６１を介して、第１伝達部材２４１に取り付けられ、第１伝達部材２４１とともに、左大腿部に装着される。
【００４０】
ここで、関節運動をアシストすべき関節が膝関節の場合には、左大腿部が一方側部位に対応し、第１外骨格部材２１１1，２１１2は、一方側外骨格部材に対応している。そして、第１外骨格部材２１１1は、一方側外側外骨格部材に対応し、第１外骨格部材２１１2は、一方側内側外骨格部材に対応している。
【００４１】
上記の第２外骨格部材２１２1，２１２2は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板状外骨格部材と、当該長板状外骨格部材における長手方向の両方の端部に固定された外歯歯車とから構成されている。第２外骨格部材２１２1は、膝関節から足首関節へ延びる方向に沿って、左下腿部の外側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第２外骨格部材２１２2は、膝関節から足首関節へ延びる方向に沿って、左下腿部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第２外骨格部材２１２1，２１２2は、硬樹脂製等の取付用部材２６２を介して、第２伝達部材２４２に取り付けられ、第２伝達部材２４２とともに、左下腿部に装着される。また、第２外骨格部材２１２1，２１２2は、硬樹脂製等の取付用部材２６３を介して、第３伝達部材２４３に取り付けられ、第３伝達部材２４３とともに、左下腿部に装着される。
【００４２】
第２外骨格部材２１２1における膝関節側の端部の外歯歯車は、膝関節に対応する位置で、第１外骨格部材２１１1における膝関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第１連接部材（アーム部材）２２１1により確保されている。また、第２外骨格部材２１２2における膝関節側の端部の外歯歯車は、膝関節に対応する位置で、第１外骨格部材２１１2における膝関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第１連接部材（アーム部材）２２１2により確保されている。そして、当該噛合により、第１外骨格部材２１１1，２１１2及び第２外骨格部材２１２1，２１２2は、膝関節に対応する位置で、互いに膝関節の回動方向に回動可能となっている。
【００４３】
ここで、第２外骨格部材２１２1における膝関節側の端部の外歯歯車、第１外骨格部材２１１1における膝関節側の端部の外歯歯車及び第１連接部材２２１1が、膝関節の外側での連接機構に対応している。また、第２外骨格部材２１２2における膝関節側の端部の外歯歯車、第１外骨格部材２１１2における膝関節側の端部の外歯歯車及び第１連接部材２２１2が、膝関節の内側での連接機構に対応している。
【００４４】
また、関節運動をアシストすべき関節が膝関節の場合には、左下腿部が他方側部位に対応し、第２外骨格部材２１２1，２１２2は、他方側外骨格部材に対応している。そして、第２外骨格部材２１２1は、他方側外側外骨格部材に対応し、第２外骨格部材２１２2は、他方側内側外骨格部材に対応している。
【００４５】
一方、関節運動をアシストすべき関節が足首関節の場合には、左下腿部が一方側部位に対応し、第２外骨格部材２１２1，２１２2は、一方側外骨格部材に対応している。そして、第２外骨格部材２１２1は、一方側外側外骨格部材に対応し、第２外骨格部材２１２2は、一方側内側外骨格部材に対応している。
【００４６】
上記の第３外骨格部材２１３1，２１３2は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板状外骨格部材と、当該長板状外骨格部材における長手方向の一方の端部に固定された外歯歯車とから構成されている。第３外骨格部材２１３1は、足首関節から足指関節へ延びる方向に沿って、左足部の外側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第３外骨格部材２１３2は、足首関節から足指関節へ延びる方向に沿って、左足部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第３外骨格部材２１３1，２１３2は、硬樹脂製の取付用部材２６４を介して、第４伝達部材２４４に取り付けられ、第４伝達部材２４４とともに、左足部に装着される。
【００４７】
第３外骨格部材２１３1における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材２１２1における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材２２２1により確保されている。また、第３外骨格部材２１３2における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材２１２2における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材２２２2により確保されている。そして、当該噛合により、第２外骨格部材２１２1，２１２2及び第３外骨格部材２１３1，２１３2は、足首関節に対応する位置で、互いに足首関節の回動方向に回動可能となっている。
【００４８】
ここで、第３外骨格部材２１３1における足首関節側の端部の外歯歯車、第２外骨格部材２１２1における足首関節側の端部の外歯歯車及び第２連接部材２２２1が、足首関節の外側での連接機構に対応している。また、第３外骨格部材２１３2における足首関節側の端部の外歯歯車、第２外骨格部材２１２2における足首関節側の端部の外歯歯車及び第２連接部材２２２2が、足首関節の内側での連接機構に対応している。
【００４９】
また、関節運動をアシストすべき関節が足首関節の場合には、左足部が他方側部位に対応し、第３外骨格部材２１３1，２１３2は、他方側外骨格部材に対応している。そして、第３外骨格部材２１３1は、他方側外側外骨格部材に対応し、第３外骨格部材２１３2は、他方側内側外骨格部材に対応している。
【００５０】
一方、関節運動をアシストすべき関節が足指関節の場合には、左足部の踵側が一方側部位に対応し、第３外骨格部材２１３1，２１３2は、一方側外骨格部材に対応している。そして、第３外骨格部材２１３1は、一方側外側外骨格部材に対応し、第３外骨格部材２１３2は、一方側内側外骨格部材に対応している。
【００５１】
上記の第４外骨格部材２１４1，２１４2は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板状外骨格部材となっている。第４外骨格部材２１４1は、足指関節から指先へ延びる方向に沿って、左足部の小指側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第４外骨格部材２１４2は、足指関節から指先へ延びる方向に沿って、左足部の母指側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第４外骨格部材２１４1，２１４2は、足指の五指に装着される硬い樹脂製の指装着部材２６５に取り付けられることにより、第５伝達部材２４５に取り付けられ、左足部の足指に装着される。
【００５２】
第４外骨格部材２１４1における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材２１３1における足指関節側の端部に、軸部材２２３1を軸にして、回動可能に取り付けられている。また、第４外骨格部材２１４2における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材２１３2における足指関節側の端部に、軸部材２２３2を軸にして、回動可能に取り付けられている。
【００５３】
ここで、関節運動をアシストすべき関節が足指関節の場合には、左足部の足指側が他方側部位に対応し、第４外骨格部材２１４1，２１４2は、他方側外骨格部材に対応している。そして、第４外骨格部材２１４1は、他方側外側外骨格部材に対応し、第４外骨格部材２１４2は、他方側内側外骨格部材に対応している。
【００５４】
上記の第１ベローズ２３１は、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、膝関節の関節軸の周りに沿って、膝の表側（伸展側）に配置される。第１ベローズ２３１の一方側端部は、第１伝達部材２４１の他方側の端部側に形成された接続部に接続され、第１ベローズ２３１の他方側端部は、第２伝達部材２４２の一方側の端部側に形成された接続部に接続される。ここで、第１ベローズ２３１には、可撓性を有する樹脂製の配管２５１が取り付けられ、当該第１ベローズ２３１は、配管２５１を介して調整部２８０Ａと連通している。そして、第１ベローズ２３１内の空気圧が変化すると、当該第１ベローズ２３１が膨縮する。この結果、第１ベローズ２３１が膝関節の関節運動をアシストする力を発生させる。
【００５５】
上記の第２ベローズ２３２は、第１ベローズ２３１と同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、足首関節の関節軸の周りに沿って、足首の甲側に配置される。第２ベローズ２３２の一方側端部は、第３伝達部材２４３の他方側の端部側に形成された接続部に接続され、第２ベローズ２３２の他方側端部は、第４伝達部材２４４の一方側の端部側に形成された接続部に接続される。ここで、第２ベローズ２３２には、可撓性を有する樹脂製の配管２５２が取り付けられ、当該第２ベローズ２３２は、配管２５２を介して調整部２８０Ａと連通している。そして、第２ベローズ２３２内の空気圧が変化すると、当該第２ベローズ２３２が膨縮する。この結果、第２ベローズ２３２が足首関節の関節運動をアシストする力を発生させる。
【００５６】
上記の第３ベローズ２３３は、第１ベローズ２３１及び第２ベローズ２３２と同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、足指関節の関節軸の周りに沿って、指背側に配置される。第３ベローズ２３３の一方側端部は、第４伝達部材２４４の他方側の端部側に形成された接続部に接続され、第３ベローズ２３３の他方側端部は、第５伝達部材２４５の一方側の端部側に形成された接続部に接続される。ここで、第３ベローズ２３３には、可撓性を有する樹脂製の配管２５３が取り付けられ、当該第３ベローズ２３３は、配管２５３を介して調整部２８０Ａと連通している。そして、第３ベローズ２３３内の空気圧が変化すると、当該第３ベローズ２３３が膨縮する。この結果、第３ベローズ２３３が五指の足指関節の関節運動をアシストする力を発生させる。
【００５７】
上記の第１伝達部材２４１は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、他方側の端部に折り曲げられた接続部が形成されている。ここで、当該接続部には、配管２５１を通す穴が成型加工されている。第１伝達部材２４１の長板部の他方側の端部には、第１ベローズ２３１を介して、第２伝達部材２４２が接続されている。そして、第１伝達部材２４１の他方側の端部側の接続部は、第１ベローズ２３１の一方側端部に接続されている。当該第１伝達部材２４１の長板部は、硬樹脂製の取付用部材２６１を介して、第１外骨格部材２１１1，２１１2に取り付けられ、第１外骨格部材２１１1，２１１2とともに、左大腿部に装着される。
【００５８】
上記の第２伝達部材２４２は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、一方側の端部に折り曲げられた接続部が形成されている。第２伝達部材２４２の長板部の一方側の端部には、第１ベローズ２３１を介して、第１伝達部材２４１が接続されている。そして、第２伝達部材２４２の一方側の端部側の接続部は、第１ベローズ２３１の他方側端部に接続されている。当該第２伝達部材２４２の長板部は、硬樹脂製の取付用部材２６２を介して、第２外骨格部材２１２1，２１２2に取り付けられ、第２外骨格部材２１２1，２１２2とともに、左下腿部に装着される。
【００５９】
上記の第３伝達部材２４３は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、他方側の端部に折り曲げられた接続部が形成されている。第３伝達部材２４３の長板部の他方側の端部には、第２ベローズ２３２を介して、第４伝達部材２４４が接続されている。そして、第３伝達部材２４３の他方側の端部側の接続部は、第２ベローズ２３２の一方側端部に接続されている。当該第３伝達部材２４３の長板部は、硬樹脂製の取付用部材２６３を介して、第２外骨格部材２１２1，２１２2に取り付けられ、第２外骨格部材２１２1，２１２2とともに、左下腿部に装着される。
【００６０】
上記の第４伝達部材２４４は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部の両端部には、折り曲げられた接続部が形成されている。ここで、第４伝達部材２４４の一方側の端部側に形成された接続部には、配管２５２を通す穴が成型加工されている。第４伝達部材２４４の長板部の一方側の端部には、第２ベローズ２３２を介して、第３伝達部材２４３が接続されている。そして、第４伝達部材２４４の一方側の端部側の接続部は、第２ベローズ２３２の他方側端部に接続されている。
【００６１】
また、第４伝達部材２４４の長板部の他方側の端部には、第３ベローズ２３３を介して、第５伝達部材２４５が接続されている。そして、第４伝達部材２４４の他方側の端部側の接続部は、第３ベローズ２３３の一方側端部に接続されている。当該第４伝達部材２４４の長板部は、硬樹脂製の取付用部材２６４を介して、第３外骨格部材２１３1，２１３2に取り付けられ、第３外骨格部材２１３1，２１３2とともに、左足部に装着される。
【００６２】
上記の第５伝達部材２４５は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、一方側の端部に折り曲げられた接続部が形成されている。ここで、当該接続部には、配管２５３を通す穴が成型加工されている。第５伝達部材２４５の長板部の一方側の端部には、第３ベローズ２３３を介して、第４伝達部材２４４が接続されている。そして、第５伝達部材２４５の一方側の端部側の接続部は、第３ベローズ２３３の他方側端部に接続されている。当該第５伝達部材２４５の長板部は、足指の五指に装着される硬い樹脂製の指装着部材２６５を介して、第４外骨格部材２１４1，２１４2に取り付けられ、左足部の足指に装着される。
【００６３】
《足部装着部２７０Ａの構成》
上記の足部装着部２７０Ａの構成について、説明する。足部装着部２７０Ａは、図６（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、足底部材２７１Ａと、踵止め部材２７２と、取付部材２７３1，２７３2とを備えている。ここで、図６（Ａ）は、足部装着部２７０Ａを−Ｘ方向側から視た図であり、図５（Ｂ）は、足部装着部２７０Ａを足部の甲側（＋Ｚ方向側）から視た図である。
【００６４】
上記の足底部材２７１Ａは、例えば、鋼鉄製の部材であり、長方形状の平板に成形されている。当該足底部材２７１Ａには、足部の足裏が配置され、硬樹脂製の取付用部材２６４，２６６（図１，２，４参照、図６（Ａ），（Ｂ）においては不図示）により、当該足部が装着される。
【００６５】
上記の踵止め部材２７２は、例えば、鋼鉄製の部材であり、足底部材２７１Ａにおける−Ｙ方向側の端部に固定される。当該踵止め部材２７２により、足底部材２７１Ａに配置される足部の踵部を支持するようになっている。
【００６６】
上記の取付部材２７３1，２７３2は、例えば、鋼鉄製の部材である。当該取付部材２７３1は、足底部材２７１Ａの＋Ｙ方向側の端部における−Ｘ方向側に形成される。そして、取付部材２７３1には、第３外骨格部材２１３1の足指関節側の端部及び第４外骨格部材２１４1の足指関節側の端部が、軸部材２２３1を軸にして、回動可能に取り付けられる。また、当該取付部材２７３2は、足底部材２７１Ａの＋Ｙ方向側の端部における＋Ｘ方向側に形成される。そして、取付部材２７３2には、第３外骨格部材２１３2の足指関節側の端部及び第４外骨格部材２１４2の足指関節側の端部が、軸部材２２３2を軸にして、回動可能に取り付けられる。
【００６７】
《調整部２８０Ａの構成》
上記の調整部２８０Ａの構成について、説明する。調整部２８０Ａは、配管２５１を介して膝関節運動アシスト部１２０Ａの第１ベローズ２３１と連通している。また、調整部２８０Ａは、配管２５２を介して足部関節運動アシスト部１３０Ａの第２ベローズ２３２と連通している。さらに、調整部２８０Ａは、配管２５３を介して足部関節運動アシスト部１３０Ａの第３ベローズ２３３と連通している。以下の説明においては、これらのベローズを総称して、単に「ベローズ」とも記す。
【００６８】
かかる連通関係を有する調整部２８０Ａは、図７に示されるように、加圧ポンプ２８１と、減圧ポンプ２８２と、電気−空気圧制御弁２８３と、制御部２８４とを備えている。また、調整部２８０Ａは、配管２８５，２８６を備えている。
【００６９】
上記の加圧ポンプ２８１は、配管２８５を介して、電気−空気圧制御弁２８３のポンプ側接続口の一方側に接続されている。この加圧ポンプ２８１は、ベローズへの空気の強制的供給を行う際に利用される。上記の減圧ポンプ２８２は、配管２８６を介して、電気−空気圧制御弁２８３のポンプ側接続口の他方側に接続されている。この減圧ポンプ２８２は、ベローズからの空気の強制的排出を行う際に、利用される。
【００７０】
上記の電気−空気圧制御弁２８３は、流路切換弁と、圧力制御弁（比例ソレノイドバルブ）とを備えて構成されている。この流路切換弁の入口側の一方が加圧ポンプ２８１に接続されているとともに、入口側の他方が減圧ポンプ２８２に接続されている。
【００７１】
そして、流路切換弁は、制御部２８４による制御のもとで、ベローズへの空気の強制的供給を行う際には、加圧ポンプ２８１に接続されている配管２８５と指定されたベローズと連通している配管とを接続して流路を形成する。また、流路切換弁は、制御部２８４による制御のもとで、ベローズからの空気の強制的排出を行う際には、減圧ポンプ２８２に接続されている配管２８６と指定されたベローズと連通している配管とを接続して流路を形成する。
【００７２】
例えば、第１ベローズ２３１への空気の強制的供給を行う際には、流路切換弁は、配管２８５と配管２５１とを接続して流路を形成する。また、第１ベローズ２３１からの空気の強制的排出を行う際には、流路切換弁は、配管２８６と配管２５１とを接続して流路を形成する。
【００７３】
また、第２ベローズ２３２への空気の強制的供給を行う際には、流路切換弁は、配管２８５と配管２５２とを接続して流路を形成する。また、第２ベローズ２３２からの空気の強制的排出を行う際には、流路切換弁は、配管２８６と配管２５２とを接続して流路を形成する。さらに、第３ベローズ２３３への空気の強制的供給を行う際には、流路切換弁は、配管２８５と配管２５３とを接続して流路を形成する。また、第３ベローズ２３３からの空気の強制的排出を行う際には、流路切換弁は、配管２８６と配管２５３とを接続して流路を形成する。
【００７４】
また、圧力制御弁は、制御部２８４による制御のもとで、空気圧力を制御して、ベローズ内の空気圧を変化させる。
【００７５】
上記の制御部２８４は、ベローズからの空気の強制的排出、及び、ベローズへの空気の強制的供給の切り換え、並びに、ベローズ内の空気圧の制御を行う。かかる制御に際して、ベローズへの空気の強制的供給を行う場合には、制御部２８４は、電気−空気圧制御弁２８３が加圧ポンプ２８１と関節運動を行うベローズとを接続する流路を形成し、ベローズ内の空気圧力を調整するように、制御する。また、ベローズからの空気の強制的排出を行う場合には、制御部２８４は、電気−空気圧制御弁２８３が減圧ポンプ２８２と関節運動を行うベローズとを接続する流路を形成し、ベローズ内の空気圧力を調整するように、制御する。
【００７６】
こうした制御は、実験、シミュレーション、経験等による脳波、筋力に関する生体情報に基づいて行われるようになっている。ここで、脳波、筋力に関する生体情報は、不図示の検出部が、脳波、筋電図、筋肉の硬さ等を検出することで、取得するようにすることができる。
【００７７】
＜動作＞
以上のようにして構成された関節運動アシスト装置１００Ａの動作について、膝関節、足首関節及び足指関節の機構を利用する関節運動のアシスト動作を説明する。
【００７８】
当初においては、関節運動アシスト装置１００Ａでは、調整部２８０Ａによる第１ベローズ２３１、第２ベローズ２３２及び第３ベローズ２３３内の空気圧調整は行われていないものとする。そして、人体は椅子ＣＨに座り、下肢は図８に示される状態で、足部が台ＣＳに載置されているものとする。
【００７９】
図８に示される状態から、調整部２８０Ａが、第１ベローズ２３１からの空気の強制的排出を行うための制御を行うと、第１ベローズ２３１内の空気圧が下降する。そして、第１ベローズ２３１内の空気圧が下降すると、第１ベローズ２３１が収縮する。
【００８０】
こうして第１ベローズ２３１が収縮すると、第１ベローズ２３１が、膝関節を伸展状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第２伝達部材２４２が、膝関節の関節軸を回動軸にして、第１伝達部材２４１に対して回転する。
【００８１】
そして、当該回転力が、第１伝達部材２４１を装着する大腿部及び当該大腿部の両側部に配置された第１外骨格部材２１１1，２１１2に伝達されるとともに、第２伝達部材２４２を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達される。ここで、第２外骨格部材２１２1における膝関節側の端部の外歯歯車は、膝関節に対応する位置で、第１外骨格部材２１１1における膝関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第１連接部材２２１1により確保されている。また、第２外骨格部材２１２2における膝関節側の端部の外歯歯車は、膝関節に対応する位置で、第１外骨格部材２１１2における膝関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第１連接部材２２１2により確保されている。
【００８２】
このため、第２外骨格部材２１２1が、第１連接部材２２１1を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１1に対して回転し、第２外骨格部材２１２2が、第１連接部材２２１2を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１2に対して回転する。この結果、膝関節に負担をかけることなく、下腿部が大腿部に対して回転し、膝関節は伸展状態になる。
【００８３】
また、調整部２８０Ａが、第２ベローズ２３２からの空気の強制的排出を行うための制御を行うと、第２ベローズ２３２内の空気圧が下降して、第２ベローズ２３２が収縮する。こうして第２ベローズ２３２が収縮すると、第２ベローズ２３２が、足首関節を伸展状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第４伝達部材２４４が、足首関節の関節軸を回動軸にして、第３伝達部材２４３に対して回転する。
【００８４】
そして、当該回転力が、第３伝達部材２４３を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達されるとともに、第４伝達部材２４４を装着する足部及び当該足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達される。ここで、第３外骨格部材２１３1における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材２１２1における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材２２２1により確保されている。また、第３外骨格部材２１３2における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材２１２2における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材２２２2により確保されている。
【００８５】
このため、第３外骨格部材２１３1が、第２連接部材２２２1を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２1に対して回転し、第３外骨格部材２１３2が、第２連接部材２２２2を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２2に対して回転する。この結果、足首関節に負担をかけることなく、足部が下腿部に対して回転し、足首関節は伸展（背屈）状態になる。
【００８６】
また、調整部２８０Ａが、第３ベローズ２３３からの空気の強制的排出を行うための制御を行うと、第３ベローズ２３３内の空気圧が下降して、第３ベローズ２３３が収縮する。こうして第３ベローズ２３３が収縮すると、第３ベローズ２３３が、足指関節を伸展状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第５伝達部材２４５が、足指関節の関節軸を回動軸にして、第４伝達部材２４４に対して回転する。
【００８７】
そして、当該回転力が、第４伝達部材２４４を装着する踵側の足部及び当該踵側の足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達されるとともに、第５伝達部材２４５を装着する足部の足指及び当該足指の両側部に配置された第４外骨格部材２１４1，２１４2に伝達される。ここで、第４外骨格部材２１４1における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材２１３1における足指関節側の端部に、軸部材２２３1を軸にして、回動可能に取り付けられている。また、第４外骨格部材２１４2における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材２１３2における足指関節側の端部に、軸部材２２３2を軸にして、回動可能に取り付けられている。
【００８８】
このため、第４外骨格部材２１４1が、軸部材２２３1を軸にして、第３外骨格部材２１３1に対して回転し、第４外骨格部材２１４2が、軸部材２２３2を軸にして、第３外骨格部材２１３2に対して回転する。この結果、足指関節に負担をかけることなく、足部の足指が踵側の足部に対して回転し、足指関節は伸展状態になる。
【００８９】
こうして膝関節、足首関節及び足指関節が伸展状態となったときの関節運動アシスト装置１００Ａの状態が図９に示されている。
【００９０】
また、図９に示される状態から、調整部２８０Ａが、第１ベローズ２３１への空気の強制的供給を行うための制御を行うと、第１ベローズ２３１内の空気圧が上昇する。そして、第１ベローズ２３１内の空気圧が上昇すると、第１ベローズ２３１が膨張する。
【００９１】
こうして第１ベローズ２３１が膨張すると、第１ベローズ２３１が、膝関節を屈曲状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第２伝達部材２４２が、膝関節の関節軸を回動軸にして、第１伝達部材２４１に対して回転する。
【００９２】
そして、当該回転力が、第１伝達部材２４１を装着する大腿部及び当該大腿部の両側部に配置された第１外骨格部材２１１1，２１１2に伝達されるとともに、第２伝達部材２４２を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達される。ここで、上述したように、第２外骨格部材２１２1，２１２2における膝関節側の端部の外歯歯車は、第１外骨格部材２１１1，２１１2における膝関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が確保されている。
【００９３】
このため、第２外骨格部材２１２1が、第１連接部材２２１1を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１1に対して回転し、第２外骨格部材２１２2が、第１連接部材２２１2を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１2に対して回転する。この結果、膝関節に負担をかけることなく、下腿部が大腿部に対して回転し、膝関節は屈曲状態になる。
【００９４】
また、調整部２８０Ａが、第２ベローズ２３２への空気の強制的供給を行うための制御を行うと、第２ベローズ２３２内の空気圧が上昇して、第２ベローズ２３２が膨張する。こうして第２ベローズ２３２が膨張すると、第２ベローズ２３２が、足首関節を屈曲状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第４伝達部材２４４が、足首関節の関節軸を回動軸にして、第３伝達部材２４３に対して回転する。
【００９５】
そして、当該回転力が、第３伝達部材２４３を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達されるとともに、第４伝達部材２４４を装着する足部及び当該足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達される。ここで、上述したように、第３外骨格部材２１３1，２１３2における足首関節側の端部の外歯歯車は、第２外骨格部材２１２1，２１２2における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が確保されている。
【００９６】
このため、第３外骨格部材２１３1が、第２連接部材２２２1を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２1に対して回転し、第３外骨格部材２１３2が、第２連接部材２２２2を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２2に対して回転する。この結果、足首関節に負担をかけることなく、足部が下腿部に対して回転し、足首関節は屈曲（底屈）状態になる。
【００９７】
また、調整部２８０Ａが、第３ベローズ２３３への空気の強制的供給を行うための制御を行うと、第３ベローズ２３３内の空気圧が上昇して、第３ベローズ２３３が膨張する。こうして第３ベローズ２３３が膨張すると、第３ベローズ２３３が、足指関節を屈曲状態にする回転方向の力を発生する。当該力により、第５伝達部材２４５が、足指関節の関節軸を回動軸にして、第４伝達部材２４４に対して回転する。
【００９８】
そして、当該回転力が、第４伝達部材２４４を装着する足部及び当該足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達されるとともに、第５伝達部材２４５を装着する足部の足指及び当該足指の両側部に配置された第４外骨格部材２１４1，２１４2に伝達される。ここで、上述したように、第４外骨格部材２１４1，２１４2における足指関節側の端部は、第３外骨格部材２１３1，２１３2における足指関節側の端部に、軸部材２２３1，２２３2を軸にして、回動可能に取り付けられている。
【００９９】
このため、第４外骨格部材２１４1が、軸部材２２３1を軸にして、第３外骨格部材２１３1に対して回転し、第４外骨格部材２１４2が、軸部材２２３2を軸にして、第３外骨格部材２１３2に対して回転する。この結果、足指関節に負担をかけることなく、足部の足指が踵側の足部に対して回転し、足指関節は屈曲状態になる。
【０１００】
こうして膝関節、足首関節及び足指関節が屈曲状態となったときの関節運動アシスト装置１００Ａの状態が図１０に示されている。
【０１０１】
以上説明したように、第１実施形態では、膝関節の伸展運動のアシストに際して、第１ベローズ２３１が収縮すると、第２伝達部材２４２が、膝関節の関節軸を回転軸にして、第１伝達部材２４１に対して回転する。そして、当該回転力が、第１伝達部材２４１を装着する大腿部及び当該大腿部の両側部に配置された第１外骨格部材２１１1，２１１2に伝達されるとともに、第２伝達部材２４２を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達される。こうして第１外骨格部材２１１1及び第２外骨格部材２１２1に膝関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第２外骨格部材２１２1は、第１連接部材２２１1を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１1に対して回転する。また、こうして第１外骨格部材２１１2及び第２外骨格部材２１２2に膝関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第２外骨格部材２１２2は、第１連接部材２２１2を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１2に対して回転する。
【０１０２】
膝関節の屈曲運動のアシストに際して、第１ベローズ２３１が膨張すると、第２伝達部材２４２が、膝関節の関節軸を回転軸にして、第１伝達部材２４１に対して回転する。そして、当該回転力が、第１伝達部材２４１を装着する大腿部及び当該大腿部の両側部に配置された第１外骨格部材２１１1，２１１2に伝達されるとともに、第２伝達部材２４２を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達される。こうして第１外骨格部材２１１1及び第２外骨格部材２１２1に膝関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第２外骨格部材２１２1は、第１連接部材２２１1を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１1に対して回転する。また、こうして第１外骨格部材２１１2及び第２外骨格部材２１２2に膝関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第２外骨格部材２１２2は、第１連接部材２２１2を含む連接機構を利用して、第１外骨格部材２１１2に対して回転する。
【０１０３】
このため、膝関節の屈曲伸展運動をアシストするに際して、膝関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１０４】
また、第１実施形態では、足首関節の伸展運動のアシストに際して、第２ベローズ２３２が収縮すると、第４伝達部材２４４が、足首関節の関節軸を回転軸にして、第３伝達部材２４３に対して回転する。そして、当該回転力が、第３伝達部材２４３を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達されるとともに、第４伝達部材２４４を装着する足部及び当該足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達される。こうして第２外骨格部材２１２1及び第３外骨格部材２１３1に足首関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第３外骨格部材２１３1は、第２連接部材２２２1を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２1に対して回転する。また、こうして第２外骨格部材２１２2及び第３外骨格部材２１３2に足首関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第３外骨格部材２１３2は、第２連接部材２２２2を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２2に対して回転する。
【０１０５】
足首関節の屈曲運動のアシストに際して、第２ベローズ２３２が膨張すると、第４伝達部材２４４が、足首関節の関節軸を回転軸にして、第３伝達部材２４３に対して回転する。そして、当該回転力が、第３伝達部材２４３を装着する下腿部及び当該下腿部の両側部に配置された第２外骨格部材２１２1，２１２2に伝達されるとともに、第４伝達部材２４４を装着する足部及び当該足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達される。こうして第２外骨格部材２１２1及び第３外骨格部材２１３1に足首関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第３外骨格部材２１３1は、第２連接部材２２２1を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２1に対して回転する。また、こうして第２外骨格部材２１２2及び第３外骨格部材２１３2に足首関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第３外骨格部材２１３2は、第２連接部材２２２2を含む連接機構を利用して、第２外骨格部材２１２2に対して回転する。
【０１０６】
このため、足首関節の屈曲伸展運動をアシストするに際して、足首関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１０７】
また、第１実施形態では、足指関節の伸展運動のアシストに際して、第３ベローズ２３３が収縮すると、第５伝達部材２４５が、足指関節の関節軸を回転軸にして、第４伝達部材２４４に対して回転する。そして、当該回転力が、第４伝達部材２４４を装着する踵側の足部及び当該踵側の足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達されるとともに、第５伝達部材２４５を装着する足部の足指及び当該足指の両側部に配置された第４外骨格部材２１４1，２１４2に伝達される。こうして第３外骨格部材２１３1及び第４外骨格部材２１４1に足指関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第４外骨格部材２１４1は、軸部材２２３1を軸にして、第３外骨格部材２１３1に対して回転する。また、こうして第３外骨格部材２１３2及び第４外骨格部材２１４2に足指関節を伸展状態にするための回転力が伝達されると、第４外骨格部材２１４2は、軸部材２２３2を軸にして、第３外骨格部材２１３2に対して回転する。
【０１０８】
足指関節の屈曲運動のアシストに際して、第３ベローズ２３３が膨張すると、第５伝達部材２４５が、足指関節の関節軸を回転軸にして、第４伝達部材２４４に対して回転する。そして、当該回転力が、第４伝達部材２４４を装着する踵側の足部及び当該踵側の足部の両側部に配置された第３外骨格部材２１３1，２１３2に伝達されるとともに、第５伝達部材２４５を装着する足部の足指及び当該足指の両側部に配置された第４外骨格部材２１４1，２１４2に伝達される。こうして第３外骨格部材２１３1及び第４外骨格部材２１４1に足指関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第４外骨格部材２１４1は、軸部材２２３1を軸にして、第３外骨格部材２１３1に対して回転する。また、こうして第３外骨格部材２１３2及び第４外骨格部材２１４2に足指関節を屈曲状態にするための回転力が伝達されると、第４外骨格部材２１４2は、軸部材２２３2を軸にして、第３外骨格部材２１３2に対して回転する。
【０１０９】
このため、足指関節の屈曲伸展運動をアシストするに際して、足指関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１１０】
したがって、第１実施形態によれば、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１１１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を、図１１〜図１４を主に参照して説明する。
【０１１２】
＜構成＞
図１１には、第２実施形態に係る関節運動アシスト装置１００Ｂの外観図が示されている。ここで、図１１は、人体の左の下肢（ＦＴＬ）に装着された関節運動アシスト装置１００Ｂを、人体が椅子ＣＨに座った状態で、−Ｘ方向側（左の下肢の左側である外側）から眺めた外観図（ＹＺ平面視図）である。
【０１１３】
図１１に示されるように、関節運動アシスト装置１００Ｂは、上述した第１実施形態の関節運動アシスト装置１００Ａと比べて、足部関節運動アシスト部１３０Ａに代えて足部関節運動アシスト部１３０Ｂを備える点、及び、調整部２８０Ａに代えて調整部２８０Ｂを備える点が異なっている。以下、これらの相違点に主に着目して説明する。
【０１１４】
《足部関節運動アシスト部１３０Ｂの構成》
上記の足部関節運動アシスト部１３０Ｂの構成について、説明する。図１１に示されるように、足部関節運動アシスト部１３０Ｂは、上述した第１実施形態の足部関節運動アシスト部１３０Ａと比べて、足部装着部２７０Ａに代えて足部装着部２７０Ｂを備える点、外転・内転アシスト部３５０を更に備える点が異なっている。
【０１１５】
（足部装着部２７０Ｂの構成）
上記の足部装着部２７０Ｂの構成について、説明する。図１２（Ａ）には、足部装着部２７０Ｂを−Ｘ方向側から視た図が示され、図１２（Ｂ）は、足部装着部２７０Ｂを足部の甲側（＋Ｚ方向側）から視た図が示されている。図１９（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、足部装着部２７０Ｂは、上述した第１実施形態の足部装着部２７０Ａと比べて、足底部材２７１Ａに代えて足底部材２７１Ｂを備える点、及び、ベローズ取付部材２７５1，２７５2を更に備える点が異なっている。
【０１１６】
上記の足底部材２７１Ｂは、上述した第１実施形態の足底部材２７１Ａと比べて、足底部材２７１Ｂの−Ｙ方向側に軸穴ＨＬが成型加工されている点が異なっている。当該軸穴ＨＬは、足底部材２７１Ｂに足部の足裏が配置された場合に、足部の踵の中央に対応する位置に成型加工されている。
【０１１７】
上記のベローズ取付部材２７５1，２７５2は、例えば、樹脂製の部材である。当該ベローズ取付部材２７５1は、足底部材２７１Ｂの＋Ｙ方向側における−Ｘ方向側の端部に固定される。そして、ベローズ取付部材２７５1には、後述する側部配置ベローズ３５５1が取り付けられる。また、当該ベローズ取付部材２７５2は、足底部材２７１Ｂの＋Ｙ方向側における＋Ｘ方向側の端部に固定される。そして、ベローズ取付部材２７５2には、後述する側部配置ベローズ側部配置ベローズ３５５2が取り付けられる。
【０１１８】
（外転・内転アシスト部３５０の構成）
上記の外転・内転アシスト部３５０の構成について、説明する。上記の外転・内転アシスト部３５０は、図１３に示されるように、足台部材３５１と、側部配置ベローズ３５５1，３５５2とを備えている。
【０１１９】
上記の足台部材３５１は、例えば、樹脂製の部材であり、ＸＹ平面と平行な長方形状の平板部を含む部材である。当該平板部の＋Ｙ方向側における−Ｘ方向側の端部には、壁部３５２1が形成され、当該平板部の＋Ｙ方向側における＋Ｘ方向側の端部には、壁部３５２2が形成されている。
【０１２０】
上記の側部配置ベローズ３５５1，３５５2は、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材である。側部配置ベローズ３５５1の一方側端部は、足台部材３５１の壁部３５２1に接続され、側部配置ベローズ３５５1の他方側端部は、足部装着部２７０Ｂのベローズ取付部材２７５1に接続される。また、側部配置ベローズ３５５2の一方側端部は、足台部材３５１の壁部３５２2に接続され、側部配置ベローズ３５５2の他方側端部は、足部装着部２７０Ｂのベローズ取付部材２７５2に接続される。
【０１２１】
こうして構成された外転・内転アシスト部３５０には、足台部材３５１の平板部の法線方向に沿って延びる軸部材ＡＸを中心軸にして、足部装着部２７０Ｂが回動可能に取り付けられる。
【０１２２】
《調整部２８０Ｂ》
図１１に戻り、上記の調整部２８０Ｂについて説明する。調整部２８０Ｂは、上述した第１実施形態の調整部２８０Ａと比べて、第２実施形態の足部関節運動アシスト部１３０Ｂが、側部配置ベローズ３５５1，３５５2を更に備えることに対応して、側部配置ベローズ３５５1，３５５2への空気の強制的供給、及び、側部配置ベローズ３５５1，３５５2からの空気の強制的排出を更に行う点が異なっている。
【０１２３】
＜動作＞
以上のようにして構成された関節運動アシスト装置１００Ｂの動作について、足部関節運動アシスト部１３０Ａによる足部の外転運動及び内転運動のアシスト動作に主に着目して説明する。
【０１２４】
当初においては、関節運動アシスト装置１００Ｂでは、調整部２８０Ｂによる第１ベローズ２３１、第２ベローズ２３２、第３ベローズ２３３、及び、側部配置ベローズ３５５1，３５５2内の空気圧調整は行われていないものとする。
【０１２５】
《足部の外転運動及び内転運動のアシスト動作》
足部を外転状態にする際には、調整部２８０Ｂが、側部配置ベローズ３５５1からの空気の強制的排出を行うための制御を行うとともに、側部配置ベローズ３５５2への空気の強制的供給を行うための制御を行う。当該側部配置ベローズ３５５1に対する制御により、側部配置ベローズ３５５1内の空気圧が下降して、側部配置ベローズ３５５1が収縮する。また、側部配置ベローズ３５５2に対する制御により、側部配置ベローズ３５５2内の空気圧が上昇して、側部配置ベローズ３５５2が膨張する。
【０１２６】
こうして側部配置ベローズ３５５1が収縮するとともに、側部配置ベローズ３５５2が膨張すると、図１４（Ａ）に示されるように、足部装着部２７０Ｂが、軸部材ＡＸを回転軸にして、足部が外転状態となるように、外転・内転アシスト部３５０に対して回転する。なお、図１４（Ａ）では、足部装着部２７０Ｂに装着される足部の図示を省略している。
【０１２７】
足部を内転状態にする際には、調整部２８０Ｂが、側部配置ベローズ３５５1への空気の強制的供給を行うための制御を行うとともに、側部配置ベローズ３５５2からの空気の強制的排出を行うための制御を行う。当該側部配置ベローズ３５５1に対する制御により、側部配置ベローズ３５５1内の空気圧が上昇して、側部配置ベローズ３５５1が膨張する。また、側部配置ベローズ３５５2に対する制御により、側部配置ベローズ３５５2内の空気圧が下降して、側部配置ベローズ３５５2が収縮する。
【０１２８】
こうして側部配置ベローズ３５５1が膨張するとともに、側部配置ベローズ３５５2が収縮すると、図１４（Ｂ）に示されるように、足部装着部２７０Ｂが、軸部材ＡＸを回転軸にして、足部が内転状態となるように、外転・内転アシスト部３５０に対して回転する。なお、図１４（Ｂ）では、足部装着部２７０Ｂに装着される足部の図示を省略している。
【０１２９】
《足首関節の屈曲伸展運動のアシスト動作》
足首関節の屈曲伸展運動のアシストは、上述した第１実施形態における関節運動アシスト装置１００Ａのアシスト動作と同様に行われる。
【０１３０】
《足指関節の屈曲伸展運動のアシスト動作》
足指関節の屈曲伸展運動のアシストは、上述した第１実施形態における関節運動アシスト装置１００Ａのアシスト動作と同様に行われる。
【０１３１】
《膝関節の屈曲伸展運動のアシスト動作》
膝関節の屈曲伸展運動のアシストは、上述した第１実施形態における関節運動アシスト装置１００Ａのアシスト動作と同様に行われる。
【０１３２】
以上説明したように、第２実施形態では、足部の外転運動をアシストするに際して、外転・内転アシスト部３５０に備えられた側部配置ベローズ３５５1を収縮させるとともに、側部配置ベローズ３５５2を膨張させる。こうして側部配置ベローズ３５５1が収縮するとともに、側部配置ベローズ３５５2が膨張すると、足部装着部２７０Ｂが、軸部材ＡＸを回転軸にして、足部が外転状態となるように、外転・内転アシスト部３５０に対して回転する。
【０１３３】
また、足部の内転運動をアシストするに際して、外転・内転アシスト部３５０に備えられた側部配置ベローズ３５５1を膨張させるとともに、側部配置ベローズ３５５2を収縮させる。こうして側部配置ベローズ３５５1が膨張するとともに、側部配置ベローズ３５５2が収縮すると、足部装着部２７０Ｂが、軸部材ＡＸを回転軸にして、足部が内転状態となるように、外転・内転アシスト部３５０に対して回転する。
【０１３４】
このため、足部の内転運動及び外転運動をアシストすることができる。また、上述した第１実施形態と同様に、足首関節、足指関節の屈曲伸展運動を、関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切にアシストすることができる。
【０１３５】
また、第２実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、膝関節の屈曲伸展運動を、関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切にアシストすることができる。
【０１３６】
したがって、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１３７】
［第３実施形態］
次いで、本発明の第３実施形態を、図１５〜図２０を主に参照して説明する。
【０１３８】
＜構成＞
図１５（Ａ），（Ｂ）及び図１６（Ａ），（Ｂ）には、第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部５３０Ｃの外観図が示されている。図１５（Ａ），（Ｂ）及び図１６（Ａ），（Ｂ）のそれぞれに示される足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、人体の左の下肢に装着される。なお、図１５（Ａ），（Ｂ）及び図１６（Ａ），（Ｂ）では、人体の左の下肢の図示を省略している。
【０１３９】
ここで、図１５（Ａ）は、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを、図１５（Ａ）に示した座標系で表した斜視図である。また、図１５（Ｂ）は、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを、＋Ｙ方向側（左足の指先側）から眺めた外観図（ＸＺ平面視図）である。また、図１６（Ａ）は、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを、−Ｘ方向側（左足の左側である外側）から眺めた外観図（ＹＺ平面視図）である。また、図１６（Ｂ）は、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを、＋Ｘ方向側（左足の右側である内側）から眺めた外観図（ＹＺ平面視図）である。
【０１４０】
図１５（Ａ），（Ｂ）及び図１６（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、第２外骨格部材５１２1，５１２2と、第３外骨格部材５１３1，５１３2と、第４外骨格部材５１４1，５１４2とを備えている。また、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、第２連接部材５２２1,O，５２２1,I，５２２2,O，５２２2,Iと、軸部材５２３1，５２３2とを備えている。
【０１４１】
また、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、第２ベローズ５３２と、第３ベローズ５３３とを備えている。また、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、第３伝達部材５４３と、第４伝達部材５４４と、第５伝達部材５４５とを備えている。また、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、第２取付用部材５６２1，５６２2と、第３取付用部材５６３1，５６３2と、第４取付用部材５６４と、第５取付用部材５６５とを備えている。さらに、足部関節運動アシスト部５３０Ｃは、不図示の調整部を備えている。
【０１４２】
ここで、第３外骨格部材５１３1は、足部外側外骨格部材に対応し、第３外骨格部材５１３2は、足部内側外骨格部材に対応している。また、第４取付用部材５６４は、固定部材に対応している。
【０１４３】
上記の第２外骨格部材５１２1，５１２2は、例えば、硬樹脂製の部材であり、長板状外骨格部材と、当該長板状外骨格部材における長手方向の他方の端部に固定された外歯歯車とから構成されている。第２外骨格部材５１２1は、膝関節から足首関節へ延びる方向に沿って、左下腿部の外側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第２外骨格部材５１２2は、膝関節から足首関節へ延びる方向に沿って、左下腿部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第２外骨格部材５１２1の一方の端部に、硬樹脂製等の第２取付用部材５６２1が取り付けられ、第２外骨格部材５１２1は、第２取付用部材５６２2を介して、第３伝達部材５４３に取り付けられる。また、第２外骨格部材５１２2の一方の端部に、硬樹脂製等の第２取付用部材５６２2が取り付けられ、第２外骨格部材５１２2は、第２取付用部材５６２2を介して、第３伝達部材５４３に取り付けられる。
【０１４４】
上記の第３外骨格部材５１３1，５１３2は、例えば、可撓性を有する硬樹脂製の部材であり、伸延部材と、当該伸延部材における長手方向の一方の端部に固定された外歯歯車とから構成されている。ここで、伸延部材の略中央部は、棒状となっており、当該棒状以外の部分には、板状部分が形成されている。
【０１４５】
第３外骨格部材５１３1は、足首関節から足指関節へ延びる方向に沿って、左足部の外側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第３外骨格部材５１３2は、足首関節から足指関節へ延びる方向に沿って、左足部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第３外骨格部材５１３1は、硬樹脂製等の第３取付用部材５６３1に取り付けられ、第３取付用部材５６３1を介して、第４伝達部材５４４に取り付けられる。また、第３外骨格部材５１３2は、硬樹脂製等の第３取付用部材５６３2に取り付けられ、第３取付用部材５６３2を介して、第４伝達部材５４４に取り付けられる。
【０１４６】
また、第３外骨格部材５１３1の棒状部分は、第４取付用部材５６４に成型された棒状部材挿入部６２１1に挿入され、移動可能かつ回転可能に第４取付用部材５６４に取り付けられている。ここで、棒状部材挿入部６２１1の内径は、第３外骨格部材５１３1の棒状部分の径より大きくなっている。このため、第３外骨格部材５１３1は、第４取付用部材５６４に対して、Ｙ軸方向に移動可能となっている。また、第３外骨格部材５１３1の棒状部分は、棒状部材挿入部６２１1の挿入穴内壁との間の隙間を、Ｚ軸方向やＸ軸方向、任意方向に沿って延びる軸方向に移動可能であり、かつ、棒状部材挿入部６２１1を支点にして、Ｘ軸と平行な軸回りやＺ軸と平行な軸回り、任意方向に沿って延びる軸回りに回転可能となっている。
【０１４７】
また、第３外骨格部材５１３2の棒状部分は、第４取付用部材５６４に成型された棒状部材挿入部６２１2に挿入され、移動可能かつ回転可能に第４取付用部材５６４に取り付けられている。ここで、棒状部材挿入部６２１2の内径は、第３外骨格部材５１３2の棒状部分の径より大きくなっている。このため、第３外骨格部材５１３2は、第４取付用部材５６４に対して、Ｙ軸方向に移動可能となっている。また、第３外骨格部材５１３2の棒状部分は、棒状部材挿入部６２１2の挿入穴内壁との間の隙間を、Ｚ軸方向やＸ軸方向、任意方向に沿って延びる軸方向に移動可能であり、かつ、棒状部材挿入部６２１2を支点にして、Ｘ軸と平行な軸回りやＺ軸と平行な軸回り、任意方向に沿って延びる軸回りに回転可能となっている。
【０１４８】
第３外骨格部材５１３1における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材５１２1における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材５２２1,O，５２２1,Iにより確保されている。また、第３外骨格部材５１３2における足首関節側の端部の外歯歯車は、足首関節に対応する位置で、第２外骨格部材５１２2における足首関節側の端部の外歯歯車と噛合し、当該噛合が第２連接部材５２２2,O，５２２2,Iにより確保されている。そして、当該噛合により、第２外骨格部材５１２1，５１２2及び第３外骨格部材５１３1，５１３2は、足首関節に対応する位置で、互いに足首関節の回動方向に回動可能となっている。
【０１４９】
上記の第４外骨格部材５１４1，５１４2は、例えば、硬樹脂製の部材であり、長板状外骨格部材となっている。第４外骨格部材５１４1は、足指関節から指先へ延びる方向に沿って、左足部の小指側（−Ｘ方向側）に配置される。また、第４外骨格部材５１４2は、足指関節から指先へ延びる方向に沿って、左足部の母指側（＋Ｘ方向側）に配置される。そして、第４外骨格部材５１４1の指先側の部分は、第５取付用部材５６５の−Ｘ方向側の部分に取り付けられ、第５取付用部材５６５を介して、第５伝達部材５４５に取り付けられる。また、第４外骨格部材５１４2の指先側の部分は、第５取付用部材５６５の＋Ｘ方向側の部分に取り付けられ、第５取付用部材５６５を介して、第５伝達部材５４５に取り付けられる。
【０１５０】
第４外骨格部材５１４1における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材５１３1における足指関節側の端部に、軸部材５２３1を軸にして、回動可能に取り付けられている。また、第４外骨格部材５１４2における足指関節側の端部は、足指関節に対応する位置で、第３外骨格部材５１３2における足指関節側の端部に、軸部材５２３2を軸にして、回動可能に取り付けられている。
【０１５１】
上記の第２ベローズ５３２は、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、足首関節の関節軸の周りに沿って、足首の甲側に配置される。第２ベローズ５３２の一方側端部は、第３伝達部材５４３に接続され、第２ベローズ５３２の他方側端部は、第４伝達部材５４４の一方側の面部に接続される。ここで、第２ベローズ５３２には、可撓性を有する樹脂製の不図示の配管が取り付けられ、当該第２ベローズ５３２は、配管を介して調整部と連通している。そして、第２ベローズ５３２内の空気圧が変化すると、当該第２ベローズ５３２が膨縮する。この結果、第２ベローズ５３２が足首関節の関節運動をアシストする力を発生させる。
【０１５２】
上記の第３ベローズ５３３は、第２ベローズ５３２と同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、足指関節の関節軸の周りに沿って、指背側に配置される。第３ベローズ５３３の一方側端部は、第４伝達部材５４４の他方側の面部に接続され、第３ベローズ５３３の他方側端部は、第５伝達部材５４５に接続される。ここで、第３ベローズ５３３には、可撓性を有する樹脂製の不図示の配管が取り付けられ、当該第３ベローズ５３３は、配管を介して調整部と連通している。そして、第３ベローズ５３３内の空気圧が変化すると、当該第３ベローズ５３３が膨縮する。この結果、第３ベローズ５３３が五指の足指関節の関節運動をアシストする力を発生させる。
【０１５３】
上記の第３伝達部材５４３は、例えば、鋼鉄製の部材であり、板状の面部を有している。第３伝達部材５４３は、第２ベローズ５３２を介して、第４伝達部材５４４に接続されている。そして、第３伝達部材５４３の面部は、第２ベローズ５３２の一方側端部に接続されている。また、第３伝達部材５４３は、硬樹脂製等の第２取付用部材５６２1に取り付けられ、第２取付用部材５６２1を介して、第２外骨格部材５１２1に取り付けられている。また、当該第３伝達部材５４３は、硬樹脂製等の第２取付用部材５６２2に取り付けられ、第２取付用部材５６２2を介して、第２外骨格部材５１２2に取り付けられている。
【０１５４】
上記の第４伝達部材５４４は、図１７（Ａ）に示されるように、足部の裏が内側を向いて小指側だけが地につく内反を、図１７（Ｂ）に示されるように、足部の足裏全体が地につく状態（以下、「内反矯正状態」又は「正常状態」とも記す）に矯正する。
【０１５５】
かかる機能を有する第４伝達部材５４４は、図１５（Ａ），（Ｂ）及び図１６（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、足首側伝達部材６１１と、内反矯正用ベローズ６１３と、足指側伝達部材６１２とを備えている。
【０１５６】
上記の足首側伝達部材６１１は、例えば、鋼鉄製の部材であり、板状の面部を有している。足首側伝達部材６１１の一方側の面部は、第２ベローズ５３２の他方側端部に接続されている。また、足首側伝達部材６１１の他方側の面部は、内反矯正用ベローズ６１３の一方側端部に接続されている。また、足首側伝達部材６１１は、硬樹脂製等の第３取付用部材５６３2に取り付けられ、当該第３取付用部材５６３2を介して、第３外骨格部材５１３2に取り付けられている。
【０１５７】
上記の内反矯正用ベローズ６１３は、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材である。内反矯正用ベローズ６１３の一方側端部は、足首側伝達部材６１１の他方側の面部に接続されている。また、内反矯正用ベローズ６１３の他方側端部は、足指側伝達部材６１２の一方側の面部に接続されている。
【０１５８】
ここで、内反矯正用ベローズ６１３には、可撓性を有する樹脂製の不図示の配管が取り付けられ、当該内反矯正用ベローズ６１３は、配管を介して不図示の調整部と連通している。そして、内反矯正用ベローズ６１３内の空気圧が変化すると、当該内反矯正用ベローズ６１３が膨縮する。この結果、内反矯正用ベローズ６１３が足部の内反状態を矯正する力を発生させる。
【０１５９】
上記の足指側伝達部材６１２は、例えば、鋼鉄製の部材であり、板状の面部を有している。足指側伝達部材６１２の一方側の面部は、内反矯正用ベローズ６１３の他方側端部に接続されている。また、足指側伝達部材６１２の他方側の面部は、第３ベローズ５３３の一方側端部に接続されている。また、足指側伝達部材６１２は、硬樹脂製等の第３取付用部材５６３1に取り付けられ、当該第３取付用部材５６３1を介して、第３外骨格部材５１３1に取り付けられている。
【０１６０】
上記の第５伝達部材５４５は、例えば、鋼鉄製の部材であり、板状の面部を有している。第５伝達部材５４５は、第３ベローズ５３３を介して、第４伝達部材５４４に接続されている。そして、第５伝達部材５４５の面部は、第３ベローズ５３３の他方側端部に接続されている。また、第５伝達部材５４５は、Ｕ字状に形成された第５取付用部材５６５に取り付けられ、第５取付用部材５６５を介して、第４外骨格部材５１４1，５１４2に取り付けられている。
【０１６１】
上記の第２取付用部材５６２1，５６２2は、例えば、硬樹脂製の平板部材である。第２取付用部材５６２1は、第３伝達部材５４３に取り付けられるとともに、第２外骨格部材５１２1に取り付けられる。これにより、第２外骨格部材５１２1は、第２取付用部材５６２1を介して、第３伝達部材５４３に取り付けられる。また、第２取付用部材５６２2は、第３伝達部材５４３に取り付けられるとともに、第２外骨格部材５１２2に取り付けられる。これにより、第２外骨格部材５１２2は、第２取付用部材５６２2を介して、第３伝達部材５４３に取り付けられる。
【０１６２】
上記の第３取付用部材５６３1，５６３2は、例えば、硬樹脂製の平板部材である。第３取付用部材５６３1は、足指側伝達部材６１２に取り付けられるとともに、第３外骨格部材５１３1に取り付けられる。これにより、第３外骨格部材５１３1は、第３取付用部材５６３1を介して、足指側伝達部材６１２に取り付けられる。また、第３取付用部材５６３2は、足首側伝達部材６１１に取り付けられるとともに、第３外骨格部材５１３2に取り付けられる。これにより、第３外骨格部材５１３2は、第３取付用部材５６３2を介して、足首側伝達部材６１１に取り付けられる。
【０１６３】
上記の第４取付用部材５６４は、例えば、硬樹脂製の足部を挿入する枠状部材である。当該枠状部材の−Ｘ方向側の面には、棒状部材挿入部６２１1が成型され、当該棒状部材挿入部６２１1に第３外骨格部材５１３1の棒状部分が挿入される。また、当該枠状部材の＋Ｘ方向側の面には、棒状部材挿入部６２１2が成型され、当該棒状部材挿入部６２１2に第３外骨格部材５１３2の棒状部分が挿入される。
【０１６４】
上記の第５取付用部材５６５は、例えば、硬樹脂製の部材であり、Ｕ字状に形成されている。当該第５取付用部材５６５は、第５伝達部材５４５に取り付けられ、左足の足指に装着される。なお、第５取付用部材５６５及び第５伝達部材５４５により形成された枠の内部に、空気を注入することにより膨張する柔樹脂製の円環状部材を取り付けるようにしてもよい。こうした場合には、円環状部材の円環内に左足の足指を挿入して、円環状部材を膨張させることにより、左足の足指部分を、安定した状態で、第５取付用部材５６５及び第５伝達部材５４５に装着させることができる。
【０１６５】
＜動作＞
以上のようにして構成された足部関節運動アシスト部５３０Ｃの動作について、足部の内反矯正のアシスト動作に主に着目して説明する。
【０１６６】
当初においては、足部関節運動アシスト部５３０Ｃでは、調整部による第２ベローズ５３２、第３ベローズ５３３及び内反矯正用ベローズ６１３内の空気圧調整は行われていないものとする。
【０１６７】
また、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを装着した足部は、内反矯正アシストを行っていないときには、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）及び図２０（Ａ）に示されるように、内反状態になっているものとする。ここで、図１８（Ａ）は、内反状態の足部に装着された足部関節運動アシスト部５３０Ｃを＋Ｙ方向側（左足の指先側）から視た図であり、図１９（Ａ）は、内反状態の足部に装着された足部関節運動アシスト部５３０Ｃを−Ｘ方向側（左足の左側である外側）から視た図である。また、図２０（Ａ）は、内反状態の足部に装着された足部関節運動アシスト部５３０Ｃを＋Ｘ方向側（左足の右側である内側）から視た図である。なお、図１８〜図２０においても、人体の左の下肢の図示を省略する。
【０１６８】
ここで、足部が内反状態のときには、図１８（Ａ）、図１９（Ａ）及び図２０（Ａ）に示されるように、足部の外側（−Ｘ方向側）に配置される第３外骨格部材５１３1は、足部の内側（＋Ｘ方向側）に配置される第３外骨格部材５１３2と平行になっておらず、第３外骨格部材５１３1の足首関節から足指関節へ延びる方向が下側に傾いている。
【０１６９】
《足部の内反矯正のアシスト動作》
まず、足部の内反矯正のアシスト動作について、説明する。図１８（Ａ）、図１９（Ａ）及び図２０（Ａ）に示される状態から、調整部が、内反矯正用ベローズ６１３からの空気の強制的排出を行うための制御を行うと、内反矯正用ベローズ６１３内の空気圧が下降する。そして、内反矯正用ベローズ６１３内の空気圧が下降すると、内反矯正用ベローズ６１３が収縮する。
【０１７０】
こうして内反矯正用ベローズ６１３が収縮すると、内反矯正用ベローズ６１３の他方側端部に接続された足首側伝達部材６１２と、内反矯正用ベローズ６１３の一方側端部に接続された足指側伝達部材６１１との距離が狭まる。こうして、当該距離が狭まると、第３取付用部材５６３1を介して、足指側伝達部材６１２に取り付けられた第３外骨格部材５１３1と、第３取付用部材５６３2を介して、足首側伝達部材６１１に取り付けられた第３外骨格部材５１３2とが平行となるように、第３外骨格部材５１３1及び第３外骨格部材５１３2が移動する。この結果、内反した足部が矯正されて、図１８（Ｂ）、図１９（Ｂ）及び図２０（Ｂ）に示されるように、足部は正常状態になる。
【０１７１】
ここで、第３外骨格部材５１３1の棒状部分は、当該棒状部分の径よりも大きい内径の棒状部材挿入部６２１1に挿入されている。これにより、第３外骨格部材５１３1の棒状部分は、Ｙ軸方向に移動可能であり、かつ、棒状部材挿入部６２１1の挿入穴内壁との間の隙間を、Ｚ軸方向やＸ軸方向、任意方向に沿って延びる軸方向に移動可能となるように、第４取付用部材５６４に取り付けられている。また、これにより、第３外骨格部材５１３1の棒状部分は、棒状部材挿入部６２１1を支点にして、第４取付用部材５６４に対して、Ｘ軸と平行な軸回りやＺ軸と平行な軸回り、任意方向に沿って延びる軸回りに回転可能となっている。
【０１７２】
また、第３外骨格部材５１３2の棒状部分は、当該棒状部分の径よりも大きい内径の棒状部材挿入部６２１2に挿入されている。これにより、第３外骨格部材５１３2の棒状部分は、Ｙ軸方向に移動可能であり、かつ、棒状部材挿入部６２１2の挿入穴内壁との間の隙間を、Ｚ軸方向やＸ軸方向、任意方向に沿って延びる軸方向に移動可能となるように、第４取付用部材５６４に取り付けられている。また、これにより、第３外骨格部材５１３2の棒状部分は、棒状部材挿入部６２１2を支点にして、第４取付用部材５６４に対して、Ｘ軸と平行な軸回りやＺ軸と平行な軸回り、任意方向に沿って延びる軸回りに回転可能となっている。このため、足部の内反矯正のアシストに際して、足部のスムーズな動きを確保することができる。また、第３外骨格部材５１３1，５１３2は、例えば、可撓性を有する硬樹脂製の部材としている。このため、足部の内反矯正のアシストに際して、足部の動きによって、第３外骨格部材５１３1，５１３2間の距離が変化したとしても、当該変化に伴う第３外骨格部材５１３1，５１３2の撓みが許容されているため、適切に足部の内反矯正をアシストすることができる。
【０１７３】
《足首関節の屈曲伸展運動のアシスト動作》
足首関節の屈曲伸展運動のアシストは、足部の内反状態の矯正後に行う。かかる足首関節の屈曲伸展運動のアシストは、上述した第１実施形態における関節運動アシスト装置１００Ａのアシスト動作と同様に行われる。
【０１７４】
《足指関節の屈曲伸展運動のアシスト動作》
足指関節の屈曲伸展運動のアシストは、足部の内反状態の矯正後に行う。かかる足指関節の屈曲伸展運動のアシストは、上述した第１実施形態における関節運動アシスト装置１００Ａのアシスト動作と同様に行われる。
【０１７５】
なお、足部関節運動アシスト部５３０Ｃにおける足指関節の屈曲伸展運動では、第３ベローズ５３３を直線的に伸縮させるようにすれば、より効果的に足指関節の屈曲伸展運動をアシストすることができる。この場合には、第３ベローズ５３３の他方側端部を取り付けた板状の第５伝達部材５４５を、Ｘ軸に平行な軸を中心にして回動可能に、Ｕ字状に形成された第５取付用部材５６５の＋Ｚ方向側における−Ｘ方向側の面及び＋Ｘ方向側の面に取り付けるようにすればよい。
【０１７６】
以上説明したように、第３実施形態では、足部の内反矯正をアシストするに際して、内反矯正用ベローズ６１３を収縮させて、内反矯正用ベローズ６１３の他方側端部に接続された足指側伝達部材６１２と、内反矯正用ベローズ６１３の一方側端部に接続された足指側伝達部材６１１との距離を狭くする。こうして、当該距離が狭まると、第３取付用部材５６３1を介して、足指側伝達部材６１２に取り付けられた第３外骨格部材５１３1と、第３取付用部材５６３2を介して、足首側伝達部材６１１に取り付けられた第３外骨格部材５１３2とが平行となるように、第３外骨格部材５１３1及び第３外骨格部材５１３2が移動する。この結果、内反した足部が矯正される。
【０１７７】
このため、足部関節運動アシスト部５３０Ｃを装着した足部が内反状態のときには、内反した足部を矯正して、足部を正常状態にするができる。また、足部の内反状態を矯正した後に、上述した第１実施形態と同様に、足首関節、足指関節の屈曲伸展運動を、関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切にアシストすることができる。
【０１７８】
したがって、第３実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様に、アシストすべき関節にかかる負荷を低減させる態様で、適切に関節運動をアシストすることができる。
【０１７９】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【０１８０】
例えば、上記の第１〜第３実施形態では、足首関節及び足指関節の屈曲伸展運動を行うようにした。また、第１及び第２実施形態では、足首関節及び足指関節に加えて、膝関節の屈曲伸展運動を行うようにした。これに対し、膝関節、足首関節及び足指関節のいずれか１つの関節の屈曲伸展運動を行うようにしてもよい。また、膝関節、足首関節及び足指関節のうちから任意の２つの選択し、当該選択された２つの関節の屈曲伸展運動を行うようにしてもよい。
【０１８１】
また、上記の第１及び第２実施形態では、図１，１１に示されるように、膝関節の関節運動をアシストする力を発生させる第１ベローズ、足首関節の関節運動をアシストする力を発生させる第２ベローズ、及び、足指関節の関節運動をアシストする力を発生させる第３ベローズを、関節の伸展側に配置した。
【０１８２】
これに対し、図２１に示される関節運動アシスト装置１００Ｄのように、第１ベローズ２３１、第２ベローズ２３２及び第３ベローズ２３３のそれぞれを、アシスト対応の関節の屈曲側に配置するようにしてもよい。図２１に示されるように、関節運動アシスト装置１００Ｄでは、第１伝達部材４４１が左大腿部の後ろ側（−Ｙ方向側）に配置され、第２伝達部材４４２が左下腿部の後ろ側（−Ｙ方向側）に配置されるようになっている。また、関節運動アシスト装置１００Ｄでは、第３伝達部材４４３Ｄが左下腿部の後ろ側（−Ｙ方向側）に配置され、第４伝達部材４４４Ｄが左足部の足裏から踵にかけて配置され、第５伝達部材４４５が足指の腹側に配置されるようになっている。
【０１８３】
こうして配置された第１ベローズ２３１、第２ベローズ２３２及び第３ベローズ２３３を膨張させることにより、関節運動アシスト装置１００Ｄは、膝関節、足首関節及び足指関節を、図２２に示されるように、伸展状態へアシストすることができる。また、こうして配置された第１ベローズ２３１、第２ベローズ２３２及び第３ベローズ２３３を収縮させることにより、関節運動アシスト装置１００Ｄは、膝関節、足首関節及び足指関節を、屈曲状態へアシストすることができる。
【０１８４】
また、足首関節及び足指関節の屈曲伸展運動のアシストについて、図２３に示される足部関節運動アシスト部１３０Ｅを採用するようにしてもよい。図２３に示されるように、足部関節運動アシスト部１３０Ｅでは、第４伝達部材４４４Ｅが左足部の足裏から踵にかけて配置され、第５伝達部材４４５が足指の腹側に配置されるようになっている。また、第３伝達部材４４３Ｅが第４伝達部材４４４Ｅの−Ｚ方向側に配置され、踵部後方で第４伝達部材４４４Ｅに対して足首関節の回動方向に回動可能となるように、第４伝達部材４４４Ｅに取り付けられている。そして、第２ベローズ２３２が、第３伝達部材４４３Ｅと第４伝達部材４４４Ｅとの間に取り付けられ、第３ベローズ２３３が、第４伝達部材４４４Ｅと第５伝達部材４４５との間に取り付けられる。
【０１８５】
このようにして構成の足部関節運動アシスト部１３０Ｅの第２ベローズ２３２を膨張させることで、図２４に示されるように、足首関節を屈曲状態へアシストすることができる。また、第３ベローズ２３３を膨張させることで、足指関節を伸展状態へアシストすることができる。
【０１８６】
また、足首関節の屈曲伸展運動のアシストについて、図２５に示される関節運動アシスト部１３０Ｆを採用するようにしてもよい。当該関節運動アシスト部１３０Ｆは、足首関節の屈曲伸展運動をアシストする。図２５に示されるように、足部関節運動アシスト部１３０Ｆでは、足部装着部２７０Ｆの足底部材の中央部が、当該足底部材の周辺部より高く盛り上がった形状となっている。そして、第２外骨格部材２１２Ｆ1，２１２Ｆ2（図２５において、不図示）における足首関節側の端部が、足根中足関節に対応する位置で、足底部材に、足首関節の回動方向に回動可能となるように取り付けられている。こうした構成を採用することで、土踏まずを有する足部を足底部材に装着し、スムーズな足首関節の屈曲伸展運動をアシストすることができる。なお、足底部材の形状は、図２５に示される形状にだけでなく、例えば、半球形状としてもよい。
【０１８７】
また、上記の第３実施形態に係る足部関節運動アシスト部の変形例として、図２６及び図２７に示される足部関節運動アシスト部５３０Ｄように、第３ベローズ５３３を、足指関節の屈曲側に配置するようにしてもよい。この場合には、第５伝達部材６４５を足部の腹側に配置し、第３ベローズ５３３の他方側端部を足底部材６４４に取り付けるようにすればよい。
【０１８８】
また、上記の第１〜第３実施形態では、外骨格部材を装着する部位の外側及び内側の双方に配置した（図１，２等参照）。これに対し、外骨格部材を、外骨格部材を装着する部位の外側及び内側のいずれか一方に配置するようにしてもよい。
【０１８９】
また、上記の第２実施形態では、足部の外転運動及び内転運動をアシストする外転・内転アシスト部３５０の構成として、足部の小指側に側部配置ベローズ３５５1を配置するとともに、足部の母指側に側部配置ベローズ３５５2を配置した（図１３参照）。これに対し、足部の小指側及び母指側のいずれか一方に、側部配置ベローズを配置するようにしてもよい。
【０１９０】
また、上記の第１〜第３実施形態では、人体の左の下肢における関節の運動をアシストする関節運動アシスト装置について説明したが、人体の右の下肢における関節の運動をアシストする関節運動アシスト装置であってもよいことは勿論である。
【０１９１】
また、上記の第１〜第３実施形態では、人体の足首関節及び足指関節の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置について説明し、第１及び第２実施形態では、人体の足首関節及び足指関節に加えて、膝関節の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置について説明したが、人体の肘関節等の他の関節の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置であってもよいことは勿論である。
【０１９２】
また、第１〜第３実施形態においては、樹脂製のベローズを採用したが、伸縮自在であり、人体に装着される装置の重さ等の負担をかけることがない素材であれば、他の素材であってもよい。
【０１９３】
また、調整部の構成としては、空気の吐出、及び、空気の吸引を行うことのできる手動式ポンプであってもよい。
【０１９４】
また、本発明の関節運動アシスト装置は、作動流体を空気としたが、他の気体や、水や油等の液体であってもよい。
【０１９５】
本発明の関節運動アシスト装置は、下肢における膝関節、足首関節及び足指関節の運動をアシストして、エコノミー症候群の解消や、下肢の浮腫みを解消に利用することができる。また、本発明の関節運動アシスト装置は、介護や福祉の分野で利用する場合には、リハビリテーション用として装着するだけでなく、力が弱っている者がパワーアシスト用の装置としても利用することができる。さらに、本発明の関節運動アシスト装置は、介護や福祉の分野以外で、物を持ち上げる等のパワーアシスト装置としても利用することができる。
【０１９６】
また、上記の第１〜第３実施形態においては、人体の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置に本発明を適用したが、関節機構を有する人体以外の内骨格形の哺乳類、外骨格型又は内骨格形のロボット等の所定対象物の関節運動アシスト装置にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
以上説明したように、本発明の関節運動アシスト装置は、所定対象物の関節運動をアシストする関節運動アシスト装置に適用することができる。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月24日(2020.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨格構造を有する所定対象物に装着され、前記所定対象物の一方側部位と他方側部位とを接続している関節の機構を利用する関節運動をアシストする外骨格型の関節運動アシスト装置であって、
前記関節運動をアシストすべき関節に用意され、前記関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置された場合に、前記関節運動をアシストする力を発生させる伸縮自在なベローズと；
前記ベローズ内の作動流体圧を調整する調整部と；
前記ベローズの一方側端部に接続されるとともに、前記一方側部位に装着される一方側伝達部材と；
前記ベローズの他方側端部に接続されるとともに、前記他方側部位に装着される他方側伝達部材と；
前記一方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記一方側部位の側部に配置され、前記一方側伝達部材に取り付けられる一方側外骨格部材と；
前記他方側部位が前記関節から延びる方向に沿って、前記他方側部位の側部に配置され、前記他方側伝達部材に取り付けられる他方側外骨格部材と；
前記一方側外骨格部材の前記関節側の一端部、及び、前記他方側外骨格部材の前記関節側の一端部を、前記関節に対応する位置で前記関節の回動方向に回動可能となるように連接する連接機構と；を備え、
前記一方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記一方側外骨格部材に伝え、
前記他方側伝達部材は、前記ベローズの伸縮に起因する屈曲伸展関節運動をアシストする力を、前記他方側外骨格部材に伝え、
前記関節運動をアシストすべき関節は、足首関節であり、
前記一方側外骨格部材は、下肢における下腿部に装着され、
前記他方側外骨格部材は、前記下肢における足部に装着され、
前記足首関節部分に配置されるベローズは、前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストし、
前記足部に装着される前記他方側伝達部材は、
前記足首関節の屈曲伸展運動をアシストするベローズに取り付けられた足首側伝達部材と；
前記足首側伝達部材に一方側端部が接続された内反矯正用ベローズと；
前記内反矯正用ベローズの他方側端部に接続された足指側伝達部材と；を備え、
前記下肢における足部に装着される前記他方側外骨格部材は、
前記足部の内側に装着される足部内側外骨格部材と；
前記足部の外側に装着される足部外側外骨格部材と；を備え、
前記足首側伝達部材は、前記足部内側外骨格部材に取り付けられ、
前記足指側伝達部材は、前記足部外側外骨格部材に取り付けられ、
前記足部内側外骨格部材及び前記足部外側外骨格部材は、前記足部を固定する固定部材に、移動可能に取り付けられて、
前記内反矯正用ベローズの収縮により、内反した足部を矯正位置までアシストする、
ことを特徴とする関節運動アシスト装置。
【請求項２】
前記連接機構は、
前記一方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記一方側外骨格部材が前記一方側部位に装着されている時において、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に歯部が形成された一方側歯車部材と；
前記他方側外骨格部材の前記一端部に固定され、前記他方側外骨格部材が前記他方側部位に装着されている時において、前記一方側歯車部材と噛合する歯部が、前記関節の回動運動方向に沿って、外周部に形成された他方側歯車部材と；
前記一方側歯車部材と前記他方側歯車部材との噛合を確保するアーム部材と；を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項３】
前記一方側外骨格部材は、
前記一方側部位の内側に装着される一方側内側外骨格部材と；
前記一方側部位の外側に装着される一方側外側外骨格部材と；を備え、
前記他方側外骨格部材は、
前記他方側部位の内側に装着される他方側内側外骨格部材と；
前記他方側部位の外側に装着される他方側外側外骨格部材と；を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項４】
前記ベローズは、前記関節運動をアシストすべき関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも一方に配置される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項５】
前記足部の足裏が配置される足底部材を含む足部装着部を更に備え、
前記他方側外骨格部材は、前記他方側外骨格部材の前記一端部とは反対側の他端部が前記足底部材に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項６】
前記他方側外骨格部材の前記他端部は、前記足底部材に前記足首関節の回動方向に回動可能に取り付けられる、ことを特徴とする請求項５に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項７】
前記足底部材の中央部は、前記足底部材の周辺部より高く盛り上がった形状である、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項８】
前記足部の踵部の中央に対応する位置で、下腿部が延びる方向を軸にして回動可能に、前記足部装着部を取り付ける足台部材を更に備える、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の関節運動アシスト装置。
【請求項９】
前記足部の少なくとも一方の側部のつま先側に配置される側部配置ベローズを更に備え、
前記足台部材における前記足部の少なくとも一方の側部の側には、前記足台部材の底部から立設した壁部が形成され、
前記足台部材の壁部に前記側部配置ベローズの一方側端部が接続され、前記壁部に対向する側の前記足部装着部に前記側部配置ベローズの他方側端部が接続され、
前記側部配置ベローズの伸長及び収縮により、前記足首関節の外転運動及び内転運動をアシストする、
ことを特徴とする請求項８に記載の関節運動アシスト装置。
【国際調査報告】
2019187030.tif 000030
2019187030.tif 000031
2019187030.tif 000032
2019187030.tif 000033