(57)【要約】  空気圧調整部により、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のベローズ２１１〜２１３への空気の供給が行われると、ベローズ２１１〜２１３の関節と対向する側の環状溝が弾性部材２４１〜２４３により弾性的に拘束されているため、ベローズ２１１〜２１３が、略円孤状に伸長する。これにより、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる。次いで、空気圧調整部により、ベローズからの空気の排出が行われると、ベローズ２１１〜２１３が収縮する。これにより、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させる。こうして発生した力は、伝達部材２３１〜２３４により各関節に伝えられる。この結果、容易に装着できるとともに、関節ごとに十分な関節運動を支援することができる。
2011043095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、
関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；
前記ベローズと連通する配管と；
前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する力を、前記関節に伝える伝達部材と；
前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；
を備えることを特徴とする関節運動支援装置。
【請求項２】
前記配管を通して、前記ベローズ内の空気圧を調整する空気圧調整部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動支援装置。
【請求項３】
前記空気圧調整部は、前記ベローズへの空気の供給、及び、前記ベローズからの空気の排出を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の関節運動支援装置。
【請求項４】
前記関節を駆動する筋肉に関する生体情報を検出する検出部を更に備え、
前記空気圧調整部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記ベローズ内の空気圧を調整する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の関節運動支援装置。
【請求項５】
前記ベローズは、等間隔に配置された環状溝を有し、
前記ベローズの前記関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する拘束部を更に備える、
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支援装置。
【請求項６】
前記ベローズは、伸縮方向の等間隔に配置された環状溝の間隔が口径方向に沿って連続的に変化し、前記環状溝の間隔が短い側が前記関節部分と対向する、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支援装置。
【請求項７】
前記伝達部材は、前記ベローズに対して着脱可能である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項８】
前記所定対象物の関節は、手指の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記関節の伸展側に配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項９】
同一の手指における複数の関節ごとに用意されたベローズは、連動して、屈曲状態から伸展状態へ向かう第１回動方向の力、又は、伸展状態から屈曲状態へ向かう第２回動方向の力を同時に発生させる、ことを特徴とする請求項８に記載の関節運動支援装置。
【請求項１０】
前記ベローズの数は、複数であり、
前記複数のベローズの中から、空気圧を調節可能なベローズを選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする請求項８に記載の関節運動支援装置。
【請求項１１】
前記所定対象物の関節は、手首の関節であり、
前記ベローズは、前記手首の関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置される、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１２】
前記装着部は、前記関節に対応する位置に、前記伝達部材と接続された前記ベローズが配設される手袋である、ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１３】
前記所定対象物の関節は、肘、肩、膝及び足首の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記少なくとも１つの関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１４】
前記所定対象物の関節は、股関節であり、
前記ベローズは、前記股関節の屈曲側に配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１５】
前記装着部は、前記伝達部材に配設され、前記所定対象物に締め付ける締め付け部材を備える、ことを特徴とする請求項１〜１１，１３，１４のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節運動支援装置に係り、より詳しくは、所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置に関する。
【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登場している。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回復を図るための治療体操・運動を支援するものがある。【０００３】
かかる患者の運動を支援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、手指の関節運動を支援する装置がある（特許文献１参照：以下、「従来例」と呼ぶ）。この従来例の技術では、弾力性のある発泡部分を封入した密封室に対して、患者の関節を保持器によって保持する。そして、密封室の減圧を行うことによって発泡部分を収縮させて、関節に力を及ぼし関節を所定位置から動かし又は曲げる。この後、密封室の減圧を解除することによって発泡部分を膨張させて、関節に力を及ぼし関節を動かし又は曲げて所定位置に戻すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５１３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例の技術では、１個の発泡部分の収縮及び膨張によって、手指の関節を動かし又は曲げる。このように１個のアクチュエータで、複数ある手指の関節すべての運動を行わせることは、手指の屈伸運動に適したものとはなっていない。特に、親指の関節は、他の４本の手指の関節とは異なる方向の回動軸に対して屈曲するため、従来例の技術では、親指の関節運動を支援することができないだけではなく、屈曲方向とは異なる無理な方向への力を加えることもあり得る。【０００６】
また、従来例の技術では、手指を伸展させた状態で、手指を装置内に挿入するようになっているので、既に手指が拘縮してしまっている等、手指を自力で開閉することが困難な患者にとっては、装置の手指への装着が困難となる。また、手指の骨折患者にとっては、骨折した手指の関節運動だけでリハビリテーションは十分であるにも関わらず、従来例の技術では、全ての手指の関節を動かし又は曲げることになる。さらに、従来例の技術では、密封室の減圧量が不足していると、関節可動域を狭めることになり、十分な関節運動を行えない。【０００７】
このため、患者の関節運動を支援するに際して、装着が容易であり、かつ、関節可動域を狭めることなく、患者が所望する関節の運動を支援することができる技術が待望されている。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。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、容易に装着できるとともに、関節ごとに十分な関節運動を支援することができる関節運動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】
本発明は、所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；前記ベローズと連通する配管と；前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する力を、前記関節に伝える伝達部材と；前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；を備えることを特徴とする関節運動支援装置である。【０００９】
この関節運動支援装置では、装着部により、所定対象物における関節運動を支援すべき関節ごとに用意されたベローズが、対応する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るとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、所定対象物の関節が伸展状態にあるか、屈曲状態にあるかにかかわらず、本発明の関節運動支援装置を、所定対象物に装着することができる。そして、配管と連通するベローズ内の空気圧が変化すると、ベローズが伸縮して、当該ベローズが関節運動を支援する力が発生させる。そして、伝達部材が、当該関節運動を支援する力を関節に伝える。この結果、受動的に所定対象物の関節運動が行われる。【００１０】
したがって、本発明の関節運動支援装置によれば、容易に装着できるとともに、関節ごとに十分な関節運動を支援することができる。なお、軽量で柔らかい樹脂製のベローズを構成要素とすれば、所定対象物に装着される装置の重さ等の負担をかけることなく、関節運動を行うことができる。ここで、「所定対象物」は、人体であってもよいし、関節機構を有する人体以外の対象物であってもよい。【００１１】
本発明の関節運動支援装置では、前記配管を通して、前記ベローズ内の空気圧を調整する空気圧調整部を更に備える構成とすることができる。この場合には、空気圧調整部がベローズ内の空気圧を調整するため、ベローズは、調整された空気圧に応じて発生する力により、関節運動を支援することができる。ここで、前記空気圧調整部は、前記ベローズへの空気の供給、及び、前記ベローズからの空気の排出を行うようにすることができる。この場合には、ベローズへの空気の供給のときと、ベローズからの空気の排出のときとで、ベローズは、正負のトルクによる異なる回動方向の関節運動を支援する力を発生させることができる。【００１２】
本発明の関節運動支援装置では、前記関節を駆動する筋肉に関する生体情報を検出する検出部を更に備え、前記空気圧調整部が、前記検出部による検出結果に基づいて、前記ベローズ内の空気圧を調整するようにすることができる。この場合には、関節を駆動する筋肉に関する生体情報に基づいて、筋肉の発揮力等を導出し、当該導出結果に基づいて、ベローズ内の空気圧を調整することができる。ここで、生体情報としては、筋電図、筋肉硬さ、又は、脳波等を採用することができる。【００１３】
本発明の関節運動支援装置では、前記ベローズは、等間隔に配置された環状溝を有し、前記ベローズの前記関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する拘束部を更に備える構成とすることができる。この場合には、関節が屈曲状態のときに、ベローズの当該関節と対向する側の環状溝の間隔が反対向側の環状溝の間隔に比べて狭まるが、拘束部が、当該対向する側の環状溝の間隔を関節の屈曲状態や伸展状態に対応して調節する。このため、屈伸運動等の関節運動に伴う関節間距離の伸縮を吸収することができる。【００１４】
また、本発明の関節運動支援装置では、前記ベローズは、伸縮方向の等間隔に配置された環状溝の間隔が口径方向に沿って連続的に変化し、前記環状溝の間隔が短い側が前記関節部分と対向するようにすることができる。この場合には、上述した拘束部を備えない構成であっても、ベローズは、関節の屈曲状態や伸展状態に対応できる。このため、関節運動支援装置が、拘束部を更に備える構成のときと同様に、関節運動に伴う関節間距離の伸縮を吸収することができる。【００１５】
前記伝達部材は、前記ベローズに対して着脱可能である、とすることができる。この場合には、所定対象物（例えば、人体）の関節間距離の長さ等に合わせた伝達部材を用意することで、所定対象物の骨格等に適合した装置を、当該所定対象物に提供することができる。
本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、手指の少なくとも１つの関節であり、前記ベローズは、前記関節の伸展側に配置されるようにすることができる。この場合には、所定対象物の手指の関節運動を支援することができる。また、ベローズが、関節の屈曲側に比べて、所定対象物の関節運動の妨げとならない伸展側に装着されるので、関節可動域を確保して、所定対象物の関節運動を妨げないようにすることができる。【００１６】
このように、所定対象物の関節が手指の関節である場合には、同一の手指における複数の関節ごとに用意されたベローズは、連動して、屈曲状態から伸展状態へ向かう第１回動方向の力、又は、伸展状態から屈曲状態へ向かう第２回動方向の力を同時に発生させるようにすることができる。この場合には、関節運動を支援すべき手指の複数の関節について、連動して、手指の屈伸運動を支援することができる。また、所定対象物の関節が手指の関節である場合に、前記ベローズの数は、複数であり、前記複数のベローズの中から、空気圧を調節可能なベローズを選択する選択部を更に備える構成とすることができる。この場合には、選択部により選択されたベローズのみが、関節運動を支援する力を発生させる。このため、所定対象物の所望する手指の関節について、選択的に、関節運動を支援することができる。【００１７】
本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、手首の関節であり、前記ベローズは、前記手首の関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置されるようにすることができる。この場合には、所定対象物の手首の関節運動を支援することができる。ここで、所定対象物の関節が、手指、手首の関節である場合に、前記装着部は、前記関節に対応する位置に、前記伝達部材と接続された前記ベローズが配設される手袋である、とすることができる。この場合には、所定対象物が当該手袋をはめるだけで、ベローズが、対応する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るとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、例えば、手指等の関節が拘縮していない所定対象物にとっては、容易に当該装置を装着することができる。【００１８】
また、本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、肘、肩、膝及び足首の少なくとも１つの関節であり、前記ベローズは、前記少なくとも１つの関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置されるようにすることができる。この場合には、所定対象物の肘、肩、膝、足首の関節運動を支援することができる。また、本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、股関節であり、前記ベローズは、前記股関節の屈曲側に配置されるようにすることができる。この場合には、所定対象物の股の関節運動を支援することができる。【００１９】
上述したベローズ及び伝達部材を所定対象物に装着する前記装着部は、前記伝達部材に配設され、前記所定対象物に締め付ける締め付け部材を備える構成とすることができる。この場合には、当該締め付け部材を所定対象物の所定位置に締め付けるだけで、ベローズが、対応する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るとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、例えば、手指の関節等が拘縮している所定対象物にとっても、容易に当該装置を装着することができる。なお、締め付け部材としては、布製ベルト、金属製ベルト、プラスチックベルト、又は、針金等を採用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の関節運動支援装置によれば、容易に装着できるとともに、関節ごとに十分な関節運動を支援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】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態である関節運動支援装置の外観図である。
【図２Ａ】図１の手指関節運動支援部の構成を説明するための図（その１）である。
【図２Ｂ】図１の手指関節運動支援部の構成を説明するための図（その２）である。
【図３Ａ】図１の手首関節運動支援部の構成を説明するための図（その１）である。
【図３Ｂ】図１の手首関節運動支援部の構成を説明するための図（その２）である。
【図４】図１の手指関節運動用配管の構成を説明するための図である。
【図５】図１の空気圧調整部の構成を説明するための図である。
【図６】ベローズ内の空気圧の制御方法を説明するための図である。
【００２２】
【図７Ａ】ベローズ内の空気圧が上昇したときの手指関節運動支援部の状態を説明するための図である。
【図７Ｂ】ベローズ内の空気圧が下降したときの手指関節運動支援部の状態を説明するための図である。
【図８Ａ】ベローズ内の空気圧が上昇したときの手首関節運動支援部の状態を説明するための図である。
【図８Ｂ】ベローズ内の空気圧が下降したときの手首関節運動支援部の状態を説明するための図である。
【図９】手指及び手首関節運動支援部の変形例（その１）を説明するための図である。
【図１０】手指及び手首関節運動支援部の変形例（その２）を説明するための図である。
【図１１】手指関節運動支援部の変形例（その３）を説明するための図である。
【図１２Ａ】変形例である肘関節運動支援部のベローズ内の空気圧が下降したときの状態を説明するための図である。
【図１２Ｂ】変形例である肘関節運動支援部のベローズ内の空気圧が上昇したときの状態を説明するための図である。
【００２３】
【図１３Ａ】変形例である股関節運動支援部のベローズ内の空気圧が上昇したときの状態を説明するための図である。
【図１３Ｂ】変形例である股関節運動支援部のベローズ内の空気圧が下降したときの状態を説明するための図である。
【図１４Ａ】変形例である膝関節運動支援部のベローズ内の空気圧が上昇したときの状態を説明するための図である。
【図１４Ｂ】変形例である膝関節運動支援部のベローズ内の空気圧が下降したときの状態を説明するための図である。
【図１５Ａ】変形例である足首関節運動支援部（その１）のベローズ内の空気圧が上昇したときの状態を説明するための図である。
【図１５Ｂ】変形例である足首関節運動支援部（その１）のベローズ内の空気圧が下降したときの状態を説明するための図である。
【図１６Ａ】変形例である足首関節運動支援部（その２）のベローズ内の空気圧が下降したときの状態を説明するための図である。
【図１６Ｂ】変形例である足首関節運動支援部（その２）のベローズ内の空気圧が上昇したときの状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図８Ａ，Ｂを参照して説明する。なお、本実施形態においては、所定対象物としての人体の右手の手指及び手首の関節運動を支援する関節運動支援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。
【００２５】
［構成］
図１には、一実施形態に係る関節運動支援装置１００の外観図が示されている。図１は、人体の手ＨＤに装着された関節運動支援装置１００を、手指及び手首の関節が伸展状態にあるときの手背（手の甲）側から眺めた外観図である。
図１に示されるように、関節運動支援装置１００は、５個の手指関節運動支援部（手指用アクチュエータ）１１０1，１１０2，１１０3，１１０4，１１０5と、手首関節運動支援部１２０（手首用アクチュエータ）とを備えている。また、関節運動支援装置１００は、手指関節運動用配管１３０と、手首関節運動用配管１４０と、装着用シート１５０，１６０とを備えている。さらに、関節運動支援装置１００は、空気圧調整部としての空気圧調整部１８０を備えている。
【００２６】
上記の手指関節運動支援部１１０1〜１１０5のそれぞれは、手指に装着され、当該手指の関節運動を支援する。ここで、手指関節運動支援部１１０1は親指に装着されている。また、手指関節運動支援部１１０2は人差し指に装着されており、手指関節運動支援部１１０3は中指に装着されている。さらに、手指関節運動支援部１１０4は薬指に装着されており、手指関節運動支援部１１０5は小指に装着されている。そして、手指関節運動支援部１１０1〜１１０5のそれぞれは、手指関節運動用配管１３０と接続されている。
【００２７】
これらの手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のそれぞれは、図２Ａ，Ｂに総合的に示されるように、ベローズ２１１，２１２，２１３と、配管２２２，２２３と、伝達部材２３１，２３２，２３３，２３４とを備えている。また、手指関節運動支援部１１０jは、拘束部としての弾性部材２４１，２４２，２４３と、締め付け部材としてのベルト部材２５１，２５２，２５３とを備えている。ここで、図２Ａ，Ｂにおける座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、関節の伸展状態における手指の指先方向を＋Ｙ方向、関節の屈曲側から伸展側へ向かう方向を＋Ｚ方向とする座標系である。なお、図２Ａ，Ｂには、手指関節運動支援部１１０jにおけるベローズ２１１〜２１３が収縮したときの状態が示されている。
【００２８】
上記のベローズ２１１，２１２，２１３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、手指の関節の伸展側に配置される。ここで、ベローズ２１１は第１関節部分に配置され、ベローズ２１２は第２関節部分に配置され、ベローズ２１３は第３関節部分に配置される。また、ベローズ２１１，２１２間は、樹脂製の配管２２２により連通しており、ベローズ２１２，２１３間は、樹脂製の配管２２３により連通している。そして、ベローズ２１３と連通している手指関節運動用配管１３０を通じて、ベローズ２１１〜２１３内の空気圧が変化すると、ベローズ２１１〜２１３が伸縮する。この結果、ベローズ２１１が第１関節の関節運動を支援する力を、ベローズ２１２が第２関節の関節運動を支援する力を、ベローズ２１３が第３関節の関節運動を支援する力を、それぞれ発生させる。かかる関節運動を支援する力の発生機構、及び、当該力の関節への伝達機構については、後述する。
【００２９】
上記の伝達部材２３１，２３２，２３３，２３４は、例えば、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って折り曲げることにより形成される。ここで、伝達部材２３１，２３４は金属板をＬ字状に折り曲げることにより形成され、伝達部材２３２，２３３は金属板をＵ字状に折り曲げることにより形成される。なお、伝達部材２３１〜２３４の折り曲げ角度は、屈伸運動を支援する関節が必要とする可動範囲に適応できるように、適切な角度となっている。また、伝達部材２３１〜２３４としては、針金を略長方形の輪状にして、当該輪状に成形された針金を、Ｌ字状又はＵ字状に折り曲げて、形成されるようにしてもよい。
【００３０】
伝達部材２３１は、平板部２３１ａ，２３１ｂを有している。そして、平板部２３１ａは、ベローズ２１１の伸縮方向の＋Ｙ方向側と固着し、平板部２３１ｂは、指先と第１関節との間の末節上に載置され、平板部２３１ｂに取り付けられた布製のベルト部材２５１により末節上に固定される。
【００３１】
伝達部材２３２は、平板部２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃを有しており、平板部２３２ａ及び平板部２３２ｃの略中央には、配管２２２を通すための孔（不図示）が設けられている。そして、平板部２３２ａは、ベローズ２１１の伸縮方向の−Ｙ方向側と固着し、平板部２３２ｃは、ベローズ２１２の＋Ｙ方向側と固着している。また、平板部２３２ｂは、第１関節と第２関節との間の中節上に載置され、平板部２３２ｂに取り付けられた布製のベルト部材２５２により中節上に固定される。
【００３２】
伝達部材２３３は、平板部２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｃを有しており、平板部２３３ａ及び平板部２３３ｃの略中央には、配管２２３を通すための孔（不図示）が設けられている。そして、平板部２３３ａは、ベローズ２１２の伸縮方向の−Ｙ方向側と固着し、平板部２３３ｃは、ベローズ２１３の＋Ｙ方向側と固着している。また、平板部２３３ｂは、第２関節と第３関節との間の基節上に載置され、平板部２３３ｂに取り付けられた布製のベルト部材２５３により基節上に固定される。なお、親指に装着される手指関節運動支援部１１０1においては、平板部２３３ｂは、不図示の金属ベルトにより固定されるようになっている。
【００３３】
伝達部材２３４は、平板部２３４ａ，２３４ｂを有しており、平板部２３４ａの略中央には、手指関節運動用配管１３０を通すための孔（不図示）が設けられている。そして、平板部２３４ａは、ベローズ２１３の−Ｙ方向側と固着し、平板部２３４ｂは、第３関節と手首関節との間の手背上の手指側に載置、固定される。なお、本実施形態では、平板部２３４ｂは、当該平板部２３４ｂと固着している装着用シート１５０（図２Ａ，Ｂにおいては不図示。図１参照）を介して、手背上の手指側に固定されるようになっている。
【００３４】
上記の弾性部材２４１〜２４３は、本実施形態では、輪状のゴム部材を採用している。ここで、弾性部材２４１は、伝達部材２３１の平板部分、及び、伝達部材２３２の＋Ｙ方向側の平板部分に取り付けられており、ベローズ２１１の第１関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。また、弾性部材２４２は、伝達部材２３２の−Ｙ方向側の平板部分、及び、伝達部材２３３の＋Ｙ方向側の平板部分に取り付けられており、ベローズ２１２の第２関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。また、弾性部材２４３は、伝達部材２３３の−Ｙ方向側の平板部分、及び、伝達部材２３４の平板部分に取り付けられており、ベローズ２１３の第３関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。なお、弾性部材２４１〜２４３の硬度は、手指の拘縮に関するリハビリテーションを効果的に行うという観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。
【００３５】
図１に戻り、上記の手首関節運動支援部１２０は、手首に装着され、手首の関節運動を支援する。この手首関節運動支援部１２０は、図３Ａ，Ｂに総合的に示されるように、ベローズ３１１，３１２，３１３と、伝達部材３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６とを備えている。また、手首関節運動支援部１２０は、拘束部としての弾性部材３４１，３４２，３４３と、締め付け部材としてのベルト部材３５１とを備えている。ここで、図３Ａ，Ｂにおける座標系（Ｕ，Ｖ，Ｗ）は、関節の伸展状態における手首から中指へ向かう方向を＋Ｖ方向、関節の屈曲側から伸展側へ向かう方向を＋Ｗ方向とする座標系である。なお、図３Ａ，Ｂには、手首関節運動支援部１２０におけるベローズ３１１〜３１３が収縮したときの状態が示されている。
【００３６】
上記のベローズ３１１，３１２，３１３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、手首の関節の伸展側に配置される。ここで、ベローズ３１１，３１２，３１３は、Ｕ方向に沿って、並べて配置されている。そして、ベローズ３１１〜３１３と連通している手首関節運動用配管１４０を通じて、ベローズ内の空気圧が変化すると、各ベローズが伸縮する。この結果、ベローズ３１１〜３１３が、手首の関節運動を支援する力を発生させる。
【００３７】
上記の伝達部材３３１〜３３６は、上述した伝達部材２３１〜２３４と同様に、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、Ｌ字状に折り曲げることにより形成される。なお、伝達部材３３１〜３３６の折り曲げ角度は、手首の関節が必要とする可動範囲に適応できるように、適切な角度となっている。また、伝達部材３３１〜３３６は、針金を略長方形の輪状にして、当該輪状に成形された針金を、Ｌ字状に折り曲げて、形成されるようにしてもよい。
伝達部材３３１は、平板部３３１ａ，３３１ｂを有している。そして、平板部３３１ａは、ベローズ３１１の伸縮方向の＋Ｖ方向側と固着し、平板部３３１ｂは、手背上の手首側に載置、固定される。また、伝達部材３３２は、平板部３３２ａ，３３２ｂを有しており、平板部３３２ａの略中央には、手首関節運動用配管１４０を通すための孔（不図示）が設けられている。そして、平板部３３２ａは、ベローズ３１１の−Ｖ方向側と固着し、平板部３３２ｂは、前腕上の手首側に載置され、布製のベルト部材３５１により前腕上に固定される。
【００３８】
伝達部材３３３は、上述した伝達部材３３１と同様にして形成された２つの平板部を有している。そして、一方の平板部は、ベローズ３１２の伸縮方向の＋Ｖ方向側と固着し、他方の平板部は、手背上の手首側に載置、固定される。また、伝達部材３３４は、上述した伝達部材３３２と同様にして形成された２つの平板部を有している。そして、一方の平板部は、ベローズ３１２の−Ｖ方向側と固着し、他方の平板部は、前腕上の手首側に載置され、ベルト部材３５１により前腕上に固定される。
【００３９】
伝達部材３３５は、上述した伝達部材３３１と同様にして形成された２つの平板部を有している。そして、一方の平板部は、ベローズ３１３の伸縮方向の＋Ｖ方向側と固着し、他方の平板部は、手背上の手首側に載置、固定される。また、伝達部材３３６は、上述した伝達部材３３２と同様にして形成された２つの平板部を有している。そして、一方の平板部は、ベローズ３１３の−Ｖ方向側と固着し、他方の平板部は、前腕上の手首側に載置され、ベルト部材３５１により前腕上に固定される。
なお、本実施形態では、伝達部材３３１，３３３，３３５における平板部の手背上の手首側への固定は、当該平板部と固着している装着用シート１５０（図３Ａ，Ｂにおいては不図示。図１参照）を介して行うようになっている。また、伝達部材３３２，３３４，３３６における平板部の前腕上の手首側への固定は、当該平板部と固着している装着用シート１６０（図３Ａ，Ｂにおいては不図示。図１参照）及びベルト部材３５１を介して行うようになっている。
【００４０】
上記の弾性部材３４１〜３４３は、本実施形態では、上述した弾性部材２４１〜２４３と同様に、輪状のゴム部材を採用している。ここで、弾性部材３４１は、伝達部材３３１の平板部分、及び、伝達部材３３２の平板部分に取り付けられており、ベローズ３１１の手首関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。また、弾性部材３４２は、伝達部材３３３の平板部分、及び、伝達部材３３４の平板部分に取り付けられており、ベローズ３１２の手首関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。また、弾性部材３４３は、伝達部材３３５の平板部分、及び、伝達部材３３６の平板部分に取り付けられており、ベローズ３１３の手首関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する。なお、弾性部材３４１〜３４３の硬度は、手首の拘縮に関するリハビリテーションを効果的に行うという観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。
【００４１】
上記の手指関節運動用配管１３０は、図４に示されるように、チューブ１３１と、選択部としての５個の開閉バルブ１３２j（ｊ＝１，…，５）とを備えている。チューブ１３１は、可撓性を有する樹脂製であり、一方側が手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）それぞれのベローズ２１３に接続されるとともに、他方側が空気圧調整部１８０に接続されている。
開閉バルブ１３２1は手指関節運動支援部１１０１と接続されるチューブ上に配置される。また、開閉バルブ１３２2は手指関節運動支援部１１０2と接続されるチューブ上に配置され、開閉バルブ１３２3は手指関節運動支援部１１０3と接続されるチューブ上に配置される。さらに、開閉バルブ１３２4は手指関節運動支援部１１０4と接続されるチューブ上に配置され、開閉バルブ１３２5は手指関節運動支援部１１０5と接続されるチューブ上に配置される。このようにして配置された開閉バルブ１３２jを操作して、空気が通るチューブの開閉を行うことができるようになっている。
【００４２】
図１に戻り、上記の手首関節運動用配管１４０は、可撓性を有する樹脂製のチューブである。この手首関節運動用配管１４０は、一方側が手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３に接続され、他方側が空気圧調整部１８０に接続されている。上記の装着用シート１５０は、本実施形態では、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）の平板部２３４ｂ、及び、手首関節運動支援部１２０の伝達部材３３１，３３３，３３５における平板部と固着しており、手背上に載置される。このため、手指関節運動支援部１１０jの平板部２３４ｂが、手背上の手指側に固定されるとともに、伝達部材３３１，３３３，３３５における平板部が、手背上の手首側に固定される。なお、装着用シート１５０は、不図示の金属ベルトにより、小指側を囲んで挟むことで、手背上に載置されるようになっている。
【００４３】
上記の装着用シート１６０は、本実施形態では、手首関節運動支援部１２０の伝達部材３３２，３３４，３３６における平板部と固着しており、前腕上の手首側に載置される。このため、伝達部材３３２，３３４，３３６における平板部が、前腕上の手首側に固定される。
上記の空気圧調整部１８０は、手指関節運動用配管１３０を介して手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のベローズ２１３と連通しているとともに、手首関節運動用配管１４０を介して手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３と連通している。そして、空気圧調整部１８０は、手指関節運動用配管１３０及び手首関節運動用配管１４０を通じて、手指関節運動支援部１１０jのベローズ２１１〜２１３及び手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３（以下、すべてのベローズを総称して、単に、「ベローズ」とも記す）への空気の供給、及び、ベローズからの空気の排出を行い、ベローズ内の空気圧を調整する。かかる機能を有する空気圧調整部１８０は、図５に示されるように、加圧タンク１８１と、真空タンク１８２と、電気−空気圧制御弁１８３とを備えている。また、空気圧調整部１８０は、制御部１８４と、配管１８５，１８６，１８７とを備えている。
【００４４】
上記の加圧タンク１８１は、配管１８５を介して、電気−空気圧制御弁１８３の一方の入口側と接続されている。この加圧タンク１８１は、ベローズへの空気の供給を行う際に利用される。上記の真空タンク１８２は、配管１８６を介して、電気−空気圧制御弁１８３の他方の入口側と接続されている。この真空タンク１８２は、ベローズからの空気の排出を行う際に、利用される。
上記の電気−空気圧制御弁１８３は、流路切換３方向弁と、圧力制御弁（比例ソレノイド）とを備えて構成されている。この流路切換３方向弁の入口側の一方が加圧タンク１８１に接続されているとともに、入口側の他方が真空タンク１８２に接続されている。そして、流路切換３方向弁は、制御部１８４による制御のもとで、ベローズへの空気の供給を行う際には加圧タンク１８１と接続されている流路に切り換え、ベローズからの空気の排出を行う際には真空タンク１８２と接続されている流路に切り換える。また、圧力制御弁は、制御部１８４による制御のもとで、出力圧力を制御して、配管１８７を介して、ベローズ内の空気圧を変化させる。
【００４５】
上記の制御部１８４は、ベローズ内の空気の供給／排出の切り換え制御を行う。かかる制御に際して、制御部１８４は、利用者から開始指令を受けると、電気−空気圧制御弁１８３へ向けて、加圧タンク１８１と接続されている流路に切り換えるべき旨の切換指令を送る。この切換指令には、圧力調整指令が含まれており、図６に示されるように、時間ＴC／２をかけてベローズへの空気の供給を行い、ベローズ内の空気圧を圧力ＰAに上げるようになっている（以下、時間ＴCを「加圧時間ＴC」とも記す）。この後、制御部１８４は、所定時間Ｔ0にわたってベローズ内の空気圧を圧力ＰAに維持する。そして、制御部１８４は、当該所定時間Ｔ0が経過すると、電気−空気圧制御弁１８３へ向けて、真空タンク１８２と接続されている流路に切り換えるべき旨の切換指令を送る。この切換指令には、圧力調整指令が含まれており、真空タンク１８２が時間ＴDをかけてベローズからの空気の排出を行い、ベローズ内の空気圧を圧力ＰBにまで下げるようになっている（以下、時間ＴDを「減圧時間ＴD」とも記す）。
【００４６】
引き続き、制御部１８４は、所定時間Ｔ0にわたってベローズ内の空気圧を圧力ＰBに維持する。そして、制御部１８４は、当該所定時間Ｔ0が経過すると、電気−空気圧制御弁１８３へ向けて、加圧タンク１８１と接続されている流路に切り換えるべき旨の切換指令を送る。この切換指令には、上述したように、圧力調整指令が含まれており、加圧タンク１８１が加圧時間ＴCをかけてベローズへの空気の供給を行い、ベローズ内の空気圧を圧力ＰAに上げるようになっている。この後、制御部１８４は、上述した空気の供給／排出の切り換え制御を繰り返し行う。上述した圧力ＰA，ＰB、加圧時間ＴC、減圧時間ＴDのそれぞれは、手指及び手首の拘縮に関するリハビリテーションを効果的に行う観点から、関節を駆動する筋肉に関する生体情報、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。
【００４７】
ここで、関節を駆動する筋肉に関する生体情報は、不図示の検出部が、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。
また、所定時間Ｔ0については、手指及び手首の拘縮に関するリハビリテーションを効果的に行うという観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて予め定められる。
【００４８】
［動作］
以上のようにして構成された関節運動支援装置１００の動作について、主に手指及び手首の関節運動支援処理に着目して説明する。なお、関節運動支援装置１００は、人体の手ＨＤに装着されており、当初においては、空気圧調整部１８０によるベローズ内の空気圧調整は行われていないものとする。また、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）と接続されているチューブ上に配置された開閉バルブ１３２jは、開いているものとする。
この関節運動支援処理は、利用者が空気圧調整部１８０の制御部に対して、開始指令を送ることにより開始する。空気圧調整部１８０は、当該開始指令を受けると、手指関節運動用配管１３０及び手首関節運動用配管１４０を通じて、ベローズへの空気の供給、及び、ベローズからの空気の排出を、切り換えて行う。
【００４９】
空気圧調整部１８０により、手指関節運動用配管１３０を通じて、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のベローズ２１１〜２１３への空気の供給が行われると、ベローズ２１１〜２１３内の空気圧が上昇する。ベローズ２１１〜２１３内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの手指関節運動支援部１１０jの状態が、図７Ａに示されている。
図７Ａに示されるように、当該空気圧の上昇によりベローズ２１１〜２１３の環状溝の間隔が広がるが、ベローズ２１１〜２１３の関節と対向する側の環状溝が弾性部材２４１〜２４３により弾性的に拘束されているため、ベローズ２１１〜２１３が、ＹＺ平面視で、略円孤状に伸長する。この結果、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる。また、弾性部材２４１〜２４３が、ベローズ２１１〜２１３の関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束していることにより、屈伸運動に伴う関節間距離の伸縮が吸収される。
【００５０】
こうしてベローズ２１１が発生させた第１関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３１ｂ及び平板部２３２ｂにより第１関節に伝えられる。また、ベローズ２１２が発生させた第２関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３２ｂ及び平板部２３３ｂにより第２関節に伝えられる。さらに、ベローズ２１３が発生させた第３関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３３ｂ及び平板部２３４ｂにより第３関節に伝えられる。この結果、手指の第１〜第３関節は、屈曲状態に誘導される。
また、空気圧調整部１８０により、手首関節運動用配管１４０を通じて、手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３への空気の供給が行われると、ベローズ３１１〜３１３内の空気圧が上昇する。ベローズ３１１〜３１３内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの手首関節運動支援部１２０の状態が、図８Ａに示されている。
【００５１】
図８Ａに示されるように、当該空気圧の上昇によりベローズ３１１〜３１３（ベローズ３１２，３１３は図８において不図示。図３参照）の環状溝の間隔が広がるが、ベローズ３１１〜３１３の関節と対向する側の環状溝が弾性部材３４１〜３４３（弾性部材３４２，３４３は図８において不図示。図３参照）により弾性的に拘束されているため、ベローズ３１１〜３１３が、ＶＷ平面視で、略円孤状に伸長する。この結果、ベローズ３１１〜３１３は、手首の関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる。また、弾性部材３４１〜３４３が、ベローズ３１１〜３１３の関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束していることにより、屈伸運動に伴う関節間距離の伸縮が吸収される。こうしてベローズ３１１〜３１３が発生させた手首の関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、手背上に固定された平板部３３１ｂ等の平板部、及び、前腕上の手首側に固定された平板部３３２ｂ等の平板部により、手首の関節に伝えられる。この結果、手首の関節は、屈曲状態に誘導される。
【００５２】
その後、空気圧調整部１８０は、所定時間Ｔ0にわたってベローズ内の空気圧を圧力ＰAに維持する。当該所定時間0が経過すると、空気圧調整部１８０は、ベローズからの空気の排出を行う（図６参照）。こうして空気圧調整部１８０により、手指関節運動用配管１３０を通じて、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のベローズ２１１〜２１３からの空気の排出が行われると、ベローズ２１１〜２１３内の空気圧が下降する。ベローズ２１１〜２１３内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの手指関節運動支援部１１０jの状態が、図７Ｂ（図２Ｂを再掲）に示されている。
図７Ｂに示されるように、当該空気圧の下降によりベローズ２１１〜２１３が収縮する。この結果、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させる。また、上述したように、弾性部材２４１〜２４３が、ベローズ２１１〜２１３の関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束していることにより、屈伸運動に伴う関節間距離の伸縮が吸収される。
【００５３】
こうしてベローズ２１１が発生させた第１関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３１ｂ及び平板部２３２ｂにより第１関節に伝えられる。また、ベローズ２１２が発生させた第２関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３２ｂ及び平板部２３３ｂにより第２関節に伝えられる。さらに、ベローズ２１３が発生させた第３関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３３ｂ及び平板部２３４ｂにより第３関節に伝えられる。この結果、手指の第１〜第３関節は、屈曲状態から伸展状態に誘導される。
また、空気圧調整部１８０により、手首関節運動用配管１４０を通じて、手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３からの空気の排出が行われると、ベローズ３１１〜３１３内の空気圧が下降する。ベローズ３１１〜３１３内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの手首関節運動支援部１２０の状態が、図８Ｂ（図３Ｂを再載）に示されている。
【００５４】
図８Ｂに示されるように、当該空気圧の下降によりベローズ３１１〜３１３が収縮する。この結果、ベローズ３１１〜３１３は、手首の関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させる。また、上述したように、弾性部材３４１〜３４３が、ベローズ３１１〜３１３の関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束していることにより、屈伸運動に伴う関節間距離の伸縮が吸収される。こうしてベローズ３１１〜３１３が発生させた手首の関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、手背上に固定された平板部３３１ｂ等の平板部、及び、前腕上の手首側に固定された平板部３３２ｂ等の平板部により、手首の関節に伝えられる。この結果、手首の関節は、屈曲状態から伸展状態に誘導される。
【００５５】
空気圧調整部１８０は、所定時間Ｔ0にわたってベローズ内の空気圧を圧力ＰBに維持する。当該所定時間Ｔ0が経過すると、次いで、空気圧調整部１８０は、ベローズへの空気の供給を行う（図６参照）。この結果、ベローズ内の空気圧は上昇して、手指及び手首の関節は、伸展状態から屈曲状態に誘導される（図７Ａ及び図８Ａ参照）。以後、空気圧調整部１８０は、ベローズからの空気の排出、及び、ベローズへの空気の供給を、順次、切り換えて行う。この結果、受動的に、手指及び手首の屈伸運動が行われる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態では、手指関節運動支援部１１０1〜１１０5を、ベルト部材を利用して、手指に装着する。そして、空気圧調整部１８０により、手指関節運動用配管１３０を通じて、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）のベローズ２１１〜２１３への空気の供給が行われると、ベローズ２１１〜２１３の関節と対向する側の環状溝が弾性部材２４１〜２４３により弾性的に拘束されているため、ベローズ２１１〜２１３が、略円孤状に伸長する。これにより、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる。こうしてベローズ２１１が発生させた第１関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３１ｂ及び平板部２３２ｂにより第１関節に伝えられる。また、ベローズ２１２が発生させた第２関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３２ｂ及び平板部２３３ｂにより第２関節に伝えられる。さらに、ベローズ２１３が発生させた第３関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、平板部２３３ｂ及び平板部２３４ｂにより第３関節に伝えられる。この結果、手指の第１〜第３関節は、屈曲状態に誘導される。
【００５７】
次いで、空気圧調整部１８０は、ベローズ２１１〜２１３からの空気の排出を行う。空気圧調整部１８０により、ベローズからの空気の排出が行われると、ベローズ２１１〜２１３が収縮する。これにより、ベローズ２１１〜２１３は、連動して、手指の第１〜第３関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させる。こうしてベローズ２１１が発生させた第１関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３１ｂ及び平板部２３２ｂにより第１関節に伝えられる。また、ベローズ２１２が発生させた第２関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３２ｂ及び平板部２３３ｂにより第２関節に伝えられる。さらに、ベローズ２１３が発生させた第３関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、平板部２３３ｂ及び平板部２３４ｂにより第３関節に伝えられる。この結果、手指の第１〜第３関節は、屈曲状態から伸展状態に誘導される。
【００５８】
また、本実施形態では、手首関節運動支援部１２０を、ベルト部材等を利用して、手首に装着する。そして、空気圧調整部１８０により、手首関節運動用配管１４０を通じて、手首関節運動支援部１２０のベローズ３１１〜３１３への空気の供給が行われると、ベローズ３１１〜３１３の関節と対向する側の環状溝が弾性部材３４１〜３４３により弾性的に拘束されているため、ベローズ３１１〜３１３が、略円孤状に伸長する。これにより、ベローズ３１１〜３１３は、手首の関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させる。こうしてベローズ３１１〜３１３が発生させた手首の関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力は、手背上に固定された平板部３３１ｂ等の平板部、及び、前腕上の手首側に固定された平板部３３２ｂ等の平板部により、手首の関節に伝えられる。この結果、手首の関節は、屈曲状態に誘導される。
【００５９】
次いで、手首の関節運動支援処理の場合と同様に、空気圧調整部１８０は、ベローズ３１１〜３１３からの空気の排出を行う。空気圧調整部１８０により、ベローズからの空気の排出が行われると、ベローズ３１１〜３１３が収縮する。これにより、ベローズ３１１〜３１３は、手首の関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させる。こうしてベローズ３１１〜３１３が発生させた手首の関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力は、手背上に固定された平板部３３１ｂ等の平板部、及び、前腕上の手首側に固定された平板部３３２ｂ等の平板部により、手首の関節に伝えられる。この結果、手首の関節は、屈曲状態から伸展状態に誘導される。
したがって、本実施形態によれば、容易に所定対象物である人体の手指及び手首に装着できるとともに、関節ごとに十分な関節運動を支援することができる。
【００６０】
［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。例えば、上記の実施形態では、手指関節運動支援部１１０j（ｊ＝１，…，５）の平板部２３４ｂ、及び、手首関節運動支援部１２０の伝達部材３３１，３３３，３３５における平板部を、装着用シート１５０に固着することにより、当該平板部を、手背上に固定するようにした（図１等参照）。これに対して、変形例の関節運動支援装置として、当該平板部をベルト部材により、手背上に固定するようにしてもよい。
【００６１】
図９には、変形例（その１）に係る関節運動支援装置１００Ｂの外観図が示されている。図９に示されるように、関節運動支援装置１００Ｂは、上述した実施形態の関節運動支援装置１００と比べて、ベルト部材２５４，３５２を更に備える点が異なっている。このような構成を採用することにより、手指関節運動支援部１１０jの平板部２３４ｂは、布製又は金属製のベルト部材２５４により、手背上の手指側に固定されるとともに、伝達部材３３１，３３３，３３５における平板部は、布製又は金属製のベルト部材３５２により、手背上の手首側に固定される。また、上記の実施形態では、ベルト部材等を利用して、関節運動支援装置を人体の手指及び手首に装着した（図１等参照）。これに対して、変形例の関節運動支援装置として、ベルト部材を使用せず、関節に対応する位置に、伝達部材と接続されたベローズが配設される手袋を採用することができる。
【００６２】
図１０には、変形例（その２）に係る関節運動支援装置１００Ｃの外観図が示されている。図１０に示されるように、関節運動支援装置１００Ｃは、上述した実施形態の関節運動支援装置１００と比べて、手指関節運動支援部１１０1〜１１０5に代えて手指関節運動支援部１１０Ｃ1〜１１０Ｃ5を備える点、手首関節運動支援部１２０に代えて手首関節運動支援部１２０Ｃを備える点、装着部としての手袋１７０Ｃを更に備える点、装着用シート１５０，１６０を備えていない点が異なっている。上記の手指関節運動支援部１１０Ｃj（ｊ＝１，…，５）のそれぞれは、手指関節運動支援部１１０j（図２参照）と比べて、ベルト部材２５１，２５２，２５３を備えていない点、及び、伝達部材２３１〜２３４が手袋１７０Ｃに固着している点が異なっている。上記の手首関節運動支援部１２０Ｃは、手首関節運動支援部１２０（図３参照）と比べて、ベルト部材３５１を備えていない点、及び、伝達部材３３１〜３３６が手袋１７０Ｃに固着している点が異なっている。
【００６３】
上記の手袋１７０Ｃには、上述した伝達部材２３１〜２３４，３３１〜３３６が取り付けられている。このため、人体が手袋１７０Ｃをはめるだけで、ベローズが、対応する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るとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。なお、上記の実施形態及び変形例では、人体の右手の手指及び手首の関節運動を支援する関節運動支援装置を説明したが、左手の手指及び手首の関節運動を支援する関節運動支援装置であってもよいことは勿論である。
【００６４】
また、上記の実施形態では、手指については、１５個の関節の運動を支援するため、１５個のベローズを用意した。これに対して、運動を支援する手指の関節の数は、１個以上１４個以下であってもよく、この場合には、当該運動を支援する関節の数と同数のベローズを用意すればよい。さらに、上記の実施形態では、手首関節運動支援部は３個のベローズを備えることとしたが、手首関節運動支援部を構成するベローズの数は１個であってもよい。
【００６５】
さらに、上記の実施形態では、関節運動支援装置を手指及び手首に装着するために、布製のベルト部材を利用したが、金属ベルト、プラスチックベルト、又は、針金を利用して、関節運動支援装置を手指及び手首に装着するようにしてもよい。
また、関節運動を支援する力を発生させるベローズは、手首の関節の伸展側に配置されることとしたが、関節の屈曲側に配置されるようにしてもよいし、屈曲側及び伸展側の両方に配置されるようにしてもよい。このようにベローズを屈曲側及び伸展側の両方に配置する場合には、空気圧調整部は、屈曲側に配置されたベローズへの空気の供給を行うときに、伸展側に配置されたベローズからの空気の排出を行い、屈曲側に配置されたベローズからの空気の排出を行うときに、伸展側に配置されたベローズへの空気の供給を行うようにすればよい。
【００６６】
なお、上記の実施形態では、ベローズは、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製のものを採用したが、伸縮方向の等間隔の環状溝の間隔が口径に沿って連続的に変化するベローズを採用するようにしてもよい。この場合には、環状溝の間隔が短い側が関節部分と対向するように配置する。そして、当該ベローズを採用した場合には、ベローズの関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する弾性部材は不要となる。
なお、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、かつ、人体に装着されるときに装置の重さ等の負担を必要以上にかけることがない素材であれば、他の素材を採用してもよい。また、上記の実施形態では、手指関節運動用配管は、各手指関節運動支援部の１個のベローズ２１３に接続されているものとしたが、各手指関節運動支援部の３個のベローズ２１１〜２１３に接続されるようにしてもよい。
【００６７】
図１１には、変形例（その３）に係る手指関節運動支援部１１０Ｄj（ｊ＝１，…，５）及び手指関節運動用配管１３０Ｄの外観図が示されている。上記の手指関節運動支援部１１０Ｄjは、手指関節運動支援部１１０j（図２Ａ，Ｂ参照）と比べて、配管２２２，２２３を備えていない点、及び、ベローズ２１１，２１２と手指関節運動用配管１３０Ｄとが接続されている点が異なっている。
上記の手指関節運動用配管１３０Ｄは、手指関節運動用配管１３０（図４参照）と比べて、チューブが３個のベローズ２１１〜２１３に接続されている点、及び、ベローズ２１１，２１２，２１３に接続されているチューブ上に、開閉バルブ１３２j,1，１３２j,2，１３２j,3が配置されている点が異なっている。
【００６８】
このため、開閉バルブ１３２j,1〜１３２j,3を操作することで、任意の関節の屈伸運動を支援することができる。例えば、第１関節のみの屈伸運動を支援するためには、開閉バルブ１３２j,1を開き、開閉バルブ１３２j,2，１３２j,3を閉じるようにすればよい。また、第２関節のみの屈伸運動を支援するためには、開閉バルブ１３２j,2を開き、開閉バルブ１３２j,1，１３２j,3を閉じるようにすればよい。さらに、第３関節のみの屈伸運動を支援するためには、開閉バルブ１３２j,3を開き、開閉バルブ１３２j,1，１３２j,2を閉じるようにすればよい。また、手指の関節全ての運動支援を行うのであれば、開閉バルブを省略するようにしてもよい。
なお、上記の実施形態におけるベローズ内の空気の供給／排出の切り換え制御方法（図６参照）は一例であって、他の制御方法であってもよいことは勿論である。
【００６９】
さらに、上記の実施形態では、空気圧調整部は、加圧タンク、真空タンク、電気−空気圧制御弁、制御部等を備える構成としたが（図５参照）、他の構成を採用してもよい。例えば、ロータリベーン型のエアポンプと、制御部等と備える構成とすることができる。この場合には、制御部による制御のもとで、エアポンプが、ベローズへの空気の供給、及び、ベローズからの空気の排出を行うことになる。また、空気圧調整部は、ベローズへの空気の供給、及び、ベローズからの空気の排出を行うことのできる手動式のピストンポンプ、手動式のベローズポンプ等の手動式の往復動ポンプという構成としてもよい。
【００７０】
上記の実施形態では、ベローズへの空気の供給、及び、ベローズからの空気の排出を行う空気圧調整部を備えることとしたが、息を吹き込み、又は、吸い込むことでベローズ内の空気圧を調整するのであれば、空気圧調整部を省略するようにしてもよい。また、上記の実施形態では、人体の手指及び手首の関節運動を支援する関節運動支援装置としたが、手指のみの関節運動を支援する装置であってもよいし、また、手首のみの関節運動を支援する装置であってもよい。
【００７１】
さらに、上記の実施形態では、伝達部材は、ベローズに固着しているものとしたが、ベローズに対して着脱可能とするようにしてもよい。この場合には、利用者（患者）の関節間距離の長さ等に合わせた伝達部材を用意することで、当該利用者（患者）の骨格等に適合した装置を提供することができる。また、上記の実施形態では、関節を駆動する筋肉に関する生体情報を、筋電図、筋肉の硬さ等の生体信号としたが、利用者の脳波を当該生体情報として採用するようにしてもよい。また、上記の実施形態では、人体の手指及び手首の関節運動を支援する関節運動支援装置としたが、他の関節の運動を支援する装置であってもよい。
【００７２】
＜肘関節の運動支援＞
例えば、肘の関節運動を支援する場合には、図１２Ａ，Ｂに総合的に示される外観の肘関節運動支援部４１０を備えるようにすればよい。この肘関節運動支援部４１０は、ベローズ４１１と、配管４２０と、伝達部材４３１，４３２とを備えている。また、肘関節運動支援部４１０は、拘束部としての弾性部材４４１と、締め付け部材としてのベルト部材４５１，４５２とを備えている。上記のベローズ４１１は、実施形態におけるベローズと同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な部材であり、肘の関節の伸展側に配置される。上記の配管４２０は、一方側がベローズ４１１に接続されるとともに、他方側が不図示の空気圧調整部に接続されている。
【００７３】
上記の伝達部材４３１，４３２は、実施形態における伝達部材と同様に、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、Ｌ字状に折り曲げることにより形成される。ここで、伝達部材４３１は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ４１１の伸縮方向の一方側と固着されるとともに、他方の平板部は、前腕上に載置され、ベルト部材４５１により固定される。また、伝達部材４３２は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ４１１の伸縮方向の他方側と固着されるとともに、他方の平板部は、上腕上に載置され、ベルト部材４５２により固定される。
【００７４】
ここで、図１２Ａは、ベローズ４１１内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの肘関節運動支援部４１０の状態を示している。このとき、ベローズ４１１は、肘関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材４３１，４３２に伝えられる。この結果、肘関節は伸展状態に誘導される。また、図１２Ｂは、ベローズ４１１内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの肘関節運動支援部４１０の状態を示している。このとき、ベローズ４１１は、肘関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材４３１，４３２に伝えられる。この結果、肘関節は屈曲状態に誘導される。
なお、図１２Ａ，Ｂにおいては、ベローズは肘の関節の伸展側に配置されることとしたが、ベローズは、関節の屈曲側に配置されるようにしてもよいし、屈曲側及び伸展側の両方に配置されるようにしてもよい。
【００７５】
＜股関節の運動支援＞
また、股の関節運動を支援する場合には、例えば、図１３Ａ，Ｂに総合的に示される外観の股関節運動支援部５１０を備えるようにすればよい。この股関節運動支援部５１０は、ベローズ５１１と、配管５２０と、伝達部材５３１，５３２とを備えている。また、股関節運動支援部５１０は、拘束部としての弾性部材５４１と、締め付け部材としてのベルト部材５５１，５５２とを備えている。
【００７６】
上記のベローズ５１１は、股関節の屈曲側に配置される。上記の配管５２０は、一方側がベローズ５１１に接続されるとともに、他方側が不図示の空気圧調整部に接続されている。上記の伝達部材５３１，５３２は、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、折り曲げることにより形成される。本変形例では、伝達部材５３１の折り曲げ角度を（８０±１０）度とし、伝達部材５３２の折り曲げ角度を（４５±１０）度としている。そして、当該角度は、リハビリテーションを行う利用者の股関節の可動範囲等を考慮して、好適となるように調整されている。なお、折り曲げ角度は、利用者の体格、関節の拘縮度合い等に応じて、上述した角度以外の角度としてもよいことは勿論である。
【００７７】
伝達部材５３１は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ５１１の伸縮方向の一方側と固着されるとともに、他方の平板部は、大腿上に載置され、ベルト部材５５１により固定される。また、伝達部材５３２は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ５１１の伸縮方向の他方側と固着されるとともに、他方の平板部は、腹部上に載置され、ベルト部材５５２により固定される。本変形例では、ベローズ５１１が発生させる力を柔らかい腹部に効率良く伝えるため、腹部に巻き付けるベルト部材５５２は、常温で硬化する樹脂をベルト状にして成形加工して作成している。なお、ベルト部材５５２の素材は、ベローズ５１１が発生させる力を腹部に効率良く伝える素材であれば、他の素材であってもよいことは勿論である。
【００７８】
なお、本変形例においては、空気圧調整部として、上述した空気圧調整部１８０の機能に加えて、当該空気圧調整部と接続される配管５２０の端部を大気雰囲気に連通させる制御が可能となっている。そして、仰向け姿勢でのリハビリテーションにおける股の関節運動の支援に際しては、当該空気圧調整部は、上記の実施形態と同様に、ベローズ５１１への空気の供給、及び、ベローズ５１１からの空気の排出を繰り返し行い、ベローズ５１１内の空気圧を調整する。一方、歩行支援に際しては、当該空気圧調整部は、ベローズ５１１からの空気の排出、及び、ベローズ５１１内空間の大気圧雰囲気への開放を繰り返し行い、ベローズ５１１内の空気圧を調整するようになっている。
【００７９】
図１３Ａは、股関節を伸展状態に誘導する際のベローズ５１１の状態を示している。すなわち、仰向け姿勢でのリハビリテーションの場合には、図１３Ａは、ベローズ５１１内への積極的な空気の供給によりベローズ５１１内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が正圧となったときの股関節運動支援部５１０の状態を示している。このとき、ベローズ５１１は、股関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材５３１，５３２に伝えられる。この結果、股関節は伸展状態に誘導される。また、歩行支援の際には、図１３Ａは、ベローズ５１１内空間が大気圧雰囲気へ開放されたときの股関節運動支援部５１０の状態を示している。このときは、下肢の自重により股関節は伸展状態となるようになっている。
【００８０】
また、図１３Ｂは、仰向け姿勢でのリハビリテーションにおける股の関節運動支援及び歩行支援の双方の場合に共通して、ベローズ５１１内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの股関節運動支援部５１０の状態を示している。このとき、ベローズ５１１は、股関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材５３１，５３２に伝えられる。この結果、股関節は屈曲状態に誘導される。
【００８１】
＜膝関節の運動支援＞
また、膝の関節運動を支援する場合には、例えば、図１４Ａ，Ｂに総合的に示される外観の膝関節運動支援部６１０を備えるようにすればよい。この膝関節運動支援部６１０は、ベローズ６１１と、配管６２０と、伝達部材６３１，６３２とを備えている。また、膝関節運動支援部６１０は、拘束部としての弾性部材６４１と、締め付け部材としてのベルト部材６５１，６５２とを備えている。
【００８２】
上記のベローズ６１１は、膝関節の屈曲側に配置される。上記の配管６２０は、一方側がベローズ６１１に接続されるとともに、他方側が不図示の空気圧調整部に接続されている。上記の伝達部材６３１，６３２は、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、折り曲げることにより形成される。本変形例では、伝達部材６３１の折り曲げ角度を（３０±１０）度とし、伝達部材６３２の折り曲げ角度を（４５±１０）度としている。そして、当該角度は、リハビリテーションを行う利用者の膝関節の可動範囲等を考慮して、好適となるように調整される。なお、折り曲げ角度は、利用者の体格、関節の拘縮度合い等に応じて、上述した角度以外の角度としてもよいことは勿論である。
【００８３】
伝達部材６３１は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ６１１の伸縮方向の一方側と固着されるとともに、他方の平板部は、下腿上に載置され、ベルト部材６５１により固定される。また、伝達部材６３２は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ６１１の伸縮方向の他方側と固着されるとともに、他方の平板部は、大腿上に載置され、ベルト部材６５２により固定される。
【００８４】
ここで、図１４Ａは、ベローズ６１１内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの膝関節運動支援部６１０の状態を示している。このとき、ベローズ６１１は、膝関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材６３１，６３２に伝えられる。この結果、膝関節は伸展状態に誘導される。また、図１４Ｂは、ベローズ６１１内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの膝関節運動支援部６１０の状態を示している。このとき、ベローズ６１１は、膝関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材６３１，６３２に伝えられる。この結果、膝関節は屈曲状態に誘導される。なお、図１４Ａ，Ｂにおいては、ベローズは膝の関節の屈曲側に配置されることとしたが、ベローズは膝の関節の伸展側に配置されるようにしてもよいし、膝の関節の屈曲側及び伸展側の両方に配置されるようにしてもよい。
【００８５】
＜足首関節の運動支援＞
また、足首の関節運動を支援する場合には、例えば、図１５Ａ，Ｂに総合的に示される外観の足首関節運動支援部７１０を備えるようにすればよい。この足首関節運動支援部７１０は、ベローズ７１１と、配管７２０と、伝達部材７３１，７３２とを備えている。また、足首関節運動支援部７１０は、拘束部としての弾性部材７４１と、締め付け部材としてのベルト部材７５１，７５２とを備えている。
【００８６】
上記のベローズ７１１は、足首関節の屈曲側に配置される。上記の配管７２０は、一方側がベローズ７１１に接続されるとともに、他方側が不図示の空気圧調整部に接続されている。上記の伝達部材７３１，７３２は、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、折り曲げることにより形成される。本変形例では、伝達部材７３１の折り曲げ角度を（３０±１０）度とし、伝達部材７３２の折り曲げ角度を（４５±１０）度としている。そして、当該角度は、リハビリテーションを行う利用者の足首関節の可動範囲等を考慮して、好適となるように調整される。なお、折り曲げ角度を、利用者の体格、関節の拘縮度合い等に応じて、上述した角度以外の角度としてもよいことは勿論である。
【００８７】
伝達部材７３１は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ７１１の伸縮方向の一方側と固着されるとともに、他方の平板部は、足指の付け根付近上に載置され、ベルト部材７５１により固定される。また、伝達部材７３２は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ７１１の伸縮方向の他方側と固着されるとともに、他方の平板部は、すね上に載置され、ベルト部材７５２により固定される。
【００８８】
ここで、図１５Ａは、ベローズ７１１内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの足首関節運動支援部７１０の状態を示している。このとき、ベローズ７１１は、足首関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材７３１，７３２に伝えられる。この結果、足首関節は伸展状態に誘導される。また、図１５Ｂは、ベローズ７１１内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの足首関節運動支援部７１０の状態を示している。このとき、ベローズ７１１は、足首関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材７３１，７３２に伝えられる。この結果、足首関節は屈曲状態に誘導される。
【００８９】
また、足首の関節運動を支援する場合には、例えば、図１６Ａ，Ｂに示される外観の足首関節運動支援部８１０を備えるようにしてもよい。この足首関節運動支援部８１０は、ベローズ８１１と、配管８２０と、伝達部材８３１，８３２とを備えている。また、足首関節運動支援部８１０は、拘束部としての弾性部材８４１と、締め付け部材としてのベルト部材８５１，８５２を備えている。上記のベローズ８１１は、足首関節の伸展側に配置される。上記の配管８２０は、一方側がベローズ８１１に接続されるとともに、他方側が不図示の空気圧調整部に接続されている。上記の伝達部材８３１は、長板状の金属板を長手方向に対して垂直な折り曲げ線に沿って、折り曲げることにより形成される。上記の伝達部材８３２は、屈伸運動を支援する足首関節が必要とする可動範囲に適応できるように図示のように形成されている。
【００９０】
伝達部材８３１は、２つの平板部を有しており、一方の平板部は、ベローズ８１１の伸縮方向の一方側と固着されるとともに、他方の平板部は、足底上に載置され、ベルト部材８５１により固定される。また、伝達部材８３２は、伝達部８３２ａ，８３２ｂを有しており、一方の側の伝達部８３２ａは、ベローズ８１１の伸縮方向の他方側と固着されるとともに、他方の側の伝達部８３２ｂは、腓腹上に載置され、ベルト部材８５２により固定される。
【００９１】
ここで、図１６Ａは、ベローズ８１１内の空気圧が下降し、ベローズ内圧が十分な値の負圧となったときの足首関節運動支援部８１０の状態を示している。このとき、ベローズ８１１は、足首関節を屈曲状態から伸展させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材８３１，８３２に伝えられる。この結果、足首関節は伸展状態に誘導される。また、図１６Ｂは、ベローズ８１１内の空気圧が上昇し、ベローズ内圧が十分な値の正圧となったときの足首関節運動支援部８１０の状態を示している。このとき、ベローズ８１１は、足首関節を伸展状態から屈曲させる回動方向の力を発生させ、当該力は伝達部材８３１，８３２に伝えられる。この結果、足首関節は屈曲状態に誘導される。
なお、図１５Ａ，Ｂにおいては、ベローズは足首の関節の屈曲側に配置されることとし、図１６Ａ，Ｂにおいては、ベローズは足首の関節の伸展側に配置されることとしたが、足首の関節の屈曲側及び伸展側の両方に配置されるようにしてもよい。
【００９２】
また、図１２Ａ，Ｂ〜図１６Ａ，Ｂにおいては、ベローズの数を１個としたが、複数個のベローズを連結して使用するようにしてもよい。また、関節運動支援装置としては、肩の関節運動を支援するものであってもよい。この場合には、関節運動を支援する力を発生させるベローズは、肩の関節の屈曲側、又は、伸展側に配置されるようにしてもよいし、肩の関節の屈曲側及び伸展側の両方に配置されるようにしてもよい。
【００９３】
さらに、本発明の関節運動支援装置は、リハビリテーション用の装置としてだけでなく、例えば、握力が弱っている人体を補助する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。特に、パワーアシスト用の装置として利用する場合には、関節を駆動する筋肉に関する生体情報として、筋電図、筋肉の硬さ、又は、脳波等を検出し、当該検出結果から、筋肉の発揮力を導出して、当該導出結果に基づいて、ベローズへの空気の供給、及び／又は、ベローズからの空気の排出を行う際の空気圧等を決定するようにしてもよい。
また、本発明の関節運動支援装置は、作動流体を空気としたが、水や油等の液体であってもよい。さらにまた、上記の実施形態においては、人体の関節運動を支援する関節運動支援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哺乳類、ロボット等の所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援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】
【００９４】
以上説明したように、医療・介護等の分野において、所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置に適用することができる。
【図１】
2011043095.tif 000003
【図２Ａ】
2011043095.tif 000004
【図２Ｂ】
2011043095.tif 000005
【図３Ａ】
2011043095.tif 000006
【図３Ｂ】
2011043095.tif 000007
【図４】
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【図５】
2011043095.tif 000009
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2011043095.tif 000014
【図９】
2011043095.tif 000015
【図１０】
2011043095.tif 000016
【図１１】
2011043095.tif 000017
【図１２Ａ】
2011043095.tif 000018
【図１２Ｂ】
2011043095.tif 000019
【図１３Ａ】
2011043095.tif 000020
【図１３Ｂ】
2011043095.tif 000021
【図１４Ａ】
2011043095.tif 000022
【図１４Ｂ】
2011043095.tif 000023
【図１５Ａ】
2011043095.tif 000024
【図１５Ｂ】
2011043095.tif 000025
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
2011043095.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【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】
所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、
関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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であり、かつ、支援すべき関節の回転運動方向側に配置された場合に、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；
前記ベローズと連通する配管と；
前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する力を、前記関節に伝える伝達部材と；
前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；を備え、
前記ベローズは、前記関節運動の支援に際して、前記ベローズからの動作流体の排出が行われ、前記ベローズの内圧が負圧となった場合には、前記ベローズの収縮に起因する前記関節運動を支援する力を発生させる、
ことを特徴とする関節運動支援装置。
【請求項２】
前記動作流体は、空気であり、
前記配管を通して、前記ベローズ内の空気圧を調整する空気圧調整部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動支援装置。
【請求項３】
前記空気圧調整部は、前記ベローズへの空気の供給、及び、前記ベローズからの空気の排出を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の関節運動支援装置。
【請求項４】
前記関節を駆動する筋肉に関する生体情報を検出する検出部を更に備え、
前記空気圧調整部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記ベローズ内の空気圧を調整する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の関節運動支援装置。
【請求項５】
前記ベローズは、等間隔に配置された環状溝を有し、
前記ベローズの前記関節と対向する側の環状溝を弾性的に拘束する拘束部を更に備える、
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支援装置。
【請求項６】
前記ベローズは、伸縮方向の等間隔に配置された環状溝の間隔が口径方向に沿って連続的に変化し、前記環状溝の間隔が短い側が前記関節部分と対向する、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支援装置。
【請求項７】
前記伝達部材は、前記ベローズに対して着脱可能である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項８】
前記所定対象物の関節は、手指の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記関節の伸展側に配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項９】
同一の手指における複数の関節ごとに用意されたベローズは、連動して、屈曲状態から伸展状態へ向かう第１回動方向の力、又は、伸展状態から屈曲状態へ向かう第２回動方向の力を同時に発生させる、ことを特徴とする請求項８に記載の関節運動支援装置。
【請求項１０】
前記ベローズの数は、複数であり、
前記複数のベローズの中から、空気圧を調節可能なベローズを選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする請求項８に記載の関節運動支援装置。
【請求項１１】
前記所定対象物の関節は、手首の関節であり、
前記ベローズは、前記手首の関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置される、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１２】
前記装着部は、前記関節に対応する位置に、前記伝達部材と接続された前記ベローズが配設される手袋である、ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１３】
前記所定対象物の関節は、肘、肩、膝及び足首の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記少なくとも１つの関節の屈曲側及び伸展側の少なくとも１つに配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１４】
前記所定対象物の関節は、股関節であり、
前記ベローズは、前記股関節の屈曲側に配置される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１５】
前記装着部は、前記伝達部材に配設され、前記所定対象物に締め付ける締め付け部材を備える、ことを特徴とする請求項１〜１１，１３，１４のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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であり、かつ、支援すべき関節の回転運動方向側に配置された場合に、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；前記ベローズと連通する配管と；前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する力を、前記関節に伝える伝達部材と；前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；を備え、前記ベローズは、前記関節運動の支援に際して、前記ベローズからの動作流体の排出が行われ、前記ベローズの内圧が負圧となった場合には、前記ベローズの収縮に起因する前記関節運動を支援する力を発生させる、ことを特徴とする関節運動支援装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この関節運動支援装置では、装着部により、所定対象物における関節運動を支援すべき関節ごとに用意されたベローズが、対応する関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分であり、かつ、支援すべき関節の回転運動方向側に配置されるとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、所定対象物の関節が伸展状態にあるか、屈曲状態にあるかにかかわらず、本発明の関節運動支援装置を、所定対象物に装着することができる。そして、関節運動の支援に際して、ベローズからの動作流体の排出が行われ、当該ベローズの内圧が負圧となった場合には、ベローズの収縮に起因する関節運動を支援する力が発生する。そして、伝達部材が、当該関節運動を支援する力を関節に伝える。この結果、受動的に所定対象物の関節運動が行われる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の関節運動支援装置では、前記動作流体は、空気であり、前記配管を通して、前記ベローズ内の空気圧を調整する空気圧調整部を更に備える構成とすることができる。この場合には、空気圧調整部がベローズ内の空気圧を調整するため、ベローズは、調整された空気圧に応じて発生する力により、関節運動を支援することができる。ここで、前記空気圧調整部は、前記ベローズへの空気の供給、及び、前記ベローズからの空気の排出を行うようにすることができる。この場合には、ベローズへの空気の供給のときと、ベローズからの空気の排出のときとで、ベローズは、正負のトルクによる異なる回動方向の関節運動を支援する力を発生させることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月7日(2011.3.7)
【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】
所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、
関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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であり、かつ、前記関節の屈曲運動を支援する場合には前記関節の屈曲側であり、前記関節の伸展運動を支援する場合には前記関節の伸展側である支援すべき関節の回転運動方向側に配置された場合に、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；
前記ベローズと連通する配管と；
前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する回動力を、前記関節に伝える伝達部材と；
前記ベローズの複数の環状溝の配列方向と垂直な方向であり、かつ、前記所定対象物と対向する側で前記ベローズを弾性的に拘束する拘束部材と；
前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；を備え、
前記伝達部材は、
前記関節に接続された前記所定対象物の一方側部位に装着される一方側伝達部材と；
前記関節に接続された前記所定対象物の他方側部位に装着される他方側伝達部材と；を備え、
前記拘束部材は、前記一方側伝達部材における前記一方側部位の前記関節側の近傍部分と、前記他方側伝達部材における前記他方側部位の前記関節側の近傍部分との間を弾性的に連結し、
前記ベローズは、前記関節運動の支援に際して、前記ベローズからの動作流体の強制的排出が行われ、前記ベローズの内圧が負圧となった場合には、前記ベローズの収縮に起因する前記関節運動を支援する力を発生させ、
前記拘束部材は、前記ベローズの収縮により発生する力を前記回動力に変換するための支援を行い、前記回動力が、前記一方側伝達部材及び前記他方側伝達部材を介して、前記一方側部位及び前記他方側部位に伝達される、
ことを特徴とする関節運動支援装置。
【請求項２】
前記動作流体は、空気であり、
前記配管を通して、前記ベローズ内の空気圧を調整する空気圧調整部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動支援装置。
【請求項３】
前記空気圧調整部は、前記ベローズへの空気の供給、及び、前記ベローズからの空気の排出を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の関節運動支援装置。
【請求項４】
前記関節を駆動する筋肉に関する生体情報を検出する検出部を更に備え、
前記空気圧調整部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記ベローズ内の空気圧を調整する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の関節運動支援装置。
【請求項５】
前記伝達部材は、前記ベローズに対して着脱可能である、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支援装置。
【請求項６】
前記一方側伝達部材は、
前記一方側部位が関節から延びる方向へ延び、前記一方側部位に接触固定される第１部分と；
前記第１部分の関節側端部に設けられ、前記第１部分の関節側端部から、前記一方側部位が関節から延びる方向と固定的な第１角度で交差し、かつ、前記一方側部位における前記ベローズの配置側へと向う方向へ延び、前記ベローズの第１端部が接続される第２部分と；を備え、
前記他方側伝達部材は、
前記他方側部位が関節から延びる方向へ延び、前記他方側部位に接触固定される第３部分と；
前記第３部分の関節側端部に設けられ、前記第３部分の関節側端部から、前記他方側部位が関節から延びる方向と固定的な第２角度で交差し、かつ、前記他方側部位における前記ベローズの配置側へと向う方向へ延び、前記ベローズの第２端部が接続される第４部分と；を備え、
前記拘束部材は、前記第２部分における前記一方側部位の近傍部分と、前記第４部分における前記他方側部位の近傍部分との間を弾性的に連結する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項７】
前記所定対象物の関節は、手指の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記関節の伸展側に配置され、少なくとも前記関節の伸展運動を支援する力を発生する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項８】
同一の手指における複数の関節ごとに用意されたベローズのそれぞれは、
前記用意されたベローズのそれぞれの内圧が同時に負圧となった場合には、前記ベローズそれぞれの収縮に起因して、連動して、屈曲状態から伸展状態へ向かう第１回動方向の力を同時に発生させ、
前記用意されたベローズのそれぞれの内圧が同時に正圧となった場合には、前記ベローズそれぞれの伸長に起因して、連動して、伸展状態から屈曲状態へ向かう第２回動方向の力を同時に発生させる、
ことを特徴とする請求項７に記載の関節運動支援装置。
【請求項９】
前記ベローズの数は、複数であり、
前記複数のベローズの中から、空気圧を調節可能なベローズを選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする請求項７に記載の関節運動支援装置。
【請求項１０】
前記所定対象物の関節は、手首の関節であり、
前記ベローズは、前記手首の関節の屈曲側に配置された場合には、少なくとも前記手首の関節の屈曲運動を支援する力を発生し、前記手指の関節の伸展側に配置された場合には、少なくとも前記手首の関節の伸展運動を支援する力を発生する、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１１】
前記装着部は、前記関節に対応する位置に、前記伝達部材と接続された前記ベローズが配設される手袋である、ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１２】
前記所定対象物の関節は、肘、肩、膝及び足首の少なくとも１つの関節であり、
前記ベローズは、前記少なくとも１つの関節の屈曲側に配置された場合には、少なくとも前記関節の屈曲運動を支援する力を発生し、前記少なくとも１つの関節の伸展側に配置された場合には、少なくとも前記関節の伸展運動を支援する力を発生する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１３】
前記所定対象物の関節は、股関節であり、
前記ベローズは、前記股関節の屈曲側に配置され、少なくとも前記股関節の屈曲運動を支援する力を発生する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【請求項１４】
前記装着部は、前記伝達部材に配設され、前記所定対象物に締め付ける締め付け部材を備える、ことを特徴とする請求項１〜１０，１２，１３のいずれか一項に記載の関節運動支援装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、所定対象物の関節運動を支援する関節運動支援装置であって、関節運動を支援すべき前記所定対象物における関節ごとに用意され、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であり、かつ、前記関節の屈曲運動を支援する場合には前記関節の屈曲側であり、前記関節の伸展運動を支援する場合には前記関節の伸展側である支援すべき関節の回転運動方向側に配置された場合に、前記関節運動を支援する力を発生させる少なくとも１つの伸縮自在なベローズと；前記ベローズと連通する配管と；前記ベローズの端部側に接続されるとともに前記所定対象物に装着された場合に、前記ベローズの伸縮に起因する前記関節運動を支援する回動力を、前記関節に伝える伝達部材と；前記ベローズの複数の環状溝の配列方向と垂直な方向であり、かつ、前記所定対象物と対向する側で前記ベローズを弾性的に拘束する拘束部材と；前記ベローズ及び前記伝達部材を、前記所定対象物に装着する装着部と；を備え、前記伝達部材は、前記関節に接続された前記所定対象物の一方側部位に装着される一方側伝達部材と；前記関節に接続された前記所定対象物の他方側部位に装着される他方側伝達部材と；を備え、前記拘束部材は、前記一方側伝達部材における前記一方側部位の前記関節側の近傍部分と、前記他方側伝達部材における前記他方側部位の前記関節側の近傍部分との間を弾性的に連結し、前記ベローズは、前記関節運動の支援に際して、前記ベローズからの動作流体の強制的排出が行われ、前記ベローズの内圧が負圧となった場合には、前記ベローズの収縮に起因する前記関節運動を支援する力を発生させ、前記拘束部材は、前記ベローズの収縮により発生する力を前記回動力に変換するための支援を行い、前記回動力が、前記一方側伝達部材及び前記他方側伝達部材を介して、前記一方側部位及び前記他方側部位に伝達される、ことを特徴とする関節運動支援装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この関節運動支援装置では、装着部により、所定対象物における関節運動を支援すべき関節ごとに用意されたベローズが、対応する関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分であり、かつ、前記関節の屈曲運動を支援する場合には前記関節の屈曲側であり、前記関節の伸展運動を支援する場合には前記関節の伸展側である支援すべき関節の回転運動方向側に配置されるとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、所定対象物の関節が伸展状態にあるか、屈曲状態にあるかにかかわらず、本発明の関節運動支援装置を、所定対象物に装着することができる。そして、関節運動の支援に際して、ベローズからの動作流体の強制的排出が行われ、当該ベローズの内圧が負圧となった場合には、ベローズの収縮に起因する関節運動を支援する力が発生する。拘束部材は、当該ベローズの伸縮により発生する力を回動力に変換するための支援を行い、当該回動力が、一方側伝達部材及び他方側伝達部材を介して、一方側部位及び他方側部位に伝達される。この結果、受動的に所定対象物の関節運動が行われる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記伝達部材は、前記ベローズに対して着脱可能である、とすることができる。この場合には、所定対象物（例えば、人体）の関節間距離の長さ等に合わせた伝達部材を用意することで、所定対象物の骨格等に適合した装置を、当該所定対象物に提供することができる。
また、前記伝達部材は、前記一方側部位が関節から延びる方向へ延び、前記一方側部位に接触固定される第１部分と；前記第１部分の関節側端部に設けられ、前記第１部分の関節側端部から、前記一方側部位が関節から延びる方向と固定的な第１角度で交差し、かつ、前記一方側部位における前記ベローズの配置側へと向う方向へ延び、前記ベローズの第１端部が接続される第２部分と；を備え、前記他方側伝達部材は、前記他方側部位が関節から延びる方向へ延び、前記他方側部位に接触固定される第３部分と；前記第３部分の関節側端部に設けられ、前記第３部分の関節側端部から、前記他方側部位が関節から延びる方向と固定的な第２角度で交差し、かつ、前記他方側部位における前記ベローズの配置側へと向う方向へ延び、前記ベローズの第２端部が接続される第４部分と；を備え、前記拘束部材は、前記第２部分における前記一方側部位の近傍部分と、前記第４部分における前記他方側部位の近傍部分との間を弾性的に連結する、ようにすることができる。この場合には、ベローズの収縮に起因する関節運動を支援する力が、当該ベローズの接続された一方側伝達部材における第２部分、及び、他方側伝達部材における第４部分に伝達される。そして、拘束部材の支援により当該力が回転力に変換され、当該回転力が、一方側伝達部材における第１部分、及び、他方側伝達部材における第３部分を介して、一方側部位及び他方側部位に伝達される。
本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、手指の少なくとも１つの関節であり、前記ベローズは、前記関節の伸展側に配置され、少なくとも前記関節の伸展運動を支援する力を発生するようにすることができる。この場合には、所定対象物の手指の関節運動を支援することができる。また、ベローズが、関節の屈曲側に比べて、所定対象物の関節運動の妨げとならない伸展側に装着されるので、関節可動域を確保して、所定対象物の関節運動を妨げないようにすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このように、所定対象物の関節が手指の関節である場合には、同一の手指における複数の関節ごとに用意されたベローズのそれぞれは、前記用意されたベローズのそれぞれの内圧が同時に負圧となった場合には、前記ベローズそれぞれの収縮に起因して、連動して、屈曲状態から伸展状態へ向かう第１回動方向の力を同時に発生させ、前記用意されたベローズのそれぞれの内圧が同時に正圧となった場合には、前記ベローズそれぞれの伸長に起因して、連動して、伸展状態から屈曲状態へ向かう第２回動方向の力を同時に発生させるようにすることができる。この場合には、関節運動を支援すべき手指の複数の関節について、連動して、手指の屈伸運動を支援することができる。また、所定対象物の関節が手指の関節である場合に、前記ベローズの数は、複数であり、前記複数のベローズの中から、空気圧を調節可能なベローズを選択する選択部を更に備える構成とすることができる。この場合には、選択部により選択されたベローズのみが、関節運動を支援する力を発生させる。このため、所定対象物の所望する手指の関節について、選択的に、関節運動を支援することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、手首の関節であり、前記ベローズは、前記手首の関節の屈曲側に配置された場合には、少なくとも前記手首の関節の屈曲運動を支援する力を発生し、前記手指の関節の伸展側に配置された場合には、少なくとも前記手首の関節の伸展運動を支援する力を発生するようにすることができる。この場合には、所定対象物の手首の関節運動を支援することができる。ここで、所定対象物の関節が、手指、手首の関節である場合に、前記装着部は、前記関節に対応する位置に、前記伝達部材と接続された前記ベローズが配設される手袋である、とすることができる。この場合には、所定対象物が当該手袋をはめるだけで、ベローズが、対応する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るとともに、ベローズの端部側と接続された伝達部材が所定対象物に装着される。このため、例えば、手指等の関節が拘縮していない所定対象物にとっては、容易に当該装置を装着することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、肘、肩、膝及び足首の少なくとも１つの関節であり、前記ベローズは、前記少なくとも１つの関節の屈曲側に配置された場合には、少なくとも前記関節の屈曲運動を支援する力を発生し、前記少なくとも１つの関節の伸展側に配置された場合には、少なくとも前記関節の伸展運動を支援する力を発生するようにすることができる。この場合には、所定対象物の肘、肩、膝、足首の関節運動を支援することができる。また、本発明の関節運動支援装置では、前記所定対象物の関節は、股関節であり、前記ベローズは、前記股関節の屈曲側に配置され、少なくとも前記股関節の屈曲運動を支援する力を発生するようにすることができる。この場合には、所定対象物の股の関節運動を支援することができる。
【国際調査報告】
2011043095.tif 000028
2011043095.tif 000029
2011043095.tif 000030
2011043095.tif 000031
2011043095.tif 000032
2011043095.tif 000033
2011043095.tif 000034
2011043095.tif 000035
2011043095.tif 000036
2011043095.tif 000037
2011043095.tif 000038
2011043095.tif 000039