(57)【要約】液圧駆動の人工筋肉は、矯正装置、プロテーゼ装置で使用される液圧駆動の人工筋肉、あるいは医療用装置、ロボット用装置用の他のアプリケーションのアクチュエータとして用いられる。作動流体が、人工筋肉の活性要素である２個の拡張可能な流体収納セル（２，１０）の間でポンプ駆動する。これは、貯蔵器の必要性をなくし、これにより、自己内保有型の力効率装置を提供する。いずれの実施例も１つもしくは複数の拡張可能な流体収納セル（２，１０）を有し、これらは、少なくとも１つのフレキシブルな壁（４）により規定される。フレキシブルな壁（４，１２）は、拡張と収縮の所定の方向に限定される伸縮特性を有するよう構成される。
2005524802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに結合する少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法において、
第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルとの間で流体を移動させる移動ステップを有し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ流体を移動させるステップにより、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルに流体が連通するポンプ・システムを用いて行われ、これにより閉鎖流体システムを形成し、
前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルは、第１の置換可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、
前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルは、第２の置換可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、
前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の結合要素にリンクされ、
前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁の少なくとも一方は、フレキシブルな壁であり、
前記拡張可能な液体収納セルの拡張により、少なくとも２個の結合要素間の相対移動を引き起こす
ことを特徴とする少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法。
【請求項２】
前記移動ステップは、非圧縮性流体で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動ステップは、前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁の一方が、両方の前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの少なくとも一部を形成するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルが、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張が、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるようなものであるように行われ、
前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に収縮すると同時に長手方向に拡張すると、前記少なくとも２個の結合要素が、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるように反対に、互いに離れて移動し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に拡張すると同時に長手方向に収縮すると、前記少なくとも２個の結合要素が互いに向かって移動する
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記移動ステップは、両方の前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁が、フレキシブルな壁として使用されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記移動ステップは、前記第２の置換可能な液体収納壁がシリンダのピストン要素の円筒壁として使用されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われ、
前記ピストンは、前記シリンダ内で置換可能である
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記移動ステップは、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが中央ベースの第１側面上に配置され、
前記中央ベースは、少なくとも第１の前記結合要素を有し、
前記第２の拡張可能な液体収納セルがぜんき中央ベースの第２側面上に配置され、
少なくとも第２の前記結合要素が前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
少なくとも第３の前記結合要素が前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張が、前記流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるように行われ、
前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるように反対に、互いに離れて移動し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに向かって移動する
よう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記移動ステップは、前記少なくとも第１の置換可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の置換可能な液体収納壁の両方が、フレキシブルな壁として使用されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記移動ステップは、前記第１側面と前記第２側面とが前記中央ベースに向かい合って配置されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
矯正器具を連結するように行われる前記移動ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
人工補装具を連結するように行われる前記移動ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）  液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに取り付ける少なくとも２個の結合要素と、
（ｂ）  第１の置換可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと、
前記第１の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第１の前記結合要素にリンクされ、
（ｃ）  第２の置換可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルと、
前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の前記結合要素にリンクされ、
（ｄ）  前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルと流体連通し、これにより閉鎖流体システムを形成するポンプシステムと、
前記ポンプシステムは、流体を前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ移動させるよう構成され、これにより前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、
前記少なくとも１個の前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁は、フレキシブルな壁であり、各前記拡張可能な液体収納セルの前記拡張により、少なくとも２個の前記結合要素の間の相対的移動を引き起こす
ことを特徴とする液圧アクチュエータ。
【請求項１４】
前記流体は、非圧縮性流体である
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１５】
前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁の一方は、両方の前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの少なくともいちぶを形成する
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１の拡張可能な液体収納セルは、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲する
ことを特徴とする請求項１５記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるよう構成され、
前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に収縮すると同時に長手方向に拡張すると、少なくとも２個の前記結合要素が、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるように反対に、互いに離れて移動し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に拡張すると同時に長手方向に収縮すると、少なくとも２個の前記結合要素が互いに向かって移動する
ことを特徴とする請求項１６記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１８】
両方の前記第１の置換可能な液体収納壁と第２の置換可能な液体収納壁は、フレキシブルな壁として使用される
ことを特徴とする請求項１７記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１９】
前記第２の置換可能な液体収納壁は、シリンダのピストン要素の円筒壁として使用され、前記ピストンは、前記シリンダ内で置換される
ことを特徴とする請求項１７記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２０】
前記少なくとも２個の結合要素は、少なくとも３個の結合要素として使用され、
少なくとも一部の第１の前記結合要素は、中央ベースとして構成され、
少なくとも第２の前記結合要素は、前記中央ベースの第１側面上に配置された前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、少なくとも第３の前記結合要素は、前記中央ベースの第２側面上に配置された前記第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
前記第１の拡張可能な液体収納セルの前記拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの前記拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるようなものであり、
前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出されるように反対に、互いに離れて移動し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに向かって移動する
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２１】
両方の前記少なくとも第１の置換可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の置換可能な液体収納壁は、前記フレキシブルな壁として使用される
ことを特徴とする請求項２０記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２２】
前記第１側面と前記第２側面は、前記中央ベースに向かい合って配置される
ことを特徴とする請求項２０記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２３】
前記アプリケーション・デバイスは、矯正器具である
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２４】
前記アプリケーション・デバイスは、人工補装具である
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２５】
（ａ）  少なくとも一部が少なくとも１つのフレキシブルな液体収納壁により形成された、弾力的に拡張可能なセルと、
（ｂ）  前記弾力的に拡張可能なセルに流体連通したポンプシステムと、
前記ポンプシステムは、流体を前記弾力性のある拡張可能なセルから／へ移動させるよう構成され、
これにより、前記弾力性のある拡張可能なセルへの流体の移動が前記弾力性のある拡張可能なセルの拡張を引き起こし、前記弾力性のある拡張可能なセルからの流体の移動が前記弾力性のある拡張可能なセルの収縮を引き起こし、
前記弾力性のある拡張可能なセルは、半径方向への拡張と収縮なしに長手方向に拡張および収縮する材料のシリンダとして構成される
ことを特徴とする液圧アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工筋肉に関し、特に、矯正装置、プロテーゼ装置で使用される液圧駆動の人工筋肉、あるいは医療用装置、ロボット用装置用の他のアプリケーションのアクチュエータとして用いられる液圧駆動の人工筋肉に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体力学の原理は、押す力あるいは引く力が必要とされるような無数のデバイスの開発に用いられてきた。これらは、通常剛性の流体（液圧）駆動のシリンダとピストンを基礎としている。近年筋肉が動作する方法及びその基本的構造の両方で、筋肉組織を模擬するような押圧装置及び吸引装置の開発が試みられている。その結果「マッスル（筋肉」）と称する装置の分野（クラス）が存在する。
【０００３】
ある種の筋肉装置は、化学的変化あるいは通電により収縮することのできるポリマーを基本にしている。このような Irrigated Muscle は、Ｍ．Ｉ．Ｔ(www.ai.mit.edu/projects/muscle/papers/1330/memo1330.html)で研究されている。University of New Mexico (www.unm.edu%7Eamri/) おいては、通電により収縮するような金属ストリップとポリマーの組み合わせも研究途上にある。この種の技術に基づいた装置は、天然の筋肉と同様に動作し、ロボットのアプリケーションに適したものである。しかし、これらの装置は、人体に接触するようなアプリケーション（例えば矯正装置）には不向きである。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，７８４，０４２号
【特許文献２】米国特許第５，２４５，８８５号
【特許文献３】米国特許第６，０６７，８９２号
【特許文献３】米国特許第６，０６７，８９２号
【特許文献４】米国特許第６，１６８，６４３号
【特許文献５】米国特許第４，９５８，７０５号
【特許文献６】米国特許第５，８００，５６１号
【非特許文献１】"McKibben Muscle" technology of the University of Washington(http://brl.ee.washington.edu/BRL/devices/mckibben/index.html)
【非特許文献２】NASA Contractors Report NASA CR-1892, Developnent of a Space Activity Suti by James F Annis et al., November 1971
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
別のグループの人工筋肉は、空気力学の原理に基づいている（非特許文献１を参照のこと）。例えば.空気筋肉に近い物は、流体力学に基づいた筋肉装置である。明らかな類似性は、動きが、流体の圧力が空気圧か液圧かのいずれかで、装置の構成部品の拡張によって行なわれる点である。実際これらのグループの多くの人工筋肉は、空気のアプリケーションあるいは流体のアプリケーションに適した物である。これらの装置は全体的あるいは個別的のいずれかの点で複数の欠点があり。特許文献１，２，３，４の装置は、外部支持装置（例えば空気圧縮器、流体ポンプ、流体貯蔵器）に接続する必要がある装置の代表例である。これらの外部サポート装置は、重くかさばる部品からなる装置であり、手足が使用できないあるいは限られた使用しかできない患者に対し、移動できるようにする最終目標には適した物ではない。更にこれらの装置は、一方向しか力をかけることができない。
【０００６】
特許文献５に記載された液圧装置は、外部流体貯蔵器を必要としない。特許文献６の空気駆動装置は、圧縮空気の小さなキャニスターを用いて、コンプレッサを必要としない。利用範囲はキャニスターの大きさとその圧力制限に依存する。しかしこれらの両方の装置とも、患者が接触する柔らかな組織に対し固有のクッション性（緩衝性）を与えない。
【０００７】
従来装置のいずれも、限られた方向にしか伸びない弾性材料から構成される少なくとも１個の「フレキシブルな壁」有する液圧アクチュエータを有していない。
【０００８】
それ故に矯正装置あるいはプロテーゼ装置を駆動するのに十分な力を及ぼすことのできる自己内保有型の人工筋肉に対するニーズ（必要性）が存在する。即ち外部サポート装置（例えば空気コンプレッサー、流体貯蔵器）と接続する必要のない人工筋肉である。人工筋肉は、必要に応じて複数の方向の力（即ち、押す力あるいは引っ張り力のいずれか）を加えるよう向けられるのが好ましい。更に人工筋肉は、限られた方向の伸びを有する弾性材料から構成される少なくとも１個の「フレキシブルな壁」を有する液圧アクチュエータを有するのが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、液圧駆動の人工筋肉に関する。
本発明の教示によると、本発明は、液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに結合する、少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法において、第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルとの間で非圧縮性流体を移動させる移動ステップを有し、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ非圧縮性流体を移動させるステップにより、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルに流体が連通するポンプ・システムを用いて行われ、これにより閉鎖流体システムを形成し、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルは、第１の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、前記第１の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第１の結合要素機械的にリンクされ、前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルは、第２の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の結合要素機械的にリンクされ、前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の少なくとも一方は、フレキシブルな壁であり、前記Ｃの拡張により、少なくとも２個の結合要素間の相対移動を引き起こすことを特徴とする少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法を有する。
【００１０】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、非圧縮性流体で行われる。
【００１１】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の一方が、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方の少なくとも一部を形成するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる。
【００１２】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルが、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる。
【００１３】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、液圧アクチュエータが横方向に収縮し同時に長手方向に拡張し、前記少なくとも２個の結合要素が互いに離れる方向に移動し、逆に、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、液圧アクチュエータが横方向に拡張し同時に長手方向に収縮し、前記少なくとも２個の結合要素が互いに近づく方向に移動するように、行われる。
【００１４】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方が、フレキシブルな壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる。
【００１５】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第２の移動可能な液体収納壁がシリンダのピストンの組み立て体のピストン要素の円筒壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われ、前記ピストンは、前記シリンダ内で移動可能である。
【００１６】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルが中央ベースの第１側面上に配置され、前記中央ベースは、少なくとも第１の前記結合要素を有し、前記第２の拡張可能な液体収納セルが前記中央ベースの第２側面上に配置され、少なくとも第２の前記結合要素が前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、少なくとも第３の前記結合要素が前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張が、前記流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、逆に、前記流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに近づく方向に移動するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる。
【００１７】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記少なくとも第１の移動可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の移動可能な液体収納壁の両方が、フレキシブルな壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる。
【００１８】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、前記第１側面と前記第２側面とが前記中央ベースに対向して配置されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる。
【００１９】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、矯正器具を関節動作させるように行われる。
【００２０】
本発明のさらなる教示によると、前記移動ステップは、プロテーゼ装置を関節動作させるように行われる。
【００２１】
本発明の教示によると、本発明はまた、液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに取り付ける少なくとも２個の結合要素と、第１の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと、前記第１の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第１の前記結合要素にリンクされ、第２の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルと、前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の前記結合要素にリンクされ、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルと流体連通し、これにより閉鎖流体システムを形成するポンプシステムと、前記ポンプシステムは、非圧縮性流体を前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ移動させるよう構成され、これにより前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、前記少なくとも１個の第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁は、フレキシブルな壁であり、各前記拡張可能な液体収納セルの前記拡張により、少なくとも２個の前記結合要素の間の相対的移動を引き起こすことを特徴とする液圧アクチュエータを有する。
【００２２】
本発明のさらなる教示によると、前記流体は、非圧縮性流体である。
【００２３】
本発明のさらなる教示によると、前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の一方は、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方の少なくとも一部を形成する。
【００２４】
本発明のさらなる教示によると、前記第１の拡張可能な液体収納セルは、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲する。
【００２５】
本発明のさらなる教示によると、前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に収縮すると同時に長手方向に拡張して、少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、逆に、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に拡張すると同時に長手方向に収縮して、少なくとも２個の前記結合要素が互いに近づく方向に移動する。
【００２６】
本発明のさらなる教示によると、前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の両方は、フレキシブルな壁として具体化される。
【００２７】
本発明のさらなる教示によると、前記第２の移動可能な液体収納壁は、シリンダとピストンの組み立て体のピストン要素の円筒壁として具体化され、前記ピストンは、前記シリンダ内で移動可能である。
【００２８】
本発明のさらなる教示によると、前記少なくとも２個の結合要素は、少なくとも３個の結合要素として具体化され、前記第１の前記結合要素の少なくとも一部は、中央ベースとして構成され、少なくとも第２の前記結合要素は、前記中央ベースの第１側面上に配置された前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、少なくとも第３の前記結合要素は、前記中央ベースの第２側面上に配置された前記第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、前記第１の拡張可能な液体収納セルの前記拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの前記拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動する。
【００２９】
本発明のさらなる教示によると、両方の前記少なくとも第１の移動可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の移動可能な液体収納壁は、前記フレキシブルな壁として具体化される。
【００３０】
本発明のさらなる教示によると、前記第１側面と前記第２側面は、前記中央ベースの対向する側に配置される。
【００３１】
本発明のさらなる教示によると、前記アプリケーション・デバイスは、矯正器具である。
【００３２】
本発明のさらなる教示によると、前記アプリケーション・デバイスは、プロテーゼ装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、液圧駆動の人工筋肉に関する。
【００３４】
本発明の液圧駆動の人工筋肉の原理と動作は添付した図面と以下の記載を参照することによりより良く理解できるであろう。
【実施例】
【００３５】
本発明の説明の導入として、本発明の複数の実施例の共通原理は、「フレキシブルな壁」を具備したアクチュエータの使用のそれである。即ち、アクチュエータのパワーは、少なくとも１つのフレキシブルな壁を有する流体が充填されたセルの拡大と収縮により伝達される。本明細書で使用される用語「フレキシブルな壁」とは、限られた方向に伸びる実質的な弾性材料から構成される壁を意味する。以下の議論に示すように、本発明は２つのタイプのフレキシブルな壁材料を用いる。両方のタイプとも、伸びは全ての方向に完全に弾性的で特定の応用に必要とされる液圧に十分耐える強さを有する材料により提供される。このような材料は、例えばこれに限定されるわけではないが、天然ゴム、シリコンゴム、ラテックスである。伸びの制限は、特定方向の移動特性を有するネッティング（netting)により与えられる。フレキシブルな壁は、２つの層として構成され、ネッティングが伸縮自在の材料を包囲するか、あるいはネッティングが、伸縮自在の材料に、伸縮自在の材料の表面に固定されるかあるいはそれにモールドされているのいずれかにより、一体に形成されてもよい。第１のタイプのフレキシブルな壁は、単一方向性に伸びるフレキシブルな壁を指す。単一方向に伸びるフレキシブルな壁の材料は、伸びの方向を単一の線形方向に限定するように構成されている。単一方向に伸びる材料は、半径方向に拡張と収縮をすることなく、縦軸方向に拡張と収縮を行なうシリンダとして構成される。これは限定的列挙ではないが、当技術分野において公知の編んだネッティング（braided netting）用いて達成できる。これらの特性を有する別の材料の例は、医療用弾性バンド（medical elastic bandage）であり、これは長さ方向に沿っては極端に伸縮するが、幅方向にとってはほとんど伸びない物である。更にこのような適宜の繊維材料の例は、非特許文献２に開示されている。これらの織物構造（fabrics）の多くは、前掲の非特許文献２の Fabrics and assembly materials と題するセクションの第１６ページから始まる章で詳細に議論している。他の織物構造については非特許文献２の論文全体に記載されている。
【００３６】
第２のタイプのフレキシブルな壁は、本明細書において、二方向伸びのフレキシブルな壁と称する。二方向伸びのフレキシブルな壁材料は、伸びの方向を２つの直交する方向に限定するように構成され、その結果、材料が一方の軸に沿って伸びると、同時にそれに直交する他方の軸に対しては収縮する。これは、非伸縮性の材料から構成された従来のネッティングを用いて達成され、このネッティングの伸縮特性は、ネッティングのより糸（strand of the netting）の方向の変化の結果である。即ち、材料が一方向に引っ張られると、より糸はその方向により線形に方向付けられ、それにより、その方向の拡張が可能となる。この線形方向性(linearly oriented)の変化の結果として、材料は拡張方向に直交する方向に収縮する。拡張可能な流体収納セルのフレキシブルな壁として構成されると、このフレキシブルな壁の制限された拡張特性が、例えばセルの拡張方向と形状とを決定する。フレキシブルな壁を用いることにより、アクチュエータとこのアクチュエータが当たる人体の組織との間の接触を和らげ、それにより人体の組織の保護を強化する。
【００３７】
図１−９の複数の実施例のもう一つの共通原理は、２つの拡張可能な流体収納セルの間で流体をポンプ駆動することである。両方のセルとも装置の活性要素である。これは１つあるいは複数の活性要素を動作させるのに使用する流体を収納する非活性の流体貯蔵器を有する液圧システムと対照的である。しかし注意すべき点として、半径方向に拡張と収縮をせずに、軸方向に拡張と収縮を行なうシリンダとして構成された単一方向伸びの材料を使用することは、複数のセルを有する実施例のみの実現に限定されるものではなく、非活性流体貯蔵器と共に単一の拡張可能な活性流体セルを用いる構造も、本発明の範囲に入る。これに関しては図１０で以下議論する。
【００３８】
更に本明細書で使用される用語「ポンプシステム」とは、少なくとも２個の拡張可能な流体収納セル間で流体を移送できる装置あるいは装置の組み合わせを意味する。ポンプシステムは、第１の拡張可能な流体収納セルから第２の拡張可能な流体収納セルに流体を移送し、その後プロセスを逆にして、第２の拡張可能な流体収納セルから第１の拡張可能な流体収納セルへ流体を戻すことができる。このような適宜の装置の一覧は、これに限定される訳ではないが、二方向性ポンプ、異なる方向にポンプ駆動する単一方向性ポンプの群と、少なくとも１つの切り替えスイッチと共に用いられる１個の単一方向性ポンプである。本明細書で使用される用語「流体」の好ましい使用例は、非圧縮性の流体を意味するが、特定のアプリケーションに適した流体特性を具備するあらゆる材料も意味する。このような流体の例としては、これに限定される訳ではないが、ガス、液体、ジェルとして特徴づけられる高濃度液体あるいは半液体があり、これも本発明の範囲に入る。
【００３９】
図面を参照すると、図１に示した液圧アクチュエータの第１実施例は、フレキシブルな円筒状内壁４と円板ベース６と円板トップ８により構成された拡張可能な流体収納内側セル２を有する。ベース上の要素１８とトップ上の要素２０は、アクチュエータをアプリケーションデバイスに取り付けられるのに用いられる結合要素の非限定的な例示である。フレキシブルな円筒状内壁４は、単一方向性のフレキシブルな壁として構成され、その結果、拡張可能な流体収納内側セル２は、ほぼ軸方向の限られた方向の拡張が可能である。即ち円板ベース６と円板トップ８は、流体が拡張可能な流体収納内側セル２内にポンプで駆動されると、互いに離れる方向に押し出される。本明細書に使用される用語「互いに離れる方向」と「互いに向かう方向」とは、一方の要素が自由に動き他方の要素が固定されているような状態、あるいは両方の要素が自由に動けるような状態を含むよう意図するが、必ずしもこれに限定されるものではない。拡張可能な流体収納外側セル１０は、フレキシブルな円筒状内壁４とフレキシブルな壁１２により構成され、拡張可能な流体収納外側セル１０は、フレキシブルな内壁を包囲するよう、拡張可能な流体収納内側セル２をほぼ取り巻く。外側セルが内側セルを包囲するような構成も本発明の範囲にはいる。フレキシブルな壁１２は、二方向のフレキシブルな壁として構成され、拡張可能な流体収納外側セル１０は経度（半径）方向に拡張すると、緯度（長さ）方向に収縮する。かくして円板ベース６と円板トップ８は、流体が拡張可能な流体収納外側セル１０内にポンプで駆動されると、互い近づく方向に引かれる。このフレキシブルな壁は、円板ベース６と円板トップ８に保持リング２２，２４をそれぞれ用いて取り付けられる。同図に示すように、ポンプ１４は、流体を、拡張可能な流体収納内側セル２から拡張可能な流体収納外側セル１０に流体移送チューブ１６を介して移送する。この流体の移送により、拡張可能な流体収納外側セルを半径方向に拡張させ、その結果球形状になり、それにより円板ベース６と円板トップ８を互いに近づける方向に引きつける。
【００４０】
図２は、図１のアクチュエータが軸方向に拡張した状態を示す。同図に示すように、拡張可能な流体収納外側セル１０から拡張可能な流体収納内側セル２への流体の移送により、フレキシブルな外壁１２とフレキシブルな内壁４の同時の移動（displacement）が行なわれる。その結果、拡張可能な流体収納内側セル２の拡張と、拡張可能な流体収納外側セル１０の収縮とが同時に行われ、それによりアクチュエータの軸方向の拡張が可能となる、即ち円板ベース６と円板トップ８を互いに離れる方向に押し出す。
【００４１】
その結果、図１，２は、本発明の実施例の引き付け（収縮）ストロークと押し出し（拡張）ストロークをそれぞれ表わす。
【００４２】
図３は、本発明の教示により構成され動作する液圧アクチュエータの第２実施例を表わす。この実施例においては、拡張可能な流体収納内側セル３０は、シリンダ３２とピストン３４との組立て体として構成されている。拡張可能な流体収納外側セル３８は、シリンダとピストンの組立て体を取り巻き（包囲し）、シリンダ４２とピストン４４とフレキシブルな壁４０により構成されている。ピストンは、拡張可能な流体収納内側セル３０を流体移送チューブ１６に接続する流体通路３８を有し、次に流体移送チューブ１６がポンプ１４を通過して通路４６に接続され、この通路４６がシリンダハウジングを介して拡張可能な流体収納外側セル３８内に入る。この構成により導管が構成され、これによりポンプ１４は、拡張可能な流体収納内側セル３０と拡張可能な流体収納外側セル３６の間で必要に応じて流体を双（二）方向に移送する。同図に示すように、流体は、拡張可能な流体収納外側セルから拡張可能な流体収納内側セルにポンプで駆動され、これによりシリンダとピストンの組み立て体は軸方向に拡張し、拡張可能な流体収納外側セルは収縮し、これによりアクチュエータが軸方向に拡張する。アクチュエータの両端にある非限定的な例示としての結合要素４８は、アクチュエータをアプリケーションデバイスに取り付けるものであるが、アクチュエータの拡張に伴って互いに離れる方向に移動する。
【００４３】
図４は、図３の第２実施例が収縮した状態を示す。同図に示すように、流体は拡張可能な流体収納内側セル３０から、通路３８と流体移送チューブと通路４６を介して、拡張可能な流体収納外側３６内にポンプで駆動される。拡張可能な流体収納内側セル３０から拡張可能な流体収納外側３６へのこの流体の移送により、拡張可能な流体収納外部セルの拡張と、シリンダとピストン組立て体の収縮とを同時に発生させ、これによりアクチュエータの軸方向の収縮引き起こし、結合要素は互いに近づく方向に移動させる。
【００４４】
その結果図３，４は、それぞれ本発明の実施例の押し出しストロークと引き寄せストロークとを表わす。
【００４５】
図５に示す本発明の第３の実施例において、各フレキシブルな壁６０，６２は、単一方向性のフレキシブルな壁として構成され、中央ベース６８の対向する側に接続され、かつそれぞれは端部ハウジング７４，７６にさらに接続されている。これにより中央ベース６８の対向する側に配置された２つの拡張可能な流体収納セル６４，６６を形成する。この２つの拡張可能な流体収納セルは、流体通路７０を含む導管と流通状態にあり、この流体通路７０が、拡張可能な流体収納セル６４と流体移送チューブ１６とポンプ１４と流体通路７２に接続され、この流体通路７２が拡張可能な流体収納セル６６に接続される。ベースは更にベース結合要素７８を含む。ベースはベース結合要素として構成することもできる。端部ハウジング７４は結合要素８０を含み、同様に端部ハウジング７６は結合要素８２を含む。同図に示すように、流体が拡張可能な流体収納セル６４内にポンプで駆動されると、フレキシブルな壁６０が移動して拡張可能な流体収納セル６４を拡張させ、端部ハウジング７４とそれに伴う結合要素８０を、中央ベース６８と結合要素７８から離れる方向に移動させる。同時に、フレキシブルな壁６２が移動して、拡張可能な流体収納セル６６が収縮し、これにより端部ハウジング７６と結合要素８２が中央ベース６８と結合要素７８の方向に移動する。
【００４６】
図６は図５の逆動作を示す。即ち流体は拡張可能な流体収納セル６４からポンプで排出駆動され、フレキシブルな壁６０が移動することにより、拡張可能な流体収納セル６４を収縮させ、端部ハウジング７４とそれに伴う結合要素８０を中央ベース６８と結合要素７８の方向に移動させる。同時に流体が拡張可能な流体収納セル６６内にポンプで駆動されると、フレキシブルな壁６２が移動するにつれて、拡張可能な流体収納セル６６が拡張し、端部ハウジング７６と結合要素８２は、中央ベース６８と結合要素７８から離れる方向に移動する。２つの拡張可能な流体収納セルがそれぞれ拡張と収縮を行なうことにより、２つのエンドハウジングとそれに伴う２つの結合要素は、中央ベース６８と結合要素７８に対し、同一方向に、それらの間の距離を一定に維持しながら、移動する。この中央ベースに対する相対的な移動は、例えば（これに限定される訳ではないが）、固定した中央ベースと移動可能な結合要素８０，８２、あるいは固定した結合要素８０，８２と移動可能な中央ベースで利用できる。この拡張可能な流体収納セルの配置は、図に示すように、ベースの対向する側に限定する必要はない。他の実施例としては、限定的列挙ではなく、互いに直交する側にセルを配置すること、あるいはベースの同一側にセルを配置することも含まれる。
【００４７】
本発明の液圧駆動人工筋肉により関節で繋がれたアプリケーションデバイスへの第１の非限定的な実施例を図７に示す。同図において非限定的例示として、デバイスは図５，６の液圧アクチュエータにより構成される。同図に示すように、矯正装置１００は、前腕取り付け構成部品１０２と上腕取り付け構成部品１０４とを含む。これら２つの構成部品は、ヒンジピン１０６により蝶番となるよう取り付けられる。これらの装置は、図５，６に記載された液圧アクチュエータ１０８により関節動作される。アクチュエータの中央ベース１１０は、上腕コンポーネントに固定される。移動可能なエンドハウジングは結合構成部品１１２に取り付けられ、この結合構成部品１１２はヒンジピン１１４で前腕取り付けコンポーネントに取り付けられる。次に動作について説明すると、ポンプ１２２は拡張可能な流体収納セル１１６，１１８との間で流体を移送し、これにより前腕取り付けコンポーネントをヒンジピン１０６の周囲に回転させる（矢印１２０に示すように）。液圧アクチュエータは、例えばこれに限定される訳ではないが、動作パラメータ（例えばこれに限定される訳ではないが、関節動作の方向、力、速度、量）を制御するマイクロプロセッサにより制御される。同図に示したように、マイクロプロセッサは使用者その補助者にアクセス可能なスイッチで駆動される。
【００４８】
図８は人間の腕に配置された図７の矯正装置を示し、同一の部品には同一の番号を付してある。
【００４９】
本発明の液圧駆動人工筋肉により関節動作されるアプリケーションデバイス上の他の実施例は図９に示す矯正装置である。この装置は喪失した腕に置き換わる。プロテーゼが、取り付けプレート２０２により使用されるものに取り付けられる。上腕フレーム部材２００には、一対の人工筋肉２０４、２０６が搭載され、これらが軸２１０を中心に回転するよう下腕フレーム部材２０８を関節動作させる。下腕フレーム上に搭載された人工筋肉２１２がコネクタロッド２１４を関節動作させ、義手２１８を手首ヒンジ２１６の周囲に回転させる（矢印２２０に示すように）。第４の人工筋肉は、矢印２２２で示すように人工筋肉２１２の近傍に配置されている（同図では見ることはできない）。この第４の人工筋肉を用いてケーブル２２４を駆動し、このケーブル２２４が線形ギア要素２２６を移動させて、義手の指２２８，２３０を開いたり閉じたりさせる。
【００５０】
半径方向に拡張と収縮することなしに、軸方向に拡張と収縮を行なうシリンダを構成するために、一軸のみに沿って拡張と収縮を行なう材料を用い、液圧アクチュエータとしてこのようなシリンダを用いる独創性故に、本発明には交互の単一のセルアクチュエータが含まれる。図１０，１１は、外部流体貯蔵器３１２に接続された単一の能動的な流体収納セル３０２を有するアクチュエータを示す。アクチュエータのフレキシブルな壁３０４は、半径方向に拡張と収縮を行うことなしに、軸方向に拡張と収縮を行うシリンダとして構成される単一方向伸びの材料から形成される。この実施例においては、ポンプ３１６が、流体を流体収納セル３０２内に移動させると、フレキシブルな壁３０４は、緩んだ状態から拡張し、これにより取り付けプレート３１０をアクチュエータベース３０６から離す方向に移動させ、図１１に示すように留置させる。逆にポンプ３１６が流体を流体収納セル３０２から外に移動させ外部流体貯蔵器３１２内に入れると、フレキシブルな壁３０４は収縮して緩んだ状態に戻る。この構成のアクチュエータは、収縮モードのパワーと拡張モードのパワーとは同一のパワーを生成することはないが、収縮モードのパワーは複数の公知の機械的装置（例えばこれに限定される訳ではないが、流体収納セルの内側又は外側に配置される螺旋状スプリング）のいずれかによって与えることができる。別の構成として、パワーが一方向にのみ必要とされるようなアプリケーションにおいては、スプリング（バネ）あるいは他の機械的装置を緩和状態（しぼんだ状態）にアクチュエータを戻すのを補助するためのみに構成することもできる。
【００５１】
拡張可能な流体収納セルの大きさは特定のアプリケーションのニーズを満たすために変更可能である。本発明のアクチュエータが適応される広範囲のアプリケーションが存在する。限定的ではないが、このようなアプリケーションのリストには、単独あるいは組み合わせてジョイントを駆動する矯正装置、関節動作するプロテーゼ装置と、ロボット装置がある。活性化の方法は、手動制御によるオン／オフスイッチから完全にプログラムされコンピュータ化されたルーチンまで幅広くある。
【００５２】
本明細書に記載した本発明の好ましい実施例の非制限的な実施例は２つの拡張可能な流体収納セルを含んでいるが、これは本発明を制限するよう解釈してはならない。特定のアプリケーションのニーズは、１つあるいは複数の閉鎖流体システムを構成する適宜のポンプで駆動する構成と結合された３個以上の活性され寄与する拡張可能な流体収納セルを用いることによってニーズを満たすことができる。
【００５３】
上記の説明は本発明の単なる一実施例であり、本発明の他の変形例、実施例も本発明の精神とその範囲以内に入る。
【００５４】
図面は必ずしも実際の縮尺通りには描いてはいなく、図示された体積の移動に関しては多少の変形誇張も存在する。本発明は添付の図面を参照することによりより理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の教示に従って構成され動作する液圧アクチュエータの第１実施例の正面断面図であり、２個のフレキシブルな壁と第１の拡張可能な流体収納セルが第２の拡張可能な流体収納セルを囲み、アクチュエータは軸方向に最短の状態で示されている。
【図２】図１の液圧アクチュエータの正面断面図であり、アクチュエータは軸方向に最長の配置で示されている。
【図３】本発明の教示に従って構成され動作する液圧アクチュエータの第１実施例の正面断面図であり、１個のフレキシブルな壁と第２の拡張可能な流体収納セルが第２の拡張可能な流体収納セルを囲み、アクチュエータは軸方向に最短の状態で示されている。第２の拡張可能な流体収納セルは、シリンダとピストンの組立て体として構成され、シリンダとピストンの組立て体が完全に拡張した状態で、アクチュエータは軸方向に最長の配置として示されている。
【図４】図３の液圧アクチュエータの正面断面図であり、アクチュエータは軸方向に最長の配置で示されている。
【図５】本発明の教示に従って構成され動作する液圧アクチュエータの第１実施例の正面断面図であり、２個のフレキシブルな壁が取り付けられた拡張可能な流体収納セルが中央ベースの対向する側に配置され第１側が拡張し、第２側が収縮した状態にある第３の拡張可能な流体収納セルが第２の拡張可能な流体収納セルを囲み、アクチュエータは軸方向に最短の状態で示されている。
【図６】第１側が収縮し第２側が拡張した状態にある図５の液圧アクチュエータの切り描き側面図。
【図７】図５の実施例により駆動される矯正装置の斜視図。
【図８】人間の手に配置された図７の矯正装置の斜視図。
【図９】図５の実施例の複数のアクチュエータにより駆動されるプロテーゼ装置の斜視図。
【図１０】収縮した状態にあり単一の流体収納セルを具備したアクチュエータの断面図。
【図１１】伸びた状態にある図１０のアクチュエータの断面図。
【符号の説明】
【００５６】
２  拡張可能な流体収納内側セル
４  フレキシブルな円筒状内壁
６  円板ベース
８  円板トップ
１０  拡張可能な流体収納外側セル
１２  フレキシブルな外壁
１４  ポンプ
１６  流体移送チューブ
１８，２０  要素
２２，２４  保持リング
３０  拡張可能な流体収納内側セル
３２  シリンダ
３４  ピストン
３８  拡張可能な流体収納外側セル
４０  フレキシブルな壁
４２  シリンダ
４４  ピストン
４６  通路
４８  結合要素
６０，６２  フレキシブルな壁
６４，６６  拡張可能な流体収納セル
６８  中央ベース
７０，７２  流体通路
７４，７６  端部ハウジング
７８  結合要素
８０，８２  結合要素
１００  矯正装置
１０２  前腕取り付け構成部品
１０４  上腕取り付け構成部品
１０６  ヒンジピン
１０８  液圧アクチュエータ
１１０  中央ベース
１１２  結合構成部品
１１４  ヒンジピン
１１６，１１８  拡張可能な流体収納セル
１２０  矢印
１２２  ポンプ
２００  上腕フレーム部材
２０２  取り付けプレート
２０４，２０６  人工筋肉
２０８  下腕フレーム部材
２１０  軸
２１２  人工筋肉
２１４  コネクタロッド
２１６ 手首ヒンジ
２１８  義手
２２０  矢印
２２２  矢印
２２４  ケーブル
２２６  線形ギア要素
２２８，２３０  指
３０２  流体収納セル
３０４  フレキシブルな壁
３０６  アクチュエータベース
３１０  取り付けプレート
３１２  外部流体貯蔵器
３１６  ポンプ
【図１】
2005524802.tif 000003
【図２】
2005524802.tif 000004
【図４】
2005524802.tif 000005
【図３】
2005524802.tif 000006
【図５】
2005524802.tif 000007
【図６】
2005524802.tif 000008
【図７】
2005524802.tif 000009
【図８】
2005524802.tif 000010
【図９】
2005524802.tif 000011
【図１０】
2005524802.tif 000012
【図１１】
2005524802.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月31日(2004.3.31)
【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】
液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに結合する、少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法において、
第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルとの間で非圧縮性流体を移動させる移動ステップを有し、
前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ非圧縮性流体を移動させるステップにより、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルに流体が連通するポンプ・システムを用いて行われ、これにより閉鎖流体システムを形成し、
前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルは、第１の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、
前記第１の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第１の結合要素機械的にリンクされ、
前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルは、第２の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成され、
前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の結合要素機械的にリンクされ、
前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の少なくとも一方は、フレキシブルな壁であり、
前記Ｃの拡張により、少なくとも２個の結合要素間の相対移動を引き起こす
ことを特徴とする少なくとも２個の結合要素の間の相対的移動を引き起こす方法。
【請求項２】
前記移動ステップは、前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の一方が、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方の少なくとも一部を形成するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルが、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲するよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルの間で行われる
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記移動ステップは、前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張は、流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、液圧アクチュエータが横方向に収縮し同時に長手方向に拡張し、前記少なくとも２個の結合要素が互いに離れる方向に移動し、
逆に、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、液圧アクチュエータが横方向に拡張し同時に長手方向に収縮し、前記少なくとも２個の結合要素が互いに近づく方向に移動するように、行われる
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記移動ステップは、第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方が、フレキシブルな壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記移動ステップは、前記第２の移動可能な液体収納壁がシリンダのピストンの組み立て体のピストン要素の円筒壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われ、
前記ピストンは、前記シリンダ内で移動可能である
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記移動ステップは、
前記第１の拡張可能な液体収納セルが中央ベースの第１側面上に配置され、
前記中央ベースは、少なくとも第１の前記結合要素を有し、
前記第２の拡張可能な液体収納セルが前記中央ベースの第２側面上に配置され、
少なくとも第２の前記結合要素が前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
少なくとも第３の前記結合要素が前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張が、
前記流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、
逆に、前記流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに近づく方向に移動する
よう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記移動ステップは、前記少なくとも第１の移動可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の移動可能な液体収納壁の両方が、フレキシブルな壁として具体化されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記移動ステップは、前記第１側面と前記第２側面とが前記中央ベースに対向して配置されるよう構成された、前記少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと前記少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルとの間で行われる
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記移動ステップは、矯正器具を関節動作させるように行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記移動ステップは、プロテーゼ装置を関節動作させるように行われる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）  液圧アクチュエータをアプリケーション・デバイスに取り付ける少なくとも２個の結合要素と、
（ｂ）  第１の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第１の拡張可能な液体収納セルと、
前記第１の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第１の前記結合要素にリンクされ、
（ｃ）  第２の移動可能な液体収納壁により少なくとも部分的に形成された少なくとも１個の第２の拡張可能な液体収納セルと、
前記第２の拡張可能な液体収納セルは、少なくとも第２の前記結合要素にリンクされ、
（ｄ）  前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルと流体連通し、これにより閉鎖流体システムを形成するポンプシステムと、
前記ポンプシステムは、非圧縮性流体を前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方から取り出し前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの他方へ移動させるよう構成され、これにより前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの一方の収縮と他方の拡張を同時に引き起こし、
前記少なくとも１個の第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁は、フレキシブルな壁であり、
各前記拡張可能な液体収納セルの前記拡張により、少なくとも２個の前記結合要素の間の相対的移動を引き起こす
ことを特徴とする液圧アクチュエータ。
【請求項１３】
前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の一方は、前記第１の拡張可能な液体収納セルと第２の拡張可能な液体収納セルの両方の少なくとも一部を形成する
ことを特徴とする請求項１２記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１４】
前記第１の拡張可能な液体収納セルは、前記第２の拡張可能な液体収納セルを包囲する
ことを特徴とする請求項１３記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１５】
前記第１の拡張可能な液体収納セルの拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの拡張は、
流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に収縮すると同時に長手方向に拡張して、少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、
逆に、流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張し、液圧アクチュエータが横方向に拡張すると同時に長手方向に収縮して、少なくとも２個の前記結合要素が互いに近づく方向に移動する
ことを特徴とする請求項１４記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１の移動可能な液体収納壁と第２の移動可能な液体収納壁の両方は、フレキシブルな壁として具体化される
ことを特徴とする請求項１５記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１７】
前記第２の移動可能な液体収納壁は、シリンダとピストンの組み立て体のピストン要素の円筒壁として具体化され、前記ピストンは、前記シリンダ内で移動可能である
ことを特徴とする請求項１５記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１８】
前記少なくとも２個の結合要素は、少なくとも３個の結合要素として具体化され、
前記第１の前記結合要素の少なくとも一部は、中央ベースとして構成され、
少なくとも第２の前記結合要素は、前記中央ベースの第１側面上に配置された前記第１の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
少なくとも第３の前記結合要素は、前記中央ベースの第２側面上に配置された前記第２の拡張可能な液体収納セルに取り付けられ、
前記第１の拡張可能な液体収納セルの前記拡張と前記第２の拡張可能な液体収納セルの前記拡張は、
流体が前記第１の拡張可能な液体収納セルから前記第２の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第２の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第１の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動し、
流体が前記第２の拡張可能な液体収納セルから前記第１の拡張可能な液体収納セルへ送り出され、前記第１の拡張可能な液体収納セルが拡張すると、第２の少なくとも２個の前記結合要素が、互いに離れる方向に移動する
ことを特徴とする請求項１２記載の液圧アクチュエータ。
【請求項１９】
両方の前記少なくとも第１の移動可能な液体収納壁と前記少なくとも第２の移動可能な液体収納壁は、前記フレキシブルな壁として具体化される
ことを特徴とする請求項１８記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２０】
前記第１側面と前記第２側面は、前記中央ベースの対向する側に配置される
ことを特徴とする請求項１８記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２１】
前記アプリケーション・デバイスは、矯正器具である
ことを特徴とする請求項１２記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２２】
前記アプリケーション・デバイスは、プロテーゼ装置である
ことを特徴とする請求項１２記載の液圧アクチュエータ。
【請求項２３】
（ａ）  少なくとも１つのフレキシブルな液体収納壁により少なくとも部分的に形成された、弾力的に拡張可能なセルと、
（ｂ）  前記弾力的に拡張可能なセルに流体連通したポンプシステムと、
前記ポンプシステムは、流体を前記弾力性のある拡張可能なセル外へ移動させるまたはセル内移動させるよう構成され、
前記弾力性のある拡張可能なセルへの流体の移動が、前記弾力性のある拡張可能なセルの拡張を引き起こし、
前記弾力性のある拡張可能なセルからの流体の移動が、前記弾力性のある拡張可能なセルの収縮を引き起こし、
前記弾力性のある拡張可能なセルは、半径方向への拡張と収縮なしに、長手方向に拡張および収縮する材料のシリンダとして構成される
ことを特徴とする液圧アクチュエータ。
【国際調査報告】
2005524802.tif 000014