(57)【要約】  本発明は、装具用の肩機構であって、支持体（１）と装具腕（１００）との間のボールタイプ関節を可能にするもので、関節の第１の軸線（Ａ１）回りに回転するように支持体に取り付けられた第１の中間要素（２）と、関節の第２の軸線（Ａ２）回りに回転するように第１の中間要素に取り付けられた第２の中間要素（４）とを具備し、腕が、関節の第３の軸線（Ａ３）回りに回転するように第２の中間要素に取り付けられた、肩機構に関する。本発明によれば、関節の第１の軸線（Ａ１）が縦水平方向に延び、第１の中間要素が、第２の中間要素（４）が摺動する円形レール（３）であって、腕が寄りかかっているときに鉛直方向に延びる関節の第２の軸線（Ａ２）を画定する幾何学的軸線を有する、円形レール（３）を有し、円形レールが肩の周りを延びる。
2011522652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装具用の肩機構であって、支持体（１）と装具上腕（１００）との間のボールタイプジョイントを提供するもので、
第１の枢軸（Ａ１）回りに枢動するように支持体に取り付けられた第１の中間要素（２）と、第２の枢軸（Ａ２）回りに枢動するように第１の中間要素に取り付けられた第２の中間要素（４）とを具備し、
上腕が、第３の枢軸（Ａ３）回りに枢動するように第２の中間要素に取り付けられた、
肩機構において、
第１の枢軸（Ａ１）が縦水平方向に延び、
第１の中間要素が、第２の中間要素（４）が摺動する円形レール（３）であって、上腕が寄りかかっているときに鉛直方向に延びる第２の枢軸（Ａ２）を画定する幾何学的軸線を有する、円形レール（３）を含み、
円形レールが外側で肩の周りを延びる、
肩機構。
【請求項２】
第１の中間要素（２）の円形レール（３）に沿った第２の中間要素（４）の移動が、支持体（１）に置かれたアクチュエータ（１９）によって制御される、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項３】
第２の中間要素（４）が、滑車（１１，１２，１４，１５）に付設されたケーブル（１０）に連結され、当該滑車は、支持体（１）で第１の中間要素（２）の枢軸（Ａ１）に心出しされた駆動車（１６）に向かってケーブルを偏向し、
駆動車（１６）が、支持体に置かれたアクチュエータによって駆動される、
請求項２に記載の肩機構。
【請求項４】
アクチュエータ（１９）が、互いに平行な軸線の２つの滑車（１７，１８）同士の間に取り付けられたケーブルに作用するケーブルアクチュエータであり、
当該滑車のうちの一方が、駆動車（１６）と同じ軸線上にあり、かつ駆動車（１６）に連結される、
請求項３に記載の肩機構。
【請求項５】
支持体での第１の中間要素（２）の枢動作用が、互いに平行な軸線の２つの軸線（７，８）同士の間に取り付けられたケーブルに作用するケーブルアクチュエータ（９）によって制御され、
当該軸線の一方が軸線Ａ１と一致し、
対応する滑車が、第１の中間要素（２）に連結される、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項６】
第１、第２及び第３の枢軸がほぼ交わる、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項７】
第１の枢軸（Ａ１）と第２の枢軸（Ａ２）との間の距離及び第２の枢軸（Ａ２）と第３の枢軸（Ａ３）との間の距離の合計には、肩機構が取り付けられた肩の分散球の半径（Ｒｈｕｍｅｒｕｓ）よりも短い距離が選ばれる、
請求項１に記載の肩機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装具用の肩機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、そのような装具は上腕を具備し、当該上腕は、その端部に接合された前腕を有する。上腕は、支持体に肩関節によって接合される。支持体は、静止していてもよく、又は、これに反して、装具のユーザにより身に付けられてもよい。一般に、支持体は、操作中の任意の干渉を避けるようにユーザの後ろに置かれる。支持体は、その結果、背（ｂａｃｋ）と呼ばれる。
【０００３】
実際には、肩関節を、移動の広い範囲にわたって、ボールジョイントによって近似することができる。互いに交わる複数の軸線を有する３つの枢動軸線を使用することによって、そのようなボールジョイントを作ることが知られている。
【０００４】
このために、第１の中間要素は、第１の枢軸回りに枢動するように、支持体に取り付けられている。第２の中間要素は、第１の枢軸に対して垂直かつこれと交わる第２の枢軸回りに枢動するように、第１の中間要素に取り付けられている。最後に、装具の上腕は、第１及び第２の枢軸に対して垂直かつこれらと交わる第３の枢軸回りに枢動するように、第２の中間要素に取り付けられている。複数の枢軸の上記の構成は、上腕が体のわきに寄りかかっているときに適用される。上腕がとこにあろうとも、３つの枢軸は、ほぼ交わったままである。
【０００５】
様々な実施形態が公知である。支持体から出発して、第１の枢軸接続は、鉛直方向又は水平方向に延びる枢軸を具備することができる。枢軸が水平方向に延びるときに、枢軸は、ここでは縦方向と呼ばれる方向にユーザに対して後方から前方に延びることができ、あるいは、ユーザの両肩によって定義されかつ縦方向に対して垂直である横方向に延びることができる。ここでは、複数の軸線の方向が表示として与えられ、これらの方向性は、例えば最適化の結果として、わずかに異なる場合がある。
【０００６】
第１の枢軸接続の枢軸が鉛直方向に延びる装具が提案されているが、装具は、少なくとも肩の上にすなわちユーザの頭部の近くに突出する前記第１の枢軸接続を具体化する枢動機構がユーザの視野にあり続けるという理由で、この機構の欠点に悩まされ、この機構は、ユーザにとって面倒なものである。加えて、そのような構成は、装具の操縦者が肩に向かって前腕を曲げるときに、前腕の端部との干渉をもたらす。
【０００７】
第１の枢軸接続の軸線が横水平方向に延びる装具を作ることができるが、この枢軸接続を具体化する機構は、その結果、肩から横向きに突出し、装具が操作される間に装具と干渉しやすい。
【０００８】
本発明は、第１の枢軸接続の軸線が縦方向に延びる肩機構にさらに特に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、肩枢動機構が、枢軸接続の複数の軸線が一直線に並ぶ任意のリスクと、装具が操作されている間に装具と干渉する任意のリスクとを、同時に最小化するように構成された装具用の肩機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は、装具用の肩機構であって、支持体と装具上腕との間のボールタイプジョイントを提供するもので、
第１の枢軸回りに枢動するように支持体に取り付けられた第１の中間要素と、第２の枢軸回りに枢動するように第１の中間要素に取り付けられた第２の中間要素とを具備し、
上腕が、第３の枢軸回りに枢動するように第２の中間要素に取り付けられた、
肩機構において、
本発明によれば、
第１の枢軸が縦水平方向に延び、
第１の中間要素が、第２の中間要素が摺動する円形レールであって、上腕が寄りかかっているときに鉛直方向に延びる第２の枢軸を画定する幾何学的軸線を有する、円形レールを含み、
円形レールが外側で肩の周りを延びる、
肩機構を提供する。
【００１１】
この配置は、いくつかの利点を提供する。縦方向に延びる第１の軸線を使用することにより、アクチュエータ機構が上腕と干渉するリスクがないように、ユーザの後ろに、支持体に対応する枢軸接続のアクチュエータ機構を置くことができる。円形レールは、鉛直方向軸線回りの枢動作用を提供するが、ほぼ水平方向に延び、したがって、前腕が肩に向かって移動されるときに、装具は、ユーザの視界を妨げず、前腕の端部と干渉するリスクがない。上腕が水平方向横向きに移動される状況のみが、前記レールを、略水平方向位置から、装具がユーザの視界と干渉することになる略鉛直方向位置に、第１の枢軸回りに傾けることになる。しかしながら、実際には、この状況はまれである。最後に、第３の軸線が第１の軸線と単一方向に整列するリスクは、そのような整列を避けるために、円形レールに沿ったストロークリミッタを提供することによって容易に解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の肩機構の様々な枢軸接続を示す理論的な運動の線図であり、かつユーザが背面図で一点鎖線により象徴的に示される図。
【図２】本発明の特定の実施形態において、図１の肩機構を操作することができる１つのやり方を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、添付の図面における図を踏まえてさらに良好に理解されることができる。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の肩機構は、ここでは装具が操作されている間にユーザが寄りかかる背である支持体１と、上腕１００との間の、ボールジョイントタイプの接続部を提供する。このために、本発明の肩機構は、第１の中間要素２を具備し、当該第１の中間要素２は、縦水平方向に（例えば具体的には、ユーザに対して後ろから前に）延びる軸線Ａ１の枢動作用により支持体１に枢動するように取り付けられている。第１の中間要素２は、円形レール３を含み、当該円形レール３は、鉛直方向に延びる幾何学的軸線Ａ２に中心合わせされた円弧に沿って延び、軸線Ａ１と交わる。この例において、第１の中間要素２は、ユーザの体のわきに寄りかかる位置にある上腕に対応する位置に示されている。この位置において、円形レール３は、肩の外側で肩の周りに延び、ほぼ水平平面内で延びる。ユーザの視野は、装具に向かって横向きに見たときに、全く妨げられない。
【００１５】
運搬体（ｃａｒｒｉａｇｅ）は、第１の中間要素の円形レール３上を摺動し、運搬体は、第２の中間要素４を形成し、当該第２の中間要素４は、したがって、軸線Ａ２に中心合わせされた円弧に沿って移動する。したがって、第２の中間要素４は、軸線Ａ２回りの枢軸接続を介して第１の中間要素に接続される。
【００１６】
最後に、上腕１００は、横方向に延びる枢軸Ａ３を介して第２の中間要素４に枢動するように取り付けられる。軸線Ａ３は、軸線Ａ１及び軸線Ａ２に対して直角であり、図においてオペレータの肩とほぼ一致する点Ｐで軸線Ａ１及び軸線Ａ２の両方と交わる。
【００１７】
上腕の位置にかかわらず常に互いに交わる軸線の、このように配置された３つの枢軸接続は共に、支持体１と上腕１００との間にボールジョイント接続を形成する。
【００１８】
円形レール３上のストローク端当接部５は、第２の中間要素４が、軸線Ａ３が軸線Ａ１と一直線に並ぶ位置に到達することから防ぎ、それにより、非常に簡易なやり方で、単一方向に整列しないことを保証する。
【００１９】
上腕１００は、軸線Ａ３に対して平行な軸線Ａ４回りに上腕１００に接合された前腕１０１を支持する。
【００２０】
本発明の特定の態様によれば、図２に示される軸線Ａ１回りの第１の中間要素２の枢動作用は、第１の中間要素２に連結された第１の滑車７と、支持体１に枢動するように取り付けられた平行軸線Ａ５上の第２の滑車８との間に延びる、ケーブルトランスミッション６により制御される。アクチュエータ９は、ケーブルを前向きに又は後向きに移動するようにケーブル上で稼動し、それにより、第１の滑車７を回転させ、次いで、第１の中間要素を枢動させ、それにより、軸線Ａ１回りの上腕の枢動作用を駆動する。
【００２１】
本発明の他の特定の態様によれば、円形レール３に沿っての第２の中間要素４の摺動作用は同様に、ケーブルトランスミッション１０によって制御される。さらに厳密には、第１の中間要素２に枢動するように取り付けられた滑車１１及び滑車１２は、ケーブル１０を円形レール３付近に渡す。第２の中間要素４は、位置１３でケーブル１０に取り付けられる。次いで、同様に第１の中間要素２に枢動するように取り付けられた滑車１４及び滑車１５は、軸線Ａ１回りに枢動するように支持体１に取り付けられた駆動車１６に向かってケーブル１０を偏向するのに役立つ。駆動車１６は次いで、軸線Ａ１回りの第１の中間要素２の枢動作用を制御するために使用されるケーブル組立体に全体的に類似する（滑車１７、滑車１８及びアクチュエータ１９を具備する）ケーブル組立体によって駆動され、当該ケーブル組立体において、滑車１７は、駆動車１６を回転させるために、すなわちケーブル１０を移動させるために、駆動車１６に連結され、それにより、第２の中間要素４を円形レール３に沿って摺動させる。滑車７及び滑車１７は共通の軸線上にあり、同様に、滑車８及び滑車１８も同様に共通の軸線上にある。
【００２２】
滑車７、滑車８、アクチュエータ９及び付設されたケーブルから構成されるアクチュエータ組立体と、滑車１７、滑車１８、アクチュエータ１９及び付設されたケーブルから構成されるアクチュエータ組立体とは、ユーザの視野が妨げられないように、ユーザの後ろの支持体１に両方とも取り付けられながら、それにもかかわらず、上腕と干渉する任意のリスクが避けられる。
【００２３】
ケーブル１０及び滑車１１，１２，１４，１５から構成される組立体に関しては、当該組立体は、第１の中間要素に固定され、したがって、第１の中間要素２が軸線Ａ１回りに枢動するときに第１の中間要素と共に移動する。第１の中間要素２が軸線Ａ１回りに枢動する間に、第２の中間要素４が円形レール３に沿って任意の所望しない摺動をすることを避けるために、対応するアクチュエータ組立体により駆動車１６が同等の枢動をするように構成すると適切である。
【００２４】
図２では、滑車１１，１２，１４，１５を第１の中間要素２と接続するのに役立つシャフト、接続体及び他の支持体と、滑車７，８，１７，１８及びアクチュエータ９，１９が支持体１に保持されることを可能にするシャフト、接続体及び他の支持体とは、さらに明確にするために省略されている。
【００２５】
この例において、軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３は、このように画定された接続体が（位置及び変形の不確かさを無視するならば）完全なボールジョイントであるように互いに交わる。それにもかかわらず、当該軸線が正確に交わらない本発明の装具用の肩機構を発明することもできる。
【００２６】
実際には、人間の肩関節は、完全なボールジョイントに相当しない。実際には、装具に取り付けられるべき肩関節では、装具が取り付けられた人の上腕の任意の箇所が腕を３次元に移動させる間中に移動する、最小の球である分散球（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅ）を画定することができる。この球を、実験的手順によって、特に動きを測定することによって、測定することができる。この球は、特に、ここでＲｈｕｍｅｒｕｓと呼ばれる半径によって特徴付けられ、問題となっている関節の代わりをできる限り良好にする完全なボールジョイントの理論的な中心に近い箇所に、中心合わせされる。人間の肩の分散球の半径Ｒｈｕｍｅｒｕｓは典型的に、数センチメートルのオーダである。
【００２７】
次いで、装具が取り付けられるべき関節の分散球の中心と一致する分散球の中心と、腕の分散球の半径Ｒｈｕｍｅｒｕｓ以下である分散球の半径Ｒｏｒｔｈｏｓｉｓとを有する本発明の肩装具機構を画定すると有利である。この例において、コンカレンシエラー（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙ  ｅｒｒｏｒ）とも呼ばれる、本発明の肩機構の分散球の半径Ｒｏｒｔｈｏｓｉｓは、定義により、軸線Ａ１と軸線Ａ２との間の距離及び軸線Ａ２と軸線Ａ３との間の距離の合計である。言及された各距離は、問題となっている２つの軸線に対して垂直な区域の長さに相当する。
【００２８】
人工装具に取り付けられるべき肩の分散球の半径Ｒｈｕｍｅｒｕｓが４０ミリメートル（ｍｍ）に等しいならば、４０ｍｍ以下のコンカレンシエラーが使用され、複数の軸線を有する本発明の肩装具機構であって、当該複数の軸線が、例えば２０ｍｍに等しい距離で対となって互いに離間する、肩装具機構を構成することができる。当然に、図１に示されている機構は、コンカレンシエラーがゼロになるように互いに交わる複数の軸線を有する。
【００２９】
好ましくは、肩装具機構には、取り付けられた肩の分散球の中心に、このように設計された装具の分散球の中心を一致させるように、調節手段が設けられる。
【００３０】
これらの構成（互いに交わる複数の軸線又は互いに交わらない複数の軸線）の両方を包含するために、以下に使用されるより一般的な用語は、ボールジョイントタイプ接続である。
【００３１】
本発明は当然に、上記の記載に制限されないが、特許請求の範囲によって画定される範囲内に生じる任意の変形を包含する。
【００３２】
具体的には、ケーブルトランスミッションが、概して、さらに小型かつより信頼できるものであり、伝達される力の優れた均斉を示すので、ケーブルトランスミッションが好ましいが、作動の他の方法を使用することができる。それにもかかわらず、対応するアクチュエータが静止したままでありかつ支持体１に配置されることができるように、ここで説明されたケーブル、連動装置又はシャフトによって支持体に向かっての第２の中間要素の移動の戻りを提供すると有利なままである。
【図１】
2011522652.tif 000003
【図２】
2011522652.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【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】
装具用の肩機構であって、支持体（１）と装具上腕（１００）との間のボールタイプジョイントを提供するもので、
第１の枢軸（Ａ１）回りに枢動するように支持体に取り付けられた第１の中間要素（２）と、第２の枢軸（Ａ２）回りに枢動するように第１の中間要素に取り付けられた第２の中間要素（４）とを具備し、
上腕が、第３の枢軸（Ａ３）回りに枢動するように第２の中間要素に取り付けられた、
肩機構において、
第１の枢軸（Ａ１）が縦水平方向に延び、
第１の中間要素が、第２の中間要素（４）が摺動する円形レール（３）であって、上腕が寄りかかっているときに鉛直方向に延びる第２の枢軸（Ａ２）を画定する幾何学的軸線を有する、円形レール（３）を含み、
円形レールが外側で肩の周りを延びる、
肩機構。
【請求項２】
第１の中間要素（２）の円形レール（３）に沿った第２の中間要素（４）の移動が、支持体（１）に置かれたアクチュエータ（１９）によって制御される、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項３】
第２の中間要素（４）が、滑車（１１，１２，１４，１５）に付設されたケーブル（１０）に連結され、当該滑車は、支持体（１）で第１の中間要素（２）の枢軸（Ａ１）に心出しされた駆動車（１６）に向かってケーブルを偏向し、
駆動車（１６）が、支持体に置かれたアクチュエータによって駆動される、
請求項２に記載の肩機構。
【請求項４】
アクチュエータ（１９）が、互いに平行な軸線の２つの滑車（１７，１８）同士の間に取り付けられたケーブルに作用するケーブルアクチュエータであり、
当該滑車のうちの一方が、駆動車（１６）と同じ軸線上にあり、かつ駆動車（１６）に連結される、
請求項３に記載の肩機構。
【請求項５】
支持体での第１の中間要素（２）の枢動作用が、互いに平行な軸線の２つの滑車（７，８）同士の間に取り付けられたケーブルに作用するケーブルアクチュエータ（９）によって制御され、
当該軸線の一方が軸線Ａ１と一致し、
対応する滑車が、第１の中間要素（２）に連結される、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項６】
第１、第２及び第３の枢軸がほぼ交わる、
請求項１に記載の肩機構。
【請求項７】
第１の枢軸（Ａ１）と第２の枢軸（Ａ２）との間の距離及び第２の枢軸（Ａ２）と第３の枢軸（Ａ３）との間の距離の合計には、肩機構が取り付けられた肩の分散球の半径（Ｒｈｕｍｅｒｕｓ）よりも短い距離が選ばれる、
請求項１に記載の肩機構。
【国際調査報告】
2011522652.tif 000005
2011522652.tif 000006
2011522652.tif 000007
2011522652.tif 000008
2011522652.tif 000009
2011522652.tif 000010