(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの腕をサポートするシステムにおいて：
ハーネスであって、ユーザの胴回りに装着できるように構成したアタッチメントバンドと、当該アタッチメントバンドから延在してユーザの背中に沿って延在するように構成され、且つ前記ハーネスを装着しているユーザの背骨とほぼ平行に延在する垂直軸を規定する胴体ブラケットと、前記ユーザの背中側でユーザの両肩の間に少なくとも部分的に延在するように構成したクロスバーとを具えるハーネスと；
ユーザの腕をサポートするように構成したアームサポートであって、ユーザの動きを実質的に妨げることなく当該動きを追従しながら、前記腕の動きに適応するように構成したアームサポートと；
前記ハーネスと前記アームサポートとの間に連結して、ユーザが動いて、前記アームサポートが当該ユーザの腕の動きを追従するときに前記腕にかかる重力を少なくとも部分的にオフセットする一またはそれ以上の補償エレメントと；
を具え、
前記一またはそれ以上の補償エレメントの各々が、前記クロスバーに連結された第１の端部と前記アームサポートに連結された第２の端部を有する細長弾性部材を具え、当該細長弾性部材が、前記クロスバー及び前記アームサポートの間で一方の肩の上を通るように構成され、且つ所定の形状に、前記ユーザが動いたときに当該ユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように弾性的に偏向可能にバイアスされている；
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
ユーザの腕をサポートするシステムにおいて：
ハーネスであって、ユーザの胴回りに装着できるように構成したアタッチメントバンドと、前記アタッチメントバンドから延在してユーザの背中に沿って延在するように構成され、且つ前記ハーネスを装着しているユーザの背骨とほぼ平行に延在する垂直軸を規定する胴体ブラケットと、前記ユーザの背中側でユーザの両肩の間に少なくとも部分的に延在するように構成したクロスバーとを具えるハーネスと；
ユーザの腕の一部をサポートするように構成したアームサポートと；
前記ハーネスと前記アームサポートとの間に連結して、ユーザの腕が前記アームサポートにサポートされつつ、ユーザの動きを実質的に妨げることなくユーザが動くときに、前記ユーザの腕にかかる重力を少なくとも部分的にオフセットする一またはそれ以上の補償エレメントと；
を具え、
前記一またはそれ以上の補償エレメントの各々が、前記クロスバーの一方の端部に連結された第１の端部と前記アームサポートに連結された第２の端部とを有する細長弾性部材を具え、当該細長弾性部材が、前記クロスバー及び前記アームサポートの間で一方の肩の上を通るように構成され、且つ所定の形状に、前記ユーザが動いたときに当該ユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように弾性的に偏向可能にバイアスされている；
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
ユーザの腕をサポートするシステムにおいて：
ハーネスであって、ユーザの胴回りに装着するように構成したアタッチメントバンドと、当該アタッチメントバンドから延在してユーザの背中に沿って延在するように構成され、且つ前記ユーザの背中の後ろに前記ハーネスを装着しているユーザの背骨とほぼ平行に延在する垂直軸を規定する胴体ブラケットと、前記ユーザの背中側でユーザの両肩の間に少なくとも部分的に延在するように構成したクロスバーと、を具えるハーネスと；
ユーザの上腕の下側を受けるように成形されたアームレストと、当該アームレストに取り付けられたアームブラケットとを具えるアームサポートであって、前記アームレストが前記ユーザの腕の動きを実質的に妨げることなく当該動きを追従しながら、前記腕の動きに適応するように構成されている、アームサポートと；
前記ユーザの一方の肩の後部で前記クロスバーの端部に連結された第１の端部と、前記アームブラケットに連結された第２の端部を有する細長弾性部材を具える一またはそれ以上の補償エレメントであって、前記細長弾性部材が、前記クロスバー及び前記アームサポートの間で一方の肩の上を通るように構成され、且つ前記第１の端部と第２の端部の間の軸を規定する所定の方向にバイアスされており、前記第２の端部が前記第１の端部に対して、前記軸から離れて湾曲した方向に曲げることができ、前記所定の方向に向けて少なくとも部分的にまっすぐにバイアスされており、これによって、前記ユーザが動いて前記アームレストがユーザの腕の動きに追従した時に、前記腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように前記アームレストに曲げ復元力を与えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記アタッチメントバンドが、ユーザのウエスト、腰、又は胸の周りに固定されるように構成されており、前記胴体ブラケットが前記第２の端部がサポートされている腕近傍において前記ユーザの肩近傍で終端するようなサイズ及び形状を有する、ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記細長弾性部材の第１の端部及び第２の端部が、前記クロスバーとアームサポートにそれぞれ解放可能に連結できることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上の補償エレメントが、前記ハーネスに連結された第１の端部と前記アームサポートに連結された第２の端部を具える複数の細長弾性部材を具えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１の端部が前記ハーネスのクロスバーに固定的に連結されていることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１の端部が前記クロスバーに可移動可能に連結されていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステムが更に、前記細長弾性部材の第１の端部を前記クロスバーに連結するヒンジを具え、これによって当該第１の端部が実質的な垂直軸を中心に回動することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムが更に、前記細長弾性部材の第１の端部を前記ヒンジに連結する移動可能なマウントを具え、当該マウントが前記垂直軸に直交する軸の周りの一またはそれ以上の位置で固定できることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
ユーザの腕をサポートするシステムにおいて：
ハーネスであって、ユーザの胴回り装着できるように構成したアタッチメントバンドと、当該アタッチメントバンドから延在してユーザの背中に沿って延在するように構成され、且つ前記ハーネスを装着するユーザの背骨とほぼ平行に延在する垂直軸を規定する胴体ブラケットと、前記ユーザの背中側でユーザの両肩の間に少なくとも部分的に延在するように構成したクロスバーとを具えるハーネスと；
ユーザの腕をサポートするように構成したアームサポートと；
前記ハーネスと前記アームサポートとの間に連結可能であり、ユーザが動き、前記アームサポートが当該ユーザの腕の動きを追従するときに前記腕にかかる重力を少なくとも部分的にオフセットする複数の補償エレメントであって、各補償エレメントが、前記クロスバーに連結した第１の端部及び前記アームサポートと連結した第２の端部を有する細長弾性部材を具える、補償エレメントと；
を具え、
前記細長弾性部材が、前記クロスバー及び前記アームサポートの間で一方の肩の上を通るるように構成され、且つ所定の形状に、前記ユーザが動いたときに当該ユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように弾性的に偏向可能にバイアスされていることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記クロスバーが、前記補償エレメントの一つの第１の端部をクロスバーに固定するコネクタを具え、前記アームサポートが、前記補償エレメントの一つの第２の端部を固定するコネクタを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記複数の補償エレメントが互いに異なる剛性を有し、前記補償エレメントの一つが前記ハーネスと前記アームサポートの間に連結されて、前記連結した補償エレメントの剛性に基づいて所望のオフセット力を提供することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記クロスバーが、前記補償エレメントの２又はそれ以上の第１の端部を固定するコネクタを有し、前記アームサポートが前記補償エレメントの２又はそれ以上の第２の端部を固定するコネクタを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
一またはそれ以上の仕事を行う間にユーザの腕をサポートする方法において：
ユーザの胴体にハーネスを配置するステップであって、前記ハーネスが、前記ユーザの胴体に装着されたアタッチメントバンドと、当該アタッチメントバンドから延在してユーザの背中に沿って延在するように構成され、且つユーザの背骨とほぼ平行に延在する垂直軸を規定する胴体ブラケットと、前記ユーザの背中側でユーザの両肩の間に少なくとも部分的に延在するように構成したクロスバーとを具える、ステップと；
ユーザの腕の動きを追従するアームサポートと、当該アームサポートと前記ハーネスの間に連結された一またはそれ以上の補償エレメントを用いて、ユーザの腕の一部をサポートするステップであって、前記一またはそれ以上の補償エレメントの各々が、前記クロスバーに連結された第１の端部と前記アームサポートに連結された第２の端部を有する細長弾性部材を具え、当該細長弾性部材が、前記クロスバー及び前記アームサポートの間で一方の肩の上を通るものであり、所定の形状に、前記ユーザが動いたときに当該ユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように弾性的に偏向可能にバイアスされている、ステップと；
ユーザの腕の動き及び休みを含む一またはそれ以上の仕事を実行するステップであって、前記一またはそれ以上の補償エレメントが、前記動きを実質的に妨げることなく、当該動きの間前記ユーザの腕に係る重力を少なくとも部分的にオフセットするステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法が更に：
所望のサポート特性を有する一またはそれ以上の補償エレメントを選択するステップと；
前記一またはそれ以上の補償エレメントを前記ハーネスと前記アームサポートとの間に連結するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法が更に、互いに剛性が異なる複数の補償エレメントを提供するステップを具え、一またはそれ以上の補償エレメントを選択するステップが、前記補償エレメントの一つを選択するステップを具え、前記一またはそれ以上の補償エレメントを連結するステップが、前記選択した補償エレメントを前記ハーネスと前記アームサポートとの間に連結するステップを具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの腕をサポートするシステム、デバイス及び方法に関し、例えば、ユーザの一方又は両方の腕をサポートしつつ、例えば、ユーザが一方又は両方の伸ばした腕で長期間一またはそれ以上の仕事を実行できるようにする、適応型アームサポートシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの仕事で、人々は腕を広げて仕事をする必要がある。このような例には、外科手術、歯科医療、絵画、皿洗い、製品組み立てなどがある。このような活動に携わる人々は、腕を伸ばしたままにしておくために、長時間にわたる腕に係る重力に逆らうのに必要な筋肉運動により疲労を経験する。病弱な人あるいは身体障害のある人は、日々の仕事を実行するのに疲労してしまう。椅子や作業台の静止したアームレストは、仕事が比較的制限された領域、例えば、コンピュータのキーボードで行われる場合にのみ効果がある。より大きな範囲での動きを含む仕事は、静止アームレストが意図するものではない。
【０００３】
したがって、中程度から大きな範囲での動きを含む仕事を実行する者が経験する疲労を緩和できる、適応型アームレスト又はアームサポートが求められている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、ユーザの腕をサポートするシステム、デバイス及び方法に関し、例えば、ユーザの一方又は両方の腕をサポートしつつ、ほぼ自由な動きを確保して、例えば、ユーザが一方又は両方の伸ばした腕で長期間一またはそれ以上の仕事を実行できるようにする、適応型アームサポートシステムに関する。
【０００５】
一実施例によればユーザの腕をサポートするシステムが提供されており、このシステムはユーザが、例えばユーザの胴体に装着するように構成したハーネスと；このハーネスに連結されユーザの腕の一部をサポートするように構成されたアームサポートとを具え、このアームサポートが腕の動きに適応しつつ、この動きを実質的に妨げることなく動きに追随するように構成されている。このアームサポートは、ユーザが動いたときに腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットして、アームサポートがユーザの腕の動きに追随するように構成してもよい。例えば、このアームサポートは、ユーザの腕の重量を胴体又はその他のユーザの身体領域に移す、及び／又は、腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットするように対向する力を掛けるようにしてもよい。
【０００６】
一実施例では、このシステムはアームサポートに連結した一またはそれ以上の補償エレメントを具え、ユーザが移動してアームサポートがユーザの腕に追随した時にユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットさせる。例えば、この補償エレメントは、ユーザがユーザの腕の動きを実質的に妨げることなく移動した時のユーザの腕に働く重力を少なくとも部分的にオフセットさせるようにしてもよい。
【０００７】
別の実施例によれば、ユーザの腕をサポートするシステムが提供されており、これは、例えばユーザの胴体に装着するように構成したハーネスを具え、このハーネスが、ハーネスを身に着けたユーザの背骨にほぼ平行に延在する縦軸を規定している。アームサポートはハーネスに連結してもよく、ユーザの腕の一部をサポートするように構成したアームレストを具えており、このサポートはユーザの腕の動きを実質的に妨げることなく移動可能であってもよい。アームサポートは、ユーザが移動してアームサポートがユーザの動きに追従するときに、ユーザの腕に作用する重力を少なくとも部分的にオフセットするようにアームサポートに対して連結された、一またはそれ以上の補償エレメントを具えていてもよい。
【０００８】
選択的に、一対のアームサポートと、それに関連する補償エレメントをハーネスに連結して、ユーザの両腕をサポートするようにしてもよい。
【０００９】
一実施例では、一またはそれ以上の補償エレメントが、ハーネスに連結した第１端部と、アームサポートに連結した第２端部を有する弾性部材を具える。弾性部材には、あらかじめ決められた方向、例えば、ほぼ直線的にバイアスをかけてもよいが、ユーザのアームの動きを受けて弾性的に変形可能である、及び／又は、移動中にアームかかる重力を少なくとも部分的にオフセットする、つり上げ力又はその他の反力を提供するようにしてもよい。
【００１０】
選択的に、補償エレメントセットを提供して、ユーザがハーネスとアームサポート間に連結する一またはそれ以上の補償エレメントを選択できるようにしてもよい。例えば、複数の補償エレメントをハーネスとアームサポート間に連結して、提供するサポートを強化できる。追加で又は代替的に、剛性及び／又は柔軟性が異なる個別の補償エレメントを提供し、ユーザが所望の特性を有する一またはそれ以上の補償エレメントを選択して、ハーネスとアームサポートの間にこれを連結するようにしてもよい。
【００１１】
更に別の実施例によれば、一またはそれ以上の仕事を行う間にユーザの腕をサポートする方法が提供されている。ハーネスをユーザに配置して、このハーネスが、ハーネスに対して移動可能でありアームレストを有するアームサポートを具える。ユーザの腕の一部は、アームレストを用いてサポートされており、アームサポートが次いでユーザの腕を追従するようにしてもよい。ユーザは、次いで、ユーザの腕を動かす一またはそれ以上の仕事を行い、アームサポートは、その動きの間に動きを実質的に妨げることなくユーザの腕に係る重力を少なくとも部分的にオフセットする。
【００１２】
さらに別の実施例によれば、ハーネス、アームサポート、及び一またはそれ以上の、例えば複数の補償エレメントを具えるシステムを用いて、一またはそれ以上の仕事を行う間にユーザの腕をサポートする方法が提供されている。一またはそれ以上の補償エレメントが選択されて、ハーネスとアームサポートとの間に連結されている。ハーネスは、ユーザに配置して、アームサポートはユーザの腕に連結できる。次いで、ユーザは、ユーザの腕を動かして一またはそれ以上の仕事を実行し、ハーネスとアームサポートの間に連結した一またはそれ以上の補償エレメントが移動の間にユーザの腕にかかる重力を少なくとも部分的にオフセットする。
【００１３】
このように、本明細書のデバイス、システム及び方法は、ユーザが一またはそれ以上の仕事を実行するときにユーザの一方の腕又は両腕の重さの全て又は一部を相殺して、腕及び／又は型の筋肉の疲労を低減させ、及び／又は、ユーザの安定性と精度を改善する。追加で又は代替的に、本発明のアームサポートシステムは、ユーザを、例えば、その仕事を実質的に妨害することなく実行するときのユーザの腕の動きの後に、ユーザが通常の仕事を適応的に再配置することができる。例えば、ユーザの一方の腕又は両腕の重量を、アームレスト及び補償エレメントを介してハーネスに移すことができる。このように、ユーザが身に着けた又はユーザに取り付けたハーネスを用いて、本システムは、ユーザの腕の重量の少なくとも一部を、ユーザの腹部、肩、腰、側部、あるいはユーザの胴体のその他の部分に移すことができ、過度の筋肉の疲労及び／又は不快感が生じることなく、より容易に、このような力を受けて抵抗するよう適応させることができる。
【００１４】
本発明のその他の態様及び特徴は、貼付の図面と共に以下の説明を考慮することにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
図に示す例示的装置は、図に示した実施例の様々な態様及び特徴に重点が置かれており、縮小する必要はない。
【図１】図１は、腕を広げた人を示す斜視図である。
【図２】図２は、ユーザがに身に着けるように構成された身体装着可能な適応型アームサポートシステムの例示的実施例を示す後方斜視図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、身体装着可能な適応型アームサポートシステムに用いる例示的補償エレメントの斜視図及び分解図である。図３Ｃは、図３Ａ及び３Ｂの補償エレメントの斜視図であり、補償エレメントを曲げる外力がかかった状態を示す。
【図４】図４Ａ乃至４Ｃは、それぞれ、ユーザの異なるアーム位置でユーザが身に着けている身体装着可能な適応型アームサポートの一例の斜視図である。
【図５】図５は、補償エレメントが曲がっていてユーザの腕の動きを受け入れる場合の身体装着可能な適応型アームサポートに関連する反力を示す図である。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、身体装着可能な適応型アームサポートへの補償エレメントの取り付けの詳細である。
【図７】図７Ａ乃至７Ｃは、身体装着可能な適応型アームサポートの斜視図及び側面図である。
【図８】図８Ａ及び８Ｂは、単一ピボットで連結した補償エレメントを有する身体装着可能な適応型アームサポートの斜視図及び詳細図である。
【図９】図９Ａ及び９Ｂは、それぞれ、ユーザが身に着けた身体装着可能な適応型アームサポートシステムの別の例示的実施例を示す図であり、ユーザの右腕を異なる位置で示している。図９Ｃは、図９Ａ及び９Ｂの適応型アームサポートの平面図である。
【図１０】図１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ、ユーザが身に着けた身体装着可能な適応型アームサポートシステムのさらに別の例示的実施例を示す図であり、ユーザの右腕を異なる位置で示している。図１０Ｃは、図１０Ａ及び１０Ｂの適応型アームサポートシステムの平面図である。図１０Ｄ及び１０Ｅは、図１０Ａ及び１０Ｂに示す適応型アームサポートシステムの詳細であり、システムが提供する補償量を変更するための回転可能なマウントを異なる位置で示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
一方の腕又は両腕を広げて長時間仕事をしている人は、疲労を覚える。図１に示すように、ユーザＵの広げた腕５にかかる重力Ｗ１とＷ２に、ユーザの肩Ｓｒ及びＳｌ、及び背中Ｂの筋肉が抵抗する。長期にわたると、これが疲労となり、対応してパフォーマンスと精度が落ちる。例えば、外科医は、部分的にあるいは完全に伸ばした腕を、長時間にわたって動かし保持する必要がある。疲労、震え、及び精度の低下を伴う問題が多く報告されている。場合によっては、外科医は毎日の手順を実行できず、代わりに、手術と手術の間に一日の休息を取らなければならない。アームチェアに一般にみられるアームレストといった静止アームレストは、腕のサポートを提供するが、限られた範囲の位置でのみ有効である。従って、ユーザの腕をより大きな動作範囲にわたってサポートするアームサポートシステムが望まれている。
【００１７】
この要求に取り組むために、本出願は、ユーザの一方の腕又は両腕を、例えばほぼ垂直にサポートする一方で、例えば、多方向及び多高さにわたって腕をほぼ自由に動かせるようにして、ユーザが広げた腕で長時間にわたって一またはそれ以上の仕事を行えるようにした様々な適応型アームサポートシステムを提供する。
【００１８】
本明細書で使用されているように、「縦」は、ほぼ垂直、すなわち、ユーザＵの脊柱にほぼ平行に延びる縦軸に沿っていることを意味する。従って、ユーザＵは、一般的には動作を行う間に適応型アームサポートシステムを身に着けてほぼ直立しているが、ユーザＵは、真の垂直方向から外れて縦軸を傾斜させるように移動することがある。本明細書で使用しているように、「横」は、ほぼ水平、すなわち、ユーザＵの脊柱にほぼ平行に延びる縦軸に、ほぼ直交する、直交方向に延びる水平軸に沿っていることを意味する。例えば、水平軸は、ユーザＵの肩の間に延在する軸にほぼ平行に延びている。
【００１９】
図２を参照すると、適応型アームサポートシステム１０の第１の例示的実施例が示されている。ショルダーブラケット１８がクロスバー２０に連結されており、クロスバーは垂直バー１５に連結している。垂直バー１５は、さらに、ベルト連結板２６でベルト２５に連結されている。垂直バー１５は、硬質、半硬質、あるいはフレキシブルであってもよく、矩形、正方形、円形、楕円形あるいはその他の形状又はこれらの組み合わせであるクロス部分を有しており、ベルト連結プレート２６（図示せず）に対して回動するか、あるいはフレックスである。例えば、垂直バー１５は、ユーザＵがかがむまたは動くのに十分にフレキシブルである、又は可鍛性がある一方で、クロスバー２０とベルト２５との間に十分なコラム強度及び／又はその他のサポートを提供している。ショルダーブラケット１８、クロスバー２０、垂直バー１５、及びベルト２５は互いに、例えば、ハーネスなど、ユーザＵの胴体に連結できる構造体を形成し、ハーネスによって担持されたあるいはハーネスに連結された部品用に、ユーザＵの背骨に整列したほぼ垂直な軸１６を規定している。ベルト２５は、硬質、半硬質、一平面において硬質、所定領域において硬質、あるいはフレキシブルであってもよい。ベルトクロージャ２８が設けられており、ベルト２５を締めることができる。ベルト２５は、ユーザのウエスト、腰、あるいはユーザの胴体のその他の領域の周りに固定することができ、垂直バー１５（及び垂直軸１６）がユーザの背骨にほぼ整列し、クロスバー２０がユーザの肩近傍の領域にほぼ水平に装着される。ストラップ、ベルト、あるいはその他の締結デバイス（図示せず）を、例えば、米国特許出願番号１３／３５３，２６８号に記載されているように、本明細書に述べた部品に加えて、あるいはこれに代えて設けて、適応型アームサポート１０をユーザＵに更に、固定することができる。
【００２０】
図に示すように、クロスバー２０は、一またはそれ以上の補償エレメント５０の取り付けポイントを有する装着ブロック２２用の装着ポイントを提供している。従って、補償エレメント５０は、アームブラケット３０に取り付けられる。アームレスト３６はアームブラケット３０に取り付けられ、例えば、ユーザの腕の補償エレメント５０へのサポート及び／又は連結を強化している。これらのエレメントは、ハーネス、ジャケット、シャツ、あるいはその他の衣類と一体的に形成して、その他の衣服の外、下、あるいはその衣服の代わりに身につけることができる。
【００２１】
図３Ａを参照すると、近位端Ｐと遠位端Ｄを有する例示的補償エレメント５０が示されている。図に示すように、金属、ポリマ、コンポジット、及び／又はその他の材料でできた（および、例えば、織った、セグメントした、単一ロッド又はロッド束、その他として形成した、中実、筒状、あるいはその他の中空部材として形成された）細長弾性部材５２が、補償エレメント５０の近位端Ｐにおける装着ピボット５４に一方の端部が取り付けられている。例示的実施例では、弾性部材５２は、超弾性ニチノールについての特性といった、超弾性特性を有している。弾性部材５２は、ほぼ直線状であるか、あるいは、例えば外部源から自由に所定の構成にバイアスされるなど、緩んだ状態では曲がっている。装着ピボット５４は、弾性部材５２を取り囲んでいる、あるいはこれに連結されており、選択的に、例えば、回転経路５７で示すように、回転軸５６を中心に弾性部材５２に対して回転する。以下に述べるように、位置決めの目的でストップカラー５８が装着ピボット５４に設けられている。弾性部材にしっかり取り付けたカラー５９と６０の配置で、弾性部材５２に沿って装着ピボット５４の位置を維持することができる。
【００２２】
弾性部材５２は、他端においてスライドロッド６４にしっかり取り付けられている。スライドロッド６４の遠位端は、補償エレメント５０の遠位端Ｄを規定している。スライドロッド６４は、スライドマウント６８によって取り囲まれているか、またはスライドマウント６８に連結されており、スライドマウント６８に対してスライド経路７０に沿って軸方向に移動し、及び／又は、回転経路７２に沿ってスライドマウント６８に対して回転する。選択的に、スライドロッド６４は、スライドマウント６８に対して固定されていてもよく、あるいは軸方向にスライドマウント６８に対して固定されたままで、スライドマウント６８に対して回転するようにフリーであってもよい。図に示すように、スライドロッド６４は、一又は二のリミットストップ６６を具え、スライドロッド６４がスライドマウント６８から外に出ないようにしている。スライドマウント６８は、スライドマウントピボット７４を具え、このピボットにおいてスライドマウントアンカ８０に取り付けられており、ピボット軸７６を規定している。スライドマウント６８は、ピボット経路７８に沿って、ピボット軸７６を中心にしてスライドマウントアンカ８０に対して回動できる。スライドマウントアンカ８０も、ピボット軸８４を規定するアンカピボット８２を具えており、この軸を中心にスライドマウントアンカ８０（及びスライドマウント６８が）ピボット経路８６に沿って回動する。図３Ｂは、補償エレメント５０の分解図である。スライドマウントアンカ８０内のスライドマウントピボット７４は、スライドマウントアンカ８０内のアンカスライドピボット７５と回転可能に連結を形成している。
【００２３】
図３Ｃは、負荷Ｆｌに応じて回転軸５６から、ほぼ偏向経路９４に沿ってずらせて配置した補償エレメント５０を示す。弾性部材５２は、負荷Ｆｌに応じて曲げられた状態が示されており、この偏向に応じて、負荷Ｆｌに反対に働く復元力Ｆｒが生じる。弾性部材５２の特性を変えて、例えば、弾性部材５２の製造に使用する材料の剛性を変えることによって、及び／又は、弾性部材５２の径及び／又は長さを大きくしたり小さくしたりすることによって、復元力Ｆｒを増減させることができる。弾性部材５２の材料特性を選択して、大きな偏向レンジにより合致した復元力Ｆｒを提供することができる。例えば、一般的な歪パラメータで使用するニチノールワイヤは、復元力Ｆｒとより一致する。代替的に、弾性部材５２の特性は、所望の偏向レンジ間で徐々に大きくなる復元力、又は可変復元力Ｆｒを提供するように選択してもよい。近位端Ｐにおける反作用モーメントＭと反力Ｆｒａは、負荷Ｆｌに対向し、実質的な静止バランスを維持するように作用する。図に示すように、スライドロッド６４は、一般的に、弾性部材５２より固く、このような動きの間にほぼ直線を維持することができる。
【００２４】
図４Ａ乃至４Ｃを参照すると、ユーザＵに装着した又はユーザＵに取り付けた適応型アームサポート１０が示されている。図４Ａは、後方から見た半斜視図であり、適応型アームサポート１０に挿入したユーザＵの右腕Ａｒが示されている。アームレスト３６は、アームＡｒの下側に位置している。アームブラケット３０は、アームレスト３６に取り付けられており、アームレスト３６を一またはそれ以上の補償エレメント５０の遠位端Ｄに連結している（以下により詳細に説明する）。図４Ａは、例示の形で、ユーザＵの右腕Ａｒの上で使用する４つの補償エレメント５０を示している。補償エレメント５０の弾性部材５２は、図３Ｃに示すように、ユーザのアームの重量によって変位している。補償エレメント５０の近位端Ｐは、装着ブロック２２に連結しており、これはクロスバー２０に取り付けられている。変位した補償エレメント５０によって生じる復元力又は持ち上げ力Ｆｒ（図３Ｃに規定されている）は、ユーザＵの右腕Ａｒの重量Ｗｒに応じて、重量Ｗｒ全て又は一部を持ち上げるあるいはカウンタバランスとして作用し、ユーザＵが腕Ａｒを延ばして維持するのに必要な筋力を小さくする。図４Ｂは、ユーザＵの前からみた半斜視図であり、経路１０２にほぼ沿って下降したユーザＵの左腕Ａｌ（この場合、二つの補償エレメント５０によってのみサポートされている）を示し、ユーザの両腕の動きに反応する適応型アームサポート１０の能力を示している。この場合、弾性部材５２は、図４Ａに示すよりさらに変位している。同様に、図４Ｃは、経路１０４にほぼ沿って上に持ち上げてユーザＵの左腕Ａｌを示しており、この場合、弾性エレメント５２が図４Ａに示すより少なく変位している。従って、適応型アームサポート１０は、ユーザＵの腕を無限の位置で収容することができ、ユーザＵは、その腕を所望の位置に移動できる一方で、適応型アームサポート１０はユーザＵの腕と共に動く（又は適応する）と同時に、この動きを実質的に妨げることなく腕をサポートできる。
【００２５】
図４Ａ乃至４Ｃに示すように、補償エレメントの数は、所望するとおり変えることができる。これによって、ユーザＵがユーザの腕の重さ又は仕事の要求に応じて補償力の量を調整することができる。より多くの力が必要な場合、例えば、ユーザＵの腕が重いあるいはユーザＵが重い物体を持つことが期待されているような場合、より多くの補償エレメント５０を加えることができ、逆に、より少ない力が必要な場合は、補償エレメント５０を取ることができる。例えば、ユーザＵが、ユーザの腕にかかる重量ＷｒとＷｌの約４０％（下方補償）を補償する軽いカウンターバランス力が必要な場合である。別の例では、ユーザＵは、ユーザの腕に係る重量ＷｒとＷｌの約１１５％（上方補償）を補償する重いカウンターバランス力を必要とする。
【００２６】
本明細書に述べているように、個々の補償エレメント５０によって提供される持ち上げ力又は反力は変わるが、一般的に、一の最小補償エレメント５０を用いることが考えらえる。
【００２７】
図５は、図４Ａ乃至４Ｃに示す適応型アームサポートのような、適応型アームサポート１０の上のユーザの腹部からの反力の例を示している。ショルダーブラケット１８とベルト２５は、ユーザＵの胴体とその腹部又は腹部周囲に接触しており、ユーザの腕ＡｒとＡｌによる適応的アームサポートシステム１０へ入力した力及び／又はトルクに抵抗する面をユーザの身体のその他の部分に提供している。従って、ユーザの背中、肩、及び／又は腕自体の筋肉というよりはむしろ、身体のその他の部分が、適応的アームサポート１０を介して伝達されたユーザの腕の負荷を実質的に支えている。例えば、これらの負荷を支えている腹部の領域は、筋肉の活動がこの負荷を支えることを要求しないことが好ましい。例えば、反力Ｆｒｓｂは、ユーザの背中又は肩の一部からの力によって適応的アームサポート１０にかかる。Ｆｒｓｔ及びＦｒｓｆは、ユーザの肩の上及び前側によって与えられる。同様に、Ｆｒｗ及びＦｒｈは、ユーザのウエストと腰のそれぞれの接触によって生じる。これらの実質的に静的な反力は、維持するのにわずかな仕事を要するのみであり、従って、ユーザＵの疲労に有意に寄与しない。
【００２８】
図６Ａは、例えば、図４Ａに示すものと同様に、補償エレメント５０の近位端Ｐのハーネスへの取り付け部の詳細を示す図である。図に示すように、各補償エレメント５０の装着ピボット５４が、装着ブロック２２の溝（図示せず）の中に据え付けられている。ストップカラー５８が、装着ブロック２２に対して装着ピボット５４を配置している。弾性部材５２は、装着ピボット５４内で、回転軸５６を中心に回転可能である（回転経路５７で示す）。このように、補償エレメント５０は、仕事を実行しているユーザＵの腕の動きに応じて、軸５６を中心に回転可能である。装着ブロック２２は、必要に応じて一またはそれ以上の補償エレメント５０を収容できる。装着ブロック２２は、図６Ａに示す直線パターンと異なる装着ブロックの配置を提供している。例えば、正方形、又は円形である。
【００２９】
選択的に、装着ブロック２２は、解放可能なコネクタ（図示せず）を用いて、ユーザＵが所望するように、例えば、経路１０８に沿ったクロスバー２０に沿って再配置して、ユーザの肩幅を収容することができる。これに加えて、あるいは代替的に、クロスバー２２は、例えば経路１１０に沿って垂直バー１５に対して調整可能として、ユーザＵの腹部長を収容することができる。このように、適応的アームサポート１０のハーネスは、ユーザＵのサイズ及び／又は寸法を収容するよう調整可能である。
【００３０】
図６Ｂは、例えば、図４Ａに示すものと同様に、補償エレメント５０の遠位端Ｄのアームブラケット３０への取り付けの詳細を示す図である。弾性部材５２は、図３Ａに示すように、スライドロッド６４にしっかり取り付けられている。スライドロッド６４は、スライドマウント６８に対して、ほぼスライド経路７０に沿って移動可能である、及び／又は、回転経路７２に沿ってスライドマウント６８に対して回転可能であり、例えば、アームブラケット３０の位置がユーザの腕Ａｒの動きから生じている場合に、動きを収容する。スライドマウント６８は、ピボット軸７６を中心に、及び／又は、ピボット経路７８に沿って、スライドマウントアンカ８０に対して回転する。
【００３１】
スライドマウントアンカ８０は、アンカピボット８２を具えており、これがスライドマウントアンカ８０（したがって、スライドマウント６８も）がその周りをピボット経路８６に沿って回動できるピボット軸８４を規定する。スライドマウントアンカ８０は、回転可能な接続部１１５を介して、例えば、リベット又はその他の回転可能な締結具（図示せず）を用いて、アンカピボット８２でアームブラケット３０に取り付けられており、スライドマウントアンカ８０（したがって、補償エレメント５０の遠位端Ｄも）が、ほぼピボット経路８６に沿って回動できるようにしている。回転可能な接続部１１５を通って作用する復元力Ｆｒ（図３Ｃを参照して上述）は、アームブラケット３０及び／又はアームレスト３６を介してアームＡｒにかかり、従って、重力Ｗｒ全て又はその一部に対抗している。このように、補償エレメント５０（及び、一般に適応型アームサポートシステム１０）は、カウンタバランス力を提供しつつ、例えば、実質的にその動きを妨げることなく、腕を同時にサポートするといった、ユーザＵの腕の動きに「適応」するようにユーザの腕のあらゆる動き及び無限の位置を受けている。
【００３２】
後方から見た半斜視図である図７Ａは、位置調整特性を持つ適応型アームサポートシステム２００の別の例示的実施例を示す。クロスバー２０は、クロスバーハブ２１０に取り付けられている。クロスバー回転ハウジング２１５内に収容されており、ほぼ円形断面をもつクロスバーハブ２１０は、経路２１９にほぼ沿って、回転軸２１７を中心にクロスバー回転ハウジング２１５に対して回転可能である。装着ブロック２２は、一またはそれ以上の装着ピボット５４（補償エレメント５０の近位端Ｐで）が配置されており、クロスバー２０に取り付けられているため、（例えば、以下に述べるように）軸２１９を中心にクロスバー２０と共に回転できる。
【００３３】
図７Ａは、クロスバー２０の環状位置を固定するための特徴を示している（例えば、クロスバー２０は、クロスバー回転ハウジング２１５に対して回動している）。ロックバー２２２は、垂直バー１５にしっかり取り付けられている。ロックバー２２２の端部へ取り付けられているのは、ロックプレート２２４であり、一またはそれ以上のロック特性２２６に対する装着を提供している。角度ロックハンドル２３２がブロックバー２０に連結されており、一又はそれ以上のロック特性２２６に対して調整可能に配置されるように構成されており、これによって、クロスバー２０の角度位置を固定している。角度ロックハンドル２３２は、硬質、フレキシブル、又は回動連結部（図示せず）によってクロスバーに取り付けられており、適宜のロック特性２２６近傍への角度ロックハンドル２３２の再位置決めを容易にしている。
【００３４】
図７Ｂは、適応型アームサポートシステム２００の側面であり、腕Ａｒの所望の下側位置に調整されている（例えば、ウエスト位置近傍での仕事用）。角度ロックハンドル２３２は、ロック機構２２６と共働して、装着ピボット５４の軸５６をほぼ垂直軸Ｖに対して前側へほぼ角度２４４だけ傾けた状態で示されている。ユーザの腕Ａｒは、軸２４０に沿った方向をほぼ向いており、約角度２４２だけほぼ水平な軸Ｈから広がっている。この位置では、腕Ａｒの重量は、１００％補償されており、すなわちニュートラル位置にある。ユーザＵは、どの方向にも腕Ａｒを自由に動かすことができるが、軸２４０に沿って位置を維持するために必要とされる筋肉運動は、ほんのわずかであるか不要である。
【００３５】
図７Ｃは、適応型アームサポートシステム２００の側面図であり、腕Ａｒの好ましい上側位置に調整されている（例えば、頭上での仕事用）。角度ロックハンドル２３２が示されており、ロック特性２２６と共働してほぼ垂直軸Ｖに対して、ほぼ角度２５０だけ後ろ側に、装着ピボット５４の軸５６を傾けている。ユーザの腕Ａｒは、ほぼ軸２４６に沿う方向を向いており、ほぼ水平方向の軸Ｈからほぼ角度２４８だけ広がっている。この位置では、腕Ａｒの重量は１００％補償されており、すなわち、ニュートラル位置にある。ユーザＵは、腕Ａｒをあらゆる方向に自在に動かすことができるが、軸２４６に沿って位置を維持するために必要とされる筋肉運動は、ほんのわずかであるか不要である。すなわち、適応型アームサポートシステム２００は、例えば、下側ニュートラル位置と上側ニュートラル位置との間の複数位置において、所望のニュートラル位置に調整することができる。
【００３６】
図８Ａは、補償エレメント３５０の別の実施例を示す図であり、この例は近位端Ｐに装着ピボットがない点で上述の補償エレメントと異なる。弾性部材５２は、スライドロッド６４の一端にしっかり取り付けられている。スライドロッド６４の他端は、遠位端Ｄを規定している。スライドロッド６４は、スライドマウント６８で囲まれており、スライド経路７０に沿ってスライドマウント６８に対して移動できる、及び／又は、回転経路７２に沿ってスライドマウント６８に対して回転できる。スライドロッド６４は、二つのリミットストップ６６を具えており、スライドロッド６４がスライドマウント６８から確実にでないようにしている。スライドマウント６８は、スライドマウントピボット７４も具えており、ここにスライドマウントアンカ８０に取り付けられて、ピボット軸７６を規定している。スライドマウント６８は、ピボット軸７６を中心にスライドマウントアンカ８０に対して、及び／又は、ピボット経路７８に沿って回動できる。スライドマウントアンカ８０は、ピボット軸８４を規定するアンカピボット８２を具え、この軸を中心にスライドマウントアンカ８０（したがって、スライドマウント６８も）が、ピボット経路８６に沿って回動できる。
【００３７】
図８Ｂは、適応型アームサポートシステム３００の例示的実施例を示す図であり、このシステムは補償エレメント３５０用の単一のピボットマウントを具える。補償エレメント３５０の近位端Ｐは、単一ピボットハブ３１０にしっかり取り付けられている。単一ピボットハブ３１０は、単一ピボットハウジング３１２に回転可能に装着されており、ピボット軸３１４を中心に、経路３１６にほぼ沿って自在に回動する。このように、一またはそれ以上の補償エレメント３５０が、ユーザの腕Ａｒの動きに応答して単一軸３１４の周りを回動しつつ、腕Ａｒの重量を補償する力を提供している。
【００３８】
図９Ａ乃至９Ｃを参照すると、ユーザＵが装着している適応型アームサポートシステム４００の別の例示的実施例が示されている。システム４００は、ここに記載したその他の実施例とほぼ同様であり、従って、フレーム又はハーネスのクロスバー２０と、ユーザＵの片方又は両方の腕を支えるアームブラケット３０、及び／又は、アームレスト３６の間に連結された一またはそれ以上の補償エレメント（各アームにつき一つが示されている）５０を具える。上述の実施例とは異なり、補償エレメント５０の近位端が、例えば、アンカポイント４２５などにおけるヒンジ部材４１０、４２０に連結されてピボットポイント４１５を形成している。例えば、第１のヒンジ部材４１０は、クロスバー２０に固定的に取り付けることができ、補償エレメント５０のアンカポイント４２５は、第２のヒンジ部材４２０内に固定的に受けられている、あるいはこれに取り付けられている。ヒンジ部材４１０、４２０は、図に示すように単軸４３０を中心に互いに回動でき、あるいは、複数軸を中心に回動できる又は、二つの寸法（図示せず）で回動できる回転ソケットを具えている。従って、ヒンジ部材４１０、４２０によって、アンカポイント４２５は、ユーザの腕の経路４３２及び４３４にほぼ沿った横方向の動きに応じて、軸４３０を中心に経路４３５及び４３６にほぼ沿って回動する。
【００３９】
図１０Ａ乃至１０Ｅを参照すると、ユーザＵに装着されている適応型アームサポートシステム５００の別の例示的実施例が示されている。システム５００は、ここに記載したその他の実施例とほぼ同様であり、従って、フレーム又はハーネスのクロスバー２０とユーザＵの一方の腕又は両腕を支えているアームブラケット３０及び／又はアームレスト３６との間に連結された一又はそれ以上の補償エレメント（各腕につき一つが示されている）５０を具える。図９Ａ乃至９Ｃのシステム４００と同様に、補償エレメント５０の近位端は、ヒンジ部材５１０、５２０に連結されてピボットポイント５１２を形成しており、例えば、縦軸５５０を中心にした及び／又は経路５５２に沿ったユーザＵの腕の動きを受けることができる。例えば、第１のヒンジ部材５１０は、クロスバー２０に固定的に取り付けられており、第２のヒンジ部材５２０は、縦軸５４５を中心に、例えば、経路５６０及び５６５にほぼ沿ってユーザの腕の横方向の動きに応じて、第１のヒンジ部材５１０に対して自由に回動することができる。
【００４０】
上述の実施例と異なり、ロック可能に回転するマウント５３０が第２のヒンジ部材５２０に、遠位ピボットポイント５２２で連結されており、回転可能なマウント５３０は軸５７０を中心に選択的に回転できる。補償エレメント５０の近位端は、回転可能なマウント５３０に連結されて、例えば、ここに記載したその他の実施例と同様に、回転可能なマウント５３０内のソケット５４０に永久的にあるいは取り外し可能に受けられている。使用中に、回転可能なマウント５３０を開放することができ、軸５７０を中心とする第２のヒンジ部材５２０に対する回転可能なマウント５３０の相対的方向を調整することができ、従って、回転可能なマウント５３０を再度ロックして、相対的な方向を固定することができる。
【００４１】
このように、補償エレメント５０の近位端は、例えば、経路５６０及び５６５にほぼ沿ったユーザの腕の横方向の動きに応じて、縦軸５４５を中心に自由に回動することができる一方で、回転可能なマウント５３０は選択的に調製してロックすることができる。この構成では、ヒンジ部材５１０、５２０の縦軸５４５は、例えば、縦バー１５の縦軸にほぼ平行といった、ハーネスの縦軸に対してほぼ平行を維持することができる。これは、縦軸４３０がハーネスの縦軸に常に並行ではない点で、図９Ａ乃至９Ｃのシステム４００と異なる。
【００４２】
遠位ピボット５２２を使用して、軸５７０の周りのヒンジ部材５１０、５２０に対して回転可能なマウント５３０をロック可能に回動させることができ、これはユーザＵの腕にかかる復元力を変更して、例えば、システム５００に関する補償レベル及び／又は「ゼロ」点を調整する。例えば、図１０Ｂ及び１０Ｃに示すように、回転可能なマウント５３０が、第２のヒンジ部材５２０を伴い正方形である。図１０Ｄでは、回転可能なマウント５３０は、第２のヒンジ部材５２０から、例えば、経路５８０にほぼ沿って回転可能にオフセットしており、これがユーザＵの腕が下がったときに、ゼロポイントを上げるか、あるいは補償を大きくする。なぜなら、補償エレメント５０の近位端が、ハーネスの縦軸からオフセットしているからである。同様に、図１０Ｅでは、回転可能なマウント５３０が第２のヒンジ部材５２０から、例えば、経路５８２に沿って回転可能にオフセットしており、これによって、ユーザの腕が下がったときに、ゼロポイントを下げるあるいは補償を下げることができる。
【００４３】
上述したシステムを、様々な分野及びアプリケーションに使用できることは自明である。例えば、このシステムは、例えば、外科医、歯科医、などの医師が身に着けて、長時間にわたる手術、医療、あるいは歯科の処置において医師の腕のエクステンションを容易にすることができる。このシステムは、例えば、塗装工、大工、などの建設作業員、たとえば、製造組立などにかかわる製造作業員、身体障害者、及び／又は、一方の腕又は両腕をユーザの身体から外側に向けて広げて長時間にわたって仕事を行うその他のユーザが身に着けることができる。
【００４４】
一般的に、ここに記載した装置及びシステムは、例えば、ウエスト、腰回り、肩、背中、胸、などのユーザの腹部にハーネスを固定することによって、ユーザの身体に装着する又は配置することができる。例えば、ハーネスに連結した又はハーネスが担持しているこの装置またはシステムのアームサポートを使用して、ユーザの腕をサポートして、アームサポートがユーザの腕の動きをほぼ追従することができる。ユーザは、従って、ユーザの腕の動きを伴う一またはそれ以上の仕事を行い、アームサポートは、その動きを実質的に妨げることなく、ユーザの腕に係る重力を少なくとも部分的にオフセットする、及び／又は、ユーザの腹部へ重力を少なくとも部分的に移動させることができる。このように、ここに開示した装置及びシステムは、より長時間にわたり、及び／又は、疲労及び／又はけがを少なくして、ユーザが仕事を行うのを容易にすることができる。
【００４５】
ここに記載した実施例で示す要素又は部材は、単に特定の実施例についての例示に過ぎず、ここに開示したその他の実施例に使用しても、あるいはこれと組み合わせて使用してもよいことは明らかである。
【００４６】
本発明は様々な変更、変形が可能であるが、その特定の例は図面に示されており、ここに詳細に述べられている。しかし、本発明は、これらの開示した特定の形又は方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内の全ての変更例、均等物、変形例をカバーするものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
0006515265.tif 000004
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
0006515265.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006515265.tif 000008
【図４Ｃ】
0006515265.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
0006515265.tif 000011
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
0006515265.tif 000013
【図７Ｂ】
0006515265.tif 000014
【図７Ｃ】
0006515265.tif 000015
【図８Ａ】
0006515265.tif 000016
【図８Ｂ】
0006515265.tif 000017
【図９Ａ】
0006515265.tif 000018
【図９Ｂ】
0006515265.tif 000019
【図９Ｃ】
0006515265.tif 000020
【図１０Ａ】
0006515265.tif 000021
【図１０Ｂ】
0006515265.tif 000022
【図１０Ｃ】
0006515265.tif 000023
【図１０Ｄ】
0006515265.tif 000024
【図１０Ｅ】
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