(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板および前記外側支持板の位置と傾きを決定する支持板決定ステップと、
前記支持板決定ステップで決定した前記内側支持板および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項２】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸および前記外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項３】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成され、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項４】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項５】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成され、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした
膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、
前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項６】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記内側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記外側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、
前記回転軸／支持板決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項７】
膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、
装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、
前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、
前記設計基準線を前記外側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、
前記回転軸／支持板決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記内側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップと
を有することを特徴とする膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項８】
前記設計基準線決定ステップにおける前記所定角度を、５度から１０度の範囲としたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の膝関節アシスト装置の設計方法。
【請求項９】
膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側支持板および前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１０】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１１】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成され、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１２】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記内側リンク機構が、
前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、
前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、
前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、
前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１３】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、
前記外側リンク機構が、
前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、
前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、
前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、
前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントと
で構成された膝関節アシスト装置であって、
前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記仮想外側回転軸および前記内側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１４】
膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記内側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１５】
膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、
腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、
膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、
前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、
前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、
前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、
前記外側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記内側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
【請求項１６】
前記外側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と前記外側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする請求項９又は請求項１４に記載の膝関節アシスト装置。
【請求項１７】
前記内側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と前記内側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする請求項９又は請求項１５に記載の膝関節アシスト装置。
【請求項１８】
前記所定角度を、５度から１０度の範囲としたことを特徴とする請求項９から請求項１７のいずれか１項に記載の膝関節アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膝関節に装着して使用する膝関節アシスト装置およびその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、装着しやすく、装着したままでも正座することができる関節支持装具について既に提案している。
特許文献１では、膝の内側及び外側の両サイド部に、下肢に沿って各々膝関節支持部材を設け、この膝関節支持部材を膝の上部の大腿部前面と、膝関節の後方部と、膝の下部の下腿部前面との３箇所で下肢に支持固定される装着手段が設けられている関節支持装具において、各膝関節支持部材は、大腿部側に伸びる上部アームと、下腿部側に伸びる下部アームとから構成され、これらの上部及び下部アームは膝関節の位置で支軸によって回転自在に連結され、かつ、膝の伸展状態で止まり、反対側に屈曲しないように、ストッパーが設けられ、外側の上部および下部アームの支持板と、内側の上部および下部アームの支持板とを膝関節部分を囲むように連結支持する連結部材を設けたことを特徴とする関節支持装具を提案している。
また、特許文献１で提案した支持板について、伸展状態でのストップ機能を向上させる構成を特許文献２及び特許文献３で提案している。
また、特許文献１で提案した支持板について、上部アームと下部アームとを連動させることでスムーズな動きを実現する構成を特許文献４として提案している。
また、膝装着具のフィット感を高め、装着ずれを起こさないためのバンドの取り付けの構成を特許文献５として提案している。
このような従来の装具では、膝関節と装具関節との位置を一致させることが装具のスムーズな動きを実現する上で必要と考えられており、回転軸や支持板は膝関節の両側に水平に配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９０３５０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２６９４号公報
【特許文献３】特開２００２−１１０２８号公報
【特許文献４】特開２００７−１１７６４５号公報
【特許文献５】特開２００７−１１７６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の装具では、脚部と装具との配置を伸展状態と屈曲状態とのいずれの状態においても最適に保つことが困難であり、伸展状態または屈曲状態のいずれかの状態に、脚部と装具との間に広いスペースを設ける必要があった。
このようなスペースが必要となることは、脚部の動作に装具の動きが一致していないためであり、拘束感や違和感を生じさせていた。
【０００５】
そこで、本発明は、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板または内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板または外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる膝関節アシスト装置の設計方法および膝関節アシスト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板および前記外側支持板の位置と傾きを決定する支持板決定ステップと、前記支持板決定ステップで決定した前記内側支持板および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸および前記外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項３記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項４記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記仮想内側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項５記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とした膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、前記回転軸決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記仮想外側回転軸を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項６記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記内側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記外側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、前記回転軸／支持板決定ステップで決定した前記内側回転軸および前記外側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項７記載の本発明の膝関節アシスト装置の設計方法は、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置の設計方法であって、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、前記実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、前記第１基準点と前記第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、前記設計基準線を前記外側回転軸として決定するとともに、前記設計基準線が仮想回転軸となるように前記内側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、前記回転軸／支持板決定ステップで決定した前記外側回転軸および前記内側支持板を基準に、前記内側上アーム、前記内側下アーム、前記外側上アーム、および前記外側下アームの形状を、実測した前記脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の膝関節アシスト装置の設計方法において、前記設計基準線決定ステップにおける前記所定角度を、５度から１０度の範囲としたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆に配置される内側支持板と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記内側支持板と前記外側支持板とを後膝部側で連結する連結部材と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームとを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側支持板および前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成され、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成され、た膝関節アシスト装置であって、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想内側回転軸および前記仮想外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１２記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側リンク機構と、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記内側リンク機構が、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイントと、前記内側上アームの前記下端側に、上端を内側上ジョイントで回動自在に設けた内側上リンク材と、前記内側下アームの前記上端側に、上端を内側下ジョイントで回動自在に設けた内側下リンク材と、前記内側上リンク材の下端と前記内側下リンク材の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイントとで構成された膝関節アシスト装置であって、前記内側前ジョイントと前記内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、前記内側上ジョイントと前記内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想内側回転軸および前記外側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１３記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側リンク機構と、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、前記内側上アームの前記下端側と前記外側上アームの前記下端側とを後膝部側で連結する上連結部材と、前記内側下アームの前記上端側と前記外側下アームの前記上端側とを前記後膝部側で連結する下連結部材と、前記上連結部材と前記下連結部材とを拘束する連結拘束部材とを備え、前記外側リンク機構が、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイントと、前記外側上アームの前記下端側に、上端を外側上ジョイントで回動自在に設けた外側上リンク材と、前記外側下アームの前記上端側に、上端を外側下ジョイントで回動自在に設けた外側下リンク材と、前記外側上リンク材の下端と前記外側下リンク材の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイントとで構成された膝関節アシスト装置であって、前記外側前ジョイントと前記外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、前記外側上ジョイントと前記外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記仮想外側回転軸および前記内側回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする膝関節アシスト装置。
請求項１４記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節内顆の上方に配置される内側上アームと、前記膝関節内顆の下方に配置される内側下アームと、前記内側上アームの下端と前記内側下アームの上端とを回動自在に接続する内側回転軸と、膝関節外顆に配置される外側支持板と、前記外側支持板の上端側に回動自在に設けられる外側上アームと、前記外側支持板の下端側に回動自在に設けられる外側下アームと、前記外側支持板と前記内側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記内側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記外側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１５記載の本発明の膝関節アシスト装置は、膝関節外顆の上方に配置される外側上アームと、前記膝関節外顆の下方に配置される外側下アームと、前記外側上アームの下端と前記外側下アームの上端とを回動自在に接続する外側回転軸と、膝関節内顆に配置される内側支持板と、前記内側支持板の上端側に回動自在に設けられる内側上アームと、前記内側支持板の下端側に回動自在に設けられる内側下アームと、前記内側支持板と前記外側回転軸とを後膝部側で連結する連結部材とを備えた膝関節アシスト装置であって、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、前記第１基準点と前記第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、前記第２基準点を通り、前記仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、前記第２基準点を通り、前記膝関節内顆側が低くなるように前記仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、前記外側回転軸が前記設計基準線と一致し、前記内側支持板の仮想回転軸が前記設計基準線と一致することを特徴とする。
請求項１６記載の本発明は、請求項９又は請求項１４に記載の膝関節アシスト装置において、前記外側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と前記外側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする。
請求項１７記載の本発明は、請求項９又は請求項１５に記載の膝関節アシスト装置において、前記内側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と前記内側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したことを特徴とする。
請求項１８記載の本発明は、請求項９から請求項１７のいずれか１項に記載の膝関節アシスト装置において、前記所定角度を、５度から１０度の範囲としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線が仮想回転軸となるように内側支持板および外側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸および外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側リンク機構の内側回転軸および外側リンク機構の外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側リンク機構の外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を外側回転軸および内側リンク機構の内側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置の設計方法によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように外側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側支持板および外側支持板の仮想回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側回転軸および外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側リンク機構の内側回転軸および外側リンク機構の外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側リンク機構の外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、外側回転軸および内側リンク機構の内側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側リンク機構の内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
また、本発明の膝関節アシスト装置によれば、内側回転軸を仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させ、外側支持板の仮想回転軸を設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図２】同膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図
【図３】本発明の他の実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図４】同膝関節アシスト装置の回転軸の説明図
【図５】本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）
【図６】本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図７】同膝関節アシスト装置のリンク機構の説明図
【図８】同膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）
【図９】本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図１０】同膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（背面図）
【図１１】本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図１２】同膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）
【図１３】本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置の斜視図
【図１４】同膝関節アシスト装置の回転軸の説明図
【図１５】同膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線が仮想回転軸となるように内側支持板および外側支持板の位置と傾きを決定する支持板決定ステップと、支持板決定ステップで決定した内側支持板および外側支持板を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線が仮想回転軸となるように内側支持板および外側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板を膝関節内顆に近接させ、外側支持板を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を内側回転軸および外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、回転軸決定ステップで決定した内側回転軸および外側回転軸を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸および外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を仮想内側回転軸および仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、回転軸決定ステップで決定した仮想内側回転軸および仮想外側回転軸を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を仮想内側回転軸および仮想外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸および仮想外側回転軸と膝関節とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を外側回転軸および仮想内側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、回転軸決定ステップで決定した外側回転軸および仮想内側回転軸を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を外側回転軸および仮想内側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を内側回転軸および仮想外側回転軸として決定する回転軸決定ステップと、回転軸決定ステップで決定した内側回転軸および仮想外側回転軸を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸および仮想外側回転軸とすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想外側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、内側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想外側回転軸を膝関節内顆に近接させ、内側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を内側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように外側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、回転軸／支持板決定ステップで決定した内側回転軸および外側支持板を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を内側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように外側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側支持板を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法は、装着者の脚部寸法を実測する実測ステップと、実測ステップで実測した腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点として決定する第１基準点決定ステップと、膝蓋骨の中心位置を第２基準点として決定する第２基準点決定ステップと、第１基準点と第２基準点とを結び仮想鉛直線を決定する仮想鉛直線決定ステップと、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する仮想水平線を決定する仮想水平線決定ステップと、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を決定する設計基準線決定ステップと、設計基準線を外側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように内側支持板の位置と傾きを決定する回転軸／支持板決定ステップと、回転軸／支持板決定ステップで決定した外側回転軸および内側支持板を基準に、内側上アーム、内側下アーム、外側上アーム、および外側下アームの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定するアーム決定ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線を外側回転軸として決定するとともに、設計基準線が仮想回転軸となるように内側支持板の位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つとともに、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つことができる。従って、外側回転軸を膝関節外顆に近接させ、内側支持板を膝関節内顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７のいずれか１つの実施の形態による膝関節アシスト装置の設計方法において、設計基準線決定ステップにおける所定角度を、５度から１０度の範囲としたものである。本実施の形態によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線を仮想水平線から傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板または内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板または外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、内側支持板および外側支持板の仮想回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、内側支持板および外側支持板の仮想回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板を膝関節内顆に近接させ、外側支持板を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１８】
本発明の第１０の実施の形態による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、内側回転軸および外側回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、内側回転軸および外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００１９】
本発明の第１１の実施の形態による膝関節アシスト装置は、内側前ジョイントと内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、内側上ジョイントと内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、外側前ジョイントと外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、外側上ジョイントと外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、仮想内側回転軸および仮想外側回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、仮想内側回転軸および仮想外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、仮想外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００２０】
本発明の第１２の実施の形態による膝関節アシスト装置は、内側前ジョイントと内側後ジョイントとを結ぶ仮想内側前後線と、内側上ジョイントと内側下ジョイントとを結ぶ仮想内側上下線との交点を、仮想内側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、仮想内側回転軸および外側回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、外側回転軸および仮想内側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側回転軸を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００２１】
本発明の第１３の実施の形態による膝関節アシスト装置は、外側前ジョイントと外側後ジョイントとを結ぶ仮想外側前後線と、外側上ジョイントと外側下ジョイントとを結ぶ仮想外側上下線との交点を、仮想外側回転軸とし、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、仮想外側回転軸および内側回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、内側回転軸および仮想外側回転軸を、仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つとともに、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つことができる。従って、仮想外側回転軸を膝関節外顆に近接させ、内側回転軸を膝関節内顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００２２】
本発明の第１４の実施の形態による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、内側回転軸が設計基準線と一致し、外側支持板の仮想回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、内側回転軸を仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させ、外側支持板の仮想回転軸を設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸を膝関節内顆に近接させ、外側支持板を膝関節外顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００２３】
本発明の第１５の実施の形態による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆と頸骨の内顆との中心を第１基準点とし、膝蓋骨の中心位置を第２基準点とし、第１基準点と第２基準点とを結ぶ線を仮想鉛直線とし、第２基準点を通り、仮想鉛直線に対して９０度の角度を有する線を仮想水平線とし、第２基準点を通り、膝関節内顆側が低くなるように仮想水平線から所定角度回転させた線を設計基準線としたとき、外側回転軸が設計基準線と一致し、内側支持板の仮想回転軸が設計基準線と一致するものである。本実施の形態によれば、外側回転軸を仮想水平線から所定角度回転させた設計基準線と一致させ、内側支持板の仮想回転軸を設計基準線と一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つとともに、内側支持板と膝関節内顆とを所定の位置に保つことができる。従って、外側回転軸を膝関節外顆に近接させ、内側支持板を膝関節内顆に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００２４】
本発明の第１６の実施の形態は、第９又は第１４の実施の形態による膝関節アシスト装置において、外側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と外側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したものである。本実施の形態によれば、第１の駆動伝達部と第２の駆動伝達部とを連結しているため、外側上アームと外側下アームとを、大腿部及び下腿部に追随させて同じ角度で屈曲又は伸展させることができる。
【００２５】
本発明の第１７の実施の形態は、第９又は第１５の実施の形態による膝関節アシスト装置において、内側上アームの下端に設けた第１の駆動伝達部と内側下アームの上端に設けた第２の駆動伝達部とを連結したものである。本実施の形態によれば、第１の駆動伝達部と第２の駆動伝達部とを連結しているため、内側上アームと内側下アームとを、大腿部及び下腿部に追随させて同じ角度で屈曲又は伸展させることができる。
【００２６】
本発明の第１８の実施の形態は、第９から第１７のいずれか１つの実施の形態による膝関節アシスト装置において、所定角度を、５度から１０度の範囲としたものである。本実施の形態によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線を仮想水平線から傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板または内側回転軸と膝関節内顆とを所定の位置に保つとともに、外側支持板または外側回転軸と膝関節外顆とを所定の位置に保つことができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の一実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図１は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図であり、図１（ａ）は伸展状態、図１（ｂ）は屈曲状態を示している。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆Ｊ（図２参照）に配置される外側支持板１ａと、膝関節内顆Ｈ（図２参照）に配置される内側支持板１ｂと、外側支持板１ａと内側支持板１ｂとを後膝部側で連結する連結部材３０とを備えている。
外側支持板１ａには上端側回動支点１１ａと下端側回動支点２１ａが設けられ、上端側回動支点１１ａには外側上アーム１０ａの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点２１ａには外側下アーム２０ａの一端が回動自在に設けられている。
また、内側支持板１ｂには上端側回動支点１１ｂと下端側回動支点２１ｂが設けられ、上端側回動支点１１ｂには内側上アーム１０ｂの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点２１ｂには内側下アーム２０ｂの一端が回動自在に設けられている。
外側支持板１ａの仮想回転軸２ａは、上端側回動支点１１ａと下端側回動支点２１ａとの中心位置である。
また、内側支持板１ｂの仮想回転軸２ｂは、上端側回動支点１１ｂと下端側回動支点２１ｂとの中心位置である。
【００２８】
図２は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図であり、図２（ａ）は脚部の前方、図２（ｂ）は脚部の後方を示している。なお、本実施例では左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａ、２ｂとなるように外側支持板１ａおよび内側支持板１ｂの位置と傾きを決定する（支持板決定ステップ）。
支持板決定ステップの後に、支持板決定ステップで決定した外側支持板１ａおよび内側支持板１ｂを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００２９】
大腿部Ｌに巻き付ける大腿バンド４１は、内側上アーム１０ｂの端部及び外側上アーム１０ａの端部に取り付けられている。また、下腿部Ｍに巻き付ける下腿バンド４２は、内側下アーム２０ｂの端部及び外側下アーム２０ａの端部に取り付けられている。特に、下腿バンド４２は腓腹筋Ｎの上部に配置されるように外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの長さが設定されていることが好ましい。
外側上アーム１０ａは、他端側に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、他端側に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、他端側に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、他端側に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿バンド４１と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。懸垂ベルト４３は、膝関節内側に配置される内側パット５０ｂを保持している。そして、この内側パット５０ｂには懸垂アーム６０ｂが設けられている。懸垂アーム６０ｂは、一端がピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに接続され、他端が内側パット５０ｂに接続されている。懸垂アーム６０ｂは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
また、懸垂ベルト４３は、膝関節の外側の位置で接続部６１ａを介して外側上アーム１０ａに接続されている。外側支持板１ａの内側には外側パット５０ａが設けられている。
【００３０】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａ、２ｂとなるように内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側上アーム１０ｂ、内側下アーム２０ｂ、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に対して所定の位置に保つことができる。従って、内側上アーム１０ｂ、内側下アーム２０ｂ、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板１ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。
【００３１】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの仮想回転軸２ａ、２ｂが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの仮想回転軸２ａ、２ｂを、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋと一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板１ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板１ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側支持板１ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００３２】
以下、本発明の他の実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図３は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Ｈの上方に配置される内側上アーム１０ｂと、膝関節内顆Ｈの下方に配置される内側下アーム２０ｂと、膝関節外顆Ｊの上方に配置される外側上アーム１０ａと、膝関節外顆Ｊの下方に配置される外側下アーム２０ａと、内側上アーム１０ｂの下端側と外側上アーム１０ａの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材３１と、内側下アーム２０ｂの上端側と外側下アーム２０ａの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材３２とを備えている。
内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とは内側回転軸３ｂで回動自在に接続している。また、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とは外側回転軸３ａで回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、連結拘束部材３３で拘束している。
上連結部材３１はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側上アーム１０ａの下端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側上アーム１０ｂの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材３２はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側下アーム２０ａの上端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側下アーム２０ｂの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、Ｃ字形状の中間位置にて連結拘束部材３３で接続されている。
【００３３】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、外側上アーム１０ａの上端部及び内側上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、外側下アーム２０ａの下端部及び内側下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。
【００３４】
外側上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって外側上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム６０ｂの上端部は、ピン６１ｂにより内側上アーム１０ｂの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム６０ａの上端部は、接続部６１ａにより外側上アーム１０ａの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム１０ａと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
【００３５】
外側下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって外側下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。
【００３６】
図４は本実施例による膝関節アシスト装置の回転軸の説明図である。図４では内側回転軸について説明するが、外側回転軸についても同一構成となっている。
図４に示すように、内側上アーム１０ｂの下端には、内側下アーム２０ｂ側に突出させた内側上アーム突起９２を設け、内側下アーム２０ｂの上端には、内側上アーム１０ｂ側に突出させた内側下アーム突起９３を設けている。
また、内側上アーム１０ｂの下端には、内側下アーム突起９３が円弧状に摺動する内側上アーム溝９４を設け、内側下アーム２０ｂの上端には、内側上アーム突起９２が円弧状に摺動する内側下アーム溝９５を設けている。
内側回転軸３ｂは、内側下アーム２０ｂの孔９１ａ及び内側上アーム１０ｂの孔９１ｂを貫通し、留め材９１ｃを端部に備える。
【００３７】
内側上アーム突起９２は、内側上アーム溝９４及び内側下アーム溝９５を貫通し、留め材９２ａを端部に備える。内側上アーム突起９２は、内側上アーム溝９４内を摺動しない。
内側下アーム突起９３は、内側下アーム溝９５及び内側上アーム溝９４を貫通し、留め材９３ａを端部に備える。内側下アーム突起９３は、内側下アーム溝９５内を摺動しない。
図４（ｂ）は伸展状態、図４（ｃ）は屈曲状態を示しており、内側回転軸３ｂを中心にして内側上アーム１０ｂと内側下アーム２０ｂとは回動し、内側上アーム突起９２は内側下アーム溝９５内を摺動し、内側下アーム突起９３は内側上アーム溝９４内を摺動する。
本実施例に示すように、内側下アーム突起９３と内側上アーム溝９４とが当接し、内側上アーム突起９２と内側下アーム溝９５とが当接することで、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを内側回転軸３ｂだけで接続する場合と比較して剛性を高めることができる。
【００３８】
図５は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）である。なお、本実施例においても左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨の中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂおよび外側回転軸３ａとして決定する（回転軸決定ステップ）。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した内側回転軸３ｂおよび外側回転軸３ａを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００３９】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂおよび外側回転軸３ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸３ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側回転軸３ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。
【００４０】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、内側回転軸３ｂおよび外側回転軸３ａが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂおよび外側回転軸３ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、内側回転軸３ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側回転軸３ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００４１】
以下、本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図６は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Ｈの上方に配置される内側上アーム１０ｂと、膝関節内顆Ｈの下方に配置される内側下アーム２０ｂと、膝関節外顆Ｊの上方に配置される外側上アーム１０ａと、膝関節外顆Ｊの下方に配置される外側下アーム２０ａと、内側上アーム１０ｂの下端側と外側上アーム１０ａの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材３１と、内側下アーム２０ｂの上端側と外側下アーム２０ａの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材３２とを備えている。
内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とは内側リンク機構７０ｂで回動自在に接続している。また、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とは外側リンク機構７０ａで回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、連結拘束部材３３で拘束している。
上連結部材３１はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側上アーム１０ａの下端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側上アーム１０ｂの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材３２はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側下アーム２０ａの上端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側下アーム２０ｂの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、Ｃ字形状の中間位置にて連結拘束部材３３で接続されている。
【００４２】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、外側上アーム１０ａの上端部及び内側上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、外側下アーム２０ａの下端部及び内側下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。
【００４３】
外側上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって外側上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム６０ｂの上端部は、ピン６１ｂにより内側上アーム１０ｂの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム６０ａの上端部は、接続部６１ａにより外側上アーム１０ａの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム１０ａと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
【００４４】
外側下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって外側下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。
【００４５】
図７は本実施例による膝関節アシスト装置のリンク機構の説明図であり、図７（ａ）は同リンク機構の屈曲状態での側面図、図７（ｂ）は同リンク機構を少し伸展させた状態での側面図、図７（ｃ）は同リンク機構の伸展状態での側面図である。図７では内側リンク機構について説明するが、外側リンク機構についても同一構成となっている。
図７に示すように、内側リンク機構７０ｂは、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを回動自在に接続する内側前ジョイント７１と、内側上アーム１０ｂの下端側に、上端を内側上ジョイント７２で回動自在に設けた内側上リンク材７３と、内側下アーム２０ｂの上端側に、上端を内側下ジョイント７４で回動自在に設けた内側下リンク材７５と、内側上リンク材７３の下端と内側下リンク材７５の上端とを回動自在に接続する内側後ジョイント７６とで構成されている。
図７（ｂ）に示すように、内側リンク機構７０ｂにおける仮想内側回転軸７ｂは、内側前ジョイント７１と内側後ジョイント７６とを結ぶ仮想内側前後線と、内側上ジョイント７２と内側下ジョイント７４とを結ぶ仮想内側上下線との交点としている。
外側リンク機構７０ａは、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とを回動自在に接続する外側前ジョイント７１と、外側上アーム１０ａの下端側に、上端を外側上ジョイント７２で回動自在に設けた外側上リンク材７３と、外側下アーム２０ａの上端側に、上端を外側下ジョイント７４で回動自在に設けた外側下リンク材７５と、外側上リンク材７３の下端と外側下リンク材７５の上端とを回動自在に接続する外側後ジョイント７６とで構成されている。
図７（ｂ）に示すように、外側リンク機構７０ａにおける仮想外側回転軸７ａは、外側前ジョイント７１と外側後ジョイント７６とを結ぶ仮想外側前後線と、外側上ジョイント７２と外側下ジョイント７４とを結ぶ仮想外側上下線との交点としている。
【００４６】
本実施例による膝関節アシスト装置では、例えば、内側下アーム２０ｂに、伸展状態で内側下リンク材７５に当接する角度規制部材８１を設けることで伸展角度を規制することができる。また、例えば内側上アーム１０ｂに、屈曲状態で内側下リンク材７５に当接する角度規制部材８２を設けることで屈曲角度を規制することができる。
このように、本実施例による膝関節アシスト装置では、内側上アーム１０ｂ、内側下アーム２０ｂ、内側上リンク材７３、内側下リンク材７５に、伸展角度又は屈曲角度を規制する角度規制部材８１、８２を容易に設けることができ、角度規制部材８１、８２を膝関節から離れた位置に設けることができるため、大きな負荷に耐えることができる。
また、内側上リンク材７３と内側下アーム２０ｂとを同一平面内で平行に配置し、内側下リンク材７５と内側上アーム１０ｂとを同一平面内で平行に配置することができるため、内側リンク機構７０ｂの強度を高めることができる。
【００４７】
図８は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）である。なお、本実施例においても左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび仮想外側回転軸７ａとして決定する（回転軸決定ステップ）。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した仮想内側回転軸７ｂおよび仮想外側回転軸７ａを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００４８】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび仮想外側回転軸７ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸７ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸７ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、仮想外側回転軸７ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸７ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。
【００４９】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、仮想内側回転軸７ｂおよび仮想外側回転軸７ａが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび仮想外側回転軸７ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、仮想外側回転軸７ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸７ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、仮想外側回転軸７ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
【００５０】
以下、本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図９は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節内顆Ｈの上方に配置される内側上アーム１０ｂと、膝関節内顆Ｈの下方に配置される内側下アーム２０ｂと、膝関節外顆Ｊの上方に配置される外側上アーム１０ａと、膝関節外顆Ｊの下方に配置される外側下アーム２０ａと、内側上アーム１０ｂの下端側と外側上アーム１０ａの下端側とを後膝部側で連結する上連結部材３１と、内側下アーム２０ｂの上端側と外側下アーム２０ａの上端側とを後膝部側で連結する下連結部材３２とを備えている。
内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とは内側リンク機構７０ｂで回動自在に接続している。また、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とは外側回転軸３ａで回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、連結拘束部材３３で拘束している。
上連結部材３１はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側上アーム１０ａの下端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側上アーム１０ｂの下端側で回動自在に接続している。
下連結部材３２はＣ字形状をなし、Ｃ字形状の一端は外側下アーム２０ａの上端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は内側下アーム２０ｂの上端側で回動自在に接続している。
上連結部材３１と下連結部材３２とは、Ｃ字形状の中間位置にて連結拘束部材３３で接続されている。
【００５１】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、外側上アーム１０ａの上端部及び内側上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、外側下アーム２０ａの下端部及び内側下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。
【００５２】
外側上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって外側上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム６０ｂの上端部は、ピン６１ｂにより内側上アーム１０ｂの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム６０ａの上端部は、接続部６１ａにより外側上アーム１０ａの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム１０ａと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
【００５３】
外側下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって外側下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。
【００５４】
内側リンク機構７０ｂには、図７を用いて説明したリンク機構を適用することができる。また、外側回転軸３ａには、図４を用いて説明した回転軸を適用することできる。
本実施例による膝関節アシスト装置によれば、４つのジョイント７１、７２、７４、７６を配置した内側リンク機構７０ｂを用いることで、膝関節の屈曲状態から伸展状態への動作に伴って、内側上アーム１０ｂの位置にある内側上ジョイント７２は上方に移動し、内側下アーム２０ｂの位置にある内側下ジョイント７４は下方に移動するため、内側の膝関節には上下に引き離す力が伸展時に作用する。伸展時に膝関節の内側を上下に引き離す力が作用するため、膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
また、一軸の外側回転軸３ａを用いることで、膝関節の外側は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の内側に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
【００５５】
図１０は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（背面図）である。なお、本実施例においては左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび外側回転軸３ａとして決定する（回転軸決定ステップ）。
回転軸決定ステップの後に、回転軸決定ステップで決定した仮想内側回転軸７ｂおよび外側回転軸３ａを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００５６】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび外側回転軸３ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸７ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側回転軸３ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。
【００５７】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、仮想内側回転軸７ｂおよび外側回転軸３ａが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを仮想内側回転軸７ｂおよび外側回転軸３ａとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、仮想内側回転軸７ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側回転軸３ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、仮想内側回転軸７ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側回転軸３ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを内側リンク機構７０ｂで接続し、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とを外側回転軸３ａで接続したが、これに代えて、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とを外側リンク機構７０ａで接続し、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを内側回転軸３ｂで接続してもよい。
このように、膝関節外顆Ｊに配置される構成と、膝関節内顆Ｈに配置される構成を入れ替えてもよい。
【００５８】
以下、本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図１１は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆Ｊの上方に配置される外側上アーム１０ａと、膝関節外顆Ｊの下方に配置される外側下アーム２０ａと、膝関節内顆Ｈの上方に配置される内側上アーム１０ｂと、膝関節内顆Ｈの下方に配置される内側下アーム２０ｂと、膝関節外顆Ｊに配置される外側支持板１ａと、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを回動自在に接続する内側回転軸３ｂと、外側支持板１ａと内側回転軸３ｂとを後膝部側で連結する連結部材３０とを備えている。
外側支持板１ａには上端側回動支点１１ａと下端側回動支点２１ａが設けられ、上端側回動支点１１ａには外側上アーム１０ａの一端が回動自在に設けられ、下端側回動支点２１ａには外側下アーム２０ａの一端が回動自在に設けられている。
外側支持板１ａの仮想回転軸２ａは、上端側回動支点１１ａと下端側回動支点２１ａとの中心位置である。
内側回転軸３ｂには、図４を用いて説明した回転軸を適用することできる。
【００５９】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、外側上アーム１０ａの上端部及び内側上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、外側下アーム２０ａの下端部及び内側下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。
【００６０】
外側上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって外側上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
内側懸垂アーム６０ｂの上端部は、ピン６１ｂにより内側上アーム１０ｂの内側に取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。内側懸垂アーム６０ｂは、板ばねなどのばね材で構成され、内側上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
外側懸垂アーム６０ａの上端部は、接続部６１ａにより外側上アーム１０ａの内側に取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。外側懸垂アーム６０ａは、板ばねなどのばね材で構成され、外側上アーム１０ａと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
【００６１】
外側下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって外側下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。
【００６２】
図１２は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）である。なお、本実施例においては左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａとなるように外側支持板１ａの位置と傾きを決定するとともに、設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂとして決定する（回転軸／支持板決定ステップ）。
回転軸／支持板決定ステップの後に、回転軸／支持板決定ステップで決定した外側支持板１ａおよび内側回転軸３ｂを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００６３】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａとなるように外側支持板１ａの位置と傾きを決定するとともに、設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に対して所定の位置に保つとともに、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つことができる。従って、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に近接させ、内側回転軸３ｂを膝関節内顆Ｈに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つとともに、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つことができる。
【００６４】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、外側支持板１ａの仮想回転軸２ａが設計基準線Ｋと一致し、内側回転軸３ｂが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、外側支持板１ａの仮想回転軸２ａを、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋと一致させ、設計基準線Ｋを内側回転軸３ｂとすることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つとともに、内側回転軸３ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つことができる。従って、外側支持板１ａを膝関節外顆Ｊに近接させ、内側回転軸３ｂを膝関節内顆Ｈに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、膝関節外顆Ｊに配置される外側支持板１ａを備え、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを回動自在に接続する内側回転軸３ｂを備えたが、これに代えて、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とを回動自在に接続する外側回転軸３ａとし、膝関節内顆Ｈに配置される内側支持板１ｂを設けてもよい。
このように、膝関節外顆Ｊに配置される構成と、膝関節内顆Ｈに配置される構成を入れ替えてもよい。
【００６５】
以下、本発明の更に他の実施例による膝関節アシスト装置について図面を用いて説明する。
図１３は本実施例による膝関節アシスト装置の斜視図である。
本実施例による膝関節アシスト装置は、膝関節外顆Ｊに配置される外側支持板１ａと、膝関節内顆Ｈに配置される内側支持板１ｂと、外側支持板１ａと内側支持板１ｂとを後膝部側で連結する連結部材３０とを備えている。
【００６６】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、外側上アーム１０ａの上端部及び内側上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、外側下アーム２０ａの下端部及び内側下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿部と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、外側下アーム２０ａと内側下アーム２０ｂとに取り付けている。
【００６７】
外側上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、内側上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、外側下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有し、内側下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって外側上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって内側上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって外側下アーム２０ａに対して回動可能に設けられ、ピン２２ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
【００６８】
外側下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって外側下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。
内側下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって内側下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。
【００６９】
図１４は本実施例による膝関節アシスト装置の回転軸の説明図であり、図１４（ａ）は伸展状態、図１４（ｂ）は屈曲状態を示している。図１４では内側回転軸について説明するが外側回転軸についても同一構成となっている。
図１４に示すように、内側支持板１ｂには上端側回動支点１１ｂと下端側回動支点２１ｂが設けられ、上端側回動支点１１ｂには内側上アーム１０ｂの一端が回動自在に接続され、下端側回動支点２１ｂには内側下アーム２０ｂの一端が回動自在に接続されている。
内側支持板１ｂの仮想回転軸２ｂは、上端側回動支点１１ｂと下端側回動支点２１ｂとの中心位置である。
【００７０】
内側支持板１ｂは、所定幅の円弧部とこの円弧部と連接する接合部とからなる略扇状の形状をした２枚の板材により構成されている。内側支持板１ｂの円弧部には、内側上アーム１０ｂの上端側回動支点１１ｂの軸と、内側下アーム２０ｂの下端側回動支点２１ｂの軸を軸支する軸受けを形成している。そして、内側支持板１ｂは、２枚の板材を重ね合わせることで、上端側回動支点１１ｂの軸と、下端側回動支点２１ｂの軸を回動自在に保持する。また、内側支持板１ｂの円弧部の側部にはストッパー２５が嵌挿される孔２５ｂが設けられている。  内側上アーム１０ｂの下端は歯車が形成されて第１の駆動伝達部１４を構成している。内側下アーム２０ｂの上端は歯車が形成されて第２の駆動伝達部２４を構成している。内側上アーム１０ｂと内側下アーム２０ｂとは、第１の駆動伝達部１４の歯面と第２の駆動伝達部２４の歯面とが噛合するように配置して連結している。これにより、内側上アーム１０ｂと内側下アーム２０ｂとを、大腿部Ｌ及び下腿部Ｍに追随させて同じ角度で屈曲又は伸展させることができる。
第１の駆動伝達部１４にはストッパー当接部１４Ａが形成され、第２の駆動伝達部２４にはストッパー当接部２４Ａが形成されている。ストッパー２５にストッパー当接部１４Ａ、２４Ａが当接することで、内側上アーム１０ｂと内側下アーム２０ｂとの最大開き角度が規制されるため、膝関節アシスト装置が装着者の膝の前方側に必要以上に屈曲することを防止できる。
内側支持板１ｂの接合部には、連結部材３０の端部が連結される二つの孔３０ｂが設けられている。
【００７１】
図１５は本実施例による膝関節アシスト装置の設計方法を示す説明図（正面図）である。なお、本実施例においては左脚部に装着する膝関節アシスト装置について説明するが、右脚部においても同様に適用できる。
まず、装着者の脚部寸法を実測する（実測ステップ）。
実測ステップで実測した腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとして決定する（第１基準点決定ステップ）。
また、実測ステップで実測した膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとして決定する（第２基準点決定ステップ）。
第１基準点決定ステップおよび第２基準点決定ステップの後に、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結び仮想鉛直線Ｆを決定する（仮想鉛直線決定ステップ）。
仮想鉛直線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する仮想水平線Ｇを決定する（仮想水平線決定ステップ）。
仮想水平線決定ステップの後に、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低く、膝関節外顆Ｊ側が高くなるように、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋを決定する（設計基準線決定ステップ）。設計基準線決定ステップにおける所定角度αを、５度から１０度の範囲とすることで設計基準線Ｋを関節裂隙に一致させることができる。
設計基準線決定ステップの後に、設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａ、２ｂとなるように外側支持板１ａおよび内側支持板１ｂの位置と傾きを決定する（支持板決定ステップ）。
支持板決定ステップの後に、支持板決定ステップで決定した外側支持板１ａおよび内側支持板１ｂを基準に、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの形状を、実測した脚部寸法にあわせて決定する（アーム決定ステップ）。なお、アーム決定ステップで決定する形状は、外側上アーム１０ａ、外側下アーム２０ａ、内側上アーム１０ｂ、および内側下アーム２０ｂの寸法や曲がり具合である。
【００７２】
本実施例によれば、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋが仮想回転軸２ａ、２ｂとなるように内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの位置と傾きを決定することで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側上アーム１０ｂ、内側下アーム２０ｂ、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に対して所定の位置に保つことができる。従って、内側上アーム１０ｂ、内側下アーム２０ｂ、外側上アーム１０ａ、および外側下アーム２０ａを脚部に近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
また、本実施例によれば、極度なＯ脚やＸ脚でなければ、５度から１０度の範囲で設計基準線Ｋを仮想水平線Ｇから傾けることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板１ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。
【００７３】
本実施例による膝関節アシスト装置は、腓骨の外顆Ａと頸骨の内顆Ｂとの中心を第１基準点Ｃとし、膝蓋骨Ｄの中心位置を第２基準点Ｅとし、第１基準点Ｃと第２基準点Ｅとを結ぶ線を仮想鉛直線Ｆとし、第２基準点Ｅを通り、仮想鉛直線Ｆに対して９０度の角度を有する線を仮想水平線Ｇとし、第２基準点Ｅを通り、膝関節内顆Ｈ側が低くなるように仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた線を設計基準線Ｋとしたとき、内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの仮想回転軸２ａ、２ｂが設計基準線Ｋと一致する。
本実施例によれば、内側支持板１ｂおよび外側支持板１ａの仮想回転軸２ａ、２ｂを、仮想水平線Ｇから所定角度α回転させた設計基準線Ｋと一致させることで、屈曲状態および伸展状態のいずれの状態でも、内側支持板１ｂと膝関節内顆Ｈとを所定の位置に保つとともに、外側支持板１ａと膝関節外顆Ｊとを所定の位置に保つことができる。従って、内側支持板１ｂを膝関節内顆Ｈに近接させ、外側支持板１ａを膝関節外顆Ｊに近接させることができるとともに、拘束感や違和感を低減できる。
なお、本実施例では、膝関節外顆Ｊに配置される外側支持板１ａを備え、膝関節内顆Ｈに配置される内側支持板１ｂを備えたが、これに代えて、膝関節外顆Ｊに配置される外側支持板１ａを設け、内側上アーム１０ｂの下端と内側下アーム２０ｂの上端とを回動自在に接続する内側回転軸３ｂとしてもよい。また、外側上アーム１０ａの下端と外側下アーム２０ａの上端とを回動自在に接続する外側回転軸３ａとし、膝関節内顆Ｈに配置される内側支持板１ｂを設けてもよい。
このように、膝関節外顆Ｊに配置される構成と、膝関節内顆Ｈに配置される構成とを異ならせてもよい。
また、本実施例では、第１の駆動伝達部１４と第２の駆動伝達部２４とを噛合させたが、第１の駆動伝達部１４と第２の駆動伝達部２４との間に、偶数個の歯車からなる第３の駆動伝達部を設けてもよい。
このように、第３の駆動伝達部を設けることで、第１の駆動伝達部１４及び第２の駆動伝達部２４のギア径を大きくすることなく、上端側回動支点１１ｂと下端側回動支点２１ｂとの距離を確保できるために、膝関節の動きを模擬しやすい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の膝関節アシスト装置は、半身麻痺のリハビリやポリオなどの反張膝用、Ｏ脚、Ｘ脚や関節リュウマチなどの変形性関節用、靱帯損傷や半月板損傷などのスポーツ用としてだけでなく膝に負担のかかる作業者にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ａ  外側支持板
１ｂ  内側支持板
２ａ  仮想回転軸（外側回転軸）
２ｂ  仮想回転軸（内側回転軸）
３ａ  外側回転軸
３ｂ  内側回転軸
７ａ  仮想外側回転軸（仮想回転軸）
７ｂ  仮想内側回転軸（仮想回転軸）
１０ａ  外側上アーム
１０ｂ  内側上アーム
１１ａ  上端側回動支点
１１ｂ  上端側回動支点
１４  第１の駆動伝達部
２０ａ  外側下アーム
２０ｂ  内側下アーム
２１ａ  下端側回動支点
２１ｂ  下端側回動支点
２４  第2の駆動伝達部
３０  連結部材
３１  上連結部材
３２  下連結部材
３３  連結拘束部材
７０ａ  外側リンク機構
７０ｂ  内側リンク機構
７１  内側前ジョイント、外側前ジョイント
７２  内側上ジョイント、外側上ジョイント
７３  内側上リンク材、外側上リンク材
７４  内側下ジョイント、外側下ジョイント
７５  内側下リンク材、外側下リンク材
７６  内側後ジョイント、外側後ジョイント
Ａ  腓骨の外顆
Ｂ  頸骨の内顆
Ｃ  第１基準点
Ｄ  膝蓋骨
Ｅ  第２基準点
Ｆ  仮想鉛直線
Ｇ  仮想水平線
Ｈ  膝関節内顆
Ｊ  膝関節外顆
Ｋ  設計基準線
Ｌ  大腿部
Ｍ  下腿部
Ｎ  腓腹筋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006536960.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006536960.tif 000013
【図１３】
0006536960.tif 000014
【図１４】
0006536960.tif 000015
【図１５】
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