(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
股関節を備えるシステムであって、
前記股関節は、
回転軸と、
前記回転軸を中心として回転可能であり、下半身リンクへ連結されるように構成された下半身結合位置を有する第１部材と、
前記回転軸を中心として回転可能であり、上半身リンクに連結されるように構成された上半身結合位置を有する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の部材に連結され、前記下半身結合位置に対する前記上半身結合位置の回転方向における回転を妨げるために、前記少なくとも一方の部材に調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構とを備え、前記力を調整可能な機構は、前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンク内に格納され、該リンクに対して固定されたアクチュエータを備える、システム。
【請求項２】
前記下半身リンクと、
前記上半身リンクと
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記下半身結合位置と前記下半身リンクは互いに一体化している、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記上半身結合位置と前記上半身リンクは互いに一体化している、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記上半身リンクは、使用者の臀部を少なくとも部分的に囲むように構成され、前記上半身リンクは、作動中、実質的に水平な面にあるように構成され、前記下半身リンクは、作動中、実質的に垂直な面にあるように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記股関節は、予荷重モードと非予荷重モードとを有し、前記非予荷重モードにおいて、前記上半身結合位置は、前記下半身結合位置に対して約９０度の配置である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記力を調整可能な機構は、
ねじりばねであって、
前記第１部材に回転連結された第１ばね脚と、
前記第２部材に回転連結された第２ばね脚と、
前記回転軸と同一線上にあるばね回転軸と
を備える、ねじりばねと、
前記第１ばね脚と前記第１部材との間に連結された回転可能なラチェット機構であって、回転されると、前記ねじりばねを回転させ、前記ねじりばねに可変予荷重を加えるように構成された、回転可能なラチェット機構と
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記回転可能なラチェット機構は、前記第１ばね脚を受けるように構成されたドラム内部空隙を形成するラチェットドラムをさらに備え、止め具は、前記ドラム内部空隙に位置して前記第１ばね脚の回転を制限するように構成され、前記ラチェットドラムは、第１平坦面と、前記第１平坦面の周りに環状に配置された複数の角度が付いたラチェット歯とをさらに備え、
前記第１部材は、第２平坦面と、前記第２平坦面の周りに環状に配置された複数の角度が付いた爪歯とをさらに備え、
前記角度が付いたラチェット歯と前記角度が付いた爪歯は、互いに接触すると、前記角度が付いた爪歯に対する前記角度が付いたラチェット歯の第１回転方向における回転を可能にし、かつ互いに接触すると、前記角度が付いた爪歯に対する前記角度が付いたラチェット歯の第２回転方向における回転を禁じるように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記力を調整可能な機構は、前記ねじりばねと前記第２部材との間に連結されたカップをさらに備え、前記カップは、前記第２ばね脚を受けるように構成されたカップ内部空隙を形成し、止め具は、前記カップ内部空隙に位置して前記第２ばね脚の回転を制限するように構成され、前記カップは、第３平坦面と、該第３平坦面から伸びる複数の延長部とをさらに備え、
前記第２部材は、第４平坦面と、前記第２部材に対する前記カップの回転を防ぐために、前記複数の延長部を受けるように構成された複数の開口とをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記力を調整可能な機構は、
前記第１部材と前記第２部材の一方の部材にヒンジ式に連結されたロッドと、
前記ロッドに連結された引張りばねと、
前記引張りばねに連結され、前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンクに格納される円板であって、ねじ付き開口を形成する円板と、
前記ねじ付き開口と螺合されたねじ付きロッドと、
前記一方のリンクに対して前記円板を摺動させ、摺動により前記引張りばねに張力を加えるために、前記ねじ付きロッドを回転させるように構成された、使用者が調整可能な回転機構と
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記使用者が調整可能な回転機構は、ラチェット爪機構を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記使用者が調整可能な回転機構は、使用者が選択可能なクイックリリース機構であって、作動されると、前記引張りばねが張力のかからない状態に戻ることを可能にする、使用者が選択可能なクイックリリース機構を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記一方の部材は、前記第１部材を備え、前記一方のリンクは、前記上半身リンクを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記一方の部材は、前記第２部材を備え、前記一方のリンクは、前記下半身リンクを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記力を調整可能な機構は、
前記第１部材と前記第２部材の一方の部材にヒンジ式に連結されたロッドと、
前記ロッドに連結された引張りばねと、をさらに備え、
前記アクチュエータはモーターとアクチュエータアームとを備え、前記モーターは、前記アクチュエータアームを選択的に伸ばす又は引き込むように構成され、前記アクチュエータアームは、前記引張りばねに連結されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記力を調整可能な機構は、
前記第１部材と前記第２部材の一方の部材にヒンジ式に連結されたロッドを備え、
前記アクチュエータはモーターとアクチュエータアームとを備え、前記モーターは、前記アクチュエータアームを選択的に伸ばす又は引き込むように構成され、前記アクチュエータアームは、前記ロッドにヒンジ式に連結された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記力を調整可能な機構は、前記アクチュエータに連結された使用者が選択可能なスイッチをさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
股関節を備えるシステムであって、
前記股関節は、
回転軸と、
前記回転軸を中心として回転可能な下半身リンクであって、下半身リンク股関節端と下半身リンク遠位端とを有する下半身リンクと、
前記回転軸を中心として回転可能な上半身リンクであって、上半身リンク股関節端を有する上半身リンクと、
力を調整可能な機構であって、前記下半身リンク股関節端と前記上半身リンク股関節端の少なくとも一方の股関節端へ連結され、前記下半身リンクに対する前記上半身リンクの回転方向における回転を妨げるために、前記少なくとも一方の股関節端に調整可能な力を加えるように構成された力を調整可能な機構とを備え、前記力を調整可能な機構は、前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンク内に格納され、該リンクに対して固定されたアクチュエータを備える、システム。
【請求項１９】
前記上半身リンクは、第２上半身リンク股関節端を備え、使用者の臀部を少なくとも部分的に囲むように構成され、前記上半身リンクは、作動中、実質的に水平な面にあるように構成され、前記下半身リンクは、作動中、実質的に垂直な面にあるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
上半身リンクを含む上半身外骨格と、
下半身リンクを含む下半身外骨格と、
前記上半身外骨格を前記下半身外骨格へ連結する股関節であって、該股関節は力を調整可能な機構であって、前記上半身リンクと前記下半身リンクのうちの少なくとも一方の身体リンクに連結され、前記下半身外骨格に対する前記上半身外骨格の回転方向における回転を妨げるために、前記少なくとも一方の身体リンクに調整可能な力を加えるように構成された力を調整可能な機構を備え、前記力を調整可能な機構は、前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンク内に格納され、該リンクに対して固定されたアクチュエータを備える、股関節と
を備える、外骨格。
【請求項２１】
前記股関節は、使用者の前に位置する工具組立体に連結するように構成された工具結合構造をさらに備え、前記上半身リンクは、前記使用者の背部を囲むように構成される、請求項２０に記載の外骨格。
【請求項２２】
前記力を調整可能な機構は、
前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンクにヒンジ式に連結されたロッドと、
前記ロッドに連結された引張りばねと、をさらに備え、
前記アクチュエータはモーターとアクチュエータアームとを備え、前記モーターは、前記アクチュエータアームを選択的に伸ばす又は引き込むように構成され、前記アクチュエータアームは、前記引張りばねに連結されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記力を調整可能な機構は、
前記下半身リンクと前記上半身リンクの一方のリンクにヒンジ式に連結されたロッドと、
前記ロッドに連結された引張りばねと、をさらに備え、
前記アクチュエータはモーターとアクチュエータアームとを備え、前記モーターは、前記アクチュエータアームを選択的に伸ばす又は引き込むように構成され、前記アクチュエータアームは、前記引張りばねに連結されている、請求項２０に記載の外骨格。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術の相互参照
本出願は、「可変力外骨格股関節」と題された、２０１５年７月１７日に出願された米国特許出願公開第１４／８０１，９４１号明細書の利益を主張し、この開示はここにその全体が参照により明細書に組み込まれる。
実施形態は、外骨格、特に可変力外骨格股関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
外骨格は、工具又は他のデバイスなどの仕事量を個人の前又は後ろで直接的に支持するために、個人によって使用されることが多い。外骨格は、調整可能な釣合い錘が仕事量をオフセットするために適用されることを可能にする平衡機構を有し得る。しかしながら、特に、動力を使用しない外骨格において、個人が外骨格を移動させると、その個人は、仕事量と釣合い錘の重量の総合重量も移動させなければならない。比較的重い仕事量と結果として比較的重い釣合い錘について、必然的に操作されなければならない総重量は、使用者に不快さをもたらし、安全性リスクとなり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
実施形態は、回転軸を有する可変力外骨格股関節に関する。可変力外骨格股関節は、力を調整可能な機構であって、下半身外骨格に対する上半身外骨格の回転方向における回転を妨げるために、下半身外骨格の下半身リンクに対して上半身外骨格の上半身リンクに調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構を含む。いくつかある利点のなかでも、可変力外骨格股関節は、釣合い錘を必要とすることなく外骨格の前又は後ろで支持される物品の重量に対抗し、外骨格を移動させるときに使用者が操作する重量が低下する。
【０００４】
一実施形態において、システムが提供される。システムは、股関節であって、回転軸と、回転軸を中心として回転可能な第１部材とを含む股関節を含む。第１部材は、下半身リンクへ連結されるように構成された下半身結合位置を有する。股関節は、第２部材であって、回転軸を中心として回転可能であり、上半身リンクに連結されるように構成された上半身結合位置を有する第２部材をさらに含む。本システムは、力を調整可能な機構であって、第１部材と第２部材の少なくとも一方の部材に連結され、下半身結合位置に対する上半身結合位置の回転方向における回転を妨げるために、少なくとも一方の部材に調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構を含む。
【０００５】
一実施形態において、下半身結合位置と下半身リンクは互いに一体化しており、上半身結合位置と上半身リンクは互いに一体化している。
【０００６】
一実施形態において、上半身リンクは、使用者の臀部を少なくとも部分的に囲むように構成される。上半身リンクは、作動中、実質的に水平な面にあるように構成され、下半身リンクは、作動中、実質的に垂直な面にあるように構成される。
【０００７】
一実施形態において、股関節は、予荷重モードと非予荷重モードとを有する。非予荷重モードにおいて、上半身結合位置は、下半身結合位置に対して約９０度の配置である。
【０００８】
一実施形態において、力を調整可能な機構は、ねじりばねであって、第１部材に回転連結された第１ばね脚と、第２部材に回転連結された第２ばね脚と、回転軸と同一線上にあるばね回転軸とを含むねじりばねを備える。力を調整可能な機構は、第１ばね脚と第１部材との間に連結された回転可能なラチェット機構を含む。回転可能なラチェット機構は、回転されると、ねじりばねを回転させ、ねじりばねに可変予荷重を加えるように構成される。
【０００９】
一実施形態において、回転可能なラチェット機構は、第１ばね脚を受けるように構成されたドラム内部空隙を形成するラチェットドラムをさらに備え、止め具は、ドラム内部空隙に位置して第１ばね脚の回転を制限するように構成される。ラチェットドラムは、第１平坦面と、第１平坦面の周りに環状に配置された複数の角度が付いたラチェット歯とをさらに備える。第１部材は、第２平坦面と、第２平坦面の周りに環状に配置された複数の角度が付いた爪歯とを含む。角度が付いたラチェット歯と角度が付いた爪歯は、互いに接触すると、角度が付いた爪歯に対する角度が付いたラチェット歯の第１回転方向における回転を可能にし、かつ互いに接触すると、角度が付いた爪歯に対する角度が付いたラチェット歯の第２回転方向における回転を禁じるように構成される。
【００１０】
一実施形態において、力を調整可能な機構は、ねじりばねと第２部材との間に連結されたカップをさらに含む。カップは、第２ばね脚を受けるように構成されたカップ内部空隙を形成し、カップ内部空隙に位置して第１ばね脚の回転を制限するように構成されている止め具を含む。カップは、第３平坦面と、それから伸びる複数の延長部とをさらに含む。第２部材は、第４平坦面と、第２部材に対するカップの回転を防ぐために、複数の延長部を受けるように構成された複数の開口とを含む。
【００１１】
別の実施形態において、力を調整可能な機構は、第１部材と第２部材の一方の部材にヒンジ式に連結されたロッドを備える。引張りばねは、ロッドに連結される。円板は、引張りばねに連結され、下半身リンクと上半身リンクの一方のリンクに格納される。円板は、ねじ付き開口を形成する。ねじ付きロッドは、ねじ付き開口と螺合される。使用者が調整可能な回転機構は、一方のリンクに対して円板を摺動させ、それにより引張りばねに張力を加えるために、ねじ付きロッドを回転させるように構成される。
【００１２】
別の実施形態において、力を調整可能な機構は、
第１部材と第２部材の一方の部材にヒンジ式に連結されたロッドを備える。アクチュエータは、下半身リンクと上半身リンクの一方のリンク内に格納され、それに対して固定される。アクチュエータは、モーターとアクチュエータアームとを備える。アクチュエータアームは、ロッドにヒンジ式に連結される。モーターは、アクチュエータアームを選択的に伸ばす又は引き込むように構成される。
【００１３】
別の実施形態において、システムが提供される。システムは、回転軸を有する股関節を含む。システムは、回転軸を中心として回転可能な下半身リンクを含む。下半身リンクは、下半身リンク股関節端と下半身リンク遠位端とを有する。システムはまた、回転軸を中心として回転可能な上半身リンクを含む。上半身リンクは、上半身リンク股関節端を有する。力を調整可能な機構は、下半身リンク股関節端と上半身リンク股関節端の少なくとも一方の股関節端へ連結され、下半身リンクに対する上半身リンクの回転方向における回転を妨げるために、少なくとも一方の股関節端に調整可能な力を加えるように構成される。
【００１４】
別の実施形態において、外骨格が提供される。外骨格は、上半身リンクを備える上半身外骨格を含む。外骨格は、下半身リンクを含む下半身外骨格をさらに含む。外骨格は、上半身外骨格を下半身外骨格へ連結する股関節をさらに含む。股関節は、力を調整可能な機構であって、上半身リンクと下半身リンクのうちの少なくとも一方の身体リンクに連結され、下半身外骨格に対する上半身外骨格の回転方向における回転を妨げるために、その少なくとも一方の身体リンクに調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構を含む。
【００１５】
当業者は、添付図面と関連して実施形態の以下の詳細な説明を読むことで本開示の範囲を理解し、その追加的な態様を認識する。
【００１６】
本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本開示のいくつかの態様を説明するものであり、説明と共に本開示の原理を説明するのに役立つ。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態による外骨格の側面図である。
【図２】一実施形態による股関節の第１分解図である。
【図３】図２に示された股関節の第２分解図である。
【図４】一実施形態による作動状態の股関節の斜視図である。
【図５】製造中に股関節が下半身リンクと上半身リンクと一体化した、図３と図４に示された股関節の図である。
【図６】別の実施形態による股関節を示す。
【図７】別の実施形態による股関節を示す。
【図８】別の実施形態による股関節を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下で挙げられる実施形態は、当業者が実施形態を実施することができるように情報を提示し、実施形態を実施する最良の態様を説明する。添付図面に照らして以下の説明を読むと、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書で具体的に述べられていないこれらの概念の適用形態を認める。これらの概念と適用形態は、本開示の範囲と添付の請求項の範囲に含まれることを理解されたい。
【００２６】
本明細書における要素と併せた序数の使用は、「第１部材」と「第２部材」など、そうでなければ同様又は同一のラベルとなり得るものを区別するためのみのものであり、本明細書で別に定められた場合を除き、優先度、タイプ、重要性、又は他の属性を暗示しない。本明細書で数値と併せて使用される「約」という用語は、任意の値であって、その数値より１０パーセント大きい又は１０パーセント小さい範囲内にある任意の値を意味する。
【００２７】
実施形態は、回転軸を有する可変力外骨格股関節に関する。可変力外骨格股関節は、力を調整可能な機構であって、下半身外骨格に対する上半身外骨格の回転方向における回転を妨げるために、下半身外骨格の下半身リンクに対して上半身外骨格の上半身リンクに調整可能な力を加えるように構成された、力を調整可能な機構を含む。いくつかある利点のなかでも、可変力外骨格股関節は、釣合い錘を必要とすることなく、外骨格の前又は後ろで支持される物品の重量に対抗し、外骨格を移動させるときに使用者が操作する重量が低下する。
【００２８】
図１は、一実施形態による外骨格１０の側面図である。外骨格１０は、上半身外骨格１２と下半身外骨格１４とを含む。上半身外骨格１２は、股関節１８に連結された、臀部弧と呼ばれることもある上半身リンク１６を含む。股関節１８は、使用者の矢状面に垂直な回転軸１９であって、それを中心として上半身リンク１６と上半身外骨格１２が少なくとも部分的に回転し得る回転軸１９を含む。図１に示された配置において、上半身外骨格１２の下部は、上半身リンク１６を含み、下半身外骨格１４は、外骨格１０の、上半身リンク１６の下の部分である。上半身リンク１６は、使用者の臀部（明解さのために図示せず）を少なくとも部分的に囲み、作動中、概して実質的に水平な面にある。
【００２９】
股関節１８はまた、下半身外骨格１４の下半身リンク２０に連結される。下半身リンク２０は、この例では大腿部リンクであるが、他の実施形態では、下半身リンク２０は骨盤リンクであってもよい。下半身リンク２０は、図１に示された配置において、作動中、概して垂直面にある。下半身リンク２０と下半身外骨格１４は、矢状面において股関節１８の回転軸１９を中心として少なくとも部分的に回転し得る。
【００３０】
この実施形態において、下半身外骨格１４は、膝関節２２を含む。膝関節２２はまた、使用者のふくらはぎに沿ってある距離だけ伸び、床で又は床の近くで終端するふくらはぎリンク２４に結合される。いくつかの実施形態において、ふくらはぎリンク２４は、作動中、床に接している足ロッカ２６で終端してもよい。いくつかの実施形態において、足ロッカ２６は、使用者の足の下に位置する足リンクを備える。
【００３１】
外骨格１０はまた、使用者による作動のために工具３０を支持するように構成された工具組立てコネクタ２８を含み得る。工具組立てコネクタ２８は、この例では股関節１８と一体化したものとして図示されている。工具３０の重量は、回転軸１９を中心とする力のモーメントを生じる。従来の外骨格では、この力のモーメントは、上半身リンク１６に連結された延長錘３２に１つ又は複数の錘を置くことにより対抗される。重い工具３０は、延長錘３２に重い錘を必要とし、使用者にとって外骨格１０を操作することを困難にする可能性があり、状況によっては安全に対する懸念となり得る。
【００３２】
以下でより詳細に検討されるとおり、回転軸１９を中心とする、下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の回転方向３４における回転を妨げるために、股関節１８の、使用者が力を調整可能な機構を、使用者が操作することを可能にすることにより、股関節１８は錘の必要性を減らすか又は除去し得る。他の実施形態において、例えば、使用者が上半身外骨格１２の後部で仕事量を支持する外骨格では、股関節１８は、回転軸１９を中心とする、下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の回転方向３６における回転を妨げるよう配置され得る。
【００３３】
図２は、一実施形態による力を調整可能な機構を備える股関節１８−１の第１分解図である。股関節１８−１は、回転軸１９であって、それを中心として第１部材３８が回転する回転軸１９を有する。第１部材３８は、カップ形状と、下半身リンク２０（図１）との結合又は直接連結のための下半身結合位置４０とを有する。いくつかの実施形態において、下半身結合位置４０と下半身リンク２０は、互いに一体化しており、製造中に一緒に形成される。他の実施形態において、下半身結合位置４０は、下半身リンク２０から離れており、その後、製造後に下半身リンク２０に連結される。
【００３４】
第１部材３８は、複数の角度が付いた爪歯４４が環状に配置された平坦面４２を備える。第１部材３８は、ラチェットドラム４８がある空隙４６を形成する。ラチェットドラム４８は、ねじりばね５２の一部と第１ばね脚５４とを受けるように構成された空隙５０を形成する。ねじりばね５２は、回転軸１９と同一線上にある回転軸を有する。第１ばね脚５４は、ラチェットドラム４８を介して第１部材３８に回転連結され、それにより、ねじられると第１部材３８にトルクをかける。止め具５６は、空隙５０に位置するか、そうでなければ空隙５０に形成され、空隙５０における第１ばね脚５４の回転を制限するように構成される。第２部材５８も回転軸１９を中心として回転する。第２部材５８は、カップ形状と、上半身リンク１６（図１）との結合又は直接連結のための上半身結合位置６０とを有する。いくつかの実施形態において、上半身結合位置６０と上半身リンク１６は互いに一体化し、製造中に一緒に形成される。他の実施形態において、上半身結合位置６０は上半身リンク１６から離れており、その後、製造後に上半身リンク１６に連結される。
【００３５】
第２部材５８は、内部空隙（図３に示す）であって、その中にカップ６２が位置する内部空隙を形成する。カップ６２は、平坦面６４と、それから伸びる複数の延長部６６とを含む。
【００３６】
第１部材３８、ラチェットドラム４８、ねじりばね５２、カップ６２、第２部材５８は、それぞれ軸６８が位置するそれぞれの開口を形成し、軸６８を中心として様々なコンポーネントが少なくとも部分的に回転し得る。
【００３７】
図３は、股関節１８−１の第２分解図である。ラチェットドラム４８は、複数の角度が付いたラチェット歯７２が配置された平坦面７０を含む。角度が付いたラチェット歯７２と角度が付いた爪歯４４（図２）は、互いに接触すると、角度が付いた爪歯４４に対する、角度が付いたラチェット歯７２の第１回転方向７４における回転を可能にし、かつ互いに接触すると、角度が付いた爪歯４４に対する、角度が付いたラチェット歯７２の第２回転方向７６における回転を禁じるように構成される。
【００３８】
カップ６２は、ねじりばね５２と第２部材５８との間に連結される。カップ６２は、ねじりばね５２の第２ばね脚７８を受けるように構成された内部空隙８０と、内部空隙８０に位置して第２ばね脚７８の回転を制限するように構成されている、止め具８２とを形成する。第２ばね脚７８は、第２部材５８にカップ６２を介して回転連結され、それにより、ねじられると第２部材５８にトルクを与える。第２部材５８は、平坦面８４と、第２部材５８に対するカップ６２の回転を防ぐために複数の延長部６６（図２）を受けるように構成された複数の開口８６とを有する。
【００３９】
作動中、鍵８８などの工具が溝付き開口９０に挿入され、回転されてもよく、これが今度はラチェットドラム４８を回転させる。ラチェットドラム４８が回転すると、ねじりばね５２が回転し、ねじりばね５２により与えられるねじり力を増加させる。望ましい量の予荷重ねじり力が生じると、鍵８８は引き抜かれてもよく、ラチェットドラム４８は、爪歯４４により第２回転方向７６に回転しないようにされる。したがって、第１部材３８と第２部材５８の垂直方向における回転を抑制するために、調整可能な力が第１部材３８と第２部材５８にかけられ得る。提供されるねじり力の量は、予荷重ねじり力とねじりばね５２の特徴に依存して異なる。比較的重い工具３０が使用され得る適用形態のために、股関節１８−１において、比較的高いねじり力を加え得る比較的厚いねじりばね５２が用いられてもよい。
【００４０】
作動中、調整可能な力が除去されることが必要な場合は、長尺工具（図示せず）が解放開口９２に挿入されて爪歯４４からラチェット歯７２を係合解除し、それにより、ねじりばね５２を迅速に解くことができる。
【００４１】
図４は、一実施形態による、作動状態にある股関節１８−１の斜視図である。ボルト９４又は他の構造は、股関節１８−１を一緒に保持する。工具３０が外骨格１０に連結されると、工具３０の重量に対抗するために股関節１８−１により提供される回転力を可変的に調整するために、鍵８８（図３）又は他の工具が溝９６に挿入され得る。工具３０が外骨格１０から除去されると、爪歯４４からラチェット歯７２を係合解除し、それにより、股関節１８−１が回転力を提供しないようにねじりばね５２を迅速に解くことができるために、長尺工具（図示せず）が解放開口９２に挿入され得る。
【００４２】
一実施形態において、股関節１８−１は、予荷重モードと非予荷重モードとを有する。非予荷重モードにおいて、上半身結合位置６０は、下半身結合位置４０に対して約９０度の配置である。
【００４３】
図５は、股関節１８−２の図であり、股関節１８−２は、製造中、下半身リンク２０と上半身リンク１６と一体化される。下半身リンク２０は、回転軸１９（図４）を中心として少なくとも部分的に回転可能であり、下半身リンク股関節端６１と下半身リンク遠位端６３とを含む。上半身リンク１６も回転軸１９を中心として少なくとも部分的に回転可能である。上半身リンク１６は上半身リンク股関節端６５を有する。股関節１８−２は、通常、上で検討されたとおり股関節１８−１と同一である。
【００４４】
図６は、他の実施形態による股関節１８−３Ａを示す。工具組立てコネクタ２８は明解さのために図示されない。この実施形態において、力を調整可能な機構９８の一部は、上半身リンク１６又は下半身リンク２０に格納される。この実施形態において、上半身リンク１６は軸１００を含む。下半身リンク２０は、環状部材１０２であって、下半身リンク２０に対して固定され、軸１００を中心として少なくとも部分的に回転し得る環状部材１０２を含む。
【００４５】
ロッド１０４は、一端１０６でヒンジ１０８を介して環状部材１０２に連結される。ロッド１０４の他端１１０は、引張りばね１１２に連結される。引張りばね１１２はまた、上半身リンク１６の室１１６内に密に適合するように成形された外周を有する円板１１４に連結されるが、上半身リンク１６の長手方向軸に沿って移動することができる。円板１１４は、ねじ付きロッド１１８を受けるねじ付き開口を形成する。回転機構１２０は、上半身リンク１６に対して円板１１４を摺動させ、それにより、引張りばね１１２に張力を加えるために、ねじ付きロッド１１８を回転させるように構成される。引張りばね１１２の張力の増大は、下半身リンク２０に対して上半身リンク１６を回転方向１２２に回転するために必要な力の量を増加させる。
【００４６】
一実施形態において、回転機構１２０はラチェット爪機構を備え、使用者が選択可能なクイックリリース機構であって、作動されると、引張りばね１１２が張力のかからない状態に迅速に戻ることを可能にする、使用者が選択可能なクイックリリース機構を含む。
【００４７】
説明のために、力を調整可能な機構９８は、上半身リンク１６に格納されているとして描かれているが、力を調整可能な機構９８は、代替的に下半身リンク２０に格納され得ることは明らかである。そのような実施形態において、下半身リンク２０は軸１００を含むことができ、上半身リンクは環状部材１０２を含むことができる。
【００４８】
図７は、他の実施形態による股関節１８−３Ｂを示す。股関節１８−３Ｂは、股関節１８−３Ｂがアクチュエータ９７を含むことを除いて、図６に示された股関節１８−３Ａと実質的に同様である。アクチュエータ９７は、アクチュエータモーター９９とアクチュエータアーム１０１とを含む。モーター９９は、上半身リンク１６内に格納され、上半身リンク１６に対して固定される。モーター９９は、使用者によるスイッチ１０３の作動に応答してアクチュエータアーム１０１を選択的に伸ばす又は引き込むように構成される。アクチュエータアーム１０１の位置は、ロッド１０４と引張りばね１１２を介して環状部材１０２に与えられる力を決定する。
【００４９】
図８は、他の実施形態による股関節１８−４を示す。工具組立てコネクタ２８は明解さのために図示されない。この実施形態において、力を調整可能な機構１２４の一部は、上半身リンク１６又は下半身リンク２０のいずれかに格納される。この実施形態において、上半身リンク１６は軸１００を含む。下半身リンク２０は、環状部材１０２であって、下半身リンク２０に対して固定され、軸１００を中心として少なくとも部分的に回転し得る環状部材１０２を含む。
【００５０】
ロッド１２６は、一方の端１２８でヒンジ１３０を介して環状部材１０２に連結される。ロッド１２６の他端１３２は、アクチュエータ１４０のアクチュエータアーム１３４にヒンジ式に連結される。アクチュエータ１４０は、モーター１４２を含む。モーター１４２は、上半身リンク１６内に格納され、上半身リンク１６に対して固定される。モーター１４２は、アクチュエータアーム１３４を選択的に伸ばす又は引き込むように構成される。アクチュエータアーム１３４の位置は、下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の相対的位置を決定する。一実施形態において、望ましい位置に設定されると、アクチュエータアーム１３４は、下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の相対的位置を固定位置に保持し、それにより下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の回転を防ぐ。他の実施形態において、制御回路１４３は、所定の量の力がかかると、下半身リンク２０に対する上半身リンク１６の回転を可能にするために、アクチュエータアーム１３４の制御された横移動を可能にする。
【００５１】
環状部材１０２に力がかけられないように、及び上半身リンク１６が下半身リンク２０に対して妨げられずに回転し得るように、アクチュエータアーム１３４は中立位置を有する。使用者が選択可能な可変スイッチ１４８は、使用者が、アクチュエータアーム１３４を望ましい位置へ伸ばすか、アクチュエータアーム１３４を望ましい位置へ引き込むか、又はアクチュエータアーム１３４を中立位置に置くためにモーター１４２を操作することを可能にし得る。
【００５２】
説明のために、力を調整可能な機構１２４は、上半身リンク１６に格納されているとして描かれているが、力を調整可能な機構１２４は、代替的に、下半身リンク２０に格納され得ることは明らかである。そのような実施形態において、下半身リンク２０は軸１００を含んでもよく、上半身リンクは環状部材１０２を含んでもよい。
【００５３】
当業者は、本開示の好ましい実施形態に対する改良形態と修正形態を認める。全てのそのような改良形態と修正形態は、本明細書において開示された概念と以下の請求項の範囲内にあるとみなされる。
【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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