(57)【要約】【課題】より大きなストロークを持つ動力装置を具備した身体装着し、人の筋力を補助することが可能な筋力補助機器が求められてきた。【解決手段】本発明は、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置、および、それらを複数個配置し気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備することを特徴とする身体に装着することが可能であり、人の筋力を補助することが可能な筋力補助機器に関する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を具備する筋力補助機器。
【請求項２】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を具備する身体に装着し、筋力を補助することが可能な筋力補助機器。
【請求項３】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入した時のチューブ形状が紡錘形であることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項４】
チューブの径方向に一定円周長さで拘束している拘束部を１箇所または２箇所以上設け、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入した時に長手方向にチューブの膨張体が連続で出来ることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項５】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向にも径方向にも拘束されていることを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項６】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによって、気体、液体、固体の物質またはそれらの混合体を注入する前後での長手方向の長さ変化率を自由に制御することが可能な動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項７】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入する前後での長手方向の収縮率が最大で３０％であることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項８】
チューブの材質がポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムであることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項９】
チューブの材質がポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合された繊維で編まれていることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１０】
チューブの材質が天然ゴム・合成ゴム・熱可塑性エラストマーのいずれか／もしくは混合体であり、長手方向に拘束されていることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１１】
伸縮する円筒形スリーブの材料がポリエステル系・ポリアミド系ポリエチレン系・ポリイミド系のいずれか／もしくは混合された繊維であることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１２】
チューブ材料が電界をかけることにより変形する特徴を持つ樹脂材料であり、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入した場合に円筒形スリーブによる長手方向の引っ張り強さに加えて、チューブへ電界をかけた時の変形力を加え、長手方向の収縮率がより大きくなることを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１３】
チューブ材料が電界をかけることにより変形する特徴を持つ樹脂材料であり、この導電性のチューブ材料にかかる圧力によって電気抵抗変化が発生することを利用した圧力センサーの役割を併せ持つことを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１４】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置であり、さらに、センサー能力を併せ持つことを特徴とする動力装置を具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１５】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を２本または２本以上並列に配置し両端を拘束することによって、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによって、あたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１６】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を３本以上動力装置の径の中心が同じ円周上にくるように配置し、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１７】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を３本以上動力装置の径の中心が同じ円周上にくるように配置し、さらに長手方向中央で３本以上の動力装置を配した円の中心部にも動力装置を配置することを特徴とし、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１８】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を３本以上動力装置の径の中心が同じ円周上にくるように配置し、さらに長手方向中央で３本以上の動力装置を配した円の中心部に気体・液体・固体またはそれらの混合体を注入すると膨張することを特徴とする球状の風船を配置することを特徴とし、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項１９】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を２本以上直列に配置し、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによって、あたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項２０】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を３本以上動力装置の径の中心が同心円上にくるように配置し、さらに長手方向中央の同心部にも動力装置を配置し外側の動力装置で包み込んでいることを特徴とし、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【請求項２１】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置複数個を多面体の辺に配置し、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備する請求項１または２記載の筋力補助機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置、および、それらを複数個配置し気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備することを特徴とする身体に装着することが可能であり、人の筋力を補助することが可能な筋力補助機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁モータを用いた筋力補助機器が実用化されているが、電磁モータを用いた筋力補助機器は、重量が大きく、また減速機も必要となり、身体に装着する形には適さない。しかし、電磁モータよりも単位重量あたりのトルクが大きくできる従来の空気圧駆動動力装置を適用すれば、ストロークが小さく、人の筋力を補助する場合の関節の動きに十分に対応することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁モータを用いた筋力補助機器が実用化されているが、電磁モータを用いた筋力補助機器は、重量が大きく、また減速機も必要となり、身体に装着する形には適さない。しかし、電磁モータよりも単位重量あたりのトルクが大きくできる従来のラバーを用いた空気圧駆動動力装置を適用すれば、長手方向のストロークが小さく、人の筋力を補助する場合の関節の動きに十分に対応することができなかった。そこで、より大きなストロークを持つ動力装置を具備した身体装着し、人の筋力を補助することが可能な筋力補助機器が求められてきた。
【０００４】
本発明は、上記のような課題に対処するために提案されたものであって、気体・液体・固体の物質またはそれらの重合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置、および、それらを複数個配置し気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを具備した身体に装着可能であり、人の筋力を補助することのできる筋力補助機器を実用化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設け、チューブにポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムまたは繊維を用いたことを特徴とする動力装置、および、それらを複数個配置し気体・液体・固体の物質またはそれらの重合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを用いることによって解決することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例に係る、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を表す。動力装置は長手方向には拘束され径方向に広がるチューブ１および長手方向には拘束され径方向に伸縮する円筒型スリーブ２および注入口３および留め金４より構成される。さらに、注入口への気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入量を制御する制御部５を備える。
【０００７】
図１は本発明に適用できる動力装置は、制御部５で気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによって、気体、液体、固体の物質またはそれらの混合体を注入する前後での長手方向の長さ変化率を自由に制御することが可能である。実施例１に示すように、空気を圧力０．３ＭＰａで注入する前後での長手方向の収縮率が従来約２５％であったのに対して、最大で３０％でとなる。これは、長手方向を拘束することによって径方向への膨張の力を効率的に収縮の力に変換できた為である。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
また、チューブの径方向に一定円周長さで拘束している拘束部を１箇所または２箇所以上設け、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入した時に長手方向にチューブの膨張体が連続で出来るような設計であってもかまわない。チューブの材質はポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムまたはポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合された繊維で編まれた円筒形チューブで構成されている。また、天然ゴム・合成ゴム・熱可塑性エラストマーのいずれか／もしくは混合体であり、長手方向に拘束されている円筒形チューブでもかまわない。伸縮する円筒形スリーブの材料はポリエステル系・の繊維であり、強度、すべり性に優れたものでなければならない。また。ポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系のいずれか／もしくは混合された繊維であってもかまわない。さらに、チューブ材料が電界をかけることにより変形する特徴を持つ樹脂材料であり、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入した場合に円筒形スリーブによる長手方向の引っ張り強さに加えて、チューブへ電界をかけた時の変形力を加え、長手方向の収縮率をより大きくすることも可能である。また、チューブの材質がポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムまたはポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合された繊維で編まれた円筒形チューブもしくは天然ゴム・合成ゴム・熱可塑性エラストマーのいずれか／もしくは混合体であり、長手方向に拘束されている円筒形チューブに、チューブ材料が電界をかけることにより変形する特徴を持つ樹脂材料シートをはりつけて使用することも可能である。このとき、導電性の樹脂材料であるチューブまたはシートを使用することによって、導電性の樹脂材料であるチューブまたはシートにかかる圧力によって電気抵抗が変化することを利用した圧力センサーとしての役割を持たせることも可能である。また、チューブにかかる内部圧力、引張り力、チューブの長さ、断面積などを測定することによってセンサーと動力装置機能を併せ持たせることも可能である。
【００１０】
図２は本発明の一実施例に係る、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置６を２本または２本以上並列に配置し両端を拘束することによって、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御部７で制御することによって、あたかも１つの動力装置かのような振る舞いをする動力装置システムの１実施例である。１は２本の動力装置をまとめる留め部であり、制御部７は留め部よりでる注入口８に配置されていてもよい。２本を並列に並べることによって引っ張り力が強化される上、動力装置が長手方向に収縮するだけでなく、それぞれの動力装置の中心軸からたわむことにより、動力装置システムとしての収縮率が動力装置単体に比してより大きくなる。このとき動力装置の本数は３本以上となっても同様の効果が得られることになる。また、直列に配することによって、あたかも動力装置のストロークが大きくなったかの様な効果を得ることが出来る。
【００１１】
図３は本発明の一実施例に係る動力装置を３本以上配置する場合の配置方法を長手方向断面から示す図である。９は気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を表しており、配置した動力装置９の径の中心が同じ円周上１０にくるように配置し、その両端を一つにまとめることによって引っ張り力が強化される上、動力装置が長手方向に収縮するだけでなく、それぞれの動力装置の中心軸からたわむことにより、動力装置システムとしての収縮率が動力装置単体に比してより大きくなる。このとき、制御部は動力装置単体に備えても、動力装置システムに備えてもどちらでも同じ効果が得られることになる。
【００１２】
図４は本発明の一実施例に係る同じ円周上以外に気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向および径方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置を配置する場合の配置を長手方向の断面から示した図である。配置した動力装置１１の径の中心が同じ円周１２上にくるように配置しさらに円周１２の中心に動力装置１１を配置し、その両端を一つにまとめることによって引っ張り力が強化される上、動力装置が長手方向に収縮するだけでなく、それぞれの動力装置の中心軸からたわむことにより、動力装置システムとしての収縮率が動力装置単体に比してより大きくなる。このとき、制御部は動力装置単体に備えても、動力装置システムに備えてもどちらでも同じ効果が得られることになる。
ここで、円周１２の中心部かつ円周１２上に配した動力装置１１の長手方向中央部に球状の膨張体を配しても同様の効果が得られる。
【００１３】
図５は本発明の一実施例にかかる気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けたことを特徴とする動力装置複数個を多面体の辺に配置し、気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを模式的に表したものである。多面体の辺に当たる部分１３が気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設けた動力装置の配置される場所であり、チューブへの気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体の注入量は動力装置が個々に備えてもよいし、動力装置システムとして制御部を１つ備えていてもよい。複数個の動力装置は留め部によってあたかも一つの動力装置かのように振舞う。また、注入口１４を設けて注入口を一つにすることも可能であり、この場合動力装置システムは注入口１４に設けられる制御部１５によって注入量を制御されることとなる。
【００１４】
以下に本発明を用いた動作の一実施例を示す。例えば、介護において介護者が寝たきり患者の抱き起こし、移送などの動作を行うとき、腰への負担が大きく腰痛などを引き起こしやすいという問題が存在している。このような問題に対して動力装置を用いて筋力をサポートする筋力補助脚が提案されている。例えば、筋力補助脚に本発明の空気圧駆動動力装置を適用した場合、電磁駆動モータを適用する場合に比して人と人が直接接する場面において柔らかい感触を与えることが可能となり、筋力補助脚の安全性がよりいっそう大きくなる。
【００１５】
【発明の効果】
気体・液体・固体の物質またはそれらの混合体を注入すると長手方向は拘束され径方向に膨らむことを特徴とするチューブを持ち、そのチューブの外部に長手方向に伸縮する円筒型スリーブを配置し、両端を拘束し、片端に注入口を設け、チューブにポリエステル系・ポリアミド系・ポリエチレン系・ポリイミド系・ポリスチレン系・ポリカーボネート系のいずれか／もしくは混合されたフィルムまたは繊維を用いたことを特徴とする動力装置、および、それらを複数個配置し気体・液体・固体の物質またはそれらの重合体の注入速度を制御することによってあたかも１つの動力装置かのような振る舞いをすることを特徴とする動力装置システムを用いることによって課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る動力装置を示す説明図
【図２】本発明の一実施例に係る動力装置を並列に配置した場合を示す説明図
【図３】本発明の一実施例に係る動力装置を３本以上配列する方法を示す説明図
【図４】本発明の一実施例に係る動力装置を３本以上配列しさらに中心部に１本配列方法を示す説明図
【図５】本発明の一実施例に係る多面体状の動力装置システムを模式的に示す説明図
【符号の説明】
１　チューブ
２　円筒形スリーブ
３　注入口
４　留め金
５　制御部
６　動力装置
７　制御部
８　注入口
９　動力装置
１０　動力装置の配置される円周
１１　動力装置
１２　動力装置の配置される円周
１３　動力装置の配置される部分
１４　注入口
１５　制御部
【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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