(57)【要約】  ユーザの腕の本来の強度を腕の動きを支援することによって増強するように構成された上部胴体増強システム。上部胴体増強システムは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成されたボディシャーシと、ボディシャーシに旋回可能に結合される肩組立体と、肩組立体に旋回可能に結合される上腕組立体と、を含み、上腕組立体は、支援力機構を含み、支援力機構の出力は、第１の調整機構および第２の調整機構を介して調整可能であり、それによって、出力が、所望の動作範囲を通してその腕を動かすためにユーザに必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にし、上部胴体増強システムによって生じる任意の過剰なトルクを最小化するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの腕の本来の強度を前記腕の動きを支援することによって増強するように構成された上部胴体増強システムであって、
前記ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成されたボディシャーシと、
前記ボディシャーシに旋回可能に結合される肩組立体と、
前記肩組立体に旋回可能に結合される上腕組立体と、を含み、前記上腕組立体は、前記腕の動きを支援するために追加の力を提供する支援力機構を含み、前記支援力機構の前記追加の力は、第１の調整機構および第２の調整機構を介して調整可能であり、それによって、前記追加の力が、所望の動作範囲を通して前記腕を動かすために必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする、上部胴体増強システム。
【請求項２】
前記支援力機構は、剛性部材をピボットまわりに回転させるように構成される付勢要素を含む、請求項１に記載の上部胴体増強システム。
【請求項３】
前記付勢要素は、圧縮ばねである、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項４】
前記第１の調整機構は、前記剛性部材および／または前記ピボットの少なくとも一方に対して前記付勢要素をシフトする、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項５】
前記第１の調整機構は、シフト可能な予圧組立体を含み、前記付勢要素は、前記剛性部材に画定されたチャネル内部にシフト可能なシャトルの中に収容される、請求項４に記載の上部胴体増強システム。
【請求項６】
前記支援力機構は、前記付勢要素と結合点との間を横切るケーブルを更に含む、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項７】
前記第２の調整機構は、前記剛性部材および／または前記付勢要素の少なくとも一方に対して前記結合点をシフトする、請求項６に記載の上部胴体増強システム。
【請求項８】
前記第２の調整機構は、前記ピボットのまわりを回転するように構成されたレバーである、請求項７に記載の上部胴体増強システム。
【請求項９】
前記上腕組立体に旋回可能に結合された下腕組立体を更に含む、請求項１に記載の上部胴体増強システム。
【請求項１０】
前記下腕組立体は、下腕支援力機構を含み、出力は、所望の動作範囲を通して調整可能である、請求項９に記載の上部胴体増強システム。
【請求項１１】
ユーザの腕の本来の強度を、前記腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムであって、
前記ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成されたボディシャーシと、
前記ボディシャーシに旋回可能に結合される肩組立体と、
前記肩組立体に旋回可能に結合される上腕組立体と、を含み、前記上腕組立体は、前記腕の動きを支援するために追加の力を提供するハイブリッド支援力機構を含み、前記ハイブリッド支援力機構の前記追加の力は、受動的給電式付勢要素によって生成され、前記受動的給電式付勢要素は、能動的給電式調整機構を介して調整可能であり、それによって、前記追加の力が、所望の動作範囲を通して前記腕を動かすために必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする、上部胴体増強システム。
【請求項１２】
ユーザの腕の本来の強度を、所望の動作範囲を通して前記腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムの追加の力を最適化する方法であって、
前記所望の動作範囲に沿って１つまたは複数の点で前記腕の前記本来の強度を決定するステップと、
前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの部分を動かすために必要な最小支援力要件を決定するステップと、
前記決定された最小支援力要件に近似するように、前記上部胴体増強システムの前記追加の力を仕立てるために、第１の調整機構および第２の調整機構を調整するステップと、を含む方法。
【請求項１３】
前記本来の強度を決定することは、その肩まわりのその上腕および／またはその肘まわりのその前腕、の少なくとも一方を旋回させるときに、ユーザの作り出すことのできる最大の力を測定することを伴う、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
最小支援力要件を決定することは、前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの一部分の両方を動かすための総力要件から、前記決定された本来の強度を、差し引くことによって、算出される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記総力要件は、前記本来の強度と、前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの一部分の動きを可能にするに足る前記上部胴体増強システムによって作り出される支援力と、の合計である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記総力要件は、前記上部胴体増強システムの分かっている重量と、前記腕の推定重量または現実重量の少なくとも一方と、に基づいて決定される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願情報
本出願は、米国仮出願第６２／４３３，３７７号（２０１６年１２月１３日提出）および第６２／４６８，５６６号（２０１７年３月８日提出）の利益を主張し、その内容については、参照によって本明細書に全体が組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本開示は、一般的に運動技能の喪失に苦しむ患者の上肢の持ち上げと支援のためのシステムおよび方法に関する。より詳細には、本開示は、既存の上半身の動きを増強するように、また、神経筋障害、脊髄損傷、または、脳卒中の結果としての四肢の障害のある患者の喪失した運動技能を再建するように構成された上部胴体増強のシステムおよび使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
神経筋障害、脊髄の損傷、または脳卒中の結果としての四肢の障害などの神経筋異常を有する個人は、多くの場合、筋萎縮および／または運動機能障害を経験し、それが四肢および上半身の完全な機能の喪失につながる場合がある。そういった機能の喪失は、通常の仕事の遂行を困難にする場合があり、それによって個人の生活の質に悪影響を及ぼす。
【０００４】
米国では単独で、１４０万人に神経筋障害がある。推定されるのは、それらの人々のうちの約４５，０００人が子供であり、１つまたは複数の小児神経筋障害に冒されていることである。小児神経筋障害は、脊髄筋萎縮症（ＳＭＡ）、脳性麻痺、先天性多発性関節拘縮症（ＡＭＣ）、ベッカー型筋ジストロフィ、およびデュシェンヌ型筋ジストロフィ（ＤＭＤ）を含む。成人の神経筋疾患は、多発性硬化症（ＭＳ）、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、および顔面・肩甲・上腕筋ジストロフィ（ＦＳＨＤ）を含む。これらの筋肉障害の多くは、進行性であり、したがって、脊髄および／または脳幹運動ニューロンの緩慢な変性が存在し、全身性の衰弱、骨格筋の萎縮、および／または、筋緊張低下をもたらす。
【０００５】
米国では、約２８５，０００人に脊髄の損傷があり、毎年１７，０００の新たなケースが追加されている。脊髄の損傷の約５４％は、頸部の損傷であり、上肢神経筋の運動障害をもたらしている。脊髄の損傷は、随意運動の欠如、問題のあるけいれん、および、他の身体的な障害などの病的な慢性状態を引き起こす場合があり、それが生活の質の低下と自立の欠如をもたらす場合がある。
【０００６】
米国では、毎年６５万人を超える新たな存命の脳卒中犠牲者が存在すると推定される。脳卒中犠牲者のうちの約７０〜８０％は、上肢機能障害および／または片側不全麻痺を有する。多数の他の個人は、無症候性脳梗塞（ＳＣＩ）、または、「無症候性脳卒中」の犠牲になっており、それが進行性の四肢機能障害をもたらす場合もある。四肢機能障害および片側不全麻痺からの合併症は、痙縮、または個人がその四肢を動かそうと試みたときに筋肉の不随意収縮を伴うことがある。未処置のままである場合、痙縮は、異常で痛む位置での筋の凍結を招く場合がある。また、脳卒中に続いて、過緊張、または筋緊張の窮屈さの増加を進展させる可能性が増大する。
【０００７】
多くのケースで、神経筋異常の結果としての運動機能の強度低下や機能障害は、能動的な処置や治療を通して、遅延、停止、あるいは、逆転の場合すらある。少なくとも脳卒中犠牲者に関して、データが示唆するは、運動機能障害が最初に認められた後に治療が開始されるのが早ければ早いほど、また、患者の実行する治療の量が多ければ多いほど、患者がより良い回復を得る可能性が高いことである。残念ながら、治療は、多くの場合、高価な機器を利用し、また、診療所内の設定に限定され、それによって、患者の実行できる治療の量が著しく制限される。
【０００８】
進行性の神経筋障害の場合などの他のケースでは、処置の目標は、機能の減退を遅らせて、個人の生活の質を可能な限り長く維持するようにすることである。一般的な処置方法は、対症的な緩和を提供するために薬物療法と組み合わせた理学療法を含む。退行性筋肉障害をもつ患者のための矯正外骨格における最近の進歩は、極めて限られていた。殆どの外骨格は、臨床治療のために能動的な電源を備えて設計されてきた。しかし、幾つかの受動的給電式デバイスも開発されてきた。神経筋障害の処置用の受動的給電式デバイスの一例は、米国特許第６，８２１，２５９号（Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎに譲渡された）に開示されており、その内容については、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００９】
脊髄損傷に関して、罹患率を逆転させることのできる処置は知られていないが、神経筋電気刺激、反復的な高強度運動、ならびに矯正学および外骨格の使用は、患者の強度と全体的な神経筋の調子を改善するために用いられてきた。特に、幾つかの腕支持デバイスは、上肢を強化して日常生活の活動を達成するための自立性を改善するために、患者によって用いられてきた。それにもかかわらず、それらの装置の、日常生活を通じた連続的な使用は、それらの高コスト、嵩、重量、快適さの欠如、および、限定された機能によって制限される。
【００１０】
神経筋異常の処置に用いられる治療の一形態は、一般的に拘束誘発運動療法（ＣＩＭＴ）と呼ばれる。ＣＩＭＴは、罹患肢または麻痺肢を運動させながら、患者の「良好な」肢（即ち、非麻痺肢）を制限することを含む治療方法である。ＣＩＭＴは、学習性不使用、不使用期間後に患者が麻痺肢の使い方を忘れるという現象、に対抗するための優れた方法である。ＣＩＭＴのための従来のプロトコルは、１日最大６時間で２週間にわたる麻痺肢のタスク特有の使用を高めることを目的とした麻痺肢の集中的段階的なプラクティスと、起きている時間の９０％の間に麻痺肢の使用を促進するために、例えば、ミットで、非麻痺肢を拘束することと、臨床設定または実験室で得られたゲインを患者の実世界環境（ｒｅａｌ−ｗｏｒｌｄ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）に移動させるように設計された、非麻痺手使用への固執を改善させる行動療法（ａｄｈｅｒｅｎｃｅ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ｂｅｈａｖｉｏｒａｌ  ｍｅｔｈｏｄｓ）と、を含む。
【００１１】
多くの場合、ＣＩＭＴ法は、デバイスを介して実施される。１つのそういったデバイス例は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第８，１９２，３３１号に開示されているようなＨｏｃｏｍａ  Ａｒｍｅｏ  Ｓｐｒｉｎｇである。このデバイスと関連して使用するためのソフトウェアは、米国特許出願公開第２００９／００７６３５１号に開示されており、参照によって本明細書に同じく組み込まれる。ＣＩＭＴ法の使用に関するデータは、有効なことを証明したが、ＣＩＭＴ法を実施するための現在のデバイスの高コストおよび不動性は、この方法が診療所内の設定の外部で広く使用されることを妨げる。
【００１２】
診療所内の設定に対する制限に加えて、ＣＩＭＴ法を実施するために使用されるデバイスの別の欠点は、好適経路を通して患者の四肢の動きを案内するための能力の欠如である。好適経路運動制御が示されてきたのは、日常生活の活動（ＡＤＬ）の達成を最適化して、リハビリ治療の長期保持テナントを強化するためであり、患者にとって実行が最容易である低品質の経路というよりも「高品質」の四肢運動に焦点を合わせるためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の実施形態は、低プロファイルのモジュール式携帯デバイスと、神経筋障害を有するユーザのための方法を提供する。本開示の実施形態がユーザに可能にさせるのは、改善された動作範囲を経験することであり、それによって自立性を改善し、日常生活の活動（ＡＤＬ）の達成を可能にすること、および／または、治療的レジメン（例えば、ＣＩＭＴまたは反復動作）を強化することである。本開示の幾つかの実施形態は、高頻度の使用ゾーン内または前方３次元円錐として画定される優先順位付けされた３次元動作範囲内での改善された機能的な動きを可能にする。本開示の幾つかの実施形態は、ファームウエアベース制御システムによって、ユーザ固有の筋肉強度を増強および／またはそうしないと動かせない腕に持ち上げ力を提供、するように構成され得る２重の上腕調整および前腕調整を有する持ち上げおよび支援デバイスを含む。ファームウエア制御式運転モードと組み合わせた機械式調整は、ユーザがＡＤＬｓを達成するためにトルクおよび負荷の両要件をバランスさせるのを可能にする。本開示の実施形態は、受動的に給電される、能動的に給電される、または、受動的給電式および能動的給電式のハイブリッドである場合がある。本開示の実施形態は、ハイブリッドのパッシブダイレクトアンドアクティブインダイレクト（ｐａｓｓｉｖｅ−ｄｉｒｅｃｔ  ａｎｄ  ａｃｔｉｖｅ−ｉｎｄｉｒｅｃｔ）駆動組立体を含む場合がある。本開示の実施形態は、使用期間を全体にわたる長期使用中に統合モバイル演算デバイスを介して動きの自動追跡およびタスクのグレード化を可能にすることによって公知の治療法を更に拡充する場合がある。
【００１４】
本開示の１つの実施形態は、ユーザの腕の本来の強度を、腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムを提供する。上部胴体増強システムは、ボディシャーシ、肩組立体、および、上腕組立体を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。肩組立体は、ボディシャーシに旋回可能に結合される場合がある。上腕組立体は、肩組立体に旋回可能に結合される場合がある。上腕組立体は、腕の動きを支援するために追加の力を提供する支援力機構を含む場合があり、支援力機構の追加の力は、第１の調整機構および第２の調整機構を介して調整可能であり、それによって、追加の力が、所望の動作範囲を通して腕を動かすためにユーザに必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする。
【００１５】
幾つかの実施形態では、支援力機構は、剛性部材をピボットまわりに回転させるように構成される付勢要素を含む。幾つかの実施形態では、付勢要素は、圧縮ばねである。幾つかの実施形態では、第１の調整機構は、剛性部材および／またはピボットの少なくとも一方に対して付勢要素をシフトする。１つの実施形態では、第１の調整機構は、シフト可能な予圧組立体を含み、付勢要素は、剛性部材に画定されたチャネル内部にシフト可能なシャトルの中に収容される。１つの実施形態では、支援力機構は、付勢要素と結合点との間を横切るケーブルを更に含む。１つの実施形態では、第２の調整機構は、剛性部材および／または付勢要素の少なくとも一方に対して結合点をシフトする。１つの実施形態では、第２の調整機構は、ピボットのまわりを回転するように構成されたレバーである。１つの実施形態では、上部胴体増強システムは、上腕組立体に旋回可能に結合された下腕組立体を更に含む。１つの実施形態では、下腕組立体は、下腕支援力機構を含み、出力は、所望の動作範囲に調整可能である。
【００１６】
本開示の別の実施形態は、ユーザの腕の本来の強度を、腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムを提供する。上部胴体増強システムは、ボディシャーシ、肩組立体、および、上腕組立体を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。肩組立体は、ボディシャーシに旋回可能に結合される場合がある。上腕組立体は、肩組立体に旋回可能に結合される場合がある。上腕組立体は、腕の動きを支援するために追加の力を提供するハイブリッド支援力機構を含む場合があり、ハイブリッド支援力機構の追加の力は、受動的給電式付勢機構によって生成され、受動的給電式付勢機構は、能動的給電式調整機構を介して調整可能であり、それによって、追加の力が、所望の動作範囲を通して腕を動かすために必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする。
【００１７】
本開示の別の実施形態は、ユーザの腕の本来の強度を、所望の動作範囲を通して腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムの追加の力を最適化する方法を提供する。本方法は、所望の動作範囲に沿って１つまたは複数の点で腕の本来の強度を決定するステップと、所望の動作範囲を通して腕および上部胴体増強システムの部分を動かすために必要な最小支援力要件を決定するステップと、決定された最小支援力要件に近似するように、上部胴体増強システムの追加の力を仕立てるために、第１の調整機構および第２の調整機構を調整するステップと、を含む。
【００１８】
幾つかの実施形態では、本来の強度を決定することは、その肩まわりのその上腕および／またはその肘まわりのその前腕、の少なくとも一方を旋回させるときに、ユーザの作り出すことのできる最大の力を測定することを含む。幾つかの実施形態では、最小支援力要件を決定することは、所望の動作範囲を通して腕および上部胴体増強システムの両方を動かすための総力要件から、決定された本来の強度を、差し引くことによって算出される。幾つかの実施形態では、総力要件は、本来の強度と、所望の動作範囲を通して腕および上部胴体増強システムの部分の動きを可能にするに足る上部胴体増強システムによって作り出される支援力と、の合計である。幾つかの実施形態では、総力要件は、上部胴体増強システムの部分の分かっている重量と、腕の推定重量または現実重量の少なくとも一方と、に基づいて決定される。
【００１９】
上部胴体増強は、少なくとも部分的に重力の影響を打ち消すためにユーザの本来の強度を増強する目的で、受動的持ち上げ力をユーザの腕に提供するために、貯蔵された位置エネルギを利用するように構成された受動的給電式組立体を通して達成される場合がある。上部胴体増強は、受動的および能動的給電式支援組立体の両方のハイブリッド電源を通して達成される場合もある。幾つかの実施形態では、能動的給電式支援組立体は、受動システムの出力を調整するために使用される場合がある。能動的な持ち上げ力を直接提供するのではなく、受動システムの出力を調整するために、能動的給電式支援組立体を利用することは、構成要素の重量および嵩を減少させ（例えば、より軽い重量のアクチュエータが利用できる）、バッテリ消費を著しく減少させ、したがって、より小型でより軽い重量のバッテリが利用できる。
【００２０】
本開示の１つの実施形態は、ユーザの本来の強度を、所望の動作範囲を通してユーザの腕の動きを支援することによって、増強するように構成されたハイブリッドの受動的および能動的給電式上部胴体増強システムを提供する。上部胴体増強システムは、ボディシャーシと、少なくとも１つの腕組立体と、受動的支援組立体と、能動的給電式の第１および第２の調整機構と、を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、ボディシャーシに動作可能に結合される場合があり、また、所望の動作範囲の範囲内でボディシャーシに対して旋回するように構成される場合がある。受動的支援組立体は、少なくとも１つの腕組立体に動作可能に結合される場合があり、また、重力の影響を打ち消すときにユーザの本来の強度を増強する目的で持ち上げ力をユーザの腕に提供するために、貯蔵された位置エネルギを利用するように構成される場合がある。能動的給電式の第１および第２の調整機構は、受動的支援組立体の出力の調整を可能にするように構成される場合があり、所望の動作範囲を通してその腕を動かすためにユーザに必要とされる決定された最小支援力に近似し、それによって、上部胴体増強システムによって作り出される任意の過剰なトルクを最小化する。
【００２１】
本開示の実施形態は、好適経路からのおよび／または少なくとも優先順位付けされた３次元動作範囲の範囲内の、患者のずれを追跡することによって、治療を「高品質」な四肢の動きに焦点を合わせている。１つの実施形態では、優先順位付けされた３次元動作範囲は、本開示のシステムおよび方法によって有効にされる広めの動作範囲の範囲内の凹状の円錐の一部によって表現される場合がある。１つの実施形態では、ユーザの胴体は、凹状の円錐に交差する場合があり、円錐の頂点は、ユーザの鼻の近位に位置決めされ、実質上水平な円錐の基部は、ユーザの胴体および／またはウエストに近位に位置決めされる。１つの実施形態では、基部の位置は、治療および／またはＡＤＬの実行中にユーザの仕事量を軽くするように、調整済み基部の下でのまたは固定面でのユーザの四肢の機動を妨げるために調整される場合がある。例えば、幾つかの実施形態では、肩組立体の横延長ピボットは、低い、中間、および高い鉛直調整ゾーンに対応する３つの設定を可能にするように構成される場合がある。横延長ピボットは、能動的に給電または受動的に調整される場合がある。幾つかの実施形態では、高めの鉛直調整ゾーンは、低めのトルク要件に対応する。
【００２２】
本開示の１つの実施形態は、システムによって有効にされる広めの動作範囲の範囲内の少なくとも優先順位付けされた３次元動作範囲の範囲内でユーザの腕の動きを支援することによって、ユーザの腕の本来の強度を、増強するように構成された上部胴体増強システムを提供する。上部胴体増強システムは、ボディシャーシと、腕組立体と、１つまたは複数の付勢要素と、を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。腕組立体は、ボディシャーシに動作可能に結合される場合があり、また、ボディシャーシに対して旋回するように構成される場合がある。１つまたは複数の付勢要素は、腕組立体に動作可能に結合される場合があり、また、優先順位付けされた３次元動作範囲の限界範囲内で少なくとも部分的に重力の影響を打ち消すときにユーザの本来の強度を増強する目的で、持ち上げ力をユーザの腕に提供するために、貯蔵された位置エネルギを利用するように構成される場合がある。優先順位付けされた３次元動作範囲は、凹状の円錐によって画定される場合があり、凹状の円錐の頂点は、ユーザの鼻に近接し、凹状の円錐の基部は、実質上水平に位置決めされ、また、ユーザの胴体に近接する。凹状の円錐の基部は、調整済み基部の下でのユーザの手の機動を妨げるために調整される場合がある。
【００２３】
本開示の別の実施形態は、ユーザからの合図に基づいて事前定義された方向にユーザの腕を機動するときにユーザの本来の強度の増強を増加させるように構成されたインテントアクチベータブル（ｉｎｔｅｎｔ  ａｃｔｉｖａｔａｂｌｅ）上部胴体増強システムを提供する。インテントアクチベータブル上部胴体増強システムは、ボディシャーシと、少なくとも１つの腕組立体と、プロセッサと、を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、ボディシャーシに動作可能に結合される場合があり、また、広い動作範囲の範囲内でボディシャーシに対して旋回するように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、広めの動作範囲の範囲内の少なくとも優先順位付けされた３次元動作範囲の範囲内で、ユーザの腕を機動するときに、ユーザの本来の強度を増強するように構成される支援力機構を含む場合がある。プロセッサは、情報をユーザから受け取って、可変の増強命令を支援力機構に提供するように構成される場合がある。プロセッサが受け取る情報は、ユーザのボディの位置を含む場合があり、したがって、所与の方向へのユーザのボディの動きは、プロセッサによってユーザがその腕を対応方向に動かす意図として解釈され、プロセッサによって提供される可変の増強命令は、支援力機構を導いて、少なくとも１つの腕組立体の対応方向への増強を増加させる。
【００２４】
本開示の実施形態は、使用中にユーザの腕の位置または経路を検知するように構成された１つまたは複数の検知するデバイスを含む場合がある。本開示の実施形態は、リプレイモードを含む場合があり、そこでは、動きのための好適経路は、記録される場合があり、ユーザの本来の筋肉の動きは、ユーザの四肢を好適経路に沿って案内する目的で、好適経路に沿って単独で増強される場合がある。本開示の１つの実施形態は、ユーザの腕の動きの経路を記録して、記録された動作経路に沿ったユーザの腕の繰り返し動作におけるユーザの本来の強度を選択的に増強するように構成された上部胴体増強システムを提供する。上部胴体増強システムは、ボディシャーシと、少なくとも１つの腕組立体と、プロセッサと、を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、ボディシャーシに動作可能に結合される場合があり、また、所望の動作範囲の範囲内でボディシャーシに対して旋回するように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、広めの動作範囲の範囲内の少なくとも優先順位付けされた３次元動作範囲の範囲内で、ユーザの腕を機動するときに、ユーザの本来の強度を増強するように構成される支援力機構を含む場合がある。プロセッサは、ユーザの腕の動きに基づいて位置情報を受け取って記録するように、そして、可変の増強命令をケーブル組立体に選択的に提供するように構成される場合がある。位置情報は、ユーザの腕の動きの所望の繰り返し可能な経路を含む場合があり、プロセッサによって提供される可変の増強命令は、支援力機構を指導する場合があり、少なくとも１つの腕組立体の増強を増加させて、ユーザの腕を所望の繰り返し可能な動作経路に沿って案内する。
【００２５】
本開示の別の実施形態は、ユーザの本来の強度を、ユーザの腕の動きを支援することによって、増強するように構成された閉ループ制御システムを提供する。閉ループ制御システムは、ボディシャーシと、少なくとも１つの腕組立体と、プロセッサと、を含む場合がある。ボディシャーシは、ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成される場合がある。少なくとも１つの腕組立体は、肩組立体に動作可能に結合される場合があり、また、支援力機構を含む場合があり、支援力機構の出力は、第１の調整機構および第２の調整機構を介して調整可能である。プロセッサは、１つまたは複数の検知するデバイス４０２から関心のある１つまたは複数の臨床パラメータを受け取るように構成される場合があり、ユーザの強度プロファイルおよび／または規定のエクササイズに対するコンプライアンスのレベルのうちの少なくとも一方を決定し、また、少なくとも１つの腕組立体によって生成される出力を最適化するように、決定された強度プロファイルおよび／またはコンプライアンスのレベルに基づいて、第１の調整機構および／または第２の調整機構の調整を命令する。
【００２６】
上の概要は、各例証した実施形態や本開示の全ての実施を説明することを意図していない。図面やそれに続く詳細な説明は、それらの実施形態をより具体的に例示する。
本開示は、添付の図面に関連して、本開示の様々な実施形態の次の詳細な説明の考慮によって、より完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図２】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムのボディシャーシを示す斜視図である。
【図３】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体を示す斜視図である。
【図４】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体および上腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図５Ａ】所望の動作範囲を通した上部胴体増強システムの必要な操縦のためのトルクおよび／または力曲線を示す図である。
【図５Ｂ】所望の動作範囲を通した上部胴体増強システムの操縦のための支援力要求曲線のグラフ図である。
【図６Ａ】第１の調整機構が支援力機構を調整するために利用される、本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体および上腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図６Ｂ】第１の調整機構が支援力機構を調整するために利用される、本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体および上腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図６Ｃ】支援力出力に基づく第１の調整機構の効果的な操縦のグラフ図である。
【図７Ａ】第２の調整機構が支援力機構を調整するために利用される、本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体および上腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図７Ｂ】第２の調整機構が支援力機構を調整するために利用される、本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体および上腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図７Ｃ】支援力出力に基づく第２の調整機構の効果的な操縦のグラフ図である。
【図８Ａ】上部胴体増強システムの支援出力を最適化する方法を示す図である。
【図８Ｂ】上部胴体増強システムの支援出力を最適化するグラフ図である。
【図９】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの肩組立体、上腕組立体、および下腕組立体の切り取りプロファイル図である。
【図１０】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムの下腕組立体の部分図である。
【図１１】本開示の実施形態に従った上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図１２】本開示の実施形態に従ったハンドサポートを含む上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図１３Ａ】本開示の実施形態に従った、事前定義された３次元の動作範囲内で四肢の動きの増強を優先順位付けするように構成された上部胴体増強システムを利用するユーザを示す前面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの上部胴体増強システムを利用するユーザを示すプロファイル図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａの上部胴体増強システムを利用するユーザを示す上面図である。
【図１３Ｄ】図１３Ａの上部胴体増強システムを利用するユーザを示す斜視図である。
【図１４】本開示の別の実施形態に従った、事前定義された３次元の動作範囲内で四肢の動きの増強を優先順位付けするように構成された上部胴体増強システムを利用するユーザを示す斜視図である。
【図１５】本開示の実施形態に従った、複数の検知するデバイスを含む上部胴体増強システムを示す概略図である。
【図１６】本開示の実施形態に従った、１つまたは複数の検知するデバイスによって検知されたデータからの情報の流れを示す図である。
【図１７】本開示の実施形態に従った、低プロファイルの上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図１８Ａ】スリーブ組立体がボディシャーシから連結解除されている、本開示の実施形態に従った、低プロファイルの上部胴体増強システムを示す後面図である。
【図１８Ｂ】スリーブ組立体がボディシャーシに動作可能に結合されている、図１８Ａの低プロファイルの上部胴体増強システムを示す後面図である。
【図１９】本開示の実施形態に従った、１つまたは複数の着用可能な人工筋肉を有する上部胴体増強システムを示す前面図である。
【図２０】本開示の別の実施形態に従った、１つまたは複数の人工筋肉を有する上部胴体増強システムを示す前面図である。
【図２１】本開示に従った上部胴体受動増強システムの様々な実施形態を示す図である。
【図２２】本開示の実施形態に従った、示されたような上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図２３】ボディシャーシから取り外された図２２の上部胴体増強システムの一部分を示す斜視図である。
【図２４】図２２の肘組立体を示す部分的に接近した斜視図である。
【図２５】本開示の実施形態に従った、示された上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図２６Ａ】本開示の実施形態に従った、示された上部胴体増強システムを示す斜視図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａの張力調整機構を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本開示の実施形態は、様々な修正形式や代替形式に従順であるが、その詳細は、図面に一例として示されており、詳細に説明されるであろう。しかしながら、その意図が、説明される特定の実施形態に本開示を限定することではないことを理解されたい。逆に言うと、その意図は、添付の特許請求の範囲によって規定されるように、本開示の精神および範囲の範囲内にある全ての修正例、等価物、および代替物をカバーすることである。
【００２９】
Ｉ．受動型ハイブリッド上部胴体増強システム
図１を参照すると、上部胴体増強システム１００は、本開示の実施形態に従って示される。上部胴体増強システム１００は、ユーザの腕の機動中に重力を打ち消すために必要とされる力を低減するために、貯蔵された位置エネルギを使用することによって、日々の仕事および／または治療的な処置において、ユーザを支援するように構成される場合がある。本明細書で使用するとき、用語「ユーザ」および「患者」は、神経筋障害、脊髄の損傷、および脳卒中の結果としての四肢の障害などの神経筋異常を有する個人を指すために、交換可能に使用することができる。１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、ボディシャーシ１０２と、肩組立体１０４と、上腕組立体１０６と、下腕組立体１０８と、を含む場合がある。
【００３０】
図２Ａ〜２Ｂを参照すると、ボディシャーシ１０２の正面および背面の斜視図は、本開示の実施形態に従って示される。１つの実施形態では、ボディシャーシ１０２は、ネオプレン、３Ｄ印刷ナイロン、および他の可撓性ポリマなどの、複数の通気性、伸縮性、軽量、および／または低摩擦のファブリックと協働して作用する複数の剛性部材を含む。ボディシャーシ１０２は、一対の横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂおよび一対の肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂを含む場合がある。横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂおよび肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂは、前方ハブ１１４に動作可能に結合可能とすることができる。例えば、１つの実施形態では、横支持部材および肩支持部材１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂは、調整可能な締結体を介して前方ハブ１１４に動作可能に結合され、したがって、横支持部材および肩支持部材１１０Ａ、１１０Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂの長さおよび／または角度は、異なったサイズのユーザに適応するように調整することができる。肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂは、更に後方ハブ１１６を介して互いに結合される場合がある。前方ハブ１１４への結合と同様に、肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂは、調節可能な締結体を介して後方ハブ１１４に動作可能に結合することができ、したがって、肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂの長さおよび／または角度は、異なったサイズのユーザに適応するように調整することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、ボディシャーシ１０２は、本質的にモジュール式である場合があり、例えば、１つの実施形態では、横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂおよび／または肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂは、異なったサイズ、年齢および他の身体的特徴のユーザに適応する目的で、異なったサイズおよび／または形状の横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂおよび／または肩支持部材１１２Ａ、１１２Ｂのために容易に交換可能である場合がある。快適さの向上のために、前方ハブ１１４および後方ハブ１１６は、ユーザの胴体に順応するように構成されたそれぞれの胴体クッションパッド１１８、１２０を含む場合がある。
【００３２】
別の実施形態では、ボディシャーシ１０２は、ユーザ（図１７に示すように）のボディ（例えば、肩や胴体）のまわりに着用されるべきベストなどの着用可能な衣類を含む場合がある。例えば、１つの実施形態では、ボディシャーシ１０２は、ユーザのニーズに適するように構成された様々なレベルの剛性および支持を備えた一連の層として構築される場合がある。幾つかの実施形態では、ボディシャーシ１０２は、様々な剛性を有する位置決め式の支持パネルが備え付けられる場合があり、したがって、ボディシャーシ１０２の部分の剛性および／または支持は、様々な程度および範囲の動きに適応するようにゾーン化される場合がある。したがって、そういった実施形態は、ユーザが望むように剛性および／または可撓性を有する目的で、ボディシャーシ１０２が修正されるのを可能にする。
【００３３】
引き続き図２Ａ〜２Ｂを参照すると、横支持部材１１０は、複数の横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、および１２４Ｂ、ならびに、１つまたは複数の肘掛け椅子サポート１２６Ａ、１２６Ｂを含む場合がある。横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、および１２４Ｂは、それぞれの横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂに対する横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂの調整を容易にするのを可能にするように構成された調整可能な締結体を介して横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂに動作可能に結合される場合がある。例えば、１つの実施形態では、横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂは、横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂとユーザの胴体との間の距離、および／または、横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂとユーザの胴体との間圧力、を増加または減少させるように、ユーザの胴体に対して鉛直方向に上および下に、ならびに、ユーザの胴体に対して水平方向に内および外に、調整される場合がある。横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂは、快適さと支持の向上のために、ユーザの胴体に対して横方向に旋回するように構成される場合もある。快適さの向上のために、横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂは、ユーザの胴体に順応するように構成されたそれぞれのクッション付き接触部を含む場合がある。
【００３４】
幾つかの実施形態では、胴体クッションパッド１１８、１２０、および、横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂは、ユーザの解剖学的構造の３次元スキャンから３Ｄ印刷される場合がある。他の実施形態では、これらの部分は、ユーザの型の上に真空熱成形される場合があり、あるいは、熱成形タイプの熱制限性の層状材料を用いて、直接ユーザの上に成形される場合がある。他の実施形態では、これらの部分は、圧力および／または熱の組合せを介してユーザに適合される場合がある。それらの成形技術の様々な組合せも考えられる。
【００３５】
肘掛け椅子サポート１２６Ａ、１２６Ｂは、ユーザが着座し得る椅子の腕との支持接触を提供し、それによって使用中に椅子の中でユーザが横に傾くおよび／または横に動くのを妨げるように構成される場合がある。１つの実施形態では、肘掛け椅子サポート１２６Ａ、１２６Ｂは、横支持部材１１０Ａ、１１０Ｂに、それぞれの横接触パッド１２２Ａ、１２２Ｂを介して動作可能に結合される場合がある。１つの実施形態では、肘掛け椅子サポート１２６Ａ、１２６Ｂは、ユーザの胴体に対して鉛直方向に上および下に、ならびに、ユーザが着座し得る椅子の肘掛け椅子サポート１２６Ａ、１２６Ｂと椅子の腕と間の距離を調整するようにユーザの胴体に対して水平方向に内および外に、調整される場合がある。
【００３６】
図３Ａ、３Ｂを参照すると、肩組立体１０４の斜視図は、本開示の実施形態に従って示される。肩組立体１０４は、横支持部材１１０に結合するように構成される場合がある。例えば、１つの実施形態では、レール１２８は、横支持部材１１０に動作可能にまたは固定式に結合される場合がある。肩継手１３０は、レール１２８に摺動可能に結合される場合があり、それによって、肩組立体１０４（ならびに上腕および下腕組立体１０６、１０８）が、ボディシャーシ１０２に対してシフト可能に位置決めされるのを可能にする。幾つかの実施形態では、肩継手１３０は、肩組立体１０４の横ピボット１３２への重力の悪影響を最小化するように、レール１２８上でユーザ（ユーザがどのように位置決めされ得るかにもよるが）の肩上の最高点に位置決めされることがある。幾つかの実施形態では、肩継手１３０は、肩継手１３０をレール１２８に対して所定の位置に固定するように構成された止めねじ１３４または他の締結体を含む場合がある。
【００３７】
幾つかの実施形態では、肩継手１３０は、レール１２８に結合されるように構成された近位端部と、調整可能な上腕継手１３６に旋回可能に結合されるように構成された遠位端部と、を有する剛性部材で構築される。肩継手１３０および上腕継手１３６は、横ピボット１３２を介して結合される場合があり、それによって、上腕継手１３６が肩継手１３０に対して旋回するのを可能にし、概して水平（即ち、重力の力に実質上垂直）な配向を可能にする。幾つかの実施形態では、横ピボット１３２まわりの回転運動は、モータ１３３を介して動力化される場合がある。他の実施形態では、横ピボット１３２まわりの回転は、非支援である場合がある。
【００３８】
肩継手１３０は、第１の部分１３８Ａと、横延長ピボット１４０を介して互いに旋回可能に結合される第２の部分１３８Ｂと、を含む場合がある。１つの実施形態では、第１の部分１３８Ａは、横ピボット１３２を介して肩継手１３０に旋回可能に結合される場合があり、第２の部分１３８は、肩ピボット１４４を介して上腕組立体１０６に旋回可能に結合される場合がある。幾つかの実施形態では、横延長ピボット１４０は、上部胴体増強システム１００の使用中にユーザの腕の変化する程度の横延長部を提供するために調整される場合がある。典型的には、横延長ピボット１４０は、使用中に動的に調整されるのではなく、むしろ、ユーザの腕を所望のレベルに位置決めするように、治療セッションの前に調整される。幾つかの実施形態では、横延長ピボット１４０は、ユーザがそれらの腕を、それらの胴体に密に近接した位置（それによって、例えば、テーブルトップやキーボードの近くでの腕の動きのより良い制御を可能にする）と、ユーザの肩と実質上同じ高さの位置（それによって、より高い高さでの、例えば、ユーザの顔や頭の近くでの腕の動きのより良い制御を可能にする）と、の間に位置決めするのを可能にするように構成される場合がある。幾つかの実施形態では、横延長ピボット１４０まわりの回転は、モータ１４１を介して動力化される。他の実施形態では、横延長ピボット１４０まわりの回転は、手動で調整されて所定の位置にロックされる。１つの実施形態では、ロック機構１４２は、ユーザが横延長ピボット１４０を所望の位置にロックするのを可能にする。
【００３９】
図４Ａ、４Ｂを参照すると、肩組立体１０４および上腕組立体１０６の切断プロファイル図は、本開示の実施形態に従って示される。１つの実施形態では、上腕組立体１０６は、剛性上腕部材１４８に旋回可能に結合された肩ピボット部分１４６を含み、それによって、上腕組立体１０６の部分が肩ピボット１４４を介して肩組立体１０４に対して回転するのを可能にする。幾つかの実施形態では、肩ピボット部分１４６と上腕部材１４８との間に位置決めされた軸受組立体１４７は、上腕部材１４８が肩ピボット部分１４６に対して旋回するのを可能にするように構成される場合がある。肩ピボット１４４のまわりの回転は、肩ピボット部分１４６に動作可能に結合されたレバー１５２と、上腕部材１４８に動作可能に結合されたばね予圧組立体１５４と、の間に延びるケーブル１５０の張力を介して支援される。幾つかの実施形態では、それは、支援力機構と呼ばれる。ケーブル１５０は、ケーブルストッパ１６０と、レバー１５２上の結合点１６２と、の間を横断する場合がある。幾つかの実施形態では、ケーブル１５０は、ケーブル１５０が張力下にある間にコーナのまわりを曲がるのを可能にするように構成されたころ軸受１６４のまわりを横断する場合がある。
【００４０】
１つの実施形態では、上腕組立体１０６は、上腕接触カフ１５３（図９に示すように）を更に含む。１つの実施形態では、上腕カフ１５３などの上部胴体増強システム１００のユーザの皮膚接触部分は、ユーザの輪郭に密に順応する場合がある。１つの実施形態では、それらの部分は、ユーザの解剖学的構造の３次元スキャンから３Ｄ印刷される場合や、圧力および／または熱の組合せを介してユーザに順応し得る熱成形タイプの熱制限性の層状材料を用いて、ユーザの型の上に、または、直接ユーザの上に、あるいは、それらの組合せを介して、真空熱成形される場合がある。
【００４１】
１つの実施形態では、シフト可能なばね予圧組立体１５４は、シャトル１５６と、付勢要素１５８と、ケーブルストッパ１６０と、を含む。１つの実施形態では、付勢要素１５８は、圧縮ばねである場合があり、したがって、付勢要素１５８は、上腕部材１４８を促して所望の動作範囲内で肩ピボット部分１４６に対して回転させるように、引張力をケーブル１５０に伝達する。動作範囲は、例えば、ユーザの腕が実質上鉛直下方に配向（０度の上腕角度と呼ばれる）（図４Ａに示すように）される上腕部材１４８の位置と、ユーザの腕が実質上水平に配向（９０度の上腕角度と呼ばれる）される上腕部材１４８の位置と、の間に分布する場合がある。図４Ｂは、上腕部材１４８を約７５度の上腕角度で示す。他の動作範囲、例えば、−１５度から１８５度の上腕角度も考えられる。
【００４２】
したがって、１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、位置エネルギを貯蔵するための貯蔵位置エネルギ付勢要素１５８を利用して、ユーザがそれらの腕を上げる、下げる、および機動するのを支援して、重力の影響を克服する。このように、システム１００は、ユーザに追加の強度を付与するのではなく、ユーザが必要とする力を単に減少させ、重力の影響を克服してユーザの本来の強度を増強する、という点で受動的と考えられる場合がある。１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００によって作り出される抗重力支援力は、重力に起因する腕のトルクと調和し、それによって、重力の影響を効果的に解消する。
【００４３】
上部胴体増強システム１００の必要とされるトルクは、例えば、ユーザの腕および上部胴体増強システム１００の適用可能部分の質量と、ユーザの肩（即ち、回転軸）およびユーザの腕の質量中心間の横方向距離と、を掛け算することによって、計算される場合があり、横方向距離は、地球の重力に実質上垂直である。したがって、腕のトルクは、腕の角度と正弦波の関係に従う場合があり、したがって、トルクは、ユーザの腕が実質上鉛直であるとき、殆どまたは全く必要とされず、最大量のトルクは、ユーザの腕が地球の重力に実質上垂直であるとき、必要とされる。
【００４４】
ユーザの必要性に応じて、上部胴体増強システム１００が重力の影響を打ち消す程度は、調整される場合がある。１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、小さい持ち上げ力、例えば、ユーザの腕の重量の僅か、を提供するように構成される場合がある。他の実施形態では、上部胴体増強システム１００は、ユーザの腕の重量に実質上等しい持ち上げ力を提供する場合がある。更に他の実施形態では、上部胴体増強システム１００は、ユーザの腕の重量にユーザが持ち上げたい物体を加えたものに実質上等しい持ち上げ力を提供する場合がある。
【００４５】
付勢要素１５８の必要な張力は、所望の効果を提供するために計算することができる。１つの実施形態では、付勢要素１５８の要件は、次の式に従って計算することができる。
Ｍｇ＝ｋＹ
ここで、Ｍは、支持されるべき質量、ｇは、重力に起因する加速度、ｋは、ばね定数、そして、Ｙは、弾性部材１５８および／または１８８が伸びる距離である。
【００４６】
図５Ａを参照すると、所望の動作範囲にわたるトルク要件のグラフ図は、本開示の実施形態に従って示される。この実施形態では、所望の動作範囲は、０度から１８０度の上腕角度にプロットされる。示すように、ユーザの腕と上部胴体増強システム１００の一部分との両方を持ち上げるための総力要件は、放物線または正弦波の半分、によって一般に表現され、ピークトルク要件１７０は、約９０度の上腕角度上に中心決めされる。
【００４７】
上部胴体増強システム１００によって必要とされる支援のレベル（即ち、支援力要件）を決定する目的で、幾つかの実施形態では、ユーザの非支援力出力は、所望の動作範囲にわたって測定される場合がある。幾つかの実施形態では、１つまたは複数の非支援力出力データ点１７２Ａ〜Ｂは、所望の動作範囲に沿って収集される場合がある。測定された非支援力出力は、次いで、支援力要件を決定するために、決定された総力から差し引かれる場合がある。図５Ｂは、要約された所望の動作範囲にわたる決定された支援力要件のプロットを示す。幾つかの実施形態では、１つまたは複数の支援力要件データ点１７２Ａ〜Ｂ’は、所望の動作範囲に沿って決定される場合がある。
【００４８】
図６Ａ〜Ｂを参照すると、幾つかの実施形態では、可能であるのは、上部胴体増強システム１００の支援力出力に影響を及ぼす目的で、ばね予圧組立体１５４を上腕部材１４８に対してシフトさせることである。幾つかの実施形態では、それは、第１の調整機構と呼ばれる。例えば、１つの実施形態では、上腕部材は、ばね予圧組立体１５４がシフトするように構成されるチャネル１７８を含むことがある。純粋な受動システムでは、ばね予圧組立体１５４のシフトは、手動で、例えば、止めねじまたはねじ付きキャリア組立体によって、実行されることがある。ハイブリッドシステムでは、予圧組立体１５４のシフトは、アクチュエータ１７４および関連する制御回路１７６を介して実行される場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、ばね予圧組立体１５４は、ばね予圧組立体１５４が肩ピボット部分１４６のより近くにシフトされる第１の位置（図６Ａに示すように）と、ばね予圧組立体１５４が肩ピボット部分１４６から更に遠くにシフトされる第２の位置（図６Ｂに示すように）と、の間を可変にシフトされる場合がある。幾つかの実施形態では、第１の位置から第２の位置への予圧組立体１５４のシフトは、付勢要素１５８および／またはケーブル１５０の張力を増加させる。
【００４９】
図６Ｃに示すように、幾つかの実施形態では、ばね予圧組立体１５４を第１の位置から第２の位置にシフトさせることは、力曲線を横切って上腕組立体１０６によって提供されるトルクを増加させる効果を有する。グラフで表現されるように、ばね予圧組立体１５４を第１の位置から第２の位置にシフトさせることは、支援力を放物線鉛直上方に（即ち、第１の支援力出力１８０から第２の支援力出力１８０’に）シフトさせる効果を有する。
【００５０】
幾つかの実施形態では、上腕組立体１０６の支援力出力１８０は、１つまたは複数の決定された支援力要件データ点１７２Ａ〜１７２Ｂ’を包含するように増加される場合がある。複数の支援力要件データ点１７２Ａ〜１７２Ｂ’が存在するケースでは、全てのデータ点１７２Ａ〜１７２Ｂ’が支援力出力１８０’のエリア内に入るのを確実にするために、支援力出力１８０を増加させることは、所望の動作範囲の或る部分にわたって過剰な支援力を招く場合がある。例えば、図６Ｃに示すように、データ点１７２Ａ’と調和するために支援力出力１８０’をシフトさせることは、データ点１７２Ｂ’に近位の過剰な量のトルクを招く。患者は一般的に運動や彼ら自身の体力の使用を介して最大の有利な治療効果を受けると思われるので、上部胴体増強システム１００による過剰なトルク出力（患者が彼ら自身の体力を利用しなければならない度合いを減少させる）は、望ましくない。
【００５１】
図７Ａ〜７Ｂを参照すると、幾つかの実施形態では、可能であるのは、上部胴体増強システム１００の支援力出力に影響を及ぼす目的で、レバー１５２を肩ピボット部分１４６に対して回転させることである。幾つかの実施形態では、それは、第２の調整機構と呼ばれる。例えば、１つの実施形態では、レバー１５２は、肩ピボット１４４のまわりを旋回する場合があり、それによって、ケーブル１５０の張力を所望の動作範囲にわたって様々な程度まで増加させる。純粋な受動システムでは、レバー１５４の回転は、手動で、例えば、止めねじまたはねじ付きキャリア組立体によって、実行されることがある。ハイブリッドシステムでは、レバー１５４の回転は、アクチュエータ１８２および関連する制御回路１８４を介して実行される場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、レバー１５２は、第１の位置（図７Ａに示すように）と、レバー１５２が反時計回りにシフトされる第２の位置（図７Ｂに示すように）と、の間を可変にシフトされる場合がある。レバー１５２を時計回りのようにシフトさせることは、ケーブル１５０の張力を所望の動作範囲にわたって様々な程度まで増加させる目的でも考えられる。
【００５２】
図７Ｃに示すように、幾つかの実施形態では、レバー１５０の第１の位置から第２の位置への回転は、力曲線を横切って上腕組立体１０６によって提供されるトルクプロファイルをシフトさせる効果を有する。グラフで表現されるように、レバー１５０を第１の位置から第２の位置に回転させることは、支援力を放物線の鉛直上方および左方の両方に（即ち、第１の支援力出力１８０から第２の支援力出力１８０’に）シフトさせる効果を有する。
【００５３】
幾つかの実施形態では、上腕組立体１０６の支援力出力は、１つまたは複数の決定された支援力要件データ点１７２Ａ〜Ｂ’を包含するように増加される場合がある。複数の支援力要件データ点１７２Ａ〜Ｂ’が存在するケースでは、全てのデータ点１７２Ａ〜Ｂ’が支援力出力１８０’のエリア内に入るのを確実にするために、支援力出力１８０を増加させることは、所望の動作範囲の或る部分にわたって過剰な支援力を招く場合がある。例えば、図７Ｃに示すように、データ点１７２Ｂ’と調和するために支援力出力１８０’をシフトさせることは、データ点１７２Ａ’に近位の過剰な量のトルクを招く。
【００５４】
図８Ａを参照すると、１つの実施形態では、支援力出力１８０を最適化する方法は、本開示の実施形態に従って示される。Ｓ２００で、ユーザの非支援力出力は、所望の動作範囲にわたって測定される場合がある。例えば、幾つかの実施形態では、１つまたは複数の非支援力出力データ点１７２Ａ、１７２Ｂは、所望の動作範囲に沿って収集される場合がある。幾つかの実施形態では、このステップは、ユーザが上部胴体増強システム１００を着る前に実行される場合がある。他の実施形態では、このステップは、他の方法ステップと組み合わされることがあり、また、上部胴体増強システム１００を着る間において実行されることがある。
【００５５】
Ｓ２０２で、所望の動作範囲を介してユーザの腕と増強システム１００の部分との両方を持ち上げるために必要とされる支援力要件は、決定することができる。１つの実施形態では、ユーザの腕と上部胴体増強システム１００の両方を持ち上げるための総力要件は、上部胴体増強システム１００の部分の公知の重量と、ユーザの腕（衣類および／または宝石類といった任意の物品の重量を潜在的に含む）の推定のまたは現実の重量と、に基づいて決定される。別の実施形態では、総力要件は、少なくとも部分的にビデオ分析に基づいて決定される。測定された非支援力出力は、その後に、支援力要件を決定するために、総力要件から差し引かれる。幾つかの実施形態では、１つまたは複数の支援力要件データ点１７２Ａ〜Ｂ’は、所望の動作範囲に沿って決定される場合がある。
【００５６】
Ｓ２０４で、上部胴体増強システム１００の支援力出力１８０が支援力要件に近似するまで、ばね予圧組立体１５４はシフトされ、および／または、レバー１５２は回転され、それによって、上部胴体増強システム１００によって作り出される任意の過剰な量のトルクを最小化し、非支援力要件を最大化し、それによって、治療の質を向上させる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、様々な方法ステップは、所望の動作範囲にわたって移動中に互いに協調して動的に実行される場合がある。例えば、ユーザは、上腕組立体１０６および／または下腕組立体１０８のどちらかの一部分が、第１のデータ点（例えば、１７２Ａ）に対応する第１の上腕角度に到達するまで、それらの腕を上げるように指導される場合がある。ユーザが第１の上腕角度に到達できない場合、追加の支援力を提供するために、ばね予圧組立体１５４がシフトされる場合がある、および／または、レバー１５２が回転される場合がある。第１の上腕角度に達すると、上部胴体増強システム１００によって提供される第１の支援力は、決定することができる。決定された支援力は、次いで、ユーザによって提供される第１の非支援力を決定するために、総力要件から差し引かれる場合がある。それらのステップは、非支援力出力曲線が収集されたデータ点から決定され得るまで、追加の上腕角度／データ点のために繰り返される場合がある。測定された非支援力出力は、支援力要件を決定するために、総力要件から差し引かれる場合がある。
【００５８】
図８Ｂに示すように、上部胴体増強システム１００の支援力出力１８０が支援力要件に近づくまで、ばね予圧組立体１５４は、シフトされる場合があり、および／または、レバー１５２は、回転される場合があり、それによって、上部胴体増強システム１００によって作り出される任意の過剰な量のトルクを最小化する。幾つかの実施形態では、上で説明されたステップは、上腕組立体１０６および下腕組立体１０８の両方の支援力出力１８０を最適化するために利用される場合がある。幾つかの実施形態では、上腕および下腕組立体１０６／１０８の支援力出力１８０の最適化は、独立してまたは同時に実行される場合がある。
【００５９】
図９を参照すると、肩組立体１０４、上腕組立体１０６、および下腕組立体１０８の切断プロファイル図は、本開示の実施形態に従って示される。幾つかの実施形態では、下腕組立体１０８は、上腕組立体１０６と同様の構造を有する場合があるが、例外として、下腕組立体１０８のある種の構成要素は、上腕組立体１０６より小さい場合がある。
【００６０】
１つの実施形態では、下腕組立体１０８は、下腕カフ１９０に固定式に結合されかつ剛性下腕部材１９２に旋回可能に結合される肘ピボット部分１８８を含み、それによって、下腕組立体１０８の部分が肘ピボット１９４を介して上腕組立体１０６に対して回転するのを可能にする。１つの実施形態では、下腕カフ１９０は、ユーザの輪郭に密に順応する場合があり、また、換気を増加させおよび／または下腕カフ１９０の重量を減少させるために、１つまたは複数のアパーチャ１９１を含む場合がある。１つの実施形態では、その部分は、ユーザの解剖学的構造の３次元スキャンから３Ｄ印刷される場合や、圧力および／または熱の組合せを介してユーザに順応し得る熱成形タイプの熱制限性の層状材料を用いて、ユーザの型の上に、または、直接ユーザの上に、あるいは、それらの組合せを介して、真空熱成形される場合がある。
【００６１】
幾つかの実施形態では、肘ピボット部分１８８と下腕部材１９２との間に位置決めされる軸受組立体１９６は、下腕カフ１９０が剛性下腕部材１９２に対して旋回するのを可能にするように構成される場合がある。肘ピボット１９４のまわりの回転は、肘ピボット部分１８８に動作可能に結合されたレバー１９８と、下腕部材１９２に動作可能に結合されたばね予圧組立体２０２と、の間に延びるケーブル１９６の張力を介して支援される。ケーブル１９６は、ケーブルストッパ２０４と、レバー１９８上の結合点２０６と、の間を横断する場合がある。幾つかの実施形態では、ケーブル１９６は、ケーブル１９６が張力下にある間にコーナのまわりを曲がるのを可能にするように構成されたころ軸受２０８のまわりを横断する場合がある。
【００６２】
１つの実施形態では、シフト可能なばね予圧組立体２０２は、シャトル２１０と、付勢要素２１２と、ケーブルストッパ２０４と、を含む場合がある。１つの実施形態では、付勢要素は、圧縮ばねである場合があり、したがって、付勢要素２１２は、下腕部材１９０を促して任意の所望の動作範囲で下腕部材１９２に対して回転させるように、引張力をケーブル１９６に伝達する。幾つかの実施形態では、それは、下腕支援力機構と呼ばれる場合がある。動作範囲は、例えば、ユーザの下腕がユーザの上腕と実質上整列する上下腕カフ１９０の位置と、ユーザの下腕がユーザの上腕に対して９０度以上に角度付けされる下腕カフ１９０の位置と、の間に分布する場合がある。他の動作範囲もまた考えられる。
【００６３】
したがって、１つの実施形態では、下腕組立体１０８は、位置エネルギを貯蔵するための付勢要素２１２内の貯蔵位置エネルギを利用して、ユーザがそれらの下腕を上げる、下げる、および機動するのを支援して、重力の影響を克服する。このように、システムは、ユーザに追加の強度を付与するのではなく、ユーザが必要とする力を単に減少させ、重力の影響を克服してユーザの本来の強度を増強する、という点で受動的と考えられる場合がある。１つの実施形態では、下腕組立体１０８によって作り出される抗重力支援力は、重力に起因する腕のトルクと調和しようと試み、それによって、重力の影響を効果的に解消する。
【００６４】
上腕組立体１０６と同様に、幾つかの実施形態では、可能であるのは、上部胴体増強システム１００の支援力出力に影響を及ぼす目的で、ばね予圧組立体２０２を下腕部材１９２に対してシフトさせることである。例えば、１つの実施形態では、下腕部材１９２は、ばね予圧組立体２０２がシフトするように構成されるチャネル２１４を含む場合がある。純粋な受動システムでは、ばね予圧組立体２０２のシフトは、手動で、例えば、止めねじまたはねじ付きキャリア組立体によって、実行される場合がある。ハイブリッドシステムでは、予圧組立体２０２のシフトは、アクチュエータ２１６および関連する制御回路２１８を介して実行される場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、ばね予圧組立体２０２は、ばね予圧組立体２０２が肘ピボット部分１８８のより近くにシフトされる第１の位置（図９に示すように）と、ばね予圧組立体２０２が肘ピボット部分１８８から更に遠くにシフトされる第２の位置と、の間を可変にシフトされる場合がある。幾つかの実施形態では、それは、第１の調整機構と呼ばれる。幾つかの実施形態では、第１の位置から第２の位置への、あるいは、第１および第２の位置間のどこかへの、予圧組立体２０２のシフトは、ケーブル１９６の張力が増加するのを引き起こす。
【００６５】
幾つかの実施形態では、可能であるのは、上部胴体増強システム１００の支援力出力に影響を及ぼす目的で、レバー１９８を肘ピボット部分１８８に対して回転させることである。例えば、１つの実施形態では、レバー１９８は、肘ピボット１９４のまわりを旋回する場合があり、それによって、ケーブルの張力を所望の動作範囲にわたって様々な程度まで増加させる。幾つかの実施形態では、それは、第２の調整機構と呼ばれる。純粋な受動システムでは、レバー１９８の回転は、手動で、例えば、止めねじまたはねじ付きキャリア組立体によって、実行される場合がある。ハイブリッドシステムでは、レバー１９８の回転は、アクチュエータ２２０および関連する制御回路２２２を介して実行される場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、レバー１９８は、第１の位置（図９に示すように）と、レバーが時計回りにシフトされる第２の位置と、の間をシフトされる場合がある。レバー１９８を反時計回りのようにシフトさせることは、ケーブルの張力を所望の動作範囲にわたって様々な程度まで増加させる目的でも考えられる。下腕組立体１０８の支援力出力の動的な調整は、上腕組立体１０６と実質上同じように実行される場合がある。
【００６６】
１つの実施形態では、下腕カフ１９０は、ばね組立体２２４を介して、肘ピボット部分１８８に動作可能に結合される場合がある。図１０に示すように、ばね組立体２２４は、ユーザが、下腕組立体１０８から僅かに偏ってそれらの下腕を操縦するのを可能にするように構成される場合がある。例えば、１つの実施形態では、ばね組立体２２４は、肘ピボット部分１８８と下腕カフ１９０との間の接続部に僅かな程度の遊び（例えば、任意の所与の方向に最大５度までの）を提供するように構成される場合がある。したがって、ばね組立体２２４は、快適さを改善し、使用中のユーザの下腕の過度な伸張の可能性を低減するように構成される場合がある。
【００６７】
図１０に更に示すように、１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、１つまたは複数のインジケータ２４２Ａ〜２４２Ｃを含むインジケータパネル２４０を含む場合がある。１つの実施形態では、１つまたは複数のインジケータは、使用モード、データ収集、および機能性を介して、ユーザにフィードバックを提供するように構成された単一または多数の着色ＬＥＤである場合がある。
【００６８】
図１１Ａ、１１Ｂを参照すると、上部胴体増強システム１００の部分の追加の斜視図は、本開示の１つの実施形態に従って示される。示したように、それぞれの上腕および下腕組立体１０６／１０８の支援力機構は、保護シュラウドによってカバーされる場合がある。幾つかの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、完全に受動的であり、また、支援力機構の操縦のためのどんなアクチュエータも含まない。むしろ、支援力機構は、手動で調整される。
【００６９】
他の実施形態では、上部胴体増強システム１００は、支援力機構が電気アクチュエータを含む第１および第２の調節機構によって動的に調整および／または操縦されるハイブリッドシステムである。それらの実施形態では、アクチュエータは、支援力機構の機械的利点および／または支援力機構に関連するケーブルの張力を変化させることによって、上部胴体増強システム１００の支援力出力に間接的に影響を及ぼす。能動的な持ち上げ力を直接提供するのではなく、受動システムの出力を調整するために、能動的給電式支援組立体を利用することは、構成要素の重量および嵩を減少させ（例えば、より軽量のアクチュエータが利用できる）、バッテリ消費を著しく減少させ、より小型でより軽い重量のバッテリおよび／または電源の使用を可能にする。
【００７０】
図１２を参照すると、１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、下腕組立体１０８に動作可能に結合されるハンドサポート２２６を更に含む場合がある。ハンドサポート２２６は、下腕組立体１０８に対するハンドサポート２２６の角度の調整を可能にするように構成され得るピボット２２８を含む場合がある。ハンドサポート２２６は、ハンドクレードル２３０を更に含む場合がある。１つの実施形態では、ハンドクレードル２３０は、ブリッジ２３２と、前方サポート２３４と、後方サポート２３６と、を含む場合がある。１つの実施形態では、前方サポートおよび後方サポート２３４、２３６は、前方サポートおよび後方サポート２３４、２３６がブリッジ２３２に対して曲げおよび旋回するのを可能にするように構成された付勢要素を介してブリッジ２３２に動作可能に結合される場合がある。
【００７１】
Ａ．モジュール方式
１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、本質的にモジュール式であり、したがって、上部胴体増強システム１００の様々な構成要素は、ユーザの異なったサイズ、年齢、重量および他の身体的特徴に適応するために、取り外すおよび／または異なったサイズおよび／または形状の構成要素と取り替えることができる。ユーザの必要性に応じて、上部胴体増強システム１００の部分は、取り外される場合がある。例えば、ある種のユーザは、それらの所望のレベルの増強を満たすために、上腕組立体１０６だけを必要とすることがある。こうして、上部胴体増強システム１００は、ボディシャーシ１０２と、肩組立体１０４と、上腕組立体１０６と、だけを使用して構築される場合がある。したがって、上部胴体増強システム１００のモジュール方式は、デバイス１００が様々なサイズのユーザに適合するのを可能にし、また、子供ユーザの成長に適応するために、デバイス１００が修正されるのを可能にする。
【００７２】
１つの実施形態では、１つまたは複数の旋回可能な継手は、クイックディスコネクト継手である場合があり、それによって、工具を用いることなく、矯正デバイス１００の様々な構成要素が分解および／または分離されるのを可能にする。例えば、１つの実施形態では、肩組立体１０４は、ボディシャーシ１０２から結合解除される場合があり、また、椅子、車椅子、またはベッドなどの別の固定具に任意選択で結合される場合がある。
【００７３】
上部胴体増強システム１００は、低プロファイルの様式でユーザに密に適合する場合がある。上部胴体増強システム１００は、軽量で高強度のファブリック、プラスチック、および金属で構築される場合があり、嵩を減少させ、不快さを最小化し、それによって、長期間にわたる増強システム１００の着用性を促進させる。その上、増強システム１００の様々なリンク、板、および旋回接続部を介して、矯正デバイスの動きは、ユーザの腕の動きに密に近似し、それによって、広範な関節可動域（ＲＯＭ）の活動を可能にする。１つの実施形態では、動作範囲は、手首の伸展、手首の屈曲、下腕の回内、下腕の回外、肘の屈曲、上腕の挙上、上腕の回転、および／または、肩の回転を含む場合がある。
【００７４】
Ｂ．優先順位付けされた動作範囲
図１３Ａ〜１３Ｄおよび図１４を参照すると、上部胴体増強システム１００を利用するユーザのために所望の動作範囲を可能にするように構成された高い使用頻度および／または優先順位付けされた３次元ゾーンは、本開示の実施形態に従って示される。１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００は、事前定義された３次元の動作範囲内で四肢の動きを優先順位付けすることによって、「高品質」の上部胴体増強に焦点を合わせるように構成される場合がある。１つの実施形態では、３次元の動作範囲は、形状付けおよびサイズ決めされる場合があり、ユーザが、多くの治療およびＡＤＬ機能を可能にする前方３次元包絡線の範囲内で、それらの手を含むそれらの上肢を機動させるのを可能にする。即ち、ユーザの肢の動きが、上部胴体増強システムを使用するときに、事前定義された３次元の動作範囲の外側に延びる場合があるが、肢の動きの増強は、事前定義された３次元の動作範囲の範囲内で優先順位付けされる場合があり、それによって、３次元の動作範囲の範囲内での肢の動きに対する、卓越した支援、より良い制御、および／または、高度な忠実度、を提供する。
【００７５】
前方３次元包絡線は、少なくともユーザの肩幅の平均幅を有する場合があり、この幅は、包絡線の底部に向かって広がり、包絡線の上部に向かって狭まる。包絡線は、ユーザの腰、膝、および／または、テーブルトップと、ユーザの顔の一部分、例えば、ユーザの口と、の間に延びる高さを有する場合がある。包絡線は、ユーザの上肢が前方方向に延びるときのユーザの手と、ユーザの胴体と、の間に延びる深さを有する場合があり、この深さは、包絡線の底部に向かって広がり、包絡線の上部に向かって狭まる。
【００７６】
図１３Ａ〜１３Ｄを参照すると、１つの実施形態では、事前定義された３次元の動作範囲は、凹状の円錐３０２によって近似される場合がある。図１４に示すように、他の実施形態では、事前定義された３次元の動作範囲は、凸状の円錐３０２’によって近似される場合がある。円錐３０２の頂点３０３は、ユーザの頭および／または顔、例えば、ユーザの鼻に近位配置される場合がある。円錐３０２の基部３０４は、水平面３０５と実質上平行である場合があり、また、例えば、ユーザの腹部に近位配置される場合がある。図１３Ｂに示すように、円錐３０２は、ユーザの胴体に近位に位置決めされた実質上鉛直な面３０６と交差する場合がある。
【００７７】
１つの実施形態では、円錐３０２の基部３０４は、必要に応じて、鉛直方向に上下に調整される場合がある。１つの実施形態では、上部胴体増強システム１００の動きは、水平に制約される場合があり、ユーザが基部３０４の下ではなく基部３０４の上でそれらの腕を移動するのを可能にする。幾つかの実施形態では、基部３０４の高さは、肩組立体１０４の横延長ピボット１４０を介して鉛直に調整される場合があり、したがって、横延長ピボット１４０は、所定の位置にロックされ、その一方で、他のピボット（例えば、横ピボット１３２）は、回転が自由であり、これによって、上部胴体増強システム１００が作動可能である固定面を確立する。例えば、１つの実施形態では、横延長ピボット１４０は、調整される場合があり、ユーザが、それらの胴体に密接な位置と、ユーザの肩と実質上水平な位置と、の間にそれらの腕を位置決めするのを可能にする。１つの実施形態では、横延長ピボット１４０は、０〜９０度の間で１５度刻みにロックするように構成される場合がある。幾つかの実施形態では、横延長ピボット１４０は、低、中、および高の鉛直調整ゾーンに対応する３つの設定（例えば、０度、４５度、および６０度）に制限される場合がある。横延長ピボット１４０は、能動的に給電されるかまたは受動的に調整される場合がある。幾つかの実施形態では、より高い鉛直調整ゾーンは、より低いトルク要件に対応する。
【００７８】
幾つかの実施形態では、固定面でまたはその上方で動きを制限することは、ユーザがある種の動作を長時間実行するのを可能にする場合があるが、重力の影響に逆らってそれらの上肢の水平位置を維持するという追加の疲労を伴うことがない。１つの実施形態では、優先順位付けされた３次元包絡線の範囲内の増強された動きは、手首の伸展、手首の屈曲、下腕の回内、下腕の回外、肘の屈曲、上腕の挙上、上腕の回転、および／または、肩の回転を含む場合がある。幾つかの実施形態では、固定面は、水平である必要がなく、また、図１３Ａ〜１３Ｄに示すように基部３０４と整列する必要もない。
【００７９】
Ｃ．センサ組込みおよび関連機能
図１５を参照すると、上部胴体増強システム１００の実施形態は、使用中に関心のある１つまたは複数の臨床パラメータをモニタするように構成された複数の検知するデバイス４０２Ａ〜４０２Ｄを含む場合がある。例えば、検知するデバイスは、慣性測定ユニット（ＥＶＩＵ）センサ、ＥＭＧセンサ、あるいは、加速度計、角度センサ、および／または屈曲センサなどのボディモーションセンサ、を含む場合がある。複数の検知するデバイス４０２が検知できるのは、例えば、位置（例えば、四肢の回内および／または回外）、ある期間にわたる連続的または一連の追跡された位置、ユーザの動作範囲、特定のイベントの日付および時間、増強された活動、トレーニングまたはリハビリの合計時間、ならびに、生理的な強度プロファイル、心拍数、心臓の電気的活動、および発汗などのユーザの他の状態、である。１つの実施形態では、上部胴体増強システムは、ユーザの状態を検知するように構成された１つまたは複数の検知するデバイスを更に含む場合がある。例えば、検知するデバイスは、心拍数センサ、末梢毛細血管酸素飽和度（ＳｐＯ２）センサ、ＥＫＧ電極、温度センサ、および／または、湿度センサ、を含む場合がある。１つの実施形態では、検知するデバイスは、ボディシャーシ１０２、肩組立体１０４、上腕組立体１０６、および／または、下腕組立体１０８の部分の範囲内またはそれに近位に位置決めされる。別の実施形態では、検知するデバイスは、独立の層として着用される別個の衣類上にまたはその中に、それらの構成要素の下または頭上に、位置決めされる。
【００８０】
幾つかの実施形態では、複数の検知するデバイス４０２によって検知されたデータは、プロセッサ４０４に通信される。プロセッサ４０４は、検知されたデータをメモリ４０６に任意選択で記憶することができる。プロセッサ４０４が収集する検知されたデータは、１つまたは複数の演算デバイス４０８に送信される場合がある。１つの実施形態では、演算デバイス４０８は、モバイルコンピューティングデバイスおよび／または携帯電話である場合がある。プロセッサ４０４は、検知されたデータを演算デバイス４０８に、有線接続または無線式のいずれかを介して送信する場合がある。
【００８１】
検知されたデータは、要約されて演算デバイス４０８に表示される場合があり、それによって、それらのパフォーマンスおよび／または増強システムの使用に関して、フィードバックをユーザに提供する。例えば、１つの実施形態では、情報は、上部胴体増強システム１００によって生成されたトルク出力を最適化するように構成された、または、ＣＩＭＴプロセスの一部としてグレード化された閉ループ制御システムで利用される場合がある。１つの実施形態では、事前定義された活動および／または動作目標は、設定される場合があり、したがって、複数の検知するデバイスからの情報は、事前定義された目標がいつ達成されたかを示すために使用することができる。１つの実施形態では、プロセッサ４０４は、演算デバイス４０８と連続的に通信する場合があり、それによって、フィードバックのストリーミングソースをユーザに提供する。例えば、１つの実施形態では、演算デバイス４０８は、リハビリテーション専門家などの臨床医によって設定された１つまたは複数の理学療法目標に関してフィードバックを提供する場合がある。他の実施形態では、演算デバイス４０８は、ユーザに、それらの移動式のリハビリテーションレジメンのある種のエクササイズを実行するときが来たことをリマインドする場合がある。
【００８２】
検知されたデータに関する演算デバイス４０８からの情報は、１つまたは複数のサーバ４１０に送信される場合がある。１つの実施形態では、演算デバイス４０８は、情報をサーバ４１０に、有線接続または無線式のいずれかを介して送信する場合がある。サーバ４１０は、データクラウド４１２と通信する場合があり、検知するデバイス４０２から引き出された情報は、収集され、分析され、遠隔ユーザを含む他者と共有される場合がある。したがって、臨床医は、彼らの患者を遠隔でチェックする場合があり、特定の目標が達成されたか否か、また、患者が彼らの規定したリハビリテーションレジメンに従っているか否かを決定する。図１６に示すように、この情報に基づいて、臨床医は、患者用の目標を再定義し、患者へのリマインダなどの情報を伝達し、および／または、患者に有益な他の指示を提供する場合がある。
【００８３】
１つの実施形態では、臨床医は、スケジュールに基づいて患者が実行すべき一連のトレーニング教材から１つまたは複数のエクササイズおよび／またはアセスメントを選択する場合がある。１つの実施形態では、トレーニング教材は、ビデオの形式である場合がある。その後に、患者は、演算デバイス４０８によって、それらのエクササイズを実行するときが来たことをリマインドされる場合がある。演算デバイス４０８は、次いで、ユーザがエクササイズを実行する準備ができているときを検知し、適切な場合には、ユーザ用の規定エクササイズのトレーニング教材を動かす場合がある。ユーザがエクササイズを実行している間、演算デバイス４０８は、検知するデバイス４０２を介してデータを追跡することに加えて、エクササイズを実行しているユーザのビデオを記録する場合がある。検知するデバイス４０２からの検知されたデータは、エクササイズを実行しているユーザのビデオと共に、その後に臨床医によって再検討される場合がある。
【００８４】
１つの実施形態では、検知するデバイス４０２は、例えば、疲労の結果として、ユーザが震えているときを検知するように構成される場合がある。ハイブリッドの実施形態では、有効電力要素は、プロセッサ４０４と通信する場合があり、したがって、給電式要素は、増加される疲労を補償するために動的に調整される場合がある。例えば、１つの実施形態では、付勢要素上の力は、ユーザの本来の筋肉を更に増強するために、増加される場合がある。１つの実施形態では、プロセッサ４０４からの入力に基づく給電式要素は、ユーザがある種のタスクを実行しながらそれらの手を安定させるのを可能にする目的で、ユーザの震えを打ち消すのに役立つ。
【００８５】
１つの実施形態では、有効電力要素は、ユーザからの指示に基づいて、特定の所望のボディモーションの増幅を増強するために、プロセッサ４０４から指令を受ける場合がある。例えば、１つの実施形態では、１つまたは複数の検知するデバイス４０２は、ボディシャーシ内に位置決めされる場合があり、また、ユーザの頭および／または首の動きを検出するように構成される場合がある。ユーザによる頭および／または首の動きは、ユーザの本来の筋肉によって上腕組立体または下腕組立体に加えられる圧力と組み合わせることができるが、ユーザの腕を上下または左右に動かすなどの行動を実行する意図として解釈される場合がある。例えば、ユーザが頭を前方に傾けることは、手の中の対象をより近くで見るかまたは食べ物を口の中に入れる目的で、ユーザが腕を上げる意図があるという表示として解釈される場合がある。ユーザが頭を動かして腹臥位に戻すことは、ユーザが腕を下げる意図があるという表示として解釈される場合がある。同様に、ユーザが頭を右に回転または傾けることは、ユーザがその右腕を導いて顔により近づける意図があるという表示として解釈される場合がある。また、ユーザがその頭を動かして腹臥位に戻すことは、ユーザがその腕を以前の位置に戻す意図があるという表示として解釈される場合がある。他の実施形態では、意図活動化増強可変性（ｉｎｔｅｎｔ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）は、所望のボディモーショントラックに沿った筋力、ジョイスティックまたはストロを介した制御、アイトラッキング、または、例えば、演算デバイス４０８を介した口頭制御、によって影響を及ぼされる場合がある。
【００８６】
１つの実施形態では、有効電力要素は、ユーザの腕の位置に関して１つまたは複数の検知するデバイス４０２から更新を連続的に受信するように構成された閉ループ制御システムに動作可能に結合される場合がある。例えば、１つの実施形態では、プロセッサは、１つまたは複数の検知するデバイス４０２から関心のある１つまたは複数の臨床パラメータを受け取るように構成される場合があり、ユーザの強度プロファイルおよび／または規定のエクササイズに対するコンプライアンスのレベルのうちの少なくとも一方を決定し、また、上部胴体増強システムによって生成されるトルク出力を最適化するように決定された強度プロファイルおよび／またはコンプライアンスのレベルに基づいて第１の調整機構および／または第２の調整機構の調整を命令する。１つの実施形態では、閉ループ制御システムは、痙縮を含む状態の治療に、または、意図しない（そして、しばしば急速な）筋肉活動がユーザの腕を所望の動作から逸脱させる他のケースに、特に効果的である場合がある。
【００８７】
１つの実施形態では、ユーザは、特定の動きを追跡し記録するために、演算デバイス４０８を利用することができる。例えば、動きは、本のページをめくることである場合がある。その後、ユーザの命令および／または解釈されたユーザの意図に基づいて、有効電力要素は、増強を提供するためにプロセッサ４０４から指令を受け取る場合があり、ユーザの腕を同じ軌道に沿って案内し、それによって、ユーザが特定の動きを何度も繰り返すのを可能にするが、そういった反復動作に伴うであろう標準量の疲労をしないで済む。
【００８８】
１つの実施形態では、カフおよび／またはボディシャーシの部分は、ユーザの皮膚に圧力を適用するように構成された動力要素を含む場合がある。１つの実施形態では、ユーザの心拍数および／またはＥＫＧ情報に基づいて、有効電力要素は、ユーザのボディの或る部分における循環を促進するために採用される場合がある。したがって、幾つかの実施形態では、上部胴体増強システムの部分は、蠕動マッサージ機能を実行する場合がある。
【００８９】
ＩＩ．低プロファイル上部胴体増強
図１７を参照すると、別の実施形態の低プロファイル上部胴体増強システム５００は、本開示に従って示される。他の開示された実施形態と同じように、上部胴体増強システム５００は、ユーザの腕の機動中に重力の影響を少なくとも打ち消すために必要とされる力を低減するために、日々の仕事および／または治療的な処置においてユーザを支援するように構成される場合がある。
【００９０】
１つの実施形態では、上部胴体増強システム５００は、ボディシャーシ５０２と、肩組立体５０４と、上腕組立体５０６と、下腕組立体５１０と、を含む場合がある。ボディシャーシ５０２は、ユーザの胴体の一部分の上に適合するように構築されたベストとして構築される場合がある。１つの実施形態では、ボディシャーシ５０２は、支持パネル５１１を含む場合がある。
【００９１】
肩組立体５０４は、互いに旋回可能に結合される１つまたは複数の肩ヒンジ板を含む場合がある。図１７に示すように、肩組立体５０４は、２つの肩ヒンジ板を含む。しかしながら、他の肩組立体５０４の構成も考えられる。
【００９２】
上腕組立体５０６は、上腕リンク５０８および上腕カフ５１２を含む場合がある。上腕リンク５０８は、剛性材料で構築される場合があり、また、肩組立体５０４の遠位端部５１４に旋回可能に結合される場合がある。上腕カフ５１２は、ユーザの上腕の一部分を支持および／またはそれに結合するように構成される場合がある。１つの実施形態では、上腕リンク５０８は、上腕カフ５１２の内部に一体的に成形される場合がある。
【００９３】
下腕組立体５１０は、下腕リンク５１６および下腕カフ５１８を含む場合がある。下腕リンク５１６は、剛性材料で構築される場合があり、また、上腕リンク５０８の一部分に旋回可能に結合される場合がある。１つの実施形態では、下腕リンク５１６は、肘組立体５２０を介して上腕リンク５０８に結合される場合がある。肘組立体５２０は、下腕リンク５１６が上腕リンク５０８に対して少なくとも１つの回転軸まわりに旋回するのを可能にする場合がある。他の実施形態では、下腕組立体５１０は、旋回機構としてユーザの肘に依存するように、上腕組立体５０６に対して、少なくとも部分的に自由に浮動する場合がある。下腕カフ５１８は、ユーザの下腕の一部分を支持するように構成および／またはそれに結合される場合がある。下腕組立体５１０は、ユーザの手の一部分を支持するように構成および／またはそれに結合されるハンドラップ（図示せず）を更に含む場合がある。
【００９４】
別の実施形態では、上部胴体増強システム５００は、１つまたは複数の弾力性部材５２４を含む場合がある。弾力性部材５２４は、ボディシャーシ５０２および／または肩組立体５０４のうちの少なくとも１つと、上腕リンク５０８および／または下腕リンク５１６のうちの少なくとも１つと、の間に動作可能に結合される場合がある。弾性部材５２４は、重力の影響を少なくとも部分的に打ち消す目的で、それらの腕の機動中のそれらの本来の強度の増強においてユーザを支援するために、位置エネルギを貯蔵するように構成される場合がある。１つの実施形態では、ハイブリッド電源内での受動要素の使用は、能動的な増強中のエネルギ要件を削減する場合があり、それによって、歩行システムが所与のバッテリ源で長めに動くのを可能にする。
【００９５】
１つの実施形態では、ボディシャーシ５０２、上腕カフ５１２、および下腕カフ５１８などの上部胴体増強システム５００のユーザの皮膚接触部分は、ユーザの輪郭に密接に順応する場合がある。１つの実施形態では、それらの部分は、ユーザの解剖学的構造の３次元スキャンから３Ｄ印刷される場合や、圧力および／または熱の組合せを介してユーザに順応し得る熱成形タイプの熱制限性の層状材料を用いて、ユーザの型の上に、または、直接ユーザの上に、あるいは、それらの組合せを介して、真空熱成形される場合がある。
【００９６】
先に開示された実施形態と同じように、上部胴体増強システム５００は、本質的にモジュール式であり、したがって、その様々な構成要素は、ユーザの異なったサイズ、年齢および他の身体的特徴に適応する目的で、様々な形状およびサイズの他の構成要素に相互接続することができる。同様に、１つの実施形態では、下腕組立体５１０は、ユーザによって必要とされない場合、取り外すことができる。
【００９７】
図１８Ａ、１８Ｂを参照すると、別の実施形態の低プロファイル上部胴体増強システム６００は、本開示に従って示される。他の開示された実施形態と同じように、上部胴体増強システム６００は、ユーザの腕の機動中に重力の影響を打ち消すために必要とされる力を低減するために、日々の仕事および／または治療的な処置においてユーザを支援するように構成される場合がある。
【００９８】
１つの実施形態では、上部胴体増強システム６００は、ボディシャーシ６０２と、１つまたは複数のスリーブ組立体６０４と、を含む場合がある。１つの実施形態では、ボディシャーシ６０２は、他の開示されたボディシャーシよりも小さい場合があり、それで、ユーザの胸まわりというよりもむしろ、ユーザの首および肩まわりに主として着用される場合がある。他の態様では、ボディシャーシ６０２は、他の開示された実施形態と同様の構成である場合がある。１つの実施形態では、ボディシャーシ６０２は、１つまたは複数のスリーブ接続部６０６を含む場合がある。
【００９９】
スリーブ組立体６０４は、ユーザの腕に順応するように構成された通気性、伸縮性、軽量、および／または、低摩擦のファブリックで構築される場合がある。１つの実施形態では、ユーザは、スリーブの管状部分にそれらの腕を滑らせて通すことによって、スリーブ組立体６０４を着用する場合がある。スリーブ６０４は、１つまたは複数のボディシャーシ接続部６０８を含む場合がある。１つまたは複数のボディシャーシ接続部６０８は、１つまたは複数のスリーブ接続部６０６に選択的に結合される場合があり、それによって、ボディシャーシ６０２をスリーブ組立体６０２に動作可能に結合する。１つの実施形態では、スリーブおよび／またはボディシャーシ接続部６０６、６０８は、可撓性を有する場合があり、スリーブ組立体６０４がボディシャーシ６０２に対してシフトおよび旋回するのを可能にする。１つの実施形態では、スリーブおよび／またはボディシャーシ接続部６０６、６０８は、或る事前定義した角度および／または延長部を超えて、ボディシャーシ６０２に対して、スリーブ組立体６０４の移動を阻止するために、位置決めされる場合がある。
【０１００】
１つの実施形態では、スリーブ組立体６０４は、上腕カフ６１０および下腕カフ６１２を含む場合がある。上腕および下腕カフ６１０、６１２は、半剛性材料で構築される場合があり、また、剛性支持をスリーブ組立体６０４に提供するように構成される場合がある。１つの実施形態では、１つまたは複数の弾性部材６１４は、上腕カフ６１０を下腕カフ６１２に動作可能に結合する場合がある。弾性部材６１２は、重力の影響を少なくとも部分的に打ち消す目的で、それらの腕の機動に対するそれらの本来の強度の増強においてユーザを支援するために、位置エネルギを貯蔵するように構成される場合がある。
【０１０１】
図１９Ａ〜２１Ｇを参照すると、上部胴体増強システムの実施形態は、本開示に従って示される。他の開示された実施形態と同じように、上部胴体増強システム７００は、ユーザの腕の機動中に重力の影響を打ち消すために必要とされる力を低減するために、日々の仕事および／または治療的な処置においてユーザを支援するように構成される場合がある。
【０１０２】
１つの実施形態では、上部胴体増強システム７００は、着用可能な衣類として構築される。例えば、１つの実施形態では、上部胴体増強システム７００は、ユーザの胴体まわりに着用されるように構成されたベストおよび／またはジャケット部分７０２を含む場合がある。ある種の筋肉群の本来の強度を増強するように構成された様々な他の構成要素は、必要に応じてベストおよび／またはジャケット部分７０２に追加される場合がある。
【０１０３】
例えば、図１９Ａ、１９Ｂに示すように、１つの実施形態の上部胴体増強システム７００は、三角筋増強機構７０４および二頭筋増強機構７０６を含む場合がある。三角筋および二頭筋増強機構７０４、７０６は、ユーザに全動作範囲を可能にするために伸縮するように構成され、同時に、それらの腕の機動中のユーザの本来の強度を増強するために弾力性を提供し、重力の影響を打ち消す、１つまたは複数のエラストマバンドで構成される場合がある。
【０１０４】
１つの実施形態では、三角筋増強機構７０４の第１の部分は、ベスト部分７０２に動作可能に結合される場合がある。三角筋増強機構７０４の第２の部分は、ユーザの上腕の一部分、例えば、それらの肘の近位、に動作可能に結合するように構成される場合がある。第１の部分と第２の部分との間のエラストマ材料は、ユーザの腕の動きにおいてユーザの三角筋筋肉群を増強するように構成される場合がある。
【０１０５】
二頭筋増強機構７０６は、例えば、三角筋増強機構７０４の第２の部分の上方で、ユーザの上腕の一部分に動作可能に結合するように構成された第１の部分を含む場合がある。二頭筋増強機構７０６の第２の部分は、例えば、ユーザの手首の近位で、ユーザの下腕の一部分に動作可能に結合するように構成される場合がある。第１の部分と第２の部分との間のエラストマ材料は、ユーザの腕の動きにおいてユーザの二頭筋群を増強するように構成される場合がある。
【０１０６】
１つの実施形態では、ベスト部分７０２は、上部胴体増強システム７００を容易に着るおよび脱ぐためのジッパ７０８を含む場合がある。三角筋および二頭筋増強機構７０４、７０６は、例えば、フックアンドループ締結体組立体（一般に、ＶＥＬＣＲＯと呼ばれる）によって、ベスト部分７０２に選択的に結合可能である場合がある。１つの実施形態では、三角筋組立体の第２の部分と、二頭筋組立体の第１および第２の部分とは、ユーザの腕の部分まわりを包んで、ユーザの腕まわりを確実に把持保持するためにそれ自体に選択的に結合するように構成されたカフを形成する場合がある。１つの実施形態では、カフは、ユーザがカフの圧力および／または把持を調整するのを可能にするためにフックアンドループ締結体組立体を含む場合がある。１つの実施形態では、三角筋および二頭筋増強機構７０２、７０４は、上部胴体増強７００の最適化のための適切な弾性を有する他の増強機構と容易に交換される場合がある。
【０１０７】
図２０Ａ、２０Ｂを参照すると、上部胴体増強システム７００’の他の実施形態は、ジャケット部分７０２に動作可能に結合された複数のパッド７１２Ａ〜７１２Ｆを含む場合がある。１つの実施形態では、複数のパッド７１２Ａ〜７１２Ｆは、例えば、ステッチおよび／または接着剤を介して、ジャケット部分７０２に固定式に結合される場合がある。他の実施形態では、複数のパッド７１２Ａ〜７１２Ｆは、例えば、フックアンドループ締結体組立体を介して、ジャケット部分７０２に選択的に結合され、それによって、パッド７１２Ａ〜７１２Ｆが容易に再配置されるのを可能にする。
【０１０８】
１つの実施形態では、１つまたは複数の弾性部材７１４Ａ〜７１４Ｃは、複数のパッド７１２Ａ〜７１２Ｆに動作可能に結合される場合がある。１つの実施形態では、１つまたは複数の弾性部材７１４Ａ〜７１４Ｃは、それらの腕を機動して重力の影響の打ち消す際のユーザの本来の強度を増強するために、弾力を提供するように構成される場合がある。
【０１０９】
図２１Ａ〜２１Ｇは、上部胴体増強システム７００の様々な他の例示的な実施形態を示し、成形エラストマバンド（図２１Ａに示す）を有する着用可能なシャツと、成形エラストマバンド（図２１Ｂに示す）を有する着用可能なベストと、１つまたは複数の板ばね（図２１Ｃに示す）を有する着用可能なベストと、ユーザの腕（図２１Ｄに示す）の回転に支援するように構成された１つまたは複数の弾性部材を有する着用可能なベストと、１つまたは複数の弾性部材および／またはケーブル（図２１Ｅに示す）を有する着用可能なシャツと、１つまたは複数の弾性ケーブルまたはストラップ（図２１Ｆに示す）を有する着用可能なベストと、１つまたは複数の捩りばね（図２１Ｇに示す）を有する着用可能なベストと、を含む。
【０１１０】
ＩＩＩ．リンクベース増強システム
図２２を参照すると、上部胴体増強システム８００は、本開示の他の実施形態に従って示される。１つの実施形態では、矯正デバイス８００は、ボディシャーシ８０２と、肩組立体８０４と、上腕組立体１０６と、肘組立体８０８と、下腕組立体８１０と、を含む。ボディシャーシ８０２は、ユーザのボディまわりに着用されるべきベストなどの着用可能な衣類を含む場合がある。ボディシャーシ８０２は、ネオプレン、３Ｄ印刷ナイロンおよび他の可撓性ポリマなどの、１つまたは複数の通気性、伸縮性、軽量、および／または、低摩擦のファブリックで構築される場合がある。１つの実施形態では、ボディシャーシ８０２は、ユーザのニーズに適するように構成された様々なレベルの剛性および支持を備えた一連の層として構築される場合がある。１つの実施形態では、ボディシャーシ８０２は、ユーザの肩および胴体まわりのベストとして着用されるように構成される。
【０１１１】
１つの実施形態では、ボディシャーシ８０２は、様々な剛性を有する位置決め式の支持パネルが備え付けられ、したがって、ボディシャーシ８０２の部分の剛性および／または支持は、様々な程度および範囲の動きに適応するようにゾーン化される場合がある。例えば、１つの実施形態では、ボディシャーシ８０２は、支持および快適さのためにユーザのボディに順応する剛性フレームを含む場合がある。したがって、そういった実施形態は、ユーザが望むように剛性および／または可撓性を有する目的で、ボディシャーシ８０２が修正されるのを可能にする。１つの実施形態では、ボディシャーシ８０２は、支持パネル８１２を含む。支持パネル８１２は、ボディシャーシ８０２と肩組立体８０４との間の結合点として機能する場合がある。幾つかの実施形態では、支持パネル８１２は、ボディシャーシ８０２の外側表面に位置決めされる。他の実施形態では、支持パネル８１２は、ボディシャーシ８０２の１つまたは複数の層の間に位置決めされる場合がある。
【０１１２】
図２３を参照すると、ボディシャーシ８０２から取り外された外部機械装置８０８の斜視図は、本開示の実施形態に従って示される。１つの実施形態では、外部機械装置８０８は、肩組立体８０４と、上腕組立体８０６と、肘組立体８０８と下腕組立体８１０と、を含む場合がある。少なめの構成要素を有する外部機械装置８０１も考えられる。
【０１１３】
肩組立体８０４は、第１の肩ヒンジ板８１４と、第２の肩ヒンジ板８１６と、第３の肩ヒンジ板８１８と、を含む場合がある。第１の肩ヒンジ板８１４は、近位端部８２０および遠位端部８２２を有する場合がある。１つの実施形態では、近位端部８２０に近位の第１の肩ヒンジ板８１４の一部分は、支持パネル８１２に動作可能に結合される場合がある。例えば、１つの実施形態では、第１の肩ヒンジ板８１４は、支持パネル８１２に対して所定の位置に固定される場合がある。
【０１１４】
第２の肩ヒンジ板８１６は、近位端部８２４と遠位端部８２６とを含む場合がある。第１の肩ヒンジ板の遠位端部８２２は、第２の肩ヒンジ板８１６の近位端部８２４に旋回可能に結合される場合がある。第３の肩ヒンジ板８１８は、近位端部８２８と遠位端部８３０とを含む場合がある。第２の肩ヒンジ板８１６の遠位端部８２６は、第３の肩ヒンジ板８１８の近位端部１２８に旋回可能に結合される場合がある。
【０１１５】
１つの実施形態では、上腕組立体８０６は、４つのバーリンク組立体として構築される。上腕組立体８０６は、近位リンク８３２と、遠位リンク８３４と、上部リンク８３６と、下部リンク８３８と、を含む場合がある。近位リンク８３２は、近位端部８４０と遠位端部８４２とを含む場合がある。第３の肩ヒンジ板８１８の遠位端部８３０は、近位リンク８３２の近位端部８４０に旋回可能に結合される場合がある。
【０１１６】
上部リンク８３６は、近位端部８４６と遠位端部８４８とを含む場合がある。下部リンク８３８は、近位端部８５０と遠位端部８５２とを含む場合がある。近位リンク８３２の遠位端部８４２は、上部リンク８３６および下部リンク８３８の近位端部８４６、８５０に旋回可能に結合される場合がある。遠位リンク８３４は、近位端部８５４と遠位端部８５６とを含む場合がある。上部リンク８３６および下部リンク８３８の遠位端部８４８、８５２は、遠位リンク８３４の近位端部８５４に旋回可能に結合される場合がある。
【０１１７】
弾性部材８５８は、一端が下部リンク８３８の遠位端部８５２に動作可能に結合され、他端が近位端部８４６と遠位端部８４８との間に位置決めされた上部リンク８３６の一部分に動作可能に結合される場合がある。例えば、１つの実施形態では、弾性部材８５８は、一対のピン８６２によって上部リンク８３６および／または下部リンク８３８に動作可能に結合される場合がある。１つの実施形態では、上部リンク８３６は、ピン８６２を収容するための形状およびサイズの複数のアパーチャ８６０を含む場合がある。したがって、１つの実施形態では、弾性部材８５８の長さは、様々なアパーチャ８６０の間でピン８６２を移動させることによって調整される場合がある。
【０１１８】
図２４を参照すると、肘組立体８０８の斜視図は、本開示の実施形態に従って示される。肘組立体８０８は、第１の肘ヒンジ板８６４と第２の肘ヒンジ板８６６とを含む場合がある。第１の肘ヒンジ板は、近位端部８６８と遠位端部８７０とを含む場合がある。近位リンク８３２の遠位端部８５６は、第１の肘ヒンジ板８６４の近位端部８６８に旋回可能に結合される場合がある。第２の肘ヒンジ板８６６は、近位端部８７２と遠位端部８７４とを含む場合がある。第１の肘ヒンジ板８６４の遠位端部８７０は、第２の肘ヒンジ板８６６の近位端部８７２に旋回可能に結合される場合がある。
【０１１９】
再度図２３を参照すると、下腕組立体８１０は、２つのバーリンク組立体として構築される場合がある。下腕組立体は、近位リンク８７６と横リンク８７８とを含む場合がある。近位リンク８７６は、近位端部８８０と遠位端部８８２とを含む場合がある。第２の肘ヒンジ板８６６の遠位端部８７４は、近位リンク８７６の近位端部８８０に旋回可能に結合される場合がある。横リンク８７８は、近位端部８８４と遠位端部８８６とを含む場合がある。近位リンク８７６の遠位端部８８２は、横リンク８７８の近位端部８８４に旋回可能に結合される場合がある。
【０１２０】
弾性部材８８８は、一端が近位リンク８７６の遠位端部８８２に動作可能に結合され、他端が横リンク８７８に動作可能に結合される場合がある。例えば、１つの実施形態では、弾性部材８８８は、一対のピン８９０によって、近位リンク８７６および横リンク８７８に動作可能に結合される場合がある。１つの実施形態では、横リンク８７８は、ユーザの腕を支持するように構成されるおよび／またはユーザの腕に動作可能に結合されるカフ８９２を含む場合がある。
【０１２１】
図２５を参照すると、上部胴体増強システム８００’の別の実施形態は、本開示に従って示される。上部胴体増強システム８００’に示されるように、幾つかの実施形態では、肩組立体８０４および肘組立体８０８は、少なくとも１つのヒンジ板を含む場合がある。１つの実施形態では、弾性部材８５８の端部間の中間に位置決めされたピン８９４は、上部リンク８３６に動作可能に結合される場合がある。したがって、弾性部材８５８の長さは、ピン８９４の挿入および取り外しによって調整することができる。
【０１２２】
図２６Ａを参照すると、上部胴体増強システム８００”の他の実施形態は、本開示に従って示される。この実施形態では、弾性部材８５８を上腕組立体８０６に結合する１つまたは複数のピン８６２、８９４は、張力調整機構８９６で置き換えることができる。張力調整機構８９６の拡大図は、図２６Ｂに示される。１つの実施形態では、張力調整機構８９６は、偏心カムを含む場合があり、その回転は、弾性部材８５８の長さを、そして今度は、その張力を、増加または減少させる場合がある。
【０１２３】
したがって、ばね定数ｋを有する所与の付勢要素８５８の場合、変化する質量は、ピン８６２の調整および／または張力調整機構８９６の調整によって、それによって距離Ｙを変えることによって、補償される場合がある。他の実施形態では、ばね定数ｋは、弾性部材８５８および／または８８８を変えること、ならびに／あるいは、１つまたは複数の追加の弾性部材を追加することによって、変化される場合がある。
【０１２４】
関連性のある技術分野の当業者は、実施形態が、上で説明した任意の個別の実施形態に例証されたものよりも少ない特徴を含むことがあることを理解するであろう。本明細書で説明した実施形態は、様々な特徴を組み合わせできるようにするやり方の網羅的な提示であることを意味していない。したがって、実施形態は、相互に排他的な特徴の組合せではなく、むしろ、実施形態は、同分野の当業者が理解できるように、異なった個別の実施形態から選択された異なる個別の特徴の組合せを含む場合がある。その上、１つの実施形態に関して説明される要素は、別段の注記が無い限り、たとえそういった実施形態で説明されていなくても、他の実施形態で実施することができる。従属請求項は、特許請求の範囲において、１つまたは複数の他の請求項との特定の組合せを指すことがあるが、他の実施形態は、従属請求項と、他の従属請求項の個々の主題と、の組合せや、１つまたは複数の特徴と、他の独立請求項または従属請求項と、の組合せ、を含む場合もある。そういった組合せは、特定の組合せが意図されていないと述べられていない限り、本明細書に提案される。更に、１つの請求項の特徴を、任意の他の独立請求項に含めることも意図されており、たとえ、その請求項がその独立請求項に従属しないおよび／または直接は従属しないように作られていてもそうである。
【０１２５】
更に、本明細書での「１つの実施形態」、「実施形態」、または、「幾つかの実施形態」の参照は、実施形態と関連して説明された特定の特色、構造、または、特徴が、本教示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における成句「１つの実施形態では」の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指してはいない。
【０１２６】
上の文献の、参照によるどの組込みも、本明細書の明示的な開示に反する主題が組み込まれることがないように、制限される。上の文献の、参照によるどの組込みも、文献に含まれる請求項が参照により本明細書に組み込まれることがないように、更に制限される。上の文献の、参照によるどの組込みも、本明細書に明白に含まれていない限り文献において設けられたどの定義も参照により本明細書に組み込まれることがないように、更にまた制限される。
【０１２７】
特許請求の範囲の解釈の目的のために、米国特許法第１１２条第６段落の規定が、特定の用語「のための手段」や「のためのステップ」が請求項中に詳説されない限り、発動されるべきではないことが明白に意図されている。
【図１】
2020501733.tif 000003
【図２Ａ】
2020501733.tif 000004
【図２Ｂ】
2020501733.tif 000005
【図３Ａ】
2020501733.tif 000006
【図３Ｂ】
2020501733.tif 000007
【図４Ａ】
2020501733.tif 000008
【図４Ｂ】
2020501733.tif 000009
【図５Ａ】
2020501733.tif 000010
【図５Ｂ】
2020501733.tif 000011
【図６Ａ】
2020501733.tif 000012
【図６Ｂ】
2020501733.tif 000013
【図６Ｃ】
2020501733.tif 000014
【図７Ａ】
2020501733.tif 000015
【図７Ｂ】
2020501733.tif 000016
【図７Ｃ】
2020501733.tif 000017
【図８Ａ】
2020501733.tif 000018
【図８Ｂ】
2020501733.tif 000019
【図９】
2020501733.tif 000020
【図１０】
2020501733.tif 000021
【図１１Ａ】
2020501733.tif 000022
【図１１Ｂ】
2020501733.tif 000023
【図１２】
2020501733.tif 000024
【図１３Ａ】
2020501733.tif 000025
【図１３Ｂ】
2020501733.tif 000026
【図１３Ｃ】
2020501733.tif 000027
【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
2020501733.tif 000030
【図１６】
2020501733.tif 000031
【図１７】
2020501733.tif 000032
【図１８Ａ】
2020501733.tif 000033
【図１８Ｂ】
2020501733.tif 000034
【図１９Ａ】
2020501733.tif 000035
【図１９Ｂ】
2020501733.tif 000036
【図２０Ａ】
2020501733.tif 000037
【図２０Ｂ】
2020501733.tif 000038
【図２１Ａ】
2020501733.tif 000039
【図２１Ｂ】
2020501733.tif 000040
【図２１Ｃ】
2020501733.tif 000041
【図２１Ｄ】
2020501733.tif 000042
【図２１Ｅ】
2020501733.tif 000043
【図２１Ｆ】
2020501733.tif 000044
【図２１Ｇ】
2020501733.tif 000045
【図２２】
2020501733.tif 000046
【図２３】
2020501733.tif 000047
【図２４】
2020501733.tif 000048
【図２５】
2020501733.tif 000049
【図２６Ａ】
2020501733.tif 000050
【図２６Ｂ】
2020501733.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月15日(2019.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの腕の本来の強度を前記腕の動きを支援することによって増強するように構成された上部胴体増強システムであって、
前記ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成されたボディシャーシと、
前記ボディシャーシに旋回可能に結合される肩組立体と、
前記肩組立体に旋回可能に結合される上腕組立体と、を含み、前記上腕組立体は、前記腕の動きを支援するために追加の力を提供するハイブリッド支援力機構を含み、前記ハイブリッド支援力機構の前記追加の力は、アクチュエータおよび関連する制御回路を介して調整可能であり、それによって、前記追加の力が、所望の動作範囲を通して前記腕を動かすために必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする、上部胴体増強システム。
【請求項２】
前記支援力機構は、剛性部材をピボットまわりに回転させるように構成される付勢要素を含む、請求項１に記載の上部胴体増強システム。
【請求項３】
前記付勢要素は、圧縮ばねである、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項４】
前記アクチュエータおよび関連する制御回路は、前記剛性部材および／または前記ピボットの少なくとも一方に対して前記付勢要素をシフトする、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項５】
前記ハイブリッド支援力機構は、シフト可能な予圧組立体を含み、前記付勢要素は、前記剛性部材に画定されたチャネル内部にシフト可能なシャトルの中に収容される、請求項４に記載の上部胴体増強システム。
【請求項６】
前記支援力機構は、前記付勢要素と結合点との間を横切るケーブルを更に含む、請求項２に記載の上部胴体増強システム。
【請求項７】
前記上腕組立体に旋回可能に結合された下腕組立体を更に含む、請求項１に記載の上部胴体増強システム。
【請求項８】
前記下腕組立体は、下腕支援力機構を含み、出力は、所望の動作範囲を通して調整可能である、請求項７に記載の上部胴体増強システム。
【請求項９】
ユーザの腕の本来の強度を、前記腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムであって、
前記ユーザの胴体のまわりに着用されるように構成されたボディシャーシと、
前記ボディシャーシに旋回可能に結合される肩組立体と、
前記肩組立体に旋回可能に結合される上腕組立体と、を含み、前記上腕組立体は、前記腕の動きを支援するために追加の力を提供するハイブリッド支援力機構を含み、前記ハイブリッド支援力機構の前記追加の力は、受動的給電式付勢要素によって生成され、前記受動的給電式付勢要素は、能動的給電式調整機構を介して調整可能であり、それによって、前記追加の力が、所望の動作範囲を通して前記腕を動かすために必要とされる決定された最小支援力に近似するのを可能にする、上部胴体増強システム。
【請求項１０】
ユーザの腕の本来の強度を、所望の動作範囲を通して前記腕の動きを支援することによって、増強するように構成された上部胴体増強システムの追加の力を最適化する方法であって、
前記所望の動作範囲に沿って１つまたは複数の点で前記腕の前記本来の強度を決定するステップと、
前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの部分を動かすために必要な最小支援力要件を決定するステップと、
前記決定された最小支援力要件に近似するように、前記上部胴体増強システムの前記追加の力を仕立てるために、アクチュエータおよび関連する制御回路を介してハイブリッド支援力機構を調整するステップと、を含む方法。
【請求項１１】
前記本来の強度を決定することは、その肩まわりのその上腕および／またはその肘まわりのその前腕、の少なくとも一方を旋回させるときに、ユーザの作り出すことのできる最大の力を測定することを伴う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
最小支援力要件を決定することは、前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの一部分の両方を動かすための総力要件から、前記決定された本来の強度を、差し引くことによって、算出される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記総力要件は、前記本来の強度と、前記所望の動作範囲を通して前記腕および前記上部胴体増強システムの一部分の動きを可能にするに足る前記上部胴体増強システムによって作り出される支援力と、の合計である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記総力要件は、前記上部胴体増強システムの分かっている重量と、前記腕の推定重量または現実重量の少なくとも一方と、に基づいて決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ハイブリッド支援力機構の付勢要素のばね張力を増大させるように前記制御回路を介して前記アクチュエータをシフトさせる工程をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2020501733.tif 000052
2020501733.tif 000053
2020501733.tif 000054