特許 6383107 関節運動アシストシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6383107

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】関節運動アシストシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 11/00 20060101AFI20180820BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   B25J11/00 Z

   B25J13/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2017-524298(P2017-524298)

(86)(22)【出願日】2015年6月22日

(86)【国際出願番号】JP2015067923

(87)【国際公開番号】WO2016207958

(87)【国際公開日】20161229

【審査請求日】2017年12月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】502265286

【氏名又は名称】山本 圭治郎

(73)【特許権者】

【識別番号】508013766

【氏名又は名称】桑原 俊幸

(74)【代理人】

【識別番号】110002332

【氏名又は名称】特許業務法人綾船国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 圭治郎

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−００８１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１３４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００１０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１２２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０３６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２１８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 山本 圭治郎，空気圧による柔らかいパワーアシスト，”ユーザー側とモノ作り側の架け橋のために”，日本，国立障害者リハビリテーションセンター，２０１３年 ９月 ４日，p.1-2，ＵＲＬ，http://www.rehab.go.jp/ri/event/assist/top.html

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １１／００−１５／０８

Ｆ１６Ｋ １１／０７

Ｇ０５Ｄ ２３／１９

Ａ６１Ｂ ５／０２４５

Ａ６１Ｈ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１対象物の関節運動をアシストする関節運動アシストシステムであって、
前記第１対象物に装着されるスレーブ装置と；
マスタ装置と；
前記スレーブ装置及び前記マスタ装置に取り付けられる配管と；
前記マスタ装置に接続され、作動流体の強制的供給を行うとともに、前記作動流体の強制的排出を行う給排装置と；を備え、
前記スレーブ装置は、前記第１対象物における関節運動をアシストすべき関節ごとに用意され、前記関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置された場合に、前記関節運動をアシストする力を発生させる伸縮自在なベローズを備え、
前記マスタ装置は、前記配管を介して、前記ベローズ内への前記作動流体の供給、及び、前記ベローズ内からの前記作動流体の排出の切替を行う流体給排切替装置を備え、
前記流体給排切替装置は、前記流体給排切替装置の本体部に対して往復運動可能なロッド状の操作部を有し、
前記本体部は、
シリンダと；
前記シリンダのシリンダ室内を往復運動するピストンと；
前記ピストンに一方の端部が連結され、前記ピストンとともに往復直線運動する環状溝が形成されたスプールと；を備え、
前記シリンダには、
前記給排装置から前記作動流体を取り入れる第１供給用ポートと；
前記給排装置に前記作動流体を排出する第１排出用ポートと；
前記配管を介して、前記ベローズ内への前記作動流体の供給を行う少なくとも１つの第２供給用ポートと；
前記配管を介して、前記ベローズ内からの前記作動流体の排出を行う少なくとも１つの第２排出用ポートと；が形成され、
前記操作部は、前記スプールの他方の端部に連結され、前記シリンダの一方の端部を貫通して、前記ピストン及び前記スプールとともに往復直線運動し、
前記操作部の移動に対応した前記スプールの環状溝の位置に応じて、
前記第１供給用ポートと前記第２供給用ポートとが連通した際には、前記ベローズ内への前記作動流体の供給が行われ、
前記第１排出用ポートと前記第２排出用ポートとが連通した際には、前記ベローズ内からの作動流体の排出が行われて、
前記ベローズ内への前記作動流体の供給と前記ベローズ内からの前記作動流体の排出との切替が行われ、
前記ピストンは、前記ピストンにより仕切られ、前記スプールが連結されている一方のシリンダ室とは反対側の他方のシリンダ室側に付勢され、
前記ピストンの周面と前記シリンダ室の内周面との間には、間隙が形成され、
前記第１排出用ポートは、前記一方のシリンダ室及び前記他方のシリンダ室の双方と連通している、
ことを特徴とする関節運動アシストシステム。

【請求項2】

前記シリンダには、前記第１供給用ポートと連通している逃がし弁が形成され、前記第１供給用ポートから取り入れた過剰な作動流体が、前記逃がし弁を通じて、外部へ排出される、ことを特徴とする請求項１に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項3】

前記マスタ装置は、前記第１対象物と合同対称性、相似対称性及び左右対称性のいずれかの対称性を有する構造の第２対象物に装着される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項4】

前記第１対象物には、人体の一方の手部における手指の少なくとも１つが含まれ、
前記第２対象物には、前記人体の他方の手部における手指の少なくとも１つが含まれる、ことを特徴とする請求項３に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項5】

前記第１対象物には、人体の一方の手部における手指の少なくとも１つが含まれ、
前記第２対象物には、前記人体とは異なる人体の手部における手指の少なくとも１つが含まれる、ことを特徴とする請求項３に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項6】

前記マスタ装置は、前記操作部の端部に接続される可撓性の紐状部材を更に備え、
前記流体給排切替装置は、前記手部の手背に装着され、
前記紐状部材の端部は、前記手指の指先に装着され、
前記マスタ装置側の手指の関節が屈曲している状態では、前記関節が伸展している状態に比べて、前記本体部から突出する前記操作部の前記本体部からの距離が長くなる、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の関節運動アシストシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、関節運動アシストシステムに係り、より詳しくは、所定対象物の関節運動をアシストする関節運動アシストシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、リハビリテーションに用いられる様々な装置が提案されている。こうした装置の中には、理学療法士等に代って、患者の基本的動作の機能の回復を図るための治療体操・運動をアシストするものがある。

【0003】

かかる患者の運動をアシストする装置の一つとして、脳梗塞などの中枢神経障害により手指が麻痺して拘縮してしまった場合等に、ベローズの伸縮を利用して、手指の関節運動をアシストする装置がある（特許文献１参照：以下、「従来例１」と呼ぶ）。かかる従来例１のように、ベローズを用いた関節運動アシスト装置は、モータ及びワイヤにより駆動するアクチュエータを用いる方式の装置よりも軽量であるため、実用性が高い。また、ベローズを用いた関節運動アシスト装置は、低圧力での駆動が可能であるため、ダイヤフラム式ポンプやベーン式ポンプなどの低振動、低騒音のポンプを使用することができる。こうした点からも、伸縮可能なベローズを用いた関節運動アシスト装置は、実用性が高いといえる。

【0004】

この従来例１の技術では、伸縮可能なベローズがアシスト対象となる関節に配置される。そして、当該ベローズの一方側端部に接続された一方側伝達部材が、アシスト対象となる関節に接続された一方側部位に装着される。また、当該ベローズの他方側端部に接続された他方側伝達部材が、アシスト対象となる関節に接続された他方側部位に装着される。こうした装着状態のもとで、ベローズからの空気の強制的排出が行われた場合には、ベローズが収縮することにより、関節屈曲状態から関節伸展状態へと変化する関節運動のアシストを行う。また、ベローズへの空気の強制的供給が行われた場合には、ベローズが膨張することにより、関節伸展状態から関節屈曲状態へと変化する関節運動のアシストを行うようになっている。

【0005】

この関節運動アシスト装置を動作させる方法の一つとして、当該関節運動アシスト装置をスレーブ装置とし、マスタ装置がスレーブ装置を遠隔操作するマスタ・スレーブ方式が考えられる。こうしたマスタ・スレーブ方式を採用する場合には、健常な手部にマスタ装置を装着し、マスタ装置を装着した手部の手指の動きを、スレーブ装置である関節運動アシスト装置がトレースする構成が考えられる。

【0006】

ここで、マスタ装置がスレーブ装置を遠隔操作する技術として、様々な技術が提案されている。かかる提案技術の一つとして、関節運動をアシストするためのものではないが、操作者がマスタ装置を操作し、スレーブ装置の動きを電子制御するものがある（特許文献２参照：以下、「従来例２」と呼ぶ）。この従来例２の技術では、マスタ操作入力装置の位置・姿勢を算出するための検出部から送られた検出結果に基づいて、マスタ制御部が、操作者が操作するマスタ操作入力装置の先端部分の位置・姿勢を算出する。そして、マスタ制御部は、算出したマスタ操作入力装置の先端部分の位置・姿勢をスレーブマニピュレータの先端部分の位置・姿勢の指令値としてマニピュレータ制御部に出力する。

【0007】

マニピュレータ制御部は、マスタ制御部から送られた位置・姿勢の指令値を受けると、スレーブマニピュレータの先端部分の位置・姿勢を、当該指令値に一致させるために必要なスレーブマニピュレータの各関節の駆動量を算出する。そして、マニピュレータ制御部は、算出した駆動量に従ってスレーブマニピュレータの各関節を駆動させるようになっている。

【0008】

この従来例２のマスタ・スレーブ方式の電子制御に関する技術を、従来例１の関節運動アシスト装置の技術に適用した場合、適用例の一例として、マスタ装置を装着する手部の手指の動きを検出する検出部を備える構成が採用できる。そして、かかる構成では、当該検出部による検出結果に基づき、マスタ装置側の手指が関節屈曲状態から関節伸展状態へと変化する際には、スレーブ装置側で、ベローズからの空気の強制的排出を行う電子制御を行う。また、かかる構成では、当該検出部による検出結果に基づき、マスタ装置側の手指が関節伸展状態から関節屈曲状態へと変化する際には、スレーブ装置側で、ベローズへの空気の強制的供給を行う電子制御を行う構成が考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０４３０９５号

【特許文献2】特開２０１２−１７１０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述した従来例２の技術では、電子制御装置が、マスタ装置の姿勢・位置の検出結果に基づき、スレーブ装置の動きを制御している。この結果、従来例２の技術的思想を適用し、従来例１の関節運動アシスト装置をスレーブ装置として動作させる場合には、電子制御装置が必須の構成要素となる。

【0011】

ここで、関節運動アシストシステムにおいて、電子制御で関節運動アシスト装置を動作させる場合には、電子制御を行わない構成の場合と比べて、一般的に、関節運動アシストシステムの製造コストが高価なものとなりやすい。また、関節運動アシストシステムにおけるマスタ装置及びスレーブ装置は、人体等に装着するため、清掃、洗浄、除菌（殺菌）を行い、サニタリ性を向上させておく必要がある。しかしながら、電子部品は、一般に水に弱い。この結果、電子部品を有する関節運動アシストシステムでは、例えば、機械的制御によりスレーブ装置を制御する場合に比べて、メンテナンスに手間が掛かることがある。また、電子部品を有する関節運動アシストシステムでは、機械的制御によりスレーブ装置を制御する場合に比べて、故障が発生しやすい。

【0012】

このため、電子制御を行うことなく、マスタ・スレーブ方式により、スレーブ装置である関節運動アシスト装置を動作させることのできる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。

【0013】

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、電子制御を行わずに、関節運動アシスト装置を遠隔動作させ、関節運動を適切にアシストすることができる新たな関節運動アシストシステム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】

【0014】

本発明は、第１対象物の関節運動をアシストする関節運動アシストシステムであって、前記第１対象物に装着されるスレーブ装置と；マスタ装置と；前記スレーブ装置及び前記マスタ装置に取り付けられる配管と；前記マスタ装置に接続され、作動流体の強制的供給を行うとともに、前記作動流体の強制的排出を行う給排装置と；を備え、前記スレーブ装置は、前記第１対象物における関節運動をアシストすべき関節ごとに用意され、前記関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置された場合に、前記関節運動をアシストする力を発生させる伸縮自在なベローズを備え、前記マスタ装置は、前記配管を介して、前記ベローズ内への前記作動流体の供給、及び、前記ベローズ内からの前記作動流体の排出の切替を行う流体給排切替装置を備え、前記流体給排切替装置は、前記流体給排切替装置の本体部に対して往復運動可能なロッド状の操作部を有し、前記本体部は、シリンダと；前記シリンダのシリンダ室内を往復運動するピストンと；前記ピストンに一方の端部が連結され、前記ピストンとともに往復直線運動する環状溝が形成されたスプールと；を備え、前記シリンダには、前記給排装置から前記作動流体を取り入れる第１供給用ポートと；前記給排装置に前記作動流体を排出する第１排出用ポートと；前記配管を介して、前記ベローズ内への前記作動流体の供給を行う少なくとも１つの第２供給用ポートと；前記配管を介して、前記ベローズ内からの前記作動流体の排出を行う少なくとも１つの第２排出用ポートと；が形成され、前記操作部は、前記スプールの他方の端部に連結され、前記シリンダの一方の端部を貫通して、前記ピストン及び前記スプールとともに往復直線運動し、前記操作部の移動に対応した前記スプールの環状溝の位置に応じて、前記第１供給用ポートと前記第２供給用ポートとが連通した際には、前記ベローズ内への前記作動流体の供給が行われ、前記第１排出用ポートと前記第２排出用ポートとが連通した際には、前記ベローズ内からの作動流体の排出が行われて、前記ベローズ内への前記作動流体の供給と前記ベローズ内からの前記作動流体の排出との切替が行われ、前記ピストンは、前記ピストンにより仕切られ、前記スプールが連結されている一方のシリンダ室とは反対側の他方のシリンダ室側に付勢され、前記ピストンの周面と前記シリンダ室の内周面との間には、間隙が形成され、前記第１排出用ポートは、前記一方のシリンダ室及び前記他方のシリンダ室の双方と連通している、ことを特徴とする関節運動アシストシステムである。

【0015】

この関節運動アシストシステムでは、スレーブ装置が、第１対象物に装着される。そして、第１対象物にスレーブ装置が装着された場合に、関節運動をアシストすべき関節ごとに用意されたベローズが、対応する関節の回動運動の回動軸に対して垂直方向の関節部分に配置される。マスタ装置は、本体部と、当該本体部に対して往復運動可能なロッド状の操作部とを有する流体給排切替装置を備えている。
当該操作部を移動させると、操作部に連結されたスプールが、シリンダ内を移動する。そして、シリンダ内でのスプールの環状溝の位置に応じて、シリンダに形成された第１供給用ポートと第２供給用ポートとが連通すると、給排装置から取り入れた作動流体が、第１供給用ポート、第２供給用ポート及び配管を介して、ベローズ内に供給される。こうして、ベローズ内へ作動流体が供給されると、ベローズが膨張する。この結果、ベローズの膨張行程により、ベローズが、関節運動をアシストする力を発生する。
また、シリンダ内でのスプールの環状溝の位置に応じて、シリンダに形成された第１排出用ポートと第２排出用ポートとが連通すると、ベローズ内の作動流体が、配管、第２排出用ポート及び第１排出用ポートを介して、給排装置に排出される。こうして、ベローズ内から作動流体が排出されると、ベローズが収縮する。この結果、ベローズの収縮行程により、ベローズが、関節運動をアシストする力を発生する。
このように、当該操作部の移動に応じて、マスタ装置が、配管を介して、スレーブ装置のベローズ内への作動流体の供給と、スレーブ装置のベローズ内からの作動流体の排出との切替を行う。この結果、ベローズの膨張行程及び収縮行程により、ベローズが、関節運動をアシストする力を発生する。このため、操作部を機械的に移動させる機械的制御を行うマスタ・スレーブ方式により、スレーブ装置である関節運動アシスト装置を遠隔動作させることができる。
ここで、本体部は、ピストンを、スプールが連結されている一方のシリンダ室とは反対側の他方のシリンダ室側に付勢させる構成を採用している。こうした構成を採用することにより、操作者が操作部を操作していないときには、ピストンは、当該ピストンにより仕切られたスプールが連結されていない側のシリンダ室側に付勢される。そして、かかる状態のときには、シリンダの一方の端部を貫通し、当該シリンダから突出している操作部を含んだ突出部分の長さが最短となる。このように突出部分の長さが最短となるときの操作部の位置を、操作部の定常位置とする。
マスタ装置の操作者が、定常位置の操作部を引っ張る（突出部分を長くする）操作を行うと、シリンダ内部を、操作部に連結されたロッド状のスプールが移動し、シリンダ内部でのスプールの環状溝の位置が変化する。こうした操作部を引っ張った（突出部分を長くした）状態から、マスタ装置の操作者が、操作部を放すと、操作部は、シリンダからの突出部分の長さが最短となる定常位置に戻る。そして、操作部が定常位置に戻るときに、シリンダ内部を、操作部に連結されたロッド状のスプールが移動し、シリンダ内部でのスプールの環状溝の位置が変化する。このため、操作部を引っ張る、及び、当該引っ張った操作部を放すという簡単な操作で、シリンダ内でのスプールの環状溝の位置を変化させることができる。
そして、ピストンを他方のシリンダ室側に付勢する際に、ピストンの周面とシリンダ室の内周面との間に間隙を形成し、第１排出用ポートを、シリンダ室と連通させている。こうした構成を採用することにより、一方のシリンダ室と他方のシリンダ室とで、作動流体圧が等しくなる。また、一方のシリンダ室内の作動流体及び他方のシリンダ室内の作動流体が、第１排出用ポートから排出される。
ここで、一方のシリンダ室を区画するピストンの一方の面には、スプールが連結されている。これに対して、他方のシリンダ室を区画するピストンの他方の面には、スプールが連結されていない。このため、当該他方の面の面積は、当該一方の面の面積に比べて広くなっている。この結果、ピストンの一方の面及び他方の面における受圧面積の違いから、ピストンが、シリンダの他方の端部の側に移動する。このため、ピストンを他方のシリンダ室側に付勢することができるようになっている。

【0016】

したがって、本発明の関節運動アシストシステムによれば、電子制御を行わずに、スレーブ装置である関節運動アシスト装置を遠隔動作させ、関節運動を適切にアシストすることができる。

【0017】

なお、軽量の柔らかい樹脂製のベローズを構成要素とすれば、スレーブ装置の重さの軽量化を図ることができ、関節運動アシスト装置を装着する者の身体的負担を軽減させて、関節運動を、適切にアシストすることができる。

【0025】

本発明の関節運動アシストシステムでは、前記シリンダには、前記第１供給用ポートと連通している逃がし弁が形成され、前記第１供給用ポートから取り入れた過剰な作動流体が、前記逃がし弁を通じて、外部へ排出される、ようにすることができる。この場合には、本体部内の作動流体圧が適正に維持される。このため、関節運動をアシストする力を効率良く発生させることができる。

【0027】

また、本発明の関節運動アシストシステムでは、前記マスタ装置は、前記第１対象物と合同対称性、相似対称性及び左右対称性のいずれかの対称性を有する構造の第２対象物に装着される、ようにすることができる。この場合には、マスタ装置を装着した第２対象物の動きを、スレーブ装置を装着した第１対象物にトレースさせることができる。

【0028】

本発明の関節運動アシストシステムでは、マスタ装置を第２対象物に装着する場合に、前記第１対象物には、人体の一方の手部における手指の少なくとも１つが含まれ、前記第２対象物には、前記人体の他方の手部における手指の少なくとも１つが含まれる、ようにすることができる。この場合には、関節運動アシスト装置を装着する者の一方の手部の手指のみが拘縮し、他方の手部の手指が拘縮していない場合に、適用される。すなわち、スレーブ装置を、関節運動をアシストすべき人体の手部に装着する。そして、マスタ装置を、当該人体の手指が拘縮していない手部に装着する。このため、他者の支援を得ることなく、関節運動アシスト装置を装着する者自身で、手指の関節運動をアシストすることができる。

【0029】

また、本発明の関節運動アシストシステムでは、マスタ装置を第２対象物に装着する場合に、前記第１対象物には、人体の一方の手部における手指の少なくとも１つが含まれ、前記第２対象物には、前記人体とは異なる人体の手部における手指の少なくとも１つが含まれる、ようにすることができる。この場合には、スレーブ装置を、関節運動をアシストすべき人体の手部に装着し、マスタ装置を、当該人体とは異なる人体の手指が拘縮していない手部に装着する。このため、理学療法士や家族員等の他者の支援を得て、手指の関節運動をアシストすることができる。

【0030】

本発明の関節運動アシストシステムでは、マスタ装置を手部に装着する場合に、前記マスタ装置は、前記操作部の端部に接続される可撓性の紐状部材を更に備え、前記流体給排切替装置は、前記手部の手背に装着され、前記紐状部材の端部は、前記手指の指先に装着され、前記マスタ装置側の手指の関節が屈曲している状態では、前記関節が伸展している状態に比べて、前記本体部から突出する前記操作部の前記本体部からの距離が長くなる、ようにすることができる。この場合には、マスタ装置を装着した手部の手指が関節屈曲状態であるか、又は、関節伸展状態であるかで、本体部から突出する操作部の当該本体部からの距離が異なってくる。

【0031】

すなわち、マスタ装置を装着した手部の手指を関節伸展状態から関節屈曲状態にすることで、操作部を含む突出部分の長さが長くなる。この結果、シリンダ内でのスプールの環状溝の位置が変化し、流体給排切替装置が、ベローズ内への作動流体の供給、及び、ベローズ内からの作動流体の排出の切替を行う。このため、ベローズが、スレーブ装置を装着した手指を、関節伸展状態から関節屈曲状態へと変化する関節運動をアシストする力を発生することができる。

【0032】

また、マスタ装置を装着した手部の手指を関節屈曲状態から関節伸展状態にすることで、操作部を含む突出部分の長さが短くなる。この結果、シリンダ内でのスプールの環状溝の位置が変化し、流体給排切替装置が、ベローズ内への作動流体の供給、及び、ベローズ内からの作動流体の排出の切替を行う。このため、ベローズが、スレーブ装置を装着した手指を、関節屈曲状態から関節伸展状態へと変化する関節運動をアシストする力を発生することができる。

【発明の効果】

【0033】

以上説明したように、本発明の関節運動アシストシステムによれば、電子制御を行わずに、スレーブ装置である関節運動アシスト装置を遠隔動作させ、関節運動を適切にアシストすることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の一実施形態に係る関節運動アシストシステムの構成を説明するための図である。

【図2】図１の関節運動アシスト装置の外観図である。

【図3】図２の母指関節運動アシスト部の構成を説明するための図である。

【図4】図２の示指用の手指関節運動アシスト部の構成を説明するための図である。

【図5】図１のマスタ装置の外観図である。

【図6】図５の個別マスタ部の構成を説明するための図である。

【図7】図６の流体給排切替装置の構成を説明するためのＵＶ断面図である。

【図8】図７のシリンダの構成を説明するためのＵＶ断面図である。

【図9】図７のピストン、スプール及び操作部の構成を説明するための図である。

【図10】図１の関節運動アシスト装置とマスタ装置との間の配管を説明するための図である。

【図11】図１の給排装置の構成を説明するための図である。

【図12】個別マスタ部の状態の例を説明するための図（その１）である。

【図13】図１２の状態のときの流体給排切替装置のＵＶ断面図である。

【図14】個別マスタ部が図１２の状態のときの手指関節運動アシスト部の状態を説明するための図である。

【図15】個別マスタ部の状態の例を説明するための図（その２）である。

【図16】図１５の状態のときの流体給排切替装置のＵＶ断面図である。

【図17】個別マスタ部が図１５の状態のときの手指関節運動アシスト部の状態を説明するための図である。

【符号の説明】

【0035】

１００…関節運動アシストシステム、２００…関節運動アシスト装置（スレーブ装置）、２１０…手部装着部、２３０₁…母指関節運動アシスト部（手指関節運動アシスト部）、２３０₂，２３０₃，２３０₄，２３０₅…手指関節運動アシスト部、３２１_j（ｊ＝１，…，５）…伝達部材、３２２_k（ｋ＝２，…，５）…伝達部材、３２３_j，３２４_j（ｊ＝１，…，５）…伝達部材、３３１_k（ｋ＝２，…，５）…配管、３４１_k（ｋ＝２，…，５）…ベローズ、３４２_j，３４３_j（ｊ＝１，…，５）…ベローズ、３５０₁…母指装着部、３５０_k（ｋ＝２，…，５）…手指装着部、５００…マスタ装置、５１０…手部装着部、５３０_j（ｊ＝１，…，５）…個別マスタ部、５３１_j…流体給排切替装置、５３２_j…紐状部材、６１１_j…シリンダ、６１２_j…ピストン、６１３_j…スプール、８００，８１１_j，８１５_j，８２１_j，８２５_j，８３１_j，８３２_j，８３５_j，８３６_j…配管、９００…給排装置、９１１…加圧ポンプ、９１２…減圧ポンプ、９２１，９２２…配管、ＡＣ…操作部、ＥＶ…逃がし弁、ＩＨ…挿入穴、ＧＲ１，ＧＲ２…環状溝、ＳＲ…シリンダ室、ＰＴＦＳ_j…第１供給用ポート、ＰＴＦＥ_j…第１排出用ポート、ＰＴＳＳ１_j，ＰＴＳＳ２_j…第２供給用ポート、ＰＴＳＥ１_j，ＰＴＳＥ２_j…第２排出用ポート、ＰＰ，ＰＰＳ_j，ＰＰＥ_j…配管、ＨＢ１，ＨＢ２…人体、ＨＤＲ１…右手（第１対象物），ＨＤＲ２…右手（第２対象物）

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１７を参照して説明する。なお、本実施形態においては、人体の右手に装着される関節運動アシスト装置、及び、当該関節運動アシスト装置を装着する人体とは異なる人体の右手に装着されるマスタ装置を有する関節運動アシストシステムを例示して説明する。また、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0037】

［構成］
図１には、一実施形態に係る関節運動アシストシステム１００の構成が示されている。図１に示されるように、関節運動アシストシステム１００は、関節運動アシスト装置２００と、マスタ装置５００と、配管８００とを備えている。また、関節運動アシストシステム１００は、給排装置９００と、配管ＰＰとを備えている。ここで、関節運動アシスト装置２００は、スレーブ装置に対応している。

【0038】

＜関節運動アシスト装置２００の構成＞
上記の関節運動アシスト装置２００の構成ついて、説明する。

【0039】

図２には、関節運動アシスト装置２００の外観図が示されている。図２は、人体ＨＢ１の第１対象物としての右手ＨＤＲ１に装着された関節運動アシスト装置２００を、手指の関節が伸展状態にあるときに手背（手の甲）側から眺めた外観図である。図２に示されるように、関節運動アシスト装置２００は、手部装着部２１０と、母指関節運動アシスト部２３０₁と、手指関節運動アシスト部２３０₂，２３０₃，２３０₄，２３０₅とを備えている。

【0040】

なお、以下の説明では、母指関節運動アシスト部２３０₁及び手指関節運動アシスト部２３０₂，２３０₃，２３０₄，２３０₅を総称して、「手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）」とも記す。また、以下の説明では、母指関節運動アシスト部２３０₁を除いた手指関節運動アシスト部２３０₂，２３０₃，２３０₄，２３０₅を総称する場合には、「手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）」とも記す。

【0041】

《手部装着部２１０》
上記の手部装着部２１０について、説明する。手部装着部２１０は、例えば、布製の部材であり、右手ＨＤＲ１の手背及び手掌に装着される。手部装着部２１０には、母指関節運動アシスト部２３０₁の一方の部分が取り付けられる。

【0042】

また、手部装着部２１０には、手指関節運動アシスト部２３０₂，２３０₃，２３０₄，２３０₅の一方の部分が取り付けられる。そして、手部に手部装着部２１０が装着されている状態では、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）は、手背の爪側に配置されるようになっている。

【0043】

《母指関節運動アシスト部２３０₁の構成》
上記の母指関節運動アシスト部２３０₁の構成について、説明する。

【0044】

母指関節運動アシスト部２３０₁は、母指の関節運動をアシストする。母指関節運動アシスト部２３０₁は、手部装着部２１０が手部に装着されている状態で、母指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着される。

【0045】

母指関節運動アシスト部２３０₁は、図２及び図３（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、ベローズ３４２₁，３４３₁と、伝達部材３２１₁，３２３₁，３２４₁とを備えている。また、母指関節運動アシスト部２３０₁は、母指装着部３５０₁を備えている。

【0046】

図３（Ａ），（Ｂ）における座標系（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁）は、母指が伸びている状態で、指先方向を＋Ｙ₁方向、各関節の屈曲側から伸展側へ向かう方向を＋Ｚ₁方向、Ｙ₁方向及びＺ₁方向に直交し、小指側へと向かう方向を＋Ｘ₁方向とする座標系である。ここで、図３（Ａ）は、母指に装着された母指関節運動アシスト部２３０₁を、＋Ｚ₁方向側から視た図である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示される母指関節運動アシスト部２３０₁を、−Ｘ₁方向側から視た図である。

【0047】

上記のベローズ３４２₁は、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、母指の第１関節の関節軸の周りに沿って、当該関節軸に対して略直交する方向側に配置される。ベローズ３４２₁の一方側（図３における「−Ｙ₁方向側」）端部は、伝達部材３２３₁の他方の端部側（図３における「＋Ｙ₁方向側」）に形成された接続部に接続されるとともに、ベローズ３４２₁の他方側端部は、伝達部材３２１₁の一方の端部側に形成された接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４２₁は、第１関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0048】

上記のベローズ３４３₁は、ベローズ３４２₁と同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、母指の第２関節の関節軸の周りに沿って、当該関節軸に対して略直交する方向側に配置される。ベローズ３４３₁の一方側端部は、伝達部材３２４₁のベローズ３４３₁側の端部側に形成された接続部に接続されるとともに、ベローズ３４３₁の他方側端部は、伝達部材３２３₁の一方の端部側に形成された接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４３₁は、第２関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0049】

ここで、ベローズ３４２₁には、可撓性を有する樹脂製の配管８２１₁が取り付けられ、当該ベローズ３４２₁は、配管８２１₁を介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４２₁内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４２₁が膨縮する。この結果、ベローズ３４２₁が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0050】

また、ベローズ３４３₁には、可撓性を有する樹脂製の配管８２５₁が取り付けられ、当該ベローズ３４３₁は、配管８２５₁を介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４３₁内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４３₁が膨縮する。この結果、ベローズ３４３₁が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0051】

上記の伝達部材３２１₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、一方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２１₁の長板部の一方の端部には、ベローズ３４２₁を介して、伝達部材３２３₁が接続されている。そして、伝達部材３２１₁の一方の端部の接続部は、ベローズ３４２₁の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２１₁の長板部の一方の端部は、右手に関節運動アシスト装置２００が装着されている時において、母指の第１関節の関節軸を回動軸にして、回動可能に伝達部材３２３₁に接続されるようになっている。この伝達部材３２１₁の長板部は、母指装着部３５０₁を介して、母指の末節部位に装着される。

【0052】

上記の伝達部材３２３₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２３₁の長板部の一方の端部には、ベローズ３４３₁を介して、伝達部材３２４₁が接続されている。そして、伝達部材３２３₁の一方の端部の接続部は、ベローズ３４３₁の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２３₁の長板部の一方の端部は、右手に関節運動アシスト装置２００が装着されている時において、母指の第２関節の関節軸を回動軸にして、回動可能に伝達部材３２４₁に接続されるようになっている。

【0053】

また、伝達部材３２３₁の長板部の他方の端部には、ベローズ３４２₁を介して、伝達部材３２１₁が接続されている。そして、伝達部材３２３₁の他方の端部側の接続部は、ベローズ３４２₁の一方側端部に接続されている。この伝達部材３２３₁の長板部は、母指装着部３５０₁を介して、母指の基節部位に装着される。

【0054】

上記の伝達部材３２４₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、他方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２４₁の長板部の他方の端部には、ベローズ３４３₁を介して、伝達部材３２３₁が接続されている。そして、伝達部材３２４₁の他方の端部の接続部は、ベローズ３４３₁の一方側端部に接続されている。この伝達部材３２４₁の長板部は、母指装着部３５０₁を介して、母指の中手に装着される。

【0055】

上記の母指装着部３５０₁は、母指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着される。母指装着部３５０₁は、装着部材と、指サックと、バンド部材とを備えている。

【0056】

上記の装着部材は、例えば、弾力性のある長形状の布製の部材であり、母指が延びる方向に沿って、母指の指及び中手の手背側に配置される。装着部材の＋Ｚ₁方向側には、伝達部材３２１₁，３２３₁，３２４₁の長板部が固定されている。また、装着部材における伝達部材３２４₁が固定されている部分の反対側（−Ｚ₁方向側）には、手部装着部２１０が取り付けられている。

【0057】

上記の指サックは、例えば、皮製の部材であり、装着部材の指先側に固定される。そして、指サックは、母指関節運動アシスト部２３０₁を母指に装着する際に、母指の指先に固定される。上記のバンド部材は、例えば、長形状の布製の部材であり、基節部位と伝達部材３２３₁の長板部とを固定する。

【0058】

《手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）の構成》
上記の手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）の構成について、説明する。

【0059】

手指関節運動アシスト部２３０₂は、示指の関節運動をアシストする。また、手指関節運動アシスト部２３０₃は、中指の関節運動をアシストする。また、手指関節運動アシスト部２３０₄は、薬指の関節運動をアシストする。また、手指関節運動アシスト部２３０₅は、小指の関節運動をアシストする。手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、手部装着部２１０が手部に装着されている状態で、これらの手指の指（末節部位、中節部位、基節部位）及び中手部位上に装着される。

【0060】

図４（Ａ），（Ｂ）には、手指関節運動アシスト部２３０_kの代表として、手指関節運動アシスト部２３０₂の構成図が示されている。図４（Ａ），（Ｂ）における座標系（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂）は、示指が伸びている状態で、指先方向を＋Ｙ₂方向、各関節の屈曲側から伸展側へ向かう方向を＋Ｚ₂方向、Ｙ₂方向及びＺ₂方向に直交し、小指側へと向かう方向を＋Ｘ₂方向とする座標系である。

【0061】

ここで、図４（Ａ）は、示指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₂を、＋Ｚ₂方向側から視た図である。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示される手指関節運動アシスト部２３０₂を、−Ｘ₂方向側から視た図である。本実施形態では、手指関節運動アシスト部２３０₃，２３０₄，２３０₅についても、手指関節運動アシスト部２３０₂と同様に構成されている。

【0062】

手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、図２及び図４（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、ベローズ３４１_k，３４２_k，３４３_kと、配管３３１_kと、伝達部材３２１_k，３２２_k，３２３_k，３２４_kとを備えている。また、手指関節運動アシスト部２３０_kのそれぞれは、手指装着部３５０_kを備えている。

【0063】

上記のベローズ３４１_kは、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、第１関節の関節軸の周りに沿って、当該関節軸に対して略直交する方向側に配置される。ベローズ３４１_kの一方側（図４における「−Ｙ_k方向側」）端部は、伝達部材３２２_kの他方の端部側（図４における「＋Ｙ_k方向側」）に形成された接続部に接続されるとともに、ベローズ３４１_kの他方側端部は、伝達部材３２１_kの一方の端部側に形成された接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４１_kは、第１関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0064】

上記のベローズ３４２_kは、ベローズ３４１_kと同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、第２関節の関節軸の周りに沿って、当該関節軸に対して略直交する方向側に配置される。ベローズ３４２_kの一方側端部は、伝達部材３２３_kの他方の端部側に形成された接続部に接続されるとともに、ベローズ３４２_kの他方側端部は、伝達部材３２２_kの一方の端部側に形成された接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４２_kは、第２関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0065】

上記のベローズ３４３_kは、ベローズ３４１_k，３４２_kと同様に、等間隔の環状溝を有する伸縮自在な樹脂製の部材であり、第３関節の関節軸の周りに沿って、当該関節軸に対して略直交する方向側に配置される。ベローズ３４３_kの一方側端部は、伝達部材３２４_kのベローズ３４３_k側の端部側に形成された接続部に接続されるとともに、ベローズ３４３_kの他方側端部は、伝達部材３２３_kの一方の端部側に形成された接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４３_kは、第３関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0066】

ここで、ベローズ３４１_kの内部空間とベローズ３４２_kの内部空間は、可撓性を有する樹脂製の配管３３１_kを介して、連通している。また、ベローズ３４２_kには、可撓性を有する樹脂製の配管８２１_kが取り付けられ、当該ベローズ３４２_kは、配管８２１_kを介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４１_k，３４２_k内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４１_k，３４２_kが膨縮する。この結果、ベローズ３４１_k，３４２_kが上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0067】

また、ベローズ３４３_kには、可撓性を有する樹脂製の配管８２５_kが取り付けられ、当該ベローズ３４３_kは、配管８２５_kを介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４３_k内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４３_kが膨縮する。この結果、ベローズ３４３_kが上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0068】

上記の伝達部材３２１_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、一方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２１_kの長板部の一方の端部には、ベローズ３４１_kを介して、伝達部材３２２_kが接続されている。そして、伝達部材３２１_kの一方の端部側の接続部は、ベローズ３４１_kの他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２１_kの長板部の一方の端部は、右手に関節運動アシスト装置２００が装着されている時において、第１関節の関節軸を回動軸にして、回動可能に伝達部材３２２_kに接続されるようになっている。この伝達部材３２１_kの長板部は、手指装着部３５０_kを介して、手指の末節部位に装着される。

【0069】

上記の伝達部材３２２_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、両方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２２_kの長板部の一方の端部には、ベローズ３４２_kを介して、伝達部材３２３_kが接続されている。そして、伝達部材３２２_kの一方の端部側の接続部は、ベローズ３４２_kの他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２２_kの長板部の一方の端部は、右手に関節運動アシスト装置２００が装着されている時において、第２関節の関節軸を回動軸にして、回動可能に伝達部材３２３_kに接続されるようになっている。

【0070】

また、伝達部材３２２_kの長板部の他方の端部には、ベローズ３４１_kを介して、伝達部材３２１_kが接続されている。そして、伝達部材３２２_kの他方の端部側の接続部は、ベローズ３４１_kの一方側端部に接続されている。この伝達部材３２２_kの長板部は、手指装着部３５０_kを介して、手指の中節部位に装着される。

【0071】

上記の伝達部材３２３_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、両方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２３_kの長板部の一方の端部には、ベローズ３４３_kを介して、伝達部材３２４_kが接続されている。そして、伝達部材３２３_kの一方の端部側の接続部は、ベローズ３４３_kの他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２３_kの長板部の一方の端部は、右手に関節運動アシスト装置２００が装着されている時において、第３関節の関節軸を回動軸にして、回動可能に伝達部材３２４_kに接続されるようになっている。

【0072】

また、伝達部材３２３_kの長板部の他方の端部には、ベローズ３４２_kを介して、伝達部材３２２_kが接続されている。そして、伝達部材３２３_kの他方の端部側の接続部は、ベローズ３４２_kの一方側端部に接続されている。この伝達部材３２３_kの長板部は、手指装着部３５０_kを介して、手指の基節部位に装着される。

【0073】

上記の伝達部材３２４_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、長板部を有している。そして、当該長板部には、他方の端部から略直立して手の甲の方向に沿って延びる環状の接続部が形成されている。伝達部材３２４_kの長板部の他方の端部には、ベローズ３４３_kを介して、伝達部材３２３_kが接続されている。そして、伝達部材３２４_kの他方の端部の接続部は、ベローズ３４３_kの一方側端部に接続されている。この伝達部材３２４_kの長板部は、手指装着部３５０_kを介して、手指の中手部位上に装着される。

【0074】

上記の手指装着部３５０_k（ｋ＝２，…，５）は、手指の指（末節部位、中節部位、基節部位）及び中手部位上に装着される。手指装着部３５０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、装着部材と、指サックと、２つのバンド部材とを備えている。

【0075】

上記の装着部材は、例えば、弾力性のある長形状の布製の部材であり、手指が延びる方向に沿って、手指の指及び中手の手背側に配置される。装着部材の＋Ｚ_k方向側には、伝達部材３２１_k，３２２_k，３２３_k，３２４_kの長板部が固定されている。また、装着部材における伝達部材３２４_kが固定されている部分の反対側（−Ｚ_k方向側）には、手部装着部２１０が取り付けられている。

【0076】

上記の指サックは、例えば、皮製の部材であり、装着部材の指先側に固定される。そして、指サックは、手指関節運動アシスト部２３０_kを手指に装着する際に、手指の指先に固定される。上記の２つのバンド部材は、例えば、長形状の布製の部材である。そして、一のバンド部材は、中節部位と伝達部材３２２_kの長板部とを固定し、他のバンド部材は、基節部位と伝達部材３２３_kの長板部とを固定する。

【0077】

＜マスタ装置５００の構成＞
上記のマスタ装置５００の構成ついて、説明する。

【0078】

図５には、マスタ装置５００の外観図が示されている。図５は、人体ＨＢ１とは異なる人体ＨＢ２の第２対象物としての右手ＨＤＲ２に装着されたマスタ装置５００を、手指の関節が伸展状態にあるときに手背側から眺めた外観図である。本実施形態では、右手ＨＤＲ２は、右手ＨＤＲ１と合同対称性を有しているものとする。図５に示されるように、マスタ装置５００は、手部装着部５１０と、個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）とを備えている。

【0079】

《手部装着部５１０》
上記の手部装着部５１０について、説明する。手部装着部５１０は、例えば、布製の部材であり、右手ＨＤＲ２の手背及び手掌に装着される。手部装着部５１０には、個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）が取り付けられる。そして、手部に手部装着部５１０が装着されている状態では、個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）は、手背側に配置されるようになっている。

【0080】

《個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）の構成》
上記の個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）の構成について、説明する。

【0081】

個別マスタ部５３０₁は、母指の指及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の母指の関節運動をアシストする手指関節運動アシスト部２３０₁を制御する。また、個別マスタ部５３０₂は、示指の指及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の示指の関節運動をアシストする手指関節運動アシスト部２３０₂を制御する。また、個別マスタ部５３０₃は、中指の指及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の中指の関節運動をアシストする手指関節運動アシスト部２３０₃を制御する。

【0082】

個別マスタ部５３０₄は、薬指の指及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の薬指の関節運動をアシストする手指関節運動アシスト部２３０₄を制御する。また、個別マスタ部５３０₅は、小指の指及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の小指の関節運動をアシストする手指関節運動アシスト部２３０₅を制御する。

【0083】

図６（Ａ），（Ｂ）には、個別マスタ部５３０_jの代表として、個別マスタ部５３０₂の構成図が示されている。図６（Ａ），（Ｂ）における座標系（Ｕ₂，Ｖ₂，Ｗ₂）は、示指が伸びている状態で、指先方向を＋Ｖ₂方向、各関節の屈曲側から伸展側へ向かう方向を＋Ｗ₂方向、Ｖ₂方向及びＷ₂方向に直交し、小指側へと向かう方向を＋Ｕ₂方向とする座標系である。

【0084】

ここで、図６（Ａ）は、示指に装着された個別マスタ部５３０₂を、＋Ｗ₂方向側から視た図である。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示される個別マスタ部５３０₂を、−Ｕ₂方向側から視た図である。本実施形態では、個別マスタ部５３０₁，５３０₃，５３０₄，５３０₅についても、個別マスタ部５３０₂と同様に構成されている。

【0085】

個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）のそれぞれは、図５及び図６（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、操作部ＡＣを有する流体給排切替装置５３１_jと、紐状部材５３２_jとを備えている。

【0086】

（紐状部材５３２_j（ｊ＝１，…，５））
上記の紐状部材５３２_j（ｊ＝１，…，５）について、説明する。紐状部材５３２_jは、可撓性を有する非伸縮性の部材である。紐状部材５３２_jの一方の端部は、流体給排切替装置５３１_jの操作部ＡＣの端部に接続されている。また、紐状部材５３２_jの他方の端部は、指サックに取り付けられ、当該指サックが手指の指先に固定されることで、当該指先に装着される。なお、紐状部材５３２_jの長さについては、後述する。

【0087】

（流体給排切替装置５３１_j（ｊ＝１，…，５）の構成）
上記の流体給排切替装置５３１_j（ｊ＝１，…，５）の構成について、説明する。

【0088】

流体給排切替装置５３１_j（ｊ＝１，…，５）のそれぞれは、図６（Ａ），（Ｂ）、図７により総合的に示されるように、シリンダ６１１_jと、ピストン６１２_jとを備えている。また、流体給排切替装置５３１_jのそれぞれは、スプール６１３_jと、操作部ＡＣとを備えている。ここで、図７には、図６（Ａ），（Ｂ）に示される状態での流体給排切替装置５３１_jのＵＶ断面図が示されている。また、本実施形態では、シリンダ６１１_j、ピストン６１２_j及びスプール６１３_jが、本体部に対応している。

【0089】

上記のシリンダ６１１_jは、例えば、円筒状の部材であり、シリンダ６１１_jの中心軸方向の両端部は閉塞され、＋Ｖ方向側の一方の端部を操作部ＡＣが貫通している。また、シリンダ６１１_jの内部の−Ｖ方向側には、図８に示されるように、シリンダ室ＳＲが形成されている。そして、シリンダ６１１_jの内部のシリンダ室ＳＲが形成されていない＋Ｖ方向側の部分（以下、「シリンダ室非形成部分」とも記す）には、スプール６１３_j及び操作部ＡＣを挿入する挿入穴ＩＨが形成されている。

【0090】

ここで、図８は、流体給排切替装置５３１_jからスプール６１３_j、操作部ＡＣ及びピストン６１２_jを外したときのシリンダ６１１_jのＵＶ断面図である。なお、シリンダ６１１_jの−Ｖ方向側の端部は、当該シリンダ６１１_jの蓋部以外の部分に対して着脱可能な蓋部となっている。そして、シリンダ６１１_j内部に、スプール６１３_j、操作部ＡＣ及びピストン６１２_jを嵌め込む際には、蓋部を外して、スプール６１３_j、操作部ＡＣ及びピストン６１２_jを挿入し、その後、当該蓋部をシリンダ６１１_jの蓋部以外の部分に取り付けるようになっている。

【0091】

また、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、給排装置９００から空気を取り入れる第１供給用ポートＰＴＦＳ_jが形成されている。ここで、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jは、配管ＰＰＳ_jと接続されている。また、本実施形態では、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jは、シリンダ６１１_jの内部で分岐している。そして、シリンダ６１１_jの長さ方向Ｖの位置を図７のように定義した場合に、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jは、位置Ｓ１及び位置Ｓ２において、上述した挿入穴ＩＨと通じている。さらに、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jは、シリンダ６１１_jに形成された逃がし弁ＥＶと連通している。この逃がし弁ＥＶを通じて、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jから供給された過剰な空気が、流体給排切替装置５３１_jの外部に排出されるようになっている。

【0092】

また、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、給排装置９００に空気を排出する第１排出用ポートＰＴＦＥ_jが形成されている。ここで、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jは、配管ＰＰＥ_jと接続されている。また、本実施形態では、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jは、シリンダ６１１_jの内部で分岐している。そして、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jは、位置Ｅ１及び位置Ｅ２において、上述した挿入穴ＩＨと通じている。さらに、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jは、シリンダ室ＳＲと連通している。

【0093】

また、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、ベローズ３４３_j内への空気の供給を行う第２供給用ポートＰＴＳＳ１_jが形成されている。第２供給用ポートＰＴＳＳ１_jは、配管８３５_jと接続されている。本実施形態では、第２供給用ポートＰＴＳＳ１_jは、位置Ｓ１において、上述した挿入穴ＩＨと通じている。

【0094】

また、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、ベローズ３４２_j内への空気の供給を行う第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jが形成されている。第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jは、配管８３１_jと接続されている。本実施形態では、第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jは、位置Ｓ２において、上述した挿入穴ＩＨと通じている。

【0095】

さらに、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、ベローズ３４３_j内からの空気の排出を行う第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jが形成されている。第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jは、配管８３６_jと接続されている。本実施形態では、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jは、位置Ｅ１で、上述した挿入穴ＩＨと通じている。

【0096】

また、シリンダ６１１_jのシリンダ室非形成部分には、ベローズ３４２_j内からの空気の排出を行う第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jが形成されている。第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jは、配管８３２_jと接続されている。本実施形態では、第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jは、位置Ｅ２で、上述した挿入穴ＩＨと通じている。

【0097】

上記のピストン６１２_jは、例えば、円柱形状の部材であり、ピストン６１２_jの外径は、シリンダ室ＳＲの径よりも、わずかに小さくなっている。このように、本実施形態では、ピストン６１２_jの周面とシリンダ室ＳＲの内周面との間には、間隙が形成されるようになっている。そして、ピストン６１２_jは、シリンダ室ＳＲの内部でＶ方向の往復運動が可能となるように、シリンダ６１１_j内に嵌め込まれている。

【0098】

本実施形態では、上述したように、ピストン６１２_jの外径は、シリンダ室ＳＲの径よりも、わずかに小さくしている。この結果、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jは、ピストン６１２_jにより仕切られる双方のシリンダ室と連通している。

【0099】

ここで、シリンダ室を区画するピストン６１２_jの＋Ｖ方向側の一方の面には、スプール６１３_jが連結されているが、ピストン６１２_jの−Ｖ方向側の他方の面には、スプール６１３_jが連結されていない。このため、当該他方の面の面積は、当該一方の面の面積に比べて広くなっている。この結果、ピストン６１２_jの一方の面及び他方の面における受圧面積の違いから、操作部ＡＣを操作していない通常時には、ピストン６１２_jは、図７に示されるように、シリンダ室ＳＲ内で−Ｖ方向側に付勢されている。

【0100】

上記のスプール６１３_jは、図７及び図９に示されるように、Ｖ方向に延びるロッド状の例えば円柱形状の部材であり、操作部ＡＣと一体成形されている。ここで、図９は、シリンダ６１１_j内部から外したスプール６１３_j、操作部ＡＣ及びピストン６１２_jを示した図である。本実施形態では、図７に示される状態で、シリンダ６１１_jから突出している長さ「ＶＳ」の部分（以下、「突出部分」とも記す）を、操作部ＡＣと呼ぶことにする。

【0101】

スプール６１３_jにおける−Ｖ方向側の一方の端部は、ピストン６１２_jの一方の面に連結されている。また、スプール６１３_jには、ロッドの略中央に２つの環状溝ＧＲ１，ＧＲ２が形成されている。ここで、スプール６１３_jにおける環状溝ＧＲ１，ＧＲ２以外の部分の外径及び操作部ＡＣの外径は、シリンダ６１１_jに形成された挿入穴ＩＨの径と略等しくなっている。そして、スプール６１３_j及び操作部ＡＣは、シリンダ６１１_jに形成された挿入穴ＩＨに挿入されるようになっている。

【0102】

上記の操作部ＡＣは、上述したように、スプール６１３_jと一体成形されている。この操作部ＡＣの端部は、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続されている。

【0103】

＜配管８００＞
上記の配管８００の構成ついて、説明する。

【0104】

配管８００は、関節運動アシスト装置２００及びマスタ装置５００に取り付けられる。配管８００は、図１０に示されるように、配管８１１_j（ｊ＝１，…，５）と、配管８１５_j（ｊ＝１，…，５）とを備えている。配管８１１_j及び配管８１５_jは、手指関節運動アシスト部２３０_jと個別マスタ部５３０_jとに接続される。

【0105】

上記の配管８１１_j（ｊ＝１，…，５）は、ベローズ３４２_jに一方の端部が取り付けられる配管８２１_j、個別マスタ部５３０_jの第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jに一方の端部が取り付けられる配管８３１_j、及び、個別マスタ部５３０_jの第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jに一方の端部が取り付けられる配管８３２_jから成る。そして、配管８２１_jの他方の端部は、配管８３１_jの他方の端部及び配管８３２_jの他方の端部と接続されている。

【0106】

上記の配管８１５_j（ｊ＝１，…，５）は、ベローズ３４３_jに一方の端部が取り付けられる配管８２５_j、個別マスタ部５３０_jの第２供給用ポートＰＴＳＳ１_jに一方の端部が取り付けられる配管８３５_j、及び、個別マスタ部５３０_jの第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jに一方の端部が取り付けられる配管８３６_jから成る。そして、配管８２５_jの他方の端部は、配管８３５_jの他方の端部及び配管８３６_jの他方の端部と接続されている。

【0107】

＜給排装置９００の構成＞
上記の給排装置９００の構成について、説明する。

【0108】

給排装置９００は、配管ＰＰＳ_j（ｊ＝１，…，５）及び配管ＰＰＥ_jを有する配管ＰＰを介してマスタ装置５００と連通している。給排装置９００は、図１１に示されるように、加圧ポンプ９１１と、減圧ポンプ９１２とを備えている。また、給排装置９００は、配管９２１，９２２を備えている。

【0109】

上記の加圧ポンプ９１１は、配管９２１を介して、流体給排切替装置５３１_j（ｊ＝１，…，５）の第１供給用ポートＰＴＦＳ_jに取り付けられる配管ＰＰＳ_jと接続している。加圧ポンプ９１１は、マスタ装置５００への空気の強制的供給を行う際に利用される。

【0110】

上記の減圧ポンプ９１２は、配管９２２を介して、流体給排切替装置５３１_j（ｊ＝１，…，５）の第１排出用ポートＰＴＦＥ_jに取り付けられる配管ＰＰＥ_jと接続している。減圧ポンプ９１２は、マスタ装置５００からの空気の強制的排出を行う際に、利用される。

【0111】

［動作］
以上のようにして構成された関節運動アシストシステム１００の動作について、マスタ・スレーブ方式による手指の関節運動のアシスト動作を説明する。

【0112】

以下の動作の説明では、マスタ装置５００の状態を説明する際に、個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）の代表として、個別マスタ部５３０₂の状態図を参照することがある。また、以下の説明では、関節運動アシスト装置２００の状態を説明する際に、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）の代表として、手指関節運動アシスト部２３０₂の状態図を参照することがある。

【0113】

また、前提として、給排装置９００によるマスタ装置５００への空気の供給、及び、マスタ装置５００からの空気の排出が行われているものとする。

【0114】

＜関節運動アシスト装置２００の関節屈曲状態へのアシスト動作＞
まず、マスタ装置５００の装着者が、図１２に示されるように、マスタ装置５００を装着した手指の全ての関節を屈曲状態にしたとする。こうした屈曲状態では、手指の関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が最長になり、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが＋Ｖ方向側に引っ張られる。ここで、図１３には、図１２に示される流体給排切替装置５３１_jのＵＶ断面図が示されている。

【0115】

かかる状態のときには、スプール６１３_jの環状溝ＧＲ１，ＧＲ２の位置が、それぞれＶ＝Ｓ１，Ｓ２となる。そして、このときには、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jと、第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j，ＰＴＳＳ２_jとが連通する。

【0116】

かかる連通状態では、給排装置９００から取り入れられた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j及び配管８３５_j，８２５_jを介して、ベローズ３４３_j内に供給される。こうしてベローズ３４３_j内への空気の供給が行われると、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）のベローズ３４３_jが膨張する。

【0117】

また、かかる連通状態では、給排装置９００から送られた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び配管８３１_j，８２１_jを介して、ベローズ３４２_j内に供給される。こうしてベローズ３４２_j内への空気の供給が行われると、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が膨張する。また、示指、中指、薬指及び小指（以下、「四指」とも記す）に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが膨張する。

【0118】

この結果、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）を装着した手指の関節は、図１４に示されるように、屈曲状態になる。

【0119】

＜中間状態へのアシスト動作＞
この後、マスタ装置５００の装着者が、母指については、母指の第１関節を屈曲状態に維持するとともに、母指の第２関節を伸展状態にしたとする。また、マスタ装置５００の装着者が、四指の第１関節及び第２関節を屈曲状態に維持するとともに、四指の第３関節を伸展状態にしたとする（以下、こうした状態を「中間状態」とも記す）。図１５には、マスタ装置５００を装着する手部の手指が、中間状態となっているときの様子が示されている。

【0120】

こうして手指の関節を屈曲状態から中間状態にすると、第３関節（母指については、第２関節）が伸展した分だけ、関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が、屈曲状態のときに比べて短くなる。この結果、図１５に示されるように、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが−Ｖ方向側に移動し、シリンダ６１１_jからの突出部分の長さが短くなる。ここで、図１６には、図１５に示される流体給排切替装置５３１_jのＵＶ断面図が示されている。

【0121】

かかる状態のときには、スプール６１３_jの環状溝ＧＲ１，ＧＲ２の位置が、それぞれＶ＝Ｓ２，Ｅ１となる。そして、このときには、第１供給用ポートＰＴＦＳ_jと第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jとが連通し、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jと第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jとが連通する。

【0122】

かかる連通状態では、給排装置９００から送られた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び配管８３１_j，８２１_jを介して、ベローズ３４２_j内に引き続き供給される。この結果、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が膨張する。また、四指に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが膨張する。

【0123】

また、かかる連通状態では、ベローズ３４３_j内の空気が、配管８２５_j，８３６_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４３_j内から空気が排出されると、ベローズ３４３_jが収縮する。

【0124】

この結果、手指関節運動アシスト部２３０₁を装着した母指の関節は、第１関節が屈曲状態を維持し、第２関節が伸展した中間状態になる。また、手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）を装着した四指の関節は、図１７に示されるように、第１関節及び第２関節が屈曲状態を維持し、第３関節が伸展した中間状態になる。

【0125】

＜関節運動アシスト装置２００の関節伸展状態へのアシスト動作＞
引き続き、マスタ装置５００の装着者が、手指の全ての関節を、中間状態から伸展状態にしたとする。上述した図６（Ａ），（Ｂ）には、マスタ装置５００を装着する手部の手指が、関節伸展状態となっているときの様子が示されている。

【0126】

こうして手指の関節を中間状態から伸展状態にすると、第１関節及び第２関節（母指については、第１関節）が伸展した分だけ、関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が、更に短くなる。この結果、上述した図６(Ａ)，（Ｂ）に示されるように、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが−Ｖ方向側に更に移動し、シリンダ６１１_jからの突出部分の長さが更に短くなる。ここで、上述した図７には、図６（Ａ），（Ｂ）に示される流体給排切替装置５３１_jのＵＶ断面図が示されている。

【0127】

かかる状態のときには、スプール６１３_jの環状溝ＧＲ１，ＧＲ２の位置が、それぞれＶ＝Ｅ１，Ｅ２となる。そして、このときには、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jと、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j，ＰＴＳＥ２_jとが連通する。

【0128】

かかる連通状態では、ベローズ３４３_j内の空気が、配管８２５_j，８３６_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４３_j内から空気が排出されると、ベローズ３４３_jが収縮する。

【0129】

また、かかる連通状態では、ベローズ３４２_j内の空気が、配管８２１_j，８３２_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ２_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４２_j内から空気が排出されると、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が収縮する。また、四指に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが収縮する。

【0130】

この結果、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）を装着した手指の関節は、上述した図３（Ａ），（Ｂ）及び図４（Ａ），（Ｂ）に示されるように、伸展状態になる。

【0131】

本実施形態では、関節伸展状態では、シリンダ６１１_jからの突出部分の長さが「ＶＳ」となり（図７参照）、中間状態では、シリンダ６１１_jからの突出部分の長さが「ＶＭ」となり（図１６参照）、かつ、関節屈曲状態では、シリンダ６１１_jからの突出部分の長さが「ＶＬ」（ＶＳ＜ＶＭ＜ＶＬ）となる（図１３参照）ように、紐状部材５３２_jの長さが設計されている。

【0132】

以後、マスタ装置５００の装着者が、手指の関節を中間状態、屈曲状態、中間状態、伸展状態へと順次変化させると、上述したように、流体給排切替装置５３１_jの操作部ＡＣがシリンダ６１１_jに対して移動する。そして、操作部ＡＣの移動に応じて、関節運動アシスト装置２００を装着した手指の関節についても、中間状態、屈曲状態、中間状態、伸展状態へと順次アシストされる。

【0133】

以上説明したように、本実施形態では、関節運動アシスト装置２００の手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）を、人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１の手指に装着する。また、マスタ装置５００の個別マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）を、人体ＨＢ２の右手ＨＤＲ２の手指に装着する。そして、マスタ装置５００の装着者が、マスタ装置５００を装着した手指の全ての関節を屈曲状態にすると、手指の関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が最長となる。こうして当該距離が最長となると、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが＋Ｖ方向側に引っ張られる。

【0134】

そして、このときには、マスタ装置５００の第１供給用ポートＰＴＦＳ_jと、第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j，ＰＴＳＳ２_jとが連通する。かかる連通状態では、給排装置９００から取り入れられた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j及び配管８３５_j，８２５_jを介して、ベローズ３４３_j内に供給される。こうしてベローズ３４３_j内への空気の供給が行われると、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）のベローズ３４３_jが膨張する。また、かかる連通状態では、給排装置９００から送られた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び配管８３１_j，８２１_jを介して、ベローズ３４２_j内に供給される。こうしてベローズ３４２_j内への空気の供給が行われると、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が膨張する。また、四指に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが膨張する。この結果、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）を装着した手指の関節は、屈曲状態になる。

【0135】

このため、電子制御を行うことなく、マスタ・スレーブ方式により、関節運動アシスト装置２００を装着した手指を関節屈曲状態にすることができる。

【0136】

この後、マスタ装置５００の装着者が、母指については、第１関節を屈曲状態に維持するとともに、第２関節を伸展状態にしたとする。また、マスタ装置５００の装着者が、四指については、第１関節及び第２関節を屈曲状態に維持するとともに、第３関節を伸展状態にしたとする。こうした関節状態では、手指の関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が、関節屈曲状態のときに比べて短くなる。こうして当該距離が短くなると、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが−Ｖ方向側に移動する。

【0137】

そして、このときには、マスタ装置５００の第１供給用ポートＰＴＦＳ_jと第２供給用ポートＰＴＳＳ２_jとが連通し、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jと第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jとが連通する。かかる連通状態では、給排装置９００から送られた空気が、第１供給用ポートＰＴＦＳ_j、第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び配管８３１_j，８２１_jを介して、ベローズ３４２_j内に、引き続き供給される。この結果、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が膨張する。また、四指に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが膨張する。

【0138】

また、かかる連通状態では、ベローズ３４３_j内の空気が、配管８２５_j，８３６_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４３_j内から空気が排出されると、ベローズ３４３_jが収縮する。この結果、手指関節運動アシスト部２３０₁を装着した母指の関節は、第１関節が屈曲状態を維持し、第２関節が伸展した中間状態になる。また、手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）を装着した四指の関節は、第１関節及び第２関節が屈曲状態を維持し、第３関節が伸展した中間状態になる。

【0139】

このため、電子制御を行うことなく、マスタ・スレーブ方式により、関節運動アシスト装置２００を装着した手指を関節伸展状態と関節屈曲状態との中間状態にすることができる。

【0140】

引き続き、マスタ装置５００の装着者が、手指の全ての関節を伸展状態にすると、手指の関節構造から、手背側に沿った、流体給排切替装置５３１_jの装着位置から指先までの距離が、更に短くなる。こうして当該距離が更に短くなると、紐状部材５３２_jの一方の端部に接続された操作部ＡＣが−Ｖ方向側に更に移動する。

【0141】

そして、このときには、第１排出用ポートＰＴＦＥ_jと、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j，ＰＴＳＥ２_jとが連通する。かかる連通状態では、ベローズ３４３_j内の空気が、配管８２５_j，８３６_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ１_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４３_j内から空気が排出されると、ベローズ３４３_jが収縮する。また、かかる連通状態では、ベローズ３４２_j内の空気が、配管８２１_j，８３２_j、第２排出用ポートＰＴＳＥ２_j及び第１排出用ポートＰＴＦＥ_jを介して、給排装置９００により排出される。こうしてベローズ３４２_j内から空気が排出されると、母指に装着された手指関節運動アシスト部２３０₁では、ベローズ３４２₁が収縮する。また、四指に装着された手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）では、ベローズ３４２_k，３４１_kが収縮する。この結果、手指関節運動アシスト部２３０_j（ｊ＝１，…，５）を装着した手指の関節は、伸展状態になる。

【0142】

このため、電子制御を行うことなく、マスタ・スレーブ方式により、関節運動アシスト装置２００を装着した手指を関節伸展状態にすることができる。

【0143】

したがって、本実施形態によれば、電子制御を行わずに、関節運動アシスト装置を遠隔動作させ、関節運動を適切にアシストすることができる。

【0144】

［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【0145】

例えば、上記の実施形態では、母指、示指、中指、薬指及び小指のそれぞれに手指関節運動アシスト部を装着し、母指、示指、中指、薬指及び小指の関節運動をアシストするようにした。これに対して、任意の手指に関節運動アシスト部を装着し、当該任意の手指の関節運動をアシストするようにしてもよい。この場合には、当該任意の手指の数と同数の個別マスタ部を用意すればよい。

【0146】

また、上記の実施形態では、ベローズ３４２_jは、個別マスタ部の第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jと連通し、ベローズ３４３_jは、個別マスタ部の第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j及び第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jと連通するようにした。これに対して、ベローズ３４２_jを、個別マスタ部の第２供給用ポートＰＴＳＳ１_j及び第２排出用ポートＰＴＳＥ１_jと連通させ、ベローズ３４３_jを、個別マスタ部の第２供給用ポートＰＴＳＳ２_j及び第２排出用ポートＰＴＳＥ２_jと連通させるようにしてもよい。

【0147】

この場合には、関節屈曲状態と関節伸展状態との中間状態として、手指関節運動アシスト部２３０₁を装着した母指については、第１関節が伸展し、第２関節が屈曲した中間状態をアシストすることができる。また、手指関節運動アシスト部２３０_k（ｋ＝２，…，５）を装着した四指については、第１関節及び第２関節が伸展し、第３関節が屈曲した中間状態をアシストすることができる。

【0148】

また、上記の実施形態では、ピストンに仕切られた双方のシリンダ室と給排装置の減圧ポンプに接続された第１排出用ポートとを連通させて、ピストンの一方の面（＋Ｖ方向側の面）及び他方の面（−Ｖ方向側の面）における受圧面積の違いを利用し、操作部を操作していない通常時には、ピストンが、図７に示されるように、シリンダ室内で−Ｖ方向側に付勢されるようにした。これに対して、シリンダ室と減圧ポンプに接続された第１排出用ポートとを連通させない構成を採用した場合には、押し出しバネ等の弾性部材を用意し、弾性部材の一方の端部をピストンの＋Ｖ方向側の面に接続し、当該弾性部材の他方の端部をシリンダ室の＋Ｖ方向側の面に接続し、弾性力により、ピストンをシリンダ室内で−Ｖ方向側に付勢するようにしてもよい。

【0149】

また、ピストンに仕切られた双方のシリンダ室と減圧ポンプに接続された第１排出用ポートとを連通させる構成を採用しつつ、押し出しバネ等の弾性部材を用意して、弾性部材の一方の端部をピストンの＋Ｖ方向側の面に接続し、当該弾性部材の他方の端部をシリンダ室の＋Ｖ方向側の面に接続するようにしてもよい。この場合には、ピストンを、上述した受圧面積の違い及び押し出しバネ等の弾性部材の弾性力の双方により、シリンダ室の−Ｖ方側に付勢させることができる。

【0150】

なお、ピストンをシリンダ室の−Ｖ方側に付勢させる場合に、引っ張りバネを用意し、当該引っ張りバネの一方の端部をピストンの−Ｖ方向側の面に接続し、当該引っ張りバネの他方の端部をシリンダ室の−Ｖ方向側の面に接続するようにしてもよい。

【0151】

また、上記の実施形態では、シリンダに形成された第１排出用ポートとシリンダ室とを連通させるようにした。これに対して、シリンダに形成された第１供給用ポートとシリンダ室とを連通させるようにしてもよい。このときには、ピストンの一方の面（＋Ｖ方向側の面）及び他方の面（−Ｖ方向側の面）における受圧面積の違いから、操作部を操作していない通常時には、ピストンは、シリンダ室内で＋Ｖ方向側に付勢されている。この結果、シリンダから突出している操作部を含んだ突出部分の長さが最大となるときが、操作部の定常位置になる。

【0152】

また、上記の実施形態では、紐状部材を非伸縮性の部材とした。これに対して、関節伸展状態において、シリンダからの突出部分の長さが「ＶＳ」となり（図７参照）、中間状態において、シリンダからの突出部分の長さが「ＶＭ」となり（図１６参照）、かつ、関節屈曲状態において、シリンダからの突出部分の長さが「ＶＬ」（ＶＳ＜ＶＭ＜ＶＬ）となる（図１３参照）のであれば、紐状部材を非伸縮性の部材に限定する必要はない。

【0153】

また、上記の実施形態では、人体の右手の手指の運動をアシストする関節運動アシスト装置を有する関節運動アシストシステムについて説明したが、左手の手指の運動をアシストする関節運動アシスト装置を有する関節運動アシストシステムであってもよいことは勿論である。

【0154】

また、上記の実施形態では、関節運動アシスト装置を右手に装着する場合に、マスタ装置を、関節運動アシスト装置を装着する人体とは異なる人体の右手に装着するようにした。これに対して、マスタ装置を、当該異なる人体の左手（左右対称性）に装着するようにしてもよい。

【0155】

また、上記の実施形態では、マスタ装置を装着する手部は、関節運動アシスト装置を装着する手部と合同対称性を有することとしたが、マスタ装置を装着する手部は、関節運動アシスト装置を装着する手部と相似対称性及び左右対称性の少なくとも１つを有する場合であってもよい。

【0156】

また、人体の一方の手部が拘縮し、他方の手部が健常な場合には、関節運動アシスト装置を当該人体の拘縮している手部に装着し、マスタ装置を当該人体の健常な手部（左右対称性）に装着するようにしてもよい。

【0157】

また、上記の実施形態では、マスタ装置を手部に装着するようにした。これに対して、マスタ装置を手部に装着せずに、例えば、指先で操作部を引っ張るようにしてもよい。

【0158】

また、本実施形態においては、樹脂製のベローズを採用したが、伸縮自在であり、人体に装着される装置の重さ等の負担をかけることがない素材であれば、他の素材であってもよい。

【0159】

また、給排装置の構成としては、空気の吐出、及び、空気の吸引を行うことのできる手動式ポンプであってもよい。

【0160】

また、本発明の関節運動アシスト装置は、作動流体を空気としたが、他の気体や、水や油等の液体であってもよい。

【0161】

本発明の関節運動アシスト装置は、介護や福祉の分野で利用する場合には、リハビリテーション用として装着するだけでなく、力が弱っている者がパワーアシスト用の装置としても利用することができる。また、本発明の関節運動アシスト装置は、介護や福祉の分野以外で、物を掴む等のパワーアシスト装置としても利用することができる。

【0162】

また、上記の実施形態においては、人体の関節運動をアシストする関節運動アシストシステムに本発明を適用したが、関節機構を有する人体以外の内骨格形の哺乳類、内骨格形のロボット等の所定対象物の関節運動アシストシステムにも本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0163】

以上説明したように、本発明の関節運動アシストシステムは、所定対象物の関節運動をアシストする関節運動アシストシステムに適用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】