特許 6682625 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】6682625

(24)【登録日】2020年3月27日

(45)【発行日】2020年4月15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】

   A61H 1/02 20060101AFI20200406BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   A61H1/02 K

   B25J11/00 Z

【請求項の数】11

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2018-518250(P2018-518250)

(86)(22)【出願日】2017年5月11日

(86)【国際出願番号】JP2017017819

(87)【国際公開番号】WO2017199834

(87)【国際公開日】20171123

【審査請求日】2018年11月19日

(31)【優先権主張番号】特願2016-100245(P2016-100245)

(32)【優先日】2016年5月19日

(33)【優先権主張国】JP

(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】 小林 睦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０６０６１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０４３３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０４３０９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１６５８８０（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｈ １／０２

Ｂ２５Ｊ １１／００

(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；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、
前記ベローズ内への作動流体の供給に使用され、先端部が閉塞されている可撓性の第１のパイプ状部材と；
前記ベローズ内からの作動流体の排出に使用され、先端部が閉塞されている可撓性の第２のパイプ状部材と；
前記第１のパイプ状部材の先端側部分、及び、前記第２のパイプ状部材の先端側部分を平行配置して収納し、前記配管を介して前記ベローズの内部空間と連通する内部空間を形成する可撓性の収納部材と；を備え、
前記第１のパイプ状部材の先端側部分には少なくとも１つの第１の切り込みが、前記第１のパイプ状部材が延びる方向と垂直な方向に形成され、
前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときには、前記第１の切り込みが閉口して前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを離隔させ、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が第１所定軸を軸にして所定方向に屈曲したときには、前記第１の切り込みが開口して前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを連通させ、
前記第２のパイプ状部材の先端側部分には少なくとも１つの第２の切り込みが、前記第２のパイプ状部材が延びる方向と垂直な方向に形成され、
前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときには、前記第２の切り込みが開口して前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを連通させ、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が前記第１所定軸と平行な第２所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときには、前記第２の切り込みが閉口して前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを離隔させ、
前記第１所定軸は、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときの前記第１のパイプ状部材の先端側部分が延びる方向と垂直であり、かつ、前記第１の切り込みの切込み方向と平行であり、前記第１のパイプ状部材を通る軸であり、
前記第２所定軸は、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときの前記第２のパイプ状部材の先端側部分が延びる方向と垂直であり、かつ、前記第２の切り込みの切込み方向と平行であり、前記第２のパイプ状部材を通る軸であり、
前記所定方向は、
前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状態から屈曲すると、前記第１の切り込みが、閉口状態から開口状態となる方向であり、
前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状態から屈曲すると、前記第２の切り込みが、開口状態から閉口状態となる方向である、
ことを特徴とする関節運動アシストシステム。

【請求項2】

前記第１の切り込みは、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が、前記第１所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときにＶ字状開口を形成し、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が、直線状となったときに閉口状態になる切り込みであり、
前記第２の切り込みは、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が、直線状となったときにＶ字状開口を形成し、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が、前記第２所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときに閉口状態になる切り込みである、
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】

前記第１のパイプ状部材及び前記配管を介した前記ベローズへの作動流体の供給、及び、前記配管及び前記第２のパイプ状部材を介した前記ベローズからの作動流体の排出を行う流体給排装置を更に備え、
前記第１のパイプ状部材の末端部は、前記作動流体を供給する前記流体給排装置の吐出口に接続され、
前記第２のパイプ状部材の末端部は、前記作動流体を排出する前記流体給排装置の吸引口に接続されている、
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】

前記関節運動には、関節伸展状態から関節屈曲状態へ向かう第１回転方向に沿った第１関節運動、及び、関節屈曲状態から関節伸展状態へ向かう第２回転方向に沿った第２関節運動が含まれ、
前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを連通させ、かつ、前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを離隔させたときには、前記第１関節運動のアシストが行われ、
前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを離隔させ、かつ、前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを連通させたときには、前記第２関節運動のアシストが行われる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項5】

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、
前記第１の切り込みの切り込み方向及び前記第２の切り込みの切り込み方向は、前記関節運動をアシストすべき前記第１対象物における関節に対応する前記第２対象物における関節の回動軸と平行である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項6】

前記第１所定軸及び前記第２所定軸の双方は、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の回動運動の回動軸に対応する前記第２対象物の関節の回動運動の回動軸と平行であり、
前記所定方向は、前記第２対象物の関節を関節伸展状態から関節屈曲状態にする方向であり、
前記第１の切り込み部分及び前記第２の切り込み部分は、前記第２対象物の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、
ことを特徴とする請求項５に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項7】

前記第１のパイプ状部材の先端側部分及び前記第２のパイプ状部材の先端側部分は、前記関節部分の伸展側に配置され、
前記第１の切り込み部分は、前記関節部分の伸展側と対向する側とは反対側に形成され、前記第２の切り込み部分は、前記関節部分の伸展側と対向する側に形成される、
ことを特徴とする請求項６に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項8】

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６又は７に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項9】

前記第１対象物には、人体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６又は７に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項10】

前記第１対象物には、人体の一方の手首部が含まれ、
前記第２対象物には、前記人体の他方の手首部が含まれる、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の関節運動アシストシステム。

【請求項11】

前記第１対象物には、人体の手首部が含まれ、
前記第２対象物には、前記人体とは異なる手首部が含まれる、
ことを特徴とする請求項６又は７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、理学療法士や家族員等に代って、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、例えば、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。そして、マスタ装置がスレーブ装置を遠隔操作する構成の一つとして、マスタ装置を装着した手部における手指の関節の屈曲角度を検出し、検出された屈曲角度に応じて、ベローズ内の空気圧を制御するものが考えられる。

【0006】

ここで、手指の関節の屈曲角度を検出する技術として、シート状の角度センサを手指の関節部分に装着し、当該角度センサにより、手指の関節の屈曲角度を検出するものがある（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、角度センサにより検出された屈曲角度に基づいて、演算装置が屈曲角速度を演算し、屈曲角度、屈曲角速度及び関節状態の予測判定の基準値となる参照角度データに基づいて、関節の状態を予測するようになっている。

【0007】

この従来例２の技術を、従来例１の関節運動アシスト装置の技術に適用する場合には、以下の構成が考えられる。まず、マスタ装置を装着する手部における手指の関節の状態を予測する。そして、関節状態の予測結果に基づき、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、制御装置が、ベローズからの空気の強制的排出を行う制御を実行する。また、関節状態の予測結果に基づき、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、制御装置が、ベローズへの空気の強制的供給を行う制御を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０４３０９５号

【特許文献2】特開２００９−１１２５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述した従来例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、制御装置が、マスタ装置側での関節状態の予測結果に基づき、スレーブ装置の動きを制御することになる。この結果、従来例２の技術的思想を適用したマスタ・スレーブ方式では、電子制御装置が必須の構成要素となる。

【0010】

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構成が複雑になり、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動作させる関節運動アシストシステムに比べて、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動作させる関節運動アシストシステムに比べて、故障が発生しやすい。

【0011】

このため、電子制御を行わずに、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が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。

【0012】

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、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】

【0013】

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；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、前記ベローズ内への作動流体の供給に使用され、先端部が閉塞されている可撓性の第１のパイプ状部材と；前記ベローズ内からの作動流体の排出に使用され、先端部が閉塞されている可撓性の第２のパイプ状部材と；前記第１のパイプ状部材の先端側部分、及び、前記第２のパイプ状部材の先端側部分を平行配置して収納し、前記配管を介して前記ベローズの内部空間と連通する内部空間を形成する可撓性の収納部材と；を備え、前記第１のパイプ状部材の先端側部分には少なくとも１つの第１の切り込みが、前記第１のパイプ状部材が延びる方向と垂直な方向に形成され、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときには、前記第１の切り込みが閉口して前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを離隔させ、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が第１所定軸を軸にして所定方向に屈曲したときには、前記第１の切り込みが開口して前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを連通させ、前記第２のパイプ状部材の先端側部分には少なくとも１つの第２の切り込みが、前記第２のパイプ状部材が延びる方向と垂直な方向に形成され、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときには、前記第２の切り込みが開口して前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを連通させ、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が前記第１所定軸と平行な第２所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときには、前記第２の切り込みが閉口して前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記収納部材の内部空間とを離隔させ、前記第１所定軸は、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときの前記第１のパイプ状部材の先端側部分が延びる方向と垂直であり、かつ、前記第１の切り込みの切込み方向と平行であり、前記第１のパイプ状部材を通る軸であり、前記第２所定軸は、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状となっているときの前記第２のパイプ状部材の先端側部分が延びる方向と垂直であり、かつ、前記第２の切り込みの切込み方向と平行であり、前記第２のパイプ状部材を通る軸であり、前記所定方向は、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状態から屈曲すると、前記第１の切り込みが、閉口状態から開口状態となる方向であり、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状態から屈曲すると、前記第２の切り込みが、開口状態から閉口状態となる方向である、ことを特徴とする関節運動アシストシステムである。

【0014】

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、ベローズ内への作動流体の供給に使用される第１の切り込みが形成された第１のパイプ状部材と、ベローズ内からの作動流体の排出に使用される第２の切り込みが形成された第２のパイプ状部材と、第１のパイプ状部材の先端側部分及び第２のパイプ状部材の先端側部分の双方を収納する収納部材とを備えている。

【0015】

そして、第１のパイプ状部材の先端側部分が直線状になっているときには、第１の切り込みが閉口して、第１のパイプ状部材の内部空間と収納部材の内部空間とを離隔させる。また、第２のパイプ状部材の先端側部分が直線状になっているときには、第２の切り込みが開口して、第２のパイプ状部材の内部空間と収納部材の内部空間とを連通させる。この結果、収納部材が直線状になっているときには、収納部材の内部空間及び配管を介して、第２のパイプ状部材の内部空間とベローズの内部空間とが連通し、ベローズ内からの作動流体の排出が行われる。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。

【0016】

一方、第１のパイプ状部材の先端側部分が第１所定軸を軸にして所定方向に屈曲したときには、第１の切り込みが開口して、第１のパイプ状部材の内部空間と収納部材の内部空間とを連通させる。また、第２のパイプ状部材の先端側部分が第２所定軸を軸にして所定方向に屈曲したときには、第２の切り込みが閉口して第２のパイプ状部材の内部空間と収納部材の内部空間とを離隔させる。この結果、収納部材が所定方向に屈曲しているときには、収納部材の内部空間及び配管を介して、第１のパイプ状部材の内部空間とベローズの内部空間とが連通し、ベローズ内への作動流体の供給が行われる。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。

【0017】

こうした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、収納部材の形状を変形させることにより、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。

【0018】

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、簡易な構成で、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。

【0019】

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着を装着する者の身体的負担を軽減することができる。

【0020】

本発明の関節運動アシストシステムでは、前記第１の切り込みは、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が、前記第１所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときにＶ字状開口を形成し、前記第１のパイプ状部材の先端側部分が、直線状となったときに閉口状態になる切り込みであり、前記第２の切り込みは、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が、直線状となったときにＶ字状開口を形成し、前記第２のパイプ状部材の先端側部分が、前記第２所定軸を軸にして前記所定方向に屈曲したときに閉口状態になる切り込みである、ようにすることができる。この場合には、第１の切り込みの形状、及び、第２の切り込みの形状は、非常に簡単なものとなる。このため、マスタ装置の製作者は、第１のパイプ状部材に第１の切り込みを容易に形成し、第２のパイプ状部材の第２の切り込みを容易に形成することができる。

【0021】

また、本発明の関節運動アシストシステムでは、前記第１のパイプ状部材及び前記配管を介した前記ベローズへの作動流体の供給、及び、前記配管及び前記第２のパイプ状部材を介した前記ベローズからの作動流体の排出を行う流体給排装置を更に備え、前記第１のパイプ状部材の末端部は、前記作動流体を供給する前記流体給排装置の吐出口に接続され、前記第２のパイプ状部材の末端部は、前記作動流体を排出する前記流体給排装置の吸引口に接続されている、ようにすることができる。この場合には、流体給排装置が作動流体を吐出することにより、マスタ装置及び配管を介して、スレーブ装置のベローズ内への作動流体の供給を行うことができる。また、この場合には、流体給排装置が作動流体を吸引することにより、配管及びマスタ装置を介して、スレーブ装置のベローズからの作動流体の排出を行うことができる。

【0022】

本発明の関節運動アシストシステムでは、前記関節運動には、関節伸展状態から関節屈曲状態へ向かう第１回転方向に沿った第１関節運動、及び、関節屈曲状態から関節伸展状態へ向かう第２回転方向に沿った第２関節運動が含まれ、前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを連通させ、かつ、前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを離隔させたときには、前記第１関節運動のアシストが行われる、ようにすることができる。また、前記第１のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを離隔させ、かつ、前記第２のパイプ状部材の内部空間と前記ベローズの内部空間とを連通させたときには、前記第２関節運動のアシストが行われる、ようにすることができる。この場合には、関節伸展状態から関節屈曲状態への関節運動、及び、関節屈曲状態から関節伸展状態へ関節運動を、アシストすることができる。

【0023】

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、前記第１の切り込みの切り込み方向及び前記第２の切り込みの切り込み方向は、前記関節運動をアシストすべき前記第１対象物における関節に対応する前記第２対象物における関節の回動軸と平行である、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。

【0024】

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所定軸及び前記第２所定軸の双方は、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の回動運動の回動軸に対応する前記第２対象物の関節の回動運動の回動軸と平行であり、前記所定方向は、前記第２対象物の関節を関節伸展状態から関節屈曲状態にする方向であり、前記第１の切り込み部分及び前記第２の切り込み部分は、前記第２対象物の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、ようにすることができる。この場合には、第１対象物におけるベローズの配置位置に対応する第２対象物の位置に、マスタ装置を配置することができる。

【0025】

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のパイプ状部材の先端側部分及び前記第２のパイプ状部材の先端側部分は、前記関節部分の伸展側に配置され、前記第１の切り込み部分は、前記関節部分の伸展側と対向する側とは反対側に形成され、前記第２の切り込み部分は、前記関節部分の伸展側と対向する側に形成される、ようにすることができる。この場合には、マスタ装置を、配置が容易な関節部分の伸展側に配置することができる。また、この場合には、第２対象物の関節を関節伸展状態にしたときに、第１のパイプ状部材の先端側部分及び第２のパイプ状部材の先端側部分を直線状にすることができる。また、この場合には、第２対象物の関節を関節屈曲状態にしたときに、第１のパイプ状部材の先端側部分及び第２のパイプ状部材の先端側部分を所定方向に屈曲させることができる。

【0026】

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。

【0027】

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。

【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、人体の一方の手首部が含まれ、前記第２対象物には、前記人体の他方の手首部が含まれる、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首のみが拘縮し、他方の手部の手首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、手首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、人体の手首部が含まれ、前記第２対象物には、前記人体とは異なる手首部が含まれる、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、手首の関節運動をアシストすることができる。

【発明の効果】

【0030】

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、非常に簡易な構成のマスタ装置を用いて、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】

【0031】

【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の母指マスタ部の構成を説明するための図である。

【図7】図５の示指用の手指マスタ部の構成を説明するための図である。

【図8】図６の関節運動マスタ部の構成を説明するための図（その１）である。

【図9】図６の関節運動マスタ部の構成を説明するための図（その２）である。

【図10】図６の関節運動マスタ部の構成を説明するための図（その３）である。

【図11】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12】図１の流体給排装置の構成を説明するための図である。

【図13】関節運動アシスト装置、マスタ装置及び流体給排装置の接続関係を説明するための図である。

【図14】関節伸展時の関節運動マスタ部の状態を説明するための図である。

【図15】関節屈曲時の手指マスタ部の状態を説明するための図である。

【図16】関節屈曲時の関節運動マスタ部の状態を説明するための図である。

【図17】図１５の状態の手指マスタ部をトレースした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18】手首の関節運動をアシストする変形例を説明するための図である。

【符号の説明】

【0032】

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_k,m （ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…ベローズ、３９０₁…母指装着部、３９０_k（ｋ＝２，…，５）…手指装着部、３９１_j（ｊ＝１，…，５）…装着部材、３９２_j（ｊ＝１，…，５）…指サック、３９３_j（ｊ＝１，…，５），３９６_k（ｋ＝２，…，５）…バンド部材、５００…マスタ装置、５１０…手部装着部、５３０₁…母指マスタ部（手指マスタ部）、５３０₂，５３０₃，５３０₄，５３０₅…手指マスタ部、６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…関節運動マスタ部、６２０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…収納部材、６２１_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…第１のパイプ状部材、６２２_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…第２のパイプ状部材、６９０_j（ｊ＝１，…，５）…手指装着部、６９１_j（ｊ＝１，…，５）…装着部材、６９２_j（ｊ＝１，…，５）…指サック、６９３_j（ｊ＝１，…，５），６９６_k（ｋ＝２，…，５）…バンド部材、８００…配管、８２１_k,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）…配管、９００…流体給排装置、９１１…加圧ポンプ、９１２…減圧ポンプ、９２１，９２２…配管、１３４２…ベローズ、１６２０…収納部材、１６２１…第１のパイプ状部材、１６２２…第２のパイプ状部材、ＣＵ１…第１の切り込み、ＣＵ２…第２の切り込み、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】

【0033】

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。

【0034】

［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、流体給排装置９００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。

【0035】

＜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。

【0036】

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、第１対象物としての「人体ＨＢ１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。

【0037】

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以外の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。また、以下の説明では、母指、示指、中指、薬指及び小指を、単に「手指」とも記す。さらに、示指、中指、薬指及び小指を、「四指」とも記す。

【0038】

《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の一方側の部分が取り付けられる。

【0039】

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の一方側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、手背側の指部に配置されるようになっている。

【0040】

《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。

【0041】

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。

【0042】

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３４２_1,1，３４２_1,2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３９０₁を備えている。

【0043】

なお、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、指の手掌側である指の腹（以下、「指腹」とも記す）側から指の手背側である指の背（以下、「指背」とも記す）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、母指に装着された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。

【0044】

上記のベローズ３４２_1,1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、指背側に配置される。ベローズ３４２_1,1の一方側（図３における「−Ｙ₁方向側」）端部は、伝達部材３２３₁の他方側の端部側（図３における「＋Ｙ₁方向側」）に形成された他方側接続部に接続される。ベローズ３４２_1,1の他方側端部は、伝達部材３２１₁の一方側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_1,1は、第１関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0045】

上記のベローズ３４２_1,2は、ベローズ３４２_1,1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、指背側に配置される。ベローズ３４２_1,2の一方側端部は、伝達部材３２４₁の他方側（ベローズ３４２_1,2側）の端部側に形成された接続部に接続される。ベローズ３４２_1,2の他方側端部は、伝達部材３２３₁の一方側の端部側に形成された一方側接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４２_1,2は、第２関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0046】

ここで、ベローズ３４２_1,1には、可撓性を有する樹脂製の配管８２１_1,1が取り付けられ、当該ベローズ３４２_1,1は、配管８２１_1,1を介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４２_1,1内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４２_1,1が膨縮する。この結果、ベローズ３４２_1,1が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0047】

また、ベローズ３４２_1,2には、可撓性を有する樹脂製の配管８２１_1,2が取り付けられ、当該ベローズ３４２_1,2は、配管８２１_1,2を介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４２_1,2内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４２_1,2が膨縮する。この結果、ベローズ３４２_1,2が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0048】

上記の伝達部材３２１₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ₁軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部には、一方側の端部に略直立して指背の方向に沿って延びる板状の接続部が形成されている。伝達部材３２１₁の長板部の一方側の端部には、ベローズ３４２_1,1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の一方側の端部の接続部は、ベローズ３４２_1,1の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２１₁の長板部の一方側の端部は、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３９０₁の後述する装着部材３９１₁を介して、母指の末節部位に装着される。

【0049】

上記の伝達部材３２３₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ₁軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部の一方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の一方側接続部が形成されている。また、当該長板部の他方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の他方側接続部が形成されている。この他方側接続部には、配管８２１_1,1を挿入する挿入穴が成型されている。

【0050】

伝達部材３２３₁の長板部の一方側の端部には、ベローズ３４２_1,2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の一方側接続部は、ベローズ３４２_1,2の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２３₁の長板部の一方側の端部は、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。

【0051】

また、伝達部材３２３₁の長板部の他方側の端部には、ベローズ３４２_1,1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の他方側接続部は、ベローズ３４２_1,1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３９０₁の後述する装着部材３９１₁を介して、母指の基節部位に装着される。

【0052】

上記の伝達部材３２４₁は、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ₁軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部には、他方側の端部に略直立して指背の方向に沿って延びる板状の接続部が形成されている。この接続部には、配管８２１_1,2を挿入する挿入穴が成型されている。伝達部材３２４₁の長板部の他方側の端部には、ベローズ３４２_1,2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の他方側の端部の接続部は、ベローズ３４２_1,2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３９０₁の後述する装着部材３９１₁を介して、母指の中手部位に装着される。

【0053】

上記の母指装着部３９０₁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３９０₁は、装着部材３９１₁と、指サック３９２₁と、バンド部材３９３₁とを備えている。

【0054】

上記の装着部材３９１₁は、弾力性を有する長形状の部材であり、母指が延びる方向に沿って、母指の指及び中手部位の手背側に配置される。装着部材３９１₁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３９１₁における伝達部材３２４₁が固定されている面の反対側（−Ｚ₁方向側）には、手部装着部２１０が取り付けられている。

【0055】

上記の指サック３９２₁は、例えば、皮製の部材であり、装着部材３９１₁の指先側に固定される。そして、指サック３９２₁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３９３₁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。

【0056】

《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。

【0057】

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、対応する手指の指（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。

【0058】

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。なお、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、指腹側から指背側へ向かう方向を＋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。

【0059】

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、示指に装着された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。

【0060】

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,1，３４２_k,2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３９０_kを備えている。

【0061】

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、指背側に配置される。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の他方側の端部側（図４における「＋Ｙ_k方向側」）に形成された他方側接続部に接続される。ベローズ３４１_kの他方側端部は、伝達部材３２１_kの一方側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。

【0062】

上記のベローズ３４２_k,1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、指背側に配置される。ベローズ３４２_k,1の一方側端部は、伝達部材３２３_kの他方側の端部側に形成された他方側接続部に接続される。ベローズ３４２_k,1の他方側端部は、伝達部材３２２_kの一方側の端部側に形成された一方側接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４２_k,1は、第２関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0063】

上記のベローズ３４２_k,2は、ベローズ３４１_k，３４２_k,1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、指背側に配置される。ベローズ３４２_k,2の一方側端部は、伝達部材３２４_kの他方側（ベローズ３４２_k,2側）の端部側に形成された接続部に接続される。ベローズ３４２_k,2の他方側端部は、伝達部材３２３_kの一方側の端部側に形成された一方側接続部に接続される。こうして配置されたベローズ３４２_k,2は、第３関節の関節運動をアシストする力を発生する。

【0064】

ここで、ベローズ３４１_kの内部空間とベローズ３４２_k,1の内部空間とは、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,1には、可撓性を有する樹脂製の配管８２１_k,1が取り付けられ、当該ベローズ３４２_k,1は、配管８２１_k,1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,1内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４１_k，３４２_k,1が膨縮する。この結果、ベローズ３４１_k，３４２_k,1が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0065】

また、ベローズ３４２_k,2には、可撓性を有する樹脂製の配管８２１_k,2が取り付けられ、当該ベローズ３４２_k,2は、配管８２１_k,2を介してマスタ装置５００と連通している。そして、ベローズ３４２_k,2内の空気圧が変化すると、当該ベローズ３４２_k,2が膨縮する。この結果、ベローズ３４２_k,2が上述した関節運動をアシストする力を発生させる。

【0066】

上記の伝達部材３２１_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ_k軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部には、一方側の端部に略直立して指背の方向に沿って延びる板状の接続部が形成されている。伝達部材３２１_kの長板部の一方側の端部には、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の一方側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の長板部の一方側の端部は、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３９０_kの後述する装着部材３９１_kを介して、手指の末節部位に装着される。

【0067】

上記の伝達部材３２２_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ_k軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部の一方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の一方側接続部が形成されている。また、当該長板部の他方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の他方側接続部が形成されている。この一方側接続部及び他方側接続部には、配管３３１_kを挿入する挿入穴が成型されている。

【0068】

伝達部材３２２_kの長板部の一方側の端部には、ベローズ３４２_k,1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の一方側接続部は、ベローズ３４２_k,1の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２２_kの長板部の一方側の端部は、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。

【0069】

また、伝達部材３２２_kの長板部の他方側の端部には、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の他方側接続部は、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３９０_kの後述する装着部材３９１_kを介して、手指の中節部位に装着される。

【0070】

上記の伝達部材３２３_kは、例えば、鋼鉄製の部材であり、Ｙ_k軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部の一方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の一方側接続部が形成されている。また、当該長板部の他方の端部には、略直立して指背の方向に沿って延びる板状の他方側接続部が形成されている。この他方側接続部には、配管８２１_k,1を挿入する挿入穴が成型されている。

【0071】

伝達部材３２３_kの長板部の一方側の端部には、ベローズ３４２_k,2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の一方側接続部は、ベローズ３４２_k,2の他方側端部に接続されている。ここで、伝達部材３２３_kの長板部の一方側の端部は、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の長板部の他方側の端部には、ベローズ３４２_k,1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の他方側接続部は、ベローズ３４２_k,1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３９０_kの後述する装着部材３９１_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、Ｙ_k軸方向に沿って延びる長板部を有している。そして、当該長板部には、他方側の端部に略直立して指背の方向に沿って延びる板状の接続部が形成されている。この接続部には、配管８２１_k,2を挿入する挿入穴が成型されている。伝達部材３２４_kの長板部の他方側の端部には、ベローズ３４２_k,2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の他方側の端部の接続部は、ベローズ３４２_k,2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３９０_kの後述する装着部材３９１_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３９０_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３９０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、装着部材３９１_kと、指サック３９２_kと、バンド部材３９３_k，３９６_kとを備えている。

【0075】

上記の装着部材３９１_kは、弾力性を有する長形状の部材であり、手指が延びる方向に沿って、手指の指及び中手部位の手背側に配置される。装着部材３９１_k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３９１_kにおける伝達部材３２４_kが固定されている面の反対側（−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３９２_kは、例えば、皮製の部材であり、装着部材３９１_kの指先側に固定される。そして、指サック３９２_k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。上記のバンド部材３９３_k，３９６_kは、例えば、長形状の布製の部材である。そして、バンド部材３９３_kは、中節部位と伝達部材３２２_kの長板部とを固定する。バンド部材３９６_k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、第２対象物としての「人体ＨＢ２の右手ＨＤＲ２（関節運動アシスト装置２００が装着される人とは別の人の右手）」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。図５に示されるように、マスタ装置５００は、手部装着部５１０と、母指マスタ部５３０₁と、手指マスタ部５３０_k（ｋ＝２，…，５）とを備えている。本実施形態では、「人体ＨＢ２の右手ＨＤＲ２」は、「人体ＨＢ１の右手ＨＤＲ１」と合同対称性を有している。この「合同対称性」とは、完全な合同以外にほぼ合同である場合も含む。

【0079】

なお、以下の説明では、母指マスタ部５３０₁及び手指マスタ部５３０_k（ｋ＝２，…，５）を総称して、「手指マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）」とも記す。

【0080】

《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、母指マスタ部５３０₁の一方側の部分が取り付けられる。

【0081】

また、手部装着部５１０には、手指マスタ部５３０_k（ｋ＝２，…，５）の一方側の部分が取り付けられる。そして、手部に手部装着部５１０が装着されている状態では、母指マスタ部５３０₁及び手指マスタ部５３０_k（ｋ＝２，…，５）は、手背側の指部に配置されるようになっている。

【0082】

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

【0083】

母指マスタ部５３０₁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、人体ＨＢ１における右手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、手指マスタ部５３０₂は、示指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１における右手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、手指マスタ部５３０₃は、中指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１における右手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。

【0084】

手指マスタ部５３０₄は、薬指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１における右手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、手指マスタ部５３０₅は、小指の指（末節部位、基節部位）及び中手部位上に装着され、人体ＨＢ１における右手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。

【0085】

図６（Ａ），（Ｂ）には、母指マスタ部５３０₁の構成図が示されている。また、図７（Ａ），（Ｂ）には、手指マスタ部５３０_k（ｋ＝２，…，５）の代表として、手指マスタ部５３０₂の構成図が示されている。

【0086】

なお、図６（Ａ），（Ｂ）における座標系（Ｕ₁，Ｖ₁，Ｗ₁）は、母指が伸びている状態で、指先方向を＋Ｖ₁方向、指腹側から指背側へ向かう方向を＋Ｗ₁方向、Ｖ₁方向及びＷ₁方向に直交し、小指側へと向かう方向を＋Ｕ₁方向とする座標系である。ここで、図６（Ａ）は、母指に装着された母指マスタ部５３０₁を、＋Ｗ₁方向側から視た図である。また、図６（Ｂ）は、母指に装着された母指マスタ部５３０₁を、−Ｕ₁方向側から視た図である。

【0087】

また、図７（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、指腹側から指背側へ向かう方向を＋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。ここで、図７（Ａ）は、示指に装着された手指マスタ部５３０₂を、＋Ｗ₂方向側から視た図である。また、図７（Ｂ）は、示指に装着された手指マスタ部５３０₂を、−Ｕ₂方向側から視た図である。本実施形態では、手指マスタ部５３０₃，５３０₄，５３０₅についても、手指マスタ部５３０₂と同様に構成されている。

【0088】

手指マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）のそれぞれは、図５、図６（Ａ），（Ｂ）及び図７（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、関節運動マスタ部６１０_j,1，６１０_j,2と、手指装着部６９０_jを備えている。

【0089】

（手指装着部６９０_j（ｊ＝１，…，５）の構成）
上記の手指装着部６９０_j（ｊ＝１，…，５）の構成について、説明する。

【0090】

上記の手指装着部６９０₁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。また、上記の手指装着部６９０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、示指、中指、薬指及び小指の指（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。ここで、母指装着部６９０₁は、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、装着部材６９１₁と、指サック６９２₁と、バンド部材６９３₁とを備えている。また、手指装着部６９０_k（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、装着部材６９１_kと、指サック６９２_kと、バンド部材６９３_k，６９６_kとを備えている。

【0091】

上記の装着部材６９１_jは、弾力性を有する長形状の部材であり、手指が延びる方向に沿って、手指の指及び中手部位の手背側に配置される。装着部材６９１_jの＋Ｗ_j方向側には、関節運動マスタ部６１０_j,1，６１０_j,2が固定されている。また、装着部材６９１_jの−Ｗ_j方向側には、手部装着部５１０が取り付けられている。

【0092】

上記の指サック６９２_jは、例えば、皮製の部材であり、装着部材６９１_jの指先側に固定される。そして、指サック６９２_jは、手指マスタ部５３０_jを手指に装着する際に、手指の指先に固定される。

【0093】

上記のバンド部材６９３₁は、例えば、長形状の布製の部材であり、母指の基節部位と装着部材６９１₁とを固定する（図６（Ａ），（Ｂ）参照）。

【0094】

上記のバンド部材６９３_kは、例えば、長形状の布製の部材であり、四指の中節部位と装着部材６９１_kとを固定する。また、上記のバンド部材６９６_kは、例えば、長形状の布製の部材であり、四指の基節部位と装着部材６９１_kとを固定する（図７（Ａ），（Ｂ）参照）。

【0095】

（関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）の構成）
上記の関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）の構成について、説明する。

【0096】

ここで、関節運動マスタ部６１０_1,1は、母指の第１関節の関節軸の周りに沿って、指背側（関節部分の伸展側）に装着される。また、関節運動マスタ部６１０_1,2は、母指の第２関節の関節軸の周りに沿って、指背側に装着される（図６（Ａ），（Ｂ）参照）。また、関節運動マスタ部６１０_k,1（ｋ＝２，…，５）のそれぞれは、示指、中指、薬指、小指の第２関節の関節軸の周りに沿って、指背側に装着される。また、関節運動マスタ部６１０_k,2のそれぞれは、示指、中指、薬指、小指の第３関節の関節軸の周りに沿って、指背側に装着される（図７（Ａ），（Ｂ）参照）。

【0097】

本実施形態では、関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）のそれぞれは、全てが同様に構成されている。以下の説明では、関節運動マスタ部６１０_1,1の構成図を参照して、関節運動マスタ部６１０_j,mの構成を説明する。

【0098】

関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）のそれぞれは、図８（Ａ），（Ｂ）〜図１０（Ａ），（Ｂ）により総合的に示されるように、収納部材６２０_j,mと、第１のパイプ状部材６２１_j,mと、第２のパイプ状部材６２２_j,mとを備えている。

【0099】

ここで、図８（Ａ）には、図６（Ａ）に示した関節運動マスタ部６１０_1,1を拡大した図が示されている。また、図８（Ｂ）には、図６（Ｂ）に示した関節運動マスタ部６１０_1,1を拡大した図が示されている。

【0100】

また、図９には、関節運動マスタ部６１０_1,1のＢ−Ｂ（図８（Ｂ）参照）断面図が示されている。さらに、図１０（Ａ），（Ｂ）には、関節運動マスタ部６１０_1,1のＡ−Ａ（図８（Ａ）参照）断面図が示されている。ここで、図１０（Ａ）では、収納部材６２０_1,1及び第１のパイプ状部材６２１_1,1を図示し、第２のパイプ状部材６２２_1,1の図示を省略している。また、図１０（Ｂ）では、収納部材６２０_1,1及び第２のパイプ状部材６２２_1,1を図示し、第１のパイプ状部材６２１_1,1の図示を省略している。

【0101】

上記の収納部材６２０_j,mは、内部空間を有する可撓性の樹脂製の部材であり、Ｕ_j方向及びＶ_j方向に延びる略直方体のシート状に形成されている。そして、収納部材６２０_j,mは、内部空間に、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分をＵＶ平面上で平行配置して、収納する。また、収納部材６２０_j,mの内部空間は、配管８２１_j,mと連通している。

【0102】

上記の第１のパイプ状部材６２１_j,mは、先端部が閉塞されている可撓性の円筒形状のパイプ部材であり、先端側部分が収納部材６２０_j,mに収納されている。そして、第１のパイプ状部材６２１_j,mの末端部は、流体給排装置９００に接続されている。

【0103】

この第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分の＋Ｗ_j方向側（関節部分の伸展側と対向する側とは反対側）には、第１の切り込みＣＵ１が形成されている。第１の切り込みＣＵ１は、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分が直線状となったときに閉口状態になる切り込みであり、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分が直線状となっているときには、第１の切り込みＣＵ１が閉口し、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材の内部空間６２０_j,mとを離隔させるようになっている（図９、図１０（Ａ）参照）。この第１のパイプ状部材６２１_j,mは、関節運動アシスト装置２００におけるベローズ３４２_j,m内への空気の供給に使用される。

【0104】

上記の第２のパイプ状部材６２２_j,mは、先端部が閉塞されている可撓性の円筒形状のパイプ部材であり、先端側部分が収納部材６２０_j,mに収納されている。そして、第２のパイプ状部材６２２_j,mの末端部は、流体給排装置９００に接続されている。

【0105】

この第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の−Ｗ_j方向側（関節部分の伸展側と対向する側）には、第２の切り込みＣＵ２が形成されている。第２の切り込みＣＵ２は、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分が直線状となったときにＶ字状開口を形成する切り込みであり、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分が直線状となっているときには、第２の切り込みＣＵ２が開口し、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させるようになっている（図９、図１０（Ｂ）参照）。この第２のパイプ状部材６２２_j,mは、関節運動アシスト装置２００におけるベローズ３４２_j,m内からの空気の排出に使用される。

【0106】

＜配管８００＞
上記の配管８００の構成ついて、説明する。

【0107】

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１１に示されるように、配管８２１_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）を備えている。

【0108】

上記の配管８２１_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）の一方の端部は、手指関節運動アシスト部２３０_jのベローズ３４２_j,mに取り付けられている。そして、配管８２１_j,mの他方の端部は、手指マスタ装置５３０_jの関節運動マスタ部６１０_j,m（より詳しくは、収納部材６２０_j,m）に取り付けられている。

【0109】

＜流体給排装置９００の構成＞
上記の流体給排装置９００の構成について、説明する。

【0110】

流体給排装置９００は、第１のパイプ状部材６２１_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）を介してマスタ装置５００と連通している。また、流体給排装置９００は、第２のパイプ状部材６２２_j,mを介してマスタ装置５００と連通している。流体給排装置９００は、図１２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、流体給排装置９００は、配管９２１，９２２を備えている。

【0111】

上記の加圧ポンプ９１１は、配管９２１を介して、関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）の第１のパイプ状部材６２１_j,m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。

【0112】

上記の減圧ポンプ９１２は、配管９２２を介して、関節運動マスタ部６１０_j,mの第２のパイプ状部材６２２_j,m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。

【0113】

＜関節運動アシストシステム１００の全体構成＞
上記のようにして構成された関節運動アシスト装置２００、マスタ装置５００、配管８００及び流体給排装置９００の接続関係が、図１３に示されている。

【0114】

図１３に示されるように、収納部材６２０_j,mに先端側部分が収納される第１のパイプ状部材６２１_j,mの末端部は、空気の供給を行う加圧ポンプ９１１に接続されている。また、収納部材６２０_j,mに先端側部分が収納される第２のパイプ状部材６２２_j,mの末端部は、空気の排出を行う減圧ポンプ９１２に接続されている。そして、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分を収納する収納部材６２０_j,mは、配管８２１_j,mを介して、関節運動アシスト装置２００のベローズ３４２_j,mに接続されている。

【0115】

こうした関節運動アシストシステム１００の構成で、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させ、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させている場合には、関節運動アシスト装置２００におけるベローズ３４２_j,m内の空気が、配管８２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び第２のパイプ状部材６２２_j,mを介して、減圧ポンプ９１２により排出される。こうしてベローズ３４２_j,m内から空気が排出されると、ベローズ３４２_j,mが収縮する。

【0116】

また、こうした関節運動アシストシステム１００の構成で、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させ、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させている場合には、加圧ポンプ９１１から供給された空気が、第１のパイプ状部材６２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び配管８２１_j,mを介して、ベローズ３４２_j,m内に供給される。こうしてベローズ３４２_j,m内へ空気が供給されると、ベローズ３４２_j,mが膨張する。

【0117】

［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。

【0118】

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、手指マスタ部５３０_j（ｊ＝１，…，５）の代表として、手指マスタ部５３０₂の状態図を参照することがある。また、以下の動作の説明では、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。

【0119】

また、前提として、流体給排装置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。

【0120】

＜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＞
まず、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伸展状態にしたとする。上述した図５〜図１０（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。

【0121】

こうした伸展状態では、収納部材６２０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）に収納された第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の双方は、直線状になる。そして、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分が直線状となったときには、図１４（Ａ）に示されるように、第１の切り込みＣＵ１が閉口して閉口状態を形成し、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させる。また、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分が直線状となったときには、図１４（Ｂ）に示されるように、第２の切り込みＣＵ２がＶ字状開口を形成して、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させる。

【0122】

かかる連通状態では、関節運動アシスト装置２００におけるベローズ３４２_j,m内の空気が、配管８２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び第２のパイプ状部材６２２_j,mを介して、流体給排装置９００の減圧ポンプ９１２により排出される。こうしてベローズ３４２_j,m内からの空気の排出が行われると、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３４２_1,m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,m，３４１_kが収縮する。

【0123】

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２〜図４（Ａ），（Ｂ）に示されるように、伸展状態になる。

【0124】

＜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＞
引き続き、マスタ装置５００の装着者が、手指の全ての関節を、屈曲状態にしたとする（第１回転方向に沿った第１関節運動）。図１５には、マスタ装置５００を装着する手部の手指が、屈曲状態となっているときの様子が示されている。

【0125】

こうした屈曲状態になると、収納部材６２０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）に収納された第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の双方は、所定軸ＡＸ_j,m（第１所定軸、第２所定軸）を軸にして関節伸展状態から関節屈曲状態にする方向（所定方向）に屈曲する。ここで、所定軸ＡＸ_j,1は、収納部材６２０_j,1を装着する関節部分の関節軸（関節の回動運動の回動軸）と略平行になっている。また、所定軸ＡＸ_j,2は、収納部材６２０_j,2を装着する関節部分の関節軸（関節の回動運動の回動軸）と略平行になっている。

【0126】

そして、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分が所定方向に屈曲したときには、図１６（Ａ）に示されるように、第１の切り込みＣＵ１がＶ字状開口を形成して、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させる。また、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分が所定方向に屈曲したときには、図１６（Ｂ）に示されるように、第２の切り込みＣＵ２が閉口して閉口状態を形成して、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させる。

【0127】

かかる連通状態では、流体給排装置９００の加圧ポンプ９１１から送られた空気が、第１のパイプ状部材６２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び配管８２１_j,mを介して、ベローズ３４２_j,m内に供給される。こうしてベローズ３４２_j,m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３４２_1,m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,m，３４１_kが膨張する。

【0128】

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１７に示されるように、屈曲状態になる。

【0129】

以後、マスタ装置５００の装着者が、手指の関節を伸展状態（第２回転方向に沿った第２関節運動）、屈曲状態へと順次変化させると、上述したように、収納部材６２０_j,mの形状が変化し、第１のパイプ状部材６２１_j,mと収納部材６２０_j,mとの間の連通状態及び第２のパイプ状部材６２２_j,mと収納部材６２０_j,mとの間の連通状態が変化する。そして、当該連通状態の変化に応じて、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、伸展状態、屈曲状態へと順次アシストされる。

【0130】

以上説明したように、本実施形態では、マスタ側の関節部分に装着される関節運動マスタ部６１０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）は、第１のパイプ状部材６２１_j,mと、第２のパイプ状部材６２２_j,mと、収納部材６２０_j,mとを備えている。当該収納部材６２０_j,mは、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の双方を収納している。

【0131】

ここで、母指に装着される収納部材６２０_1,mは、配管８２１_1,mを介して関節運動アシスト装置２００のベローズ３４２_1,m内と連通する内部空間を形成している。また、四指の第２関節に装着される収納部材６２０_k,1（ｋ＝２，…，５）は、配管８２１_k,1を介して関節運動アシスト装置２００のベローズ３４２_k,1内及びベローズ３４１_k内と連通する内部空間を形成している。また、四指の第３関節に装着される収納部材６２０_k,2は、配管８２１_k,2を介して関節運動アシスト装置２００のベローズ３４２_k,2内と連通する内部空間を形成している。

【0132】

そして、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分には、当該先端側部分が直線状のときに閉口状態になり、所定方向に屈曲したときにＶ字状開口を形成する第１の切り込みＣＵ１が形成されている。また、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分には、当該先端側部分が直線状のときにＶ字状開口を形成し、所定方向に屈曲したときに閉口状態になる第２の切り込みＣＵ２が形成されている。このように、関節運動マスタ部６１０_j,mは、非常に簡易な構成になっている。このため、非常に容易にマスタ装置５００を製作することができる。

【0133】

こうしたマスタ装置５００の構成で、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、収納部材６２０_j,m（ｊ＝１，…，５；ｍ＝１，２）に収納された第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の双方は、直線状になる。そして、このときには、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分における第１の切り込みＣＵ１が閉口して閉口状態を形成し、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させる。また、このときには、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分における第２の切り込みＣＵ２がＶ字状開口を形成し、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させる。

【0134】

かかる連通状態では、関節運動アシスト装置２００におけるベローズ３４２_j,m内の空気が、配管８２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び第２のパイプ状部材６２２_j,mを介して、流体給排装置９００の減圧ポンプ９１２により排出される。こうしてベローズ３４２_j,m内からの空気の排出が行われると、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３４２_1,m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,m，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。

【0135】

このため、電子制御を行わずに、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。

【0136】

引き続き、マスタ装置５００の装着者が、手指の全ての関節を屈曲状態にすると、収納部材６２０_j,mに収納された第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分及び第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分の双方は、所定軸ＡＸ_j,mを軸にして関節伸展状態から関節屈曲状態にする方向に屈曲する。そして、このときには、第１のパイプ状部材６２１_j,mの先端側部分における第１の切り込みＣＵ１がＶ字状開口を形成し、第１のパイプ状部材６２１_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを連通させる。また、このときには、第２のパイプ状部材６２２_j,mの先端側部分における第２の切り込みＣＵ２が閉口状態を形成し、第２のパイプ状部材６２２_j,mの内部空間と収納部材６２０_j,mの内部空間とを離隔させる。

【0137】

かかる連通状態では、流体給排装置９００の加圧ポンプ９１１から送られた空気が、第１のパイプ状部材６２１_j,m、収納部材６２０_j,m及び配管８２１_j,mを介して、ベローズ３４２_j,m内に供給される。こうしてベローズ３４２_j,m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３４２_1,m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,m，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。

【0138】

このため、電子制御を行わずに、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。

【0139】

したがって、本実施形態によれば、簡易な構成で、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。

【0140】

［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。

【0141】

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手指マスタ部を用意すればよい。

【0142】

また、上記の実施形態では、四指については、マスタ側の第２関節の部分に関節運動マスタ部６１０_k,1（ｋ＝２，…，５）を装着し、第３関節の部分装置に関節運動マスタ部６１０_k,2（ｋ＝２，…，５）を装着した。そして、第２関節の部分に装着される関節運動マスタ部６１０_k,1（ｋ＝２，…，５）は、関節運動アシスト装置２００のベローズ３４２_k,1及びベローズ３４１_kと連通されるようにした。これに対して、マスタ側の第１関節の部分、第２関節の部分、及び、第３関節の部分のそれぞれに、関節運動マスタ部を装着するようにしてもよい。この場合には、第２関節の部分に装着する関節運動マスタ部を、関節運動アシスト装置の四指の第２関節部分に配置されるベローズと連通させ、第１関節の部分に装着する関節運動マスタ部を、関節運動アシスト装置の四指の第１関節部分に配置されるベローズと連通させるようにすればよい。

【0143】

また、上記の実施形態では、収納部材に収納される第１のパイプ状部材の先端側部分に、１つの第１の切り込みが形成されることとしたが、第１の切り込みの数を、２つ以上としてよい。また、上記の実施形態では、収納部材に収納される第２のパイプ状部材の先端側部分に、１つの第２の切り込みが形成されることとしたが、第２の切り込みの数を、２つ以上としてもよい。こうした場合には、マスタ装置を装着した関節部分の屈曲状態及び伸展状態を、関節運動アシスト装置がより正確にトレースすることができる。

【0144】

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。

【0145】

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。

【0146】

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。

【0147】

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。

【0148】

また、上記の実施形態では、手指の関節運動をアシストするようにした。これに対して、手首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、図１８（Ａ），（Ｂ）に示されるように、スレーブ装置の手首関節用のベローズ１３４２に配管１８２１の一方の端部を取り付け、マスタ装置の収納部材１６２０に配管１８２１の他方の端部を取り付ける。そして、収納部材１６２０に先端側部分が収納される第１のパイプ状部材１６２１の末端部を加圧ポンプの吐出口に接続すればよい。また、収納部材１６２０に先端側部分が収納される第２のパイプ状部材１６２２の末端部を減圧ポンプの吸引口に接続すればよい。

【0149】

なお、手首の関節運動をアシストする際にも、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てもよい。また、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。

【0150】

また、手首の関節運動をアシストする際に、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、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。

【0151】

また、手首の関節運動をアシストする際に、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。

【0152】

また、上記の実施形態では、第１のパイプ状部材及び第２のパイプ状部材を円筒のパイプ部材とした。これに対して、第１のパイプ状部材及び第２のパイプ状部材を、四角の筒状のパイプ部材や三角の筒状のパイプ部材等の他の形状としてもよい。

【0153】

また、上記の実施形態では、第１のパイプ状部材及び第２のパイプ状部材を収納する収納部材を関節部分の伸展側に装着した。これに対して、収納部材を関節部分の屈曲側に配置するようにしてもよい。

【0154】

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、指先やつま先で関節運動マスタ部における収納部材の形状を変化させるようにしてもよい。

【0155】

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。

【0156】

また、流体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。

【0157】

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。

【0158】

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。

【0159】

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】

【0160】

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】

【図18】