特許 6710029 アクチュエータ及び身体支援装置

(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】6710029

(24)【登録日】2020年5月28日

(45)【発行日】2020年6月17日

(54)【発明の名称】アクチュエータ及び身体支援装置

(51)【国際特許分類】

   A61F 2/74 20060101AFI20200608BHJP

   A61F 2/60 20060101ALI20200608BHJP

   F15B 15/10 20060101ALI20200608BHJP

【ＦＩ】

   A61F2/74

   A61F2/60

   F15B15/10 H

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-170385(P2015-170385)

(22)【出願日】2015年8月31日

(65)【公開番号】特開2017-46754(P2017-46754A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2018年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】591016460

【氏名又は名称】ダイヤホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】特許業務法人森特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100114535

【弁理士】

【氏名又は名称】森 寿夫

(74)【代理人】

【識別番号】100075960

【弁理士】

【氏名又は名称】森 廣三郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155103

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 厚

(74)【代理人】

【識別番号】100187838

【弁理士】

【氏名又は名称】黒住 智彦

(74)【代理人】

【識別番号】100194755

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀明

(72)【発明者】

【氏名】松尾 正男

(72)【発明者】

【氏名】小川 和徳

(72)【発明者】

【氏名】池田 智浩

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０６−５０５３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４２１２６４４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１３−０７０７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００２３４７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１３７５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２４７７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｆ ２／７４

Ａ６１Ｆ ２／６０

Ｆ１５Ｂ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧すると膨張する内側チューブと、
内側チューブの外面を覆って内側チューブの膨張を規制する外側スリーブと、
で構成され、
内側チューブの径方向の膨張が外側スリーブによって長さ方向の収縮に変換されるようにしたアクチュエータであって、
内側チューブが、伸び率１００％以上の弾性材料によって形成されており、
内側チューブが長さ方向に伸長された状態で、内側チューブの長さ方向両端部が、外側スリーブの長さ方向両端部に固定されており、
自然長状態において、内側チューブは外側スリーブの内径よりも大きな外径を有する形状であり、
非加圧時において内側チューブの外周面は外側スリーブに密着し、
非加圧時においてアクチュエータは収縮しがちな形状であるアクチュエータ。

【請求項2】

内側チューブが、伸び率２００％以上の弾性材料によって形成された請求項１記載のアクチュエータ。

【請求項3】

内側チューブが、エラストマーの発泡体によって形成された請求項１又は２記載のアクチュエータ。

【請求項4】

非加圧時における内側チューブの外周面が、外側スリーブの内周面に密着した状態とされた請求項１〜３いずれか記載のアクチュエータ。

【請求項5】

請求項１〜４いずれか記載のアクチュエータと、
アクチュエータを身体における所定部位に取り付けるためのアクチュエータ装着部材と、
アクチュエータの内側チューブを加圧するための内側チューブ加圧手段と、
を備えたことを特徴とする身体支援装置。

【請求項6】

内側チューブ加圧手段が、人力で駆動されるものとされた請求項５記載の身体支援装置。

【請求項7】

加圧すると膨張する内側チューブと、
内側チューブの外面を覆って内側チューブの膨張を規制する外側スリーブとを有するアクチュエータの製造方法であり、
前記アクチュエータは、内側チューブの径方向の膨張が外側スリーブによって長さ方向の収縮に変換されるようにしたものであり、
内側チューブが、伸び率１００％以上の弾性材料によって形成されており、
内側チューブが長さ方向に伸長された状態で、内側チューブの長さ方向両端部を、外側スリーブの長さ方向両端部に固定し、
前記内側チューブとして、内側チューブを外側チューブに挿入する前の自然長状態において、内側チューブの外径が外側スリーブの内径よりも大きな形状のものを使用し、
製造されるアクチュエータは、非加圧時において内側チューブの外周面は外側スリーブに密着し、非加圧時においてアクチュエータは収縮しがちな形状であるアクチュエータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マッキベン型のアクチュエータと、当該アクチュエータを用いて身体動作を支援する身体支援装置とに関する。

【背景技術】

【0002】

脚や手等の身体部位の動作を支援することを目的として身体に装着される身体支援装置は、医療分野や介護分野において実用化段階にあり、近年、その開発が活発化してきている。身体支援装置には、通常、圧力や電力等が入力されると作動するアクチュエータが備えられている。アクチュエータとしては、種々のものが提案されているが、流体圧によって駆動される流体圧式のアクチュエータが広く普及している。なかでも、マッキベン型のアクチュエータが広く用いられている（例えば、特許文献１の段落００４６及び図４Ａ，図４Ｂを参照。）。

【0003】

マッキベン型のアクチュエータは、その内部に流体を供給して加圧すると膨張する内側チューブと、内側チューブの外面を覆って内側チューブの膨張を規制する外側スリーブとで構成された流体圧式のアクチュエータである。マッキベン型のアクチュエータでは、内側チューブを加圧した際における内側チューブの径方向の膨張が外側スリーブによって長さ方向の収縮に変換されるようになっている。すなわち、マッキベン型のアクチュエータは、内側チューブの非加圧時には細く長い形態を為し、内側チューブの加圧時には太く短い形態をとる。マッキベン型のアクチュエータは、大きな収縮力を発生できるために、身体における比較的重い部位の動作を支援する場合に好適に採用することができる。

【0004】

ところが、マッキベン型のアクチュエータで大きな収縮力を発生させるためには、内側チューブをある程度高い圧力まで加圧する必要があった。このため、マッキベン型のアクチュエータは、内側チューブが破れやすく、寿命が短いという欠点を有していた。加えて、マッキベン型のアクチュエータを用いた身体支援装置では、内側チューブに流体を供給するためのポンプ等として高出力のものを選択する必要があり、当該ポンプ等が大型化しやすいという欠点もあった。また、マッキベン型のアクチュエータは、収縮率を高めにくく、変位の大きな動作を支援しにくいという欠点も有していた。さらに、マッキベン型のアクチュエータは、身体支援装置で用いた場合に、身体支援装置の装着者が拘束感を感じやすいという欠点も有していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０３６９０６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも低い圧力で同等以上の収縮力を発生させることができるマッキベン型のアクチュエータを提供するものである。また、内側チューブが破れにくく、寿命の長いマッキベン型のアクチュエータを提供することも本発明の目的である。さらに、マッキベン型のアクチュエータにおける内側チューブを加圧するポンプ等の装置（内側チューブ加圧手段）の小型化を図ることも本発明の目的である。さらにまた、収縮率が高く、変位の大きな動作を支援することも可能なマッキベン型のアクチュエータを提供することも本発明の目的である。そして、身体支援装置に用いた場合に装着者が拘束感を感じにくいマッキベン型のアクチュエータを提供することも本発明の目的である。そしてまた、本発明のアクチュエータを用いた身体支援装置を提供することも本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題は、
加圧すると膨張する内側チューブと、
内側チューブの外面を覆って内側チューブの膨張を規制する外側スリーブと、
で構成され、
内側チューブの径方向の膨張が外側スリーブによって長さ方向の収縮に変換されるようにしたアクチュエータであって、
内側チューブが、伸び率１００％以上の弾性材料によって形成された
ことを特徴とするアクチュエータ
を提供することによって解決される。
ここで、「伸び率」とは、「 ＪＩＳ Ｋ ６２５１ ： 加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方 」に準拠して算出した「所定応力伸びＥ_ｓ（％）」（同規格における「１５．１ ダンベル状試験片」の式５を参照）のことを云う。試験片は、同規格の「６．１ ダンベル状試験片」の表１に規定される「ダンベル状１号形」のものを用いる。ただし、同表における「平行部分の厚さ」は、２．５ｍｍとする。また、試験片に加える引張力は、１．０Ｋｇ重とする。
本発明のアクチュエータでは、従来のマッキベン型のアクチュエータにおける内側チューブ（通常、上記の伸び率が数十％程度の弾性材料で形成される。）よりもかなり伸びやすい弾性材料で内側チューブを形成したため、従来のものよりも低い圧力で同等以上の収縮力を発生させることが可能となっている。
また、本発明のアクチュエータは、内側チューブを高い圧力まで加圧しなくても動作するため、内側チューブの破れを抑えて寿命を長くするだけでなく、内側チューブ加圧手段の小型化を図ることも可能なものとなっている。
さらに、本発明のアクチュエータは、内側チューブが伸びやすい（柔らかい）素材で形成されているため、身体支援装置に用いた場合には、装着者が拘束感を感じにくいものとなっている。

【0008】

本発明のアクチュエータにおいて、内側チューブを形成する弾性材料の伸び率（以下では「内側チューブの伸び率」と表記することがある。）は、１００％以上であれば特に限定されない。
しかし、上述した効果がより顕著に奏されるようにするためには、内側チューブの伸び率をさらに高めると好ましい。内側チューブの伸び率は、２００％以上とすると好ましく、３００％以上とするとより好ましく、４００％以上とするとより好ましく、５００％以上とするとより好ましく、６００％以上とするとより好ましく、７００％以上とするとより好ましく、８００％以上とするとより好ましく、９００％以上とするとより好ましい。このように伸び率の高い内側チューブは、例えば、エラストマーの発泡体によって形成することが可能である。
ただし、内側チューブの伸び率を高くしすぎると、内側チューブの強度を維持しにくくなる虞がある。このため、内側チューブの伸び率は、通常、２０００％以下とされ、好ましくは、１５００％以下とされる。

【0009】

本発明のアクチュエータにおいて、非加圧時における内側チューブの外周面と外側スリーブの内周面との間には、隙間が存在するようにしてもよい。しかし、この場合には、内側チューブを加圧し始めてからアクチュエータが動作を開始するまでの間に時間が掛かるようになる虞がある。このため、非加圧時において、内側チューブの外周面を外側スリーブの内周面に密着させた状態としておくと好ましい。これにより、内側チューブの加圧を開始した直後からアクチュエータを動作させることが可能になる。

【0010】

ところで、従来のマッキベン型のアクチュエータにおいて、内側チューブと外側スリーブは、通常、その長さ方向両端部で互いに固定される。本発明のアクチュエータにおける内側チューブと外側スリーブも、これと同様の固定構造を採用することができる。本発明のアクチュエータにおいて、内側チューブの長さ方向両端部と外側スリーブの長さ方向両端部を固定する際には、内側チューブを長さ方向に伸長させた状態としておくと好ましい。
これにより、外側スリーブの内径よりも大きな外径を有する筒状部材を内側チューブとして用いることが可能になる。というのも、内側チューブは、伸長させればさせる程、その外径が小さくなるため、自然長状態では外側スリーブの内径よりも大きな外径を有する内側チューブであっても、伸長させることにより、外側スリーブの内部に挿入することが可能な状態となるからである。
また、外側スリーブに内側チューブを挿入した後の状態にあっては、内側チューブの外周面を外側スリーブの内周面に密着させることも容易となる。外側スリーブに挿入された内側チューブは、自然長状態へ戻ろうとして縮むことで、その外径が増大するからである。
さらに、アクチュエータを内側チューブの加圧直後から収縮しやすいものとすることが可能になる。というのも、アクチュエータの収縮は、内側チューブの径方向の膨張が外側スリーブによって長さ方向の収縮に変換されることによって生じるところ、内側チューブを予め長さ方向に伸長させた状態としておくことで、加圧開始直後の内側チューブが長さ方向よりも径方向に膨張しやすくすることができるからである。
さらにまた、非加圧時のアクチュエータを収縮しがちにしてコンパクトに収めることも可能になる。このため、アクチュエータを身体支援装置に好適に用いることが可能になる。例えば、図４に示すように、アクチュエータ１０を股関節用の身体支援装置１００として用いる場合を想定すると、内側チューブを長さ方向に伸長させた状態で外側スリーブに固定する構成を採用していない場合には、支援装置１００の装着者２００が着席した状態（内側チューブの非加圧時）において、アクチュエータ１０が大きく余った状態となりやすい（図４（ｂ）の破線部Ａを参照）のに対し、内側チューブを長さ方向に伸長させた状態で外側スリーブに固定する構成を採用した場合には、装着者２００が着席した状態（内側チューブの非加圧時）において、アクチュエータ１０の余りを小さく抑えることが可能になる。
このように、内側チューブを長さ方向に伸長させた状態で外側スリーブに固定する構成を採用すると、様々な効果が奏されるようになるが、当該構成は、内側チューブを伸びやすい材料で形成したことによって採用することが可能になったものである。従来のマッキベン型のアクチュエータのように、内側チューブが伸びにくい（硬い）材料で形成されている場合に、内側チューブを長さ方向に伸長させた状態で外側スリーブに固定すると、内側チューブが自然長状態に戻ろうとする力が強くなりすぎ、非加圧時のアクチュエータが歪な形態になってしまう。また、非加圧時のアクチュエータに大きな収縮力が生じるようになり、身体支援装置に用いた場合に装着者が強い拘束感を感じるようになる。

【0011】

また、上記課題は、
本発明のアクチュエータと、
アクチュエータを身体における所定部位に取り付けるためのアクチュエータ装着部材と、
アクチュエータの内側チューブを加圧するための内側チューブ加圧手段と、
を備えたことを特徴とする身体支援装置。
を提供することによっても解決される。
これにより、装着者が拘束感を感じにくく快適に使用することができる身体支援装置を提供することが可能になる。

【0012】

本発明の身体支援装置において、内側チューブ加圧手段は、電力等で駆動されるものであってもよいが、人力で駆動されるものであると好ましい。本発明のアクチュエータは、上述したように、内側チューブを高い圧力まで加圧しなくても動作するため、人力駆動式の内側チューブ加圧手段を用いても、身体における支援対象部位を支援するのに十分な作動力を出力することが可能だからである。人力駆動式の内側チューブ加圧手段を用いる例としては、アクチュエータを、装着者の足の動作（大腿部を前方上側へ引き上げる動作）を支援することができる箇所に取り付け、内側チューブ加圧手段を、当該アクチュエータによって支援される側とは反対側の足で踏みつけ可能な足踏み式ポンプとする場合等が挙げられる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によって、従来のものよりも低い圧力で同等以上の収縮力を発生させることができるマッキベン型のアクチュエータを提供することが可能になる。また、内側チューブが破れにくく、寿命の長いマッキベン型のアクチュエータを提供することも可能になる。さらに、マッキベン型のアクチュエータにおける内側チューブを加圧するポンプ等の装置（内側チューブ加圧手段）の小型化を図ることも可能になる。さらにまた、収縮率が高く、変位の大きな動作を支援することも可能なマッキベン型のアクチュエータを提供することも可能になる。そして、身体支援装置に用いた場合に装着者が拘束感を感じにくいマッキベン型のアクチュエータを提供することも可能になる。そしてまた、本発明のアクチュエータを用いた身体支援装置を提供することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のアクチュエータを示した一部破断側面図である。

【図2】図１のアクチュエータが非加圧状態又は加圧状態にあるときの様子をそれぞれ示した一部破断側面図である。

【図3】本発明のアクチュエータを用いた身体支援装置の一例を示した図である。

【図4】図３に示した身体支援装置の動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

１． 本発明のアクチュエータ
本発明のアクチュエータの好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明のアクチュエータ１０を示した一部破断側面図である。図２は、図１のアクチュエータ１０の動作を説明する一部破断側面図である。図２（ａ）は、内側チューブ１１が非加圧状態にあるときの様子を、図２（ｂ）は、内側チューブ１１が加圧状態にあるときの様子を示している。図１及び図２におけるアクチュエータ１０は、その中心線よりも一側を断面で示している。

【0016】

本発明のアクチュエータ１０は、図１に示すように、内側チューブ１１と、内側チューブ１１の外面を覆う外側スリーブ１２とで構成されたマッキベン型のものとなっている。このアクチュエータ１０は、内側チューブ１１の非加圧時には、図２（ａ）に示すように、細く長い形態を為す一方、内側チューブ１１の加圧時には、図２（ｂ）に示すように、太く短い形態を為すようになっている。

【0017】

１．１ 内側チューブ
内側チューブ１１は、図１に示すように、その内部が中空に形成された筒状部材となっている。内側チューブ１１の内部空間は、流体を受容するための流体受容部１１ａとなっている。内側チューブ１１の両端部（両側の開口端部）には、封止部材１３，１４が嵌め込まれている。一方の封止部材１３には、貫通孔１３ａが設けられており、流体移送管４０の一端部が接続されている。流体移送管４０の他端部（内側チューブ１１に接続された側の端部とは反対側の端部）には、図示省略の内側チューブ加圧手段が接続される。内側チューブ加圧手段としては、人力駆動式のポンプや電動式のポンプ等が例示される。内側チューブ加圧手段を駆動すると、内側チューブ加圧手段から、流体移送管４０の内部と封止部材１３の貫通孔１３ａとを通じて、内側チューブ１１の流体受容部１１ａに、流体が供給され、内側チューブ１１が加圧されるようになっている。

【0018】

内側チューブ１１に供給する流体は、気体と液体のいずれであってもよい。しかし、内側チューブ１１に液体を供給するようにした場合には、液体を貯蔵しておくタンク等を設ける必要が生じ、アクチュエータ１０を用いた装置の重量が嵩みやすいという欠点がある。また、液漏れ等の対策も必要になる。このため、内側チューブ１１に供給する流体は、気体とすると好ましい。特に、空気を供給するようにすると好ましい。空気は、アクチュエータ１０の周囲にいくらでも存在するため、それを貯蔵するタンク等を設ける必要がないだけでなく、そのまま排気しても何ら害を生じないからである。本実施態様のアクチュエータ１０においても、内側チューブ１１には空気を供給するようにしている。

【0019】

内側チューブ１１は、弾性材料によって形成されている。このため、流体受容部１１ａに流体が供給されて内側チューブ１１が加圧される（内側チューブ１１の内部圧力が高まる）と、内側チューブ１１は、膨張を始める。既に述べたように、本発明のアクチュエータ１０における内側チューブ１１は、従来のマッキベン型のアクチュエータの内側チューブに用いられる弾性材料と比較して、かなり柔軟で伸びやすい弾性材料で形成されており、膨張しやすくなっている。

【0020】

内側チューブ１１は、その管壁を薄く形成すれば、伸びやすくなるが、この方法によって、本発明のアクチュエータ１０における内側チューブ１１に要求されるレベルの伸びやすさを実現しようとすると、内側チューブ１１の管壁が薄くなりすぎて破れやすくなる虞がある。内側チューブ１１の強度を考慮すると、内側チューブ１１が自然長状態にあるときの管壁の厚さは、１ｍｍ以上とすると好ましく、１．５ｍｍ以上とするとより好ましく、２ｍｍ以上とするとさらに好ましい。本実施態様のアクチュエータ１０において、内側チューブ１１の管壁の厚みは、約２．５ｍｍとなっている。内側チューブ１１の管壁の厚みの上限は、特に規定されないが、後述する身体支援装置で用いる場合には、通常、１０〜２０ｍｍ程度までである。このように、内側チューブ１１の管壁は、ある程度厚く形成すると好ましい。

【0021】

ただし、内側チューブ１１の管壁を厚くすると、内側チューブ１１の伸び率を高めにくくなる。このため、内側チューブ１１は、エラストマーの発泡体で形成すると好ましい。これにより、内側チューブ１１の管壁の厚みを確保しながらも、内側チューブ１１の柔軟性を要求されるレベルまで高めることができる。ただし、連通気泡タイプの発泡体で内側チューブ１１を形成すると、流体受容部１１ａに受容された流体が内側チューブ１１の管壁を通過して外部に漏れる虞がある。したがって、内側チューブ１１を発泡体で形成する場合には、通常、独立気泡タイプの発泡体とされる。内側チューブ１１に使用するエラストマーとしては、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂からなるエラストマーや、シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂からなるエラストマーが例示される。本実施態様のアクチュエータ１０においては、ポリスチレン系エラストマーの発泡体（独立気泡タイプの発泡体）によって内側チューブ１１を形成している。当該発泡体の伸び率は、非常に高く、約９２７％となっている。

【0022】

内側チューブ１１の長さ方向両端部は、外側スリーブ１２の長さ方向両端部に対して固定される。内側チューブ１１と外側スリーブ１２との固定方法は、特に限定されない。本実施態様のアクチュエータ１０においては、外側スリーブ１２の長さ方向両端部の外周部に固定バンド１６，１７を巻き付けることで、内側チューブ１１の長さ方向両端部を、外側スリーブ１２の長さ方向両端部とともに封止部材１３，１４の外周部に固定している。内側チューブ１１を外側スリーブ１２に固定する際には、内側チューブ１１を、自然長状態よりも長さ方向に伸長させた状態としている。これにより、外側スリーブ１２の内径よりも大きな外径を有する筒状部材を内側チューブ１２として用いることや、非加圧状態における内側チューブ１１の外周面を外側スリーブ１２の内周面に密着させることや、アクチュエータ１０を内側チューブ１１の加圧直後から収縮しやすいものとすることや、非加圧時のアクチュエータ１０を収縮しがちにしてコンパクトに収めること等が可能となる。

【0023】

内側チューブ１１を外側スリーブ１２に固定する際に内側チューブ１１をどの程度伸長させるかは特に限定されない。しかし、上記の効果が好適に奏されるようにするためには、内側チューブ１１を自然長状態よりも１０％以上伸長させた状態で固定すると好ましい。内側チューブ１１は、自然長状態よりも、２０％以上伸長させると好ましく、３０％以上伸長させるとより好ましい。一方、内側チューブ１１を外側スリーブ１２に固定する際に伸長させすぎると、内側チューブ１１が非加圧状態にあるときに、内側チューブ１１が自然長状態に戻ろうとする力が強くなりすぎて、非加圧時におけるアクチュエータ１０の形態が歪になる虞がある。このため、内側チューブ１１を外側スリーブ１２に固定する際における内側チューブ１１の自然長状態からの伸長率は、通常、２００％以下、好ましくは、１００％以下とされる。本実施態様のアクチュエータ１０において、内側チューブ１１は自然長よりも３０％程度伸長させた状態で外側スリーブ１２に固定している。

【0024】

内側チューブ１１の長さや直径は、アクチュエータ１０の用途等によっても異なり、特に限定されない。アクチュエータ１０を身体支援装置に用いる場合に限定しても、支援対象部位によってアクチュエータ１０の寸法は様々である。手指等の小さな身体部位の動作を支援する場合には、アクチュエータ１０の寸法も小さくされ、脚等の大きな身体部位の動作を支援する場合には、アクチュエータ１０の寸法も大きくされる。身体支援装置での使用を想定した場合、アクチュエータ１０の長さは、小さなもので２〜３ｃｍ程度、大きなもので１００ｃｍを超えることもあり得る。また、アクチュエータ１０の直径は、小さなもので２〜３ｍｍ程度、大きなものでは１０ｃｍを超えることもあり得る。その他の部材（外側スリーブ１２等）の寸法は、内側チューブ１１に応じたものとされる。

【0025】

１．２ 外側スリーブ
外側スリーブ１２は、図１に示すように、内側チューブ１１の外面を覆う筒状部材となっている。この外側スリーブ１２は、内側チューブ１１の膨張を規制することにより、アクチュエータ１０に所望の動作を行わせるものとなっている。すなわち、外側スリーブ１２は、内側チューブ１１の径方向の膨張を長さ方向の収縮に変換することで、アクチュエータ１０を収縮させる機能を有している。外側スリーブ１２は、そのような機能を発揮できるのであれば、その具体的な構造を限定されない。本実施態様のアクチュエータ１０においては、非伸縮性の第一線材１２ａと非伸縮性の第二線材１２ｂとを交差させた状態に織って（網状に織って）チューブ状に形成したものを、外側スリーブ１２として用いている。外側スリーブ１２における第一線材１２ａと第二線材１２ｂとの交差角度θは、図２に示すように、外側スリーブ１２の形態に応じて変化するようになっている。このため、第一線材１２ａと第二線材１２ｂは伸縮できなくても、第一線材１２ａと第二線材１２ｂとの交差角度θが変化することで、外側スリーブ１２全体としては伸縮することができるようになっている。外側スリーブ１２は、径方向に膨張する際には長さ方向に収縮し、長さ方向に膨張する際には径方向に収縮するようになっている。

【0026】

１．３ アクチュエータの動作
本発明のアクチュエータ１０の動作について説明する。内側チューブ１１の非加圧時においては、図２（ａ）に示すように、アクチュエータ１０は、細く長い形態となっている。この非加圧状態から、内側チューブ１１の流体受容部１１ａに流体を供給して内側チューブ１１を加圧すると、流体受容部１１ａの内部圧力が増加して、内側チューブ１１が膨張を始める。このとき、内側チューブ１１は、主として径方向に膨張し始める。というのも、内側チューブ１１のように細長い管状のものは、その内部圧力が高まり始めた直後は、長さ方向よりも径方向に膨張しやすい傾向があると考えられるからである。本実施態様のアクチュエータ１０においては、上記のように、内側チューブ１１を予め伸長させている（内側チューブ１１を伸長させた状態で外側スリーブ１２に固定している）ため、径方向に膨張しやすい傾向がより強められている。

【0027】

内側チューブ１１が径方向への膨張を開始すると、それに追従して外側スリーブ１２も径方向に膨張しようとする。しかし、外側スリーブ１２は、上述したように、非伸縮性の線材（第一線材１２ａ及び第二線材１２ｂ）の織地によって形成されているため、第一線材１２ａと第二線材１２ｂとの交差角度θを変化させることでしか径方向に膨張できない。このため、外側スリーブ１２は、径方向に膨張しつつ、長さ方向には収縮するようになる。このため、内側チューブ１１をある程度加圧した状態にあっては、図２（ｂ）に示すように、アクチュエータ１０は、太く短い形態を為すようになっている。加圧時におけるアクチュエータ１０は、非加圧時におけるアクチュエータ１０よりもΔＬ（図２）だけ短くなっている。

【0028】

このように、本発明のアクチュエータ１０は、内側チューブ１１の内部圧力を変化させることで、その形態が変化するものとなっている。本発明のアクチュエータ１０では、内側チューブ１１を伸びやすい素材で形成したことによって、収縮率が非常に高くなっている。ここで、「収縮率」とは、非加圧時のアクチュエータ１０の全長（通常、アクチュエータ１０の長さの最大値）をＬ_１とし、最大加圧時のアクチュエータ１０の全長（通常、アクチュエータ１０の長さの最小値）をＬ_２としたときに、｛（Ｌ_１−Ｌ_２）／Ｌ_１｝×１００で算出される値のことである。従来のマッキベン型のアクチュエータでは、収縮率はせいぜい２５％程度であるところ、本発明のアクチュエータ１０では、収縮率を３０％以上とすることができ、３５％以上や４０％以上とさらに高めることも可能である。アクチュエータ１０の収縮率の上限は、特に制限されないが、外側スリーブ１２の機構的な制限から、通常、５０％程度までである。

【0029】

また、本発明のアクチュエータ１０では、内側チューブ１１を伸びやすい素材で形成したことによって、低い圧力で大きな収縮力を発生させることも可能となっている。すなわち、従来のマッキベン型のアクチュエータでは、例えば、１５％収縮時において２０Ｎ程度の収縮力を得ようとすると、内側チューブ１１の内部圧力を３００ｋＰａ程度まで高める必要があるのに対し、本発明のアクチュエータ１０では、１５０ｋＰａ程度の圧力で同等の収縮力を発生させることができる。内側チューブ１１の外径を１０ｍｍ、内径を５ｍｍ（管壁の厚みを２．５ｍｍ）、長さを５００ｍｍ、内側チューブ１１を伸び率が９２７％の弾性材料で形成した本実施態様のアクチュエータ１０の場合、より低い圧力（９０ｋＰａ程度）で同等の収縮力を発生させることができる。したがって、後述する内側チューブ加圧手段として小型のものを採用することも可能となっている。

【0030】

２． 本発明の身体支援装置
続いて、本発明の身体支援装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図３は、本発明のアクチュエータ１０を用いた身体支援装置１００の一例を示した図である。図４は、図３に示した身体支援装置１００の動作を説明する図である。図４（ａ）は、身体支援装置１００の装着者２００が起立しているときの様子を、図４（ｂ）は、身体支援装置１００の装着者２００が着席しているときの様子を示している。

【0031】

本発明の身体支援装置１００は、図３に示すように、アクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を装着者２００の身体における所定部位に取り付けるためのアクチュエータ装着部材２０と、アクチュエータ１０の内側チューブ１１（図１）を加圧するための内側チューブ加圧手段３０とを備えたものとなっている。アクチュエータ１０は、上述したもの（図１に示したもの）と同じマッキベン型のものとなっている。アクチュエータ１０と内側チューブ加圧手段３０は、流体移送管４０によって接続されている。

【0032】

本実施態様の身体支援装置１００において、アクチュエータ装着部材２０は、アクチュエータ１０の一端部（上端部）を装着者２００の腰部前側に取り付けるための腰用装着部材２１と、アクチュエータ１０の他端部（下端部）を装着者２００の膝部前側に取り付けるための膝用装着部材２２とで構成している。このため、アクチュエータ１０は、装着者２００の大腿部の前面側で上下方向に配された状態となっている。このアクチュエータ１０によって、装着者２００の大腿部を前方上側へ引き上げる動作を支援することができる。本実施態様の身体支援装置１００では、左脚と右脚とにアクチュエータ１０を２本ずつ並列に設けている。

【0033】

また、本実施態様の身体支援装置１００において、内側チューブ加圧手段３０は、装着者２００の足裏に設けられた足踏み式ポンプとなっている。左脚に設けられたアクチュエータ１０は、右足の足踏み式ポンプ３０に接続され、右脚に設けられたアクチュエータ１０は、左脚の足踏み式ポンプ３０に接続されている。このため、左足を着地させて左足裏の足踏み式ポンプ３０が踏みつけられた際には、右脚のアクチュエータ１０が加圧されて収縮することによって、右脚の大腿部が前方上側へ引き上げられ、右足を着地させて右足裏の足踏み式ポンプ３０が踏みつけられた際には、左脚のアクチュエータ１０が加圧されて収縮することによって、左脚の大腿部が前方上側へ引き上げられるようになっている。すなわち、身体支援装置１００によって装着者２００の歩行動作が支援されるようになっている。

【0034】

本発明の身体支援装置１００で用いたアクチュエータ１０は、上述したように、低い圧力で大きな収縮力を発生させることができる。このため、本発明の身体支援装置１００では、内側チューブ加圧手段３０として足踏み式ポンプ（人力駆動式のポンプ）を用いたにもかかわらず、アクチュエータ１０を十分に作動させることができるようになっている。また、本発明の身体支援装置１００は、アクチュエータ１０の内側チューブ１１が伸びやすい柔軟な弾性材料によって形成されているため、装着者２００が拘束感を感じにくく、快適に使用できるものとなっている。さらに、本実施態様の身体支援装置１００では、上述したように、アクチュエータ１０の内側チューブ１１を伸長させた状態で外側スリーブ１２に固定している。このため、図４（ｂ）に示すように、装着者２００が着席したとき等（内側チューブ１１の非加圧時）のアクチュエータ１０の余りを小さく抑えることが可能となっている。

【0035】

以上においては、大腿部の動作を支援する場合を例に挙げて、本発明の身体支援装置を説明したが、本発明の身体支援装置の支援対象部位は、これに限定されない。本発明の身体支援装置は、手指や手首や足指や足首等、比較的小さな身体部位の動作を支援するものから、腕や腰や背筋等、比較的大きな身体部位の動作を支援するものまで、各種のものを用意することができる。また、１台の身体支援装置で、複数箇所の身体部位及び／又は複数種類の身体部位の身体部位の動作を支援することもできる。

【符号の説明】

【0036】

１０ アクチュエータ
１１ 内側チューブ
１１ａ 流体受容部
１２ 外側スリーブ
１２ａ 第一線材
１２ｂ 第二線材
１３ 封止部材
１３ａ 貫通孔
１４ 封止部材
１６ 固定バンド
１７ 固定バンド
２０ アクチュエータ装着部材
２１ 腰用装着部材
２２ 膝用装着部材
３０ 足踏み式ポンプ（内側チューブ加圧手段）
４０ 流体移送管
１００ 身体支援装置
２００ 装着者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】