[发明专利]膝关节

说明书

本发明提供能效佳、小型且轻量，并能够扩大可动范围的膝关节。另外，本发明提供较低价的主动式膝关节。驱动部(1)使从动部件(21)移动。弹性部件(22)配置于从动部件(21)与直动部件(23)之间。直动部件(23)经由弹性部件(22)，随着从动部件(21)的移动而至少在一个方向上弹性移动。曲柄机构(3)将直动部件(23)的直线运动转换为旋转运动，由此能够实现膝关节的弯曲或伸展动作。

技术领域

本发明涉及用于假肢的膝关节。

背景技术

通常，假肢构成为包括：固定于足截面的接受腔；与接受腔的下端连接的膝关节；与膝关节的下端连接且成为接地部分的足部。膝关节与人体膝关节同样地，能够在规定的角度范围内伸展及弯曲。

作为膝关节的驱动方式，存在被动式、电子控制式、主动式三种类型。被动式中，穿戴者使假肢运动，与假肢的移动对应地，使用液压或气动缸的阻尼器和弹簧力等，膝关节被动地弯曲/伸展。电子控制式中，能够通过电子控制调整膝关节的弯曲及伸展下的移动阻力，改善膝关节的动作。在下述专利文献1中表示电子控制式膝关节的一例。另外，主动式中，通过使用电动机来主动地控制膝关节的弯曲角度，来辅助上台阶及立起等动作下的膝关节的运动。

而现有的主动式膝关节由于构造复杂而价格高昂，不仅如此，还存在由于重而穿戴者容易疲劳之类的问题。特别是，现有的主动式膝关节需要始终使搭载于膝关节的电动机工作，能效差，故而，需要大容量的电池，具有变大并变重的倾向。

另一方面，下述非专利文献1中，示出了如下的主动式膝关节：通过带轮将串联弹性驱动器(所谓的“Series Elastic Actuator”)产生的直动转换为旋转运动，以使膝关节转动。在该技术中，通过使用串联弹性驱动器的弹簧来活用步行能量，得到与现有的主动式膝关节的能效相比较高的能效。但是，该技术中，为了将串联弹性驱动器的直动运动转换为膝部的旋转运动，而构成为固定于直动的弹性要素上的带经由两个带轮使膝部旋转的机构。为了防止直动的弹性要素与膝部的干涉，需要将带和带轮配置于膝关节的侧面。于是，为了保持平衡，产生在一个膝关节中使用两个带的必要性。因此，该技术中，存在机构非常复杂、零部件数量多之类的问题。如果想要扩大膝关节的可动角度(可动范围)，则带和带轮大型化，在大小及重量这些点上变得难以使用。另外，用于使带轮旋转的带在耐久性方面存在问题，故而，具有用于维持及更换带的成本容易变高之类的倾向。

另外，下述专利文献2中记载了如下结构：将膝部件旋转自如地安装于下肢部件的上端，并在下肢部件的下端安装足部件。在膝部件的侧部一体地形成有突出部，在该突出部与下肢部件的下部之间安装有线性驱动器。该技术中，能够通过该线性驱动器的驱动力，来辅助膝部件的旋转动作。但是，该技术中，由于是线性驱动器未经减速器而与膝部件直接连结的结构，故而存在如下问题：在想要获得高驱动扭矩时，将对线性驱动器施加高负载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2004－167106号公报

专利文献2：国际公开2004/017872号公报

非专利文献

非专利文献1：Elliott J.Rouse,Luke M.Mooney and Hugh M.Herr,Clutchableseries-elastic actuator:Implications for prosthetic knee designOctober 9,2014,doi:10.1177/0278364914545673The International Journal of RoboticsResearch November 2014vol.33no.13 1611-1625

发明内容

发明所要解决的课题