(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動が困難な障害のある使用者を支持するのに適した歩行補助具において、前記歩行補助具は、
ｉ）外骨格であって、
ａ）堅固な骨盤支持部材であって、前記使用者の骨盤領域において、又は前記骨盤領域に対して、前記使用者の脚が前記使用者の体重を支えないようになっている、使用者を少なくとも前記骨盤支持部材にしっかりと固着して前記使用者を動作可能に完全に支持するように構成された、使用者固定装置を含む骨盤支持部材と、
ｂ）第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体のそれぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
１）前記使用者の上脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材であって、前記股関節は、外転、及び内転のために、少なくとも前方／後方平面、及び横方向内側／外側平面で、前記骨盤支持部材に対して、前記上方脚構造部材の多軸回転能力を実現するように構成された上方脚構造部材と、
２）前記使用者の下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
３）使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
４）前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面において枢動させる主臀部アクチュエータと、
５）外転、又は内転の横方向内側／外側方向で、前記上方脚構造部材を前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成された第２の臀部アクチュエータと、
６）前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
７）前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体と
を含む外骨格と、
ｉｉ）前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数のアクチュエータに電力を供給するように構成された電源と、
ｉｉｉ）前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数のアクチュエータの動作を制御するように構成された、又は構成可能な制御システムであって、それによって、少なくとも前記使用者に歩行運動を行なわせる目的で、前記歩行補助具が配置されている地面に対して前記外骨格を移動させる、制御システムと
を含む歩行補助具。
【請求項２】
前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれに対して、第２の臀部アクチュエータを含み、前記第２の臀部アクチュエータは、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成されている、請求項１に記載された歩行補助具。
【請求項３】
前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約１０度の範囲で回転させるように構成されている、請求項２に記載された歩行補助具。
【請求項４】
前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている、請求項２又は請求項３に記載された歩行補助具。
【請求項５】
前記股関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントからなる群から選択された１つであり、前記股関節は、前記上方脚構造部材が前記骨盤支持部材に対して多軸回転できるように構成されている、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項６】
前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記股関節は構成されており、前記上方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項７】
前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項８】
前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項９】
前記膝関節が、動作時に使用者の膝の回転軸線と実質的に整列するように、前記上方脚構造部材から後方にオフセットしている、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１０】
前記膝関節が、前記膝関節の回転を容易にするために、ころ軸受を含む、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１１】
前記膝関節が、前記膝関節への軸線方向の力に耐えるために、スラスト軸受も含む、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１２】
前記足関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントからなる群から選択される１以上の関節であって、前記足関節は、前記足部材が前記下方脚構造部材に対して多軸回転できるように構成されている、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１３】
前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体それぞれに対して、第２の足アクチュエータを含み、前記第２の足アクチュエータは、前記足部材を、実質的に横方向内側／外側平面において前記足関節の周りで回転させるように構成されている、請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１４】
前記第２の足アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている、請求項１３に記載された歩行補助具。
【請求項１５】
前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記足関節は構成されており、前記下方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける前記足部材に対する枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている、請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１６】
前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている、請求項１５に記載された歩行補助具。
【請求項１７】
前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている、請求項１６に記載された歩行補助具。
【請求項１８】
前記上方脚構造部材及び下方脚構造部材のそれぞれが、使用者の前記脚に固着するためのファスナを含む、請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項１９】
前記ファスナが、係合する前記使用者の脚の一部分に合致する形状に作られた矯正デバイスと、前記脚を前記矯正デバイスに保持するためのストラップとを含む、請求項１８に記載された歩行補助具。
【請求項２０】
前記上方脚構造部材のそれぞれが、上方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の上方脚が、それぞれの前記上方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっており、前記下方脚構造部材のそれぞれが、下方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の前記下方脚が、それぞれの前記下方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっている、請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項２１】
前記各上方脚矯正デバイスが、前記上方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含み、前記各下方脚矯正デバイスが、前記下方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含む、請求項２０に記載された歩行補助具。
【請求項２２】
前記各矯正デバイスが、前記外骨格に解放可能なように係合可能である、請求項２０又は請求項２１に記載された歩行補助具。
【請求項２３】
前記外骨格が、解放可能なように係合するためのファスナを含み、前記各上方脚矯正デバイス及び下方脚矯正デバイスを前記外骨格に対して適切な位置に保持するようになっている、請求項２２に記載された歩行補助具。
【請求項２４】
前記各足部材が、動作可能に使用者の足の動きを案内するための足部材構造構成部品を含む、請求項１から請求項２３までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項２５】
前記足部材が、使用者の足と直接的又は間接的に係合するための足係合構造体を含む、請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項２６】
前記股関節と膝関節との間の距離を変えるために、各上方脚構造部材の長さを変更することができる、請求項１から請求項２５までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項２７】
前記各上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む、請求項２６に記載された歩行補助具。
【請求項２８】
前記上方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である、請求項２７に記載された歩行補助具。
【請求項２９】
前記上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の前記有効長さを延長するための上方脚延長インサートを受け入れるように構成されている、請求項２７に記載された歩行補助具。
【請求項３０】
前記上方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって、前記上方脚構造部材に固定可能である、請求項２９に記載された歩行補助具。
【請求項３１】
前記足関節と膝関節の間の前記距離を変えるために、各下方脚構造部材の長さを変更することができる、請求項１から請求項３０までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項３２】
前記各下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む、請求項３１に記載された歩行補助具。
【請求項３３】
前記下方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である、請求項３２に記載された歩行補助具。
【請求項３４】
前記下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の前記有効長さを延長するための下方脚延長インサートを受け入れるように構成されている、請求項３２に記載された歩行補助具。
【請求項３５】
前記下方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって前記下方脚構造部材に固定可能である、請求項３４に記載された歩行補助具。
【請求項３６】
前記使用者の骨盤領域において、又は骨盤領域に対して、使用者が、使用者固定装置によって完全に支持されており、前記使用者の脚が前記使用者の体重を支えないようになっている、請求項１から請求項３５までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項３７】
前記使用者固定装置が、
ｉ）使用者の骨盤を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネス、
ｉｉ）前記骨盤支持部材に対して使用者の臀部をぴったりと収めるためのパッキング装置、及び
ｉｉｉ）前記使用者のそれぞれの脚を関連する脚構造体に固定するための固定装置から選択された１つ又は複数を含む、請求項３６に記載された歩行補助具。
【請求項３８】
前記外骨格が、使用時に、前記使用者固定装置の上において使用者に係合するトルソ・ハーネスを含む、請求項１から請求項３７までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項３９】
複数のセンサが設けられ、前記センサが、前記外骨格の動作を制御するために、前記制御システムに情報を提供するように構成されている、請求項１から請求項３８までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項４０】
前記複数のセンサが、感知されるべき特性を感知し、その特性を示す信号を生成し、前記信号を前記制御システムに伝達し、前記外骨格の動作を制御することができるように構成されている、請求項３９に記載された歩行補助具。
【請求項４１】
前記センサが、アクチュエータの位置及び速度を判定するための位置センサを含む、請求項３９又は請求項４０に記載された歩行補助具。
【請求項４２】
前記センサが、前記足部材によって地面に加えられた圧力を判定するために前記足部材に配置された圧力センサを含む、請求項３９又は請求項４０に記載された歩行補助具。
【請求項４３】
前記圧力センサが、前記足部材の底部全体にわたって地面に加えられた圧力変動を判定するように構成されている、請求項４２に記載された歩行補助具。
【請求項４４】
前記センサが、歩行補助具の前方方向、後方方向、及び側方方向の、地面の傾斜を判定するように構成された距離センサを含む、請求項３９又は請求項４０に記載された歩行補助具。
【請求項４５】
前記距離センサが、前記歩行補助具の内側の前記地面の前記傾斜を検出するように構成されており、前記距離センサによって、制御装置が前記歩行補助具を囲む前記地面の前記傾斜を考慮して前記アクチュエータを制御することできる、請求項４４に記載された歩行補助具。
【請求項４６】
前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の加速度を測定するための加速度計を含む、請求項３９又は請求項４０に記載された歩行補助具。
【請求項４７】
前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の傾斜を測定するための傾斜計を含む、請求項３９又は請求項４０に記載された歩行補助具。
【請求項４８】
前記制御装置が、前記外骨格、又は前記外骨格の一部分の位置制御の目的で、基準座標系を定めるために構成されたジャイロスコープを含む、請求項１から請求項４７までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項４９】
前記歩行補助具が、ヒューマン・インターフェース・デバイスを含む、請求項１から請求項４８までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項５０】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、ジョイスティックを含む、請求項４９に記載された歩行補助具。
【請求項５１】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、キー・パッドを含む、請求項４９又は請求項５０に記載された歩行補助具。
【請求項５２】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、スイング・アーム上で枢動し、前記スイング・アームは、使用者を前記歩行補助具へ移動する間、便利のために、鉛直方向位置に移動する、請求項４９、請求項５０、又は請求項５１に記載された歩行補助具。
【請求項５３】
前記外骨格が、支持表面を含み、前記支持表面は、使用者が前記歩行補助具へ移動し、かつ／又は前記歩行補助具から移動しやすくするために、前記使用者によって係合可能であるように構成され、寸法決めされている、請求項１から請求項５２までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項５４】
前記支持表面がハンドルである、請求項５３に記載された歩行補助具。
【請求項５５】
前記外骨格が、使用者を前記歩行補助具へ移動し、前記歩行補助具から移動しやすくするために、着座位値に設定可能である、請求項１から請求項５４までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項５６】
前記支持表面が、前記歩行補助具が前記着座位置にある場合に、使用者によって係合可能であるように提供される、請求項５５に記載された歩行補助具。
【請求項５７】
前記ハンドルが、前記歩行補助具が前記着座位置にある場合に、実質的に水平に延在するように構成される、請求項５５に記載された歩行補助具。
【請求項５８】
前記骨盤支持部材が成形された、請求項１から請求項５７までのいずれか一項に記載された歩行補助具。
【請求項５９】
前記骨盤支持部材が、前記骨盤支持部材の内側中空空間全体にわたるシェアウェブを含む中空の一体物として成形又は製造された、請求項５８に記載された歩行補助具。
【請求項６０】
移動が困難な障害のある使用者用の、制御可能な歩行補助具に適した、外骨格において、前記外骨格は、
ｉ）前記使用者を動作可能に完全に支持するために、使用者に固着するように構成される使用者固定装置を含む堅固な骨盤支持部材と、
ｉｉ）第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体のそれぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
ａ．前記使用者の上方脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材であって、前記股関節は、動作時に使用者の前頭面に向かって、及び前頭面から離れて、前記骨盤支持部材に対して、前記上方脚構造部材の多軸回転動作を実現するように構成された上方脚構造部材と、
ｂ．前記使用者の下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
ｃ．使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
ｄ．前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面で枢動させる主臀部アクチュエータと、
ｅ．外転、又は内転の横方向内側／外側平面で、前記上方脚構造部材を前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成された第２の臀部アクチュエータと、
ｆ．前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
ｇ．前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体と
を含む外骨格。
【請求項６１】
前記外骨格が、前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数に電力を供給するように構成された電源を備える、請求項６０に記載された外骨格。
【請求項６２】
前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれに対して、第２の臀部アクチュエータを含み、前記第２の臀部アクチュエータは、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成されている、請求項６０又は請求項６１に記載された外骨格。
【請求項６３】
前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約１０度の範囲で回転させるように構成されている、請求項６２に記載された外骨格。
【請求項６４】
前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている、請求項６３に記載された外骨格。
【請求項６５】
前記股関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントからなる群から選択された１つであり、前記股関節は、前記上方脚構造部材が前記骨盤支持部材に対して多軸回転できるように構成されている、請求項６０から請求項６４までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項６６】
前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記股関節は構成されており、前記上方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている、請求項６０から請求項６５までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項６７】
前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている、請求項６０から請求項６６までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項６８】
前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている、請求項６７に記載された外骨格。
【請求項６９】
前記膝関節が、動作時に使用者の膝の回転軸線と実質的に整列するように、前記上方脚構造部材から後方にオフセットしている、請求項６０から請求項６８までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７０】
前記膝関節が、前記膝関節の回転を容易にするために、ころ軸受を含む、請求項６０から請求項６９までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７１】
前記膝関節が、前記膝関節への軸線方向の力に耐えるために、スラスト軸受も含む、請求項６０から請求項７０までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７２】
前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体それぞれに対して、第２の足アクチュエータを含み、前記第２の足アクチュエータは、前記足部材を、実質的に横方向内側／外側平面において前記足関節の周りで回転させるように構成されている、請求項６０から請求項７１までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７３】
前記第２の足アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている、請求項７２に記載された外骨格。
【請求項７４】
前記足関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントであり、前記足関節は、前記足部材が前記下方脚構造部材に対して多軸回転できるように構成されている、請求項６０から請求項７３までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７５】
前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記足関節は構成されており、前記下方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける前記足部材に対する枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている、請求項６０から請求項７４までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７６】
前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている、請求項７５に記載された外骨格。
【請求項７７】
前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている、請求項７６に記載された外骨格。
【請求項７８】
前記上方脚構造部材及び下方脚構造部材のそれぞれが、使用者の前記脚に固着するためのファスナを含む、請求項１から請求項７７までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項７９】
前記ファスナが、係合する前記使用者の脚の一部分に合致する形状に作られた矯正デバイスと、前記脚を前記矯正デバイスに保持するためのストラップとを含む、請求項７８に記載された外骨格。
【請求項８０】
前記上方脚構造部材のそれぞれが、上方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の上方脚が、それぞれの前記上方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっており、前記下方脚構造部材のそれぞれが、下方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の前記下方脚が、それぞれの前記下方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっている、請求項１から請求項７９までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項８１】
前記各上方脚矯正デバイスが、前記上方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含み、前記各下方脚矯正デバイスが、前記下方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含む、請求項８０に記載された外骨格。
【請求項８２】
前記各矯正デバイスが、前記外骨格に解放可能なように係合可能である、請求項８０又は請求項８１に記載された外骨格。
【請求項８３】
前記外骨格が、解放可能なように係合するためのファスナを含み、前記各矯正デバイスを前記外骨格に対して適切な位置に保持するようになっている、請求項８０から請求項８２までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項８４】
前記各足部材が、動作可能に使用者の足の動きを案内するための足部材構造構成部品を含む、請求項６０から請求項８３までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項８５】
前記足部材が、使用者の足と直接的又は間接的に係合するための足係合構造体を含む、請求項６０から請求項８４までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項８６】
前記股関節と膝関節との間の距離を変えるために、各上方脚構造部材の長さを変更することができる、請求項６０から請求項８５までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項８７】
前記各上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む、請求項８６に記載された外骨格。
【請求項８８】
前記上方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である、請求項８７に記載された外骨格。
【請求項８９】
前記上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の前記有効長さを延長するための上方脚延長インサートを受け入れるように構成されている、請求項８６に記載された外骨格。
【請求項９０】
前記上方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって、前記上方脚構造部材に固定可能である、請求項８９に記載された外骨格。
【請求項９１】
前記足関節と膝関節の間の前記距離を変えるために、各下方脚構造部材の長さを変更することができる、請求項６０から請求項９０までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項９２】
前記各下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む、請求項９１に記載された外骨格。
【請求項９３】
前記下方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である、請求項９２に記載された外骨格。
【請求項９４】
前記下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の前記有効長さを延長するための下方脚延長インサートを受け入れるように構成されている、請求項９１に記載された外骨格。
【請求項９５】
前記下方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって前記下方脚構造部材に固定可能である、請求項９４に記載された外骨格。
【請求項９６】
前記使用者の骨盤領域において、又は骨盤領域に対して、使用者が、使用者固定装置によって部分的に、又は完全に支持されており、前記使用者の脚が自身の体重の荷重負荷に関連する応力を受けるようになっている、請求項６０から請求項９５までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項９７】
前記使用者固定装置が、
ｉ）使用者の骨盤を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネス、
ｉｉ）前記骨盤支持部材に対して使用者の臀部をぴったりと収めるためのパッキング装置、及び
ｉｉｉ）前記使用者のそれぞれの脚を関連する脚構造体に固定するための固定装置から選択された１つ又は複数を含む、請求項９６に記載された外骨格。
【請求項９８】
前記外骨格が、使用時に、前記使用者固定装置の上において使用者に係合するトルソ・ハーネスを含む、請求項６０から請求項９７までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項９９】
前記外骨格が、使用者を前記外骨格へ移動し、前記外骨格から移動しやすくするために、着座位値に設定可能である、請求項６０から請求項９８までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１００】
前記外骨格が、支持表面を含み、前記支持表面は、使用者が前記外骨格へ移動し、かつ／又は前記外骨格から移動しやすくするために、前記使用者によって係合可能であるように構成され、寸法決めされている、請求項６０から請求項９９までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１０１】
前記支持表面がハンドルである、請求項１００に記載された外骨格。
【請求項１０２】
前記支持表面が、前記外骨格が前記着座位置にある場合に、使用者によって係合可能であるように提供される、請求項１００又は請求項１０１に記載された外骨格。
【請求項１０３】
前記ハンドルが、前記外骨格が前記着座位置にある場合に、実質的に水平に延在するように構成される、請求項１０１又は請求項１０２に記載された外骨格。
【請求項１０４】
前記骨盤支持部材が成形された、請求項６０から請求項１０３までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１０５】
前記骨盤支持部材が、前記骨盤支持部材の内側中空空間全体にわたるシェアウェブを含む中空の一体物として成形又は製造された、請求項１０４に記載された外骨格。
【請求項１０６】
複数のセンサが設けられ、前記センサが、前記外骨格の動作を制御するために、前記制御システムに情報を提供するように構成されている、請求項６０から請求項１０５までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１０７】
前記複数のセンサが、感知されるべき特性を感知し、その特性を示す信号を生成し、前記信号を前記制御システムに伝達し、前記外骨格の動作を制御することができるように構成されている、請求項１０６に記載された外骨格。
【請求項１０８】
前記センサが、アクチュエータの位置を判定するための位置センサを含む、請求項１０６又は請求項１０７に記載された外骨格。
【請求項１０９】
前記センサが、前記足部材によって地面に加えられた圧力を判定するために前記足部材に配置された圧力センサを含む、請求項１０６又は請求項１０７に記載された外骨格。
【請求項１１０】
前記圧力センサが、前記足部材の底部全体にわたって地面に加えられた圧力変動を判定するように構成されている、請求項１０９に記載された外骨格。
【請求項１１１】
前記センサが、歩行外骨格の前方方向、後方方向、及び側方方向の、地面の傾斜を判定するように構成された距離センサを含む、請求項１０６又は請求項１０７に記載された外骨格。
【請求項１１２】
前記距離センサが、前記外骨格の内側の前記地面の前記傾斜を検出するように構成されており、前記距離センサによって、制御装置が前記外骨格を囲む前記地面の前記傾斜を考慮して前記アクチュエータを制御することできる、請求項１１１に記載された外骨格。
【請求項１１３】
前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の加速度を測定するための加速度計を含む、請求項１０６に記載された外骨格。
【請求項１１４】
前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の傾斜を測定するための傾斜計を含む、請求項１０６又は請求項１０７に記載された外骨格。
【請求項１１５】
前記制御装置が、前記外骨格、又は前記外骨格の一部分の位置制御の目的で、基準座標系を定めるために構成されたジャイロスコープを含む、請求項６０から請求項１１４までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１１６】
前記外骨格が、ヒューマン・インターフェース・デバイスを含む、請求項６０から請求項１１５までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１１７】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、ジョイスティックを含む、請求項１１６に記載された外骨格。
【請求項１１８】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、キー・パッドを含む、請求項１１６又は請求項１１７に記載された外骨格。
【請求項１１９】
前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、スイング・アーム上で枢動し、前記スイング・アームは、使用者を前記歩行補助具へ移動する間、便利のために、鉛直方向位置に移動する、請求項１１６から請求項１１８までのいずれか一項に記載された外骨格。
【請求項１２０】
歩行補助具又は医療デバイスに適した外骨格において、前記外骨格は、
ｉ）使用者の臀部と動作可能にぴったりと係合するのに適した堅固な骨盤支持部材と、
ｉｉ）前記使用者を動作可能に支持するために、使用者を前記支持部材に固着するための使用者固定装置と、
ｉｉｉ）第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体それぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
ａ．前記使用者の前記上方脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材と、
ｂ．前記使用者の前記下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
ｃ．使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
ｄ．前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面で枢動させる主臀部アクチュエータと、
ｅ．外転、又は内転のために前記上方脚構造部材を前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成された第２の臀部アクチュエータと、
ｆ．前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
ｇ．前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体と
を含む外骨格。
【請求項１２１】
前記使用者固定装置が、
ｉ）使用者の臀部を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネスと、
ｉｉ）使用者の脚を前記脚構造体に動作可能に固定するのに適した固定ファスナとを含む、請求項１２０に記載された外骨格。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動が困難な障害のある使用者を支持するのに適した移動補助具又は歩行補助具（ｗａｌｋｉｎｇ  ａｉｄ）（ＷＡ）に関するものである。
【０００２】
単にそれだけではないが、とりわけ、本発明は、外骨格型ロボットに関するものであり、移動が困難な障害のある使用者は、外骨格型ロボットによって支持されることが可能であり、外骨格型ロボットは、動作の「通常の」歩行範囲で移動している使用者を補助及び支持することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
単にそれだけではないが、とりわけ、本発明は、ＷＡの構造的な幾何学的形状に関する特徴にも本質を有する可能性がある。
【０００４】
単にそれだけではないが、とりわけ、本発明は、使用者への矯正具支持を含むＷＡにも本質を有する可能性があり、矯正支持は、外骨格に解放可能に係合できる。
【０００５】
単にそれだけではないが、とりわけ、本発明は、人を支持するための移動可能な歩行可能支持フレームにも本質を有する可能性がある。単にそれだけではないが、とりわけ、本発明は、移動補助具又は歩行補助具（ＷＡ）用の外骨格にも本質を有する可能性がある。
【０００６】
本発明は、移動が困難な障害のある使用者の片方又は両方の脚の移動不能の悪影響を低下させることを補助する医療デバイスであってもよい。
【０００７】
１つの態様によれば、本発明は、広く言えば、移動が困難な障害のある使用者を支持するのに適した歩行補助具において、前記歩行補助具は、
外骨格であって、
堅固な骨盤支持部材であって、使用者を少なくとも前記骨盤支持部材に固着して前記使用者を動作可能に支持するための、使用者固定装置を含む骨盤支持部材と、
第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体のそれぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
前記使用者の上方脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材と、
前記使用者の下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面において枢動させる主臀部アクチュエータと、
前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体と
を含む外骨格と、
前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数のアクチュエータに電力を供給するように構成された電源と、
前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数のアクチュエータの動作を制御するように構成された制御システムであって、それによって、少なくとも前記使用者に歩行運動を行なわせる目的で、前記歩行補助具が配置されている地面に対して前記外骨格を移動させる、制御システムとを含む。
【０００８】
好ましくは、外骨格が、第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれに対して、第２の臀部アクチュエータを含み、第２の臀部アクチュエータは、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成されている。
【０００９】
好ましくは、第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約１０度の範囲で回転させるように構成されている。
【００１０】
好ましくは、第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている。
【００１１】
好ましくは、股関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントからなる群から選択された１つであり、股関節は、前記上方脚構造部材が前記骨盤支持部材に対して多軸回転できるように構成されている。
【００１２】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記股関節は構成されており、前記上方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている。
【００１３】
好ましくは、前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている。
【００１４】
好ましくは、前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている。
【００１５】
好ましくは、前記膝関節が、動作時に使用者の膝の回転軸線と実質的に整列するように、前記上方脚構造部材から後方にオフセットしている。
【００１６】
好ましくは、前記膝関節が、前記膝関節の回転を容易にするために、ころ軸受を含む。
【００１７】
好ましくは、前記膝関節が、前記膝関節への軸線方向の力に耐えるために、スラスト軸受も含む。
【００１８】
好ましくは、前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体それぞれに対して、第２の足アクチュエータを含み、前記第２の足アクチュエータは、前記足部材を、実質的に横方向内側／外側平面において前記足関節の周りで回転させるように構成されている。
【００１９】
好ましくは、前記第２の足アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている。
【００２０】
好ましくは、前記足関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントであり、前記足関節は、前記足部材が前記下方脚構造部材に対して多軸回転できるように構成されている。
【００２１】
好ましくは、前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている。
【００２２】
好ましくは、前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている。
【００２３】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記足関節は構成されており、前記下方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける前記足部材に対する枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている。
【００２４】
好ましくは、前記上方脚構造部材及び下方脚構造部材のそれぞれが、使用者の前記脚に固着するためのファスナを含む。
【００２５】
好ましくは、前記ファスナが、係合する前記使用者の脚の一部分に合致する形状に作られた矯正デバイスと、前記脚を前記矯正デバイスに保持するためのストラップとを含む。
【００２６】
好ましくは、前記ファスナが、使用者の脚の周りに少なくとも部分的に固定するための、調整可能なウェブ又はストラップを含む。
【００２７】
好ましくは、前記調整可能なウェブが、調整可能な固着装置を含む。
【００２８】
好ましくは、前記調整可能な固着装置が、面ファスナ構造体、バックル構造体、ラチェット構造体、及びキャッチ構造体（ｃａｔｃｈ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）からなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００２９】
好ましくは、前記上方脚構造部材のそれぞれが、上方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の上方脚が、それぞれの前記上方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっており、前記下方脚構造部材のそれぞれが、下方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の前記下方脚が、それぞれの前記下方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっている。
【００３０】
好ましくは、前記各上方脚矯正デバイスが、前記上方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含み、前記各下方脚矯正デバイスが、前記下方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含む。
【００３１】
好ましくは、前記各矯正デバイスが、前記外骨格に解放可能なように係合可能である。
【００３２】
好ましくは、前記外骨格が、解放可能なように係合するためのファスナを含み、前記各上方脚矯正デバイス及び下方脚矯正デバイスを前記外骨格に対して適切な位置に保持するようになっている。
【００３３】
好ましくは、前記ファスナが、前記矯正デバイスを様々な位置に係合できるようになっている。
【００３４】
好ましくは、前記各足部材が、動作可能に使用者の足の動きを案内するための足部材構造構成部品を含む。
【００３５】
好ましくは、前記各足部材が靴を含み、その中に前記使用者が自身の足を置くことができる。
【００３６】
好ましくは、前記靴が、前記足部材構造構成部品に取り外し式に係合可能である。
【００３７】
好ましくは、前記靴が、前記足部材構造構成部品と前記靴との間の便利な固定関係を容易にするように構成された固定構造体を含む。
【００３８】
好ましくは、前記固定構造体が、前記足部材構造構成部品と前記靴との間のクリップ・オン及びクリップ・オフの関係を可能にする。
【００３９】
好ましくは、前記靴の位置が、前記足部材構造構成部品に対して調整可能である。
【００４０】
好ましくは、前記足部材が、使用者の足と直接的又は間接的に係合するための足係合構造体を含む。
【００４１】
上記請求項のいずれか一項に記載の歩行補助具であって、前記足係合構造体が、前記足部材構造構成部品に連結されている。
【００４２】
好ましくは、前記足係合構造体の位置が、前記足部材構造構成部品に対して調整可能である。
【００４３】
好ましくは、前記股関節と膝関節との間の距離を変えるために、各上方脚構造部材の長さを変更することができる。
【００４４】
好ましくは、前記各上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む。
【００４５】
好ましくは、前記上方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である。
【００４６】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の前記有効長さを延長するための上方脚延長インサートを受け入れるように構成されている。
【００４７】
好ましくは、前記上方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって、前記上方脚構造部材に固定可能である。
【００４８】
好ましくは、前記足関節と膝関節の間の前記距離を変えるために、各下方脚構造部材の長さを変更することができる。
【００４９】
好ましくは、前記各下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む。
【００５０】
好ましくは、前記下方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である。
【００５１】
好ましくは、前記下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の前記有効長さを延長するための下方脚延長インサートを受け入れるように構成されている。
【００５２】
好ましくは、前記下方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって前記下方脚構造部材に固定可能である。
【００５３】
好ましくは、前記使用者の骨盤領域において、又は骨盤領域に対して、使用者が、使用者固定装置によって完全に支持されており、前記使用者の脚が前記使用者の体重を支えないようになっている。
【００５４】
好ましくは、前記使用者固定装置が、
使用者の骨盤を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネス、
前記骨盤支持部材に対して使用者の臀部をぴったりと収めるためのパッキング装置、及び、
前記使用者のそれぞれの脚を関連する脚構造体に固定するための固定装置から選択された１つ又は複数を含む。
【００５５】
好ましくは、前記パッキング装置が、膨張可能な圧力容器である。
【００５６】
或いは、パッキング装置は、発泡体クッションである。
【００５７】
好ましくは、発泡体クッションは楔形状である。
【００５８】
好ましくは、前記外骨格が、使用時に、前記使用者固定装置の上において使用者に係合するトルソ・ハーネスを含む。
【００５９】
好ましくは、複数のセンサが設けられ、前記センサが、前記外骨格の動作を制御するために、前記制御システムに情報を提供するように構成されている。
【００６０】
好ましくは、前記複数のセンサが、感知されるべき特性を感知し、その特性を示す信号を生成し、前記信号を前記制御システムに伝達し、前記外骨格の動作を制御することができるように構成されている。
【００６１】
好ましくは、前記センサが、アクチュエータの位置及び速度を判定するための位置センサを含む。
【００６２】
好ましくは、前記センサが、前記足部材によって地面に加えられた圧力を判定するために前記足部材に配置された圧力センサを含む。
【００６３】
好ましくは、前記圧力センサが、前記足部材の底部全体にわたって地面に加えられた圧力変動を判定するように構成されている。
【００６４】
好ましくは、前記センサが、歩行補助具の前方方向、後方方向、及び側方方向の、地面の傾斜を判定するように構成された距離センサを含む。
【００６５】
好ましくは、前記距離センサが、前記歩行補助具の内側の前記地面の前記傾斜を検出するように構成されており、前記距離センサによって、制御装置が前記歩行補助具を囲む前記地面の前記傾斜を考慮して前記アクチュエータを制御することできる。
【００６６】
好ましくは、前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の加速度を測定するための加速度計を含む。
【００６７】
前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の傾斜を測定するための傾斜計を含む、請求項２４に記載の歩行補助具。
【００６８】
好ましくは、前記制御装置が、前記外骨格、又は前記外骨格の一部分の位置制御の目的で、基準座標系を定めるために構成されたジャイロスコープを含む。
【００６９】
好ましくは、前記歩行補助具が、ヒューマン・インターフェース・デバイスを含む。
【００７０】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、ジョイスティックを含む。
【００７１】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、キー・パッドを含む。
【００７２】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、スイング・アーム上で枢動し、前記スイング・アームは、使用者を前記歩行補助具へ移動する間、便利のために、鉛直方向位置に移動する。
【００７３】
好ましくは、前記外骨格が、使用者を前記歩行補助具へ移動し、前記歩行補助具から移動しやすくするために、着座位値に設定可能である。
【００７４】
好ましくは、前記外骨格が、支持表面を含み、前記支持表面は、使用者が前記歩行補助具へ移動し、かつ／又は前記歩行補助具から移動しやすくするために、前記使用者によって係合可能であるように構成され、寸法決めされている。
【００７５】
好ましくは、前記支持表面がハンドルである。
【００７６】
好ましくは、前記支持表面が、前記歩行補助具が前記着座位置にある場合に、使用者によって係合可能であるように提供される。
【００７７】
好ましくは、前記ハンドルが、前記歩行補助具が前記着座位置にある場合に、実質的に水平に延在するように構成される。
【００７８】
好ましくは、前記支持表面が、前記外骨格の少なくとも一部分を覆うカバーによって定められる。
【００７９】
好ましくは、前記骨盤支持部材が成形される。
【００８０】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、炭素繊維又はガラス繊維から選択された１つから成形される。
【００８１】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、中空の一体物として成形又は製造される。
【００８２】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、前記骨盤支持部材の内側中空空間全体にわたるシェアウェブ（ｓｈｅａｒ  ｗｅｂ）を含む中空の一体物として成形又は製造される。
【００８３】
好ましくは、前記足部材の前記センサが、防水カバーによって密封されている。
【００８４】
別の態様によれば、本発明は、広く言えば、移動が困難な障害のある使用者用の、制御可能な歩行補助具に適した、外骨格において、前記外骨格は、
前記使用者を動作可能に完全に支持するために、使用者に固着するための使用者固定装置を含む堅固な骨盤支持部材と、
第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体のそれぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
前記使用者の上方脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材と、
前記使用者の下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面で枢動させる主臀部アクチュエータと、
前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体とを含む。
【００８５】
好ましくは、前記外骨格が、前記主臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、及び主足アクチュエータからなる群から選択された少なくとも１つ又は複数に電力を供給するように構成された電源を備える。
【００８６】
好ましくは、前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれに対して、第２の臀部アクチュエータを含み、前記第２の臀部アクチュエータは、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において前記骨盤支持部材の周りで回転させるように構成されている。
【００８７】
好ましくは、前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約１０度の範囲で回転させるように構成されている。
【００８８】
好ましくは、前記第２の臀部アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている。
【００８９】
好ましくは、前記股関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントからなる群から選択された１つであり、前記股関節は、前記上方脚構造部材が前記骨盤支持部材に対して多軸回転できるように構成されている。
【００９０】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記股関節は構成されており、前記上方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている。
【００９１】
好ましくは、前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている。
【００９２】
好ましくは、前方／後方平面において回転する、股関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各股関節が構成されている。
【００９３】
好ましくは、前記膝関節が、動作時に使用者の膝の回転軸線と実質的に整列するように、前記上方脚構造部材から後方にオフセットしている。
【００９４】
好ましくは、前記膝関節が、前記膝関節の回転を容易にするために、ころ軸受を含む。
【００９５】
好ましくは、前記膝関節が、前記膝関節への軸線方向の力に耐えるために、スラスト軸受も含む。
【００９６】
好ましくは、前記外骨格が、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体それぞれに対して、第２の足アクチュエータを含み、前記第２の足アクチュエータは、前記足部材を、実質的に横方向内側／外側平面において前記足関節の周りで回転させるように構成されている。
【００９７】
好ましくは、前記第２の足アクチュエータが、前記上方脚構造部材を、横方向内側／外側平面において、両側の鉛直方向に対して約６度の範囲で回転させるように構成されている。
【００９８】
好ましくは、前記足関節が、ローズジョイント、ユニバーサルジョイント、又はボール及びソケットジョイントであり、前記足関節は、前記足部材が前記下方脚構造部材に対して多軸回転できるように構成されている。
【００９９】
好ましくは、前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において０〜６度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている。
【０１００】
好ましくは、前記前方／後方平面において回転する、足関節の回転軸線が、横方向において約４度の角度で下方に延在するように、各足関節が構成されている。
【０１０１】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において、前記骨盤支持部材の周りで枢動動作できるように、前記足関節は構成されており、前記下方脚構造部材のその長手方向軸線の周りにおける前記足部材に対する枢動動作が、少なくとも部分的に防止されている。
【０１０２】
好ましくは、前記上方脚構造部材及び下方脚構造部材のそれぞれが、使用者の前記脚に固着するためのファスナを含む。
【０１０３】
好ましくは、前記ファスナが、係合する前記使用者の脚の一部分に合致する形状に作られた矯正デバイスと、前記脚を前記矯正デバイスに保持するためのストラップとを含む。
【０１０４】
好ましくは、前記ファスナが、使用者の脚の周りに少なくとも部分的に固定するための、調整可能なウェブを含む。
【０１０５】
好ましくは、前記調整可能なウェブが、調整可能な固着装置を含む。
【０１０６】
好ましくは、前記調整可能な固着装置が、面ファスナ構造体、バックル構造体、ラチェット・キャッチ構造体、及びキャッチ構造体からなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【０１０７】
好ましくは、前記上方脚構造部材のそれぞれが、上方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の上方脚が、それぞれの前記上方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっており、前記下方脚構造部材のそれぞれが、下方脚矯正デバイスと係合し、それによって、使用時には、使用者の前記下方脚が、それぞれの前記下方脚構造部材に対して堅固に支持されるようになっている。
【０１０８】
好ましくは、前記各上方脚矯正デバイスが、前記上方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含み、前記各下方脚矯正デバイスが、前記下方脚矯正デバイスを前記使用者の脚に固定するための少なくとも１つのストラップを含む。
【０１０９】
好ましくは、前記各矯正デバイスが、前記外骨格に解放可能なように係合可能である。
【０１１０】
好ましくは、前記外骨格が、解放可能なように係合するためのファスナを含み、前記各矯正デバイスを前記外骨格に対して適切な位置に保持するようになっている。
【０１１１】
好ましくは、前記ファスナが、前記矯正デバイスを様々な位置に係合できるようになっている。
【０１１２】
好ましくは、前記各足部材が、動作可能に使用者の足の動きを案内するための足部材構造構成部品を含む。
【０１１３】
好ましくは、前記各足部材が靴を含み、その中に前記使用者が自身の足を置くことができる。
【０１１４】
好ましくは、前記靴が、前記足部材構造構成部品に取り外し式に係合可能である。
【０１１５】
好ましくは、前記靴部材が、前記足部材構造構成部品と前記靴との間の便利な固定関係を容易にするように構成された固定構造体を含む。
【０１１６】
好ましくは、前記固定構造体が、前記足部材構造構成部品と前記靴との間のクリップ・オン及びクリップ・オフの関係を可能にする。
【０１１７】
好ましくは、前記靴の位置が、前記足部材構造構成部品に対して調整可能である。
【０１１８】
好ましくは、前記足部材が、使用者の足と直接的又は間接的に係合するための足係合構造体を含む。
【０１１９】
好ましくは、前記足係合構造体が、前記足部材構造構成部品に連結されている。
【０１２０】
好ましくは、前記足係合構造体の位置が、前記足部材構造構成部品に対して調整可能である。
【０１２１】
好ましくは、前記股関節と膝関節との間の距離を変えるために、各上方脚構造部材の長さを変更することができる。
【０１２２】
好ましくは、前記各上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む。
【０１２３】
好ましくは、前記上方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である。
【０１２４】
好ましくは、前記上方脚構造部材が、前記上方脚構造部材の前記有効長さを延長するための上方脚延長インサートを受け入れるように構成されている。
【０１２５】
好ましくは、前記上方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって、前記上方脚構造部材に固定可能である。
【０１２６】
好ましくは、前記足関節と膝関節の間の前記距離を変えるために、各下方脚構造部材の長さを変更することができる。
【０１２７】
好ましくは、前記各下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の有効長さを延長及び短縮するために、互いに対して移動可能な少なくとも２つの部分を含む。
【０１２８】
好ましくは、前記下方脚構造部材の前記２つの部分が、（ａ）ネジ山を付けられた関係、（ｂ）伸縮式の関係、又は（ｃ）摺動する関係によって、互いに長さを調整可能である。
【０１２９】
好ましくは、前記下方脚構造部材が、前記下方脚構造部材の前記有効長さを延長するための下方脚延長インサートを受け入れるように構成されている。
【０１３０】
好ましくは、前記下方脚延長インサートが、ネジ構造体、バヨネット型構造体、スナップ嵌め構造体などからなる群から選択された１つ又は複数によって前記下方脚構造部材に固定可能である。
【０１３１】
好ましくは、前記使用者の骨盤領域において、又は骨盤領域に対して、使用者が、使用者固定装置によって完全に支持されており、前記使用者の脚が前記使用者の体重を支えないようになっている。
【０１３２】
好ましくは、前記使用者固定装置が、
使用者の骨盤を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネス、
前記骨盤支持部材に対して使用者の臀部をぴったりと収めるためのパッキング装置、及び、
前記使用者のそれぞれの脚を関連する脚構造体に固定するための固定装置から選択された１つ又は複数を含む。
【０１３３】
好ましくは、前記外骨格が、使用時に、前記使用者固定装置の上において使用者に係合するトルソ・ハーネスを含む。
【０１３４】
好ましくは、前記外骨格が、使用者を前記外骨格へ移動し、前記外骨格から移動しやすくするために、着座位値に設定可能である。
【０１３５】
好ましくは、前記外骨格が、支持表面を含み、前記支持表面は、使用者が前記外骨格へ移動し、かつ／又は前記外骨格から移動しやすくするために、前記使用者によって係合可能であるように構成され、寸法決めされている。
【０１３６】
好ましくは、前記支持表面がハンドルである。
【０１３７】
好ましくは、前記支持表面が、前記外骨格が前記着座位置にある場合に、使用者によって係合可能であるように提供される。
【０１３８】
好ましくは、前記ハンドルが、前記外骨格が前記着座位置にある場合に、実質的に水平に延在するように構成される。
【０１３９】
好ましくは、前記支持表面が、前記外骨格の少なくとも一部分を覆うカバーによって定められる。
【０１４０】
好ましくは、前記骨盤支持部材が成形される。
【０１４１】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、炭素繊維又はガラス繊維から選択された１つから成形される。
【０１４２】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、中空の一体物として成形又は製造される。
【０１４３】
好ましくは、前記骨盤支持部材が、前記骨盤支持部材の内側中空空間全体にわたるシェアウェブを含む中空の一体物として成形又は製造される。
【０１４４】
好ましくは、複数のセンサが設けられ、前記センサが、前記外骨格の動作を制御するために、前記制御システムに情報を提供するように構成されている。
【０１４５】
好ましくは、前記複数のセンサが、感知されるべき特性を感知し、その特性を示す信号を生成し、前記信号を前記制御システムに伝達し、前記外骨格の動作を制御することができるように構成されている。
【０１４６】
好ましくは、前記センサが、アクチュエータの位置を判定するための位置センサを含む。
【０１４７】
好ましくは、前記センサが、前記足部材によって地面に加えられた圧力を判定するために前記足部材に配置された圧力センサを含む。
【０１４８】
好ましくは、前記圧力センサが、前記足部材の底部全体にわたって地面に加えられた圧力変動を判定するように構成されている。
【０１４９】
好ましくは、前記センサが、歩行外骨格の前方方向、後方方向、及び側方方向の、地面の傾斜を判定するように構成された距離センサを含む。
【０１５０】
好ましくは、前記距離センサが、前記外骨格の内側の前記地面の前記傾斜を検出するように構成されており、前記距離センサによって、制御装置が前記外骨格を囲む前記地面の前記傾斜を考慮して前記アクチュエータを制御することできる。
【０１５１】
好ましくは、前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の加速度を測定するための加速度計を含む。
【０１５２】
好ましくは、前記センサが、前記骨盤支持部材、前記上方脚構造部材、前記下方脚構造部材、及び前記足部材からなる群から選択された少なくとも１つ又は複数の傾斜を測定するための傾斜計を含む。
【０１５３】
好ましくは、前記制御装置が、前記外骨格、又は前記外骨格の一部分の位置制御の目的で、基準座標系を定めるために構成されたジャイロスコープを含む。
【０１５４】
好ましくは、前記外骨格が、ヒューマン・インターフェース・デバイスを含む。
【０１５５】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、ジョイスティックを含む。
【０１５６】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、キー・パッドを含む。
【０１５７】
好ましくは、前記ヒューマン・インターフェース・デバイスが、スイング・アーム上で枢動し、前記スイング・アームは、使用者を前記歩行補助具へ移動する間、便利のために、鉛直方向位置に移動する。
【０１５８】
さらなる態様によれば、歩行補助具又は医療デバイスに適した外骨格において、前記外骨格は、
使用者の臀部と動作可能にぴったりと係合するのに適した堅固な骨盤支持部材と、
前記使用者を動作可能に支持するために、使用者を前記支持部材に固着するための使用者固定装置と、
第１の脚構造体及び第２の脚構造体であって、前記第１の脚構造体及び前記第２の脚構造体それぞれが、前記骨盤支持部材に連結され、前記骨盤支持部材から延在し、使用者のそれぞれの脚に隣接した動作可能な位置に配置されており、前記第１の脚構造体及び第２の脚構造体のそれぞれが、
前記使用者の前記上方脚と係合するための上方脚構造部材であって、その第１端部において股関節によって前記骨盤支持部材に枢動可能に係合されている上方脚構造部材と、
前記使用者の前記下方脚と係合するための下方脚構造部材であって、その第１の端部において膝関節によって前記上方脚構造部材の第２の端部に枢動可能に係合されている下方脚構造部材と、
使用者の足と係合するための足部材であって、足関節によって前記下方脚部材の第２の端部に枢動可能に係合されている足部材と、
前記上方脚構造部材を、前記骨盤支持部材に対して前記股関節の周りで回転させるように構成された主臀部アクチュエータであって、使用の際には、前記上方脚構造部材を前方／後方平面で枢動させる主臀部アクチュエータと、
前記下方脚構造部材を、前記上方脚構造部材に対して前記膝関節の周りで回転させるように構成された膝アクチュエータと、
前記足部材を、前記下方脚構造部材に対して、前記足関節の周りで、前記膝関節の回転軸線に実質的に平行な回転軸線を中心に回転させるように構成された主足アクチュエータとを含む、第１の脚構造体及び第２の脚構造体とを含む。
【０１５９】
好ましくは、前記使用者固定装置が、
使用者の臀部を前記骨盤支持部材に固定するのに適した骨盤ハーネスと、
使用者の脚を前記脚構造体に動作可能に固定するのに適した固定ファスナとを含む。
【０１６０】
本明細書で用いられる用語、「前方の」は、人間の使用者の前部に対応する方向、又は前方の方向に関し、用語、「前方に」はそれに従って解釈される。
【０１６１】
本明細書で用いられる用語、「後方の」は、人間の使用者の背部に対応する方向、又は後方の方向に関し、用語、「後方に」はそれに従って解釈される。
【０１６２】
本明細書で用いられる用語「前方／後方平面」は、使用者から前方及び／又は後方に延在する平面に関するものである。
【０１６３】
本明細書で用いられる用語「内側の」は、使用者の内側の腕から使用者の身体に向かって内側に延在する方向に関し、用語「内側に」は、それに従って解釈される。
【０１６４】
本明細書で用いられる用語「外側の」は、使用者の身体から側部に外側に延在する方向に関し、用語「外側に」は、それに従って解釈される。
【０１６５】
本明細書で用いられる用語、「横方向内側／外側平面」は、使用者から内側及び／又は外側に延在する平面に関するものである。
【０１６６】
本発明は、広く言えば、出願の明細書に個別又は集合的に言及し、又は示した、部品、要素、及び特徴、並びに前記部品、要素、又は特徴のうちの任意の２つ以上の任意又は全ての組み合わせからなる。本明細書において、特定の数値が示されている箇所について、本発明に関係する当分野で既知の等価物を有するときは、そのような既知の等価物は、本明細書に明記され援用されているものと見なされる。
【０１６７】
本明細書では、用語「及び／又は」は、「及び」若しくは「又は」、或いはその両方を意味する。
【０１６８】
本明細書では、名詞に続く（ｓ）は、名詞の複数形及び／又は単数形を意味する。
【０１６９】
本明細書で用いられる用語、「含む」は、「少なくとも一部分からなる」を意味する。本明細書における記述を解釈する場合において、明細書にその用語、及び、各記載においてその用語に前置きされて記載された特徴を含まれるときは、全てが、存在する必要があるが、その他の特徴も存在することができる。「含む」及び「含まれた」などの関連する用語が、同じ様式で解釈される。
【０１７０】
本明細書では、特許明細書、他の外部文書、又は他の情報源に参照が行なわれ、これは一般的に、本発明の特徴を論じる文脈を提供する目的で行なわれる。他の方法で特別に述べない限り、そのような外部文書への参照は、そのような文書又はそのような情報源が、どのような権限においても、従来技術であり、又は当分野の常識的な一般知識の一部分を形成することを認めるものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明のＷＡを形成する外骨格の側面図を示し、外骨格には矯正具が設けられ、第２の臀部アクチュエータを備えていないことを示す図である。
【図２】図１に示す外骨格及び矯正具の一部分の切断正面図である。
【図３】図１に示す外骨格及び矯正具の正面図である。
【図４】使用者を支持する図１のＷＡの正面図である。
【図５】足部材の領域での図１の外骨格の一部分の切断側面図である。
【図６】図５の背面図である。
【図７】股関節の領域での第２の臀部アクチュエータを含む外骨格の一部分の切断正面図である。
【図８】図７の側面図である。
【図８ａ】正面からみた外骨格の側方移動アクチュエータの概略配置を示す。
【図９】足部材の側面図を示す。
【図１０】足部材の底面図を示す。
【図１０ａ】足部材の斜視図を示す。
【図１１】センサの配置及びそれらが目的にする周囲環境の感知を示す外骨格の一部分の概略図である。
【図１２】膝関節のオフセットを示す、概略形態での膝関節の側面図を示す。
【図１３】第２の臀部アクチュエータを含むＷＡの実施例によって支持された人の側面図である。
【図１４】カバーが取付けられたＷＡによって支持された人の側面図を示す。
【図１５】外骨格の足部材及び下方脚構造部材の斜視切断背面図を示す。
【図１６】骨盤ブレス（ｐｅｌｖｉｃ  ｂｒａｃｅ）に対する上体の移動を支持するための上体制御延長部を含む外骨格の上方領域の側面図を示す。
【図１７】前方ステップ位置でのＷＡの側面図を示す。
【図１８】第２の臀部アクチュエータを含むＷＡの背面図を示す。
【図１９】外骨格によって使用者を固定するために設けられたブレス及び支持部をより詳細に示す正面図を示す。
【図２０】膝ピボットオフセット（ｐｉｖｏｔ  ｏｆｆｓｅｔ）を示す外骨格の膝領域の切断右側面図を示す。
【図２１】好ましい膝ピボットオフセットの切断右背面図を示す。
【図２２】膝ピボットオフセットの切断右正面図を示す。
【図２３】カバーを付けたＷＡの側面図を示す。
【図２４】カバーを付けたＷＡの背面図を示す。
【図２５】カバーが含まれ使用者を支持する、ＷＡの正面図を示す。
【図２６】ステップ位置でのＷＡの第３の実施例の斜視正面図を示す。
【図２７】立位で使用者を支持する、ＷＡの第３の実施例の斜視正面図を示す。
【図２８】立位で使用者を支持する、ＷＡの第３の実施例の側面図を示す。
【図２９】ＷＡの第３の実施例の正面図を示す。
【図３０】図２６の股関節の付近の領域の背面図を示す。
【図３１】図２６の股関節の付近の領域の側面図を示す。
【図３２】図２６の膝関節付近の領域の背面図を示す。
【図３３】図２６の膝関節の斜視正面図を示す。
【図３４】図２６の股関節の付近の領域の斜視正面図を示す。
【図３５】図２６の股関節の付近の領域の側面図を示す。
【図３６】カバーを付けない立位でのＷＡの第３の実施例の側面図を示す。
【図３７】カバーを付けないステップ位置でのＷＡの第３の実施例の側面図を示す。
【図３８】カバーを付けたステップ位置でのＷＡの第３の実施例の側面図を示す。
【図３９】カバーを付けない着座位置でのＷＡの第３の実施例の斜視正面図を示す。
【図４０】カバーを付けない着座位置でのＷＡの第３の実施例の正面図を示す。
【図４１】ＷＡの足関節の付近の領域の斜視正面図を示す。
【図４２】ＷＡの足関節の付近の領域の正面図を示す。
【図４３】歩行動作中のステップの間の、ＷＡと使用者の質量中心の移動を示す概略図を示す。
【図４４】楔形状の発泡体パッキング装置を示す。
【実施例】
【０１７２】
上記の図面を参照すると、同様の特徴が全体的に同様の数字によって示されており、本発明の第１の態様による歩行補助具が１つの形態であるデバイスが、全体的に数字１００で示されており、制御可能な歩行補助具に使用するのに適した外骨格が、全体的に数字５００で示されている。デバイスは、別の形態では、移動が困難な障害のある使用者の片方又は両方の脚の移動不能の悪影響を低下させるのを補助する医療デバイスと考えることもできる。その場合に、デバイスは、使用者を歩行若しくはステップの様式又はそうでない様式で使用者を移動させることもできる。
【０１７３】
第１の態様によれば、歩行動作に関連付けられた一組の動作を介して動いている、移動が困難な障害のある使用者を支持するのに適した歩行補助具（ＷＡ）１００が提供される。ＷＡ１００は、外骨格５００、電源、及び制御システム（図示していない）を含む。電源は、バッテリー・パック又は他の同様の搭載された電源パック（図示していない）の形態をしており、それに関連する電源供給ケーブル（図示していない）を備えている。
【０１７４】
外骨格５００は、剛体の骨盤支持部材、すなわち臀部フレーム１５を含む。臀部フレーム１５は、骨盤ハーネス９６、及び一対の脚構造体５０（第１の脚構造体及び第２の脚構造体）を含む。
【０１７５】
動作の際に剛性が高く、たわみ量が低いが、比較的重量の小さいものが、臀部フレーム１５には求められる。この理由により、臀部フレーム１５は、内側中空空間（図示していない）を有する一体物として炭素繊維から成形される。臀部フレーム１５は、ガラス繊維から成形することも考えられる。臀部フレーム１５は、その内側中空空間全体にわたって延在する横断方向のシェアウェブをさらに含む。
【０１７６】
各脚構造体５０は、上方脚構造部材１０、下方脚構造部材１１、足部材１８、主臀部アクチュエータ１６、膝アクチュエータ１３、及び主足アクチュエータ１９を含む。
【０１７７】
上方脚構造部材１０は、使用者６００の上方脚６１０に固定するためのものである。上方脚構造部材１０は、その第１の端部１０ａにおいて、股関節１４によって臀部フレーム１５に枢動可能に係合されている。
【０１７８】
下方脚構造部材１１は、使用者６００の下方脚６２０と係合するためのものである。下方脚構造部材１１は、その第１の端部１１ａにおいて、膝関節１２によって上方脚構造部材１０の第２の端部１０ｂに枢動可能に係合されている。
【０１７９】
１つの実施例では、膝関節１２によって、単一の平面に沿って上方脚構造部材１０と下方脚構造部材１１との間の相対的な枢動動作のみを可能とすることが考えられる。これを実現するために、ころ軸受装置（図示していない）を使用することが好ましい。しかし、膝関節１２は、大きなねじり力又は横方向の力を受ける可能性があり、ころ軸受装置に軸線方向の力を生じる。こうした理由で、膝関節は、膝関節１２への軸線方向の力に抵抗するように構成されたスラスト軸受装置（図示していない）を含むことも考えられる。
【０１８０】
前記上方脚構造部材１０及び下方脚構造部材１１は、それぞれ固定装置を含む。固定装置は、調整可能なファスナ４６の形態をしており、使用の際に、それぞれの脚構造体５０を使用者６００の関連する脚に固定するためのものである。ファスナ４６は、可撓性のウェブ（ｗｅｂｂｉｎｇ）又はストラップから構成することができる。そして、ファスナ４６は、調整可能な固着装置４７を含むことができる。固着装置４７は、バックルを通過するＶｅｌｃｒｏ（登録商標）などの面ファスナ固着システム（ｈｏｏｋ  ａｎｄ  ｌｏｏｐ  ｆａｓｔｅｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を有するストラップの形態とすることができる。別法として、調整可能な固着装置は、一般的なバックル、ラチェット・バックル、又はキャッチ構造体を含むことができる。
【０１８１】
足部材１８は、使用者６００の足６３０に固定するためのものである。足部材１８は、足関節１７によって、下方脚構造部材１１の第２の端部１１ｂに枢動可能に係合されている。前記各足部材１８は、動作可能に使用者の足６３０の動きを案内するための足部材構造構成部品１２６を含む。
【０１８２】
１つの実施例では、前記各足部材１８は、靴３１を含む。靴３１は、足部材構造構成部品１２６と便利に取り外し式に係合可能であり、その中に使用者６００が足を置くことができる。靴３１は、クリップ型構造体、スナップ嵌め型構造体、バヨネット型構造体、又は任意の他の適切な構造体などの固定構造体によって、足部材構造構成部品１２６と便利に取り外し式に係合可能である。足部材構造構成部品１２６に対する靴３１の位置は、使用者のくるぶしが足関節１７の回転軸線１７Ａと整列するように調整可能とすることが考えられる。
【０１８３】
別の実施例では、各足部材１８は、使用者の足６３０と間接的に係合する（すなわち使用者が靴を履いている）ための足係合構造体３４を含む。ここでも同様に、足係合構造体３４は、使用者６００のくるぶしを配置することができるように、調整可能な様式で足部材構造構成部品１２６に連結されている。
【０１８４】
主臀部アクチュエータ１６は、前記上方脚構造部材１０を、前記臀部フレーム１５に対して前記股関節１４の周りで回転させるように構成されている。それによって（使用の際には）前記上方脚構造部材１０を使用者６００の前方／後方平面において枢動させる。
【０１８５】
外骨格５００は、それぞれの脚構造体５０に対して、第２の臀部アクチュエータ３８をさらに含む。第２の臀部アクチュエータ３８は、使用の際に、上方脚構造部材１０を、横方向内側／外側平面において臀部フレーム１５の周りで、使用者６００に対して回転させるように構成されている。好ましい実施例では、第２の臀部アクチュエータ３８は、両側の鉛直方向に対して、約１２度、より好ましくは約６度の範囲で、前記上方脚構造部材１０を横方向内側／外側平面において回転させるように構成されている。
【０１８６】
膝アクチュエータ１３は、前記下方脚構造部材１１を、前記上方脚構造部材１０に対して前記膝関節１２の周りで回転させるように構成されている。
【０１８７】
主足アクチュエータ１９は、前記足部材１８を、前記下方脚構造部材１１に対して前記足関節１７の周りで、回転軸線１７Ａを中心に回転させるように構成されている。回転軸線１７Ａは、膝関節１２の回転軸線１２Ａに実質的に平行である。
【０１８８】
さらに、外骨格５００は、それぞれの脚構造体５０に対して、第２の足アクチュエータ３９をさらに含む。第２の足アクチュエータ３９が、前記足部材１８を、実質的に横方向内側／外側平面において前記足関節１７の周りで回転させるように構成されている。それぞれの第２の足アクチュエータ３９は、両側の鉛直方向に対して、約１０度、より好ましくは約６度の範囲で、関連する前記上方脚構造部材１０を横方向内側／外側平面において回転させるように構成されている。
【０１８９】
電源は、アクチュエータ１６、１３、１９、３８、３９に電力を供給するように構成可能である。
【０１９０】
制御システムは、主臀部アクチュエータ、第２の臀部アクチュエータ、膝アクチュエータ、主足アクチュエータ、及び第２の足アクチュエータの移動を制御するように構成可能である。これによって、歩行補助具が配置されている地面に対して外骨格５００の移動を生じさせる。アクチュエータが正しい順序で作動するように制御された場合、外骨格によって歩行動作が実現可能であると考えられる。移動が困難な障害のある使用者６００がＷＡに固定された場合、使用者６００は、歩行動作を通じて、関節及び筋肉を動かされ、それによって使用者６００の生理機能の低下を防止することを助ける。
【０１９１】
移動が困難な障害のある使用者は、自身で立ち上ることができない範囲に支持してもらう必要があることに留意することが重要である。この場合には、移動が困難な障害のある使用者は、「完全に」支持されるということができる。しかし、現在のＷＡの重要な側面は、ＷＡが、移動が困難な障害のある使用者を自身の足に重量がかかっているような位置に支持する能力である。それによって、使用者の脚に応力がかかる。一般に、移動が困難な障害のある使用者の脚及び骨盤の骨は、長年の間に劣化する。これは、使用者の骨が規則的な応力を受けない場合に、骨からミネラルが除去され、又は枯渇することによって生じる。使用者の骨が衰弱するだけでなく、移動が困難な障害のある使用者は、このミネラルの除去によって生じる下流側の合併症に苦しむおそれがある。例えば腎臓結石など、これらのミネラルが身体の他の部分に増大する可能性がある。
【０１９２】
別の方式とは異なり、移動が困難な障害のある使用者の骨が応力を受けることによって、使用者の骨の劣化、及びそれに続く合併症が防止される。合併症においては、使用者の骨から除去されたミネラルが使用者の組織の別の場所に蓄積する。さらに、使用者の脚を動かすことにより、使用者の組織を通る血流を刺激すること助ける。それによって関連する生理的な利点が可能となる。
【０１９３】
図を参照すると、図１及び図３では、歩行補助具（ＷＡ）１００が全体的に示されている。ＷＡ１００は、使用者６００が効果的に支持される移動式機械フレーム、すなわち外骨格５００を含む。外骨格５００は、使用者６００を支持及び運搬できる。
【０１９４】
ＷＡ１００は、外骨格５００を含む。外骨格５００は、使用者６００が外部に着用する骨格構造体である。ＷＡ１００は、搭載された電源パック（図示していない）によって電源供給できる。電源パックは、自動車などの電源から、又は任意の家庭用電源ソケットで充電可能であることが好ましい。
【０１９５】
使用者は、外骨格５００に締め付けられ、又は外骨格５００によって支持される。ＷＡ１００は、使用者６００を動かすことが可能な自己支持構造とすることが考えられる。ＷＡ１００は、使用者固定装置、及び矯正具又は調整可能なファスナを含む。使用者固定装置は、構成骨盤ハーネス９６及び使用者６００の臀部を臀部フレーム１５に快適に保持するためのブレス、テザー、ストラップ、ハーネス、又はウェブを含む。矯正具又は調整可能なファスナは、使用者の脚及び／又は足を脚構造体５０に固定する。１つの実施例では、ブレスは、矯正具４を含む。矯正具４は、使用者の手足及び関節を確実に正確に整列させるように配置され、構成され、設計されており、ストラップ又はウェブも含む。
【０１９６】
通常はウエストの高さに配置されたジョイスティック２及びキー・パッド３によって、ＷＡは使用者によって制御される。キー・パッド３及びジョイスティック２は、アーム５によって支持できる。これは、少なくとも１つの動作位置（例えば、使用の際に水平に、又は鉛直下向きに延在する位置）と、引っ込めた位置（例えば鉛直方向に延在する位置）との間で移動させるために、枢動できるようにしてもよい。
【０１９７】
図１〜図３を参照すると、外骨格５００は、上方脚構造部材１０及び下方脚構造部材１１を含む。これらは、上方脚構造部材１０及び下方脚構造部材１１が互いに対して枢動することができるように、枢動軸線１２Ａを定める膝関節１２によって連結される。枢動軸線１２Ａは、上方脚部材及び下方脚部材が、確実に、１つの枢動軸線の周りでのみ互いに回転できるようにする。
【０１９８】
膝アクチュエータ１３によって、上方脚部材及び下方脚部材を、膝軸線１２Ａの周りで動かすことができる。上方脚構造部材１０と下方脚構造部材１１の間において相対的な回転運動をさせるために、膝アクチュエータ１３は、上方脚部材の部分と下方脚部材の部分の間に延在する。
【０１９９】
膝軸線１２Ａは、上方脚構造部材１０の遠位の第１の端部１０ｂに配置されることが好ましい。上方脚構造部材１０の第１の端部１０ａには、上方脚構造部材１０と臀部フレーム１５を枢動可能に係合する股関節１４がある。股関節１４は、臀部軸線１４Ａを定める。臀部軸線１４Ａは、使用者６００に対して、使用の際に前方／後方の方向に移動するときの臀部の自然の回転軸線の位置に、又はほぼその回転軸線の位置に配置される。好ましい実施例では、各股関節１４の回転軸線１４Ａは、臀部フレーム１５に対して、横方向において下方に延在している。その角度は、０〜１０度の角度で、より好ましくは約４度の角度である。この回転軸線１４Ａの傾斜は、人間の上方脚の配置を模倣し、図３０に角度αとして示されている。この傾斜は、ＷＡ１００の足部材が互いにより近くにあるということを意味する。それによって、ＷＡ１００が歩行動作によって移動するように制御されている間、（一般的に骨盤の中間付近に配置された）質量中心がより自然に移動できるようになり、足部材１８によって提供される支持領域内の点へ移動することができる。このことは、図４３にさらに示されている。図４３には、ＷＡ１００と使用者とを複合した質量中心（点Ｃで示されている）の移動が、股関節の回転軸線にその傾斜のないＷＡ（破線で示されている）と比較して、歩行動作における個々のステップの間において、どのように横方向の移動が低減されているかが示されている。
【０２００】
股関節１４は、上方脚構造部材１０と臀部フレーム１５の間の相対的な回転を可能にする。そのような回転は、主に膝軸線１２Ａに平行な軸線を中心としたものであることが好ましい。股関節１４は、上方脚構造部材１０を、横方向内側／外側平面の方向において臀部フレーム１５に対して回転させることも可能にする。それによって、動作時に、使用者６００の足を横方向内側／外側平面に沿って（例えば足を外側に広げるなど）動かすことができる。この多軸枢動能力は、ローズジョイントを使用して股関節１４を定めることによって実現できる。（ローズジョイントの形の）股関節１４は、ローズジョイントの両側に水平に配置された、一対のプラスチック、好ましくはアセチルのブッシュ（図示していない）によって、その移動を限定することができる。上方脚構造部材１０に連結された鉛直方向に配置されたフランジ（図示していない）によって、このように水平面での枢動動作が防止される。少なくとも、上方脚構造部材１０がその長手方向軸線の周りで枢動運動することが、部分的に防止される。
【０２０１】
主臀部アクチュエータ１６の使用によって、股関節１４において、臀部フレームを、上方脚構造部材１０に対して、膝軸線１２Ａに平行な軸線の周りに回転させることができる。臀部フレームは、本明細書において骨盤ハーネス１５とも呼ばれる。
【０２０２】
下方脚構造部材１１の第２の遠位端１１ｂ（膝関節から離れた端部）に、足部材１８が配置されている。足部材１８は、足関節１７によって下方脚構造部材１１に対して回転することが可能である。足関節１７は、膝軸線１２Ａと平行して延在する枢動軸線１７ａを定めることが好ましい。足アクチュエータ１９によって、足部材１８を、下方脚構造体支持部材１１に対して、前方／後方平面において足関節１７の周りに枢動動作させることができる。足関節１７は、股関節と同様に、その多軸枢動能力を実現するために、ローズジョイントとすることができる。足関節１７によって、足部材１８は下方脚構造部材１１に対して多自由度の回転動作を行なうことができる。好ましい実施例では、足関節１７によって、下方脚構造部材１１が横方向内側／外側平面及び前方／後方平面において前記足部材１８の周りで枢動動作できるように構成される。しかし、下方脚構造部材１１が足部材１８に対してその長手方向軸線の周りで枢動動作をすることは、足関節１７によって少なくとも部分的に防止されている。枢動又は捻り動作に対するこの制限は、ローズジョイントの両側のアセチル・ブッシュの挿入によって、股関節１４と同様な様式で実現される。好ましい実施例では、各足関節１７は、回転軸線１７Ａが０〜６度の角度で、より好ましくは約４度で、横方向において下方に延在して構成されることが考えられる。
【０２０３】
第２の足アクチュエータ３９が設けられている。第２の足アクチュエータ３９は、足部材１８に連結されており、主足アクチュエータ１９が回転動作を制御できる方向に対して実質的に横断する方向において、実質的に横方向内側／外側平面に沿って、足部材の回転動作を制御することができる。第２の足アクチュエータ３９は、この枢動動作を容易にするために、足部材１８の軸又はレバー・アーム４０に係合させてもよい。
【０２０４】
図５〜図６を参照すると、図５には、デバイスの足部材１８、足関節１７、及び下方脚構造部材１１の拡大図が示されている。この図から、第２の軸線１７ｂが設けられていることが分かる。第２のアクチュエータ３９の動作の結果として、足部材１８が、第２の軸線１７ｂの周りで回転することができる。
【０２０５】
図７〜図８を参照すると、主回転軸線が軸線１４ａであり、第２の回転軸線が軸線１４ｂによって定められていることが分かる。第２の臀部アクチュエータ３８によってこの軸の周りの動作を制御できる。
【０２０６】
ＷＡ１００を使用者に装着可能にして、使用者がデバイスを安全な様式で操作できるようにするために、股関節１４、膝関節１２、及び足関節１７の配置を確実に適切にすることが重要である。適切な配置として、それらの関節を、使用者の対応する自然な関節に可能な限り近く配置すべきである。
【０２０７】
外骨格５００は、使用者が着用した場合に、使用者６００に対して、要素の組み合わせによって定義された位置に配置される。使用者は、外骨格に係合された矯正具（以下により詳細に説明される）の使用によって外骨格に保持されることが好ましい。股関節、膝関節、足関節の位置の調整は、上方脚構造部材１０及び下方脚構造部材１１の有効長さの調整によって実現される。そのような調整は、ターンバックル型調整装置２０及びターンバックル２１によって実現することができる。ターンバックル型調整装置２０は、下方脚構造部材１１の第２の遠位端に配置できる。ターンバックル２１は、上方脚構造部材１０の第１の遠位端に配置できる。ターンバックル２１は、股関節１４と膝関節１２との間の距離を変更可能にすることができ、ターンバックル２０は、膝関節と足関節１７との間の距離を変更可能にすることができる。別の実施例では、長さの調整は、延長インサートの挿入によって実現することができ、延長インサートは上方脚構造部材１０及び下方脚構造部材１１にねじ込むことができる。調整のための特徴部を他のどこかの場所に設けることができ、スナップ嵌め構造、バヨネット型構造、伸縮自在な構造、又は関節の間の距離を設定する他の手段など、異なる構造をとることもできることを理解されたい。この調整によって、身体の形状又は大きさが異なる使用者によって１つのデバイスを使用できるようにすることができる。
【０２０８】
図１２を参照すると、側方からの膝関節１２の図が示されている。好ましい実施例では、上方脚構造部材１０は、長手方向において、膝関節１２の枢動軸線１２ａからオフセットしていることが分かる。下方脚構造部材１１は、軸線１２ａを通って突出する。これにより、枢動膝関節が使用者の膝関節と精密に整列し、使用者６００への膝の損傷が防止される。軸線１２ａは、上方脚構造部材１０が突出する位置の背後の位置（使用者の移動方向前方）にある。ＷＡ膝関節のこのオフセットは、人の骨格を再現し、人の骨格の形に整列する。したがって、使用者の膝関節への応力又は損傷を回避する。
【０２０９】
図２には、外骨格の一部分のみが示されている。図３には、完全な外骨格が示され、２つの脚構造体５０ａ及び５０ｂが示されている。脚構造体５０は、臀部フレーム１５によって互いに保持される。臀部フレーム１５は、股関節１４の一部分を保持し、それによって、股関節１４の互いに対する固定された配置を設定する。臀部フレーム１５は、使用者のウエストの部分の付近に配置できる剛体の部材であることが好ましい。臀部フレーム１５は、使用者６００の臀部領域の実質的に後方の付近に延在することが好ましい。臀部フレーム１５は、使用者のウエストの一部分の付近に延在することもできる。
【０２１０】
使用者は、骨盤ハーネス９６によって臀部フレームに支持される。骨盤ハーネス９６は、使用者の脚の周りに延在し、使用者によって適宜に固着及び解放される調整可能なストラップ又はウェブを含むことができる。そのようなウェブは、長さを調整可能である。ウェブは、使用者がＷＡから容易に出入りすることができるように、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）などの種類の面ファスナ固着システムなどを含むことができる。図４を参照すると、ハーネスがウェブ２３を含むことができることが理解できる。使用者６００は、ウエストの周りのウェブ２３によって臀部フレーム１５に締め付けられる。こうして、確実に、使用者が臀部フレーム１５に堅固に保持されたまますることができる。さらに、楔形状発泡体又は発泡体プラスチックなどの材料から構成されたパッキング装置１０１によって、確実に、使用者が臀部フレーム１５にぴったり合う。パッキング装置１０１は、膨張可能な薄い壁の圧力容器（図示していない）とすることが考えられる。
【０２１１】
上述の調整可能なファスナ４６の代替として、又はそれに加えて、矯正具によって使用者がさらに支持される。矯正具は、矯正のために設計されたブレス（ｏｒｔｈｏｔｉｃ  ｄｅｓｉｇｎｅｄ  ｂｒａｃｅ）である。このブレスは、使用者６００を支持するだけでなく、使用者６００の手足又は関節を、損傷しないように、確実に外骨格内に精密に整列するのを助ける。それらは、使用者を矯正具の形成された部分に対して定位置に保持するためのウェブ又はストラップを含むことができる。ウェブ２３は、使用者を容易かつ調整可能にＷＡ１００に装着することができ、容易にＷＡ１００から解放することもできる。
【０２１２】
矯正ブレスは、外骨格に係合され、かつ／又は外骨格から解放可能なように係合されていることが好ましい。図３を参照すると、矯正具は、上方脚矯正具２６及び下方脚矯正具２７を含むことができる。これらは、互いに直接的に接合され、又は外骨格によって互いに間接的に接合される。例えば図３を参照すると、上方脚矯正具２６及び下方脚矯正具２７を関節２８で接合してもよい。矯正具は、コネクタ２９を介して外骨格５００に係合可能である。
【０２１３】
コネクタ２９は、矯正具を外骨格に堅固に保持させる。コネクタ２９によって、矯正具は、外骨格５００に対して容易に解放可能なように係合することができる。これは、通常矯正具を装着する使用者６００にとって有益である。これによって、そのような人が、外骨格５００に対して自分自身をより迅速に結合させることができるようになる。矯正具４が既に適切な位置で使用者に対して係合されているので、そのような人が、外骨格５００に対してより快適な様式で結合させることもできる。したがって、使用者６００は、ＷＡ１００に供給された調整可能なファスナ４６を使用することができる。又は、使用者６００は、自身のブレスを使用することができ、使用者の矯正具の専門家が、供給されたインターフェースを使用することによって、使用者のブレスに装着することができる。使用者をＷＡ１００と接続可能とするためには、多くの使用者６００が特定の矯正具の特定の要件を有しており、汎用のブレスを装着できないことに留意する必要がある。
【０２１４】
矯正ブレスをＷＡ１００から解放することができ、ブレスを通常使用するブレスとして装着することができることによって、ブレスを変更せずに、使用者を迅速にデバイスから解放したり、デバイスに装着したりすることができる。
【０２１５】
コネクタ２９は、外骨格に係合された後に、使用者の上方脚及び下方脚の精密な整列が実現されるような形状及び構成のものである。コネクタ２９は、矯正具と外骨格の迅速な係合及び系脱を容易にするためにダブテール構造又はスナップ・ロック構造、或いはその他のものとすることができる。
【０２１６】
使用者１００は、自身の靴を装着して、外骨格と係合できる。靴は、各足部材１８のプラットフォーム３０に配置できる。別法として、外骨格は、靴３１などの履物を含む。その履物の中に、使用者６００が自身の足６３０を入れることができる。履物３１は、外骨格５００と永久的に係合を維持するようにして、使用者は、自身の足を履物に入れるようにしてもよい。履物３１は、外側縁部に精密なキー溝を備えた剛体フレームを有することが好ましい。前記キー溝のネガティブ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）側が、ＷＡ１００にある。これらの２つの部品は一方が摺動してもう一方に入り、精密に配置された場合に自動ロックピンが係合する。固定部の後方部分には、靴の中に収められたセンサ用の電気接続部の全てが収容されている。靴の精密な整列により、完全な接続が確実になる。自動ピンは、手動式又は電子式に解放できる。使用されるリニア・アクチュエータは、アクチュエータのセンサによる位置フィードバックを備えた低電圧ＤＣアクチュエータであることが好ましい。アクチュエータが低電圧であるということは、使用の上で安全であり、故障の場合にも使用者に全く害がないという点で重要である。一般的に、アクチュエータは、ウォームギア（図示していない）を駆動する電気モータ（図示していない）によって動かされる。それによって、アクチュエータは伸張したり、縮小したりする。
【０２１７】
図１６を参照すると、上体の強さ又は機能に欠ける使用者にとってデバイスを適したものとするための、本発明のＷＡの追加的な態様が示されている。
【０２１８】
１つ又は複数のトルソ・ハーネス又は上体ブレス９２を、臀部フレーム１５に取り付けることができる。上体ブレス９２は、上体の制御に制約のある使用者６００に設けることができる。この上体ブレス９２は、フレーム又はコルセットを含むことができる。フレーム又はコルセットは、使用者がバランスをとるのを助けるために、使用者の上体６４０を動かす。１つの実施例では（図示していない）、トルソ・ハーネス９２は、骨盤ハーネス９６に連結できる。外骨格５００の構成部品のうちのいくつか又は全ては、（図１４、図２３、図２５、及び図３８に示す通り）カバー９８によって完全に、又は部分的に覆うことができる。これらのカバー９８は、安全、防水、防塵、及び美観の目的で設けられる。前記カバー９８は、使用者６００が、カバーに支持してもらって、ＷＡに入ったり、ＷＡから解放されたりするのに十分な強度及び安定性を有する。１つの実施例では、使用者６００が外骨格５００に入ったり、外骨格５００から解放されたりするのを容易にするために、ハンドルをカバー９８に組み込むことができる。
【０２１９】
１つの実施例では、外骨格５００は、（図３９及び図４０に示す通り）着座位置に設定可能である。例えば、外骨格５００が着座位置にある場合、カバーの表面９９が実質的に水平に延在する（例えば、カバーの表面９９は、図２３に示されているが、着座位置ではない）。次いで、座席に配置されたＷＡ１００は、堅固な表面を使用者に提供し、使用者は、デバイスに入ったり、デバイスから解放されたりするために、その表面を頼りにすることができる。したがって、カバー９８は、堅固な様式で、またそれが外骨格に対して確実に安定している様式で、外骨格に係合されることが好ましい。カバー９８は、同様の目的で、使用者が手で保持することができる機能的な形状の特徴部を、さらに（又はその代わりに）含んでもよい。
【０２２０】
矯正具を使用して支持することによって、外骨格構造に対する使用者の移動がかなり限定され、又は防止される。使用者は、自身の脚を外骨格構造に対して回転させることができない。そして、自身の脚が外骨格構造に対して長手方向又は側方に移動することを防止される。
【０２２１】
図１１に示す通り、ＷＡ１００は、いくつかの慣性測定ユニット５５を含むことができる。これらの慣性測定ユニット５５のそれぞれは、加速度計、ジャイロスコープ、及び傾斜計からなることが好ましい。慣性測定ユニット５５は、動作中のＷＡ１００の姿勢、並びに姿勢及びモーメントの変化率に関するフィードバックを測定して提供し、コントローラに入力変数を提供する。
【０２２２】
１つの実施例では、ＷＡ１００は、超音波、レーザ、又は赤外線センサ５６などの距離センサを含むことができると考えられる。これらのセンサは、デバイスの設定点と地表面との間の距離を測定できる。これを実現するために、６つの超音波センサ（図示していない）を、デバイスの左に１つ、右に１つ、左側に１つ、右側に１つ、背部に１つ、前部に１つ設けることができる。
【０２２３】
ＷＡ１００は、デバイスの前面に２つの位置センサ５８、５９（超音波、赤外線、又はレーザ）、及びデバイスの背部に２つの位置センサ６０、６１を含むこともでき、ＷＡ１００の移動に対して障害となる可能性がある物体を検出することができる。ＷＡは、距離センサを各脚にさらに含む。距離センサは、各脚の前方において下方向に距離を測定し、各足の最も低いレベルから地面又は段差の上面までの距離を測定することができる。
【０２２４】
１つの実施例では、足部材１８は、（図１１に示す通り）接触センサ／圧力センサ６７、６８、６９を含むことができる。接触センサ／圧力センサ６７、６８、６９は、足部材１８の表面との接触、及び／又は足部材１８の一部分によって表面に加えられている圧力の程度、又は足部材１８の底部全体にわたって地面に加えられた圧力変動さえも検出できる。好ましい実施例では、足部材１８のセンサは防水カバー（図示していない）によって密封されることが考えられる。
【０２２５】
任意のこれらのセンサは、外骨格５００の移動の制御を容易にするための制御システムに情報を提供するように構成することが可能である。一般的に、これを行うために、センサは、感知されるべき特定の特性を感知し、その特性を示す信号を生成し、信号を制御システムに伝達し、外骨格５００の移動の制御を容易にする。
【０２２６】
デバイスは、使用者によってＷＡに加えられた力を検出するためのシート・センサ（図示していない）も含むことができる。これらのセンサは、歪みゲージ（図示していない）などの形とすることが考えられる。これらのうちの２つは、ＷＡ１００の後部において、各「大腿」領域に１つずつ設けることができる。
【０２２７】
ＷＡは、脚の前部及び後部に圧力センサ６５及び６６をさらに含むことができる。これらは、足部材１８の前方の任意の障害物を検出することができる。
【０２２８】
ＷＡ制御システム（図示していない）が、ヒューマン・インターフェース・デバイス１６０１を介して使用者の入力を受けるように構成される。そのヒューマン・インターフェース・デバイス１６０１を介して、人が制御システムと接続し、情報を入力し、音、光、又は振動などのセンサ信号による情報を受けることが可能である。そのようなヒューマン・インターフェース・デバイスのいくつかの実例として、制御パッド（図示していない）、キー・パッド３、ジョイスティック２、タッチ・スクリーンなどがある。
【０２２９】
制御システムは、ヒューマン・インターフェース・デバイス１６０１を含む。上述のように、アクチュエータ内のセンサを含む様々なセンサを、フィードバック信号を提供するように構成することができる。フィードバック信号は、アクチュエータの制御を容易にするための制御システムによって使用される。
【０２３０】
好ましい実施例では、制御パッド４が、人と機械の接続に使用される。制御パッドは、スイング・アーム５の上で枢動可能である。１つの好ましい実施例では、制御パッド７は、薄膜キー・パッド（３）、発光ダイオード（ＬＥＤ）灯（図示していない）、ジョイスティック２、及びバッテリー・メータ（図示していない）を含むことが考えられる。その他の適切な人と機械の接続制御装置を使用することができる。例えば、タッチ・スクリーン（図示していない）が制御パッドに取って代わることができる。
【０２３１】
好ましい実施例のキー・パッド３は、制御システムの警告並びに入力及び／又は機能の選択を示すために、音を発するブザーをさらに含むことができる。
【０２３２】
ＬＥＤは、故障表示を含む多様な機能に使用でき、電源の充電を示すため、又は緊急電源（図示していない）が使用されていることを示すことができる。
【０２３３】
ＬＥＤは、バッテリー・メータとして使用することもできる。バッテリー・メータは、主バッテリー・パックの利用可能な電力を表示する。表示範囲は、提供するバッテリーが完全に充電されたことを意味する全ＬＥＤ点灯から、バッテリーが充電を必要とすることを意味するＬＥＤ点灯無しの範囲とすることができる。
【０２３４】
ジョイスティック２は、制御システムに制御命令を入力するための使用者入力手段として使用される。
【０２３５】
ＷＡは、搭載されたバッテリー・パック（図示していない）によって電源供給される。好ましい実施例では、バッテリー・パックは、臀部フレームの「腎臓」部、及び脚カバー９８の「向こうずね」部の前に配置される。バッテリー・システムは、低電圧ＤＣシステムであり、バッテリー・パックは家庭用電源又は車両電源から再充電可能である。少なくともアクチュエータは、作動できるようにするために、バッテリー・パックからの電力を必要とする。
【０２３６】
バッテリー・パックは、同様の容量又は拡張された容量の別のバッテリー・パックと迅速に交換するために取り外し可能である。
【０２３７】
バッテリー・パックは、ＷＡに搭載されて充電され、又は特別に設計された充電装置によって外部で充電することができる。
【０２３８】
一般に、バッテリー・パックが使い果たされ、バッテリー・パックの一部分のみしか使えなくなった場合には、警報が音を発して鳴り、同時に制御パネルの可視のバッテリー充電表示器が使用者にバッテリー電力が低い状況を警告する。次いで、ＷＡは、リザーブバッテリー部分に電力を自動的に切り替えることが可能である。別法として、別の好ましい実施例では、制御パネルが、単に使用者に電力が低い状況を警告するのみとし、重量を節約するためにリザーブ・バッテリー・パックを全く設けていない。ＷＡ１００は、障害のある使用者が基本的な移動性を回復することを助けるように考えられている。
【０２３９】
ＷＡは、搭載電源及び制御システムによって自立型のものであり、自動車充電器又は家庭用電源を使用して再充電することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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