(57)【要約】  特に人間の背骨に作用する力を低減させるためのシステム（１００）が提供され、当該システムは、複数の結合可能な外骨格要素（１０３）を備え、結合可能な外骨格要素（１０３）のうちの少なくとも２つはシステム（１００）の使用中人体に固定されるように構成され、結合可能な外骨格要素（１０３）の第１の外骨格要素（１０３）は、ガイド（１０９）を備え、当該ガイド（１０９）は第１の外骨格要素（１０３）に対して湾曲した軌跡に沿って、結合可能な外骨格要素（１０３）の第２の外骨格要素（１０３）をガイドし、第１の外骨格要素（１０３）に対して湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素（１０３）をガイドする場合、第１の外骨格要素（１０３）と第２の外骨格要素（１０３）との間の並進と回転とを重畳した相対移動を強化するように構成される、複数の結合可能な外骨格要素（１０３）を備える。
2019536644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の結合可能な外骨格要素を備える人間の背骨に作用する力を低減するためのシステムであって、
前記複数の結合可能な外骨格要素のうちの少なくとも２つは、前記システムの使用中、人体に固定されるように構成され、
前記複数の結合可能な外骨格要素のうちの第１の外骨格要素は、前記複数の結合可能な外骨格要素のうちの第２の外骨格要素を、前記第１の外骨格要素に対して湾曲した軌跡に沿ってガイドし、前記第１の外骨格要素に対して、前記湾曲した軌跡に沿って前記第２の外骨格要素をガイドする場合、前記第１の外骨格要素と前記第２の外骨格要素との間の並進と回転とを重畳した相対移動を強化するように構成されるガイドを備える、
システム。
【請求項２】
前記第２の外骨格要素を前記第１の外骨格要素に対して制御可能に変位させるように構成されるアクチュエータユニットをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲した軌跡に沿って前記第２の外骨格要素をガイドする場合、前記第２の外骨格要素の中心軌跡は前記第１の外骨格要素および前記第２の外骨格要素と交差しない、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲した軌跡に沿って前記第２の外骨格要素をガイドする場合、前記第２の外骨格要素の中心軌跡は、前記背骨の方へ、前記第１の外骨格要素および前記第２の外骨格要素からオフセットされる請求項１から３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲する軌跡に沿って前記第２の外骨格要素をガイドする場合、前記第２の外骨格要素の中心軌跡は、脊椎の椎骨の前記中心軌跡または椎骨のグループとマッチまたは一致する、請求項１から４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の外骨格要素の第１のガイド部材は前記ガイドにスライド式に装着可能であり、
前記第１のガイド部材を前記ガイドに沿ってスライドさせる場合、前記第２の外骨格要素は前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲する軌跡に沿ってガイドされる請求項１から５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の外骨格要素はベース部材を有し、前記第２の外骨格要素の前記第１のガイド部材は、前記ベース部材に対して回転可能にサポートされ、
前記ベース部材に対する前記第２の外骨格要素の前記第１のガイド部材の回転は、第２の湾曲する軌跡に沿って前記第１の外骨格要素に対して前記第２の外骨格要素をガイドすることを可能にする、請求項１から６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の外骨格要素の第２のガイド部材は前記ガイドにスライド式に装着可能であり、
前記第１のガイド部材および前記第２のガイド部材は、直線に沿って互いから離間する、請求項６または７に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムの使用中、前記直線は前記湾曲する軌跡の一部によって画定される平面内に存在する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材との間の距離または前記第２の外骨格要素の重心は連続的に調整可能または段階的に調整可能であり、距離が異なると異なって湾曲した軌跡となる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ガイドは連続的に調整可能あるいは段階的に調整可能であり、
調整が異なると、異なって湾曲した軌跡となる、請求項１から１０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の外骨格要素および前記第２の外骨格要素は第１のレセプタクルを備えており、前記第１のレセプタクルは前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲した軌跡に沿って、前記第２の外骨格要素を制御可能に変位させる第１のアクチュエータユニットを受け入れるように構成されている、請求項１から１１の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の外骨格要素および前記第２の外骨格要素は第２のレセプタクルを備え、前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲する軌跡に沿って、制御可能に前記第２の外骨格要素を変位させるために、前記第２のレセプタクルは第２のアクチュエータユニットを受け入れるように構成され、
前記第１のレセプタクルおよび前記第２のレセプタクルは前記湾曲した軌跡により画定される平面からオフセットされている請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の外骨格要素および／または前記第２の外骨格要素は、前記第１の外骨格要素と前記第２の外骨格要素との間の距離または角度を決定するためのセンサユニットを備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
特に人間の背骨に作用する力を軽減するための方法であって、
請求項１から１４の何れか一項に記載のシステムの前記外骨格要素を接合する段階と、
前記システムを前記人間の体に固定する段階と、
前記人間の前記背骨の意図的な伸張または屈曲を判断する段階と、
前記決定する段階に応じて、前記第２の外骨格要素を前記第１の外骨格要素に対して前記湾曲した軌跡に沿って変位させる段階と
を備える方法。
【請求項１６】
前記人間の前記背骨の前記意図的な伸張または屈曲を前記決定する段階は、
センサユニットの人体装着センサを利用する段階を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記背骨を伸張または屈曲するとき、前記湾曲した軌跡を前記人間の動きのパターンに調節する段階をさらに備える、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記調節する段階は、前記人間の前記背骨の椎骨の瞬間回転中心の動きと、対応する外骨格要素の瞬間回転中心の動きとの間のずれを減少させる段階を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、荷役作業のような人間工学的に好ましくないアクティビティの間の背骨／脊髄筋系の応力を低減するため、筋骨格系障害を持つ人々の動きをサポートするため、または、筋骨格系障害を持つ人々の動きを特定の範囲へ制限するために、例えば、背骨と平行に人間の背中に乗せられる着用可能でモジュール式の、（骨格外）システムに関する。特に、当該システムは背骨／脊髄筋系をサポートするために力の方向を変えることを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
例えば、手作業のステップの品質、職場の人間工学、または筋骨格系疾患のある人の可動性を改善するために、人間の動きを支持する多数のテクニカルシステムが当技術分野で知られている。このシステムは、全身または例えば、下肢、上肢または背中などの全身の個々の部分を対象としている。
【０００３】
作動式（能動）システムの例は、ハイブリッドアシスタントリム（ＨＡＬ）、ＲｅＷａｌｋ、Ｂｏｓｔｏｎ  Ｄｙｎａｍｉｃｓエクソスケルトン、またはＬｕｃｙサポートシステムで、頭上作業をサポートするために使用できる。これらシステムはすべて、下肢および／または上肢の動きを支持するという共通点を有する。非作動（受動）システムの例は、脊椎損傷の場合に脊椎を安定させるための脊椎装具などの装具である。装具は、動きの自由度を特に制限する剛性または半剛性の後部構造に基づくことが多い。
【０００４】
したがって、能動的および受動的システムが様々な使用事例について知られているが、可能な限り自然な動きを可能にすることに関して改善の余地がまだある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、当該技術分野において既知のシステムを改善することである。
【０００６】
この目的は本発明によるシステムにより達成される。本発明によるシステムは、結合可能な外骨格要素のうちの少なくとも２つは、システムの使用中、人体に固定されるように構成され、結合可能な外骨格要素のうちの第１の外骨格要素は、結合可能な外骨格要素の第２の外骨格要素を、第１の外骨格要素に対して湾曲した軌跡に沿ってガイドし、第１の外骨格要素に対して湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素をガイドする場合、第１の外骨格要素と第２の外骨格要素との間の並進と回転とを重畳した相対移動を強化するように構成されたガイドを備える、複数の結合可能な外骨格要素を有する。
【０００７】
したがって、結合可能な外骨格要素は相対的に変位可能であり、外骨格要素の互いに対する距離および向きは、変位中に（所定の限度内で）変化する、すなわち、異なる距離は異なる向きと相関する。例えば、第１の距離で第１の向きが、第２の距離で第２の向きが実施されてもよく、または少なくとも有効にされてもよく、これに対し第１の距離で第２の向きが無効とされ、第２の距離で第１の向きが無効とされる。
【０００８】
これに関連して、明細書および特許請求の範囲を通して使用される「結合可能」という用語は、（取り外し可能な）直列接続またはチェーンを可能にする構成を特に指す。更に、明細書および特許請求の範囲を通して使用される「外骨格要素」という用語は、システムの使用時に、人体に対するサポート、保持、または力伝達の機能の実現に寄与する構成要素を特に指す。
【０００９】
さらに、明細書および特許請求の範囲を通して使用される「固定」という用語は、例えば、システムが静止する肩／胸部領域および腰部／恥骨領域を（部分的に）取り囲む、あるいは包むように、脊柱に作用する力を向け直すことができる接触を特に指す。さらに、明細書および特許請求の範囲を通して使用される「軌跡」という用語は、特に連続経路を指す。
【００１０】
好ましくは、当該システムは更に第１の外骨格要素に対する第２の外骨格要素を制御可能に変位させるように構成されるアクチュエータユニットを備える。
【００１１】
好ましくは、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素をガイドする場合、第２の外骨格要素の中心軌跡は第１の外骨格要素および第２の外骨格要素と交差しない。
【００１２】
好ましくは、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素をガイドする場合、第２の外骨格要素の中心軌跡は、背骨に向かって第１の外骨格要素および第２の外骨格要素からオフセットされる。
【００１３】
好ましくは、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素をガイドする場合、第２の外骨格要素の中心軌跡は、脊椎の椎骨の中心軌跡または椎骨のグループとマッチあるいは一致する。
【００１４】
好ましくは、第２の外骨格要素の第１のガイド部材はガイドにスライド式に装着可能であり、第１のガイド部材をガイドに沿ってスライドさせる場合、第２の外骨格要素は、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿ってガイドされる。
【００１５】
好適に軌跡の形状を整えることにより、人間の背骨の椎骨の瞬間回転中心の動きと対応する外骨格要素の瞬間回転中心の動きとの間のずれを（基本的に）０に減少することができるため、背骨を曲げたり伸ばしたりするとき、システムの接続点と、人体との間の相対的な動きは全くないか、あったとしてもごくわずかである。
【００１６】
好ましくは、第２の外骨格要素はベース部材を有し、第２の外骨格要素の第１のガイド部材はベース部材に対して回転可能にサポートされ、ベース部材に対する第２の外骨格要素の第１のガイド部材の回転は、第２の湾曲した軌跡に沿って第１の外骨格要素に対する第２の外骨格要素をガイドすることを可能にする。
【００１７】
これにより、例えば、脊椎を横方向に曲げたり鉛直軸を中心としてねじったりするなど、脊椎を屈曲させたり伸ばしたりすることに加えて、より複雑な動きが可能になる。
【００１８】
好ましくは、第２の外骨格要素の第２のガイド部材はガイドにスライド式に装着可能であり、第１のガイド部材と第２のガイド部材は直線に沿って互いに離間する。
【００１９】
これにより、動きの安定性を増し、システムの磨耗を減らすことができる。
【００２０】
好ましくは、システムの使用中、直線は湾曲した軌跡の一部によって画定される平面内に存在する。
【００２１】
異なる案内通路または１つの案内通路の複数の異なるセクションに沿ってガイドされる２つの別箇のガイド要素によってガイド部材をガイドすることによって、例えば、円状の軌跡に加えて、距離とアライメントとの間に任意に複雑な相関関係を達成することができる。
【００２２】
好ましくは、第１のガイド部材と第２のガイド部材との間の距離または第２の外骨格要素の重心は、連続的に調整可能または段階的に調整可能であり、距離が異なると、湾曲した軌跡も異なる。
【００２３】
軌跡の曲率が調整可能であることにより、人間の背骨の椎骨の瞬間回転中心の運動と対応する外骨格要素の瞬間回転中心の運動との間のずれは、外骨格要素をカスタマイズすることなく、（実質的に）０に減少され得る。
【００２４】
好ましくは、ガイドは連続的に調整可能または段階的に調整可能であり、調整が異なると、湾曲した軌跡も異なる。
【００２５】
すでに述べたように、軌跡の曲率が調整可能であるので、人間の背骨の椎骨の瞬間回転中心の運動と対応する外骨格要素の瞬間回転中心の運動との間のずれを、カスタマイズされた外骨格要素を必要とすることなく、（実質的に）０に減少させることが可能になる。
【００２６】
好ましくは、第１の外骨格要素と第２の外骨格要素は第１のレセプタクルを備えており、第１のレセプタクルは、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿って、第２の外骨格要素を制御可能に変位させる第１のアクチュエータユニットを受け入れるように構成されている。
【００２７】
これにより、人の動き、例えば、背骨または上半身の屈曲および伸展を能動的にサポートすることが可能になる。
【００２８】
好ましくは、第１の外骨格要素と第２の外骨格要素は、第１の外骨格要素に対して、湾曲した軌跡に沿って第２の外骨格要素を制御可能に変位させる第２のアクチュエータユニットを受け入れるように構成された第２のレセプタクルを備えており、第１のレセプタクルと第２のレセプタクルは湾曲した軌跡により画定される平面からオフセットされる。
【００２９】
それにより、縦軸を中心とする背骨の横方向の曲げまたはねじれを能動的にサポートするために使用できる、ガイド方向に垂直な軸の周りにトルクを生成することができる。
【００３０】
好ましくは、第１の外骨格要素および／または第２の外骨格要素は、第１の外骨格要素と第２の外骨格要素との間の距離または角度を決定するためのセンサユニットを備えている。
【００３１】
これにより、モーションサポートのより正確な制御が可能になる。
【００３２】
好ましくは、運動中に人間の背骨に作用する力を軽減するための方法は、上記システムの外骨格要素を接合する段階、人間の体を上記システムに固定する段階、人間の背骨の意図的な伸張または屈曲を決定する段階、および、決定する段階に応じて、第１の外骨格要素に対して湾曲した軌跡に沿って、第２の外骨格要素を変位させる段階を備える。
【００３３】
これにより、例えば、そうでなければ背骨の上部に作用する力が吸収されてシステムによって方向を変えられるので、人間の背骨の意図的な伸張または屈曲のサポートし、背骨または脊髄筋系の負荷を軽減することが可能になる。
【００３４】
好ましくは、人間の背骨の意図的な伸張または屈曲を決定する段階は、センサユニットの人体装着センサを利用する段階を有する。
【００３５】
これにより、背骨の意図的な伸張または屈曲をより迅速にかつ正確に検出することが可能になる。
【００３６】
好ましくは、方法は更に、背骨を伸ばしたり曲げたりするとき、人間の動きのパターンに合わせて湾曲した軌跡を調節する段階を備える。
【００３７】
調節する段階により、外骨格要素の動きは背骨の動きにさらに正確に適応させることができる。
【００３８】
好ましくは、調節する段階は、人間の背骨の椎骨の瞬間回転中心の運動と対応する外骨格要素の瞬間回転中心の運動との間のずれを低減させる段階を有する。
【００３９】
結果として、背骨および脊髄筋系のサポートを達成することができ、それは主に自然な運動の経過に従う。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、例示的な実施形態に基づいて詳細な説明においてより詳細に説明され、図面を参照する。
【図１】本発明によるシステムの人体上の配置の一例を概略的な身体側面図で示す。
【図２】本発明によるシステムの外骨格要素（外脊椎）の配置の一例を人体の脊椎に関連して模式的な身体側面図で示す。
【図３】斜め側面図で外脊椎の実施形態の例を示す。
【図４】図３による２つの結合した外脊椎の一例を斜め側面図で示す。
【図５】更なる実施形態による２つの結合した外脊椎の一例を斜め側面図で示す。
【図６】伸張位置にある図５の接合された外脊椎の側面図である。
【図７】運動中に人間の背骨に作用する力を低減させる方法を示す。
【００４１】
図面において、同一のおよび機能的に類似の要素は同一の参照番号で示されている。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、人間の背骨に平行に配置された２つの外脊椎１０３を備える着用可能なシステム１００を示す。システム１００は、コネクタ１０２によって、人間の上半身１０１ａ（例えば肩）および下半身１０１ｂ（例えば腰／骨盤）に接続されている。図１に示されているように、コネクタ１０２は、肩または骨盤を（部分的に）囲むかまたはそれらにまたがるとしてよく、および／またはシステム１００とユーザの体との間で力を伝達することを可能にする（繊維製品）衣服に一体化するとしてよい。更に、各外脊椎１０３は、背中に当接してもよく、すなわち、使用中に、ユーザの背中に接触してもよい（おそらくシステム１００が一体化される（繊維製品）衣服を介して間接的に）。
【００４３】
図１および図２に示されるように、外脊椎１０３は、いくつかのまたは単一の人間の椎骨に対応するか、または、またがるとしてよい。あるいは、いくつかの外脊椎１０３は１つの人間の椎骨に対応するか、または、またがることができる。特に、外脊椎１０３は一つまたは整数個の人間の椎骨に対応するまたはまたがることができる。更に、図２に示されるように、背骨が延びるときに、外脊椎１０３および人間の椎骨は水平方向に並置されてもよく、外脊椎１０３を通る（仮想上の）水平線は人間の椎骨の重心も通って延びる。
【００４４】
図１および図２に示されるように、２つの結合した外脊椎１０３は、ガイド部材１０４を介して互いに接続され、最下部および最上部の外脊椎１０３（すなわち、末端の外脊椎１０３）は、それぞれ外側で、コネクタ１０２を介してユーザ１０１に接続されている。外脊椎１０３は、図３から図６を参照して以下でより詳細に記載されるように、回転に対する直線相対移動を可能にするように構成される。これにより、外脊椎１０３の互いに対する相対的な移動は、瞬間回転中心が、対応する人間の椎骨のピボットポイントに少なくともほぼ一致するように設計できる。
【００４５】
さらに、アクチュエータユニット１０５が各２つの外脊椎１０３の間に設けられてもよい。アクチュエータユニット１０５を使用して、（能動的に）外脊椎１０３を互いに対して変位させたり、それにより、人間の動きを加速させたり、または（おそらく方向によっては）人間の動きを減速（あるいはサポート）させたりできる。アクチュエータユニット１０５は、例えば、電気モータ、人工筋肉、空気式または油圧式アクチュエータ、機械的ばね、および形状記憶合金を備えることができる。アクチュエータユニット１０５はまた、アクチュエータユニット１０５に電気エネルギー（加圧）流体を供給する、電源、例えば、蓄電池または流体源に接続することができる。
【００４６】
システム１００は更に、システム１００、特にアクチュエータユニット１０５を制御し、任意で様々な制御モードでのシステム１００の動作を可能にする制御部（図示せず）としてよい。例えば、制御モードは、人間の動きが自由にできる、またはあまりサポートされていない特定の範囲内でフリーホイールされ、特定の範囲外の動きを防ぐ、減速させる、あるいはサポートするアクチュエータユニット１０５を提供する。他の制御モードは、例えば、アクチュエータユニット１０５が、人間のあらゆる動きまたはサポートが手動で要求される動き（「ボタンのタッチ時に」）をサポートすることを実現できる。更に別の制御モードは、例えば、負荷データを評価することができ、負荷データは、例えば、センサユニット１０６のセンサによって測定することができ、サポートレベルは、負荷データに基づいて調整される。例えば、筋電図（ＥＭＧ）または力センサは、負荷に基づいてシステム１００を制御するために使用することができる。例えば、負荷が低いと、システム１００は最初は非能動状態であり、負荷が臨界値を超えたときにのみ能動状態になることができる。
【００４７】
図３は、例示的な外脊椎１０３を示す。図３に示される外脊椎１０３は、ベース部材１０８（ここでは平板の形態で示されている）を有し、ベース部材１０８は、第１の（垂直）接続側にガイド１０９を有し、第２の（対向する）接続側にガイド部材１１０を有する。ガイド１０９は、弓状の凹部を有する２つの平行なガイドプレート１０９ａおよび１０９ｂを備える。使用時には、２つの隣接する体外椎骨１０３が動く円弧の中央（すなわち、外脊椎１０３の瞬間回転中心）が対応するその下方にある人間の椎骨の回転中心（実質的に固定されると仮定される瞬間回転中心）と一致するように外脊椎１０３を背骨に対して配置することができる。この機械的動作のために、ユーザの背中が腹側へ屈曲する場合、外骨格構造には、ユーザの背中の伸長に対応する伸長が生じ、それによって外脊椎１０３を背中に固定的に配置することができる。
【００４８】
図３および図４において、カンチレバー１１０のキャリッジとして形成されたガイド部材１０４は、ガイドピンを受け入れるための２つの凹部を有し、凹部は図４に示されるように、弓状の凹部内をスライドするとき、結合された外脊椎１０３のガイド１０９内のガイド部材１０４の滑り軸受けを実現する。ガイド部材１０４は、更にピボット軸受１１１を介してベース部材１０８に接続されている。ピボット軸受１１１が第１の接続部の回転面内に配置され、回転軸（好ましくは、瞬間回転中心に向けられている）を有するので、さらに自由度が得られることで回転自由度を外脊椎１０３のチェーンに追加することができる。外脊椎１０３によって形成された外脊椎コラムの屈曲および伸展に加えて、自由度は更に斜めの屈曲および伸展も可能にする。
【００４９】
外脊椎１０３のベース部材１０８は、更にコネクタ１０２への接続を可能にするホールグリッドの形態の接続手段を備えている。さらに、アクチュエータユニット１０５を、例えばカンチレバー１１０の両側でホールグリッドに取り付けることができる。さらに、アクチュエータユニット１０５を、例えば同じ伝達比あるいは異なる伝達比の電気モータおよびケーブルによる引っ張りで、２つの連続した外脊椎１０３または、互いに対して変位している２つを上回る外脊椎１０３に取り付けることができる。したがって、例えば、アクチュエータユニット１０５は、隣接する体外椎骨１０３まで伸張するケーブルによる引っ張りによって、隣接する体外椎骨１０３を、アクチュエータユニット１０５の方向に変位させることができる。
【００５０】
図５および図６は２つの結合した外脊椎１０３の別の例を示す。図５および図６に示される外脊椎１０３は、１つの弓状凹部の代わりに、プレート１０９ａ、１０９ｂごとに２つの凹部（ガイドウェイ）があるという点で図３および図４に示される外脊椎１０３と異なり、カンチレバー１１０の凹部に挿入可能な第１のピンにより形成される第１のガイド部材１０４は、第１のプレート１０９ａの第１のガイドウェイにスライド式に装着され、トラック方向にオフセットされ、カンチレバー１１０の凹部に挿入可能な第２のピンにより形成される第２のガイド部材１０４ａは、第１のプレート１０９ａの第２のガイドウェイ１０９ｃにスライド式に装着される。複数のガイドウェイおよび関連付けられたガイドピンの提供により、移動する瞬間回転中心を伴う回転特性が生じる。続いて、瞬間回転中心の運動を適応させることができるようにするために、ガイドプレート１０９ａおよび１０９ｂは交換可能にし、その結果ガイドウェイのコースが異なるプレートが使用できる。記載されたガイド方法を用いて複雑な中心軌跡を実現できたので、たった１つの外脊椎１０３で多数の椎骨１０３にまたがることが可能である。
【００５１】
図５および図６に示すように、カンチレバー１１０は更に、一連の凹部を備え、その結果、挿入可能なピンの互いに対する距離ならびにそれぞれの外椎骨１０３の重心に対する距離の両方が調整可能である。一連の凹部の代替として、挿入可能なピンの間の距離またはそれぞれの外椎骨１０３の重心を調節するための一続きのメカニズムは、例えば、ピンが任意の位置で固定できる、一続きの凹部により実現できることが理解されよう。
【００５２】
図１から図６に示されるシステム１００は、脊椎／脊髄筋肉組織をサポートするように機能する。図示された外脊椎１０３により形成される外骨格構造は、背骨に沿って配置され、互いにスライド式に接続される、直列に接続された幾つかの同一の外脊椎１０３からなる。相対的な動きの軌跡の適切な設計または適合により、外脊椎１０３の互いの距離が、背中の屈曲または伸展の間に変化するため、外脊椎１０３は背中に静止して配置することができる。
【００５３】
したがって、背骨を屈曲するとき、全体的な構造が張力を受けないので、自然な動きをまったく制限しないまたは最小限に制限するだけのサポートを達成でき、システム１００は体に対して摩擦が発生しやすい動きを回避できる。更に、背骨を屈曲させている時、外脊椎１０３が互いに対する相対的なピボットポイントを有し、ピボットポイントが基礎となる（人間の）椎骨の効果的なピボットポイントと一致するように、外脊椎１０３は互いに接続されても、互いに対してガイドされてもよい。このようにして、外骨格構造は人間の背骨の動きに従うことができるが、それは背骨の屈曲線からオフセットされている。
【００５４】
外脊椎１０３間のアクチュエータユニット１０５により、引っ張り力および／または押し力、したがってトルクが外脊椎１０３間に生成される。したがって、外骨格構造が適切なコネクタを介してユーザの体に接続されるとき、外骨格構造で生成された力が着用者の胴体に伝達され、それにより背骨および脊髄筋系が緩和される。その結果、背中が撓んで、延びる体の動きをサポートすることができる。
【００５５】
調節可能な外脊椎１０３により（図５および図６に関連して記載されたように）、システム１００はまた、ユーザの個々の体の特性（特に人体測定学および運動に関する特徴）に適合される。特に、調整可能に構成された外脊椎１０３により、外脊椎１０３間の距離の変化は、外脊椎１０３間の角度の変化との望ましい関係に設定することがでる。したがって、システム１００をそれぞれユーザの解剖学的構造に適合することができ、それにより、最適なサポート行動が可能になる。更に、システム１００は、外脊椎１０３を追加または省略することにより、または異なる寸法の外脊椎１０３を用いることにより、長さを拡張することができる。さらに、外脊椎１０３の剛性／柔軟性／弾性は、幾何学的形状および使用される材料を介して調整可能である。
【００５６】
全体として、幾何学的形状および材料を使用して、運動の特性を調整することができ、直線運動／線形作動のみが必要とされる、複雑度の低いシステム１００が提供される。さらに、多くの同一の部分を有するシステム１００が提供される。システム１００は更に、互いに対する外脊椎１０３の所定の現実世界の軌跡を通して、人間の運動中の、並進に対する相対回転の画定された関係の実現を可能にする。
【００５７】
上記したように、システム１００は、人間工学的に不利または繰り返しで、長期間にわたって続くタスクを行わなければいけない人々、または例えば背中の怪我に起因して障害を被る人々をサポートするために使用することができる。さらに、弾性または可撓性の技術的要素または技術的接合部の少なくとも一部を安定化するための使用、または他の生物のサポートも可能である。その結果、人間の体または別の生物または技術システム（工業ロボット等）の少なくとも一部は、力の方向転換および増幅によって軽減または回避することができ、それによってそもそも特定の活動の実行が可能になる。
【００５８】
この点に関して、図７は、システム１００を用いる方法を示す。運動学的条件を解析した後、適合する外脊椎１０３は様々な異なる外脊椎１０３から選択され（使用される寸法および材料が異なる外脊椎１０３など）、提供される。その後、外脊椎１０３はステップ２００に示されるように結合され、ステップ２０１で、人間の体、別のもの、または技術システムに固定される。任意で、調整可能な外脊椎１０３を用いているとき（図５および図６に示されるように）、上記のように、例えば、人間の背骨の椎骨の瞬間回転中心の運動と外骨格要素１０３の瞬間回転中心の運動との間のずれを減らし、軌跡を調節することにより、システム１００を体の運動の特性に合わせて調整することができる。
センサユニット２０６により背骨の意図的な伸張または屈曲が検出された場合（ステップ２０２）、ステップ２０３での判定に応じて、アクチュエータユニット１０５を作動することができ、外脊椎１０３が互いに変位し、その結果、システム１００により形成された外骨格構造は撓むまたは延びる。符号の一覧
【００５９】
１００  システム
１０１ａ  上半身
１０１ｂ  下半身
１０２  コネクタ
１０３  外骨格要素
１０４、１０４ａ  ガイド部材
１０５  アクチュエータユニット
１０６  センサユニット
１０７  人間の椎骨
１０８  ベース部材
１０９、１０９ａ  ガイド
１０９ｂ、１０９ｃ  ガイド
１１０  カンチレバー
１１１  ピボット軸受
【図１】
2019536644.tif 000003
【図２】
2019536644.tif 000004
【図３】
2019536644.tif 000005
【図４】
2019536644.tif 000006
【図５】
2019536644.tif 000007
【図６】
2019536644.tif 000008
【図７】
2019536644.tif 000009
【国際調査報告】
2019536644.tif 000010
2019536644.tif 000011
2019536644.tif 000012
2019536644.tif 000013
2019536644.tif 000014
2019536644.tif 000015