(57)【要約】ユーザの膝を支持する脚のための劣駆動外骨格（１）であって、第一連結フレーム（２）および第二連結フレーム（４）と、第一フレーム（２）と第二フレーム（４）とに関連付けられるとともに、第一フレーム（２）に対するロト・トランスレーション（ＲＴ）運動を第二フレーム（４）にまたは第二フレーム（４）に対するロト・トランスレーション（ＲＴ）運動を第一フレーム（２）に与えるように構成される運動手段と、を備える。外骨格（１）はさらに、第一平面（Ｐ１）に対して直交する第二平面（Ｐ２）内において第一フレーム（２）と第二フレーム（４）との間の相対的な回転（Ｒ１）と、脚の前記主軸（６）回りの前記第二フレーム（４）の回転（Ｒ）と、第二平面（Ｐ２）内における第一フレーム（２）と第二フレーム（４）との間の相対的な平行移動（Ｔ２）と、を可能にするように構成される、運動手段と第一フレーム（２）および／または第二フレーム（４）との間に機能的に配置される結合手段（９）を備える。【選択図】図１
2019531136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの腿に連結されるよう構成される上側取り付け手段（３）を有する第一連結フレーム（２）と、
ユーザの対応する脚にその主軸（６）に沿って延設されて連結されるよう構成される下側取り付け手段（５）を有する第二連結フレーム（４）と、
前記第一フレーム（２）と前記第二フレーム（４）とに関連付けられるとともに、前記第一フレーム（２）に対するロト・トランスレーション（ＲＴ）運動を前記第二フレーム（４）にまたは前記第二フレーム（４）に対するロト・トランスレーション（ＲＴ）運動を前記第一フレーム（２）に与えるよう構成される運動手段と、
を備える、ユーザの膝を支持する、下肢のための劣駆動外骨格（１）であって、
前記運動手段（６）が、
回転作動ユニット（７）と、
前記回転作動ユニット（７）と前記第一フレーム（２）または第二フレーム（４）との間に機能的に配置されて、前記回転作動ユニット（７）によって与えられた捩りモーメントを前記膝の第一屈曲／伸張平面（Ｐ１）における前記第一フレーム（２）または第二フレーム（４）の第一ロト・トランスレーション（ＲＴ１）へと変換するよう構成される運動伝動ユニット（８）と、
を備える下肢のための劣駆動外骨格（１）において、
前記運動手段と前記第一フレーム（２）および／または前記第二フレーム（４）との間に機能的に配置される関節手段（９）を備えており、
該関節手段（９）は、
前記第一平面（Ｐ１）に対して直交する第二平面（Ｐ２）内において前記第一フレーム（２）と前記第二フレーム（４）との間の相対的な回転（Ｒ１）を可能にするよう構成される第一回転関節（９ａ）と、
前記脚の前記主軸（６）回りの前記第二フレーム（４）の回転（Ｒ）を可能にするよう構成される第二回転関節（９ｂ）と、
前記第二平面内において回転または直線屈撓自在であり、前記第一関節（９ａ）とそして前記伝動ユニット（８）と組み合わせて、前記第二平面（Ｐ２）内において前記第一フレーム（２）と第二フレーム（４）との間の相対的な平行移動（Ｔ２）を可能にする第三関節（９ｃ）と、
を備える外骨格。
【請求項２】
請求項１に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記伝動ユニット（８）は、前記膝の前記第一屈曲／伸張平面（Ｐ１）に対して平行な一以上の平面内においてのみ機能的に作動可能である外骨格。
【請求項３】
請求項１から２の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、
前記伝動ユニット（８）は、前記作動ユニットに関連付けられる少なくとも一つの第一本体（８ａ）と、前記第一フレーム（２）または第二フレーム（４）に関連付けられる第二本体と、を備えており、
前記第一平面（Ｐ１）において、前記第二本体（８ｂ）は、前記第一本体（８ａ）に対して自由に平行移動可能であり、前記第一本体（８ａ）に回転可能に拘束されている外骨格。
【請求項４】
請求項３に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記伝動ユニット（８）は、前記第一本体（８ａ）を備えている第一関節結合部（８ｃ）と、前記第二本体（８ｂ）を備えている第二関節結合部（８ｄ）と、を備える外骨格。
【請求項５】
請求項４に記載の下肢のための外骨格（１）において、
それぞれの関節結合部（８ｃ，８ｄ）は、梃子（８ｆ）を通じて互いに接続される入力要素（８ｅ）および出力要素（８ｆ）を備えており、
前記第一関節結合部（８ｃ）の前記出力要素（８ｆ）は、前記第二関節結合部（８ｄ）の前記入力要素（８ｅ）に対応する外骨格。
【請求項６】
請求項４または５に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記第一関節結合部（８ｃ）と第二関節結合部（８ｄ）とは、シュミット連結（１０）または一連の二つの関節平行四辺形を構成する外骨格。
【請求項７】
請求項３に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記第一本体（８ａ）および第二本体（８ｂ）は、対応するそれぞれの平行回転軸回りに回転可能である円板によって構成されており、互いに摺動可能に連結されている外骨格。
【請求項８】
請求項７に記載の下肢のための外骨格（１）において、オールダム連結を構成する、前記第一本体（８ａ）と第二本体（８ｂ）と間に配置されるさらなる形成円板を備える外骨格。
【請求項９】
請求項１から８の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記伝動ユニット（８）と前記第二フレーム（４）との間に機能的に配置される自在継手（１１）を構成するよう、前記第一関節（９ａ）と前記第二関節（９ｂ）は直列に互いに接続される外骨格。
【請求項１０】
請求項１から９の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、
前記第三関節（９ｃ）は、前記第二平面（Ｐ２）に対して垂直であるとともに前記第一フレーム（２）と前記回転作動ユニット（７）との間に機能的に配置されるピン（１２）の態様で形成される外骨格。
【請求項１１】
請求項１から１０の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記第三関節（９ｃ）は、対応する溝形成スリーブ（１５）に摺動可能に関連付けられる溝形成ピン（１４）を備えており、前記伝動ユニット（８）と前記第二フレーム（４）との間に機能的に配置される外骨格。
【請求項１２】
請求項１１に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記回転作動ユニット（７）は、前記第一フレーム（２）に剛構造で接続される外骨格。
【請求項１３】
請求項１から１２の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、
前記回転作動ユニット（７）は、
モータ（７ａ）と、
前記モータと前記伝動ユニット（８）との間に配置される可撓性伝動要素（７ｂ）と、
を備えている外骨格。
【請求項１４】
請求項１３に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記可撓性伝動要素（７ｂ）は、ベルトまたはチェーンの態様で形成される外骨格。
【請求項１５】
請求項１から１４の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、前記回転作動ユニット（７）は、前記伝動ユニット（８）に直接接続されるモータ（７ａ）を備える外骨格。
【請求項１６】
請求項１から１５の一以上に記載の下肢のための外骨格（１）において、さらに、前記自在継手（１１）と前記第二フレーム（４）との間で機能的に配置されるとともに前記第一フレーム（２）と第二フレーム（４）との間で伝達される力またはトルクを検出するよう構成されるセンサ（１３）を備える外骨格。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、下肢のための外骨格である。
【０００２】
より詳細には、本発明は、劣駆動セルフアライニング（underactuated and self-aligning）を行う六自由度を有するシステムとしてモデル化された下肢のための外骨格に関する。
【背景技術】
【０００３】
下肢のための外骨格には、ユーザのリハビリテーションから支援および力の増加にわたる種々の用途がある。
【０００４】
リハビリテーションのための外骨格は、ストロークによって影響を受けるまたは手術を受けた患者の神経筋の機能を回復することを意図する。したがって、診療室において使用するための非携帯型装置が通常利用可能である。
【０００５】
支援用外骨格は、機能が異なる一人一人の運動を、各人が日常の作業を行いながら、部分的にまたは完全に支持するよう意図する。
【０００６】
力を増加するための外骨格は、ユーザが重い荷物を持ち上げて運ぶ際に、健康なユーザの筋力および／または筋肉の負荷耐性を高めることを意図する。
【０００７】
これらの外骨格の設計には、例えば作動または使用する材料といった技術的な制限に関するいくつかの問題がある。また外骨格が現実の用途に適さなくなってしまう快適性や人間工学上の問題がある。
【０００８】
したがって、外骨格は、装置の機械的な関節と人間の関節との間の適切な連結運動性を保証できなくてはならない。
【０００９】
適切な連結運動性を得るために、外骨格によってユーザの運動に制約を課してはならない。そのような制約によって、ユーザの脚と外骨格の固定具との間に摺動運動が起きる可能性があり、その場合、不快な状況または痛みを伴う状況さえ生じてしまう虞がある。
【００１０】
ユーザの膝に関連付けられる外骨格はさらに、六自由度を有するシステムのようにモデル化されなければならず、そして脛骨の内向き回転／外向き回転と横方向回転とを可能にしなければならない。
【００１１】
膝の屈曲回転／伸張回転は、他のモデル化された運動から非連結状態とされなければならない。そうでなければ、膝関節の回転軸と外骨格の回転軸との間にズレの問題が生じることになる。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、従来技術において生じる問題を解決することができる下肢のための外骨格を提供することにある。
【００１３】
より詳細には、本発明の目的は、ユーザの膝の屈曲運動／伸張運動を支援するよう捩りモーメントを伝達するよう構成される、劣駆動セルフアライニングを行う六自由度を有するシステムとしてモデル化された下肢のための外骨格を提供することにある。
【００１４】
上述の技術課題および特定の目的は、添付の特許請求の範囲における一以上の請求項に記載した技術的特徴を備える下肢のための外骨格によって十分に達成される。
【００１５】
特に、本発明にかかる、ユーザの膝を支持する下肢のための劣駆動外骨格は、ユーザの腿に連結されるよう構成される上側取り付け手段を有する第一連結フレームと、ユーザの対応する脚にその主軸に沿って延設されて連結されるよう構成される下側取り付け手段を有する第二連結フレームと、を備える。外骨格はさらに、前記第一フレームと前記第二フレームとに関連付けられる運動手段を備える。運動手段は、第一フレームに対するロト・トランスレーション運動（roto-translationmovement）を前記第二フレームにまたは第二フレームに対するロト・トランスレーション運動を第一フレームに与えるよう、構成される。
【００１６】
本発明の一の面では、運動手段は、回転作動ユニットと、前記回転作動ユニットと前記第一フレームまたは第二フレームとの間に機能的に配置される運動伝動ユニットと、を備える。
【００１７】
言い換えれば、運動伝動ユニットを用いて第一フレームに対するロト・トランスレーション運動を前記第二フレームに伝達できるよう、回転作動ユニットを第一フレームに関連付けることができる。
【００１８】
回転作動ユニットが第二フレームに関連付けられる場合、運動伝動ユニットを用いて、第二フレームに対する第一フレームのロト・トランスレーション運動が可能となる。
【００１９】
好ましくは、前記運動手段は、回転作動ユニットによって与えられた捩りモーメントを、膝の第一屈曲／伸張平面内において第一フレームまたは第二フレームの第一ロト・トランスレーションへと変換するよう構成される。
【００２０】
伝動ユニットは、膝の第一屈曲／伸張平面に対して平行な一以上の平面内においてのみ機能的に作動可能である。
【００２１】
好ましくは、伝動ユニットはシュミット連結の態様で構成される。
【００２２】
なお、語屈曲／伸張平面は、脚を曲げ伸ばしできるユーザの腿に対する横断面を意味することを記載しておく。
【００２３】
本発明のさらなる面では、外骨格は、前記運動手段と前記第一フレームおよび／または前記第二フレームとの間に機能的に配置される関節手段を備える。
【００２４】
関節手段は、前記第一フレームと第二フレームとの間に、第一屈曲／伸張平面に対して直交する第二平面においてロト・トランスレーションと脚の前記主軸回りの前記第二フレームの回転とを可能にするよう、構成される。
【００２５】
好ましくは、関節手段は、前記第一平面に対して直交する第二平面内において前記第一フレームと前記第二フレームとの間の相対的な回転を可能にするよう構成される第一回転関節を有する。
【００２６】
好ましくは、関節手段は、脚の前記主軸回りの前記第二フレームの回転を可能にするよう構成される第二回転関節を有する。
【００２７】
好ましくは、関節手段は、前記第二平面内において回転または直線屈撓自在（rotatably or linearly yieldable）であり、前記第一関節と組み合わせて、前記第二平面内において前記第一フレームと第二フレームとの間の相対的な平行移動を可能にする第三関節を有する。
【００２８】
好ましくは、前記平行移動を可能にするために、第二フレームからの第一フレームの離間を促進することによって関節の純粋な回転を平行移動に変換するために有用な距離を空けるよう、第三関節（特に回転関節である場合）は、第一関節に加えて、伝動ユニットと協働する。
【００２９】
上述の要素によって、外骨格を六自由度を有するシステムとしてモデル化できる利点がある。
【００３０】
さらに、以上に記載した構造によって、外骨格を劣駆動システムにすることができる。
【００３１】
上に記載した外骨格にはセルフアライニングであるという利点がある。
【００３２】
さらに、外骨格は快適であり、ユーザにとって嵩張るものではない。
【００３３】
本発明のさらなる特徴および利点は、例示的でありしたがって限定するものではない、下肢のための外骨格の好ましい実施形態であるが他の形態を排除するものではない実施形態から、より明らかとなろう。この説明は、例示の目的であってしたがって限定することを目的としない添付の図面を参照して、以下で行う。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ユーザによって着用された下肢のための外骨格の概略図である。
【図２】第一実施形態にかかる下肢のための外骨格の概略図である。
【図３】第二実施形態にかかる下肢のための外骨格の概略図である。
【図４】ユーザの膝に対する外骨格の移動平面を概略的に示す。
【図５】ユーザの膝に対する外骨格の移動平面を概略的に示す。
【００３５】
添付の図面を参照して関して、参照符号１は、ユーザの膝を支持するよう構成される下肢のための劣駆動セルフアライニング外骨格全体を示す。簡単化のために、以下では外骨格１として表す。いくつかの実施形態において共通の要素を、添付の図面においては同じ参照符号で示す。
【００３６】
図１は、ユーザによって着用された外骨格１を示す。外骨格１は、劣駆動（ｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄ）である、つまり、六自由度を有するが作動する自由度は一つだけであり残りの五つは第一の自由度に対して受動的であるシステムである。
【００３７】
図１に示す通り、外骨格１は、ユーザによって脚に着用される、より具体的にはユーザの膝を支持するために着用される。
【００３８】
外骨格１は、ユーザの腿に連結されるよう構成される上側取り付け手段３を有する第一連結フレーム２を備える。
【００３９】
第一フレーム２は、ユーザの腿に関連付けられるよう構成される。特に、第一フレーム２および上側取り付け手段３は、着用者にとって嵩張らないようつまり邪魔しないよう設計される。
【００４０】
外骨格１はさらに、ユーザの対応する脚に連結されるよう構成される下側取り付け手段５を有する第二連結フレーム４を備える。第二フレーム４は、脚自体の主軸６に沿って延設される。
【００４１】
第二フレーム４は、ユーザの脚に、脚自体の主軸６に沿って、関連付けられるよう構成される。特に、第二フレーム４および下側取り付け手段５は、着用者にとって嵩張らないようつまり邪魔しないよう設計される。
【００４２】
運動手段は、第一フレーム２と第二フレーム４との間に配置されるとともに、第一フレーム２に対するロト・トランスレーション運動を第二フレーム４に与えるよう構成される。
【００４３】
この運動手段は、第二フレーム４を動かすよう第一フレーム２に関連付けできる、または第一フレーム２を動かすよう第二フレーム４に関連付けできる。
【００４４】
言い換えれば、図示されない実施形態においては、第二フレーム４に対するロト・トランスレーション運動を第一フレーム２に与えるよう構成できるが、第一フレーム２がユーザの腿に関連付けられるので、ロト・トランスレーション運動を実行するのは第二フレーム４である（ユーザが座っていない限り）。
【００４５】
説明を簡単にするために、一般性を損なうことなしに、運動手段が第一フレーム２に関連付けられる好ましい実施形態を以下に説明する。
【００４６】
運動手段は、回転作動ユニット７と、回転作動ユニット７と第一フレーム２との間に機能的に配置されて運動を伝達するための伝動ユニット８と、を備える。
【００４７】
回転作動ユニット７は、伝動ユニット８に接続されるモータ７ａを備える。
【００４８】
好ましくは、回転作動ユニット７はまた、モータ７ａと伝動ユニット８との間に配置される可撓性伝動要素７ｂを備える。
【００４９】
あるいは、回転作動ユニット７は、可撓性伝動要素７ｂを備えなくてもよく、したがって図示しない実施形態においては、伝動ユニット８に直接接続されるモータ７ａを備えてもよい。この解決法は、重量と大きさとの両方の点からユーザにとってより快適な状況とできる利点がある。
【００５０】
伝動ユニット８は、回転作動ユニット７によって与えられた捩りモーメントを、膝の第一屈曲／伸張平面「Ｐ１」内において第二フレーム４の第一ロト・トランスレーション「ＲＴ１」へと変換するよう構成される。
【００５１】
特に、伝動ユニット８は、膝の第一屈曲／伸張平面「Ｐ１」に対して平行な一以上の平面内においてのみ機能的に作動可能である。
【００５２】
屈曲／伸張平面「Ｐ１」は、第一フレーム２に対する第二フレーム４の主動作が行われる（つまり脚を曲げ伸ばしできる）、ユーザの腿に対して横断する面を意味する。
【００５３】
図４を参照して、第一屈曲／伸張平面「Ｐ１」は、脚が屈曲・伸張運動を実行する平面であり、特に、ユーザの腿に対して横断面である。屈曲・伸張運動は、外骨格において能動的な自由度に関係する運動である。
【００５４】
図４はさらに、脚を伸張させた状態において略垂直方向である第一平面「Ｐ１」に対して直交する第二平面「Ｐ２」を示す。
【００５５】
第二平面「Ｐ２」は回転軸６を有し、相対的な平行移動およびそれに関連する回転を伴う。
【００５６】
特に、第二平面「Ｐ２」においては、そして回転軸６においては、平面「Ｐ１」には関係しないあらゆるロト・トランスレーションが可能である。
【００５７】
外骨格１はさらに、運動手段と第一フレーム２および第二フレーム４との間に機能的に配置される関節手段９を備える。
【００５８】
関節手段９は、図４に示す、第一平面「Ｐ１」に対するそして第二平面「Ｐ２」に対する平行移動および回転を可能にするよう構成される。
【００５９】
より詳細には、関節手段９は、第一平面「Ｐ１」に対して直交する第二平面「Ｐ２」内において、第一フレーム２と第二フレーム４との間の第二ロト・トランスレーションを可能にするよう構成される。関節手段９はさらに、脚の主軸６回りの第二フレーム４の回転「Ｒ」を可能にするよう構成される。
【００６０】
特に、関節手段９は、第一平面「Ｐ１」に対して直交する第二平面「Ｐ２」内において、第一フレーム２と第二フレーム４との間の相対的な回転「Ｒ１」を可能にするよう構成される第一回転関節９ａを備える。
【００６１】
関節手段９はさらに、脚の前記主軸６回りの前記第二フレーム４の回転「Ｒ」を可能にするよう構成される第二回転関節９ｂを備える。
【００６２】
関節手段９はさらに、前記第二平面内において回転または直線屈撓自在であり、前記第一関節９ａとそして前記伝動ユニットと組み合わせて、前記第二平面「Ｐ２」内において前記第一フレーム２と第二フレーム４との間の相対的な平行移動「Ｔ２」を可能にする第三関節９ｃを備える。
【００６３】
図２を参照して、横方向平行移動を実現するために、例えば、第三関節９ｃは、第一関節９ａとそして伝動ユニット８と相乗的に共働して動作する。
【００６４】
言い換えれば、第一実施形態において、第三関節９ｃは、第二フレーム４に対する回転自由度を第一フレーム２に保証するよう、または第一フレーム２に対する回転自由度を第二フレーム４に保証するよう、構成される。
【００６５】
このような回転自由度は好ましくは、第二平面「Ｐ２」に対して直交する軸回りの回転である。
【００６６】
なお、このような実施形態において、このような回転を、第一平面「Ｐ１」内における伝動ユニット８によって可能とされる平行移動と組み合わせることによって、第二平面「Ｐ２」内における第二フレーム４の平行移動を可能にすることを記載しておく。
【００６７】
言い換えれば、第三関節９ｃは回転専用タイプであり、前記第二平面「Ｐ２」内における平行移動は、伝動ユニット８を用いて実現される第一フレーム２と第二フレーム４との間の（第一平面「Ｐ１」における）アーム（すなわち距離）の変化によって可能となる。
【００６８】
あるいは、第三関節９ｃを、第一フレーム２と第二フレーム４との間の平行移動、つまり線形摺動を可能にするよう構成することができる。
【００６９】
したがって、関節手段９の組み合わせによって、外骨格１が、支持外骨格としてそのタスクにおいて必要なすべての運動を効率的に実行できる利点がある。
【００７０】
さらに、図２および図３を参照して以下に説明する通り、関節手段と運動手段とを組み合わせることによって、例えば外骨格をセルフアライニングとできる、したがって膝と外骨格１との間の好ましくない相対的な平行移動をなくすことができる組み合わせを実現する。
【００７１】
詳細には、図２に、第一実施形態における外骨格１を示す。
【００７２】
本実施形態において、回転作動ユニット７は第一フレーム２に接続されるとともに伝動ユニット８に機能的に接続される。
【００７３】
伝動ユニット８は、作動ユニット７に関連付けられる少なくとも一つの第一本体８ａと、第一フレーム２または第二フレーム４に関連付けられる第二本体８ｂと、を備える。図２の実施形態において、第二本体８ｂが第二フレーム４に関連付けられる場合を説明する。
【００７４】
第二本体８ｂは、第一本体８ａに対して自由に平行移動可能であり、第一本体８ａに回転可能に拘束される。このことは、平面「Ｐ１」内において、第二本体８ｂは、自由に移動できるが、第一本体８ａによる回転拘束を受けなければならないことを意味する。
【００７５】
伝動ユニット８はさらに、第一本体８ａを備えている第一関節結合部８ｃと、第二本体８ｂを備えている第二結合部８ｄと、を備える。
【００７６】
「関節結合部」は、概して、互いにヒンジ連結される、および／または結合点において関節を構成するアームを通じて互いに接続される複数の要素を有する結合部を意味する。
【００７７】
この場合、関節は、伸張・屈曲運動と関連するロト・トランスレーションを規定するよう、第一平面「Ｐ１」内において移動するよう構成される。
【００７８】
第一関節結合部８ｃおよび第二関節結合部８ｄはそれぞれ、入力要素８ｅと出力要素８ｆとを備える。入力要素８ｅと出力要素８ｆとは、梃子８ｇを通じて互いに接続される。
【００７９】
第一関節結合部８ｃの出力要素８ｆは、第二関節結合部８ｄの入力要素８ｅに対応する。
【００８０】
入口および出力は、屈曲または伸張運動が伝達される要素およびそれを受ける要素をそれぞれ意味する。
【００８１】
好ましい実施形態において、第一関節結合部８ｃと第二関節結合部８ｄとによってシュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）連結１０が構成される。
【００８２】
シュミット連結１０は、入力部材（好ましくは円板）と出力部材８ｆ（好ましくは円板）との間で回転を伝達することができる三自由度を有する機構である。入力部材および出力部材の回転軸は、さらなる部材（好ましくは円板）を通じてある一定の径方向距離にある。
【００８３】
上記に関して、入力部材は第一関節結合部８ｃの入力要素８ｅであり、出力部材は第二関節結合部８ｄの出力要素８ｆであり、そしてさらなる部材は、第一関節結合部８ｃの出力要素８ｆと第二関節結合部８ｄの入力要素８ｅの両方を構成する。
【００８４】
シュミット連結１０はさらに、入力／出力部材の相対的な回転をそれらの平行移動から分離することができる。
【００８５】
屈曲伸張運動は、好ましくはベルトまたはチェーンの態様の可撓性伝動手段７ｂを用いて、伝動ユニット８へと伝達される。
【００８６】
あるいは、関節結合部８ｃ，８ｄを、一連の二つの関節型平行四辺形によって構成することができ、二つの関節型平行四辺形は、どちらの場合も第一平面「Ｐ１」に対して平坦（planar）である。
【００８７】
好ましくは、第一平行四辺形は、入力要素を構成する第一レバーと、出力要素を構成する第二レバーと、その両方にヒンジ連結される二つの接続アーム（梃子を構成する）と、を備える。
【００８８】
また、第一平行四辺形と直列に配置される第二平行四辺形は、入力要素を構成する第一レバーと、出力要素を構成する第二レバーと、その両方にヒンジ連結される二つの接続アーム（梃子を構成する）と、を備える。
【００８９】
第一平行四辺形の第二レバーは、第二平行四辺形の第一レバーに回転可能に拘束される。したがって、前記のそれらのレバーは、二つの平行四辺形間の回転運動を伝達する伝動部材を構成する。
【００９０】
あるいは、第一本体８ａおよび第二本体８ｂは、対応するそれぞれの平行回転軸回りに回転可能である円板によって構成されており、互いに摺動可能に連結されている。
【００９１】
特に、このように説明した伝動ユニットは、第一本体８ａと第二本体８ｂとの間に配置される、オールダム（Ｏｌｄｈａｍ）連結を構成するよう形成されるさらなる円板を備える。
【００９２】
好ましくは、一連の二つの平行四辺形とオールダム連結との場合にも、伝動ユニット８はベルトで接続される。
【００９３】
なお、代替的に、回転作動ユニット７は、伝動ユニット８に直接接続される、したがって、伝動手段７ｂを備えないこともできる。この解決法は、重量と大きさとの両方の点からユーザにとってより快適な状況とできる。
【００９４】
関節手段は、第一平面「Ｐ１」に対する、そして第二平面「Ｐ２」に対する、そしてまた脚の主軸６に対する平行移動および回転を可能にするよう構成される。
【００９５】
伝動ユニット８と第二フレーム４との間に機能的に配置される自在継手１１を構成するよう第一関節９ａと第二関節９ｂとは直列に互いに接続される。
【００９６】
第三関節９ｃは、第二平面「Ｐ２」に対して垂直であるとともに第一フレーム２と回転作動ユニット７との間に機能的に配置されるピン１２の態様で形成される。
【００９７】
この構成により、第一フレーム２と第二フレーム４との間の第二ロト・トランスレーションが可能となり、そしてまた脚の主軸６回りの第二フレーム４の回転「Ｒ」が可能となる。
【００９８】
外骨格１はさらに、自在継手１１と第二フレーム４との間に機能的に配置されるセンサ１３を備える。センサ１３は、第一フレーム２と第二フレーム４との間で伝達される力またはトルクを検出するよう構成される。特に、センサ１３は、腿と脚との間で外骨格１によって伝達される力およびトルクをモニタリングすることを意図する。
【００９９】
好ましくは、センサ１３は力・トルクセンサである。より具体的には、ＡＴＩ（登録商標）４５ｍｉｎｉ力・トルクセンサである。
【０１００】
図３は、第三関節９ｃが対応する溝形成スリーブ１５に摺動可能に関連付けられる溝形成ピン１４を備える、第二実施形態における外骨格１を示す。
【０１０１】
このように構成される第三関節９ｃは、伝動ユニット８と第二フレーム４との間に機能的に配置される。
【０１０２】
特に、第三関節９ｃは、伝動ユニット８と自在継手１１との間に機能的に配置される。
【０１０３】
外骨格１は、その限定するものではない実施形態に記載した通り、六自由度を有する劣駆動システムとしてモデル化される。また、構造はセルフアライニングであり、したがって、膝の回転の屈曲／伸張軸に対する外骨格の相対的な回転を、他の回転および平行移動から完全に独立させている。こうして、外骨格の取り付け部とユーザの脚との間の好ましくない力／捩りモーメント相互作用の発生が防止される。
【０１０４】
外骨格はさらに、ユーザの膝の屈曲／伸張運動を支援する捩りモーメントを伝達するよう構成される。より具体的には、例えば第一実施形態では、回転作動ユニット７とシュミット連結１０との間に自在継手１１とピン１２とを組み合わせることにより、相対的な平行移動を吸収しながら純粋な捩りモーメントを伝達することができる。
【０１０５】
自在継手１１によって、外骨格が重力によって潰れないことがさらに一層保証される。
【０１０６】
より詳細には、外骨格が重力によって潰れないことは、自在継手１１と伝動ユニット８（好ましくはシュミット連結１０）との間の相互作用によって保証される。
【０１０７】
このように構成された外骨格１はまた、ユーザが着用するのが快適で、あまり嵩張らない。特に、上に例示した二つの実施形態においては、ユーザの脚に関連付けられる第一フレーム２とユーザの脚に関連付けられる第二フレーム４とが嵩張ることなく、ユーザに痛みを与えたり邪魔したりすることがないよう、外骨格１が構成される。
【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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【国際調査報告】
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