(57)【要約】  本明細書では、種々の実施形態による外装スーツシステム及び方法が記載される。外装スーツシステムは、着用者の身体の外部に着用するスーツとすることができる。外装スーツシステムは、着用者の通常の衣類の下に、又は衣類の上に、もしくは衣類のレイヤー間に着用することができ、或いは、着用者の主たる衣類自体とすることができる。外装スーツは、着用者が特定の活動を行うのを身体的に補助するので、補助的なものとすることができ、或いは、身体に対する身体的な表現を通じた着用者に対する情報伝達、環境の関与、又は着用者からの情報の取り込みなどの他の機能を提供することができる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の身体で使用する外装スーツシステムであって、
前記人間の身体の複数の特定領域の上に着用されるように構成され、前記複数の特定領域の各々に荷重分散を提供するよう作動するベース層と、
前記ベース層に結合され、前記特定領域のペアの間に受動的な復元力を提供するよう作動する安定層と、
前記ベース層に結合され、前記特定領域のペアの間に能動的な収縮力を提供するよう作動する電源層と、
複数の補助身体運動モードに応じて前記能動的な収縮力を制御するよう作動する制御回路と、
を備える、外装スーツシステム。
【請求項２】
前記ベース層は、第１、第２、及び第３の荷重分散部材を備え、該荷重分散部材の各々が、前記複数の特定領域のそれぞれの領域に対して荷重分散及び少なくとも１つのアンカーポイントを提供する、請求項１に記載の外装スーツシステム。
【請求項３】
前記第１の荷重分散部材は、人間の身体の下部胴体領域の周りに適合するように構成され、前記第２の荷重分散部材は、人間の身体の第１の大腿部の周りに適合するように構成され、前記第３の荷重分散部材は、人間の身体の第２の大腿部の周りに適合するように構成されている、請求項２に記載の外装スーツ。
【請求項４】
前記第１、第２、及び第３の荷重分散部材の各々は、
人間の身体のそれぞれの特定領域を囲む複数の可撓性ストラップと、
前記複数の可撓性ストラップに結合され、前記安定層及び前記電源層のうちの少なくとも１つに結合するための少なくとも１つのアンカーポイントを備える少なくとも１つのテザーと、
を備える、請求項２に記載の外装スーツ。
【請求項５】
前記安定層は、
前記外装スーツシステムの前部側で前記第１及び第２の荷重分散部材に結合された第１の弾性要素と、
前記外装スーツシステムの前部側で第１及び第３の荷重分散部材に結合された第２の弾性要素と、
を備える、請求項２に記載の外装スーツ。
【請求項６】
前記第１の弾性要素は、前記第１の荷重分散部材の第１のアンカーポイント及び前記第２の荷重分散部材の第１のアンカーポイントに結合され、前記第２の弾性要素は、前記第２の荷重分散部材の第２のアンカーポイント及び前記第３の荷重分散部材の第１のアンカーポイントに結合される、請求項５に記載の外装スーツ。
【請求項７】
前記安定層は、前記外装スーツシステムの後部側で前記第１、第２、及び第３の荷重分散部材に結合された第３の弾性要素を備える、請求項１に記載の外装スーツ。
【請求項８】
前記第３の弾性要素は、前記第１の荷重分散部材の第３及び第４のアンカーポイントに、前記第２の荷重分散部材の第２のアンカーポイントに、及び前記第３の荷重分散部材の第３のアンカーポイントに結合される、請求項７に記載の外装スーツ。
【請求項９】
前記電源層は、複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）を備え、前記ＦＬＡの第１のセットが、股関節屈筋補助運動を提供するよう作動し、前記ＦＬＡの第２のセットが、股関節伸筋補助運動を提供するよう作動する、請求項１に記載の外装スーツ。
【請求項１０】
前記電源層は、脊椎伸筋運動を提供するよう作動する前記ＦＬＡの第３のセットを備える、請求項９に記載の外装スーツ。
【請求項１１】
人間の身体で使用する外装スーツシステムであって、
胴体支持システムと、
第１の大腿部荷重分散部材と、
第２の大腿部荷重分散部材と、
前記外装スーツシステムの前部側で前記胴体支持システム及び前記第１の大腿部荷重分散部材に結合された第１の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、
前記外装スーツシステムの前部側で前記胴体支持システム及び前記第２の大腿部荷重分散部材に結合された第２のＦＬＡと、
前記外装スーツシステムの後部側で前記胴体支持システム及び前記第１の大腿部荷重分散部材に結合されたＦＬＡの第１のグループと、
前記外装スーツシステムの後部側で前記胴体支持システム及び前記第２の大腿部荷重分散部材に結合されたＦＬＡの第２のグループと、
複数の補助身体運動モードに応じて人間の身体に筋肉補助力を加えるよう前記第１のＦＬＡ、前記第２のＦＬＡ、前記ＦＬＡの第１のグループ、及び前記ＦＬＡの第２のグループを制御するように作動する制御回路と、
を備える、外装スーツシステム。
【請求項１２】
前記胴体支持システムが、
はさみ荷重分散部材と、
前記はさみ荷重分散部材に結合された支持プレートと、
前記はさみ荷重分散部材及び前記支持プレートに結合された肩ストラップと、
を備える、請求項１１に記載の外装スーツシステム。
【請求項１３】
前記胴体支持システムが更に、
第１のバンドと、
第２のバンドと、
前記はさみ荷重分散部材及び前記第１のバンドに結合された少なくとも第１のストラップと、
前記はさみ荷重分散部材及び前記第２のバンドに結合された少なくとも第２のストラップと、
を備え、前記第１及び第２のバンドが、人間の腹部領域付近で共に結合され、前記はさみ荷重分散部材が、人間の背中に対して圧縮される、請求項１２に記載の外装スーツシステム。
【請求項１４】
前記第１及び第２のバンドの各々が、異なる弾性特性を有する材料の複数のバンドを含む、請求項１３に記載の外装スーツシステム。
【請求項１５】
前記ＦＬＡの第１のグループ及び前記ＦＬＡの第２のグループが、前記はさみ荷重分散部材に取り付けられる、請求項１３に記載の外装スーツシステム。
【請求項１６】
前記はさみ荷重分散部材は、一連の枢動結合体を備え、該一連の枢動結合体は、ユーザの運動又は前記ＦＬＡの第１及び第２のグループのうちの１又は２以上のＦＬＡのアクティベーションに応答して前記枢動結合体の周りで屈曲及びはさみを行う、請求項１２に記載の外装スーツシステム。
【請求項１７】
前記肩ストラップの各々が、前記支持構造体が前記はさみ荷重分散部材から独立して移動できるようにする胸ストラップシステムを備える、請求項１２に記載の外装スーツシステム。
【請求項１８】
前記はさみ荷重分散部材及び前記肩ストラップに結合された屈筋荷重ストラップを更に備える、請求項１２に記載の外装スーツシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のＦＬＡは、前記Ｆｌｅｘｏｒ荷重ストラップに結合される、請求項１８に記載の外装スーツシステム。
【請求項２０】
前記支持プレートが腰ポケットを備え、前記外装スーツシステムが更に、前記腰ポケット及び前記はさみ荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋補助運動を提供するように作動するＦＬＡの第３のグループを備える、請求項１２に記載の外装スーツシステム。
【請求項２１】
複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、前記複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法であって、
前記方法が、起立補助運動を実行するステップを含み、
前記起立補助運動を実行するステップが、
股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の胴体の前方傾斜動作を開始するステップであって、前記股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、
第１の時間期間の間、前記股関節屈筋の力を前記股関節屈筋保持力閾値で維持するステップと、
股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）を前記第１の時間期間の終わりの前にアクティベートして、身体の持ち上げ動作を開始するステップであって、前記股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させるステップと、
脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の持ち上げ動作を補助するステップであって、前記脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、
前記股関節屈筋ＦＬＡが張力を低減して、身体の持ち上げ動作を更に補助するように、前記第１の時間期間の終わりに前記股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
を含む、方法。
【請求項２２】
前記股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートするステップが、前記股関節屈筋の力及び前記脊椎伸筋の力の増加に対して前記股関節屈筋の力を減少させる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記起立補助運動を実行するステップが更に、
身体が立っていることを検出するステップと、
前記身体が立っていることの検出に応答して、前記股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
前記身体が立っていることの検出に応答して、前記脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記外装スーツが着座位にあるときに、前記股関節屈筋及び股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡが非アクティベートされる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを介して、胴体が前方に傾斜していることを検出するステップと、
前記胴体が前方に傾斜していることの検出に応答して、前記起立補助運動の実行を開始するステップと、
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記起立補助運動を開始するユーザ入力を受け取るステップと、
受け取った前記ユーザ入力に応答して、前記起立補助運動を開始するステップと、
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、前記複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋及び股関節伸筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法であって、
前記方法が、起立補助運動を実行するステップを含み、前記起立補助運動を実行するステップが、
股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）をアクティベートするステップであって、前記股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させるステップと、
脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の持ち上げ動作を補助するステップであって、前記脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２８】
前記起立補助運動を開始する指示を受け取るステップと、
受け取った前記指示に応答して、前記股関節伸筋ＦＬＡ及び前記脊椎伸筋ＦＬＡに初期張力を加えるステップと、
前記股関節伸筋ＦＬＡ及び前記脊椎伸筋ＦＬＡが、それぞれの張力を初期張力閾値まで増大させた後、前記起立補助運動を開始するステップと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記起立補助運動を実行するステップが更に、
身体が立っていることを検出するステップと、
前記身体が立っていることの検出に応答して、前記股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
前記身体が立っていることの検出に応答して、前記脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、前記複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法であって、
前記方法が、着座補助運動を実行するステップを含み、前記着座補助運動を実行するステップが、
股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）、股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）及び脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）を同時にアクティベートするステップであって、前記股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで張力を増大させ、前記股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が第１の股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させ、及び前記脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させる、ステップと、
第１の時間期間の間、前記股関節屈筋の力を前記第１の股関節屈筋保持力閾値で、前記股関節伸筋の力を前記股関節伸筋保持力閾値で、及び前記脊椎伸筋の力を前記脊椎伸筋保持力閾値で維持するステップと、
前記第１の時間期間の終わりで且つ制御された適切な持続時間の間、
股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートすることによって前記股関節屈筋の力を低減するステップと、
前記脊椎伸筋の力を前記脊椎伸筋保持力閾値に維持するステップと、
前記股関節伸筋ＦＬＡを更にアクティベートすることによって、前記股関節伸筋の力を第２の股関節伸筋保持力閾値にまで増大するステップと、
を含む、方法。
【請求項３１】
前記制御された適切な持続時間の間、前記股関節屈筋の力の低減及び前記股関節伸筋の力の増大は、身体が着座位に接近する速度に比例する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記制御された適切な持続時間の間、前記股関節伸筋の力が第２の股関節伸筋保持閾値に達する前に、前記股関節屈筋の力は、ゼロの力閾値に達する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記着座補助運動を実行するステップが更に、
人間が座っていることを検出するステップと、
前記人間が座っていることの検出に応答して、前記股関節伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
前記人間が座っていることの検出に応答して、前記脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを介して、身体の股関節部が降下していることを検出するステップと、
前記股関節部が降下していることの検出に応答して、前記着座補助運動の実行を開始するステップと、
を更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記着座補助運動を開始するユーザ入力を受け取るステップと、
受け取った前記ユーザ入力に応答して、前記着座補助運動を開始するステップと、
を更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
複数のセンサと、複数の荷重分散可撓性グリップと、前記複数の荷重分散可撓性グリップに結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散可撓性グリップ間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法であって、
前記方法が、姿勢安定を実行するステップを含み、前記姿勢安定を実行するステップが、
脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、腰椎前彎を増大させるステップであって、前記脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、
姿勢安定が必要とされないと決定されたことに応答して、前記脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、
を含む、方法。
【請求項３７】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを介して、身体が比較的静止して立っていることを検出するステップと、
前記身体が比較的静止して立っていることの検出に応答して、前記姿勢安定の実行を開始するステップと、
を更に含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
股関節部安定性を実行するステップを更に含み、前記股関節部安定性を実行するステップが、股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）及び股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）を同時にアクティベートするステップを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させ、前記股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が第１の股関節伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記股関節屈筋保持力閾値は、少なくとも２つの異なる支持量を含む股関節部安定性モードに従って定められ、前記股関節伸筋保持力は、股関節部安定性モードに従って定められる、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記股関節屈筋保持力閾値及び前記股関節伸筋保持力は、前記センサから受け取った入力に基づいている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、前記複数の荷重分散可撓性グリップに結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散可撓性グリップ間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法であって、
前記方法が、歩行補助を実行するステップを含み、前記歩行補助を実行するステップが、
第１の脚において、第１の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚屈筋ＦＬＡ）及び第１の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第１の脚股関節伸筋ＦＬＡ）のアクティベーション及び非アクティベーションを交互に行うステップと、
第２の脚において、第２の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節屈筋ＦＬＡ）及び第２の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節伸筋ＦＬＡ）のアクティベーション及び非アクティベーションを交互に行うステップと、
を含み、
前記第２の脚屈筋ＦＬＡ及び前記第２の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションは、前記第１の脚屈筋ＦＬＡ及び前記第１の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションに対して位相がずれている、方法。
【請求項４３】
前記第１の脚において、前記交互に行うステップが、前記第２の脚股関節屈筋ＦＬＡをアクティベートしながら、同時に前記第１の脚股関節伸筋ＦＬＡをアクティベートするステップを含み、前記第２の脚において、前記交互に行うステップが、前記第２の脚股関節伸筋ＦＬＡを非アクティベートしながら、同時に前記第２の脚屈筋ＦＬＡをアクティベートするステップを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１の脚において、前記第１の脚伸筋ＦＬＡは最大伸筋力を作用させるときには、第１の脚屈筋ＦＬＡは力を作用せず、前記第１の脚屈筋ＦＬＡが最大屈筋力を作用させるときには、前記第１の脚伸筋ＦＬＡは力を作用しない、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを介して、前記第１及び第２の脚の一方が前方に動いていることを検出するステップと、
前記第１及び第２の脚の一方が前方に動いていることの検出に応答して、前記歩行補助の実行を開始するステップと、
を更に含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
外装スーツであって、
人間の第１の身体区域の周りに装着されるように構成された第１の荷重分散部材と、
人間の第２の身体区域の周りに装着されるように構成された第２の荷重分散部材と、
前記第１及び第２の荷重分散部材に結合された筋肉補助サブシステムと、
を備え、前記筋肉補助サブシステムが、
前記第１の荷重分散部材に結合された第１の取付ポイントと、
前記第２の荷重分散部材に結合された第２の取付ポイントと、
前記第１及び第２の取付ポイントに結合された可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、
を備え、前記ＦＬＡが、
モータと、
前記モータ及び前記第２の取付ポイントに結合された少なくとも１つのツイストストリングと、
を備え、前記外装スーツが更に、
前記第１の取付ポイントと前記モータ及び前記第２の取付ポイント間に存在する第３の取付ポイントとに結合されるように前記モータと並列に位置付けられたクラッチであって、前記クラッチが係合解除されると、前記少なくとも１つのツイストストリングの引張力が前記モータによって維持され、前記クラッチが係合されると、前記少なくとも１つのツイストストリングの引張力が前記クラッチにより維持される、クラッチと、
前記モータ及び前記クラッチの動作を制御するように作動する制御回路と、
を備える、外装スーツ。
【請求項４７】
前記モータは、第１の方向で回転することにより引張力を増大させるように作動し、前記モータは、第１の方向の反対方向である第２の方向で回転することにより引張力を減少させるように作動する、請求項４６に記載の外装スーツ。
【請求項４８】
前記クラッチが係合されると、前記ＦＬＡは非アクティベートされる、請求項４６に記載の外装スーツ。
【請求項４９】
前記クラッチが係合されて、引張力が第１の引張力閾値に設定されると、前記クラッチが係合解除された場合に、引張力が前記第１の引張力閾値よりも低くなるように、前記ＦＬＡは第１の時間期間の間非アクティベートにされ、前記第１の時間期間の終わりには、前記クラッチが係合解除された場合に、引張力が前記第１の引張力閾値に維持されるか又は前記第１の引張力閾値よりも高くなるように、前記ＦＬＡはアクティベートされる、請求項６１に記載の外装スーツ。
【請求項５０】
外装スーツであって、
人間の身体の複数の特定領域の上に着用されるように構成され、前記複数の特定領域の各々に荷重分散を提供するよう作動するベース層と、
前記ベース層に結合され、前記特定領域のペアの間に能動的な収縮力を提供するよう作動する電源層と、
複数の補助身体運動モードに応じて前記能動的な収縮力を制御するよう作動する制御回路と、
を備える、外装スーツ。
【請求項５１】
前記電源層は、複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）を備え、前記ＦＬＡの第１のセットが、股関節屈筋補助運動を提供するよう作動し、前記ＦＬＡの第２のセットが、股関節伸筋補助運動を提供するよう作動する、請求項５０に記載の外装スーツ。
【請求項５２】
前記電源層は、脊椎伸筋運動を提供するよう作動する前記ＦＬＡの第３のセットを備える、請求項５１に記載の外装スーツ。
【請求項５３】
前記電源層は、可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）のアレイを備える、請求項５０に記載の外装スーツ。
【請求項５４】
前記ＦＬＡアレイは、
複数の一次ＦＬＡと、
前記一次ＦＬＡのうちの少なくとも１つと直列に配置された複数の二次ＦＬＡと、
を備える、請求項５３に記載の外装スーツ。
【請求項５５】
前記電源層は、アクチュエータの段階的アレイを有する可撓性リニアアクチュエータを備える、請求項５０に記載の外装スーツ。
【請求項５６】
外装スーツであって、
ベース層と、
前記ベース層に脱着可能に結合された複数のモジュール式構成要素と、
を備え、前記複数のモジュール式構成要素が、
複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、
エネルギー貯蔵装置と、
前記複数のＦＬＡを選択的にアクティベートして、前記外装スーツのユーザに筋肉運動補助を提供するよう作動する制御電子機器と、
を備える、外装スーツ。
【請求項５７】
前記ベース層が、複数の荷重分散部材を備え、前記複数のＦＬＡが、前記荷重分散部材に固定される、請求項５６に記載の外装スーツ。
【請求項５８】
前記複数の荷重分散部材が、
胴体の周りに巻き付けるように構成された第１の荷重分散部材と、
第１の大腿部の周りに巻き付けるように構成された第２の荷重分散部材と、
第２の大腿部の周りに巻き付けるように構成された第３の荷重分散部材と、
を備える、請求項５７に記載の外装スーツ。
【請求項５９】
前記複数のモジュール式構成要素が、
前記第１及び第２の荷重分散部材に結合された第１のモジュール式パッチ組立体と、
第１及び第３の荷重分散部材に結合された第２のモジュール式パッチ組立体と、
を備える、請求項５８に記載の外装スーツ。
【請求項６０】
前記第１及び第２のモジュール式パッチ組立体は、股関節屈筋補助運動を提供するよう作動する、請求項５９に記載の外装スーツ。
【請求項６１】
前記第１及び第２のモジュール式パッチ組立体は、股関節伸筋補助運動を提供するよう作動する、請求項５９に記載の外装スーツ。
【請求項６２】
前記複数のモジュール式構成要素は、前記第１の荷重分散部材の第１及び第２の領域に結合された第３のモジュール式パッチを備え、前記第１の領域は、前記外装スーツの上背付近に位置し、前記第２の領域は、前記外装スーツの下背付近に位置し、前記第３のモジュール式パッチ構成要素は、脊椎伸筋補助運動を提供するよう作動する、請求項５９に記載の外装スーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年８月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／３７８，４７１号、２０１６年８月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／３７８，５５５号、及び２０１６年１２月０８日に出願された米国仮特許出願第６２／４３１，７７９号に対する優先権を主張し、これらの開示内容は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブルロボットシステムは、人間の自然な能力を増強するため、或いは、損傷又は疾病によって失われた機能を置き換えるために開発されている。これらのシステムの１つの例としては、ＲｅＷａｌｋ  ｒｏｂｏｔｉｃｓ社によるＲｅＷａｌｋ外骨格システムがある。ＲｅＷａｌｋのシステムは、膝関節及び股関節に動力付きアクチュエータを有する硬質の外骨格を備え、対麻痺の患者のアシスト（補助）歩行を可能にする。しかしながら、このシステムは、大型の硬質フレームを備え、介護者の補助を必要とし、また、脊髄損傷による対麻痺患者を対象としている。ＲｅＷａｌｋの装置は、障害の程度が低い人には適しておらず、健常者の機能増強にも適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９，２６６，２３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外装スーツ（ｅｘｏｓｕｉｔ）システムの実施例は、名称が「外装スーツシステム」である米国特許第９，２６６，２３３号に記載されており、ここには、可撓性リニアアクチュエータと、着用者の身体の区域間で力及び／又はコンプライアンスを提供及び／又は調整するクラッチ付きコンプライアンス要素とを備えた外装スーツについての複数の概念が挙げられている。米国特許第９，２６６，２３３号の開示では、外装スーツシステムで利用することができる技術が広範囲に記載されているが、特定の用途に補助外装スーツシステムを提供するのに必要な関連サブシステムの要件、相互作用、幾何学的配置、及び位置については教示されていない。
【０００５】
種々の実施形態による外装スーツシステム及びその方法が、本明細書で記載される。外装スーツシステムは、着用者が自分の身体の外部に着用するスーツとすることができる。外装スーツシステムは、着用者の通常の衣類の下に、又は衣類の上に、もしくは衣類の層間に着用することができ、或いは、着用者の主たる衣類自体とすることができる。外装スーツは、着用者が特定の活動を行うのを身体的に補助するので、補助的なものとすることができ、或いは、身体に対する身体的な表現を通じた着用者に対する情報伝達、環境の関与、又は着用者からの情報の取り込みなどの他の機能を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施形態において、人体で使用するための外装スーツシステムが提供される。本システムは、人間の身体の複数の特定領域の上に着用されるように構成され、複数の特定領域の各々に荷重分散を提供するよう作動するベース層と、ベース層に結合され、特定領域のペアの間に受動的な復元力を提供するよう作動する安定層と、ベース層に結合され、特定領域のペアの間に能動的な収縮力を提供するよう作動する電源層と、複数の補助身体運動モードに応じて能動的な収縮力を制御するよう作動する制御回路と、を含むことができる。
【０００７】
別の実施形態において、人間の身体で使用する外装スーツシステムが提供される。本システムは、胴体支持システムと、第１の大腿部荷重分散部材と、第２の大腿部荷重分散部材と、外装スーツシステムの前部側で胴体支持システム及び第１の大腿部荷重分散部材に結合された第１の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、外装スーツシステムの前部側で胴体支持システム及び第２の大腿部荷重分散部材に結合された第２のＦＬＡと、外装スーツシステムの後部側で胴体支持システム及び第１の大腿部荷重分散部材に結合されたＦＬＡの第１のグループと、外装スーツシステムの後部側で胴体支持システム及び第２の大腿部荷重分散部材に結合されたＦＬＡの第２のグループと、複数の補助身体運動モードに応じて人間の身体に筋肉補助力を加えるよう第１のＦＬＡ、第２のＦＬＡ、ＦＬＡの第１のグループ、及びＦＬＡの第２のグループを制御するように作動する制御回路と、を含むことができる。
【０００８】
別の実施形態において、複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、前記複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように前記複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法が提供される。本方法は、股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の胴体の前方傾斜動作を開始するステップであって、股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップを含むことができる。本方法は、第１の時間期間の間、股関節屈筋の力を股関節屈筋保持力閾値で維持するステップと、股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）を第１の時間期間の終わりの前にアクティベートして、身体の持ち上げ動作を開始するステップであって、股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させるステップと、脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の持ち上げ動作を補助するステップであって、脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、股関節屈筋ＦＬＡが張力を低減して、身体の持ち上げ動作を更に補助するように、第１の時間期間の終わりに股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、を含むことができる。
【０００９】
別の実施形態において、複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋及び股関節伸筋の動きの補助を提供するように複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法が提供される。本方法は、起立補助運動を実行するステップを含むことができ、起立補助運動を実行するステップが、股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）をアクティベートするステップであって、股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させるステップと、脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、身体の持ち上げ動作を補助するステップであって、脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、を含む。
【００１０】
別の実施形態において、複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、複数の荷重分散部材に結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように複数の荷重分散部材間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法が提供される。本方法は、着座補助運動を実行することができ、該記着座補助運動を実行することは、股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）、股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）及び脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）を同時にアクティベートするステップであって、股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで張力を増大させ、股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が第１の股関節伸筋保持力閾値に達するまで力を増大させ、及び脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させる、ステップと、第１の時間期間の間、股関節屈筋の力を第１の股関節屈筋保持力閾値で、股関節伸筋の力を股関節伸筋保持力閾値で、及び脊椎伸筋の力を脊椎伸筋保持力閾値で維持するステップと、を含む。本方法は、第１の時間期間の終わりで且つ制御された適切な持続時間の間、股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートすることによって股関節屈筋の力を低減するステップと、脊椎伸筋の力を脊椎伸筋保持力閾値に維持するステップと、股関節伸筋ＦＬＡを更にアクティベートすることによって、股関節伸筋の力を第２の股関節伸筋保持力閾値にまで増大するステップと、を含むことができる。
【００１１】
別の実施形態において、複数のセンサと、複数の荷重分散部材と、複数の荷重分散可撓性グリップに結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように複数の荷重分散可撓性グリップ間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法が提供される。本方法は、姿勢安定を実行することができ、また、脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）をアクティベートして、腰椎前彎を増大させるステップであって、脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで張力を増大させるステップと、姿勢安定が必要とされないと決定されたことに応答して、脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートするステップと、を含むことができる。
【００１２】
別の実施形態において、複数のセンサと、複数の荷重分散可撓性グリップと、複数の荷重分散可撓性グリップに結合され、脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きの補助を提供するように複数の荷重分散可撓性グリップ間に力を加えるように作動する複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を備えた外装スーツを用いて、人間の運動を補助する方法が提供される。本方法は、歩行補助を実行することができ、該歩行補助を実行することが、第１の脚において、第１の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚屈筋ＦＬＡ）及び第１の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第１の脚股関節伸筋ＦＬＡ）のアクティベーション及び非アクティベーションを交互に行うステップを含む。第２の脚において、第２の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節屈筋ＦＬＡ）及び第２の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節伸筋ＦＬＡ）のアクティベーション及び非アクティベーションを交互に行うステップを含む。第２の脚屈筋ＦＬＡ及び第２の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションは、第１の脚屈筋ＦＬＡ及び第１の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションに対して位相がずれている。
【００１３】
更に別の実施形態において、人間の第１の身体区域の周りに装着されるように構成された第１の荷重分散部材と、人間の第２の身体区域の周りに装着されるように構成された第２の荷重分散部材と、第１及び第２の荷重分散部材に結合された筋肉補助サブシステムと、を備える外装スーツが提供される。筋肉補助サブシステムは、第１の荷重分散部材に結合された第１の取付ポイントと、第２の荷重分散部材に結合された第２の取付ポイントと、第１及び第２の取付ポイントに結合された可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を含むことができる。ＦＬＡは、モータと、モータ及び第２の取付ポイントに結合された少なくとも１つのツイストストリングと、を含むことができる。外装スーツは、第１の取付ポイントとモータ及び第２の取付ポイント間に存在する第３の取付ポイントとに結合されるようにモータと並列に位置付けられたクラッチであって、クラッチが係合解除されると、少なくとも１つのツイストストリングの引張力がモータによって維持され、クラッチが係合されると、少なくとも１つのツイストストリングの引張力が前記クラッチにより維持される、クラッチと、モータ及びクラッチの動作を制御するように作動する制御回路と、を備えることができる。
【００１４】
別の実施形態において、外装スーツは、人間の身体の複数の特定領域の上に着用されるように構成され、複数の特定領域の各々に荷重分散を提供するよう作動するベース層と、ベース層に結合され、特定領域のペアの間に能動的な収縮力を提供するよう作動する電源層と、複数の補助身体運動モードに応じて能動的な収縮力を制御するよう作動する制御回路と、を備えることができる。
【００１５】
更に別の実施形態において、外装スーツは、ベース層と、ベース層に脱着可能に結合された複数のモジュール式構成要素と、を備えることができる。モジュール式構成要素は、複数の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、エネルギー貯蔵装置と、複数のＦＬＡを選択的にアクティベートして、外装スーツのユーザに筋肉運動補助を提供するよう作動する制御電子機器と、を備えることができる。
【００１６】
開示された主題の様々な目的、特徴、及び利点は、同じ参照符号が同じ要素を表す添付図面と関連して考慮されるとき、開示された主題の以下の詳細な説明を参照することによってより十分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本開示の一部の実施形態による、安定層がベース層と連続的に一体化されている補助外装スーツの正面図である。
【図１Ｂ】本開示の一部の実施形態による、安定層がベース層と連続的に一体化されている補助外装スーツの背面図である。
【図１Ｃ】本開示の一部の実施形態による、安定層がベース層と連続的に一体化されている補助外装スーツの側面図である。
【図１Ｄ】本開示の一部の実施形態による、ベース層（電源層は図示せず）に取り付けられた個別安定層構成要素を有する補助外装スーツの正面図である。
【図１Ｅ】本開示の一部の実施形態による、ベース層（電源層は図示せず）に取り付けられた個別安定層構成要素を有する補助外装スーツの背面図である。
【図１Ｆ】本開示の一部の実施形態による、ベース層（電源層は図示せず）に取り付けられた個別安定層構成要素を有する補助外装スーツの側面図である。
【図１Ｇ】本開示の一部の実施形態による、安定層又は電源層が存在しない、ベース層の例示的な正面図である。
【図１Ｈ】本開示の一部の実施形態による、安定層又は電源層が存在しない、ベース層の例示的な背面図である。
【図１Ｉ】本開示の一部の実施形態による、安定層又は電源層が存在しない、ベース層の例示的な側面図である。
【図１Ｊ】本開示の一部の実施形態による、着用者の下部胴体領域の周りに着用されるように構成された例示的なシャーシストラップシステムを示す図である。
【図１Ｋ】本開示の一部の実施形態による、着用者の上部胴体領域の周りに配置されるヨーク分散部材を示す図である。
【図２Ａ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることになる補助外装スーツの正面図である。
【図２Ｂ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることになる補助外装スーツの背面図である。
【図２Ｃ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることになる補助外装スーツの側面図である。
【図２Ｄ】本開示の一部の実施形態による、枢動部と胴体に取り付けられる圧縮要素とを備えた荷重分散部材を含む、着用者の衣類の上に着用されることになる補助外装スーツの詳細図である。
【図２Ｅ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることになる補助外装スーツの姿勢支持サブシステムの詳細図である。
【図２Ｆ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを示す図である。
【図２Ｇ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを示す図である。
【図２Ｈ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを示す図である。
【図２Ｉ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを示す図である。
【図２Ｊ】本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを示す図である。
【図３】本開示の一部の実施形態による、スタジオでの小売り又はサービス環境を示す図である。
【図４】本開示の一部の実施形態による、補助外装スーツシステムを提供するプロセスのフローチャートである。
【図５】本開示の一部の実施形態による、補助外装スーツシステムのためのプラットフォーム及び通信ネットワークを示す図である。
【図６Ａ】本開示の一部の実施形態による、起立活動の動作プロファイルを示す図である。
【図６Ｂ】本開示の一部の実施形態による、着座活動の動作プロファイルを示す図である。
【図６Ｃ】本開示の一部の実施形態による、姿勢安定性を提供する動作プロファイルを示す図である。
【図６Ｄ】本開示の一部の実施形態による、歩行補助の動作プロファイルを示す図である。
【図６Ｅ】本開示の一部の実施形態による、起立補助を実行するプロセスの１つの実施形態を示す図である。
【図６Ｆ】本開示の一部の実施形態による、歩行（ウォーキング）補助を実行するプロセスの１つの実施形態を示す図である。
【図６Ｇ】本開示の一部の実施形態による、立位姿勢支持補助を実行するプロセスの１つの実施形態を示す図である。
【図６Ｈ】本開示の一部の実施形態による、着座動作の補助を実行するプロセスの１つの実施形態を示す図である。
【図６Ｉ】本開示の一部の実施形態による、起立活動／動作のタイミングチャートである。
【図７】本開示の一部の実施形態による、クラッチ付き可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）の概略図及び動作プロファイルを示す図である。
【図８Ａ】本開示の一部の実施形態による、外装スーツの正面図である。
【図８Ｂ】本開示の一部の実施形態による、外装スーツの背面図である。
【図８Ｃ】本開示の一部の実施形態による、外装スーツの側面図である。
【図９Ａ】本開示の一部の実施形態による、一体スーツ型補助外装スーツの正面図である。
【図９Ｂ】本開示の一部の実施形態による、一体スーツ型補助外装スーツの背面図である。
【図１０】本開示の一部の実施形態による、ツイストストリング（捩り紐）アクチュエータ（ＴＳＡ）モータ及びスピンドル構成の概念図である。
【図１１】本開示の一部の実施形態による、力感知能力を有するＴＳＡ構成の概念図である。
【図１２】本開示の一部の実施形態による、中空モータ及びサイクロイド駆動部部を備えたＴＳＡ構成を示す図である。
【図１３】本開示の一部の実施形態による、Ｏリング駆動、力感知及び長さ感知能力を有するＴＳＡ構成を示す図である。
【図１４】本開示の一部の実施形態による、Ｏリング駆動及びロープロファイルハウジングを有するＴＳＡ構成を示す図である。
【図１５】本開示の一部の実施形態による、Ｏリング駆動及び長さ感知を有するＴＳＡ構成を示す図である。
【図１６】本開示の一部の実施形態による、段階的アクチュエータ及びクラッチ要素を備えたＴＳＡ構成を示す図である。
【図１７】本開示の一部の実施形態による、ＦＬＡのアレイ及びクラッチ要素を示す図である。
【図１８】本開示の一部の実施形態による、ＦＬＡのアレイ及びクラッチ要素の適用を示す図である。
【図１９Ａ】本開示の一部の実施形態による、荷重分散ストラップの実施可能な構成を例示する図である。
【図１９Ｂ】本開示の一部の実施形態による、荷重分散ストラップの断面図である。
【図２０Ａ】本開示の特定の実施形態による、モジュール式構成要素を備えた下着型補助外装スーツの前方右斜視図である。
【図２０Ｂ】本開示の特定の実施形態による、モジュール式構成要素を備えた下着型補助外装スーツの右後方図である。
【図２０Ｃ】本開示の特定の実施形態による、下着型補助外装スーツのモジュール式構成要素の詳細図である。
【図２１】モジュールパッチを有する下着型補助外装スーツの１つの実施形態及び様々な使用状況を示す図である。
【図２２Ａ】人体の様々な位置に位置付けられた複数の異なる荷重分散部材の正面図である。
【図２２Ｂ】人体の様々な位置に位置付けられた複数の異なる荷重分散部材の背面図である。
【図２２Ｃ】人体の様々な位置に位置付けられた複数の異なる荷重分散部材の側面図である。
【図２３】種々の実施形態による、ＰＰＳＯと通信するよう構成された外装スーツ及びシステムを示す図である。
【図２４】種々の実施形態による、外装スーツのための制御方式の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明では、開示された主題の理解を完全にするために、開示された主題のシステム、方法及び媒体並びにこのようなシステム、方法及び媒体が作動することができる環境に関して、多くの具体的な詳細事項が記載される。しかしながら、開示された主題は、かかる具体的な詳細事項がなくとも実施することができ、また、当業者には周知の特定の特徴は、開示された主題が複雑になるのを避けるために詳細には説明されないことは、当業者には理解することができる。加えて、以下で提供される実施例は例証であることは理解することができ、開示された主題の範囲内にある他のシステム、方法及び媒体が存在することも企図される。
【００１９】
以下の記載において、外装スーツ又は補助外装スーツは、着用者が自分の身体の外部に着用するスーツである。外装スーツ又は補助外装スーツは、着用者の通常の衣類の下に、又は衣類の上に、もしくは衣類の層間に着用することができ、或いは、着用者の主たる衣類自体とすることができる。外装スーツは、着用者が特定の活動を行うのを身体的に補助するので、補助的なものとすることができ、或いは、身体に対する身体的な表現を通じた着用者に対する情報伝達、環境の関与、又は着用者からの情報の取り込みなどの他の機能を提供することができる。一部の実施形態において、動力付き外装スーツシステムは、複数のサブシステム又は層を含むことができる。一部の実施形態において、動力付き外装スーツシステムは、より多くの又はより少ないサブシステム又は層を含むことができる。サブシステム又は層は、ベース層、安定層、電源層、センサ及び制御層、カバー層、並びにユーザインタフェース／ユーザエクスペリエンス（ＵＩ／ＵＸ）層を含むことができる。
【００２０】
（ベース層）
ベース層は、外装スーツシステムと着用者の身体との間の接触部を提供する。ベース層は、着用者の皮膚に直接接触して、下着と衣類の外層との間に、又は衣類の外層の上に、もしくはこれらの組み合わせで着用するように適合することができ、或いは、ベース層は、主たる衣類自体として着用するよう設計することができる。一部の実施形態において、ベース層は、快適さと邪魔にならないことの両方であるように、並びに所望の補助を提供するため安定層から荷重を快適に効率的に伝達するように適合することができる。ベース層は、通常、これらの目的を達成するため複数の異なる材料タイプを備えることができる。弾性材料は、着用者の身体に合致するようにコンプライアンスを提供し、幾らかの範囲の動きを可能にすることができる。最も内側の層は、通常、着用者の皮膚、下着、又は衣服を把持し、荷重が加わったときにベース層が滑らないように適合されている。実質的に非伸張性の材料を使用して、安定層及び電源層から着用者の身体に荷重を伝達することができる。これらの材料は、荷重伝達が好ましい経路に沿うように、一軸では実質的に非伸張性ではあるが、他の軸では可撓性又は伸張性とすることができる。荷重伝達経路は、着用者の身体の領域にわたって荷重を分散させ、着用者が感じる力を最小限にしながら、最小損失で且つベース層の滑りを引き起こさずに効率的な荷重伝達を可能にするよう最適化することができる。全体として、ベース層内でのこの荷重伝達構成は、荷重分散部材と呼ぶことができる。荷重分散部材は、着用者の身体のある領域にわたって荷重を分散させる可撓性要素を意味する。荷重分散部材の実施例は、名称が「Ｆｌｅｘｇｒｉｐ（可撓性グリップ）」である国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ／１６／１９５６５に見出すことができる。
【００２１】
荷重分散部材は、着用者の身体にわたって荷重を分散させるため１又は２以上の懸垂曲線を組み込むことができる。複数の荷重分散部材又は懸垂曲線は、枢動点にて接合することができ、荷重が構造体に加わると、荷重分散部材の枢動部の配列が身体上で締め付け又は収縮し、把持強度を増大させるようになる。快適性又は構造上の目的で、バテン、ロッド、又はステーなどの圧縮要素を使用して、ベース層の様々な領域に荷重を伝達することができる。例えば、電源層構成要素は、そのサイズ及び向きの要件に起因して背中で終端することができるが、電源層構成要素を固定する負荷分散部材は、下背に存在することができる。この場合、１又は２以上の圧縮要素は、背中にある電源層構成要素から下背にある荷重分散部材に荷重を伝達することができる。
【００２２】
荷重分散部材は、複数の製造技術及び織物施工技術を用いて構成することができる。例えば、荷重分配部材は、結合縁部を有する層状織布４５°／９０°、スパンデックス歯、結合縁部を有するオーガンザ（ポリ）織布４５°／９０°、オーガンザ（綿／絹）織布４５°／９０°、及びＴｙｖｅｋ（不織レーザ）から構成することができる。負荷分散部材は、ニット及び紐締め、又は馬の毛及びスパンデックス歯を使用して構成することができる。荷重分配部材は、チャネル及び／又はレースを用いて構成することができる。
【００２３】
ベース層は、着用者の身体の一部に抗して直接皮膚に又は衣服層に対して圧縮するように構成されて、１又は２以上の荷重分配部材を取り付けるための比較的高いグリップ面を提供する可撓性下層を含むことができる。荷重分散部材は可撓性下層に結合され、該可撓性下層を介して身体区域の皮膚に又は身体区域の上に着用される衣類に荷重分散部材からの剪断力又は他の力の伝達を促進すること、このような身体区域に対する荷重分散部材の軌道を維持すること、又は他の何れかの機能を提供することができる。このような可撓性下層は、荷重分散部材とは異なる可撓性及び／又はコンプライアンス（例えば、少なくとも荷重分散部材に沿った方向で該部材の可撓性及び／又はコンプライアンスよりも小さい）を有するようにすることができ、その結果、荷重分散部材は、可撓性の身体ハーネスが取り付けられる身体区域の皮膚に可撓性下層を介して、その長さに沿って力を伝達し、剪断力を均等に分散させることができるようになる。
【００２４】
更に、このような可撓性下層は、追加の機能を提供するよう構成することができる。可撓性下層の材料は、微生物の増殖を防ぐため抗菌剤、抗真菌剤、又は他の薬剤（例えば、銀ナノ粒子）を含むことができる。可撓性下層は、着用者からの熱及び／又は湿分（例えば、汗）の移動を管理して着用者の快適性及び活動効率を改善するように構成することができる。可撓性下層は、ストラップ、シーム、面ファスナー、留め金、ジッパー、又は荷重分配部材の要素と着用者の解剖学的構造の状態との間の特定の関係を維持するように構成された他の要素を含むことができる。下層は、可撓性ボディハーネス及び／又は可撓性ボディハーネスを含むシステム（例えば可撓性外装スーツシステム）又は衣服を着用者が着る及び／又は脱ぐことができる容易さを更に向上させることができる。下層は、弾道兵器、鋭利な刃、爆弾の金属片、又は他の環境危険（例えば、パラアラミド又は他の高強度材料のパネル又は可撓性要素を含むことによる）から着用者を保護するように更に構成することができる。
【００２５】
ベース層は、サイズ調整、開口、及び電気機械一体化機構などの機構を更に含み、使いやすさ及び着用者の快適さを向上させることができる。
【００２６】
（サイズ調整）
サイズ調整機構により、外装スーツを着用者の身体に合わせて調整できるようになる。サイズ調整により、胴体又は四肢の長さ又は周囲の周りでスーツを締め付け又は緩めることを可能とすることができる。調整は、紐締め、Ｂｏａシステム、ウェビング、弾性材、面ファスナー、又は他のファスナーを含むことができる。サイズ調整は、荷重時に着用者を締め付けるので、荷重分散部材自体によって達成することができる。１つの実施例では、胴の周囲はコルセットスタイルの紐締めで締められ、脚は折り畳み構成で面ファスナーで締められ、長さ及び肩の高さは、ウェビング及びカムロック、Ｄリング又は同様のものなどのテンションロックファスナーで調整することができる。ベース層のサイズ調整機構は、着用者に対して一貫した圧力及び快適さを維持するために、電源層によって作動されて、異なる位置でベース層を着用者の身体に対して動的に調整することができる。例えば、ベース層は、立っているときには大腿部を締め付けて、座っているときにベース層が大腿部を過度に収縮しないように座位では緩めることが必要とすることができる。動的サイズ調整は、例えばベース層における圧力又は力を検出して、電源層を作動させて所望の力又は圧力を一貫して達成することにより、センサ及び制御層によって制御することができる。この機構は、必ずしもスーツに身体的補助を提供させるわけではないが、着用者にとってより快適な経験をもたらすことができ、或いは、運動補助の目的に応じてスーツの身体的補助要素をより良好に又は異なるように実行させることができる。
【００２７】
（開放）
着用者のため着用（外装スーツの着用）及び脱衣（外装スーツの脱衣）を容易にするために、ベース層に開放機構を設けることができる。開放機構は、ジッパー、面ファスナー、スナップ、ボタン、又は他の織物ファスナーを含むことができる。１つの実施例では、前面中央ジッパーが胴体用の開放機構を提供し、他方、面ファスナーが、脚部及び肩部用の開放機構を提供する。この場合は、面ファスナーは、開放機構と調整機構の両方を提供する。他の実施例では、外装スーツは、例えば、腕又は首の周りに大きな開放部と、特定の閉鎖機構なしでスーツを着脱することを可能にする弾性パネルとを単に有することができる。切頭荷重分散部材は、着用者の身体を締め付けるために単に拡張することができる。使用者が外装スーツを着続けることができるよう排泄を容易にするために開放部を設けることができるが、浴室を使用するためには、比較的小さな部分を取り外すか又は開くだけでよい。
【００２８】
（電気機械の一体化）
電気機械の一体化機構は、外装スーツへの一体化のため、安定層、電源層、センサ及び制御層の構成要素をベース層に取り付ける。一体化機構は、機械的、構造的、快適さ、保護又は見栄えの目的とすることができる。構造的な一体化機構は、他の層の構成要素をベース層に固定する。安定層及び電源層については、構造一体化機構は、ベース層及び荷重分散部材への荷重伝達を提供し、取付ポイントにおける特定の自由度に適応することができる。例えば、安定層又は電源層の要素を固定するスナップ又はリベットは、ベース層への荷重伝達と枢動自由度の両方を提供することができる。ステッチ式、接着式、又は接着式アンカーは、枢動自由度の有無にかかわらず荷重伝達を提供することができる。例えば、スリーブ又はレールに沿ったスライド式アンカーは、並進自由度を提供することができる。アンカーは、スナップ、バックル、留め金具又はフックのように分離可能とすることができ、或いは、ステッチング、接着剤、又は他のボンディングを用いて分離不能とすることができる。上述のようなサイズ調整機構は、例えば、受動層内のバネ又は弾性要素の張力を調整するため、又は電源層内のアクチュエータの長さを調整するために、安定層及び電源層の調整及びカスタマイズを可能にすることができる。
【００２９】
ループ、ポケット、及び取り付け用ハードウェアなどの他の一体化機構は、バッテリ、回路基板、センサ、又はケーブルなどの大きな荷重伝達要件を有していない構成要素への取り付けを簡単に提供することができる。場合によっては、構成要素は、ベース層の織物構成要素に直接一体化することができる。例えば、ケーブル又はコネクタは、ベース層に直接織り込まれ、結合され、又は他の方法で一体化される導電性要素を含むことができる。
【００３０】
電気機械的一体化機構はまた、安定層、電源層又はセンサ及び制御層の構成要素を保護するか、又は外見的に隠すことができる。安定層の要素（例えば、 弾性バンド又はバネ）、電源層（例えば、可撓性リニアアクチュエータ又はツイストストリングアクチュエータ）又はセンサ及び制御層（例えば、ケーブル）は、ベース層に一体化されたスリーブ、チューブ、又はチャネルを通って移動することができ、これによりこれら構成要素を隠し且つ保護することができる。スリーブ、チューブ、又はチャネルはまた、例えば、電源層の要素の作動中に構成要素の動作を可能にすることができる。スリーブ、チャネル、又はチューブは、崩壊に対する抵抗部を備え、構成要素が自在に保持され、内部で抑制されないことを確保することができる。
【００３１】
見栄え、快適性、又は保護の目的で、エンクロージャ、パディング、布地のカバー又は同様のものを使用して、他の層の構成要素をベース層に更に一体化することができる。例えば、モータ、バッテリ、ケーブル、又は回路基板などの構成要素は、エンクロージャ内に収容されるか、又はパッド入り材料で完全に又は部分的に覆われ又は囲まれることができ、構成要素が、着用者に不快感を与えないようにし、視覚的に邪魔にならずに外装スーツに一体化されるようにして、環境から保護されるようにする。開放及び閉鎖機構は更に、サービス、取り外し、又は交換のためにこれらの構成要素へのアクセスを可能にすることができる。
【００３２】
場合によっては、特に暫定的な使用又は検査のために構成可能な外装スーツにおいて、テザーは、一部の電子構成要素及び機械構成要素を外装スーツから外に収納できるようにすることができる。１つの実施例において、構成可能性又はデータ取り込みの追加を可能にするために、回路基板及びバッテリなどの電子機器のサイズが過大にされる場合がある。これらの構成要素のサイズが大きいことで、これら構成要素を外装スーツに取り付けることが望ましくない場合、これら構成要素は、外装スーツとは別個に配置されて、物理的又は無線テザーを介して接続することができる。大型で過大な動力モータは、大型のモータをスーツに取り付ける必要なしに、電源層の作動を可能にする可撓性駆動リンケージを介して外装スーツに取り付けることができる。このような過大な動力構成は、全ての構成要素を外装スーツに取り付け又は一体化することを必要とする制約なしで、外装スーツパラメータの最適化を可能にする。
【００３３】
電気機械的一体化機構はまた、無線通信を含むことができる。例えば、１又は２以上の電源層構成要素は、外装スーツ上の異なる位置に配置することができる。センサ及び制御層への物理的な電気的接続を利用するのではなく、センサ及び制御層は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、ウルトラワイドバンド、又は他の何れかの好適な無線通信プロトコルなどの無線通信プロトコルを介して、１又は２以上の電源層構成要素と通信することができる。これにより、外装スーツ内で必要とされる電気的相互接続を低減することができる。１又は２以上の電源層構成要素の各々は、各電源層構成要素又は電源層構成要素のグループが、外装スーツの他の領域への直接的な電気的相互接続を必要としない独立した動力付きユニットであるように、局所バッテリを付加的に組み込むことができる。
【００３４】
（安定層）
安定層は、着用者に対して受動的な機械的安定性及び補助を提供する。安定層は、着用者に対して安定性又は補助を提供するために力を発生させ又はエネルギーを蓄積する１又は２以上の受動（無動力）バネ又は弾性要素を含む。弾性要素は、変形していない最小エネルギー状態を有することができる。弾性要素の変形、例えば伸長は、エネルギーを蓄積し、弾性要素をその最小エネルギー状態に戻すように方向付けられた力を発生させる。例えば、股関節屈筋及び股関節伸筋に近い弾性要素は、立位において着用者に安定性を提供することができる。着用者が立位から逸脱すると、弾性要素が変形して、着用者を安定させて立位の維持を補助する力を発生させる。別の実施例では、着用者が立位姿勢から着座姿勢に移動すると、エネルギーが１又は２以上の弾性要素に蓄積され、着座位から立位に移動するときに着用者を補助するための復元力を発生させる。同様の受動的な弾性要素は、胴体又は他の四肢の領域に適合させて、位置安定性又は弾性要素が最小エネルギー状態にある位置への移動の補助を提供することができる。
【００３５】
安定層の弾性要素は、ベース層の一部に一体化されていてもよく、又はベース層の一体部分であってもよい。例えば、スパンデックス又は同様の材料を含有する弾性布地は、組み合わされたベース／安定層として機能を果たすことができる。弾性要素はまた、上述のように、離散点での荷重伝達のためにベース層に固定された、シリコーン又は弾性ウェビングのような弾性材料のバネ又は区域などの別々の構成要素を含むことができる。
【００３６】
安定層は、着用者のサイズ及び個々の解剖学的構造に適合するように、並びに特定の位置で安定層の構成要素に所望の量のプレテンション（予備張力）又は弛みを実現すように、上述のように調整することができる。例えば、一部の着用者は、立位姿勢における更なる安定性を提供するためにより多くのプレテンションを好む可能性があるが、他の着用者らは、受動層が歩行などの他の活動を妨害しないように、より多くの弛みを好む可能性がある。
【００３７】
安定層は、電源層と相互作用して、１又は２以上の弾性要素の張力又は弛みを係合、解除、又は調整することができる。１つの実施例において、着用者が立位にあるとき、電源層は、当該位置で安定性を維持するため、安定層の１又は２以上の弾性要素を所望の量までプレテンションを加えることができる。プレテンションは、異なる位置又は活動に対して電源層によって更に調整することができる。一部の実施形態では、安定層の弾性要素は、少なくとも５ポンドの力、好ましくは伸長時に少なくとも５０ポンドの力を発生することができなければならない。
【００３８】
（電源層）
電源層は、着用者に能動的な動力付き補助を提供すると共に、電源層又は安定層の構成要素を所望の位置又は張力に維持するための電気機械クラッチを提供することができる。電源層は、１又は２以上の可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）を含むことができる。ＦＬＡは、所与のストローク長さにわたって、２つの取付ポイントの間に引張力を発生させることができる動力付きアクチュエータである。ＦＬＡは、例えば体表面の周りの輪郭を辿ることができるように可撓性であり、従って、取付ポイントでの力は必ずしも整列されない。一部の実施形態では、１又は２以上のＦＬＡは、１又は２以上のツイストストリングアクチュエータを含むことができる。以下の記載において、ＦＬＡは、作動時に引張力を及ぼす、収縮する、又は短くなる可撓性のリニアアクチュエータを指す。ＦＬＡは、機械的クラッチと共に使用することができ、該機械的クラッチは、ＦＬＡによって生成された張力を所定の位置にロックしてＦＬＡモータが所望の引張力を維持するために電力を消費する必要がないようにする。このような機械的クラッチの実施例について、以下で検討する。一部の実施形態において、ＦＬＡは、「外装スーツシステム（Ｅｘｏｓｕｉｔ Ｓｙｓｔｅｍ）」という名称の米国特許第９，２６６，２３３号明細書においてより詳細に記載されているように、１又は２以上のツイストストリングアクチュエータ又はフレックスドライブを含むことができ、当該特許明細書の内容は、引用により本明細書に組み込まれる。ＦＬＡはまた、米国特許第９，２６６，２３３号にも記載されている、電気積層（エレクトロラミネート）クラッチと関連して使用することもできる。電気積層クラッチ（例えば、静電気引力を使用して、クラッチ要素間に制御可能な力を発生させるように構成されたクラッチ）は、ＦＬＡが同じ力を維持することを必要とせずに引張力をロックすることによって電力節減を提供することができる。
【００３９】
動力付きアクチュエータ又はＦＬＡは、様々な活動を支援するための力を生み出すために、身体の様々な点を結ぶベース層上に配置される。この配置は、多くの場合、着用者自身の能力を自然に模倣して補助するために、着用者の筋肉を近似することができる。例えば、１又は２以上のＦＬＡは、胴体の背面を脚の背面に接続し、これにより着用者の股関節伸筋を近似することができる。股関節伸筋を近似したアクチュエータは、着座位からの立位、立位からの着座位、歩行、又は持ち上げなどの活動を補助することができる。同様に、１又は２以上のアクチュエータを配置して、股関節屈筋、脊椎伸筋、腹筋、又は腕もしくは脚の筋肉など、他の筋肉群を近似することができる。
【００４０】
筋肉のグループを近似する１又は２以上のＦＬＡは、４秒以内に少なくとも１／２インチのストローク長にわたって少なくとも１０ポンドを生成することができる。一部の実施形態では、筋肉のグループを近似する１又は２以上のＦＬＡは、１／２秒以内に６インチのストロークにわたって少なくとも２５０ポンドを生成することができる。直列又は並列に配置された複数のＦＬＡを使用して、単一のグループの筋肉を近似することができ、ＦＬＡのサイズ、長さ、パワー、及び強度は、筋肉のグループ及びこれらが利用される活動に合わせて最適化される。
【００４１】
（センサ及び制御層）
センサ及び制御層は、外装スーツ及び着用者からデータを取得し、センサデータ及び他のコマンドを利用して実行されている活動に基づいて電源層を制御し、制御及び情報を目的として外装スーツ及び着用者のデータをＵＸ／ＵＩ層に提供する。
【００４２】
エンコーダ又はポテンショメータなどのセンサは、ＦＬＡの長さ及び回転を測定し、他方、力センサは、ＦＬＡによって加えられる力を測定する。慣性測定ユニット（ＩＭＵ）は、外装スーツ及び着用者上の点の動力学データ（位置、速度、及び加速度）を測定してその計算を可能にする。これらのデータは、外装スーツ及び着用者の動力学情報（力、トルク）の逆動力学計算を可能にする。筋電図（ＥＭＧ）センサは、特定の筋肉グループにおける着用者の筋肉活動を検出することができる。外装スーツの電子制御システム（ＥＣＳ）は、センサ層によって測定されたパラメータを使用して、電源層を制御することができる。ＩＭＵからのデータは、実行されている活動並びに速度及び強度の両方を示すことができる。例えば、ＩＭＵ又はＥＭＧデータのパターンにより、着用者が特定のペースで歩いていることをＥＣＳが検出できるようにすることができる。次いで、この情報により、ＥＣＳは、センサデータを利用して着用者への適切な補助を提供するために電源層を制御することができる。
【００４３】
センサ層からのデータは、着用者、介護者又はサービス提供者へのフィードバック及び情報のために、ＵＸ／ＵＩ層に更に提供することができる。
【００４４】
ＵＸ／ＵＩ層は、着用者及び他の着用者の外装スーツシステムとの相互作用及び経験を含む。この層は、活動の開始などの外装スーツ自体の制御、並びに着用者及び介護者へのフィードバックを含む。小売り又はサービス経験は、外装スーツシステムのフィッティング、較正、トレーニング及びメンテナンスのステップを含むことができる。他のＵＸ／ＵＩ機能は、電子セキュリティ、アイデンティティ保護、及び健康状態監視などの追加のライフスタイル機能を含むことができる。
【００４５】
補助外装スーツは、どの活動が実行されるべきか並びにその活動のタイミングを外装スーツに対して着用者が指示するためのユーザインタフェースを有することができる。１つの実施例において、ユーザは、１又は２以上のボタン、キーパッド、又は携帯電話のようなテザーデバイスを介して、活動モードに入るようマニュアルで外装スーツに指示することができる。更に別の実施例では、ユーザは、外装スーツに所望の活動モードを口頭で伝えることができ、外装スーツは、口頭でのリクエストを解釈して所望のモードを設定することができる。外装スーツは、着用者から別のコマンドが受信されるまで、又は着用者が活動を止めたことを外装スーツが検出するまで、特定の持続時間にわたって活動を実行するよう予めプログラムすることができる。外装スーツは、アクティベート時に、外装スーツに全ての活動を停止させるフェールセーフ機能を含むことができる。
【００４６】
外装スーツは、コンピュータ又はモバイルスマートフォンのような別のユーザデバイス上のノードとして定義されるＵＸ／ＵＩコントローラを有することができる。外装スーツはまた、他の補機のためのベースとすることができる。例えば、外装スーツは、携帯電話チップを含み、携帯電話と同様にデータ及び音声コマンドの両方を直接受信することができ、このようなノードを通じて情報及び音声信号を通信することができるようになる。外装スーツ制御アーキテクチャは、他の装置を外装スーツへの補機として追加できるように構成することができる。例えば、ビデオスクリーンを外装スーツに接続して、外装スーツの使用に関連する画像を表示することができる。外装スーツは、ドアロックのようなスマートな家庭用デバイスと相互作用するのに用いることができ、又はスマートテレビジョンをオンにして、チャネル及び他の設定を調整するのに用いることができる。これらのモードでは、外装スーツの身体的補助を使用して、これらのデバイスとの通信に関連する着用者の身体的経験又は触覚的経験を増強又は生成することができる。例えば、電子メールは、電子メールに挿入されたときに外装スーツが着用者を物理的に軽く叩くことを引き起こす物理的絵文字の形態で背中を軽く叩くことができ、又は書かれた電子メールを強調する他の何れかのタイプの身体的表現をユーザに対して実行することができる。
【００４７】
外装スーツは、視覚的、聴覚的、又は触覚的なフィードバック又はキュー（合図）を提供して、様々な外装スーツ動作をユーザに知らせることができる。例えば、外装スーツは、触覚フィードバックを提供するための振動モータを含むことができる。具体的な実施例として、２つのハプティックモータが前寛骨の近くに位置付けられて、起立補助運動を実行するときに外装スーツの活動をユーザに知らせることができる。加えて、２つのハプティックモータが後寛骨の近くに位置付けられて、着座補助運動を実行するときにユーザに外装スーツの活動を知らせることができる。外装スーツは、視覚的なフィードバック又はキューを提供するため１又は２以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。例えば、ＬＥＤは、ユーザの周辺視野内の左肩及び／又は右肩の近くに配置することができる。外装スーツは、音声フィードバック又はキューを提供するためスピーカ又はブザーを含むことができる。
【００４８】
他の例では、ボディハーネスを介したＦＬＡと身体との相互作用は、着用者への触覚フィードバックの形態として使用することができ、この場合、ＦＬＡの収縮のタイミングの変化により、着用者に特定の情報を示すことができる。例えば、ウェストにあるＦＬＡの引っ張りの数又は強さは、バッテリの残量、又は外装スーツが差し迫った動きの準備状態に入ったことを示すことができる。
【００４９】
（小売り／サービス／スタジオ環境）
着用者の補助外装スーツとの最初の相互作用は、個々の着用者のために外装スーツシステムが指定又は選択された小売り店舗、販売特約店、診療所、又は専門サービスプロバイダなどの環境内とすることができる。或いは、営業担当者又は技術者は、自宅を訪問するか、又は診療所、アスレチック施設、又は地域社会などの適切な環境で着用者に応対することができる。個人のための外装スーツの仕様又は選択は、外装スーツ又は構成要素の幾つかのサイズのうちの１つから選択すること、又は個々のニーズに基づいて、特定の着用者のためにカスタムサイズ又はフィット、並びに特定の特徴、機能又はシステムの他の要件を決定することを含むことができる。例えば、高齢であるが健常な着用者は、着座位からの立位、立っている間の姿勢の維持、及び歩行などの活動を補助する外装スーツを必要とする可能性がある。この着用者は、補助なしでこれらの活動を実行することができる場合もあるが、補助外装スーツシステムは、この着用者が疲労が少なくより長い持続時間にわたってこれらの活動を実行可能にすることができる。他の着用者は、外装スーツ又は構成要素のサイズ決定、行われる活動、必要な補助の量、着用者によって必要とされる制御、又は着用者、介護者、もしくは他の者に伝えられるべきデータ及び情報のタイプに関して異なる要件を有する場合がある。
【００５０】
スタジオは、見込まれる着用者及びサポートスタッフにとって、外装スーツのフィッティング及び試験を容易にする機能を備えることができる。例えば、スタジオは、外装スーツに接続し、スクリーン上でリアルタイムで及び他の有用なアプリケーションにおいて着用者に関する情報を共有するネットワークを有して、顧客のために外装スーツの経験をカスタマイズし、又は他の方法で促進させることができる。スタジオは、着用者が制御に慣れるのを助けるために、スクリーンディスプレイ又は外装スーツの動きにリンクする光及び音のような他の物理的ディスプレイを有することができる。スタジオはまた、外装スーツの使用を試験するための「障害物」コース又はデモ環境を構築することができる。外装スーツの制御は、スタジオでの経験にリンクすることができる。
【００５１】
（反射制御）
外装スーツの制御はまた、着用者の動きを測定しているセンサ、又は他のセンサ、例えば別の人の外装スーツ上のセンサ、或いは環境内のセンサにリンクすることができる。本明細書に記載されるモータコマンドは全て、このセンサ情報によってアクティベート又は修正することができる。この実施例では、外装スーツは、着用者が意図的な動作又は意図的でない動作を介して外装スーツの動作プロファイルのキューを出すように、固有の反射を示すことができる。例えば、座っているときに、起立する意思を示すかのように前方に構えて傾斜する物理的な動きは、外装スーツのＩＭＵによって感知され、これを用いて外装スーツを立ち上がり動作プロファイルにトリガーすることができる。１つの実施形態において、外装スーツは、脳活動を監視することができるセンサ（例えば、脳波計（ＥＥＧ）センサ）を含むことができ、特定の動きを実行したいというユーザの要求を検出するのに用いることができる。例えば、ユーザが座っている場合、ＥＥＧセンサは、起立したいというユーザの要求を感知し、ユーザを起立補助運動で補助するように外装スーツに準備させることができる。
【００５２】
（ユーザキュー）
外装スーツは、外装スーツがコマンドを受け取ったことをユーザに知らせる情報として、又は特定の動作プロファイルが適用可能であることをユーザに説明するために、音を出すか、又は、例えば、モータの迅速な動きを通じた他のフィードバックを提供することができる。上記の反射制御の実施例では、外装スーツは、動き始めようとしていることを示すために、着用者に高音及び／又は振動を提供することができる。この情報は、ユーザが外装スーツの動きの準備をするのを助け、性能及び安全性を向上させることができる。スーツの全ての動きに対して、多くのタイプのキューが実施可能である。
【００５３】
（機械学習／ＡＩ）
外装スーツの制御は、インターネットを介して接続された外装スーツのうちの１人の着用者又は多くの着用者の多数のインスタンスにわたる運動性能を測定するために、機械学習技術の使用を含み、この場合、何れか１人のユーザについての性能の最適化及び安全性の改善のための最良な制御動作の計算は、外装スーツの着用者の全部又は一部における集計情報に基づいている。機械学習技術を使用して、外装スーツ補助運動についてのユーザ固有のカスタマイズを提供することができる。例えば、特定のユーザは、（例えば、自動車事故のために）異常な歩行をする可能性があり、従って、踏み出すことさえできない。機械学習は、この異常な歩行を検出し、これに応じて歩行を補うことができる。
【００５４】
（下着型補助外装スーツシステム）
図１Ａ〜図１Ｆは、本開示の一部の実施形態による下着型補助外装スーツ（ＵＡＥ）システムを示す。一部の実施形態では、ＵＡＥシステムは、着用者の衣類の下に着用されること、及び身体の中心筋肉のための身体的補助に焦点を合わせることを目的としている。この実施形態はまた、肩、肘、手首、及び手、並びに膝、足首、及び脚の関節を含む、他の身体部位に関する身体的補助を提供する実施形態に拡張するためのベースでもある。以下の説明は、身体コアにのみ焦点を当てている。
【００５５】
図１Ａは、本開示の一部の実施形態によるＵＡＥの正面図を示す。肩から膝の直ぐ上まで延びるベース層は、コンプライアンスなスパンデックスパネル（１０１）及び可撓性の実質的に非伸張性の荷重分散部材（１０２）を含む。荷重分散部材（１０２）は、安定層及び電源層から着用者の肩、ウェスト及び大腿部に荷重を伝達する。この実施形態では、荷重分散部材（１０２）は、複数の曲線状に配置された実質的に非伸張性の材料を含む。これらの曲線は一般に、安定層及び電源層からの荷重を均等に分散させるために、懸垂曲線に近似している。荷重分散部材は、着用者の身体に沿った滑動に抗する内面を含む。荷重分散部材の配置により、荷重を受けたときにこれら荷重分散部材を着用者の身体上で収縮させて、それらの把持及び着用者の身体に沿った滑動に対する抵抗を更に強化する。
【００５６】
大腿部の前部に位置付けられた可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）（１０３）は、股関節屈筋に近似している。ＦＬＡは、所与のストローク長さにわたって、２つの取付ポイント間に引張力を発生させることができる動力付きアクチュエータである。ＦＬＡは、例えば体表面の周りの輪郭を辿ることができるように可撓性であり、従って、取付ポイントでの力は必ずしも整列されない。電源及びセンサ層及び制御層の電子部品は、股関節部のエンクロージャ（１０４）内に収納される。エンクロージャ（１０４）は、快適さ、審美性及び構成要素又は着用者の保護のために、パッド、断熱材及び織物構成要素を備えてベース層と一体化することができる。例えば、耐火材料又は耐熱材料を電子機器又はバッテリの周囲に用いることができる。胴体及び大腿部の側面に沿った紐締め（１１０）により、ベース層の全体のサイズが調整される。
【００５７】
図１Ｂは、本開示の一部の実施形態によるＵＡＥの背面図を示す。この場合も同様に、肩、ウェスト、及び大腿部にある荷重分散部材（１０２）は、ベース層及び着用者の身体に荷重を伝達する。４つのＦＬＡ（１０５）は、股関節伸筋に近似しており、２つのＦＬＡが股関節部当たりに平行に構成されている。各股関節部にあるＦＬＡ（１０５）のペアは、それぞれ腱要素（１０６）に接続されて、ＦＬＡのペアをウェスト部にある荷重分配部材（１０２）に取り付ける。このように、ＦＬＡ（１０５）のペアと腱（１０６）の組み合わせは、大腿部及びウェスト部の荷重分散部材（１０２）の間に接続され、ＦＬＡが作動（締め付け）したときに、伸展モーメントが股関節部にて発生する。この実施例における腱要素（１０５）は、調整要素（１０８）を有するウェビングを含むことができるので、腱要素の長さは、着用者の身体に対するＦＬＡ（１０５）のストロークを最適化するように調整することができる。２つのＦＬＡ（１０７）は、肩及びウェストで荷重分散部材（１０２）に平行に取り付けられ、従って、脊椎伸筋に近似する（例えば、姿勢支持のため）。
【００５８】
図１Ｃは、本開示の一部の実施形態によるＵＡＥの側面図を示す。側面図では、股関節屈筋（１０３）、股関節伸筋（１０５）、及び脊椎伸筋（１０７）を近似する荷重分散部材が全て図示されており、股関節伸筋ＦＬＡ（１０５）が調整可能な腱要素（１０６）に取り付けられている。電源層、センサ及び制御層の電子部品は、織物ベース層に一体化されたエンクロージャ（１０４）に収容される。調整可能なショルダーハーネス（１０９）が、肩及びウェストで荷重分配部材（１０２）に取り付けられている。胴体及び大腿部の側面に沿った紐締め（１１０）により、ベース層の全体のサイズが調整される。
【００５９】
図１Ｄは、本開示の一部の実施形態によるＵＡＥの正面図を示す。図１Ｄにおいて、安定層を示すために、電源層、センサ、及び制御層が取り除かれている。安定層の２つの弾性要素（１１１）は、股関節屈筋に近似して、ウェスト及び大腿部にて荷重分散部材（１０２）に取り付けられる。この実施例において、弾性要素（１１１）は、スパンデックス布地で覆われたシリコーンのストリップである。一部の実施形態において、弾性要素（１１１）は、他の何れかの好適な材料から作ることができる。他の実施例において、安定層の弾性要素は、ベース層とより一体的に形成することができる。
【００６０】
図１Ｅは、本開示の一部の実施形態による、ＵＡＥの背面図を示す。図１Ｅにおいて、安定層を示すために、電源層、センサ及び制御層が取り除かれている。股関節伸筋又は臀筋を近似する安定層の別の弾性要素（１１２）は、ウェスト及び大腿部にて荷重分散部材（１０２）に取り付けられる。脊椎伸筋を近似する安定層の別の弾性要素（１１３）は、ウェスト及び大腿部にて荷重分散部材（１０２）に取り付けられる。図１Ｄと同様に、弾性要素（１１２，１１３）は、布地で覆われたシリコーンから作られるが、他の実施形態では、弾性要素は、ベース層とより一体的に形成することができる。一部の実施形態において、弾性要素（１１２，１１３）は、他の何れかの好適な材料から作ることができる。弾性要素は通常、第１の位置から第２の位置への移動により弾性要素が伸張し、着用者を第１の位置に戻すよう付勢する力を発生させるように構成される。これは、第１の位置における安定性をもたらすことができ、又は第２の位置から第１の位置に移動するときに着用者を補助することができる。１つの実施例において、第１の位置が立位であり、第２の位置は着座位である。股関節屈筋、股関節伸筋、及び脊椎伸筋を近似する安定層の弾性要素（１１１，１１２，１１３）は、立位（第１の位置）にて小さな公称予荷重を有するように構成される。立位姿勢からの小さな動きは、安定層の１又は２以上の弾性要素を伸張させ、第１の位置に戻すように付勢される１又は２以上の力を発生させることができる。例えば、前方への傾斜は、股関節伸筋及び脊椎伸筋の弾性要素（１１２，１１３）を伸張し、立位姿勢に戻すよう付勢する力を発生させることができる。反対に、後方への傾斜は、股関節屈筋の弾性要素（１１１）を伸張し、胴体を前方に移動させて立位姿勢に再度戻るように付勢する力を発生させることができる。従って、これらの状況では、安定層の弾性要素は、第１の立位において安定性を提供する。第２の着座位に移動すると、股関節伸筋及び脊椎伸筋の弾性要素（１１２，１１３）を伸張させることができる。これらの伸張した弾性要素（１１２，１１３）は、着用者を第１の立位に戻すよう付勢される力を発生することができる。着用者が着座している間、弾性要素は伸張状態に維持されて、その結果、着用者が第２の着座位にある間、力が維持されてエネルギーが弾性要素に蓄積されるようになる。着用者が、立位に戻ることを望むときには、蓄積されたエネルギー及び弾性要素にて発生した力が着用者を補助することができる。
【００６１】
図１Ｆは、本開示の一部の実施形態による、ＵＡＥの側面図を示す。図１Ｆにおいて、安定層を示すために、電源層、センサ、及び制御層が取り除かれている。股関節屈筋、股関節伸筋、及び脊椎伸筋を近似する安定層の弾性要素（１１１，１１２，１１３）は、大腿部、ウェスト、及び肩にて荷重分散部材（１０２）に取り付けられる。
【００６２】
図１Ｇ〜１Ｉは、安定層又は電源層が存在しない場合のベース層のそれぞれ例示的な正面図、背面図、及び側面図を示す。図１Ｇ〜１Ｉは、詳細には、大腿部分散部材１２０、大腿部分散部材１３０及び下部胴体分散部材１４０を示す。大腿部分散部材１２０、大腿部分散部材１３０及び下部胴体分散部材１４０は、上記で検討した分散部材１０２と同じであるが、更に検討するために改めて表記されている。大腿部分散部材１３０は、大腿部の長さに沿って延在するステー１３１及び１３２を含むことができ、該ステー１３１，１３２は、大腿部の内側にわたる一連のストラップ１３３及び大腿部の外側にわたる一連のストラップ１３４に取り付けられる。ステー１３１又は１３２に力（例えば、股関節部の方向で上向きの力）が加わると、ストラップ１３３及び１３４を通じて荷重が伝達される。ストラップ１３５のような追加ストラップは、大腿部の周りを囲むことができるが、ステー１３１及び１２２には結合されない。ストラップ１３５は、ステー１３８及び１３９などの他のステーに結合することができる。ストラップ１３３，１３４の一部は、ステー１３１及び１３２に加えて、ステー１３８及び１３９に結合することができる。ステー１３８又は１３９に力（例えば、股関節部の方向で上向きの力）が加わると、ストラップ１３３，１３４，１３５を通じて荷重が伝達される。ファスナー１３６，１３７がそれぞれステー１３１，１３２上に存在することができる。
【００６３】
大腿部分散部材１２０は、大腿部の長さに沿って延在するステー１２１，１２２を含むことができ、該ステー１２１，１２２は、大腿部の内側にわたる一連のストラップ１２３及び大腿部の外側にわたる一連のストラップ１２４に取り付けられる。ステー１２１又は１２２に力（例えば、股関節部の方向で上向きの力）が加わると、ストラップ１２３，１２４を通じて荷重が伝達される。ストラップ１２５のような追加ストラップは、大腿部の周りを囲むことができるが、ステー１２１及び１２２には結合されない。ストラップ１２５は、ステー１２８及び１２９などの他のステーに結合することができる。ストラップ１２３，１２４の一部は、ステー１２１及び１２２に加えて、ステー１２８及び１２９に結合することができる。ステー１２８又は１２９に力（例えば、股関節部の方向で上向きの力）が加わると、ストラップ１２３，１２４を通じて荷重が伝達される。ファスナー１２６，１２７がそれぞれステー１２１，１２２上に存在することができる。
【００６４】
下部胴体分散部材１４０は、着用者のウェストの一部、背中、及び股関節部の周りに分配することができる。分散部材１４０は、ステー１４１〜１４５を含むことができる。ステー１４１，１４２には、ストラップ１４６を結合することができる。ステー１４１，１４２は、ＦＬＡ１０３を所定位置に固定するのに用いることができる複数のスロット１５８を含むことができる。複数のスロットを含めることにより、着用者は、ＦＬＡ１０３の端部を最も適合する位置に配置できるようになる。ステー１４５はまた、ＦＬＡ１０７を所定位置に固定するのに用いることができる複数のスロット１５７を含むことができる。ステー１４２，１４３には、ストラップ１４７を結合することができ、ステー１４４，１４１には、ストラップ１４８を結合することができる。ステー１４３，１４５には、ストラップ１４９を結合することができ、ステー１４５，１４４には、ストラップ１５０を結合することができる。ステー１４１〜１４５のうちの１又は２以上に力が加わると、下部胴体分散部材１４０を通じて荷重が分散される。ステー１４１，１４２は、ファスナー１５２，１５３を含むことができる。ステー１４３，１４４は、調整要素１０８及びファスナー（調整要素１０８により隠されてしまうので、明確には図示されない）を含むことができる。ステー１４５は、ファスナー１５６を含むことができる。
【００６５】
弾性要素１１１のうちの１つは、ファスナー１２６，１５２に接続することができ、弾性要素１１１のうちのもう１つは、ファスナー１３６，１５３に接続することができる。各ステーに複数のファスナーを含めることで、柔軟性と外装スーツの着用者のフィッティングを提供することができる。弾性要素１１２は、大腿部分散部材１２０、大腿部分散部材１３０及び下部胴体分散部材１４０の各々上でファスナーに接続することができる。弾性要素１１３は、下部胴体分散部材１４０及びヨーク分散部材１６０（図１Ｋの下側に図示される）上でファスナーに接続することができる。
【００６６】
図１Ｊは、着用者の下部胴体領域の周りで且つ荷重分散部材１４０の頂部で着用されるように構成された例示的なシャーシストラップシステム１７０を示す。シャーシストラップシステム１７０は、電子機器１０４、腱要素１０６、ＦＬＡ１０３、１０５，１０７を含むことができる。シャーシストラップシステム１７０が着用者によって着用された後、ＦＬＡ１０３，１０５は、大腿部分散部材１２０，１３０に取り付けることができる。ＦＬＡ１０３のうちの１つは、ステー１２１，１４１に取り付けることができ、ＦＬＡ１０３のうちの他のものは、ステー１３１，１４２に取り付けることができる。このように、ＦＬＡ１０３は、２つの異なる荷重分散部材（例えば、分散部材１４０／１２０及び分散部材１４０／１３０）に取り付けられる。ＦＬＡ１０３がアクティベートすると、引張力が大腿部及び胴体を共に引張して股関節屈筋の動きを補助する。例えば、左大腿部ＦＬＡ１０３がアクティベートすると、引張力がステー１３１，１４３を引き寄せて、股関節屈筋の動きにおいて大腿部を引張する。ステー１３１，１４３にかかる力は、分散部材１３０，１４０全体にわたって分散される。
【００６７】
ＦＬＡ１０５は、ステー１２８，１２９，１３８，及び１３９並びに腱要素１０６に取り付けることができる。腱要素１０６は、調整要素１０８に接続することができる。ＦＬＡ１０５の一方の端部を腱要素１０６に取り付けることにより、ＦＬＡ１０５を胴体分散部材１４０に固定することができる。腱要素１０６の位置決めは、着用者にとって最良適合を提供するよう調整要素１０８を介して調整することができる。従って、左大腿部ＦＬＡ１０５は、ステー１３８，１３９に取り付けられ、及び腱要素１０６を介して胴体分散部材１４０に取り付けられる。ＦＬＡ１０５がアクティベートすると、ＦＬＡ１０５は、胴体分散部材１４０と大腿部分散部材１２０，１３０との間の股関節伸筋補助動作を加える。左大腿部ＦＬＡ１０５がアクティベートすると、これらのＦＬＡによって生成された引張力は、胴体分散部材１４０及び大腿部分散部材１３０を通じて分散される。右大腿部ＦＬＡ１０５がアクティベートすると、これらのＦＬＡによって生成された引張力は、胴体分散部材１４０及び大腿部分散部材１２０を通じて分散される。
【００６８】
図１Ｋは、ユーザの上部胴体部分の周りに配置されるヨーク分散部材１６０を示している。調整可能なショルダーハーネス１０９が、ヨーク分散部材１６０及び大腿部分散部材１４０に取り付けられる。胴体の側面に沿った紐締め１１０は、ショルダーハーネス１０９を着用者に適合するよう調整することができる。ヨーク分散部材１６０は、ステー１６１〜１６３を含むことができる。ステー１６１，１６２は、ＦＬＡ１０７に結合することができる。ステー１６３は、ファスナー１６５を含むことができる。ファスナー１６５，１５６（図１Ｈ）を用いて、弾性部材１１３（図１Ｅに示す）を固定することができる。
【００６９】
ヨーク部材１６０は、着用者の背中に沿って延在するストラップ１６６を含むことができる。あらゆる数のストラップ１６６を用いてもよいが、図１Ｋに示す実施形態は、４つのこのようなストラップを有する。ストラップ１６６の各々は、ショルダーハーネス１０９に接続されるショルダーハーネス接続ストラップ１６７に結合することができる。ショルダーハーネス接続ストラップ１６７は、異なるサイズのユーザに適応するよう、ストラップ１６６に対して枢動又は移動することができる。
【００７０】
ＦＬＡ１０７は、ヨーク分散部材１６０のステー１６２，１６２に、並びに胴体分散部材１４０のステー１４５に結合することができる。ＦＬＡ１０７がアクティベートすると、ＦＬＡ１０７は、姿勢支持又は脊椎伸展を外装スーツに提供する。詳細には、ＦＬＡ１０７が力の引張（張力）を加えると、ＦＬＡ１０７は、ヨーク分散部材１６０を引き下げて、胴体分散部材１４０を引き上げる。従って、ＦＬＡ１０７が加えた張力によって引き起こされる荷重は、ヨーク分散部材１６０及び胴体分散部材１４０にわたって分散される。
【００７１】
（上着型（服の上からの）補助外装スーツシステム）
図２Ａ〜２Ｅは、本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用することを意図した上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを例示している。
【００７２】
図２Ａは、本開示の一部の実施形態による、ＯＡＥの正面図を示す。クロスストラップ（２０２）を備えたショルダーハーネス（２０１）は、着用者の上半身に取り付けられる。張力ロックフィッティング（２０３）は、ショルダーハーネス及びクロスストラップのサイズ及び締まりの調整を可能にする。荷重分散部材（２０４，２０５）は、着用者のウェスト及び大腿部それぞれの周りを囲む。股関節屈筋として構成されるＦＬＡ（２０６）は、ウェスト及び大腿部にて取り付けられる。ＦＬＡは、構成要素の保護及び着用者の快適さのため、モータ、動力伝達装置及びスピンドル組立体の周りに丸みのある曲線輪郭のハウジング（２０７）を含むことができる。ＦＬＡのツイストストリングは、ストリングを摩耗、もつれ又は鉤裂きから保護するブレードチューブ（２０８）内に収容される。ＦＬＡは更に、見栄え上の一体化、保護及び快適さのため布地又はＯＡＥの他の要素内に密閉することができる（２０９）。弾性要素（２１０）は、ＦＬＡと並列に構成され、これらが股関節屈筋を模倣するようになる。ウェビング（２１１）は、弾性要素（２１０）を調整フィッティング（２１２）に接続し、該フィッティングは、大腿部にて荷重分散部材（２０５）に固定される。ウェビング（２１１）は、ＦＬＡ（２０６）が脚荷重分散部材（２０５）に力を伝達するための腱として機能し、また着用者の身長の変動に合わせて短縮及び延長する手段として機能する。これは、ＦＬＡのストローク長を依然として維持しながら大腿部の全面を使用することを可能にし、並びにＦＬＡ又は動力伝達装置を挟み又は折れることなく着用者の身体の輪郭に適合させることを可能にする。ＩＭＵは、各大腿部（２１４）の前面に取り付けられ、センサ及び制御層が脚の移動を検出することができるようになる。
【００７３】
図２Ｂは、本開示の一部の実施形態による、ＯＡＥの背面図を示す。バッテリ、回路基板及びケーブルを含む電子部品（２１５）は、上背のバックパック型領域に搭載される。電子機器は通常、保護及び美的感覚の目的でエンクロージャ又は布地カバー（２１６）で覆われる。並列に構成された２つのＦＬＡ（２１７）は、腰椎を横断し、脊椎伸筋を模倣する。並列に構成された４つのＦＬＡ（２１８）は、ウェスト及び各大腿部にて荷重分散部材間に取り付けられ、股関節伸筋又は臀筋を模倣する。布地カバー（２１９）は、保護及び美的感覚の目的でＦＬＡを隠す。カバー（２１９）は、ＦＬＡの長さの変化に適応するため、プリーツ付け、網状、又は柔軟にすることができる。安定層の弾性要素（２２０）は、ＦＬＡと並列に配置される。弾性要素（２２０）及びＦＬＡ（２１８）は、個々の着用者に対してサイズ又は引張力を調整できる調整可能な相互接続部（２２１）を介して荷重分散部材に取り付けられ、上述のようなウェビング腱（２１１）は、ある範囲の調整並びに着用者の身体への適合を提供する。
【００７４】
図２Ｃは、本開示の一部の実施形態による、ＯＡＥの側面図を示す。１又は２以上のサイドバンド（２２２）（この実施例では５つ）は、ＯＡＥの胴体部分の前部と後部の間に接続される。１又は２以上のサイドバンドは、着用者のサイズに適応するよう調整可能である。サイドバンドを締めると、着用者の胴体が把持されて、外装スーツにわたって荷重が分散され、荷重分散部材として効果的に機能する。着用者の胸には、容易にアクセス可能な緊急停止スイッチ（２２３）が配置される。
【００７５】
図２Ｄは、本開示の一部の実施形態による、ＯＡＥの構成要素の詳細な背面図を示す。ウェスト荷重分散部材（２２５）は、交差部にてリベット（２３３）を有して二軸編み組で配置されたウェビングの区域を含む。この配置により、荷重分散部材が、着用者のウェストに適合できると共に、取付ポイント（２３２）に荷重が加わったときに着用者の体幹を締め付けて把持することを可能にする。４つのＦＬＡ（２２４）の２つのグループは、並列に配置されて、ウェスト（２２５）にて荷重分散部材に取り付けられる。ＦＬＡの各グループは、反対側の端部にてウェビング腱（２２７）に取り付けられ、該ウェビング腱が、ＦＬＡの力を大腿部（２２８）にある荷重分散部材に伝達する。４つのＦＬＡ（２２４）の各グループ内では、駆動部のペアが、ステー（２３０）上に取り付けられたブラケット（２２９）と共に繋ぎ合わされ、ステー（２３０）は、ベース層の荷重分散部材上のスリーブ（２３１）内に挿入される。ステーは、ＦＬＡと荷重分散部材との間の圧縮荷重を伝達し、ＦＬＡ及び荷重分散部材の最適な独立した配置及び配向を可能にする。この実施例では、ウェスト及び大腿部での荷重分散部材の最適な状況により、荷重分散部材の取付ポイント間の距離（ＬＦＧ）が、ＦＬＡの最適自由長（ＬＦＤ）よりも遙かに短いものとなる。ステー（２３０）は、最適長（ＬＦＤ）を有するＦＬＡの使用を可能にすると共に、ＦＬＡの力を荷重分散部材の最適取付ポイント（２３２）に伝達する。
【００７６】
図２Ｅは、本開示の一部の実施形態による、ＯＡＥにて実装される腰又は姿勢ボルスターを例示している。ボルスターは、下背の輪郭を辿る半剛性パネル（２３４）を備える。脊椎伸筋ＦＬＡ（２３５）が作動すると、該ＦＬＡは、第１の長さ（Ｌ１）からより短い長さ（Ｌ２）に収縮し短くなる。短い長さ（Ｌ２）は、ボルスターパネル（２３４）の曲率（矢印）を増大させ、腰及び姿勢支持の増大をもたらす。ボルスターは、ベース層のポケットに着座され、ボルスターを横方向に分散させる舌状の特徴は、脊椎及び体幹に沿って荷重分散部材全体に作用する。
【００７７】
図２Ｆ〜２Ｉは、本開示の一部の実施形態による、着用者の衣類の上に着用されることを意図した別の上着型補助外装スーツ（ＯＡＥ）システムを例示している。図２Ｆは、外装スーツ２４０の例示的な正面図を示す。図２Ｇは、部分的に組み立てられた外装スーツ２４０の背面図を示す。図２Ｈは、カバーが存在しない組み立てられた外装スーツ２４０の背面図を示す。図２Ｉは、カバーが存在する組み立てられた外装スーツ２４０の側面図を示す。図２Ｊは、胴体支持システム２８０を示す。図２Ｆ〜２Ｊの各々について、全体的に検討する。
【００７８】
外装スーツ２４０は、大腿部荷重分散部材２４２及び２４４並びに胴体支持システム２５０を含むことができる。大腿部荷重分散部材２４２及び２４４は、外装スーツ２４０を着用しているユーザの大腿部の周りに適合するように構成され、各大腿部荷重分散部材は、股関節屈筋ＦＬＡ２４６及び２４７の端部を所定位置に固定するための取り付け要素２４３及び２４５を含む。股関節屈筋ＦＬＡ２４６及び２４７の他端部は、胴体支持システム２５０の股関節屈筋固定システム２５１及び２５２それぞれに取り付けることができる。大腿部荷重分散部材２４２及び２４４は、伸筋固定システム２５５及び２５６に固定することができる取り付け要素２４８及び２４９を含むことができる。伸筋固定システム２５５及び２５６は、取り付け要素２４８及び２４９に結合されるストラップ２５７及び２５８を含むことができる。ストラップ２５７及び２５８は、ユーザに最良適合するよう調整することができる。伸筋固定システム２５５及び２５６はまた、股関節伸筋ＦＬＡ２６１〜２６８の端部を所定位置に固定するための固定要素２５９及び２６０を含むことができる。
【００７９】
胴体支持システム２５０は、はさみ荷重分散部材２７０、脊椎ハブ２７１、調整可能ストラップ２７２、腹バンド２７３及び２７４、ＦＬＡステー２７５、支持構造体２８０、腰ポケット２８１、肩ストラップ２８３、肩調整要素２８４、胸調整ストラップ２８５、及び胸深ストラップシステム２８６を含むことができる。はさみ荷重分散部材２７０は、調整可能ストラップ２７２を介して腹バンド２７３及び２７４に結合される。腹バンド２７３及び２７４は、例えばジッパー又は他の結合デバイスを介して共に取り付けることができる。腹バンド２７３及び２７４は、ユーザの自然なウェストの下方で荷重を集中させ、また自然なウェストの上方に圧力を加える（例えば、１〜４インチ又は２インチ上方）３重ゾーン（又は三層構造）の段階的圧力パケットとすることができる。腹バンド２７３及び２７４の３重ゾーン構造は、快適な腹部横方向圧力をユーザに加えることができる。腹バンド２７３及び２７４の上部分は、比較的軟質の弾性材料から構成することができる。腹バンド２７３及び２７４の中間部分は、最初の部分のスティフネスよりも大きい第１の弾性スティフネスを有する材料から構成することができる。腹バンド２７３及び２７４の下部分は、第１の弾性スティフネスよりも大きい第２の弾性スティフネスを有する材料から構成することができる。従って、腹バンド２７３及び２７４の各部分のスティフネスを変えることにより、スティフネスの段階的変化が提供されるが、それほど剛性ではないので、バンド２７３及び２７４のどの部分も伸張しない。
【００８０】
はさみ荷重分散部材２７０は、ストラップ２７２及び腹バンド２７３及び２７４と組み合わせると、股関節屈筋ＦＬＡ２６１〜２６８が引張力を加えているときにユーザの身体の周りに力を分散させるよう作動する。ＦＬＡ２６１〜２６８（例えば、モータなど）の一方の端部は、ステー２７５に結合することができ、ＦＬＡ２６１〜２６８の他方の端部は、伸筋固定システム２５５及び２５６に結合される。はさみ荷重分散部材２７０は、ユーザの運動又はＦＬＡ２６１〜２６８のアクティベーション（機能有効化）に応答した屈曲、曲げ及び／又ははさみ（枢動部の周りでの）を行う一連の枢動結合体で構成される。ステー２７５は、ユーザの股関節部付近で荷重分散部材２７０に荷重を加えるように部材２７０上に位置付けることができる。
【００８１】
脊椎ハブ２７１は、荷重分散部材２７０に結合され、及び取付ポイント２８２を介して腰ポケット２８１に結合することができる。脊椎ハブ２７１は、上部の横断面を有する理由から、腰ドレイデルと呼ぶことができる。脊椎ハブ２７１は、全ての構成要素を含めて、胴体支持システム２５０の重量を支持するよう作動する。これは、脊椎ハブ２７１は、ＦＬＡの力及びシステム２５０の重量を荷重分散部材２７０に作用させることによって行われる。脊椎ハブ２７１は、腰部支持をユーザに提供することができる剛体構造とすることができる。脊椎ハブ２７１が荷重分散部材２７０に引き寄せられると、構造体の剛性が、ユーザの腰椎曲線の上方及び下方に圧力を加えると同時に、ユーザが曲線を維持することを可能にすることができる。
【００８２】
腰ポケット２８１は、腰ＦＬＡの荷重を脊椎ハブ２７１及びはさみ荷重分散部材２７０に分散する比較的剛体の材料とすることができる。加えて、腰ポケット２８１は、構造体２８０に取り付けることができ、これにより、構造体２８０を前後に（ユーザが背中を股関節部に対して前後に移動させるのと同じ方向で）移動させることができる。腰ポケット２８１は、取付ポイント２８７を介して胸深ストラップシステム２８６に結合することができる。ＦＬＡ（図２Ｈに示される）は、腰ポケット２８１に結合され、また脊椎ハブ２７１又ははさみ荷重分散部材２７０の何れかに結合することができる。これらのＦＬＡは、脊椎伸筋補助運動を提供することができる。
【００８３】
胸深ストラップシステム２８６は、ユーザが動き回っているとき、特に前屈している際に、構造体２８０がユーザの背中に接近したままであることを可能にするＶ字形状を示すことができる。胸深ストラップシステム２８６は、肩ストラップ２８３及びはさみ荷重分散部材２７０に結合されるストラップ２８８を含むことができる。ストラップ２８８は、リング２８９ａ，２８９ｂ，及び２８９ｃを通過する。リング２８９ａ，２８９ｂ，及び２８９ｃ、ストラップ２８８及び肩ストラップ２８３の組み合わせにより、構造体２８０がユーザの背中と協働して移動できるようになる。
【００８４】
Ｆｌｅｘｏｒ荷重ストラップ２５３は、股関節屈筋固定システム２５１及び２５２の間に存在することができる。Ｆｌｅｘｏｒ荷重ストラップ２５３は、着脱を容易にするためにバックルを有することができる。ストラップ２９０が、股関節屈筋固定システム２５２及びはさみ荷重分散部材２７０（又は脊椎ハブ２７１）に取り付けられる。ストラップ２５３及び２９０及びシステム２５２の組み合わせにより、屈筋ＦＬＡ２４７により生成される力を荷重分散部材２７０及び大腿部荷重分散部材２４４に横方向に分散させることが可能となる。ストラップ２９０と同様のストラップは、股関節屈筋固定システム２５１及びはさみ荷重分散部材２７０（又は脊椎ハブ２７１）に取り付けることができる。
【００８５】
図３は、本開示の一部の実施形態による、外装スーツシステムのための小売り又はサービス環境を示している。一部の実施形態において、小売り及びサービス環境はまた、スタジオとして説明することができる。タッチスクリーンディスプレイ（３０１）は、外装スーツの目的がヘルス／ウェルネス、スポーツ／アクティビティ、又は他の習慣／生活スタイルの目的であるかなど、着用者が外装スーツの構成を開始する対話的環境を提供する。ディスプレイ（３０２）には、複数の外装スーツ及び外装スーツ構成要素が存在する。これらは、着用者に適切である外装スーツを構成するための「在庫」の外装スーツ及び外装スーツ構成要素とすることができ、様々な人体測定、生体力学又は運動学の個々の着用者に適応するため様々な形状又はサイズを含むことができる。これらの構成要素で構成された外装スーツは、着用者に特化した外装スーツを最適化するのに用いられる暫定外装スーツであるか、又は最終外装スーツを提示することができる。代表者、販売員、又は技術者が着用者（３０２）と対話して、外装スーツを構成及び最適化し、更に着用者にその動作をトレーニングさせることが図示されている。外装スーツの各層は、幾らかの適応性（カスタマイズ及び最適化）を組み込むことができる。ベース層は、着用者のサイズ、快適さ要件、及び着用者の衣類の上に着用するか又は下に着用するかなどの所望の用途の特別な状態に適合することができる。安定層は、着用者の身体的特性及び予想される滑動に基づいて、身体の様々な部分に提供される適切な量の安定性に適応することができる。同様に、電源層は、様々な活動における身体の様々な部分に求められる補助量を提供するよう適応することができる。ＦＬＡ動力付きアクチュエータの長さ、速度、及び強度を選択又は調整し、これらのパラメータを最適化することができる。着用者は、活動の特定のセットを実施して、センサ及び制御層が自己較正し、着用者動きパターンに適応することができるようになる。
【００８６】
図４は、本開示の一部の実施形態による、補助外装スーツを着用者に適応させるためのプロセスを概略的に示している。一部の実施形態において、プロセスは、例えば、ステップを組み合わせ、分割、再配列、変更、追加、及び／又は削除することにより修正することができる。このプロセスは、上述の小売り及びサービス経験と一体化することができる。最初に、着用者又はアシスタント（例えば、付き添い、介護者、又は外装スーツを取得する際に着用者を補助する他の人）からの入力では、外装スーツが補助することを目的としている主たる用途及び活動が選択される（４０１）。次に、着用者は、サイズ、動力付きアクチュエータ／ＦＬＡの強度及び速度、センサ及び制御層の要件、ユーザインタフェースなどの外装スーツの構成要素及びパラメータの設定について評価される（４０２）。これはまた、体型のグループから全体的な比率に基づいた着用者の識別情報を含むことができる。次いで、外装スーツが構成されて、着用者に最適化される（４０３）。次に、着用者には、暫定外装スーツ又は着用者が使用できる最終外装スーツの何れかとすることができる、構成された外装スーツを着用する（身に着ける）よう指示することができる（４０４）。次いで、着用者は、外装スーツの初期動作においてトレーニングされ（４０５）、センサ及び制御層を最適化及び較正するための標準化活動を実行するよう指示され（４０６）、並びに構成が適切であることを確認することができる（４０７）。最初に暫定外装スーツが使用された場合には、最終外装スーツを準備することができる（４０８）。着用者、並びに該当する場合には介護者又は付き添いは、高度な外装スーツ機能をトレーニングすることができる（４０９）。着用者には、外装スーツの再較正、最適化又はメンテナンスのために定期的又は必要に応じて小売り又はサービスセンタに戻るように指示することができ、これは、現場で又は外装スーツへの遠隔接続を通じて仮想的に実施することができる（４１０）。加えて、外装スーツへの遠隔接続により、サービスセンタは、外装スーツのステータスを監視し、ソフトウェアを遠隔的にアップグレードし、又はサービスが必要な場合に着用者に通知することを可能にすることができる。１つの実施形態において、上述のプロセスは、１又は２以上のコンピュータシステム又はデータベースによって実行することができる。別の実施形態において、上述のプロセスは、製造業者、販売業者、フランチャイズ加盟店、又はライセンシーによってトレーニング、付加的なシステム、機器を備えたシステム、又はコンピュータによるシステム、或いは他のサービスの組み合わせを提供することで実行することができる。
【００８７】
図５は、本開示の一部の実施形態による、通信ネットワークを組み込んだ例示的な外装スーツシステムプラットフォームを示す。図示のように、補助外装スーツを身に着けた着用者（５０１）は、地域社会又は住居（５０２）に広く存在している。無線通信リンク（５０３）が、外装スーツとセルラーネットワーク又は家庭用無線インターネット接続（５０４）などのネットワークとの間に確立される。ネットワーク接続は、タブレット又はスマートフォン（５０５）又はＰＣ（５０６）などの個人用電子デバイスへの接続を可能にする。これらは、着用者、付き添い、又は介護者が外装スーツの構成（特にセンサ及び制御層）を調整すること、並びに活動レベル、着用者の健康、その他に関連するデータを監視することを可能にすることができる。ネットワーク接続はまた、医院又はサービスセンタなどの１又は２以上の遠隔センタ（５０７）による監視及び制御を可能にする。
【００８８】
外装スーツシステムは、外装スーツ又は着用者に近接近したデバイス又はシステムと通信可能にするＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は無線自動識別（ＲＦＩＤ）などの他の通信システムを含むことができる。これらの機構は、着用者のデジタル識別のような補助的な又はライフスタイルの便利機能を可能にすることができる。１つの実施例において、外装スーツシステムは、センサ及び制御層を通じて着用者の固有の特徴を検出することにより、個々の着用者のアイデンティティを確認することができる。個人の特徴は、歩行又は歩調などの移動パターン、身体サイズ又は体型測定、外装スーツにより感知される力、及び同様のものを含むことができる。次いで、外装スーツシステムは、家電製品、インターネット及びコンピュータのログイン、金融関連機器（ＡＴＭ、小売り支払いシステム、その他）、ドアロック、自動車のロック及びイグニッションシステム、その他などの他のシステムに対する着用者のアイデンティティを照合することができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの通信リンクは、より広範囲なインターネットを通じた接続なしで、スマートフォン、タブレット、及びＰＣなどの電子デバイスとの直接通信を可能にすることができる。これらの接続は、上述のような機能に用いることができる。
【００８９】
予めプログラムされた活動又は動作プロファイルにより、センサ及び制御層は、特定の活動に対して電源層の構成要素を作動させることができるようになる。活動／動作プロファイルは、一般に予めプログラムされているが、上記で説明したように、個々のユーザに対して較正又は適応させることもできる。以下の実施例において、アクチュエータは通常、対応する筋肉グループ（例えば、股関節屈筋、股関節伸筋、又は脊椎伸筋）により識別される。筋肉類推を続けると、ＦＬＡの作動は収縮状態への移行に対応し、非アクティベーションは、伸展状態への移行に対応する。図６Ａ〜６Ｉに関連して以下で検討する動作プロファイルは、複数のセンサ、複数の荷重分散部材、並びに外装スーツが脊椎伸筋、股関節伸筋、及び股関節屈筋の動きのうちの１又は２以上に補助を提供するように荷重分散部材間に力を加えるように結合されて作動する複数のＦＬＡを含む外装スーツにて実施することができる。
【００９０】
図６Ａは、本開示の一部の実施形態による、起立活動／動作プロファイルを例示している。電源層のＦＬＡ又は動力付きアクチュエータの動作及び作動は、概略的フォーマット（６００Ａ）、表形式（６００Ｂ）フォーマット、及びグラフ（６００Ｃ）フォーマットで例示される。１つの実施例において、股関節屈筋は、着用者胴体を前方に傾斜させるよう作動され、この位置で短時間保持される。この前方への傾斜は、立ち動作が始まろうとしていることを着用者にキューを出すと共に、着用者の重心を両足を越えて前方に移動させる。これは、胴体が前方に傾斜しているので、前傾（６１３）フェーズと呼ばれ、また、着用者の体重が座席から脚に移行しているので、運動量移行フェーズ（６１４）と呼ばれる。次に、伸展及びリフトフェーズ（６１５）では、股関節屈筋（６０３）が非アクティベートにされると（６０６）、股関節屈筋（６０１）及び脊椎伸筋が作動し（６０７、６１０）、立位に起き上がるときに着用者を補助する。立位フェーズ（６１７）では、着用者がバランスのとれた立位姿勢をとっている間は、股関節伸筋（６０１）及び脊椎伸筋（６１６）が作動状態で保持される（６０８、６１１）。次いで、股関節伸筋（６０１）及び脊椎伸筋（６１６）が非作動にされ（６０９，６１２）、立位姿勢で自由に動けるようになる。この実施例では、筋構成要素（６０２）は、股関節伸筋（６０１）と直列に図示さている。腱構成要素（６０２）は、引張荷重を伝達し、ＦＬＡがＦＬＡよりも長いスパンにわたって作動することを可能にすると共に、快適性及び機能性のためにＦＬＡを最適に配置することを可能にする。
【００９１】
図６Ｂは、本開示の一部の実施形態による、着座動作／活動プロファイルを例示している。初期収縮及び安定フェーズ（６１８）では、脊椎伸筋（６１６）、股関節伸筋（６０１）、及び股関節屈筋（６０３）は全て作動され（６２１，６２２，６２３）、初期運動の前に着用者に安定性を提供すると共に、運動が始まろうとしていることを着用者にキューを出す。安定性のために短時間の保持の後（６２４）、制御下降フェーズ（６１９）において、股関節伸筋が非作動にされるが（６２５）、股関節伸筋（６２６）の追加の作動が、着座位への下降及び移行の際に着用者を補助する。このようにして、外装スーツは、類似した偏心筋活動を補助する。最後のフェーズ（６２０）では、脊椎伸筋及び股関節屈筋が非アクティベートになり（６２７）、着用者が着座位で寛ぐことができる。
【００９２】
図６Ｃは、本開示の一部の実施形態による、姿勢及び安定性支持のためのプロファイル又はモードを例示している。立位及び着座位における姿勢支持（６２８）は通常、脊椎伸筋（６１６）の作動（６３１）を含む。脊椎伸筋の作動は通常、胸部の後彎（前屈）を低減させ、又は腰椎前彎（後屈）を増大させ、頭部が後方に移動して、上半身が股関節部に対してよりバランスのとれた姿勢になる。この姿勢を維持する補助は、立位及び着座位の両方において疲労を低減し、快適さを向上させる。姿勢支持がもはや必要とされなくなったとき、又は別の動作又は活動が行われることになる場合、脊椎伸筋は非作動にすることができる（６３２）。
【００９３】
受動的な立位股関節部安定性モード（６２９）では、股関節屈筋及び股関節伸筋に類似した弾性支持部（６３３）が、股関節部の受動的安定性を維持する。弾性支持部（６３３）は通常、安定層の構成要素である。弾性支持部（６３３）は、ストラップの張力調整により、又はスナップ又は他のファスナーのような外装スーツ上のアンカーから支持体を単に結合又は結合解除することにより、手動で係合又は調整することができる。図６Ｅにおいて以下で更に記載されるように、弾性支持体は、動力付きアクチュエータとクラッチの組み合わせを用いて係合、係合解除、及び調整することができる。同様に、本明細書で記載される能動的支持体は、弾性支持体及びクラッチ機構と組み合わせて用いることができる。
【００９４】
立位での能動的股関節部安定性は、股関節屈筋（６０３）及び股関節伸筋（６０１）の同時作動（６３４）によって提供することができる。これは、立位における関節を安定させるための股関節の屈筋及び伸筋の同時に起こる等収縮に類似している。能動的股関節部安定性がもはや必要とされないときには、股関節屈筋及び股関節伸筋は、同時に非アクティベートになる（６３５）。高、中、低の量又は支持、或いは、着用者の瞬間的な要求に応じた可変支持など、様々なモード又は量の股関節部安定性支持を提供することができる。支持の量は、身長、体重、年齢及び強度などの着用者の特性によって決定付けることができ、或いは、センサ及び制御層によって能動的に制御することができる。例えば、１又は２以上の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）からのデータは、着用者を補助するのに必要とされる能動的安定性のレベルを示すことができる。
【００９５】
図６Ｄは、本開示の一部の実施形態による、歩行補助のためのプロファイル又はモードを例示している。歩行補助において、股関節屈筋（６０３）及び股関節伸筋（６０１）は、歩行サイクル（ウォーキング）の際の脚の前後の移動を周期的に補助するのに連動して作動する。歩行補助の際の単一の脚のＦＬＡ作動がグラフで示されている（６４３）。遊脚中期位置（６４４）から始まる単一歩行サイクル（６３６）の間に、股関節屈筋（６３７）を作動させると同時に股関節伸筋（６３８）を非作動にすることにより、脚が前方に揺動される。通常は踵接地から始まり、次いで、股関節屈筋が非作動（６３９）になりながら股関節伸筋を作動させ（６４０）、立脚フェーズを経て脚を後ろに移動させる（６４６）。次に、通常は足尖離地（６４７）にて、股関節伸筋が非作動の間（６４２）、股関節屈筋が再び作動され（６４１）て、脚を遊脚中間位置に戻し、ここでサイクルが繰り返される。反対の脚は、同様にして、但し逆のフェーズで作動され、すなわち、片方の脚は、揺動フェーズ中に股関節屈筋を作動させることができ、反対側の脚は、立脚フェーズ中に股関節伸筋を作動させる。
【００９６】
歩行サイクルは、ユーザインタフェース制御装置を介して着用者によってマニュアルで開始及び制御することができ、或いは、センサ及び制御層によって自動的に開始及び制御することができる。例えば、ＩＭＵなどのセンサは、着用者が歩いていることを検出することができ、制御アルゴリズムは、歩行サイクル中に提供される適切な補助を決定して、ＦＬＡは、これに応じて作動する。
【００９７】
図６Ｅは、起立補助を実行するプロセスの１つの実施形態を例示している。１又は２以上の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）は、着用者が前方に傾斜すること（６４８）を感知する。コントローラ又は中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、前方傾斜を、着用者が起立運動を開始していると解釈する（６４９）。或いは、着用者は、起立動作を実行しようとしていることをユーザインタフェースを介して外装スーツシステムに示すことができる。次いで、コントローラ又はＣＰＵは、通常は上述のような動作プロファイルに従って１又は２以上のＦＬＡ又はクラッチ要素を作動させることにより、起立動作を補助するよう外装スーツを作動させる（６５０）。
【００９８】
１つの実施形態において、起立補助動作は、以下のように実施することができる。股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）がアクティベートされて、身体の胴体の前方傾斜動作を開始することができる。股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させる。股関節屈筋の力は、第１の時間期間の間、股関節屈筋保持力閾値で維持することができる。股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）は、第１の時間期間の終わりの前にアクティベートされて、身体の持ち上げ動作を開始することができる。股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が股関節伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させる。脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）がアクティベートされて、身体の持ち上げ動作を補助することができる。脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させる。股関節屈筋ＦＬＡは、第１の時間期間の終わりに非アクティベートされ、股関節屈筋ＦＬＡが張力を低減して、身体の持ち上げ動作を更に補助することができる。股関節屈筋ＦＬＡの非アクティベートは、股関節屈筋の力及び脊椎伸筋の力の増加に対して股関節屈筋の力を減少させる。身体が立っていることをセンサが検出すると、股関節伸筋ＦＬＡを非アクティベートにすることができ、脊椎伸筋ＦＬＡを非アクティベートにすることができる。
【００９９】
図６Ｆは、歩行（ウォーキング）補助を実行するプロセスの１つの実施形態を例示している。１又は２以上のＩＭＵは、着用者の前進の動作又は脚の動きを感知する。コントローラ又はＣＰＵは、前進の動作又は脚の動きを、着用者が歩行サイクルを開始している、すなわち、歩き始めているものと解釈する（６５２）。或いは、着用者は、歩き始めていることをユーザインタフェースを介して外装スーツシステムに示すことができる。次いで、コントローラ又はＣＰＵは、通常は上述のような動作プロファイルに従って１又は２以上のＦＬＡ又はクラッチ要素を作動させることにより、ウォーキング又は歩行補助を補助するよう外装スーツを作動させる（６５３）。
【０１００】
１つの実施形態において、歩行補助動作は、以下のように実施することができる。第１の脚において、第１の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚屈筋ＦＬＡ）及び第１の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第１の脚股関節伸筋ＦＬＡ）は、アクティベートと非アクティベートを交互に行うことができる。第２の脚において、第２の脚に関連する股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節屈筋ＦＬＡ）及び第２の脚に関連する股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（第２の脚股関節伸筋ＦＬＡ）は、アクティベートと非アクティベートを交互に行うことができる。第２の脚屈筋ＦＬＡ及び第２の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションは、第１の脚屈筋ＦＬＡ及び第１の脚股関節伸筋ＦＬＡのアクティベーション及び非アクティベーションに対して位相がずれている。第１の脚屈筋ＦＬＡは、第２の脚股関節屈筋ＦＬＡのアクティベーションに連動して同時にアクティベートすることができ、第２の脚屈筋ＦＬＡは、第２の脚股関節伸筋ＦＬＡを非アクティベートしている間に同時にアクティベートすることができる。第１の脚については、第１の脚伸筋ＦＬＡが最大伸筋力を作用させるときには、第１の脚屈筋ＦＬＡは力を作用しない場合があり、第１の脚屈筋ＦＬＡが最大屈筋力を作用させるときには、第１の脚伸筋ＦＬＡは力を作用しない場合がある。
【０１０１】
図６Ｇは、立位姿勢支持補助を実行するプロセスの１つの実施形態を例示している。１又は２以上のＩＭＵは、着用者が比較的静止して立っていることを感知する（６５４）。コントローラ又はＣＰＵは、着用者が比較的静止して立っていること及び姿勢支持を提供すべきであることを、ＩＭＵデータから解釈する（６５５）。或いは、着用者は、着用者が静止して立っていること及び姿勢支持を望んでいることを、ユーザインタフェースを介して外装スーツシステムに示すことができる。次いで、コントローラ又はＣＰＵは、通常は上述のような動作プロファイルに従って１又は２以上のＦＬＡ又はクラッチ要素を作動させることにより、姿勢支持を補助するよう外装スーツを作動させる（６５６）。
【０１０２】
１つの実施形態において、着座補助動作は、以下のように実施することができる。脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）は、アクティベートされて、腰椎前彎を増大させることができる。脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させることができる。脊椎伸筋ＦＬＡは、姿勢安定が必要ではないとの決定に応答して非アクティベートにすることができる。姿勢安定は更に、股関節部安定性を実行することにより強化することができ、これには、股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）及び股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節伸筋ＦＬＡ）を同時にアクティベートすることを含むことができる。股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させることができ、股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が第１の股関節伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させる。股関節屈筋保持力閾値は、少なくとも２つの異なる支持量を含む股関節部安定性モードに従って定めることができ、股関節伸筋保持力は、股関節部安定性モードに従って定められる。股関節屈筋保持力閾値及び股関節伸筋保持力は、センサから受け取った入力に基づくことができる。
【０１０３】
図６Ｈは、着座動作の補助を実行するプロセスの１つの実施形態を例示している。１又は２以上のＩＭＵは、着用者の動作を感知する（６５７）。コントローラ又はＣＰＵは、その動作を着用者が着座運動を開始していると解釈する（６５８）。或いは、着用者は、歩き始めていることをユーザインタフェースを介して外装スーツシステムに示すことができる。次いで、コントローラ又はＣＰＵは、通常は上述のような動作プロファイルに従って１又は２以上のＦＬＡ又はクラッチ要素を作動させることにより、着座補助を実行するよう外装スーツを作動させる（６５９）。
【０１０４】
１つの実施形態において、着座補助動作は、以下のように実施することができる。股関節屈筋の補助動作を担うＦＬＡ（股関節屈筋ＦＬＡ）、股関節伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脚股関節伸筋ＦＬＡ）、及び脊椎伸筋の補助動作を担うＦＬＡ（脊椎伸筋ＦＬＡ）は、同時にアクティベートすることができる。股関節屈筋ＦＬＡは、股関節屈筋の力が股関節屈筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させ、股関節伸筋ＦＬＡは、股関節伸筋の力が第１の股関節伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させ、脊椎伸筋ＦＬＡは、脊椎伸筋の力が脊椎伸筋保持力閾値に達するまで、張力を増大させることができる。股関節屈筋の力は、第１の股関節屈筋保持力閾値で維持することができる。股関節伸筋の力は、股関節伸筋保持力閾値で維持することができる。第１の時間期間の終わり及び制御された適切な持続時間の間、股関節屈筋の力は、股関節屈筋ＦＬＡを非アクティベートすることによって低減することができ、脊椎伸筋の力は、脊椎伸筋保持力閾値に維持することができ、及び股関節伸筋の力は、股関節伸筋ＦＬＡを更にアクティベートすることによって第２の股関節伸筋保持力閾値にまで増大することができる。制御された適切な持続時間の間、股関節屈筋の力の低減及び股関節伸筋の力の増大は、身体が着座位に接近する速度に比例する。ユーザが座っていることをセンサが検出した場合、股関節伸筋ＦＬＡ及び脊椎伸筋ＦＬＡは、非アクティベートにすることができる。
【０１０５】
図６Ｉは、本開示の一部の実施形態による、起立活動／動作のタイミングチャートを例示している。図６Ｉは、股関節屈筋なしで股関節伸筋及び脊椎伸筋のみを用いた起立補助運動を例示している。時間ｔ１において、外装スーツは、起立補助運動が要求されたという指示を受け取ることができる。要求を受け取った後、外装スーツは、股関節伸筋６７０及び脊椎伸筋６８０をプレツイスト（予捩り）して、伸筋６７０及び６８０の初期張力を提供することができる。プレツイスト動作は、股関節及び脊椎伸筋の動きを実施するＦＬＡに関連するツイストストリング内に存在する可能性がある何らかの弛みを引き締めることができる。このようにして、ユーザが自己の筋肉を操作するときに、ＦＬＡは、直ちに支持を提供し、ユーザに「追いつく」必要はない。時間ｔ２において、股関節及び脊椎伸筋は、第１の股関節伸筋保持部６７１及び第１の脊椎伸筋保持部６８１それぞれにて保持することができる。時間ｔ３において、股関節伸筋ＦＬＡは更に、アクティベートされて、区域６７２で示されるように時間ｔ３〜時間ｔ５まで張力を増大させることができる。時間ｔ４において、股関節伸筋ＦＬＡは、第２の股関節伸筋保持部６７３にて張力を維持することができる。時間ｔ４で始まって、脊椎伸筋ＦＬＡは、区域６８２で示されるように時間ｔ４〜時間ｔ６まで張力を増大させることができる。時間ｔ５において、脊椎伸筋ＦＬＡは、第２の脊椎伸筋保持部６８３にて張力を維持することができる。股関節伸筋及び脊椎伸筋は、それぞれ時間ｔ８及びｔ７にて非アクティベートにされ、立位姿勢において自由に動けるようになる。
【０１０６】
図７は、ＦＬＡ（ＦＤ）、クラッチ（Ｃ）及びバネ（Ｓ）を組み込んだ補助外装スーツシステムのサブシステム（７００）及び動作プロファイルの１つの実施例を例示している。この実施例では、ＦＬＡ（ＦＤ）及びクラッチ（Ｃ）は並列に配列され、第１の端部（７０１）にて外装スーツ上のアンカーに取り付けられ、第２の端部（７０２）にて１又は２以上のバネ（Ｓ）に取り付けられる。１又は２以上のバネの反対側の端部（７０３）は、外装スーツ上の第２の位置にて１又は２以上のアンカーに取り付けられる。最初に（７９４）、ＦＬＡ（ＦＤ）は非アクティベート状態にあり、クラッチ（Ｃ）は係合解除され、バネ（Ｓ）は弛緩状態にあり、僅かな力を発生し、又は力を発生していない。一部の実施形態において、バネ（Ｓ）は、ＦＤによって巻き上げ又は巻き解くことができるツイストストリングを表すことができる（フェーズ７１１及び７１２で示されるように）。ツイストストリングが張力を受けた状態になると、バネ（Ｓ）は、張力を受けているものとして表すことができる（フェーズ７１０及び７１３で示されるように）。別の実施例において、バネ（Ｓ）は、ＦＬＡから完全に分離された要素を表すことができる。この要素は、ＦＬＡのツイストストリングに取り付けられた弾性バンドなどのバネ要素とすることができる。
【０１０７】
次いで、ＦＬＡ（ＦＤ）が作動され（７０５）、ＦＬＡ（ＦＤ）の第２の端部（７０２）をＦＬＡの第１の端部に向けて引き寄せる。同時に、バネ（Ｓ）が伸長され、バネにおいて引張力及びポテンシャルエネルギーを発生する。次に、クラッチ（Ｃ）が係合され（７０７）、ＦＬＡの更なる作動なしでＦＬＡ（ＦＤ）の第１の端部（７０１）と第２の端部（７０２）との間の距離を維持する。この時点で、バネ（Ｓ）は依然として伸長されており、引張力及び蓄えられたポテンシャルエネルギーを発生している。
【０１０８】
着用者が、活動を実施するか、又はＦＬＡの第１の端部（７０１）とバネの反対側の端部（７０３）との間の距離を低減する位置に移動する（７０８）と、力及びバネに蓄えられたポテンシャルエネルギーは、着用者の活動又は動作を補助し、動作が完了すると減少する。
【０１０９】
１つの実施例において、このようなサブシステム（７００）は、着座位から立位へ移動するときに着用者を補助するための股関節伸筋として構成することができる。ＦＬＡの第１の端部（７０１）は、下背の領域において胴体に固定することができ、バネの反対側の端部は、大腿部の後部に固定することができる。初期状態（７１０）において、ＦＬＡ（ＦＤ）及びクラッチ（Ｃ）は、非アクティベートにされ、着用者が座っている間はバネ（Ｓ）には僅かな力か又は全く力が存在しない。起立に備えた次のフェーズ（７１１）において、ＦＬＡが作動され（７０５）、バネにおいて引張力及びポテンシャルエネルギー（７０６）を発生する。次のフェーズ（７１２）において、クラッチ（Ｃ）が係合されて、ＦＬＡの更なる作動又は逆駆動なしでバネの張力を維持する。次のフェーズ（７１３）において、着用者は立位に移動する。引張力及びバネに蓄えられたポテンシャルエネルギーは、この動作を補助し、動作が実施されてＦＬＡの第１の端部（７０１）とバネの反対側の端部（７０３）との間の距離が低減されると、力及び引張エネルギーが減少（７０９）する。
【０１１０】
サブシステム（７００）は、外装スーツで用いることができる。このような外装スーツは、人間の第１の身体区域の周りに着用されるよう構成される第１の荷重分散部材と、人間の第２の身体区域の周りに着用されるよう構成される第２の荷重分散部材とを含むことができる。外装スーツは、第１及び第２の荷重分散部材に結合された筋肉補助サブシステム（例えば、サブシステム７００のような）を含むことができる。筋肉補助サブシステムは、第１の荷重分散部材に結合された第１の取付ポイントと、第２の荷重分散部材に結合された第２の取付ポイントと、第１及び第２の取付ポイントに結合された可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）と、を含むことができる。ＦＬＡは、モータ（例えば、サブシステム７００においてＦＤとして示される）と、モータ及び第２の取付ポイントに結合される少なくとも１つのツイストストリングとを含むことができる。この実施形態において、ツイストストリングは、サブシステム７００においてバネ（Ｓ）としての機能を果たすことができる。しかしながら、ツイストストリング及び第２の取付ポイントに別個のバネ要素を結合してもよいことは理解されたい。外装スーツは、第１の取付ポイントとモータ及び第２の取付ポイント間に存在する第３の取付ポイントとに結合されるようにモータと並列に位置付けられたクラッチを含むことができる。クラッチが係合解除されると、少なくとも１つのツイストストリングの引張力は、モータによって維持され、クラッチが係合されると、少なくとも１つのツイストストリングの引張力は、クラッチにより維持される。外装スーツはまた、モータ及びクラッチの動作を制御するように作動する制御回路を含むことができる。
【０１１１】
モータは、第１の方向で回転することにより引張力を増大させるように作動することができ、或いは、モータは、第２の方向で回転することにより引張力を減少させるように作動することができる。第２の方向は、第１の方向の反対である。電力を節減するために、ＦＬＡは、クラッチが係合されたときには非アクティベートにすることができる。クラッチが係合されて、引張力が第１の引張力閾値に設定されると、クラッチが係合解除された場合に、引張力が第１の引張力閾値よりも低くなるように、ＦＬＡは第１の時間期間の間非アクティベートにすることができ、第１の時間期間の終わりには、クラッチが係合解除された場合に、引張力が第１の引張力閾値に維持されるか又は第１の引張力閾値よりも高くなるように、ＦＬＡはアクティベートされる。
【０１１２】
図８Ａ〜８Ｃは、本開示の一部の実施形態による、補助外装スーツを例示している。図８Ａ〜８Ｃにおいて、補助外装スーツは、個々の着用者に対して外装スーツを最適化しながら試験的又は暫定的使用をするように広範囲に又は無限に構成可能である。これらの状況では、すなわち、外装スーツが異なる着用者で試験するのに使用される場合、又は外装スーツが個々の着用者のために特別に構成されている場合、電源層ＦＬＡ、安定層弾性要素、及びベース層荷重分散部材などの外装スーツの構成要素の位置及び配向を調整することが望ましいとすることができる。一部の実施形態において、暫定／試験外装スーツ（ＰＴＥ）は、試験目的又は特定の着用者に対して最適化のため広範囲に又は無限に異なる配列又は構成で組み立てることができるモジュール式構成要素を含む。
【０１１３】
ＰＴＥの追加の構成可能な機能を可能にするために、テザーは、一部の電子及び機械構成要素が外装スーツから外に収容できるようにすることができる。１つの実施例において、構成可能性又はデータ取り込みの追加を可能にするために、回路基板及びバッテリなどの電子機器のサイズが過大にされる場合がある。これらの構成要素のサイズが大きいことで、これら構成要素をＰＴＥに取り付けることが望ましくない場合、これら構成要素は、外装スーツとは別個に配置されて、物理的又は無線テザーを介して接続され、機能の正確な評価を妨げる可能性があるシステム重量を低減することができる。大型で過大な動力モータは、大型のモータをＰＴＥ上に直接取り付ける必要なしに、電源層の作動を可能にする可撓性駆動リンケージを介してＰＴＥに取り付けることができる。このような過大な動力構成は、全ての構成要素をＰＴＥに直接取り付け又は一体化することを必要とする制約なしで、ＰＴＥパラメータの最適化を可能にする。
【０１１４】
図８Ａは、本開示の一部の実施形態による、ＰＴＥの正面図を示す。この実施例では、ベース層は、腕及び体幹を覆うシャツ（８０１）と、大腿部を覆うレギンスセクション（８０２）とを備える。ベース層は、最初は非構造的であり、外装スーツ構成要素を取り付けるための面を提供する。ＰＴＥベース層の外面は、理想的には、例えば面ファスナーを用いてモジュール式構成要素を取り付けるのに好適である。この実施例において、ベース層の面は、取り付けられることになる構成要素上でフックと嵌合するループを備える。試験又は利用することができる活動に応じて、ベース層は、脚、コア、腕、その他などの身体の様々な領域に適応することができる。ベース層の内面は、好ましくは、着用者の衣類又は皮膚に接して把持するための摩擦を提供する。摩擦は、ベース層が着用者の身体に沿って所定位置に留まるように電源層又は安定層によって生成される力に抗する。
【０１１５】
安定層及び電源層の構成要素は、モジュール方式で位置付けられてベース層に取り付けることができる。図８Ａの実施例において、２つのＦＬＡ（８０３）は、ウェスト及び大腿前部に取り付けられ、股関節屈筋に類似している。ＦＬＡは、（図１９Ａ及び１９Ｂに関連して以下でより詳細に検討されるように）耐荷重ストラップ（８０４）として記載される、取り付けファスナー区域を有する複数のコードでベース層に取り付けられる。この実施例において、耐荷重ストラップファスナーのファスナー区域は、コードに縫い付けられる支持構造体に積層された小片の面ファスナー（フック部分）を含む。面ファスナーにより、耐荷重ストラップをほぼあらゆる構成でベース層に容易に取り付けることができる。通常は、複数のシダ状区域は、安定層又は電源層構成要素の端部に取り付けられ、懸垂曲線などの構成で配列されて、効果的な荷重分散部材をもたらし、着用者の身体の表面にわたって荷重を均等に分散させることができる。耐荷重ストラップ及び対応する構成要素は、生体力学的性能、快適さ、体型、又は実施される特定の活動などの特性に合わせて外装スーツのレイアウトを最適化するために、除去及び位置変更することができる。電源層は、着用者によって操作される手動制御装置（８０５）、技術者によって操作されるリモコン装置、又は自動の電子制御装置を介して作動及び制御することができる。
【０１１６】
図８Ｂは、本開示の一部の実施形態による、ＰＴＥの背面図を示す。ベース層は、ウェスト及び大腿部それぞれの周りに大きな弾性区域（８０６，８０７）を備える。この実施例において、単一のＦＬＡ（８０８）が脊椎の中心線に沿って位置付けられて、脊椎伸筋を近似する。脊椎伸筋ＦＬＡ（８０８）は、耐荷重ストラップを用いてウェストに取り付けられ、上端において肩を覆ってウェビング腱（８０９）に取り付けられる。耐荷重ストラップ及びウェビングは、ＦＬＡの位置及び長さの迅速で容易な調整及び最適化を可能にする。
【０１１７】
２つのＦＬＡ（８１０）は、ウェスト及び大腿後部にて取り付けられ、股関節伸筋又は臀筋を近似する。ＦＬＡ（８１０）の上端部は、シダテープを用いてウェストにてベース層に取り付けられる。ＦＬＡ（８１０）の下端部は、ウェビング腱に取り付けられる。次いで、ウェビング腱の両端部は、大腿後部にてベース層にファスナー付けされたシダテープに取り付けられる。ガイド機構（８１２）は、股関節伸筋ＦＬＡ（８１０）の位置合わせ及びルーティングを制御して、ＦＬＡの作用線を最適化する。この実施例において、ガイドは、単にＦＬＡの中央区域を内側に引っ張るコードのループである。ガイドはまた、アイレット、プーリー、フック、トラック又は同様のものを備える。
【０１１８】
安定層の弾性要素（８１１）は、同様に耐荷重ストラップを用いてウェスト及び大腿部にてベース層に取り付けられる。この実施例において、弾性要素は、弾性ウェビングの複数の区域を備える。弾性区域の追加もしくは排除又はそれらの長さの調整により、弾性要素の剛性の調整が可能となる。耐荷重ストラップ及び調整可能なウェビングアタッチメントは更に、弾性要素の位置及びサイズの調整を容易にすることができる。
【０１１９】
図８Ｃは、本開示の一部の実施形態による、ＰＴＥの側面図を示す。股関節伸筋及び臀筋を近似するＦＬＡ（８１２）は、荷重分散部材を生成するよう、懸垂曲線にて構成された複数の耐荷重ストラップ区域（８１４）を用いて、ウェスト上部にてベース層（８１３）に取り付けられる。ＦＬＡ（８１２）の下側端部は、ウェビング腱（８１５）に取り付けられ、該ウェビング腱は、大腿部にてベース層（８１７）に取り付けられた耐荷重ストラップ（８１６）を介してＦＬＡによって発生された力を大腿部に伝達する。
【０１２０】
前述の実施例では、全体として、着用者の衣類の下又は上の何れかに装着されることになる補助外装スーツを記載した。一部の実施形態において、補助外装スーツ自体は、衣類として着用されるように定型化し設計することができる。図９Ａ〜９Ｂは、本開示の一部の実施形態による、補助外装スーツの主たる衣類、この事例では、一体スーツ型補助外装スーツ（ＵＳＡＥ）のこのような実施例を例示している。ＵＳＡＥは、ベース層、安定層、電源層、及びユーザインタフェース層のうちの２つ又は３以上の一体物を表すことができる。
【０１２１】
図９Ａは、本開示の一部の実施形態による、ＵＳＡＥ９００の正面図を示す。この実施例におけるＵＳＡＥは、膝の直ぐ上から肩まで延びるが、所望の美的感覚及び外装スーツ補助機能に応じて、下脚、足、腕又は首を覆うことを含む、代替の構成が企図される。長尺の２ウェイジッパー（９０１）は、外装スーツの着脱を容易にする開放及び閉鎖を提供する。或いは、ＵＳＡＥは、閉鎖機構なしで外装スーツの着脱を可能にする大きな腕及び／又は首開口を含むことができる。スピーカ（９０２）及びマイクロフォン（９０３）は、着用者が外装スーツを操作する、又はモバイル通信デバイスとして機能させる音声コマンドなどの機能を提供する。ワイヤ及びケーブルのような電気的接続部は、ＵＳＡＥ９００に埋め込まれたチャネル（９１２）を通る。或いは、導電性材料は、ＵＳＡＥ９００内に直接折り込まれ、編み組みされ、印刷され、又は他の方法で埋め込むことができる。
【０１２２】
ＵＳＡＥ９００は、主として、ぴったりとした超軟質ベースの布地（９１６）を用いて通気性のある湿分ウィッキング織物（９０５）から製造することができる。荷重分散部材（９０６ａ，９０６ｂ，９０６ｃ，及び９０６ｄ）は、ＵＳＡＥ９００に一体的に取り付け又は埋め込むことができる。荷重分散部材（９０６ａ）は、（上記で検討したような）荷重分散部材１４０，２７０に類似した機能を果たすことができる下部胴体荷重分散部材とすることができる。荷重分散部材９０６ｂ，９０６ｃは、荷重分散部材１２０，１３０，２４２，２４４に類似した機能を果たすことができる大腿部分散部材とすることができる。荷重分散部材９０６ｄは、例えば、脊椎伸筋荷重を支持することができる肩又はヨーク型の分散部材とすることができる。右及び左股関節屈筋を近似するＦＬＡ（９０８）は、ウェスト（荷重分散部材９０６ａにて）及び大腿前部（荷重分散部材９０６ｂ又は９０６ｃにて）にて取り付けることができる。ＦＬＡ固定システム（９１３）は、荷重分散部材（９０６ａ，９０６ｂ，９０６ｃ，及び９０６ｄ）と一体的に形成されて、ＦＬＡ９０８のモータ構成要素及びＦＬＡのツイストストリング構成要素のうちの１又は２以上を支持することができる。ＦＬＡのツイストストリングは、ＵＳＡＥ９００と共に形成された一体チャネル（９１４）を通ることができる。
【０１２３】
取り外し可能な（又は一体型の）通信ハブ（９０７）は、介護者、付き添い、医療スタッフ又はサービス技術者との通信などＵＸ／ＵＩ層の機能、健康及び活動監視、又はアイデンティティ確認などの生活スタイル機構を提供することができる。カスタム及び／又は曲線輪郭バッテリ（９１１）は、着用者の快適性に最適化された構成でＵＳＡＥ９００において一体化することができる。慣性測定ユニット（ＩＭＵ，９１５）は、適用可能な運動を検出する位置で外装スーツに取り付けられる。例えば、ＩＭＵ９１５は、大腿部上に位置付けられて、歩行及び身体位置を検出することができる。
【０１２４】
弾性姿勢支持ストラップ（９０９）構成要素は、コア及び姿勢支持を提供するため、股関節及び体幹の周りに合うように輪郭形成することができる。弾性姿勢支持ストラップ９０９は、身体を交差する二重Ｘ形状を形成することができる。例えば、支持ストラップ９０９は、外装スーツの腹部領域付近で交差して、外装スーツの上背付近で再度交差することができる。支持ストラップ９０９はまた、肩の上に延びて荷重分散部材９０６ｄと一体化することができ、また、支持ストラップ９０９は、大腿部の周りに延びて、荷重分散部材９０６ｂ，９０６ｃと一体化することができる。ストラップ９０９はまた、荷重分散部材９０６ａと一体化することができる。鼠径部付近の１又は２以上の離散的開口９１０は、外装スーツ全体を取り外すことなくトイレの使用を可能にする。一部の実施形態において、鼠径部区域は、外装スーツのあらゆる層を完全になくすことができる。このような実施形態において、ユーザは、外装スーツの上に肌着を身に着けることができる。
【０１２５】
図９Ｂは、ＵＳＡＥ９００の背面図を示す。カスタム及び／又は曲線輪郭バッテリ（９１１）は、例えば、首の後ろ付近及び／又は肩の下で外装スーツに一体的に又は取り外し可能に取り付けることができる。ＩＭＵ（９１５）は、体幹の位置及び動きを検出するため上背及び下背に取り付けることができる。脊椎伸筋を近似する１又は２以上のＦＬＡ（９１７）は、荷重分散部材９０６から固定システム９１９にわたり姿勢支持を提供することができ、ツイストストリングは、脊椎に沿ってチャネル（９１８）を通過する。姿勢支持ＦＬＡ（９１７）の一方の端部は、ＦＬＡ固定システム（９１９）にて終端することができ、ＦＬＡ荷重を荷重分散部材（９０６ａ）に効率的に伝達する。股関節伸筋又は臀筋を近似するＦＬＡ（９２１）は、ウェスト付近に取り付けられ、詳細には、荷重分散部材９０６ａに取り付けることができる。ＦＬＡ９２１に関連するツイストストリングは、大腿部の後部に沿ってチャネル（９２２）を通過して、固定システム（９２３）に延び、ＦＬＡの力を荷重分散部材（９０６ｂ及び９０６ｃ）に伝達する。
【０１２６】
１又は２以上の圧力センサ（９２５）は、ＵＳＡＥ９００に埋め込まれ、着用者が受ける圧力を検出することができる。圧力の感知は、センサ及び制御層によって利用されて、快適さ、又はＦＬＡの制御のためＵＳＡＥ９００を調整し、様々な活動に必要とされる特定の補助に適応することができる。ＵＳＡＥ９００は、ＦＬＡ、チャネル（例えば、制御電子機器、センサ）及びバッテリなどの電源層と通常は関連する構成要素をベース層から取り外すことを可能にするモジュール式システムを利用することができる。ベース層は、ユーザによって着用される布地、布地の一体化又は強化部分である荷重分散部材（９０６ａ〜ｄ）、固定ステー、及び支持ストラップ（ストラップ９０９など）を含むことができる。電源層の構成要素は、サービス（例えば、補修、交換、又はバッテリ充電）のため取り外すことができ、ベース層は洗浄することができる。電源層の構成要素のモジュール性に関する追加の検討は、明細書添付の図２０Ａ、２０Ｂ及び２１に関して以下で見出すことができる。
【０１２７】
図１０は、本開示の一部の実施形態による、ＦＬＡの一部を形成することができるツイストストリングアクチュエータ（ＴＳＡ）１０００の構成要素を示す。図１０において、ＴＳＡ１０００は、モータ（１００１）、動力伝達装置（１００２）、ロータリーポジションセンサ（１００３）、スピンドル（１００４）、スラストプレート（１００５）及び力センサ（１００６）を含むことができる。一部の実施形態において、ＴＳＡ１０００は、より多くの又はより少ない構成要素を含むことができる。モータ（１０００）は、直接転流のブラシ付き又はブラシレスのＤＣモータとすることができる。モータは、対象となる着用者及び活動に対する外装スーツの要件、並びに全長、ストローク長、速度及びパワー要件などＴＳＡ１０００の具体的詳細事項に基づいて、最適な性能及び効率を得るように選択することができる。動力伝達装置（１００２）は更に、モータの速度及びトルクをＴＳＡ１０００によって必要とされるものに変換することを可能にする。動力伝達装置は、ギア付きであるか、又はベルト又はフレキシブルカップリングのような他のリンク機構を用いることができ、また、効率及び音響作用に合わせて最適化することができる。ロータリーポジションセンサ（１００３）は、ＴＳＡ１０００の制御のため、モータ又は動力伝達装置の部分回転又は全回転を検出する。ロータリーポジションセンサは、絶対信号、相対信号又は直交信号を備えた磁気又は光学エンコーダ、ロータリーポテンシオメータ、又は他の同様のセンサとすることができる。
【０１２８】
スピンドル（１００４）は、モータ又は動力伝達装置の出力に取り付けられる。ＴＳＡのツイストストリングペア（１００７）は、スピンドルにおいてダボ（１００８）の周りに連続したループを形成する。スピンドルは、ＴＳＡによって生成された引張力を担うスラストプレート（１００５）に対接する。ロードセル、薄膜抵抗器、スピンドル（１００４）とスラストプレート（１００５）との間に位置付けられた容量式力センサ又は力検出抵抗器などの力センサは、センサ及び制御層によって使用されるＴＳＡによって生成された引張荷重を感知する。スピンドルと力センサ又はスラストプレートとの間に位置付けられたスラスト軸受（１００９）は、摩擦を低減し、力センサ又はスラストプレートなどの固定構成要素をスピンドルのような回転構成要素による損傷から保護する。
【０１２９】
図１１は、本開示の一部の実施形態による、ＴＳＡ１０００のための力センサシステムを例示している。モータ又は動力伝達装置を含む機械的構成要素（１１０１）は、曲線輪郭のハウジング（１１０２）に密閉される。ＴＳＡ１１００の作動により、ツイストストリングペア（１１０３）において引張力が発生する。これらの引張力の結果として、スピンドル（１１０４）とハウジング（１１０２）との間に圧縮力が生成される。スピンドル（１１０４）とハウジング（１１０１）との間に配置されたバネ（１１０５）は、この圧縮荷重に応えて圧縮することができる。バネ（１１０５）の圧縮は、スピンドル（１１０４）に最も近いバネの端部の変位をもたらすことになる。この変位は、ホール効果センサ、リニアエンコーダ、ポテンシオメータ又は他のセンサなどの変位センサ（１１０６）によって検出可能である。従って、変位センサによって検出された変位は、センサ及び制御層によって利用されて、ＴＳＡにおける引張力を計算することができる。
【０１３０】
図１２は、本開示の一部の実施形態による、ＴＳＡ組立体に必要とされる全長を低減したＴＳＡ１２００の構成を例示している。モータ（１２０１）は、中心チャネル又はボア（１２０２）を有する。ツイストストリングペア（１２０３）は、中心ボア１２０２を通過する。中心ボア（１２０２）内のツイストストリングペア（１２０３）の一部は、モータと直列ではなくモータ（１２０１）と並列であり、従って、この長さの量だけ全体の長さが短くなるので、これによりＴＳＡ１２００の全長が有意に低減される。加えて、サイクロイド駆動部（１２０４）は、小型サイズ内でかなりのギア減速をもたらすことができる。
【０１３１】
図１３は、本開示の一部の実施形態による、９０度動力伝達装置による大きな伝達比、低物理的プロファイル、及び最小ノイズを可能にするＯリング又はベルト駆動部１３０１を備えたＴＳＡ１３００を例示している。Ｏリング又は可撓性ベルト（１３０１）は、入力プーリー（１３０３）及び出力プーリー（１３０４）の周りに巻き掛けられる。入力プーリー（１３０３）は、モータ（１３０１）の出力シャフトに結合され、出力プーリー（１３０４）は、ツイストストリングペア（１３０６）に取り付けられる。この実施例では、２つのアイドラープーリー（１３０５）が、Ｏリング又はベルト（１３０１）の位置合わせを制御する。ツイストストリングペア（１３０６）は、出力プーリー（１３０４）に取り付けられ、出力プーリーが回転するとストリングが捩れて、ＴＳＡ１３００が収縮を引き起こし、引張力を発生するようになる。ツイストストリングペアは、出力プーリーから出ると、湾曲した軸受面（１３０７）を辿り、ストリングの有効長手方向軸（１３０８）が、出力プーリーの回転軸に対してある角度（通常は垂直）になる。Ｏリング／ベルト駆動部並びに軸受面の周りのツイストストリングペアの経路によって実施可能となる角度方向又は垂直方向の動力伝達により、各構成要素を最も低いプロファイル構成で配向することが可能となる。これは、着用者の快適さ及び美的感覚の両方で、ＴＳＡ１３００の全体プロファイルを低減するために望ましいことである。前述の実施例と同様に、バネ（１３０９）及び変位センサ（１３１０）は、センサ及び制御回路のための引張荷重感知を提供する。
【０１３２】
長さの感知は、ツイストストリングペアの有効長手方向軸（１３０８）と実質的に並列に構成されたストリング又はコード（１３１１）で実現される。ストリング又はコード（１３１１）の一方の端部は、バネ荷重リール（１３１２）の周りに巻かれる。ストリング又はコード（１３１１）の反対側の端部（図示せず）は、ＴＳＡの反対側の端部又はその付近に固定される。ＴＳＡが作動又は非アクティベートにされて、その全体の長さを長く又は短くすると、ストリング又はコード（１３１１）は、バネ荷重リール（１３１２）から引き出され、又はバネ荷重リール（１３１２）に引き戻される。ロータリーエンコーダ、ホール効果センサ、ポテンシオメータ又は同様のものなどの回転センサは、リール（１３１２）の回転を検出する。センサ及び制御回路は、回転センサからの信号を利用して、ツイストストリングペア１３０８の絶対長さを算出し、これは、電源層を作動させるのに用いられる制御アルゴリズムのための重要なパラメータとすることができる。
【０１３３】
図１４は、本開示の一部の実施形態による、低プロファイルの曲線輪郭ハウジング（１４０１）に密閉されたＯリング動力伝達装置を備えたＴＳＡ１４００を示す。Ｏリング又は可撓性ベルト（１４０２）は、入力プーリー（１４０３）及び出力プーリー（１４０４）の周りに巻き掛けられる。モータ（１４０５）は、入力プーリー（１４０３）を駆動し、出力プーリー（１４０４）は、ＴＳＡ１４００が作動するとツイストストリングペア（１４０６）を捩る。Ｏリング駆動部によって可能とされる９０度動力伝達により、モータ及び出力プーリーを最も低いプロファイル構成でハウジング（１４０１）内に配向することが可能となる。Ｏリング駆動部のような摩擦ベースの動力伝達装置はまた、同程度の比のギアベースの動力伝達装置よりも静かである。
【０１３４】
図１５は、本開示の一部の実施形態による、ＴＳＡ１５００を例示している。一部の実施形態において、ＴＳＡ１５００は、上述の特徴、並びに絶対長さ感知を含む。長さの感知は、ツイストストリングペアの有効長手方向軸（１５０２）と実質的に並列に構成されたストリング又はコード（１５０１）で実現される。ストリング又はコード（１５０１）の一方の端部は、バネ荷重リール（１５０３）の周りに巻かれる。ストリング又はコード（１５０１）の反対側の端部（図示せず）は、ＦＬＡ（ＴＳＡ１５００がその構成要素である）の反対側の端部又はその付近に固定される。ＴＳＡ１５００が作動又は非アクティベートにされて、ツイストストリングペア１５０２の全体の長さを長く又は短くすると、ストリング又はコード（１５０１）は、バネ荷重リール（１５０３）から引き出され、又はバネ荷重リール（１５０３）に引き戻される。ロータリーエンコーダ、ホール効果センサ、ポテンシオメータ又は同様のものなどの回転センサ（１５０４）は、リール（１５０３）の回転を検出する。センサ及び制御層は、回転センサ（１５０４）からの信号を利用して、ＴＳＡの絶対長さを算出し、これは、電源層を作動させるのに用いられる制御アルゴリズムのための重要なパラメータとすることができる。
【０１３５】
上述の実施例と同様に、Ｏリング又は可撓性ベルト（１５０５）は、入力プーリー（１５０６）及び出力プーリー（１５０７）、並びにアイドラープーリー（１５０８）の周りに巻き掛けられる。入力プーリー（１５０６）はモータ（１５０９）によって駆動され、出力プーリー（１５０７）は、曲線輪郭の軸受面（１５１０）を辿るツイストストリングペア（１５０２）を捩る。Ｏリング動力伝達及び曲線輪郭の軸受面により、モータ及びプーリーは、大きな度動力伝達比及び最小ノイズを有してハウジング又はエンクロージャ（１５１１）内に最適又は最小プロファイルで構成できるようになる。ハウジング（１５１１）と出力プーリー（１５０７）及び変位センサ（１５１３）との間のバネ（１５１２）は、上述のように、ＴＳＡによって生成される引張力の測定を可能にする。
【０１３６】
図１６は、本開示の一部の実施形態による、段階的アクチュエータを備えたＴＳＡ１６００を例示している。ＴＳＡ１６００は、第１、第２、及び第３の動力付きアクチュエータ（それぞれ、１６０２，１６０３，１６０４）を備えた第１の端部（１６０２）を有する。ＴＳＡ１６００は、アンカー（１６０６）（この実施形態ではフックである）を備えた第２の端部（１６０５）を有する。第１、第２、及び第３の動力付きアクチュエータ（１６０２，１６０３，１６０４）は、第１、第２、及び第３のツイストストリングペア（１６０７，１６０８，１６０９）に取り付けられ、これらのツイストストリングペアは、反対側の端部にて第１、第２、及び第３のクラッチ要素（１６１０，１６１１，１６１２）それぞれに取り付けられる。クラッチ要素１６１０，１６１１，１６１２は、電気積層クラッチ、又は他の電気的もしくは機械的クラッチとすることができる。電気積層クラッチは、所与のサイズのクラッチに対して最小の出力要件で優れたクラッチ強度を提供することができる。第１の端部１６０１及び第２の端部１６０５は、伸縮自在な引張部材（１６１３）によって接合され、クラッチ要素（１６１０，１６１１，１６１２）は、伸縮継手１６２０，１６２１，及び１６２２それぞれにて配置される。引張部材１６１３は、伸縮継手１６２０〜１６２２及び区域１６３０〜１６３３を含むことができる。
【０１３７】
ＴＳＡ１６００は、最適な速度、ストローク長又は力のため、動力付きアクチュエータ１６０２〜１６０４及びこれらそれぞれのツイストストリングペア１６０７〜１６０９の段階的作動を可能にする。例えば、第１のフェーズにおいて、動力付きアクチュエータ１６０２が作動される。これにより、第１のツイストストリングペア１６０７が捩れて、第１の伸縮継手１６２０が圧壊する。第１のツイストストリングペア１６０７が、所望の量又は最大量まで短縮されると、第１のクラッチ要素（１６１０）がアクティベートされて、引張部材（１６１３）の第１の伸縮継手を固定する。次に、第２のクラッチ要素（１６１１）が作動されて、引張部材（１６１３）の第２の伸縮継手をロックすると、第２のアクチュエータ（１６０３）は、ツイストストリングペア１６０８を捩り、所望の量だけ短縮させる。このプロセスは、ＴＳＡのストローク長が、３つの全てのツイストストリング及びアクチュエータのストローク長の合計になるように、第３のアクチュエータ（１６０４）、ツイストストリングペア（１６０９）及びクラッチ要素（１６１２）について繰り返される。クラッチ要素は、アクチュエータを順次的に作動させることを可能にし、そのときに作動されていないツイストストリングペアは、非荷重のままである。これにより、電力要件、又は作動状態でないときにアクチュエータが逆駆動されるのを最小限に抑えることができる。このような段階的アクチュエータシステムは、システムの特定の要件に対して最適化された、並列又は直列のより多くの又はより少ないアクチュエータで構成できることは、容易に理解することができる。
【０１３８】
上記で検討したＴＳＡは、様々な外装スーツの実施形態に組み込まれるＦＬＡの一部として用いることができる。一部の実施形態において、所与の外装スーツについては、各ＦＬＡは、同じタイプのＴＳＡを用いることができる。別の実施形態において、所与の外装スーツにおけるＦＬＡは、ＴＳＡの異なる組み合わせを用いることができる。例えば、股関節伸筋ＦＬＡは、ＴＳＡ１４００を用いることができ、股関節屈筋ＦＬＡは、ＴＳＡ１５００を用いることができる。更に別の実施例では、股関節伸筋ＦＬＡは、ＴＳＡ１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，及び１５００のうちの混合したものを用いることができる。ＦＬＡは、異なるストローク長を有して、６〜２４インチにわたる長さを有するように構成することができる。
【０１３９】
図１７は、１つの実施形態によるＦＬＡアレイ１７００を例示している。アレイ１７００は、（人の解剖学的構造の）表面にわたって最適な荷重分布を提供するよう共に作動するＦＬＡ及びクラッチ要素のウェブ（網）を含むことができる。アレイ１７００は、特定の用途に合わせて曲線輪郭にすることができる。例えば、アレイ１７００は、荷重分散部材に類似した懸垂曲線又は他の経路を辿ることができる。一部の実施形態において、アレイ１７００は、荷重分散部材として用いることができる。
【０１４０】
ＦＬＡアレイ１７００は、モータ１７１１からアンカーポイント１７２１にわたる複数の一次ＦＬＡストリング１７１０を含むことができる。モータ１７１１及びアンカーポイント１７２１は、所定位置で外装スーツに固定することができる（例えば、１又は２以上の荷重分散部材になど）。モータ１７１１は、ツイストストリングアクチュエータ（例えば、ＴＳＡ１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，及び１５００）とすることができる。各一次ＦＬＡストリング１７１０は、ツイストストリング１７１５と、モータ１７１１とアンカーポイント１７２１との間でツイストストリング１７１５と直列に接続される１又は２以上の二次ＦＬＡ１７３０とを含むことができる。一次ＦＬＡストリング１７１０は、互いに重なり合うように配列されて、一次ＦＬＡ１７１０及び二次ＦＬＡ１７３０のアレイ又はウェブを形成することができる。ノード１７４０は、二次ＦＬＡ１７３０のうちの交差部を含めて、一次ＦＬＡストリング１７１０の各交差部に存在することができる。ノード１７４０は、交差部にわたってＦＬＡの作動を容易にするスライド又はガイド要素を含むことができる。ノード１７４０は、外装スーツ（例えば、ベース層）に固定ことができ、或いは、外装スーツ（例えば、ベース層）に対して自由に移動することができる。ノード１７４０は、クラッチ要素（例えば、電気積層クラッチ又は機械的クラッチ）を含むことができる。クラッチ要素の係合は、当該ノードでのＦＬＡ１７１０とＦＬＡ１７３０の相対移動をロックし、二次ＦＬＡ１７３０によって制御される所望の区域距離を維持するための出力要件を軽減することができる。
【０１４１】
一部の実施形態において、アレイ１７００の全て又は一部は、外装スーツ（例えば、ベース層）内に定められるチャネルを通って移動することができ、或いは、ベース層に対して自由に移動することができる。例えば、各ストリング１７１５は、外装スーツに存在するチャネル又は管体を通って移動することができる。チャネル又は管体は、開口部により小孔が形成され、他のストリング１７１５が、チャネル又は管体を通って移動しているストリングに相互連結できるようにすることができる。ＦＬＡ１７３０は、チャネル又は管体内に存在することができる。ノード１７４０は、小孔付近に存在することができる。
【０１４２】
二次ＦＬＡ１７３０は、モータ及びツイストストリングを含むことができ、ここでモータは、ノード１７４０のうちの１つとツイストストリングとに接続され、ツイストストリングは、別のノード１７４０に接続される。この構成では、各二次ＦＬＡ１７３０は、ＦＬＡアレイ１７００内に移動可能な区域を形成し、その区域距離を独立して短く又は長くすることができる。
【０１４３】
一次ＦＬＡ１７１０及び二次ＦＬＡ１７３０の各々は、ＦＬＡアレイ１７００内の張力を操作するため独立して制御することができる。１つの実施形態において、一次ＦＬＡ１７１０は、アレイ１７００内で粗い張力調整を提供することができ、二次ＦＬＡ１７３０は、アレイ１７００内で細かい張力調整を提供することができる。何れかのＦＬＡ１７１０におけるモータ１７１１１のアクティベーションは、そのツイストストリング１７１５の他のツイストストリングに対する経路を操作することができる。二次ＦＬＡ１７３０に関連するモータのアクティベーションは、二次ＦＬＡ１７３０と直列になっているツイストストリングの局所的区域を操作することができる。従って、アレイ内で異なるＦＬＡ区域の作動（ＦＬＡ１７１０及び／又は１７３０を介した）は、特定の活動又は体型に合わせて最適な曲線輪郭にされた外装スーツにおける力及び収縮を発生させることができる。アレイ内のＦＬＡ１７１０及び１７３０の選択的作動はまた、着用者の身体に適応させるため、アレイの全体のサイズを変形又は変化させることができる。
【０１４４】
一部の実施形態において、ＦＬＡアレイ１７００は、外装スーツに必要な動作を実行するのに必要なだけの数の一次ＦＬＡ１７１０及び二次ＦＬＡ１７３０並びにクラッチを含むことができる。例えば、ＦＬＡアレイは、数十、数百、又は数千の個々の一次及び二次ＦＬＡ並びにクラッチを含むことができる。１つの実施形態において、外装スーツ全体又はその比較的大部分は、１つの大きなＦＬＡアレイ１７００とすることができる。別の実施形態において、外装スーツは、複数のＦＬＡアレイ１７００を含むことができる。外装スーツが１又は複数のＦＬＡアレイ１７００を包含するかどうかに関係なく、ＦＬＡアレイ１７００は、本明細書で検討する実施形態に従って補助運動を提供するよう制御することができる。例えば、ＦＬＡアレイ１７００は、股関節屈筋、股関節伸筋、及び脊椎伸筋の補助運動、或いは、他の何れかの筋肉の補助運動を提供することができる。一部の実施形態において、ＦＬＡアレイ１７００は、ユーザにマッサージを提供することができる。一部の実施形態において、ＦＬＡアレイ１７００は、外装スーツにおける荷重分散部材としての機能を果たすことができる。一部の実施形態において、ＦＬＡアレイ１７００は、荷重分散部材及び筋肉運動補助の両方の二重の機能を果たすことができる。
【０１４５】
図１８は、１つの実施形態による外装スーツの一部として使用されるＦＬＡアレイ１８００の例示的な実施例を示している。ＦＬＡアレイ１８００は、ＦＬＡアレイ１７００と同様とすることができる。図１８に示すように、ＦＬＡアレイ１８００は、股関節伸筋又は股関節屈筋に類似して構成される。ＦＬＡアレイ１８００は、荷重分散部材と同様の経路（１８０１）に沿って配列される。各経路１８０１は、一次ＦＬＡ及び１又は２以上の二次ＦＬＡ（図示せず）を含むことができる。経路は、外装スーツ及び着用者の身体に沿って圧力及び力を最小限に又は最適に分散させるよう懸垂曲線に近似することができる。この実施例において、アレイ１８００の上部分１８０２は、ウェスト及び股関節の周りから始まり、アレイ１８００の下部分１８０３は、大腿部の周りで終端している。上記で説明したように、経路１８０１は、ノード１８０４にて交差する。アレイ内のＦＬＡ及び／又はクラッチ要素の選択的作動は、外装スーツ及び着用者の身体の周りで均等に力を分散させながら、着座位置から立位への移動、ウォーキング、持ち上げ及び同様のものなどのユーザの所望の活動を補助する力を発生させると共に、着用者の身体の特定の解剖学的構造及び幾何学的形状に外装スーツを適応させることができる。上述のように、モータなどの動力付きアクチュエータは、経路１８０１の端部でのアレイの縁部にて、又は経路の区域に沿ったアレイ内で係合することができる。ノード１８０４でのクラッチ要素は、実行される機能又は活動に応じて、特定の経路の動作を選択的に抑制することができる。
【０１４６】
図１９Ａは、本開示の一部の実施形態による、耐荷重ストラップ１９００の実施可能な構成を例示している。１又は２以上の耐荷重ストラップ１９００は、広範囲に又は無限に構成可能な荷重分散部材を生成するのに用いることができる。耐荷重ストラップ１９００は、荷重（矢印で示される）を何らかの湾曲した又は直線の経路にわたって分散させることを可能にすることができる。例えば、耐荷重ストラップ１９００は、図８Ａ及び８Ｃの外装スーツにて図示されている。耐荷重ストラップ１９００は、長手方向コード１９０１を含むことができ、タブ１９０２がコード１９０１に取り付けられている。コード１９０１の直径及びタブ１９０２のサイズ及び形状は、所望の屈曲方向及び屈曲によって得られる形状の寸法を実現するように選択することができる。例えば、より小さい直径のコード１９０１は、より大きな直径のコードに比べて、ストラップ１９００をより小さい円周曲線に移動できるようにすることができる。
【０１４７】
あらゆる好適な形状のタブ１９０２を用いることができる。タブ１９０１は、ストラップ１９００を比較的平坦に維持しながら、力の分散を補助することができる。例えば、タップは、楕円形、円形、矩形、歯形、又はくさび形とすることができる。タブ１９０２は、ストラップ１９００を移動させることができる方向を制御するような形状にすることができる。例えば、図示のように、タブ１９０２は、楕円形状である。楕円形状により、ストラップ１９００は、コード１９０１に対して２つの方向（上下又は左右方向）で移動できるようになる。キーストーン形又は歯形タブは、ストラップの移動をコード１９０１に対して一方向に制限することができる。
【０１４８】
図１９Bは、耐荷重ストラップ１９００の断面を例示している。長手方向コード１９０１は、ステッチ１９０３（又は接着剤）を用いてパッド１９０２に固定することができる。面ファスナー１９０４は、パッド１９０２の下面に存在することができ、パッド１９０２を基材１９０５（例えば、外装スーツのベース層とすることができる）に解除可能に取り付けるよう作動する。柔軟性があり且つ解除可能な取り付け機能により、１又は２以上のストラップ１９００を繰り返し再構成できるようにして、改善された快適さ及び機能を得るように、最適化された荷重分散部材を生成することができる。一部の実施形態において、ストラップ１９００は、接着、ステッチング、又は他のタイプの付着により基材１９０５に結合することができる。
【０１４９】
図２０Ａ〜２０Ｂは、１つの実施形態による、モジュール式構成要素を備えた例示的な下着型補助外装スーツ（ＵＡＥ）システム２０００を示している。ＵＳＡＥ９００に関して上記で検討したように、モジュール式構成要素は、外装スーツのベース層から取り外されるように設計される。図２０Ａ及び２０Ｂに示すように、ＵＡＥ２０００は、一体化された荷重分散部材２００２ａ，２００２ｂ，及び２００２ｃを備えたベース層２００１を含む。荷重分散部材２００２ａは、腹部、上背及び肩を覆うように胴体の周りに巻き付けることができる。荷重分散部材２００２ｂ及び２００２ｃは、大腿部の周りに巻き付けることができる。モジュール式パッチ組立体２００３及び２００４は、ベース層に取り付けられ、これらが荷重分散部材２００２ａ，２００２ｂ及び２００２ｃに固定されるようになる。詳細には、モジュール式パッチ組立体２００３のうちの１つは、荷重分散部材２００２ａ及び２００２ｂに固定することができ、他のモジュール式パッチ組立体２００３は、荷重分散部材２００２ａ及び２００２ｃに固定することができる。モジュール式パッチ組立体２００４は、荷重分散部材２００２ａの上背／下頸領域に、及び荷重分散部材２００２ａの腰領域に固定することができる。
【０１５０】
図２０Ｃは、股関節伸筋に対応するＦＬＡを含むモジュール式パッチ（２００３）の詳細図を示す。モジュール式パッチ２００３は、モータ、動力伝達構成要素、力感知トランスデューサ、電子制御及び通信システム、バッテリ、及び同様のものなど、電源層の構成要素を収容するハウジング２００５のモザイク形アレイを含むことができる。ハウジング２００５は、パッチから分離不能、又はモジュール式に取り外し可能及び交換可能とすることができる。ハウジング２００５は、荷重分散部材２００２ｂ又は２００２ｃに固定することができる。図示のように、ハウジング２００５のうちの３つは、管体２００６のうちの１つを通って荷重分散部材２００２ａ上に配置されたアンカーポイント２００７のうちの１つに延在するツイストストリングに取り付けられるモータユニットなどのＦＬＡの構成要素を含むことができる。アンカーポイント２００７は、荷重分散部材２００２ａに脱着可能に結合されて、各ツイストストリングに対するアンカーとして機能することができる。従って、ＦＬＡのモータが作動すると、ＦＬＡは、ツイストストリングを捩り、荷重分散部材２００２ａを荷重分散部材２００２ｂに向けて引き寄せる張力を提供する。モジュール式パッチ２００３が取り外されると、ハウジング２００５の全体、管体２００６、及びアンカーポイント２００７がベース層２００１から取り外される。モジュール式パッチ２００４は、モジュール式パッチ２００３と同様の構成を含むことができ、その全体として取り外すことができる。
【０１５１】
一部の実施形態において、モジュール式パッチ２００３及び２００４を用いて、電源層に関連する全ての電子機器、ＦＬＡ、及び構成要素を収容することができる。モジュール式パッチは、ベース層の洗浄を可能にするよう取り外し可能とすることができる。モジュール式パッチは、（ベース層内に一体化された）荷重分散部材に対する相互接続部としての機能を果たすことができる。この相互接続部は、股関節屈筋、股関節伸筋、又は脊椎伸筋の補助運動を提供するＦＬＡの作動をサポートすることができる。モジュール式パッチは、構成要素（従って、ＦＬＡ構成要素）を荷重分散部材に直接固定することを可能にする開口部を貫通することができる。加えて、モジュール式パッチは、バッテリ及び基板、センサ、電子機器、その他の重量を支持する固有の荷重分散部材様構造としての機能を果たすことができる。
【０１５２】
一部の実施形態において、ＵＡＥ２０００の構成要素は、他の好適な配置位置、形状、数及び／又は配列を有することができる。例えば、図２０Ｃは、六角形状を有するハウジング２００５を示しているが、他の何れかの好適な形状を用いることができる。ハウジング２００５は、あらゆる好適な数、配置位置、及び／又は配列を有することができる。
【０１５３】
図２１は、モジュール式パッチを備えた下着型補助外装スーツの１つの実施形態及び様々な使用状況を例示している。股関節伸筋及び脊椎伸筋を表しているモジュール式パッチ（２１０１）は、ベース層（２１０２）に取り付けられる。モジュール式パッチ２１０１は、２１０３にて外装スーツの着脱を容易にするため、又はステップ２１０４にてトイレを利用するため、又はステップ２１０８にて外装スーツを洗浄するために、プロセスステップ２１０７にて取り外すことができる。洗浄ステップ２１０８に関して、モジュール式パッチ２１０１の取り外しにより、電子部品を損傷することなく、ベース層を洗濯機で洗うことを可能にすることができる。１又は２以上のバッテリパック２１０５は、モジュール式パッチ又は外装スーツ上の他の位置から取り外され、例えば、充電ステーション２１０６において交換又は充電することができる。
【０１５４】
モジュール式パッチ及び構成要素は、例えば、洗浄、サービス、バッテリの交換又は充電、もしくは異なる強度、速度又は重量を有するフレックスドライブ（ｆｌｅｘｄｒｉｖｅ）のような様々な構成要素との交換のため、取り外し交換することができる。モジュール式構成要素はまた、特定の身体サイズ、重量、及び機能要件に基づいて、特殊な個人のための外装スーツの構成を可能にすることができる。例えば、ベース層は、着用者が要求する特徴を提供するため、サイズ又はスタイルのグループから選択するか、もしくは特注にすることができる。特徴は、着脱特徴、調整、ポケット、又は他の機能的もしくは美的特徴を含むことができる。次いで、外装スーツは、個人のユーザに適切なモジュール式パッチで構成することができる。モジュール式パッチの構成可能な態様は、パワー、強度、速度、フレックスドライブの重量及びサイズ、バッテリ容量、通信能力、ユーザインタフェース特徴、又は同様のものを含むことができる。
【０１５５】
図２２Ａ〜２２Ｃは、人体の異なる位置に位置付けられた複数の異なる荷重分散部材の正面図、背面図、及び側面図を示す。図２２Ａ〜２２Ｃは、荷重分散部材の説明の際に、本明細書に全体として引用されることになる。荷重分散部材は、胴体荷重分散部材２２１０、骨盤荷重分散部材２２３０、並びに大腿部荷重分散部材２０５０及び２０７０を含む。
【０１５６】
胴体荷重分散部材２２１０は、身体の後部上の脊椎領域から生じ、胸部のペック（ｐｅｃｋ）／胸領域の上方及び下方で身体の周りを囲む非伸張部材２２１１〜２２１３を含むことができる。アンカーポイント２２１６〜２２１８は、取り付け部材（図示せず）を介して取り付けることができる。部材２２１１〜２２１３は、荷重事象（例えば、脊椎伸筋補助運動）を受けたときに胴体の周りに荷重を分散させる懸垂曲線を表す把持ラインを形成する。部材２２１１〜２２１３は、ほぼ非伸張性であるが、部材２２１３は、胸骨／胸部骨付近に配置された伸張部２０１５を含むことができる。伸張部２０１５は、呼入の際に横隔膜が伸張部２０１５を伸張できるようにすることにより、より容易な呼吸を促進することができる。伸張部２０１５は、伸張が制限されて、荷重の際に部材２０１３の張力が維持されるようにすることができる。部材２２１１〜２２１３は、下位肋骨と高い自然ウェストの間の臍付近に位置する領域を囲まないように配列及び位置付けることができる。図２２Ａ〜２２Ｃには、肩ストラップは図示されていないが、肩ストラップは、部材２２１１〜２２１３の１又は２以上に取り付けられて、胴体荷重分散部材２２１０に追加の安定性を提供することができることは、理解されたい。
【０１５７】
骨盤荷重分散部材２２３０は、股関節の周りの荷重を分散し、部材２２３０と部材２２１０、２２５０及び２２７０のうちの１又は２以上の何れかとの間に取り付けられたＦＬＡ用アンカーとしての機能を果たす。部材２２３０は、身体の骨盤／股関節領域の周りで巻き付ける部材２２３１〜２２３３を含むことができる。部材２２３１〜２２３３の各々は、懸垂曲線を利用して、自然ウェストの下方（臍の下方）で且つ下部股関節の上方の荷重を良好に分散させることができる。懸垂曲線は、部材２２３１〜２２３３のＶ字形で表される。部材２２３１〜２２３３の各々は、Ｖ字形を含むことができ、その点がアンカーポイントとすることができる。部材２２３１〜２２３３の各々は、身体の両側に位置付けられる２つのアンカーを含むことができる。部材２２３１及び２２３２の把持ライン構成は、身体の周りで互いに交差することによって互いに平衡する。例えば、部材２２３１は、アンカーポイント２２３１ａ（左大腿部の隣に位置付けられる）及び２２３１ｂ（右大腿部の隣に位置付けられる）を含むことができ、部材２２３２は、アンカーポイント２２３２ａ（右大腿部の隣に位置付けられる）及びアンカーポイント２２３２ｂ（左大腿部の隣に位置付けられる）を含むことができる。部材２２３３は、アンカーポイント２２３３ａ（右股関節の隣に位置付けられる）及びアンカーポイント２２３３ｂ（左股関節の隣に位置付けられる）を含むことができる。
【０１５８】
大腿部荷重分散部材２２５０及び２２２７０は、それぞれの大腿部の周りに荷重を分散させ、部材２２１０と部材２２５０及び２２７０との間に取り付けられたＦＬＡ用のアンカーとしての機能を果たす。部材２２５０は、左大腿部の周りに巻き付ける部材２２５１〜２２５３を含むことができる。部材２２７０は、右大腿部の周りに巻き付ける部材２２７１〜２２７３を含むことができる。部材２２５１〜２２５３及び２２７１〜２２７３の各々は、懸垂曲線を利用して、それぞれの大腿部の周りに荷重を良好に分散させることができる。アンカーポイントは、部材２２５１〜２２５３及び２２７１〜２２７３の各々に対して存在することができる。
【０１５９】
（外装スーツの制御及び適用方法）
外装スーツは、外装スーツ上又はその内部に配置されるか、或いは外装スーツと無線又は有線通信する電子コントローラによって作動させることができる。電子コントローラは、外装スーツを作動させて、外装スーツの機能を有効にするように様々な方法で構成することができる。電子コントローラは、外装スーツの要素において又は外装スーツと直接的又は間接的に通信する他のシステムにおいて格納されるコンピュータ可読プログラムにアクセスして実行することができる。コンピュータ可読プログラムは、外装スーツを作動させる方法を記述することができ、或いは、外装スーツ又は外装スーツの着用者についての他の動作を記述することができる。
【０１６０】
図２３は、アクチュエータ２３０１、センサ２３０３、及び外装スーツ２３００の要素（例えば、２３０１，２３０３）を作動させて外装スーツ２３００の機能を有効にするよう構成されたコントローラを含む例示的な外装スーツ２３００を例示している。コントローラ２３０５は、ユーザインタフェース２３１０と無線通信するよう構成される。ユーザインタフェース２３１０は、ユーザ（例えば、外装スーツ２３００の着用者）及び可撓性外装スーツのコントローラ２３０５又は他のシステムに情報を提示するよう構成されている。ユーザインタフェース２３１０は、外装スーツ２３００の要素からの情報の制御及び／又はアクセスに関与することができる。例えば、ユーザインタフェース２３１０によって実行されているアプリケーションは、センサ２３０３からのデータにアクセスし、アクチュエータ２３０１の作動（例えば、背屈伸張を加える）を算出し、算出した動作を外装スーツ２３００に伝達することができる。ユーザインタフェース２３１０は更に、他の機能を有効にするように構成することができ、例えば、ユーザインタフェース２３１０は、携帯電話、ポータブルコンピュータ、娯楽端末として用いるように構成され、或いは、他のアプリケーションに従って作動するように構成することができる。
【０１６１】
ユーザインタフェース２３１０は、外装スーツ２３００に取り外し可能に取り付けられる（例えば、ストラップ、マグネット、Ｖｅｌｃｒｏ、充電及び／又はデータケーブルにより）ように構成することができる。或いは、ユーザインタフェース２３１０は、外装スーツ２３００の一部として、通常動作中は取り外されないように構成することができる。一部の実施例において、ユーザインタフェースは、ユーザインタフェース２３１０を用いて外装スーツ２３００に関する情報を制御及び／又はアクセスすることに加えて、外装スーツ２３００の一部として組み込むことができ（例えば、外装スーツ２３００の袖に一体化されたタッチスクリーン）、外装スーツ２３００に関する情報を制御及び／又はアクセスするのに用いることができる。一部の実施例において、コントローラ２３０５又は外装スーツ２３００の他の要素は、標準プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、ＬＴＥもしくは他のセルラー規格、ＩＲｄＡ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）による無線又は有線通信を有効にし、このような機能を有効にするために補完通信の要素及びコンピュータ可読プログラムで構成されたときに、ユーザインタフェース２３１０として様々なシステム及びデバイスを作動させることができるように構成される。
【０１６２】
外装スーツ２３００は、本明細書の例示的な実施形態で又は用途に応じた他の方法で記載されるように構成することができる。外装スーツ２３００は、様々なアプリケーションを有効にするように作動することができる。外装スーツ２３００は、着用者の動作を検出して、これに応答してトルク及び／又は力を着用者の身体に加え（例えば、アクチュエータ２３０１を用いて）、着用者が身体及び／又は環境に作用させることができる力を増大させることにより、着用者の強度を増強するよう作動することができる。外装スーツ２３００は、特定の身体活動を実行するために、着用者をトレーニングするように作動することができる。例えば、外装スーツ２３００は、着用者のリハビリテーション療法を有効にするよう作動することができる。これに加えて、又は代替として、外装スーツ２３００は、着用者の障害のある動作を妨げるように作動し、及び／又はアクチュエータ２３０１及び／又は他の要素（例えば、触覚フィードバック要素）を用いて、実行すべき動作又は動き、及び／又は実行すべきでない又は終了すべき動作又は動きを着用者に示すように作動することができる。同様に、身体トレーニング（例えば、ダンス、スケート、他の運動活動、職業トレーニング）の他のプログラムは、外装スーツ２３００の作動により有効にされて、着用者によって生成される動作、トルク又は力を検出し、及び／又は力、トルク、又は他の触覚フィードバックを着用者に加えるようにすることができる。外装スーツ２３００及び／又はユーザインタフェース２３１０の他の用途が予想される。
【０１６３】
加えて、ユーザインタフェース２３１０は、通信ネットワーク２３２０と通信することができる。例えば、ユーザインタフェース２３１０は、ＷｉＦｉ無線機、ＬＴＥトランシーバー又は他のセルラー通信機器、有線モデム、又はユーザインタフェース２３１０及び外装スーツ２３００がインターネットと通信できるようにする他の何れかの要素を含むことができる。ユーザインタフェース２３１０は、通信ネットワーク２３２０を通じてサーバ２３３０と通信することができる。サーバ２３３０との通信により、ユーザインタフェース２３１０及び外装スーツ２３００の機能を有効にすることができる。一部の実施例において、ユーザインタフェース２３１０は、遠隔測定データ（例えば、位置、外装スーツ２３００の要素２３０１，２３０３の構成、外装スーツ２３００の着用者に関する生理学的データ）をサーバ２３３０にアップロードすることができる。
【０１６４】
一部の実施例において、サーバ２３３０は、外装スーツ２３００の要素（例えば、２３０１，２３０３）からの情報に対して制御及び／又はアクセスして、外装スーツ２３００の何れかのアプリケーションを有効にするよう構成することができる。例えば、サーバ２３３０は、着用者が負傷した、意識を失った、又は他の理由で自分で動けなくなった場合に着用者を危険な状況から救い出すために外装スーツ２３００の要素を作動させ、及び／又は外装スーツ２３００及びユーザインタフェース２３１０自体を危険な状況から救い出すために外装スーツ２３００及びユーザインタフェース２３１０を作動させることができる。外装スーツと通信するサーバの他の用途が予想される。
【０１６５】
ユーザインタフェース２３１０は、第２の可撓性外装スーツ２３４０と通信状態にあり且つ該第２の可撓性外装スーツ２３４０を作動させるよう構成された第２のユーザインタフェース２３４５と通信するよう構成することができる。このような通信は、直接的なものとすることができる（例えば、トランシーバー又は他の要素を用いて、ユーザインタフェース２３１０とユーザインタフェース２３４５との間で直接の無線又は有線リンクを介して情報を送受する）。これに加えて、又は代替として、ユーザインタフェース２３１０と第２のユーザインタフェース２３４５との間の通信は、通信ネットワーク２３２０及び／又は該通信ネットワーク２３２０を通じてユーザインタフェース２３１０及び第２のユーザインタフェース２３４５と通信するよう構成されたサーバ２３３０により容易にすることができる。
【０１６６】
ユーザインタフェース２３１０と第２のユーザインタフェース２３４５との間の通信は、外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０のアプリケーションを有効にすることができる。一部の実施例において、外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０及び／又は外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０の着用者らの動きは、協調させることができる。例えば、外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０は、着用者らによる重量物の持ち上げを協調するよう作動することができる。持ち上げのタイミング、並びに着用者及び／又は外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０の各々によって提供される支持の程度は、重量物が運ばれた際の安定性を向上させるよう、又は着用者らの負傷リスクを低減するよう、或いは他の何らかの考慮事項に応じて制御することができる。外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０及び／又はこれらの着用者らの動きの協調は、着用者及び／又は着用者の環境の要素に対して協調（タイミング、大きさ、又は他の特性）された力及び／又はトルクを加えること、及び／又は触覚フィードバック（外装スーツ２３００，２３４０のアクチュアリーを通じて、専用の触覚フィードバック要素を通じて、又は他の方法によって）を着用者らに提供し、協調した動きに着用者らを誘導することを含むことができる。
【０１６７】
外装スーツ２３００及び第２の外装スーツ２３４０の協調動作は、様々な方式で実施することができる。一部の実施例において、一方の外装スーツ（及びその着用者）がマスターとして働き、外装スーツ２３００及び２３４０の動作が協調されるように、他方の外装スーツにコマンド又は他の情報を提供する。例えば、外装スーツ２３００，２３４０は、着用者らが協調してダンス（又は他の何らかの運動活動に参加）できるように作動することができる。外装スーツの一方は、「リード」として働き、「リード」の着用者によって実施される動きに関するタイミング又は他の情報を他方の外装スーツに送り、協調したダンス動作を他方の荷重分散部材が実行できるようになる。一部の実施例において、第１の外装スーツの第１の着用者は、トレーナーとして働き、第２の外装スーツの第２の着用者が実行することを習得できる動作又は身体活動をモデル化することができる。第１の外装スーツは、第１の着用者によって実行される動作、トルク、力、又は他の身体活動を検出することができ、検出した活動に関連する情報を第２の着用者に送ることができる。次いで、第２の外装スーツは、第２の着用者の身体に力、トルク、触覚フィードバック、又は他の情報を提供し、第１の着用者によってモデル化された動作又は他の身体活動を第２の着用者が学習できるようにすることができる。一部の実施例において、サーバ２３３０は、コマンド又は他の情報を外装スーツ２３００及び２３４０に送り、外装スーツ２３００及び２３４０の協調動作を可能にすることができる。
【０１６８】
外装スーツ２３００は、着用者の動きに関する情報、着用者の環境、及び外装スーツ２３００の着用者に関する他の情報を伝達及び／又は記録するように作動することができる。一部の実施例において、着用者の動作及び動きに関連する運動学をサーバ２３３０に記録及び／又は送信することができる。これらのデータは、医療、科学、エンターテイメント、ソーシャルメディア、又は他の用途のために収集することができる。データは、システムを作動させるのに用いることができる。例えば、外装スーツ２３００は、ユーザによって生成された動作、力、及び／又はトルクをロボットシステム（例えば、ロボットアーム、脚、胴体、人間の形をした身体、又は他の何れかのロボットシステム）に伝達するよう構成することができ、該ロボットシステムは、着用者の活動を模擬し、及び／又は着用者の活動をロボットシステムの要素の動作、力又はトルクにマッピングするよう構成することができる。別の実施例において、データは、着用者の仮想アバターを作動させるのに用いることができ、アバターの動作は、着用者動作に正確に反映され、又は何らかの形で関連づけられるようになる。仮想アバターは、仮想環境にてインスタンスが作成され、着用者が通信している個人又はシステムに提示され、又は他の何れかのアプリケーションに従って構成及び作動することができる。
【０１６９】
逆に、外装スーツ２３００は、触覚又は他のデータを着用者に提示するように作動することができる。一部の実施例において、アクチュエータ２３０１（例えば、ツイストストリングアクチュエータ、外装腱）及び／又は触覚フィードバック要素（例えば、ＥＰＡＭ触覚要素）は、着用者の身体に加えられる力を提供及び／又は調整して、着用者に機械的情報又は他の情報を示すように作動することができる。例えば、外装スーツ２３００の特定の位置に配置された外装スーツ２３００の触覚要素の特定のパターンのアクティベーションは、着用者が、電話、電子メール又は他の通信を受け取ったことを示すことができる。別の実施例において、ロボットシステムは、着用者によって生成されて外装スーツ２３００によりロボットシステムに送られる動作、力及び／又はトルクを用いて作動することができる。ロボットシステムの環境及び動作の力、モーメント、及び他の状態は、外装スーツ２３００に伝達されて、着用者に提示（アクチュエータ２３０１又は他の触覚フィードバック要素を用いて）され、ロボットシステムの着用者の動作に関連する力フィードバック又は他の触覚の感覚を経験できるようにすることができる。別の実施例において、着用者に提示される触覚データは、仮想環境、例えば、外装スーツ２３００によって検出されている着用者に関連する動作又は他のデータに基づいて動作している着用者のアバターを含む環境によって生成することができる。
【０１７０】
図２３に例示される外装スーツ２３００は、本明細書で記載される制御電子機器、ソフトウェア、又はアルゴリズムによって作動することができる外装スーツの１つの実施例に過ぎない点に留意されたい。本明細書で記載される制御電子機器、ソフトウェア、又はアルゴリズムは、より多くの、より少ない、又は異なるアクチュエータ、センサ又は他の要素を有する可撓性外装スーツ又は他のメカトロニクス及び／又はロボットシステムを制御するよう構成することができる。更に、本明細書で記載される制御電子機器、ソフトウェア、又はアルゴリズムは、例示の外装スーツ２３００と同様に又は異なるように構成された外装スーツを制御するよう構成することができる。更に、本明細書で記載される制御電子機器、ソフトウェア、又はアルゴリズムは、再構成可能ハードウェア（すなわち、アクチュエータ、センサ又は他の要素を付加又は取り外すことができる外装スーツ）を有する可撓性外装スーツを制御するよう構成され、及び／又は様々な方法を用いて可撓性外装スーツの現在のハードウェア構成を検出するよう構成することができる。
【０１７１】
（外装スーツの制御のためのソフトウェア階層）
外装スーツのコントローラ及び／又はコントローラによって実行されるコンピュータ可読媒体は、可撓性外装スーツの機能及び／又は構成要素のカプセル化を提供するよう構成することができる。すなわち、コントローラの一部の要素（例えば、サブルーチン、ドライバ、サービス、デーモン、ファンクション）は、外装スーツの特定の要素（例えば、ツイストストリングアクチュエータ、触覚フィードバック要素）を作動させるよう構成され、コントローラの他の要素（例えば、他のプログラム）が特定の要素を作動させ及び／又は特定の要素に抽象的アクセスを提供（例えば、コマンド方向にアクチュエータを配向するコマンドを、コマンド方向にアクチュエータを配向するのに十分なコマンドのセットに変換）できるように構成することができる。このカプセル化により、様々なサービス、ドライバ、デーモン、又は他のコンピュータ可読プログラムを可撓性外装スーツの様々な用途のために開発できるようにすることができる。更に、可撓性外装スーツの機能を一般的でアクセス可能な方法でのカプセル化を提供することにより（例えば、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）又は他のインタフェース規格を特定し実装することにより）、コンピュータ可読プログラムが作成され、一般的なカプセル化された機能と相互作用して、これによりコンピュータ可読プログラムは、可撓性外装スーツの単一タイプ又はモデルとしてではなく、様々に異なるように構成された外装スーツとしての作動モード又は機能を可能にすることができる。例えば、仮想アバター通信プログラムは、標準外装スーツＡＰＩにアクセスすることにより、可撓性外装スーツの着用者の姿勢についての情報にアクセスすることができる。異なるように構成された外装スーツは、異なるセンサ、アクチュエータ及び他の要素を含むことができるが、ＡＰＩによる同一フォーマットでの姿勢情報を提供することができる。可撓性外装スーツ又は他のロボット型、外骨格型、補助型、触覚型又は他のメカトロニクスシステムの他の機能及び特徴は、ＡＰＩによって、又は他の標準コンピュータアクセス及び制御インタフェース方式に従ってカプセル化することができる。
【０１７２】
図２４は、外装スーツ２４００の概略を示す要素及び外装スーツ２４００の制御又は動作の階層である。可撓性外装スーツは、それぞれ、外装スーツ２４００、外装スーツ２４００の着用者、及び／又は着用者の環境に力及び／又はトルクを加え、及びこれらの１又は２以上の特性を検出するように構成されたアクチュエータ２４２０及びセンサ２４３０を含む。外装スーツ２４００は更に、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０を使用してアクチュエータ２４２０及びセンサ２４３０を作動させるように構成されるコントローラ２４１０を含む。ハードウェア電子機器インタフェース２４４０は、アクチュエータ１５２０及びセンサ１５３０を作動させるのに使用される信号を用いて、コントローラ１５１０との間をインタフェース接続するように構成される電子機器を含む。例えば、アクチュエータ１５２０は外装腱を含むことができ、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、外装腱をクラッチで接続及びクラッチで切断するために、及び外装腱の長さを報告するために、高電圧発電機、高電圧スイッチ及び高電圧容量計を含むことができる。ハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、電圧レギュレータ、高電圧発電機、増幅器、電流検出器、エンコーダ、磁気計、スイッチ、制御電流源、ＤＡＣ、ＡＤＣ、フィードバックコントローラ、ブラシレスモータコントローラ、又は他の電子的及びメカトロニクス要素を含むことができる。
【０１７３】
コントローラ２４１０は更に、外装スーツ２４００のユーザ及び／又は着用者に情報を提示するように構成されるユーザインタフェース２４５０と、コントローラ２４１０と他の何れかのシステムとの間の情報伝達（例えば、無線信号を伝達することにより）を促進するよう構成された通信インタフェース２４６０と、を作動させる。これに加えて、又は代替として、ユーザインタフェース２４５０は、通信インタフェース２４６０を使用してコントローラ２４１０との間でユーザインタフェース情報を送受信するよう構成された別個のシステムの一部とすることができる（例えば、ユーザインタフェース２４５０はセルラホンの一部とすることができる）。
【０１７４】
コントローラ２４１０は、可撓性外装スーツ２４１２の機能を記述するコンピュータ可読プログラムを実行するよう構成される。コントローラ２４１０により実行されるコンピュータ可読プログラムの中には、オペレーティングシステム２４１２、アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃ及び較正サービス２４１６がある。オペレーティングシステム２４１２は、コントローラ２４１０のハードウェア資源（例えば、Ｉ／Ｏポート、レジスタ、タイマ、インタラプト、周辺機器、メモリ管理ユニット、直列及び／又は並列通信ユニット）を管理し、ひいては、外装スーツ２４００のハードウェア資源を管理する。オペレーティングシステム２４１２は、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０、及びひいては、外装スーツ２４００のアクチュエータ２４２０及びセンサ２４３０に直接アクセスできるコントローラ２４１０によって実行される唯一のコンピュータ可読プログラムである。
【０１７５】
アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃは、外装スーツ２４００の一部の機能、複数の機能、動作モード、又は複数の作動モードを記述するコンピュータ可読プログラムである。例えば、アプリケーション２４１４ａは、着用者の仮想アバターを更新するために着用者の姿勢についての情報を伝達するプロセスを記述することができ、該プロセスは、オペレーティング２４１２からの着用者の姿勢に関する情報にアクセスすること、通信インタフェース２４６０を使用して遠隔システムと通信を維持すること、姿勢情報をフォーマットすること、及び姿勢情報を遠隔システムに送ることを含む。較正サービス２４１６は、外装スーツ２４００の着用者、アクチュエータ２４２０及び／又はセンサ２４３０の特性を記述するパラメータを記憶するため、着用者が外装スーツ２４００を使用しているときに、アクチュエータ２４２０及び／又はセンサ２４３０の動作に基づいてこれらのパラメータを更新するため、パラメータをオペレーティングシステム２４１２及び／又はアプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃが利用可能にするため、及びパラメータに関係する他の機能のためのプロセスを記述するコンピュータ可読プログラムである。アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃ及び較正サービス２４１６は、外装スーツ２４００の機能又は作動モードを可能にするためコントローラ２４１０のオペレーティングシステム２４１２により実行できるコンピュータ可読プログラムの実施例として意図されている点に留意されたい。
【０１７６】
オペレーティングシステム２４１２は、ハードウェア（例えば、２４２０、２４３０、２４４０）の低レベル制御及びメンテナンスを提供することができる。一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２及び／又はハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、外装スーツ２４００、着用者及び／又は１又は２以上のセンサからの着用者環境についての情報を一定の指定速度で検出することができる。オペレーティングシステム２４１２は、検出された情報を使用して、外装スーツ２４００又はその構成要素の１又は２以上の状態又は特性の推定を生成することができる。オペレーティングシステム２４１２は、一定の指定速度と同じ速度か又はより低速で生成された推定を更新することができる。生成された推定は、ノイズを除去するため、又は間接的に検出された特性の推定を生成するため、もしくは他の何らかの用途に応じたフィルタを使用して検出された情報から生成することができる。例えば、オペレーティングシステム２４１２は、ノイズを除去するため、及び２以上のセンサを使用して外装スーツ２４００、着用者及び／又は着用者の環境の単一の直接的又は間接的に測定された特性の推定を生成するために、カルマンフィルタを使用して検出された情報から推定を生成することができる。一部の実施例において、オペレーティングシステムは、複数の時点から検出された情報に基づいて、着用者及び／又は外装スーツ２４００についての情報を決定することができる。例えば、オペレーティングシステム２４００は、外転伸張及び背屈伸張を決定することができる。
【０１７７】
一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２及び／又はハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、アクチュエータ２４２０の動作に関連するサービスを動作及び／又は提供することができる。すなわち、アクチュエータ２４２０の作動が、ある時間期間にわたる制御信号の生成、アクチュエータ２４２０の１又は複数の状態についての知識、又は他の考慮事項を必要とする場合には、オペレーティングシステム２４１２及び／又はハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、アクチュエータ２４２０を作動させる単純なコマンド（例えば、アクチュエータ２４２０のツイストストリングアクチュエータ（ＴＳＡ）を使用して特定レベルの力を生成するコマンド）を、単純なコマンドを実行するために必要なハードウェアインタフェース電子機器２４４０及び／又はアクチュエータ２４２０に対して複雑な及び／又は状態ベースのコマンド（例えば、オペレーティングシステム２４００により決定されて格納されたロータの開始位置、エンコーダを使用して検出されたモータの相対位置、及びロードセルを使用して検出されたＴＳＡにより生成される力に基づいて、ＴＳＡのモータ巻線に加えられる電流シーケンス）に変換することができる。
【０１７８】
一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２は更に、外装スーツ２４００の構成に従って、システムレベルの単純なコマンド（例えば、着用者のあぶみ骨底に加えられた張力のコマンドレベル）を複数のアクチュエータのコマンドに変換することにより、外装スーツ２４００の動作をカプセル化することができる。このカプセル化により、外装スーツの特定のモデル又はタイプを作動させるよう構成されることなく（例えば、オペレーティングシステム２４１２及びハードウェアインタフェース電子機器２４４０が、あぶみ骨底に対して命令された力生成プロファイルをアクチュエータ２４２０に適用させるのに十分なアクチュエータコマンドに変換することができる単純なトルク生成プロファイルを生成するように構成されることにより）、外装スーツの機能を実行させることができる（例えば、外装スーツの着用者が脚を伸張することができる）汎用アプリケーションの生成を可能にすることができる。
【０１７９】
オペレーティングシステム２４１２は、様々なメカトロニクス、生体医学、ヒューマンインタフェース、トレーニング、リハビリテーション、通信、及び他の用途を可能にするために、様々な異なるハードウェア構成を有する様々な外装スーツの使用を可能にする標準の多目的プラットフォームとしての機能を果たすことができる。オペレーティングシステム２４１２は、センサ２４３０、アクチュエータ２４２０、又は外装スーツ２４００の他の要素もしくは機能を、外装スーツ２４００と通信する遠隔システム（例えば、通信インタフェース２４６０を使用して）及び／又は様々なアプリケーション、デーモン、サービス、又はオペレーティングシステム２４１２によって実行される他のコンピュータ可読プログラムが利用できるようにすることができる。オペレーティングシステム２４１２は、アクチュエータ、センサ、又は他の要素もしくは機能を（例えば、ＡＰＩ、通信プロトコル、又は他のプログラムインタフェースを介して）標準方式で利用できるようにし、これによりアプリケーション、デーモン、サービス、又は他のコンピュータ可読プログラムは、様々な異なる構成を有する様々な可撓性外装スーツの機能又は動作モードを可能にするようにインストールされ、実行され、及び動作されるように作成することができる。オペレーティングシステム２４１２により利用可能となったＡＰＩ、通信プロトコル又は他のプログラムインタフェースは、外装スーツ２４００の動作をカプセル化、変換、又は抽象化し、広範囲の異なるように構成された可撓性外装スーツの機能を可能にするように作動することができるこのようなコンピュータ可読プログラムの作成を可能にすることができる。
【０１８０】
これに加えて、又は代替として、オペレーティングシステム２４１２は、モジュール式の外装スーツシステム（すなわち、可撓性外装スーツの作動モード又は機能を可能にするために、アクチュエータ、センサ又は他の要素を外装スーツに付加し、又は外装スーツから取り除くことができる、可撓性外装スーツシステム）を作動させるように構成することができる。一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２は、外装スーツ２４００のハードウェア構成を動的に決定することができ、また、外装スーツ２４００の決定された現在のハードウェア構成に対して、外装スーツ２４００の動作を調整することができる。この動作は、オペレーティングシステム２４１２により提示される標準プログラムインタフェースを介して外装スーツ２４００の機能にアクセスするコンピュータ可読プログラム（例えば、２４１４ａ、２４１４ｂ、２４１４ｃ）には「不可視の」方法で実施することができる。例えば、コンピュータ可読プログラムは、標準プログラムインタフェースを介して、特定レベルのトルクが外装スーツ２４００の着用者の足首に加えられるべきであったことをオペレーションシステム２４１２に示すことができる。オペレーティングシステム２４１２は、外装スーツ２４００の決定されたハードウェア構成に基づいて、特定レベルのトルクを着用者の足首に加えるのに十分なアクチュエータ２４２０の作動パターンを応答可能に決定することができる。
【０１８１】
一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２及び／又はハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、外装スーツ２４００が、着用者の負傷及び／又は外装スーツ２４００の要素の損傷を直接引き起こすように動作しないことを確保するように、アクチュエータ２４２０を作動させることができる。一部の実施例において、これは、アクチュエータ２４２０が、ある最大閾値を超えるような力及び／又はトルクを着用者の身体に加えるように動作をしないことを含む。このことは、（例えば、コントローラ２４１０により実行されたときに）アクチュエータ２４２０により加えられている力を（例えば、アクチュエータ２４２０に送られるコマンドの監視、及び／又はセンサ２４３０を使用して検出される力又は他の特性の測定値の監視によって）監視するように構成され、及び着用者の負傷を防止するためにアクチュエータ２４２０の動作を無効及び／又は変更するように構成することができるウオッチドッグプロセス又は他のコンピュータ可読プログラムとして実施することができる。これに加えて、又は代替として、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、過剰な力及び／又はトルクが着用者に加えられるのを防止する回路を含むことができる（例えば、ＴＳＡにより生成された力を測定するように構成されたロードセルの出力をコンパレータにチャネリングし、及び力がある特定レベルを上回ったときに、ＴＳＡのモータへの供給動力を切断するようにコンパレータを構成することによって）。
【０１８２】
一部の実施例において、外装スーツ２４００がそれ自体を損傷しないことを確保するようにアクチュエータ２４２０を作動させることは、外装スーツ２４００の要素に対して損傷を生じる可能性がある過電流、過負荷、過回転又は他の状態が発生するのを防止するようにウオッチドッグプロセス又は回路を構成することを含むことができる。例えば、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０は、モータの巻線に加えられる電圧及び／又は電流を制限するように構成された金属酸化物バリスタ、ブレーカ、シャントダイオード、又は他の要素を含むことができる。
【０１８３】
オペレーティングシステム２４１２により有効となるように記載された上記機能は、これに加えて、又は代替として、コントローラ２４００により実行されるアプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃ、サービス、ドライバ、デーモン、又は他のコンピュータ可読プログラムにより実施できる点に留意されたい。アプリケーション、ドライバ、サービス、デーモン、又は他のコンピュータ可読プログラムは、これらの使用を可能にして上記機能を有効にするための特別なセキュリティ権限又は他の特性を有することができる。
【０１８４】
オペレーティングシステム２４１２は、他のコンピュータ可読プログラム（例えば、アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃ、較正サービス２４１６）による、ユーザ（ユーザインタフェース２４５０を介して）による、及び／又は他のシステム（すなわち、通信インタフェース２４６０を介してコントローラ２４１０と通信するよう構成されたシステム）による使用のために、ハードウェアインタフェース電子機器２４４０、アクチュエータ２４２０、及びセンサ２４３０をカプセル化することができる。外装スーツ２４００の機能のカプセル化は、アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）の形態、すなわち、コントローラ２４１０上で実行しているアプリケーションが外装スーツ２４００の要素の機能にアクセスするのに使用できる関数呼び出し及びプロシージャーのセットの形態をとることができる。一部の実施例において、オペレーティングシステム２４１２は、コントローラ２４１０により実行されるアプリケーションが標準「外装スーツＡＰＩ」を利用できるようにすることができる。「外装スーツＡＰＩ」は、外装スーツの要素（例えば、アクチュエータ２４２０、センサ２４３０）を作動させるのに必要な複雑で時間依存の信号を生成するようにアプリケーション２４１４ａ、２４１４ｂ、２４１４ｃを構成する必要もなく、これらのアプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃが外装スーツ２４００の機能にアクセスすることを可能にすることができる。
【０１８５】
「外装スーツＡＰＩ」は、アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃがオペレーティングシステム２４１２に単純なコマンド（例えば、「着用者の足が地面に接触したときに、着用者の足首からの機械エネルギーを蓄え始める」）を送ることを可能にし、これにより、オペレーティングシステム２４１２は、これらのコマンドを解釈して、アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃにより生成された単純なコマンドを実行するのに十分なハードウェアインタフェース電子機器２４４０又は外装スーツ２４００の他の要素へのコマンド信号を発生させることができるようになる（例えば、センサ２４３０により検出された情報に基づいて着用者の足が地面に接触したかどうかを決定し、これに応答してユーザの足首に跨る外装腱に高電圧を印加する）。
【０１８６】
「外装スーツＡＰＩ」は、業界標準（例えば、ＩＳＯ標準）、専用標準、オープンソース標準、又は外装スーツの用途を作り出すことができる個人が利用可能なものとすることができる。「外装スーツＡＰＩ」は、様々な異なるタイプ及び構成により実施される標準の「外装スーツＡＰＩ」と連動するように構成することによって、様々な異なるタイプ及び構成の外装スーツを作動させることができるアプリケーション、ドライバ、サービス、デーモン、又は他のコンピュータ可読プログラムを作成可能にすることができる。これに加えて、又は代替として、「外装スーツＡＰＩ」は、個々の外装スーツに特有のアクチュエータ（すなわち、特定の身体区域に力を加えるアクチュエータであって、この場合、異なるように構成された外装スーツは、同一の特定の身体区域に力を加えるアクチュエータを含まない場合がある）の標準カプセル化を提供することができ、また、外装スーツが提供する「外装スーツＡＰＩ」の構成に関する情報にアクセスするための標準インタフェースを提供することができる。「外装スーツＡＰＩ」にアクセスするアプリケーション又は他のプログラムは、外装スーツの構成についてのデータ（例えば、アクチュエータにより生成される身体区域間の位置及び力、アクチュエータの仕様、センサの位置及び仕様）にアクセスすることができ、アプリケーションにより生成された外装スーツのモデルに基づいて、及び外装スーツの構成についてアクセスされたデータに関する情報に基づいて、個々のアクチュエータ（例えば、５０ミリ秒の間に３０ニュートンの力を生成する）のための単純なコマンドを生成することができる。追加の又は代替の機能は、用途に応じて「外装スーツＡＰＩ」によりカプセル化することができる。
【０１８７】
アプリケーション２４１４ａ，２４１４ｂ，２４１４ｃは、個々に本明細書に記載された外装スーツの機能及び作動モードの全て又は一部を個々に有効にすることができる。例えば、アプリケーションは、姿勢、力、トルク及び外装スーツ２４００の着用者の活動についての他の情報を伝達することにより、及びロボットシステムから受け取った力及びトルクを着用者に加えられる触覚フィードバック（すなわち、アクチュエータ２４２０及び／又は触覚フィードバック要素により着用者の身体に加えられる力及びトルク）に変換することによって、ロボットシステムの触覚制御を可能にすることができる。別の実施例では、アプリケーションは、（例えば、ＡＰＩを介して）オペレーティングシステム２４１２にコマンドを送出及びオペレーティングシステム２４１２からデータを受信することによって、着用者がより効率的に運動することを可能にし、これにより外装スーツ２４００のアクチュエータ２４２０は、ユーザの動きを補助し、着用者の運動のフェーズからマイナスの仕事を抽出し、着用者の運動の他のフェーズに蓄えられた仕事を注入し、又は外装スーツ２４００の他の作動方法を補助するようにする。別の実施例では、アプリケーションは、（例えば、ＡＰＩを介して）オペレーティングシステム２４１２にコマンドを送出及びオペレーティングシステム２４１２からデータを受信することによって、着用者がより効率的に運動することを可能にし、これにより外装スーツ２４００のアクチュエータ２４２０は、ユーザの動きを補助し、着用者の運動のフェーズからマイナスの仕事を抽出し、着用者の運動の他のフェーズ又は外装スーツ２４００の他の作動方法に対して蓄えられた仕事を注入するようにする。アプリケーションは、様々な方法により、コントローラ２４１０上及び／又は外装スーツ２４００に含まれるコンピュータ可読記憶媒体上にインストールすることができる。アプリケーションは、取り外し可能なコンピュータ可読な媒体から、又は通信インタフェース２４６０を介してコントローラ２４１０と通信するシステムからインストールすることができる。一部の実施例において、アプリケーションは、ウェブサイトから、インターネット上のコンパイルされた又はコンパイルされていないプログラムのリポジトリから、オンラインソース（例えば、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｐｌａｙ、ｉＴｕｎｅｓ  Ａｐｐ  Ｓｔｏｒｅ）から、又は他の何らかのソースからインストールすることができる。更に、アプリケーションの機能は、コントローラ２４１０が遠隔システムと連続的に又は周期的に通信（例えば、更新を受信する、アプリケーションを認証する、現在の環境条件についての情報を提供するため）することを条件とすることができる。
【０１８８】
図２４に示される外装スーツ２４００は、例示的な実施例として意図される。可撓性外装スーツの他の構成、並びにオペレーティングシステム、カーネル、アプリケーション、ドライバ、サービス、デーモン又は他のコンピュータ可読プログラムの他の構成が予想される。例えば、外装スーツを作動させるように構成されたオペレーティングシステムは、外装スーツの要素を作動させるために低レベルコマンドを生成するように構成されたリアルタイムオペレーティングシステム構成要素と、外装スーツに格納されたコンピュータ可読プログラムを更新する、ユーザインタフェース上のクロックのような時間依存の少ない機能又は他の機能を可能にする非リアルタイム構成要素と、を含むことができる。外装スーツは、２以上のコントローラを含むことができ、これらのコントローラの一部は、リアルタイムアプリケーション、オペレーティングシステム、ドライバ、又は他のコンピュータ可読プログラム（例えば、これらのコントローラは、非常に短いインタラプトサービスルーチン、非常に速いスレッドスイッチング、又はレイテンシーの影響を受ける計算に関係する他の特性及び機能を有するように構成される）を実行するように構成することができ、他のコントローラは、外装スーツの時間依存性の少ない機能を可能にするように構成される。外装スーツの更なる構成及び動作モードが予想される。更に、本明細書に記載されるように構成された制御システムは、これに加えて、又は代替として、外装スーツ以外のデバイス及びシステムの動作を可能にするように構成することができ、例えば本明細書に記載される制御システムは、ロボット、剛性外装スーツ又は外骨格、補助デバイス、人工装具又は他のメカトロニクスデバイスを作動させるように構成することができる。
【０１８９】
（外装スーツの機械的動作のコントローラ）
外装スーツのアクチュエータの制御は、様々な制御方式に従って様々な方法で実施することができる。一般に、１又は２以上のハードウェア及び／又はソフトウェアコントローラは、可撓性外装スーツの状態、外装スーツの着用者、及び／又は外装スーツの環境についての情報を外装スーツ上又はその内部に配置されたセンサ及び／又は外装スーツと通信する遠隔システムから受け取ることができる。次に、１又は２以上のハードウェア及び／又はソフトウェアコントローラは、外装スーツの命令された状態を実行するため及び／又は他の何らかの用途を可能にするために、外装スーツのアクチュエータにより実行することができる制御出力を生成することができる。１又は２以上のコントローラは、オペレーティングシステム、カーネル、ドライバ、アプリケーション、サービス、デーモン、又は外装スーツに含まれるプロセッサによって実行される他のコンピュータ可読プログラムの一部として実施することができる。
【０１９０】
（代替的用途及び実施形態）
上述の外装スーツの実施形態は、全体的に、典型的にはＤＭＤの患者に指示される伸張を実施することにより足首の柔軟性を改善するための足首ストレッチ外装スーツに関する。しかしながら、外装スーツの用途は、ＤＭＤの患者のための足首の伸張に限定されないことは、容易に理解することができる。１つの代替の実施形態において、外装スーツは、損傷リハビリテーションの際に、連続受動的動作（ＣＰＭ）機械の代わりに用いることができる。上述のシステムは、例えば、手術又は関節炎の場合に足首のＲＯＭを回復するために用いることができる。足首ＲＯＭ外装スーツは更に、足首の足底屈を誘起するため、腓筋を近似するＦＬＡを含むことができる。ＣＰＭ装置は単に、プリセットのＲＯＭを繰り返すだけであるが、外装スーツは、関節ＲＯＭの変化に適応的に対処することができる。足首のＲＯＭは、例えば、１又は２以上のゴニオメータ又は力センサを介してセンサ及び制御層によって感知することができ、これにより外装スーツは、ある時間にわたってＲＯＭを漸次的に増大させる療法を適用するようになる。
【０１９１】
外装スーツは、他の関節及び筋肉群に対しても最適化することができる。例えば、外装スーツは、拘縮が生じた場合の関節又は筋肉の動作の回転域を増大させるために、前腕及び手首を回内又は回外させるように適応することができる。膝を屈伸するのに適合された外装スーツは、前十字靱帯（ＡＣＬ）再建又は関節全置換術などの術後の膝の動作域を増大させるために、ＣＰＭ装置の代替として使用することができる。
【０１９２】
一部の実施形態において、主として補助機能向けの動力付き補助外装スーツはまた、外装スーツの機能を実施するよう適合することができる。このような補助外装スーツの実施形態は通常、股関節屈筋、臀部／股関節伸筋、脊椎伸筋、又は腹筋などの筋肉群を近似するＦＬＡを含む。これら外装スーツの補助モードにおいて、これらのＦＬＡは、立位と着座位の間の移動、ウォーキング及び姿勢安定などの活動の補助を提供する。このような外装スーツシステム内の特定のＦＬＡの作動はまた、伸張補助を提供することができる。通常、筋肉群を近似する１又は２以上のＦＬＡのアクティベーションは、拮抗筋を伸張することができる。例えば、腹筋を近似する１又は２以上のＦＬＡのアクティベーションは、脊椎伸筋を伸張することができ、又は臀部／股関節伸筋を近似する１又は２以上のＦＬＡのアクティベーションは、股関節屈筋を伸張することができる。外装スーツは、着用者が伸張を開始する準備ができた時点を検出して、自動伸張療法を実施するよう適合することができ、或いは、着用者は、外装スーツに伸張療法を開始するように指示することができる。
【０１９３】
（適用分野）
補助外装スーツは、複数の用途を有することができることは、理解することができる。補助外装スーツは、医療用途で指示することができる。これらは、リハビリテーションのための運動又はストレッチ療法の補助、疾患軽減又は他の治療目的などの治療用途を含むことができる。車椅子、歩行具、松葉づえ、又はスクーターなどの移動補助装置は、運動障害の個人に指示されることが多い。同様に、補助外装スーツは、運動障害の患者のための移動補助として指示することができる。車椅子、歩行具、松葉づえ、又はスクーターなどの移動補助装置と比べて、補助外装スーツは、嵩張らず、見た目が魅力的で、乗車、地域社会又は社会的役割への参加、トイレの使用、及び一般的な家事活動などの日常生活の活動と適合することができる。
【０１９４】
補助外装スーツは更に、主要衣服、ファッションアイテム又はアクセサリーとして機能することができる。外装スーツは、所望の外観に定型化することができる。定型化したデザインは、外装スーツが提供することを目的とする補助の視覚を強化することができる。例えば、胴体及び上半身の活動を補助することを目的とした補助外装スーツは、筋肉が発達した胴体及び上半身の外観を提示することができる。或いは、定型化したデザインは、ベース層、電気／機械統合又は他の設計要因のデザインを通じて補助外装スーツの機能性を隠す又はカモフラージュすることを目的とすることができる。
【０１９５】
医療的に指示された移動補助を目的とする補助外装スーツと同様に、補助外装スーツは、非医療的移動補助、性能向上及び支持の目的で構築及び利用することができる。多くの人にとって、自立した老化は、生活の質の向上と関連しているが、通常の老化プロセスに起因して、活動は時間の経過と共により制限される可能性がある。補助外装スーツは、自立して生活している老齢の個人が自分の能力及び活動を選択的に強化することを可能にすることができる。例えば、歩行又はウォーキングの補助は、個人がソーシャルウォーキング又はゴルフなどの習慣的な活動を維持することを可能にすることができる。姿勢補助は、少ない疲労で社会的状況をより快適にすることができる。着座位と立位の間の移行の補助は、疲労を低減し、信頼性を向上させ、転倒のリスクを低減することができる。これらのタイプの補助は、本質的には明示的には医療上のものではないが、高齢化の過程でより充実した自立的生活を可能にすることができる。
【０１９６】
補助外装スーツの運動用途も想定される。一部の実施例において、外装スーツは、サイクリングなどの特定の活動を補助するように最適化することができる。サイクリングの実施例において、臀部又は股関節の伸筋を近似するＦＬＡは、自転車用衣類と一体化されて、ペダル操作を補助することができる。この補助は、地形、着用者の疲労レベル又は強度、もしくは他の要因に基づいて変化させることができる。提供される補助は、性能の向上、損傷回避、又は損傷又は老化の場合の性能のメンテナンスを可能にすることができる。補助外装スーツは、ランニング、ジャンプ、水泳、スキー、又は他の運動など、他のスポーツの要求を補助するように最適化することができる点は理解できる。運動補助外装スーツはまた、特定のスポーツ又は活動におけるトレーニングに合わせて最適化することができる。補助外装スーツは、ゴルフスイング、ランニングのスライド、スキーのフォーム、水泳のストローク、又はスポーツもしくは活動の他の要素など、着用者を適切な形態又は技術で案内することができる。補助外装スーツはまた、筋力又は持久力トレーニングに対する抵抗力を提供することができる。提供される抵抗力は、高強度間隔などの療法に従うことができる。
【０１９７】
上述の補助外装スーツシステムはまた、ゲーム用途で用いることができる。外装スーツによって検出される着用者の動作は、ゲームコントローラシステムとして組み込むことができる。例えば、外装スーツは、ランニング、ジャンプ、スローイング、ダンス、戦闘、又は特定のゲームに適合する他の動作をシミュレートする着用者の動作を感知することができる。外装スーツは、実行される動作に対する抵抗又は補助又は着用者への他の触覚フィードバックを含む、着用者への触覚フィードバックを提供することができる。
【０１９８】
上述の補助外装スーツは、軍事又は緊急対応者用途で用いることができる。兵士及び緊急対応者は、安全性又は更には生命が危険に晒される可能性がある場合に困難な作業を行うことが必要となることが多い。補助外装スーツは、これらの職業に必要とされるように追加の強度又は耐久性を提供することができる。補助外装スーツは、１又は２以上の通信ネットワークに接続し、着用者に対する通信サービス並びに外装スーツ又は着用者の遠隔監視を提供することができる。
【０１９９】
上述の補助外装スーツは、産業上又は業務上の安全用途に用いることができる。外装スーツは、持ち上げ又は持ち運びなどの特定の物理的な作業、或いは組み立てライン作業などの繰り返しの作業に対して、より高い強度又は耐久性を提供することができる。身体的補助を提供することにより、補助外装スーツはまた、過労又は反復的なストレスに起因する職業上の損傷を回避又は防止するのに役立つことができる。
【０２００】
上述の補助外装スーツはまた、家庭用付属品として構成することができる。家庭用付属品の補助外装スーツは、清掃又は庭仕事のような家事を補助することができ、或いは、レクリエーション又は運動の目的で用いることができる。補助外装スーツの通信能力は、通信、娯楽又は安全監視の目的でホームネットワークに接続することができる。
【０２０１】
開示された主題は、本出願において詳細な説明に記載され又は図面に例示された構成要素の構成の詳細事項及び配置に限定されない点を理解されたい。開示された主題は、他の実施形態が可能であり、及び種々の方法で実行及び実施することができる。また、本明細書で用いた表現及び用語は、説明を目的としたものであり、限定としてみなされるべきではない点を理解されたい。
【０２０２】
従って、開示事項のベースとなる概念は、本発明の開示された主題の幾つかの目的を実行する他の構造、方法、及び／又はシステムを設計するための根拠として容易に利用することができることは、当業者であれば理解されるであろう。
【０２０３】
本発明の開示された主題は、上述の例示的な実施形態において記載及び例示されてきたが、本発明の開示は、例証に過ぎず、開示された主題の技術的思想及び範囲から逸脱することなく、開示された主題の実施の詳細事項の多くの変更が可能であることは理解される。
【符号の説明】
【０２０４】
１０１  スパンデックスパネル
１０２  荷重分散部材
１０３  可撓性リニアアクチュエータ（ＦＬＡ）
１０４  エンクロージャ
１１０  紐締め
１２０  大腿部分散部材
１３０  大腿部分散部材
１４０  下部胴体分散部材
１７０  シャーシストラップシステム
【図１Ａ】
2019534168.tif 000003
【図１Ｂ】
2019534168.tif 000004
【図１Ｃ】
2019534168.tif 000005
【図１Ｄ】
2019534168.tif 000006
【図１Ｅ】
2019534168.tif 000007
【図１Ｆ】
2019534168.tif 000008
【図１Ｇ】
2019534168.tif 000009
【図１Ｈ】
2019534168.tif 000010
【図１Ｉ】
2019534168.tif 000011
【図１Ｊ】
2019534168.tif 000012
【図１Ｋ】
2019534168.tif 000013
【図２Ａ】
2019534168.tif 000014
【図２Ｂ】
2019534168.tif 000015
【図２Ｃ】
2019534168.tif 000016
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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