(57)【要約】【課題】大腿部に沿って配置される大腿部アーム部材と大腿部に装着される装着部とを大腿部の長さ方向に沿ってスライド可能にしつつ、大腿部装着部の位置ずれを抑制可能な動作補助装置を提供する。【解決手段】動作補助装置は、人体の腰関節の側方に位置し、腰部アーム部材及び大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する腰部関節部と、腰部アーム部材に連結されて人体の腰部に装着される第１の装着部と、人体の大腿部に装着される第２の装着部と、大腿部アーム部材及び第２の装着部を、大腿部の長さ方向へ相対的にスライド可能に連結するスライド機構と、第２の装着部に連結されて大腿部に沿って下方に延びる支持部材と、人体の膝関節の側方に位置し、人体の下腿部に沿って延びる下腿部アーム部材及び支持部材を相対回転可能に連結する膝部関節部と、下腿部アーム部材に連結され、下腿部のうち、下方に向かって太さが拡大する部位に装着される下腿部装着部とを備える。【選択図】図１
2018094635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の腰関節の側方に位置し、腰部アーム部材及び大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する腰部関節部と、
前記腰部アーム部材に連結されて人体の腰部に装着される第１の装着部と、
人体の大腿部に装着される第２の装着部と、
前記大腿部アーム部材及び前記第２の装着部を、前記大腿部の長さ方向へ相対的にスライド可能に連結するスライド機構と、
前記第２の装着部に連結されて前記大腿部に沿って下方に延びる支持部材と、
人体の膝関節の側方に位置し、人体の下腿部に沿って延びる下腿部アーム部材及び前記支持部材を相対回転可能に連結する膝部関節部と、
前記下腿部アーム部材に連結され、前記下腿部のうち、下方に向かって太さが拡大する部位に装着される下腿部装着部と、
を備える、動作補助装置。
【請求項２】
前記下腿部装着部は、前記下腿部のうちの腓腹部の最も太い部分よりも上方及び足関節の上方のうちの少なくとも一方に装着される、請求項１に記載の動作補助装置。
【請求項３】
人体の足底部が載置される足台部と、
人体の足関節の側方に位置し、前記足台部及び前記下腿部アーム部材を相対回転可能に連結する足関節部と、
をさらに備える、請求項１又は２に記載の動作補助装置。
【請求項４】
前記腰部関節部は、前記腰関節の曲げ伸ばし動作に対応して前記腰部アーム部材及び前記大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する第１の腰部関節部であり、
さらに、前記腰関節の内転及び外転に対応して前記腰部アーム部材及び前記大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する第２の腰部関節部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の動作補助装置。
【請求項５】
前記大腿部アーム部材及び前記第２の装着部を連結するボールジョイントをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の動作補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着して用いられる動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、歩行動作や手足の曲げ伸ばし動作等の人の動作を補助する動作補助装置が知られている。動作補助装置は、人体装着型ロボットとも呼ばれ、人体に装着して用いられ、ユーザの手足の動きに合わせて作動することによって、ユーザの動作を補助する。例えば、動作補助装置は、身体の関節に対応して配置される関節部（能動関節）を中心に回動可能なアーム部材を備え、アクチュエータによってアーム部材を回転させることによって、アーム部材が固定された身体の部分の動作を補助する。かかる動作補助装置は、例えば、障害者又は高齢者だけでなく、健常者の動作を補助する装置等としても、様々な場面で使用され得る。
【０００３】
ここで、回動するアーム部材は、固定対象の身体の部位の外形に対応する形状のアタッチメントを用いて身体に固定される。かかるアタッチメントの主たる目的は、アクチュエータによって関節部に付与された回転トルクを身体に効率よく伝達すること、及び、動作補助装置の重量を支持することにある。このため、アタッチメントは、身体からずれないように設計されることが必要とされる。しかしながら、ユーザの動作に伴って人体の関節間の距離が変化するため、人体の関節の位置と動作補助装置の間接部の位置とを常に一致させておくことは困難である。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、ユーザの身体にしっかりと装着することができ、ある程度の自由度を確保することのできる歩行補助装置が開示されている。特許文献１に記載の歩行補助装置は、テレスコピック式に相対摺動可能に結合したアウタチューブとインナロッドとから構成された連結バーにより、二つのアクチュエータ間の寸法を伸縮可能にしている。また、かかる歩行補助装置において、アウタチューブ内には、例えばインナロッドに連結された引張コイルばねが組み込まれており、膝関節アクチュエータの重量が加わるインナロッドに対し、その重量を支持する向きの張力を常時作用させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４４３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の歩行補助装置は、引張コイルばねの張力によって膝関節アクチュエータの重量が加わるインナロッドを支持する構成であるため、引張コイルばねの張力を比較的大きくする必要がある。そのため、アウタチューブとインナロッドとの相対摺動の自由度が小さくなりやすい。一方、引張コイルばねの張力を小さくすると、インナロッド及び膝関節アクチュエータが下方にずり下がりやすくなる。特に、人体の大腿部は、上方ほど太い略円錐形状を有しており、大腿部に装着されるアタッチメントは下方にずれやすくなっている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、大腿部に沿って配置される大腿部アーム部材と大腿部に装着される装着部とを大腿部の長さ方向に沿ってスライド可能にしつつ、大腿部装着部の位置ずれを抑制可能な、新規かつ改良された動作補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、人体の腰関節の側方に位置し、腰部アーム部材及び大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する腰部関節部と、腰部アーム部材に連結されて人体の腰部に装着される第１の装着部と、人体の大腿部に装着される第２の装着部と、大腿部アーム部材及び第２の装着部を、大腿部の長さ方向へ相対的にスライド可能に連結するスライド機構と、第２の装着部に連結されて大腿部に沿って下方に延びる支持部材と、人体の膝関節の側方に位置し、人体の下腿部に沿って延びる下腿部アーム部材及び支持部材を相対回転可能に連結する膝部関節部と、下腿部アーム部材に連結され、下腿部のうち、下方に向かって太さが拡大する部位に装着される下腿部装着部と、を備える、動作補助装置が提供される。
【０００９】
下腿部装着部は、下腿部のうちの腓腹部の最も太い部分よりも上方及び足関節の上方のうちの少なくとも一方に装着されてもよい。
【００１０】
動作補助装置は、人体の足底部が載置される足台部と、人体の足関節の側方に位置し、足台部及び下腿部アーム部材を相対回転可能に連結する足関節部と、をさらに備えてもよい。
【００１１】
腰部関節部は、腰関節の曲げ伸ばし動作に対応して腰部アーム部材及び大腿部アーム部材を相対回転にする第１の腰部関節部であり、動作補助装置が、さらに、腰関節の内転及び外転に対応して腰部アーム部材及び大腿部アーム部材を相対回転可能に連結する第２の腰部関節部を備えてもよい。
【００１２】
大腿部アーム部材及び第２の装着部を連結するボールジョイントをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、大腿部に沿って配置される大腿部アーム部材と大腿部に装着される装着部とを大腿部の長さ方向に沿ってスライド可能にしつつ、大腿部装着部の位置ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る動作補助装置の構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る動作補助装置の第１の腰部関節部の動作を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係る動作補助装置の第２の腰部関節部の動作を示す説明図である。
【図４】スライド機構の構成例を示す説明図である。
【図５】大腿部装着部の構成例を示す説明図である。
【図６】スライド機構のスライド動作及び回転動作を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る動作補助装置の作用を説明するための図である。
【図８】変形例に係る動作補助装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
（動作補助装置の構成例）
図１を参照して、本実施形態に係る動作補助装置１の構成例について説明する。図１は、動作補助装置１の構成例を示す模式図である。本実施形態に係る動作補助装置１は、ユーザの下半身の動きを補助することで、歩行動作又は階段昇降動作等の左右の脚の運動を補助するための装置であり、いわゆる外骨格ロボットとも呼ばれる。動作補助装置１は、ユーザの人体に装着される装着具１０と、能動関節を回転駆動させるアクチュエータ２０とを備える。
【００１７】
本実施形態に係る動作補助装置１の概略を説明すると、装着具１０は、左右の脚のそれぞれに対応して、腰部アーム部材３１と、大腿部アーム部材３３と、下腿部アーム部材３５とを備える。腰部アーム部材３１の下端と大腿部アーム部材３３の上端とは、第１の腰部関節部３０及び第２の腰部関節部９０を介して連結されている。第１の腰部関節部３０は、人体の腰関節の曲げ伸ばし動作に対応して腰部アーム部材３１と大腿部アーム部材３３とを相対回転可能に連結する。つまり、第１の腰部関節部３０は、腰部アーム部材３１及び大腿部アーム部材３３を人体の前後方向に沿って相対的に回動可能にする。また、第２の腰部関節部９０は、人体の腰関節の内転動作及び外転動作に対応して腰部アーム部材３１及び大腿部アーム部材３３を相対回転可能に連結する。つまり、第２の腰部関節部９０は、腰部アーム部材３１及び大腿部アーム部材３３を人体の側方へと相対的に回動可能にする。
【００１８】
また、大腿部アーム部材３３の下端部にはスライド機構１５０を介して大腿部装着部３７が連結されている。スライド機構１５０は、大腿部アーム部材３３と大腿部装着部３７とを人体の大腿部の長さ方向へ相対的にスライド可能に連結する。大腿部装着部３７には、人体の大腿部に沿って下方に延びる支持部材４４が連結されている。支持部材４４には、膝部関節部４０を介して下腿部アーム部材３５が相対回転可能に連結されている。かかる下腿部アーム部材３５は、上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２により人体の下腿部に対して固定されている。
【００１９】
本実施形態に係る動作補助装置１をより詳細に説明すると、装着具１０のうち、腰部アーム部材３１、大腿部アーム部材３３、支持部材４４、及び下腿部アーム部材３５は、例えば、樹脂材料により成形された成形体であり、所定程度の剛性を有し、かつ、軽量化が実現されている。したがって、腰部アーム部材３１、大腿部アーム部材３３、支持部材４４、及び下腿部アーム部材３５は、曲げや割れに対する耐性を有する。
【００２０】
腰部アーム部材３１は、人体の腰部に装着される腰部装着部１５に連結されている。腰部アーム部材３１と腰部装着部１５とは一体的に形成されていてもよく、あるいは、連結治具等を用いて連結されていてもよい。腰部装着部１５は、本発明における第１の装着部に相当する。腰部装着部１５は、例えば、人体の背中側に配置されて、下方側腰部固定ベルト１３及び上方側腰部固定ベルト１４を用いて腰部に固定される。下方側腰部固定ベルト１３は、例えば、人体の腰部の下方側に巻き付けられて、バックル又は面ファスナー等の図示しない固定具等を用いて腰部に固定される。上方腰部固定ベルト１４は、例えば、人体の腰部の上方側に巻き付けられて、図示しない固定具等を用いて腰部に固定される。なお、腰部装着部１５及び腰部固定ベルトの構成は上記の例に限られない。腰部装着部１５が肩ベルト等により固定されてもよい。
【００２１】
腰部装着部１５には、アクチュエータ２０や図示しないバッテリユニット、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のプロセッサを備えた制御装置等が収容されるケース５が連結される。制御装置がバッテリユニットからの供給電流を制御することによって、アクチュエータ２０が駆動される。アクチュエータ２０は、例えば、回転式のロータリモータであってもよく、直線運動を回転運動に変換するギヤ機構とリニアモータとの組み合わせであってもよい。また、アクチュエータ２０は、減速機を備えてもよい。
【００２２】
かかるアクチュエータ２０には、図示しないワイヤ等の可撓性の動力伝達部材が接続され、アクチュエータ２０の駆動によって、離れた位置にある第１の腰部関節部３０、及び膝部関節部４０が回転駆動される。第２の腰部関節部９０についてもアクチュエータ２０によって駆動される能動関節であってもよい。図２には１つのアクチュエータ２０が図示されているが、駆動される関節部（能動関節）の数と同数のアクチュエータ２０が備えられる。アクチュエータ２０は、可撓性の動力伝達部材としての図示しないワイヤ等を巻取り、あるいは、送出することで、腰部アーム部材３１と大腿部アーム部材３３、あるいは、大腿部アーム部材３３と下腿部アーム部材３５とを相対的に回転駆動させる。
【００２３】
ワイヤとしては、例えば、ボーデンケーブルが用いられる。ボーデンケーブルが用いられる場合、腰部アーム部材３１、大腿部アーム部材３３、又は支持部材４４等にボーデンケーブルを固定させつつ、内部のワイヤを進退させることができる。また、ボーデンケーブルが用いられる場合、ボーデンケーブルが外部に露出した状態であっても、ユーザ等の安全性を確保することができる。なお、可撓性の動力伝達部材は、ベルト又はチェーン等に例示される他の可撓性の部材であってもよい。
【００２４】
また、動作補助装置１は、ユーザの筋電位信号を検出するための図示しない筋電位センサを有してもよい。筋電位センサは、例えば、人体の大腿部の表面に配置された表面筋電位検出電極（表面電極）を含んでもよい。筋電位センサは、動作補助装置１により補助される動作を行わせる筋力に対応する運動単位（筋肉）に応じてあらかじめ位置が決定されて配置される。なお、表面電極の数は１個であってもよいし、複数個であってもよい。
【００２５】
例えば、本実施形態に係る動作補助装置１は、主としてユーザの脚の前後運動（歩行動作）を補助する装置であるため、これらの筋電位センサの表面電極は、例えば、人体の大腿四頭筋の筋電位を検出可能な位置に配置されてもよい。このとき、筋電位センサの電極は、近接して配置された２つの電極を含んでもよい。さらには、筋電位センサの電極は、運動単位の筋線維の方向に沿って配列されてもよい。これにより、同じ筋線維の筋電位が検出されやすくなり、２つの検出値の差分を求めてノイズを低減させることができる。
【００２６】
筋電位センサとしては、例えば、静電容量型のセンサが用いられる。静電容量型の筋電位センサでは、検出される筋電位に応じて静電容量が変化し、当該静電容量の変化が電気信号に変換されて出力される。静電容量型の筋電位センサであれば、皮膚の表面に直接接触させることなく、所望の筋肉の筋電位を検出することができる。静電容量型の筋電位センサが用いられる場合、筋電位センサは、例えば、電極部、発振回路及び出力回路を備える。また、筋電位センサは、ＡＤ変換器及び増幅器を備えてもよい。また、筋電位センサは、ＡＤ変換器及び増幅器を備えてもよい。筋電位センサの電極部は、例えば、単極型、双極型又は三極型の電極であってよく、さらに、アレイ型又はマトリックス型の電極であってもよい。
【００２７】
ここで、アクチュエータ２０等を収容するケース５の重量を身体の重心に近い位置で支持することができるように、腰部装着部１５が人体の背中側に配置され、当該背中側の部分にケース５が配置されることが好ましい。また、装着時においてケース５の位置がふらついて不安定にならないように、腰部装着部１５は剛性の高い、硬質の構成要素であることが好ましい。例えば、腰部装着部１５は、硬質の樹脂成形品であってもよい。また、アクチュエータ２０等が収容されるケース５と腰部装着部１５が一体的に形成されていてもよい。
【００２８】
腰部装着部１５に連結された腰部アーム部材３１の下方側は、腰部の側方に位置する部分へと延びている。腰部アーム部材３１には、第１の腰部関節部３０及び第２の腰部関節部９０を介して大腿部アーム部材３３が連結されている。第１の腰部関節部３０は、人体の腰関節の側方に位置するように設けられる。第２の腰部関節部９０は、例えば、第１の腰部関節部３０から下方に延びて設けられた中間部材３２に連設されている。
【００２９】
第１の腰部関節部３０では、腰部アーム部材３１の下端と中間部材３２の上端とが相対回転可能に連結されている。例えば、第１の腰部関節部３０に設けられた図示しない回転軸部材に対して、中間部材３２が回動可能に支持されていてもよい。図２に示したように、第１の腰部関節部３０の回転方向は、人体の腰部の曲げ伸ばし動作に対応する腰部アーム部材３１と大腿部アーム部材３３との相対回転の方向であり、大腿部アーム部材３３は人体の前後方向に沿って回動する。
【００３０】
第２の腰部関節部９０では、中間部材３２の下方側の部分と大腿部アーム部材３３の上端とが相対回転可能に連結されている。例えば、中間部材３２に設けられた図示しない回転軸部材に対して、大腿部アーム部材３５が回動可能に支持されていてもよい。図３に示したように、第２の腰部関節部９０の回転方向は、腰関節の内転動作又は外転動作に対応する腰部アーム部材３１と大腿部アーム部材３３との相対回転の方向であり、大腿部アーム部材３３は、人体の側方へと回動する。なお、第２の腰部関節部９０は省略されていてもよいが、動作補助装置１が第１の腰部関節部３０と併せて第２の腰部関節部９０を有することにより、人体の腰関節の動きに対応して動作する動作補助装置１の自由度が高められる。
【００３１】
大腿部アーム部材３３は、第１の腰部関節部３０及び第２の腰部関節部９０から下方に延びて、大腿部に沿って設けられている。大腿部アーム部材３３の長さ方向の中央部には、大腿部装着部３７が連結されている。かかる大腿部装着部３７は、本発明における第２の装着部に相当する。大腿部装着部３７は、人体の脚のうちの大腿部に巻き付けられ、例えば図示しない大腿部固定ベルトを用いて大腿部に固定される。大腿部装着部３７は、例えば、人体の大腿部の外形に対応する形状が保持される程度に、所定程度の剛性を有している。大腿部装着部３７の形状を人体の大腿部の外形に対応させた場合、大腿部装着部３７のうちの少なくとも人体の大腿部に面する部分の形状は、下方側の直径（仮想径）が上方側の直径（仮想径）よりも小さい略円錐形状に構成される。
【００３２】
大腿部固定ベルトは、バックル又は面ファスナー等の図示しない連結具を有し、当該連結具を連結させることにより大腿部装着部３７が大腿部に固定される。本実施形態に係る動作補助装置１において、大腿部装着部３７は、スライド機構１５０を介して大腿部アーム部材３３に連結されている。このため、ユーザの動作に伴って人体の腰関節と膝関節の距離が変化した場合であっても、大腿部アーム部材３３に対して大腿部装着部３７がスライドすることにより、第１の腰部関節部３０、第２の腰部関節部９０及び膝部関節部４０の位置ずれを抑制することができる。これにより、第１の腰部関節部３０、第２の腰部関節部９０、及び膝部関節部４０の位置が適切な位置に保持されやすくなる。
【００３３】
ここで、図４〜図６を参照して、スライド機構１５０の構成の一例を説明する。図４は、大腿部アーム部材３３の裏側（大腿部に面する側）の平面図、Ｉ−Ｉ断面矢視図及びＩＩ−ＩＩ断面矢視図を示す。図５は、大腿部装着部３７の表側（大腿部に面する側の反対側）の平面図、ＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図及びＩＶ−ＩＶ断面矢視図を示す。図６は、大腿部装着部３７を大腿部アーム部材３３に接続した状態を表側から見た平面図、及び、側方から見た側面図を示す。
【００３４】
図４に示すように、大腿部アーム部材３３は、ガイドレール１４１と、可動部１４３と、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂと、第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂとを備える。ガイドレール１４１は、両側面にレール溝１４２を有し、例えば固定ネジ等により大腿部アーム部材３３に固定されている。ガイドレール１４１は、動作補助装置１をユーザが装着した状態で、大腿部の長さ方向に沿って配置される。可動部１４３は、大腿部側に突出する固定軸部１５４を有する。かかる固定軸部１５４には、大腿部装着部３７に設けられた接続部材１６１が取り付けられる。
【００３５】
可動部１４３は、ガイドレール１４１のレール溝１４２に係合する係止突部１４４を有し、ガイドレール１４１から脱離しないようにして、ガイドレール１４１上を移動可能になっている。したがって、可動部１４３は、大腿部の長さ方向に沿ってスライド可能になっている。かかるガイドレール１４１及び可動部１４３が、スライド機構１５０を構成する。ガイドレール１４１及び可動部１４３は、例えば、アルミニウム等の金属材料により構成されてもよい。
【００３６】
大腿部アーム部材３３は、ガイドレール１４１の両端に対応する位置にリブ１４７，１４９を有する。かかるリブ１４７，１４９は、ガイドレール１４１上を移動する可動部１４３のスライド範囲を規制する。また、一方のリブ１４７には、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂの端部が固定され、他方のリブ１４９には、第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの端部が固定される。第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの他端は、大腿部装着部３７に設けられた接続部材１６１に固定される。つまり、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂは、一の部分が、ガイドレール１４１が設けられた大腿部アーム部材３３側に固定され、他の部分が可動部１４３とともにスライドする大腿部装着部３７側に固定される。大腿部アーム部材３３と大腿部装着部３７とは相対回転する部材である。例えば、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂとしては、引張コイルばねが用いられ得る。
【００３７】
図５に示すように、接続部材１６１は、大腿部装着部３７における大腿部側とは反対側の面に、例えば、固定ネジ１６５ａ，１６５ｂにより固定されている。接続部材１６１は、可動部１４３の固定軸部１５４を受容する孔部１６３を有し、固定軸部１５４が孔部１６３に嵌入されることにより、大腿部装着部３７と大腿部アーム部材３３とが接続される。固定軸部１５４の先端部には、弾性ゴム等の弾性体からなる円環部１５５が設けられ、円環部１５５を弾性変形させて収縮させつつ固定軸部１５４を孔部１６３内に嵌入させることができる。また、固定軸部１５４の嵌入後には、円環部１５５が孔部１６３内で係止され、固定軸部１５４が接続部材１６１から抜け落ちにくくなっている。
【００３８】
固定軸部１５４が孔部１６３に嵌入された状態で、大腿部装着部３７は、固定軸部１５４を中心に軸回転可能になっている。つまり、大腿部装着部３７は、スライド機構１５０によるスライド方向に対して直交する方向に延在する固定軸部１５４の軸回りに自転可能になっている。かかる固定軸部１５４及び接続部材１６１が、回転機構を構成する。別の形態として、回転機構は、ボールジョイントを用いて構成されてもよい。
【００３９】
接続部材１６１における、大腿部装着部３７の長手方向の両端側には、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの端部が固定されている。大腿部装着部３７の長手方向の一端側に、第１の付勢部材１５１ａ及び第２の付勢部材１５３ａの端部が固定され、他端側に、第１の付勢部材１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ｂの端部が固定されている。図示した例では、固定ネジ１６５ａ，１６５ｂにより、第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの端部が接続部材１６１に固定されている。大腿部装着部３７の長手方向は、大腿部の周方向に略一致し、ガイドレール１４１の配設方向に交差する。
【００４０】
図６に示すように、大腿部装着部３７は、スライド機構１５０及び回転機構を介して大腿部アーム部材３３に接続されている結果、固定軸部１５４を中心に自転可能であるとともに、ガイドレール１４１に沿ってスライド可能となっている。このとき、両端が、それぞれ大腿部装着部３７に設けられた接続部材１６１と大腿部アーム部材３３に設けられたリブ１４７とに固定された第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂは、ガイドレール１４１に沿って大腿部装着部３７をリブ１４７側に引っ張る張力を発生し得る。また、両端が、それぞれ大腿部装着部３７に設けられた接続部材１６１と大腿部アーム部材３３に設けられたリブ１４９とに固定された第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂは、ガイドレール１４１に沿って大腿部装着部３７をリブ１４９側に引っ張る張力を発生し得る。
【００４１】
このため、ユーザの筋力や大腿部装着部３７の重量等、大腿部装着部３７をスライドさせる負荷が発生していない状態では、４本の第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの張力が釣り合う位置に大腿部装着部３７が保持される。つまり、スライド機構１５０によるスライド範囲の中間位置に大腿部装着部３７が保持される。このとき、大腿部装着部３７は、４本の第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂの張力が釣り合う姿勢で保持される。
【００４２】
このため、可動部１４３がガイドレール１４１に沿ってリブ１４７側にスライドした状態では、伸長する第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂによって可動部１４３を中間位置に復帰させる張力が生じる。また、可動部１４３がガイドレール１４１に沿ってリブ１４９側にスライドした状態では、伸長する第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂによって可動部１４３を中間位置に復帰させる張力が生じる。
【００４３】
また、大腿部装着部３７が固定軸部１５４を中心に時計回りに自転した状態では、対角に配置された伸長する第１の付勢部材１５１ａ及び第２の付勢部材１５３ｂによって大腿部装着部３７を初期姿勢に復帰させる張力が生じる。また、大腿部装着部３７が固定軸部１５４を中心に反時計回りに自転した状態では、対角に配置された伸長する第１の付勢部材１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａによって大腿部装着部３７を初期姿勢に復帰させる張力が生じる。
【００４４】
第１の付勢部材１５１ａ，１５１ｂ及び第２の付勢部材１５３ａ，１５３ｂにより生じ得る張力は、大腿部装着部３７を中間位置あるいは初期姿勢に復帰させ得る張力であれば足り、大腿部装着部３７をスライドさせるためにユーザに大きな負荷がかからないようにされる。
【００４５】
なお、上記のスライド機構１５０は一例であって、スライド機構の構成はかかる例に限定されない。スライド機構は、第１の腰部関節部３０又は第２の腰部関節部９０と、大腿部装着部３７、ひいては、膝部関節部４０との距離を可変にし得るものであれば、他の構成であってもよい。例えば、上記のスライド機構１５０は、大腿部アーム部材３３側にガイドレール１４１を有していたが、大腿部装着部３７側にガイドレールを有する構成であってもよい。
【００４６】
図１に戻り、大腿部装着部３７には、人体の大腿部の長さ方向に沿って下方に延びる支持部材４４が連結されている。かかる支持部材４４は、上端側が大腿部装着部３７に固定され、下端側が膝部関節部４０を介して下腿部アーム部材３５に連結されている。膝部関節部４０は、人体の膝関節の側方に位置するように設けられている。膝部関節部４０では、支持部材４４の下端と下腿部アーム部材３５の上端とが相対回転可能に連結されている。例えば、膝部関節部４０に設けられた図示しない回転軸部材に対して、下腿部アーム部材３５が回動可能に支持されていてもよい。
【００４７】
下腿部アーム部材３５は、膝部関節部４０から下方に延びて、下腿部に沿って設けられている。下腿部アーム部材３５の上部には上方側下腿部装着部４１が連結され、下腿部アーム部材３５の下部には下方側下腿部装着部４２が連結されている。上方側下腿部装着部４１は、少なくとも人体の腓腹部（ふくらはぎ）の最も太い部分よりも上方に装着される。かかる上方側下腿部装着部４１の装着位置では、下腿部の太さが下方に向かって拡大している。一方、下方側下腿部装着部４２は、少なくとも人体の腓腹部（ふくらはぎ）の最も太い部分よりも下方に装着される。上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２は、人体の脚のうちの下腿部に巻き付けられ、図示しない下腿部固定ベルトを用いて下腿部に固定される。例えば、下腿部固定ベルトはバックル又は面ファスナー等の図示しない連結具を有し、連結具を連結させることにより下腿部アーム部材３５が下腿部に固定される。なお、上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２が固定ベルトであってもよい。
【００４８】
上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２は、それぞれ人体の下腿部に装着された状態では、少なくとも人体の下腿部に面する部分の形状が、装着位置における下腿部の外形に対応する形状とされる。例えば、当該形状に保たれる所定の剛性を有する部材により構成された上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２が、固定ベルト等を用いて下腿部に固定されてもよい。あるいは、ベルト状の上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２が下腿部に巻き付けられることによって、下腿部の外形に対応する形状を成してもよい。つまり、人体の下腿部に装着された状態において、上方側下腿部装着部４１は、上方側の直径（仮想径）が下方側の直径（仮想径）よりも小さい略円錐形状に構成され、下方側への位置ずれが生じにくくなっている。また、下方側下腿部装着部４２は、下方側の直径（仮想径）が上方側の直径（仮想径）よりも小さい略円錐形状に構成され、上方側への位置ずれが生じにくくなっている。
【００４９】
上述のとおり、膝部関節部４０により互いに連結された下腿部アーム部材３５及び支持部材４４は、所定の剛性を有する樹脂成形品等により構成されており、下腿部アーム部材３５及び支持部材４４によって大腿部装着部３７が支持され得る。このため、図７に点線で示したように、上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２により下腿部アーム部材３５の上下方向への位置ずれを抑制することによって、膝部関節部４０及び大腿部装着部３７の上下方向の位置ずれが抑制される。つまり、膝部関節部４０により連結された支持部材４４及び下腿部アーム部材３５は、上方側下腿部装着部４１によって下方側への位置ずれが抑制され、かつ、大腿部装着部３７及び下方側下腿部装着部４２によって上方側への位置ずれが抑制される。したがって、大腿部装着部３７がスライド機構１５０を介して大腿部アーム部材３３に連結され、大腿部装着部３７が大腿部アーム部材３３に対してスライドし得るとしても、大腿部装着部３７の位置ずれが抑制される。これにより、膝部関節部４０の位置が人体の膝関節の側方から大きくずれることが抑制される。
【００５０】
また、大腿部アーム部材３３と大腿部装着部３７とはスライド機構１５０を介して連結されていることから、大腿部装着部３７よりも下方の膝部関節部４０及び下腿部アーム部材３５等の構成部分の重量のうち、上方側腰部固定ベルト１４及び下方側腰部固定ベルト１３によって支持される重量が低減される。つまり、図７に破線で示したように、上方側腰部固定ベルト１４及び下方側腰部固定ベルト１３は、主としてスライド機構１５０よりも上側の構成部分の重量を担うことになって、上方側腰部固定ベルト１４及び下方側腰部固定ベルト１３が担う重量が低減される。したがって、腰部アーム部材３１、第１の腰部関節部３０、第２の腰部関節部９０、及び大腿部アーム部材３３が安定的に支持される。これにより、第１の腰部関節部３０及び第２の腰部関節部９０の位置が、人体の腰関節の側方から大きくずれることが抑制される。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態にかかる動作補助装置１においては、大腿部アーム部材３３と大腿部装着部３７とがスライド機構１５０を介して連結されている。かかる大腿部装着部３７は、上方側下腿部装着部４１及び下方側下腿部装着部４２により上下方向の位置ずれが抑制された下腿部アーム部材３５、膝部関節部４０、及び支持部材４４によって、上下方向への位置ずれが抑制されている。特に、下腿部アーム部材３５を下腿部に固定する上方側下腿部装着部４１は、下方側への位置ずれを生じにくい構成要素であることから、大腿部装着部３７が下方に位置ずれしやすい形状を有するにもかかわらず、大腿部装着部３７の下方への位置ずれが抑制される。
【００５２】
（変形例）
ここまで、本実施形態に係る動作補助装置１の構成例を説明したが、動作補助装置１は種々の変形が可能である。以下、本実施形態に係る動作補助装置１の一変形例を説明する。
【００５３】
図８は、変形例に係る動作補助装置２の構成例を示す模式図である。変形例に係る動作補助装置２においては、下腿部アーム部材３５の下端に、足関節部５０を介して、人体の足裏に配置されて足底部が載置される足台部６０が連結されている。足台部６０は、人体の足先が挿入される甲押え部６３を有する。足関節部５０は、人体の足関節（踝）の側方に位置するように設けられ、下腿部アーム部材３５の下端と足台部６０とを相対回転可能に連結する。足台部６０は、人体の足関節の曲げ伸ばし動作に対応して、足関節部５０を中心に回動可能に構成されている。かかる足台部６０は、直接あるいは靴底を介して接地した状態で、動作補助装置１の重量を支持する機能を有している。また、足関節部５０が能動関節として構成される場合、足台部６０は、足関節の曲げ伸ばし動作を補助する際の可動部としての機能も有する。足台部６０は、硬質の樹脂成形品あるいは金属プレート等により構成される。これ以外の構成要素は、上記の実施形態に係る動作補助装置１と同様に構成することができる。
【００５４】
このため、変形例に係る動作補助装置２では、少なくとも大腿部装着部３７よりも下方の支持部材４４、膝部関節部４０、及び下腿部アーム部材３５の重量の一部を、足台部６０を介して地面に伝達させることができる。つまり、足台部６０は、下腿部アーム部材３５を介して伝達される重量を下方から支持することができる。したがって、変形例に係る動作補助装置２は、上方側下腿部装着部４１と併せて足台部６０によって下腿部アーム部材３５の上下方向の位置ずれを抑制することができる。これにより、大腿部装着部３７及び膝部関節部４０の上下方向の位置ずれが抑制される。また、これに伴って、下方側腰部固定ベルト１３及び上方側腰部固定ベルト１４が担う動作補助装置２の重量が小さくなって、第１の腰部関節部３０及び第２の腰部関節部９０の位置が大きくずれることが抑制される。
【００５５】
特に、足台部６０は、地面に接地可能な部分であることから、動作補助装置２によれば、足関節部５０及び下腿部アーム部材３５を介して、膝部関節部４０及び支持部材４４の重量を担う確実性が高められる。したがって、動作補助装置２によっても、第１の腰部関節部３０、第２の腰部関節部９０、及び膝部関節部４０の位置ずれを抑制する確実性を高めることができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、動作補助装置が、ユーザの両脚の前後運動を補助する装置として構成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、動作補助装置は、ユーザの片脚の前後運動を補助する装置であってもよい。この場合、第１の腰部関節部、第２の腰部関節部、膝部関節部、足関節部、腰部アーム部材、大腿部アーム部材、下腿部アーム部材、大腿部装着部、下腿部装着部、及び足台部は、左右のいずれか一方にのみ設けられる。
【００５８】
また、上記実施形態では、人体の下腿部のうち、下方に向かって太さが拡大する部位に装着される下腿部装着部（上方側下腿部装着部）４１は、腓腹部の最も太い部分よりも上方に装着されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、下腿部アーム部３５に連結された下腿部装着部が、人体の足関節の上方に装着されてもよい。足関節の上方の部位も下方に向かって太さが拡大しているため、かかる下腿部装着部であっても、下腿部アーム部３５の下方への位置ずれが抑制される。
【符号の説明】
【００５９】
１        動作補助装置
１３      下方側腰部固定ベルト
１４      上方側腰部固定ベルト
１５      腰部装着部
３０      第１の腰部関節部
３１      腰部アーム部材
３２      中間部材
３３      大腿部アーム部材
３５      下腿部アーム部材
３７      大腿部装着部
４０      膝部関節部
４１      上方側下腿部装着部
４２      下方側下腿部装着部
４４      支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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