(57)【要約】【課題】構造が簡単でかつ軽量であり安価に製造することができる装着型筋力補助装置を提供する。【解決手段】装着型筋力補助装置は、人体に装着して固定される外骨格部を備えており、この外骨格部は、人体の複数の骨位置と対応する位置にそれぞれ配置される複数の骨部材と、人体の複数の関節位置と対応する位置にそれぞれ配置されており、各々が複数の骨部材のうちの２つを連結する複数の第１の回動ジョイント部材とを備えている。複数の第１の回動ジョイント部材の各々は、連結された２つの骨部材を回動自在に支承する支点と、２つの骨部材間の角度が減少する際に弾性エネルギを保存し、その角度が増大する際に弾性エネルギを放出するばね部材とを備えている。【選択図】図１
2011092507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着して固定される外骨格部を備えており、
該外骨格部が、人体の複数の骨位置と対応する位置にそれぞれ配置される複数の骨部材と、人体の複数の関節位置と対応する位置にそれぞれ配置されており、各々が前記複数の骨部材のうちの２つを連結する複数の第１の回動ジョイント部材とを備えており、
前記複数の第１の回動ジョイント部材の各々が、連結された前記２つの骨部材を回動自在に支承する支点と、該２つの骨部材間の角度が減少する際に弾性エネルギを保存し、該角度が増大する際に該弾性エネルギを放出するばね部材とを備えていることを特徴とする装着型筋力補助装置。
【請求項２】
前記複数の第１の回動ジョイント部材が、膝関節位置又は股関節位置と対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項３】
前記外骨格部の前記複数の骨部材が、大腿骨に対応する位置に配置される大腿アーム部材と、脛骨に対応する位置に配置される下腿アーム部材とを含んでおり、前記複数の第１の回動ジョイント部材が、膝関節位置と対応する位置に配置されており前記大腿アーム部材及び前記下腿アーム部材を連結する膝ジョイント部材を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項４】
前記外骨格部の前記複数の骨部材が、骨盤に対応する位置に配置される骨盤部材と、大腿骨に対応する位置に配置される大腿アーム部材とを含んでおり、前記複数の第１の回動ジョイント部材が、股関節位置と対応する位置に配置されており前記骨盤部材及び前記大腿アーム部材を連結する股ジョイント部材を含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項５】
前記ばね部材が、前記第１の回動ジョイント部材内に配置される渦巻きばねであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項６】
前記外骨格部が、人体の複数の関節位置と対応する位置にそれぞれ配置されており、各々が前記複数の骨部材のうちの２つを連結する複数の第２の回動ジョイント部材をさらに備えており、
該複数の第２の回動ジョイント部材の各々が、連結された前記２つの骨部材間の回動を一方向に制限可能なラチェット機構を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項７】
前記外骨格部の前記複数の骨部材が、上腕骨に対応する位置に配置される上腕アーム部材と、とう骨に対応する位置に配置される前腕アーム部材とを含んでおり、前記複数の第２の回動ジョイント部材が、肘関節位置と対応する位置に配置されており前記上腕アーム部材及び前記前腕アーム部材を連結する肘ジョイント部材を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の装着型筋力補助装置。
【請求項８】
前記外骨格部の前記複数の骨部材が、肩甲骨に対応する位置に配置される肩甲骨部材と、上腕骨に対応する位置に配置される上腕アーム部材とを含んでおり、前記複数の第２の回動ジョイント部材が、肩関節位置と対応する位置に配置されており前記肩甲骨部材及び前記上腕アーム部材を連結する肩ジョイント部材を含んでいることを特徴とする請求項６又は７に記載の装着型筋力補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着することにより、低下した筋力を補助する装着型筋力補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筋力補助装置として、人体の股関節及び膝関節をそれぞれ伸展・屈曲させるモータによる電気アクチュエータを用いた歩行補助装置（特許文献１）や、人体の肩関節、肘関節、腰関節、膝関節及び足首関節の外側にそれぞれジョイントを設けてこれを空気圧によって駆動するアクチュエータを用いた筋力補助装置（特許文献２）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０１１２４号公報
【特許文献２】特開２００７−０９７６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したごとき従来の筋力補助装置は、いずれも、モータや空気圧アクチュエータ等の動力によって駆動し、筋力を補助するものである。このため、その駆動源や駆動源の制御装置、さらに駆動源を付勢するための電気エネルギ源や空気圧エネルギ源を用意する必要があり、これは装置の構造を非常に複雑にし、しかも重量を増大させてしまうのみならず、その製造コストを著しく高価にする。
【０００５】
従って本発明の目的は、構造が簡単でかつ軽量であり安価に製造することができる装着型筋力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】
【０００６】
本発明によれば、装着型筋力補助装置は、人体に装着して固定される外骨格部を備えており、この外骨格部は、人体の複数の骨位置と対応する位置にそれぞれ配置される複数の骨部材と、人体の複数の関節位置と対応する位置にそれぞれ配置されており、各々が複数の骨部材のうちの２つを連結する複数の第１の回動ジョイント部材とを備えている。複数の第１の回動ジョイント部材の各々は、連結された２つの骨部材を回動自在に支承する支点と、２つの骨部材間の角度が減少する際に弾性エネルギを保存し、その角度が増大する際に弾性エネルギを放出するばね部材とを備えている。
【０００７】
２つの骨部材を連結する第１の回動ジョイント部材に設けられた支点とばね部材とにより、２つの骨部材間の角度が減少する際に弾性エネルギを保存し逆にその角度が増大する際に弾性エネルギを放出するように構成されている。関節を折り曲げる動作を行う際に第１の回動ジョイント部材に設けられたばね部材に弾性エネルギを保存し、関節を逆に伸ばす動作を行う際に、このばね部材に保存した弾性エネルギを放出することによって、この関節を伸ばす動作を補助している。このように、駆動源やこれを付勢するための電気エネルギ源や空気圧エネルギ源無しに筋力を補助できるので、構造が簡単であると共に軽量であり、しかも安価に製造することができる。
【０００８】
複数の第１の回動ジョイント部材が、膝関節位置又は股関節位置と対応する位置に配置されていることが好ましい。
【０００９】
この場合、外骨格部の複数の骨部材が、大腿骨に対応する位置に配置される大腿アーム部材と、脛骨に対応する位置に配置される下腿アーム部材とを含んでおり、複数の第１の回動ジョイント部材が、膝関節位置と対応する位置に配置されており大腿アーム部材及び下腿アーム部材を連結する膝ジョイント部材を含んでいることが好ましい。
【００１０】
外骨格部の複数の骨部材が、骨盤に対応する位置に配置される骨盤部材と、大腿骨に対応する位置に配置される大腿アーム部材とを含んでおり、複数の第１の回動ジョイント部材が、股関節位置と対応する位置に配置されており骨盤部材及び大腿アーム部材を連結する股ジョイント部材を含んでいることも好ましい。
【００１１】
ばね部材が、第１の回動ジョイント部材内に設けられた渦巻きばねであることも好ましい。
【００１２】
外骨格部が、人体の複数の関節位置と対応する位置にそれぞれ配置されており、各々が複数の骨部材のうちの２つを連結する複数の第２の回動ジョイント部材をさらに備えており、複数の第２の回動ジョイント部材の各々が、連結された２つの骨部材間の回動を一方向に制限可能なラチェット機構を備えていることも好ましい。
【００１３】
この場合、外骨格部の複数の骨部材が、上腕骨に対応する位置に配置される上腕アーム部材と、とう骨に対応する位置に配置される前腕アーム部材とを含んでおり、複数の第２の回動ジョイント部材が、肘関節位置と対応する位置に配置されており上腕アーム部材及び前腕アーム部材を連結する肘ジョイント部材を含んでいることが好ましい。
【００１４】
外骨格部の複数の骨部材が、肩甲骨に対応する位置に配置される肩甲骨部材と、上腕骨に対応する位置に配置される上腕アーム部材とを含んでおり、複数の第２の回動ジョイント部材が、肩関節位置と対応する位置に配置されており肩甲骨部材及び上腕アーム部材を連結する肩ジョイント部材を含んでいることも好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、駆動源やこれを付勢するための電気エネルギ源や空気圧エネルギ源無しに筋力を補助できるので、構造が簡単であると共に軽量であり、しかも安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の装着型筋力補助装置の一実施形態における外骨格部全体の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１の実施形態における外骨格部を人体の脚部に装着した状態を説明する斜視図である。
【図３】図１の実施形態における外骨格部を人体の腕部に装着した状態を説明する斜視図である。
【図４】図１の実施形態における外骨格部を人体に装着した状態を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の装着型筋力補助装置の一実施形態における外骨格部全体の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【００１８】
同図に示すように、本実施形態おいて、外骨格部は、互いに独立した下肢外骨格部１００と、上肢外骨格部２００とから構成されている。
【００１９】
下肢外骨格部１００は、人体に装着された際に人体の大腿骨に対応する位置に配置される大腿アーム部材１０１と、脛骨に対応する位置に配置される下腿アーム部材１０２と、これら大腿アーム部材１０１及び下腿アーム部材１０２を連結しており、人体に装着された際に膝関節位置と対応する位置に配置されて前後及び上下方向に回動自在に構成されている膝ジョイント部材１０３とを備えている。さらに、大腿アーム部材１０１に対応して大腿骨の内側に配置される内大腿アーム部材１０４と、下腿アーム部材１０２に対応して脛骨の内側に配置される内下腿アーム部材１０５と、これら内大腿アーム部材１０４及び内下腿アーム部材１０５を連結しており、前後及び上下方向に回動自在に構成されている内膝ジョイント部材１０６とを備えている。もちろん、これら大腿アーム部材１０１、下腿アーム部材１０２及び膝ジョイント部材１０３並びに内大腿アーム部材１０４、内下腿アーム部材１０５及び内膝ジョイント部材１０６は人体の左右の脚に対応して同様のものが左右で計１対備えられているが、以下の記載においては、下肢外骨格部１００の一方の脚（左脚）に対応する部分のみを説明する。
【００２０】
下腿アーム部材１０２及び内下腿アーム部材１０５の先端部は人体の足首を把持する足フレーム１０７に連結されている。この足フレーム１０７は、靴を脱いだ状態及び靴を履いた状態のいずれにおいても足首が装着できるように構成されており、足関節（距腿関節）に対応する位置において回動自在に下腿アーム部材１０２及び内下腿アーム部材１０５に連結されている。これにより、足首は屈曲が可能となる。足関節（距腿関節）と同様に下腿アーム部材１０２及び内下腿アーム部材１０５の後端部は上述の膝ジョイント部材１０３及び内膝ジョイント部材１０６にそれぞれ連結されている。なお、大腿アーム部材１０１及び内大腿アーム部材１０４の先端部は膝ジョイント部材１０３及び内膝ジョイント部材１０６にそれぞれ連結されている。大腿アーム部材１０１の後端部は股ジョイント部材１０９に連結されている。
【００２１】
膝ジョイント部材１０３と内膝ジョイント部材１０６とは、パイプ１０８ａ及び１０８ｂによって一体化されている。即ち、膝ジョイント部材１０３及び内膝ジョイント部材１０６には、人体に装着した際に膝関節の後方に位置するつなぎ部１０３ｃ及び１０６ｃがそれぞれ形成されており、つなぎ部１０３ｃにはパイプ１０８ａが固着されており、つなぎ部１０６ｃにはパイプ１０８ｂが固着されている。これらパイプ１０８ａ及び１０８ｂは相互に嵌合できるようにその径が互いに異なっており、全長が伸縮自在となるように構成されている。従って、人体の膝の幅が異なる場合でも、膝ジョイント部材１０３と内膝ジョイント部材１０６とを、伸縮自在のパイプ１０８ａ及び１０８ｂによって、膝の後方で一体化することができる。このように膝の後方にパイプ１０８ａ及び１０８ｂが設けられているので、膝を屈折した際に、膝ジョイント部材１０３と内膝ジョイント部材１０６の部分が前方に突出するのを防止できる。
【００２２】
膝ジョイント部材１０３内には、この下腿アーム部材１０２の回動軸（支点）１０２ａと同軸に第１の渦巻きばね部材１１０が設けられている。第１の渦巻きばね部材１１０の中央端１１０ａは膝ジョイント部材１０３の第１の固定軸１０３ａに固定されており、第１の渦巻きばね部材１１０の外側端１１０ｂは下腿アーム部材１０２のストッパ１０２ｂに当接しているか又は固定されている。このストッパ１０２ｂは、下腿アーム部材１０２の後端部において、回動軸１０２ａとは異なる位置に設けられている。
【００２３】
さらに膝ジョイント部材１０３内には、大腿アーム部材１０１の回動軸（支点）１０１ａと同軸に第２の渦巻きばね部材１１１が設けられている。第２の渦巻きばね部材１１１の中央端１１１ａは膝ジョイント部材１０３の第２の固定軸１０３ｂに固定されており、第２の渦巻きばね部材１１１の外側端１１１ｂは上腿アーム部材１０１のストッパ１０１ｂに当接しているか又は固定されている。このストッパ１０１ｂは大腿アーム部材１０１の先端部において、回動軸１０１ａとは異なる位置に設けられている。
【００２４】
第１の渦巻きばね部材１１０及び第２の渦巻きばね部材１１１の各々は、例えば厚さ２．０ｍｍ、幅３．５ｍｍの板状の金属などその面方向に巻き込んだもので、その中心軸を巻き込むことで面に対する横方向の変化を与えて弾性エネルギを保存する。力を出すときはこれが伸びる方向に変形するから、弾性エネルギを放出して軸を回転させることができる。従って、これら第１の渦巻きばね部材１１０及び第２の渦巻きばね部材１１１により、膝を折り曲げる際に弾性エネルギが保存され、膝を伸ばす際にその保存された弾性エネルギが放出されて膝を伸ばす動作が補助されることとなる。なお、本実施形態においては、膝ジョイント部材１０３が、互いに異なる位置にある２つの支点を中心として回動自在に大腿アーム部材１０１及び下腿アーム部材１０２を連結しているので、ほぼ１８０度となるように膝を曲げて正座する際にもこの膝の部分が自由に屈曲するように動作する。内膝ジョイント部材１０６内の構成も上述した膝ジョイント部材１０３の場合と同様である。
【００２５】
なお、図示されていないが、大腿アーム部材１０１の途中に腰外曲蝶板部材を設け、大腿を広げた際に、大腿アーム部材１０１及びこれより下の部材がこの動作に応じて可動となるように構成してもよい。
【００２６】
下肢外骨格部１００は、さらに、人体に装着された際に人体の骨盤に対応する位置に配置される骨盤部材１１２と、骨盤部材１１２及び大腿アーム部材１０１を連結しており、人体に装着された際に股関節位置と対応する位置に配置されて、前後及び上下方向に回動自在に構成されている股ジョイント部材１０９とを備えている。もちろん、これら骨盤部材１１２、大腿アーム部材１０１及び股ジョイント部材１０９も人体の左右の腕に対応して同様のものが左右で計１対備えられているが、以下の記載においては、下肢外骨格部１００の一方の脚（左脚）に対応する部分のみを説明する。
【００２７】
股ジョイント部材１０９内には、大腿アーム部材１０１の回動軸１０１ａと同軸に渦巻きばね部材１１３が設けられている。この渦巻きばね部材１１３は、第１の渦巻きばね部材１１０及び第２の渦巻きばね部材１１１より強力なばね部材となっている。この渦巻きばね部材１１３の中央端１１３ａは骨盤部材１１２に設けられた固定軸１１２ａに固定されており、渦巻きばね部材１１３の外側端１１３ｂは大腿アーム部材１０１のストッパ１０１ｂに当接しているか又は固定されている。このストッパ１０１ｂは、大腿アーム部材１０１の後端部において、回動軸１０１ａとは異なる位置に設けられている。
【００２８】
渦巻きばね部材１１３は、例えば厚さ２．５ｍｍ、幅８．０ｍｍの板状の金属などその面方向に巻き込んだもので、その中心軸を巻き込むことで面に対する横方向の変化を与えて弾性エネルギを保存する。力を出すときはこれが伸びる方向に変形するから、弾性エネルギを放出して軸を回転させることができる。従って、この渦巻きばね部材１１３により、腰を折り曲げる際に弾性エネルギが保存され、腰を伸ばす際にその保存された弾性エネルギが放出されて腰を伸ばす動作が補助されることとなる。なお、本実施形態においては、股ジョイント部材１０９は、ほぼ９０度となるように腰を曲げて椅子などに座る際にもこの腰の部分が自由に屈曲するように動作する。
【００２９】
骨盤部材１１２はＴ字形状を有しており、その先端部が前述の股ジョイント部材１０９に連結されている。骨盤部材１１２の後端部は、人体の腰に装着される腰ベルト１１４に固着されている。
【００３０】
腰ベルト１１４の骨盤部材１１２の固着位置には、脇アーム部材１１５の下端部が固着されている。もちろん、この脇アーム部材１１５も人体の左右の腕に対応して同様のものが左右で計１対備えられている。脇アーム部材１１５は上方に伸長しており、その上端部１１５ａは人体の脇の下を支持できるように平坦又はやや凹状の支持面を備えている。これにより、松葉杖のごとく脇アーム部材１１５で人体を支えることが可能となる。
【００３１】
上肢外骨格部２００は、人体に装着された際に人体の上腕骨に対応する位置に配置される上腕アーム部材２０１と、人体のとう骨に対応する位置に配置される前腕アーム部材２０２と、これら上腕アーム部材２０１及び前腕アーム部材２０２を互いに連結しており、人体に装着された際に肘関節位置と対応する位置に配置される肘ジョイント部材２０３とを備えている。もちろん、これら上腕アーム部材２０１、前腕アーム部材２０２及び肘ジョイント部材２０３は人体の左右の腕に対応して同様のものが左右で計１対備えられているが、以下の記載においては、上肢外骨格部２００の一方の腕（左腕）に対応する部分のみを説明する。
【００３２】
前腕アーム部材２０２の先端は人体の前腕を把持する前腕支持部２０４を有しており、その後端は上述の肘ジョイント部材２０３に接続されている。
【００３３】
肘ジョイント部材２０３内には、前後及び上下の回動方向を一方向に制限するラチェット機構２０５が設けられている。このラチェット機構２０５は上腕アーム部材２０１に固着されたラチェット歯車２０５ａと、前腕アーム部材２０２にその軸が固定された爪２０５ｂと、この爪２０５ｂをラチェット歯車２０５ａ方向に付勢するコイルばね部材２０５ｃとを備えている。これにより、肘ジョイント部材２０３は、前腕アーム部材２０２を折り曲げる方向、即ち前腕アーム部材２０２及び上腕アーム部材２０１間の角度が減少する方向にのみ回動し、その回動位置において逆方向への回動が阻止される。即ち、前腕アーム部材２０２及び上腕アーム部材２０１間の角度を任意の値に維持することができる。この角度が０度に近いある値以下となると、爪２０５ｂがラチェット歯車２０５ａから外れて肘ジョイント部材２０３が逆方向に回動可能となり、前腕アーム部材２０２を元の角度に戻すことが可能となる。
【００３４】
上腕アーム部材２０１の途中には、上腕内蝶板部材２０６が設けられており、その先の上腕アーム部材２０１、肘ジョイント部材２０３及び前腕アーム部材２０２が内側に屈折できるように構成されている。
【００３５】
上肢外骨格部２００は、さらに、人体に装着された際に人体の肩甲骨に対応する位置に配置される肩甲骨部材２０７と、上腕アーム部材２０１及び肩甲骨部材２０７を互いに連結しており、人体に装着された際に肩関節位置と対応する位置に配置される肩ジョイント部材２０８とを備えている。もちろん、これら肩甲骨部材２０７及び肩ジョイント部材２０８は人体の左右の腕に対応して同様のものが左右で計１対備えられているが、以下の記載においては、上肢外骨格部２００の一方の腕（左腕）に対応する部分のみを説明する。
【００３６】
上腕アーム部材２０１の先端は前述の肘ジョイント部材２０３に接続されており、その後端は上述の肩ジョイント部材２０８に接続されている。
【００３７】
肩ジョイント部材２０８内には、前後及び上下の回動方向を一方向に制限するラチェット機構２０９と、横及び上下方向に回動自在とする横方向回動機構２１０とが設けられている。このラチェット機構２０９は横方向回動機構２１０の回動部材２１０ｃに固着されたラチェット歯車２０９ａと、上腕アーム部材２０１にその軸が固定された爪２０９ｂと、この爪２０９ｂをラチェット歯車２０９ａ方向に付勢するコイルばね部材２０９ｃとを備えている。これにより、肩ジョイント部材２０８は、上腕アーム部材２０１を前及び上方向に曲げる方向、即ち上腕アーム部材２０１及び肩甲骨部材２０７間の角度が増大する方向にのみ回動し、その回動位置において逆方向への回動が阻止される。即ち、上腕アーム部材２０１及び肩甲骨部材２０７間の角度を任意の値に維持することができる。この角度が０度に近いある値以下となると、爪２０９ｂがラチェット歯車２０９ａから外れて肩ジョイント部材２０８が逆方向に回動可能となり、上腕アーム部材２０１を元の角度に戻すことが可能となる。
【００３８】
横方向回動機構２１０は、肩甲骨部材２０７に固定されており人体の前後方向に伸長している支持軸２１０ａと、この支持軸２１０ａに２つの軸孔２１０ｂが回動自在に挿通した回動部材２１０ｃとを備えており、人体の横及び上下方向に回動できるように構成されている。
【００３９】
肩甲骨部材２０７は弾力性を有する布製の肩ベルト２１２に連結されており、さらにその他の部分にこれも弾力性を有する布製の帯部材２１１によって連結されている。胸部左右の帯部材２１１は背中側の蝶板部材２１３及び前側の止め金部材２１４によって一体化されて人体の胸部に装着固定されるように構成されている。
【００４０】
図２は本実施形態における外骨格部を人体の脚部に装着した状態を説明する斜視図、図３は本実施形態における外骨格部を人体の腕部に装着した状態を説明する斜視図であり、図４は本実施形態における外骨格部を人体に装着した全体の状態を説明する側面図である。ただし、図４において（Ａ）は靴を履いて起立している状態、（Ｂ）は靴を脱いで正座している状態を示している。
【００４１】
以下これらの図を用いて、本実施形態の装着型筋力補助装置の装着方法及び動作を説明する。
【００４２】
図２に示すように、下肢外骨格部１００については、足フレーム１０７の内側上部に足３００を置き、下腿アーム部材１０２及び内下腿アーム部材１０５間に下腿３０１を、膝関節部材１０３及び内膝関節部材１０６間に膝関節３０２を、大腿アーム部材１０１及び内大腿アーム部材１０４間に大腿３０３をそれぞれ位置させる。
【００４３】
次いで、万能ベルト４００によって足３００の前側及び後側を固定して足３００を足フレーム１０７に確実に固定する。さらに、万能ベルト４０１によって膝３０２を膝関節部材１０３及び内膝関節部材１０６に上下から確実に固定する。その際に、膝ジョイント部材１０３と内膝ジョイント部材１０６とを、伸縮自在のパイプ１０８ａ及び１０８ｂによって、膝の後方で一体化する。これにより膝の後方にパイプ１０８ａ及び１０８ｂが位置することとなるので、膝を屈折した際に、膝ジョイント部材１０３と内膝ジョイント部材１０６の部分が前方に突出するのを防止できる。さらに、万能ベルト４０２によって大腿３０３を大腿アーム部材１０１及び内大腿アーム部材１０４に確実に固定する。また、図示されていないが、人体の腰は腰ベルト１１４によって固定する。
【００４４】
一方、図３に示すように、上肢外骨格部２００については、蝶板部材２１３を開いて、肩ベルト２１２が肩に掛かるようにこの上肢外骨格部２００を背中から人体の上肢へ装着し、止め金部材２１４をロックして胸部へ固定する。そして、前腕支持部２０４に人体の手首３０４を挿入し、万能ベルト４０３及び４０４によって前腕３０５を前腕アーム部材２０２に固定すると共に肘３０６を肘ジョイント部材２０３の位置に配置し、万能ベルト４０５によって上腕３０７を上腕アーム部材２０１に固定する。
【００４５】
図４に示すように本実施形態の装着型筋力補助装置を人体に装着することによって、以下の作用効果を得ることができる。
【００４６】
まず、通常の歩行動作、坂道の上り下り動作、階段の上り下り動作、力仕事、椅子への座り及び椅子からの立ち上がり動作、並びに正座動作等において、膝を曲げた際に膝ジョイント部材１０３の第１の渦巻きばね部材１１０及び第２の渦巻きばね部材１１１が巻き込まれて弾性エネルギが保存され、膝を伸ばす際にその保存された弾性エネルギが放出されて膝を伸ばす方向に膝ジョイント部材１０３が付勢されるので、膝を伸ばす動作が補助され、膝を伸ばす動作が楽になる。また、膝ジョイント部材１０３が、互いに異なる位置にある２つの支点を中心として回動自在に大腿アーム部材１０１及び下腿アーム部材１０２を連結しているので、ほぼ１８０度となるように膝を曲げて正座する際にもこの膝の部分を自由に屈曲することができる。
【００４７】
さらに、椅子への座り及び椅子からの立ち上がり動作、正座動作、おじぎ動作、並びに荷物の持ち上げ動作等において、腰を曲げた際に股ジョイント部材１０９の渦巻きばね部材１１３が巻き込まれて弾性エネルギが保存され、腰を伸ばす際にその保存された弾性エネルギが放出されて腰を伸ばす方向に股ジョイント部材１０９が付勢されるので、腰を伸ばす動作が補助され、楽に立ち上がることができる。
【００４８】
さらにまた、手で荷物を持つ等の際に、肘ジョイント部材２０３のラチェット機構２０５により前腕アーム部材２０２が折り曲げる方向にのみ回動し、その任意の回動位置において逆方向への回動が阻止される。即ち、前腕アーム部材２０２の折り曲げを任意の角度で固定することができ、重い荷物を抱えたままでも同じ姿勢を長時間容易に維持することができる。
【００４９】
さらに、肩ジョイント部材２０８のラチェット機構２０９により上腕アーム部材２０１を前及び上方向に曲げる方向にのみ回動し、その任意の回動位置において逆方向への回動が阻止される。即ち、上腕アーム部材２０１の曲げを任意の角度で固定することができ、この点からも、重い荷物を抱えたままでも同じ姿勢を長時間容易に維持することができる。
【００５０】
また、使用時に人体全体にかかる負荷が下肢外骨格部１００を伝わって最終的に足フレーム１０７から逃げるように構成されていると共に、松葉杖のように脇アーム１１５で支えられるため、装着者がその負荷を体感することはほとんどない。従って、重量物を持ったまま移動する場合にも、非常に楽に歩くことができる。また、疲れた際には、この補助装置に乗りかかることができるため、長時間の作業に耐えることが可能である。
【００５１】
特に本実施形態の装着型筋力補助装置は、駆動源やこれを付勢するための電気エネルギ源や空気圧エネルギ源無しに筋力を補助できるので、構造が簡単であると共に軽量であり、しかも安価に製造することができる。
【００５２】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
日常生活や健康増進のための補助具として、老人や病気によって筋力の弱った方の介護補助具として、身体障害者の介護補助具として、車椅子の代わりの補助具として、さらには、宇宙の無重力空間における筋力トレーニング具としても利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  下肢外骨格部
１０１  大腿アーム部材
１０１ａ、１０２ａ  回動軸
１０１ｂ、１０２ｂ  ストッパ
１０２  下腿アーム部材
１０３  膝ジョイント部材
１０３ａ  第１の固定軸
１０３ｂ  第２の固定軸
１０３ｃ、１０６ｃ  つなぎ部
１０４  内大腿アーム部材
１０５  内下腿アーム部材
１０６  内膝ジョイント部材
１０７  足フレーム
１０８ａ、１０８ｂ  パイプ
１０９  股ジョイント部材
１１０  第１の渦巻きばね部材
１１０ａ、１１１ａ、１１３ａ  中央端
１１０ｂ、１１１ｂ、１１３ｂ  外側端
１１１  第２の渦巻きばね部材
１１２  骨盤部材
１１２ａ  固定軸
１１３  渦巻きばね部材
１１４  腰ベルト
１１５  脇アーム部材
１１５ａ  上端部
２００  上肢外骨格部
２０１  上腕アーム部材
２０２  前腕アーム部材
２０３  肘ジョイント部材
２０４  前腕支持部
２０５、２０９  ラチェット機構
２０５ａ、２０９ａ  ラチェット歯車
２０５ｂ、２０９ｂ  爪
２０５ｃ、２０９ｃ  コイルばね部材
２０６  上腕内蝶板部材
２０７  肩甲骨部材
２０８  肩ジョイント部材
２１０  横方向回動機構
２１０ａ  支持軸
２１０ｂ  軸孔
２１０ｃ  回動部材
２１１  帯部材
２１２  肩ベルト
２１３  蝶板部材
２１４  止め金部材
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５  万能ベルト
【図１】
2011092507.tif 000003
【図２】
2011092507.tif 000004
【図３】
2011092507.tif 000005
【図４】
2011092507.tif 000006