(57)【要約】【課題】下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的な下肢動作を良好に補助することができる下肢機能補助装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる下肢機能補助装置は、一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分としての輪状部分２ａを有し、ユーザの下肢において、足裏から下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルト２と、ユーザにおいて股関節よりも鉛直上方の位置に固定され、吊りベルト２を巻き上げするための巻き上げ装置としての回転モータ３と、下肢の前側におけるユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する第１支持部材４と、下肢の後側におけるユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する第２支持部材５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分を有し、前記ユーザの下肢において、前記足裏から前記下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルトと、
前記吊りベルトを巻き上げするための巻き上げ装置と、
前記下肢の前側における前記ユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第１支持部材と、
前記下肢の後側における前記ユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第２支持部材と、を備える、下肢機能補助装置。
【請求項２】
前記巻き上げ装置の駆動を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記巻き上げ装置を駆動トルクが制御指令値に維持されるように前記巻き上げ装置を制御する、請求項１に記載の下肢機能補助装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ユーザが前記下肢を屈曲する際には、前記巻き上げ装置の駆動トルクが前記制御指令値よりも小さくなるように前記巻き上げ装置を制御する、請求項２に記載の下肢機能補助装置。
【請求項４】
前記ユーザの股関節および腿関節の角度を検出する角度センサをさらに備え、前記角度センサが検出した前記ユーザの股関節および腿関節の角度に応じて前記制御指令値を変更する、請求項２または請求項３に記載の下肢機能補助装置。
【請求項５】
一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分を有し、前記ユーザの下肢において、前記足裏から前記下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルトと、
前記吊りベルトを巻き上げするための巻き上げ装置と、
前記下肢の前側における前記ユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第１支持部材と、
前記下肢の後側における前記ユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第２支持部材と、を備える、下肢機能補助装置の制御方法であって、
前記巻き上げ装置を駆動トルクが制御指令値に維持されるように前記巻き上げ装置を制御する、下肢機能補助装置の制御方法。
【請求項６】
前記ユーザが前記下肢を屈曲する際には、前記巻き上げ装置の駆動トルクが前記制御指令値よりも小さくなるように前記巻き上げ装置を制御する、請求項５に記載の下肢機能補助装置の制御方法。
【請求項７】
前記下肢機能補助装置は、前記ユーザの股関節および腿関節の角度を検出する角度センサをさらに備え、前記角度センサが検出した前記ユーザの股関節および腿関節の角度に応じて前記制御指令値を変更する、請求項５または６に記載の下肢機能補助装置の制御方法。
【請求項８】
一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分を有し、前記ユーザの下肢において、前記足裏から前記下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルトと、
前記吊りベルトを巻き上げするための巻き上げ装置と、
前記下肢の前側における前記ユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第１支持部材と、
前記下肢の後側における前記ユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第２支持部材と、を備える、下肢機能補助装置を制御するための制御プログラムであって、
前記巻き上げ装置を駆動トルクが制御指令値に維持されるように前記巻き上げ装置を制御する処理をコンピュータに実行させる、制御プログラム。
【請求項９】
前記ユーザが前記下肢を屈曲する際には、前記巻き上げ装置の駆動トルクが前記制御指令値よりも小さくなるように前記巻き上げ装置を制御する処理をコンピュータに実行させる、請求項８に記載の制御プログラム。
【請求項１０】
前記下肢機能補助装置は、前記ユーザの股関節および腿関節の角度を検出する角度センサをさらに備え、前記角度センサが検出した前記ユーザの股関節および腿関節の角度に応じて前記制御指令値を変更する処理をコンピュータに実行させる、請求項８または９に記載の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下肢機能補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、下肢動作を支援するためのロボットが多数開発されている。例えば、特許文献１には、ユーザの下肢に装着して当該下肢に駆動力を伝達する駆動部と、ユーザの足の裏面の荷重の変化により重心位置を検出する重心位置検出部と、ユーザの歩行動作に伴う生体信号を検出する生体信号検出部と、検出された重心位置および生体信号に基づいて駆動部の駆動を制御する制御部と、を備えた装着式動作補助装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０８４３８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、歩行や階段の昇降のような日常的に行われる下肢動作では、下肢の先端部（足先）において体重を支えるための地面からの垂直反力を生み出す能力が必要である。自力で歩行することが可能であっても、地面からの垂直反力を生み出すのに必要な下肢伸展機能の衰えた人（例えば、加齢により膝伸筋が衰えた高齢者など）は、長時間の歩行が困難となる場合があった。また、膝伸筋が衰えることにより、歩行中に転倒しやすくなり、歩行中による怪我のリスクも高まる。このため、下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的に行われる下肢動作において膝伸筋の動作を補助することが必要とされている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装着式動作補助装置は、下肢運動機能に障害のある者などの自力歩行が困難な人の立ち上がり動作や歩行動作を補助することを想定しており、膝伸筋の動作を補助する機能は備えておらず、日常的に行われる下肢動作を補助するための装置として適当でない。すなわち、特許文献１に記載の装着式動作補助装置は、自力歩行が困難なユーザの歩行動作そのものを補助するため、例えば、加齢により膝伸筋のみが衰えた高齢者のように、ある程度自力で歩行可能な人が装着すると、自力で行っている歩行動作が過度に制約または阻害されてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、自力歩行は可能であるが、下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的な下肢動作を良好に補助することができる下肢機能補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる下肢機能補助装置は、一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分を有し、前記ユーザの下肢において、前記足裏から前記下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルトと、前記吊りベルトを巻き上げするための巻き上げ装置と、前記下肢の前側における前記ユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第１支持部材と、前記下肢の後側における前記ユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で前記吊りベルトを摺動自在に支持する第２支持部材と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的な下肢動作を良好に補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態にかかる下肢機能補助装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の矢印Ａから見た矢視図である。
【図３】人の下肢大腿部における拮抗筋の配列について説明する模式図である。
【図４】本実施の形態にかかる下肢機能補助装置が足先に地面からの垂直反力を発生させる能力を評価するための試験装置を示す模式図である。
【図５】上記試験により評価を行った、各姿勢（下肢の関節の曲げ具合がそれぞれ異なる姿勢）における、股関節の角度θ１、腿関節の角度θ２を示す表である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の下肢機能補助装置にかかる一実施の形態について説明する。
まず、図１および図２を参照して本実施の形態にかかる下肢機能補助装置の概略構成について説明する。本実施の形態における下肢機能補助装置の装着対象となるユーザは、例えば、高齢者などの自力で歩行することが可能であっても、少なくともいずれか一方の下肢において、下肢伸展機能の衰えた人である。
【００１１】
図１は、本実施の形態にかかる下肢機能補助装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の矢印Ａから見た矢視図である。図１および図２に示すように、下肢機能補助装置１は、吊りベルト２と、巻き上げ装置としての回転モータ３と、第１支持部材４と、第２支持部材５と、制御部６と、を備えている。
【００１２】
吊りベルト２は、ユーザの左右の下肢Ｕｆｒ、Ｕｆｌにおいて配される。なお、ユーザの右下肢Ｕｆｒに配される吊りベルト２と、左下肢Ｕｆｌに配される吊りベルト２とは同じ構成である。吊りベルト２は、直結された回転モータ３からの動力を伝達する役割を担い、一端にはユーザの足裏５１または足首関節５６の位置に固定するための固定部分を有する。吊りベルト２、輪状部分２ａは、回転モータ３からの動力を鮮明に伝達するよう、十分な強度を有し伸縮性があまりない素材、例えばナイロンなどで形成される。本実施の形態にかかる下肢機能補助装置１では、固定部分はユーザの足裏５１に引っ掛けるための輪状部分２ａである。ユーザの足裏において吊りベルト２を引っ掛ける位置は、できるだけ踝側に近い位置が好ましい。なぜならば、ユーザの足裏において吊りベルト２を引っ掛ける位置が踝側から離れれば離れるほど、下肢に余計な回転力が発生してしまい、下肢機能を補助する効果が薄れてしまうためである。また、ユーザは、吊りベルト２の輪状部分２ａが引っ掛けられた状態で靴１０を履いてもよい。
【００１３】
吊りベルト２は、足裏５１から下肢大腿部前側５２を経由して第２支持部材５に至る。第２支持部材５は、下肢の前側におけるユーザの腿関節５４と足首関節５６との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する。なお、第２支持部材５で吊りベルト２を支持する位置は、できるだけユーザの腿関節５４に近い位置が好ましい。
【００１４】
さらに、吊りベルト２は、第２支持部材５に支持された位置から下肢大腿部後側５３を経由して第１支持部材４に至る。第１支持部材４は、下肢の後側におけるユーザの股関節５５と腿関節５４との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する。なお、第１支持部材４で吊りベルト２を支持する位置は、できるだけユーザの股関節５５に近い位置が好ましい。
【００１５】
さらに、吊りベルト２は、第１支持部材４から臀部５７を経由し、他端が回転モータ３に連結される。巻き上げ装置としての回転モータ３は、吊りベルト２を巻き上げするためのもので、ユーザにおける股関節５５（または臀部５７）よりも鉛直上方の位置に固定される。回転モータ３は、例えば、ユーザの腰５８の位置にウエイトベルトで固定される。なお、左右下肢にそれぞれ装着された吊りベルト２を別個に巻き上げするため、回転モータ３は２つ設けられる。回転モータ３は十分な補助力を有し、ユーザの動作の妨げとならないよう高いバックドライブ性を有することが望ましく、例えば入力可能な電流値が２０Ａ程度の高出力サーボモータを用いることができる。ウエイトベルトは市販されているトレーニング用のものを用いることができる。このように、回転モータ３をユーザの腰の位置にウエイトベルトによって固定することで回転モータ３の重量を分散させることができる。
【００１６】
なお、吊りベルト２を巻き上げするための巻き上げ装置は、図１、図２に示す回転モータ３に限るものではない。巻き上げ装置は、ユーザの下肢における上述した経路に配置された吊りベルト２を股関節５５よりも上方から巻き上げすることができるものであれば、どのような構造のものであってもよい。例えば、図１、図２に示す回転モータ３の配置を変更することは当然に可能である。回転モータ３をユーザの腰５８の位置にウエイトベルトで固定する代わりに、回転モータ３が設置されたバックパックをユーザが背負うようにしてもよい。回転モータ３を、ユーザが携帯する代わりに、ユーザの外部に設置されたフレームなどに設置するようにしてもよい。回転モータ３は、サーボモータに代えて、直動モータを使用してもよい。
【００１７】
第１支持部材４及び第２支持部材５は、例えば、市販されている医療用サポータを用いることができる。すなわち、下肢に吊りベルト２を配した状態で、ユーザの股関節５５と腿関節５４との間の所定の位置、および、下肢の前側におけるユーザの腿関節５４と足首関節５６との間の所定の位置に第１支持部材４及び第２支持部材５として医療用サポータを巻き付けることで、吊りベルト２を摺動可能に固定することができる。また、摺動による吊りベルト２の損傷を防止するために、下肢と吊りベルト２との間に緩衝剤（クッション）等を挿入してもよい。
【００１８】
制御部６は、回転モータ３の駆動を制御する。なお、制御部６による、回転モータ３の具体的な制御方法については後述する。
【００１９】
次に、人の下肢大腿部における拮抗筋の配列について説明する。
拮抗筋は、収縮方向のみに力や変位を発生する一方向性であるため、関節には必ず一対の拮抗筋が存在する。
【００２０】
図３は、人の下肢大腿部における拮抗筋の配列について説明する模式図である。図３に示すように、人の下肢大腿部における拮抗筋の配列は３対６筋の構成となっている。すなわち、人の下肢大腿部における拮抗筋は、股関節５５の一対の拮抗筋（後側股関節筋ｆ１、前側股関節筋ｅ１）、腿関節５４の一対の拮抗筋（後側腿関節筋ｆ２、前側腿関節筋ｅ２）、股関節５５と腿関節５４に同時に関与する一対の拮抗筋（後側二関節筋ｆ３、前側二関節筋ｅ３）から構成される。
【００２１】
後側股関節筋ｆ１は股関節５５を後側に回動させる方向のトルクτｆ１を生じさせ、前側股関節筋ｅ１は股関節５５を前側に回動させる方向のトルクτｅ１を生じさせる。後側腿関節筋ｆ２は腿関節５４を後側に回動させる方向のトルクτｆ２を生じさせ、前側腿関節筋ｅ２は腿関節５４を前側に回動させる方向のトルクτｅ２を生じさせる。後側二関節筋ｆ３は股関節５５および腿関節５４を後側に回動させる方向のトルクτｆ３を生じさせ、前側二関節筋ｅ３は股関節５５および腿関節５４を前側に回動させる方向のトルクτｅ３を生じさせる。
【００２２】
下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的な下肢動作を支援するためには、下肢機能補助装置により、地面からの垂直反力を生じさせる足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２を人為的に補充することが有効である。なお、足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２の地面に対して垂直な成分が地面からの垂直反力となる。機能別実効筋力理論（ＦＥＭＳ［Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｍｕｓｃｕｌａｒ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ］理論）によれば、足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２は以下の式１、式２で表される。ここで、ｌ１は第１リンク２２の長さ、ｌ２は第２リンク２３の長さ、θ２は腿関節５４の角度、θ３は足首関節５６の角度である（なお、図３中のθ１は股関節５５の角度）。
【００２３】
【数１】
2019037442.tif 000003
【００２４】
【数２】
2019037442.tif 000004
【００２５】
式１、式２から分かるように、足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２を効果的に補助するためには、トルクτｆ１、トルクτｅ２を増加させる必要がある。
【００２６】
また、股関節５５を後側に回動させる方向の総トルクτＨ、および、腿関節５４を前側に回動させる方向の総トルクτＫは、以下の式３、式４で表される。
【００２７】
【数３】
2019037442.tif 000005
【００２８】
【数４】
2019037442.tif 000006
【００２９】
式３、式４に示すように、股関節５５を後側に回動させる方向の総トルクτＨはトルクτｆ１を含み、腿関節５４における総トルクτＫはトルクτｅ２を含む。すなわち、τＨおよびτＫを人為的に増加させることにより、足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２の発生を補助することができる。
【００３０】
次に、下肢機能補助装置１の制御部６による、回転モータ３の具体的な制御方法について説明する。
図１および図２に示す下肢機能補助装置１において、制御部６より回転モータ３を作動させると、吊りベルト２が巻き取られ、吊りベルト２に張力が生じる。これにより、図３に示すように、第１支持部材４の位置において股関節５５を後側に回動させる方向のトルクτ１が発生し、第２支持部材５の位置において腿関節５４を前側に回動させる方向のトルクτ２が発生する。回転モータ３を作動させてトルクτ１、トルクτ２を発生させたときの、股関節５５を後側に回動させる方向の総トルクτＨ、および、腿関節５４を前側に回動させる方向の総トルクτＫは、以下の式５、式６で表される。
【００３１】
【数５】
2019037442.tif 000007
【００３２】
【数６】
2019037442.tif 000008
【００３３】
式５、式６から分かるように、回転モータ３を作動させることにより、股関節５５を後側に回動させる方向の総トルクτＨがトルクτ１だけ増加させ、腿関節５４を前側に回動させる方向の総トルクτＫがトルクτ２だけ増加する。すなわち、回転モータ３を作動させることにより、足先出力Ｆｆ１、Ｆｅ２を効果的に補助することができる。トルクτ１およびトルクτ２は、回転モータ３の入力電流に応じて増加させることができる。つまり、ユーザが歩行などの下肢動作を正常に遂行するために必要な地面からの垂直反力からユーザ自身が発生させている地面からの垂直反力を引いた、地面からの垂直反力の不足分が補充されるように、回転モータ３の入力電流を適宜設定すればよい。
【００３４】
制御部６は、回転モータ３の駆動トルクが制御指令値に維持されるように制御（トルク制御）するようにしてもよい。このようにすると、ユーザによる自律的な下肢の動作を過度に阻害することなく、歩行や階段の昇降のような日常的な下肢動作を補助することができる。なお、回転モータ３として直流サーボモータを用いる場合、回転モータ３における入力電流と駆動トルクとの関係が比例になるので、制御部６において回転モータ３のトルク制御を比較的容易に行うことができる。
【００３５】
制御部６は、ユーザが下肢を屈曲する際には、回転モータ３の駆動トルクが制御指令値よりも小さくなるように回転モータ３を制御してもよい。例えば、制御部６は、ユーザが下肢を屈曲する際には、回転モータ３の駆動トルクをゼロにする。このようにすることで、ユーザが下肢を屈曲する際には、第１支持部材４の位置において股関節５５を後側に回動させる方向のトルクτ１、および、第２支持部材５の位置において腿関節５４を前側に回動させる方向のトルクτ２が発生しないようにすることができる。つまり、ユーザが下肢を屈曲する際に、回転モータ３の駆動トルクをゼロにすることで、下肢の屈曲の妨げとなるトルクτ１およびトルクτ２が発生せず、ユーザが日常的な下肢動作をよりスムーズに行うことができる。
【００３６】
次に、本実施の形態にかかる下肢機能補助装置１により足先に地面からの垂直反力を発生させる能力を評価した試験について説明する。
図４は、下肢機能補助装置１が足先に地面からの垂直反力を発生させる能力を評価するための試験装置２０を示す模式図である。図４に示すように、試験装置２０は、接地部２１と、第１リンク２２と、第２リンク２３と、固定板２４と、上部プーリ２５と、下部プーリ２６と、ロードセル２７と、を備えている。
【００３７】
試験装置２０は、人の下肢を模擬したものである。すなわち、接地部２１は足先を、第１リンク２２は大腿を、第２リンク２３は下腿を、固定板２４は胴体を、上部プーリ２５は股関節を、下部プーリ２６は腿関節を、それぞれ模擬している。これらのプーリおよびリンクは、平均的な成人男性の実際の人間の下肢と同程度の重さになるように設計されており、各プーリの半径は人間の足のサイズに設計されている。対応するリンクとプーリは低摩擦で自由に摺動する。第１リンク２２および第２リンク２３の長さはいずれも４０ｃｍである。
【００３８】
固定板２４は、図示しない土台としてのフレームに固定されている。吊りベルト２は、回転モータ３から後側に上部プーリ２５を介して通過させた後、下部プーリ２６を介して前側に通過させ、接地部２１における接地面に輪状部分２ａを引っ掛ける。ロードセル２７は接地部２１の接地面と地面との間に設けられ、地面からの垂直反力を測定する。回転モータ３は、固定板２４の背面に固定される。
【００３９】
本試験は、３つの姿勢（下肢の関節の曲げ具合がそれぞれ異なる姿勢）に対して行った。図５は、各姿勢における、股関節の角度θ１、腿関節の角度θ２を示す表である。図５に示すように、姿勢“Ｌｏｗ”がほぼ直立の状態、姿勢“Ｍｉｄｄｌｅ”が中腰の状態、姿勢“Ｈｉｇｈ”がほぼ着座の姿勢である。試験に用いた回転モータ３は、入力可能な電流値が約４Ａ程度のサーボモータである。試験において、回転モータ３への入力電流を変更し、ロードセル２７で地面からの垂直反力を測定した。入力電流は、１．０［Ａ］ごとに０〜−４．０［Ａ］の間で変化させた。
【００４０】
図６は、試験結果を示すグラフである。ここで、横軸は入力電流を表し、縦軸はＯｕｔｐｕｔとしての地面からの垂直反力を表す。図６に示すように、姿勢“Ｌｏｗ”および姿勢“Ｍｉｄｄｌｅ”では回転モータ３への入力電流が増加するにつれて地面からの垂直反力は増加した。すなわち、下肢機能補助装置１において回転モータ３を駆動させて吊りベルト２を巻き上げることで、十分な地面からの垂直反力を発生させることができることが確認できた。すなわち、下肢機能補助装置１が日常的な下肢動作を補助するために有用であることが確認できた。
【００４１】
一方、姿勢“Ｈｉｇｈ”では、下肢機能補助装置１により地面からの垂直反力を発生させることが確認できなかった。ほぼ直立の状態に対し、ほぼ着座の姿勢になると、同じ地面からの垂直反力を発生させるために、股関節を伸展させるトルクτ１および腿関節を伸展させるトルクτ２をより大きくする必要がある。このため、姿勢“Ｈｉｇｈ”では、回転モータ３の能力が不足していたと考えられる。つまり、姿勢“Ｈｉｇｈ”では、入力可能な電流値が２０Ａ程度のサーボモータを用い、入力電流を４Ａ以上に増加させれば十分な地面からの垂直反力を発生させることができると考えられる。
【００４２】
逆に考えると、着座姿勢から立ち上がるときの動作を補助するためには、回転モータ３として大型のものを用いる必要があるが、通常の歩行動作を補助するためだけであれば、回転モータ３として比較的小型のものを用いることができる。よって、下肢機能補助装置１を歩行の補助を目的として使用する場合、装置重量を抑えることができるので、ユーザが日常的に使用するための補助具としてより好ましい。
【００４３】
制御部６が、回転モータ３の駆動トルクが制御指令値に維持されるように制御する場合、ユーザの股関節および腿関節の角度に応じて当該制御指令値を変更するようにしてもよい。このようにする場合、下肢機能補助装置１は、ユーザの股関節および腿関節の角度を検出する角度センサをさらに備える。これにより、ユーザの下肢の関節の曲げ角度によらず、適切な地面からの垂直反力を発生させることができる。
【００４４】
本発明の一態様にかかる下肢機能補助装置は、一端にはユーザの足裏または足首に固定するための固定部分としての輪状部分２ａを有し、ユーザの下肢において、足裏から下肢の前側、後側と順に経由するように配される吊りベルト２と、ユーザにおいて股関節よりも鉛直上方の位置に固定され、吊りベルト２を巻き上げするための巻き上げ装置としての回転モータ３と、下肢の前側におけるユーザの腿関節と足首関節との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する第１支持部材４と、下肢の後側におけるユーザの股関節と腿関節との間の所定の位置で吊りベルト２を摺動自在に支持する第２支持部材５と、を備えるものである。このように配置された吊りベルト２を回転モータ３によって巻き上げると、吊りベルト２に張力が発生する。これにより、下肢において、股関節を後側に回動させる方向のトルク、および、腿関節を前側に回動させる方向のトルクを生じさせ、下肢に地面からの垂直反力を発生させることができる。よって、地面からの垂直反力を生み出す下肢伸展機能の衰えた人に対し、日常的な下肢動作を良好に補助することができる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、下肢機能補助装置は、ユーザの左右の下肢にそれぞれ吊りベルトを配したが、これに限るものではなく、いずれか一方の下肢だけに吊りベルト２は配する構成であってもよい。これは、例えば、ユーザの患下肢が左右のいずれか一方であるときには好ましい構成である。いずれか一方の下肢だけに吊りベルト２を配する構成の場合、当然ながら、吊りベルトを巻き上げする回転モータは１つになるなど、装置構成をより簡易にすることができる。
【００４６】
上記実施の形態では制御部により回転モータの駆動を制御するようにしたが、ユーザが、回転モータを駆動させるタイミング、および、回転モータの入力電流を調節するようにしてもよい。すなわち、下肢機能補助装置において、制御部の代わりに回転モータのＯＮ／ＯＦＦおよび入力電流の調節が可能な操作スイッチを設け、ユーザが操作スイッチを操作して回転モータの駆動を制御するようにしてもよい。例えば、階段の登りや椅子から立ち上がるときなど、股関節および腿関節の曲げ角が比較的大きい状態から下肢を伸展させる動作を行う場合に、ユーザが操作スイッチをＯＮにして回転モータを駆動させる。これにより、ユーザの下肢の伸展が補助され、上記動作を楽に行うことができる。
【００４７】
なお、吊りベルトの一端に設けられた固定部分は、図１および図２に示す輪状部分２ａに限るものではない。固定部分は、吊りベルトの一端をユーザの足裏または足首に固定することができるものであれば、いかなる固定方法によるものであってもよい。例えば、固定部分が、吊りベルトの一端を、バンドを介してユーザの足首に固定するものや、靴に縫い付けしたものであってもよい。
【００４８】
上述の実施の形態において、巻き上げ装置を制御する処理は、コンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  下肢機能補助装置
２  吊りベルト
２ａ  輪状部分
３  回転モータ
４  第１支持部材
５  第２支持部材
６  制御部
２０  試験装置
２１  接地部
２２  第１リンク
２３  第２リンク
２４  固定板
２５  上部プーリ
２６  下部プーリ
２７  ロードセル
【図１】
2019037442.tif 000009
【図２】
2019037442.tif 000010
【図３】
2019037442.tif 000011
【図４】
2019037442.tif 000012
【図５】
2019037442.tif 000013
【図６】
2019037442.tif 000014