(57)【要約】  歩行運動補助外骨格器具が、人の胴体の部分に固定するための体幹支持物を含む複数の装具、および人の脚の部位にそれぞれ接続するための脚部位装具を含む。器具が、装具のうち２つを接続するための、および２つの装具間の相対角運動を提供するための少なくとも１つの電動式ジョイントをさらに含む。器具が、外骨格の傾斜を検知するための、外骨格器具に搭載された少なくとも１つの傾斜センサ、ならびに傾斜センサから検知信号を受信するための、および検知信号に従って電動式ジョイントを作動させるための命令を備えるアルゴリズムでプログラムされたコントローラを含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行運動補助外骨格器具であって：
人の胴体の部分に固定するための体幹支持物を含む複数の装具、および前記人の脚の部位にそれぞれ接続するための脚部位装具；
前記複数の装具のうち２つの装具を接続するための、および前記２つの装具間の相対角運動を提供するための、少なくとも１つの電動式ジョイント；
前記外骨格の傾斜を検知するための、前記外骨格器具に搭載された少なくとも１つの傾斜センサ；および
前記少なくとも１つの傾斜センサのうちの傾斜センサから検知信号を受信するための、前記検知信号に従って前記電動式ジョイントを作動させるための命令を備えるアルゴリズムでプログラムされるコントローラ
を備える歩行運動補助外骨格器具。
【請求項２】
遠隔制御手段を備える、請求項１に記載の器具。
【請求項３】
前記アルゴリズムが、前記少なくとも１つの傾斜センサのうちの傾斜センサにより検知された検知傾斜がしきい値を超えたときに、後ろ脚を前方に振り動かすように前記電動式ジョイントを動作させることを備える、請求項１に記載の器具。
【請求項４】
前記アルゴリズムが、前記少なくとも１つの傾斜センサのうちの傾斜センサにより検知された検知傾斜がしきい値を超えたときに、前脚を後方に伸ばすように前記電動式ジョイントを動作させることを備える、請求項１に記載の器具。
【請求項５】
前記少なくとも１つの傾斜センサのうちの傾斜センサが前記体幹支持物に搭載される、請求項１に記載の器具。
【請求項６】
前記少なくとも１つの傾斜センサのうちの傾斜センサが、傾斜が前記体幹支持物の傾斜と実質的に等しい、前記外骨格器具の構成要素に搭載される、請求項１に記載の器具。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電動式ジョイントのうちのジョイントが、前記ジョイントにより接続された前記２つの装具間の角度を検知するための角度センサを備える、請求項１に記載の器具。
【請求項８】
前記アルゴリズムが、検知角度に従って前記電動式ジョイントを作動させるための命令を含む、請求項７に記載の器具。
【請求項９】
前記アルゴリズムが、検知角度が所定の範囲内の角度であるときに、脚の前進運動を停止させることを備える、請求項８に記載の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行補助器具に関する。より詳細には、本発明は、一体化された傾斜センサを備える歩行運動補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式歩行運動補助外骨格器具が、身体下部に能力障害のある人の歩行運動を補助することができる。たとえば、このような器具が、身体障害のある利用者が歩行する手助けを、または通常、脚を使用する必要がある他の仕事を行う手助けをすることができる。このような器具が、たとえばＧｏｆｆｅｒにより米国特許第７１５３２４２号明細書で、およびＧｏｆｆｅｒらにより米国特許出願公開第２０１０／００９４１８８号明細書で説明されている。
【０００３】
上述のような器具が、典型的には、人の身体の下部の部分および体幹の部分に取り付けられるように設計される。このような上述の器具が、典型的には、この器具が取り付けられた身体の部分を曲げる、または伸ばすための電動式ジョイントおよびアクチュエータを含む。このような上述の器具が、典型的には、歩行運動中の器具および身体の状態を確認するためのセンサを含む。たとえば、上述の器具が、ジョイントの角度を測定するための１つまたは複数の角度センサ、身体の傾斜角を測定するための傾斜センサ、および地面または他の表面に加えられる力を測定するための圧力センサまたは力センサを含んでもよい。
【０００４】
このような前述の器具が、器具を制御するためのさまざまな制御手段を含んでもよい。たとえば、器具が、典型的には、動作モードを、たとえば歩調を選択するためのモード選択器具を含む。典型的には、器具の動作を制御するコントローラが、器具センサから信号を受信し、かつ受信したセンサ信号に基づき器具の動作を制御するように設計される。たとえば、センサ信号が、器具により行われている歩調または動作が、期待されたように進行しているかどうかを示してもよい。さらに、器具を取り付けられた利用者が、１つまたは複数のセンサの読取値に影響を及ぼす行動を故意に行ってもよい。コントローラが、センサの読取値に基づき、行動の実行を開始する、継続する、または中断するようにプログラムされてもよい。したがって、人が、センサの読取値に影響を及ぼす可能性のある他の行動を学習する、または行うことにより、器具の動作を少なくとも部分的に制御してもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７１５３２４２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００９４１８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動式歩行運動補助外骨格器具を設計および使用しながら研究および経験を続けることにより、これらの器具の動作について理解が増すこととなった。こうして増した理解に基づき、新規の設計による電動式歩行運動補助外骨格器具を提供することが本発明の１つの目的である。
【０００７】
本発明の他の目的および利点が、本発明を読み、添付図面を検討した後で明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明のいくつかの実施形態によれば、歩行運動補助外骨格器具が提供される。器具が、人の胴体の部分に固定するための体幹支持物を含む複数の装具、および人の脚の部位にそれぞれ接続するための脚部位装具を含む。器具はまた、前記複数の装具のうち２つの装具を接続するための、および２つの装具間の相対角運動を提供するための少なくとも１つの電動式ジョイント；外骨格の傾斜を検知するために外骨格器具に搭載された少なくとも１つの傾斜センサ；および検知信号を傾斜センサから受信するための、検知信号に従って電動式ジョイントを作動させるための命令を備えるアルゴリズムでプログラムされたコントローラを含む。
【０００９】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、器具が遠隔制御手段を含む。
【００１０】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、アルゴリズムが、傾斜センサにより検知された検知傾斜がしきい値を超えたときに、電動式ジョイントを動作させて、後ろ脚を前方に振り動かすことを備える。
【００１１】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、アルゴリズムが、傾斜センサにより検知された検知傾斜がしきい値を超えたときに、電動式ジョイントを動作させて、前脚を後方に伸ばすことを備える。
【００１２】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、傾斜センサが体幹支持物に搭載される。
【００１３】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、傾斜センサが、傾斜が体幹支持物の傾斜と実質的に等しい、外骨格器具の構成要素に搭載される。
【００１４】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、ジョイントが、ジョイントにより接続された２つの装具間の角度を検知するための角度センサを備える。
【００１５】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、アルゴリズムが、検知角度に従って電動式ジョイントを作動させるための命令を含む。
【００１６】
さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、検知角度が所定の範囲内の角度であるときに、アルゴリズムが脚の前進運動を停止させることを含む。
【００１７】
本発明をよりよく理解し、本発明の実際の用途を理解するために、以下の図面が提供され、以下、参照される。図が単なる例として示され、本発明の範囲を一切限定しないことに留意されたい。同様の構成要素が、同じ参照番号で表される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明のいくつかの実施形態による歩行運動補助外骨格器具の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す装置の正面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す装置の制御の構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による歩行運動補助外骨格器具を制御して、利用者が一歩踏み出すことを可能にするための方法を概略的に示す。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、一歩踏み出すための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解できるように、数多くの具体的な詳細が示される。しかしながら、本発明が、これら特定の詳細をなしに実施されてもよいことを当業者は理解されよう。他の例では、本発明を不明瞭にしないように、周知の方法、手順、構成要素、モジュール、ユニットおよび／または回路が詳細に示されていない。
【００２０】
本発明の実施形態が、プロセッサまたはコントローラにより実行されたときに、本明細書に開示される方法を実行する命令、たとえばコンピュータ実行可能な命令を符号化する、含む、または格納する物品、たとえば、コンピュータもしくはプロセッサ可読媒体、またはコンピュータもしくはプロセッサ記憶媒体、たとえばメモリ、ディスクドライブもしくはＵＳＢフラッシュメモリなどを含んでもよい。
【００２１】
本発明の実施形態による歩行運動補助外骨格器具が、典型的には１つまたは複数の装具または支持物を含む。各装具が、利用者の身体の一部にひもで縛られても、他の方法で取り付けられてもよい。典型的には、１つまたは複数の体幹支持物が、利用者の体幹に、詳細には下部胴体に取り付けられてもよい。他の装具が、利用者の脚の部位に取り付けられてもよい。装置の各装具または支持物が、典型的には、ジョイントまたは他の接続を介して装置の１つまたは複数の他の構成要素に接合される。ジョイントが、接合された構成要素間の相対運動を可能にする場合がある。たとえば、ジョイントが、装具および隣接する装具の間の相対運動を可能にする場合がある。
【００２２】
歩行運動補助外骨格器具が、１つまたは複数の電動式作動組立体を含んでもよい。電動式作動組立体が、利用者の身体の１つまたは複数の部分を動かすように作動させられてもよい。たとえば、電動式作動組立体がジョイントを曲げてもよい。１つまたは複数のジョイントを連係して曲げることにより、利用者の身体の１つまたは複数の手足を進ませてもよい。
【００２３】
典型的には、ジョイントが、装置のさまざまな構成要素の相対的な位置および向きを検知するための１つまたは複数のセンサを備えてもよい。装置の構成要素の相対的位置が、構成要素が取り付けられた身体部分の相対的位置を示してもよい。たとえば、センサが、たとえば、ジョイントで接合された２つの装具間の角度を示す信号を測定し、生成してもよい。歩行運動補助外骨格器具が、１つまたは複数の傾斜センサを含む。外骨格器具をつけて補助歩行することに関して得られた経験によれば、外骨格器具を装着した利用者の前傾が、器具の動作のために効果的に利用されてもよいことが明らかにされた。たとえば、利用者の前傾が、利用者が前方への歩行を望むことを示すことがある。たとえば、利用者が前傾しているとき、装置が、一歩前進を開始するように動作させられてもよい。たとえば、前方への歩行が、反復した一連の脚の振りを含んでもよい。脚の振りが、後ろ脚を上げること、上げた脚を前方に伸ばすこと、および脚を下げることを含む一連の動作を含んでもよい。典型的には、利用者の手が前方に動いて、前傾（すなわち、「転倒防止」）を引き起こし、後ろ脚を地面から上げてもよい。後ろ脚が地面から離れたとき、外骨格器具が、上記の一連の動作を開始してもよい。したがって、上記の一連の動作が、最初に後ろにあった脚を前方に振って、最初に前にあった脚の前方の地点で地面に載せてもよい。この方法では、装置が、利用者が前方に歩行するのを補助することができる。
【００２４】
したがって、本発明の実施形態による歩行運動補助外骨格器具の傾斜センサが、器具と共に傾斜する装置の部分上に配置される。たとえば、傾斜センサが、利用者の下部または上部の胴体に取り付けるように設計された装置の装具上に配置されてもよい。たとえば、傾斜センサが、利用者の下部胴体に取り付けられるように設計された体幹支持物の側面、背面または前面のパネルに搭載されてもよい。あるいは、傾斜センサが、このような装具に実質的に固定して取り付けられた外骨格器具の任意の構成要素に搭載されてもよい。たとえば、外骨格器具のバックパックが、体幹支持物に固定して取り付けられても、少量しかたわむことができない実質的に固定したコネクタを介して取り付けられてもよい。このような場合、傾斜センサがバックパックの上または内部に搭載されてもよい。
【００２５】
図１Ａは、本発明のいくつかの実施形態による歩行運動補助外骨格器具の側面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す装置の正面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す装置の制御の構成図である。
【００２６】
外骨格器具１０の構成要素が、利用者の身体に取り付けられてもよい。たとえば、体幹支持物１２が、骨盤の上で、利用者の下部胴体に取り付けられてもよい。脚部位装具１４が、利用者の脚の部位にそれぞれ取り付けられてもよい。体幹支持物１２および脚部位装具１４に接続されたバンドまたはストラップ、たとえばストラップ２２が、利用者の身体の部分の周囲に少なくとも部分的に巻きついてもよい。したがって、ストラップ２２が、外骨格器具１０の各構成要素装具が利用者の身体の適切な、対応する部分に取り付けられることを確実にする。したがって、構成要素装具の動きが、取り付けられた身体部分を動かすことができる。典型的には、外骨格器具１０の構成要素が、外骨格器具１０を特定の利用者の身体に最適に合わせることが可能になるように調節可能であってもよい。
【００２７】
外骨格器具１０の構成要素装具、たとえば体幹支持物１２および脚部位装具１４が、ジョイント１６を介して互いに接続してもよい。たとえば、２つの脚部位装具１４が、ひざジョイント１６ａで接続してもよい。脚部位装具１４および体幹支持物１２が、臀部ジョイント１６ｂで接続してもよい。各ジョイント１６が、各ジョイント１６により接続された構成要素間の相対角運動を作動させるためのアクチュエータ３２を含んでもよい。
【００２８】
各アクチュエータが、コントローラ２６により制御されてもよい。たとえば、コントローラ２６が、外骨格器具１０のバックパック１８内に配置されてもよい。あるいは、コントローラ２６の構成要素が、体幹支持物１２、脚部位装具１４、または外骨格器具１０の他の構成要素の中に組み込まれてもよい。たとえば、コントローラ２６が、複数の、通信し合う電子デバイスを含んでもよい。相互通信は有線でも、無線でもよい。同様に、コントローラ２６、および外骨格器具１０の構成要素、たとえばアクチュエータ３２またはセンサもしくは制御手段との間の通信が、有線でも、無線でもよい。
【００２９】
コントローラ２６が、電源２８により動力を供給されてもよい。たとえば、電源２８が、１つまたは複数の充電式電池、および電池の再充電を可能にするための（たとえば、外部電源に接続することによる）適切な電子回路を含んでもよい。電源２８がバックパック１８内に配置されてもよい。
【００３０】
また、各ジョイント１６が、ジョイント１６により接続される構成要素間の相対角度を検知するための角度センサ３０を備えてもよい。各角度センサ３０からの出力信号が、コントローラ２６に伝達されてもよい。出力信号が、接続された構成要素間の現在の相対角度を示してもよい。
【００３１】
傾斜センサ２４が、体幹支持物１２に搭載されてもよい。あるいは、傾斜センサ２４が、傾斜角が外骨格器具１０の体幹支持物の傾斜角を反映する、外骨格器具１０の任意の他の構成要素上に配置されてもよい。傾斜センサ２４からの出力信号が、コントローラ２６に伝達されてもよい。出力信号が、たとえば、体幹支持物１２および垂直線の間の角度を示してもよい。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態による外骨格器具１０が、１つまたは複数の追加の補助センサ３１を含んでもよい。たとえば、補助センサ３１が１つまたは複数の感圧センサを含んでもよい。たとえば、感圧センサが、外骨格器具１０に加えられる地面からの力を測定してもよい。たとえば、地面からの力センサが、利用者の足底に取り付けるために設計された表面内に含まれてもよい。
【００３３】
外骨格器具１０が、利用者入力または他の外部入力を可能にするための１つまたは複数の制御手段を備えてもよい。たとえば、外骨格器具１０が、１組の遠隔制御手段２０を含んでもよい。１組の遠隔制御手段２０が、１つまたは複数のプッシュボタン、スイッチ、タッチパッド、または利用者が動作させてもよい他の類似の手動で操作する制御手段を含んでもよい。典型的には、１組の遠隔制御手段２０が、動作モードを選択するための１つまたは複数の制御手段を含んでもよい。たとえば、１組の遠隔制御手段２０のうちの制御手段の動作により、コントローラ２６に伝達するための出力信号が生成されてもよい。伝達信号が、動作モードを開始または継続するための利用者要求を示してもよい。たとえば、伝達信号が、該当するセンサ信号が受信されたときに、前方への歩行動作を開始または継続するようコントローラに指示してもよい。他の例として、１組の遠隔制御手段２０が、外骨格器具１０をオンまたはオフにするための制御手段を含んでもよい。
【００３４】
典型的には、１組の遠隔制御手段２０が、利用者により容易にアクセス可能な位置に搭載するように設計されてもよい。たとえば、１組の遠隔制御手段２０が、バンドまたはストラップを備えてもよい。ストラップが、（図１Ａおよび図１Ｂに示されるように）利用者の手首または腕に１組の遠隔制御手段２０を取り付けることを可能にしてもよい。この方法では、１組の遠隔制御手段２０が、この制御手段が搭載された腕と反対側の腕の指により好都合に動作させられてもよい。あるいは、１組の遠隔制御手段２０またはこの部分が、松葉杖の上に、利用者の胴体の前面上に、体幹支持物１２の前面上に、または容易にアクセス可能な任意の他の位置に搭載されてもよい。あるいは、１組の遠隔制御手段２０が、コントローラ２６と別個にそれぞれ通信し、別個の位置にそれぞれ搭載された、いくつかの切り離された制御手段を含んでもよい。
【００３５】
本発明の実施形態による歩行運動補助外骨格器具が、身体障害のある利用者の歩行を補助するように動作させられてもよい。たとえば、１つまたは複数のジョイント１６および脚部位装具１４が、選択された活動を可能にするやり方で脚を動かすように制御されてもよい。たとえば、ジョイント１６および脚部位装具１４が、利用者の歩行を可能にするように操作されてもよい。ジョイント１６の制御が、行われるさまざまな行動に、ならびに少なくとも角度センサ３０および傾斜センサ２４からの入力に依存してもよい。
【００３６】
図２Ａは、本発明の実施形態による歩行運動補助外骨格器具を制御して、利用者が一歩踏み出すことを可能にするための方法を概略的に示す。図２Ｂは、本発明の実施形態による、一歩踏み出すための方法の流れ図である。図示される方法は、最初に（段階４０ａ）後ろ脚であった脚４４ａを前方に振り動かすことを含む。一歩が終わると（段階４０ｊ）、脚４４ａが最初の前脚４４ｂの前方に配置される。その後、脚４４ａおよび４４ｂの役割を入れ替えて、脚４４ａおよび４４ｂを使って、本方法が繰り返されてもよい。図示される方法は、利用者が１対の松葉杖を提供され、松葉杖を操作することができると仮定している。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示される構成要素も参照する。
【００３７】
図示される方法により効果的に補助されるためには、利用者が訓練および実践を必要とする場合がある。たとえば、訓練が、平行棒または歩行器などの他の機器と共に外骨格器具を使用する実践セクションを必然的に伴うことがある。訓練プログラムのさまざまな段階が、外骨格器具を使用しているときにバランスを維持する方法および歩く方法を利用者に学ばせてもよい。さらに、訓練プログラム中に、コントローラ２６（図１Ｃ）に関連づけられたメモリに格納された制御プログラムが、特定の利用者に適合させられてもよい。たとえば、しきい値の傾斜角またはジョイント屈曲角を示すパラメータが、特定の利用者の能力または好みに合うように調節されてもよい。利用者が、歩行補助の有効性を最適化するために、外骨格器具による動作に対して松葉杖の操作を協調させる方法を学習してもよい。
【００３８】
たとえば、図示される方法の段階４０ａでは、脚４４ｂが最初に前脚であり、脚４４ａが最初に後ろ脚であると仮定される。脚４４ａも４４ｂも、最初は地面または他の支持面に載り、脚４４ａも４４ｂも、利用者の身体の体重をほぼ等しく支持する。利用者が、たとえば遠隔制御手段２０の制御手段を動作させることにより前方へ歩行したいという願望を信号で通知してもよい（図２Ｂのステップ４８）。利用者が、松葉杖４２を前方に動かすことにより一歩を開始してもよい（松葉杖４２が単一の線分の形で概略的に示されているが、典型的には、１対の松葉杖を指すことを理解されたい。松葉杖が、典型的には利用者の身体の両側に配置され、典型的には互いに平行に前に動かされる）。松葉杖４２が前方に動かされるとき、外骨格器具１０が、利用者と共に、前傾する。
【００３９】
この時間の間に、コントローラが傾斜センサ２４を監視して（図２Ｂのステップ５０）、示された傾斜が、脚４４ａを前方に振り動かすことが可能になるほど十分かどうかを（たとえば、しきい値の傾斜角値より大きい）判定する（ステップ５２）。示された傾斜角が十分ではない場合、タイマの時間がしきい値の時間と比較されてもよい（ステップ５３）。たとえば、遠隔制御手段２０のうちの制御手段の動作が、歩行シーケンスを開始したいという願望を示すとき、または傾斜センサ２４が傾斜の開始を示すときに、タイマがスタートしてもよい。あるいは、複数のタイマ（またはタイマ機能）が複数のトリガ事象から経過した時間を監視してもよい。経過時間がタイムアウトを示す場合、外骨格器具１０が、歩行モードを抜けるシーケンスを開始してもよい（ステップ５５）。たとえば、外骨格器具１０が「直立姿勢」モードを開始して、利用者を立位にしてもよい。あるいは、他の制御信号が受信されるまで、動作を停止してもよい。
【００４０】
タイムアウトが検知されない場合、傾斜信号の監視が継続する（ステップ５０に戻る）。
【００４１】
段階４０ｂでは、利用者が松葉杖４２を前方に動かし続け、外骨格器具１０が、利用者と共に、前方に傾斜し続ける。利用者の身体の体重が、前脚である脚４４ｂに向かって移動し始める。
【００４２】
段階４０ｃでは、松葉杖４２が前方の位置にある。外骨格器具１０が前方に傾斜し続けることが可能なように、利用者の肘が曲がり始める。地面との接触をやめるように、脚４４ａを上げ始める。このとき、利用者の身体の体重が、脚４４ｂおよび松葉杖４２により支持される。
【００４３】
段階４０ｄでは、利用者の肘が引き続き曲がることにより、外骨格器具１０をトリガして一歩を開始させるほど十分に、外骨格器具１０に前傾させることができる。たとえば、この地点で、傾斜センサ２４が傾斜信号を生成してもよい。生成された傾斜信号が、外骨格器具１０の傾斜角がしきい値の角度以上であることを示すように（たとえば、コントローラ２６により）処理されてもよい。しきい値の角度に等しい傾斜角が、一歩のシーケンスの開始をトリガしてもよい（ステップ５２）。次いで、コントローラ２６が、生成された傾斜信号を受信すると、制御プログラムを起動して、脚４４ａを前方に振り動かすことにより一歩を開始するように、外骨格器具１０を動作させてもよい。
【００４４】
段階４０ｅでは、外骨格器具１０が、脚４４ａを前方に振り動かし始める。たとえば、コントローラ２６が、脚４４ａのひざジョイント１６ａを所定の角度だけ曲げさせてもよい。同時に、コントローラ２６が、脚４４ａの臀部ジョイント１６ｂを前方へ屈曲し、したがって、脚４４ａを前方に振り動し始めさせてもよい（ステップ５４）。脚４４ａが動く間、コントローラ２６が、１つまたは複数の角度センサ３０の出力信号を監視して（ステップ５６）、脚４４ａが所定の基準に従って動いていることを検証してもよい。また、出力信号の監視が、歩みが完了したかどうか、または脚４４ａの前進運動を継続すべきかどうかを示してもよい（ステップ５８）。
【００４５】
段階４０ｆでは、外骨格器具１０が、脚４４ａを前方に振り動かし続ける。たとえば、コントローラ２６が、脚４４ａを前方に振り動かすように、脚４４ａの臀部ジョイント１６ｂを曲げ続けてもよい。同時に、脚４４ｂの臀部ジョイント１６ｂ’が伸びて、体幹４６を直立位置に向けて持ち上げる（段階４０ａでの体幹４６の位置に類似する）。利用者が、この動作を手助けするために、松葉杖４２を下方へ押してもよい。
【００４６】
段階４０ｇでは、外骨格器具１０が、互いに接近するように、脚４４ａを前方に、脚４４ｂを後方に動かし続ける。たとえば、コントローラ２６が、脚４４ａを前方に振り動かすように脚４４ａの臀部ジョイント１６ｂを、および脚４４ｂを伸ばし、まっすぐにするように脚４４ｂの臀部ジョイント１０ｂ’を動作させ続けてもよい。
【００４７】
段階４０ｈでは、外骨格器具１０が、脚４４ａを脚４４ｂの前の前方に動かし続け、脚４４ｂを伸ばし続ける。たとえば、コントローラ２６が、脚４４ａを前方に振り動かすように脚４４ａの臀部ジョイント１６ｂを、および脚４４ｂをまっすぐにするように脚４４ｂの臀部ジョイント１０ｂ’を動作させ続けてもよい。
【００４８】
段階４０ｉでは、外骨格器具１０が、脚４４ａを前方に、脚４４ｂを後方に動かし続ける。たとえば、コントローラ２６が、脚４４ａを前方に振り動かすように、脚４４ａの臀部ジョイント１６ｂを動作させ続け、脚４４ｂの臀部ジョイント１６ｂ’を伸ばし続けてもよい。同時に、外骨格器具１０が、ひざジョイント１６ａを伸ばして、脚４４ａをまっすぐにしてもよい。たとえば、コントローラ２６が、臀部ジョイント１６ｂおよび１６ｂ’の角度センサ３０から信号を受信してもよい。一歩の完了を示す所定の範囲内の角度に検知信号が入っていることを、検知信号が示すことがある（ステップ５８）。このとき、コントローラ２６が、脚４４ａを伸ばし、まっすぐにするように、脚４４ａのひざジョイント１６ａを動作させてもよい。まっすぐにする動作中に、コントローラ２６が、脚４４ａのひざジョイント１６ａの角度センサ３０からの信号を監視して、ひざジョイント１６ａの動作を停止させるほど脚が十分まっすぐにいつなるかを検証してもよい。
【００４９】
段階４０ｊでは、脚４４ａが前方に伸び、前脚となり、一方では、脚４４ｂが後ろ脚になる。したがって、段階４０ｊは段階４０ａと実質的に同一であり、脚４４ａおよび４４ｂの役割が入れ替わっている。したがって、外骨格器具１０が一歩を実現させた。歩行モードが依然として選択されている場合（ステップ５９）、脚４４ａおよび４４ｂの役割を入れ替えて、段階４０ａ〜４０ｊが繰り返されてもよい（ステップ５０に戻る）。この方法で動作を継続することにより、外骨格器具１０を取り付けた利用者が歩行することを可能にすることができる。
【００５０】
歩行モードがもはや選択されない場合、歩行動作が停止してもよい。たとえば、外骨格器具１０により、利用者が直立姿勢に変更してもよい（ステップ６０）。あるいは、器具が動作を停止し、他の任意の傾斜信号を無視してもよい。
【００５１】
上述のように、利用者が、身体の動きおよび松葉杖の動きを外骨格器具１０の動作と強調させるように学習するために、外骨格器具１０を装備して歩く練習をしてもよい。たとえば、訓練プログラムが、平行棒の間で外骨格器具１０を使用してバランスおよび歩行の練習をすることから始めてもよい。次いで、利用者が、松葉杖または歩行器と共に外骨格器具１０を使用してバランスを保つための学習に進んでもよい。最後に、利用者が、図２Ａに図示する方法を実行するために、外骨格器具１０および松葉杖を使用して歩行する練習をしてもよい。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、動作方法が、１つまたは複数の角度センサ３０により生成された信号と共に、傾斜センサ２４により生成された信号を監視することを含んでもよい。たとえば、信号が、センサ読取値の予期せぬ構成または組合せを示す場合がある。この場合、コントローラ２６が、１つまたは複数の活動を行って、適切な動作を検証しても、又は他の予期せぬ状況を防止してもよい。たとえば、コントローラ２６が、該当する警告デバイスを使用して、利用者に可聴の、可視のまたは触知可能な警報を生成してもよい。同時に、コントローラ２６が、利用者から確認信号を受信するまで、外骨格器具１０の動作を休止または停止してもよい。たとえば、利用者が遠隔制御手段２０を動作させて、動作の継続を指示してもよい、または代わりに、動作を中断する。動作を中断したとき、コントローラ２６が、利用者の安定を維持する手助けをするように、外骨格器具１０を動作させてもよい。同様に、生成された信号が、転倒などの緊急事態と一致した場合、コントローラ２６が、利用者を傷つけるいかなる危険性も最小にするように、所定の方法で外骨格器具１０を動作させてもよい。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態によれば、外骨格器具１０が、１つまたは複数の地面からの力センサを備えてもよい。たとえば、地面からの力センサが、利用者の足を支持するように設計された足支持物の上に配置されてもよい。たとえば、外骨格器具１０による動作の実行が、地面からの力センサからの１つまたは複数の所定の信号を受信することに依存してもよい。
【００５４】
本明細書で明らかにされた実施形態および添付図面の説明が、本発明の範囲を限定することなく、本発明のよりよい理解のためだけに役立つことが明らかであろう。
【００５５】
また、当業者が、本明細書を読んだ後に、本発明により依然としてカバーされる添付図面および上述の実施形態に対して調整または補正を行うことができることが明らかであろう。
【図１Ａ】
2013542014.tif 000003
【図１Ｂ】
2013542014.tif 000004
【図２Ａ】
2013542014.tif 000005
【図１Ｃ】
2013542014.tif 000006
【図２Ｂ】
2013542014.tif 000007
【国際調査報告】
2013542014.tif 000008