(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下肢型の装着式動作補助装置に衝撃力を繰り返し与えて強度及び耐久性を評価する試験装置において、  一端に鉛直方向に沿って衝突面が形成された基台と、  前記基台の他端に固定され、アクチュエータ駆動によりピストンロッドを往復動作させて水平かつ直線方向に加振する加振機と、  前記ピストンロッドの先端に接続され、当該ピストンロッドと一体となって前記基台上をスライド自在に移動可能なステージと、  前記ステージに固定保持され、人体のうち少なくとも腰部及び脚を部分的に模したダミー人形と、  前記ピストンロッドの先端または衝突面に設けられ、前記ダミー人形の足部に荷重が加わることで発生する歪みを前記ステージを介して計測するロードセルと  を備え、前記ダミー人形に前記装着式動作補助装置を装着した状態で、前記ピストンロッドを所定のストローク長及び動作速度にて加振させた際、前記ロードセルの計測値が所定の基準値を上回るように、前記基台の前記衝突面に対する前記ステージの往復可動域を調整する  ことを特徴とする装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項２】
前記ロードセルの計測値を監視する監視部と、  前記監視部の監視結果に基づいて、前記基台の前記衝突面に対する前記ステージの往復可動域を自動的に調整する調整部とをさらに備える  ことを特徴とする請求項１に記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項３】
前記ダミー人形は、  前記ステージに対して固定保持される支持部を有し、当該支持部の一方に前記足部までの長さに相当する脚用心棒が固定して連結されるとともに、当該支持部の他方に前記腰部までの長さに相当する背用心棒が固定して連結され、  前記脚用心棒及び前記背用心棒における、前記装着式動作補助装置に設けられた複数のカフに対応する部位に、それぞれ人体に模した人工模倣部が形成されている  ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項４】
前記人工模倣部は、人体のうち足部をそれぞれ模した人工足部と、下腿部をそれぞれ模した人工下腿部と、大腿部をそれぞれ模した人工大腿部と、腰部を模した人工腰部とである  ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項５】
前記ダミー人形の各前記脚用心棒は、前記支持部に対して、歩行時の人体の運動連鎖における所望の静止状態を模した方向及び角度に傾斜して固定され、  前記基台の前記衝突面には、前記支持部に対して傾斜された前記脚用心棒に形成されている前記人工足部のみが接触するように、オフセット用平坦部材が取り付けられている  ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項６】
前記基台の前記衝突面には、各前記人工足部の接触部位の傾斜方向及び傾斜角度を規定する所定形状の治具が取り付けられている  ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項７】
前記基台の前記衝突面には、所望の路面状態を模した所定形状の治具が取り付けられている  ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験装置。
【請求項８】
下肢型の装着式動作補助装置に衝撃力を繰り返し与えて強度及び耐久性を評価する試験方法において、  一端に鉛直方向に沿って衝突面が形成された基台と、当該基台の他端に固定され、アクチュエータ駆動によりピストンロッドを往復動作させて水平かつ直線方向に加振する加振機と、当該ピストンロッドの先端に接続され、当該ピストンロッドと一体となって前記基台上をスライド自在に移動可能なステージと、当該ステージに固定保持され、人体のうち少なくとも腰部及び脚を部分的に模したダミー人形とを備えておき、  前記ダミー人形に前記装着式動作補助装置を装着した状態で、前記ピストンロッドを所定のストローク長及び動作速度にて加振させた際、前記ピストンロッドの先端または衝突面に設けられたロードセルによる、前記ダミー人形の足部に荷重が加わることで発生する歪みの計測値が所定の基準値を上回るように、前記基台の前記衝突面に対する前記ステージの往復可動域を調整する  ことを特徴とする装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項９】
前記ロードセルの計測値を監視した結果に基づいて、前記基台の前記衝突面に対する前記ステージの往復可動域を自動的に調整する  ことを特徴とする請求項８に記載の装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項１０】
前記ダミー人形は、  前記ステージに対して固定保持される支持部を有し、当該支持部の一方に前記足部までの長さに相当する脚用心棒が固定して連結されるとともに、当該支持部の他方に前記腰部までの長さに相当する背用心棒が固定して連結され、  前記脚用心棒及び前記背用心棒における、前記装着式動作補助装置に設けられた複数のカフに対応する部位に、それぞれ人体に模した人工模倣部が形成されている  ことを特徴とする請求項８又は９に記載の装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項１１】
前記人工模倣部は、人体のうち足部をそれぞれ模した人工足部と、下腿部をそれぞれ模した人工下腿部と、大腿部をそれぞれ模した人工大腿部と、腰部を模した人工腰部とである  ことを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項１２】
前記ダミー人形の各前記脚用心棒は、前記支持部に対して、歩行時の人体の運動連鎖における所望の静止状態を模した方向及び角度に傾斜して固定され、  前記基台の前記衝突面には、前記支持部に対して傾斜された前記脚用心棒に形成されている前記人工足部のみが接触するように、オフセット用平坦部材が取り付けられている  ことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項１３】
前記基台の前記衝突面には、各前記人工足部の接触部位の傾斜方向及び傾斜角度を規定する所定形状の治具が取り付けられている  ことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験方法。
【請求項１４】
前記基台の前記衝突面には、所望の路面状態を模した所定形状の治具が取り付けられている  ことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の装着式動作補助装置の試験方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば歩行動作を補助する下肢型の装着式動作補助装置について、装着者の歩行中に連続して生じる衝撃負荷に対する強度及び耐久性を評価する試験装置及び試験方法に適用して好適なるものである。
【背景技術】
【０００２】  装着式動作補助装置の安全性を評価するためには、試験を含む検証を網羅的に行うことが必要となる。電気的な安全性の評価については、既存の国際安全規格で確立されている検証方法を適用できる一方、機械的な安全性の評価方法については、強度及び耐久性の評価方法を含め、装着式動作補助装置に適した検証方法が確立されていない。【０００３】  下肢型の装着式動作補助装置の機械的な構造は、足首用装具のような、歩行のために装着する装具に類似している。しかしながら、歩行中に連続して生じる衝撃に対する装具の耐久性を評価する標準的な試験法は未だ確立していない。着地による衝撃力が装着者と構造に非一様に分散することが原因と考えられる。【０００４】  一方、膝継手付き義足については、国際安全規格ISO 10328に耐久性試験が定められている。このISO 10328では、継手の角度制限に曲げモーメントが掛かる配置で、1〜4〔Hz〕の繰り返し圧縮荷重を義足に印加する試験を要求している。体重80〔kg〕の装着者を想定した場合、1,180〜1,230〔Ｎ〕の圧縮力を3,000,000回加えた後における変形と破壊の有無によって適合性が判定される。【０００５】  装着者の全体重を支えて歩行する機構の場合には、ISO 10328の試験条件は妥当といえる。このISO 10328の試験条件は、歩行時の着床による足裏荷重を体重の1.6倍と見積もっていることに相当する。平地を歩行する際の足裏荷重は体重の1.3倍程度、階段を降りる際の足裏荷重は体重の1.5倍程度であると知られており、体重の1.6倍という数値は試験条件として妥当である。【０００６】  下肢型の装着式動作補助装置の場合、装着者の身体と装着式動作補助装置の構造に荷重が分散するため、装着式動作補助装置自体に必要な強度及び耐久性は、装具に要求される強度及び耐久性より小さいことが十分に期待できる。しかしながら、身体と装着式動作補助装置の荷重分散の比率は自明でなく、単純な圧縮力試験を適用できないという問題があった。【０００７】  直感的には、人体の構造を模したダミー人形に下肢型の装着式動作補助装置を装着させ、歩行させることができれば試験が可能であると思われた。しかしながら、この試験を実施するためには、ダミー人形を安定して長時間歩行させる必要があり、これは現在のヒューマノイドロボットの歩行技術のレベルでは極めて困難であると思われた。【０００８】  このため本願発明者等は、図１０に示すように、人間に模したダミー人形に下肢型の装着式動作補助装置を装着させ、直立状態で連続的に着床させることにより、装着式動作補助装置全体の強度及び耐久性を試験する方法を開発した。この試験方法において、装着式動作補助装置は通常と同様の方法でダミー人形に装着される。ダミー人形の各部の質量、サイズ、主な自由度は意図する装着者を模擬する。【０００９】  この試験方法では、ダミー人形をウインチを用いて持ち上げ、重力により自由落下させて着床させる。再現性確保のために規定されたダミー人形を利用する場合、試験パラメータは持ち上げ高さのみとなる。この持ち上げ高さは、着床時の床反力をモニタリングしながら、当該床反力のピーク値が、ダミー人形と装着式動作補助装置の重量の和の定数倍となる高さとなるように調整する。ISO 10328の試験条件に合わせる場合、片��ごとの衝撃力が、体重の1.6倍となるようにする。 【００１０】  この試験の成否は、既定回数の着床を行った後の故障や不具合の有無によって判定する。既定回数を何回とするかは、装着式動作補助装置のライフタイムにおける使用頻度、使用時間に応じて決定する。ISO 10328の試験条件に合わせる場合、3,000,000回とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Cota Nabeshima, Hiroaki Kawamoto and Yoshiyuki Sankai,“Strength Testing Machines for Wearable Walking Assistant Robots based on Risk Assessment of Robot Suit HAL”,ICRA2012,Saint Paul, Minnesota, USA, May 16,2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  ところが、このような自由落下による連続着床の試験方法では、重力を利用するため、以下の４つの点で問題が生じている。すなわち、第１に、試験速度を上げられない点、第２に、ダミー人形の構造や経時の姿勢変化によって衝撃力にばらつきが生じ易い点、第３に、ダミー人形の経時の姿勢変化によって、衝撃力の計測点が一定せず、計測が難しい点、第４に、異なるサイズのダミー人形を製作する場合に、質量とサイズを同時に適切に合わせることが難しい点が挙げられる。【００１３】  従って下肢型の装着式動作補助装置の連続着床に対する構造全体の強度及び耐久性の試験方法としては、重力を利用しないことが望ましい。【００１４】  本発明は以上の点を考慮してなされたもので、重力の利用することなく、効率良く下肢型の装着式動作補助装置の強度及び耐久性を評価する試験装置及び試験方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  かかる課題を解決するために本発明においては、下肢型の装着式動作補助装置に衝撃力を繰り返し与えて強度及び耐久性を評価する試験装置において、一端に鉛直方向に沿って衝突面が形成された基台と、基台の他端に固定され、アクチュエータ駆動によりピストンロッドを往復動作させて水平かつ直線方向に加振する加振機と、ピストンロッドの先端に接続され、当該ピストンロッドと一体となって基台上をスライド自在に移動可能なステージと、ステージに固定保持され、人体のうち少なくとも腰部及び脚を部分的に模したダミー人形と、ピストンロッドの先端または衝突面に設けられ、ダミー人形の足部に荷重が加わることで発生する歪みをステージを介して計測するロードセルとを備え、ダミー人形に装着式動作補助装置を装着した状態で、ピストンロッドを所定のストローク長及び動作速度にて加振させた際、ロードセルの計測値が所定の基準値を上回るように、基台の衝突面に対するステージの往復可動域を調整する。【００１６】  この結果、強度及び耐久性を評価する試験装置では、自由落下による連続着床の場合と異なり、重力を利用しないため、試験速度を自由に設定することができ、かつ足部に生じる衝突力の計測を安定して行うことが容易となることから、装着者の歩行中に連続して生じる衝撃に対する装着式動作補助装置の強度及び耐久性を評価することができる。【００１７】  また本発明においては、ロードセルの計測値を監視する監視部と、監視部の監視結果に基づいて、基台の衝突面に対するステージの往復可動域を自動的に調整する調整部とをさらに備えるようにした。この結果、手動で調整する手間を省くことができる。【００１８】  さらに本発明においては、ダミー人形は、ステージに対して固定保持される支持部を有し、当該支持部の一方に足部までの長さに相当する脚用心棒が固定して連結されるとともに、当該支持部の他方に腰部までの長さに相当する背用心棒が固定して連結され、脚用心棒及び背用心棒における、装着式動作補助装置に設けられた複数のカフに対応する部位に、それぞれ人体に模した人工模倣部が形成されている。【００１９】  このようにダミー人形を繰り返し衝撃付与のための必要最小限の構造にすることにより、衝撃にばらつきが生じ難い構造のものを比較的容易に製造することが可能となる。【００２０】  さらに本発明においては、人工模倣部は、人体のうち足部をそれぞれ模した人工足部と、下腿部をそれぞれ模した人工下腿部と、大腿部をそれぞれ模した人工大腿部と、腰部を模した人工腰部とである。装着対象である装着式動作補助装置の各カフに対応する部位のみ設けることにより、ダミー人形の構成を簡易化することができる。【００２１】  さらに本発明においては、ダミー人形の各脚用心棒は、支持部に対して、歩行時の人体の運動連鎖における所望の静止状態を模した方向及び角度に傾斜して固定され、基台の衝突面には、支持部に対して傾斜された脚用心棒に形成されている人工足部のみが接触するように、オフセット用平坦部材が取り付けられている。これにより、実際の歩行時の人体の運動連鎖のうち所望の静止状態を模した方向及び角度にて人工足部の足裏面に衝突面からの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力���験を行うことが可能となる。【００２２】  さらに本発明においては、基台の衝突面には、各人工足部の接触部位の傾斜方向及び傾斜角度を規定する所定形状の治具が取り付けられている。これにより、人によって歩行時の着地状態に癖（足裏傾斜）がある場合に、それに合わせて人工足部の足裏面に衝突面からの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力試験を行うことが可能となる。【００２３】  さらに本発明においては、基台の衝突面には、所望の路面状態を模した所定形状の治具が取り付けられている。これにより、所望する種々の路面状態に合わせて、人工足部の足裏面に衝突面からの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力試験を行うことが可能となる。【００２４】  さらに本発明においては、下肢型の装着式動作補助装置に衝撃力を繰り返し与えて強度及び耐久性を評価する試験方法において、一端に鉛直方向に沿って衝突面が形成された基台と、当該基台の他端に固定され、アクチュエータ駆動によりピストンロッドを往復動作させて水平かつ直線方向に加振する加振機と、当該ピストンロッドの先端に接続され、当該ピストンロッドと一体となって基台上をスライド自在に移動可能なステージと、当該ステージに固定保持され、人体のうち少なくとも腰部及び脚を部分的に模したダミー人形とを備えておき、ダミー人形に装着式動作補助装置を装着した状態で、ピストンロッドを所定のストローク長及び動作速度にて加振させた際、ピストンロッドの先端又は衝突面に設けられたロードセルによる、ダミー人形の足部に荷重が加わることで発生する歪みの計測値が所定の基準値を上回るように、基台の衝突面に対するステージの往復可動域を調整する。【００２５】  この結果、試験方法では、自由落下による連続着床の場合と異なり、重力の影響を受けることがないため、試験速度を自由に設定することができ、かつ衝突力の計測を安定に行うことが容易となることから、装着者の歩行中に連続して生じる衝撃に対する装着式動作補助装置の強度及び耐久性を評価することができる。
【発明の効果】
【００２６】  本発明によれば、重力の影響を受けることがなく、装着者の歩行中に連続して生じる衝撃に対する装着式動作補助装置の強度及び耐久性を効率良く評価することが可能な試験装置及び試験方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る試験装置の全体構成を示す略線的な側面図である。
【図２】同発明の実施形態に係る繰り返し試験時の説明に供する略線的な側面図である。
【図３】同実施形態に係るダミー人形の構成を示す斜視図である。
【図４】同実施形態に係る装着式動作補助装置の構成を示す斜視図である。
【図５】他の実施形態に係る試験装置の構成を示す略線的な上面図である。
【図６】他の実施形態に係る試験装置の構成を示す略線的な上面図である。
【図７】他の実施形態に係る試験装置の構成を示す略線的な上面図である。
【図８】他の実施形態に係る試験装置の構成を示す略線的な側面図である。
【図９】他の実施形態に係る試験装置の構成を示す略線的な側面図である。
【図１０】従来の連続着床に対する装着式動作補助装置の構造全体の強度及び耐久性を評価する試験方法の説明に供する略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２９】（１）装着式動作補助装置の強度及び耐久性を評価する試験装置の構成  図１は本実施の形態による試験装置１０を示し、床面に対して載置される基台１１と、当該基台１１に固定された加振機１２と、当該加振機１２による加振動作に応じて基台１１上をスライド自在に移動可能なステージ１３とから構成される。
【００３０】  試験装置１０において、基台１１の一端には、鉛直方向に沿って衝突面１４Ａが形成された衝撃受部１４が一体形成されており、基台１１の他端には、衝撃受部１４の衝突面１４Ａと対向するように加振機１２が固定されている。
【００３１】  加振機１２は、電動サーボ式加振機（例えば、島津製作所社の製品名「NJ-SERVO」）からなり、ACサーボモータによる駆動に応じてピストンロッド２１が直線方向に往復動作する電動アクチュエータ２０と、電動アクチュエータ２０を制御するサーボドライバ２２と、サーボドライバ２２に指令信号を導出するコントローラ２３とから構成される。
【００３２】  電動アクチュエータ２０には、ACサーボモータの回転量を検出するためのエンコーダ（位置検出器）が内蔵されており、当該エンコーダからのフィードバック信号をサーボドライバ２２に送出する。サーボドライバ２２は、フィードバック信号に基づくACサーボモータの実際の位置、速度及びトルクの値と、コントローラからの元の指令信号に基づく各値と比較することにより、双方の間の誤差を検出した後、当該誤差を用いてACサーボモータの動作をリアルタイムで修正（クローズド制御）する。
【００３３】  基台１１上の衝撃受部１４と加振機１２との間には、電動アクチュエータ２０のピストンロッド２１の先端に接続されたステージ１３が、当該ピストンロッド２１と一体となって基台１１上をスライド自在に移動し得るようになされている。ステージ１３の上側には、人体の一部を模したダミー人形３０が固定保持されている。このダミー人形３０は、ステージ１３に固定保持されるが、必要に応じてステージ１３から取り外しし得る。
【００３４】  さらに加振機１２の電動アクチュエータ２０において、ピストンロッド２１の先端にはロードセル２５が内蔵されており、図３に後述するように、ダミー人形３０が基台１１上の衝撃受部１４の衝突面１４Ａと衝突した際に、当該ダミー人形３０の足部に荷重が加わることで発生する歪みをステージ１３を介して計測するようになされている。
【００３５】  このように試験装置１０では、基台１１の上面に軸受（図示せず）を介して往復動可能に設置されたステージ１３を、電動アクチュエータ２０により加振することにより、ステージ１３に固定保持されたダミー人形３０に連続して振動負荷を付与することができる。
【００３６】  実際に図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、試験装置１０では、ダミー人形３０には下肢型の装着式動作補助装置４０（図４）を装着した状態で、加振機１２の電動アクチュエータ２０を駆動してピストンロッド２１を矢印Ｐ方向又はＱ方向に往復動作させることにより、ステージ１３と一体となって直線方向にスライドするダミー人形３０が装着式動作補助装置４０とともに衝撃受部１４の衝突面１４Ａに繰り返して衝突させた後、当該装着式動作補助装置４０の耐久性を評価する。
【００３７】（２）本実施の形態によるダミー人形の構成  図３に示すように、本実施の形態によるダミー人形３０は、人体の下肢を部分的に模した構造からなり、股部に相当する支持部３１がステージ１３に対して着脱自在に固定保持される。
【００３８】  ダミー人形３０の支持部３１の一方には、両足部までの長さに相当する一対の脚用心棒３２Ｌ、３２Ｒが固定して連結されるとともに、当該支持部３１の他方には、腰部までの長さに相当する背用心棒３３が固定して連結されている。
【００３９】  ダミー人形３０における一対の脚用心棒３２Ｌ、３２Ｒ及び背用心棒３３には、装着式動作補助装置４０に設けられた複数のカフ（図示せず）に対応する部位に、それぞれ人体に模した人工模倣部３６〜３８が形成されている。人工模倣部３６〜３８は、人体のうち一対の足部をそれぞれ模した人工足部３５Ｌ、３５Ｒと、一対の下腿部をそれぞれ模した人工下腿部３６Ｌ、３６Ｒと、一対の大腿部をそれぞれ模した人工大腿部３７Ｌ、３７Ｒと、腰部を模した人工腰部３８である。
【００４０】（３）本実施の形態による装着式動作補助装置の構成  本実施の形態における下肢型の装着式動作補助装置４０は、装着者（本実施の形態では人体を模したダミー人形３０）の腰に装着される腰フレーム４１と、装着者の下肢に装着される下肢フレーム４２と、装着者の関節に対応させて下肢フレーム４２に設けられた複数の駆動部４３Ｌ、４３Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒと、駆動部４３Ｌ、４３Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒの力を装着者に前方又は後方から作用させるべく下肢フレーム４２に取り付けられた補助力作用部材としてのカフ４５Ｌ、４５Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒと、装着者の動作に起因する信号に基づいて駆動部４３Ｌ、４３Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒを制御する制御部（図示せず）と、制御部を搭載した背面ユニット４７と、介助者が使用する操作ユニット（図示せず）とを有する。
【００４１】  腰フレーム４１は、装着者の腰を受け入れてその後部から左右両側部にかけて包囲し得る前方に開いた平面視略Ｃ字形状の部材であり、装着者の背後に位置する後腰フレーム部５１と、後腰フレーム部５１の両端から湾曲しつつ前方に延びる左腰フレーム部５２Ｌ及び右腰フレーム部５２Ｒとを有する。左腰フレーム部５２Ｌ及び右腰フレーム部５２Ｒは、開度調節機構（図示せず）を介して後腰フレーム部５１に連結されている。左腰フレーム部５２Ｌ及び右腰フレーム部５２Ｒの基部は、後腰フレーム部内５１に左右方向にスライド可能に挿入されて保持されている。
【００４２】  下肢フレーム４２は、装着者の右下肢に装着される右下肢フレーム６０Ｒと、装着者の左下肢に装着される左下肢フレーム６０Ｌとを有する。左下肢フレーム６０Ｌと右下肢フレーム６０Ｒは、左右対称に形成されている。
【００４３】  左下肢フレーム６０Ｌは、装着者の左大腿の左側に位置する左大腿フレーム６１Ｌと、装着者の左下腿の左側に位置する左下腿フレーム６２Ｌと、装着者の左脚の裏（靴を履く場合には、左側の靴の底）が載置される左脚下端フレーム６３Ｌとを有する。左下肢フレーム６０Ｌは、腰部連結機構６４Ｌを介して左腰フレーム部５２Ｌの先端部に連結されている。
【００４４】  右下肢フレーム６０Ｒは、装着者の右大腿の右側に位置する右大腿フレーム６１Ｒと、装着者の右下腿の右側に位置する右下腿フレーム６２Ｒと、装着者の右脚の裏（靴を履く場合には、右側の靴の底）が載置される右脚下端フレーム６３Ｒとを有する。右下肢フレーム６０Ｒは、腰部連結機構６４Ｒを介して右腰フレーム部５２Ｒの先端部に連結されている。
【００４５】  カフ４５Ｌ、４５Ｒ、４６Ｌ、４６Ｒは、左大腿フレーム６１Ｌ、右大腿フレーム６１Ｒ、左下腿フレーム６２Ｌ及び右下腿フレーム６２Ｒに、各々一つずつ設けられている。
【００４６】  左大腿フレーム６１Ｌ及び右大腿フレーム６１Ｒに設けられているカフ（以下、「大腿カフ」と記す。）４５Ｌ、４５Ｒは、大腿フレーム本体の下端部に取り付けられた大腿カフ支持機構７０Ｌ、７０Ｒに支持されている。大腿カフ４５Ｌ、４５Ｒは、装着者の大腿に嵌合させるようにして添え当て得る円弧状に湾曲した装着面を有している。大腿カフ４５Ｌ、４５Ｒの装着面には、装着者の大腿と隙間をなく密着し得るようフィッティング部材が取り付けられている。
【００４７】  左下腿フレーム６２Ｌ及び右下腿フレーム６２Ｒに設けられているカフ（以下、「下腿カフ」と記す。）４６Ｌ、４６Ｒは、上側要素の上端部に取り付けられた下腿カフ支持機構７１Ｌ、７１Ｒに支持されている。下腿カフ４６Ｌ、４６Ｒは、装着者の下腿に嵌合させるようにして添え当て得る円弧状に湾曲した装着面を有している。下腿カフ４６Ｌ、４６Ｒの装着面には、装着者の下腿と隙間をなく密着し得るようフィッティング部材が取り付けられている。
【００４８】  実際にこの装着式動作補助装置をダミー人形３０に装着する場合、左右の人工足部３５Ｌ、３５Ｒにそれぞれ靴７５Ｌ、７５Ｒが装着されるとともに、左右の人工下腿部３６Ｌ、３６Ｒにそれぞれ下腿カフ４６Ｌ、４６Ｒが装着され、さらに左右の人工大腿部３７Ｌ、３７Ｒにそれぞれ大腿カフ４５Ｌ、４５Ｒが装着される。そして、これら人工模倣部（人工足部、人工下腿部、人工大腿部）をそれぞれ対応するフレームと一体化するように、靴やカフにベルト等を締結させる。
【００４９】（４）本実施の形態における試験方法  試験装置１０では、ダミー人形３０に装着式動作補助装置４０を装着した状態で、加振機１２の電動アクチュエータ２０を駆動させてピストンロッド２１を所定のストローク長及び動作速度にて加振させた際、ロードセル２５の計測値が所定の基準値を上回るように、基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａに対するステージ１３の往復可動域を調整するようになされている。
【００５０】（４−１）歩行時の足裏衝撃力の見積  実際にダミー人形３０を基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａに衝突させる際の足裏面への衝撃力を、以下の観点から見積もることとする。
【００５１】  一般に、健常者の歩行時の足裏衝撃力は、体重の1.2〜1.3倍程度と言われており、時速4.0〔km/h〕で歩行した場合は、体重の1.3倍程度というデータもある。また歩行障害によるリハビリテーションの歩行速度は時速２〔km/h〕以下であるため、実際の足裏衝撃力は自身の体重の1.3倍以下が妥当であると考えられる。
【００５２】  しかし、本実施の形態では最悪値以上を想定して、以下のように足裏衝撃力を見積もった。従来から日常的な歩行での使用を意図した下肢装具としては、関節部を含む義足がある。膝関節と足関節を含む義足の強度については、規格（ISO 10328）に試験方法と適合基準が定められている。
【００５３】  義足は身体の構造の代替となり、体重も支持することを意図する器具である。そのため、試験に用いられる荷重が大きく、試験される繰り返し荷重の回数も大きい。規格（ISO 10328）である義足耐久強度繰返し試験負荷値の例を示すと、試験負荷条件が体重100〔kg〕の支持のとき、繰り返し試験荷重は1,280〜1,330〔Ｎ〕、繰り返し試験回数は3,000,000〔回〕となる。
【００５４】  義足の強度試験では、歩行によって生じる足裏への衝撃力は、本人の体重に重力の1.6倍の値を乗算した値として見積もるようにしている。すなわち、衝撃力〔Ｎ〕＝（体重）×1.6×9.8〔m2/s〕と見積もっている。
【００５５】  下肢型の装着式動作補助装置の場合、装着者の身体によって自身の体重が支持され、使用中の関節可動範囲も自然と制限される。そのため義肢の強度試験をそのまま装着式動作補助装置に適用するのは妥当ではないが、上記の式を参考に条件を設定する。
【００５６】  衝撃力による負荷は大きく見積もっても体重の1.6倍程度に収まると考えられる。したがって、装着式動作補助装置にかかる加速度を重力の1.6倍とし、体重や本体重量による荷重から発生する衝撃力も当該荷重に重力の1.6倍の値を乗算した値として定めることとする。すなわち、衝撃力〔Ｎ〕＝（荷重）×1.6×9.8〔m2/s〕として定める。
【００５７】  例えば、体重100〔kg〕の装着者が13〔kg〕の装着式動作補助装置を装着した場合のダミー人形の片足裏面に加わる衝撃力は、（100〔kg〕+13〔kg〕）×1.6×9.8〔m2/s〕≒1,771〔Ｎ〕と見積もることができる。
【００５８】  因みに、足裏への衝撃力については、階段の降り動作で生じる負荷が歩行動作よりも不利な条件（衝撃力が高い条件）と考えられる。過去の実験によれば、健常者のデータでは、180〔mm〕の階段の昇降動作それぞれの開始時と停止時に支持脚にかかる負荷のピークは、体重の1.6倍以内に収まっている結果が得られた。
【００５９】  以上により、試験装置１０では、人体の構造を模したダミー人形３０に装着式動作補助装置４０を装着させた状態で、基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａに衝突時に人工足部３５Ｌ、３５Ｒの足裏面へ生じる衝撃力が、上述のような関係を満たすように、繰り返し衝撃力試験を行うこととする。
【００６０】（４−２）ストロークの調整  続いて加振機１２は、ダミー人形３０の両方の人工足部３５Ｌ、３５Ｒの足裏面に加わる衝撃力を、3,542〔Ｎ〕（≒２〔足〕×（100〔kg〕＋13〔kg〕）×1.6×9.8〔m/s2〕）以上、ストローク長を10〔mm〕、動作速度を４〔Hz〕を満たすように、電動アクチュエータ２０のピストンロッド２１のストロークを調整する。
【００６１】  まず装着式動作補助装置４０を装着したダミー人形３０をステージ１３と共に直線方向にスライドさせて、基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａに両方の人工足部３５Ｌ、３５Ｒの足裏面を当接させる。その位置において、ピストンロッド２１の先端に内蔵されているロードセル２５の計測値を記録しておく。
【００６２】  続いて加振機１２は電動アクチュエータ２０を駆動して加振させながら、ロードセル２５の計測値が上述の見積値3,542〔Ｎ〕を上回るように、衝突時におけるステージ１３の位置を手動で調整する。そしてその位置からストローク長で10〔mm〕離れた位置を記録する。
【００６３】  これら記録した位置間を往復可動域として、ピストンロッド２１の往復動作を動作速度は0.5〔Hz〕から0.5〜1.0〔Hz〕ずつ上げて4.0〔Hz〕ロードセル２５の値を確認する。
【００６４】  ここで、靴底のゴム部品や樹脂部品が設置時の外力によって変形するため、3,542〔Ｎ〕以上となるように、衝突時におけるステージ１３の位置を変更するとともに、ストローク長が10〔mm〕となるように往復可動域を変更する。
【００６５】（４−３）連続衝突試験  試験装置１０において、ダミー人形３０に装着式動作補助装置４０を装着させ、上述のように電動アクチュエータ２０のピストンロッド２１のストローク長を基準にステージ１３の往復可動域を調整した後、コントローラは２３はサイクル回数を設定する。既定回数を何回とするかは、装着式動作補助装置のライフタイムにおける使用頻度、使用時間に応じて決定する。ISO 10328の試験条件に合わせる場合、3,000,000回とする。
【００６６】  続いて加振機１２は電動アクチュエータ２０のピストンロッド２１を所定の動作速度にて往復動作させながら、１〜２日に１回程度ロードセル２５のピーク値を監視して、3,542〔Ｎ〕を下回らないように、ステージ１３の往復可動域を調整する。
【００６７】  所定の繰り返し回数を行い、後述する判定基準を満たして合格とされるか否かを確認し、記録する。途中で基準に不合格となる場合、着地回数、不合格理由を記録し、試験を終了する。固定用ネジの緩みなどは試験中に適宜締め直して良いが、何回目で行ったかを記録する。
【００６８】（４−４）判定基準  上述の繰り返し回数の衝突試験を行った後、以下の判断基準を満たしていない場合は不合格と判断する。第１に、装着式動作補助装置に部品の脱落がないこと、第２に、外装の割れや欠損がないこと、またはその破損が受容できないリスクとならないこと、第３に、強度部材同士を締結するネジの緩みがないこと、第４に、可動部や調整部を手で動かした場合に、試験前と比べて、軋み異音がせず、動きにくさがなく、ガタがないこと、第５に、（電装系が搭載されている場合）電源を投入し、所定のテスト動作が警報なく正常に動作すること、第６に、コネクタの異常（緩み、外れ、変形など）がないことが判断基準となる。
【００６９】（５）他の実施形態  なお上述のように本実施の形態においては、加振機１２のピストンロッド２１を往復動作させる機構として電動アクチュエータ２０を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ピストンロッドをストローク長及び動作速度を実用上満たすことができれば、電動式のみならず油圧式や空気圧式など種々の駆動方式のものを広く適用するようにしても良い。
【００７０】  また本実施の形態においては、加振機１２におけるピストンロッド２１のストロークを調整する際に手動によりステージ１３の位置を調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ステージ１３に自動的にスライド位置を調整可能な調整部（図示せず）を設けることにより、ロードセルの計測値をサーボドライバ（監視部）２２が監視しながら、当該監視結果に基づいて、調整部が基台１１の衝突面１４Ａに対する往復可動域を自動的に調整ようにしてもよい。
【００７１】  また本実施の形態においては、ロードセル２５を電動アクチュエータ２０のピストンロッド２１の先端に内蔵するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、衝撃受部１４の衝突面１４Ａの四隅にそれぞれロードセル（図示せず）を取り付けておき、当該衝突面１４Ａをフォースプレートとするようにしても、同様の計測効果を得ることができる。
【００７２】  さらに本実施の形態においては、ダミー人形を図３に示すような構成のものを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ステージ１３に固定保持可能であり、かつ評価対象である装着式動作補助装置４０の各カフと対応する人工模倣部を有するものであれば、種々の構造のダミー人形に広く適用するようにしてもよい。
【００７３】  さらに本実施の形態においては、装着式動作補助装置を図４に示すような構成のものを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の構成からなる下肢型の装着式動作補助装置に広く適用することができる。装着式動作補助装置としては両脚構造のみならず、単脚構造も適用することができる。この場合、ダミー人形もこれに合わせて単脚のみの構造のものを適用するようにしてもよい。
【００７４】  さらに本実施の形態においては、図２（Ａ）及び（Ｂ）との対応部分に同一符号を付して示す図５（Ａ）及び（Ｂ）のように、ステージ１３に固定保持されるダミー人形３０について、当該ダミー人形３０の各脚用心棒３２Ｌ、３２Ｒは、支持部３１に対して、歩行時の人体の運動連鎖における所望の静止状態を模した方向及び角度に傾斜して固定するようにしてもよい。
【００７５】  すなわち、運動連鎖とは、一部の関節を動かすとそれに続いて隣接する関節も動き、様々な部位に連鎖が起こることを表す。例えば歩行時における運動連鎖は、骨盤から足関節の方向に向かって影響を及ぼす下行性の運動連鎖と、足関節の動きが膝関節及び股関節を経て骨盤へと影響を及ぼす上行性の運動連鎖の２通りある。
【００７６】  さらに下行性の運動連鎖は、骨盤前傾による運動連鎖と骨盤後傾による運動連鎖に分かれる。一方、上行性の運動連鎖は、距骨下関節回内による運動連鎖と距骨下関節回外による運動連鎖に分かれる。
【００７７】  具体的に下行性における骨盤前傾による運動連鎖では、骨盤が前傾すると、股関節が屈曲、内転及び内旋し、続いて膝関節が伸展、外反及び外旋し、下腿が内側傾斜及び内旋して、距骨下関節が回内する。一方、下行性における骨盤後傾による運動連鎖では、骨盤が後傾すると、股関節が進展、外転及び外旋し、続いて膝関節が屈曲、内反及び内旋し、下腿が外側傾斜及び外旋して、距骨下関節が回外する。
【００７８】  また具体的に上行性における距骨下関節回内による運動連鎖では、距骨下関節が回内すると、下腿が内側傾斜及び内旋し、続いて膝関節が屈曲、外反及び内旋し、股関節が屈曲、内転及び内旋して、骨盤が前方回旋する。一方、上行性における距骨下関節回外による運動連鎖では、距骨下関節が回外すると、下腿が外側傾斜及び外旋し、続いて膝関節が伸展、内反及び外旋し、股関節が伸展、外転及び外旋して、骨盤が後方回旋する。
【００７９】  これらの歩行時の人体の運動連鎖のうち試験を希望する静止状態を模した方向及び角度に、ダミー人形３０の脚用心棒３２Ｌ又は３２Ｒを支持部３１に対して傾斜して固定する。
【００８０】  これに対応させて、基台１１における衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、支持部３１に対して傾斜された脚用心棒３２Ｌ又は３２Ｒに形成されている人工足部３５Ｌ又は３５Ｒのみが接触するように、所定のサイズ及び厚みを有するオフセット用平坦部材５０が取り付けられる。
【００８１】  以上により、この耐久性評価試験装置１０では、装着式動作補助装置４０を装着したダミー人形３０をステージ１３に固定保持した状態で連続して振動負荷を付与すると、実際の歩行時の人体の運動連鎖のうち所望の静止状態を模した方向及び角度にて人工足部３５Ｌ又は３５Ｒの足裏面に衝突面１４Ａからの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力試験を行うことが可能となる。
【００８２】  さらに本実施の形態においては、図２（Ａ）及び（Ｂ）との対応部分に同一符号を付して示す図６（Ａ）及び（Ｂ）〜図９（Ａ）及び（Ｂ）のように、基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａに、各人工足部３５Ｌ、３５Ｒの接触部位の傾斜方向及び傾斜角度を規定する所定形状の治具６１〜６４を取り付けるようにしてもよい。
【００８３】  すなわち、基台１１における衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、距骨下関節の回外位を想定して、各人工足部３５Ｌ、３５Ｒの接触部位（足の裏に相当）の内側のみが接触するように、所定の傾斜方向及び傾斜角度を有する断面略二等辺三角形状の治具６１が取り付けられる（図７（Ａ）及び（Ｂ））。
【００８４】  また、基台１１における衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、距骨下関節の回内位を想定して、各人工足部３５Ｌ、３５Ｒの接触部位（足の裏に相当）の外側のみが接触するように、所定の傾斜方向及び傾斜角度を有する一対の断面略直角三角形状の治具６２Ｌ、６２Ｒが取り付けられる（図８（Ａ）及び（Ｂ））。
【００８５】  さらに、基台１１における衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、距骨下関節の背屈位を想定して、各人工足部３５Ｌ、３５Ｒの接触部位（足の裏に相当）の後足部（踵）のみが接触するように（足背方向に曲げるように）、所定の傾斜方向及び傾斜角度を有する断面略直角三角形状の治具６３が取り付けられる（図９（Ａ）及び（Ｂ））。
【００８６】  さらに、基台１１における衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、距骨下関節の底屈位を想定して、各人工足部３５Ｌ、３５Ｒの接触部位（足の裏に相当）の前足部（つま先）のみが接触するように（足底方向に曲げるように）、所定の傾斜方向及び傾斜角度を有する断面略直角三角形状の治具６４が取り付けられる（図１０（Ａ）及び（Ｂ））。
【００８７】  以上により、この耐久性評価試験装置１０では、装着式動作補助装置４０を装着したダミー人形３０をステージ１３に固定保持した状態で連続して振動負荷を付与すると、人によって歩行時の着地状態に癖（足裏傾斜）がある場合に、それに合わせて人工足部３５Ｌ又は３５Ｒの足裏面に衝突面１４Ａからの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力試験を行うことが可能となる。
【００８８】  さらに本実施の形態においては、基台１１の衝撃受部１４の衝突面１４Ａには、所望の路面状態（荒れた路面や凸凹路面など）を模した所定形状の治具（図示せず）を取り付けるようにしてもよい。この場合も路面状態に合わせて、人工足部３５Ｌ又は３５Ｒの足裏面に衝突面１４Ａからの衝撃力が生じるように繰り返し衝撃力試験を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００８９】  １０……試験装置、１１……基台、１２……加振機、１３……ステージ、１４……衝撃受部、１４Ａ……衝突面、２０……電動アクチュエータ、２１……ピストンロッド、２２……サーボドライバ、２３……コントローラ、２５……ロードセル、３０……ダミー人形、３１……支持部、４０……装着式動作補助装置、５０……オフセット用平坦部材、６１〜６４……治具。
【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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【図９】
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【図１０】
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