(57)【要約】  筋力補助装置（１０）は、関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具（２０）と、二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具（３０）と、第１装着具に回転可能に支持されるとともに第２装着具と接続した回転部材（５０）と、を備える。回転部材は、第１装着具に対して静止または回転するための力を加えられる。第２装着具は、人体に取り付けられる装着部（３１）と、回転部材と装着部とを連結する連結部（３３）と、を有する。回転部材の回転軸線（ｄ１）と直交し且つ装着部及び連結部の接続位置（ｄｊ）を含む面内において、連結部の回転部材への接続位置（ｐｊ）と連結部の装着部への接続位置（ｄｊ）との間の距離が変化する。
2017170619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具と、
前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に回転可能に支持されるとともに前記第２装着具と接続し、且つ、前記第１装着具に対して静止または回転するための力を加えられる回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体に取り付けられる装着部と、前記回転部材の前記第１装着具に対する回転にともなって前記装着部が前記第１装着具に対して回転するよう前記回転部材と前記装着部とを連結する連結部と、を有し、
前記回転部材の回転軸線と直交し且つ前記装着部及び前記連結部の接続位置を含む面内において、前記回転部材の前記回転軸線と前記連結部の前記装着部への接続位置との間の距離が変化する、筋力補助装置。
【請求項２】
前記回転部材、前記連結部及び前記装着部は、３自由度の機構を構成している、請求項１に記載の筋力補助装置。
【請求項３】
前記連結部は、前記回転部材に対して動作可能に接続した第１部材と、前記第１部材に動作可能に接続し且つ前記装着部に動作可能に接続した第２部材と、を有する、請求項１または２に記載の筋力補助装置。
【請求項４】
前記回転部材及び前記連結部の前記第１部材、前記連結部の前記第１部材及び前記連結部の前記第２部材、及び、前記連結部の前記第２部材及び前記装着部のいずれか一つの組み合わせは、前記回転部材の回転軸線と非平行な軸線を中心として回転可能に接続されている、請求項３に記載の筋力補助装置。
【請求項５】
前記回転部材の回転軸線を中心とした前記第１装着具及び前記第２装着具の相対回転により、前記関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、
前記回転部材の回転軸線と非平行な軸線を中心とした前記前記いずれか一つの組み合わせの相対回転により、前記関節の内転運動または外転運動を可能にする、請求項４に記載の筋力補助装置。
【請求項６】
前記第１装着具は、第１部分と、第１部分に対して回転可能に接続された第２部分と、を有し、
前記第１部分及び前記第２部分の回転軸線は、前記回転部材の回転軸線と非平行であるとともに、前記いずれか一つの組み合わせの回転軸線とも非平行である、請求項４または５に記載の筋力補助装置。
【請求項７】
前記回転部材と前記連結部の前記第１部材は、回転可能に接続され、
前記連結部の前記第１部材と前記連結部の前記第２部材は、回転可能に接続され、
前記連結部の前記第２部材と前記装着部は、回転可能に接続されている、請求項３〜６のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項８】
前記回転部材の回転軸線と前記装着部及び前記連結部の接続位置とを含む面内において、前記連結部の前記第１部材及び前記第２部材の接続位置は、前記連結部の前記回転部材への接続位置と前記連結部の前記装着部への接続位置とを通過する直線に対して一方の側に位置している、請求項７に記載の筋力補助装置。
【請求項９】
前記連結部は、流体圧シリンダを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【請求項１０】
前記連結部の前記回転部材への接続位置は、前記回転部材の回転軸線上に位置している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着用者に着用されて着用者の筋力を補助する筋力補助装置に係り、とりわけ着用者の拘束感を軽減することができる筋力補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＪＰ２００９−２６８８３９Ａに開示されているように、農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的として、筋力補助装置が注目を集めている。筋力補助装置は、関節で接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、一対の装着具を所定の相対位置に保持すること、或いは、一対の装着具を積極に相対動作させることで、着用者の筋力を補助する。【０００３】
ところで、筋力補助装置から人体に筋力補助力を効率的に加えるには、一対の装着具間の相対回転軸線を、関節の回転軸線に一致させる必要がある。しかしながら、筋力補助装置の回転軸線を関節の回転軸線と精度良く一致させることは困難である。また、筋力補助装置の着用者が作業している間に、予め一致させておいた筈の筋力補助装置の回転軸線が、関節の回転軸線からずれてしまうことも想定される。そして、筋力補助装置の回転軸線と関節の回転軸線とがずれてしまうと、関節の動作範囲の全域に亘って関節を動作させることが難しくなり、着用者は拘束感を覚えるようになる。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであって、着用者が受ける拘束感を軽減することができる筋力補助装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明による筋力補助装置は、
関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具と、
前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に回転可能に支持されるとともに前記第２装着具と接続し、且つ、前記第１装着具に対して静止または回転するための力を加えられる回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体に取り付けられる装着部と、前記回転部材の前記第１装着具に対する回転にともなって前記装着部が前記第１装着具に対して回転するよう前記回転部材と前記装着部とを連結する連結部と、を有し、
前記回転部材の回転軸線と直交し且つ前記装着部及び前記連結部の接続位置を含む面内において、前記回転部材の前記回転軸線と前記連結部の前記装着部への接続位置との間の距離が変化する。
【０００６】
本発明による筋力補助装置において、前記回転部材、前記連結部及び前記装着部は、３自由度の機構を構成していてもよい。
【０００７】
本発明による筋力補助装置において、前記連結部は、前記回転部材に対して動作可能に接続した第１部材と、前記第１部材に動作可能に接続し且つ前記装着部に動作可能に接続した第２部材と、を有するようにしてもよい。
【０００８】
本発明による筋力補助装置において、前記回転部材及び前記連結部の前記第１部材、前記連結部の前記第１部材及び前記連結部の前記第２部材、及び、前記連結部の前記第２部材及び前記装着部のいずれか一つの組み合わせは、前記回転部材の回転軸線と非平行な軸線を中心として回転可能に接続されていてもよい。
【０００９】
本発明による筋力補助装置において、
前記回転部材の回転軸線を中心とした前記第１装着具及び前記第２装着具の相対回転により、前記関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、
前記回転部材の回転軸線と非平行な軸線を中心とした前記前記いずれか一つの組み合わせの相対回転により、前記関節の内転運動または外転運動を可能にするようにしてもよい。
【００１０】
本発明による筋力補助装置において、
前記第１装着具は、第１部分と、第１部分に対して回転可能に接続された第２部分と、を有し、
前記第１部分及び前記第２部分の回転軸線は、前記回転部材の回転軸線と非平行であるとともに、前記いずれか一つの組み合わせの回転軸線とも非平行であるようにしてもよい。
【００１１】
本発明による筋力補助装置において、
前記回転部材と前記連結部の前記第１部材は、回転可能に接続され、
前記連結部の前記第１部材と前記連結部の前記第２部材は、回転可能に接続され、
前記連結部の前記第２部材と前記装着部は、回転可能に接続されていてもよい。
【００１２】
本発明による筋力補助装置において、前記回転部材の回転軸線と前記装着部及び前記連結部の接続位置とを含む面内において、前記連結部の前記第１部材及び前記第２部材の接続位置は、前記連結部の前記回転部材への接続位置と前記連結部の前記装着部への接続位置とを通過する直線に対して一方の側に位置するようにしてもよい。
【００１３】
本発明による筋力補助装置において、前記連結部は、流体圧シリンダを含むようにしてもよい。
【００１４】
本発明による筋力補助装置において、前記連結部の前記回転部材への接続位置は、前記回転部材の回転軸線上に位置していてもよい。
【００１５】
本発明による別の筋力補助装置は、
関節によって接続された人体の二つの部位のうちの一方の側に取り付けられる第１装着具に回転可能であり且つ前記二つの部位のうちの他方の側に取り付けられる第２装着具と接続した回転部材と、
前記回転部材との相対回転を規制された状態および前記回転部材との相対回転を許容された状態に維持される保持部と、前記回転部材との相対回転を規制可能な保持部と、
前記保持部と前記回転部材との相対回転が規制された状態で、前記保持部に作用して前記保持部とともに前記回転部材を前記第１装着具に対して回転させる操作部と、を備える。
【００１６】
本発明によれば、筋力補助装置を着用した着用者が、筋力補助装置から受ける拘束感を軽減することができる。
【００１７】
本発明によれば、着用者に与える拘束感を軽減しながら、優れた筋力補助機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、筋力補助装置を着用者とともに示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の筋力補助装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の筋力補助装置の一部分を前方から示す図である。
【図４】図４は、図１の筋力補助装置を側外方から示す図である。
【図５】図５は、図４とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。
【図６】図６は、図４及び図５とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。
【図７】図７は、図４〜図６とは異なる状態の筋力補助装置を側外方から示す図である。
【図８】図８は、図５に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。
【図９】図９は、図６に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。
【図１０】図１０は、図７に示された状態にて、筋力補助装置の駆動装置の要部を側外方から示す図である。
【図１１】図１１は、図４に示された状態にて、筋力補助装置の第２装着具を正面から示す図である。
【図１２】図１２は、図５に示された状態にて、筋力補助装置の第２装着具を上方から示す図である。
【図１３】図１３は、図４に示された状態から腕を外転させた状態にて、筋力補助装置の第２装着具を正面から示す図である。
【図１４】図１４は、筋力補助装置の第２装着具の一変形例を模式的に示す機構図である。
【図１５】図１５は、筋力補助装置の第２装着具の他の変形例を模式的に示す機構図である。
【図１６】図１６は、筋力補助装置の第２装着具のさらに他の変形例を模式的に示す機構図である。
【図１７】図１７は、筋力補助装置の第２装着具のさらに他の変形例を模式的に示す機構図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図１７は、本発明の一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。このうち、図１及び図２は、筋力補助装置１０の全体を示す斜視図であり、とりわけ図１は、人体に装着した状態を示している。筋力補助装置１０は、第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能な第１装着具２０及び第２装着具３０と、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置、言い換えると、第２装着具３０の第１装着具２０に対する回転位置を制御する駆動装置４０と、を有している。図１に示すように、第１装着具２０及び第２装着具３０は、関節によって接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる。駆動装置４０は、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置を制御して、関節を介した二つの部位の筋力を補助する。とりわけここで説明する筋力補助装置１０には、着用者に与える拘束感を軽減しながら優れた筋力補助機能を発揮するための工夫が、なされている。
【００２０】
図示された例では、第１装着具２０が、装着ベルト１１を介して胴体に取り付けられ、第２装着具３０が、後述する装着部３１を介して上腕に取り付けられている。そして、筋力補助装置１０は、肩の動作を補助する。ここで、一つの関節は、互いに異なる軸線を中心とした相対回転運動を可能にする。図１に示すように、肩関節は、上腕を胴体に対して屈伸軸ｄａを中心として相対回転させる屈曲伸展運動と、上腕を胴体に対して内外転軸ｄｂを中心として相対回転させる内転外転運動と、上腕を胴体に対して内外旋軸ｄｃを中心として相対回転させる内旋外旋運動と、を可能にする。そして、図示された筋力補助装置１０は、後述するように、屈曲運動中に上腕が下がらないように所定の位置に保持することを補助し、さらに、上腕を前方に持ち上げる屈曲運動を補助する。
【００２１】
また図示された例において、駆動装置４０は、駆動力の出力部としての回転部材５０を有している。回転部材５０は、第１回転軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能となっている。この回転部材５０が、第２装着具３０と接続している。回転部材５０の回転軸線となる第１回転軸線ｄ１は、肩の屈伸軸ｄａに対応して設けられている。第２装着具３０が第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の屈曲運動及び伸展運動が可能となる。
【００２２】
なお、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、屈曲運動、伸展運動、内転運動、外転運動、内旋運動、外旋運動のいずれか一以上を補助するようにしてもよい。また、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、肘、首、腰、股、手首等における人体の動作を補助するようにしてもよい。
【００２３】
以下、各構成要素について順に説明していく。まず、第１装着具２０について説明する。第１装着具２０は、第１部分２１及び第２部分２２を有している。図１に示すように、第１部分２１には、装着ベルト１１が設けられている。第１部分２１が、装着ベルト１１を介して着用者の胴体に取り付けられる。第２部分２２は、第１部分２１に対して、第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転可能に接続されている。この第３回転軸線ｄ３は、肩の内外旋軸ｄｃに対応して設けられている。第２部分２２が第１部分２１に対して第３回転軸線ｄ３を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内旋運動及び外旋運動が可能となる。
【００２４】
図２に示すように、第２部分２２は、側フレーム２３、縦フレーム２４、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６を有している。側フレーム２３は、第１部分２１と回転可能に接続している。側フレーム２３は、第１部分２１から横方向外方に延び出している。縦フレーム２４は、側フレーム２３の外方端部分から下方に延び出している。縦フレーム２４の上方端部分から、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６が前方に向けて延び出している。外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６は、横方向に互いから離間して略平行に延びている。外方支持アーム２５が内方支持アーム２６よりも横方向外方に位置している。なお、外方支持アーム２５については、理解の容易を図るため、図３〜図７においてその一部分の図示を省略している。
【００２５】
肩の動作を補助する図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されている。具体的には、第１部分２１の両側方にそれぞれ第２部分２２が設けられている。各第２部分２２に対して、駆動装置４０の回転部材５０等が支持されている。また、各第２部分２２に第２装着具３０が接続している。第１部分２１を中心として両側方に設けられた一対の構成要素は、対称性を有しているものの、その他において同一に構成され得る。したがって、以下の説明および図３〜図１６においては、右肩に作用する構成に基づいて記載する。
【００２６】
また、本明細書で用いる「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」等の用語は、筋力補助装置１０を着用した着用者を基準とした「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」を意味することとする。
【００２７】
次に、第２装着具３０について説明する。図３及び図１１は、前方（正面）から、第２装着具３０を示している。第２装着具３０は、詳しくは後述する駆動装置４０の回転部材５０と接続している。第２装着具３０は、回転部材５０の回転にともなって、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。第２装着具３０は、人体に取り付けられる装着部３１と、回転部材５０と第２装着具３０とを連結する連結部３３と、を有している。連結部３３は、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部３１が第１装着具２０に対して回転するよう、回転部材５０と装着部３１とを連結している。
【００２８】
図示された例において、装着部３１は、人体の上腕に取り付けられる。装着部３１は、駆動装置４０から供給される力を上腕に効率的に伝達するため、第１回転軸線ｄ１周りの回転にともなった移動方向と直交する方向への上腕との相対移動を規制されることが好ましい。その一方で、着用者が受ける拘束感を軽減する目的から、装着部３１は、上腕に対して、上腕の長手方向に沿った上腕に対する相対移動や、上腕の中心軸線周りの上腕に対する相対回転が或る程度許容されてもよい。図示された例において、装着部３１は、上腕が挿入される筒状部３１ａと、連結部３３と接続するブラケット３１ｂと、を有している。筒状部３１ａとブラケット３１ｂとは固定されている。
【００２９】
連結部３３は、着用者の拘束感を軽減する目的から、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ装着部３１及び連結部３３の接続位置（以下において、「先端側接続位置」とも呼ぶ）ｄｊを含む面内において、回転部材５０及び連結部３３の接続位置（以下において、「基端側接続位置」とも呼ぶ）ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化するようになっている。したがって、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面において、第１回転軸線ｄ１から先端側接続位置ｄｊまでの距離ｌｘが変化する。ここで、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面とは、図４〜図７に示された面と平行な面となる。そして、図４〜図７に示された面と平行な面内における基端側接続位置ｐｊから先端側接続位置ｄｊまでの距離ｌａとは、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む面内における、第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの離間間隔とすることもできる。
【００３０】
また、着用者の拘束感を軽減する目的からは、回転部材５０から連結部３３を介して装着部３１までの部分が、３自由度の機構を形成していることが好ましい。図３及び図１１に示された例では、連結部３３は、回転部材５０に対して動作可能に接続した第１部材３４と、第１部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３１に動作可能に接続した第２部材３５と、を有している。この連結部３３によれば、回転部材５０から装着部３１までの構成により、３自由度の動作を行うことができる。言い換えると、装着部３１は、回転部材５０日対して、３自由度の相対動作を行うことができる。
【００３１】
さらに、回転部材５０と第１部材３４との接続、第１部材３４と第２部材３５との接続、及び、第２部材３５と装着部３１との接続のうちの、いずれか一つの接続が、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として回転可能な接続となっていることが好ましい。第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として回転可能な接続は、装着部３１が、回転部材５０の回転にともなって、第１回転軸線ｄ１を中心として回転することを阻害することはない。その一方で、図示された例では、装着部３１が、第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心とした肩関節での動作に追随して、上腕とともに移動することを可能とすることができる。
【００３２】
図示された例において、回転部材５０と第１部材３４が回転可能に接続されている。回転部材５０と第１部材３４との相対回転軸線は、第１回転軸線ｄ１と非平行な第２回転軸線ｄ２となっている。とりわけ図示された例において、第２回転軸線ｄ２は、第１回転軸線ｄ１と直交している。また、第２回転軸線ｄ２は、第３回転軸線ｄ３とも直交している。さらに図示された例において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。このため、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面における、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌａは、第１回転軸線ｄ１及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｘと、一致している。上述したように、第１回転軸線ｄ１を中心とした構成要素間の相対回転により、関節の屈曲運動および進展運動を可能にしている。そして、第２回転軸線ｄ２を中心とした回転部材５０と第２装着具３０との相対回転により、図１３に示すように、関節の内転運動および外転運動を可能にしている。
【００３３】
また、図示された例において、連結部３３の第１部材３４と第２部材３５は、第４回転軸線ｄ４を中心として回転可能に接続されている。連結部３３の第２部材３５と装着部３１は、第５回転軸線ｄ５を中心として回転可能に接続されている。第４回転軸線ｄ４及び第５回転軸線ｄ５は、第２回転軸線ｄ２と平行となっている。このような構成により、内外転運動に対応して設けられた第２回転軸線ｄ２に直行し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面（図１１及び図１３）において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの距離ｌｂが変化するようになっている。
【００３４】
また、図１１〜図１３に示すように、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置（以下において、「中間接続位置」とも呼ぶ）ｍｊは、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとを通過する仮想直線ｖｓｌに対して常に一方の側に位置している。とりわけ図示された例においては、構造的に、中間接続位置ｍｊが、常に、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊを通過する仮想直線ｖｓｌの一方側に位置するようになっている。つまり、連結部３３の両端が最も離間するように伸張した場合においても、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌ上に位置していない。そして、図示された例において、中間接続位置ｍｊは、仮想直線ｖｓｌに対して、回転部材５０と同一の側に位置している。図１１〜図１３に示すように、中間接続位置ｍｊは、回転部材５０とともに、仮想直線ｖｓｌを挟んで人体とは反対側に位置している。この構成によれば、連結部３３が短縮した際に、連結部３３の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
【００３５】
なお、図示された例とは異なり、連結部３３が、最も伸張した場合に仮想直線ｖｓｌに位置するようにしてもよいし、また、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの両側に位置することが可能となっていてもよい。このような筋力補助装置１０については、人体に装着した実際の使用中において連結部３３が最も伸張する条件で、中間接続位置ｍｊが、仮想直線ｖｓｌの一方の側、とりわけ回転部材５０と同一の側で人体とは反対側に、位置することが好ましい。この場合、筋力補助装置１０の使用中に、連結部３３の中間部が、人体に接触してしまうことを効果的に回避することができる。
【００３６】
次に、駆動装置４０について説明する。図示された例において、駆動装置４０は、回転部材５０と、回転部材５０を保持可能な保持部５５と、保持部５５に作用する操作部６５と、を有している。回転部材５０は、第１装着具２０に回転可能に支持され、且つ、第２装着具３０と接続している。保持部５５は、回転部材５０の回転位置を保持する。言い換えると、保持部５５は、保持部５５と回転部材５０との相対動作、とりわけ相対回転を規制する。操作部６５は、いわゆるアクチュエータとして機能して、保持部５５に作用する。操作部６５が保持部５５に作用することで、回転部材５０を第１装着具２０に対して静止（制動）または回転させるための力が、保持部５５から回転部材５０に加えられるようになっている。
【００３７】
また、図示された例では、保持部５５は、第１装着具２０に動作可能に構成されている。駆動装置４０は、操作部６５から保持部５５への作用力に抗する力を加える付勢部材６１をさらに有している。付勢部材６１から供給される力と、操作部６５から供給される力とのバランスにより、保持部５５及び回転部材５０の状態が制御されるようになる。さらに、駆動装置４０は、操作部６５の動作を制御する制御部７０を有している。駆動装置４０をなす以上の構成要素について、順に説明していく。
【００３８】
まず、回転部材５０について説明する。図２に示すように、回転部材５０は、円柱状の軸部材５１と、軸部材５１から拡径した回転ドラム５２と、を有している。軸部材５１は、第１装着具２０の外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６によって回転可能に支持されている。回転ドラム５２は、外方支持アーム２５及び内方支持アーム２６の間に位置している。図３に示すように、軸部材５１の内側端において、回転部材５０は第２装着具３０と接続している。したがって、回転部材５０の第２装着具３０への接続位置（基端側接続位置ｐｊ）は、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。回転ドラム５２は、円板状に形成されている。回転ドラム５２は、保持部５５を介して操作部６５から、第１装着具２０に対する回転を静止するための力及び第１装着具２０に対して回転するための力を受ける。回転ドラム５２は、その表層部に摩擦層５２ａを有している。摩擦層５２ａは、後述する保持部５５と接触するようになる部位である。摩擦層５２ａは、保持部５５との間でより大きな摩擦力を生み出すゴム等から形成され得る。
【００３９】
次に、保持部５５について説明する。図８〜図１０に示すように、保持部５５は、第１装着具２０に対して動作可能な支持部材５６と、支持部材５６に支持された揺動部材５７と、を有している。図示された例において、支持部材５６は、回転部材５０の軸部材５１に支持されている。支持部材５６は、軸部材５１に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能となっている。また、軸部材５１上に一対の支持部材５６が設けられている。回転部材５０の回転ドラム５２は、第１回転軸線ｄ１に沿って一対の支持部材５６の間に位置している。
【００４０】
図示された例において、揺動部材５７は、一対の支持部材５６の先端部間に支持されている。揺動部材５７は、支持部材５６に対して揺動可能となっている。とりわけ図示された例では、支持部材５６の先端部に、一対の揺動部材５７が設けられている。一対の揺動部材５７は、支持部材５６の先端部から互いに異なる側に延び出している。各揺動部材５７は、回転部材５０の回転ドラム５２に対して第１回転軸線ｄ１を中心とした径方向外方から対面している。一対の揺動部材５７によって、回転ドラム５２の外周面の多くの部分が覆われている。
【００４１】
揺動部材５７は、支持部材５６に対して揺動することで、第１回転軸線ｄ１を中心とした径方向外方から回転ドラム５２に当接することができる。揺動部材５７は、回転部材５０に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体５７ａを有している。摩擦体５７ａは、回転ドラム５２の摩擦層５２ａに接触し、摩擦層５２ａとの間で摩擦力を生む。保持部５５は、支持部材５６と揺動部材５７との間に設けられた付勢手段５８を更に有している。付勢手段５８は、揺動部材５７が、回転ドラム５２から離間するよう付勢している。図示された例において、付勢手段５８は、引っ張りバネからなる付勢バネ５８ａとから形成されている。また、支持部材５６には、一対の揺動部材５７と係合する同期歯車（図示せず）が設けられている。同期歯車は、一対の揺動部材５７と係合して、一対の揺動部材５７が同期して回転部材５０に対して動作するようにする。同期歯車によって、一対の揺動部材５７は、対称的に動作する。すなわち、一方の揺動部材５７が回転ドラム５２に接触している際に、他方の揺動部材５７も回転ドラム５２に接触する。一方の揺動部材５７が回転ドラム５２から離間すると、他方の揺動部材５７も回転ドラム５２から離間する。
【００４２】
次に、操作部６５について説明する。操作部６５は、いわゆるアクチュエータとして保持部５５に作用する。図示された例において、操作部６５は、伸縮可能な伸縮部材６６を有している。図４に示すように、伸縮部材６６は、その一端において、上方に位置する揺動部材５７に接続している。伸縮部材６６は、その他端において、第１装着具２０の縦フレーム２４の下端に接続している。操作部６５に要求される駆動力に応じて、複数の伸縮部材６６を設けることができる。
【００４３】
図８及び図９に示すように、伸縮部材６６が、縮むことにより、操作部６５が、上方側に位置する揺動部材５７を引き寄せ、これにより、揺動部材５７を回転部材５０の回転ドラム５２に当接させるようになる。図６及び図９に示された状態において、保持部５５は回転部材５０を保持し、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制される。この状態から伸縮部材６６が更に縮むと、操作部６５が、上方側の揺動部材５７を更に引き寄せる。これにより、図７及び図１０に示すように、操作部６５は、保持部５５とともに、保持部５５との相対回転が規制された回転部材５０を、第１装着具２０に対して回転させる。
【００４４】
伸縮部材６６として、流体圧により膨張および収縮可能な部材を用いることができる。一具体例として、伸縮部材６６として、流体圧式アクチュエータとして知られたＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉を用いることができる。ＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉からなる伸縮部材６６は、流体（典型的には、気体）を内部に供給されることで、拡径するとともに短縮する。伸縮部材６６は、この短縮にともなって、収縮力を発生させる。流体圧で膨張収縮可能な伸縮部材６６を用いた場合、伸縮部材６６自体の弾力性により、及び、例えば空気に代表される流体自体の圧縮性により、装着者の拘束感を効果的に軽減することができる。図示された例において、操作部６５は、伸縮部材６６に流体を供給可能な流体圧源６７を有している。図１に示すように、例えばコンプレッサとして構成された流体圧源６７が、第１装着具２０の第１部分２１に支持されている。
【００４５】
操作部６５の動作は、制御部７０によって制御される。図１に示された例において、制御部７０は、流体圧源６７とともに、第１装着具２０の第１部分２１に支持されている。制御部７０は、流体圧源６７から伸縮部材６６への流体（例えば空気）の供給および伸縮部材６６からの流体の排気を制御することで、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転及び回転位置を制御することができる。
【００４６】
より具体的には、制御部７０は、操作部６５の伸縮部材６６の伸縮の程度によって、図４，図５及び図８に示された自由回転モードと、図６及び図９に示された回転制動モードと、図７及び図１０に示された回転駆動モードと、を切り替える。図４，図５及び図８に示された自由回転モードでは、回転部材５０は、保持部５５及び第１装着具２０に対して自由に回転することができる。図６及び図９に示された回転制動モードでは、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で、さらに、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転が規制される。図７及び図１０に示された回転駆動モードでは、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させる。
【００４７】
次に、付勢部材６１について説明する。付勢部材６１は、操作部６５からの駆動力によって保持部５５が回転部材５０とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部５５を付勢する。保持部５５による回転部材５０の保持力を強化したい場合には、付勢部材６１の付勢力を上昇させてもよいし、複数の付勢部材６１を設けるようにしてもよい。
【００４８】
図示された例では、図４に示すように、付勢部材６１は、その一端において、下方に位置する揺動部材５７に接続している。付勢部材６１は、その他端において、第１装着具２０の縦フレーム２４の上端に接続している。図４の側面視において、付勢部材６１は、伸縮部材６６と交差するようにして、設けられている。図示された付勢部材６１は、第１装着具２０に端部を固定された付勢部材本体６１ａと、付勢部材本体６１ａと下方側の揺動部材５７とを連結する連結材６１ｂと、を有している。付勢部材本体６１ａとして、引っ張りばねを用いることができ、連結材６１ｂとして、金属片やワイヤ等を用いることができる。
【００４９】
次に、以上のような構成からなる筋力補助装置１０の動作について説明する。
【００５０】
図１に示すように、まず、装着ベルト１１を用いて、第１装着具２０の第１部分２１を胴体に取り付ける。また、第２装着具３０の装着部３１を上腕に取り付ける。なお、筋力補助装置１０には、着用者が受ける拘束感を軽減するための工夫がなされている。したがって、肩関節の各回転軸に対して、筋力補助装置１０の構成要素間の回転軸線を必ずしも一致させなくてもよい。したがって、厳密な位置合わせの必要性を排除することができるため、着用者は、筋力補助装置１０を容易且つ短時間で着用することが可能となる。
【００５１】
筋力補助装置１０を着用した着用者が、屈伸軸ｄａを中心として屈伸運動または伸展運動を行う際、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、屈伸軸ｄａを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３１は、第１回転軸線ｄ１を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第１回転軸線ｄ１が屈伸軸ｄａと一致していない場合、上腕の装着部３１を取り付けられている部位の屈伸軸ｄａを中心とした移動軌跡と、装着部３１の第１回転軸線ｄ１を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を屈曲または伸展させることになる。
【００５２】
そこで、図示された筋力補助装置１０では、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ第２装着具３０の装着部３１及び連結部３３の接続位置である先端側接続位置ｄｊを含む面内において、すなわち、図４及び図５に示す面と平行な面において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置である先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化し、且つ、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｘが変化する。言い換えると、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとを含む図１１及び図１２の面内において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った離間間隔ｌａが、変化し、且つ、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｄｊとの間の第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った離間間隔ｌｘが変化する。図示された例において、この離間間隔（距離）ｌａ、ｌｘは、図１１及び図４に示された状態において、図１２及び図５に示された状態よりも、長くなっている。この基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌａの変動により、屈伸・伸展運動において、上腕の装着部３１が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３１の移動軌跡を一致させることができる。したがって、屈伸・伸展運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。
【００５３】
また、本実施の形態において、回転部材５０、連結部３３及び装着部３１は、３自由度の機構を構成している。このような第２装着具３０によれば、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１及び連結部３３の接続位置である先端側接続位置ｄｊを、装着部３１の向きを調整しながら、第１回転軸線ｄ１と平行な方向および第１回転軸線ｄ１に直交する方向の二方向において装着部３１の位置を調節することも可能となる。この場合、第１回転軸線ｄ１が、屈伸軸ｄａに対して平行移動している場合だけでなく、屈伸軸ｄａに対して傾斜している場合であったとしても、屈曲運動および伸展運動を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。
【００５４】
また、人体の関節は、互いに直交する複数の軸を中心とした回転運動を可能にする。例えば肩関節は、一つの関節で、屈曲・伸展運動及び内転・外転運動を、互いに直交する軸線ｄａ，ｄｂを中心とした相対回転動作として可能にしている。このような多様な運動を拘束しないようにするため、特開２００９−２６８８３９号公報に開示された筋力補助装置では、複数の相対回転軸線が設けられ且つ複数の相対回転軸線が一箇所で交わるようにしている。そして、この複数の相対回転軸線が交わる位置が、着用者の関節上に位置するよう、着用者は筋力補助装置を着用する。しかしながら、筋力補助装置において、複数の回転軸線が一箇所で交わるようにすることは、筋力補助装置の複雑大型化の原因となる。さらに、筋力補助装置の複数の回転軸線が交わる位置を、着用者の関節上に配置し続けることは困難である。
【００５５】
一方、図示された筋力補助装置１０によれば、内外転運動および内外旋運動の際にも同様に、着用者が受ける拘束感を効果的に軽減することができる。
【００５６】
まず、筋力補助装置１０を着用した着用者が、内外転軸ｄｂを中心として内転運動または外転運動を行う際、図１３に示すように、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第２回転軸線ｄ２を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、内外転軸ｄｂを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３１は、第２回転軸線ｄ２を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第２回転軸線ｄ２が内外転軸ｄｂと一致していない場合、上腕の装着部３１を取り付けられている部位の内外転軸ｄｂを中心とした移動軌跡と、装着部３１の第２回転軸線ｄ２を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を内転または外転させることになる。
【００５７】
しかしながら、図示された筋力補助装置１０では、第２回転軸線ｄ２と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面内において、すなわち、図１１及び図１３に示す面において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｂが変化し、且つ、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｙが変化する。また言い換えると、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとを含む面内において、基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の第２回転軸線ｄ２に直交する方向に沿った離間間隔ｌｂが、変化し、且つ、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｄｊとの間の第２回転軸線ｄ２に直交する方向に沿った離間間隔ｌｙがする。図示された例において、この離間間隔（距離）ｌｂ、ｌｙは、図１１に示された状態において、図１３に示された状態よりも、長くなっている。この基端側接続位置ｐｊと先端側接続位置ｄｊとの間の距離ｌｂの変動により、内転・外転運動において、上腕の装着部３１が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３１の移動軌跡を一致させることができる。したがって、内転・外転運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。
【００５８】
なお、図示された例において、連結部３３の回転部材５０への接続位置である基端側接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線である第１回転軸線ｄ１上に位置している。このため、第２回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｄｊを含む面における、基端側接続位置ｐｊ及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｂは、第１回転軸線ｄ２及び先端側接続位置ｄｊの間の距離ｌｙと、一致している。
【００５９】
次に、駆動装置４０の動作について説明する。
【００６０】
図示された筋力補助装置１０は、上述したように、図４，図５及び図８に示された自由回転モードと、図６及び図９に示された回転制動モードと、図７及び図１０に示された回転駆動モードと、のいずれかに維持され得る。
【００６１】
まず、図４、図５及び図８に示された自由回転モードでは、伸縮部材６６内の流体が排気され、伸縮部材６６は伸張している。したがって、保持部５５の揺動部材５７は、伸縮部材６６から回転ドラム５２に向けて力を受けていない。一方、保持部５５は、付勢部材６１からの付勢力（引っ張り力）により、図８において反時計回り方向に回転する。ただし、付勢部材６１の連結材６１ｂは、下側に位置する揺動部材５７の揺動中心の近傍に接続している。したがって、図８に示された状態において、揺動部材５７は、回転部材５０に当接させる力を付勢部材６１からも受けていない。揺動部材５７は、付勢手段５８によって、回転部材５０から離間する向きに付勢されている。したがって、自由回転モードでは、回転部材５０は、第１回転軸線ｄ１を中心とした回転を、保持部５５によって規制されることなく、第１回転軸線ｄ１を中心として自由に回転することができる。
【００６２】
この自由回転モードでは、第２装着具３０が第１装着具２０に対して自由に回転することができる。したがって、筋力補助装置１０の着用者は、第２装着具３０の装着部３１が装着された上腕を、第１回転軸線ｄ１を中心として、胴体に対して自由に回転させることができる。すなわち、着用者は、筋力補助装置１０に拘束されることなく、屈曲運動及び伸展運動を行うことができる。
【００６３】
次に、図６及び図９に示された回転制動モードでは、流体圧源６７から伸縮部材６６内に流体が供給され、伸縮部材６６が短縮する。伸縮部材６６が短縮することにより、操作部６５は、上側に配置された揺動部材５７を引き寄せるよう、当該揺動部材５７に作用する。図９に示すように、伸縮部材６６から揺動部材５７に加えられた力は、揺動部材５７を回転部材５０の回転ドラム５２に向けて動作させる。図９に示すように、揺動部材５７の摩擦体５７ａが、回転ドラム５２の外周面をなす摩擦層５２ａに当接する。摩擦体５７ａと摩擦層５２ａとの摩擦力により、保持部５５が回転部材５０を保持する。これにより、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制され、回転部材５０の回転位置が維持される。
【００６４】
この回転制動モードでは、第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転が規制される。すなわち、筋力補助装置１０は、図６に示すように持ち上げた上腕を、その位置に維持することを補助し、上腕が下がってしまうことを効果的に抑制することができる。なお、保持部５５は、付勢部材６１及び操作部６５に接続しているものの、第１装着具２０に対して回転可能となっている。したがって、着用者は、図６に示された状態から、付勢部材６１の付勢力に抗して、上腕をさらに持ち上げることが可能である。
【００６５】
図７及び図１０に示された回転駆動モードでは、流体圧源６７から伸縮部材６６内に流体がさらに供給され、伸縮部材６６がさらに短縮する。伸縮部材６６がさらに短縮することにより、操作部６５は、上側に配置された揺動部材５７をさらに引き寄せる。伸縮部材６６から揺動部材５７に加えられた力は、揺動部材５７を回転部材５０に当接させた状態で、さらに、付勢部材６１の付勢力に抗して、保持部５５を回転部材５０とともに第１回転軸線ｄ１を中心として回転させる。図７及び図１０において、保持部５５と回転部材５０とが相対回転を規制された状態で、保持部５５及び回転部材５０が同期して反時計周りに回転する。
【００６６】
この回転駆動モードでは、第２装着具３０が、第１装着具２０に対して相対回転するよう駆動される。すなわち、筋力補助装置１０は、例えば図６及び図９に示された状態から、図７及び図１０に示された状態まで、上腕を持ち上げることを補助する。
【００６７】
なお、回転駆動モードを終了させる際には、操作部６５は、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力を解除する。このとき、操作部６５は、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持するようにしてもよい。すなわち、回転駆動モードを終了させた後、自由回転モードではなく、回転制動モードに移行するようにしてもよい。
【００６８】
以上に説明してきた本実施の形態において、第２装着具３０は、人体に取り付けられる装着部３１と、回転部材５０の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部３１が第１装着具２０に対して回転するよう回転部材５０と装着部３１とを連結する連結部３３と、を有している。回転部材５０の回転軸線ｄ１に直交し且つ装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊを含む面内において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとの間の距離ｌａが変化する。言い換えると、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、回転軸線ｄ１と接続位置ｄｊとの間の距離が変化する。すなわち、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１の位置を変化させることができる。したがって、回転部材５０の回転軸線ｄ１が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａからずれていたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。また、回転部材５０の回転軸線ｄ１を関節の回転軸ｄａと厳密に一致させる必要がないため、筋力補助装置１０の構成を簡易小型化することが可能となり、また、筋力補助装置１０の人体への位置決めを容易化することができる。なお、拘束感を緩和するための構成は、アクティブ方式の筋力補助装置（動作を積極的に補助する筋力補助装置）だけでなく、パッシブ方式の筋力補助装置（状態（姿勢）の維持を補助する筋力補助装置）においても、有効である。
【００６９】
また、本実施の形態において、回転部材５０、連結部３３及び装着部３１は、３自由度の機構を構成している。このような連結部３３によれば、回転部材５０の回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊを、装着部３１の向きを調整しながら、回転部材５０の回転軸線ｄ１と平行な方向および回転部材５０の回転軸線ｄ１に直交する方向の二方向において装着部３１の位置を調節することを、可能とすることができる。この場合、回転部材５０の回転軸線ｄ１が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａに対して傾斜していたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。またこの場合、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作以外の動作（上述した例では、屈伸運動以外の内外転運動）についても、拘束感を軽減することができる。
【００７０】
本実施の形態において、連結部３３は、回転部材５０に対して動作可能に接続した第１部材３４と、第１部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３１に動作可能に接続した第２部材３５と、を有している。このような連結部３３によれば、簡易且つ安価な構成により、３自由度のリンク機構を実現することができる。
【００７１】
本実施の形態において、回転部材５０及び連結部３３の第１部材３４、連結部３３の第１部材３４及び連結部３３の第２部材３５、及び、連結部３３の第２部材３５及び装着部３１のいずれか一つの組み合わせは、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ２を中心として回転可能に接続されている。このような連結部３３によれば、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作以外の動作についても、拘束感を軽減することができる。すなわち、連結部３３が、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作に対する拘束感を軽減させる手段としてだけでなく、当該関節の動作とは異なる他の動作を可能とするための手段としても機能する。しかも、他の動作についても、拘束感を軽減することができる。
【００７２】
本実施の形態において、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした第１装着具２０及び第２装着具３０の相対回転により、関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ２を中心とした前記いずれか一つの組み合わせの相対回転により、関節の内転運動または外転運動を可能にしている。したがって、関節の屈曲運動および進展運動を、過度の拘束感を与えることなく、補助しながら、同時に、当該関節の内転運動および外転運動を、拘束感を軽減しながら、実現可能とすることができる。
【００７３】
本実施の形態において、第１装着具２０は、第１部分２１と、第１部分２１に対して回転可能に接続された第２部分２２と、を有し、第１部分２１及び第２部分２２の回転軸線ｄ３は、回転部材５０の回転軸線ｄ１と非平行であるとともに、前記いずれか一つの組み合わせの回転軸線ｄ２とも非平行となっている。この筋力補助装置１０によれば、一つの関節における互いに異なる三つの軸線ｄａ，ｄｂ，ｄｃを中心とした動作を、実現可能とすることができる。これにより、さらに効果的に拘束感を軽減することができる。
【００７４】
本実施の形態において、回転部材５０の回転軸線ｄ１と装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｍｊは、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとを通過する直線ｃｖｌに対して常に一方の側に位置している。したがって、筋力補助装置１０が人体に装着された際に、回転部材５０の回転軸線ｄ１と装着部３１及び連結部３３の接続位置ｄｊとを含む面内において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとの間の距離が最も長くなっている状態においても、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｄｊは、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊと連結部３３の装着部３１への接続位置ｄｊとを通過する直線ｃｖｊに対して一方の側に位置するようになる。つまり、連結部３３の第１部材３４及び第２部材３５の接続位置ｍｊを、常に、人体から離間する側へ突出させることができる。これにより、連結部３３が、関節の動作にともなって、人体に接触してしまうことを効果的に防止することができる。
【００７５】
本実施の形態において、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊは、回転部材５０の回転軸線ｄ１上に位置している。関節から装着部３１までの距離と、連結部３３の回転部材５０への接続位置ｐｊから装着部３１までの距離との差が、回転にともなった変化することを、効果的に抑制することができる。したがって、より拘束感を排除した円滑な関節の動作を可能にすることができる。
【００７６】
本実施の形態において、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で、保持部５５に作用して保持部５５とともに回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させる操作部６５が設けられている。したがって、単に、第１装着具２０と第２装着具３０との相対位置を保持するだけでなく、操作部６５が保持部５５に作用することで、第２装着具３０を第１装着具２０に対して動作させることができる。すなわち、着用者の動作を積極的に補助することができ、単に位置を保持するだけ装置と比較して、格段に筋力補助性能を向上させることができる。さらに、操作部６５の動作を制御する制御部７０が設けられ、制御部７０は、回転部材５０が保持部５５に対して回転可能な自由回転モードと、保持部５５と回転部材との相対回転が規制された状態で回転部材５０の第１装着具２０に対する回転を規制する回転制動モードと、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０を第１装着具に対して回転させる回転駆動モードと、を切り替える。回転駆動モードでは、優れた筋力補助性能を発揮することができる。また、自由回転モードでは、着用者に与える拘束感及び負担を大幅に減じることができる。
【００７７】
本実施の形態において、操作部６５は、保持部５５に駆動力を供給して、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制する。すなわち、操作部６５は、保持部５５に回転部材５０を保持させるための駆動力と、さらに、回転部材５０を保持した保持部５５を回転部材５０とともに回転させる駆動力と、を保持部５５に供給する。一つの操作部６５によって、第１装着具２０に対する第２装着具３０の位置の保持および動作の両方を実現することができるので、筋力補助装置１０の小型軽量化を図ることができる。
【００７８】
本実施の形態において、制御部７０は、回転駆動モードの場合に、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力と、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力と、を保持部５５に供給するよう操作部６５を制御する。すなわち、一つの操作部６５が、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力と、回転部材を第１装着具に対して回転させるための駆動力と、の両方を出力している。したがって、筋力補助装置の小型軽量化を図ることができる。
【００７９】
本実施の形態において、制御部７０は、回転駆動モードを終了する際に、回転部材５０を第１装着具２０に対して回転させるための駆動力を解除する一方で、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するための駆動力の供給を維持して、回転制動モードに移行するよう操作部６５を制御する。このような本実施の形態によれば、着用者の動作の補助を終了した際に、着用者の人体をそれまでの状態に保持するよう、筋力補助装置１０が補助する。したがって、着用者の負担が急激に増加することを回避することができる。
【００８０】
本実施の形態において、保持部５５は、回転部材５０に当接して摩擦力を生じさせる摩擦体５７ａを有する。すなわち、回転部材５０と保持部５５との相対回転の規制は、摩擦力を利用している。
【００８１】
本実施の形態によれば、操作部６５からの駆動力によって保持部５５が回転部材５０とともに回転する方向とは逆方向に当該保持部５５を付勢する付勢部材６１が、設けられている。したがって、保持部５５に作用する操作部６５からの力の大きさに依存して、保持部５５が回転部材５０とともに第１装着具２０に対して静止する位置を制御することができる。すなわち、第１装着具２０に対して第２装着具３０を固定する位置を適宜変化させることができる。
【００８２】
本実施の形態によれば、保持部５５は、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした径方向から回転部材５０に当接し、保持部５５と回転部材５０との相対回転が規制される。すなわち、保持部５５および回転部材５０は、ドラムブレーキ機構４１を形成しており、簡易且つ安価に構成され得る。
【００８３】
本実施の形態によれば、保持部５５は、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心として回転部材５０と相対回転可能な支持部材５６と、支持部材５６に揺動可能に保持された揺動部材５７と、を有している。操作部６５は、揺動部材５７と接続し、揺動部材５７を引き寄せる力を当該揺動部材５７に付与することで、回転部材５０の回転軸線ｄ１を中心とした径方向から揺動部材５７を回転部材５０に当接させる。また、操作部６５は、揺動部材５７が回転部材５０に当接した状態から揺動部材５７に付与する力を増大させることで、揺動部材５７との相対回転を規制された回転部材５０を保持部５５とともに第１装着具２０に対して回転させる。したがって、操作部６５の動作及び制御は簡易であり、操作部６５及び制御部７０を簡易且つ安価に構成することができる。
【００８４】
以上、本発明を図示する一実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下、変形の一例について説明する。以下の説明では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【００８５】
上述した一実施の形態において、保持部５５の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎない。上述した一実施の形態において、保持部５５が回転ドラム５２とともにドラムブレーキ機構４１を構成し、保持部５５の揺動部材５７が回転ドラム５２に径方向外方から当接する例を示したが、この例に限られず、回転ドラム５２が筒状に形成され、回転ドラム５２の内部に配置された保持部が回転ドラム５２に径方向内方から当接して、保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制するようにしてもよい。また、保持部がラチェット機構として構成され、回転部材５０との相対回転が規制された状態で回転部材５０とともに、操作部６５からの駆動力によって回転させられるようにしてもよい。
【００８６】
また、上述した一実施の形態において、保持部５５が、回転部材５０の軸部材５１上に回転可能に支持されている例を示したが、この例に限られない。保持部５５の支持部材５６が軸部材５１に対して固定されていてもよい。また、保持部５５の支持部材５６が、第１装着具２０に支持されていてもよいし、第２装着具３０に支持されていてもよい。
【００８７】
上述した一実施の形態において、操作部６５の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎない。上述した一実施の形態において、操作部６５は揺動部材５７を引き寄せる力を揺動部材５７に付与することで、揺動部材５７を回転部材５０と当接させる例を示したが、これに限れず。操作部６５は揺動部材５７を押し出す力を揺動部材５７に付与することで、揺動部材５７を回転部材５０に当接させるようにしてもよい。そもそも、伸縮部材６６を有する操作部６５に限られることなく、種々のアクチュエータを操作部６５として用いることが可能である。
【００８８】
また、上述した一実施の形態において、筋力補助装置１０は、回転駆動モードで、腕を上方に持ち上げる動作のみを補助し、腕を下げる動作を補助しない例を示したが、この例に限られず、腕を下げる動作を補助するようにしてもよい。例えば、上述した実施の形態において、操作部６５から揺動部材５７に作用する力を、付勢部材６１の付勢力よりも弱く且つ保持部５５と回転部材５０との相対回転を規制し得る力とすることで、上を下げる動作を補助することができる。
【００８９】
さらに、上述した一実施の形態において、保持部５５と第１装着具２０との間に付勢部材６１が設けられている例を示したが、これに限られず、付勢部材６１に代えて、補助アクチュエータ６２を用いることもできる。この変形例によれば、保持部５５に作用する操作部６５からの力の大きさ及び保持部５５に作用する補助アクチュエータ６２からの力の大きさに依存して、保持部５５が回転部材５０とともに第１装着具２０に対して静止する位置を、より高い自由度で、制御することができる。すなわち、第１装着具２０に対して第２装着具３０を固定する位置を、より高い自由度で、調節することができる。また、上腕を降ろすことを補助することも可能となる。
【００９０】
さらに、上述した一実施の形態において、第１装着具２０の連結部３３の具体的な構成を説明したが、上述した構成は例示に過ぎず、例えば、図１４〜図１７に示すように変形することができる。図１４〜図１７に示された変形例では、いずれにおいても、装着部３１は、回転部材５０に対して３自由度で相対動作することができる。
【００９１】
図１４に示された例は、連結部３３の第１部材３４が、回転部材５０に対して、第１回転軸線ｄ１と平行な方向に摺動可能に接続している点において、上述した実施の形態と異なっている。図１５に示された例は、連結部３３の第２部材３５が、第１部材３４対して、第１部材３４の長手方向に摺動可能に接続している点において、上述した実施の形態と異なっている。図１６に示された例は、連結部３３の第１部材３４が、回転部材５０に対して、第１回転軸線ｄ１と平行な方向に摺動可能に接続している点と、連結部３３の第２部材３５が、第１部材３４対して、第１部材３４の長手方向に摺動可能に接続している点と、において上述した実施の形態と異なっている。
【００９２】
図１８に示された例において、連結部３３は、流体圧シリンダ３７を含んでいる。流体圧シリンダ３７を含んだ連結部３３は、一端において、回転部材５０と回転可能に接続し、他端において、装着部３１と回転可能に接続している。図１８に示された変形例によれば、回転部材５０へ力を加えることで補助しようとする関節の動作（例えば、屈伸運動）以外の動作（例えば、内外転運動）についても、筋力の補助を実現することができる。
【００９３】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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