(57)【要約】【課題】動作を確実に補助できかつ異常時に補助装置を身体から容易に離脱させることができて安全性の高い人体動作補助装置を提供する。【解決手段】使用者Ｍの動作部位に動力を付与する動作補助具２１と、使用者Ｍの動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具２１を動作制御する制御部１６とを備え、使用者Ｍが動作補助具２１の少なくとも２箇所の足保持部８と手保持部１５を離脱自在に保持した状態で動作補助具２１を装着するようにした。【選択図】図１
2007130234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が動作補助具の少なくとも２箇所の保持部を離脱自在に保持した状態で動作補助具を装着するようにしたことを特徴とする人体動作補助装置。
【請求項２】
動作補助具は、使用者の前面側に装着され、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置することを特徴とする請求項１記載の人体動作補助装置。
【請求項３】
動作補助具の少なくとも２箇所の保持部は、使用者の足を挿入して保持する足保持部と手を挿入又は手で把持して保持する手保持部であることを特徴とする請求項１又は２記載の人体動作補助装置。
【請求項４】
動作補助具は、使用者の胴部前面に配置される主体部と、主体部の下部両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータに接続された第１の動力伝達部と、第１の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータに接続され、一端に足保持部が接続された第２の動力伝達部と、主体部の上部両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第３のアクチュエータと、第３のアクチュエータに接続された第３の動力伝達部と、第３の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第４のアクチュエータと、第４のアクチュエータに接続され、一端に手保持部が接続された第４の動力伝達部とを備えていることを特徴とする請求項３記載の人体動作補助装置。    
【請求項５】
第１のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていることを特徴とする請求項４記載の人体動作補助装置。
【請求項６】
第３のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の人体動作補助装置。
【請求項７】
主体部が、上下方向中間部で、前後に屈曲及び／又は上下軸芯回りに相対回転可能であることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の人体動作補助装置。
【請求項８】
使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が装着する装着部材に接続部を設け、接続部に対して異常時に離脱可能に結合される結合部を動作補助具に設けたことを特徴とする人体動作補助装置。
【請求項９】
接続部を使用者の前面に位置させて設け、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置することを特徴とする請求項８記載の人体動作補助装置。
【請求項１０】
動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の下部の一側又は両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータに接続された第１の動力伝達部と、第１の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータに接続された第２の動力伝達部と、第２の動力伝達部の一端に接続され、使用者の足を挿入して保持する足保持部とを備えていることを特徴とする請求項８又は９記載の人体動作補助装置。
【請求項１１】
第１のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていることを特徴とする請求項１０記載の人体動作補助装置。
【請求項１２】
動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の上部の一側又は両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第３のアクチュエータと、第３のアクチュエータに接続された第３の動力伝達部と、第３の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第４のアクチュエータと、第４のアクチュエータに接続された第４の動力伝達部と、第４の動力伝達部の一端に接続され、使用者の手を挿入又は手で把持して保持する手保持部とを備えていることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載の人体動作補助装置。
【請求項１３】
第３のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていることを特徴とする請求項１２記載の人体動作補助装置。
【請求項１４】
接続部と結合部を、所定値以上の力の作用によって離脱する結合力で結合したことを特徴とする請求項８〜１３の何れかに記載の人体動作補助装置。
【請求項１５】
接続部と結合部に、異常時に制御部からの指令信号により結合を解除する手段を設けたことを特徴とする請求項８〜１３の何れかに記載の人体動作補助装置。
【請求項１６】
異常時の判定は、制御部にて検出手段により検出した力が所定値以上になったか否かを判定して行うことを特徴とする請求項１５記載の人体動作補助装置。
【請求項１７】
装着部材は使用者の腰回りに装着し、動作補助具には結合部と使用者が離脱自在に保持する保持部とを設けたことを特徴とする請求項８又は９に記載の人体動作補助装置。
【請求項１８】
保持部は、使用者の足を挿入して保持する足保持部と、手を挿入又は手で把持して保持する手保持部の何れか一方又は両方であることを特徴とする請求項１７記載の人体動作補助装置。
【請求項１９】
制御部が、動作補助具の一部に設置されていることを特徴とする請求項１〜１８の何れかに記載の人体動作補助装置。
【請求項２０】
検出手段と制御部は、検出手段による検出信号を無線で伝達する無線通信手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１９の何れかに記載の人体動作補助装置。
【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で人体の動作をパワーアシストすることができる人体動作補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体動作補助装置は、身体障害者や高齢者等が装着することでその動作を補助する場合だけでなく、介護者やその他の健常者が装着することでその動作を支援する場合に使用できるものであり、近年研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
従来の人体動作補助装置としては、人体に装備するフレームと、股関節に対応する第１支軸を介してフレームに接続されかつ上脚に装着された第１レバーと、膝関節に対応する第２支軸を介して第１レバーに接続されかつ下脚に装着された第２レバーとを備え、第１レバーと第２レバーをそれぞれ第１支軸と第２支軸回りにモータにて回転駆動することで、歩行を援助するようにした人工歩行装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。      
【０００４】
また、患者などの被介護者を介護する介護者が装着することで筋力が補助されるようにするため、下肢装着部と大腿装着部からなる脚装着部と、胴装着部と、上腕装着部と前腕装着部からなる腕装着部とを備え、ジョイント部によりそれぞれ回動自在に連結された各装着部の間に取付けられた空気アクチュエータにて装着部間の回動力を補助するようにした介護用筋力補助装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、歩行者の下肢に装着して歩行補助を行う歩行補助装置として、歩行者の下肢の横側に電気アクチュエータを配置し、アクチュエータに接続したリンクを歩行者の下肢に装着し、各アクチュエータを駆動するための電源及び制御手段を、歩行者の背中に装着されるバックパックに収容したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
また、図１６に示すように、装着者の胴体に巻付け固定されるウエスト部６１に、腰用ジョイント６２とそのアクチュエータ６２ａを介して上部アーム６３を接合し、上部アーム６３に膝用ジョイント６４とそのアクチュエータ６４ａを介して下部アーム６５を接合し、下部アーム６５に踝用ジョイント６６を介して踝部６７を接合し、上部アーム６３及び下部アーム６５をそれぞれ面ファスナー６３ａ、６５ａにて大腿及びふくらはぎに固定し、装着者が背中に担ぐバッグ６８に制御装置及び電源を収容し、バッグ６８の下端とウエスト部６１の上端の係合部６９ａ、６９ｂにてバッグ６８の荷重をウエスト部６１に伝達するように構成した動作補助装置６０が知られている（例えば、特許文献４参照）。また、この動作補助装置６０においては、大腿などの生体信号を検出し、その生体信号から神経伝達信号及び筋電位信号を取得し、それらの信号に基づいて装着者の意思に従った動力をアクチュエータに発生させる指令信号を生成する随意的制御手段を設けることが記載されている。
【特許文献１】特公昭５０−３４３５５号公報
【特許文献２】特開２０００−５１２８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３０１１２４号公報
【特許文献４】特開２００５−９５５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記何れの特許文献に記載されている装置においても、歩行者や装着者の動作を支援又は補助すべき人体の各部位に、装置の対応する可動部を固定して装着することを前提として構成されているが、その場合、使用中に異常が発生した時に、装置が人体の動きに関係なく動作し、その異常動作が人体の動きに影響を与え、最悪の場合には人体を傷つける恐れがあって安全性に問題があった。
【０００８】
また、装置の使用中に、 転倒などの予期せぬ危険事象が発生した場合に、使用者の身体に装置が一体に固定されているために、咄嗟の動作に追従できず、危険事象の回避や身体の防御姿勢を取ることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、動作を確実に補助できかつ異常時に補助装置を身体から容易に離脱させることができて安全性の高い人体動作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】
【００１０】
本発明の人体動作補助装置は、使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が動作補助具の少なくとも２箇所の保持部を離脱自在に保持した状態で動作補助具を装着するようにしたものである。
【００１１】
この構成によると、使用者が保持部を保持することで動作補助具を装着することができ、その状態で使用者が動作するとその動作が検出され、動作補助具が動作制御されて人体に動力が付与されることによって、使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には使用者が保持部を離脱することによって使用者は直ちに動作補助具から離脱できるので、動作補助具の異常動作時にも使用者はその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。
【００１２】
また、動作補助具が使用者の前面側に装着され、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置すると、異常時に使用者が直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。
【００１３】
また、動作補助具の少なくとも２箇所の保持部が、使用者の足を挿入して保持する足保持部と手を挿入又は手で把持して保持する手保持部であると、略全身の動作補助具の装着を足と手の２箇所の保持部を保持することによって容易に行うことができる。
【００１４】
また、動作補助具は、使用者の胴部前面に配置される主体部と、主体部の下部両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータに接続された第１の動力伝達部と、第１の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータに接続され、一端に足保持部が接続された第２の動力伝達部と、主体部の上部両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第３のアクチュエータと、第３のアクチュエータに接続された第３の動力伝達部と、第３の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第４のアクチュエータと、第４のアクチュエータに接続され、一端に手保持部が接続された第４の動力伝達部とを備えていると、使用者が動作補助具を足と手で保持して装着することで、使用者がその足と手を前後方向に自在に動かすとその動きが完全に補助されるので、使用者が簡単に装着できるものでありながら使用者の四肢全体の動きを補助することができる。
【００１５】
また、第１のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。
【００１６】
また、第３のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。
【００１７】
また、主体部が、上下方向中間部で、前後に屈曲及び／又は上下軸芯回りに相対回転可能であると、動作補助具を装着した状態で使用者がその胴部を前方に屈曲してかがんだ姿勢を取ったり、体を捻った姿勢を取ることができるので、使用者が自然な動きをすることができ、使用感が良くなるとともに作業性も向上する。
【００１８】
また、本発明の人体動作補助装置は、使用者の動作部位に動力を付与する動作補助具と、使用者の動作を検出する検出手段と、検出手段による検出信号に基づいて動作補助具を動作制御する制御部とを備え、使用者が装着する装着部材に接続部を設け、接続部に対して異常時に離脱可能に結合される結合部を動作補助具に設けたものである。
【００１９】
この構成によると、手や腕や足や脚など、使用者の人体の一部だけを補助するため、動作補助具に使用者が保持する保持部を少なくとも２箇所設けられない場合に、使用者に１又は複数の装着部材を装着し、その装着部材の接続部に動作補助具の結合部を結合させて動作補助具を装着することで、動作補助具にて使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には接続部に対して結合部が離脱することにより、使用者は直ちに動作補助具から離脱できるので、動作補助具の異常動作時にも使用者はその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。
【００２０】
また、接続部を使用者の前面に位置させて設け、かつ動作補助具の重心が使用者の前面より前に位置すると、異常時に使用者が直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。
【００２１】
また、動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の下部の一側又は両側に配設され、使用者の股関節を伸展・屈曲させる第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータに接続された第１の動力伝達部と、第１の動力伝達部の一端に接続され、使用者の膝関節を伸展・屈曲させる第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータに接続された第２の動力伝達部と、第２の動力伝達部の一端に接続され、使用者の足を挿入して保持する足保持部とを備えていると、主体部の結合部を接続部に結合させ、足を足保持部に保持させることで動作補助具を簡単に装着でき、かつ使用者が脚を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。
【００２２】
また、第１のアクチュエータが、主体部の下部に設けられた側方に揺動可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。
【００２３】
また、動作補助具は、結合部を有する主体部と、主体部の上部の一側又は両側に配設され、使用者の肩関節を伸展・屈曲させる第３のアクチュエータと、第３のアクチュエータに接続された第３の動力伝達部と、第３の動力伝達部の一端に接続され、使用者の肘関節を伸展・屈曲させる第４のアクチュエータと、第４のアクチュエータに接続された第４の動力伝達部と、第４の動力伝達部の一端に接続され、使用者の手を挿入又は手で把持して保持する手保持部とを備えていると、主体部の結合部を接続部に結合させ、手を手保持部に保持させることで動作補助具を簡単に装着でき、かつ使用者が腕や手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。
【００２４】
また、第３のアクチュエータが、主体部の上部に設けられた上下軸芯回りに旋回可能な部材に取付けられていると、動作補助具を装着した使用者が任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。
【００２５】
また、接続部と結合部を、所定値以上の力の作用によって離脱する結合力で結合すると、異常時に使用者が所定値以上の離脱力を作用させることで、動作補助具を確実に離脱させることができる。
【００２６】
また、接続部と結合部に、異常時に制御部からの指令信号により結合を解除する手段を設けると、異常時に自動的に動作補助具が離脱可能となり、力のない使用者であっても容易に離脱することができる。
【００２７】
また、異常時の判定は、制御部にて検出手段により検出した力が所定値以上になったか否かを判定して行うようにすると、通常使用状態では離脱する恐れがなく、かつ異常な力が作用した時点で離脱するので、安定した補助動作と安全性を両立することができる。
【００２８】
また、装着部材は使用者の腰回りに装着し、動作補助具には結合部と使用者が離脱自在に保持する保持部とを設けた構成とすると、動作補助具を使用者の腰回りに装着することで安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。
【００２９】
また、保持部は、使用者の足を挿入して保持する足保持部と、手を挿入又は手で把持して保持する手保持部の何れか一方又は両方であると、動作補助具の装着が容易でかつ腕や脚の全体的な動きを補助できて使い勝手が良い。
【００３０】
また、以上の人体動作補助装置において、制御部が、動作補助具の一部に設置されていると、動作補助具自体が完結した構成となり、外部と接続する必要が無いので、使用時の自由度が向上する。
【００３１】
また、検出手段と制御部は、検出手段による検出信号を無線で伝達する無線通信手段を備えていると、配線の煩雑や配線が障害になって動きが抑制されたり、配線損傷による誤動作や稼動停止などが無くなり、動作性と信頼性を向上できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の人体動作補助装置によれば、使用者が保持部を保持することで動作補助具を装着することができ、その状態で使用者の動作に応じて動作補助具が動作制御されて使用者の動作を確実に補助することができ、かつ異常時には使用者が保持部を離脱することで直ちに動作補助具を離脱できるため、動作補助具の異常動作時にも使用者がその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができて高い安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の人体動作補助装置の第１の実施形態について、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００３４】
図１において、１は人体動作補助装置であり、使用者Ｍが前面側に装着するように構成されている。人体動作補助装置１は、使用者Ｍの腰部から肩部にかけての胴部前面側に配置される主体部２を有している。
【００３５】
主体部２の下部両側には、使用者Ｍの股関節を前後に伸展・屈曲させる第１のアクチュエータ３が配設され、この第１のアクチュエータ３に使用者Ｍの上脚部（太股）前面に沿って配設される第１の動力伝達部４が接続されている。第１の動力伝達部４の下端の外側部には、使用者Ｍの膝関節を前後に伸展・屈曲させる第２のアクチュエータ５が配設され、この第２のアクチュエータ５に使用者Ｍの下脚部（脹脛）前面に沿って配設される第２の動力伝達部６が接続されている。第２の動力伝達部６の下端には可動連結部７を介して使用者Ｍの足を挿入することで保持できるスリッパ状の足保持部８が接続されている。
【００３６】
主体部２の上部両側には、上下軸芯回りに旋回可能な肩部材９が設けられ、この肩部材９に使用者Ｍの肩関節を前後に伸展・屈曲させる第３のアクチュエータ１０が配設され、この第３のアクチュエータ１０に使用者Ｍの上腕部前面に沿って配設される第３の動力伝達部１１が接続されている。第３の動力伝達部１１の下端の外側には使用者Ｍの肘関節を伸展・屈曲させる第４のアクチュエータ１２が配設され、この第４のアクチュエータ１２に使用者Ｍの下腕部前面に沿って配設される第４の動力伝達部１３が接続されている。第４の動力伝達部１３の先端には可動連結部１４を介して使用者Ｍの手で保持又は手を挿入して保持できるグリップ状又は手袋や手甲状の手保持部１５が接続されている。以上の機構的な構成要素にて、人体動作保持装置１の動作補助具２１が構成されている。
【００３７】
主体部２には各アクチュエータ３、５、１０、１２を駆動制御する制御部１６や駆動用の電源（図示せず）が配設されている。制御部１６には、図２（ａ）に示すように、動力伝達部４、６、１１、１３に配設された検出手段１７による検出信号が接続ケーブル１８を通して入力されている。検出手段１７としては、圧力センサや力覚センサなどを使用することができ、使用者Ｍの動作の力や方向を検出できるように配置される。また、図２（ｂ）に示すように、使用者Ｍの脚や腕などに、筋電位センサなどの使用者Ｍの筋肉の動きを検出できる動作検出手段１９を貼付けたり、装着したりして取付け、同じく使用者Ｍに装着した動作検出処理部２０にてその検出信号を処理し、動作検出処理部１９にて処理した検出信号を、動作検出処理部１９及び制御部１６に設けられた無線通信手段（図示せず）にて制御部１６に伝達するようにしても良い。
【００３８】
以上の構成の人体動作補助装置１は、動作補助具２１の停止時の定常姿勢として、図３に示すように、足保持部８と手保持部１５が床面に接した前屈み姿勢で自立して待機するように構成されており、制御部１６がそのように初期設定されている。この人体動作補助装置１を使用者Ｍが装着する際には、制御部１６の電源を入れ、動作補助具２１の足保持部８と手保持部１５の２箇所の保持部に対して、足を挿入するとともに手を挿入又は手で把持して保持するだけで、略全身の動作補助具２１を容易に装着することができる。
【００３９】
こうして使用者Ｍが動作補助具２１を装着した状態で動作すると、その動作が検出手段１７又は１９にて検出され、その検出信号に基づいて制御部１６にて動作補助具２１の第１〜第４のアクチュエータ３、５、１０、１２が動作制御され、第１〜第４の動力伝達部４、６、１１、１３に動力が付与され、使用者Ｍの動作が確実に補助される。使用者Ｍが直立すると、図４に示すように、動作補助具２１が使用者Ｍの前面側に装着され、かつ動作補助具２１の重心２２が使用者Ｍの前面より前に位置している。
【００４０】
この状態で使用者Ｍが所望の動作を行うと、その動作が動作補助具２１にて補助される。例えば、図５に示すように、重量の大きな荷物２３を腕に載せて運搬するような場合にも、荷物２３の重量の大部分が動作補助具２１にて支持されることで、荷物２３を楽に運搬することができる。このように使用者Ｍが動作補助具２１を足と手にて保持した状態で、その足と手を前後方向に自在に動かすと、その動きが完全に補助されるので、使用者が簡単に装着できるものでありながら使用者の四肢全体の動きを補助することができる。また、主体部２の上部の上下軸芯回りに旋回可能な肩部材９に、使用者Ｍの腕の動作を補助する第３のアクチュエータ１０を取付けているので、動作補助具２１を装着した使用者Ｍが任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。
【００４１】
以上の動作中などに、動作補助具２１が異常動作した場合や、使用者Ｍが動作補助具２１を装着した状態で転倒しそうになった場合など、異常が発生した場合には、図６に示すように、使用者Ｍが手保持部１５や足保持部８などの保持部を離脱することによって、矢印で示すように、使用者Ｍは直ちに動作補助具２１から離脱することができる。特に、動作補助具２１の重心２２が使用者Ｍの前面より前に位置しているので、異常時に使用者Ｍが直ちに無意識的に離脱動作を行っても、動作補助具２１を迅速かつ円滑に離脱させることができる。かくして、動作補助具２１の異常動作時にも使用者Ｍはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができるので、高い安全性を確保することができる。
【００４２】
なお、図１に示した例では、主体部２が変形・変位しない一体構成物として構成したが、図７に示すように、主体部２の上下方向中間部に水平軸２４ａ回りに前後に屈曲自在な屈曲部２４と屈曲動作を補助する第５のアクチュエータ２５を配設し、さらに上下軸２６ａ回りに旋回自在な旋回部２６と旋回動作を補助する第６のアクチュエータ２７を配設した構成とするのが好適である。このように主体部２に屈曲部２４と旋回部２６を設けると、動作補助具２１を装着した状態で使用者Ｍがその胴部を前方に屈曲してかがんだ姿勢を取ったり、体を捻った姿勢を取ることができるとともに、第５、第６のアクチュエータ２５、２７を設けることでその動作が補助されるので、使用者が自然な動きをすることができ、使用感が良くなるとともに作業性も向上する。
【００４３】
また、主体部２の下部に直接第１のアクチュエータ３を配設するのではなく、図８に示すように、主体部２の下部両側に、前後方向の水平軸２８ａ回りに側方に揺動可能な揺動部材２８を設け、この揺動部材２８に第１のアクチュエータ３を配設した構成とするのが好適である。このように第１のアクチュエータ３を側方に揺動可能に配設することで、動作補助具２１を装着した使用者Ｍが任意にその脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、特に使用者Ｍの転倒回避動作を円滑に行うことができる。
【００４４】
また、図１に示した実施形態の説明では、動作補助具２１をその足保持部８と手保持部１５の２箇所で保持するだけで装着するようにした例を説明したが、例えば、図３〜図５に模式的に示しているように、使用者Ｍの顎で保持できる保持部２９を設ける等、さらに適当な保持部を追加的に設けても良いことは言うまでもない。さらに、以下の実施形態に示すように、使用者Ｍに装着した装着部材に接続部を設け、この接続部に対して異常時に離脱する結合部を主体部２に設けることで、主体部２も離脱可能に保持した状態で動作補助具２１を装着するようにしても良い。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の人体動作補助装置の第２の実施形態について、図９〜図１３を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成要素について同一参照符号を付して説明を省略し、 主として相違点についてのみ説明する。
【００４６】
図９において、本実施形態における人体動作補助装置１の動作補助具３１は、使用者Ｍの下半身の一方の脚の動作を補助するものである。動作保持具３１の主体部３２は人体の腹部前面から一側の股関節部にわたる形状であり、この主体部３２に第１のアクチュエータ３、第１の動力伝達部４、第２のアクチュエータ５、第２の動力伝達部６、可動連結部７、足保持部８が順次連設されて動作保持具３１が構成されている。この動作保持具３１では、保持部が足保持部８のみであるため、主体部３２を人体に離脱可能に保持する必要がある。そこで、使用者Ｍの腰部にベルト方式の装着部材３３を装着するようにするとともに、この装着部材３３の前面に主体部３２を離脱可能に接続するための接続部３４が設けられている。主体部３２側には、異常時に接続部３４に対して離脱可能に結合される結合部３５が設けられている。
【００４７】
この構成によると、使用者Ｍが装着部材３３を装着し、動作補助具３１の主体部３２の結合部３５を接続部３４に結合させ、足を足保持部８に保持させることで動作補助具３１を簡単に装着でき、かつその装着状態で使用者Ｍが脚を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、使用者Ｍの腰回りに装着した装着部材３３にて動作補助具３１の主体部３２を保持するようにしているので、安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。
【００４８】
また、異常時には、図１０に示すように、接続部３４に対して結合部３５を離脱させ、足保持部８から足を離脱することにより、矢印で示すように使用者Ｍが直ちに動作補助具３１から離脱できるので、動作補助具３１の異常動作時にも使用者Ｍはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができ、高い安全性を確保することができる。特に、接続部３４を使用者Ｍの前面に位置させ、かつ動作補助具３１の重心を使用者Ｍの前面より前に位置させることで、異常時に使用者Ｍが直ちに離脱動作を行えるとともに、動作補助具３１を実際に迅速かつ円滑に離脱させることができ、より高い安全性を確保できる。
【００４９】
また、本実施形態においても、図８に示したように、第１のアクチュエータ３を主体部３２の下部に設けられた揺動部材２８に取付けることで、動作補助具３１を装着した使用者Ｍが任意に脚を開くことができるので、脚を拘束感なく円滑に、かつ広い範囲で動かすことができ、転倒回避動作を円滑に行うことができる。
【００５０】
ところで、接続部３４と結合部３５の離脱可能な結合構成としては、図１１に示すように、接続部３４に設けた弾性係止具３６ａに結合部３５に設けた係合爪３６ｂを係合させるようにした機械的な弾性結合機構３６などにて、所定値以上の力が作用すると離脱するような結合構成を採用することができる。このような構成によれば、図１１（ａ）の結合状態から、異常時に使用者Ｍが所定値以上の離脱力を作用させることで、図１１（ｂ）に示すように、結合が離脱されて動作補助具３１を確実に離脱させることができる。
【００５１】
また、図１２に示すように、接続部３４に設けた係合爪３７ａに対して、制御部１６からの指令によって係合・離脱操作可能なロック手段３７ｂを結合部３５に設けて結合操作機構３７を構成し、図１２（ａ）の結合状態から、異常時に制御部１６からの指令信号でロック手段３７ｂを解除操作することで、図１２（ｂ）に示すように、自動的に動作補助具３１が離脱可能となるようにしても良い。この場合、制御部１６にて種々の異常状態を検出して直ちに動作補助具３１を離脱することができる。また、制御部１６による異常時の判定については、制御部１６にて検出手段１７、１９による検出値をモニターし、図１３に示すように、検出値が所定の限界値Ａ以上になったか否かを判定して行うようにするのが好適である。これにより、通常使用状態では動作補助具３１が離脱する恐れがなく、かつ異常な力が作用した時点で離脱するので、安定した補助動作と安全性を両立することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の人体動作補助装置の第３の実施形態について、図１４を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施形態における人体動作補助装置１の動作保持具４１は、使用者Ｍの上半身の一方の腕の動作を補助するものであり、動作保持具４１の主体部４２は人体の腹部前面から一側の肩関節部にわたる形状であり、この主体部４２に肩部材９、第３のアクチュエータ１０、第３の動力伝達部１１、第４のアクチュエータ１２、第４の動力伝達部１３、可動連結部１４、手保持部１５が順次連設されて動作保持具４１が構成されている。この動作保持具４１では、保持部が手保持部１５のみであるため、主体部４２を人体に離脱可能に保持する必要がある。そこで、上記第２実施形態と同様に、使用者Ｍの腰部にベルト方式の装着部材３３を装着するようにするとともに、この装着部材３３の前面に主体部４２を離脱可能に接続するための接続部３４が設けられている。主体部４２側には、異常時に接続部３４に対して離脱可能に結合される結合部３５が設けられている。
【００５４】
本実施形態によれば、主体部４２の結合部３５を接続部３４に結合させ、手を手保持部１５に保持させることで動作補助具４１を簡単に装着でき、かつ使用者Ｍが腕や手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、上下軸芯回りに旋回可能な肩部材９に第３のアクチュエータ１０が取付けられているので、動作補助具４１を装着した使用者Ｍが任意に肩を前後に回転できるので、腕や手を動かす自由度が多くなり、手や腕での作業を円滑に行うことができる。また、使用者Ｍの腰回りに装着した装着部材３３にて動作補助具４１の主体部４２を保持するようにしているので、安定した装着状態が確保され、動作補助の安定性を向上できる。
【００５５】
また、異常時には、上記第２の実施形態と同様に接続部３４に対して結合部３５を離脱させ、手保持部１５から手を離脱することにより、使用者Ｍが直ちに動作補助具４１から離脱できるので、動作補助具４１の異常動作時にも使用者Ｍはその動きに影響を受けずに済み、また転倒などの危険事象が発生した場合にもその回避動作や身体の防御姿勢を容易に取ることができ、高い安全性を確保することができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の人体動作補助装置の第４の実施形態について、図１５を参照しながら説明する。
【００５７】
本実施形態における人体動作補助装置１の動作保持具５１は、使用者Ｍの両脚・両腕の略全身の動作を補助するものであり、動作保持具５１の主体部５２は人体の股関節部から肩関節部にわたる形状であり、この主体部５２の下端両側に第１のアクチュエータ３、第１の動力伝達部４、第２のアクチュエータ５、第２の動力伝達部６、可動連結部７、足保持部８が順次連設され、主体部５２の上端両側に肩部材９、第３のアクチュエータ１０、第３の動力伝達部１１、第４のアクチュエータ１２、第４の動力伝達部１３、可動連結部１４、手保持部１５が順次連設されて動作保持具５１が構成されている。また、使用者Ｍの腰部に装着するベルト方式の装着部材３３の前面に主体部５２を離脱可能に接続するための接続部３４が設けられ、主体部５２側には、異常時に接続部３４に対して離脱可能に結合される結合部３５が設けられている。
【００５８】
本実施形態によれば、主体部５２の結合部３５を接続部３４に結合させ、足を足保持部８に、手を手保持部１５に保持させることで動作補助具５１を簡単に装着でき、かつ使用者Ｍが両脚・両足や両腕・両手を前後に動かすとその動きを完全に補助することができる。また、異常時には、上記第２の実施形態と同様に接続部３４に対して結合部３５を離脱させ、足保持部８から足を、手保持部１５から手を離脱することにより、使用者Ｍが直ちに動作補助具５１から離脱できるので、高い安全性を確保することができる。
【００５９】
本発明は、以上の実施形態に限らず、請求項の記載に基づいて各実施形態に示した種々の構成要素を組み合わせた構成で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の人体動作補助装置によれば、動作補助具を装着した状態で使用者の動作を確実に補助することができ、かつ動作補助具の異常動作時や転倒などの危険事象発生時などにの異常時に直ちに動作補助具を離脱することができて高い安全性を確保することができ、各種身体障害者や高齢者や、患者の看護人や介護者などの動作補助装置に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の人体動作補助装置の第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】同実施形態の検出手段と制御部の配置・接続構成を示し、（ａ）は一例の説明図、（ｂ）は他例の説明図。
【図３】同実施形態の停止時定常姿勢を模式的に示す斜視図。
【図４】同実施形態の構成を示す模式図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図５】同実施形態の動作状態を模式的に示す斜視図。
【図６】同実施形態の離脱時の状態を模式的に示す側面図。
【図７】同実施形態の主体部の他の好適な構成例の要部構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図。
【図８】同実施形態の股関節部の他の好適な構成例の要部構成を示す側面図。
【図９】本発明の人体動作補助装置の第２の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１０】同実施形態の離脱時の状態を示す側面図。
【図１１】同実施形態の接続部と結合部を示し、（ａ）は結合状態の説明図、（ｂ）は離脱状態の説明図。
【図１２】同実施形態の他の構成例の接続部と結合部を示し、（ａ）は結合状態の説明図、（ｂ）は離脱状態の説明図。
【図１３】同実施形態における離脱制御時の検出手段の検出値の説明図。
【図１４】本発明の人体動作補助装置の第３の実施形態を示す正面図。
【図１５】本発明の人体動作補助装置の第４の実施形態を示す正面図。
【図１６】従来例の人体動作補助装置の斜視図。
【符号の説明】
【００６２】
１  人体動作補助装置
２、３２、４２、５２  主体部
３  第１のアクチュエータ
４  第１の動力伝達部
５  第２のアクチュエータ
６  第２の動力伝達部
７  可動連結部
８  足保持部
９  肩部材
１０  第３のアクチュエータ
１１  第３の動力伝達部
１２  第４のアクチュエータ
１３  第４の動力伝達部
１４  可動連結部
１５  手保持部
１６  制御部
１７  検出手段
１９  動作検出手段
２１、３１、４１、５１  動作補助具
２２  重心
２４  屈曲部
２６  旋回部
２８  揺動部材
３３  装着部材
３４  接続部
３５  結合部
３６  弾性結合機構
３７  結合操作機構                                                              Ｍ  使用者
【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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