(57)【要約】      （修正有）【課題】フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置を提供すること。【解決手段】フレームアセンブリは、第１長手方向部材と、第１長手方向部材１３０に対して離隔配置する第２長手方向部材１４０と、第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結され、第２長手方向部材が第１長手方向部材に対して一定の距離を保持させる複数の距離保持部材１５０を含む。そして第１長手方向部材と、第１長手方向部材に対して離隔配置する第２長手方向部材は柔軟な材質から形成され、外力が作用しない時に本来の形状に復帰する弾性体でユーザーの手首、ヒジ等の上半身及び、足首、膝などの下半身の運動を補助することができる。【選択図】図１
2017121472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１長手方向部材と、
前記第１長手方向部材に対して離隔配置する第２長手方向部材と、
前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結され、前記第２長手方向部材が前記第１長手方向部材に対して一定の距離を保持させる複数の距離保持部材と、
を含むフレームアセンブリ。
【請求項２】
前記複数の距離保持部材は、前記第２長手方向部材の中間領域が、前記第１長手方向部材の中間領域に対して相対的に移動可能なように連結される、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
【請求項３】
前記第２長手方向部材は、前記第１長手方向部材に対して平行に配置される、請求項１又は２に記載のフレームアセンブリ。
【請求項４】
前記フレームアセンブリの中間領域は、側方面として作用する力に対して柔軟である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項５】
前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材は柔軟な材質から形成され得る、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項６】
前記複数の距離保持部材の長さは、それぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材それぞれの長さよりも短い、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項７】
前記複数の距離保持部材のうち隣接する２つの距離保持部材の間の距離は、前記隣接する２つの距離保持部材それぞれの長さよりも短い、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の距離保持部材は、前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材よりも剛性な材質から形成され得る、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の両端部は、それぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材に固定される、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の両端部は、前記一部の距離保持部材の中間領域よりも柔軟である、請求項９に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１１】
前記距離保持部材の両端部のうち少なくとも１つの端部は、前記第１長手方向部材又は第２長手方向部材に回転可能に固定される、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１２】
前記距離保持部材は、互いに摺動可能な第１スライダ及び第２スライダを含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１３】
前記距離保持部材は、前記第１スライダ及び第２スライダが互いに離脱することを防止するための離脱防止部材をさらに含む、請求項１２に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１４】
前記距離保持部材は、前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つに摺動可能に連結される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１長手方向部材の両端部にそれぞれ固定される第１対象体及び第２対象体をさらに含み、
前記第２長手方向部材の両端部は、前記第１対象体及び第２対象体にそれぞれ固定される、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１６】
前記第１長手方向部材の両端部にそれぞれ固定される第１対象体及び第２対象体をさらに含み、
前記第２長手方向部材の第１端部は前記第１対象体に固定され、第２端部は前記第２対象体の長手方向に対して交差する方向に移動可能に連結される、請求項１に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１７】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の第１端部は前記第１長手方向部材に固定され、第２端部は前記第２長手方向部材に摺動可能に連結される、請求項１６に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１対象体は、ユーザの第１部分を支持し、
前記第２対象体は、ユーザの関節を基準にして前記第１部分の反対側に位置するユーザの第２部分を支持する、請求項１６に記載のフレームアセンブリ。
【請求項１９】
前記第２長手方向部材に引張力が印加されれば、前記フレームアセンブリは前記第２対象体にトルクを作用することによって、前記第２対象体を前記第１対象体に対して回転させる、請求項１８に記載のフレームアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１対象体及び第２対象体を連結し、前記ユーザの関節を基準にして前記第１長手方向部材の反対側に配置される第３長手方向部材と、
前記第１対象体及び第２対象体を連結し、前記ユーザの関節を基準にして前記第２長手方向部材の反対側に配置される第４長手方向部材と、
前記第３長手方向部材に固定され、前記第４長手方向部材に摺動可能に連結される更なる複数の距離保持部材をさらに含む、請求項１８に記載のフレームアセンブリ。
【請求項２１】
前記第１長手方向部材は弾性体である、請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項２２】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部は、前記第１長手方向部材から前記第２長手方向部材に向かって次第に高さが小さくなる形状である、請求項１６乃至２１のいずれか一項に記載のフレームアセンブリ。
【請求項２３】
ユーザの一部分に取付ける第１対象体と、
ユーザの他部分に取付ける第２対象体と、
前記第１対象体及び第２対象体を連結する第１長手方向部材と、前記第１長手方向部材に対して離隔配置する第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結される複数の距離保持部材と、
を備えるフレームアセンブリを含む運動補助装置。
【請求項２４】
前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つの長手方向部材に連結される回転体をさらに含み、
前記フレームアセンブリは、前記回転体の回転方向に沿って曲げ動作又は伸長動作をする、請求項２３に記載の運動補助装置。
【請求項２５】
前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つの長手方向部材は弾性体であり、
前記フレームアセンブリの初期状態は曲げ状態である、請求項２３又は２４に記載の運動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関節に不具合のある老人や患者の歩行を円滑にする運動補助装置及び軍事用等の目的で人体の筋力を補助するための装置が開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、フレームアセンブリは、第１長手方向部材と、前記第１長手方向部材に対して離隔配置する第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結され、前記第２長手方向部材が前記第１長手方向部材に対して一定の距離を保持させる複数の距離保持部材とを含む。
【０００５】
前記複数の距離保持部材は、前記第２長手方向部材の中間領域が、前記第１長手方向部材の中間領域に対して相対的に移動可能なように連結され得る。
【０００６】
前記第２長手方向部材は、前記第１長手方向部材に対して平行に配置され得る。
【０００７】
前記フレームアセンブリの中間領域は、側方面として作用する力に対して柔軟な材質であり得る。
【０００８】
前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材は柔軟な材質から形成され得る。
【０００９】
前記複数の距離保持部材の長さは、それぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材それぞれの長さよりも短い。
【００１０】
前記複数の距離保持部材のうち隣接する２つの距離保持部材の間の距離は、前記隣接する２つの距離保持部材それぞれの長さよりも短い。
【００１１】
前記複数の距離保持部材は、前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材よりも剛性な材質から形成され得る。
【００１２】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の両端部は、それぞれ前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材に固定され得る。
【００１３】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の両端部は、前記一部の距離保持部材の中間領域よりも柔軟であり得る。
【００１４】
前記距離保持部材の両端部のうち少なくとも１つの端部は、前記第１長手方向部材又は第２長手方向部材に回転可能に固定され得る。
【００１５】
前記距離保持部材は、互いに摺動可能な第１スライダ及び第２スライダを含み得る。
【００１６】
前記距離保持部材は、前記第１スライダ及び第２スライダが互いに離脱することを防止するための離脱防止部材をさらに含み得る。
【００１７】
前記距離保持部材は、前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つに摺動可能に連結され得る。
【００１８】
前記フレームアセンブリは、前記第１長手方向部材の両端部にそれぞれ固定される第１対象体及び第２対象体をさらに含み、前記第２長手方向部材の両端部は、前記第１対象体及び第２対象体にそれぞれ固定され得る。
【００１９】
前記フレームアセンブリは、前記第１長手方向部材の両端部にそれぞれ固定される第１対象体及び第２対象体をさらに含み、前記第２長手方向部材の第１端部は前記第１対象体に固定され、第２端部は前記第２対象体の長手方向に対して交差する方向に移動可能に連結され得る。
【００２０】
前記フレームアセンブリは、前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部の距離保持部材の第１端部は前記第１長手方向部材に固定され、第２端部は前記第２長手方向部材に摺動可能に連結され得る。
【００２１】
前記第１対象体は、ユーザの第１部分を支持し、前記第２対象体は、ユーザの関節を基準にして前記第１部分の反対側に位置するユーザの第２部分を支持し得る。
【００２２】
前記第２長手方向部材に引張力が印加されれば、前記フレームアセンブリは前記第２対象体にトルクを作用することによって、前記第２対象体を前記第１対象体に対して回転させ得る。
【００２３】
前記フレームアセンブリは、前記第１対象体及び第２対象体を連結し、前記ユーザの関節を基準にして前記第１長手方向部材の反対側に配置される第３長手方向部材と、前記第１対象体及び第２対象体を連結し、前記ユーザの関節を基準にして前記第２長手方向部材の反対側に配置される第４長手方向部材と、前記第３長手方向部材に固定され、前記第４長手方向部材に摺動可能に連結される更なる複数の距離保持部材をさらに含み得る。
【００２４】
前記第１長手方向部材は弾性体であり得る。
【００２５】
前記複数の距離保持部材のうち少なくとも一部は、前記第１長手方向部材から前記第２長手方向部材に向かって次第に高さが小さくなる形状であり得る。
【００２６】
一態様に係る運動補助装置は、ユーザの一部分に取付ける第１対象体と、ユーザの他部分に取付ける第２対象体と、前記第１対象体及び第２対象体を連結する第１長手方向部材と、前記第１長手方向部材に対して離隔配置する第２長手方向部材と、前記第１長手方向部材と第２長手方向部材との間に連結される複数の距離保持部材とを備える。
【００２７】
前記運動補助装置は、前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つの長手方向部材に連結される回転体をさらに含み、前記フレームアセンブリは、前記回転体の回転方向に沿って曲げ動作又は伸長動作を行う。
【００２８】
前記第１長手方向部材及び第２長手方向部材のうちいずれか１つの長手方向部材は弾性体であり、前記フレームアセンブリの初期状態は曲げ状態であり得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、フレームアセンブリ及びこれを含む運動補助装置を提供することができ。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。
【図２】一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方面の力が作用するときの動作を示す図である。
【図３】一実施形態に係るフレームアセンブリの端部にトルクが作用するときの動作を示す図である。
【図４】距離保持部材を備えないフレームアセンブリの端部にトルクが作用するときの動作を示す図である。
【図５】一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。
【図６】一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。
【図７】一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。
【図８】一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方面の力が作用するときの動作を示す図である。
【図９】一実施形態に係る距離保持部材を示す図である。
【図１０】一実施形態に係る距離保持部材を示す図である。
【図１１】一実施形態に係る距離保持部材を示す図である。
【図１２】一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。
【図１３】一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方面の力が作用するときの動作を示す図である。
【図１４】一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図である。
【図１５】一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を引く時フレームアセンブリの動作を示す図である。
【図１６】一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を押す時フレームアセンブリの動作を示す図である。
【図１７】一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図である。
【図１８】一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を引く時フレームアセンブリの動作を示す図である。
【図１９】一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図である。
【図２０】一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を引く時フレームアセンブリの動作を示す図である。
【図２１】一実施形態に係る運動補助装置を示す側面図である。
【図２２】一実施形態に係る運動補助装置を示す正面図である。
【図２３】ユーザの膝関節の曲げ動作を示す図である。
【図２４】ユーザの膝が曲げ状態のとき、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。
【図２５】ユーザの膝が伸長状態のとき、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。
【図２６】一実施形態に係るフレームアセンブリがユーザに装着された状態を示す図である。
【図２７】一実施形態に係るフレームアセンブリが図２４と異なる位置でユーザに装着された状態を示す図である。
【図２８】一実施形態に係る運動補助装置を示す図である。
【図２９】ユーザの足首関節の外がえし動作を示す図である。
【図３０】ユーザの足首関節の内がえし動作を示す図である。
【図３１】ユーザの足首関節が中立状態のとき、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。
【図３２】ユーザの足首関節が外がえし動作状態のとき、一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、例示的な図面を参照して実施形態を詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付すことにおいて、同一の構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されたとしても可能な限り同じ符号を付してあるという点に留意しなければならない。また、実施形態の説明において、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が実施形態に対する理解を妨害するものと判断される場合は、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
また、実施形態における構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を用いることができる。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順番又は順序等が限定されることはない。いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されたり接続され得るが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されることを理解すべきである。
【００３３】
いずれか１つの実施形態に含まれる構成要素と共通の機能を含む構成要素は、他の実施形態で同一の名称を用いて説明することにする。反対とされる記載がない限り、いずれか１つの実施形態に記載した説明は他の実施形態にも適用でき、重複する範囲で具体的な説明は省略する。
【００３４】
図１は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図である。図１を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１１は、第１長手方向部材１３０、第２長手方向部材１４０、及び複数の距離保持部材１５０を含む。距離保持部材１５０は、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０の間に連結される。距離保持部材１５０は、第２長手方向部材１４０が第１長手方向部材１３０に対して一定の距離を保持させる。距離保持部材１５０の機能により、フレームアセンブリ１１に外力が作用してフレームアセンブリ１１の形状が変化する場合にも、第２長手方向部材１４０は第１長手方向部材１３０に対して実質的に同一の距離を保持し得る。第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０のうちいずれか１つの中間領域は、他の１つの中間領域に対して相対的に移動可能である。距離保持部材１５０は、２つの長手方向部材１３０、１４０が曲がる程度に応じて一定の形状を有する。言い換えれば、距離保持部材１５０は、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０が座屈（又はバックリング）されることを防止する。
【００３５】
第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は、それぞれ第１対象体１１０及び第２対象体１２０を連結する。第２長手方向部材１４０は、第１長手方向部材１３０に対して離隔して配置され、例えば、第１長手方向部材１３０と平行するように配置される。第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は柔軟な材質から形成され得る。第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０のうちいずれか１つ又は両方は自重によって座屈されないほどの十分な剛性を有し、柔軟な材質、例えば、合成樹脂等のような材質から形成され得る。第１長手方向部材１３０及び／又は第２長手方向部材１４０の剛性は、例えば、長手方向に曲がる剛性（ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ  ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）に比べて厚さ方向に曲がる剛性（ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）が１０％以下の値を有する。第１長手方向部材１３０及び／又は第２長手方向部材１４０は、外力が作用しないとき本来の形状に復元する弾性体であり得る。
【００３６】
第１長手方向部材１３０の両端部は、第１対象体１１０及び第２対象体１２０にそれぞれ固定され、第２長手方向部材１４０の両端部も第１対象体１１０及び第２対象体１２０にそれぞれ固定される。例えば、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は、向かい合う面を含むプレート形状であり得る。
【００３７】
距離保持部材１５０は、第１長手方向部材１３０及び／又は第２長手方向部材１４０に回転したり、曲がったり、摺動される。このような構造によれば、第２長手方向部材１４０が第１長手方向部材１３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、第１長手方向部材１３０の中間領域及び第２長手方向部材１４０の中間領域が相互向かい合う面に対して相対的に移動できる。言い換えれば、フレームアセンブリ１１は、中間領域に垂直方向に柔軟な性質を有することになる。
【００３８】
一方、距離保持部材１５０の長さは、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０の長さよりも短くてもよい。フレームアセンブリ１１の曲げ強度を向上させるために、外力が加えられない初期状態で、隣接する２つの距離保持部材１５０間の距離（ｄ）は距離保持部材１５０の長さよりも小さい。また、複数の距離保持部材１５０は、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０よりも剛性な材質から形成され得る。
【００３９】
図２は、一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方向の力が作用するときの動作を示す図である。図２は、第１対象体１１０と第２対象体１２０が相対的に動くことができない、固定された場合を例示的に示す図である。
【００４０】
図２を参照すると、フレームアセンブリ１１の中間領域に側方向の力Ｆが作用するとき、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は力Ｆに応じて曲がる。この場合、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は、距離保持部材１５０によって相互間の距離を保持しながら相対的に移動できる。例えば、第１長手方向部材１３０の両端部が第１対象体１１０及び第２対象体１２０にそれぞれ固定され、第２長手方向部材１４０の両端部が第１対象体１１０及び第２対象体１２０にそれぞれ固定される場合、第１対象体１１０及び第２対象体１２０間の相対角度は同一に保持される。言い換えれば、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０は同一の形状に曲がる。
【００４１】
図３は、一実施形態に係るフレームアセンブリの端部にトルクが作用するときの動作を示す図であり、図４は、距離保持部材を備えないフレームアセンブリの端部にトルクが作用するときの動作を示す図である。図３及び図４は、第１対象体１１０と第２対象体１２０が相対的に動く場合（例えば、第１対象体１１０が自由端であり、第２対象体１２０が固定端である場合）、第１対象体１１０の端部に作用するトルクによって各フレームアセンブリ１１、１１’の動作を示す図である。以下、図３及び図４を比較して説明することにする。
【００４２】
まず、図４を参照すれば、距離保持部材を備えないフレームアセンブリ１１’の第１対象体１１０にトルクＴが作用すれば、第１長手方向部材１３０は第１曲率Ｒ１に曲がり、第２長手方向部材１４０は第１曲率Ｒ１よりも大きい第２曲率Ｒ２に曲がることで、全体フレームアセンブリ１１’が曲がる。言い換えれば、図４に示すフレームアセンブリ１１’は、第１対象体１１０に印加されるトルクＴを第２対象体１２０にあまり伝達することができない。言い換えれば、前記トルクＴのうちの一部のトルクのみが伝達されるのである。
【００４３】
しかし、図３に示すように、距離保持部材１５０のあるフレームアセンブリ１１の場合、第１長手方向部材１３０及び第２長手方向部材１４０間の距離が一定に保持されるため、２つの長手方向部材１３０、１４０が互いに異なる曲率に曲がることない。従って、第２対象体１２０には、第１対象体１１０に作用するトルクＴと大きさが同一であり、方向は反対のトルクが印加され得る。言い換えれば、図３に示すフレームアセンブリ１１は、第１対象体１１０に印加されるトルクＴを第２対象体１２０に伝達し得る。このような構造によれば、フレームアセンブリ１１はトルクを双方向に伝達することができる。
【００４４】
図５〜図７は、一実施形態に係るフレームアセンブリの一例を示す図である。
【００４５】
図５を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１２は、第１対象体２１０、第２対象体２２０、第１長手方向部材２３０、第２長手方向部材２４０、及び距離保持部材２５０を含む。
【００４６】
第１長手方向部材２３０の両端は、それぞれ第１対象体２１０及び第２対象体２２０に固定される。例えば、第１長手方向部材２３０の両端は、第１対象体２１０及び第２対象体２２０に回転可能にヒンジ結合される。第１長手方向部材２３０の両端と同様に、第２長手方向部材２４０の両端もそれぞれ第１対象体２１０及び第２対象体２２０に固定される。
【００４７】
距離保持部材２５０の両端部又は１つの端部は、第１長手方向部材２３０及び／又は第２長手方向部材２４０に回転可能に固定される。このような構造によれば、第２長手方向部材２４０が第１長手方向部材２３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、同時に第１長手方向部材２３０の中間領域及び第２長手方向部材２４０の中間領域は、相互向かい合う面に対して部分的に摺動され得る。図５は、それぞれの距離保持部材２５０の両端部がそれぞれ第１長手方向部材２３０及び第２長手方向部材２４０に回転可能にヒンジ結合された状態を示す。距離保持部材２５０は、例えば、曲がらない構造及び材質から形成され得る。
【００４８】
図６を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１３は、第１対象体３１０、第２対象体３２０、第１長手方向部材３３０、第２長手方向部材３４０、及び距離保持部材３５０を含む。
【００４９】
距離保持部材３５０の一部分は、柔軟な性質を有する材質又は構造を有することで、第１長手方向部材３３０及び第２長手方向部材３４０に対して曲がり得る。このような構造によれば、第２長手方向部材３４０が第１長手方向部材３３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、同時に第１長手方向部材３３０の中間領域及び第２長手方向部材３４０の中間領域は、相互向かい合う面に対して部分的に摺動され得る。例えば、距離保持部材３５０の両端部は、中間領域より断面が１／５〜１／１０小さい構造を有する。例えば、距離保持部材３５０の中間領域は曲がらない材質又は構造を有し得る。
【００５０】
一方、図６に示すものとは異なり、距離保持部材３５０の厚さは第１長手方向部材３３０及び第２長手方向部材３４０の厚さよりも厚いこともある。距離保持部材３５０の厚さは、第１長手方向部材３３０及び第２長手方向部材３４０が座屈されないほどの十分な厚さ、例えば、１０倍〜１００倍の厚さを有し得る。
【００５１】
図７は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図であり、図８は、一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方面の力が作用するときの動作を示す図である。
【００５２】
図７及び図８を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１４は、第１対象体４１０、第２対象体４２０、第１長手方向部材４３０、第２長手方向部材４４０、及び距離保持部材４５０を含む。
【００５３】
距離保持部材４５０は、互いに摺動可能な第１スライダ４５１及び第２スライダ４５２を含む。このような構造によれば、第２長手方向部材４４０が第１長手方向部材４３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、同時に第１長手方向部材４３０の中間領域及び第２長手方向部材４４０の中間領域は、相互に向かい合う面に対して部分的に摺動さ得る。
【００５４】
フレームアセンブリ１４は、中間領域に垂直な方向に柔軟な性質を有するため、図８に示すように、フレームアセンブリ１４の中間領域に側方向の力Ｆが作用すれば、第１長手方向部材４３０及び第２長手方向部材４４０は力Ｆに応じて曲がる。この場合、第１長手方向部材４３０及び第２長手方向部材４４０は、距離保持部材４５０によって相互間の距離を保持しながら、部分的に摺動され得る。言い換えれば、第１長手方向部材４３０及び第２長手方向部材４４０は、同一の形状で曲がる。
【００５５】
図９〜図１１は、一実施形態に係る距離保持部材の一例を示す図である。図９〜図１１は、図８に示すＡ部分を上方から下方に（ｙ軸の負の方向に）みた形状を示すものと理解される。
【００５６】
図９を参照すると、一実施形態に係る距離保持部材５５０は、第１スライダ５５１、第１スライダ５５１に対して摺動可能な第２スライダ５５２を含む。
【００５７】
第１スライダ５５１は、第１長手方向部材４３０に連結されて第２長手方向部材４４０に向かって延びる第１スライダボディ５５１ａと、第１スライダボディ５５１ａに形成される第１係止部５５１ｂを含む。例えば、第１スライダボディ５５１ａ及び／又は第１係止部５５１ｂは、曲がらない構造及び材質から形成され得る。
【００５８】
第２スライダ５５２は、第２長手方向部材４４０に連結されて第１長手方向部材４３０に向かって延びる第２スライダボディ５５２ａと、第２スライダボディ５５２ａに形成されて第１係止部５５１ｂにかかる第２係止部５５２ｂを含む。例えば、第２スライダボディ５５２ａ及び／又は第２係止部５５２ｂは、曲がらない構造及び材質から形成され得る。
【００５９】
第１スライダボディ５５１ａ及び第２スライダボディ５５２ａは、第１長手方向部材４３０及び第２長手方向部材４４０が互いに近づく方向に座屈されることを防止する。
【００６０】
第１係止部５５１ｂ及び第２係止部５５２ｂのいずれか１つは突出し、他の１つは陥没する。第１係止部５５１ｂ及び第２係止部５５２ｂの係合によって、第１スライダ５５１及び第２スライダ５５２は互いに離脱することなく摺動できる。第１係止部５５１ｂは、第１スライダボディ５５１ａから遠ざかるほど幅が増加する部分を含む。例えば、第１係止部５５１ｂは、突出する方向に行くほど断面が広くなる鳩尾形状を含み、第２係止部５５２ｂは、陥没する方向に行くほど溝の断面が広くなる形状を含む。
【００６１】
図１０を参照すると、一実施形態に係る距離保持部材６５０は、第１スライダボディ６５１ａ及び第１係止部６５１ｂを含む第１スライダ６５１と、第２スライダボディ６５２ａ及び第２係止部６５２ｂを含む第２スライダ６５２を含む。
【００６２】
第１係止部６５１ｂは、第１スライダボディ６５１ａから遠ざかるほど幅が増加する部分を含む。例えば、第１係止部６５１ｂの断面は円形状であり、第２係止部６５２ｂの断面は２つの隅が内側に曲がった溝であり得る。
【００６３】
図１１を参照すると、一実施形態に係る距離保持部材７５０は、第１スライダボディ７５１ａ及び第１係止部７５１ｂを含む第１スライダ７５１と、第２スライダボディ７５２ａ及び第２係止部７５２ｂを含む第２スライダ７５２と、離脱防止部材７５３を含む。
【００６４】
離脱防止部材７５３は、第１スライダ７５１及び第２スライダ７５２が互いに離脱することを防止する。離脱防止部材７５３の一側は第１係止部７５１ｂと結合し、第１係止部７５１ｂに対して摺動移動できる。例えば、離脱防止部材７５３の一側は、第１スライダ７５１が位置する方向に行くほど幅が増加する部分を含む逆台形状を有する。同様に、離脱防止部材７５３の他側は、第２係止部７５２ｂと結合される。言い換えれば、離脱防止部材７５３の一側及び他側は中心から２つのスライダ７５１、７５２に向かって次第に幅が増加する部分を含む２つの逆台形状が合わされた形状を有する。
【００６５】
図１２は、一実施形態に係るフレームアセンブリを示す図でり、図１３は一実施形態に係るフレームアセンブリの中間領域に側方面の力が作用するときの動作を示す図である。
【００６６】
図１２及び図１３を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１８は、第１対象体８１０、第２対象体８２０、第１長手方向部材８３０、第２長手方向部材８４０、及び距離保持部材８５０を含む。
【００６７】
距離保持部材８５０の両端部又は１つの端部は第１長手方向部材８３０及び／又は第２長手方向部材８４０に摺動可能に連結される。このような構造によれば、第２長手方向部材８４０が第１長手方向部材８３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、同時に第１長手方向部材８３０の中間領域及び第２長手方向部材８４０の中間領域は、相互向かい合う面に対して部分的に摺動され得る。図１２は、それぞれの距離保持部材８５０の一端部が第１長手方向部材８３０に固定され、他端部が第２長手方向部材８４０に摺動可能なように結合された状態を示すものである。言い換えれば、距離保持部材８５０は、第２長手方向部材８４０に対して摺動可能なスライダ８５１を含む。距離保持部材８５０は、例えば、曲がらない構造及び材質から形成され得る。
【００６８】
図１３に示すように、フレームアセンブリ１８は中間領域に作用する力に対して柔軟であるため、フレームアセンブリ１８の中間領域に側方向の力Ｆが作用すれば、第１長手方向部材８３０及び第２長手方向部材８４０は力Ｆに応じて曲がる。この場合、第１長手方向部材８３０及び第２長手方向部材８４０は、距離保持部材８５０によって相互間の距離を保持しながらも、部分的に摺動され得る。言い換えれば、第１長手方向部材８３０及び第２長手方向部材８４０は、同一の形状に曲がる。
【００６９】
柔軟な材質から形成された長手方向部材は、固定端から遠ざかるほどテコの原理によって作用する力に対する変化量が増加し、変化量だけのトルク損失が発生し、一端部から他端部に充分なトルクを伝達を行うことができない場合もある。反対に、剛性な材質から形成された長手方向部材は、一端部から他端部にトルクが充分に伝達される一方、中間部は柔軟性は落ちる。しかし、実施形態に係るフレームアセンブリは、中間部が柔軟でありながらも、トルクを十分に伝達することができ、フレームアセンブリに隣接する対象体との摩擦力を減少させながらも動力伝達過程におけるトルクの損失を最小化することができる。
【００７０】
図１４は、一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図であり、図１５は、一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を引くときフレームアセンブリの動作を示す図であり、図１６は、一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を押すときフレームアセンブリの動作を示す図である。
【００７１】
図１４〜図１６を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ１９は、第１対象体９１０、第２対象体９２０、第１長手方向部材９３０、第２長手方向部材９４０、及び距離保持部材９５０を含む。例えば、第１長手方向部材９３０は、外力が作用しないとき本来の形に復元する弾性を有する材質を含む。
【００７２】
第１長手方向部材９３０の両端は、それぞれ第１対象体９１０及び第２対象体９２０に固定され得る。第１長手方向部材９３０の両端と異なって、第２長手方向部材９４０の一端は第２対象体９２０に固定され、他端は第１対象体９１０に対して相対的に移動可能に連結される。第２長手方向部材９４０は、第１対象体９１０の長手方向に対して交差する方向、例えば、垂直方向に移動可能に連結される。言い換えれば、第１対象体９１０は、第２長手方向部材９４０に摺動可能に連結され得る。第１対象体９１０は、第２長手方向部材９４０に対して摺動可能な第１スライダ９１１を含む。例えば、第２長手方向部材９４０は第１対象体９１０を貫通するように配置され、この場合、第１対象体９１０のうち第２長手方向部材９４０が貫通する部分が第１スライダ９１１であると理解され得る。
【００７３】
距離保持部材９５０の両端部又は１つの端部は、第１長手方向部材９３０及び／又は第２長手方向部材９４０に摺動可能に連結される。このような構造によれば、第２長手方向部材９４０が第１長手方向部材９３０に対して実質的に同一の距離を保持しながらも、同時に第１長手方向部材９３０の中間領域及び第２長手方向部材９４０の中間領域は、相互向かい合う面に対して部分的に摺動され得る。図１４は、それぞれの距離保持部材９５０の一端部が第１長手方向部材９３０に固定され、他端部が第２長手方向部材９４０に摺動可能なように結合された状態を示すものである。言い換えれば、距離保持部材９５０は、第２長手方向部材９４０に対して摺動可能な第２スライダ９５１を含む。距離保持部材９５０は、例えば、曲がらない構造及び材質から形成され得る。
【００７４】
図１５及び図１６は、第１対象体９１０と第２対象体９２０が相対的に動くことのできる場合、第２長手方向部材９４０に作用する力によりフレームアセンブリ１９の動作を示す図である。例えば、第１対象体９１０は内ももに固定され、第２対象体９２０は向こう脛に固定され、相対的に動き自在である。
【００７５】
図１５に示すように、第２長手方向部材９４０を引く力（Ｆ）が作用するとき、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は、フレームアセンブリの中心を基準にして第２長手方向部材９４０が位置する方向に曲がる。言い換えれば、第２長手方向部材９４０に引張力（Ｆ）が作用すると、図１５を基準にして時計回りのトルクが第２対象体９２０に作用し、第２対象体９２０のうち第２長手方向部材９４０に連結された部分が第１対象体９１０に向かって動く。一方、フレームアセンブリ１９は、中間領域に垂直方向に柔軟な性質を有し、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は、距離保持部材９５０によって相互間の距離を保持しながら部分的に摺動し得る。従って、第２長手方向部材９４０に引張力が作用すると、図１５に示すように、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は互いに類似の形状に変形される。その結果、第２長手方向部材９４０に作用する引張力によれば、全体フレームアセンブリ１９は片方方向に曲がる。
【００７６】
第２長手方向部材９４０を長手方向の圧縮力に対して座屈されないほどの十分な剛性材質及び構造から形成される場合、図１６に示すように、第２長手方向部材９４０を押す力（Ｆ）が作用するとき、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は、フレームアセンブリの中心を基準にして第１長手方向部材９３０が位置する方向に曲がる。言い換えれば、第２長手方向部材９４０に圧縮力（Ｆ）が作用すれば、図１６を基準にして反時計周りのトルクが第２対象体９２０に作用し、第２対象体９２０のうち第２長手方向部材９４０に連結された部分は第１対象体９１０から遠ざかる方向に動く。一方、フレームアセンブリ１９は中間領域に垂直方向に柔軟な性質を有し、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は、距離保持部材９５０によって相互間の距離を保持しながら部分的に摺動され得る。その結果、第２長手方向部材９４０に圧縮力が作用すると、図１６に示すように、第１長手方向部材９３０及び第２長手方向部材９４０は相互類似の形状に変形され得る。結論的に、第２長手方向部材９４０に作用する圧縮力によれば、全体フレームアセンブリ１９は図１５と反対方向に曲がる。
【００７７】
このような構造によれば、第１対象体９１０及び第２対象体９２０の間の角度が調整されるため、フレームアセンブリ１９は、様々な種類の関節手段として利用され得る。また、第１対象体９１０及び第２対象体９２０の回転中心の位置は固定されていないため、回動動作中に回転中心の位置が継続的に変化する人又は動物等の関節運動を模倣し得る。また、フレームアセンブリは、中間領域に垂直方向に柔軟な性質を有するため、外力に対して順応ぢて柔軟に変化しながらも、関節として機能できることから、フレームアセンブリを着用するユーザに不要な荷重が作用することを減少することができる。
【００７８】
一方、第２長手方向部材９４０が長手方向の圧縮力に対して座屈が生じるほどの柔軟な材質及び構造、例えば、ワイヤー等で形成される場合、第２長手方向部材９４０に圧縮力が作用しても第２対象体９２０を回転させるトルクは作用しないことがある。この場合、フレームアセンブリ１９は、第２長手方向部材９４０に印加される力の方向に沿っていずれか一方向にのみ変形される。言い換えれば、第２長手方向部材９４０に引張力が作用すると、フレームアセンブリ１９は図１５に示すように動作し、前記引張力が解除されれば、フレームアセンブリ１９は図１４に示すような初期状態に復元される。一方、第２長手方向部材９４０に圧縮力が作用すると、第２長手方向部材９４０を除いたフレームアセンブリ１９の残り部分の形状はほとんど変形されることなく保持され得る。このような構造によるフレームアセンブリ１９は、ユーザの膝関節及びヒジ関節等ように一方向に動作する関節の運動を補助することができる。
【００７９】
図１７は、一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図であり、図１８は、一実施形態に係るフレームアセンブリの片方長手方向部材を引くときフレームアセンブリの動作を示す図である。
【００８０】
図１７及び図１８を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ２０は、第１対象体１０１０、第２対象体１０２０、第１長手方向部材１０３０、第２長手方向部材１０４０、及び複数の距離保持部材１０５０を含む。
【００８１】
例えば、第１長手方向部材１０３０及び第２長手方向部材１０４０は、図１７に示すように、正面から見るとき曲線の初期形状を有する。例えば、第１長手方向部材１０３０は、外力が作用しないとき本来の形状に復元する弾性を有する材質から形成され得る。第１対象体１０１０は、第２長手方向部材１０４０に対して摺動可能な第１スライダ１０１１を含む。距離保持部材１０５０は、第２長手方向部材１０４０に対して摺動可能な第２スライダ１０５１を含む。
【００８２】
第１長手方向部材１０３０の両端部は、第１対象体１０１０及び第２対象体１０２０にそれぞれ固定される。第１長手方向部材１０３０は、自重によって座屈が生じないほどの剛性を有しながら、柔軟な材質、例えば、合成樹脂等のような材質から形成され得る。例えば、第１長手方向部材１０３０は、第２長手方向部材１０４０に向かう面を含んでいるプレート状であり得る。
【００８３】
第２長手方向部材１０４０の一端部は第２対象体１０２０に固定され、他端部は、第１対象体１０１０の長手方向に対して交差する方向に移動可能なよう第１対象体１０１０に連結されている。第２長手方向部材１０４０は、柔軟な材質で形成されれば充分であり、必ず座屈が生じないほどの十分な剛性を有する必要はない。例えば、第２長手方向部材１０４０は、第１スライダ１０１１及び第２スライダ１０５１に形成された溝又はホールに挿入されるケーブルであり得る。
【００８４】
このような構造によれば、フレームアセンブリ２０は、図１７に示すように曲げ動作を行ったり、図１８に示すように伸長動作を行う関節の運動補助手段として用いられる。
【００８５】
このような曲げ動作又は伸長動作は、第２長手方向部材１０４０に印加される力によって行われる。例えば、第１長手方向部材１０３０が弾性体であり、図１７に示すような初期状態を有すれば、第２長手方向部材１０４０を引くとき、図１８に示すような伸長動作が行われ、第２長手方向部材１０４０を引く力を解除するとき、弾性復元力によって図１７に示すような曲げ動作が行われる。
【００８６】
複数の距離保持部材１０５０の高さを調整することによって、フレームアセンブリ２０の最大の伸長角度を制限し得る。例えば、図１７及び図１８に示すように、最大伸長角度が１８０度を超過しないようにする。
【００８７】
図１９は、一実施形態に係るフレームアセンブリの初期状態を示す図であり、図２０は、一実施形態に係るフレームアセンブリの片方の長手方向部材を引くときフレームアセンブリの動作を示す図である。
【００８８】
図１９及び図２０を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ２１は、第１対象体１１１０、第２対象体１１２０、第１長手方向部材１１３０、第２長手方向部材１１４０、及び複数の距離保持部材１１５０を含む。第１対象体１１１０及び距離保持部材１１５０は、それぞれ第１スライダ１１１１及び第２スライダ１１５１を含む。
【００８９】
例えば、第１長手方向部材１１３０及び第２長手方向部材１１４０は、図１９に示すように正面から見たとき直線の初期形状を有し得る。
【００９０】
図２０に示すように、第２長手方向部材１１４０に引張力が印加されれば、フレームアセンブリ２０は曲げ動作を行い、図１９に示すように、第２長手方向部材１１４０に印加される引張力が解除すると、フレームアセンブリ２０は伸長動作を行う。
【００９１】
複数の距離保持部材１１５０のうち、少なくとも一部は第１長手方向部材１１３０から第２長手方向部材１１４０に行くほど高さが次第に小さくなる形状を有する。例えば、複数の距離保持部材１１５０は台形状を有し得る。前記台形状の下辺に対応する部分は第１長手方向部材１１３０に固定され、前記台形状の上辺に対応する部分は第２長手方向部材１１４０に摺動可能に連結される。言い換えれば、１つ以上の距離保持部材１１５０のうち、第２長手方向部材１１４０に連結された部分の高さは、第１長手方向部材１１３０に連結された部分の高さよりも小さい。例えば、１つ以上の距離保持部材１１５０は、第２長手方向部材１１４０に向かって高さが次第に減少するくさび形状を有し得る。このような構造によれば、フレームアセンブリ２１の最大の曲げ角度を制限することができる。
【００９２】
図２１は一実施形態に係る運動補助装置を示す側面図であり、図２２は一実施形態に係る運動補助装置を示す正面図である。
【００９３】
図２１及び図２２を参照すると、一実施形態に係る運動補助装置１は、ユーザに着用されてユーザの運動を補助する。ユーザは、人体、動物又はロボット等であってもよく、これらに制限されることはない。図２１及び図２２は、運動補助装置１が、ユーザの膝の運動を補助する場合について例示的に示すが、運動補助装置１は、ユーザの手首、ヒジ等の上体の他の部分でも足首等の下半身の他の部位を補助することができる。言い換えれば、運動補助装置１は、ユーザの一部分の運動を補助することができる。以下、運動補助装置１が、人体の膝運動を補助する場合について例示的な説明を行う。
【００９４】
運動補助装置１は、ユーザの関節を基準にして互いに反対側に配置する第１着用部１２１２及び第２着用部１２２２と、第１着用部１２１２と第２着用部１２２２との間に連結されるフレームアセンブリ２２と、フレームアセンブリ２２を動作させるためのアクチュエータ（Ｍ）を含む。
【００９５】
第１着用部１２１２は、ユーザの一部分を支持する。第１着用部１２１２は、例えば、ユーザの膝上の内ももの周縁を全体的に支持するための取外し式ベルトを含み得る。第２着用部１２２２も同様に、ユーザの足首の上の向こう脛の周縁を支持するためのベルトを含み得る。第１着用部１２１２及び第２着用部１２２２は、フレームアセンブリ２２の第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０のそれぞれをユーザの体に固定させ得る。
【００９６】
一方、説明の便宜のために、第１着用部１２１２及び第１対象体１２１０は別個の構成のように表現したが、第１着用部１２１２及び第１対象体１２１０は一体に形成されてもよい。また、第１対象体１２１０が第１着用部１２１２の機能を行うものとして理解されてもよい。以上の説明は第２着用部１２２２及び第２対象体１２２０にも同様に適用され得る。
【００９７】
フレームアセンブリ２２は、ユーザの膝関節に連結された内もも及びふくらはぎを相対的に回転させるトルクをユーザに伝達する。フレームアセンブリ２２は、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０に固定される第１長手方向部材１２３０と、第１対象体１２１０に摺動連結されて第２対象体１２２０に固定される第２長手方向部材１２４０と、複数の第１距離保持部材１２５０を含む。ここで、第２長手方向部材１２４０は、例えば、アクチュエータ（Ｍ）によって回転する回転体の外周面に巻かれたり解かれたりする方式で動作する。
【００９８】
フレームアセンブリ２２は、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０を連結してユーザの膝関節を基準にして第１長手方向部材１２３０の反対側に配置する第３長手方向部材と、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０を連結してユーザの膝関節を基準にして第２長手方向部材１２４０の反対側に配置する第４長手方向部材と、第３長手方向部材に固定されて第４長手方向部材に摺動可能に連結する第２距離保持部材１２６０を含む。第４長手方向部材は、例えば、アクチュエータ（Ｍ）によって回転する回転体の外周面に巻かれたり解かれたりする方式で動作する。このように１つの関節を中心に両側に対称する構造を含むフレームアセンブリ２２を利用すれば、関節の運動をより安定的に補助することができる。一方、第４長手方向部材は、第２長手方向部材１２４０が連結されたアクチュエータ（Ｍ）ではない他のアクチュエータに連結して独立的に駆動することも可能である。
【００９９】
アクチュエータ（Ｍ）は、第２長手方向部材１２４０及び／又は第４長手方向部材に連結され、フレームアセンブリ２２を動作させ得る。アクチュエータ（Ｍ）は、例えば、ユーザに直接的に装着されたり、運動補助装置１の一部に固定してユーザに間接的に装着され得る。他の例として、アクチュエータ（Ｍ）は別に固定されることなく、ユーザによって携帯されてもよい。実施形態においてアクチュエータ（Ｍ）の位置は制限されないことを明らかにする。
【０１００】
以下、フレームアセンブリ２２が、図１７に示すように曲げ状態の初期状態を有する場合について説明する。フレームアセンブリ２２は、アクチュエータ（Ｍ）によって回転する回転体の回転方向に沿って曲げ動作又は伸長動作を行う。
【０１０１】
例えば、ユーザのふくらはぎが内ももに対して曲げられている状態で（図２４を参考）、図２１を基準にして回転体が時計回りに回転すれば、第２長手方向部材１２４０及び／又は第４長手方向部材が引っ張られ、第２対象体１２２０には第１対象体１２１０に対して時計回りに回転するトルクが作用される。このような動作によれば、フレームアセンブリ２２は伸長動作ができるため、運動補助装置１は、ユーザが脚を伸びる動作、例えば、立ち上がる動作等を補助することができる。また、アクチュエータ（Ｍ）に十分な動力を伝達することにより、運動補助装置１は、ユーザの直立状態を保持できる。また、第１距離保持部材１２５０及び／又は第２距離保持部材１２６０のウェッジ形状によれば、フレームアセンブリ２２の最大の伸長角度がユーザの膝関節の最大の伸長角度を超過しないように制限する。従って、ユーザの直立状態を保持するための動力を超過する動力が第２長手方向部材１２４０に作用しても、ユーザの膝関節の損傷を防止することができる。
【０１０２】
反対に、図２１に示すように、ユーザのふくらはぎが内ももに対して伸ばす状態で回転体が反時計周りに回転すると、第２長手方向部材１２４０が解かれ、第２対象体１２２０に作用した前記トルクの大きさが減少する。この場合、第１長手方向部材１２３０及び／又は第３長手方向部材の弾性復元力によって第２対象体１２２０には、第１対象体１２１０に対して反時計周りに回転するトルクが作用する。このような動作によれば、フレームアセンブリ２２は曲げ動作が可能であるため、運動補助装置１はユーザが足を曲げる動作、例えば、座る動作等を補助し得る。一方、フレームアセンブリ２２は曲げ状態の初期状態を有するため、ユーザが座っている間にアクチュエータ（Ｍ）は駆動する必要がないため、エネルギーの節約を図ることができる。
【０１０３】
運動補助装置１のフレームアセンブリ２２は、上述したように側方向の力に対し柔軟であるため、様々な動作状態によるユーザの体の形状の変化に応じて形状が変化する。従って、フレームアセンブリ２２がユーザに密着しても着用感に及ぼす悪い影響を最小化できる。従って、摩擦問題を防止するためにフレームアセンブリを体から離隔して設計する必要がないため、フレームアセンブリの設置に必要な体積が縮小し、さらに、全体の運動補助装置を衣服内に着用することも可能である。
【０１０４】
一方、ユーザの一部の関節はローリングと摺動が同時に発生する構造であるため、単純なボールジョイント方式では位置ずれが発生し、ユーザに不要な負荷を伝達させることになる。言い換えれば、実際のユーザ関節の回転中心は変化する一方、ボールジョイントの回転中心は固定されているため、位置ずれにより不要な負荷がユーザに伝えられる。このような不要な負荷はユーザの着用感を低下させ、ボールジョイント及びそれに連結した部品の変形を招くことになる。以下、人体の膝関節を例に挙げて位置ずれの具体的な説明を行った後、実施形態に係るフレームアセンブリを関節手段として用いるときの長所を説明する。
【０１０５】
図２３は、ユーザの膝関節の曲げ動作を示す図である。図２３を参照すると、ユーザの膝関節の場合、膝を曲げて伸ばす過程においてローリングと摺動運動が同時に発生する。従って、ユーザの大腿部又はふくらはぎが膝関節を中心に枢動されるとき、ユーザの膝関節の回転中心が移動する。例えば、大腿骨Ｐは脛骨Ｒを中心にローリング動作する。ローリング動作すると共に、大腿骨Ｐの端部面Ｐ１は脛骨Ｒの端部面Ｒ１に沿って摺動する。従って、大腿骨Ｐのローリング動作の回転中心は最初の接触点Ｃ１から接触点Ｃ２に変化し得る。
【０１０６】
整理すると、図２３に示すように、実際のユーザの関節の回転中心は動作過程で変化するため、単純なボールジョイント方式ではこれに対する正確な模倣はできない。しかし、実施形態に係るフレームアセンブリの回転中心は、ボールジョイント方式とは相違に固定されていないため、前述したような実際の関節動作を模写するために用いることができる。以下、図面を参照してより具体的に説明する。
【０１０７】
図２４は、ユーザの膝が曲げ状態のとき一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図であり、図２５は、ユーザの膝が伸長状態のとき一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。以下では、第１対象体１２１０が第１着用部１２１２（図２１参照）の機能を行い、第２対象体１２２０が第２着用部１２２２（図２１参照）の機能を行うものとして説明することにする。
【０１０８】
図２４及び図２５を参照すると、一実施形態に係るフレームアセンブリ２２は、複数の距離保持部材１２５０を含む。それぞれの距離保持部材１２５０は、隣接する異なる距離保持部材１２５０に対して回転されるため、フレームアセンブリ２２は、距離保持部材１２５０の個数に応じて複数の回転中心を有するものとして理解される。また、フレームアセンブリ２２は、側方面に対して柔軟な性質を有するため、フレームアセンブリ２２に作用する外力に応じて内部応力が最小になる形状に自ら変化し得る。従って、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０の間の瞬間的な回転中心の位置は、ユーザの膝関節の瞬間的な回転中心と一致するよう、フレームアセンブリ２２は自己整列される。
【０１０９】
まず、図２４に示すように、ユーザの膝が曲げ状態のとき、図２３を参照して詳しく示したように、膝関節の回転中心は接触点Ｃ１になる。もし、フレームアセンブリ２２の回転中心と接触点Ｃ１が互いに一致しない状態でユーザが動けば、位置ずれによりフレームアセンブリ２２に外力が作用する。このような外力は、側方面に対して柔軟なフレームアセンブリ２２の形状を変化させ、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０の間の回転中心が接触点Ｃ１と一致させ得る。
【０１１０】
同様に、図２５に示すように、ユーザの膝が伸長状態のとき、図２３を参照して詳しく示したように、膝関節の回転中心は接触点Ｃ２に変化される。この場合、フレームアセンブリ２２に作用する外力が変化することになり、このような外力はフレームアセンブリ２２の形状を変化させて、第１対象体１２１０及び第２対象体１２２０の間の回転中心が接触点Ｃ２と一致させ得る。
【０１１１】
上述したようにフレームアセンブリ２２は、柔軟な第１長手方向部材１２３０、第２長手方向部材１２４０、及び複数の距離保持部材１２５０によって柔軟性及び多い自由度を有するため、このような位置ずれの問題が解決される。
【０１１２】
図２６は、一実施形態に係るフレームアセンブリがユーザに装着された状態を示す図でり、図２７は、一実施形態に係るフレームアセンブリが図２６と異なる位置でユーザに装着された状態を示す図である。
【０１１３】
例えば、複数の距離保持部材１２５０を等しく活用するためには、フレームアセンブリ２２の中心とユーザの関節とを一致させる。しかし、図２６及び図２７を参照すると、フレームアセンブリ２２は、概略的な位置だけ合わせれば、位置ずれの問題が発生することなく充分に動作できることが分かる。
【０１１４】
図２６に示すように、フレームアセンブリ２２の中心が関節よりも下方に位置し、この場合に人体の上部方向に近く位置する距離保持部材１２５０の間隔がさらに多く相対的に広がりながら、フレームアセンブリ２２が関節手段として正常に動作することができる。
【０１１５】
図２７に示すように、フレームアセンブリ２２の中心が関節よりも上方に位置し、この場合、人体の下部方向に近く位置する距離保持部材１２５０の間隔がさらに多く相対的に広がりながらフレームアセンブリ２２が関節手段として正常に動作することができる。
【０１１６】
一般的な回転型ジョイントを含む運動補助装置の場合、関節と回転軸とを正確に一致させなければ、位置ずれによる着用感の低下及び装置破損の問題が発生する。しかし、実施形態に係る運動補助装置１は、着用位置が特定の位置に制限されないことから、着用の容易性を向上させることができる。
【０１１７】
図２８は、一実施形態に係る運動補助装置を示す図である。図２８を参照すると、一実施形態に係る運動補助装置２は、足首関節の運動を補助する。運動補助装置２は、ユーザの一部、例えば、向こう脛の前面を支持する第１対象体１３１０と、ユーザの他の部分、例えば、足裏を支持する第２対象体１３２０と、第１対象体１３１０及び第２対象体１３２０を連結する第１長手方向部材１３３０と、第１長手方向部材１３３０に対して離隔して配置する第２長手方向部材１３４０と、第１長手方向部材１３３０及び第２長手方向部材１３４０の間に連結される複数の距離保持部材１３５０を備えるフレームアセンブリ２３を含む。
【０１１８】
第２長手方向部材１３４０を引っ張ると複数の距離保持部材１３５０間の間隔は狭くなり、第２対象体１３２０が第１対象体１３１０に対して反時計周りに回転し、ユーザはプッシュオフ動作を行う。反対に、第２長手方向部材１３４０を引っ張る力を解除すると、第１長手方向部材１３３０の弾性復元力によって複数の距離保持部材１３５０間の間隔が広がりながら本来の状態に復帰する。
【０１１９】
一方、ユーザの一部の関節は外がえし（ｅｖｅｒｓｉｏｎ又は外転）動作又は内がえし（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ又は内転）動作により回転軸が変化するため、単純なボールジョイント方式では位置ずれが発生し、ユーザに不要な負荷を伝達することになる。以下、人体の足首関節を例にして位置ずれについて具体的に説明した後、実施形態に係るフレームアセンブリを関節手段として用いる場合に有する長所について説明する。
【０１２０】
図２９は、ユーザの足首関節の外がえし動作を示す図であり、図３０は、ユーザの足首関節の内がえし動作を示す図である。
【０１２１】
図２９及び図３０を参照すると、ユーザの足首は、ユーザの中心を基準にして外側に曲がる外がえし運動と、内側に曲がる内がえし運動をする。このような運動によって、足首の曲げ運動及び伸長運動の回転軸も変化する。具体的に図２９に示すように、足首が外がえし運動をすると、足首の曲げ／伸長の回転軸はユーザ中心に向かって下向きに傾斜して変化する。反対に、図３０に示すように足首が内がえし運動をすると、足首の曲げ／伸長の回転軸はユーザの中心に向かって上向きに傾斜して変化する。
【０１２２】
図２９及び図３０に示すように、実際にユーザ関節の回転中心は動作過程で変化するため、単純なボールジョイント方式ではこれを正確に模倣することができない。しかし、実施形態に係るフレームアセンブリ２３の回転中心はボールジョイント方式とは異なって固定されていないため、以上のような実際に関節動作を模倣するために使用できる。以下、図面を参照してより具体的に説明することにする。
【０１２３】
図３１は、ユーザの足首関節が中立状態であるとき一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図であり、図３２は、ユーザの足首関節が外がえし動作状態のとき一実施形態に係るフレームアセンブリの形状を示す図である。図３２は、図３１に示すＢ部分に対応する部分の形状のみを示している。
【０１２４】
理解を助けるために、図３１に示すように、足首関節が中立状態のとき、フレームアセンブリの全ての距離保持部材１３５０間の角度が均一な場合を仮定して説明する。
【０１２５】
足首関節が外がえし運動をすれば、前述した図２９に示すように、足首外側（ｌａｔｅｒａｌ）の回転中心は上方に移動する。反対に足首内側（ｍｅｄｉａｌ）の回転中心は下方に移動する。この場合、図３２に示すように、足首関節の外側に位置する複数の距離保持部材１３５０のうち相対的に上方に位置する距離保持部材１３５０の間隔は、下方に位置する距離保持部材１３５０の間隔よりも増加しながら、足首の外側の回転中心の変化に対応して自己整列する。言い換えれば、複数の距離保持部材１３５０のうち、相対的に回転中心に近く位置する距離保持部材１３５０の間隔は、回転中心から遠く位置する距離保持部材１３５０の間隔よりも増加することで、フレームアセンブリ２３の回転中心が変化する。従って、ユーザに向上した着用感を与えることができ、不要な負荷が加えられることを防止する。
【０１２６】
フレームアセンブリ２３は、図２２に類似するように、足首関節を中心に両側に対称する構造を含んでもよく、両側にそれぞれ備えられた距離保持部材は互いに独立的に自己整列するため、図２９及び図３０に示すように、外がえし／内がえし動作による位置ずれの問題も解決できる。
【０１２７】
上述したようにフレームアセンブリ２３は、柔軟な第１長手方向部材１３３０、第２長手方向部材１３４０、及び複数の距離保持部材１３５０によって柔軟性及び多自由度を有するため、このような位置ずれ問題が解決される。
【０１２８】
上述したように実施形態がたとえ限定された図面によって説明されたが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路等の構成要素が説明された方法とは異なる形態に結合又は組合わせたり、その他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果が達成され得る。
【符号の説明】
【０１２９】
１１    フレームアセンブリ
１１０  第１対象体
１２０  第２対象体
１３０  第１長手方向部材
１４０  第２長手方向部材
１５０  距離保持部材
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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