JP7549845B2 - 運動補助装置 - Google Patents

Description

以下の説明は運動補助装置に関する。

高齢化社会が深刻化するにつれ、関節の問題で痛みと不便を訴える人が増加しており、関節の不自由な老人や患者の歩行を補助する運動補助装置に対する関心が高まっている。

一実施形態によれば、運動補助装置は、内部に摺動空間が形成され、ユーザの遠位部分を支持するための力伝達フレームと、前記摺動空間内で摺動自在なスライダと、前記スライダに連結され、前記ユーザの近位部分に対して回転自在な駆動フレームと、を含む。

前記運動補助装置は、前記力伝達フレーム及びスライダを連結する複数の弾性部材をさらに含み得る。

前記複数の弾性部材のうち少なくとも１つの弾性部材は、前記力伝達フレームの中心及び前記スライダの間の距離が変化する場合に引っ張られ又は圧縮され得る。

前記スライダは、前記摺動空間内に位置するボディプレートと、前記ボディプレートの前面及び後面のうち少なくとも１つに取り付けられる少なくとも１つのスリッププレートを含み得る。

前記スリッププレートは、前記スリッププレートと前記力伝達フレームとの間で発生する摩擦を低減させるための摩擦低減部を含み得る。

前記スライダ及び前記駆動フレームのいずれか１つは、前記スライダ及び前記駆動フレームを連結する連結部材を含み得る。

前記力伝達フレームは、前記連結部材が貫通する開口を含み得る。

前記力伝達フレーム及び前記スライダは、前記開口の貫通方向において少なくとも一部がオーバラップされ得る。

前記力伝達フレーム及び前記スライダは一方向に曲がり得る。

前記力伝達フレームは前記ユーザの遠位部分を取り囲む方向に曲がり得る。

前記スライダ及び前記摺動空間の厚さは一定であり、前記力伝達フレームの曲率と前記スライダの曲率は同一であり得る。

前記スライダは、前記摺動空間内で互いに交差する２つの方向に２自由度の動きが可能である。

前記力伝達フレームの両側に脱着自在なストラップをさらに含み得る。

前記力伝達フレームは、両側サイドから突出形成されるストラップ連結部を含み、前記ストラップは、前記ストラップの長手方向に沿って離隔形成され、前記ストラップ連結部に挟まれる複数のストラップ溝を含み得る。

前記運動補助装置は、前記駆動フレームの一端に連結され、前記駆動フレームを駆動するアクチュエータをさらに含み得る。

前記運動補助装置は、前記駆動フレームと前記スライダとの間に作用する力又はトルクを検出するためのセンサと、前記センサで測定された情報に基づいて前記アクチュエータを制御可能な制御部をさらに含み得る。

前記遠位部分は前記ユーザの太ももであり、前記近位部分は、前記ユーザの腰及び骨盤のうち少なくとも１つであり得る。

一実施形態に係る運動補助装置は、ユーザの近位部分を支持するための近位支持部と、内部に摺動空間が形成され、ユーザの遠位部分を支持するための力伝達フレームと、前記摺動空間内で摺動自在なスライダと、前記スライダに連結され、前記近位支持部に対して相対的に回転自在な駆動フレームを含む。

前記スライダは、前記摺動空間内で互いに交差する２つの方向に２自由度の動き可能である。

前記運動補助装置は、前記近位支持部に対して前記駆動フレームを第１軸を中心に回転させるためのアクチュエータと、前記近位支持部に対して、前記駆動フレームを前記第１軸と交差する第２軸を中心に回転させるためのヒンジをさらに含み得る。

ユーザが一実施形態に係る運動補助装置を着用した形状を示す図である。 ユーザが太ももの屈曲（ｆｌｅｘｉｏｎ）又は伸展（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）運動を行うとき、股関節中心が矢状面（ｓａｇｉｔｔａｌ ｐｌａｎｅ上で移動することを示す図である。 ユーザと運動補助装置それぞれの関節が冠状面（ｆｒｏｎｔａｌ ｐｌａｎｅ）上で不一致（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）していることを示す図である。 ユーザと運動補助装置それぞれの関節が冠状面（ｆｒｏｎｔａｌ ｐｌａｎｅ）上で不一致（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）していることを示す図である。 一実施形態に係る運動補助装置の斜視図である。 一実施形態に係る運動補助装置の分解斜視図である。 一実施形態に係るスライダが力伝達フレームに連結されている形状を示す図である。 一実施形態に係るスライダが力伝達フレームに連結されている形状を示す図である。 一実施形態に係るスライダが力伝達フレームに連結されている形状を示す図である。 図４に示す切断線VII－VIIに沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。 図４に示す切断線VII－VIIに沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。 図４に示す切断線VII－VIIに沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。 図４に示す切断線VIII－VIII’に沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。 図４に示す切断線VIII－VIII’に沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。 図４に示す切断線VIII－VIII’に沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。

以下、実施形態を例示的な図面を介して説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加する際には、同じ構成要素について他の図面上に表示されている場合は、可能な限り同じ符号を有するようにしていることに留意されたい。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げるものと考えられる場合はその詳細な説明は省略する。

また、実施例の構成要素の説明において、第１，第２，Ａ，Ｂ，（ａ），（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであって、その用語によって該当の構成要素の本質や順番又は順序など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」されたと記載される場合、その構成要素は、その、他の構成要素に直接的に連結又は接続され得ると理解することもできるし、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」，「結合」又は「接続」され得ると理解することもできる。

図１は、一実施形態に係る運動補助装置を着用したユーザの形状を示す図であり、図２は、ユーザが太ももの屈曲又は伸展運動を行うとき、股関節の中心が矢状面（ｓａｇｉｔｔａｌ ｐｌａｎｅ）上で移動することを示す図であり、図３は、ユーザと運動補助装置それぞれの関節が冠状面（ｆｒｏｎｔａｌ ｐｌａｎｅ）上で不一致（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）であることを示す図である。

図１～図３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、動物又はロボットなどであってもよく、これに制限されることはない。運動補助装置１は、遠位支持部１０（ｄｉｓｔａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ）と、近位支持部２０（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ）と、近位支持部１０に対して相対的に遠位支持部１０を動かせる駆動フレーム１２と、駆動フレーム１２を駆動可能なアクチュエータ１９と、アクチュエータ１９と駆動フレーム１２を連結するヒンジ１８を含む。

遠位支持部１０及び近位支持部２０は、ユーザの一部分を基準にして互いに反対側に配置し、各々遠位部分（ｄｉｓｔａｌ ｐａｒｔ）及び近位部分（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｐａｒｔ）を支持する。遠位部分はユーザの太ももであってもよく、近位部分はユーザの腰及び／又は骨盤であってもよい。例えば、遠位支持部１０は太ももを支持し、近位支持部２０は太ももの上部分、例えば、腰及び／又は骨盤などを支持する。例えば、遠位支持部１０は、ユーザの太ももを全体的に支持するための取付け式ベルトを含み、近位支持部２０は、ユーザの腰及び／又は骨盤を全体的に支持するための取付け式ベルトを含む。

異なる例として、遠位支持部１０は、例えば、前腕（ｆｏｒｅａｒｍ）などを支持し、近位支持部２０は、例えば、肩及び／又は背中（ｂａｃｋ）などを支持してもよい。例えば、遠位支持部１０は、ユーザの前腕を全体的に支持するための取付け式ベルトを含んだり、前腕を全体的に取り囲む構造を含んでもよく、近位支持部２０は、ユーザの肩を全体的に支持するための取付け式ベルトを含んでもよい。以下、説明の便宜のために、遠位支持部１０がユーザの太ももを支持する状態を基準にして説明することにする。遠位支持部１０が支持する位置は、これに制限されない。

図２を参照すると、ユーザが股関節を中心に太ももの曲げ運動を行う間に、ユーザの股関節中心は、第１位置ｊ１から第２位置ｊ２まで移動する。股関節中心が第１位置ｊ１から第２位置ｊ２まで移動する間、股関節中心から遠位支持部１０までの長さは、第１長さｌ１から第２長さｌ２まで増加することになる。一実施形態に係る運動補助装置は、駆動フレーム１２と遠位支持部１０との間の相対運動を実現することによって、上述したように股関節中心と遠位支持部１０との間で発生する長さ変化を補償することができる。後述するように、遠位支持部１０は、ユーザの遠位部分に沿って股関節に向かう方向へ滑らず、股関節中心から遠位支持部１０の間の距離は変わり得る。

図３を参照すると、図３は、ユーザと運動補助装置それぞれの関節は冠状面（ｆｒｏｎｔａｌ ｐｌａｎｅ）上で不一致である。例えば、ユーザが太ももの内転（ａｄｄｕｃｔｉｏｎ）又は外転（ａｂｄｕｃｔｉｏｎ）運動を行う中心軸Ａ１と、駆動フレーム１２の回転運動中心軸Ａ２のヒンジ１８は、冠状面上で互いに離隔している。このような構造により、遠位支持部１０は、ユーザの遠位部分に摩擦力を作用させながら股関節から遠ざかる方向に滑り、ユーザはこれによって不便さを感じる。一実施形態に係る運動補助装置は、駆動フレーム１２と遠位支持部１０との間の相対運動を実現することで、遠位支持部１０がユーザの遠位部分に摩擦力を作用させてユーザの着用感を低下させる問題を減らし得る。後述するように、遠位支持部１０は、ユーザの遠位部分に沿って股関節に向かう方向に動かず、股関節中心から遠位支持部１０の間の距離は変わり得る。

まとめると、本発明の一実施形態によれば、駆動フレーム１２と遠位支持部１０との間の相対的な運動が実現され得るため、股関節中心と遠位支持部１０との間の長さの変化を補償することができる。これにより、ユーザが感じる不便さを解消することができる。駆動フレーム１２と遠位支持部１０との間の相対的な運動を実現する手段については以下で例示的に説明することにする。

図４は、一実施形態に係る運動補助装置の斜視図であり、図５は、一実施形態に係る運動補助装置の分解斜視図である。

図４及び図５を参照すると、運動補助装置１は、力伝達フレーム１１、スライダ１３、駆動フレーム１２、弾性部材１４、ストラップ１５、ヒンジ１８及びアクチュエータ１９を含む。力伝達フレーム１１及びストラップ１５は、ユーザの遠位部分を支持可能な遠位支持部１０（図１参照）に含まれる構成として理解される。

力伝達フレーム１１は、内部に摺動空間を形成する。力伝達フレーム１１は、前方カバー１１１、後方カバー１１２、摺動空間１１３（図７Ａ参照）、開口１１４及びストラップ連結部１１５を含む。

前方カバー１１１及び後方カバー１１２それぞれの枠部分は、例えば、ねじ結合される。前方カバー１１１及び後方カバー１１２のうち少なくとも１つは、前記枠部分の中心側に、前方又は後方に突出して膨らんだ形状を有している。前記膨らんだ形状は、前方カバー１１１及び後方カバー１１２が結合した時、摺動空間１１３（図７Ａ参照）を形成する。例えば、前方カバー１１１の後面と後方カバー１１２の前面とが接触するとき、前方カバー１１１の膨らんでいる形状の後面と後方カバー１１２の前面とに取り囲まれる空間を摺動空間１１３という。

後方カバー１１２は、ユーザの遠位部分に接触する。後方カバー１１２は、ユーザの遠位部分を安定的に支持するため、遠位部分に対応して曲がったプレートであってもよい。このような形状に応じて、後方カバー１１２とユーザの遠位部分との間の接触面積は増加し、ユーザの遠位部分をより安定的に支持することができる。後方カバー１１２の後面はユーザの遠位部分と接触し、後方カバー１１２の前面は前方カバー１１１と接触する。後方カバー１１２は、ユーザの遠位部分に密着し得るため、運動補助装置１がユーザから突出する高さを減らすことで、全体の運動補助装置１を小型化することができる。また、後方カバー１１２と遠位部分との間の密着により駆動遊隙を最小化することができる。

後方カバー１１２の裏面には、摩擦部材（図示せず）が備えられてもよい。摩擦部材は、後方カバー１１２がユーザの遠位部分上で滑ることを防止する。

前方カバー１１１は、後方カバー１１２に結合される。前方カバー１１１は、摺動空間１１３を形成するために膨らんでいる形状を備えてもよい。前記膨らんでいる形状は、前方カバー１１１の中央に形成される。

本願の図面において、前方カバー１１１が膨らんでいる形状を備えるものと図示され、後方カバー１１２は平らなプレート形状であると図示されているが、これに制限されない。例えば、後方カバー１１２がユーザの遠位部分に向かって突出して膨らんだ形状を備え、前方カバー１１１は平たいプレート形状であってもよい。異なる例で、後方カバー１１２がユーザの遠位部分に向かって突出して膨らんだ形状を備え、前方カバー１１１もユーザの遠位部分から遠ざかる方向に突出して膨らんだ形状を備えてもよい。

摺動空間１１３（図７Ａを参照）は、前方カバー１１１及び後方カバー１１２の間に形成される空間として理解される。後方カバー１１２の表面から前方カバー１１１までの垂直距離を摺動空間１１３の厚さとするとき、摺動空間１１３の厚さは均一（ｕｎｉｆｏｒｍ）である。

開口１１４は、前方カバー１１１の主面に形成される。摺動空間１１３の内部に配置されるスライダ１３は、開口１１４を通過する連結部材１６（図７Ａ参照）によって駆動フレーム１２に連結される。

ストラップ連結部１１５は、力伝達フレーム１１の両側サイドから突出形成される。例えば、ストラップ連結部１１５は、力伝達フレーム１１の両側サイド端部からユーザの遠位部分から遠ざかる方向に突出した後、開口１１４に向かって曲げられる形状である。ストラップ連結部１１５には、ストラップ１５が連結される。

スライダ１３は、摺動空間１１３（図７Ａ参照）内で摺動自在である。スライダ１３は、摺動空間１１３に沿ってユーザの遠位部分の長手方向に対応する方向に動作自在である。また、スライダ１３は、摺動空間１１３に沿ってユーザの遠位部分の長手方向に交差する方向に動作自在である。言い換えれば、スライダ１３は、摺動空間１１３内で交差している２つの方向に２自由度の動きが可能である。

スライダ１３と摺動空間１１３（図７Ａ参照）の厚さは均一であり得る。このように、スライダ１３と摺動空間１１３の厚さが均一である場合、スライダ１３は、摺動空間１１３内で係止されることなく円滑に移動することができる。

駆動フレーム１２は、スライダ１３とアクチュエータ１９を連結する。アクチュエータ１９は、第１軸ａ１を中心に駆動フレーム１２を回転させることができる。例えば、アクチュエータ１９がユーザの近位支持部２０（図１参照）に配置される場合、駆動フレーム１２は、ユーザの近位支持部２０に対して回転自在である。また、駆動フレーム１２とアクチュエータ１９との間にはヒンジ１８が配置される。ヒンジ１８は、アクチュエータ１９を、第２軸ａ２を中心に回転させることができる。また、ヒンジ１８は、アクチュエータ１９の動作によって第１軸ａ１を中心に駆動フレーム１２と共に回転自在である。第２軸ａ２は、第１軸ａ１と交差する。言い換えれば、駆動フレーム１２は、互いに交差している２つの軸ａ１、ａ２を中心に２自由度で回転する。このような構造によると、駆動フレーム１２は、太ももの屈曲又は伸展運動だけでなく、太ももの内転又は外転運動に順応して回転することができる。

駆動フレーム１２は曲がった形状を含む。例えば、駆動フレーム１２のうちアクチュエータ１９に連結される部分は、ユーザの側面を取り囲み、駆動フレーム１２のうちスライダ１３に連結される部分は、ユーザの前面を取り囲むように曲がった形状である。このような構造により、駆動フレーム１２は、ユーザの遠位部分に冠状面に対する法線方向の力（ｎｏｒｍａｌ ｆｏｒｃｅ）を伝達する。駆動フレーム１２は、ユーザの遠位部分に法線方向の力を伝達することで、ユーザの太ももの屈曲又は伸展運動を効率よく補助することができる。

力伝達フレーム１１及びスライダ１３は、開口１１４の貫通方向において少なくとも一部がオーバラップする。例えば、スライダ１３の枠部分は、力伝達フレーム１１とオーバラップする。スライダ１３が摺動空間１１３（図７Ａを参照）内で一方向に最大に摺動したとしても、スライダ１３の両側は、少なくとも一部が力伝達フレーム１１にオーバラップする。スライダ１３の両側とは、連結部材１６（図６Ａ）を基準にして相対向して位置する２つの側面を意味する。例えば、スライダ１３の左側面及び右側面の少なくとも一部は、力伝達フレーム１１にオーバラップする。スライダ１３のうち力伝達フレーム１１とオーバラップする部分は、力伝達フレーム１１に力又はトルクを伝達する。

力伝達フレーム１１及びスライダ１３は、一方向に曲がった形状を含む。例えば、ユーザの遠位部分との接触面積を増やすために、力伝達フレーム１１は、ユーザの遠位部分を取り囲むように曲がった形状を含む。例えば、後方カバー１１２と、前方カバー１１１の膨らんでいる部分は曲がったプレート形状を含み、後方カバー１１２と前方カバー１１１との間の空間である摺動空間１１３（図７Ａを参照）は曲がった形状を含む。このような構造によると、力伝達フレーム１１は、ユーザの脚の周縁に適合する形状に、すなわち、突出の高さを最小化することのできる形状に製造可能であり、スライダ１３の摺動を実現することができる。

スライダ１３は、力伝達フレーム１１の曲率と同じ曲率を有する曲がった形状であってもよい。このような構造によると、スライダ１３は、曲がった摺動空間１１３内で円滑に摺動自在である。また、スライダ１３が摺動空間１１３内で回転運動せずに並進運動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ）することで、不要な運動自由度が除去され、機器的な安定性が向上することができる。

例えば、スライダ１３は、摺動空間１１３内で２自由度に動くことができる。例えば、スライダ１３は、摺動空間１１３の長手方向及び幅方向に摺動する。ここで、摺動空間１１３の長手方向とは、図６Ａを基準にして上下方向を意味し、摺動空間１１３の幅方向とは、図６Ａを基準にして左右方向を意味する。

スライダ１３と摺動空間１１３とが曲がった形状である場合、スライダ１３の回転は制限される。この場合、スライダ１３は駆動フレーム１２と一体に動き、スライダ１３と力伝達フレーム１１との間の相対的な回転が制限されるため、駆動フレーム１２が第２軸ａ２を中心に回転するとき、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２と共に第２軸ａ２を中心に回転する。言い換えれば、スライダ１３及び力伝達フレーム１１の間の相対的な回転が制限されることで、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２に対して滑ることなく、第２軸ａ２を中心に回転する。

複数の弾性部材１４は、力伝達フレーム１１及びスライダ１３を連結する。複数の弾性部材１４は弾性を有する素材であってもよい。例えば、複数の弾性部材１４は、弾性バンド又はばねであってもよい。複数の弾性部材１４のうち少なくとも１つ以上の弾性部材は、スライダ１３が力伝達フレーム１１の中心から遠ざかるほど引っ張られ又は圧縮される。例えば、図５を参照すると、スライダ１３の主面が略四角形状であるとき、複数の弾性部材１４の一端はスライダ１３の各頂点に連結される。スライダ１３の形状と複数の弾性部材１４の連結位置は、これに限定されない。

複数の弾性部材１４は、スライダ１３に外力が印加されない場合、スライダ１３を初期位置に復帰させる。例えば、スライダ１３の初期位置が力伝達フレーム１１の中央である場合、複数の弾性部材１４のうち少なくとも１つの弾性部材は、スライダ１３が力伝達フレーム１１の中央から遠ざかるとき伸ばされることで、スライダ１３を初期位置に引っ張る引張力をスライダ１３に作用することができる。

アクチュエータ１９は駆動フレーム１２の一端に連結され、駆動フレーム１２を駆動させることができる。アクチュエータ１９は、近位支持部２０（図１を参照）の一側に配置される。アクチュエータ１９は、駆動フレーム１２を、第１軸ａ１を中心に回転させることができる。

ストラップ１５は、力伝達フレーム１１の両側に脱着自在である。ストラップ１５は長さ調整が可能である。例えば、ストラップ１５は長さ調整部を備えたり、弾性素材から構成されてもよい。ストラップ１５は、ストラップ１５の長手方向に沿って離隔して形成される複数のストラップ溝１５５を備える。ストラップ溝１５５は、力伝達フレーム１１の両側サイドに形成されるストラップ連結部１１５に係止する。ユーザは、複数のストラップ溝１５５のうち、ストラップ連結部１１５に係止されるストラップ溝１５５を選択することによって、遠位支持部１０（図１を参照）の周縁を調整することができる。このような構造によると、遠位支持部１０は、ユーザの体に合わせることができ、ユーザは一つの手だけでも容易に遠位支持部１０の周縁を調整できる。ストラップ１５は、ユーザの太ももが曲げ運動を行うとき、太ももの後方をおす。

ストラップ１５の内周面には摩擦部材（図示せず）が備えられる。摩擦部材は、ストラップ１５がユーザの遠位部分上で滑ることを防止する。

一実施形態に係る運動補助装置１は、センサ（図示せず）及び制御部（図示せず）をさらに含んでもよい。

センサは、駆動フレーム１２とスライダ１３との間に作用する力又はトルクを検出する。例えば、センサは、駆動フレーム１２とスライダ１３との間に配置されたり、スライダ１３と力伝達フレーム１１との間に配置されてもよい。センサの位置はこれに限定されない。例えば、センサは、ひずみゲージを用いたＦＴセンサ（ｆｏｒｃｅ－ｔｏｒｑｕｅ－ｓｅｎｓｏｒ）であってもよい。

制御部は、センサで測定された情報に基づいてアクチュエータ１９を制御する。例えば、制御部は遠位支持部に配置される。制御部の位置はこれに限定されない。制御部は、ユーザに印加される力を最適化することができる。例えば、アクチュエータ１９で生成された動力は、力伝達フレーム１１に伝えられる過程で減少されてもよい。例えば、制御部は、センサで測定された力又はトルクが、ユーザの歩行に最も適した形状で補助するための大きさよりも小さい場合、アクチュエータ１９がさらに高いトルクを生成するように制御する。また、制御部は、ユーザの関節に無理な力又はトルクが印加されることを防止する。例えば、制御部は、センサで測定された力又はトルクの大きさが設定値よりも大きい場合、アクチュエータ１９の作動を中止させることができる。

図６Ａ～図６Ｃは、一実施形態に係るスライダが力伝達フレームに連結されている形状を示す図である。

図６Ａ～図６Ｃを参照すると、スライダ１３、２３、３３の形状と、複数の弾性部材１４、２４、３４の連結位置は様々である。

図６Ａを参照すると、複数の弾性部材１４は、スライダ１３の４個の頂点に互いに対称に連結されている。例えば、スライダ１３が摺動空間１１３に沿って上側に移動するとき、複数の弾性部材１４のうち下側に連結されている２つの弾性部材１４は引っ張られる。例えば、スライダ１３が摺動空間１１３に沿って左側に移動するとき、複数の弾性部材１４のうち右側に連結されている２つの弾性部材１４が引っ張られる。図６Ｂを参照すると、複数の弾性部材２４は、スライダ２３の４個の辺に相互対称に連結されてもよい。

図６Ｃを参照すると、スライダ３３の形状は円形であってもよい。摺動空間１１３も円形であってもよい。複数の弾性部材３４は、スライダ３３の円周に沿って一定の間隔で離隔して連結されてもよい。

図７Ａ～図７Ｃは、図４に示す切断線VII－VIIに沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。説明に前もって、図面を簡略に表現するために、複数の弾性部材１４は、図７Ａ～図７Ｃにおいて図示されていない。

図７Ａ～図７Ｃは、ユーザが太ももの内旋（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｏｔａｔｉｏｎ）及び外旋（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｒｏｔａｔｉｏｎ）の運動を行うとき、スライダ１３の移動を示す。図７Ａは、スライダ１３が初期状態にある形状を示す。図７Ｂは、ユーザが太ももの内旋運動を行うときのスライダ１３の移動を示す。図７Ｃは、ユーザが太ももの外旋運動を行うときのスライダ１３の移動を示す。

図７Ｂを参照すると、ユーザが太ももの内旋運動を行うとき、スライダ１３は、摺動空間１１３内で矢印方向に摺動する。スライダ１３の摺動により、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２に対して相対的に動作可能である。力伝達フレーム１１は、ユーザが太ももの内旋運動を行うとき、ユーザの太ももと共に動くことができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太ももの内旋を行うことができる。

図７Ｃを参照すると、ユーザが太ももの外旋運動を行うとき、スライダ１３は摺動空間１１３内で矢印方向に摺動する。スライダ１３の摺動により、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２に対して相対的に動作可能である。力伝達フレーム１１は、ユーザが太ももの外旋運動を行うとき、ユーザの太ももと共に動くことができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太ももの外旋を行うことができる。

スライダ１３は、ボディプレート１３１及びスリッププレート１３２、１３３を含む。スリッププレート１３２、１３３は、ボディプレート１３１の後面に取り付けられる後面スリッププレート１３２と、ボディプレート１３２の前面に取り付けられる前面スリッププレート１３３を含む。

スリッププレート１３２、１３３は、摩擦係数が小さい素材である。例えば、スリッププレート１３２、１３３の素材は、テフロン（登録商標（ｔｅｆｌｏｎ））であってもよい。

スリッププレート１３２、１３３は、スリッププレート１３２、１３３及び力伝達フレーム１１の間で発生する摩擦を低減するための摩擦低減部１３２１を含む。例えば、摩擦低減部１３２１は、後面スリッププレート１３２の中央部に形成されるホールであってもよい。摩擦低減部１３２１によって、後面スリッププレート１３２と後方カバー１１２との間の摩擦の面積を減らし得る。

連結部材１６は、スライダ１３及び駆動フレーム１２を連結する。スライダ１３及び駆動フレーム１２のいずれか１つは、連結部材１６を含む。例えば、スライダ１３及び駆動フレーム１２のいずれか１つは、連結部材１６と一体に形成されてもよい。

図８Ａ～図８Ｃは、図４に示す切断線VIII－VIII’に沿って切開した形状を示す運動補助装置の断面図である。説明に前もって、図面を簡略に表現するために、複数の弾性部材１４は、図８Ａ～図８Ｃにて図示しないことを明らかにする。

図８Ａは、スライダ１３が初期状態にある形状を示す。図８Ｂは、ユーザが太ももの屈曲運動を行うか、太ももの内転又は内旋運動を行うときスライダ１３の移動を示す。図８Ｃは、ユーザが太ももの伸展運動を行うか、太ももの外転又は外旋運動を行うときスライダ１３の移動を示す。

図８Ｂを参照すると、ユーザが太ももの屈曲運動を行うとき、スライダ１３は摺動空間１１３内で矢印方向に摺動する。スライダ１３の摺動により、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２に対して相対的に動くことができる。力伝達フレーム１１は、ユーザが太ももの屈曲運動を行うとき、ユーザの太ももと共に動くことができる。このような構造によると、ユーザの太ももの屈曲運動により図２に示すように、股関節中心が移動しても、スライダ１３が矢印方向に摺動することで、これを補償することができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太ももの屈曲運動を行うことができる。

同様に、図３に示すように、駆動フレーム１２の回動軸ａ２（図４参照）が太ももの内転及び外転軸と冠状面を基準にして一致しなくても、スライダ１３が矢印方向に摺動することで、これを補償することができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太ももの内転運動を行うことができる。

図８Ｃ参照すると、ユーザが太もも伸展運動を行うとき、スライダ１３は、摺動空間１１３内で矢印方向に摺動する。スライダ１３の摺動により、力伝達フレーム１１は、駆動フレーム１２に対して相対的に動くことができる。力伝達フレーム１１は、ユーザが太もも伸展運動を行うとき、ユーザの太ももと共に動くことができる。このような構造によると、ユーザの太もも伸展運動により図２に示すように、股関節中心が移動しても、スライダ１３が矢印方向に摺動することで、これを補償することができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太もも伸展運動を行うことができる。

同様に、図４に示すように、駆動フレーム１２の回動軸ａ２（図４参照）が太ももの内転及び外転軸と冠状面を基準にして一致しなくても、スライダ１３が矢印方向に摺動することで、これを補償することができる。このような構造によると、ユーザは、運動補助装置を着用した状態であっても不便でなく、自由に太ももの外転運動を行うことができる。

以上、前述した実施形態は好適な実施形態を説明するものに過ぎず、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されることなく、この分野の当業者によって本発明の技術的な思想と特許請求の範囲内における様々な変更、変形、又は置換が可能であり、そのような実施形態は、本発明の範囲に属するものと見なければならない。

１ 運動補助装置
１０ 遠位支持部
１１ 力伝達フレーム
１２ 駆動フレーム
１３ スライダ
１４ 弾性部材
１５ ストラップ
１６ 連結部材
１８ ヒンジ
１９ アクチュエータ
２０ 近位支持部
１１１ 前方カバー
１１２ 後方カバー
１１３ 摺動空間
１１４ 開口
１１５ ストラップ連結部
１３１ ボディプレート
１３２ 後面スリッププレート
１３３ 前面スリッププレート
１５５ ストラップ溝
ａ１ 第１軸
ａ２ 第２軸

［付記１］
内部に摺動空間が形成され、ユーザの遠位部分を支持するための力伝達フレームと、
前記摺動空間内で摺動自在なスライダと、
前記スライダに連結され、前記ユーザの近位部分に対して回転自在な駆動フレームと、を含む運動補助装置。
［付記２］
前記力伝達フレーム及びスライダを連結する複数の弾性部材をさらに含む、付記１に記載の運動補助装置。
［付記３］
前記複数の弾性部材のうち少なくとも１つの弾性部材は、前記力伝達フレームの中心及び前記スライダの間の距離が変化する場合に引っ張られ又は圧縮される、付記２に記載の運動補助装置。
［付記４］
前記スライダは、
前記摺動空間内に位置するボディプレートと、
前記ボディプレートの前面及び後面のうち少なくとも１つに取り付けられる少なくとも１つのスリッププレートを含む、付記１に記載の運動補助装置。
［付記５］
前記スリッププレートは、前記スリッププレートと前記力伝達フレームとの間で発生する摩擦を低減させるための摩擦低減部を含む、付記４に記載の運動補助装置。
［付記６］
前記スライダ及び前記駆動フレームのいずれか１つは、前記スライダ及び前記駆動フレームを連結する連結部材を含む、付記１乃至５いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記７］
前記力伝達フレームは、前記連結部材が貫通する開口を含む、付記６に記載の運動補助装置。
［付記８］
前記力伝達フレーム及び前記スライダは、前記開口の貫通方向において少なくとも一部がオーバラップする、付記７に記載の運動補助装置。
［付記９］
前記力伝達フレーム及び前記スライダは一方向に曲がった形状を有する、付記１乃至８いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１０］
前記力伝達フレームは前記ユーザの遠位部分を取り囲む方向に曲がった形状を有する、付記１乃至９いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１１］
前記スライダ及び前記摺動空間の厚さは一定であり、
前記力伝達フレームの曲率と前記スライダの曲率は同一である、付記９又は１０に記載の運動補助装置。
［付記１２］
前記スライダは、前記摺動空間内で互いに交差する２つの方向に２自由度の動きが可能である、付記１乃至１１いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１３］
前記力伝達フレームの両側に脱着自在なストラップをさらに含む、付記１乃至１２いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１４］
前記力伝達フレームは、前記力伝達フレームの両側サイドから突出形成されるストラップ連結部を含み、
前記ストラップは、前記ストラップの長手方向に沿って離隔形成され、前記ストラップ連結部に係止可能な複数のストラップ溝を含む、付記１３に記載の運動補助装置。
［付記１５］
前記駆動フレームの一端に連結され、前記駆動フレームを駆動するアクチュエータをさらに含む、付記１乃至１４いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１６］
前記駆動フレームと前記スライダとの間に作用する力又はトルクを検出するためのセンサと、
前記センサで測定された情報に基づいて前記アクチュエータを制御可能な制御部をさらに含む、付記１５に記載の運動補助装置。
［付記１７］
前記遠位部分は前記ユーザの太ももであり、
前記近位部分は、前記ユーザの腰及び骨盤のうち少なくとも１つである、付記１乃至１６いずれか１項に記載の運動補助装置。
［付記１８］
ユーザの近位部分を支持するための近位支持部と、
内部に摺動空間が形成され、ユーザの遠位部分を支持するための力伝達フレームと、
前記摺動空間内で摺動自在なスライダと、
前記スライダに連結され、前記近位支持部に対して相対的に回転自在な駆動フレームと、を含む運動補助装置。
［付記１９］
前記スライダは、前記摺動空間内で互いに交差する２つの方向に２自由度の動きが可能である、付記１８に記載の運動補助装置。
［付記２０］
前記近位支持部に対して前記駆動フレームを第１軸を中心に回転させるためのアクチュエータと、
前記近位支持部に対して、前記駆動フレームを前記第１軸と交差する第２軸を中心に回転させるためのヒンジをさらに含む、付記１８又は１９に記載の運動補助装置。

Claims (14)

1. ユーザの腰に着用される近位支持部と、
   前記近位支持部の一方の側に配置されたアクチュエータと、
   内部に摺動空間が形成され、前記ユーザの太ももを支持するための力伝達フレームと、
   前記摺動空間内で摺動自在なスライダと、
   前記アクチュエータと前記スライダとを接続し、前記近位支持部に対して、２つの異なる回転軸周りに回転自在な駆動フレームと、
   前記力伝達フレーム及びスライダを連結する複数の弾性部材と、
   を含み、
   前記アクチュエータは、前記２つの異なる回転軸のうちの一方の軸周りの回転を駆動可能であり、
   前記アクチュエータと前記駆動フレームとの間に配置されたヒンジが前記２つの異なる回転軸のうちの他方の軸周りの回転を可能にし、前記他方の軸周りの回転は、ユーザの股関節の内転／外転の方向に相当し、
   前記スライダは、前記近位支持部側から前記スライダ側に延在する方向及び、前記延在する方向に交差する方向における、前記力伝達フレームと前記駆動フレームとの間の相対的動作を可能にする、
   運動補助装置。
2. 前記複数の弾性部材のうち少なくとも１つの弾性部材は、前記力伝達フレームの延在面における中心及び前記スライダの間の距離が変化する場合に引っ張られ又は圧縮される、請求項１に記載の運動補助装置。
3. 前記スライダは、
   前記摺動空間内に位置するボディプレートと、
   前記ボディプレートの前面及び後面のうち少なくとも１つに取り付けられる少なくとも１つのスリッププレートを含む、請求項１に記載の運動補助装置。
4. 前記スリッププレートは、前記スリッププレートと前記力伝達フレームとの間で発生する摩擦を低減させるための摩擦低減部を含む、請求項３に記載の運動補助装置。
5. 前記スライダ及び前記駆動フレームのいずれか１つは、前記スライダ及び前記駆動フレームを連結する連結部材を含む、請求項１乃至４いずれか１項に記載の運動補助装置。
6. 前記力伝達フレームは、前記連結部材が貫通する開口を含む、請求項５に記載の運動補助装置。
7. 前記力伝達フレーム及び前記スライダは、前記開口の貫通方向において少なくとも一部がオーバラップする、請求項６に記載の運動補助装置。
8. 前記力伝達フレーム及び前記スライダは一方向に曲がった形状を有する、請求項１乃至７いずれか１項に記載の運動補助装置。
9. 前記力伝達フレームは前記ユーザの太ももを取り囲む方向に曲がった形状を有する、請求項１乃至８いずれか１項に記載の運動補助装置。
10. 前記スライダ及び前記摺動空間の厚さは一定であり、
    前記力伝達フレームの曲率と前記スライダの曲率は同一である、請求項８又は９に記載の運動補助装置。
11. 前記スライダは、前記摺動空間内で互いに交差する２つの方向に２自由度の動きが可能である、請求項１乃至１０いずれか１項に記載の運動補助装置。
12. 前記力伝達フレームの両側に脱着自在なストラップをさらに含む、請求項１乃至１１いずれか１項に記載の運動補助装置。
13. 前記力伝達フレームは、前記力伝達フレームの両側サイドから突出形成されるストラップ連結部を含み、
    前記ストラップは、前記ストラップの長手方向に沿って離隔形成され、前記ストラップ連結部に係止可能な複数のストラップ溝を含む、請求項１２に記載の運動補助装置。
14. 前記駆動フレームと前記スライダとの間に作用する力又はトルクを検出するためのセンサと、
    前記センサで測定された情報に基づいて前記アクチュエータを制御可能な制御部をさらに含む、請求項１乃至１３いずれか１項に記載の運動補助装置。

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