CN103379887B - 关节运动辅助器具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新式构造的关节运动辅助器具，其构造简单且轻量，使用者能够容易地穿脱，并且，该关节运动辅助器具不仅能够辅助动作，还能够用于有效地进行肌力的增强训练。在用于辅助关节的屈伸的关节运动辅助器具（10）中，在具有柔软性的辅助力传递部（12）的两端部分设有用于穿着于使用者的隔着关节的一侧的部位的第1穿着部（14）和用于穿着于使用者的隔着关节的另一侧的部位的第2穿着部（16），另一方面，设有通过辅助力传递部（12）向第1穿着部（14）和第2穿着部（16）之间施加拉伸力的驱动源（40），并且，辅助力传递部（12）的至少一部分能够在由驱动源（40）产生的拉伸力的作用方向上弹性变形。

Description

关节运动辅助器具

技术领域

本发明涉及一种关节运动辅助器具，该关节运动辅助器具在使用者的关节屈伸时对使用者施加为了能够实现屈伸而进行辅助的助力、用于高效地强化屈伸所需要的肌力的负荷（阻力）的关节运动辅助器具。

背景技术

以往，为了支持失去了肌力的残疾人、肌力衰退了的老年人的步行等动作，提出有像日本特许第4200492号公报（专利文献1）所示那样的穿着式动作辅助装置。

另外，专利文献1所述的穿着式动作辅助装置是所谓的外骨骼式辅助装置，其通过在关节部处利用马达驱动被配置在使用者的身体侧方的硬质的外骨骼臂，从而使穿着着外骨骼臂的使用者的胳膊、腿等与外骨骼臂一起动作。

但是，在这种使用了硬质的外骨骼的辅助装置中，必须准确地测量使用者的体格（大腿、小腿的长度等），严格地调整外骨骼臂的长度，在该调整不当的情况下，会在运动时对各关节施加过度的力，而处于非常危险的状态。此外，外骨骼式辅助装置的穿脱作业对于动作需要辅助的使用者来说并不容易，穿脱需要相当的工夫和时间。因此，虽说出于通过对降低了的肌力进行补充而使动作轻松这样的目的，但日常穿着使用是很困难的。而且，在使用具有较大的外骨骼的辅助装置的情况下，使用者基本上无法利用自身的肌力克服外骨骼的驱动力进行动作，完全没有考虑到出于高效地增强肌力的目的而用作与步行训练等相关的辅助装置的情况。此外，为了控制辅助装置的动作，需要测定表面肌电信号，因此，也存在使用者需要穿着许多表面电极（通常是18个）这样的问题。

另外，在日本特开2010－110464号公报（专利文献2）中提出了一种比较简易且轻量的构造的步行辅助装置，但即使是这种专利文献2的构造，也需要沿着大腿部的侧面延伸的硬质的外骨骼（框架），因此，存在穿着的容易化、轻量化尚不充分的情况。

专利文献1：日本特许第4200492号公报

专利文献2：日本特开2010－110464号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是以上述情况为背景做成的，其要解决课题在于，提供一种新式构造的关节运动辅助器具，其构造简单且轻量，使用者能够容易地进行穿脱，并且，该关节运动辅助器具不仅能够辅助动作，还能够用于有效地进行肌力的增强训练。

用于解决问题的方案

即，本发明的第1技术方案是一种关节运动辅助器具，其特征在于，在具有柔软性的辅助力传递部的两端部分设有用于穿着于使用者的隔着关节的一侧的部位的第1穿着部和用于穿着于使用者的隔着关节的另一侧的部位的第2穿着部，另一方面，设有通过该辅助力传递部向该第1穿着部和该第2穿着部之间施加拉伸力的驱动源，并且，该辅助力传递部的至少一部分能够在由该驱动源产生的拉伸力的作用方向上弹性变形，上述辅助力传递部被跨使用者的髋关节和膝关节中的至少一者地配设。

采用该第1技术方案所述的关节运动辅助器具，由于辅助力传递部具有柔软性而被容许变形，从而与具有硬质的外骨骼的关节运动辅助器具相比，使用者能够容易地进行穿脱。因此，在由年龄增加、伤病所引起的肌力降低等导致动作困难的情况下，能够通过关节运动辅助器具的简单的穿脱作业，实现将从关节运动辅助器具获得的力作为助力进行目标动作，或者将从关节运动辅助器具获得的力作为负荷来高效地增强目标动作所需要的肌力。其结果，能够在日常防止由运动器官障碍所引起的运动器官症候群（运动器官症候群：locomotive syndrome）导致老年人等的活动受到限制，并且，即使在 日常生活中也能够进行高效率的肌力增强训练，因此，能够迅速地消除由各种伤病、安静卧床引起的暂时性肌力降低等。

并且，由于辅助力传递部柔软，从而不易给使用者带来被约束的感觉，能够谋求提高穿着感。因此，能够减少因穿着关节运动辅助器具而对使用者造成的肉体上和精神上的负担，能够在长时间内连续地穿着。

此外，由于辅助力传递部的至少一部分能够在拉伸力的作用方向上弹性变形，从而能够通过辅助力传递部的弹性在第1穿着部和第2穿着部之间缓和由驱动源施加的拉伸力。因此，不会对使用者的关节等施加过大的负荷，能够缓冲地作用辅助力。

根据第1技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第2技术方案中，设有用于检测使用者的关节的屈伸的传感器，并且，配设有基于该传感器的检测结果控制上述驱动源的控制装置。

采用第2技术方案，由于基于传感器的检测结果自动地控制助力，因此，不需要开关操作等麻烦的操作，能够适时地获得适当的辅助。

根据第2技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第3技术方案中，上述传感器能够基于随着使用者的关节的屈伸而施加于该传感器的力来检测使用者的关节的屈伸。

采用第3技术方案，由于基于施加于传感器的力来检测关节的屈伸，因此，能够高精度地进行检测，从而能够高效地辅助使用者的动作。

根据第3技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第4技术方案中，上述传感器构成为包含静电电容式传感器和阻值变化式传感器（日文：抵抗変化型センサ）中的至少一个传感器。

在第4技术方案中，若采用静电电容式传感器，则能够高精度地检测施加于传感器的力，从而能够适当地辅助动作。并且，即使反复输入力，静电电容式传感器的检测精度的降低程度也较小，检测结果的再现性较佳，因此，能够谋求提高耐久性。此外，静电电容式传感器的与温度变化相对应的检测精度的变化幅度较小，而且通过与温度变化相对应地调节初始值，能够容易 地校正检测精度，因此，即使在温度变化较大的情况下，也能够实现稳定的检测。

另一方面，若采用阻值变化式传感器，由于阻值会相对于施加于传感器的力灵敏地变化，因此，能够进行时间延迟较少的控制，从而能够适时地执行动作辅助。并且，阻值变化式传感器能够从作用于传感器的力较小的情况到力较大的情况地在较大的范围内进行检测，因此，对于关节的弯曲较小的情况和较大的情况中的任一种情况都能够获得有效的检测结果。

根据第1技术方案～第4技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第5技术方案中，上述辅助力传递部被做成沿力的传递方向延伸的带状。

采用第5技术方案，由于辅助力传递部被做成带状，从而辅助力传递部的质量减小，能够谋求关节运动辅助器具的轻量化。其结果，能够实现穿着容易性的提高、由穿着带来的负荷的降低，获得更加易于处理的关节运动辅助器具。

此外，由于辅助力传递部被做成薄壁，从而易于容许其在厚度方向上弯曲，因此，辅助力传递部能与使用者的身体的表面形状相应地变形，从而降低了异物感，穿着感提高。并且，若辅助力传递部为薄壁，则在穿着关节运动辅助器具之后再穿着衣服的情况下，衣服不易产生由辅助力传递部引起的凸部，能防止关节运动辅助器具引人注目而易于在日常生活中经常使用。

根据第1技术方案～第5技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第6技术方案中，上述辅助力传递部与衣服状的主体部设为一体，通过穿着该主体部，该辅助力传递部被跨使用者的关节地配设。

采用第6技术方案，由于辅助力传递部与衣服状的主体部设为一体，因此，通过与穿着衣服同样地穿着主体部来简单地完成穿着辅助力传递部和将该辅助力传递部配置在预定位置。因此，即使是肌力降低了的老年人、伤病者，日常的使用也很容易，并且，能够通过适当地传递由驱动源产生的拉伸力，有效地获得目标动作辅助。

根据第1技术方案～第6技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第7技术方案中，上述辅助力传递部中的能够弹性变形的部分其在与由上述驱动源产生的拉伸力的作用方向垂直的方向上的弹性小于其在该拉伸力的作用方向上的弹性。

采用第7技术方案，在拉伸力的作用方向即长度方向上，通过使由驱动源产生的拉伸力经充分的缓冲而进行传递，能够抑制对使用者的关节等造成的负荷。此外，在与拉伸力的作用方向垂直的宽度方向上，通过抑制变形，能够实现有选择地传递力，并且，能够谋求提高形状的稳定性、耐久性。

此外，在上述本发明的第1技术方案的关节运动辅助器具中，采用了上述辅助力传递部被跨使用者的髋关节和膝关节中的至少一者地配设的方式。

采用第1技术方案，通过对腿部施加辅助力，能够辅助髋关节和膝关节中的至少一者的屈伸。因此，例如利用补充关节的屈伸所需要的肌力不足的辅助力（助力）、对于关节的屈伸所需要的肌力起到抵抗负荷的作用的辅助力（阻力），能够实现使腿部运动容易化、强化腿部肌力。

此外，根据第1技术方案～第7技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第8技术方案中，上述第1穿着部安装在使用者的大腿和膝关节中的至少一者上，并且，上述第2穿着部安装在使用者的腰部，上述辅助力传递部被跨髋关节地配设。

采用第8技术方案，由驱动源产生的拉伸力起到用于加强髋关节的屈伸所需要的肌力的助力的作用、用于高效地增强髋关节周围肌肉等的肌力的阻力的作用，因此，能够利用关节运动辅助器具辅助随着髋关节的屈伸运动进行的步行动作等。

根据第1技术方案～第8技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第9技术方案中，上述驱动源安装在上述第2穿着部。

采用第9技术方案，由于利用安装在髋关节屈伸时比大腿的动作小的腰部的第2穿着部支承驱动源，因此，能够稳定地支承驱动源，并且，通过将重量易于变得比较大的驱动源配设在动作较小的腰部，也能够防止作用于驱 动源的惯性力等成为施加于使用者的腿部的负荷。

此外，第1穿着部安装在大腿或者膝关节，并且，支承驱动源的第2穿着部安装在腰部，该第1穿着部和第2穿着部均配设在靠近髋关节的位置。因此，能够缩短跨髋关节配设的辅助力传递部的长度，能够有利地谋求关节运动辅助器具的轻量化、小型化，并且，能够容易地穿着关节运动辅助器具。

根据第1技术方案～第9技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第10技术方案中，由上述驱动源产生的拉伸力起到加强关节的屈伸运动所需要的力的助力的作用。

采用第10技术方案，在关节的屈伸运动所需要的肌力降低的情况下，由驱动源产生的拉伸力经由辅助力传递带传递而起到助力的作用，从而能够补充肌力不足，能够进行作为目标的关节的屈伸运动。由此，例如在由年龄增加等引起的肌力降低而导致运动困难的情况下，能够根据需要辅助使用者的动作而容易地维持能够运动的状态。其结果，能够防止由肌力降低导致活动受到限制的情况，并且，能够防止肌力进一步降低，从而能够防止症状恶化。

根据第1技术方案～第10技术方案中的任一个技术方案所述的关节运动辅助器具，在本发明的第11技术方案中，由上述驱动源产生的拉伸力起到阻抗关节的屈伸运动所需要的力的阻力的作用。

采用第11技术方案，例如在关节的屈伸运动所需要的肌力因伤病等而暂时降低了的情况下，通过特意使由驱动源产生的助力作用在阻抗动作所需要的力的方向上而起到负荷（阻力）的作用，能够高效地实施通过增强已降低了的肌力而谋求恢复功能的康复训练。此外，由于能够利用阻力的作用有效地增强肌力，因此，健全人使用也能够高效地达到防止因运动量不足等而导致肌力降低的情况的目的。

发明的效果

采用本发明，通过经由辅助力传递部向隔着关节配设在一侧的第1穿着部和配设在另一侧的第2穿着部之间施加拉伸力，能够辅助关节的屈伸而补充肌力的不足或者谋求高效地增强肌力。而且，辅助力传递部能够在由驱动源产生的拉伸力的作用方向上弹性变形，使由驱动源产生的拉伸力经缓冲而作用于使用者，因此，能够防止对关节施加过大的负荷，降低使用者的负担。此外，由于辅助力传递部具有柔软性，因此，能够根据需要容易地穿脱，并且，能够以优异的穿着感长时间使用。

附图说明

图1是表示作为本发明的第1实施方式的关节运动辅助器具的主视图。

图2是图1所示的关节运动辅助器具的后视图。

图3是构成图1所示的关节运动辅助器具的静电电容式传感器的立体图。

图4是表示图2所示的关节运动辅助器具的后视图中的驱动装置的内部构造的图。

图5是表示作为本发明的第2实施方式的关节运动辅助器具的主视图。

图6是图5所示的关节运动辅助器具的后视图。

图7是表示作为本发明的第3实施方式的关节运动辅助器具的主视图。

图8是图7所示的关节运动辅助器具的后视图。

图9是表示作为本发明的第4实施方式的关节运动辅助器具的主视图。

图10是表示作为本发明的另一实施方式的关节运动辅助器具的主视图。

图11是表示作为本发明的又一实施方式的关节运动辅助器具的后视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1、图2表示了作为本发明的第1实施方式的关节运动辅助器具10。关节运动辅助器具10用于辅助髋关节的屈伸，其具有如下构造：在跨髋关节延伸的左右一对作为辅助力传递部的辅助力传递带12、12的两端部分分别设有第1穿着部14和第2穿着部16，该第1穿着部14被安装在隔着髋关节的一侧，该第2穿着部16被安装在隔着髋关节的另一侧。另外，在图1、图2中，关节运动辅助器具10以使用者的穿着状态进行图示，使用者的轮廓线用双点划线 表示。此外，在以下的说明中，作为原则，前表面是指使用者的腹部侧的面（正面），后表面是指使用者的背部侧的面（背面），上下是指作为铅垂上下方向的图1中的上下。此外，在以下的说明中，“助力”是指在对动作所需要的力进行补充的方向上作用的辅助力。“阻力”是指在阻抗动作所需要的力的方向上作用的辅助力。

更详细地讲，辅助力传递带12被做成用金属制的连结配件22将分别由布料形成的第1牵引带18和第2牵引带20连结起来而成的构造，由第1牵引带18和第2牵引带20构成的部分能够柔软地变形。

第1牵引带18由朝向一端部侧（图1中为上侧）宽度逐渐变窄的薄壁带状的布料形成，其配设为在关节运动辅助器具10处于穿着状态下覆盖使用者的大腿的前表面。此外，第1牵引带18能够在由后述的电动马达40产生的拉伸力的作用方向即长度方向（图1中为上下方向）上弹性变形，并且在宽度方向（图1中为左右方向）上减小其弹性来限制其变形，具有在长度方向和宽度方向上相对于输入的变形量的异向性。另外，期望第1牵引带18在长度方向上具有0.3kgf／cm以上且0.5kgf／cm以下的弹性。

此外，在第1牵引带18的上端安装有环状的连结配件22，第1牵引带18通过连结配件22与第2牵引带20连结在一起。第2牵引带20呈具有大致恒定的宽度尺寸的带状，其由采用了伸缩性较小的纤维的布料形成。第2牵引带20的中间部分贯穿于连结配件22而与第1牵引带18相连结，以此构成辅助力传递带12。另外，第2牵引带20未必是被抑制了伸缩性的材料，也可以采用由与第1牵引带18同样的弹性纤维等形成的具有伸缩性的材料。

此外，在辅助力传递带12的第1牵引带18的下方设有第1穿着部14。第1穿着部14呈用于保护膝关节的运动用护具状，其由具有伸缩性的布料等形成，通过缠绕在使用者的膝关节上来穿着。此外，第1穿着部14与第1牵引带18一体形成，第1牵引带18自第1穿着部14的前表面部分朝向上方延伸出去。另外，在第1穿着部14中设有局部的贯通孔24，通过将贯通孔24定位在使用者的膝盖处，不会妨碍膝关节的屈伸。

此外，辅助力传递带12的第2牵引带20的两端部安装在第2穿着部16上。第2穿着部16具有能分别穿着在腰部的传递带支承带26和驱动装置支承带28，第2牵引带20的一端部安装在传递带支承带26上，并且其另一端部安装在驱动装置支承带28上。

传递带支承带26由伸缩性较小的带状布料形成，其通过缠绕在使用者的腰部并用面状搭扣、按扣、钩等将两端部连结起来，而被穿着在使用者的腰部。此外，在传递带支承带26中设有呈环状的一对引导配件30、30，在传递带支承带26被穿着在腰部的状态下，这一对引导配件30、30配置在腰部的左右两侧。而且，第2牵引带20的一端部通过使用缝合、熔接、按扣、钩、面状搭扣等手段安装在传递带支承带26的前表面部分。

并且，在传递带支承带26中安装有作为传感器的一对静电电容式传感器32。例如像日本特开2010－43880号公报、日本特开2009－20006号公报等所示的那样，静电电容式传感器32是被容许弹性变形的柔软的静电容量变化型的传感器，如图3所示，其具有在由介电性的弹性材料形成的电介质层34的两个面设有由导电性的弹性材料形成的一对电极膜36a、36b而成的构造。此外，静电电容式传感器32通过一侧的电极膜36a固定在传递带支承带26的背部的内表面而被安装在传递带支承带26上。

而且，在传递带支承带26处于穿着的状态下，静电电容式传感器32以其另一侧的电极膜36b重叠于使用者的臀部的方式被夹在臀部和传递带支承带26之间。由此，静电电容式传感器32以随着一对电极膜36a、36b接近／远离而产生的静电容量的变化来检测由髋关节的屈伸引起的作用压力的变化，将检测结果输出到后述的驱动装置38的控制装置46。另外，如图2中虚线所示，静电电容式传感器32配设有左右一对，在左右臀部各重叠有一个静电电容式传感器32。此外，在图3中，电介质层34和一对电极膜36a、36b的厚度尺寸相较于长度尺寸和宽度尺寸被表示得较大，但优选的是，该电介质层34和一对电极膜36a、36b均呈薄膜状，而能够不对臀部造成不适感地配设。

另一方面，如图1、图2所示，与传递带支承带26一样，驱动装置支承带 28由伸缩性较小的带状布料形成，其通过缠绕在使用者的腰部并用面状搭扣、按扣、钩等将两端部连结起来，而被穿着在使用者的腰部。此外，驱动装置支承带28的背面部分延伸至以正面部分靠下方的位置而具有较大的面积，在其背面部分固定有驱动装置38。

如图4所示，驱动装置38具有作为驱动源的电动马达40、由电动马达40驱动而旋转的旋转轴42、用于向电动马达40供给电力的电池等电源装置44以及基于静电电容式传感器32的检测结果控制电动马达40的控制装置46。

电动马达40是普通的电动机，其通过自电源装置44通电而产生驱动驱动轴48旋转的旋转驱动力。此外，电动马达40对驱动轴48施加的旋转驱动力经由未图示的减速齿轮系传递到旋转轴42。旋转轴42是被以容许向周向旋转的方式支承的圆形轴状的构件，在其外周面固定有第2牵引带20的另一端部。由此，第2牵引带20的另一端部借助驱动装置38安装在驱动装置支承带28上，以此，辅助力传递带12被跨髋关节地配设。

而且，通过使旋转轴42在来自电动马达40的驱动轴48的驱动力的作用下向周向的一个方向旋转，辅助力传递带12的第2牵引带20被卷绕在旋转轴42上。由此，电动马达40的驱动力沿辅助力传递带12的长度方向（第1牵引带18和第2牵引带20的长度方向）传递，作为拉伸力作用于第1穿着部14和第2穿着部16之间。根据上述内容可明确，辅助力传递带12在电动马达40的驱动力传递方向上延伸。另一方面，当旋转轴42在电动马达40的作用下向周向的另一个方向旋转时，由旋转轴42对辅助力传递带12的卷绕被解除，而在第1穿着部14和第2穿着部16之间解除拉伸力。

此外，对电动马达40的控制是通过利用控制装置46对是否自电源装置44向电动马达40通电、通电方向（驱动轴48的旋转方向）进行控制来执行的。控制装置46包括CPU、RAM、ROM等，其基于静电电容式传感器32的检测结果（输出信号）检测使用者的髋关节的弯曲运动和伸展运动，与检测到的髋关节的运动相应地控制向电动马达40的通电。由此，能够利用控制装置46调节基于电动马达40的驱动力而作用于第1穿着部14和第2穿着部16之间的 拉伸力。另外，在本实施方式中，控制装置46确定步行动作的阶段（例如弯曲髋关节而将后腿移到前方的阶段、伸展髋关节而用前腿蹬踏地面的阶段等），与确定后的步行动作的阶段相应地控制向电动马达40的通电。

若穿着做成上述构造的关节运动辅助器具10，则在弯曲髋关节时付与辅助力（助力），从而加强髋关节的弯曲运动所需要的力，而辅助随着髋关节的屈伸而进行的动作。即，控制装置46当基于静电电容式传感器32的检测结果确定使用者欲弯曲髋关节时，自电源装置44向电动马达40通电，使旋转轴42向周向的一个方向旋转。由此，第2牵引带20被旋转轴42卷绕，第2牵引带20实质的长度变短，因此，外套在第2牵引带20的中间部分上的连结配件22被拉向第2穿着部16侧（上侧）而发生位移。于是，通过安装在连结配件22上的第1牵引带18对第1穿着部14施加拉伸力，而将安装在膝关节上的第1穿着部14拉向安装在腰部的第2穿着部16侧。其结果，以克服重力将膝关节拉向腰部侧的方式作用助力，辅助髋关节的弯曲运动。另外，只要控制装置46基于静电电容式传感器32的检测值调节旋转轴42的旋转量（向电动马达40的通电时间），就能够对使用者欲进行的动作提供适量的助力。

另一方面，控制装置46当基于静电电容式传感器32的检测结果确定使用者欲使髋关节伸展时，自电源装置44向电动马达40通电，使旋转轴42向周向的另一个方向旋转。由此，旋转轴42对第2牵引带20的卷绕被解除，第2牵引带20实质的长度变长，因此，外套在第2牵引带20的中间部分上的连结配件22因自重等向远离第2穿着部16的方向（下侧）位移。于是，通过安装在连结配件22上的第1牵引带18对第1穿着部14施加的拉伸力被解除，基于重力的作用等，第1穿着部14远离第2穿着部16。其结果，防止了髋关节的伸展运动被关节运动辅助器具10妨碍。

这样，只要穿着关节运动辅助器具10，就能够利用电动马达40产生的力对弯曲髋关节时所需要的力的一部分进行补充，因此，例如在步行时进行弯曲髋关节而将后腿移到前方的动作时，能够用很小的肌力进行目标动作。因而，采用关节运动辅助器具10，即使在因年龄增加、伤病而导致使用者不具 有用于进行动作的足够的肌力的情况下，也能够顺畅地进行目标动作，从而能够防止使用者的活动受到限制。

此外，设置在将电动马达40产生的驱动力作为助力地传递到使用者的腿部的路径上的辅助力传递带12的第1牵引带18能够在力的传递方向上弹性变形。由此，电动马达40产生的驱动力会在由第1牵引带18的弹性变形而得到缓和之后再施加于使用者的腿部。因此，与电动马达40产生的驱动力被直接传递的情况相比，减轻了对使用者的关节等造成的负荷，能够防止肌肉疼痛等这样的问题产生。特别是在本实施方式中，作用于使用者的腿部的助力被设定为2kgf～5kgf这样比较小的力，基于终归只是对动作所需要的肌力的不足进行补充，而并不是强制地进行动作这样的思想，因此，能够进行必要的辅助，而不会对使用者的身体造成负担。

而且，在本实施方式中，第1牵引带18在力的传递方向上的弹性被设定在0.3kgf／cm～0.5kgf／cm之间。由此，电动马达40产生的驱动力被充分地缓冲，能够避免对使用者的腿部作用过大的负荷，并且，使能够充分实现使用者的动作的有效的助力传递到使用者的腿部，能够有效地辅助动作。

并且，第1牵引带18在与力的传递方向大致正交的方向上的变形受到限制，抑制了与第1牵引带18一体形成的第1穿着部14在周向上的伸缩（扩径变形或者缩径变形），提高了形状的稳定性。由此，在利用电动马达40作用拉伸力时，第1穿着部14被保持为不会脱离膝关节，助力能够被有效地传递到腿部。

此外，关节运动辅助器具10的助力在髋关节的弯曲运动时发挥作用，而在髋关节的伸展运动时被解除。由此，只要穿着关节运动辅助器具10，就能够在站立状态下对克服重力的运动所需要的髋关节的弯曲运动进行辅助，而在站立状态下利用重力的作用进行辅助的髋关节的伸展运动中，助力起到阻力的作用，能够实现顺畅的动作。因而，即使在反复进行髋关节的弯曲和伸展的步行动作等中，也不会妨碍动作，能够适时地提供必要的助力而适当地辅助动作。

在本实施方式的关节运动辅助器具10中，基于静电电容式传感器32的检测结果，控制装置46自动地执行上述那样的与使用者的动作状态相应地进行的辅助切换。因此，使用者不必利用手动控制施加助力的时机、施加的助力的大小等，能够适时地获得适当的辅助。

而且，通过采用静电电容式传感器32作为传感器，能够获得高精度的检测结果。因此，例如只要基于检测结果调节助力的大小等，就能够实现更加适当的辅助。并且，在静电电容式传感器32中，与温度变化相对应的检测精度的降低程度较小，并且，与温度变化相对应的校正也很容易，因此，即使在温度变化较大的情况下，也能够稳定地获得正确的检测结果。此外，在静电电容式传感器32中，与反复输入相对应的检测精度的降低程度较小，因此，能够确保足够的耐久性，能够实现在日常生活中一直使用等。

此外，通过将本实施方式的辅助力传递部做成由具有带形状的薄壁的布形成的辅助力传递带12，能够被赋予充分的柔软性，与具有硬质的外骨骼的关节运动辅助器具相比，能够容易地进行穿脱。即，在将硬质的外骨骼穿着于使用者的情况下，使用者需要配合外骨骼的形状来调节关节的弯曲角度，难以坐着进行穿着的情况也很多。但是，在本实施方式的关节运动辅助器具10中，由于连结第1穿着部14和第2穿着部16的辅助力传递带12柔软且能根据需要挠曲，因此，只要使辅助力传递带12足够地长，无论使用者的关节弯曲角度如何，都能够将第1穿着部14和第2穿着部16分别安装在适当的位置。而且，由于辅助力传递带12柔软，从而例如能够以髋关节弯曲着的落座姿势分别穿着第1穿着部14和第2穿着部16，能够以舒适的姿势进行穿脱作业。

并且，通过采用由薄壁带形状的布形成的辅助力传递带12，能够使关节运动辅助器具10轻量，即使是肌力降低了的老年人等也能够容易地处理。而且，在本实施方式中，由于第1穿着部14和第2穿着部16也分别为布制，因此，关节运动辅助器具10整体更加轻量，能够谋求进一步提高包含穿脱作业等在内的易处理性。

并且，由于辅助力传递带12为薄壁的布制，从而在穿着状态下辅助力传 递带12沿着使用者身体表面的形状在厚度方向上容易弯曲。因此，采用关节运动辅助器具10，能够实现良好的穿着感，并且，能防止在关节运动辅助器具10上重叠地穿着衣服的情况下辅助力传递带12产生凹凸而引人注目，从而能够在日常生活中轻松地使用。在本实施方式中，第1穿着部14和第2穿着部16也分别被做成薄壁，能抑制在关节运动辅助器具10上重叠地穿着衣服时产生视觉上的不协调感，从而在日常中更加易于使用。

此外，由于第1穿着部14安装在膝关节，并且第2穿着部16安装在腰部，能防止辅助力传递带12的长度长到必要程度以上，从而能够在实现关节运动辅助器具10的小型化的同时对腿部高效地作用助力。大概是因为若大腿摆动时从作为支点的髋关节到作为作用点的第1穿着部14的间隔距离较大，则拉伸力会高效地作用于第1穿着部14。而且，由于驱动装置38设置在步行时运动量较少的腰部，所以能够防止驱动装置38妨碍步行动作。

图5、图6表示作为本发明的第2实施方式的关节运动辅助器具50。关节运动辅助器具50构成为包含作为辅助力传递部的辅助力传递带12和辅助力传递带52，以及设置在辅助力传递带12和辅助力传递带52的两端的第1穿着部14和第2穿着部16。另外，在以下的说明中，对与第1实施方式实质上相同的构件和部位标注相同的附图标记，从而省略说明。

更详细地讲，辅助力传递带52构成为包含第3牵引带54和第4牵引带56，其在使用者的背面侧被跨髋关节地配设，将第1穿着部14和第2穿着部16连结起来。

第3牵引带54自第1穿着部14的背面侧的上端朝向上方延伸出去，其下端固定在第1穿着部14，并且其上端固定于连结配件22。另外，第3牵引带54相对于第1穿着部14独立地形成，通过缝合等手段与该第1穿着部14相连结，第3牵引带54的要求性能和第1穿着部14的要求性能均能够高度地实现。此外，第3牵引带54朝向上方宽度逐渐变窄，被做成在髋关节屈伸时容许大腿肌肉的变形等的形状，并且能够在由驱动装置38的电动马达40产生的拉伸力的作用方向即长度方向（图6中是上下方向）上弹性变形。

此外，在安装于第3牵引带54的连结配件22中贯穿有第4牵引带56。与第2牵引带20一样，第4牵引带56被做成具有大致恒定的宽度尺寸的薄壁带状，其由不易伸缩的纤维形成而被限制了弹性变形。该第4牵引带56的中间部分贯穿于连结配件22，而该第4牵引带56的一端部通过缝合等手段固定于传递带支承带26，并且其另一端部固定于驱动装置38的旋转轴42。由此，在第4牵引带56的中间部分连结有第3牵引带54，并且，第1穿着部14和第2穿着部16由第3牵引带54和第4牵引带56彼此连结在一起。

而且，通过使旋转轴42在电动马达40的驱动力的作用下向周向的一侧旋转，第4牵引带56被旋转轴42卷绕，由此，拉伸力通过第3牵引带54和第4牵引带56作用于第1穿着部14和第2穿着部16之间。另一方面，通过使旋转轴42向周向的另一侧旋转，旋转轴42对第4牵引带56的卷绕被解除，由此，上述拉伸力被解除。另外，用于对第4牵引带56施加拉伸力的电动马达40既可以相对于用于对第2牵引带20施加拉伸力的电动马达40另行设置，也可以利用共用的电动马达40有选择地对第2牵引带20和第4牵引带56中的任一个牵引施加拉伸力。

于是，在使用者弯曲髋关节时，通过第3牵引带54和第4牵引带56施加有将第1穿着部14拉向第2穿着部16侧的方向上的拉伸力，由此，对腿部施加在阻抗髋关节的弯曲运动所需要的力的方向上作用的辅助力（阻力）。由此，电动马达40的驱动力起到相对于弯曲髋关节的运动的负荷（阻力）的作用，因此，能够高效地增强步行动作等这样的随着髋关节运动的动作所需要的肌力。并且，在伸展髋关节时，通过第3牵引带54和第4牵引带56作用于第1穿着部14和第2穿着部16之间的拉伸力被解除，从而防止拉伸力起到助力的作用。由此，高效地实现了髋关节周围肌肉等的肌力的增强。另外，只要控制成在弯曲髋关节时解除通过第1牵引带18和第2牵引带20作用于第1穿着部14的拉伸力，并且在伸展髋关节时使该拉伸力起作用，则也能对伸展髋关节的运动施加负荷，从而能够更加高效地实现肌力的增强。

另一方面，若将对拉伸力的作用和解除的控制反过来，则还能够有效地 获得用于辅助动作的辅助力（助力）。即，除了利用第1实施方式中所示的第1牵引带18、第2牵引带20施加助力之外，还在髋关节弯曲运动时解除通过第3牵引带54和第4牵引带56作用于第1穿着部14的拉伸力，并且在髋关节伸展运动时使该拉伸力起作用，由此，对弯曲髋关节的运动通过第1牵引带18和第2牵引带20施加助力，并且，对伸展髋关节的运动通过第3牵引带54和第4牵引带56施加助力。

总而言之，采用本实施方式的关节运动辅助器具50，能够根据使用者的要求选择利用作为用于辅助步行等动作的辅助器具的功能还是在康复训练等中作为用于高效地实现增强髋关节周围肌肉的肌力的辅助器具的功能。而且，在关节运动辅助器具50中，不仅能对弯曲髋关节的运动施加助力，还能对伸展髋关节的运动施加助力，因此，能够更加有效地辅助使用者的动作。

此外，在关节运动辅助器具50中，设有第3牵引带54和第4牵引带56，对髋关节的伸展运动也发挥辅助力，因此，在落座状态下穿着了关节运动辅助器具50的情况下，在穿着之后也能够保持着落座姿势地开始利用关节运动辅助器具50辅助动作而辅助站起动作。

此外，图7、图8表示作为本发明的第3实施方式的关节运动辅助器具60。该关节运动辅助器具60具有从腰部覆盖到膝下地贴紧于身体表面的、呈短裤（打底裤）状的主体部62。该主体部62由容许与使用者的体型相应地进行弹性变形的伸缩性优异的布料形成，与使用者的体型等相应地变形。

此外，在主体部62中设有辅助力传递部64。辅助力传递部64是薄壁带状的布料，其一体地包括以覆盖大腿的前表面的方式向上下延伸的第1牵引部66和自第1牵引部66的上端以预定的角度向左右分支且向斜上方延伸出去的第2牵引部68。此外，辅助力传递部64的第1牵引部66和第2牵引部68均被容许在由驱动装置38的电动马达40产生的拉伸力的作用方向即长度方向（图7中是上下方向）上弹性变形，并且在宽度方向上被限制弹性变形。该辅助力传递部64与主体部62一体形成，在机械纺织（日语：械織）时设为一体。

此外，在辅助力传递部64的第1牵引部66的下方设有第1穿着部70。第1 穿着部70被做成大致环状，其以在整周上大致覆盖膝关节的方式来穿着。此外，第1穿着部70使用与第1牵引部66相同的布料，与主体部62和第1牵引部66设为一体，在周向上的弹性变形受到限制而抑制了其自膝关节脱离。此外，在第1穿着部70中，其覆盖膝关节的前表面的部分被织入到主体部62中而与主体部62一体化，并且其覆盖从膝关节的侧面到后表面的部分在左右的侧面部分中自主体部62分离而分别以带状延伸出去。而且，在第1穿着部70中的自主体部62分离的左右一对带状部分设有未图示的面状搭扣，根据需要将该带状部分沿周向拉伸而紧固膝关节，之后利用面状搭扣将它们彼此连结起来，由此，第1穿着部70相对于膝关节被定位。另外，在第1穿着部70的正面中央部分设有由与主体部62同样的伸缩性优异的原材料形成的部分，该部分以覆盖膝盖的方式配置，由此能够防止对膝关节的约束。

此外，在辅助力传递部64的第2牵引部68中，其向左右分支且向内侧延伸的端部被驱动装置支承带28紧固而保持，而其向左右分支且向外侧延伸的一侧在腰部的侧方自主体部62分离，其端部呈带状，固定于驱动装置38的旋转轴42。另外，图中虽未表示，但本实施方式的驱动装置38包括一台由控制装置46控制驱动轴48的旋转方向的电动马达40，利用一台电动马达40使分别连结于左右的辅助力传递部64、64的旋转轴42、42旋转。此外，在本实施方式中，左侧的辅助力传递部64从驱动装置38的背面侧插入到驱动装置38中而固定于该旋转轴42，并且，右侧的辅助力传递部64从驱动装置38与驱动装置支承带28之间插入到该驱动装置38中而固定于旋转轴42。通过以上设置，辅助力传递部64的下端部安装于第1穿着部14，并且其上端部安装于作为第2穿着部的驱动装置支承带28，辅助力传递部64被跨髋关节地配设。

采用做成上述构造的关节运动辅助器具60，与第1实施方式所示的关节运动辅助器具10同样，能够使拉伸力通过辅助力传递部64作用于第1穿着部70和第2穿着部16之间，辅助包含步行动作在内的髋关节的运动。

而且，在关节运动辅助器具60中，由于辅助力传递部64织入到短裤状的主体部62中而与主体部62设为一体，因此，能够利用与穿脱短裤同样的简单 的作业容易地穿脱。并且，仅通过正确地穿着主体部62，辅助力传递部64就能够被配置在准确的位置而高效地获得助力。此外，即使穿着在衣服里面，也不易产生凹凸或者产生臃肿这样的不良，不易对他人造成视觉上的不协调感，并且，还能够避免使用者的动作受到约束或者衣服的选择自由度变小这样的问题。

另外，在将本发明的关节运动辅助器具用于辅助上半身的关节动作的情况下，只要与本实施方式同样地在衬衣状的主体部一体地设置辅助力传递部即可。总而言之，与应辅助动作的关节相应地准备以覆盖该关节的方式穿着的衣服状的主体部即可。

图9表示作为本发明的第4实施方式的关节运动辅助器具80。关节运动辅助器具80具有由作为辅助力传递部的辅助力传递带82将第1穿着部14和第2穿着部16连结起来而成的构造。

辅助力传递带82构成为包含第1牵引带84、第2牵引带86以及第3牵引带88。第1～第3牵引带84、86、88分别由以大致恒定的宽度尺寸延伸的薄壁带状的布料形成，第1牵引带84和第2牵引带86能够在由驱动装置38的电动马达40产生的拉伸力的作用方向即长度方向（图9中是上下方向）上弹性变形，并且，第3牵引带88在长度方向上的弹性变形受到限制。此外，在第2牵引带86上设有调节扣（日文：コキ）90，由此能够根据体格简单地调节第2牵引带86的长度。

而且，第1牵引带84的上端和第2牵引带86的下端分别安装在环状的第1连结配件92上，该第1牵引带84和第2牵引带86通过第1连结配件92连结在一起。并且，第2牵引带86的上端安装在环状的第2连结配件94上，并且，第3牵引带88贯穿于第2连结配件94，第2牵引带86的上端和第3牵引带88的中间部分通过第2连结配件94连结在一起。另外，第1牵引带84、第2牵引带86也可以无法自第1连结配件92、第2连结配件94拆卸地固定在该第1连结配件92、第2连结配件94上，但期望利用钩、按扣、面状搭扣等以能够拆卸的方式进行安装。在本实施方式中，利用按扣96以能够拆卸的方式进行安装。

此外，第1牵引带84的下端安装在第1穿着部14的正面部分的上端。另外，也可以通过缝合或粘接将第1牵引带84向第1穿着部14的安装固定，但期望利用钩、按扣、面状搭扣等以能够装拆的方式进行安装。

并且，第3牵引带88的一端部自腰部的侧方绕向后方地延伸，固定于图4所示的驱动装置38的旋转轴42，并且其另一端部在腰部的前方安装于第2穿着部16的驱动装置支承带28。更详细地讲，在第3牵引带88的另一端部安装有钩配件98，其以能够装拆的状态安装于设置在驱动装置支承带28的前表面部分的环状或者半环状的安装配件100上。另外，在驱动装置支承带28上，在周向上排列地设有多个安装配件100，通过从该多个安装配件100中适当地选择用于安装钩配件98的安装配件100，能够调节第3牵引带88的长度。

通过以上设置，在关节运动辅助器具80中，第1穿着部14和第2穿着部16由包含第1～第3牵引带84、86、88而构成的辅助力传递带82连结在一起，拉伸力通过辅助力传递带82作用于第1穿着部14和第2穿着部16之间。于是，与第1实施方式同样，在髋关节的屈伸运动时施加利用拉伸力产生的助力，能够辅助步行动作。

此外，在本实施方式中，辅助力传递带82由第1～第3牵引带84、86、88构成，它们分别由连结配件92、94连结在一起。因此，在第1～第3牵引带84、86、88中的任一个牵引带发生了损伤等的情况下，能够自连结配件92、94仅拆卸更换损伤部分，维护性优异。

此外，只要与使用者的体格（大腿的长度等）相应地将第1～第3牵引带84、86、88更换为长度不同的牵引带，则魁梧体格的使用者就能够使用，因此，也能够应对于例如在医院的康复训练中心等中不特定的许多使用者进行使用的情况等。并且，由于多个安装配件100左右排列地设置，因此，通过改变钩配件98的安装位置，能够改变辅助力传递带82在上下方向上的长度，能够简单地进行与体格差别相应的调整。此外，由于在第2牵引带86中设有调节扣90，因此，通过调节第2牵引带86的长度，也能够简单地调节辅助力传递带82的长度。

以上，对本发明的实施方式进行了详细的说明，但本发明并未被该具体的记载所限定。例如，在上述实施方式中，为了使用关节运动辅助器具辅助髋关节的运动，在膝关节安装有第1穿着部，但第1穿着部只要设置在跨髋关节与第2穿着部相反的一侧即可，在第2穿着部穿着于腰部的情况下，即使将第1穿着部安装在大腿上，也能够获得大致相同的效果。不过，若第1穿着部的安装位置过于接近髋关节，则辅助力难以有效地起作用，因此，在将第1穿着部安装在大腿的情况下，期望安装在靠近膝关节的位置。

此外，驱动装置的配设位置并不限定于腰部，例如在辅助肩关节的屈伸运动的情况下，通过在使用者的背部设置驱动装置，不会阻碍使用者的动作，能够缩短辅助力的传递路径而实现关节运动辅助器具的小型化。

此外，作为用于检测使用者动作的传感器，并不限定于静电电容式传感器，例如也可以采用基于由力的作用引起的阻值的变化来检测使用者的动作的阻值变化式传感器。若采用该阻值变化式传感器，则能够利用直流电压进行测量，因此，容易简化测量电路，易于实现小型化、降低成本。而且，即使对于很小的力的作用，阻值也会灵敏地变化，因此，能够从关节的微小的运动到很大的运动地大范围地进行检测。另外，作为阻值变化式传感器，例如适合采用日本特开2008－69313号公报等所示的具有柔软性的传感器。此外，也可以将静电电容式传感器和阻值变化式传感器组合使用等，将构造或检测方法不同的多种传感器组合使用。

此外，在上述实施方式中表示的传感器的配设位置终归只是例示，只要能够检测使用者的动作，配设方式就没有特别的限定。具体地讲，例如像图10所示的关节运动辅助器具110那样，在第1牵引带18的背面（重叠于大腿的面）配设有静电电容式传感器112，也能够以静电容量的变化来检测随着弯曲髋关节时大腿肌肉的变形而产生的第1牵引带18与大腿之间的夹压力。并且，例如像图11所示的关节运动辅助器具120那样，采用从使用者的臀部扩展到大腿的静电电容式传感器122，则能够更加直接地检测髋关节的屈伸。在该情况下，关节运动辅助器具120构成为除了包含第一实施方式所示的辅 助力传递带12和第1穿着部14、第2穿着部16之外，还包含具有静电电容式传感器122的短裤（打底裤）状的传感器保持套装124，在穿着传感器保持套装124之后，穿着辅助力传递带12和第1穿着部14、第2穿着部16。另外，由于图10、图11所示的静电电容式传感器112、122的基本构造也与实施方式所示的静电电容式传感器32相同，因此在此省略说明。并且，也可以将静电电容式传感器112和静电电容式传感器122组合使用，能够更高精度地检测动作。

此外，在上述实施方式中，为了有效地辅助髋关节的屈伸，在至少前表面侧设有辅助力传递部，但例如在辅助膝关节的屈伸等的情况下，有时也仅在背面侧设有辅助力传递部。总而言之，只要考虑到关节的可动性等适当地配置辅助力传递部即可。

此外，辅助力传递部并不一定限定为其整体具有挠性（柔软性），如果是局部，则也可以存在由金属、塑料等形成的硬质的部分。并且，既可以是辅助力传递部整体能够在力的传递方向上弹性变形，也可以是辅助力传递部局部地被容许在力的传递方向上弹性变形。

此外，传递带支承带26和驱动装置支承带28并不一定独立地设置，例如也存在这样的情况：在驱动装置支承带28的前部固定有辅助力传递带12的端部，驱动装置支承带28同时具有作为传递带支承带的功能。此外，辅助力传递带12不必相对于传递带支承带26独立地形成，辅助力传递带12的第2牵引带20也可以以自传递带支承带26的前部延伸出去的方式与该传递带支承带26设为一体。另外，根据上述内容也可明确，在驱动装置支承带28具有作为传递带支承带的功能的情况下，辅助力传递带12可与驱动装置支承带28一体形成。

此外，在上述实施方式中，表示了辅助髋关节的屈伸运动的关节运动辅助器具，但本发明的关节运动辅助器具也可以用于辅助膝关节、肩关节、肘关节等除髋关节之外的关节的屈伸运动。

附图标记说明

10、50、60、80、110、120、关节运动辅助器具；12、52、82、辅助力 传递带（辅助力传递部）；14、70、第1穿着部；16、第2穿着部；32、112、122、静电电容式传感器；40、电动马达（驱动源）；46、控制装置；62、主体部；64、辅助力传递部。

Claims (9)

1.一种关节运动辅助器具，其特征在于，

在具有柔软性的辅助力传递部的两端部分设有用于穿着于使用者的隔着关节的一侧的部位的第1穿着部和用于穿着于使用者的隔着关节的另一侧的部位的第2穿着部，另一方面，设有通过该辅助力传递部向该第1穿着部和该第2穿着部之间施加拉伸力的驱动源，并且，该辅助力传递部的至少一部分能够在由该驱动源产生的拉伸力的作用方向上弹性变形，

跨上述使用者的髋关节延伸的左右一对上述辅助力传递部配设于上述使用者的大腿的前表面，并且被跨上述使用者的上述髋关节和膝关节地配设。

2.根据权利要求1所述的关节运动辅助器具，其中，

上述辅助力传递部中的能够弹性变形的部分其在与由上述驱动源产生的拉伸力的作用方向垂直的方向上的弹性小于其在该拉伸力的作用方向上的弹性。

3.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

上述辅助力传递部的能够弹性变形的部分在上述驱动源产生的拉伸力的作用方向上的弹性被设为0.3kgf/cm以上且0.5kgf/cm以下。

4.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

上述辅助力传递部被做成由连结配件将自上述第1穿着部延伸的带状的第1牵引带和自上述第2穿着部延伸的带状的第2牵引带彼此连结起来而成的构造。

5.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

上述辅助力传递部与衣服状的主体部设为一体，通过穿着该主体部，该辅助力传递部被跨上述使用者的上述髋关节和上述膝关节地配设。

6.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

作为用于检测上述使用者的上述髋关节的屈伸的传感器，设有能够基于随着该使用者的上述髋关节的屈伸而施加的力来检测上述髋关节的屈伸的静电电容式传感器和阻值变化式传感器中的至少一个传感器，并且，配设有基于该传感器的检测结果控制上述驱动源的控制装置。

7.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

上述辅助力传递部被做成沿力的传递方向延伸的带状。

8.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

上述驱动源安装在上述第2穿着部。

9.根据权利要求1或2所述的关节运动辅助器具，其中，

由上述驱动源产生的拉伸力起到加强上述髋关节的屈伸运动所需要的力的助力的作用。