JP2007089634A - 筋力補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衣服を着けるのと同時に装着でき、且つ機構部分が外部から見えないように隠すことができる筋力補助装置を提供する。
【解決手段】 ズボン２に第１〜第３アーム部材３〜５と駆動制御部１４とを取り付け、これら第１〜第３アーム部材３〜５に第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１〜第６ベルト６〜１１、および第１、第２伝達ワイヤー１５、１６を組み付けた。従って、ズボン２をはくだけで、第１〜第３アーム部材３〜５と駆動制御部１４とを身体に装着できるほか、第１〜第３アーム部材３〜５を回動可能に連結する第１、第２ジョイント部材１２、１３、および第１、第２伝達ワイヤー１５、１６などの機構部分をも同時に身体に着けることができる。また、この機構部分がカバー部材３０によって開閉可能に覆われているので、機構部分が外部から見えないように隠すことができ、これにより見た目上、違和感なく日常生活を行うことができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、身体の筋肉動作を補助する筋力補助装置に関する。

従来、筋力補助装置においては、特許文献１に記載されているように、歩行時に足の筋肉動作を補助して歩行を助けるために、身体の足の上肢部（大腿部）と下肢部（脛部）とに金属製のフレームを装着して膝関節に対応する部分で連結し、この状態で一方の金属製のフレームを他方の金属製のフレームに対してモータで動かす際、使用者の筋肉緊張度を筋電センサで測定し、その測定結果に基づいてモータを駆動するように構成したものがある。
特開平７−１６３６０７号

しかしながら、このような従来の筋力補助装置では、ズボンの上から装着すると、筋力補助装置が外部にむき出しになるため、そのまま日常生活を行うには見た目上、かなり違和感があるという問題がある。また、筋力補助装置を身体に直接装着し、その上からズボンをはく場合には、一方の金属製のフレームにモータやクラッチ、歯車機構などの機構部が設けられ、この機構部が足の外側に向けて突出しているため、ズボンをはくときに機構部が邪魔になり、手間と時間がかかるという問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、衣服を着けるのと同時に装着することができると共に、機構部分が外部から見えないように隠すことができる筋力補助装置を提供することである。

この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
なお、各構成要素には、後述する各実施形態の項で説明される各要素に付されている図面の参照番号などを括弧と共に付す。

請求項１に記載の発明は、図１〜図１５に示すように、身体に装着される衣服（ズボン２）と、この衣服に取り付けられて前記身体の関節の両側ごとにそれぞれ対応して配置される少なくとも２つのアーム部材（第１〜第３アーム部材３〜５）と、これらアーム部材を前記身体に着脱可能に固定する複数のベルト部材（第１〜第６ベルト６〜１１）と、前記身体の関節に対応する箇所ごとで前記アーム部材を回動可能に連結するジョイント部材（第１、第２ジョイント部材１２、１３）と、このジョイント部材を回動させて隣接する前記アーム部材同士を相対的に回動させるための伝達ワイヤー（第１、第２伝達ワイヤー１５、１６）と、前記衣服に取り付けられて前記身体の動きに応じて前記伝達ワイヤーの巻取動作および送出動作を制御する駆動制御部（１４）と、前記衣服に取り付けられて前記アーム部材、前記ジョイント部材、前記伝達ワイヤー、および前記駆動制御部を開閉可能に覆うカバー部材（３０、３５）と、を備えたことを特徴とする筋力補助装置である。

請求項２に記載の発明は、図１〜図１５に示すように、前記駆動制御部（１４）が、前記伝達ワイヤー（第１、第２伝達ワイヤー１５、１６）の巻取動作および送出動作を行うモータ（１９、２０）と、前記伝達ワイヤーの巻取動作および送出動作を検出するセンサ部（２１、２２）と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部（２３）と、この記憶部に記憶されたデータに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部（２４）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の筋力補助装置である。

請求項３に記載の発明は、図９に示すように、前記カバー部材（３５）が、前記アーム部材（第１〜第３アーム部材３〜５）、前記ジョイント部材（第１、第２ジョイント部材１２、１３）、前記伝達ワイヤー（第１、第２伝達ワイヤー１５、１６）、および前記駆動制御部（１４）のほかに、前記ベルト部材（第１〜第６ベルト６〜１１）をも開閉可能に覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の筋力補助装置である。

請求項４に記載の発明は、図１０〜図１５に示すように、前記アーム部材（第１〜第３アーム部材３〜５）に、前記ベルト部材（第２〜第６ベルト７〜１１）を締め付けるための巻取装置（４１）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筋力補助装置である。

請求項５に記載の発明は、図１０〜図１５に示すように、前記巻取装置（４１）が、前記ベルト部材（第２〜第６ベルト７〜１１）が挿入するベルト挿入口（４２ａ）を有する巻取筒（４２）と、この巻取筒を回転させる駆動源（モータ）と、前記巻取筒の回転に連動して前記ベルト部材を前記巻取筒に押え付ける押え部材（４３）とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の筋力補助装置である。

請求項６に記載の発明は、図１０〜図１５に示すように、前記巻取装置（４１）が、前記巻取筒（４２）内に前記押え部材（４３）と対応して設けられて前記巻取筒の内外に出没する爪部材（４４）を備え、この爪部材が前記押え部材に向けて前記巻取筒から突出したときに、前記押え部材で押え付けられる前記ベルト部材（第２〜第６ベルト７〜１１）に食い込むことを特徴とする請求項５に記載の筋力補助装置である。

請求項７に記載の発明は、図１０〜図１５に示すように、前記爪部材（４４）が、前記巻取筒（４２）の回転に連動して前記巻取筒に対し出没することを特徴とする請求項６に記載の筋力補助装置である。

請求項１に記載の発明によれば、衣服に少なくとも２つのアーム部材と駆動制御部とが取り付けられ、これらアーム部材にジョイント部材、ベルト部材、および伝達ワイヤーが組み付けられているので、衣服を身体に装着するだけで、複数のアーム部材と駆動制御部とを身体に装着することができるほか、隣接するアーム部材同士を回動可能に連結するジョイント部材、アーム部材を身体に固定するベルト部材、およびジョイント部材を回動させる伝達ワイヤーなどの機構部分をも同時に身体に着けることができる。

また、この状態では、ベルト部材によってアーム部材を身体に着脱可能に固定することにより、簡単に且つ容易にアーム部材を身体に固定して駆動制御部、ジョイント部材、および伝達ワイヤーをも身体に固定することができると共に、カバー部材によって、アーム部材、ジョイント部材、伝達ワイヤー、および駆動制御部が開閉可能に覆われるので、機構部分が外部から見えないように隠すことができ、これにより見た目上、違和感なく日常生活を行うことができる。

このように、衣服を身体に着けた状態では、伝達ワイヤーの巻取動作と送出動作を駆動制御部で制御することにより、関節の動きに応じた筋肉動作を補助することができる。すなわち、駆動制御部が伝達ワイヤーの巻取動作と引出動作を制御して、関節に対応するジョイント部材を回動させると、身体の動きに応じて隣接するアーム部材同士を相対的に回動させることができ、このアーム部材同士の相対的な回動動作によって、関節の両側に対応する部分の筋肉動作を補助することができる。

請求項２に記載の発明によれば、駆動制御部が、伝達ワイヤーの巻取動作および送出動作を行うモータと、伝達ワイヤーの巻取位置および送出位置を検出するセンサ部と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたデータに基づいてモータの駆動を制御する制御部とを備えていることにより、関節が動くと、これに伴って伝達ワイヤーが巻取方向と送出方向との一方に動作し、この伝達ワイヤーの動作位置をセンサ部で検出し、この検出されたデータに基づいて制御部がモータを制御するので、関節の動きに応じて正確に且つ確実に伝達ワイヤーの巻取動作と送出動作との動作を行うことができ、これにより関節の両側に対応する部分の筋肉動作を正確に且つ良好に補助することができる。

請求項３に記載の発明によれば、カバー部材が、アーム部材、ジョイント部材、伝達ワイヤー、および駆動制御部のほかに、ベルト部材をも開閉可能に覆うことにより、機構部分のほかに、ベルト部材をも外部から見えないように隠すことができ、このため見た目上、普通の衣服とほとんど変わらないので、まったく違和感がなく、良好に日常生活を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、アーム部材にベルト部材を締め付けるための巻取装置が設けられていることにより、アーム部材を身体に固定するベルト部材を巻取装置によって締め付けることができるので、アーム部材の身体への固定作業が容易にでき、使い勝手の良いものを得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、巻取装置が、ベルト部材が挿入するベルト挿入口を有する巻取筒と、この巻取筒を回転させる駆動源と、巻取筒の回転に連動してベルト部材を巻取筒に押え付ける押え部材とを備えていることにより、ベルト部材を巻取筒のベルト挿入口に挿入させ、この状態で駆動源によって巻取筒を回転させると、この巻取筒の回転に連動して押え部材がベルト部材を巻取筒に押え付けるので、ベルト部材を巻取筒のベルト挿入口に挿入するだけで、簡単に且つ自動的にベルト部材を巻取筒の回転に伴って巻取筒で巻き取りながら締め付けることができ、これによりアーム部材を身体に確実に固定することができる。

請求項６に記載の発明によれば、巻取装置が、巻取筒内に押え部材と対応して設けられて巻取筒の内外に出没する爪部材を備え、この爪部材が押え部材に向けて巻取筒から突出したときに、押え部材で押え付けられるベルト部材に食い込むことにより、ベルト部材を身体に締め付けるために巻取筒を回転させて押え部材がベルト部材を巻取筒に押え付けるときに、爪部材が巻取筒から突出してベルト部材に食い込むので、ベルト部材が緩むことがなく、確実にベルト部材を巻取筒の回転に伴って巻取筒で巻き取りながら締め付けることができる。

請求項７に記載の発明によれば、爪部材が巻取筒の回転に連動して巻取筒に対し出没することにより、ベルト部材を身体に締め付けるために巻取筒を回転させて押え部材がベルト部材を巻取筒に押え付けるときに、巻取筒の回転に連動して爪部材を突出させてベルト部材に食い込ませることができ、またベルト部材を身体から緩めるために巻取筒を逆方向に回転させて押え部材によるベルト部材の押え付けを解除するときに、巻取筒の逆方向への回転に連動して爪部材を巻取筒内に引き込ませてベルト部材から離脱させることができ、これにより容易にベルト部材を緩めることができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図８を参照して、この発明の筋力補助装置の実施形態１について説明する。
この筋力補助装置１は、歩行時や自転車走行時に足の筋肉動作を補助するものであり、図１および図２に示すように、身体に装着される衣服であるズボン２を備えている。このズボン２の後側に位置する外側部分には、図１および図２に示すように、身体の腰部に対応する第１アーム部材３と、上肢部（大腿部）に対応する第２アーム部材４と、下肢部（脛部）に対応する第３アーム部材５とが取り付けられている。この場合、実際には、ズボン２の両側に第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ設けられているが、この実施形態１では片側のみについて説明する。

これら第１〜第３アーム部材３〜５には、図１および図２に示すように、身体に固定するための第１〜第６ベルト６〜１１がそれぞれ取り付けられている。すなわち、これら第１〜第６ベルト６〜１１のうち、第１ベルト６は第１アーム部材３の上端部に取り付けられ、この第１アーム部材３の上端部をズボン２の胴部と共に身体の胴部に締め付けるものであり、第２ベルト７は第１アーム部材３の下部に取り付けられ、この第１アーム部材３の下部をズボン２の股部分と共に身体の上肢部（大腿部）の付根部に締め付けるものである。

また、第３ベルト８は第２アーム部材３の上部に取り付けられ、この第２アーム部材３の上部をズボン２の太腿部の上部と共に身体の上肢部（大腿部）の上部に締め付けるものであり、第４ベルト９は第２アーム部材４の下部に取り付けられ、この第２アーム部材４の下部をズボン２の太腿部の下部と共に身体の上肢部（大腿部）の下部に締め付けるものである。また、第５ベルト１０は第３アーム部材５の上部に取り付けられ、この第３アーム部材５の上部をズボン２の脛部の上部と共に身体の下肢部（脛部）の上部に締め付けるものであり、第６ベルト１１は第３アーム部材５の下部に取り付けられ、この第３アーム部材５の下部をズボン２の脛部の下部と共に身体の下肢部（脛部）の下部に締め付けるものである。

また、第１〜第３アーム部材３〜５は、図２に示すように、それぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３によって回動可能に連結されている。この場合、第１ジョイント部材１２は、股関節に対応する箇所付近に位置し、図３に示すように、第１アーム部材３の下端部と第２アーム部材４の上端部とを回動可能に連結するように構成されている。第２ジョイント部材１３は、図２に示すように、膝関節に対応する箇所付近に位置し、第２アーム部材４の下端部と第３アーム部材５の上端部とを回動可能に連結するように構成されている。

これら第１、第２ジョイント部材１２、１３は、駆動制御部１４によって巻取動作および送出動作が制御される第１、第２伝達ワイヤー１５、１６によって回動され、これにより第１〜第３アーム部材３〜５を足全体の動きに応じて回動させるように構成されている。すなわち、第１伝達ワイヤー１５は、図３に示すように、第１アーム部材３内を通り第１ジョイント部材１２に巻き付けられ、この状態で駆動制御部１４により股関節の動作に応じて巻取動作および送出動作をし、第１、第２アーム部材３、４を股関節の上下両側に対応する腰部と上肢部の動きに応じて相対的に回動させるように構成されている。

また、第２伝達ワイヤー１６は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１アーム部材３から第１ジョイント部材１２を経て第２アーム部材４内を通り、第２ジョイント部材１３に巻き付けられ、この状態で駆動制御部１４により膝関節の動作に応じて巻取動作および送出動作をし、第２、第３アーム部材４、５を膝関節の上下両側に対応する上肢部と下肢部の動きに応じて相対的に回動させるように構成されている。この場合、第２伝達ワイヤー１６は、第１ジョイント部材１２の中心部を通り抜けて第２アーム部材４内に挿入することにより、第１ジョイント部材１２を中心に第１、第２アーム部材３、４が回動しても、その動作の影響を受けることがなく、駆動制御部１４によって巻取動作および送出動作をするように構成されている。

駆動制御部１４は、図１および図２に示すように、身体の胴部に位置するズボン２の胴部の上部に設けられている。この駆動制御部１４は、図５および図６に示すように、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６を弛まない程度にそれぞれ巻き取る各ばね部材１７、１８と、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取動作および送出動作を行う各モータ１９、２０と、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取動作および送出位置を検出する各センサ部２１、２２と、このセンサ部２１、２２で検出されたデータを記憶する記憶部２３と、この記憶部２３に記憶されたデータに基づいてモータ１９、２０のモータ駆動回路部１９ａ、２０ａを制御する制御部２４と、これらに電力を供給する電源部２５とを備えている。

この場合、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６のうち、第１伝達ワイヤー１５は、図６に示すように、両端部１５ａ、１５ｂが駆動制御部１４内に配置された巻取軸２６に巻取および送出可能に取り付けられている。すなわち、第１伝達ワイヤー１５は、その一端部１５ａが巻取軸２６に巻き取られるときに、他端部１５ｂが送り出されるように構成されている。また、ばね部材１７は、ゼンマイからなり、その中心部が巻取軸２６に取り付けられ、この状態で第１伝達ワイヤー１５が弛まない程度のばね力で常に第１伝達ワイヤー１５の一端部１５ａを巻き取るように構成されている。モータ１９は、その出力軸が減速ギア（図示せず）を介してクラッチ２７に連結され、このクラッチ２７を介して巻取軸２６に回転を伝達するように構成されている。

このクラッチ２７は、制御部２４からの接続切替指令に応じて、モータ１９の回転を巻取軸２６に伝える接続状態と、モータ１９の回転を巻取軸２６に伝えない伝達切断状態とに切り替えるように構成されている。すなわち、モー１９は、クラッチ２７が接続されているときに、モータ１９の回転がクラッチ２７を介して巻取軸２６に伝達され、これにより巻取軸２６を回転させて第１伝達ワイヤー１５の巻取動作または送出動作を行い、クラッチ２７の接続が断たれているときに、モータ１９の回転が巻取軸２６に伝達されないように構成されている。

このため、クラッチ２７の接続が断たれている状態のときには、ばね部材１７のばね力によって第１伝達ワイヤー１５の一端部１５ａが巻取軸２６に巻き取られ、他端部１５ｂが送り出されるようになっている。また、センサ部２１は、例えば、巻取軸２６に取り付けられて巻取軸２６の回転数を検出するエンコーダであり、巻取軸２６の回転数に基づいて第１伝達ワイヤー１５の巻取位置および引出位置を検出するように構成されている。一方、第２伝達ワイヤー１６は、第１伝達ワイヤー１５と同様、巻取軸２８に両端部１５ａ、１５ｂが巻取および送出可能に取り付けられており、この巻取軸２８もクラッチ２９を介してモータ２０の回転が伝達されると共に、ばね部材１８によって第２伝達ワイヤー１６が弛まないように構成されている（図６参照）。

ところで、ズボン２には、図１および図２に示すように、第１〜第３アーム部材３〜５、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４を開閉可能に覆うカバー部材３０が開閉可能に取り付けられている。すなわち、このカバー部材３０は、布などのシート状のものであり、駆動制御部１４を覆う部分と、第１〜第３アーム部材３〜５を覆う部分とからなり、面状ファスナ（登録商標マジックテープ）やフォックなどの締結部材（図示せず）によって、ズボン２に着脱可能に取り付けられ、これにより第１〜第３アーム部材３〜５に組み付けられた第１、第２ジョイント部材１２、１３および第１、第２伝達ワイヤー１５、１６をも覆うように構成されている。

また、第３アーム部材５の下部には、図７に示す足当部材３１が取り付けられている。この足当部材３１は、足の踵側を載せる足載部３２と、足先を載せる足先部３３と、足載部３２に設けられた連結アーム部３４とを備え、足先部３３が足載部３２に上下方向に屈曲可能に取り付けられ、連結アーム部３４の上部が第３アーム部材５の下部にばね部材（図示せず）を有するアタッチメント部３４ａによって回動可能に取り付けられるように構成されている。なお、この足当部材３１は、足を乗せた状態で、靴が履けるように構成されている。

次に、図８を参照して、この筋力補助装置１を用いて自転車をこぐ場合の動作フローにつて説明する。この場合、実際にはズボン２の両側にそれぞれ第１〜第３アーム部材３〜５、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４が設けられているのであるが、ここでは片側の足のみについて説明する。
まず、ズボン２をはき、第１〜第６ベルト６〜１１を順に締め付けて、第１〜第３アーム部材３〜５を身体の足全体に固定する。

すなわち、第１、第２ベルト６、７を締め付けてズボン２の上部を身体の胴部に固定することにより、第１アーム部３を身体の腰部に固定する。また、第３、第４ベルト８、９を締め付けてズボン２を身体の上肢部に固定することにより、第２アーム部材４を身体の上肢部に固定する。更に、第５、第６ベルト１０、１１を締め付けてズボン２を身体の下肢部に固定することにより、第３アーム部材５を身体の下肢部に固定する。この状態では、第１ジョイント部材１２が股関節付近に対応し、第２ジョイント部材１３が膝関節付近に対応する。また、足当部材３１に足を載せると、第３アーム部材５との連結部分、つまりアタッチメント部４３ａが踝付近に対応し、この状態で靴を履くことができる。

そして、自転車に乗って足をペダルに乗せ、駆動制御部１４の電源を入れると、この動作フローがスタートし、まず、使用者に合った股関節の最大屈伸状態と膝関節の最大屈伸状態との測定を開始する。このときには、モータ１９、２０は動作せず、クラッチ２７、２９は接続が断たれて伝達切断状態になっている。このため、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６はそれぞればね部材１７、１８のばね力によって弛まないように軽いテンションがかかり、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６がそれぞれ巻取軸２６、２８に巻取および送出可能な状態になっている。この状態で、自転車のペダルをこぎ、ペダルが下がると、身体の股関節と膝関節とが伸び、またペダルが上がると、図２に示すように、身体の股関節と膝関節とが曲がる。

このときに、身体の股関節と膝関節とが伸びると、第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に回動し、この回動に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａがそれぞればね部材１７、１８のばね力に抗して送り出され、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各他端部１５ｂ、１６ｂが巻き取られているかを、各センサ部２１、２２でそれぞれ検出した第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の送出データに基づいて判断し（ステップＳ１）、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されていなければ、ペダルが下がり股関節と膝関節とが伸びて、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されるまで待機する。

この後、ペダルが最下部に下がり股関節と膝関節とが十分に伸びて、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａがそれぞれ送り出されると、ペダルが上がり始めるので、第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に逆方向に回動し、この回動に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａがそれぞれ巻き取られ、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各他端部１５ｂ、１６ｂが送り出されているかを、各センサ部２１、２２でそれぞれ検出した第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取データに基づいて判断し（ステップＳ２）、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られていなければ、ペダルが上がり、図２に示すように、股関節と膝関節とが曲がって、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られるまで待機する。

そして、ペダルが最上部に上がり股関節と膝関節とが十分に曲がって、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られると、再びペダルが下がって股関節と膝関節とが伸びる。このときに、再び第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に回動し、この回動に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されているかを、各センサ部２１、２２でそれぞれ検出した第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の送出データに基づいて判断し（ステップＳ３）、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６が送り出されていなければ、ペダルが下がり股関節と膝関節とが伸びて、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されるまで待機する。

そして、ペダルが最下部に下がり股関節と膝関節とが十分に伸びて、第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に回動し、この回動に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されると、各センサ部１９が第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各最大送出位置を検出し、その検出データを第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各最大送出位置（Ｌｍａｘ）として記憶部２３に記憶する（ステップＳ４）。この後、再び第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られているかを、各センサ部２１、２２でそれぞれ検出した第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各巻取データに基づいて判断する（ステップＳ５）。

このとき、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られていなければ、ペダルが上がり、図２に示すように、股関節と膝関節とが曲がって、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られるまで待機する。そして、ペダルが最上部に上がり股関節と膝関節とが十分に曲がり、第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に十分に回動し、この回動動作に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａがそれぞれ巻き取られると、各センサ部２１、２２が第、第２伝達ワイヤー１５、１６の各最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）として記憶部２３に記憶する（ステップＳ６）。これにより、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態と膝関節の最大屈伸状態とが測定される。

次に、この測定されたデータに基づいて各モータ１９、２０の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが最上部に上がって、図２に示すように、股関節と膝関節とが十分に曲がり、第１〜第３アーム部材３〜５がそれぞれ第１、第２ジョイント部材１２、１３を中心に回動し、この回動動作に伴って第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが最大に巻き取られて、記憶部２３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）であるかを判断する（ステップＳ７）。第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取位置が記憶部２３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）でなければ、ペダルが上がり、股関節と膝関節とが十分に曲がって、最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になるまで、ペダルをこぎ続ける。

そして、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取位置が記憶部２３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になると、ペダルが最上部から下がり始めて股関節と膝関節とが伸び始めるので、各クラッチ２７、２９を接続して各モータ１９、２０を逆回転で駆動し、このモータ１９、２０の逆回転を各巻取軸２６、２８に伝達し、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａの送り出しを開始する（ステップＳ８）。すなわち、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６は、各一端部１５ａ、１６ａが各巻取軸２６、２８の逆回転によって送り出されるが、各他端部１５ｂ、１６ｂが各巻取軸２６、２８に巻き取られることにより、第１、第２ジョイント部材１２、１３を回動させて第１〜第３アーム部材３〜５をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作に応じて回動させる。

このときには、各モータ１８の回転速度を股関節と膝関節との各屈伸動作速度よりも少し速くして、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａの送出速度（つまり各他端部の巻取速度）を股関節と膝関節との各屈伸動作速度よりも少し速くすることにより、第１、第２ジョイント部材１２、１３の回動動作をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作よりも少し速くして、第１〜第３アーム部材３〜５の回動動作をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作よりも少し速くする。これにより、股関節と膝関節との各屈伸動作を補助する。

この状態で、ペダルが下がって股関節と膝関節とが伸び、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが送り出されると、記憶部２３に記憶された最大送出位置（Ｌｍａｘ）であるかを判断する（ステップＳ９）。このとき、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の送出位置が記憶部２３に記憶された最大送出位置（Ｌｍａｘ）でなければ、ペダルが下がって股関節と膝関節とが伸びて、記憶部２３に記憶された最大送出位置（Ｌｍａｘ）になるまで第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａを送り出し、股関節と膝関節との各屈伸動作を補助する。

そして、ペダルが最下部に下がって股関節と膝関節とが十分に伸び、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の送出位置が記憶部２３に記憶された最大送出位置になると、クラッチ２７、２９の接続を断って各モータ１９、２０の駆動を一旦停止する。この後、ペダルが最下部から上がり始め、図２に示すように、股関節と膝関節とが曲がり始めする。

このときには、再び各クラッチ２７、２９を接続して各モータ１９、２０を正回転で駆動し、このモータ１９、２０の正回転を各巻取軸２６、２８に伝達し、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａの巻き取りを開始する（ステップＳ１０）。すなわち、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６は、各一端部１５ａ、１６ａが各巻取軸２５、２７の正回転によって巻き取られ、各他端部１５ｂ、１６ｂが各巻取軸２６、２８から送り出されることにより、第１、第２ジョイント部材１２、１３を回動させて第１〜第３アーム部材３〜５をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作に応じて回動させる。

このときにも、各モータ１９、２０の回転速度を股関節と膝関節との各屈伸動作速度よりも少し速くして、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａの巻取速度を股関節と膝関節との各屈伸動作速度よりも少し速くすることにより、第１、第２ジョイント部材１２、１３の回動動作をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作よりも少し速くして、第１〜第３アーム部材３〜５の回動動作をそれぞれ股関節と膝関節との各屈伸動作よりも少し速くする。これにより、股関節と膝関節との各屈伸動作を補助する。

この状態で、ペダルが上がって、図２に示すように、股関節と膝関節とが曲がり、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａが巻き取られると、記憶部２３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）であるかを判断する（ステップＳ１１）。このとき、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取位置が記憶部２３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）でなければ、ペダルが上がって、図２に示すように、股関節と膝関節とが曲がり、記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になるまで第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の各一端部１５ａ、１６ａを巻き取り、股関節と膝関節との各屈伸動作を補助する。

そして、ペダルが最上部に上がって、図２に示すように、股関節と膝関節とが十分に曲がり、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６の巻取位置が記憶部２３に記憶された最大巻取位置になると、クラッチ２７、２９の接続を断って各モータ１９、２０の駆動を一旦停止する（ステップＳ１２）。この後、ステップＳ７に戻り、このステップＳ７〜Ｓ１２の動作を繰り返す。これにより、股関節と膝関節との各屈伸動作を補助しながら、ペダルを連続してこぎ続けることができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力補助装置１によれば、衣服であるズボン２に第１〜第３アーム部材３〜５と駆動制御部１４とが取り付けられ、第１〜第３アーム部材３〜５に第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１〜第６ベルト６〜１１、および第１、第２伝達ワイヤー１５、１６が組み付けられているので、ズボン２を身体に装着するだけで、第１〜第３アーム部材３〜５と駆動制御部１４とを身体に装着することができるほか、第１〜第３アーム部材３〜５を回動可能に連結する第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１〜第３アーム部材３〜５に取り付けられた第１〜第６ベルト６〜１１、および第１、第２ジョイント部材１２、１３を回動させる第１、第２伝達ワイヤー１５、１６などの機構部分をも同時に身体に着けることができる。

また、この状態で、第１〜第６ベルト６〜１１によって第１〜第３アーム部材３〜５を身体に着脱可能に固定することにより、簡単に且つ確実に第１〜第３アーム部材３〜５を身体に固定して、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４をも身体に固定することができる。また、カバー部材３０によって第１〜第３アーム部材３〜５、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４が開閉可能に覆われているので、機構部分が外部から見えないように隠すことができ、これにより筋力補助装置１を身体に装着した状態でも、見た目上、違和感がなく、良好に日常生活を行うことができる。

なお、上記実施形態１では、第１〜第３アーム部材３〜５、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４をカバー部材３０によって開閉可能に覆うように構成した場合について述べたが、これに限らず、例えば、図９に示すように、ズボン２の後側のほぼ全体をカバー部材３５で覆うように構成しても良い。このように構成すれば、カバー部材３５によって第１〜第３アーム部材３〜５、第１、第２ジョイント部材１２、１３、第１、第２伝達ワイヤー１５、１６、および駆動制御部１４の機構部分のほかに、第２〜第６ベルト７〜１１をも外部から見えないように隠すことができ、このため見た目上、普通のズボンとほとんど変わらないので、まったく違和感がなく、良好に日常生活を行うことができる。

（実施形態２）
次に、図１０〜図１５を参照して、この発明の筋力補助装置の実施形態２について説明する。なお、図１〜図８に示された実施形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。
この筋力補助装置４０は、図１０および図１１に示すように、第１〜第６ベルト６〜１１のうち、第１ベルト６を除く、第２〜第６ベルト７〜１１を第１〜第３アーム部材３〜５内に設けられた各巻取装置４１によってそれぞれ巻き取ることにより、第２〜第６ベルト７〜１１を締め付ける構成で、これ以外は実施形態１とほぼ同じ構成になっている。

すなわち、この巻取装置４１は、第１〜第３アーム部材３〜５内にそれぞれ設けられているが、ここでは第１アーム部材３内に設けられた巻取装置４１について説明する。この巻取装置４１は、図１１に示すように、第１アーム部材３内に回転自在に配置された巻取筒４２と、この巻取筒４２を回転させるためのモータ（図示せず）と、巻取筒４２の回転に連動して第２ベルト７を巻取筒４２の外周面に押え付ける一対の押え部材４３と、巻取筒４２内に出没自在に設けられた一対の爪部材４４を備えている。この場合、巻取筒４２は、円筒状に形成され、その外周面の対向部分に第２ベルト７の各端部がそれぞれ挿入する一対のベルト挿入口４２ａが設けられている。

また、一対の押え部材４３は、図１１に示すように、巻取筒４２に設けられた一対のバンド挿入口４２ａの近傍に位置する巻取筒４２の外側に配置され、図１２および図１３に示すように、巻取筒４２の回転に連動して巻取筒４２の外周面に接近離間するように構成されている。すなわち、巻取筒４２の上下の各端部には、図１２および図１３に示すように、傾斜面４５ａを有するガイド部４５が設けられている。このガイド部４５は、巻取筒４２の回転に伴って押え部材４３に向けて移動すると、傾斜面４５ａによって押え部材４３を巻取筒４２の外周面に押し付けるように構成されている。

一対の爪部材４４は、巻取筒４２内に押え部材４３と対応して設けられ、図１４および図１５に示すように、それぞれ円錐形状に形成された複数の突起部４６が巻取筒４２に設けられた複数の円錐形のガイド孔４２ｂに内側から出没可能に挿入され、この状態で巻取筒４２の回転に連動して円錐形のガイド孔４２ｂ内から出没し、押え部材４３で押え付けられる第２ベルト７に食い込むように構成されている。すなわち、複数の突起部４６は、その底部下面が傾斜面４６ａに形成され、この傾斜面４６ａが巻取筒４２内に固定されたガイド部材４７の傾斜面４７ａに当接した状態で移動するように配置されている。

これにより、爪部材４４は、巻取筒４２が回転して、複数の突起部４６の傾斜面４６ａがガイド部材４７の傾斜面４７ａに沿って上昇する方向に移動すると、ガイド孔４２ｂ内から突出し、また突起部４６の傾斜面４６ａがガイド部材４７の傾斜面４７ａに沿って降下する方向に移動すると、ガイド孔４２ｂ内に没入し、これにより巻取筒４２の回転に連動して突起部４６が巻取筒４２の円錐形のガイド孔４２ｂから出没し、押え部材４３で押え付けられる第２ベルト７に食い込むように構成されている。なお、このような巻取装置４１は、第２、第３アーム部材４、５内にも同様に設けられている。

このような筋力補助装置４０においても、実施形態１と同様の作用効果があるほか、特に第１〜第３アーム部材３〜５に第２〜第６ベルト７〜１１を締め付けるための巻取装置４１がそれぞれ設けられていることにより、第１〜第３アーム部材３〜５を身体に固定する第２〜第６ベルト７〜１１を各巻取装置４１によって締め付けることができるので、第１〜第３アーム部材３〜５の身体への固定作業が容易にでき、これにより使い勝手の良いものを得ることができる。

この場合、巻取装置４１は、第２〜第６ベルト７〜１１のうち、例えば第２ベルト７が挿入するベルト挿入口４２ａを有する巻取筒４２と、この巻取筒４２を回転させるモータ（図示せず）と、巻取筒４２の回転に連動して第２ベルト７を巻取筒４２に押え付ける押え部材４３とを備えていることにより、第２ベルト７を巻取筒４２のベルト挿入口４２ａに挿入させ、この状態で巻取筒４２を回転させると、巻取筒４２の回転に連動して押え部材４３が第２ベルト７を巻取筒４２に押え付ける。

このため、第２ベルト７を巻取筒４２のベルト挿入口４２ａに挿入するだけで、簡単に且つ自動的に第２ベルト７を巻取筒４２の回転に伴って巻取筒４２で巻き取りながら締め付けることができ、これにより第１アーム部材３を身体に確実に固定することができる。この場合、第２、第３アーム部材４、５も同様に巻取装置４１が設けられていることにより、第３〜第６ベルト８〜１１をも同様に締め付けることができる。

また、この巻取装置４１は、巻取筒４２内に出没自在に設けられた爪部材４４を備え、この爪部材４４の突起部４６が押え部材４３に向けて巻取筒４２の円錐形状のガイド孔４２ｂから突出したときに、突起部４６が押え部材４３で押え付けられる第２ベルト７に食い込むことにより、第２ベルト７を身体に締め付けるために巻取筒４２を回転させて押え部材４３が第２ベルト７を巻取筒４２に押え付けるときに、第２ベルト７が緩むことがなく、確実に第２ベルト７を巻取筒４２の回転に伴って巻取筒４２で巻き取りながら締め付けることができる。この場合にも、第２、第３アーム部材４、５には、巻取装置４１が設けられていることにより、第３〜第６ベルト８〜１１をも同様に締め付けることができる。

更に、この爪部材４４の各突起部４６は、巻取筒４２の回転に連動して巻取筒４２に対し出没することにより、第２ベルト７を身体に締め付けるために巻取筒４２を回転させて押え部材４３が第２ベルト７を巻取筒４２に押え付けるときに、突起部４６を突出させて第２ベルト７に食い込ませることができ、また第２ベルト７を身体から緩めるために巻取筒４２を逆方向に回転させて押え部材４３による第２ベルト７の押え付けを解除するときに、巻取筒４２の逆方向への回転に連動して突起部４６を巻取筒４２内に引き込ませて第２ベルト７から離脱させることができるので、容易に第２ベルト７を緩めることができる。この場合にも、第２、第３アーム部材４、５には、巻取装置４１が設けられていることにより、第３〜第６ベルト８〜１１をも同様に締め付けることができる。

なお、上記実施形態１、２では、身体の腰部に対応する第１アーム部材３と、上肢部に対応する第２アーム部材４と、下肢部に対応する第３アーム部材５とを備え、これら第１〜第３アーム部材３〜５を第１、第２ジョイント部材１２、１３で回動可能に連結した構成になっている場合について述べたが、これに限らず、少なくとも身体の腰部に対応する第１アーム部材３と上肢部に対応する第２アーム部材４とを備え、これら第１、第２アーム部材３、４を第１ジョイント部材１２で回動可能に連結しただけの構成でも良く、また身体の上肢部に対応する第２アーム部材４と下肢部に対応する第３アーム部材５とを備え、これら第２、第３アーム部材４、５を第２ジョイント部材１３で回動可能に連結しただけの構成でも良い。

また、上記実施形態１、２では、身体の腰部、上肢部、下肢部に対応させて第１〜第３アーム部材３〜５をズボン２に設けた場合について述べたが、これに限らず、例えば身体の肩部、上腕部、腕部に対応する第１〜第３アーム部材を上着に設けても良い。このように構成すれば、腕の動きを補助することができる。

この発明の筋力補助装置を搭載したズボンを後側から見た状態で片側のみ示した外観裏面図である。（実施形態１） 図１の筋力補助装置の動作状態を示した外観側面図である。 図２の第１、第２アーム部材を連結する第１ジョイント部材に第１伝達ワイヤーを取り付けた構成を示した要部の拡大図である。 図３の第１ジョイント部材に第２伝達ワイヤーを通す状態を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその側面図である。 図１の駆動制御部の回路構成を示したブロック図である。 図５の駆動制御部における第１、第２伝達ワイヤーの巻取および送出の機構を示した構成図である。 図１の第３アーム部材の下部に取り付けられる足当部材を示した拡大斜視図である。 図５の駆動制御部の動作フローを示した図である。 実施形態１の変形例を示したズボンの片側を後側から見た裏面図である。 この発明の筋力補助装置を搭載したズボンを示した外観裏面図である。（実施形態２） 図１０の第１〜第３アーム部材に組み込まれる巻取装置の構成を原理的に示した拡大斜視図である。 図１１の押え部材が巻取筒の回転に連動する構成の要部を示した斜視図である。 図１２の平面図である。 図１１の巻取筒に組み込まれた爪部材を示した拡大正面図である。 図１４のＡ−Ａ矢視における拡大断面を示し、（ａ）は爪部材が押し出された状態の断面図、（ｂ）は爪部材が押し込まれた状態の断面図である。

符号の説明

１、４０ 筋力補助装置
２ ズボン
３〜５ 第１〜第３アーム部材
６〜１１ 第１〜第６ベルト
１２、１３ 第１、第２ジョイント部材
１４ 駆動制御部
１５、１６ 第１、第２伝達ワイヤー
１７、１８ ばね部材
１９、２０ モータ
２１、２２ センサ部
２３ 記憶部
２４ 制御部
２６、２８ 巻取軸
２７、２９ クラッチ
３０、３５ カバー部材
４１ 巻取装置
４２ 巻取筒
４２ａ ベルト挿入口
４３ 押え部材
４４ 爪部材
４５ ガイド部
４６ 突起部
４７ ガイド部材

Claims (7)

1. 身体に装着される衣服と、
   この衣服に取り付けられて前記身体の関節の両側ごとにそれぞれ対応して配置される少なくとも２つのアーム部材と、
   これらアーム部材を前記身体に着脱可能に固定する複数のベルト部材と、
   前記身体の関節に対応する箇所ごとで前記アーム部材を回動可能に連結するジョイント部材と、
   このジョイント部材を回動させて隣接する前記アーム部材同士を相対的に回動させるための伝達ワイヤーと、
   前記衣服に取り付けられて前記身体の動きに応じて前記伝達ワイヤーの巻取動作および送出動作を制御する駆動制御部と、
   前記衣服に取り付けられて前記アーム部材、前記ジョイント部材、前記伝達ワイヤー、および前記駆動制御部を開閉可能に覆うカバー部材と、
   を備えたことを特徴とする筋力補助装置。
2. 前記駆動制御部は、前記伝達ワイヤーの巻取動作および送出動作を行うモータと、前記伝達ワイヤーの巻取位置および送出位置を検出するセンサ部と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたデータに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の筋力補助装置。
3. 前記カバー部材は、前記アーム部材、前記ジョイント部材、前記伝達ワイヤー、および前記駆動制御部のほかに、前記ベルト部材をも開閉可能に覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の筋力補助装置。
4. 前記アーム部材には、前記ベルト部材を締め付けるための巻取装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筋力補助装置。
5. 前記巻取装置は、前記ベルト部材が挿入するベルト挿入口を有する巻取筒と、この巻取筒を回転させる駆動源と、前記巻取筒の回転に連動して前記ベルト部材を前記巻取筒の外面に押え付ける押え部材とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の筋力補助装置。
6. 前記巻取装置は、前記巻取筒内に前記押え部材と対応して設けられて前記巻取筒の内外に出没する爪部材を備え、この爪部材が前記押え部材に向けて前記巻取筒から突出したときに、前記押え部材で押え付けられる前記ベルト部材に食い込むことを特徴とする請求項５に記載の筋力補助装置。
7. 前記爪部材は、前記巻取筒の回転に連動して前記巻取筒に対し出没することを特徴とする請求項６に記載の筋力補助装置。

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