JP2016539775A - 移動補助具 - Google Patents

Abstract

外骨格と、外骨格の動きを制御する制御システムと、外骨格及び関連する制御システムに電力を供給する電源とを含む移動又は歩行補助具（ＷＡ）。このＷＡシステムは、例えば対麻痺ユーザを補助する完全支援システムとして、又は運動性が限られたユーザのリハビリを補助する部分的又は完全支援システムとして構成することができる。運動障害のあるユーザをＷＡに固定すると、ユーザは、歩行動作を通じて関節及び筋肉が動かされ、これによってユーザの生理機能の低下を防ぐ助けとなる。ＷＡは、脚の長さの調整、足部材の調整、ユーザサイズの較正及び機械的安全ストップ構成を含む様々なユーザカスタマイズ可能な特徴及び安全機構を有する。【選択図】図２３

Description

本発明は、障害者ユーザをサポートするのに適した移動補助具又は歩行補助具に関し、特にユーザを歩行できるようにサポートして補助するロボット外骨格に関する。

障害者ユーザを完全に又は部分的にサポートして補助するロボット外骨格の形の移動補助具が知られている。本出願人によるニュージーランド国特許出願第２００８／０００３５１号には、補助外骨格の例が示されており、この文献は引用により本明細書に組み入れられる。本出願人によるニュージーランド国特許出願第２００９／０００１３０号には、補助外骨格のための制御システムの例が示されており、この文献は引用により本明細書に組み入れられる。

身体障害者のためのロボット補助具という成長分野では、補助医療装置の機能性を改善することが必要とされている。また、完全にカスタマイズされた機構の必要性を軽減する役に立つように装置の多用途性を改善することも必要とされている。このことは、１つの装置が複数のユーザ間で共有されることがあるリハビリの分野において特に重要な検討事項である。

本明細書において、特許明細書、他の外部文書又は他の情報源を参照している場合、これは一般に、本発明の特徴を説明する背景を示すためのものである。このような外部文書の参照は、別途明確に示していない限り、このような文書又はこのような情報源があらゆる法域において先行技術であることや、或いは当業における一般常識の一部を成すことを認めるものであると解釈すべきではない。

ニュージーランド国特許出願第２００８／０００３５１号明細書 ニュージーランド国特許出願第２００９／０００１３０号明細書

従って、本発明の目的は、改善された移動補助具を提供し、又は少なくとも有用な選択肢を大衆に提供することである。

本発明は、第１の態様において、第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を含む外骨格であって、脚部材と第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、アクチュエータの伸展又は収縮によって脚部材が第１の他の部材に対して相対的に枢動し、アクチュエータは、第１の枢動位置から脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において脚部材に接続し、脚部材の長さの調整は、アクチュエータ接続位置と第１の枢動位置との間に存在する脚部材の部分の長さに影響を与えない外骨格から成ると大まかに言うことができる。

脚部材は、第２の位置において第２の他の部材に枢動自在に接続され、脚部材の第２のアクチュエータ接続位置と第２の他の部材との間を第２の線形アクチュエータが接続し、脚部材の長さの調整は、第２のアクチュエータ接続位置と第２の枢動位置との間に存在する脚部材の部分の長さに影響を与えないことが好ましい。

脚部材は、第１の脚部分と第２の脚部分とを含み、第１の脚部分は、第１の枢動位置とアクチュエータ接続位置とを含み、第２の脚部分は、第２の枢動位置と第２のアクチュエータ接続位置とを含み、第１及び第２の脚部分は、第１の枢動位置と第２の枢動位置との間の分離距離を変更するように複数の相対的位置に固定可能であることが好ましい。

外骨格は、各々が可変長の脚部材を含む２つの脚部構造を含むことが好ましい。

本発明は、第２の態様において、可変長の少なくとも１つの脚部材を含む脚部構造を備えた外骨格であって、各脚部材は、一端が外骨格の第１の他の部材に枢動自在に結合され、もう一端が外骨格の第２の他の部材に枢動自在に結合され、各脚部材では、第１の他の部材から脚部材の第１のアクチュエータ接続位置までを線形アクチュエータが接続し、脚部材の第２のアクチュエータ接続位置から第２の他の部材までを線形アクチュエータが接続し、脚部材の長さの調整は、第１の作動接続位置と第２の作動接続位置との間の脚部材の領域に制限される外骨格から成ると大まかに言うことができる。

脚部構造は、可変長の上腿部材と可変長の下腿部材とを含み、上腿部材は、一端が骨盤支持部に、他端が下腿部材に枢動自在に接続され、下腿部材は、一端が上腿部材に、他端が足部材に枢動自在に接続されることが好ましい。

外骨格は、可変長の上腿部材と可変長の下腿部材とを含む第２の脚部構造をさらに備えることが好ましい。

本発明は、第３の態様において、長さを調整可能な四肢部材を含む外骨格であって、四肢部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、外骨格は、調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、調整機構とは無関係な、第１の脚部分と第２の脚部分との相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含む外骨格から成ると大まかに言うことができる。

調整線は、直線であることが好ましい。

調整機構は、一端が第１又は第２の脚部分の一方に、もう一端が第１又は第２の脚部分の他方のソケットに接続されたシャフトを含み、機構が、シャフト、ソケット又はこれらの両方を操作してソケット内のシャフトの相対的軸方向位置を調整することが好ましい。

機構は、ソケットとシャフトとの間の力に応答しないことが好ましい。

機構は、ウォームを回転させるための回転自在な入力部と、シャフトを回転させるように接続されたウォームホイールとを有するウォームドライブであり、ウォームは、ウォームホイールに係合することが好ましい。

第１の脚部分及び第２の脚部分は、使用時の曲げ力が伝わる係合レール部材を含み、ロック機構は、ロック機構がレール部材を互いに押圧する第１の状態と、レール部材がさらに自由に摺動できる第２の状態との間で操作可能であることが好ましい。

ロック機構は、第１の脚部分によって担持され、第２の脚部分に面する座面と、摺動可能状態に対応する第１の位置と、ロック状態に対応する第２の位置との間で動作可能なレバーとを含み、第１の位置から第２の位置へのレバーの操作は、座面を第２の脚部分に対して付勢することが好ましい。

ロック機構は、第１の脚部分のロック領域から延び、座面は、第１の脚部分のロック領域に面し、第２の脚部分の一部は、座面と第１の脚部分のロック領域との間に位置することが好ましい。

レバーは、レバーをロック解除位置からロック位置に閉じる動きにおいて、必要な力が最初に増加してその後に減少するようなオーバーセンタ機構を含むことが好ましい。

本発明は、第４の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
足関節によって下腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する、ユーザの足に係合するための足部材と、
一端が骨盤支持部の接続点に結合され、もう一端が上腿構造部材の第１の接続点に結合された、股関節を中心に上腿構造部材を骨盤支持部に対して回転作動させる主臀部アクチュエータと、
一端が上腿構造部材の第２の接続点に結合され、もう一端が下腿構造部材の第１の接続点に結合された、膝関節を中心に下腿構造部材を上腿構造部材に対して回転作動させる膝アクチュエータと、
一端が下腿構造部材の第２の接続点に結合され、もう一端が足部材の接続点に結合された、足関節を中心に足部材を下腿構造部材に対して回転作動させる主足アクチュエータと、
臀部アクチュエータに関連する骨盤支持部の接続点と上腿構造部材の第１の接続点との間の距離と、膝アクチュエータに関連する上腿構造部の第２の接続点と下腿構造部材の第１の接続点との間の距離とを変化させずに上腿構造部材の長さを調整するように構成された、上腿構造部材に関連する調整機構と、
足アクチュエータに関連する下腿構造部材の第２の接続点と足部材の接続点との間の距離を変化させずに下腿構造部材の長さを調整するように構成された、下腿構造部材に関連する調整機構と、
を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第５の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具の外骨格のための構造的足部材であって、少なくとも１つの軸に沿ったユーザの足首と外骨格の足関節との位置合わせを可能にするように足関節に対する位置を調整できる、内部にユーザの足を保持するための足支持領域を備えた構造的足部材から成ると大まかに言うことができる。

足支持領域は、ユーザの足首を外骨格の足関節の少なくとも１つの枢動軸と位置合わせするように、足関節に対して適所に固定調整可能であることが好ましい。

足支持領域は、ユーザの足首を、足関節の第１の実質的に横方向の枢動軸、又は足関節の第２の実質的に長手方向の枢動軸、或いはこれらの両方と位置合わせするように、足関節に対して適所に固定調整可能であることが好ましい。

足支持領域は、２つの実質的に直交する軸に沿って足関節に対して適所に固定調整可能であることが好ましい。

足支持領域は、足部材の長手方向軸に沿って足関節に対して調整可能であることが好ましい。

足支持領域は、実質的に垂直な軸に沿って足関節に対して調整可能であることが好ましい。

足支持領域は、該支持領域の位置を足関節に対して調整するように少なくとも１つの軸に沿って調整可能な少なくとも１つの外側壁部材によって取り囲まれることが好ましい。

足部材は、外側壁部材が延びる基部をさらに備えることが好ましい。

壁部材は、使用時にユーザの踵に係合するための、基部の端部に位置する踵支持部であることが好ましい。

踵支持部は、基部の長手方向軸に沿って適所に調整可能であることが好ましい。

踵支持部は、足部材の基部と移動自在に係合することが好ましい。

踵支持部は、足部材の基部と摺動自在に係合することが好ましい。

足部材は、足関節に対する踵支持部の長手方向の位置を調整するために踵支持部が基部に対して自由に摺動できる第１の状態と、踵支持部が足関節に対して適所にロックされる第２の状態との間で動作可能な締結具をさらに備えることが好ましい。

足支持領域は、上部にユーザの足を受け入れる支持面によってさらに取り囲まれ、支持面は、少なくとも１つの軸に沿って足関節に対して適所に調整可能であることが好ましい。

支持面は、実質的に垂直な軸に沿って適所に調整可能であることが好ましい。

足部材は、足関節に対する支持面の位置を垂直軸に沿って調整するための、足部材の基部と係合するように構成された１又は２以上の積み重ね可能なプレート部材をさらに備え、積み重ねの最上位のプレートは、使用時に足の支持面を提供することが好ましい。

プレートの数、各プレートの厚み、又はこれらの両方は、垂直軸における支持面と足関節との相対的位置を調整するためにユーザによって選択可能であることが好ましい。

足部材は、基部の両側から横方向に延びる１対の壁部をさらに備え、各壁部は、１又は２以上のプレート部材を間に保持するための、プレート部材の外周に対応する内周を有することが好ましい。

足部材は、外骨格の足関節を足部材に結合するためのコネクタをさらに含むことが好ましい。

本発明は、第６の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
上腿構造部材に対する下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
足関節によって下腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する、ユーザの足に係合するための足部材と、
を含み、足部材は、足関節に対するユーザの足の位置を少なくとも１つの軸に沿って調整する調整機構を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第７の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
各々が足関節によってそれぞれの脚部構造の端部に枢動係合した第１の足部材及び第２の足部材と、
を含み、足部材は、足関節に対するユーザの足の位置を少なくとも１つの軸に沿って調整する調整機構を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第８の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
上腿構造部材に対する下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
脚部構造に対して配置され、下腿構造部材の過伸展を防ぐために上腿構造部材に対する下腿構造部材の伸展方向における回転の度合いを制限するように構成された機械的膝停止部と、
を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

膝停止部は、膝関節に隣接して位置することが好ましい。

膝停止部は、上腿構造部材の表面から前方に突出する少なくとも１つの剛性の当接部を含むことが好ましい。

下腿構造部材は、下腿構造部材が伸展方向にさらに回転するのを制限してユーザの膝の過伸展を防ぐために、下腿構造部材の長手方向軸が上腿構造部材の長手方向軸と実質的に平行になる位置まで膝関節を中心として伸展方向に回転した時に少なくとも１つの剛性の当接部に係合するように構成された、膝関節に隣接する延長端部を含むことが好ましい。

膝停止部は、上腿構造部材の表面から前方に突出する１対の隣接する剛性の当接面を含み、下腿構造部材の延長端部は、下腿構造部材の長手方向軸が上腿構造部材の長手方向軸に実質的に平行になる位置まで下腿構造部材が膝関節を中心として伸展方向に回転した時に対応する当接部に係合するように各々が構成された１対の剛性アームを有するクレビスを含むことが好ましい。

１又は複数の当接部は、上腿構造部材と一体であることが好ましい。

１つの実施形態では、外骨格の各脚部構造が、一端が上腿構造部材に結合されて反対端が下腿構造部材に結合された膝アクチュエータをさらに含み、膝アクチュエータは、アクチュエータの伸展及び収縮中に膝関節を中心とした下腿構造部材の回転を生じさせ、膝停止部は、ユーザの膝の過伸展を引き起こす地点を越えたアクチュエータの伸展又は収縮を制限するようにアクチュエータアームの経路内に位置する剛性の当接部である。

本発明は、第９の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
上腿構造部材に対する下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
下腿構造部材の配向が上腿構造部材の配向と実質的に平行になる回転位置を越えて下腿構造部材が上腿構造部材に対して伸展方向に回転するのを防ぐように脚部構造に対して配置された機械的膝停止部と、
を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１０の態様において、外骨格であって、脚部構造を備え、脚部構造は、膝関節を介して第２の脚部材に枢動自在に結合された第１の脚部材と、第２の脚部材の配向が第１の脚部材の配向と実質的に平行になる回転位置を越えて第２の脚部材が第１の脚部材に対して伸展方向に回転するのを防ぐように脚部構造に対して配置された機械的膝停止部とを有する外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１１の態様において、外骨格であって、脚部構造を備え、脚部構造は、膝関節を介して第２の脚部材に枢動自在に結合された第１の脚部材と、脚部構造に対して配置され、第１の脚部材に対する第２の脚部材の伸展方向における回転の度合いを制限して下腿構造部材の過伸展を防ぐように構成された機械的膝停止部とを有する外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１２の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
上腿構造部材に対する下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
上腿構造部材を実質的に内包するように構成された上腿外側カバーと、
下腿構造部材を実質的に内包するように構成された下腿外側カバーと、
を含み、上腿外側カバーは、上腿構造部材のサイズに従って上腿外側カバーのサイズを調整する１対の入れ子状の上側カバー部分を有し、下腿外側カバーは、下腿構造部材のサイズに従って下腿外側カバーのサイズを調整する１対の入れ子状の下側カバー部分を有し、下腿外側カバーは、上腿外側カバーを膝関節に隣接して枢動自在に結合するように構成された歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

上腿構造部材は、上腿構造部材の長さを調整するように相対的軸方向位置を調整可能な１対の脚部分を含み、上腿外側カバーの１対の入れ子状の外側カバー部分は、１対の脚部分に結合されて、上腿構造部材の長さを調整すると、入れ子状の上側カバー部分を介して上腿外側カバーの対応する調整が行われることが好ましい。

下腿構造部材は、下腿構造部材の長さを調整するように相対的軸方向位置を調整可能な１対の脚部分を含み、下腿外側カバーの１対の入れ子状の外側カバー部分は、１対の脚部分に結合されて、下腿構造部材の長さを調整すると、入れ子状の下側カバー部分を介して下腿外側カバーの対応する調整が行われることが好ましい。

上腿外側カバーは、脚部分の相対的軸方向位置を調整するために１対の脚部分の調整機構にユーザがアクセスできるように、調整機構に隣接して位置するように構成された窪みを含むことが好ましい。

下腿外側カバーは、脚部分の相対的軸方向位置を調整するために１対の脚部分の調整機構にユーザがアクセスできるように、調整機構に隣接して位置するように構成された窪みを含むことが好ましい。

上腿外側カバーの１対の外側カバー部分の一方は、１対の外側カバー部分の他方の部分の対応する端部内に入れ子状に受け入れられるように構成されたフランジ部分を含むことが好ましい。

フランジ部分は、この部分に沿って長手方向に配置された、対応する上腿構造部材の１又は２以上のサイズを示す印を含み、この印は、１対のカバー部分の他方の部分内にフランジ部分が受け入れられる度合いに従って部分的に又は完全に露出することが好ましい。

下腿外側カバーの１対の外側カバー部分の一方は、１対の外側カバー部分の他方の部分の対応する端部内に入れ子状に受け入れられるように構成されたフランジ部分を含むことが好ましい。

フランジ部分は、この部分に沿って長手方向に配置された、対応する下腿構造部材の１又は２以上のサイズを示す印を含み、この印は、１対のカバー部分の他方の部分内にフランジ部分が受け入れられる度合いに従って部分的に又は完全に露出することが好ましい。

本発明は、第１３の態様において、運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
外骨格を備え、この外骨格は、
ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
各々がユーザのそれぞれの脚を支持するように骨盤支持部に結合されて骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
を含み、第１の脚部構造及び第２の脚部構造は、
股関節によって骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
上腿構造部材に対する下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
上腿構造部材のサイズに適合するように原位置でサイズ調整可能な、上腿構造部材を実質的に内包するように構成された上腿外側カバーと、
下腿構造部材のサイズに適合するように原位置でサイズ調整可能な、下腿構造部材を実質的に内包するように構成された下腿外側カバーと、
を含む歩行補助具から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１４の態様において、外骨格であって、外側カバーを有する脚部材を備え、脚部材及び外側カバーは、外側カバーのサイズを脚部材のサイズに適合するように調整する２つの入れ子状の部分を含む外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１５の態様において、ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する外骨格の様々な身体部材に関連し、この方法は、
所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るステップと、
ユーザの解剖学的構造、ユーザの歩行選好、又はこれら両方に関する較正情報に基づいて、動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データをメモリから選択するステップと、
を含み、各命令は、命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、この方法は、
各命令につき、更新された相対的なアクチュエータの動きに従って１又は２以上のアクチュエータを動かすステップをさらに含む方法から成ると大まかに言うことができる。

所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取る前に、ユーザの解剖学的構造、ユーザの歩行選好、又はこれらの両方を示す較正データを受け取ることが好ましい。

較正データを受け取るステップは、１組の予め記憶された解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方の組み合わせから選択を行うステップを含むことが好ましい。

ユーザの解剖学的構造を示すデータは、ユーザのサイズを示すデータを含むことが好ましい。

ユーザのサイズを示すデータは、ユーザの脚の長さを示すデータ、ユーザの体重を示すデータ、又はこれらの両方を含むことが好ましい。

ユーザの歩行選好を示すデータは、好適な臀部傾斜の度合いを示すデータを含むことが好ましい。

本発明は、第１６の態様において、ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する外骨格の様々な身体部材に関連するとともに、関連する動作シーケンスを達成するために移動マップによって駆動され、この方法は、
１又は２以上の動作シーケンスの各々につき、ユーザにとってバランスの取れたシステムを達成するために必要な、各々が異なる解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方に関する移動マップの組を決定するステップと、
移動マップの組を各動作シーケンスに照らしてメモリに記憶するステップと、
を含み、各移動マップは、動作シーケンスを達成するために必要な１又は２以上の連続命令を実行することに関連する相対的なアクチュエータの動きを示すデータを含む方法から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１７の態様において、ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格を制御する制御システムであって、１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する外骨格の様々な身体部材に関連し、この制御システムは、
ユーザの解剖学的構造、ユーザの歩行選好、又はこれらの両方を示す較正入力データを受け取る較正サブシステムと、
所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るユーザインターフェイスと、
動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す動作データを含む予めプログラムされた移動マップを記憶するメモリコンポーネントと、
を備え、各命令は、命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、１又は２以上の動作シーケンスは、移動マップの組を含み、組内の各移動マップは、特定の解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方に関連し、この制御システムは、
各命令につき、相対的なアクチュエータの動きに従って１又は２以上のアクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに備えた制御システムから成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１８の態様において、ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する外骨格の様々な身体部材に関連し、この方法は、
所望の動作シーケンスを示す入力データを遠隔装置から無線で受け取るステップと、
動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データをメモリから取得するステップと、
を含み、各命令は、命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、この方法は、
各命令につき、相対的なアクチュエータの動きに従って１又は２以上のアクチュエータを動かすステップをさらに含む方法から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第１９の態様において、ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格を制御する制御システムであって、１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する外骨格の様々な身体部材に関連し、この制御システムは、
関連する送信機を有する遠隔装置と通信して、所望の動作シーケンスを示す入力データを遠隔装置から受け取るように構成された無線受信機と、
動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データを記憶するメモリコンポーネントと、
を備え、各命令は、命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、制御システムは、
命令につき、相対的なアクチュエータの動きに従って１又は２以上のアクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに備えた制御システムから成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第２０の態様において、外骨格であって、
第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、脚部材と第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、アクチュエータの伸展又は収縮によって脚部材が第１の他の部材に対して相対的に枢動し、アクチュエータは、第１の枢動位置から脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において脚部材に接続し、脚部材の長さの調整は、アクチュエータ接続位置と第１の枢動位置との間に存在する脚部材の部分の長さに影響を与えず、この外骨格は、
足関節において脚部構造に枢動自在に結合された構造的足部材をさらに備え、足部材は、内部にユーザの足を保持する足支持領域を有し、足支持領域は、少なくとも１つの軸に沿ったユーザの足首と足関節との位置合わせを可能にするように足関節に対する位置を調整可能である外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第２１の態様において、外骨格であって、長さを調整可能な脚部材を有する脚部構造を含み、脚部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、外骨格は、調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、調整機構とは無関係な、第１の脚部分と第２の脚部分との相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含み、この外骨格は、
足関節において脚部構造に枢動自在に結合された構造的足部材をさらに備え、足部材は、内部にユーザの足を保持する足支持領域を有し、足支持領域は、少なくとも１つの軸に沿ったユーザの足首と足関節との位置合わせを可能にするように足関節に対する位置を調整可能である外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第２２の態様において、外骨格であって、
第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、脚部材と第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、アクチュエータの伸展又は収縮によって脚部材が第１の他の部材に対して相対的に枢動し、アクチュエータは、第１の枢動位置から脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において脚部材に接続し、脚部材の長さの調整は、アクチュエータ接続位置と第１の枢動位置との間に存在する脚部材の部分の長さに影響を与えず、この外骨格は、
脚部構造を実質的に内包するように適合された外側カバーをさらに備え、外側カバーは、外側カバーのサイズを脚部材のサイズに適合するように調整するための２つの入れ子状の部分を含む外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第２３の態様において、外骨格であって、長さを調整可能な脚部材を有する脚部構造を含み、脚部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、外骨格は、調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、調整機構とは無関係な、第１の脚部分と第２の脚部分との相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含み、この外骨格は、
脚部構造を実質的に内包するように適合された外側カバーをさらに含み、外側カバーは、外側カバーのサイズを脚部材のサイズに適合するように調整するための２つの入れ子状の部分を含む外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本発明は、第２４の態様において、外骨格であって、
第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、脚部材と第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、アクチュエータの伸展又は収縮によって脚部材が第１の他の部材に対して相対的に枢動し、脚部材は、ユーザの脚又は四肢を補完するように長さを調整可能であり、この外骨格は、
外骨格を制御する制御システムをさらに備え、この制御システムは、
ユーザの解剖学的構造を示す較正入力データを受け取る較正サブシステムと、
所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るユーザインターフェイスと、
動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す動作データを含む予めプログラムされた移動マップを記憶するメモリコンポーネントと、
を含み、各命令は、命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、１又は２以上の動作シーケンスは、移動マップの組を含み、組内の各移動マップは、特定の解剖学的構造に関連し、この制御システムは、
各命令につき、相対的なアクチュエータの動きに従って線形アクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに含む外骨格から成ると大まかに言うことができる。

本明細書に開示する数値範囲（例えば、１〜１０）についての言及は、その範囲内の全ての有理数（例えば、１、１．１、２、３、３．９、４、５、６、６．５、７、８、９及び１０）、並びにその範囲内の有理数のあらゆる範囲（例えば、２〜８、１．５〜５．５及び３．１〜４．７）についての言及も含み、従って本明細書では、本明細書に明示的に開示する全ての範囲の全ての部分範囲を明示的に開示することが意図されている。これらは、具体的に意図するものの一例にすぎず、本明細書では、列挙する最も低い値と最も高い値の間の全ての考えられる数値の組み合わせも同様に明示的に表していると見なすべきである。

本明細書及び特許請求の範囲で使用する「〜を含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「少なくとも部分的に〜から成る」を意味する。「〜を含む・備える」という用語を含む本明細書及び特許請求の範囲の各記載を解釈する際には、この用語を前置きとする１又は複数の特徴以外の特徴が存在することもできる。派生語（ｃｏｍｐｒｉｓｅ及びｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）などの関連用語も同様に解釈されたい。

本明細書で使用する「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、「及び」又は「又は」、或いはこれらの両方を意味する。

本明細書で使用する名詞の後の「（ｓ）」は、名詞の複数形及び／又は単数形を意味する。

本発明は上述した通りのものであり、以下にほんの一例として示す構成も想定される。

以下の図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。

本発明の好ましい形態の歩行補助具の概略側面図である。 ユーザを加えた図１の歩行補助具の概略正面図である。 正面から見た好ましい形態の歩行補助具の外骨格の股関節の拡大図である。 側面から見た好ましい形態の歩行補助具の外骨格の股関節の拡大図である。 好ましい形態の歩行補助具の外骨格の脚部構造の部分的分解斜視図である。 側面から見た好ましい形態の歩行補助具の外骨格の足関節の拡大図である。 背面から見た好ましい形態の歩行補助具の外骨格の足関節の拡大図である。 本発明の好ましい形態の外骨格の側面斜視図である。 内部制御システムの電子装置を示すように骨盤支持部から背面カバーを除去した図７の好ましい形態の外骨格の背面斜視図である。 図７の好ましい形態の外骨格の背面斜視図である。 図７の好ましい形態の外骨格の股関節の拡大斜視図である。 図７の好ましい形態の外骨格の脚部構造及び膝関節の拡大斜視図である。 図７の好ましい形態の外骨格の調整可能な脚部構造の拡大斜視図である。 脚部構造の調整可能な上腿部材の上側脚部分の拡大斜視図である。 脚部構造の調整可能な上腿部材の下側脚部分の拡大斜視図である。 上腿及び下腿の両部材が完全に短縮された状態の本発明の好ましい形態の可変長脚部構造の斜視図である。 調整可能な脚部材に関連する解除状態のロック機構の拡大斜視図である。 調整可能な脚部材に関連する解除状態のロック機構、及び脚部材の長さを延ばすために互いに対して移動する脚部分の拡大斜視図である。 調整可能な脚部材に関連する、脚部材を延ばした後のロック状態にあるロック機構の拡大斜視図である。 調整可能な脚部材に関連するロック状態のロック機構の拡大斜視図である。 調整可能な脚部材に関連する解除状態のロック機構の拡大斜視図である。 調整可能な脚部材に関連する調整機構の拡大斜視図である。 隣接する膝停止部を有する膝関節の拡大斜視図である。 脚部カバーを備えた好ましい形態の外骨格の斜視図である。 異なる角度から見た上腿カバーの拡大斜視図である。 異なる角度から見た上腿カバーの拡大斜視図である。 本発明の好ましい形態の足構造の側面斜視図である。 好ましい形態の足構造の背面斜視図である。 好ましい形態の足構造の分解斜視図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による静的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による左動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による左動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による左動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による左動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による左動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による右動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による右動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による右動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による右動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による右動的ステップの動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による着座動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による着座動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による起立動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの制御システムの好ましい形態による起立動作シーケンスを行う外骨格のモデルを示す図である。 ＷＡの好ましい形態による制御システムの概観的概略図である。

１．概要
図１及び図２に、外骨格５００と、外骨格５００の動きを制御する制御システム４００と、外骨格５００及び関連する制御システム４００に電力を供給する電源とを含む本発明の好ましい形態の移動又は歩行補助具（ＷＡ）１００の概略を示す。ＷＡシステム１００は、例えば対麻痺ユーザを補助する完全サポートシステムとして、又は運動性が限られたユーザ２００のリハビリを補助する部分的又は完全サポートシステムとして構成することができる。運動障害のあるユーザをＷＡに固定すると、ユーザは、歩行動作を通じて関節及び筋肉が動かされ、これによってユーザの生理機能の低下を防ぐ助けとなる。

２．外骨格
外骨格５００は、少なくともユーザの歩行運動を補助するためにユーザの脚及び腰を支持するように構成された、ユーザが外部から着用する電気機械的骨格構造である。外骨格５００は、各々がユーザのそれぞれの脚を受け入れて保持するように構成された１対の脚部構造５１０及び５２０と、各々がユーザのそれぞれの足を受け入れて保持するように構成された１対の足部材５３０及び５４０と、ユーザの骨盤及び臀部を受け入れて保持するように適合された骨盤支持部材又は臀部フレーム５５０とを含む。各脚部構造５１０／５２０は、上腿部材５１１／５２１及び下腿部材５１２／５２２を含む。上腿及び下腿部材は、脚部構造の膝関節５１３／５２３において互いに対して移動自在に結合される。各上腿部材５１１／５２１は、股関節５１４／５２４において臀部のそれぞれの側面にも移動自在に結合され、各下腿部材５１２／５２２は、脚部構造の足関節５１５／５２５においてそれぞれの足部材５３０／５４０にも移動自在に結合される。このようにして、人の下半身の運動能力を少なくとも部分的に模倣できる構造を提供する。

２．１ 脚部構造
外骨格は、臀部フレーム５５０及び足部材５３０／５４０に結合されてユーザの足の動きを補助するように構成された１対の移動自在な脚部構造５１０及び５２０を含む。各脚部構造５１０／５２０は、上腿部材５１１／５２１と、下腿部材５１２／５２２と、上腿及び下腿部材を、膝関節５１３／５２３を介して互いに対して、股関節５１４／５２４を介して臀部フレーム５５０に対して、及び足関節５１５／５２５を介して対応する足サポート５３０／５４０に対して効果的に動かすための関連するアクチュエータ５７０／５８０を含む。上腿部材５１１／５２１及び下腿部材５１２／５２２の少なくとも一方、好ましくは両方は、外骨格５００をユーザの解剖学的寸法／脚寸法に合わせてカスタマイズできるように長さが調整可能である。

股関節及び膝関節
図３ａ及び図３ｂも参照すると、好ましい実施形態では、各上腿部材５１１／５２１が、上腿部材５１１／５２１の１上端部５１１ａ／５１２ａにおいて股関節５１４／５２４によって臀部フレーム５５０のそれぞれの側面に枢動自在に結合される。各股関節５１４／５２４は、少なくとも１つの軸を中心とする、好ましくは２つの実質的に直交する軸を中心とする、上腿部材５１１／５２１と臀部フレーム５５０との間の相対的回転を可能にする。特に、各股関節５１４／５２４は、一次軸５１４Ａを中心とした相対的回転によって外骨格における臀部／脚部の屈曲運動及び臀部／脚部の伸展運動の実現を可能にする。従って、一次軸５１４Ａは、ユーザの矢状面に沿ったユーザの足の臀部に対する前方及び後方への動きを可能にする。各股関節５１４／５２４は、二次軸５１４Ｂを中心とした回転によって外骨格における脚部の外転運動及び脚部の内転運動の達成をさらに可能にする。従って、二次軸５１４Ｂは、ユーザの前頭面に沿ったユーザの足の臀部に対する外側及び内側方向の動きを可能にする。好ましい実施形態では、股関節５１４及び５２４が、上腿部材５１１及び５２１と臀部フレーム５５０との間の、０〜２０度の臀部伸展範囲及び０〜７８度の臀部屈曲範囲、並びに約０〜１２度の、さらに好ましく０〜６度の脚部外転及び脚部内転範囲の相対的回転を可能にする。これらの範囲は、外骨格５０の所望の可動域に応じて構成可能であると理解されるであろう。好ましい実施形態では、股関節がローズジョイントの形を取る。各股関節５１４／５２４は、ローズジョイントの両側に配置された１対の水平に整列するプラスチック製の、好ましくはアセチル製のブッシュによって外側及び内側方向の動きが制限される。

特に図３、図１０及び図１２を参照すると、股関節５１４／５２４の垂直方向に整列するフランジ又は剛性クレビス５５８が、脚部材５１１／５１２がその長手方向軸を中心に外旋及び／又は内旋するのを制限し、或いは部分的又は完全に防ぐように、上腿構造部材５１１／５１２が横断面において枢動するのを制限し、或いは部分的又は完全に防ぐ。この動きは、関連する上腿アクチュエータ５７１ａ、ｂ／５８１ａ、ｂの各々の移動距離によっても少なくとも部分的に制限される。

好ましい実施形態では、各股関節５１４／５２４が、使用時にユーザに対してユーザの前方／後方への動きにおける本来の臀部回転軸又はその近傍に位置する臀部軸５１４Ａ／５２４Ａを定める。好ましい実施形態では、各股関節５１４／５２４が、臀部フレーム５５０に対し、その回転軸５１４Ａ／５２４Ａが０〜１０度の角度で、さらに好ましくは約４度の角度で外側方向下向きに延びるように構成される。この回転軸５１４Ａ／５２４Ａの傾斜は、人間の上腿の配列を模倣したものである。この傾斜は、ＷＡの足部材が互いにさらに近付いて、ＷＡが歩行運動を通じて動くように制御された時に、足部材によって提供される支持領域内の地点に（一般に骨盤の中央の周囲に位置する）質量中心がより自然に移動できることを意味する。

図４に示すように、各上腿部材５１１／５２１の対向する下端部５１１ｂ／５２１ｂでは、膝関節５１３／５２３が、上腿部材５１１／５２１をそれぞれの下腿部材５１２／５２２の１上端部５１２ａ／５２２ａに枢動自在に結合する。各膝関節５１３／５２３は、上腿部材５１１／５２１に対する下腿の伸展及び屈曲を可能にするように、単一の軸５１３Ａ／５２３Ａを中心としたそれぞれの上腿部材と下腿部材との間の相対的回転を可能にする。各軸５１３Ａ／５２３Ａは、ユーザの股関節軸５１４Ａ、並びに横断面及び冠状面に実質的に平行であり、後方及び／又は前方への回転を可能にする。膝関節５１３及び５２３は、軸５１３Ａ及び５２３Ａを中心とした約０〜１００°の範囲内の下腿の屈曲を可能にする。これらの範囲は、外骨格５０の所望の可動域に応じて構成可能であると理解されるであろう。好ましい実施形態では、膝関節が、転がり軸受構成の形を取る。各膝関節５１３／５２３は、大きなねじり力又は横からの力を受けて、転がり軸受構成に軸方向の力を引き起こす可能性がある。このため、各膝関節は、膝関節５１３／５２３に加わる軸方向力に抗するように構成されたスラスト軸受構成も含む。膝関節５１３／５２３の両側には、特定の２つのスラスト軸受５１３ａ、ｂ／５２３ａ、ｂが設けられる。スラスト軸受５１３ａ、ｂ／５２３ａ、ｂは、膝ピン５１３ｃ／５２３ｃ及びナット５１３ｄ／５２３ｄの構成、並びに膝止めねじ５１３ｅ／５２３ｅによって固定される。

好ましい実施形態では、各上腿部材５１１／５２１の長手方向軸が、関連する膝関節５１３／５２３の枢動軸５１３Ａ／５２３Ａからオフセットされる。各軸５１３Ａ／５２３Ａは、関連する上腿部材５１１／５２１の長手方向軸の（ユーザの前方移動方向における）背後に位置する。各下腿部材５１２／５２２の長手方向軸は、関連する膝関節５１３／５２３の枢動軸５１３Ａ／５２３Ａから突出する。膝関節に対する上腿部材のオフセットは、ユーザの各膝関節が外骨格の膝関節と正しく整列することによってユーザの膝関節に対するあらゆる応力が回避され、ユーザの膝への損傷が軽減又は防止されるのを確実にするように人間の骨格の形を再現したものである。

ここで図５及び図６も参照すると、各下腿部材５１２／５２２の下端部５１２ｂ／５２２ｂは、足関節５１５／５２５によってそれぞれの足部材５３０／５４０に枢動自在に結合されている。このことについては、本明細書の足構造のセクションでさらに詳細に説明する。各足関節５１５／５２５は、少なくとも１つの、好ましくは２つの実質的に直交する軸を中心としたそれぞれの下腿部材と足部材との間の相対的回転を可能にする。具体的には、各足関節は、一次軸５１５Ａ／５２５Ａを中心とした相対的回転による足首／足の背屈運動及び足首／足の底屈運動の達成を可能にする。一次軸５１５Ａ／５２５Ａは、ユーザの股関節軸５１４Ａ及び膝関節軸５１３Ａ／５２３Ａ、並びに横断面及び冠状面と実質的に平行であり、上方及び下方への回転を可能にする。各足関節は、一次軸５１３Ａ／５２３Ａと実質的に直交する二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂを中心とした相対的回転による足首／足の内反運動及び足首／足の外反運動の達成を可能にするようにさらに構成されることが好ましい。二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂは、ユーザの横断面及び矢状面と実質的に平行であり、外側及び内側方向の回転を可能にする。各足関節５１５／５２５は、下腿部材５１２／５２２と関連する足部材５３０／５４０との間の、一次軸５１５Ａ／５１５Ｂを中心とした足部材５３０／５４０の中立位置の両側約０〜３０度の範囲内の相対的回転、及び二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂを中心とした足部材５３０／５４０の中立位置の両側約０〜１０度の範囲内の、さらに好ましくは約０〜６度の範囲内の相対的回転を可能にする。好ましい実施形態では、足関節がローズジョイントの形を取る。各足関節５１５／５２５は、ローズジョイントの両側に配置された１対の水平に整列するプラスチック製の、好ましくはアセチル製のブッシュによって外側及び内側方向の動きが制限される。

好ましい実施形態では、各足関節５１５／５２５が、その一次回転軸５１５Ａ／５２５Ａが０〜６度の角度で、さらに好ましくは約４度で外側方向下向きに延びるように構成される。

別の実施形態では、臀部５１４／５２４、膝５１３／５２３及び足関節５１５／５２５を、ＷＡ１００の所望／所要の複雑性レベル及び／又は関連する人間の関節との所望／所要の類似性レベルに応じて、ユーザの矢状面、冠状面及び／又は横断面のいずれかの組み合わせに沿った関連する部分間の相対的回転を可能にするように構成することもできると理解されるであろう。例えば、別の実施形態では、膝関節５１５及び５２５が、相対的回転による下腿の外転及び内転の達成を可能にすることも、及び／又は股関節５１４及び５２４が、相対的回転による例えば横方向外転／内転及び／又は外旋／内旋の達成を可能にすることもできる。これらの平面のうちのいずれか１つ又は２つ以上に沿った動き又は回転の度合いは、関連する人間の関節の能力に従って１又は２以上の方向に制限することができる。

脚部アクチュエータ
特に図３ａ、図３ｂ、図７及び図１０を参照すると、好ましい実施形態では、各上腿部材５１１／５２１及び臀部フレーム５５０の対応する側が、１対の関連する上腿アクチュエータ５７１ａ、ｂ／５８１ａ、ｂに動作可能に結合される。一次電気機械アクチュエータ５７１ａ／５８１ａは、一端が上腿部材５１１／５２１上の接続点に、反対端が臀部フレーム５５０上の接続点に動作可能に結合され、作動中に股関節５１４／５２４の一次軸５１４Ａを中心に上腿部材５１１／５２１を臀部フレーム５５０に対して回転させるように構成される。二次電気機械アクチュエータ５７１ｂ／５８１ｂは、一端が上腿部材５１１／５２１上の接続点に、反対端が臀部フレーム５５０上の接続点に動作可能に結合され、股関節５１４／５２４の二次軸５１４Ｂを中心に上腿部材５１１／５２１を臀部フレーム５５０に対して回転させるように構成される。これらの接続点の各々は、それぞれ上腿部材及び股関節に対して適所に固定される。一次及び二次アクチュエータ５７１ａ、ｂ／５８１ａ、ｂは、線形アクチュエータである。各アクチュエータアームが伸展すると、対応する脚部材５１１／５２１がそれぞれの軸を中心にして一方向に回転し、各アクチュエータアームが収縮すると、対応する脚部材５１１／５２１がそれぞれの軸を中心にして逆方向に回転する。アクチュエータの線形運動は、股関節５１４及び５２４の作用によって脚部の枢動に変換される。

薄型の外骨格５００を提供するために、各線形アクチュエータは、対応する上腿部材と実質的に平行に配置される。各一次アクチュエータ５７１ａ／５８１ａは、（外骨格の前進運動方向における）股関節５１４／５２４の背後において臀部フレーム５５０のそれぞれの側面上の接続点に枢動自在に結合され、例えば矢状面内で前方及び後方に、横断面内で外方及び内方に動くように、２つの実質的に直交する軸を中心に枢動するように構成される。各２次アクチュエータ５７１ｂ／５８１ｂは、股関節５１４／５２４の側面上のそれぞれの接続点に枢動自在に結合され、例えば冠状面内で上方及び下方に動くように、一次アクチュエータの２つの軸と実質的に直交する第３の軸を中心に枢動／回転するように構成される。

特に図７を参照すると、好ましい実施形態では、上腿部材５１１／５２１、下腿部材５１２／５２２及び膝関節５１３／５２３が、膝アクチュエータ５７２及び５８２に関連する。各脚部構造５１０／５２０は、脚部構造５１０／５２０の上腿部材５１１／５２１及び下腿部材５１２／５２２に動作可能に結合された膝アクチュエータ５８１／５８２を含む。膝アクチュエータ５７２／５８２が動くと、対応する下腿部材５１２／５２２が、関連する膝関節５１３／５２３を中心に上腿部材５１１／５２１に対して枢動する。各電気機械的膝アクチュエータ５７２／５８２は、一端が上腿部材５１１／５２１上の接続点に、反対端が下腿部材５１２／５２２上の接続点に動作可能に結合され、膝関節５１３／５２３の軸５１３Ａ／５２３Ａを中心にして下腿部材５１２／５２２を動かすように構成される。これらの接続点の各々は、それぞれ上腿部材及び股関節に対して適所に固定される。各膝アクチュエータ５７２／５８２は、線形アクチュエータである。アクチュエータ５７２／５８２が伸展すると、対応する下腿部材５１２／５２２が軸５１３Ａ／５２３Ａを中心にして一方向に動き、アクチュエータが収縮すると、脚部材が軸５１３Ａ／５２３Ａを中心にして逆方向に動く。アクチュエータ５７２及び５８２の線形運動は、膝関節５１３及び５２３の作用によってそれぞれ下腿部材５１２及び５２２の枢動に変換される。

薄型の外骨格５００を提供するために、各線形膝アクチュエータ５７２／５８２は、関連する上腿及び下腿部材５１１、５１２／５２１、５２２と実質的に平行に配置されることが好ましい。各アクチュエータ５７２／５８２は、膝関節５１４／５２４の軸と実質的に平行な軸を中心に回転するように、それぞれの下腿部材５１２／５２２の上端部５１２ａ／５２２ａに枢動自在に結合される。

使用する線形アクチュエータは、アクチュエータ内のセンサを通じて位置をフィードバックする低電圧直流電流（ＤＣ）アクチュエータであることが好ましい。通常、各アクチュエータは、ウォーム歯車（図示せず）を駆動する電気モータ（図示せず）によって動くことにより、アクチュエータアームの伸展又は収縮を引き起こすようになる。

別の実施形態では、本明細書の関節セクションで説明するような上腿及び下腿部材の所望の回転運動を達成するために、機械工学の技術分野で周知のあらゆる数、タイプ及び構成のアクチュエータを利用することができると理解されるであろう。

サイズ調整
図１２〜図２１を参照すると、ＷＡを安全にユーザに適合させるには、股関節５１４／５２４、膝関節５１３／５２３及び足関節５１５／５２５間の適切な間隔を確実にすることが重要である。このような関節がユーザの対応する本来の関節とできるだけ密接に整列する箇所を適切な位置とすべきである。股関節、膝関節及び足関節の位置の調整は、上腿構造部材５１１／５２１及び下腿構造部材５１２／５２２の有効長の調整能力によって行うことができる。

従って、調整可能な脚部材５１１／５１２／５２１／５２２の各々には、調整機構が設けられる。これらの部材５１１／５１２／５２１／５２２のうちの１つ又は２つ以上は、調整可能とすることも、或いは調整機構を有することもできるが、好ましい実施形態では、各部材が、後述するような外骨格５００の実用性及び多用性を向上させるように調整可能であると理解されるであろう。

脚部材５１１／５１２／５２１／５２２の長さを調整すると、アクチュエータ５７１〜５７３／５８１〜５８３に関連する接続点が移動するようになる。本発明では、脚部材の調整に合わせて関連するアクチュエータの長さまでも調整する必要性を軽減するために、脚部材の長さ調整中に関連するアクチュエータの各接続点の対間の一定距離を維持する機構を提供する。換言すれば、脚部材上の接続点と、外骨格の別の部材（例えば、臀部フレーム、足部材又は他の脚部材）上の接続点とを有する各アクチュエータについては、脚部材の長さを調整しても、脚部材のアクチュエータ接続点（又は脚部材及び関連する枢動関節上のアクチュエータ接続点）の対間の部分の長さには影響が及ばない。このように、脚部材の長さの調整は、脚部材の関連するアクチュエータ接続点の対間の領域に限定される。このことは、各脚部材に関連する全てのアクチュエータに当てはまることが好ましい。

好ましい実施形態では、各脚部材が、調整線に沿って互いに対して軸方向に摺動できる第１及び第２の脚部分を含む。第１及び第２の脚部分は、複数の相対的軸方向位置に固定することができる。この相対的位置を調整線に沿って固定調整する調整機構又はシステムが提供され、この調整機構は、第１の脚部分と第２の脚部分との相対的位置をさらに固定し、又は相対的位置を調整機構が変更するのに十分なほどこれらの脚部分を引き離す、調整方法とは無関係な独立ロック機構を含む。この調整機構は、一端が第１又は第２の脚部分の一方に接続され、他端が第１又は第２の脚部分の他方のソケットに接続されたシャフトを含み、機構がシャフト、ソケット又はこれらの両方を操作してソケット内のシャフトの相対的軸方向位置を調整する。第１の脚部分及び第２の脚部分は、係合レール部材を含み、ロック機構は、レール部材を互いに押圧する第１の状態と、レール部材が自由に摺動できるようになる第２の状態との間で操作可能である。

好ましい実施形態では、上腿部材５１１／５２１の各々が、第１の上側脚部分５１１ａ／５２１ａ及び第２の上側脚部分５１１ｂ／５２１ｂを含む。第１及び第２の上側脚部分５１１ａ、ｂ／５２１ａ、ｂは、互いに移動自在に結合され、これらの部分の長手方向軸に沿った相対的位置の調整を可能にするように摺動係合可能であることが好ましい。第１及び第２の上側脚部分５１１ａ、ｂ／５２１ａ、ｂの相対的位置を調整すると、関連する上腿部材５１１／５２１の全長が調整されるようになる。このようにして、外骨格５００をユーザの下半身の寸法に適合するように調整することができる。

図１３に示すように、好ましい実施形態では、各上腿アクチュエータ５７１ａ、ｂ／５８１ａ、ｂが、上腿部材のそれぞれの上側脚部分５１１ａ／５２１ａ及び臀部フレーム５５０に動作可能に結合される。各上腿部材５１１／５２１の有効長を調整する際には、下側脚部分５１１ｂ／５２１ｂは、上側脚部分５１１ａ／５２１ａに対する位置を変更され、上側脚部分は、臀部フレーム５５０に対して適所に固定されたままとなる。このように、各上腿部材５１１／５２１の全長を調整しても、臀部フレーム５５０及び上側脚部分５１１ａ／５２１ａ上のアクチュエータ接続部間の距離は影響を受けない。これにより、アクチュエータ５７１ａ、ｂ及び５８１ａ、ｂの長さを調整して上腿部材５１１及び５２１の長さの調整に適合させる必要性が軽減される。

同様に、図１３に示すように、好ましい実施形態では、各膝アクチュエータ５７２／５８２が、上腿部材５１１／５２１のそれぞれの下側脚部分５１１ｂ／５２１ｂ及び下腿部材５１２／５２２の上側脚部分５１２ａ／５２２ａに動作可能に結合される。各上腿部材５１１／５２１の有効長を調整する際には、上腿部材５１１／５２１の下側脚部分５１１ｂ／５２１ｂは、下腿部材５１２／５２２の上側脚部分５１２ａ／５２２ａに対してその位置が変化しない。このように、各上腿部材５１１／５２１の全長を調整しても、膝アクチュエータ接続部間の距離は影響を受けない。これにより、膝アクチュエータ５７２／５８２の長さを調整して上腿部材５１１及び５２１の長さの調整に適合させる必要性が軽減される。

同様に、好ましい実施形態では、各足首アクチュエータ５７３ａ、ｂ／５８３ａ、ｂが、下腿部材５１２／５２２のそれぞれの下側脚部分５１１ｂ／５２１ｂ及び足部材５３０／５４０に動作可能に結合される。各下腿部材５１２／５２２の有効長を調整する際には、下側脚部分５１２ｂ／５２２ｂは、足部材５３０／５４０に対してその位置が変化しない。このように、各下腿部材５１２／５２２の全長を調整しても、足首アクチュエータ接続部間の距離は影響を受けない。これにより、足首アクチュエータ５７３ａ、ｂ／５８３ａ、ｂの長さを調整して下腿部材５１２／５２２の長さの調整に適合させる必要性が軽減される。

各上腿部材５１１／５１２の第１及び第２の上側脚部分５１１ａ、ｂ／５２１ａ、ｂ間には調整機構８００が設けられ、各下腿部材５１２／５２２の第１及び第２の下側脚部分５１２ａ、ｂ／５２２ａ、ｂ間にも調整機構８００が設けられる。以下、脚部材５１１を参照しながら調整機構について説明するが、他の脚部材５２１／５１２／５２２にも同じ原理が当てはまると理解されるであろう。

図２１を参照すると、調整機構８００は、２つの部分５１１ａ及び５１１ｂ間の相対的軸方向位置を変化させるように構成される。調整機構は、一端が第１又は第２の脚部分の一方、好ましくは第１の部分５１１ａに接続され、他端が他方の脚部分（好ましくは第２の脚部分５１１ｂ）のソケット８１３に接続された、好ましくは主ねじ８１２の形のシャフト８１２を含む。シャフト８１２、ソケット、又はこれらの両方は、ソケット内におけるシャフト８１２の相対的軸方向位置、従って脚部分５１１ａ及び５１１ｂの軸方向位置を調整するように操作可能である。

好ましい実施形態では、この機構が、ウォームを回転させるための回転自在な入力部を有するウォームドライブ８１３と、シャフト８１２を回転させるように接続されたウォームホイールとをソケットに含み、ウォームはウォームホイールに係合する。

主ねじ８１２は、一端が第１の上側脚部分５１１ａの端部にねじ係合され、反対端がウォーム歯車８１３にねじ係合される。ウォーム歯車８１３が回転すると、主ねじ８１２は、回転方向に応じてそれぞれの端部の第１の上側脚部分５１１ａを引き、又は押すように回転し、これによって第１の上側脚部分５１１ａが、第２の上側脚部分５１１ｂに対して対応する線形方向に摺動する。ウォーム歯車８１３には、好ましくはツール又は六角ツールを受け入れる六角開口部８１４の形の開口部を有する回転軸受８１４が結合されて、部分５１１ａ及び５１１ｂを互いに対して移動／摺動させるように軸受を介してウォーム歯車８１３を手動回転させるツールの挿入を可能にする。

好ましい実施形態では、主ねじ８１２が、ウォーム歯車８１３の回転を伴わずに部分５１１ａ及び５１１ｂが互いに対して摺動又は移動するのを防ぐ。従って、この調整機構８００は、２つの脚部分５１１ａ及び５１１ｂを互いに対して固定するとともに、脚部材５１１の長さを変更するようにこれらの部分の相対的軸方向位置を固定調整する方法を提供する。

図１５を参照すると、好ましい実施形態では、調整機構８００が、それぞれの第１及び第２の脚部分がこれらの部分間の相対的長手方向／軸方向位置の相対的な動き及び変化を防ぐように互いに対してロック／固定されるロック／固定状況／状態と、それぞれの第１及び第２の部分がこれらの部分間の相対的長手方向／軸方向位置の相対的な動き及び変化を可能にするように完全に固定された係合から解除される解除／可動状況／状態との間で動作できるように構成されたさらなるロック機構を有する。

例えば、図１６には、解除状態にある上腿部材５１１の第１及び第２の上側脚部分５１１ａ及び５１１ｂのロック機構を示し、図１８には、ロック状態にある同じ調整機構８００を示す。

以下、図１６〜図２１を参照し、上腿部材５１１の第１及び第２の上側脚部分５１１ａ及び５１１ｂを参照しながら、ロック機構の構成部品及び動作についてさらに詳細に説明する。

第１の上側脚部分５１１ａは、組み立てた状態において第２の上側脚部分５１１ｂの対向する係合面又は（単複の）レール部材８０２に摺動係合するように構成された係合面又は（単複の）レール部材８０１を含む。係合面８０１及び８０２は、実質的に平面であることが好ましいが、摺動係合を可能にする相補的構造（例えば、リブ及び溝構成など）を含むこともできる。ロック機構は、レール部材を互いに押圧する第１の状態と、レール部材が互いに対して自由に摺動できるようになる第２の状態との間で操作可能である。ロック機構は、第２の脚部分５１１ｂによって担持され、第１の脚部分５１１ａに面する座面と、可動状態に対応する第１の位置とロック状態に対応する第２の位置との間で動作可能な少なくとも１つのレバー８１０とを含む。レバー８１０を第１の位置から第２の位置に操作すると、座面が第１の脚部分に接するように付勢される。レバーは、レバーをロック解除位置からロック位置に閉じる動きにおいて必要な力が最初に増加し、その後に減少するようなオーバーセンタ機構を含む。

好ましい実施形態では、第１の上側脚部分５１１ａが、ロック機構の関連する締結具８０４を受け入れるように各々が構成された４つ（或いは１又は２以上のいずれかの数）の開口部８０３をさらに含む。各開口部８０３は、第１の上側脚部分５１１ａの係合面８０１から脚部分５１１ａを通って反対面８０５に延びる。

好ましい実施形態では、第１の上側脚部分５１１ａの片側に第１の開口部８０３ａの対が設けられ、第１の上側脚部分５１１ａの反対側に第２の開口部８０３ｂの対が設けられる。第２の上側脚部分５１１ｂは、２つの開口部８０３ａ及び８０３ｂの対にそれぞれ対応する１対の細長い溝８０６ａ及び８０６ｂ（ただし、対応する開口部８０３の数及び位置に応じて１又は２以上の溝とすることもできる）を含む。具体的には、溝８０６ａは、２つの部分の表面８０１及び８０２が係合した時に開口部８０３ａと整列するように構成され、溝８０６ｂは、２つの部分の表面８０１及び８０２が係合した時に開口部８０３ｂと整列するように構成される。溝８０６ａ及び８０６ｂは実質的に平行であり、第２の上側脚部分５１１ｂの長さに沿って延びる。溝の長さは、外骨格の上側脚部分５１１によって提供される長さ調整の範囲を定める。締結具８０４は、第２の上側脚部分５１１ｂからそれぞれの溝８０６ａ又は８０６ｂを通って第１の上側脚部分５１１ａの表面８０５に延びる。一方又は両方の部分５１１ａ及び５１１ｂ上には、機構８００によって提供される長さ調整の範囲を制限するように１又は２以上の当接部を設けることもできる。

ロック機構は、第１及び第２の上側脚部分５１１ａ及び５１１ｂの相対的位置を適所にロックするために、各締結具８０４の両端部において締結具の頭部に上向きの張力を加えることによって２つの部分を互いに締め付けるように動作する。これにより、締結具８０４がそれぞれの溝８０６内の適所に固定される。ロック機構は、２つの部分間の強固な接続を解除して相対的位置を調整できるようにするために、締結具の頭部に加わる張力を解放するように動作することにより、それぞれの溝８０６に沿った締結具８０４の移動を可能にする。

特に図１９及び図２０を参照すると、好ましい形態の調整機構８００は、各締結具８０４に関連する楔部８０７及びワッシャ８０８を含む。組み立てた状態において、楔部８０７は、第２の上腿部材５１１ｂの係合面８０２に対向する表面８０９に接して、それぞれの溝８０６に隣接して、又は溝８０６を橋絡して位置し、ワッシャ８０８は、楔部８０７と締結具８０４の頭部８０４ａとの間に位置する。楔部８０７は、その長手方向軸に沿って相対的に大きい方の端部８０７ａから相対的に小さい方の端部８０７ｂにかけて傾斜する。図２０に示すように、レバー８１０の解放位置では、楔部８０７が、相対的に小さい方の端部８０７ｂがワッシャ８０８に隣接する状態で位置する。これにより、締結具８０４の頭部８０４ａと第１の上部５１１ｂの表面８０９との間の有効張力が解放されて、締結具８０４、従って締結具８０４に接続された第１の上側脚部分５１１ａが第２の上側脚部分５１１ｂに対してそれぞれの溝８０６に沿って移動できるようになる。図１９に示すように、レバー８１０のロック位置では、楔部８０７は、相対的に大きい方の端部８０７ａがワッシャ８０８に隣接する状態で位置する。これにより、締結具８０４の頭部８０４ａと第１の上部５１１ｂの表面８０９との間の有効張力が増加して、締結具８０４、従って第１の上側脚部分５１１ａが第２の上側脚部分５１１ｂに対してそれぞれの溝８０６に沿って移動できないようになる。

締め付けアーム又はレバー８１０は、面８０９に隣接する第２の上側脚部分５１１ｂに枢動自在に結合される。各締め付けアーム８１０は、第２の上側脚部分５１１ｂに対し、２つの部分をそれぞれロック及び解除するロック位置と解除位置との間で枢動可能である。好ましい実施形態では、ロック位置においてレバー８１０の自由端８１０ｂが溝８０６に隣接して位置し、解除位置においてレバーの自由端８１０ｂが溝８０６から離れて位置する。各アーム８１０がこれらの２つの位置間で枢動すると、それぞれの楔部８０７が、関連するロック位置及び解除位置に移動するようになる。各楔部８０７に関連するリンクアーム８１１は、一端が楔部８０７（好ましくは楔部８０７の大きい方の端部８０７ａ）に結合され、反対端が隣接するレバー８１０に枢動自在に結合される。レバーが解除位置からロック位置に回転すると、各リンクアーム８１１が回転して、それぞれの楔部８０７の大きい方の端部をワッシャ８０８及び締結具８０４に向けて押すようになる。レバーがロック位置から解除位置に回転すると、各リンクアーム８１１が逆方向に回転して、それぞれの楔部８０７の大きい方の端部８０７ａをワッシャ８０８及び締結具８０４から離して引っ張るようになる。

２つのレバー８１０は、互いに向かって逆方向に回転して、４つの締結具全てに加わる張力を解除して２つの部分５１１ａ及び５１１ｂをロック解除するように構成されるとともに、互いから離れて逆方向に回転して、４つの締結具全てに加わる張力を増加させて２つの部分５１１ａ及び５１１ｂを共にロックするように構成されることが好ましい。各リンクアーム８１１の両端部における枢動軸及び各レバーの枢動軸は、互いに対して実質的に平行であることが好ましく、第２の上側脚部分５１１ｂの長手方向軸に対して横軸に沿って実質的に直交することが好ましい。

ここで図２１を参照すると、ロック機構８００の解除／可動状態では、上側及び下側脚部分５１１ａ及び５１１ｂが、調整機構８００を介して互いに対して摺動するように構成される。しかしながら、別の実施形態では、一方又は両方の部分５１１ａ及び５１１ｂを、さらなる調整機構８００を必要とせずに直接動かすことにより、この動きを手動で達成できると理解されるであろう。しかしながら、好ましい実施形態では、さらなるロック機構を含む調整機構８００の組み合わせにより、２つの部分５１１ａと５１１ｂとの間の結合がさらに強固かつ確実なものになるので、さらなる安全性がもたらされる。

動作中、上側脚部分５１１ａの全長を調整するには、２つのレバーをロック位置から解除位置（図１７）に動かす。この時、第１及び第２の上腿部材５１１ａ及び５１１ｂは、ウォーム歯車８１３の回転を通じて部材５１１の全長を調整できるように互いに対して自由に摺動する。所望の全長が実現されると、レバーをロック位置の方に動かして、２つの部分５１１ａ及び５１２ｂを互いに対して適所に固定する（図１８）。

好ましい実施形態では、上腿部材５１１の第１及び第２の上側脚部分５１１ａ及び５１１ｂを参照して上述したものと同様の調整及びロック機構８００が、上腿部材５２１の第１及び第２の上側脚部分５２１ａ及び５２１ｂ、下腿部材５１２の第１及び第２の下側脚部分５１２ａ及び５１２ｂ、並びに下腿部材５２２の第１及び第２の下側脚部分５２２ａ及び５２２ｂにも設けられる。

膝過伸展の防止
図２２を参照すると、好ましい実施形態では、軸５１３Ａ／５２３Ａを中心とした下腿部材５２０の上腿部材５１０／５２０に対する伸展方向における枢動を制限するように、実質的に剛性の機械的停止部５９５が設けられる。機械的停止部５９５は、関連する膝の過伸展を防ぐように各脚部構造に設けられる。機械的停止部は、この動きを制限するために、複数の形態又は構成のうちのいずれか又はそれ以上を取ることができる。

好ましい実施形態では、膝関節５１３／５２３に隣接する各上腿部材５１１／５２１（具体的には、上腿部材５１１／５２１の下部５１１ｂ／５２１ｂ）から外向き前方に少なくとも１つの実質的に剛性の当接部５９５が突出する。下腿部材５１２／５２２が膝関節５１３／５２３を中心にして上腿部材５１１／５２１の向きと実質的に平行な向きに伸展した時、すなわち上腿部材と下腿部材との間の角度が約１８０°である時には、膝関節５１３／５２３に隣接するそれぞれの下腿部材５１２／５２２（具体的には、下腿部材５１２／５２２の上部５１２ａ／５２２ａ）の実質的に剛性の延長端部５９６が当接部５９５に係合するように構成される。このようにして、下腿部材５１２／５２２が膝関節５１３Ａ／５２３Ａの外向きに過伸展するのを防ぐ。

各脚部材５１０／５２０の膝関節５１３／５２３には、互いに隣接して突出する１対の実質的に剛性の当接部５９５ａ及び５９５ｂが存在することが好ましい。各当接部５９５ａ／５９５ｂは、下腿部材５１２／５２２のクレビス５９６の対応する実質的に剛性の側面に係合するように構成される。クレビス５９６は、膝アクチュエータ５７２／５８２の端部を結合するように構成される。

１又は複数の当接部５９５は、脚部材５１１／５２１と一体的に形成されることが好ましい。別の実施形態では、１又は複数の当接部５９５が、伸展方向における下腿部材の回転範囲を制限するように外骨格上の適切な脚部分又は位置に取り外し自在に又は固定して結合できる別個の構成部品である。

別の実施形態では、膝関節５１３及び５２３を中心とした下腿部材５１２及び５２２の伸展方向における枢動を制限するために、機械的停止部を脚部材５１０及び５２０上の別の位置に設けることもできると理解されるであろう。例えば、別の実施形態では、膝関節５１３／５２３を中心とした下腿部材５１２／５２２の過伸展を防ぐためにアクチュエータが達成できる収縮の長さ（或いは、この方向が、関連する下腿部材５１２／５２２の伸展をアクチュエータが達成する方向である場合には、伸展の長さ）を制限するように、機械的停止部が各膝アクチュエータ５７２／５８２に設けられる。

外側保護カバー
図２３〜図２５を参照すると、好ましい実施形態では、脚部構造５１０及び５２０には、上腿及び下腿部材、アクチュエータ及び関節を含む脚部構造の構成部品を保護して視覚的に隠すように外側カバー６００がさらに設けられる。各脚部構造５１０／５２０は、構造５１０／５２０の上腿及び下腿部材、アクチュエータ及び関節を実質的に収容／内包するように構成された中空カバーの組６１０／６２０を有する。各カバーの組６１０／６２０は、上側カバー部材６１１／６２１及び下側カバー部材６１２／６２２を含む。上側及び下側カバー部材は、カバーの関節６１３／６２３を中心に互いにヒンジ／枢動結合される。関節６１３／６２３は、上側カバー部材６１１／６２１の下端部６１１ｂ／６２１ｂと下側カバー部材６１２／６２２の上端部６１２ａ／６２２ａとの交差地点に存在する。組み立てた状態のカバーの関節６１３／６２３は、脚部構造５１０／５２０のそれぞれの膝関節５１３／５２３の周囲に位置して膝関節５１３／５２３を収容するように構成される。

上側及び下側カバー部材は、それぞれの脚部材を内包する実質的に円筒状の又はその他の細長いプリズム状の形状を有する実質的に細長い中空構造である。

好ましい実施形態では、各上腿カバー部材６１１／６２１が、上側カバー部分６１１ａ／６２１ａ及び下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂを含む。上側及び下側カバー部分は、上側カバー部材６１１／６２１のサイズを調整できるように入れ子状に係合する。カバー部分は、上腿カバー部材６１１／６２１を延長又は短縮するように相対的に伸展又は屈曲することができる。好ましい実施形態では、上側カバー部分６１１ａ／６２１ａが、相対的に大きな内径／サイズを有する下側中空カバー部分６１１ｂ／６２１ｂ内に入れ子状に受け入れられるように構成された相対的に小さな外径／サイズのフランジ部分又は延長部６１１ｃ／６２１ｃを含む。上側カバー部材６１１／６２１は、上側カバー部分に隣接する端部における下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂの外径／サイズと実質的に同様のサイズを有する、相対的に大きな外径／サイズの部分６１１ｄ／６２１ｄを含む。このように、上側カバー部分の大きな部分６１１ｄ／６２１ｄと下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂの端部との間には、上腿カバー部材６１１／６２１のサイズ下限を定める制限部又は停止部が設けられる。このサイズ下限を上腿カバー部材６２１内に示す。カバー部分６１１ａ／６２１ａ及び６１１ｂ／６２１ｂの逆方向の相対的な動きの範囲を制限するために、すなわちカバー部材６１１／６２１の長さを増加させることによってサイズ上限を提供するために当接部、停止部又は制限部を設けることもできる。別の実施形態では、下側カバー部分が、代わりに上側カバー部分内に入れ子状に受け入れられるように構成された部分を含むことができる。上側カバー部分６１１ａ／６２１ａは、（好ましくは部分６１１ｃ／６２１ｃにおいて）上腿部材５１１／５２１上側脚部分５１１ａ／５２１ａに結合され、下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂは、上腿部材５１１／５２１の下側脚部分５１１ｂ／５２１ｂに結合される。このようにして、上腿部材５１１／５２１の長さを調整すると、上側カバー部材６１１／６２１の上側カバー部分６１１ａ／６２１ａ及び下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂが動くようになる。従って、カバー部材６１１／６２１は、使用時に関連する脚部材５１１／５２１の調整に適合するように自己調整可能である。

上側及び下側カバー部分の各々は、それぞれのカバー部分を形成するように組み立てられる一体部品又は複数部品として形成することができる。

好ましい実施形態では、上側カバー部分６１１ａ／６２１ａ及び下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂが、機構へのユーザーアクセスを可能にするように少なくともロック機構８００のレバー８１０を露出させるための、上腿部材５１１／５２１のロック機構８００に隣接して位置するように構成された窪みを含む。さらに、下側カバー部分６１１ｂ／６２１ｂは、上腿部材５１１／５２１のサイズを調整するツールを受け入れるための、機構８００の調整軸受８１４の開口部に隣接して位置するように構成された窪みを含む。

入れ子部分６１１ｃ／６２１ｃ上には、脚部材５１１／５２１のサイズに関する情報を提供する印６３１を提供することができる。印６３１は、脚部材５１１／５２１の相対的サイズを示すための、部分６１１ｃ／６２１ｃに沿って軸方向に印刷又は別様に表示される情報を含む。カバー部分６１１ａ／６２１ａ及び６１１ｂ／６２１ｂが互いに対して動くと、印６３１の全部又は一部が見えるように又は隠れるようになって、又はそのようにならずに、脚部材５１１／５２１の対応するサイズをユーザに示す。

好ましい実施形態では、同様に、各下腿カバー部材６１２／６２２が、上側カバー部分６１２ａ／６２２ａ及び下側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂを含む。上側及び下側カバー部分は、下側カバー部材６１２／６２２のサイズを調整できるように入れ子状に係合する。カバー部分は、下腿カバー部材６１２／６２２を延長又は短縮するように相対的に伸展又は屈曲することができる。好ましい実施形態では、下側カバー部分６１２ａ／６２２ｂが、フランジ部分の外径／サイズよりも相対的に大きな内径／サイズを有する上側中空カバー部分６１２ａ／６２２ａ内に入れ子状に受け入れられるように構成された、相対的に小さな外径／サイズを有する部分又は延長部６１２ｃ／６２２ｂを含む。下側カバー部材６１１／６２１は、下側カバー部分に隣接する端部における上側カバー部分６１２ａ／６２２ａの外径／サイズと実質的に同様のサイズを有する、相対的に大きな外径／サイズの部分６１２ｄ／６２２ｄを含む。このように、下側カバー部分の大きな部分６１２ｄ／６２２ｄと上側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂの端部との間には、下腿カバー部材６１１／６２１のサイズ下限を定める制限部又は停止部が設けられる。このサイズ下限を下腿カバー部材６２１内に示す。カバー部分６１２ａ／６２２ａ及び６１２ｂ／６２２ｂの逆方向の相対的な動きの範囲を制限するために、すなわちカバー部材６１２／６２２の長さを増加させることによってサイズ上限を提供するために当接部、停止部又は制限部を設けることもできる。別の実施形態では、上側カバー部分が、代わりに下側カバー部分内に入れ子状に受け入れられるように構成された部分を含むことができる。上側カバー部分６１２ａ／６２２ａは、下腿部材５１２／５２２の上側脚部分５１２ａ／５２２ａに結合され、下側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂは、（好ましくは部分６１２ｃ／６２２ｃにおいて）下腿部材５１２／５２２の下側脚部分５１２ｂ／５２２ｂに結合される。このようにして、下腿部材５１２／５２２の長さを調整すると、下側カバー部材６１２／６２２の上側カバー部分６１２ａ／６２２ａ及び下側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂが動くようになる。従って、カバー部材６１２／６２２は、使用時に関連する脚部材５１２／５２２の調整に適合するように自己調整可能である。

上側及び下側カバー部分の各々は、それぞれのカバー部分を形成するように組み立てられる一体部品又は複数部品として形成することができる。

好ましい実施形態では、上側カバー部分６１２ａ／６２２ａ及び下側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂが、機構へのユーザーアクセスを可能にするように少なくともロック機構８００のレバー８１０を露出させるための、下腿部材５１２／５２２のロック機構８００に隣接して位置するように構成された窪みを含む。さらに、上側カバー部分６１２ｂ／６２２ｂは、下腿部材５１２／５２２のサイズを調整するツールを受け入れるための、機構８００の調整軸受８１４の開口部に隣接して位置するように構成された窪みを含む。

入れ子部分６１２ｃ／６２２ｃ上には、脚部材５１１／５２１のサイズに関する情報を提供する印６３２を提供することができる。印６３２は、脚部材５１２／５２２の相対的サイズを示すための、部分６１２ｃ／６２２ｃに沿って軸方向に印刷又は別様に表示される情報を含む。カバー部分６１２ａ／６２２ａ及び６１２ｂ／６２２ｂが互いに対して動くと、印６３２の全部又は一部が見えるように又は隠れるようになって、又はそのようにならずに、脚部材５１２／５２２の対応するサイズをユーザに示す。

図２３には、完全に伸展した脚部構造５１０の外側カバー６１０と、完全に収縮した脚部構造５２０の外側カバー６２０とを示す。

２．２ 固定機構
図２を参照すると、上腿部材５１１／５２１の各々及び下腿部材５１２／５２２の各々は、関連するユーザの脚をそれぞれの脚部構造に締結するための調整可能な締結具５９１／５９２の形の締結構成を含む。締結具５９１／５９２は、サイズ調整可能であることが好ましい。締結具５９１／５９２は、柔軟なウェビング又はストラップで構成することができ、バックルを通過する面ファスナ機構の形を取ることができる調整可能な締結構成を含むことができると想定される。或いは、この調整可能な締結構成は、典型的なバックル、ラチェットバックル又はキャッチ構造を含むこともできる。

１つの実施形態では、締結構成が、ユーザの四肢及び関節の正しい位置合わせを確実にするように配置され、構成され、設計された矯正器具を含み、上述したようなストラップ又はウェビングを含むこともできる。

２．３ 足構造
足関節
図５及び図６に示すように、各下腿部材５１２／５２２の下端部５１２ｂ／５２２ｂは、足関節５１５／５２５によってそれぞれの足部材５３０／５４０に枢動自在に結合される。各足関節５１５／５２５は、少なくとも１つの、好ましくは２つの実質的に直交する軸を中心としたそれぞれの下腿部材と足部材との間の相対的回転を可能にする。具体的には、各足関節は、一次軸５１５Ａ／５２５Ａを中心とした相対的回転による足首／足の背屈運動及び足首／足の底屈運動の達成を可能にする。一次軸５１５Ａ／５２５Ａは、ユーザの股関節軸５１４Ａ及び膝関節軸５１３Ａ／５２３Ａ、並びに横断面及び冠状面と実質的に平行であり、上方及び下方への回転を可能にする。各足関節は、一次軸５１３Ａ／５２３Ａと実質的に直交する二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂを中心とした相対的回転による足首／足の内反運動及び足首／足の外反運動の達成を可能にするようにさらに構成されることが好ましい。二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂは、ユーザの横断面及び矢状面と実質的に平行であり、外側及び内側方向の回転を可能にする。各足関節５１５／５２５は、下腿部材５１２／５２２と関連する足部材５３０／５４０との間の、一次軸５１５Ａ／５１５Ｂを中心とした足部材５３０／５４０の中立位置の両側約０〜３０度の範囲内の相対的回転、及び二次軸５１５Ｂ／５２５Ｂを中心とした足部材５３０／５４０の中立位置の両側約０〜１０度の範囲内の、さらに好ましくは約０〜６度の範囲内の相対的回転を可能にする。好ましい実施形態では、足関節がローズジョイントの形を取る。各足関節５１５／５２５は、ローズジョイントの両側に配置された１対の水平に整列するプラスチック製の、好ましくはアセチル製のブッシュによって外側及び内側方向の動きが制限される。

好ましい実施形態では、各足関節５１５／５２５が、その一次回転軸５１５Ａ／５２５Ａが０〜６度の角度で、さらに好ましくは約４度で外方向下向きに延びるように構成される。

別の実施形態では、足関節５１５／５２５を、ＷＡ１００の所望／所要の複雑性レベル及び／又は関連する人間の関節との所望／所要の類似性レベルに応じて、ユーザの矢状面、冠状面及び／又は横断面のいずれかの組み合わせに沿った関連部分の間の相対的回転を可能にするように構成することもできると理解されるであろう。例えば、別の実施形態では、膝関節５１５及び５２５が、一次軸及び／又は二次軸５１５Ａ／５２５Ａ又は５１５Ｂ／５２５Ｂに加え、矢状面及び冠状面と実質的に平行な軸を中心とした足の外側及び内側方向への外転及び内転を可能にする。これらの平面のうちのいずれか１つ又は２つ以上に沿った動き又は回転の度合いは、関連する人間の関節の能力に従って１又は２以上の方向に制限することができる。

アクチュエータ
ここで図５〜図７を参照すると、外骨格は、脚部構造５１０及び５２０にそれぞれ結合され、ユーザの足の動きを補助するように構成された１対の可動足部材５３０及び５４０を含む。各足部材５３０／５４０は、足支持部５３１／５４１と、関連する下腿部材５１２／５２２に対する足支持部５３１／５４１の動きを実現する、関連するアクチュエータ５７３／５８３とを含む。足部材５３０及び５４０の各々は、関連する足関節５１５／５２５に対するユーザの足の位置を調整する調整機構を提供する。

好ましい実施形態では、各下腿部材５１２／５２２が、１対の関連する足首アクチュエータ５７３ａ、ｂ／５８３ａ、ｂに動作可能に結合される。一次電気機械アクチュエータ５７３ａ／５８３ａは、一端が下腿部材５１２／５２２上の接続点に、反対端が足部材５３０／５４０上の接続点に動作可能に結合され、軸５１５Ａ／５２５Ａを中心とした足部材５３０／５４０の背屈及び底屈運動を実現すべく足関節５１５／５２５を中心に足部材を動かすように構成される。二次電気機械アクチュエータ５７３ｂ／５８３ｂは、一端が下腿部材５１２／５２２上の接続点に、反対端が足部材５３０／５４０上の接続点に動作可能に結合され、軸５１５Ｂ／５２５Ｂを中心とした足部材５３０／５４０の背屈及び底屈運動を実現すべく足関節５１５／５２５を中心に足部材５３０／５４０を動かすように構成される。これらの接続点の各々は、それぞれ上腿部材及び股関節に対して適所に固定される。

一次及び二次アクチュエータ５７３ａ、ｂ／５８３ａ、ｂは、線形アクチュエータである。各アクチュエータが伸展すると、対応する足部材５３０／５４０が対応する平面に沿って対応する方向に動き、アクチュエータが収縮すると、足部材５３０／５４０が平面に沿って逆方向に動く。アクチュエータ５７３及び５８３の線形運動は、足関節５１５及び５２５の作用によって足部材５３０及び５４０の枢動に変換される。

薄型の外骨格５００を提供するために、各線形アクチュエータは、薄型の外骨格５００を実現するように対応する下腿部材と実質的に平行に配置される。各一次アクチュエータ５７３ａ／５８３ａは、（外骨格の前進運動の方向における）足関節５１５／５２５の背後において足部材５３０／５４０に枢動自在に結合され、２つの実質的に直交する軸を中心にして、例えば矢状面に沿って前後方向に、冠状面に沿って外側及び内側方向に枢動するように構成される。各２次アクチュエータ５７３ｂ／５８３ｂは、足関節５１５／５２５の側面に枢動自在に結合され、一次アクチュエータの２つの軸と実質的に直交する軸を中心に枢動するように構成される。

使用する線形アクチュエータは、アクチュエータ内のセンサを通じて位置をフィードバックする低電圧ＤＣアクチュエータであることが好ましい。通常、各アクチュエータは、ウォーム歯車（図示せず）を駆動する電気モータ（図示せず）によって動くことにより、アクチュエータアームの伸展又は収縮を引き起こすようになる。

別の実施形態では、本明細書の関節セクションで説明するような足部材の所望の回転運動を達成するために、機械工学の技術分野で周知のあらゆる数、タイプ及び構成のアクチュエータを利用することができると理解されるであろう。

調整
図２６〜図２８に示すように、好ましい実施形態では、各足部材５３０／５４０が、ユーザの足関節の位置を外骨格５００の足関節５１５／５２５の位置と適切に合わせる調整機構９００を含む。この調整機構は、ユーザの足首を足関節の枢動軸５１５Ａ／５２５Ａ及び５１５Ｂ／５２５Ｂの一方、好ましくは両方の枢動軸と実質的に位置合わせする（すなわち、好ましくはユーザの足首を足関節の両方の枢動軸の交差地点に位置合わせする）調整を可能にする。調整機構は、ユーザの足首の位置を足関節５１５／５２５に対して横方向又は長手方向に、好ましくは横方向及び長手方向の両方に調整することを可能にする。

以下、足部材５３０に関連して調整機構９００について説明する。足部材は、ユーザの足を受け入れる有界領域５３５を含む。有界領域５３５は、足部材５３０上のユーザの足の位置を定めるように適合される。領域５３５は、全ての側面から実質的に密閉し、或いはいくつかの側面からは開放して１又は２以上の側面から密閉することができる。具体的には、有界領域５３５は、足部材５３０上のユーザの足の位置を定めるように、基部５３１と、基部から延びる少なくとも１つの壁部とを必要とする。

好ましい実施形態では、足部材５３０が、ユーザの足を足部材上に支持するように構成された支持面５３１ａを有する基部５３１を含む。基部５３１は、実質的に矩形であることが好ましいが、特定の用途に望まれる／必要とされる他のいずれかの多角形形状とすることもできる。図２８に示すように、基部は、１又は２以上のプレートと、減衰構造をもたらすための、基部のプレート間の１又は２以上のばね部材とを含むことができる。基部の下面には、動作シーケンス又は命令の実行中に制御システムが足構造の状態を分析できるように、圧力及び／又は触覚センサを設けることができる。これらの圧力センサは、関連する制御システムに関連情報を提供するように、表面内の領域に配置することができる。

基部５３１の側面５３１ａ及び５３１ｂには、１対の対向する隔壁９０１及び９０２が基部５３１と実質的に直交して横方向に延びる。使用時には、ユーザの足が基部５３１上に支持され、隔壁９０１及び９０２の範囲内で少なくとも横方向に制限される。基部５３１の端部（後端部）５３１ｃからは、ユーザの足をさらに制限するように外側踵支持部９０３が延びる。踵支持部９０３は、内部にユーザの踵を受け入れて保持するための窪み９０４を含む。窪み９０４は、表面に接するユーザの踵を包み込むための滑らかな凹面を含む。支持面５３１ａ、隔壁９０１及び９０２、並びに踵支持部９０３は、ユーザの足を受け入れて保持する有界領域５３５の境界を協働的に定める。

基部５３１からは、踵支持部９０３の外側に隣接して、足部材５３０を関連する脚部構造５１０及びアクチュエータ５７３ａ、ｂに結合するように、クレビス９０５を含むコネクタが横方向に延びる。コネクタ９０５は、足関節５１５の固定位置を定める。コネクタ上の第２のクレビス９０５ｂが、一次足首アクチュエータとの接続点を定める。

足関節５１５に対する有界領域５３５の位置を固定調整するために、調整機構９００が設けられる。具体的には、踵支持部９０３及び／又は支持面５３１ａを含む領域５３５の少なくとも１つの境界は、有界領域５３５を移動させるように少なくとも１つの軸において足関節に対して位置調整が可能である。好ましい実施形態では、踵支持部９０３が、足部材５３０に沿って軸方向に調整可能であり、支持面５３１ａが、実質的に垂直な方向に沿って横方向に調整される。

踵支持部９０３は、コネクタ９０５に対して位置調整が可能である。好ましい実施形態では、踵支持部９０３の位置が、踵支持部９０３の位置をコネクタ９０５に対して調整できるように、足部材５３０の長手方向長さに沿って調整可能である。基部は、基部５３１の後端部５３１ｃから所定の閾値位置に向かって実質的に長手方向に延びる少なくとも１つの、好ましくは互いに実質的に平行に延びる１対の細長い案内溝９０６及び９０７を含む。踵支持部９０３の基部９０８は、締結具９０９を介して両側を溝９０６及び９０７に摺動自在に係合される。２つの細長い溝９０６及び９０７の中間では、後端部５３１ｃから所定の位置に向かって長手方向に細長い調整溝９１０も延びる。踵支持部９０３の基部９０８は、溝９１０及び案内溝９０６及び９０７に沿った踵支持部９０３の位置調整を可能にするように、足部材５３０の基部５３１に摺動自在に係合して調整溝９１０に移動自在に結合される。これにより、踵支持部９０３の位置が足関節５１５に対して長手方向に調整される。

踵支持部９０３を基部５３１に対してロックして基部５３１に対する動きを防ぐように、或いは基部５３１に対する固定係合から踵支持部９０３を解放して基部５３１に対する動きを可能にするように締結具９１１が設けられる。締結具９１１は、ロック位置において踵支持部９０３の基部９０８と足部材５３０の基部５３１との間に張力を与えて溝９１０に対する位置に踵支持部９０３を固定し、或いは解除位置において踵支持部９０３の基部９０８と足部材の基部５３１との間の張力を解放して溝９１０に対する踵支持部９０３の動きを可能にする。

調整溝９１０に隣接して、溝９１０に沿った踵支持部９０３の相対的位置に関連する調整値を示す印９１２を提供することもできる。別の実施形態では、案内溝９０６及び９０７を設けなくてもよいが、好ましい実施形態では、これらの溝が、実質的に垂直な軸を中心とした踵支持部９０３の回転を防ぐ利点をもたらすと理解されるであろう。

好ましい実施形態では、足関節５１５に対する支持面５３１ａの位置が、少なくとも実質的に垂直な軸において調整可能である。支持面５３１ａは、支持面５３１ａの上昇レベルの調整を通じて調整可能である。

好ましい実施形態では、外骨格５００の足関節５１５に対する支持面５３１ａの、従ってユーザの足の高さ調整を可能にするように、１又は２以上のパッカー要素又はプレート９２０が設けられる。具体的には、足部材の基部５３１の高さを増加させるために、同じ又は異なる厚みを有する１又は２以上のパッカー９２０を隔壁９０１及び９０２内に保持することができる。各パッカーの外周は、パッカーと保持壁とを固定係合するように、隔壁９０１及び９０２の内周９０１ａ及び９０２ａと相補的であることが好ましい。パッカー９２０の厚みは、例えば約０．１〜２０ｍｍ、さらに好ましくは約０．５〜１５ｍｍ、最も好ましくは１〜１０ｍｍとすることができる。パッカーは、例えば約８ｍｍ、４ｍｍ、２ｍｍ又は１ｍｍの厚みとすることができる。１又は２以上のパッカー９２０のいずれかの組み合わせを用いて足部材５３０の基部５３１の高さを増加させて、ユーザの足の位置を足関節５１５に対して横方向に調整することができる。

パッカー９２０は、例えば低〜中の密度のポリエチレンなどの、実質的に軟質のプラスチック材料で形成されることが好ましい。パッカー要素９２０には、硬質プラスチック又は金属材料などの他の材料を使用することもできるが、着用者にとって快適な実質的に軟質で弾性の材料を使用することが最も好ましい。

足支持部５４０にも、足関節５２５に対するユーザの足の調整を可能にするように同様の調整機構９００が設けられる。

２．４ 臀部フレーム
図７〜図１２を参照すると、好ましい実施形態では、臀部フレーム５５０が比較的低重量であり、外骨格５００の動作中における屈曲を最小限に抑えるように比較的高レベルの剛性を有する。臀部フレーム５５０は、炭素繊維から単一ユニットとして成型されることが好ましい。臀部フレーム５５０は、空洞を横切る横剪断ウェブを含む内部空洞（図示せず）を含む。臀部フレーム５５０は、ガラス繊維で形成することもできるが、当業で周知の他のいずれかの好適な材料で形成することもできると想定される。

臀部フレーム５５０は、ユーザの臀部を支持するように構成され、背部サポート５５１と、背部サポート５５１の両側から横方向に延びる１対の保持アーム５５２及び５５３とを含む。背部サポート５５１、並びにアーム５５２及び５５３は、ユーザの腰部及び臀部を受け入れて保持するように構成された内部陥凹部を提供するように、フレーム５５０の幅にわたって断面が概ねＵ字形のフレーム５５０を形成する。好ましい実施形態では、背部サポート５５１が、使用時にユーザの骨盤又は子宮頸部領域に接して支持するように構成された（延長）端５５４からユーザの腰部又は胸郭下部領域（背部中央から下部領域）に接して支持するように構成された反対端５５５に延びるように構成される。

アーム５５２及び５５３の各々には、ユーザが腕を置くことができる実質的に人間工学的な上面５５６及び５５７が形成される。各アームの上面５５６／５５７に対向する端部には、関連する脚部構造の股関節５１４／５２４を結合するための剛性構造５５８及び５５９が設けられる。各アーム５５２／５５３の下側には、関連する股関節５１４／５２４と一次アクチュエータ５７１ａ／５８１ａの関連する端部とを回転自在に保持する１対のクレビスを各々が形成する溝又は窪み５５８／５５９が設けられる。

再び図２を参照すると分かるように、ユーザを臀部フレーム５５０内に適切に保持するように骨盤ハーネス５６０を設けることができる。このハーネスは、ユーザの臀部を臀部フレーム５５０に密着して保持するように、ブレース、テザー、ストラップ、ハーネス又はウェビングを含むことができる。ハーネス５６０は、ユーザの脚部の周囲に延びて使用時にユーザが適当に締結及び解除することができる調整可能なストラップ又はウェビングを含むことが好ましい。ウェビングは、ユーザに従ってサイズ及び保持レベルを変更するように長さを調整可能とすることができる。ウェビングは、外骨格５００への出入りを容易にするための、クリップコネクタ及び／又は面ファスナを含むいずれかの好適な締結システムを含むことができる。好ましい実施形態では、３つの解除可能なストラップ又はウェビングが設けられる。第１のストラップは、ユーザの腰を横切って延びるように構成され、両端部が臀部フレーム５５０のアーム５５２及び５５３に結合される。このストラップは、ストラップの２つのストラップセグメントの解放及び係合を行う中間コネクタを含む。ユーザの脚の内股を横切ってそれぞれの臀部まで延びるように各々が構成された１対の上脚ストラップも設けられる。臀部フレーム５５０の隣接するアーム５５２／５５３上には、ストラップをフレーム５５０に解除可能に係合してユーザの脚を内部に固定するための対応するコネクタが設けられる。この構成は、ユーザが臀部フレーム５５０内にしっかりと固定されたままであることを確実にする。

また、楔状の発泡プラステックなどの材料で構成されたパッキン構成（図示せず）を設け、任意にこれを用いてユーザが臀部フレーム５５０内に確実にぴったりと嵌まり込むようにすることもできる。また、このパッキン構成を膨張式薄壁圧力容器（図示せず）にできることも想定される。

いくつかの実施形態では、外骨格５００が、臀部フレーム５５０に取り付けられた１又は２以上の胴体ハーネス又は上半身ブレースをさらに有することができる。上半身ブレースは、例えば上半身の制御が限られたユーザに提供することができる。この上半身ブレースは、ユーザの上半身を動かしてバランスを取りやすくするように作動するフレーム又はコルセットを含むことができる。１つの実施形態では、胴体ハーネスを骨盤ハーネス５６０に接続することができる。

２．５ ユーザ制御
ＷＡは、主に腰の高さに動作可能に配置されたジョイスティック５９３及びキーパッド５９４を用いてユーザによって制御される。ジョイスティック５９３及びキーパッド５９４は、アーム５９５によって支持することができる。アーム５９５は、少なくとも１つの動作位置と少なくとも１つの後退位置との間で移動するように外骨格に対して枢動可能とすることができる。動作位置は、キーパッド及びジョイスティックが腰の高さにある状態でアームが実質的に水平に延びる位置、及び／又はキーパッド及びジョイスティックがユーザの上腿に隣接する状態でアームが実質的に垂直に延びる位置とすることができる。後退位置は、アームが実質的に垂直に延びる位置とすることができる。

３．制御システム
以下、図２９ａ〜図３４を参照しながらＷＡの制御システムの好ましい形態について説明する。一例として、図１〜図２８を参照して説明した外骨格の好ましい実施形態を参照しながら制御システムを説明する。しかしながら、制御システムの構成、方法及び技術は、同様の制御機能及び適合要件を有する他の移動補助具及び外骨格システムにも適合及び応用することができると理解されるであろう。

制御システムは、いずれかの好適なハードウェアシステム、プラットフォーム又はアーキテクチャ上に実装することができると理解されるであろう。ハードウェアシステムは、ＷＡに搭載されて、少なくとも制御システムのアルゴリズムを実行するプロセッサと、制御システムのアルゴリズム及びデータを記憶するメモリと、他のＷＡコンポーネントと通信し、センサ信号を受け取って外骨格アクチュエータを動作させるような他のＷＡコンポーネントを動作させるインターフェイス回路とを含むことが好ましい。プロセッサは、ＣＰＵ、デジタルシグナルプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路などであるかどうかに関わらず、あらゆる形態のプログラマブルハードウェア装置とすることができると理解されるであろう。図８に示すように、制御システムは、骨盤支持部５５０の背面内に収容され、ここを通じてアクセス可能とすることができる。

制御システムは、ＷＡのバランス及び地形の変化など環境要因を検出するヒューマンデバイスインターフェイス及びセンサ入力を介したユーザ入力に基づいて外骨格５００のアクチュエータの挙動及び動きを制御する。ＷＡ制御システムは、電源が入ると、アイドル状態のままで現在位置を維持し、制御パッドを介したユーザ入力を待つ。ユーザ入力は、予めプログラムされた一連のアクチュエータの動きを一連のモータコントローラなどのアクチュエータコントローラを介してトリガするコマンド値の組に変換される。好ましい形態の制御システムは、以下に限定されるわけではないが、歩行、着座及び起立などの異なる動きをそれぞれ行うように構成された一連の予めプログラムされたシーケンスを記憶する。個々の予めプログラムされたシーケンスは、予めプログラムされたシーケンスをユーザに基づいて較正中に変更するように定められた変数によって調整することができる。

予めプログラムされたシーケンスは、アクチュエータの物理位置及び環境センサからの適切な信号によって完了したものと判断されたイベント又は一連のイベント／命令に対して駆動される。予めプログラムされた時間及び位置シーケンスを有することにより、計算時間及び電力が節約される。

図３４を参照すると、好ましい形態の制御システムは、ヒューマンマシンインターフェイス１６０１と、無線インターフェイス１６４０と、較正サブシステム１６３０と、モータ制御サブシステム１６２０とを含む。モータ制御サブシステム（すなわちアクチュエータコントローラ）は、アクチュエータ１６１２に接続される。アクチュエータ１６１２内のセンサを含む様々なセンサ１６１０、１６１１が、アクチュエータの位置などのフィードバックを提供する。

制御パネル１６０１を介した、及び／又は無線インターフェイス１６４０を介して受け取られたユーザ入力は、制御システム１６９０によって、予めプログラムされたコマンドに変換される。予めプログラムされたコマンドは、モータコントローラ１６２０にアクチュエータ１６１２を動かすように命令する。アクチュエータセンサ１６１６は、制御システムにフィードバックを提供してアクチュエータの正しい動きを確実にする。予めプログラムされたコマンドは、ユーザのサイズ／構造（例えば、身長及び／又は体重）に応じて、較正段階１６３０中又はその後に変更することができる。

３．１ ヒューマンマシンインターフェイス
好ましい実施形態では、人間と機械の相互作用に制御パッドが使用され、この制御パッドは、１２個のメンブレン式キーパッドボタンと、３つのＬＥＤと、ジョイスティックと、バッテリメータとを含む。他の好適な人間と機械の相互作用制御装置を使用することもできる。例えば、制御パッドの代わりにタッチ画面を使用することもできる。別の例では、ＬＥＤ及びバッテリメータの代わりにＬＣＤ画面を用いて、装置に関する他の好適なステータス情報を表示することもできる。

好ましい実施形態のキーパッドは、ＷＡをオン／オフにするために使用する「ＯＮ／ＯＦＦ」ボタン、ＷＡを着座させるために使用する「着座」ボタン、ＷＡを起立させるために使用する「起立」ボタン、及び主電源を使い果たした時点で非常バッテリがＷＡに電力を供給できるようにする「非常バッテリ電源」を含む。選択された機能をキャンセルするキャンセルボタンも存在する。座位で使用する「足上げ及び足下げ」機能も存在する。警告及び特定の機能の選択を示す可聴ブザーも存在する。

キーパッドは、３つのＬＥＤを含み、１つはＷＡに不具合がある時に一定速度で点滅し、１つは装置の充電中に点灯し、１つは緊急電源の使用中に点灯する。

バッテリメータはＬＥＤのアレイであり、バッテリが完全充電状態であることを意味する全ＬＥＤの点灯から、バッテリの充電が必要であることを意味するＬＥＤの消灯まで、メインバッテリパックの利用可能電力を表示する。

上記の別の実施形態で述べたように、ＬＥＤの代わりに、ＬＥＤによって提供された情報を同様の又は別の形で表示するＬＣＤ画面を使用することもできる。

ジョイスティックは、ＷＡの歩行動作を制御するために使用される。ジョイスティックを前方又は後方に選択して素早く放すと、ＷＡは、それぞれ前方又は後方に静的な歩みを取り、ジョイスティックを前方又は後方に保持する時間を長くすると、ＷＡはそれぞれ前方又は後方に動的な歩みを取る。ジョイスティックを左又は右に押すと、ＷＡは、それぞれ左又は右に歩みを取る。ジョイスティックを斜め前方又は斜め後方に押すと同時に左又は右に押すと、ＷＡは、対応する方向に旋回する。

３．２ 無線制御
本発明の好ましい実施形態では、ＷＡが、関連する送信機を有するリモートコンピュータ又はその他の遠隔電子装置から無線遠隔測定を介して送信された入力データ／信号を受け取って処理するように構成された無線受信機を含む。入力データは、例えば、外骨格の動作を遠隔制御するための１又は２以上の制御信号を示すことができる。遠隔装置としては、以下に限定されるわけではないが、デスクトップ、ラップトップ、ノートブック、タブレット又はモバイル装置が挙げられる。「モバイル装置」という用語は、以下に限定されるわけではないが、無線装置、携帯電話機、モバイル通信装置、ユーザ通信装置、携帯情報端末、モバイルハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、電子コンテンツを読み取ることができる電子ブックリーダ及び読み取り装置、及び／又は、典型的には個人によって携行される、及び／又は何らかの形の無線通信能力（例えば、無線、赤外線、短距離無線など）を有する他のタイプのモバイル装置を含む。

無線受信機は、既知の周波数の放射信号を受け取るように構成されたアンテナと、アンテナに結合されたプロセッサとを含む。プロセッサは、関連する無線プロトコルに従ってアンテナによって受け取られた信号を処理するように構成される。本発明のＷＡシステムは、当業で周知のあらゆる無線遠隔測定法を使用することができると理解されるであろう。例えば、２．４ＧＨｚのＩＳＭバンドを用いて、遠隔装置と本発明の無線受信機／インターフェイス１６４０との間の無線通信を実現することも、当業で周知の周波数ホッピングスペクトラム拡散プロトコル、又は他のいずれかの好適な周波数とプロトコルの組み合わせを使用することもできる。無線受信機は、ＷＡの制御システムと一体化することも、或いはＷＡ上に設けられた適当なポートに接続できる独立モジュールとすることもできる。後者の場合、制御システムは、モジュールの接続を識別し、モジュールと通信してモジュールが受け取った情報を処理するように構成される。

遠隔装置は、ユーザが１又は２以上の制御信号及び／又はコマンド信号を示すデータを入力し、これらの制御信号及び／又はコマンド信号を外骨格に無線送信できるようにするための入力インターフェイスを提供する。遠隔装置から無線受信機に送信できる例示的なコマンド信号としては、限定するわけではないが、以下のいずれかの組み合わせが挙げられる。
・ ＷＡをオンにするための「オン」コマンド、
・ ＷＡをオフにするための「オフ」コマンド、
・ ＷＡを着座させるための「着座」コマンド、
・ ＷＡを起立させるための「起立」コマンド、
・ 主電源を使い果たした時点で非常バッテリがＷＡに電力を供給できるようにするための「非常バッテリ電源」コマンド、
・ 外骨格が座位にある時に足を適宜上げ下げするための「足上げ」及び「足下げ」コマンド、
・ 外骨格が前方、後方、左又は右に一歩進むようにするための「静的前方ステップ」、「静的後方ステップ」、「静的左ステップ」及び「静的右ステップ」コマンド、
・ 外骨格が前方、後方、左又は右に連続して進むようにするための「動的前進ステップ」、「動的後方ステップ」、「動的左ステップ」及び「動的右ステップ」コマンド、
・ 外骨格が左右にそれぞれ旋回するようにするための「左旋回」及び「右旋回」コマンド。

これらのコマンド信号は、ＷＡの無線受信機によって受け取られ、さらなる処理のために制御システムに提供される。遠隔装置から外骨格に送信されたコマンド信号は、（次のセクションでさらに詳細に説明するような）コマンドに関連する予めプログラムされた一連のイベントをトリガする。

いくつかの実施形態では、無線受信モジュールを、１又は２以上の特定のアクチュエータの所望の相対的な動きを示すコマンド信号を受け取るように構成できることも想定される。この場合、制御システムは、関連するアクチュエータの所望の動きを実現するように、これらの信号を受け取って（単複の）モータコントローラに直接に送信する。

無線受信機は、モータ、アクチュエータ及び／又はバッテリのステータス信号などの信号を遠隔装置に送信するようにさらに構成されたトランシーバとすることができる。

３．３ 予めプログラムされたコマンド／シーケンス
ＷＡは、ヒューマンマシンインターフェイスを介してユーザによって制御される。上述したように、好ましい実施形態のヒューマンマシンインターフェイスは、キーパッドである。キーパッド上で操作を行うと、予めプログラムされた一連のイベントがトリガされる。或いは、遠隔装置のヒューマンマシンインターフェイスを介して無線でＷＡを制御することもできる。同様に、遠隔装置から外骨格に送信されたコマンド信号も、予めプログラムされた一連のイベントをトリガする。これらのシーケンスは、ユーザを常にバランスの取れた状態に維持する一連の時間が決められた角度的な動きであり、このバランスの取れた状態が、外部環境の影響力又はユーザの動きによって狂った場合、装置サブシステムは、この予めプログラムされたシーケンスを中断し、入力変数で更新して環境要因に合わせて調整する。

従って、予めプログラムされたシーケンスは、平坦な、すなわち移動方向に対して長手方向にも横方向にも傾斜していない地形を想定している。個々の予めプログラムされた動作シーケンスは、所望の動作を実行するために必要ないくつかの連続命令に関連する。これらの連続命令は、人間の関節が特定の動作シーケンスを実行するために必要な移動ステップをある程度離散的に模倣するものである。全ての命令は、所望の命令を実行する特定の一連の相対的なアクチュエータの動きに関連する。従って、制御システムは、予めプログラムされたシーケンス毎に、そのシーケンスと、全ての命令に必要なアクチュエータの動きとに関連する命令を記憶しなければならない。

図２９ａ〜図３３ｂに、予めプログラムされた動作シーケンスの例、これらのシーケンスに関連する命令、及びこれらの特定の命令を実行するために必要な相対的なアクチュエータの動きを示す。以下の例には、説明を明確にするために、図１〜図４４の外骨格５００のモデル７００を概略的な形で示す。図示の矢印は、前回の命令に対するアクチュエータの動き（すなわち、最初の命令の場合には直立制御姿勢からの動き）に対応する。

図１〜図４４の外骨格５００について説明したように、外骨格の関節角度は、特定の関節に関連するアクチュエータの長さを変更することによって変化する。従って、アクチュエータ７０１〜７１０については、これらのアクチュエータが特定の命令中に延びるか、それとも縮むかを示すように矢印によって表している（これにより、関連する関節が所望の動きを実行するためにさらに変化する）。以下の表１に示すように、アクチュエータ７０１〜７１０の各々は、外骨格５００の（関節１７、１２及び１４に関連する）アクチュエータ１９、３９、１３、１６及び３８のうちの１つに対応する。

以下の図２９〜図３３の例示的な動作シーケンスでは、アクチュエータ７０１〜７１０、特に図面の関連する矢印によって表すこれらの長さの変化を参照する。

歩行−静的ステップ
図２９（ａ）〜図２９（ｊ）に、静的ステップの動作シーケンスを示す。静的ステップは、各脚が一歩進むことを必要とし、この結果、外骨格７００は、両脚が互いに一致（隣接）した状態で制御姿勢で（左にも右にも傾かず）起立するようになる。ＷＡは、一歩進む前に、自身が起立姿勢であることをチェックすることができる。まず、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を一方の足の真上側に移動させる。システムは、質量中心が足の真上にあることを確実にする。他方の脚を持ち上げて前方に移動させ、最初の足よりも前の位置で地面に下ろす。次に、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を前方の足の真上側に移動させ、次に他方の足を持ち上げ、最初の足に一致する位置まで前方に移動させ、その位置で地面に下ろす。

図２９に示す特定の例には、右脚が静的ステップをリードする様子を示している。システムは、命令のいくつかの順序を単純に変更することにより、リードする左脚の動きについての同様のプログラムされたシーケンスを記憶することもできると理解されるであろう。さらに、図示の例は、前方ステップのためのものであり、当業者には本質的に明らかになるように、命令を適宜変更することによって後方ステップを予めプログラムすることもできると理解されるであろう。

従って、図２９の静的ステップのプログラムシーケンス（右脚のリードによる前方ステップ）については、以下の命令が記憶される。
ｉ） 外骨格７００を左に傾け（図２９（ａ））、
ｉｉ） 骨盤を左に傾け（図２９（ｂ））、
ｉｉｉ） 右脚を上げて前方に移動させ（図２９（ｃ））、
ｉｖ） 右脚が左脚よりも前方に来るように右脚を地面に下ろし（図２９（ｄ））、
ｖ） （ユーザが装着した）外骨格７００の重量を右に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置き（図２９（ｅ））、
ｖｉ) 重量を右に移動させ続けて外骨格７００を正しい姿勢に置き（図２９（ｆ））、
ｖｉｉ） 外骨格７００の骨盤を右に傾け（図２９（ｇ））、
ｖｉｉｉ） 左脚を上げて前方に移動させ（図２９（ｈ））、
ｉｘ） 左脚が右脚の近くに来るように左脚を地面に下ろし（図２９（ｉ））、
ｘ） （ユーザが装着した）外骨格７００の重量を左に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置く（図２９（ｊ））。

従って、システムの搭載メモリは、各動作シーケンスに照らした上記の各命令について相対的なアクチュエータの動きを記憶する。図２９（ａ）〜図２９（ｊ）には、長さが変化するアクチュエータのみを示している。両方向矢印は、関連するアクチュエータの長さの増加／伸展を表し、互いに向き合った２つの矢印は、関連するアクチュエータの長さの短縮／圧縮を表す。例えば、静的ステップの動作シーケンスの左傾斜命令（ｉ）を達成するには、アクチュエータ７０１〜７１０は、制御姿勢／起立状態（すなわち、例えば図２９（ｊ）に示す命令後に達する状態）に対し、以下のように動く必要がある。
・ アクチュエータ７０１、７０２、７０４、７０６及び７０９を伸展させ、
・ アクチュエータ７０３、７０５、７０７、７０８及び７１０を短縮させる。

同様に、静的ステップシーケンスの上記の残りの命令（ｉｉ）〜（ｘ）は、（前回の命令の結果としてのアクチュエータの長さに対して）図２９（ｂ）〜図２９（ｊ）に示すようなアクチュエータの動きを必要とする。

以下の表２に、図２９の静的ステップの動作シーケンス中における１０個のアクチュエータ７０１〜７１０の長さの相対的変化をほんの一例として示す。これらの長さの変化を示す変数が各命令に対して記憶され、例えばユーザがユーザインターフェイスを介して静的ステップの動作シーケンスを開始した時に、各連続命令コールによってモータ制御システムに送られる。

テーブル２のマイナス値は、前回の命令の終了時の長さに対するアクチュエータの短縮を示し、プラス値は、（やはり前回の命令の終了時の長さに対する）アクチュエータの伸展を示す。

歩行−動的ステップ
図３０（ａ）〜図３０（ｅ）に左動的ステップの動作シーケンスを示し、図３１（ａ）〜図３０（ｅ）に右動的ステップの動作シーケンスを示す。動的ステップシーケンスは、ユーザが一歩進むのではなく連続して歩きたいと望む時に用いられる（ユーザは、例えばユーザインターフェイスのジョイスティックを前方位置に保持することによってこのシーケンスを命令することができる）。制御システムは、左右の動的ステップを交互に行うことによって動的ステップシーケンスを実行する。

ＷＡは、一歩進む前に、自身が起立姿勢であることをチェックすることができる。まず、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を一方の足の真上側に移動させる。他方の脚を持ち上げて前方に移動させ、最初の足よりも前の位置で地面に下ろす。次に、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を前方の足の真上側に移動させ、次に他方の足を持ち上げ、最初の足よりも前方の位置まで前方に移動させ、その位置で地面に下ろす。このシーケンスは、ユーザがジョイスティックを適当なコマンド位置に保持している間繰り返され、ジョイスティックが放されると、前方の足に一致（隣接）して次の足下げが行われ、ユーザは、両足が揃って停止した起立姿勢になる。

図３０（ａ）〜図３０（ｅ）に示すような左動的ステップは、以下の連続命令セットを含む。
（ｉ） （ユーザ装着した）外骨格７００の重量を左に移動させて外骨格７００を左傾斜姿勢に置き（図３０（ａ））、
（ｉｉ） 外骨格７００の骨盤を左に傾け（図３０（ｂ））、
（ｉｉｉ） 右脚を上げて前方に移動させ（図３０（ｃ））、
（ｉｖ） 右脚が左脚よりも前方に来るように右脚を地面に下ろし（図３０（ｄ））、
（ｖ） （ユーザ装着した）外骨格７００の重量を右に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置く（図３０（ｅ））。
図３０（ａ）〜図３０（ｅ）には、上記の左動的命令（ｉ）〜（ｖ）を達成するのに必要な相対的なアクチュエータの動きをそれぞれ示している。

図３１（ａ）〜図３１（ｅ）に示すような右動的ステップは、以下の連続命令セットを含む。
（ｉ） 重量を右に移動させて外骨格７００を右姿勢に置き（図３０（ａ）、
（ｉｉ） 外骨格７００の骨盤を右に傾け（図３１（ｂ））、
（ｉｉｉ） 左脚を上げて前方に移動させ（図３１（ｃ））、
（ｉｖ） 左脚が右脚の近くに来るように左脚を地面に下ろし（図３１（ｄ））、
（ｖ） （ユーザ装着した）外骨格７００の重量を左に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置く（図３１（ｄ））。
図３１（ａ）〜図３１（ｅ）には、上記の右動的命令（ｉ）〜（ｖ）を達成するのに必要な相対的なアクチュエータの動きをそれぞれ示している。

以下の表３に、１つの動的ステップシーケンス（左動的ステップの後に右動的ステップ）の相対的なアクチュエータの長さの変化の例を示す。

着座
ＷＡは、着座シーケンスが作動する前に、自身が起立姿勢であることをチェックすることができる。ユーザが着座シーケンスを作動させると、シートセンサが作動することができる。アクチュエータは、安定性を確保するために、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を足の真上に保ちながらゆっくりとＷＡを下げる。その後、ＷＡは、後部カバー／シートセンサがシートの表面と接触するまでゆっくりと下げられる。

図３２（ａ）及び３２（ｂ）に、着座コマンドに関連する命令を示す。これらの命令は以下の通りである。
（ｉ）質量中心を前方に下げ（図２（ａ））、
（ｉｉ）質量中心をシート上に移動させる（図３２（ｂ）の着座姿勢で終了する）。

以下の表４に、これらの命令（ｉ）及び（ｉｉ）によって定められる着座シーケンスを実行するために必要な（起立姿勢から開始する）相対的なアクチュエータな動きを示す。

起立
ＷＡは、起立シーケンスが作動する前に、自身が着座姿勢であることをチェックすることができる。ユーザが起立シーケンスを作動させると、シートセンサが作動することができる。アクチュエータを用いて、後部カバーセンサがもはやシートの表面と接触しなくなるまでユーザの大腿部を持ち上げる。次に、アクチュエータを用いて、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心をユーザの足の真上に移動させる。その後、ＷＡは、ＷＡの安定性を確保するために、ＷＡとユーザを組み合わせた質量中心を常にユーザの足の真上に保ちながら起立位置に矯正される。

図３３（ａ）及び３３（ｂ）に、起立コマンドに関連する命令を示す。これらの命令は以下の通りである。
（ｉｉｉ）質量中心をシートから移動させ（図３３（ａ））、
（ｉｖ）質量中心を前方に持ち上げる（図３３（ｂ）の起立姿勢で終了する）。

以下の表５に、これらの命令（ｉ）及び（ｉｉ）によって定められる着座シーケンスを実行するために必要な（着座姿勢から開始する）相対的なアクチュエータな動きを示す。

上記の表２〜表５には、上述した動作シーケンスの特定の命令を実行するために必要な相対的なアクチュエータの長さの例を示している。これらの長さを示す値／変数などのデータは、ＷＡの制御システムに予めプログラムするために、動作シーケンス毎の関連する各命令に対して記憶される。特定の動作シーケンスを呼び出すと、シーケンスの第１の命令に関連する値／変数がモータ制御システムに送信され、このモータ制御システムが、アクチュエータ７０１〜７１０の長さを変更することによって必要な命令を適宜実行する。第１の命令が完了すると、第２の命令のアクチュエータの長さに関連する変数／値がモータ制御システムに送信され、モータ制御システムが、再び必要な命令を適宜実行する。このプロセスは、シーケンス内の全ての命令について繰り返される。ＷＡは、命令に関連する値／変数に加えて、次の命令の発行前に各命令に割り当てられた時間を示す時間データも記憶する。

上記の表に示すアクチュエータの長さは例示にすぎず、ＷＡの特定の寸法及び用途に応じて変化できることが明らかであろう。さらに、予めプログラムされたシーケンスの概念は、摺り足、（階段の）昇り／降りなどの他の複数の動作シーケンスにも当てはまり、このような他のシーケンスも本発明の範囲から除外されるものではないと理解されるであろう。これらの他のシーケンスのための人体の自然な足取りを離散的に模倣する命令及び関連するアクチュエータの動きはオフラインで決定し、ＷＡにプログラムして外骨格の多用性を高めることができる。

３．４ 予めプログラムされたシーケンスの較正
ユーザの生態構造は、ＷＡの動作に影響を与えることがある。例えばユーザの身長及び／又は体重、又は他のいずれかの解剖学的構造又は寸法の組み合わせを含むサイズは、動作中における外骨格の全体的なバランスに影響を与えることがある。サイズの変化は、ユーザの質量中心の位置に影響を与える。ユーザの質量中心の位置は、外骨格システムの動特性に影響を与える可能性がある。例えば、質量中心が相対的に高いユーザは、前進中にバランスを維持するために必要な横の傾きが（質量中心が相対的に低いユーザよりも）少なくて済む場合があり、或いは長身のユーザは、背の低いユーザよりも幅広の起立姿勢を必要とする場合がある。

さらに、異なるユーザでは、動きに関して選好又は能力が異なることもある。例えば、ユーザによって、ステップ中に臀部傾斜補助を受けることを好むこともあれば、それほど必要としないこともある。

本発明の好ましい実施形態では、ＷＡの制御システムが、適切な予めプログラムされたシーケンスをユーザ較正情報に従って較正する能力を提供する較正サブシステム１６３０を含む。ユーザ較正情報は、主にユーザの生態構造又は解剖学的構造、及び／又はユーザの１又は２以上の選好又は能力のレベルに関する。

好ましい実施形態では、ユーザの解剖学的構造に関する情報が、ユーザのサイズを含む。ユーザのサイズは、例えばユーザの身長又は全体的な脚の長さ及びユーザの体重などの少なくとも１つの解剖学的寸法によって表されることが好ましい。サイズは、脚の長さ、体重及び／又は身長など他の解剖学的寸法又は四肢寸法のうちの１つ又は２つ以上のいずれかの組み合わせによって表すこともできる。

ユーザの選好又は能力に関する情報は、ユーザが有意な臀部傾斜の有無に関わらず外骨格を利用することを好むかどうかなどのユーザ歩行選好又は能力を含み、体幹領域の制御が劣るユーザは、この領域の制御に優れたユーザよりも高度な臀部傾斜補助を必要とすることがある。

ＷＡは、予めプログラムされたシーケンスをユーザ較正情報に従って較正するように構成される。具体的には、ＷＡは、特定の動きによってシステムが不快又はアンバランスにならないことを保証するように、１又は２以上の予めプログラムされたシーケンスの移動マップをユーザのサイズ及び／又は１又は２以上の歩行選好に応じて較正するように構成される。較正中、システムは、ユーザの解剖学的構造、及び好ましくはユーザのサイズ及び／又はその他のユーザの歩行選好を示す入力データに関する又はこれらを示す入力データを受け取るように構成される。較正中に受け取られた入力データを処理して、ユーザによって提供された較正情報によって影響を受ける各動作シーケンスに使用すべき適切な移動マップを決定する。この決定は、ユーザのサイズ、解剖学的構造又は歩行選好によって影響を受ける１又は２以上の動作シーケンスの１又は２以上の命令に関連する１又は２以上の相対的なアクチュエータの相対的移動値の決定を含む。

例えば、図２９の静的ステップのプログラムシーケンス（右脚のリードによる前方ステップ）の命令セットは、以下の通りである。
ｉ） 外骨格７００を左に傾け（図２９（ａ））、
ｉｉ）骨盤を左に傾け（図２９（ｂ））、
ｉｉｉ） 右脚を上げて前方に移動させ（図２９（ｃ））、
ｉｖ） 右脚部が左脚よりも前方に来るように右脚を地面に下ろし（図２９（ｄ））、
ｖ） （ユーザが装着した）外骨格７００の重量を右に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置き（図２９（ｅ））、
ｖｉ) 重量を右に移動させ続けて外骨格７００を正しい姿勢に置き（図２９（ｆ））、
ｖｉｉ） 外骨格７００の骨盤を右に傾け（図２９（ｇ））、
ｖｉｉｉ） 左脚を上げて前方に移動させ（図２９（ｈ））、
ｉｘ） 左脚が右脚の近くに来るように左脚を地面に下ろし（図２９（ｉ））、
ｘ） （ユーザが装着した）外骨格７００の重量を左に移動させて外骨格７００を制御姿勢に置く（図２９（ｊ））。

上記の動作シーケンスの各命令を実行中の外骨格のバランスは、ユーザのサイズによって影響を受ける。従って、各命令は、適切にバランスの取れたシステムを維持するために、この命令に関連する１又は２以上のアクチュエータについて、ユーザのサイズに応じた相対的アクチュエータ移動値を必要とする。

同様に、快適なＷＡを実現するために、システムステップｉｉ）及びｖｉｉ）は、ユーザが必要とする／望む臀部傾斜の度合いに基づいて実行すべきである。

いくつかの実施形態では、いくつかの動作シーケンスのいくつかの命令が、ユーザのサイズ又はユーザの（歩行）選好による変更又は影響を受けないこともあり、従って関連する移動マップが較正段階の影響を受けない。

好ましい実施形態では、動的及び静的ステップの動作シーケンス、並びに起立移動マップが、ユーザのサイズ及び／又はユーザの歩行選好によって影響を受け、従ってユーザの入力較正情報に応じて異なる移動マップを必要とする。

好ましい実施形態では、ユーザのサイズによって影響を受ける動作シーケンス、及び／又はユーザがステップ中に臀部傾斜を好むか否かによって影響を受ける動作シーケンスについて、関連する命令セット中にバランスの取れた又は快適なシステムを維持するために必要な相対的アクチュエータ移動値がオフラインで決定される。これらは、２又は３以上の所定のサイズ又はサイズ範囲、及び／又は２つの臀部傾斜度に基づいて行われる。その後、この特定の動作シーケンス、並びに特定のサイズ及び／又は傾斜の選好について決定された移動マップは、ＷＡの動作中の用途のためにＷＡに関連するメモリに記憶される。或いは、ＷＡに関連するメモリには、適切な相対的アクチュエータ移動値を決定するアルゴリズムが記憶され、較正中にユーザによるサイズ情報及び／又は傾斜選好情報が受け取られた時点で、関連する動作シーケンスのためのこれらの値が決定される。その後、これらの値は、適切な移動マップのためにメモリに記憶される。

較正中、制御システムは、ユーザのサイズ及び／又は傾斜選好に関する情報を受け取り、この情報に基づいて、ＷＡの動作中に、選択された動作シーケンスのために実行すべき特定の移動マップを選択する。

好ましい実施形態では、較正中、システムに予め記憶されたサイズ範囲からユーザのサイズが選択される。予め記憶されるサイズは、ユーザの脚の長さ及び体重を含むことが好ましい。また、較正中、ユーザの傾斜選好は、臀部傾斜有り又は臀部傾斜なしという２つの度合いから選択可能である。例えば、表６に、ユーザの全体的な脚の長さ（３つの範囲）、体重（２つの範囲）、及び臀部傾斜選好（２つの度合い）の組み合わせに基づく１２個の予め記憶された較正設定の組を有するシステムを示す。システムのユーザは、提供された範囲及び所望の臀部傾斜度からユーザの実際のサイズに最も近いサイズを選択する。その後、システムは、これらの属性によって影響を受ける動作シーケンスに使用すべき関連する移動マップを自動的に決定する。所望の解析精度、記憶容量又はその他の設計検討事項に基づいて、あらゆる数の予め記憶されたサイズ、傾斜選好又はその他の解剖学的構造、或いはユーザ選好情報を提供することができると理解されるであろう。

表６：予め記憶されるサイズ情報

いくつかの動作シーケンスの移動マップは、様々な較正設定（Ａ１〜Ｃ４）に基づいて変化することができる。表７〜表１８に、ステップシーケンス実行中にバランスの取れた／快適なシステムを維持するための、異なる設定（Ａ１〜Ｃ４）の動的ステップシーケンスの移動マップを示す。表１９〜表２４には、命令の実行中にバランスの取れた／快適なシステムを維持するように決定される異なる較正設定の起立命令の移動マップを示す。

表７：Ａ１

表８：Ｂ１

表９：Ｃ１

表１０：Ａ２

表１１：Ｂ２

表１２：Ｃ２

表１３：Ａ３

表１４：Ｂ３

表１５：Ｃ３

表１６：Ａ４

表１７：Ｂ４

表１８：Ｃ４

表１９：Ａ１、Ａ３

表２０：Ａ２、Ａ４

表２１：Ｂ１、Ｂ３

表２２：Ｂ２、Ｂ４

表２３：Ｃ１、Ｃ３

表２４：Ｃ２、Ｃ４

別の実施形態では、ＷＡを、ユーザの実際のサイズ及び／又は異なる歩行選好の度合いに関する入力データを受け取るように構成し、このデータを用いて適切な移動マップを決定することができる。例えば、ＷＡは、まず予め記憶されたサイズの範囲から、ユーザによって入力された実際のサイズに最も近い指標サイズを決定し、この指標サイズに基づいて、実行すべき適切な移動マップを決定することができる。或いは、システムは、１又は２以上の予め記憶されたアルゴリズムを利用して、ユーザの解剖学的構造及び／又は歩行選好に関する入力された較正データから適切な移動マップを決定することもできる。

較正段階は、例えば起動中に自動的に開始することも、又は入力インターフェイスを介してユーザによって開始することも、或いは遠隔装置からユーザによって無線で開始することもできる。

４．電源
ＷＡは、内蔵バッテリパック（図示せず）によって給電される。好ましい実施形態では、バッテリパックが臀部フレームの背後に位置する。バッテリシステムは、低電圧ＤＣシステムであり、バッテリパックは、家庭用電源又は車両電源から充電可能である。バッテリ背面は、素早く交換できるように取り外し可能である。バッテリ背面は、ＷＡに搭載中に充電することも、或いは取り外し後に外部から充電することもできる。

制御システム、モータコントローラ、電源及び／又は他の電子装置を含むシステムの電子装置は、図８に示すように臀部フレーム５５０の後部に収容され、ここを通じてアクセス可能とすることができる。

上記の本発明についての説明は、本発明の好ましい形態を含む。本発明には、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく修正を行うことができる。

６１１ 上側カバー部
６１１ａ 上側カバー部分
６１１ｂ 下側カバー部分
６１１ｃ 小さな外径部分
６１１ｄ 大きな外径部分
６１２ 下側カバー部材
６１２ａ 上側カバー部分
６１２ｂ 下側カバー部分
６１２ｃ 小さな外径部分
６１２ｄ 大きな外径部分
６１３ 関節
６２１ 上側カバー部
６２１ａ 上側カバー部分
６２１ｂ 下側カバー部分
６２１ｃ 小さな外径部分
６２１ｄ 大きな外径部分
６２２ 下側カバー部材
６２２ａ 上側カバー部分
６２２ｂ 下側カバー部分
６２２ｃ 小さな外径部分
６２２ｄ 大きな外径部分
６２３ 関節

Claims (74)

1. 第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を含む外骨格であって、前記脚部材と前記第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、該アクチュエータの伸展又は収縮によって前記脚部材が前記第１の他の部材に対して相対的に枢動し、前記アクチュエータは、前記第１の枢動位置から前記脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において前記脚部材に接続し、前記脚部材の長さの調整は、前記アクチュエータ接続位置と前記第１の枢動位置との間に存在する前記脚部材の部分の長さに影響を与えない、
   ことを特徴とする外骨格。
2. 前記脚部材は、第２の位置において第２の他の部材に枢動自在に接続され、前記脚部材の第２のアクチュエータ接続位置と前記第２の他の部材との間を第２の線形アクチュエータが接続し、前記脚部材の前記長さの調整は、前記第２のアクチュエータ接続位置と第２の枢動位置との間に存在する前記脚部材の部分の長さに影響を与えない、
   請求項１に記載の外骨格。
3. 前記脚部材は、第１の脚部分と第２の脚部分とを含み、前記第１の脚部分は、前記第１の枢動位置と前記アクチュエータ接続位置とを含み、前記第２の脚部分は、前記第２の枢動位置と前記第２のアクチュエータ接続位置とを含み、前記第１及び第２の脚部分は、前記第１の枢動位置と前記第２の枢動位置との間の分離距離を変更するように複数の相対的位置に固定可能である、
   請求項２に記載の外骨格。
4. 各々が可変長の脚部材を含む２つの脚部構造を含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の外骨格。
5. 可変長の少なくとも１つの脚部材を含む脚部構造を備えた外骨格であって、各脚部材は、一端が前記外骨格の第１の他の部材に枢動自在に結合され、もう一端が前記外骨格の第２の他の部材に枢動自在に結合され、各脚部材では、前記第１の他の部材から前記脚部材の第１のアクチュエータ接続位置までを線形アクチュエータが接続し、前記脚部材の第２のアクチュエータ接続位置から前記第２の他の部材までを線形アクチュエータが接続し、前記脚部材の長さの調整は、前記第１の作動接続位置と前記第２の作動接続位置との間の前記脚部材の領域に制限される、
   ことを特徴とする外骨格。
6. 前記脚部構造は、可変長の上腿部材と可変長の下腿部材とを含み、前記上腿部材は、一端が骨盤支持部に、他端が前記下腿部材に枢動自在に接続され、前記下腿部材は、一端が前記上腿部材に、他端が足部材に枢動自在に接続される、
   請求項５に記載の外骨格。
7. 可変長の上腿部材と可変長の下腿部材とを含む第２の脚部構造をさらに備える、
   請求項６に記載の外骨格。
8. 長さを調整可能な四肢部材を含む外骨格であって、前記四肢部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、前記外骨格は、前記調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、前記調整機構とは無関係な、前記第１の脚部分と前記第２の脚部分との前記相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含む、
   ことを特徴とする外骨格。
9. 前記調整線は、直線である、
   請求項８に記載の外骨格。
10. 前記調整機構は、一端が前記第１又は第２の脚部分の一方に、もう一端が前記第１又は第２の脚部分の他方のソケットに接続されたシャフトを含み、機構が、前記シャフト、前記ソケット又はこれらの両方を操作して前記ソケット内の前記シャフトの相対的軸方向位置を調整する、
    請求項８又は９に記載の外骨格。
11. 前記機構は、前記ソケットと前記シャフトとの間の力に応答しない、
    請求項１０に記載の外骨格。
12. 前記機構は、ウォームを回転させるための回転自在な入力部と、前記シャフトを回転させるように接続されたウォームホイールとを有するウォームドライブであり、前記ウォームは、前記ウォームホイールに係合する、
    請求項１１に記載の外骨格。
13. 前記第１の脚部分及び前記第２の脚部分は、使用時の曲げ力が伝わる係合レール部材を含み、前記ロック機構は、該ロック機構が前記レール部材を互いに押圧する第１の状態と、前記レール部材がさらに自由に摺動できる第２の状態との間で操作可能である、
    請求項８から１２のいずれか１項に記載の外骨格。
14. 前記ロック機構は、前記第１の脚部分によって担持され、前記第２の脚部分に面する座面と、摺動可能状態に対応する第１の位置と、ロック状態に対応する第２の位置との間で動作可能なレバーとを含み、前記第１の位置から前記第２の位置への前記レバーの操作は、前記座面を前記第２の脚部分に対して付勢する、
    請求項１３に記載の外骨格。
15. 前記ロック機構は、前記第１の脚部分のロック領域から延び、前記座面は、前記第１の脚部分の前記ロック領域に面し、前記第２の脚部分の一部は、前記座面と前記第１の脚部分の前記ロック領域との間に位置する、
    請求項１３に記載の外骨格。
16. 前記レバーは、前記レバーをロック解除位置からロック位置に閉じる動きにおいて、必要な力が最初に増加してその後に減少するようなオーバーセンタ機構を含む、
    請求項１５に記載の外骨格。
17. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    足関節によって前記下腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する、ユーザの足に係合するための足部材と、
    一端が前記骨盤支持部の接続点に結合され、もう一端が前記上腿構造部材の第１の接続点に結合された、前記股関節を中心に前記上腿構造部材を前記骨盤支持部に対して回転作動させる主臀部アクチュエータと、
    一端が前記上腿構造部材の第２の接続点に結合され、もう一端が前記下腿構造部材の第１の接続点に結合された、前記膝関節を中心に前記下腿構造部材を前記上腿構造部材に対して回転作動させる膝アクチュエータと、
    一端が前記下腿構造部材の第２の接続点に結合され、もう一端が前記足部材の接続点に結合された、前記足関節を中心に前記足部材を前記下腿構造部材に対して回転作動させる主足アクチュエータと、
    前記臀部アクチュエータに関連する前記骨盤支持部の前記接続点と前記上腿構造部材の前記第１の接続点との間の距離と、前記膝アクチュエータに関連する前記上腿構造部の前記第２の接続点と前記下腿構造部材の前記第１の接続点との間の距離とを変化させずに前記上腿構造部材の長さを調整するように構成された、前記上腿構造部材に関連する調整機構と、
    前記足アクチュエータに関連する前記下腿構造部材の前記第２の接続点と前記足部材の前記接続点との間の距離を変化させずに前記下腿構造部材の長さを調整するように構成された、前記下腿構造部材に関連する調整機構と、
    を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
18. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具の外骨格のための構造的足部材であって、少なくとも１つの軸に沿った前記ユーザの足首と前記外骨格の足関節との位置合わせを可能にするように前記足関節に対する位置を調整できる、内部にユーザの足を保持するための足支持領域を備える、
    ことを特徴とする構造的足部材。
19. 前記足支持領域は、前記ユーザの前記足首を前記外骨格の前記足関節の少なくとも１つの枢動軸と位置合わせするように、前記足関節に対して適所に固定調整可能である、
    請求項１８に記載の構造的足部材。
20. 前記足支持領域は、前記ユーザの前記足首を、前記足関節の第１の実質的に横方向の枢動軸、又は前記足関節の第２の実質的に長手方向の枢動軸、或いはこれらの両方と位置合わせするように、前記足関節に対して適所に固定調整可能である、
    請求項１９に記載の構造的足部材。
21. 前記足支持領域は、２つの実質的に直交する軸に沿って前記足関節に対して適所に固定調整可能である、
    請求項１８から２０のいずれか１項に記載の構造的足部材。
22. 前記足支持領域は、前記足部材の長手方向軸に沿って前記足関節に対して調整可能である、
    請求項１８から２１のいずれか１項に記載の構造的足部材。
23. 前記足支持領域は、実質的に垂直な軸に沿って前記足関節に対して調整可能である、
    請求項１８から２２のいずれか１項に記載の構造的足部材。
24. 前記足支持領域は、該支持領域の位置を前記足関節に対して調整するように少なくとも１つの軸に沿って調整可能な少なくとも１つの外側壁部材によって取り囲まれる、
    請求項１８から２３のいずれか１項に記載の構造的足部材。
25. 前記外側壁部材が延びる基部をさらに備える、
    請求項２４に記載の構造的足部材。
26. 前記壁部材は、使用時にユーザの踵に係合するための、前記基部の端部に位置する踵支持部である、
    請求項２５に記載の構造的足部材。
27. 前記踵支持部は、前記基部の長手方向軸に沿って適所に調整可能である、
    請求項２６に記載の構造的足部材。
28. 前記踵支持部は、前記足部材の前記基部と移動自在に係合する、
    請求項２５又は２７に記載の構造的足部材。
29. 前記踵支持部は、前記足部材の前記基部と摺動自在に係合する、
    請求項２８に記載の構造的足部材。
30. 前記足関節に対する前記踵支持部の前記長手方向の位置を調整するために前記踵支持部が前記基部に対して自由に摺動できる第１の状態と、前記踵支持部が前記足関節に対して適所にロックされる第２の状態との間で動作可能な締結具をさらに備える、
    請求項２９に記載の構造的足部材。
31. 前記足支持領域は、上部に前記ユーザの足を受け入れる支持面によってさらに取り囲まれ、前記支持面は、少なくとも１つの軸に沿って前記足関節に対して適所に調整可能である、
    請求項１８から３０のいずれか１項に記載の構造的足部材。
32. 前記支持面は、実質的に垂直な軸に沿って適所に調整可能である、
    請求項３２に記載の構造的足部材。
33. 前記足関節に対する前記支持面の位置を前記垂直軸に沿って調整するための、前記足部材の基部と係合するように構成された１又は２以上の積み重ね可能なプレート部材をさらに備え、前記積み重ねの最上位のプレートは、使用時に前記足の前記支持面を提供する、
    請求項３２に記載の構造的足部材。
34. 前記プレートの数、各プレートの厚み、又はこれらの両方は、前記垂直軸における前記支持面と前記足関節との相対的位置を調整するために前記ユーザによって選択可能である、
    請求項３３に記載の構造的足部材。
35. 前記基部の両側から横方向に延びる１対の壁部をさらに備え、各壁部は、前記１又は２以上のプレート部材を間に保持するための、該プレート部材の外周に対応する内周を有する、
    請求項３３又は３４に記載の構造的足部材。
36. 前記足部材は、前記外骨格の足関節を前記足部材に結合するためのコネクタをさらに含む、
    請求項１８から３５のいずれか１項に記載の構造的足部材。
37. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    足関節によって前記下腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する、ユーザの足に係合するための足部材と、
    を含み、前記足部材は、前記足関節に対する前記ユーザの足の位置を少なくとも１つの軸に沿って調整する調整機構を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
38. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    各々が足関節によって前記それぞれの脚部構造の端部に枢動係合した第１の足部材及び第２の足部材と、
    を含み、前記足部材は、前記足関節に対する前記ユーザの足の位置を少なくとも１つの軸に沿って調整する調整機構を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
39. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    前記脚部構造に対して配置され、前記下腿構造部材の過伸展を防ぐために前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の伸展方向における回転の度合いを制限するように構成された機械的膝停止部と、
    を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
40. 前記膝停止部は、前記膝関節に隣接して位置する、
    請求項３９に記載の歩行補助具。
41. 前記膝停止部は、前記上腿構造部材の表面から前方に突出する少なくとも１つの剛性の当接部を含む、
    請求項４０に記載の歩行補助具。
42. 前記下腿構造部材は、該下腿構造部材が前記伸展方向にさらに回転するのを制限して前記ユーザの膝の過伸展を防ぐために、前記下腿構造部材の長手方向軸が前記上腿構造部材の長手方向軸と実質的に平行になる位置まで前記膝関節を中心として前記伸展方向に回転した時に前記少なくとも１つの剛性の当接部に係合するように構成された、前記膝関節に隣接する延長端部を含む、
    請求項４１に記載の歩行補助具。
43. 前記膝停止部は、前記上腿構造部材の表面から前方に突出する１対の隣接する剛性の当接面を含み、前記下腿構造部材の前記延長端部は、前記下腿構造部材の長手方向軸が前記上腿構造部材の長手方向軸に実質的に平行になる位置まで前記下腿構造部材が前記膝関節を中心として前記伸展方向に回転した時に対応する当接部に係合するように各々が構成された１対の剛性アームを有するクレビスを含む、
    請求項４２に記載の歩行補助具。
44. 前記１又は複数の当接部は、前記上腿構造部材と一体である、
    請求項４１から４３のいずれか１項に記載の歩行補助具。
45. 前記外骨格の各脚部構造は、一端が前記上腿構造部材に結合されて反対端が前記下腿構造部材に結合された膝アクチュエータをさらに含み、該膝アクチュエータは、該アクチュエータの伸展及び収縮中に前記膝関節を中心とした前記下腿構造部材の回転を生じさせ、前記膝停止部は、前記ユーザの膝の過伸展を引き起こす地点を越えた前記アクチュエータの伸展又は収縮を制限するように前記アクチュエータアームの経路内に位置する剛性の当接部である、
    請求項３９に記載の歩行補助具。
46. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    前記下腿構造部材の配向が前記上腿構造部材の配向と実質的に平行になる回転位置を越えて前記下腿構造部材が前記上腿構造部材に対して前記伸展方向に回転するのを防ぐように前記脚部構造に対して配置された機械的膝停止部と、
    を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
47. 外骨格であって、脚部構造を備え、該脚部構造は、膝関節を介して第２の脚部材に枢動自在に結合された第１の脚部材と、前記第２の脚部材の配向が前記第１の脚部材の配向と実質的に平行になる回転位置を越えて前記第２の脚部材が前記第１の脚部材に対して伸展方向に回転するのを防ぐように前記脚部構造に対して配置された機械的膝停止部とを有する、
    ことを特徴とする外骨格。
48. 外骨格であって、脚部構造を備え、該脚部構造は、膝関節を介して第２の脚部材に枢動自在に結合された第１の脚部材と、前記脚部構造に対して配置され、前記第１の脚部材に対する前記第２の脚部材の伸展方向における回転の度合いを制限して前記下腿構造部材の過伸展を防ぐように構成された機械的膝停止部とを有する、
    ことを特徴とする外骨格。
49. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    前記上腿構造部材を実質的に内包するように構成された上腿外側カバーと、
    前記下腿構造部材を実質的に内包するように構成された下腿外側カバーと、
    を含み、前記上腿外側カバーは、前記上腿構造部材のサイズに従って前記上腿外側カバーのサイズを調整する１対の入れ子状の上側カバー部分を有し、前記下腿外側カバーは、前記下腿構造部材のサイズに従って前記下腿外側カバーのサイズを調整する１対の入れ子状の下側カバー部分を有し、前記下腿外側カバーは、前記上腿外側カバーを前記膝関節に隣接して枢動自在に結合するように構成される、
    ことを特徴とする歩行補助具。
50. 前記上腿構造部材は、該上腿構造部材の長さを調整するように相対的軸方向位置を調整可能な１対の脚部分を含み、前記上腿外側カバーの前記１対の入れ子状の外側カバー部分は、前記１対の脚部分に結合されて、前記上腿構造部材の長さを調整すると、前記入れ子状の上側カバー部分を介して前記上腿外側カバーの対応する調整が行われる、
    請求項４９に記載の歩行補助具。
51. 前記下腿構造部材は、該下腿構造部材の長さを調整するように相対的軸方向位置を調整可能な１対の脚部分を含み、前記下腿外側カバーの前記１対の入れ子状の外側カバー部分は、前記１対の脚部分に結合されて、前記下腿構造部材の長さを調整すると、前記入れ子状の下側カバー部分を介して前記下腿外側カバーの対応する調整が行われる、
    請求項４９又は５０に記載の歩行補助具。
52. 前記上腿外側カバーは、前記脚部分の前記相対的軸方向位置を調整するために前記１対の脚部分の調整機構にユーザがアクセスできるように、前記調整機構に隣接して位置するように構成された窪みを含む、
    請求項５１に記載の歩行補助具。
53. 前記下腿外側カバーは、前記脚部分の前記相対的軸方向位置を調整するために前記１対の脚部分の調整機構にユーザがアクセスできるように、前記調整機構に隣接して位置するように構成された窪みを含む、
    請求項５２に記載の歩行補助具。
54. 前記上腿外側カバーの前記１対の外側カバー部分の一方は、該１対の外側カバー部分の他方の部分の対応する端部内に入れ子状に受け入れられるように構成されたフランジ部分を含む、
    請求項４９から５３のいずれか１項に記載の歩行補助具。
55. 前記フランジ部分は、該部分に沿って長手方向に配置された、対応する前記上腿構造部材の１又は２以上のサイズを示す印を含み、該印は、前記１対のカバー部分の前記他方の部分内に前記フランジ部分が受け入れられる度合いに従って部分的に又は完全に露出する、
    請求項５４に記載の歩行補助具。
56. 前記下腿外側カバーの前記１対の外側カバー部分の一方は、該１対の外側カバー部分の他方の部分の対応する端部内に入れ子状に受け入れられるように構成されたフランジ部分を含む、
    請求項４９から５５のいずれか１項に記載の歩行補助具。
57. 前記フランジ部分は、該部分に沿って長手方向に配置された、対応する前記下腿構造部材の１又は２以上のサイズを示す印を含み、該印は、前記１対のカバー部分の前記他方の部分内に前記フランジ部分が受け入れられる度合いに従って部分的に又は完全に露出する、
    請求項５６に記載の歩行補助具。
58. 運動性に障害のある障害者ユーザをサポートするのに適した歩行補助具であって、
    外骨格を備え、該外骨格は、
    前記ユーザの臀部を支持する剛性の骨盤支持部材と、
    各々が前記ユーザのそれぞれの脚を支持するように前記骨盤支持部に結合されて該骨盤支持部から延びる第１の脚部構造及び第２の脚部構造と、
    を含み、前記第１の脚部構造及び前記第２の脚部構造は、
    股関節によって前記骨盤支持部材に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの上腿に係合するための上腿構造部材と、
    前記上腿構造部材に対する前記下腿構造部材の屈曲及び伸展方向の回転を可能にするように膝関節によって前記上腿構造部材の第２の端部に枢動自在に係合する第１の端部を有する、前記ユーザの下腿に係合するための下腿構造部材と、
    前記上腿構造部材のサイズに適合するように原位置でサイズ調整可能な、前記上腿構造部材を実質的に内包するように構成された上腿外側カバーと、
    前記下腿構造部材のサイズに適合するように原位置でサイズ調整可能な、前記下腿構造部材を実質的に内包するように構成された下腿外側カバーと、
    を含む、
    ことを特徴とする歩行補助具。
59. 外骨格であって、外側カバーを有する脚部材を備え、前記脚部材及び前記外側カバーは、前記外側カバーのサイズを前記脚部材のサイズに適合するように調整する２つの入れ子状の部分を含む、
    ことを特徴とする外骨格。
60. ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、前記１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する前記外骨格の様々な身体部材に関連し、前記方法は、
    所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るステップと、
    前記ユーザの解剖学的構造、前記ユーザの歩行選好、又はこれら両方に関する較正情報に基づいて、前記動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データをメモリから選択するステップと、
    を含み、各命令は、該命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、前記方法は、
    各命令につき、更新された前記相対的なアクチュエータの動きに従って前記１又は２以上のアクチュエータを動かすステップをさらに含む、
    ことを特徴とする方法。
61. 所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取る前に、ユーザの解剖学的構造、ユーザの歩行選好、又はこれらの両方を示す較正データを受け取るステップをさらに含む、
    請求項６０に記載の方法。
62. 前記較正データを受け取るステップは、１組の予め記憶された解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方の組み合わせから選択を行うステップを含む、
    請求項６１に記載の方法。
63. 前記ユーザの解剖学的構造を示すデータは、ユーザのサイズを示すデータを含む、
    請求項６０から６２のいずれか１項に記載の方法。
64. 前記ユーザのサイズを示す前記データは、前記ユーザの脚の長さを示すデータ、前記ユーザの体重を示すデータ、又はこれらの両方を含む、
    請求項６０から６３のいずれか１項に記載の方法。
65. 前記ユーザの歩行選好を示す前記データは、好適な臀部傾斜の度合いを示すデータを含む、
    請求項６０から６４のいずれか１項に記載の方法。
66. ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、前記１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する前記外骨格の様々な身体部材に関連するとともに、関連する動作シーケンスを達成するために移動マップによって駆動され、前記方法は、
    前記１又は２以上の動作シーケンスの各々につき、前記ユーザにとってバランスの取れたシステムを達成するために必要な、各々が異なる解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方に関する移動マップの組を決定するステップと、
    前記移動マップの組を各動作シーケンスに照らしてメモリに記憶するステップと、
    を含み、各移動マップは、前記動作シーケンスを達成するために必要な１又は２以上の連続命令を実行することに関連する相対的なアクチュエータの動きを示すデータを含む、
    ことを特徴とする方法。
67. ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格を制御する制御システムであって、前記１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する前記外骨格の様々な身体部材に関連し、前記制御システムは、
    ユーザの解剖学的構造、ユーザの歩行選好、又はこれらの両方を示す較正入力データを受け取る較正サブシステムと、
    所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るユーザインターフェイスと、
    前記動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す動作データを含む予めプログラムされた移動マップを記憶するメモリコンポーネントと、
    を備え、各命令は、該命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、１又は２以上の動作シーケンスは、移動マップの組を含み、該組内の各移動マップは、特定の解剖学的構造、歩行選好、又はこれらの両方に関連し、前記制御システムは、
    各命令につき、前記相対的なアクチュエータの動きに従って前記１又は２以上のアクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに備える、
    ことを特徴とする制御システム。
68. ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格の制御方法であって、前記１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する前記外骨格の様々な身体部材に関連し、前記方法は、
    所望の動作シーケンスを示す入力データを遠隔装置から無線で受け取るステップと、
    前記動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データをメモリから取得するステップと、
    を含み、各命令は、該命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、前記方法は、
    各命令につき、前記相対的なアクチュエータの動きに従って前記１又は２以上のアクチュエータを動かすステップをさらに含む、
    ことを特徴とする方法。
69. ユーザによって着用される、１又は２以上のアクチュエータを有する外骨格を制御する制御システムであって、前記１又は２以上のアクチュエータは、ユーザの身体部分に各々が対応する前記外骨格の様々な身体部材に関連し、前記制御システムは、
    関連する送信機を有する遠隔装置と通信して、所望の動作シーケンスを示す入力データを前記遠隔装置から受け取るように構成された無線受信機と、
    前記動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す予めプログラムされた動作データを記憶するメモリコンポーネントと、
    を備え、各命令は、該命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、前記制御システムは、
    各命令につき、前記相対的なアクチュエータの動きに従って前記１又は２以上のアクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに備える、
    ことを特徴とする制御システム。
70. 外骨格であって、
    第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、前記脚部材と前記第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、該アクチュエータの伸展又は収縮によって前記脚部材が前記第１の他の部材に対して相対的に枢動し、前記アクチュエータは、前記第１の枢動位置から前記脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において前記脚部材に接続し、前記脚部材の長さの調整は、前記アクチュエータ接続位置と前記第１の枢動位置との間に存在する前記脚部材の部分の長さに影響を与えず、前記外骨格は、
    足関節において前記脚部構造に枢動自在に結合された構造的足部材をさらに備え、該足部材は、内部にユーザの足を保持する足支持領域を有し、該足支持領域は、少なくとも１つの軸に沿った前記ユーザの足首と前記足関節との位置合わせを可能にするように前記足関節に対する位置を調整可能である、
    ことを特徴とする外骨格。
71. 外骨格であって、
    長さを調整可能な脚部材を有する脚部構造を含み、前記脚部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、前記外骨格は、前記調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、前記調整機構とは無関係な、前記第１の脚部分と前記第２の脚部分との前記相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含み、前記外骨格は、
    足関節において前記脚部構造に枢動自在に結合された構造的足部材をさらに備え、該足部材は、内部にユーザの足を保持する足支持領域を有し、該足支持領域は、少なくとも１つの軸に沿った前記ユーザの足首と前記足関節との位置合わせを可能にするように前記足関節に対する位置を調整可能である、
    ことを特徴とする外骨格。
72. 外骨格であって、
    第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、前記脚部材と前記第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、該アクチュエータの伸展又は収縮によって前記脚部材が前記第１の他の部材に対して相対的に枢動し、前記アクチュエータは、前記第１の枢動位置から前記脚部材に沿って離間したアクチュエータ接続位置において前記脚部材に接続し、前記脚部材の長さの調整は、前記アクチュエータ接続位置と前記第１の枢動位置との間に存在する前記脚部材の部分の長さに影響を与えず、前記外骨格は、
    前記脚部構造を実質的に内包するように適合された外側カバーをさらに備え、該外側カバーは、該外側カバーのサイズを前記脚部材のサイズに適合するように調整するための２つの入れ子状の部分を含む、
    ことを特徴とする外骨格。
73. 外骨格であって、
    長さを調整可能な脚部材を有する脚部構造を含み、前記脚部材は、調整線に沿って互いに対して摺動できるように共に形成された、第１の枢動接続位置を有する第１の脚部分と、第２の枢動接続位置を有する第２の脚部分とを含み、前記外骨格は、前記調整線に沿って相対的位置を固定調整する調整機構と、前記調整機構とは無関係な、前記第１の脚部分と前記第２の脚部分との前記相対的位置をさらに固定するロック機構とをさらに含み、前記外骨格は、
    前記脚部構造を実質的に内包するように適合された外側カバーをさらに含み、該外側カバーは、該外側カバーのサイズを前記脚部材のサイズに適合するように調整するための２つの入れ子状の部分を含む、
    ことを特徴とする外骨格。
74. 外骨格であって、
    第１の枢動位置において第１の他の部材に枢動自在に接続された長さ調整可能な脚部材を有する脚部構造を備え、前記脚部材と前記第１の他の部材との間に線形アクチュエータが接続され、該アクチュエータの伸展又は収縮によって前記脚部材が前記第１の他の部材に対して相対的に枢動し、前記脚部材は、前記ユーザの脚又は四肢を補完するように長さを調整可能であり、前記外骨格は、
    前記外骨格を制御する制御システムをさらに備え、該制御システムは、
    ユーザの解剖学的構造を示す較正入力データを受け取る較正サブシステムと、
    所望の動作シーケンスを示す入力データを受け取るユーザインターフェイスと、
    前記動作シーケンスを引き起こすのに必要な１又は２以上の連続命令を示す動作データを含む予めプログラムされた移動マップを記憶するメモリコンポーネントと、
    を含み、各命令は、該命令を実行する相対的なアクチュエータの動きに関連し、１又は２以上の動作シーケンスは、移動マップの組を含み、該組内の各移動マップは、特定の解剖学的構造に関連し、前記制御システムは、
    各命令につき、前記相対的なアクチュエータの動きに従って前記線形アクチュエータを動かすアクチュエータコントローラをさらに含む、
    ことを特徴とする外骨格。

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