JP2020081716A - 膝装具、及び、アシストスーツ - Google Patents

Abstract

【課題】位置ずれを抑制することができる膝装具を提供する。【解決手段】膝装具５０Ｌは、ユーザがアシスト装置による動作の支援を受けるための膝装具である。膝装具５０Ｌは、ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部５１と、ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部５２と、膝上ベルト部５１、及び、膝下ベルト部５２を連結し、ユーザの膝裏に対応する部分に開口部５３ａが設けられた連結部５３とを備える。【選択図】図８

Description

本開示は、人の動作を支援するアシストスーツ、及び、アシストスーツに用いられる膝装具に関する。

特許文献１には、従来構造のものと比べて装着し易く、より安定した歩行動作が可能な膝用サポータが開示されている。

特許第５８１４７４５号公報

ところで、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシストスーツにおいては、ワイヤが取り付けられる膝装具の位置ずれを抑制することが課題である。

本開示は、位置ずれを抑制することができる膝装具、及び、このような膝装具を備えるアシストスーツを提供する。

本開示の一態様に係る膝装具は、ユーザがアシスト装置による動作の支援を受けるための膝装具であって、前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを備える。

本開示の一態様に係るアシストスーツは、ユーザの動作を支援するアシストスーツであって、膝装具と、アシスト装置と、前記膝装具、及び、前記アシスト装置を接続するワイヤとを備え、前記アシスト装置は、前記ワイヤに加わる張力を制御するためのモータを有し、前記膝装具は、前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを有する。

本開示の一態様によれば、位置ずれを抑制することができる膝装具、及び、このような膝装具を備えるアシストスーツが実現される。

図１は、実施の形態に係るアシストスーツを装着したユーザを前方から見た図である。 図２は、実施の形態に係るアシストスーツを装着したユーザを後方から見た図である。 図３は、実施の形態に係るアシストスーツの外観図である。 図４は、アシスト装置の機能構成を示すブロック図である。 図５は、圧力センサの出力信号の一例を示す図である。 図６は、加速度センサの出力信号の一例を示す図である。 図７は、屈曲及び伸展の方向の定義を示す図である。 図８は、左膝用の膝装具の拡大図である。 図９は、左膝用の膝装具の展開図である。 図１０は、左膝用の膝装具の位置ずれを説明するための図である。 図１１は、左膝用の膝装具の位置ずれが抑制される効果を説明するための図である。 図１２は、開口部が連結部よりも剛性の小さい部材で塞がれた膝装具の外観図である。 図１３は、クッション材の位置を示す第一の図である。 図１４は、クッション材の位置を示す第二の図である。 図１５は、クッション材の位置を示す第三の図である。 図１６は、右膝用の膝装具が左膝用の膝装具と同一の構造を有している場合の取り付け構造の位置を示す図である。 図１７は、右膝用の膝装具が左膝用の膝装具と左右対称の構造を有している場合の取り付け構造の位置を示す図である。 図１８は、実施の形態の変形例１に係る膝装具の外観図である。 図１９は、実施の形態の変形例３に係る膝装具の外観図である。 図２０は、実施の形態の変形例４に係る膝装具の外観図である。

（本開示の基礎となった知見）
上述のように、ワイヤを用いて人の動作を支援するアシストスーツにおいては、ワイヤが接続される膝装具の位置ずれを抑制することが課題である。例えば、膝装具の位置がずれることによってユーザの大腿部が圧迫されると、快適性が損なわれる。また、膝装具の位置がずれることにより、ワイヤの実質的な長さが短くなるとアシストスーツの動作支援効果が減少する。

そこで、本開示の一態様に係る膝装具は、ユーザがアシスト装置による動作の支援を受けるための膝装具であって、前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを備える。

このように膝上ベルト部が逆円錐台形の立体形状を有していれば、膝装具がワイヤによって引っ張られたときに、膝装具がユーザの膝から抜けにくい効果が得られる。つまり、膝装具の位置ずれを抑制することができる。また、膝裏の部分に開口部が設けられていれば、膝装具に膝装具を縮ませる力が加わりにくくなるため、膝装具の位置ずれが抑制される。また、開口部が設けられていれば、膝装具がユーザの膝の屈伸を妨げてしまうことが抑制される。

また、例えば、前記膝下ベルト部は、円錐台形の立体形状を有する。

これにより、膝下ベルト部をユーザの膝の下部にフィットさせることができる。つまり、膝装具のフィット感を向上することができる。

また、例えば、前記膝下ベルト部の剛性は、前記膝上ベルト部の剛性よりも大きく、前記膝上ベルト部の剛性は、前記連結部の剛性と同一、または、前記連結部の剛性よりも大きい。

これにより、膝下ベルト部をしっかり締め付け、膝上ベルト部を締め付け過ぎない構成が容易に実現できる。

また、例えば、前記膝装具は、さらに、前記連結部に設けられたクッション材を備え、前記クッション材は、前記ユーザの膝の真横よりも前方に位置する。

これにより、クッション材が膝蓋骨の横のくぼみを埋めるような場所に配置されれば、膝装具の水平方向の位置ずれが抑制される。

また、例えば、前記開口部は、前記連結部よりも剛性の小さい部材で塞がれる。

これにより、膝装具がユーザの膝の屈伸を妨げてしまうことが抑制される。また、膝装具の位置ずれが抑制される効果が得られる。

また、例えば、前記膝装具は、さらに、前記膝下ベルト部を締め付けるための補助ベルトを備える。

これにより、補助ベルトによって膝下ベルト部がさらにしっかりと固定されれば、膝装具の位置ずれがさらに抑制される。

また、例えば、前記膝上ベルト部には、前記膝上ベルト部と前記アシスト装置とを接続するワイヤを取り付けるための取り付け構造が設けられる。

これにより、膝上ベルト部が取り付け部に取り付けられたワイヤによって引っ張られれば、ユーザが膝を屈伸したときに膝上ベルト部が縮むことによって生じる位置ずれが抑制される。

本開示の一態様に係るアシストスーツは、ユーザの動作を支援するアシストスーツであって、膝装具と、アシスト装置と、前記膝装具、及び、前記アシスト装置を接続するワイヤとを備え、前記アシスト装置は、前記ワイヤに加わる張力を制御するためのモータを有し、前記膝装具は、前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを有する。

このように膝上ベルト部が逆円錐台形の立体形状を有していれば、膝装具がワイヤによって引っ張られたときに、膝装具がユーザの膝から抜けにくい効果が得られる。つまり、膝装具の位置ずれを抑制することができる。また、膝裏の部分に開口部が設けられていれば、膝装具に膝装具を縮ませる力が加わりにくくなるため、膝装具の位置ずれが抑制される。また、開口部が設けられていれば、膝装具がユーザの膝の屈伸を妨げてしまうことが抑制される。

また、例えば、前記膝上ベルト部には、前記ワイヤを取り付けるための取り付け構造が設けられ、前記アシストスーツは、右膝用及び左膝用の２つの前記膝装具を備え、前記左膝用の前記膝装具が有する前記膝上ベルト部、及び、前記右膝用の前記膝装具が有する前記膝上ベルト部は左右対称の立体形状を有する。

これにより、取り付け構造の位置が偏りにくく、取り付け構造の位置のバランスがとりやすくなる。したがって、アシスト装置による歩行動作の支援を効果的に行うことができる。なお、本明細書における歩行動作は、走行動作も含む。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態）
［アシストスーツの構成］
以下、実施の形態に係るアシストスーツの構成について説明する。図１は、実施の形態に係るアシストスーツを装着したユーザを前方から見た図である。図２は、実施の形態に係るアシストスーツを装着したユーザを後方から見た図である。図３は、実施の形態に係るアシストスーツの外観図である。

図１〜図３に示されるように、アシストスーツ１０は、アシスト装置２０と、複数のワイヤ（具体的には、ワイヤ３０ＦＲ、ワイヤ３０ＦＬ、ワイヤ３０ＲＲ、及び、ワイヤ３０ＲＬ）と、腰ベルト４０と、右膝用の膝装具５０Ｒと、左膝用の膝装具５０Ｌとを備える。

アシスト装置２０は、ワイヤ３０ＦＲ及びワイヤ３０ＲＲによって膝装具５０Ｒと接続され、ワイヤ３０ＦＬ及びワイヤ３０ＲＬによって膝装具５０Ｌと接続される。アシスト装置２０は、ユーザ８０の歩行タイミングを検出し、歩行タイミングに合わせてワイヤ３０ＦＲ、ワイヤ３０ＲＲ、ワイヤ３０ＦＬ、及び、ワイヤ３０ＲＬの張力を増加させることにより、ユーザ８０の歩行動作を支援する。言い換えれば、アシスト装置２０は、ワイヤ３０ＦＲ、ワイヤ３０ＲＲ、ワイヤ３０ＦＬ、及び、ワイヤ３０ＲＬを引っ張ることにより、ユーザ８０の歩行動作を支援する。図４は、アシスト装置２０の機能構成を示すブロック図である。

図１〜図４に示されるように、アシスト装置２０は、筐体２１Ｆと、筐体２１Ｒと、モータ２２ＦＲと、モータ２２ＦＬと、モータ２２ＲＬと、モータ２２ＲＬと、制御部２３と、記憶部２４とを備える。

筐体２１Ｆは、モータ２２ＦＲ、及び、モータ２２ＦＬを収容する。筐体２１Ｆは、例えば、腰ベルト４０の前方に取り付けられる。なお、図示されないが、モータ２２ＦＲ、及び、モータ２２ＦＬは、筐体２１Ｒに収容された制御部２３と電気的に接続されている。制御部２３は、筐体２１Ｆに収容されていてもよい。

筐体２１Ｒは、モータ２２ＲＲ、モータ２２ＲＬ、制御部２３、及び、記憶部２４を収容する。筐体２１Ｒは、例えば、腰ベルト４０の後方に取り付けられる。

モータ２２ＦＲは、ワイヤ３０ＦＲに加わる張力を制御するための駆動装置である。モータ２２ＦＲは、より具体的には、ワイヤ３０ＦＲが巻き付けられるプーリと、プーリを回転させるための駆動軸と、駆動軸を回転駆動する電動モータとを備える。

モータ２２ＦＬは、ワイヤ３０ＦＬに加わる張力を制御するための駆動装置である。モータ２２ＦＬは、より具体的には、ワイヤ３０ＦＬが巻き付けられるプーリと、プーリを回転させるための駆動軸と、駆動軸を回転駆動する電動モータとを備える。

モータ２２ＲＲは、ワイヤ３０ＲＲに加わる張力を制御するための駆動装置である。モータ２２ＲＲは、より具体的には、ワイヤ３０ＲＲが巻き付けられるプーリと、プーリを回転させるための駆動軸と、駆動軸を回転駆動する電動モータとを備える。

モータ２２ＲＬは、ワイヤ３０ＲＬに加わる張力を制御するための駆動装置である。モータ２２ＲＬは、より具体的には、ワイヤ３０ＲＬが巻き付けられるプーリと、プーリを回転させるための駆動軸と、駆動軸を回転駆動する電動モータとを備える。

制御部２３は、アシストスーツ１０のユーザ８０の歩行周期を推定し、推定結果に基づきモータ２２ＦＲ、モータ２２ＲＲ、モータ２２ＦＬ、及び、モータ２２ＲＬを駆動する。制御部２３は、例えば、プロセッサによって実現される。制御部２３は、マイクロコンピュータなどによって実現されてもよい。制御部２３は、例えば、記憶部２４に記憶された制御プログラムを実行することにより、歩行周期の推定結果に基づいてモータ２２ＦＲ、モータ２２ＦＬ、モータ２２ＲＲ、及び、モータ２２ＲＬを駆動する。記憶部２４は、半導体メモリなどによって実現される。

制御部２３は、具体的には、ユーザ８０の所持する携帯端末（図示せず）の加速度センサの出力値、当該携帯端末のジャイロセンサの出力値、慣性計測センサ（ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ）、及び、ユーザ８０のかかと付近に設けられた圧力センサ（図示せず）の出力値の少なくとも１つを取得し、取得した出力値に基づいて、ユーザ８０のかかとが接地するタイミングを検出することができる。つまり、制御部２３は、ユーザ８０の歩行周期を推定することができる。

例えば、慣性計測センサを利用した場合、制御部２３は、大腿部角度が最大になった時（膝が最も前方に出た時）の出力値に基づいて、ユーザ８０のかかとが接地するタイミングを検出する。なお、アシスト装置２０が、加速度センサ、ジャイロセンサ、または、慣性計測センサを有していてもよい。例えば、腰ベルト４０、右膝用の膝装具５０Ｒ、または、左膝用の膝装具５０Ｌに、加速度センサ、ジャイロセンサ、または慣性計測センサが位置してもよい。

以下、より具体的な、ユーザ８０の歩行周期の推定方法について説明する。制御部２３は、ユーザ８０の両かかと付近のそれぞれに設けられた圧力センサの出力値に基づいてユーザ８０の歩行周期を推定する場合、例えば、図５に示されるように、圧力センサの出力値（電圧値）が、所定値ＶＢ未満になるタイミングをかかとが接地しているタイミングとして推定する。図５は、圧力センサの出力信号の一例を示す図である。

また、制御部２３は、慣性計測センサを用いてユーザ８０の歩行周期を推定する場合、加速度センサの出力値に基づいてユーザ８０の足が接地したタイミングを決定する。加速度センサの出力値に基づく足の接地タイミングの決定方法は、例えば、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，ＶＯＬ．５２，ＮＯ．３，２００５年，ｐ．４８８，Ｆｉｇ．１，ｐ．４８９，Ｆｉｇ．２を参照されたい。なお、制御部２３は、慣性計測センサの出力値に基づいてユーザ８０の歩行周期を推定する場合、加速度センサ及びジャイロセンサの信号波形から、歩行周期を推定してもよい。図６は、加速度センサの出力信号の一例を示す図である。

図６に示されるような加速度センサの信号波形から、歩行周期の推定が可能である。図６の例では、加速度センサの信号波形から、ユーザ８０の足の接地タイミングを推定することができ、それにより、歩行周期の推定が可能である。

制御部２３は、このようなユーザ８０の歩行周期の推定結果に基づいて、例えば、ユーザ８０が右脚を屈曲すると推定されるタイミングでモータ２２ＦＲを駆動することによりワイヤ３０ＦＲを巻き取る。そうすると、図３の（ａ）に示されるように、ワイヤ３０ＦＲの張力が増加し、膝装具５０Ｒが前方側から引っ張られるため、ユーザ８０が右脚を屈曲する動作が支援される。また、ユーザ８０が左脚を屈曲すると推定されるタイミングでモータ２２ＦＬを駆動することによりワイヤ３０ＦＬを巻き取る。そうすると、図３の（ｂ）に示されるように、ワイヤ３０ＦＬの張力が増加し、膝装具５０Ｌが前方に引っ張られるため、ユーザ８０が左脚を屈曲する動作が支援される。

同様に、制御部２３は、ユーザ８０が右脚を伸展すると推定されるタイミングでモータ２２ＲＲを駆動することにより、ワイヤ３０ＲＲを巻き取る。そうすると、図３の（ｃ）に示されるように、ワイヤ３０ＲＲの張力が増加し、膝装具５０Ｒが後方側から引っ張られるため、ユーザ８０が右脚を伸展する動作が支援される。制御部２３は、ユーザ８０が左脚を伸展すると推定されるタイミングでモータ２２ＲＬを駆動することにより、ワイヤ３０ＲＬを巻き取る。そうすると、図３の（ｄ）に示されるように、ワイヤ３０ＲＬの張力が増加し、膝装具５０Ｌが後方側から引っ張られるため、ユーザ８０が左脚を伸展する動作が支援される。このように、アシスト装置２０は、ユーザ８０の歩行動作を支援することができる。なお、屈曲及び伸展の方向は、図７に示される。図７は、屈曲及び伸展の方向の定義を示す図である。

なお、アシストスーツ１０では、１つの膝装具に対して少なくとも１つのワイヤが接続され、当該ワイヤの張力が制御されればよい。例えば、ワイヤ３０ＲＲ、及び、ワイヤ３０ＲＬは、アシスト装置２０によって張力が制御され、かつ、ワイヤ３０ＦＲ、及び、ワイヤ３０ＦＬは、アシスト装置２０によって張力が制御されない構成であってもよい。この場合、アシスト装置２０は、筐体２１Ｆ、モータ２２ＦＲ、及び、モータ２２ＦＬを備えなくてもよい。

ワイヤ３０ＦＲは、腰ベルト４０と膝装具５０Ｒの前側とを接続するワイヤであり、ワイヤ３０ＲＲは、アシスト装置２０と膝装具５０Ｒの後側とを接続するワイヤである。ワイヤ３０ＦＬは、腰ベルト４０と膝装具５０Ｌの前側とを接続するワイヤであり、ワイヤ３０ＲＬは、アシスト装置２０と膝装具５０Ｌの後側とを接続するワイヤである。

ワイヤ３０ＦＲ、ワイヤ３０ＦＬ、ワイヤ３０ＲＲ、及び、ワイヤ３０ＲＬのそれぞれは、例えば、金属製のワイヤであるが、非金属ワイヤであってもよい。非金属ワイヤの例は、繊維ワイヤまたは繊維ベルトである。繊維ワイヤまたは繊維ベルトの材料の例は、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、パラ型アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＰＢＯ（ポリ−パラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ポリアリレート繊維、または、炭素繊維等である。ワイヤの材料は、引っ張り方向に強く（強度２００Ｎ以上）、摩擦に強い材料が望ましい。

腰ベルト４０は、ユーザ８０の腰に装着されるベルトである。腰ベルト４０には、アシスト装置２０が取り付けられる。具体的には、腰ベルト４０の前側には筐体２１Ｆが取り付けられ、腰ベルト４０の後側には筐体２１Ｒが取り付けられる。

［膝装具の構成］
次に、膝装具５０Ｒ、及び、膝装具５０Ｌについて説明する。膝装具５０Ｒは、ユーザ８０の右膝に装着される装具である。膝装具５０Ｒは、具体的には、ユーザ８０の右膝に巻きつけられる。膝装具５０Ｌは、ユーザ８０の左膝に装着される装具である。膝装具５０Ｌは、具体的には、ユーザ８０の左膝に巻きつけられる。膝装具５０Ｒ及び膝装具５０Ｌは、例えば、ポリエステルなどの生地によって形成される。生地の他の例は、ネオプレン（登録商標）、ダブルラッセルなどである。

以下、膝装具５０Ｌの詳細な構成について図１〜図３に加えて、図８及び図９を用いて説明する。図８は、膝装具５０Ｌの拡大図である。図９は、膝装具５０Ｌの展開図である。なお、膝装具５０Ｒは、膝装具５０Ｌと左右対称の立体形状を有する点を除けば、膝装具５０Ｒと同様の構成であるため詳細な説明が省略される。下記の説明における膝装具５０Ｌは、適宜、膝装具５０Ｒと読み替えられてよい。

膝装具５０Ｌは、膝上ベルト部５１と、膝下ベルト部５２と、連結部５３とを備える。まず、膝上ベルト部５１について説明する。

膝上ベルト部５１は、ユーザ８０の膝の上部に装着される。膝上ベルト部５１は、具体的には、ユーザ８０の膝の上部に巻きつけられ、固定具５１ａ（図９で破線で図示）によって固定される。固定具５１ａは、具体的には、ベルクロ（登録商標）などの面ファスナであるが、フック、バックルなどの留め具、または、テープ（ｈｏｏｋ ａｎｄ ｌｏｏｐ ｆａｓｔｅｎｅｒ、ｖｅｌｃｒｏ（登録商標） ｔａｐｅ）であってもよい。

膝上ベルト部５１は、逆円錐台形の立体形状を有する。ここでの逆円錐台形とは、実質的に逆円錐台形であることを意味し、厳密な意味での逆円錐台形ではない。膝装具５０Ｌの立体形状は、言い換えれば、膝から遠い側の径が、膝に近い側の径よりも大きい筒状である。

膝上ベルト部５１が逆円錐台形の立体形状を有していれば、膝装具５０Ｌがワイヤ３０ＦＬまたはワイヤ３０ＲＬによって引っ張られたときに、膝装具５０Ｌがユーザ８０の膝から抜けにくい効果が得られる。

また、膝上ベルト部５１の逆円錐台形は、後述する膝下ベルト部５２の円錐台形より、大きいことが望ましい。膝から脹脛までの形状における円周の増幅率に対して、膝から大腿部までの形状における円周の増幅率が大きいためである。

なお、図９に示されるように、膝上ベルト部５１の長さをａ、連結部の長さをｃ、膝上ベルト部５１ののりしろ部（つまり、膝に装着されるときに膝上ベルト部５１の他の部分と重なる部分）の長さをｄ、設計上の膝蓋骨の幅をｆとすると、膝上ベルト部５１の立体形状を逆円錐台形にするためには、ａ−ｄ＞ｃ＋ｆが満たされればよい。例えば、ａ＝４００ｍｍ、ｃ＝２４０ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍ、ｆ＝５５ｍｍであるが、ａ−ｄ＞ｃ＋ｆが満たされる範囲で、３５０ｍｍ≦ａ≦４５０ｍｍ、２１０≦ｃ≦２７０、４０≦ｄ≦６０、４０≦ｆ≦７０であってもよい。

また、膝上ベルト部５１には、膝上ベルト部５１とアシスト装置２０とを接続するワイヤ３０ＲＬを取り付けるための取り付け構造５１ｂ（図９で破線で図示）が設けられる。つまり、膝上ベルト部５１は、ワイヤ３０ＲＬによって引っ張られる。取り付け構造５１ｂは、具体的には、ナスカンまたはナスカンが取り付けられるリングなどの金具であるが、特に限定されない。なお、膝上ベルト部５１には、ワイヤ３０ＦＬを取り付けるための取り付け構造５１ｃ（図８などに図示）も設けられる。

ところで、ユーザ８０が膝を屈伸すると、膝上ベルト部５１には、膝上ベルト部５１を伸縮させるような力が加わる。そこで、膝上ベルト部５１は、後述の膝下ベルト部５２よりも高い伸縮性を有しているほうがよい。また、同様の理由で、膝上ベルト部５１は、膝の上部を締め付ける必要はない。膝上ベルト部５１がユーザ８０の膝を締め付け過ぎない構成によれば、膝が圧迫されないため、ユーザ８０が膝を伸縮したときに不快に感じてしまうことが抑制される。

なお、膝上ベルト部５１が高い伸縮性を有している場合、及び、膝の上部に余裕をもって装着されている場合には、ユーザ８０が膝を屈伸したときの膝上ベルト部５１の位置ずれが懸念される。仮に、膝上ベルト部５１がワイヤ３０ＲＬによって引っ張られないとした場合、ユーザ８０が歩行などにより膝を屈伸すると、膝装具５０Ｌの位置がずれてしまう。図１０は、膝装具５０Ｌの位置ずれを説明するための図である。

これに対し、図１１に示されるように、膝上ベルト部５１がワイヤ３０ＲＬによって引っ張られれば、膝上ベルト部５１が高い伸縮性を有している場合、及び、膝の上部に余裕をもって装着されている場合であっても、膝上ベルト部５１の位置ずれを抑制することができる。図１１は、膝装具５０Ｌの位置ずれが抑制される効果を説明するための図である。

膝上ベルト部５１の上下方向の幅（言い換えれば、太さ）は、例えば、５ｃｍ以上１０ｃｍ以下である。このように、比較的幅の広い膝上ベルト部５１が採用されれば、膝上ベルト部５１がワイヤ３０ＲＬによって引っ張られたときに膝上ベルト部５１がユーザ８０の膝の部分に食い込んでしまうことが抑制される。つまり、ユーザ８０が痛みを感じてしまうことが抑制される。また、膝装具５０Ｌにおいては、膝上ベルト部５１の上下方向の幅は、膝下ベルト部５２の上下方向の幅よりも広い。これにより、膝上ベルト部５１が広い面積でユーザ８０の膝の上部に接するため、摩擦力によって膝上ベルト部５１の位置ずれを抑制することができる。

また、膝上ベルト部５１が逆円錐台形の立体形状を有していれば、ワイヤ３０ＲＬによって引っ張られた場合に膝装具５０Ｌがユーザ８０の腿側へのずり上がることが低減される。つまり、膝上ベルト部５１は逆円錐台形の立体形状を有することにより、膝上ベルト部５１の上部は皺になりやすくなるが、ワイヤ３０ＲＬによって引っ張られることにより、膝上ベルト部５１の皺は改善し、かつ、膝装具５０Ｌがユーザ８０の腿側へのずり上がることが低減される。

次に、膝下ベルト部５２について説明する。膝下ベルト部５２は、ユーザ８０の膝の下部に装着される。膝下ベルト部５２は、具体的には、ユーザ８０の膝の下部に巻きつけられ、固定具５２ａ（図９で破線で図示）によって固定される。固定具５２ａは、具体的には、ベルクロ（登録商標）などの面ファスナであるが、フック、バックルなどの留め具、または、テープ（ｈｏｏｋ ａｎｄ ｌｏｏｐ ｆａｓｔｅｎｅｒ、ｖｅｌｃｒｏ（登録商標） ｔａｐｅ）であってもよい。

膝下ベルト部５２は、円錐台形の立体形状を有する。ここでの円錐台形とは、実質的に円錐台形であることを意味し、厳密な意味での円錐台形ではない。膝装具５０Ｌの立体形状は、言い換えれば、膝から遠い側の径が、膝に近い側の径よりも小さい筒状である。

膝下ベルト部５２が円錐台形の立体形状を有していれば、膝下ベルト部５２をユーザ８０の膝の下部にフィットさせることができる。つまり、膝装具５０Ｌのフィット感を向上することができる。

なお、図９に示されるように、膝下ベルト部５２の長さをｂ、連結部の長さをｃ、膝下ベルト部５２ののりしろ部（つまり、膝に装着されるときに膝下ベルト部５２の他の部分と重なる部分）の長さをｅ、設計上の膝蓋骨の幅をｆとすると、膝下ベルト部５２の立体形状を逆円錐台形にするためには、ｂ−ｅ＞ｃ＋ｆが満たされればよい。例えば、ｂ＝３７０ｍｍ、ｃ＝２４０ｍｍ、ｅ＝５０ｍｍ、ｆ＝５５ｍｍであるが、ａ−ｄ＞ｃ＋ｆが満たされる範囲で、３２０ｍｍ≦ｂ≦４２０ｍｍ、２１０≦ｃ≦２７０、４０≦ｅ≦６０、４０≦ｆ≦７０であってもよい。

ところで、ユーザ８０が膝を屈伸したとしても、膝下ベルト部５２には力が加わりにくい。そこで、膝下ベルト部５２は、膝上ベルト部５１よりも低い伸縮性を有しているほうがよい。また、膝下ベルト部５２は、膝の下部を締め付けるようにしっかりと固定される。これにより、ユーザ８０が膝を屈伸したときに膝装具５０Ｌの位置がずれてしまうことが抑制される。なお、膝上ベルト部５１に比べて膝下ベルト部５２をしっかりと固定するために、例えば、膝上ベルト部５１の長さａ、及び、膝下ベルト部５２の長さｂは、ａ＞ｂ、または、ａ−ｄ＞ｂ−ｅの関係を満たせばよい。

膝下ベルト部５２の上下方向の幅（言い換えれば、太さ）は、例えば、３ｃｍ以上６ｃｍ以下である。このように、比較的幅の広い膝下ベルト部５２が採用されれば、膝上ベルト部５１がワイヤ３０ＲＬによって引っ張られたときに膝下ベルト部５２がユーザ８０の膝の部分に食い込んでしまうことが抑制される。つまり、ユーザ８０が痛みを感じてしまうことが抑制される。また、膝装具５０Ｌにおいては、膝下ベルト部５２の上下方向の幅は、膝上ベルト部５１の上下方向の幅よりも狭い。これにより、膝下ベルト部５２がユーザ８０のふくらはぎにかかってしまうことが抑制される。つまり、ユーザ８０が膝下ベルト部５２を不快に感じてしまうことが抑制される。

また、膝下ベルト部５２の後ろ側の台形の傾きは、膝下ベルト部５２の前側の台形の傾きより、大きいことが望ましい。膝下ベルト部５２の人間の後方側に接する部分には、脹脛の上部があり、膝下ベルト部５２と人間の前方側と接する部分と比較して、人間の歩行動作時に、変化が大きいためである。すなわち、膝下ベルト部５２の台形の傾きは、人間の歩行動作時の筋肉の動きに対応して形状が変化する度合いに応じて変更されてもよい。

なお、図９に示されるように、膝下ベルト部５２は、展開図において左右対称な形状を有しているが、左右非対称な形状であってもよい。

以上説明したように、膝上ベルト部５１及び膝下ベルト部５２の各々が固定具を用いて湯膝に装着される構成によれば、膝上ベルト部５１を緩めに締め付け、かつ、膝下ベルト部５２をしっかりと締め付けることが可能である。つまり、このような構成によれば、ユーザ８０の快適性を向上しつつ、膝装具５０Ｌの位置ずれを抑制することができる。

次に、連結部５３について説明する。連結部５３は、膝上ベルト部５１、及び、膝下ベルト部５２を連結する。連結部５３のユーザ８０の膝裏に対応する部分には、開口部５３ａが設けられる。

ユーザ８０が膝を屈伸すると、膝装具５０Ｌの膝裏の部分には当該部分を縮ませる力が加わる。このような力は、膝装具５０Ｌの位置ずれの原因となるが、膝裏の部分に開口部５３ａが設けられていれば、膝装具５０Ｌにこのような力が加わりにくくなり、膝装具５０Ｌの位置ずれが抑制される。また、開口部５３ａが設けられていれば、膝装具５０Ｌがユーザ８０の膝の屈伸を妨げてしまうことが抑制される。

また、開口部５３ａは、連結部５３よりも剛性の小さい部材で塞がれていてもよい。言い換えれば、開口部５３ａは、連結部５３よりもやわらかい部材、または、連結部５３よりも伸縮性の高い部材で塞がれていてもよい。図１２は、このような膝装具５０Ｌの外観図である。図１２に示されるように、開口部５３ａは、部材５４で塞がれている。部材５４は、例えば、ポリエステルなどの生地によって形成される。

このように、開口部５３ａが連結部５３よりも剛性の小さい部材５４で塞がれている場合も、膝装具５０Ｌがユーザ８０の膝の屈伸を妨げてしまうことが抑制される。また、膝装具５０Ｌの位置ずれが抑制される効果も得られる。

なお、膝装具５０Ｌでは、連結部５３のユーザ８０の膝蓋骨に対応する部分にも開口部５３ｂ（図８などに図示）が設けられている。このような開口部５３ｂは必須ではなく、連結部５３には、開口部５３ｂが設けられなくてもよい。また、図１２に示されるように、開口部５３ｂは、部材５４で塞がれていてもよい。

また、連結部５３のユーザ８０側の面には、クッション材が設けられる。図１３〜図１５は、クッション材の位置を示す図である。図１３は、膝装具５０Ｌを前方から見た図であり、図１４は、膝装具５０Ｌを左側の前方から見た図であり、図１５は、膝装具５０Ｌを左側から見た図である。

図１３〜図１５に示されるように、クッション材５５は、ユーザ８０の膝の真横よりも前方に位置する。クッション材５５は、ユーザ８０の膝蓋骨の横のくぼみを埋めるような場所に位置する。一般に、このくぼみの大きさ及び形状は個人差が大きく、膝装具５０Ｌの水平方向（言い換えれば、回動方向）の位置ずれの原因となる可能性がある。クッション材５５がこのくぼみを埋めるような場所に配置されれば、膝装具５０Ｌの水平方向の位置ずれが抑制される。

［左右対称の構造］
以上、膝装具５０Ｌについて説明したが、膝装具５０Ｒは、膝装具５０Ｌと左右対称の構造を有している。仮に、膝装具５０Ｒが膝装具５０Ｌと同一の構成である場合、図１６に示されるように、２つの取り付け構造５１ｃの位置が左右のどちらか（図１６では、右脚側）に偏ってしまい、２つの取り付け構造５１ｃの位置のバランスが悪くなってしまう場合がある。図１６は、膝装具５０Ｒが膝装具５０Ｌと同一の構造を有している場合の取り付け構造５１ｃの位置を示す図である。図示されないが、取り付け構造５１ｂについても同様に、左右のどちらかに偏ってしまう場合がある。そうすると、アシスト装置２０による歩行動作の支援の効果が低下してしまう可能性がある。

これに対し、膝装具５０Ｒが膝装具５０Ｌと左右対称の構造を有していれば、図１７に示されるように、取り付け構造５１ｃの位置が偏りにくく、取り付け構造５１ｃの位置のバランスがとりやすくなる。図１７は、膝装具５０Ｒが膝装具５０Ｌと左右対称の構造を有している場合の取り付け構造５１ｃの位置を示す図である。図示されないが、取り付け構造５１ｂについても同様である。このため、膝装具５０Ｒが膝装具５０Ｌと左右対称の構造を有していれば、アシスト装置２０による歩行動作の支援を効果的に行うことができる効果が得られる。

［変形例１］
膝装具５０Ｌは、さらに、膝下ベルト部５２を締め付けるための補助ベルトを備えてもよい。図１８は、このような変形例１に係る膝装具の外観図である。

図１８に示される膝装具１５０Ｌは、膝上ベルト部５１と、膝下ベルト部５２と、連結部５３と、補助ベルト５６とを備える。

補助ベルト５６は、膝下ベルト部５２を締め付けるためのもう一つのベルトである。図示されないが、補助ベルト５６は、ワンタッチバックル、フランスカン、または、カムバックルなどの留め具を備え、ユーザ８０は、このような留め具を利用して膝下ベルト部５２を補助ベルト５６で上から締め付けることができる。上述のように、膝下ベルト部５２は膝の下部にしっかりと固定される必要があるが、補助ベルト５６によって膝下ベルト部５２がさらにしっかりと固定されれば、膝装具１５０Ｌの位置ずれがさらに抑制される。

［変形例２］
膝装具５０Ｌでは、膝上ベルト部５１、膝下ベルト部５２、及び、連結部５３は、同一の部材（言い換えれば、生地）によって一体的に形成された。しかしながら、膝上ベルト部５１、膝下ベルト部５２、及び、連結部５３は、互いに異なる部材によって形成されてもよい。例えば、部材の選定により、膝下ベルト部５２の剛性が膝上ベルト部５１の剛性よりも大きければ、膝下ベルト部５２をしっかり締め付け、膝上ベルト部５１を締め付け過ぎない構成が容易に実現できる。なお、膝上ベルト部５１の剛性は、例えば、連結部５３の剛性と同一、または、連結部５３の剛性よりも大きければよい。

［変形例３］
膝装具５０Ｌは、ユーザ８０の膝に巻きつけられる構成であったが、膝装具５０Ｌは、ユーザ８０が膝を通す構成であってもよい。言い換えれば、膝装具５０Ｌは、ユーザ８０が履く構成であってもよい。図１９は、このような変形例３に係る膝装具の外観図である。

図１９に示される膝装具２５０Ｌは、膝上ベルト部２５１と、膝下ベルト部２５２と、連結部２５３とを備える。膝上ベルト部２５１は、ユーザ８０の膝の上部に装着され、逆円錐台形の立体形状を有する。膝下ベルト部２５２は、ユーザ８０の膝の下部に装着される。膝上ベルト部２５１、及び、膝下ベルト部２５２を連結し、ユーザ８０の膝裏に対応する部分に開口部２５３ａが設けられている。

膝装具２５０Ｌは、ユーザ８０が膝を通す構成である。このため、膝上ベルト部２５１に固定具５１ａは設けられていない。同様に、膝下ベルト部２５２に固定具５２ａは設けられていない。

［変形例４］
膝装具５０Ｌにおいては、１つのワイヤ３０ＦＬが２か所で膝装具５０Ｌに取り付けられていてもよい。図２０は、このような変形例４に係る膝装具の外観図である。図２０に示される膝装具３５０Ｌが備える膝上ベルト部５１には、２か所に取り付け構造３５１ｃが設けられている。ワイヤ３３０ＦＬは、例えば、２つに分岐して２か所の取り付け構造３５１ｃに取り付けられる。ワイヤ３３０ＦＬ自体は分岐せずに、ワイヤ３３０ＦＬが２か所の取り付け構造に橋渡しされる紐状の部材に引っ掛けられてもよい。また、図示されないが、膝装具３５０Ｌの後側に取り付けられるワイヤ（つまり、ワイヤ３０ＲＬに相当するワイヤ）についても同様である。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

また、上記実施の形態において、制御部などの各構成要素は、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、制御部などの各構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

例えば、上記実施の形態において説明された複数種類の膝装具の技術的特徴は、任意に組み合わされてよい。

１０ アシストスーツ
２０ アシスト装置
２１Ｆ、２１Ｒ 筐体
２２ＦＬ、２２ＦＲ、２２ＲＬ、２２ＲＲ モータ
２３ 制御部
２４ 記憶部
３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲ ワイヤ
４０ 腰ベルト
５０Ｌ、５０Ｒ、１５０Ｌ、２５０Ｌ、３５０Ｌ 膝装具
５１、２５１ 膝上ベルト部
５１ａ、５２ａ 固定具
５１ｂ、５１ｃ、３５１ｃ 取り付け構造
５２、２５２ 膝下ベルト部
５３、２５３ 連結部
５３ａ、５３ｂ、２５３ａ 開口部
５４ 部材
５５ クッション材
５６ 補助ベルト
８０ ユーザ

Claims (9)

1. ユーザがアシスト装置による動作の支援を受けるための膝装具であって、
   前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、
   前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、
   前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを備える
   膝装具。
2. 前記膝下ベルト部は、円錐台形の立体形状を有する
   請求項１に記載の膝装具。
3. 前記膝下ベルト部の剛性は、前記膝上ベルト部の剛性よりも大きく、
   前記膝上ベルト部の剛性は、前記連結部の剛性と同一、または、前記連結部の剛性よりも大きい
   請求項１または２に記載の膝装具。
4. さらに、前記連結部に設けられたクッション材を備え、
   前記クッション材は、前記ユーザの膝の真横よりも前方に位置する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の膝装具。
5. 前記開口部は、前記連結部よりも剛性の小さい部材で塞がれる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の膝装具。
6. さらに、前記膝下ベルト部を締め付けるための補助ベルトを備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の膝装具。
7. 前記膝上ベルト部には、前記膝上ベルト部と前記アシスト装置とを接続するワイヤを取り付けるための取り付け構造が設けられる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の膝装具。
8. ユーザの動作を支援するアシストスーツであって、
   膝装具と、
   アシスト装置と、
   前記膝装具、及び、前記アシスト装置を接続するワイヤとを備え、
   前記アシスト装置は、前記ワイヤに加わる張力を制御するためのモータを有し、
   前記膝装具は、
   前記ユーザの膝の上部に装着される、逆円錐台形の立体形状を有する膝上ベルト部と、
   前記ユーザの膝の下部に装着される膝下ベルト部と、
   前記膝上ベルト部、及び、前記膝下ベルト部を連結し、前記ユーザの膝裏に対応する部分に開口部が設けられた連結部とを有する
   アシストスーツ。
9. 前記膝上ベルト部には、前記ワイヤを取り付けるための取り付け構造が設けられ、
   前記アシストスーツは、右膝用及び左膝用の２つの前記膝装具を備え、
   前記左膝用の前記膝装具が有する前記膝上ベルト部、及び、前記右膝用の前記膝装具が有する前記膝上ベルト部は左右対称の立体形状を有する
   請求項８に記載のアシストスーツ。

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