JP2024001240A

JP2024001240A - 外骨格の下肢

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Publication number: JP2024001240A
Application number: JP2023181077A
Authority: JP
Inventors: ガルレクフィリップ; Garrec Philippe
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2023-10-20
Publication date: 2024-01-09
Also published as: US20220193886A1; FR3096600B1; JP2022534098A; FR3096600A1; WO2020239748A1

Abstract

【課題】本発明は歩行用外骨格の使用者の快適性を改善する歩行用外骨格の下部部材に関する。【解決手段】歩行用外骨格（２）の下部部材（１）は、身体セグメントに関節結合された少なくとも１つの第１の脚セグメント（２０）を有する少なくとも１つの身体セグメント（１０）を有し、下部部材（１）は第１の関節ブロック機構を含み、この第１の関節ブロック機構は、第１の脚セグメント（２０）と共に回転するように連結するための手段を具備した第１の要素（５１）と、第１のスキッド（３０）と、第１の要素（５１）が第１の方向（Ｓ1）及びこの第１の方向とは反対の第２の方向の両方で自由に回転できる第１の自由な状態、及び第１の方向での第１の要素（５１）の回転が第１のスキッド（３０）に対する第１の要素（５１）の引掛りによってブロックされる第２のブロック状態を採用する能力を有している、第１のアクチュエータ（３３）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、外骨格（exoskeleton、エクソスケルトン）の分野に関し、より詳細には歩行用外骨格の下部部材に関する。

従来、歩行用外骨格の下部部材は、脚セグメントの第１の端部に関節結合された身体セグメント及び脚セグメントの第２の端部に関節結合された足セグメントを有する。歩行用外骨格は同様に、それを使用者に連結するための手段も有している。概して、身体セグメントとの関係における内転／外転運動（すなわち矢状面に対して平行な運動）は、自由な状態になっている。人間の歩行は、本質的に、非常に短い二足支持段階が散在する不安定な一足支持段階の連続である。不安定な状態は、使用者の重心が支持足の垂直方向に上方に位置していないという事実によって特徴付けられる。結果としての傾動モーメントが、倒立振り子と呼ばれる加速された運動を発生させる。したがって歩行動作は、二足支持と一足支持の間の遷移により分離された（矢状面内及び前額面内の両方で起こる）一連の傾動運動である。

歩行用外骨格の使用者が、不動状態（安定した二足姿勢）から歩行へと移行するとき、使用者の脚は、ひとたび規則的歩行が確立された時点よりもさらに離隔している（人間は、歩行時に前額面において両脚をより近づいた状態で動かす傾向にある）ことから、傾動モーメントはさらに強くなる。

傾動段階の間、そして同様に二足状態から一足状態への遷移を予測するためにも、使用者は身体を硬直させ、このとき、身体はくるぶしを中心にして、あるいは足の（又は足底の）端部を画定する縁部を中心にして傾動する傾向をもつ。

その外転／内転軸が自由な状態になっている外骨格については、傾動モーメントは、身体（骨盤／背中）セグメントとそれが担持する全てのもの、例えば有効荷重を併せたもののこの軸を中心とした角加速度を生成する。この運動は、使用者と外骨格を連結する手段を介して伝達される使用者の反応によって停止され、これらの反応が、結局は乱暴な動揺を起こす。このような状況は使用者にとって不快なものであり、歩行用外骨格の開発を妨げる不安感を生み出す。

本発明の目的は、二足状況から一足状況へと移行するときの歩行用外骨格の使用者の快適性を改善することにある。

この目的で、本発明は、歩行用外骨格の下部部材において、矢状面に平行な第１の軸を中心として身体セグメントに関節結合された少なくとも１つの第１の脚セグメントを有する少なくとも１つの身体セグメントを含み、かつ、第１の軸を中心とした第１の脚セグメントの回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第１の関節ブロック機構を有する、歩行用外骨格の下部部材を提供する。
第１の関節ブロック機構は、
第１の脚セグメントと共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第１の要素と、
歩行用外骨格の第１の固定点上で第２の回転軸を中心にして回転するように組付けられた第１のスキッドと、
第１のスキッドを第２の回転軸を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第１のアクチュエータと、を含み、
第１のアクチュエータは、第１の要素が第１の方向及びこの第１の方向とは反対の第２の方向の両方で自由に回転できる第１の自由な状態、及び第１の方向での第１の要素の回転が第１のスキッドに対する第１の要素の引掛りによってブロックされる第２のブロック状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している。

こうして、コンパクトで及び軽量であり、しかも脚セグメントに対しいかなる有意な慣性も加えることなく関節を迅速にブロックできるようにするブロックシステムが得られる。

本出願の意味合いにおいては、引掛りは、２つの部品間の摩擦の増大の結果として２つの部品間の相対的運動が停止されることの帰結であり、この運動の原因が持続すると、ブロックを強化する変形が発生する。

下部部材が、矢状面に対し平行な第３の軸を中心として身体セグメントに関節結合された第２の脚セグメントも同様に有する場合、使用者の両方の脚を起動させることが可能である。このとき、歩行用外骨格の下部部材は、第３の軸を中心とした第２の脚セグメントの回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第２の関節ブロック機構を有する。
本発明によると、第２の関節ブロック機構は、
第２の脚セグメントと共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第２の要素と、
歩行用外骨格の第２の固定点上で第４の回転軸を中心にして回転するように組付けられた第２のスキッドと、
第２のスキッドを第４の回転軸を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第２のアクチュエータと、を有する。第２のアクチュエータは、第２の要素が第３の方向及びこの第３の方向とは反対の第４の方向の両方で自由に回転できる第３の自由な状態、及び第３の方向での第２の要素の回転が第２のスキッドに対する第２の要素の引掛りによってブロックされる第４の係止状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している。

第１の関節ブロック機構が第１の回転式アクチュエータを含み、及び／又は第２の関節ブロック機構が第２の回転式アクチュエータを有する場合に、コンパクトなデバイスが得られる。第１の回転式アクチュエータ及び／又は第２の回転式アクチュエータが電磁石を有する場合に、ブロックは極めて迅速に発生する。

有利には、第１の要素は、第１の円筒形セクタを含み、及び／又は第２の要素は第３の円筒形セクタを含み、及び／又は第１のスキッドは、第２の円筒形セクタを含み、及び／又は第２のスキッドは、第４の円筒形セクタを有する。

第１の軸及び第２の軸が平行であり、及び／又は第３の軸及び第４の軸が平行である場合に、コンパクトな下部部材が得られる。

第１のアクチュエータがその第２のブロック状態にあるとき、第１の要素が第２の方向に回転でき、及び／又は第２のアクチュエータがその第４のブロック状態にあるとき、第２の要素が第４の方向に回転できるような形で下部部材が配設されている場合に、デバイスの信頼性は改善される。

第１の要素及び／又は第１のスキッド及び／又は第２の要素及び／又は第２スキッドが摩擦パッドを有する場合に、ブロックの有効性は改善される。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の特定の非限定的な実施形態についての以下の説明を読んだ時点で明らかとなる。

以下の添付図が参照される。

図１は、本発明の第１の実施形態における、外骨格を装用した使用者の概略的斜視図である。図２は図１の外骨格の概略的正面図である。図３は第２のブロック状態にある図１の外骨格の部分詳細図である。図４は本発明の第２の実施形態における外骨格の概略図である。図５は図４の外骨格の概略的正面図である。図６は第２のブロック状態にある図４の外骨格の部分詳細図である。

図１～３を参照すると、全体的に参照番号１が付されている歩行用外骨格２の下部部材は、使用者１００によって装用されている。下部部材１は、身体セグメント１０と左側の第１の脚セグメント２０を有する。第１の脚セグメント２０の第１の端部２１が、第１の関節１１、具体的には青銅の軸受を介して矢状面Ｐｓに平行な第１の外転／内転軸Ｏ_S20を中心として自由に関節結合されている。

第１の脚セグメント２０は同様に、第１の歯車モータ１３によって起動される第２の関節１２を介して前額面Ｐｆ内に存在する軸Ｏ_f20を中心にして身体セグメント１０に対して関節結合されている。第１の脚セグメント２０は第２の歯車モータ２５によって起動される第３の関節２４によって、第１の脛部セグメント２３に関節結合された第１の大腿部セグメント２２を有する。第１の脚セグメント２０の第２の端部２６において、左足セグメント４０が第１の脛部セグメント２３に自由に関節結合されている。身体セグメント１０及び左足セグメント４０は、それぞれストラップを用いて使用者１００の身体１１０及び左足１４０に連結されている。任意には、第１の大腿部セグメント２２及び第１の脛部セグメント２３は、それぞれ、ストラップによって使用者１００の脚１２０の大腿部１２１及び脛部１２２に連結され得る。

図２を見れば分かるように、第１の脚セグメント２０は、第１の大腿部セグメント２２と共に回転するように拘束され第１の軸Ｏ_S20に沿って延在する第１のシャフト２７を有する。第１の歯車モータ１３及び第２の歯車モータ２５は、バッテリ７１も同様に担持する身体セグメント１０によって担持されている監視及び制御ユニット７０に連結される。歩行用外骨格２は同様に、左足セグメント４０内に位置し少なくとも地面に対する圧力を検出する能力を有する圧力センサ７２を有する。圧力センサ７２は同様に、制御ユニット７０にも連結されている。

歩行用外骨格２の下部部材１は同様に、身体セグメント１０上に組付けられた第１の関節ブロック機構５０を有する。第１の関節ブロック機構５０は、第１のシャフト２７の後端部２８にしっかり固定された第１の要素５１を有する。この例では、第１の要素５１は、第１の半径Ｒ₅₁を有し、かつ、第１のセラミック摩擦パッド５３によって覆われたその外側表面５２を有する鋼製円筒形セクタである。

第１の関節ブロック機構５０は同様に、第１の電磁石３４を有する第１の回転式アクチュエータ３３の出力シャフトである第２のシャフト３２の端部３１にしっかり固定された第１のスキッド３０を有する。第１のアクチュエータ３３は、身体セグメント１０の第１のプレート５４上にボルト留めされる。第２の出力シャフト３２は、第１の軸Ｏ_S200に平行でこれから距離ｄ２０～３２だけ離隔した第２の回転軸Ｏ_S32に沿って延在する。第１のスキッド３０の外側表面３５は、第２のセラミック摩擦パッド３６で覆われている。この例において、第１のスキッド３０は、変動する第２の半径Ｒ₃₀を有する鋼製の偏心器である。第２の半径Ｒ₃₀は、第１のスキッド３０の外側表面３５の第１の端部３５．１と第２の端部３５．２の間で線形的に増大する。

有利ではあるものの必須ではない形で、第１の要素５１及び第１のスキッド３０は、前額面Ｐｆに平行である実質的に同じ平面内に延在する。第１の電磁石３４の端子は、制御ユニット７０に連結される。

第１の電磁石３４の端子に対し制御ユニット７０が制御電圧を印加していない場合、第１のアクチュエータ３３は、第１のスキッド３０の第２の摩擦パッド３６が第１の要素５１の第１のパッド５３と接触しておらず、かつ、第１の要素５１が第１の方向Ｓ₁（この例では、図２及び３に示されているような時計回り方向）と第１の方向Ｓ₁とは反対の第２の方向Ｓ₂へも自由に回転できる、第１の自由状態にある。制御ユニット７０が第１の電磁石３４の端子に対し制御電圧を印加した場合、第２の出力シャフト３２は、（図２及び３に示されているような反時計回り方向Ｓ₁’に）約４５°にわたって回転し、第１のスキッド３０の第２の摩擦パッド３６を第１の要素５１の第１のパッドと接触させる。このとき、第１のアクチュエータ３３は第２のブロック状態にある（図３）。この第２のブロック状態においては、第１の要素５１が第１の方向Ｓ₁に回転している間に、第１の要素５１の第１のパッド５３と第１のスキッド３０の第２の摩擦パッド３６の間の摩擦は、第１のスキッド３０を方向Ｓ’₁へ回転させる。第２の半径Ｒ３０が増大していることから、第１の要素５１の第１のスキッド３０のスラスト圧力は、第１の方向Ｓ₁への第１の要素５１の回転運動と共に増大し、これにより、第１の要素が第１の方向Ｓ₁へ回転するのを制動する。この制動によって、第１の回転方向Ｓ₁への急速な、さらには瞬間的な第１の要素５１の回転は、引掛りによりブロックされた状態となる。

動作中、使用者１００が歩こうとするとき、使用者は、左足１４０を持ち上げながら右足の上に立ち、こうして圧力センサ７２が活動化され、制御ユニット７０に測定値を伝送する。このとき、制御ユニット７０は、使用者１００が歩くために二足段階を離れる意図をもつことを検出し、第１の電磁石３４の端子に電圧を印加させ、第１の自由状態（図２）から第２のブロック状態（図３）へと移行するようにする。第１のスキッド３０は第１の要素５１と接触し、第１の要素５１の第１の回転方向Ｓ₁への回転をブロックする。第１の要素５１の回転を係止することの効果は、外転／内転軸を中心とした外転方向への第１の脚セグメント２０の第１の関節１１の回転をブロックすることにある（身体セグメント１０は、下部部材１との関係において下向きに回転している）。

こうして、脚セグメント２０の外転／内転軸を中心とした回転を脚セグメント２０の位置の如何に関わらず動的及び迅速にブロックしブロック解除することのできる、歩行用外骨格２の下部部材１が得られる。したがって、歩行用外骨格２の身体セグメント１０及び脚セグメント２０は前額面Ｐｆ内で剛化されている。二足状況から一足状況への移行時点で歩行用外骨格２の重量によって誘発されるモーメントにより、歩行用外骨格２は全体として、使用者１００が追従する運動のように、左足セグメント４０の関節を中心として傾動することになる。こうしてこれにより、歩行用外骨格２との連結部が使用者に伝達する動揺は削減される。

有利には、第１のアクチュエータ３３は、その対抗するトルク（すなわち第２のブロック位置から第１の自由位置までのスキッド３０のあらゆる戻りに対抗するトルク）が、第１の要素５１上で第１の脚セグメント２０を介して使用者１００が適用するトルクと比べて（約１０％以下だけ）低くなるような形で選択される。したがって、第１の要素５１を第１の回転方向Ｓ₁とは反対の第２の回転方向Ｓ２に回転させることにより、第１のスキッド３０は、方向Ｓ’₂（図２及び３に示されている通り明確に反時計回り方向）に回転させられ、これにより、第１の要素５１上の第１のスキッド３０由来のスラスト圧力は削減され、こうして第１の要素５１は第２の方向Ｓ₂に回転できるようになる。

本発明の第２の実施形態についての以下の説明において、以上で説明したものと同一の又は類似の要素には、同一の参照番号が与えられている。

第２の実施形態において、図４～６を参照すると、歩行用外骨格２は第１の脚セグメント２０と類似し、かつ、第４の関節２１１、具体的には青銅の軸受を介して矢状面Ｐｓに平行な第３の外転／内転軸Ｏ_S220を中心として身体セグメント１０に関節結合されている右側の第２の脚セグメント２２０を有する。

第２の脚セグメント２２０は同様に、第３の歯車モータ２１３によって起動される第４の関節２１１を介して前額面Ｐｆ内に存在する軸Ｏ_f220を中心にして身体セグメント１０に対して関節結合されている。第２の脚セグメント２２０は第４の歯車モータ２２５によって起動される第５の関節２２４によって、第２の脛部セグメント２２３に関節結合された第２の大腿部セグメント２２２を有する。第２の脚セグメント２２０の第２の端部２２６において、右足セグメント２４０は第２の脛部セグメント２２３に自由に関節結合されている。右足セグメント２４０は、ストラップにより使用者１００の右足１４１に連結されている。任意には、第２の大腿部セグメント２２２及び第２の脛部セグメント２２３は、それぞれ、ストラップによって使用者１００の脚１２０の大腿部１２３及び脛部１２４に連結され得る。

図４及び５を見れば分かるように、第２の脚セグメント２２０は、第２の大腿部セグメント２２２と共に回転するように拘束され外転軸Ｏ_S220に沿って延在する第３のシャフト２２７を有する。第３の歯車モータ２１３及び第４の歯車モータ２２５は、監視及び制御ユニット７０に連結される。

第２の脚セグメント２２０の右足セグメント２４０の下に第２の圧力センサ２７２が位置している。

歩行用外骨格２の下部部材１は同様に、身体セグメント１０上に組付けられた第２の関節ブロック機構１５０を有する。第１の関節ブロック機構５０と対応する形で、第２の関節ブロック機構１５０は、第３のシャフト２２７の後端部２２８にしっかり固定された第２の要素１５１を有する。この例では、第２の要素１５１は、第１の半径Ｒ₁₅₁を有し、かつ、第３のセラミック摩擦パッド１５３によって覆われたその外側表面１５２を有する鋼製円筒形セクタである。

第２の関節ブロック機構１５０は同様に、第２の電磁石１３４を有する第１の回転式アクチュエータ３３の出力シャフトである第４のシャフト１３２の端部１３１にしっかり固定された第２のスキッド１３０を有する。第２のアクチュエータ１３３は、身体セグメント１０の第２のプレート１５４上にボルト留めされる。第４の出力シャフト１３２は、第３の軸Ｏ_S220に平行でこれから距離ｄ_220~132だけ離隔した第４の回転軸Ｏ_S132に沿って延在する。第２のスキッド１３０の外側表面１３５は、第４のセラミック摩擦パッド１３６で覆われている。この例において、第２のスキッド１３０は、変動する第２の半径Ｒ₁₃₀を有する鋼製の偏心器である。第２の半径Ｒ₁₃₀は、第２のスキッド１３０の外側表面１３５の第１の端部１３５．１と第２の端部１３５．２の間で線形的に増大する。

有利ではあるものの必須ではない形で、第２の要素１５１及び第２のスキッド１３０は、前額面Ｐｆに平行である実質的に同じ平面内に延在する。第２の電磁石１３４の端子は、制御ユニット７０に連結される。

第２の電磁石１３４の端子に対し制御ユニット７０が制御電圧を印加していない場合、第２のアクチュエータ１３３は、第２のスキッド１３０の第４の摩擦パッド１３６が第２の要素１５１の第３のパッド１５３と接触しておらず（図４及び５）、かつ、第２の要素１５１が第３の方向Ｓ₃（この例では、図５及び６に示されているような反時計回り方向）と同様、Ｓ₃とは反対の第４の方向Ｓ₄へも自由に回転できる、第１の自由状態にある。制御ユニット７０が第２の電磁石１３４の端子に対し制御電圧を印加した場合、第４の出力シャフト１３２は、（図５及び６に示されているような時計回り方向Ｓ₃’に）約４５°にわたって回転し、第２のスキッド１３０の第４のパッド１３６を第２の要素１５１の第３のパッド１５３と接触させる。このとき、第２のアクチュエータ１３３は第２のブロック状態にある（図６）。この第２のブロック状態においては、第３の方向Ｓ₃（具体的には図５及び６に示されている反時計回り方向）への第２の要素１５１の回転中、第２の要素１５１の第３のパッド１５３と第２のスキッド１３０の第４のパッド１３６の間の摩擦は、第２のスキッド１３０を方向Ｓ’₃（具体的には図５及び６に示されている時計回り方向）へ回転させる。第２の半径Ｒ₁₃₀が増大していることから、第２の要素１５１上の第２のスキッド１３０のスラスト圧力は、第３の方向Ｓ₃での第２の要素１５１の回転運動と共に増大し、これにより、第２の要素が第３の方向Ｓ₃へ回転するのを制動する。この制動によって、第３の回転方向Ｓ₃での第２の要素１５１の回転は、引掛りによりブロックされた状態となる。

第２の関節ブロック機構１５０は、第１の関節ブロック機構５０について説明したものと同一の要領で動作する。

当然のことながら、本発明は、説明された実施形態に限定されず、請求項によって規定されている通りの本発明の範囲内に入るあらゆる変形形態を網羅する。

詳細には、以下の通りである。
上記では、第１の脚セグメントの第１の外転／内転関節及び第２の関節は両方共、前額面内又は矢状面に平行な同じ平面内のいずれかに存在するそれぞれの軸を中心にしているものの、本発明は、これらの関節の他の相対的構成、例えば第１の外転／内転関節が、第１の脚セグメントの第２の関節よりも矢状面に近いところに位置するか又は正に矢状面内に位置するような構成にも同様に適用される。このような構成は、人体の自然な運動にさらに良好に随伴することができる。

上記では、第１の関節は青銅の軸受であるが、本発明は、他のタイプの関節、例えば玉継手、ころ軸受、ニードル軸受、玉軸受、又は磁気軸受にも同様に適用される。

上記では、第１の要素は、第１のシャフトの後部にしっかり固定されているものの、本発明は、第１の脚セグメントが第１の要素と共に回転するように機能的に拘束するための他の手段、例えば、それ自体第１の脚セグメントと共に回転するように拘束されているシャフトの中間部分又は前方部分にしっかり固定された第１の要素、任意には運動を抑制し及び第１の要素にしっかり固定されているか、又は脚セグメントに連結されている少なくとも１つの歯車を有する歯車列に対しても同様に適用される。

上記では、第１及び第２の要素は、恒常な半径の鋼製円筒形セクタであるものの、本発明は、他のタイプの第１及び第２の要素、例えば、完全なホイール、偏心器、又は任意には閉鎖され得る他のあらゆる任意には湾曲した形状に対しても同様に適用される。第１及び第２の要素は、合成材料又は非鉄材料などの他の材料でできていてよい。

上記では、第１又は第２のスキッドは、線形的に変動する半径を有する鋼製の円筒形セクタであるものの、本発明は、他のタイプの第１又は第２のスキッド、例えば完全なホイール、偏心器又は、任意には閉鎖され得、恒常であっても非線形的に変動してもよい半径を有する他のあらゆる任意には湾曲した形状、に対しても同様に適用される。第１及び第２のスキッドは、合成材料又は非鉄材料などの他の材料でできていてよい。

上記では、第１のアクチュエータは身体セグメントに対しボルトで連結されているものの、本発明は、外骨格の固定点に対する他のタイプの連結、例えば接着剤、リベット留め、又はねじ締結などに対しても同様に適用される。

上記では、アクチュエータのシャフトは、第１の要素の回転軸に対し平行である軸に沿って延在しているものの、本発明は、軸の他の相対的配向、例えば第１のアクチュエータシャフトが、第１の要素の回転軸に直交する配向などに対しても同様に適用される。

上記では、第１及び第２の要素及び第１及び第２のスキッドの摩擦パッドはセラミック製であるものの、本発明は、摩擦パッドを有していない（スチールオンスチールブレーキ）か、カーボン又はポリ（ｐ－フェニレンテラフタルアミド）を含み得る他のタイプのパッドを備えた要素及び／又はスキッドに対しても同様に適用される。

上記では、外骨格の下部部材が１つ又は２つの関節ブロック機構を有するものの、本発明は、例えば３つ以上などの２個超の関節ブロック機構を有する下部部材に対しても同様に適用される。

上記では、アクチュエータのシャフトは約４５°にわたって回転するものの、本発明は、４５°超又は４５°未満であり得る他のいくつかの振幅にわたって回転する出口シャフトを有する回転式アクチュエータに対しても同様に適用される。

上記では、第１のセグメントは、起動された脛部セグメントに対し自由に関節結合されているものの、本発明は、外骨格の異なるセグメントを起動するための他の構成、例えば脛部セグメントにより起動される足セグメント又は大腿部セグメントに対して自由に関節結合されている脛部セグメントに対しても同様に適用される。

上記では、外骨格はバッテリを有するものの、本発明は、他の外骨格の電源手段、例えば電線を介した電力、空気圧動力、又は油圧動力に対しても同様に適用される。

上記では、外骨格は、外骨格の足セグメントの下に位置する圧力センサを含んでいるものの、本発明は、外骨格の姿勢を検出するため又は二足状況から一足状況への外骨格の移行を検出するための他の手段、例えば、身体セグメント内に位置する慣性ユニット、外骨格の足セグメントの下又は使用者の足の下に設置された接触器、ジャイロ又は筋電センサ、に対しても同様に適用される。

上記では、関節ブロック機構は身体セグメント上に組付けられているものの、本発明は、外骨格内の他の別の位置設定を有する関節ブロック機構、例えば外骨格の背側部に連結された関節ブロック機構に対しても同様に適用される。

以上では、第１のアクチュエータの第１の出力シャフトは、矢状面に平行な軸を中心にして回転するように組付けられているものの、本発明は、他の別の配向を有するドラムの回転軸に対しても同様に適用される；

上記では、第１及び第２のアクチュエータは電磁回転式アクチュエータであるものの、本発明は、他のタイプのアクチュエータ、例えば空気圧シリンダタイプ、ラックアンドピニオンタイプの線形アクチュエータ、又は回転空気圧式アクチュエータに対しても同様に適用される。

上記では、脚セグメントは大腿部セグメント上で起動される脛部セグメントを有するものの、本発明は、他の起動構成、例えばいかなるアクチュエータも有していない脚セグメントなどに対しても同様に適用される。

上記では、下部部材は、使用者の身体に連結されその中に脚セグメントを有する身体セグメントを有するものの、本発明は、他のタイプの身体セグメント、例えば使用者の骨盤又は背中に連結するのに好適である身体セグメントに対しても同様に適用される。

上記では、左側の第１の脚セグメントの第１の端部は、玉継手によって身体セグメントに関節結合されているものの、本発明は、他のタイプの関節、例えば動的に等価の形で配設された３軸連結に対しても同様に適用される。

上記では、第１の要素は、第１の軸に平行な軸を中心として回転するように組付けられているものの、本発明は、第１の要素の回転軸についての他の配向、例えば第1の要素がアングル歯車を用いて第１の脚セグメントに連結されている配向に対しても同様に適用される。

上記では、第１の要素は、第１の軸に平行な軸を中心として回転するように組付けられているものの、本発明は、第１の要素の回転軸についての他の配向、例えば第1の要素がアングル歯車を用いて第１の脚セグメントに連結されている配向に対しても同様に適用される。
本発明の態様（構成）として以下に示すものがある。
[態様１]
歩行用外骨格（２）の下部部材（１）において、
該下部部材（１）は、矢状面（Ｐｓ）に平行な第１の軸（ＯS20）を中心として身体セグメントに関節結合された少なくとも１つの第１の脚セグメント（２０）を有する少なくとも１つの身体セグメント（１０）を含み、
前記歩行用外骨格（２）の下部部材（１）は、前記第１の軸（ＯS20）を中心とした前記第１の脚セグメント（２０）の回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第１の関節ブロック機構（５０）を含み、
該第１の関節ブロック機構（５０）は、
前記第１の脚セグメント（２０）と共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第１の要素（５１）と、
前記歩行用外骨格（２）の第１の固定点（５４）上で第２の回転軸（ＯS32）を中心にして回転するように組付けられた第１のスキッド（３０）と、
該第１のスキッド（３０）を前記第２の回転軸（ＯS32）を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第１のアクチュエータ（３３）と、を有し、
該第１のアクチュエータ（３３）は、前記第１の要素（５１）が第１の方向（Ｓ1）及び該第１の方向（Ｓ1）とは反対の第２の方向（Ｓ2）の両方で自由に回転できる第１の自由な状態、及び前記第１の方向（Ｓ1）での前記第１の要素（５１）の回転が前記第１のスキッド（３０）に対する前記第１の要素（５１）の引掛りによってブロックされる第２のブロック状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している、下部部材（１）。
[態様２]
前記矢状面（Ｐｓ）に対し平行な第３の軸（ＯS220）を中心として前記身体セグメント（１０）に関節結合された第２の脚セグメント（２２０）を有し、
前記歩行用外骨格（２）の前記下部部材（１）は、前記第３の軸（ＯS220）を中心とした前記第２の脚セグメント（２２０）の回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第２の関節ブロック機構（１５０）を有し、
前記第２の関節ブロック機構（１５０）は、
前記第２の脚セグメント（２２０）と共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第２の要素（１５１）と、
前記歩行用外骨格（２）の第２の固定点（１５４）上で第４の回転軸（ＯS132）を中心にして回転するように組付けられた第２のスキッド（１３０）と、
前記第２のスキッド（１３０）を前記第４の回転軸（ＯS132）を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第２のアクチュエータ（１３３）と、を有し、
前記第２のアクチュエータ（１３３）は、前記第２の要素（１５１）が第３の方向（Ｓ3）及び該第３の方向（Ｓ3）とは反対の第４の方向（Ｓ4）の両方で自由に回転できる第３の自由な状態、及び前記第３の方向（Ｓ3）での前記第２の要素（１５１）の回転が前記第２のスキッド（１３０）に対する第２の要素（１５１）の引掛りによってブロックされる第４の係止状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している、
態様１に記載の下部部材（１）。
[態様３]
前記第１の関節ブロック機構（５０）は第１の回転式アクチュエータ（３３）を有し、及び／又は前記第２の関節ブロック機構（１５０）は第２の回転式アクチュエータ（１３３）を有する、態様２に記載の下部部材（１）。
[態様４]
前記第１の回転式アクチュエータ（３３）及び／又は前記第２の回転式アクチュエータ（１３３）は電磁石（３４、１３４）を有する、態様３に記載の下部部材（１）。
[態様５]
前記第１の要素（５１）は第１の円筒形セクタを含み、及び／又は前記第２の要素（１５１）は第３の円筒形セクタを有する、態様２～４の何れか一項に記載の下部部材（１）。
[態様６]
前記第１のスキッド（３０）は第２の円筒形セクタを有し、及び／又は前記第２のスキッド（１３０）は第４の円筒形セクタを有する、態様２～５の何れか一項に記載の下部部材（１）。
[態様７]
前記第１の軸（ＯS20）及び前記第２の回転軸（ＯS32）は平行であり、及び／又は前記第３の軸（ＯS220）及び前記第４の回転軸（ＯS132）は平行である、態様２～６の何れか一項に記載の下部部材（１）。
[態様８]
前記第１のアクチュエータ（３３）が第２のブロック状態にあるとき、前記第１の要素（５１）は前記第２の方向（Ｓ2）に回転でき、及び／又は前記第２のアクチュエータ（１３３）が第４のブロック状態にあるとき、前記第２の要素（１５１）は前記第４の方向（Ｓ4）に回転できる、態様２～７の何れか一項に記載の下部部材（１）。
[態様９]
前記第１の要素（５１）及び／又は前記第１のスキッド（３０）及び／又は前記第２の要素（１５１）及び／又は前記第２のスキッド（１３０）は摩擦パッド（３６、５３、１３６、１５３）を有する、態様２～８の何れか一項に記載の下部部材（１）。

Claims

歩行用外骨格（２）の下部部材（１）において、
該下部部材（１）は、矢状面（Ｐｓ）に平行な第１の軸（ＯS20）を中心として身体セグメントに関節結合された少なくとも１つの第１の脚セグメント（２０）を有する少なくとも１つの身体セグメント（１０）を含み、
前記歩行用外骨格（２）の下部部材（１）は、前記第１の軸（ＯS20）を中心とした前記第１の脚セグメント（２０）の回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第１の関節ブロック機構（５０）を含み、
該第１の関節ブロック機構（５０）は、
前記第１の脚セグメント（２０）と共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第１の要素（５１）と、
前記歩行用外骨格（２）の第１の固定点（５４）上で第２の回転軸（ＯS32）を中心にして回転するように組付けられた第１のスキッド（３０）と、
該第１のスキッド（３０）を前記第２の回転軸（ＯS32）を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第１のアクチュエータ（３３）と、を有し、
該第１のアクチュエータ（３３）は、前記第１の要素（５１）が第１の方向（Ｓ1）及び該第１の方向（Ｓ1）とは反対の第２の方向（Ｓ2）の両方で自由に回転できる第１の自由な状態、及び前記第１の方向（Ｓ1）での前記第１の要素（５１）の回転が前記第１のスキッド（３０）に対する前記第１の要素（５１）の引掛りによってブロックされる第２のブロック状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している、下部部材（１）。
前記矢状面（Ｐｓ）に対し平行な第３の軸（ＯS220）を中心として前記身体セグメント（１０）に関節結合された第２の脚セグメント（２２０）を有し、
前記歩行用外骨格（２）の前記下部部材（１）は、前記第３の軸（ＯS220）を中心とした前記第２の脚セグメント（２２０）の回転をブロックするために選択的に作用するように配設された第２の関節ブロック機構（１５０）を有し、
前記第２の関節ブロック機構（１５０）は、
前記第２の脚セグメント（２２０）と共に回転するように機能的に連結するための手段を具備した第２の要素（１５１）と、
前記歩行用外骨格（２）の第２の固定点（１５４）上で第４の回転軸（ＯS132）を中心にして回転するように組付けられた第２のスキッド（１３０）と、
前記第２のスキッド（１３０）を前記第４の回転軸（ＯS132）を中心にして回転させるために選択的に作用するように配設された第２のアクチュエータ（１３３）と、を有し、
前記第２のアクチュエータ（１３３）は、前記第２の要素（１５１）が第３の方向（Ｓ3）及び該第３の方向（Ｓ3）とは反対の第４の方向（Ｓ4）の両方で自由に回転できる第３の自由な状態、及び前記第３の方向（Ｓ3）での前記第２の要素（１５１）の回転が前記第２のスキッド（１３０）に対する第２の要素（１５１）の引掛りによってブロックされる第４の係止状態を採用するために、選択的に作用する能力を有している、
請求項１に記載の下部部材（１）。
前記第１の関節ブロック機構（５０）は第１の回転式アクチュエータ（３３）を有し、及び／又は前記第２の関節ブロック機構（１５０）は第２の回転式アクチュエータ（１３３）を有する、請求項２に記載の下部部材（１）。
前記第１の回転式アクチュエータ（３３）及び／又は前記第２の回転式アクチュエータ（１３３）は電磁石（３４、１３４）を有する、請求項３に記載の下部部材（１）。
前記第１の要素（５１）は第１の円筒形セクタを含み、及び／又は前記第２の要素（１５１）は第３の円筒形セクタを有する、請求項２～４の何れか一項に記載の下部部材（１）。
前記第１のスキッド（３０）は第２の円筒形セクタを有し、及び／又は前記第２のスキッド（１３０）は第４の円筒形セクタを有する、請求項２～５の何れか一項に記載の下部部材（１）。
前記第１の軸（ＯS20）及び前記第２の回転軸（ＯS32）は平行であり、及び／又は前記第３の軸（ＯS220）及び前記第４の回転軸（ＯS132）は平行である、請求項２～６の何れか一項に記載の下部部材（１）。
前記第１のアクチュエータ（３３）が第２のブロック状態にあるとき、前記第１の要素（５１）は前記第２の方向（Ｓ2）に回転でき、及び／又は前記第２のアクチュエータ（１３３）が第４のブロック状態にあるとき、前記第２の要素（１５１）は前記第４の方向（Ｓ4）に回転できる、請求項２～７の何れか一項に記載の下部部材（１）。
前記第１の要素（５１）及び／又は前記第１のスキッド（３０）及び／又は前記第２の要素（１５１）及び／又は前記第２のスキッド（１３０）は摩擦パッド（３６、５３、１３６、１５３）を有する、請求項２～８の何れか一項に記載の下部部材（１）。