JP4424269B2 - 筋力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、身体の筋肉動作を制御する筋力制御装置に関する。

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

しかしながら、このような従来の筋力制御装置では、身体の筋肉緊張度を筋電センサによって測定しているため、この装置を購入するときに、専門家によって使用者個人の筋肉緊張度合を予め測定しておかなければ、使用者個人に合った筋肉緊張度を正確に測定することができず、このため手軽に使用することができないという問題がある。

また、このような従来の筋力制御装置では、金属製のフレームを使用しているので、重量が重く、収納に不便であるばかりか、使用者個人に合わせて金属製のフレームを製作しなければならないため、量産化が難しく、高価なものになるという問題もある。

特に、人は身体を動かす際に関節付近の筋肉を収縮させて身体を動かしているにもかかわらず、従来の筋力制御装置では、フレームを使ってフレーム同士を互いに押すことにより、身体の動きを補助しているので、身体に加わる負荷が不自然であり、その制御が複雑になるという問題もある。

この発明が解決しようとする課題は、重量が軽く、収納に便利で、身体に加わる負荷が自然で、制御も簡単にでき、専門家を頼らず、手軽に使用することができる筋力制御装置を提供することである。

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

請求項１に記載の発明は、図１〜図１０に示すように、関節を挟んで一方側と他方側との身体に装着される布状の一対の装着ベルト（２、３および３１、３２）と、
前記関節に対応する外表面に沿って配置されて前記一対の装着ベルトを連結する布状の連結リボン（４、３３、４１）と、
この連結リボンの引出動作および巻取動作を制御する駆動制御部（５、３４、５１）と、を備え、
前記駆動制御部（５、３４）が、前記連結リボン（４、３３、４１）を弛ませない程度に巻き取るばね部材（１０）と、前記連結リボンの巻取動作および送出動作を行うモータ（１１）と、前記連結リボンの引出位置および巻取位置を検出するセンサ部（１２）と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部（１３）と、この記憶部に記憶されたデータに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部（１４、５１）と、を備え、
前記制御部（１４）が、前記モータ（１１）を停止させて、前記連結リボン（４、３３、４１）の引出動作および巻取動作が可能な状態で、前記関節が曲がって前記連結リボンが引き出された最大引出位置（Ｌｍａｘ）、および前記関節が伸びて前記連結リボンが巻き取られた最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）を前記センサ部（１２）で検出して前記記憶部（１３）に記憶し（ステップＳ１〜Ｓ６）、前記関節が曲がって前記記憶部に記憶された前記最大引出位置に前記連結リボンが引き出されたときに、これと同時に前記モータを駆動し、前記連結リボンの巻き取りを開始して、前記関節を伸ばす方向に引っ張り（ステップＳ７、Ｓ８）、前記関節が伸びて前記記憶部に記憶された最大巻取位置に前記連結リボンが巻き取られたときに、前記モータの駆動を停止して前記連結リボンの巻き取りを終了し（ステップＳ９、Ｓ１０）、このモータの駆動を繰り返し制御することを特徴とする筋力制御装置である。

請求項２に記載の発明は、図１〜図１０に示すように、前記関節に対応する外表面に密着して配置され、前記連結リボン（４、３３、４１）を引出方向および巻取方向にガイドする弾性部材からなるガイド部材（６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の筋力補助装置である。

請求項３に記載の発明は、図１〜図５、図７〜図１０に示すように、前記関節が前記身体の股関節であり、前記一対の装着ベルト（２、３）のうち、一方の装着ベルト（２）は前記身体の胴部に装着され、他方の装着ベルト（３）は前記身体の膝部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記股関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボン（４、４１）によって連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の筋力制御装置である。

請求項４に記載の発明は、図６に示すように、前記関節が身体の股関節と膝関節とであり、前記股関節に対応する一対の装着ベルト（２、３１）のうち、一方の装着ベルト（２）は前記身体の胴部に装着され、他方の装着ベルト（３１）は前記身体の上肢部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記股関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボン（４）によって連結され、前記膝関節に対応する一対の装着ベルト（３１、３２）のうち、一方の装着ベルト（３１）は前記上肢部に装着された前記股関節の装着ベルトと兼用され、他方の装着ベルト（３２）は前記身体の下肢部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記膝関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボン（３３）によって連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の筋力制御装置である。

請求項５に記載の発明は、図５に示すように、前記制御部（１４）が、前記センサ部（１２）で検出されて前記記憶部（１３）に記憶された前記連結リボン（４、３３、４１）の前記最大引出位置（Ｌｍａｘ）、および前記連結リボンの最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）にそれぞれ定数（Ｌｘ、Ｌｎ）を付加して、前記連結リボンの最大引出位置付近（Ｌｍａｘ―Ｌｘ）および前記連結リボンの最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）を算出し（ステップＳ１１〜Ｓ１６）、この算出された前記最大引出位置付近まで前記連結リボンが引き出されたときに、これと同時に前記モータを駆動させて前記連結リボンの巻き取りを開始し（ステップＳ１７、Ｓ１８）、前記最大巻取位置付近まで前記連結リボンが巻き取られたときに、前記モータの駆動を停止して前記連結リボンの巻き取りを終了し（ステップＳ１９、Ｓ２０）、このモータの駆動を繰り返し制御することを特徴とする請求項１に記載の筋力制御装置である。

請求項１に記載の発明によれば、関節を挟んで一方側と他方側との身体に装着される布状の一対の装着ベルトと、関節に対応する外表面に沿って配置されて一対の装着ベルトを連結する布状の連結リボンと、この連結リボンの引出動作および巻取動作を制御する駆動制御部とを備えた構成であるから、布状の連結リボンの引出動作および巻取動作を制御することにより、簡単に関節の動きを制御することができるほか、従来例のように金属製のフレームを用いた場合に比べて、重量が軽く、収納も便利で、身体にフィットさせて装着することができると共に、量産化が可能で、低価格なものを得ることができる。

また、一対の装着ベルトを連結する連結リボンの引出動作と巻取動作とのうち、特に連結リボンの巻取動作を駆動制御部で制御することにより、筋肉の収縮による身体の動作とほぼ同じ動作をさせることができる。このため、身体に加わる負荷を自然な状態にすることができ、これにより関節に対応する部分の筋肉動作を確実に且つ良好に補助することができると共に、駆動制御部による連結リボンの引出動作および巻取動作の制御が複雑にならず、その制御が簡単にできるので、使い勝手が良く、専門家を頼らず、手軽に使用することができる。また、駆動制御部が、連結リボンを弛ませない程度に巻き取るばね部材と、連結リボンの巻取動作および送出動作を行うモータと、連結リボンの引出位置および巻取位置を検出するセンサ部と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたデータに基づいてモータの駆動を制御する制御部とを備えていることにより、関節が動くと、これに伴って連結リボンが巻取方向と引出方向との一方に移動し、この連結リボンの移動位置をセンサ部で検出し、この検出したデータに基づいて制御部がモータを制御するので、関節の動きに応じて正確に且つ確実に連結リボンの巻取動作と送出動作との少なくとも一方の動作を行うことができ、これにより関節に対応する部分の筋肉動作を安全に且つ正確に制御することができる。また、制御部が、モータを停止させて、連結リボンの引出動作および巻取動作が可能な状態で、関節が曲がって連結リボンが引き出された最大引出位置、および関節が伸びて連結リボンが巻き取られた最大巻取位置をセンサで検出して記憶部に記憶するので、専門家を必要とせず、一対の装着ベルトおよび連結リボンを身体に装着した状態で、関節を屈伸させるだけで、簡単に使用者個人に合った関節部分の最大屈伸状態を正確に測定することができる。また、この制御部は、関節が曲がって記憶部に記憶された最大引出位置に連結リボンが引き出されたときに、これと同時にモータを駆動し、連結リボンの巻き取りを開始して、関節を伸ばす方向に引っ張り、関節が伸びて記憶部に記憶された最大巻取位置に連結リボンが巻き取られたときに、モータの駆動を停止して連結リボンの巻き取りを終了し、このモータの駆動を繰り返し制御するので、関節が伸びるときの筋肉動作を補助することができると共に、このときのモータの制御が単純で、容易にモータの駆動を制御することができ、これにより関節を連続動作させても、関節に対応する部分の筋肉動作を安全に且つ正確に補助することができる。

請求項２に記載の発明によれば、関節に対応する外表面に密着して配置され、連結リボンを引出方向および巻取方向にガイドする弾性部材からなるガイド部材を備えていることにより、関節を曲げたり伸ばしたりするときに、ガイド部材によって連結リボンの移動方向を一定に保つことができ、これにより連結リボンの動作を安定させることができると共に、連結リボンがその動作時に身体に接触して擦れるのを防ぐことができるので、長時間にわたって良好に使用することができる。この場合、特にガイド部材が弾性部材からなるので、ガイド部材を関節部分に対応する身体の外表面にフィットさせて装着することができると共に、関節を曲げたり伸ばしたりするときに、ガイド部材が身体の動きを妨げることがないので、良好に使用することができる。

請求項３に記載の発明によれば、関節が身体の股関節であり、一対の装着ベルトのうち、一方の装着ベルトが身体の胴部に装着され、他方の装着ベルトが身体の膝部に装着され、この状態で一対の装着ベルトが股関節に対応する外表面に沿って配置される連結リボンによって連結されていることにより、股関節に対応する部分の筋肉動作を良好に制御することができる。例えば、連結リボンの巻取動作を制御することにより、歩行するときや自転車をこぐときなどに、股関節に対応する部分の筋肉動作を補助することができ、これにより筋力負担を軽減して歩行や自転車走行を楽に行うことができる。また、膝部に装着される装着ベルトが伸縮自在のサポータであれば、膝関節を屈伸させても、この膝関節の動作がサポータである装着ベルトによって妨げられることがないので、良好に使用することができる。

請求項４に記載の発明によれば、関節が身体の股関節と膝関節とであり、これら股関節と膝関節との両方に対応する部分に、一対の装着ベルト、連結リボン、および駆動制御部をそれぞれ設けたので、股関節と膝関節との両方に対応する部分の筋肉動作を確実に且つ良好に制御することができるほか、特に膝関節に対応する一対の装着ベルトのうち、一方の装着ベルトを上肢部に装着された股関節の装着ベルトと兼用しているので、股関節と膝関節との両方に設けても、装着ベルト全体の数を削減することができ、これにより低価格化をも図ることができる。この場合、例えば、連結リボンの巻取動作を制御することにより、歩行するときや自転車をこぐとき、股関節と膝関節との両方に対応する部分の筋肉動作を確実に且つ良好に補助することができ、これにより請求項３に記載の発明よりも、より多くの筋力負担を軽減することができるので、より一層、歩行や自転車走行を楽に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、制御部が、センサ部で検出されて記憶部に記憶された連結リボンの最大引出位置、および連結リボンの最大巻取位置にそれぞれ定数を付加して、連結リボンの最大引出位置付近および連結リボンの最大巻取位置付近を算出し、この算出された連結リボンの最大引出位置付近および最大巻取位置付近のデータに基づいてモータの駆動を制御するので、関節を完全に曲げなくても、また完全に伸ばさなくても、使用者の関節部分の屈伸動作に応じて、その筋肉動作を制御することができ、このため請求項６および７に記載の発明よりも、きめ細かにモータを制御することができ、これによっても関節に対応する部分の筋肉動作を安全に且つ正確に制御することができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図４を参照して、この発明の筋力制御装置の実施形態１について説明する。
この筋力制御装置１は、図１に示すように、身体の股関節を挟んで一方側と他方側との身体に装着される布状の一対の装着ベルト２、３と、この股関節に対応する臀部の表面（身体の後側に位置する面）および上肢部（大腿部）の裏面（身体の後側に位置する面）に沿って配置されて一対の装着ベルト２、３を連結する布状の連結リボン４と、この連結リボン４の引出動作および巻取動作を制御する駆動制御部５とを備えている。

一対の装着ベルト２、３のうち、一方の装着ベルト２は股関節の上方に位置する身体の胴部に装着されており、他方の装着ベルト３は伸縮自在のサポータであり、股関節の下方に位置する身体の膝部に装着されている。この場合、胴部に装着される一方の装着ベルト２は、布、皮革、合成樹脂製のシートなどを帯状に形成したもので、その両端部が面状ファスナ（商標登録マジックテープ）やフォック、あるいは尾錠、バックルなどで連結されることにより、胴部に軽く締め付けられた状態で緩むことなく取り付けられるように構成されている。また、膝部に装着される他方の装着ベルト３は、ほぼ筒状に形成されたサポータであり、膝のお皿に対応する部分に孔部３ａが設けられ、足先から下肢部を通して膝部に密着して軽く締め付けられた状態で装着され、膝関節の屈伸動作を妨げないように構成されている。

連結リボン４は、布、合成樹脂製のシートなどを帯状に形成したものであり、図１に示すように、その一端部が胴部に装着された一方の装着ベルト２の駆動制御部５に連結され、他端部が股関節に対応する臀部の表面および上肢部の裏面（いずれも身体の後側の面）に沿って配置されて膝部の他方の装着ベルト３に連結され、この状態で一端部側が股関節の屈伸動作に伴って駆動制御部５により引出可能に巻き取られるように構成されている。この場合、連結リボン４は、ガイド部材６によって引出方向および巻取方向にガイドされている。すなわち、このガイド部材６は、エラストマなどの屈曲性を有する弾性材料からなり、股関節に対応する臀部の表面および上肢部の裏面に密着して配置され、この状態で固定ベルト７、８によって固定され、連結リボン４を身体に接触させずにガイドするように構成されている。

駆動制御部５は、図１に示すように、胴部に装着された一方の装着ベルト２に設けられている。この駆動制御部５は、図２および図３に示すように、連結リボン４を弛ませない程度に巻き取るばね部材１０と、連結リボン４の巻取動作および送出動作を行うモータ１１と、連結リボン４の引出位置および巻取位置を検出するセンサ部１２と、このセンサ部１２で検出された連結リボン４の最大巻取位置および最大引出位置を記憶する記憶部１３と、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいてモータ駆動回路１８に動作指令を与えてモータ１１の駆動を制御する制御部１４とを備えているほか、これらに電源を供給する電源部１５をも備えている。

この場合、連結リボン４は、図３に示すように、一端部が駆動制御部５内に配置された巻取軸１６に巻取可能に取り付けられている。また、ばね部材１０はゼンマイからなり、その中心部に巻取軸１６に取り付けられ、この状態で連結リボン４が弛まない程度のばね力で常に巻き取るように構成されている。モータ１１は、その出力軸が減速ギア（図示せず）を介してクラッチ１７に連結され、このクラッチ１７を介して巻取軸１６に回転を伝達するように構成されている。このクラッチ１７は、制御部１４からの接続切替指令に応じて、モータ１１の回転を巻取軸１６に伝える接続状態と、モータ１１の回転を巻取軸１６に伝えない切断状態とに切り替えるように構成されている。

すなわち、このモータ１１は、クラッチ１７が接続されているときに、モータ１１の回転がクラッチ１７を介して巻取軸１６に伝達され、これにより巻取軸１６を回転させて連結リボン４の巻き取りまたは送り出しを行い、クラッチ１７の接続が断たれているときに、モータ１１の回転が巻取軸１６に伝達されないように構成されている。このため、クラッチ１７の接続が断たれている状態のときには、ばね部材１０のばね力によって連結リボン４が巻取軸１６に引出可能に巻き取られるようになっている。なお、センサ部１２は、例えば、巻取軸１６に取り付けられて巻取軸１６の回転数を検出するエンコーダであり、巻取軸１６の回転数に基づいて連結リボン４の巻取位置および引出位置を検出するように構成されている。

次に、図４を参照して、この筋力制御装置１を用いて自転車をこぐ場合の動作フローについて説明する。この場合、実際には装着ベルト２、３および連結リボン４は両足に装着されるのであるが、ここでは片側の足のみに装着した場合について説明する。
予め、一方の装着ベルト２を身体の胴部に装着し、サポータである他方の装着ベルト３を膝部に装着し、この状態で一対の装着ベルト２、３を連結リボン４で連結する。この場合には、連結リボン４の一端部を駆動制御部５内の巻取軸１６に取り付けることにより、ばね部材１０のばね力によって連結リボン４に常に軽いテンションがかかり、連結リボン４が弛まないように巻取軸１６に巻き取られる状態になっている。なお、足首はサポータなどで締め付けて固定しておくことが望ましい。

この状態で、自転車に乗ってペダルに足を乗せ、駆動制御部５の電源を入れると、この動作フローがスタートし、まず、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態の測定を開始する。このときには、モータ１１は動作せず、連結リボン４は自由に引き出しおよび巻き取りが可能な状態になっている。そして、自転車のペダルをこぎ、ペダルが下がると、身体の股関節が伸び、またペダルが上がると、身体の股関節が曲がる。このときに、連結リボン４がばね部材１０のばね力によって巻き取られているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の巻取データに基づいて判断し（ステップＳ１）、連結リボン４が巻き取られていなければ、ペダルが下がり股関節が伸びて、連結リボン４が巻き取られるまで待機する。

そして、ペダルが最下部に下がり股関節が十分に伸びて、連結リボン４が巻き取られると、ペダルが上がり始めて股関節が曲がり始めるので、連結リボン４が引き出される。このときに、連結リボン４が引き出されているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の引出データに基づいて判断し（ステップＳ２）、連結リボン４が引き出されていなければ、股関節が曲がって連結リボン４が引き出されるまで待機する。そして、ペダルが最上部に上がり股関節が十分に曲がって、連結リボン４が引き出されると、再び、ペダルが下がって股関節が伸びる。

このときに、再び、連結リボン４が巻き取られているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の巻取データに基づいて判断し（ステップＳ３）、連結リボン４が巻き取られていなければ、ペダルが下がり股関節が伸びて、連結リボン４が巻き取られるまで待機する。そして、ペダルが最下部に下がり股関節が十分に伸びて、連結リボン４が巻き取られると、センサ部１２が連結リボン４の最大巻取位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ４）。

この後、再び、連結リボン４が引き出されているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の引出データに基づいて判断する（ステップＳ５）。このとき、連結リボン４が引き出されていなければ、ペダルが上がり股関節が曲がって、連結リボン４が引き出されるまで待機する。そして、ペダルが最上部に上がり股関節が十分に曲がって連結リボン４が引き出されると、センサ部１２が連結リボン４の最大引出位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大引出位置（Ｌｍａｘ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ６）。これにより、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態が測定される。

次に、この測定されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが最上部に上がって股関節が十分に曲がり、連結リボン４が最大に引き出されて、記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）であるかを判断する(ステップＳ７)。このとき、連結リボン４の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）でなければ、ペダルが上がり股関節が十分に曲がって、最大引出位置（Ｌｍａｘ）になるまで、ペダルをこぎ続ける。

そして、連結リボン４の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）になると、ペダルが最上部から下がり始めて股関節が伸び始めるので、クラッチ１７を接続してモータ１１を駆動し、このモータ１１の回転を巻取軸１６に伝達させて、連結リボン４の巻き取りを開始する(ステップＳ８)。このときには、モータ１１の回転速度を股関節の屈伸動作速度、つまり股関節が伸びる速度よりも少し速くして、連結リボン４の巻取速度を股関節の屈伸動作速度よりも少し速くすることにより、巻取軸１６に巻き取られる連結リボン４によって股関節の屈伸動作、つまり股関節が伸びて上肢部が下がる動作を補助する。

この状態で、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られると、記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）であるかを判断する(ステップＳ９)。このとき、連結リボン４の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）でなければ、ペダルが下がり股関節が伸びて、最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になるまで連結リボン４を巻き取り、股関節が伸びる動作を補助する。

そして、ペダルが最下部に下がって股関節が十分に伸び、連結リボン４の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になると、ペダルが最下部から上がり始めて股関節が曲がり始めるので、クラッチ１７の接続を断ってモータ１１の駆動を停止し、連結リボン４の巻き取りを終了する（ステップＳ１０）。この後、ステップＳ７に戻り、このステップＳ７〜Ｓ１０の動作を繰り返す。これにより、ペダルを押し下げるときに、モータ１１で巻き取られる連結リボン４によって股関節の伸びる動作を補助しながら、ペダルを連続してこぐことができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力制御装置１によれば、股関節を挟んで身体の一方側に位置する胴部と他方側に位置する膝部とに装着される布状の一対の装着ベルト２、３と、股関節に対応する臀部の外表面および上肢部の裏面に沿って配置されて一対の装着ベルト２、３を連結する布状の連結リボン４と、この連結リボン４の引出動作および巻取動作を制御する駆動制御部５とを備えた構成であるから、布状の連結リボン４の引出動作および巻取動作を制御することにより、簡単に股関節の動作を補助することができるほか、従来例のように金属製のフレームを用いた場合に比べて、重量が軽く、収納も便利で、装着ベルト２、３を身体の胴部と膝部とにフィットさせて装着することができると共に、量産化が可能で、低価格なものを得ることができる。

この場合、一対の装着ベルト２、３を連結する連結リボン４の巻取動作を駆動制御部５で制御することにより、歩行するときや自転車をこぐときなどに、股関節が伸びて上肢部が下がる筋肉動作を補助することができ、これにより筋力負担を軽減して歩行や自転車走行を楽に行うことができる。特に、連結リボン４の巻取動作によって筋肉動作を補助しているので、筋肉の収縮による身体の動作とほぼ同じ動作をすることができ、これにより身体に加わる負荷を自然な状態にすることができる。

このため、この筋力制御装置１では、連結リボン４の巻取動作を駆動制御部５で制御する際、その制御が複雑にならず、単純で簡単にでき、これにより使い勝手がよく、専門家を頼らず、手軽に使用することができる。また、膝部に装着される装着ベルト３が伸縮自在のサポータであることにより、膝関節を屈伸させても、その動作が膝部に装着された装着ベルト３によって妨げられることがないので、これによっても歩行や自転車走行を楽に行うことができる。

また、連結リボン４は、股関節に対応する臀部の外表面および上肢部の裏面に沿って配置されたガイド部材６によって連結リボン４の引出方向および巻取方向にガイドされていることにより、股関節を曲げたり伸ばしたりするときに、連結リボン４の移動方向を一定に保つことができ、これにより連結リボン４の動作を安定させることができると共に、連結リボン４がその動作時に身体に接触して擦れるのを防ぐことができるので、長時間にわたって良好に使用することができる。この場合、ガイド部材６はエラストマなどの屈曲性を有する弾性部材で形成されているので、ガイド部材６を股関節に対応する臀部の外表面および上肢部の裏面に良好にフィットさせて装着することができると共に、股関節を曲げたり伸ばしたりするときに、ガイド部材６が身体の動きを妨げることがないので、良好に使用することができる。

また、この筋力制御装置１では、駆動制御部５が、連結リボン４を弛ませない程度に巻き取るばね部材１０と、連結リボン４の巻取動作および送出動作を行うモータ１１と、連結リボン４の引出位置および巻取位置を検出するセンサ部１２と、このセンサ部１２で検出された連結リボン４の最大巻取位置および最大引出位置を記憶する記憶部１３と、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する制御部１４と、これらに電源を供給する電源部１５とを備えていることにより、股関節の動きに応じて正確に且つ確実に連結リボン４を巻き取ることができる。

すなわち、股関節が動くと、これに伴って連結リボン４が巻き取られるときに、その連結リボン４の巻取位置をセンサ部１２で検出し、この検出したデータに基づいて制御部１４がモータ１１の駆動を制御して、連結リボン４の巻取動作を制御しているので、股関節の動きに応じて連結リボン４を正確に且つ確実に巻き取ることができ、これにより股関節に対応する部分の筋肉動作を安全に且つ良好に補助することができるので、歩行および自転車走行を安全に且つ楽に行うことができる。

この場合、制御部１４は、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態を測定するときに、モータ１１を停止させて、連結リボン４の引出動作および巻取動作が可能な状態で、股関節が曲がって連結リボン４が引き出された最大引出位置、および股関節が伸びて連結リボン４が巻き取られた最大巻取位置をセンサ部１２で検出して記憶部１３に記憶するので、専門家を必要とせず、一対の装着ベルト２、３および連結リボン４を身体に装着した状態で、股関節を屈伸させるだけで、簡単に使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態を正確に測定することができる。

また、この制御部１４は、測定したデータに基づいてモータ１１を制御する際、股関節が曲がって連結リボン４が記憶部１３に記憶された最大引出位置に引き出されたときに、これと同時にモータ１１を駆動させて連結リボン４の巻き取りを開始するので、巻き取られる連結リボン４によって股関節が伸びて上肢部が下がる股関節の動作を補助することができ、また股関節が伸びて連結リボン４が記憶部１３に記憶された最大巻取位置に巻き取られたときに、モータ１１の駆動を停止して連結リボン４の巻き取りを終了し、このモータ１１の駆動を繰り返し制御するので、モータ１１の制御が単純で、容易にモータ１１を制御することができ、これによっても股関節に対応する部分の筋肉動作を安全に且つ正確に補助することができるので、歩行および自転車走行を安全に且つ楽に行うことができる。

（実施形態２）
次に、図５を参照して、この発明の筋力制御装置の実施形態２について説明する。なお、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。
この筋力制御装置は、駆動制御部５の制御部１４による制御が実施形態１と少し異なる構成で、これ以外は実施形態１とほぼ同じ構成になっている。

すなわち、この筋力制御装置における駆動制御部５の制御部１４は、センサ部１２で検出された連結リボン４の最大引出位置（Ｌｍａｘ）、および連結リボン４の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）に定数（Ｌｘ、Ｌｎ）をそれぞれ付加して、連結リボン４の最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）、および連結リボン４の最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）を算出し、この算出した連結リボン４の最大引出位置付近および連結リボン４の最大巻取位置付近の各データに基づいて連結リボン４の巻取動作を制御するように構成されている。

この駆動制御部５の制御部１４の動作フローについて、図５を参照して説明する。この場合にも、実際には装着ベルト２、３および連結リボン４は両足に装着されるのであるが、ここでは片側の足のみに装着した場合について説明する。
予め、実施形態１と同様、一方の装着ベルト２を股関節の上方に位置する身体の胴部に装着し、サポータである他方の装着ベルト３を股関節の下方に位置する膝部に装着し、この状態で一対の装着ベルト２、３を連結リボン４で連結する。

このときにも、連結リボン４はその一端部が駆動制御部５内の巻取軸１６に巻取可能に取り付けられ、この状態でばね部材１０のばね力によって常に軽いテンションがかかり、連結リボン４が弛まないように巻取軸１６に巻き取られる状態になっている。この状態で、自転車に乗ってペダルに足を乗せ、駆動制御部５の電源を入れ、自転車のペダルをこぐと、この動作フローがスタートし、実施形態１と同様、まず、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態の測定を開始する。

このときには、まず、ペダルが下がって身体の股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の巻取データに基づいて判断する（ステップＳ１１）。このステップ１１で、ペダルが最下部に下がって股関節が十分に伸び、連結リボン４が巻き取られていると判断されると、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４が引き出されているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の引出データに基づいて判断する（ステップＳ１２）。そして、ペダルが最上部に上がり股関節が曲がって、連結リボン４が引き出されると、再び、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られているかを判断する（ステップＳ１３）。

このとき、連結リボン４が巻き取られていなければ、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られるまで待機する。そして、ペダルが最下部に下がって股関節が十分に伸び、連結リボン４が巻き取られると、センサ部１２が連結リボン４の最大巻取位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ１４）。

この状態で、再び、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４が引き出されているかを判断し（ステップＳ１５）、ペダルが最上部に上がり股関節が十分に曲がって、連結リボン４が引き出されると、センサ部１２が連結リボン４の最大引出位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大引出位置（Ｌｍａｘ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ１６）。これにより、実施形態１と同様、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態が測定される。

この後、測定したデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが最上部に上がって身体の股関節が十分に曲がり、連結リボン４が最大に引き出されて、記憶部１３に記憶された最大引出位置付近であるかを判断する(ステップＳ１７)。この最大引出位置付近とは、最大引出位置（Ｌｍａｘ）から定数（Ｌｘ）を引いた値（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）であり、この定数（Ｌｘ）を引いた値、つまり最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）は、股関節が完全に曲がった状態になる前の状態である。

そして、連結リボン４の引出位置が最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）を過ぎると、ペダルが下がり始め、股関節が伸び始めるので、クラッチ１７を接続してモータ１１を駆動し、連結リボン４の巻き取りを開始する(ステップＳ１８)。このときに、連結リボン４がその巻取動作によって股関節が伸びて上肢部が下がる動作を補助する。この状態で、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られて最大巻取位置付近であるかを判断する(ステップＳ１９)。

この最大巻取位置付近とは、最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）から定数（Ｌｎ）を引いた値（Ｌｍａｘ−Ｌｎ）であり、この定数（Ｌｎ）を引いた値、つまり最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）は、股関節が完全に伸びた状態になる前の状態である。このステップＳ１９で、連結リボン４の巻取位置が最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）でなければ、引き続き連結リボン４を巻き取り、股関節が伸びる動作を補助し続ける。

そして、連結リボン４の巻取位置が最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）を過ぎると、ペダルが上がり始めて股関節が曲がり始めるので、クラッチ１７の接続を断ってモータ１１の駆動を停止し、連結リボン４の巻き取りを終了する（ステップＳ２０）。この後、ステップＳ１７に戻り、このステップＳ１７〜Ｓ２０の動作を繰り返す。これにより、ペダルを押し下げるときに、モータ１１で巻き取られる連結リボン４によって股関節の動作を補助しながら、ペダルを連続してこぐことができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力制御装置によれば、実施形態１と同様の作用効果があるほか、特に制御部１４が、センサ部１２で検出された連結リボン４の最大引出位置（Ｌｍａｘ）および最大引出位置（Ｌｍａｘ）に定数（Ｌｘ、Ｌｎ）をそれぞれ付加して、連結リボン４の最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）、および連結リボン４の最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）を算出し、この算出した各データに基づいてモータ１１の駆動を繰り返し制御するので、股関節を完全に曲げなくても、また完全に伸ばさなくても、使用者の股関節の屈伸動作に応じて、その筋肉動作を良好に補助することができる。

このため、実施形態１よりも、より一層、きめ細かにモータ１１の駆動を制御することができ、これにより股関節を連続動作させても、股関節に対応する部分の筋肉動作を正確に且つ安全に補助することができ、歩行および自転車走行を連続的に行っても、安全に且つ楽に行うことができるので、これによっても、使い勝手が良く、手軽に使用することができる。

（実施形態３）
次に、図６を参照して、この発明の筋力制御装置の実施形態３について説明する。この場合にも、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明する。
この筋力制御装置３０は、図６に示すように、股関節に対応する部分に装着される一対の装着ベルト２、３１と、膝関節に対応する部分に装着される一対の装着ベルト３１、３２と、これら一対の装着ベルト２、３１および３１、３２をそれぞれ連結する各連結リボン４、３３と、各一方の装着ベルト２、３１にそれぞれ設けられて各連結リボン４、３３を引出可能に巻き取る駆動制御部５、３４とを備えた構成になっている。

この場合、股関節に対応する部分に装着される一対の装着ベルト２、３１は、実施形態１とほぼ同様、一方の装着ベルト２が身体の胴部に装着され、他方の装着ベルト３１が身体の上肢部に装着され、この状態で股関節に対応する臀部の外表面および上肢部の裏面（いずれも身体の後側に位置する面）に沿って配置される連結リボン４によって連結されている。この場合、身体の上肢部に装着される装着ベルト３１は、胴部に装着される装着ベルト２と同じ構成になっている。

すなわち、上肢部に装着される他方の装着ベルト３１は、胴部に装着される装着ベルト２と同様、布、皮革、合成樹脂製のシートなどを帯状に形成したもので、その両端部が面状ファスナ（商品名マジックテープ）やフォック、あるいは尾錠、バックルなどで連結されることにより、上肢部に軽く締め付けられた状態で緩むことなく取り付けられるように構成されている。また、連結リボン４は、ガイド部材６によって引出方向および巻取方向にガイドされている。このガイド部材６も、エラストマなどの屈曲性を有する弾性材料からなり、股関節に対応する臀部の表面および上肢部の裏面に配置され、この状態で固定ベルト７、８によって固定されている。

また、駆動制御部５は、実施形態１と同様、連結リボン４を弛ませない程度に巻き取るばね部材１０と、連結リボン４の巻取動作および送出動作を行うモータ１１と、連結リボン４の引出位置および巻取位置を検出するセンサ部１２と、このセンサ部１２で検出された連結リボン４の最大巻取位置および最大引出位置を記憶する記憶部１３と、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する制御部１４と、これらに電源を供給する電源部１５とを備え、股関節の上方に位置する胴部に装着された装着ベルト２に設けられている。

一方、膝関節に対応する一対の装着ベルト３１、３２は、図６に示すように、一方の装着ベルト３１が上肢部に装着された股関節側の装着ベルトと兼用され、他方の装着ベルト３２が身体の下肢部に装着され、この状態で膝関節に対応する表面（身体の前側に位置する面）に沿って配置される連結リボン３３によって連結されている。この下肢部に装着される他方の装着ベルト３２も、胴部の装着ベルト２および上肢部の装着ベルト３１と同じ構成になっている。また、この膝関節側の連結リボン３３も、股関節側の連結リボン４と同様、ガイド部材６によって引出方向および巻取方向にガイドされている。このガイド部材６も、エラストマなどの屈曲性を有する弾性材料からなり、膝のお皿に対応する表面（身体の前側に位置する面）に密着して配置され、この状態で固定ベルト３５によって固定されている。

また、この膝関節側の駆動制御部３４は、上肢部に装着された股関節側の装着ベルトと兼用される装着ベルト３１に設けられている。この駆動制御部３４も、股関節側の駆動制御部５と同様、連結リボン３３を弛ませない程度に巻き取るばね部材１０と、連結リボン３３の巻取動作および送出動作を行うモータ１１と、連結リボン３３の引出位置および巻取位置を検出するセンサ部１２と、このセンサ部１２で検出された連結リボン３３の最大巻取位置および最大引出位置を記憶する記憶部１３と、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する制御部１４と、これらに電源を供給する電源部１５とを備えている。

この膝部側の駆動制御部３４における制御部１４は、例えば自転車に乗ってペダルをこぐ場合、股関節側の駆動制御部５と同様にモータ１１を制御する。すなわち、この膝部側の駆動制御部３４における制御部１４の動作フローは、これがスタートすると、股関節側の駆動制御部５と同様、まず、使用者個人に合った膝関節の最大屈伸状態の測定を開始する。このときには、モータ１１を停止させて、連結リボン３３の引出動作および巻取動作が可能な状態で、ペダルをこぐ。

これにより、ペダルが上がり膝関節が曲がって連結リボン３３が引き出された最大引出位置（Ｌｍａｘ）をセンサ部１２で検出して記憶部１３に記憶すると共に、ペダルが下がり膝関節が伸びて連結リボン３３が巻き取られた最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）をセンサ部１２で検出して記憶部１３に記憶する（図３に示したステップＳ１〜Ｓ６に対応する）。これにより、使用者個人に合った膝関節の最大屈伸状態が測定される。

この後、測定したデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが上がり膝関節が曲がって、連結リボン３３が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）に引き出されているかを判断し、連結リボン３３が記憶部１３に記憶された最大引出位置に引き出されると、これと同時にクラッチ１７を接続してモータ１１を駆動し、連結リボン３３の巻き取りを開始する（図３に示したステップＳ７、Ｓ８に対応する）。これにより、巻き取られる連結リボン３３によって膝関節が伸びる方向に引っ張られる。

そして、ペダルが下がり膝関節が伸びて、連結リボン３３が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）に巻き取られているかを判断し、連結リボン３３が記憶部１３に記憶された最大巻取位置に巻き取られると、クラッチ１７の接続を断ってモータ１１の駆動を停止し、連結リボン３３の巻き取りを終了し（図３に示したステップＳ９、Ｓ１０に対応する）、この動作を繰り返し制御する。これにより、ペダルを押し下げるときに、モータ１１で巻き取られる連結リボン４によって膝関節の伸びる動作を補助しながら、ペダルを連続してこぐことができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力制御装置３０によれば、股関節と膝関節との両方に対応する部分に、一対の装着ベルト２、３１および３１、３２と、これら一対の装着ベルト２、３１および３１、３２をそれぞれ連結する各連結リボン４、３３と、各駆動制御部５、３４とを、それぞれ設けたので、股関節と膝関節との両方の動作を補助することができる。すなわち、股関節側の連結リボン４の巻取動作を駆動制御部５によって制御すると共に、膝関節側の連結リボン３３の巻取動作を駆動制御部３４によって制御するので、歩行するときや自転車をこぐときに、股関節に対応する部分の伸びる動作と膝関節に対応する部分の伸びる動作との両方の動作を同時に且つ良好に補助することができる。

これにより、実施形態１よりも、より多くの筋力負担を軽減することができ、より一層、歩行や自転車走行を楽に行うことができるほか、特に膝関節に対応する部分に装着される一対の装着ベルト３１、３２のうち、膝関節の上方に位置する装着ベルト３１を上肢部に装着された股関節側の装着ベルトと兼用しているので、股関節と膝関節との両方に一対の装着ベルト２、３１および３１、３２を設けても、装着ベルト全体の数を削減することができ、これにより低価格化をも図ることができる。

なお、上記実施形態３では、各駆動制御部５、３４の各制御部１４が、連結リボン４、３３の最大引出位置（Ｌｍａｘ）および連結リボン４、３３の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）に応じて各モータ１１の駆動を制御している場合について述べたが、これに限らず、例えば実施形態２と同様、連結リボン４、３３の最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）および連結リボン４、３３の最大巻取位置付近（Ｌｍｉｎ−Ｌｎ）を算出し、この算出した各データに基づいて各モータ１１の駆動を制御するように構成しても良い。

このように構成すれば、連結リボン４、３３の最大引出位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）、および最大巻取位置付近（Ｌｍａｘ−Ｌｘ）の各算出データに基づいて制御部１４が、モータ１１の駆動を制御するので、股関節および膝関節をそれぞれ完全に曲げなくても、また完全に伸ばさなくても、使用者の股関節および膝関節の各屈伸動作に応じて、その両方の動作を正確に且つ良好に補助することができ、これにより実施形態３よりも、より一層、きめ細かにモータ１１の駆動を制御して股関節および膝関節の各屈伸動作を正確に且つ良好に補助することができる。

（実施形態４）
次に、図７および図８を参照して、この発明の筋力制御装置の実施形態４について説明する。この場合にも、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明する。
この筋力制御装置４０は、図７に示すように、股関節に対応する部分に装着された一対の装着ベルト２、３を連結するための連結リボン４１を身体の胴部の前側表面および上肢部（大腿部）の前側表面（いずれも身体の前側に位置する面）に沿って配置した構成で、これ以外は実施形態１とほぼ同じ構成になっている。

この場合、一対の装着ベルト２、３のうち、一方の装着ベルト２は股関節の上方に位置する身体の胴部に装着され、他方の装着ベルト３は伸縮自在のサポータであり、股関節の下方に位置する身体の膝部に装着されている。連結リボン４１は、図７に示すように、その一端部が胴部に装着された一方の装着ベルト２に設けられた駆動制御部５に連結され、他端部が胴部の前側表面および上肢部の前側表面に沿って配置されて膝部の他方の装着ベルト３に連結されている。

すなわち、この連結リボン４１は、一端部側が股関節の屈伸動作に伴って駆動制御部５内の巻取軸１６によって引出可能に巻き取られるように構成されている。この場合にも、連結リボン４１は、ガイド部材６によって引出方向および巻取方向にガイドされている。このガイド部材６も、実施形態１と同様、エラストマなどの屈曲性を有する弾性材料からなり、股関節に対応する胴部の前側表面および上肢部の前側表面に密着して配置され、この状態で固定ベルト７、８によって固定されている。

次に、この筋力制御装置４０の駆動制御部５における制御部１４の動作フローについて、図８を参照して説明する。この場合にも、実際には装着ベルト２、３および連結リボン４１は両足に装着されるのであるが、ここでは片側の足のみに装着した場合について説明する。
予め、実施形態１と同様、一方の装着ベルト２を身体の胴部に装着し、サポータである他方の装着ベルト３を膝部に装着し、且つ連結リボン４１を身体の胴部および上肢部の各前側表面に沿って配置し、この状態で一対の装着ベルト２、３を連結リボン４１で連結する。この場合にも、連結リボン４１は、ばね部材１０のばね力によって常に軽いテンションがかかり、連結リボン４１が弛まないように巻取軸１６に巻き取られる状態になっている。

この状態で、自転車に乗ってペダルに足を乗せ、駆動制御部５の電源を入れ、自転車のペダルをこぐと、この動作フローがスタートし、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態の測定を開始する。このときにも、まず、連結リボン４１が巻き取られているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の巻取データに基づいて判断する（ステップＳ２１）。そして、ペダルが最上部に上がって、図７に示すように、股関節が十分に曲がり、連結リボン４１が巻き取られていると判断されると、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４１が引き出されているかを、センサ部１２で検出した連結リボン４の引出データに基づいて判断する（ステップＳ２２）。

そして、ペダルが最下部に下がり股関節が伸びて連結リボン４１が引き出されると、再び、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４１が巻き取られているかを判断する（ステップＳ２３）。このとき、連結リボン４１が巻き取られていなければ、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４１が巻き取られるまで、ペダルをこぎ続ける。そして、ペダルが最上部に上がって股関節が十分に曲がり、連結リボン４１が巻き取られると、センサ部１２が連結リボン４１の最大巻取位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ２４）。

この後、再び、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４１が引き出されているかを判断し（ステップＳ２５）、ペダルが最下部に下がり、股関節が十分に伸びて連結リボン４１が引き出されると、センサ部１２が連結リボン４１の最大引出位置を検出し、その検出データを連結リボン４１の最大引出位置（Ｌｍａｘ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ２６）。これにより、実施形態１と同様、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態が測定される。

この後、測定されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが最下部に下がって身体の股関節が十分に伸び、連結リボン４１が最大に引き出されて、記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）であるかを判断する(ステップＳ２７)。このとき、連結リボン４１の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）でなければ、最大引出位置（Ｌｍａｘ）になるまで、ペダルをこぎ続ける。

そして、連結リボン４１の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）になると、ペダルが最下部から上がり始めて股関節が曲がり始めるので、クラッチ１７を接続してモータ１１を駆動させ、モータ１１の回転を巻取軸１６に伝達させて、連結リボン４１の巻き取りを開始する(ステップＳ２８)。このときに、連結リボン４１の巻取動作によって股関節が曲がる動作つまり股関節が曲がって上肢部が上がる動作を補助する。

この状態で、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４１が巻き取られて、記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）であるかを判断する(ステップＳ２９)。このとき、連結リボン４１の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）でなければ、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４１が巻き取られて、最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になるまで、ペダルをこぎ続ける。

そして、ペダルが最上部に上がって股関節が十分に曲がり、連結リボン４１の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になると、ペダルが最上部から下がり始めて股関節が伸び始めるので、クラッチ１７の接続を断ってモータ１１の駆動を停止し、連結リボン４１の巻き取りを終了する（ステップＳ３０）。この後、ステップＳ２７に戻り、このステップＳ２７〜Ｓ３０の動作を繰り返す。これにより、ペダルが上がるときに、モータ１１で巻き取られる連結リボン４によって股関節の曲がる動作を補助しながら、ペダルを連続してこぐことができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力制御装置４０によれば、股関節を挟んで身体の一方側に位置する胴部と他方側に位置する膝部とにそれぞれ装着された一対の装着ベルト２、３を、股関節に対応する胴部の前側表面および上肢部の前側表面に沿って配置される連結リボン４１で連結し、この連結リボン４１の巻取動作を駆動制御部５で制御するように構成したので、歩行するときや自転車をこぐときなどに、連結リボン４１の巻取動作によって股関節が曲がって上肢部が上がる動作を補助することができる。

このため、実施形態１と同様、筋力負担を軽減して歩行や自転車走行を楽に行うことができるほか、特に連結リボン４１の巻取動作によって股関節が曲がる動作を補助していることにより、筋肉の収縮による身体の動作とほぼ同じ動作をすることになるので、身体に加わる負荷を自然な状態にすることができ、これにより連結リボン４１の巻取動作を駆動制御部５で制御する際、その制御が複雑にならず、単純で簡単にでき、これにより使い勝手が良く、専門家を頼らず、手軽に使用することができる。

なお、上記実施形態４では、一対の装着ベルト２、３を股関節に対応する胴部と膝部とに設け、これら一対の装着ベルト２、３を胴部および上肢部の各前側表面に沿って配置される連結リボン４１で連結した構成であるが、これに限らず、図６に示した実施形態３と同様、股関節に対応する部分と膝関節に対応する部分との両方に、一対の装着ベルトと、連結リボンと、駆動制御部とをそれぞれ設けた構成でも良い。

この場合にも、股関節側の連結リボンは、実施形態４と同様、胴部および上肢部の各前側表面に沿って配置されて一対の装着ベルトを連結するように構成し、膝関節側の連結リボンは、膝関節の裏面（身体の後側に位置する面）に沿って配置され、上肢部と下肢部とに装着された一対の装着ベルトを連結するように構成すれば良い。
このように構成すれば、股関節が曲がる動作と膝関節が曲がる動作との両方の動作を同時に補助することができるので、実施形態３と同様、より多くの筋力負担を軽減することができ、より一層、歩行や自転車走行を楽に行うことができる。

また、上記実施形態１または４では、股関節に対応する部分の身体に装着された一対の装着ベルト２、３を１本の連結リボン４または４１で連結した場合について述べたが、これに限らず、例えば一対の装着ベルト２、３を２本の連結リボン４、４１で連結し、これら２本の連結リボン４、４１の巻取動作をそれぞれ駆動制御部５、５で制御するようにしても良い。この場合には、一方の連結リボン４を股関節に対応する臀部の表面および上肢部の裏面（いずれも身体の後側に位置する面）に沿って配置し、他方の連結リボン４１を胴部の前側表面および上肢部の前側表面（いずれも身体の前側に位置する面）に沿って配置すれば良い。

この場合にも、一方の連結リボン４の巻き取りを制御する駆動制御部５は、実施形態１と同様、股関節が最も曲がった状態のときに連結リボン４を巻き取ることにより、股関節が伸びるときの筋肉動作を補助するように制御すれば良い。また、他方の連結リボン４１の巻き取りを制御する駆動制御部５は、実施形態４と同様、股関節が最も伸びた状態のときに連結リボン４１を巻き取ることにより、股関節が曲がるときの筋肉動作を補助するように制御すれば良い。

このように構成すれば、２本の連結リボン４、４１の各巻取動作によって股関節が伸びるとき、および股関節が曲がるときの両方の動作を補助することができるので、実施形態１、４の場合よりも、より一層、筋力負担を軽減することができ、これにより歩行や自転車走行を更に楽に行うことができる。

また、これに限らず、実施形態３と同様、膝関節に対応する部分においても、２本の連結リボンを膝関節の表裏両側にそれぞれ配置し、これら２本の連結リボンで上肢部と下肢部とにそれぞれ装着された一対の装着ベルト３１、３２を連結するようにしても良い。このようにすれば、股関節と膝関節との両方の関節が伸びるとき、および曲がるときに、これら筋肉動作を確実に補助することができるので、筋力負担を大幅に軽減することができ、より一層、歩行や自転車走行を楽に行うことができる。

（実施形態５）
次に、図９および図１０を参照して、この発明の筋力制御装置の実施形態５について説明する。この場合にも、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明する。
この筋力制御装置５０は、図９および図１０に示すように、駆動制御部５１の制御部５３による制御方式を変更し、これに伴って駆動制御部５１に切替スイッチ５２を追加した構成で、これ以外は実施形態１とほぼ同じ構成になっている。すなわち、この筋力制御装置５０は、その機能が切替スイッチ５２によって切り替わり、これにより制御部５３の制御方式が切り替わって、連結リボン４を引き出すときに、関節の屈伸動作速度よりも少し遅い速度でモータ１１を駆動し、関節にその屈伸動作を妨げる負荷を付与するように構成されている。

この場合にも、一対の装着ベルト２、３は、実施形態１と同様、一方の装着ベルト２が股関節の上方に位置する身体の胴部に装着され、他方の装着ベルト３が股関節の下方に位置する身体の膝部に装着されている。連結リボン４は、その一端部が胴部に装着された一方の装着ベルト２に設けられた駆動制御部５内の巻取軸１６に連結され、他端部が臀部の表面および上肢部の裏面（いずれも身体の後側に位置する面）に沿って配置されて膝部の他方の装着ベルト３に連結されている。また、この連結リボン４は、一端部側が股関節の屈伸動作に伴って駆動制御部５１によって巻取可能に送り出されるように構成されている。

また、駆動制御部５１は、図９に示すように、連結リボン４を弛ませない程度に巻き取るばね部材１０と、連結リボン４の巻取動作および送出動作を行うモータ１１と、連結リボン４の引出位置および巻取位置を検出するセンサ部１２と、このセンサ部１２で検出された連結リボン４の最大巻取位置および最大引出位置を記憶する記憶部１３と、この記憶部１３に記憶されたデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する制御部５３と、これらに電源を供給する電源部１５とを備えているほか、筋力制御装置５０の機能を切り替える切替スイッチ５２を備えている。この切替スイッチ５２は、股関節に対応する筋肉動作を補助する筋力補助機能と、股関節にその屈伸動作時に負荷を与えて筋肉を鍛える筋力トレーニング機能とのいずれの機能に切り替えるように構成されている。

次に、この筋力制御装置５０の駆動制御部５１における制御部５３の動作フローについて、図１０を参照して説明する。この場合にも、実際には装着ベルト２、３および連結リボン４は両足に装着されるのであるが、ここでは片側の足のみに装着した場合について説明する。
予め、実施形態１と同様、一方の装着ベルト２を身体の胴部に装着し、他方の装着ベルト３を膝部に装着し、この状態で一対の装着ベルト２、３を連結リボン４で連結する。このときにも、連結リボン４は、駆動制御部５１のばね部材１０のばね力によって常に軽いテンションがかかり、連結リボン４が弛まないように巻取軸１６に巻き取られる状態になっている。

この状態で、まず、切替スイッチ５２を操作して股関節に対応する筋肉動作に負荷を与えて筋肉を鍛える筋力トレーニング機能に切り替える。そして、自転車に乗ってペダルに足を乗せ、駆動制御部５１の電源を入れ、自転車のペダルをこぐと、この動作フローがスタートし、実施形態１と同様、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態の測定を開始する。このときには、まず、ペダルが下がって身体の股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られているかを判断する（ステップＳ３１）。そして、ペダルが最下部に下がって股関節が十分に伸び、連結リボン４がばね部材１０によって巻き取られると、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４が引き出されているかを判断する（ステップＳ３２）。

このとき、ペダルが最上部に上がり股関節が曲がって、連結リボン４が引き出されると、再び、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られているかを判断し（ステップＳ３３）、連結リボン４が巻き取られていなければ、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が巻き取られるまで、ペダルをこぎ続ける。そして、ペダルが最下部に下がり股関節が十分に伸びて、連結リボン４が巻き取られると、センサ部１２が連結リボン４の最大巻取位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ３４）。

この後、再び、ペダルが上がって股関節が曲がり、連結リボン４が引き出されているかを判断し（ステップＳ３５）、ペダルが最上部に上がり股関節が十分に曲がって連結リボン４が引き出されていると判断されると、センサ部１２が連結リボン４の最大引出位置を検出し、その検出データを連結リボン４の最大引出位置（Ｌｍａｘ）として記憶部１３に記憶する（ステップＳ３６）。これにより、実施形態１と同様、使用者個人に合った股関節の最大屈伸状態が測定される。

そして、測定したデータに基づいてモータ１１の駆動を制御する。このときには、引き続きペダルをこぎ、ペダルが最下部に下がって身体の股関節が十分に伸び、連結リボン４が最大に巻き取られて記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）であるかを判断する(ステップＳ３７)。このとき、連結リボン４の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）でなければ、最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になるまで、ペダルをこぎ続ける。そして、連結リボン４１の巻取位置が記憶部１３に記憶された最大巻取位置（Ｌｍｉｎ）になると、ペダルが最上部から下がり始めて股関節が伸び始めるので、クラッチ１７を接続してモータ１１を駆動させて逆回転させ、その回転を巻取軸１６に伝達させて、連結リボン４１の送り出しを開始する(ステップＳ３８)。

このとき、モータ１１の逆回転による連結リボン４の送出速度は、股関節の伸びる動作速度よりも少し遅くし、この送出動作の遅い連結リボン４によって股関節にその伸びる動作を妨げる負荷を付与する。この後、ペダルが下がって股関節が伸び、連結リボン４が送り出されて、記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）であるかを判断する(ステップＳ３９)。このとき、連結リボン４の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）でなければ、最大引出位置（Ｌｍａｘ）になるまで、送り出される連結リボン４によって股関節に負荷を付与する。

そして、ペダルが最下部に下がって股関節が十分に伸び、連結リボン４の引出位置が記憶部１３に記憶された最大引出位置（Ｌｍａｘ）になると、ペダルが最下部から上がり始めて股関節が曲がり始めるので、クラッチ１７の接続を断ってモータ１１の駆動を停止し、連結リボン４の送り出しを終了する（ステップＳ４０）。この後、ステップＳ３７に戻り、このステップＳ３７〜Ｓ４０の動作を繰り返す。これにより、ペダルを押し下げるときに、モータ１１で送り出される連結リボン４によって股関節に負荷を与えながら、ペダルを連続してこぐことができる。なお、使用者がペダルをこがなくなると、この動作フローを終了する。

このように、この筋力制御装置５０によれば、駆動制御部５１の制御部５３が、センサ部１２で検出された連結リボン４の最大巻取位置に連結リボン４が巻き取られたときに、これと同時にモータ１１を股関節の伸びる動作速度よりも少し遅い速度で駆動して連結リボン４の送り出しを開始し、このときに送り出される連結リボン４により股関節にその伸びる動作を妨げる負荷を与え、またセンサ部１２で検出された連結リボン４の最大引出位置に連結リボン４が引き出されたときに、モータ１１の駆動を停止して連結リボン４の送り出しを終了し、この動作を繰り返し制御することにより、歩行するときや自転車走行するときに、股関節にその伸びる動作を妨げる負荷を与えて筋力に負担をかけることができ、これにより筋力アップを図るための筋力トレーニング用として使用することができる。

また、この筋力制御装置５０によれば、駆動制御部５１に設けられた切替スイッチ５２を操作するだけで、股関節に対応する筋肉動作を補助する筋力補助機能と、股関節に対応する筋肉動作に負荷を与えて筋肉を鍛えるための筋力トレーニング機能とのいずれの機能に、簡単に切り替えることができるので、１つの筋力制御装置５０で、股関節に対応する筋肉動作を補助する筋力補助用と、股関節に対応する筋肉を鍛える筋力トレーニング用とのいずれにも使用することができ、これにより使い勝手が良いばかりか、量産化を図ることができ、低価格化をも図ることができる。

なお、上記実施形態５では、一例として、図１に示した実施形態１と同様、筋力制御装置５０を股関節に対応する部分のみに設けた場合について述べたが、これに限らず、例えば図６に示した実施形態３と同様、股関節と膝関節との両方に設けても良く、また一対の装着ベルトを連結する連結リボン４は必ずしも身体の後側に配置される必要はなく、図７に示した実施形態４と同様、身体の前側に配置しても良く、さらに一対の装着ベルトを連結する連結リボン４は必ずしも１本である必要はなく、２本用いて身体の表裏両側に配置するように構成しても良い。

また、上記実施形態５では、切替スイッチ５２によって、股関節に対応する筋肉動作を補助する筋力補助機能と、股関節に対応する筋肉動作に負荷を与えて筋肉を鍛えるための筋力トレーニング機能とを切り替えるように構成したが、安全性を考慮して、股関節に対応する筋肉動作を補助する筋力補助機能と、股関節に対応する筋肉動作に負荷を与えて筋肉を鍛えるための筋力トレーニング機能とを分け、それぞれ別々に製作することが望ましい。

なおまた、上記実施形態１〜５およびその変形例では、股関節や膝関節などの足の筋力制御に適用した場合について述べたが、必ずしも股関節や膝関節に適用する必要はなく、腕における肩関節や肘関節にも適用して腕の筋肉動作を制御するようにしても良い。

この発明の筋力制御装置を股関節に対応する部分に用いて股関節が伸びるときに筋肉動作を補助する場合を示した図である。（実施形態１） 図１の駆動制御部の回路構成を示したブロック図である。 図２の連結リボンの巻取機構を示した図である。 図２の制御部の動作フローを示した図である。 この発明の筋力制御装置において連結リボンの最大引出位置付近と最大巻取位置付近とのデータに基づいて連結リボンの巻取動作を制御する制御部の動作フローを示した図である。（実施形態２） この発明の筋力制御装置を股関節と膝関節との両方に対応する部分に用いた場合を示した図である。（実施形態３） この発明の筋力制御装置を股関節に対応する部分に用いて股関節を曲げるときに筋肉動作を補助する場合を示した図である。（実施形態４） 図７の筋力制御装置における制御部の動作フローを示した図である。 この発明の筋力制御装置における駆動制御部の回路構成を示したブロック図である。（実施形態５） 図９の制御部において連結リボンの送り出しを制御して筋肉動作に負荷を与える動作フローを示した図である。

符号の説明

１、３０、４０、５０ 筋力制御装置
２、３、３１、３２ 装着ベルト
４、３３、４１ 連結リボン
５、３４、５１ 駆動制御部
６ ガイド部材
１０ ばね部材
１１ モータ
１２ センサ部
１３ 記憶部
１４、５３ 制御部
１５ 電源部
５２ 切替スイッチ

Claims (5)

1. 関節を挟んで一方側と他方側との身体に装着される布状の一対の装着ベルトと、
   前記関節に対応する外表面に沿って配置されて前記一対の装着ベルトを連結する布状の連結リボンと、
   この連結リボンの引出動作および巻取動作を制御する駆動制御部と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記連結リボンが弛まない程度に前記連結リボンを巻き取るばね部材と、前記連結リボンの巻取動作および送出動作を行うモータと、前記連結リボンの引出位置および巻取位置を検出するセンサ部と、このセンサ部で検出されたデータを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたデータに基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータを停止させて、前記連結リボンの引出動作および巻取動作が可能な状態で、前記関節が曲がって前記連結リボンが引き出された最大引出位置、および前記関節が伸びて前記連結リボンが巻き取られた最大巻取位置を前記センサ部で検出して前記記憶部に記憶し、前記関節が曲がって前記記憶部に記憶された前記最大引出位置に前記連結リボンが引き出されたときに、これと同時に前記モータを駆動し、前記連結リボンの巻き取りを開始して、前記関節を伸ばす方向に引っ張り、前記関節が伸びて前記記憶部に記憶された最大巻取位置に前記連結リボンが巻き取られたときに、前記モータの駆動を停止して前記連結リボンの巻き取りを終了し、このモータの駆動を繰り返し制御することを特徴とする筋力制御装置。
2. 前記関節に対応する外表面に密着して配置され、前記連結リボンを引出方向および巻取方向にガイドする弾性材料からなるガイド部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の筋力制御装置。
3. 前記関節は前記身体の股関節であり、前記一対の装着ベルトのうち、一方の装着ベルトは前記身体の胴部に装着され、他方の装着ベルトは前記身体の膝部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記股関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボンによって連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の筋力制御装置。
4. 前記関節は前記身体の股関節と膝関節とであり、前記股関節に対応する一対の装着ベルトのうち、一方の装着ベルトは前記身体の胴部に装着され、他方の装着ベルトは前記身体の上肢部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記股関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボンによって連結され、
   前記膝関節に対応する一対の装着ベルトのうち、一方の装着ベルトは前記上肢部に装着された前記股関節の装着ベルトと兼用され、他方の装着ベルトは前記身体の下肢部に装着され、この状態で前記一対の装着ベルトが前記膝関節に対応する外表面に沿って配置される前記連結リボンによって連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の筋力制御装置。
5. 前記制御部は、前記センサ部で検出されて前記記憶部に記憶された前記連結リボンの前記最大引出位置、および前記連結リボンの前記最大巻取位置にそれぞれ定数を付加して、前記連結リボンの最大引出位置付近および前記連結リボンの最大巻取位置付近を算出し、この算出された前記最大引出位置付近まで前記連結リボンが引き出されたときに、これと同時に前記モータを駆動させて前記連結リボンの巻き取りを開始し、前記最大巻取位置付近まで前記連結リボンが巻き取られたときに、前記モータの駆動を停止して前記連結リボンの巻き取りを終了し、このモータの駆動を繰り返し制御することを特徴とする請求項１に記載の筋力制御装置。

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