JP6759356B2 - 筋力補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、着用者に着用されて着用者の筋力を補助する筋力補助装置に関する。

例えば特許文献１（ＪＰ２００９−２６８８３９Ａ）に開示されているように、農業、建設業、介護等に従事する作業者の筋力的な負担を軽減することを目的として、筋力補助装置が注目を集めている。筋力補助装置は、関節が間に位置する人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる一対の装着具を有し、一対の装着具を所定の相対位置に保持すること、或いは、一対の装着具を積極的に相対動作させることで、着用者の筋力を補助する。

ところで、筋力補助装置から人体に筋力補助力を効率的に加えるには、一対の装着具間の相対回転軸線を、関節の回転軸線に一致させることが好ましい。しかしながら、筋力補助装置の回転軸線を関節の回転軸線と精度良く一致させることは困難である。また、筋力補助装置の着用者が作業している間に、予め一致させておいた筈の筋力補助装置の回転軸線が、関節の回転軸線からずれてしまうことも想定される。そして、筋力補助装置の回転軸線と関節の回転軸線とがずれてしまうと、関節の動作範囲の全域に亘って関節を動作させることが難しくなり、着用者は拘束感を覚えるようになる。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、着用者が受ける拘束感を軽減することができる筋力補助装置を提供することを目的とする。

本発明による第１の筋力補助装置は、
関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
アシスト軸線を中心として前記第１装着具に対して相対回転可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対して前記アシスト軸線を中心として回転可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体の二つの部位のうちの前記他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から前記アシスト軸線と非平行な方向に延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
前記連結アーム部と前記装着部は相対回転可能に接続している。

本発明による第２の筋力補助装置は、
関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対してアシスト軸線を中心として回転制御可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体の前記他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
前記連結アーム部と前記装着部は相対回転可能に接続している。

本発明による第３の筋力補助装置は、
関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具および前記第２装着具のアシスト軸線を中心とした相対回転位置を制御するアシスト機構と、を備え、
前記アシスト機構は、前記第１装着具に対して前記アシスト軸線を中心として回転制御可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材を、有し、
前記第２装着具は、前記人体の他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
前記アーム部は、前記回転部材の前記アシスト軸線を中心とした回転を前記装着部に伝達して前記アシスト軸線を中心として前記装着部を移動させる。

本発明による第１〜第３のいずれかの筋力補助装置において、前記アシスト軸線と平行な方向への投影において、前記連結アーム部と前記装着部との相対回転可能な接続位置は、前記装着部の人体に接触する領域内に位置していてもよい。

本発明による第１〜第３のいずれかの筋力補助装置において、前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線は、前記連結アーム部の両端を結ぶ方向と非平行であるようにしてもよい。

本発明による第１〜第３のいずれかの筋力補助装置において、前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線が、前記連結アーム部の両端を結ぶ方向に対してなす角度は、４５°より大きく１３５°未満であるようにしてもよい。

本発明による第１〜第３のいずれかの筋力補助装置において、前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線が、前記アシスト軸線に対してなす角度は、４５°未満であるようにしてもよい。

本発明による第４の筋力補助装置は、
関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
アシスト軸線を中心として前記第１装着具に対して相対回転可能であり、前記二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対して前記アシスト軸線を中心として回転可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体の二つの部位のうちの前記他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から前記アシスト軸線と非平行な方向に延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
前記アシスト軸線と平行な方向への投影において、前記装着部は、前記連結アーム部に対する向きを調節可能となっている。

本発明による第５の筋力補助装置は、
関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
他方に取り付けられる第２装着具と、
前記第１装着具に対してアシスト軸線を中心として回転制御可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材と、を備え、
前記第２装着具は、前記人体の前記他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
前記アシスト軸線と平行な方向への投影において、前記装着部は、前記連結アーム部に対する向きを調節可能となっている。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、前記関節は、肩関節であり、前記第２装着具は、上腕に取り付けられるようにしてもよい。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、前記アシスト軸線と直交し且つ前記装着部及び前記連結アーム部の接続位置を含む面において、前記アシスト軸線と前記連結アーム部の前記装着部への接続位置との間の距離が変化するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、前記回転部材、前記連結アーム部及び前記装着部は、４自由度の機構を構成していてもよい。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、前記連結アーム部は、前記回転部材に対して動作可能な第１部材と、前記第１部材に動作可能に接続した第２部材と、前記第２部材に動作可能に接続し且つ前記装着部に動作可能に接続した第３部材と、を有するようにしてもよい。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、前記回転部材及び前記連結アーム部の前記第１部材、前記連結アーム部の前記第１部材及び前記連結アーム部の前記第２部材、及び、前記連結アーム部の前記第２部材及び前記連結アーム部の前記第３部材のいずれか一つの組み合わせは、前記アシスト軸線と非平行な軸線を中心として相対回転可能であるようにしてもよい。

本発明による第１〜第５のいずれかの筋力補助装置において、
前記アシスト軸線を中心とした前記第１装着具及び前記第２装着具の相対回転により、前記関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、
前記アシスト軸線と非平行な軸線を中心とした前記いずれか一つの組み合わせの相対回転により、前記関節の内転運動または外転運動を可能にするようにしてもよい。

本発明によれば、筋力補助装置の着用者が受ける拘束感を軽減することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、筋力補助装置を着用者とともに示す斜視図である。 図２は、図１の筋力補助装置の一部分を前方から示す図である。 図３は、図１の筋力補助装置のアシスト機構および第２装着具を前方内側から示す斜視図である。 図４は、図３のアシスト機構および第２装着具を後方外側から示す斜視図である。 図５は、図３のアシスト機構に含まれるブレーキ機構を示す断面斜視図である。 図６は、図５のブレーキ機構を示す側面図である。 図７は、図５のブレーキ機構の動作を説明するためにブレーキ機構の要素を側断面において示す模式図である。 図８は、図３の第２装着具を側外方から示す図である。 図９は、図８に示された状態から腕を屈曲させた状態にて、第２装着具を側外方から示す図である。 図１０は、図８に示された状態にて、第２装着具を正面から示す図である。 図１１は、図９に示された状態にて、第２装着具を上方から示す図である。 図１２は、図８に示された状態から腕を外転させた状態にて、第２装着具を正面から示す図である。 図１３は、図７に対応する図であって、ブレーキ機構のさらに他の変形例を示す模式図である。 図１４は、図７に対応する図であって、ブレーキ機構のさらに他の変形例を示す模式図である。 図１５は、図７に対応する図であって、ブレーキ機構のさらに他の変形例を示す模式図である。 図１６は、図７に対応する図であって、ブレーキ機構のさらに他の変形例を示す模式図である。 図１７は、ブレーキ機構の一変形例を説明するための図であって、ブレーキ機構の要部を示す斜視図である。 図１８は、図１７に対応する図であって、図１７とは異なる状態にて図１７のブレーキ機構の要部を示す図である。 図１９は、図１７に対応する図であって、図１７とは異なる状態にて図１７のブレーキ機構の要部を示す図である。 図２０は、ブレーキ機構の他の変形例を説明するための図であって、ブレーキ機構の要部を示す側面図である。 図２１は、図２０に対応する図であって、図２０とは異なる状態にて図２０のブレーキ機構の要部を示す図である。 図２２は、アシスト機構の一変形例を説明するための図であって、アシスト機構を示す斜視図である。 図２３は、図２２のアシスト機構を図２２とは異なる方向から示す斜視図である。 図２４は、図２２及び図２３のアシスト機構を示す部分断面斜視図である。 図２５は、図２４に対応する図であって、図２４とは異なる状態でアシスト機構を示す部分断面斜視図である。 図２６は、図２４のアシスト機構に含まれるブレーキ機構の要部を示す平面図である。 図２７は、図２６に対応する図であって、図２５のアシスト機構に含まれるブレーキ機構の要部を示す平面図である。 図２８は、図２４のアシスト機構を示す側面図である。 図２９は、図２８に対応する図であって、図２５のアシスト機構を示す側面図である。 図３０は、図２８及び図２９に対応する図であって、図２８及び図２９とは異なる状態でアシスト機構を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図２４は、本発明の一実施の形態及びその変形例を説明するための図である。このうち、図１は、筋力補助装置１０の全体を示す斜視図であり、とりわけ図１は、人体に着用した状態で筋力補助装置を示している。

筋力補助装置１０は、相対動作可能に連結された第１装着具２０及び第２装着具３０と、第１装着具２０及び第２装着具３０の相対位置を制御するアシスト機構（位置制御装置）１５と、を有している。第１装着具２０及び第２装着具３０は、関節によって接続された人体の二つの部位にそれぞれ取り付けられる。以下に説明する例において、第１装着具２０及び第２装着具３０は、アシスト軸線となる第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転可能となっている。アシスト機構１５は、第２装着具３０の第１装着具２０に対するアシスト軸線（第１回転軸線ｄ１）を中心とした回転位置を制御して、関節を介した二つの部位の筋力を補助する。すなわち、アシスト軸線は、筋力補助装置１０から筋力補助のために出力されるアシスト力によって相対回転を制御されるようになる第１装着具２０及び第２装着具３０の回転軸線のことを指している。アシスト機構１５からの筋力補助力の供給および供給停止は、筋力補助装置１０に取り付けられたセンサや、筋力補助装置１０の着用者からの操作により制御される。

なお、アシスト機構１５から供給される筋力補助力は、人体の二つの部位の相対位置を保持する力であってもよいし、人体の二つの部位を積極的に相対動作させる力であってもよい。すなわち、アシスト機構１５から供給される筋力補助力は、アシスト軸線を中心とした第１装着具２０及び第２装着具３０の相対回転位置を保持する力であってもよいし、アシスト軸線を中心として第１装着具２０及び第２装着具３０の相対回転させる力であってもよい。

とりわけここで説明する筋力補助装置１０には、着用者に与える拘束感を軽減するための工夫がなされている。また、ここで説明する筋力補助装置１０には、所望の体勢で適切に筋力補助力を受けることを可能にするための工夫が成されている。

以下、図面に示された例に基づき説明を行っていく。図示された例では、図１及び図２に示すように、第１装着具２０が、装着プレート２１及び装着ベルト２２を介して着用者の胴体に取り付けられる。第２装着具３０は、装着部３７を介して上腕に取り付けられる。そして、筋力補助装置１０は、肩の動作を補助する。ここで、一つの関節は、互いに異なる軸線を中心とした複数種の相対回転運動を可能にする。図１に示すように、肩関節は、上腕を胴体に対して屈伸軸ｄａを中心として相対回転させる屈曲伸展運動と、上腕を胴体に対して内外旋軸ｄｂを中心として相対回転させる内旋外旋運動と、上腕を胴体に対して内外転軸ｄｃを中心として相対回転させる内転外転運動と、を可能にする。

図示された例において、アシスト機構１５は、ブレーキ機構４０及び駆動機構７０を有している。ブレーキ機構４０は、筋肉補助力（アシスト力）の出力部としての回転部材（出力軸）４１を含んでいる。回転部材４１は、第２装着具３０と接続している。回転部材４１の回転軸線となる第１回転軸線ｄ１は、肩の屈伸軸ｄａに対応して設けられている。第２装着具３０が第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の屈曲運動及び伸展運動が可能となる。ブレーキ機構４０は、駆動機構７０に駆動されることで、回転部材４１の自由な回転を規制する状態と、回転部材４１の自由な回転を許容する状態と、に切り替わる。回転部材４１の自由な回転が規制されることで、第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対位置が制御される、とりわけ以下の例では、上腕が下がらないように所定の位置に保持される。

なお、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、屈曲運動、伸展運動、内転運動、外転運動、内旋運動、外旋運動のいずれか一以上を補助するようにしてもよい。また、本発明による筋力補助装置は、図示された例に限られず、肘、首、腰、股、手首等における人体の動作を補助するようにしてもよい。また、図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されているが、この例に限られず、筋力補助装置１０は、片方の肩、片方の手首、片方の膝、片方の肘等に作用するようにしてもよい。

以下、図示された具体例を参照しながら、各構成要素について順に説明していく。なお、以下で参照する図１〜図２４においては、理解の容易を図るため、一の図面で示されている構成要素が、他の図面に省略されていることもある。

まず、第１装着具２０について説明する。図１及び図２に示すように、第１装着具２０は、体に装着される装着プレート２１及び装着ベルト２２を有している。図示された例にいて、装着プレート２１は、樹脂製又は金属製の板状材からなっている。ただし、装着プレート２１に代えて、縫製品として構成された装着部材が用いられても良いし、縫製品と板状材（プレート）との組み合わせとして構成された装着部材が用いられてもよい。装着ベルト２２は、体側部ベルトおよび一対の肩ベルトを含んでいる。装着ベルト２２は、着用者の胴体、とりわけ背中に対面する位置に装着プレート２１を固定する。

また、図１に示すように、第１装着具２０は、中央フレーム２３、側方フレーム２４及び支持アーム２５を更に有している。中央フレーム２３、側方フレーム２４及び支持アーム２５は、比較的軽量で比較的剛性の高い金属製、例えばアルミニウム合金製のフレーム材からなる。中央フレーム２３は、装着プレート２１に固定されている。側方フレーム２４は、中央フレーム２３から横方向外方に延び出している。

図３及び図４に示すように、側方フレーム２４は、中央フレーム２３に接続した後方フレーム部２４ａと、後方フレーム部２４ａの横方向外方端から前方に延び出した前方延出フレーム部２４ｂと、を有している。後方フレーム部２４ａは、肩に後方から対面する位置に配置されている。前方延出フレーム部２４ｂは、肩に横方向における外方から対面する位置に配置されている。側方フレーム２４は、中央フレーム２３に対して、第２回転軸線ｄ２を中心として相対回転可能に接続されている。この第２回転軸線ｄ２は、肩の内外旋軸ｄｂに対応して設けられている。側方フレーム２４が中央フレーム２３に対して第２回転軸線ｄ２を中心として相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内旋運動及び外旋運動が可能となる。支持アーム２５は、前方延出フレーム部２４ｂの前方端に設けられている。支持アーム２５は、後述するブレーキ機構４０のケーシング５０を支持するブラケットとして機能する。

肩の動作を補助する図示された筋力補助装置１０は、両方の肩に作用するように構成されている。具体的には、中央フレーム２３の両側方にそれぞれ側方フレーム２４が設けられている。各側方フレーム２４に、アシスト機構１５のブレーキ機構４０等が支持されている。また、各側方フレーム２４に対応して、第２装着具３０がそれぞれ設けられている。中央フレーム２３を中心として両側方に設けられた一対の構成要素は、対称性を有しており、同様に構成され得る。したがって、以下の説明及び以下の説明で参照する図においては、一方の肩に作用する構成、具体的には右肩に作用する構成について記載する。

また、本明細書で用いる「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」等の用語は、筋力補助装置１０を着用した着用者を基準とする「前」、「後」、「上」、「下」及び「横方向」を意味することとする。

次に、第２装着具３０について説明する。図１０に示すように、第２装着具３０は、詳しくは後述するアシスト機構１５の出力軸をなす回転部材４１（図５及び図１０参照）と接続している。第２装着具３０は、回転部材４１の回転にともなって、回転部材４１の回転軸線である第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。図１０に示すように、第２装着具３０は、人体に取り付けられる装着部３７と、回転部材４１と装着部３７とを連結する連結アーム部３１と、を有している。装着部３７は、回転部材４１からアシスト軸線である第１回転軸線ｄ１と非平行な方向に延び出している。連結アーム部３１は、アシスト機構１５の最下流側（最出力側）となる回転部材４１から筋力補助力を入力される。連結アーム部３１は、回転部材４１の第１装着具２０に対する回転にともなって装着部３７が第１装着具２０に対して回転するよう、回転部材４１と装着部３７とを連結している。

まず、装着部３７について説明する。図示された例において、装着部３７は、図８及び図９に示すように、人体の上腕に取り付けられる。装着部３７は、アシスト機構１５から供給される力を上腕に効率的に伝達するため、第１回転軸線ｄ１周りの回転にともなった移動方向への上腕との相対移動を規制されることが好ましい。とりわけ筋力補助装置１０が上腕の持ち上げを補助する場合には、上腕の装着部３７に対する下方又は後方への相対移動を効果的に規制することが好ましい。図３及び図４によく示されているように、図示された装着部３７は、上腕が挿入される筒状部を形成する装着体３８及び補助ベルト３９を有している。装着体３８は、例えば、高剛性の樹脂成形物等からなる。図示された例において、装着体３８は、その外面にボス３８ａを有している。装着体３８は、ボス３８ａを介して、連結アーム部３１と接続している。図１及び図８に示すように、装着体３８は、下がった位置にある上腕に対して後方から対面する位置に配置され、図９に示すように、持ち上げられた上腕に対して下方から対面する位置に配置される。一方、図２に示すように、補助ベルト３９は、柔軟性を有したベルト材からなり、上腕に対して主として前方から対面する位置に配置される。補助ベルト３９の長さを調節することで、装着部３７が上腕を安定して保持することが可能となる。

次に、連結アーム部３１について説明する。連結アーム部３１は、アシスト機構１５から供給される力を装着部３７に効率的に伝達するため、第１回転軸線ｄ１を中心として、装着部３７及び回転部材４１が相対回転しないように、装着部３７及び回転部材４１を連結することが好ましい。すなわち、第２装着具３０は、アシスト機構１５から第１回転軸線ｄ１を中心とした回転力を作用されるため、遊びや構成要素自体の弾性変形を除くと、アシスト機構１５から回転力を入力される連結アーム部３１と人体に補助力を出力する装着部３７は、アシスト機構１５から入力される力の方向、つまり第１回転軸線ｄ１を中心とした円周方向に、相対動作しないようになっていることが好ましい。

図２、図８、図１０に示すように、具体的な構成として、図示された連結アーム部３１は、回転部材４１の側から装着部３７の側へ順に、基部材３２、第１部材３３、第２部材３４及び第３部材３５を有している。図１０に示すように、基部材３２は、回転部材４１に固定され、第１回転軸線ｄ１と非平行な方向に回転部材４１から延び出している。基部材３２は、回転部材４１と同期して、第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。図２に示すように、第１部材３３は、第３回転軸線ｄ３を中心として基部材３２と相対回転可能となるよう、基部材３２に接続している。第２部材３４は、第４回転軸線ｄ４を中心として第１部材３３と相対回転可能となるよう、第１部材３３に接続している。第３部材３５は、第５回転軸線ｄ５を中心として第２部材３４と相対回転可能となるよう、第２部材３４に接続している。また、第３部材３５は、第６回転軸線ｄ６を中心として装着部３７の装着体３８と相対回転可能となるよう、装着体３８のボス３８ａに接続している。

なお、連結アーム部３１が回転部材４１から延び出すとは、連結アーム部３１が回転部材４１と一体的に形成されていることも含む。すなわち、連結アーム部３１の一部又は全部が、回転部材４１と一体的に形成されていてもよい。例えば、基部材３２が回転部材４１と一体的に形成されていてもよい。

ところで、着用者の拘束感を軽減する目的からは、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１と平行な方向への投影において、すなわち図８及び図９の紙面への投影において、装着部３７は、連結アーム部３１に対する向きを調節可能となっていることが好ましい。図示された例において、連結アーム部３１と装着部３７は、第６回転軸線ｄ６を中心として相対回転可能に接続している。図８及び図９に示すように、第１回転軸線ｄ１が屈伸軸ｄａと一致していない場合、上腕の屈伸運動にともない、屈伸軸ｄａと装着部３７が取り付けられている上腕の部位とを結ぶ方向（上腕の長手方向）ｄｘと、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向（より厳密には、連結アーム部３１の回転部材４１への接続位置ｃｅ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置ｃｅ２とを結ぶ方向）ｄαとによってなされる角度θｘは変化する。したがって、この屈伸運動にともない、装着部３７は、上腕に対して向きを変化させるよう作用する。このとき着用者は、拘束感、さらには上腕に痛みを覚えることになる。しかしながら、ここで説明する装着部３７は、連結アーム部３１に対して第６回転軸線ｄ６を中心として回転することで、上腕の長手方向に応じて連結アーム部３１に対する装着部３７の向きを自動的に調節することができる。

この装着部３７の向き調整機能に鑑み、図２に示すように、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線（第６回転軸線ｄ６）は、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向（より厳密には、連結アーム部３１の回転部材４１への接続位置ｃｅ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置ｃｅ２とを結ぶ方向）ｄαと非平行となっている。装着部３７の連結アーム部３１に対する第６回転軸線ｄ６を中心とした回転により、装着部３７の上腕に対する向き調整を効率的に実現する観点から、図２に示すように、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線（第６回転軸線ｄ６）が、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向（より厳密には、連結アーム部３１の回転部材４１への接続位置ｃｅ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置ｃｅ２とを結ぶ方向）ｄαに対してなす角度θαは、好ましくは４５°より大きく１３５°未満となるように設定され、より好ましくは６０°より大きく１２０°未満となるように設定され、最も好ましくは、この角度θαは９０°となるように設定される。

同様に、装着部３７の連結アーム部３１に対する第６回転軸線ｄ６を中心とした回転により、装着部３７の上腕に対する向き調整を効率的に実現する観点から、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線（第３回転軸線ｄ３）が、アシスト軸線をなす第１回転軸線ｄ１に対してなす角度θβは、図１０に示すように、好ましくは４５°未満となるように設定され、より好ましくは３０°未満となるように設定され、最も好ましくは、この角度θβは０°となるように設定される。

その一方で、装着部３７の向き調整機能が、回転部材４１から装着部３７への筋力補助力の効率的な伝達を阻害しないようにする必要がある。すなわち、装着部３７の第６回転軸線ｄ６を中心とした連結アーム部３１に対する回転にともなって、装着部３７が第１回転軸線ｄ１を中心とする円周に沿って回転部材４１に対して相対移動しないようにすることが好ましい。この点から、図８及び図９に示すように、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１と平行な方向への投影において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転可能な接続位置ｃｅ２は、第１回転軸線ｄ１から大きく離れており、装着部３７が人体と接触している領域内に位置している。

さらに、連結アーム部３１は、着用者の拘束感を軽減する目的から、回転部材４１の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ装着部３７及び連結アーム部３１の接続位置（以下において、「先端側接続位置」とも呼ぶ）ｃｅ２を含む面内において、回転部材４１及び連結アーム部３１の接続位置（以下において、「基端側接続位置」とも呼ぶ）ｃｅ１と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離ｌａが変化するようになっている。ここで、第１回転軸線ｄ１と直交し且つ先端側接続位置ｃｅ２を含む面とは、図８及び図９に示された面と平行な面となる。そして、図８及び図９に示された面と平行な面内における基端側接続位置ｃｅ１から先端側接続位置ｃｅ２までの距離ｌａとは、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｃｅ２とを含む面内における、第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｃｅ２との離間間隔にも相当する。

また、着用者の拘束感を軽減する目的からは、回転部材４１から連結アーム部３１を介して装着部３７までの部分が、４自由度の機構を形成していることが好ましい。図３及び図４によく示されているように、図示された連結アーム部３１は、回転部材４１に固定された基部材３２と、基部材３２に対して動作可能に接続した第１部材３３と、第１部材３３に動作可能に接続した第２部材３４と、第２部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３７に動作可能に接続した第３部材３５と、を有している。この連結アーム部３１によれば、回転部材４１から装着部３７までの構成により、４自由度の動作を行うことができる。言い換えると、装着部３７は、回転部材４１に対して、４自由度の相対動作を行うことができる。

さらに、回転部材４１及び連結アーム部３１の第１部材３３、連結アーム部３１の第１部材３３及び連結アーム部３１の第２部材３４、及び、連結アーム部３１の第２部材３４及び連結アーム部３１の第３部材３５のいずれか一つの組み合わせは、回転部材４１の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として相対回転可能となっていることが好ましい。第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心として回転可能な接続は、装着部３７が、回転部材４１の回転にともなって、第１回転軸線ｄ１を中心として回転することを阻害することはない。すなわち、回転部材４１から装着部３７への筋力補助力の伝達を阻害することはない。その一方で、図示された例では、装着部３７が、第１回転軸線ｄ１と非平行な軸線を中心とした肩関節での動作に追随して、上腕とともに移動することを可能とすることができる。

図示された例において、連結アーム部３１の第１部材３３は、回転部材４１に対して第３回転軸線ｄ３を中心として、相対回転可能となっている。第３回転軸線ｄ３は、第１回転軸線ｄ１と非平行である。とりわけ図示された例において、第３回転軸線ｄ３は、第１回転軸線ｄ１に垂直である。また、第３回転軸線ｄ３は、第２回転軸線ｄ２にも垂直である。

同様に、連結アーム部３１の第１部材３３と連結アーム部３１の第２部材３４との相対回転軸線である第４回転軸線ｄ４は、第１回転軸線ｄ１と非平行であり、とりわけ図示された例において第１回転軸線ｄ１に垂直である。また、第４回転軸線ｄ４は、第２回転軸線ｄ２にも垂直である。

同様に、連結アーム部３１の第２部材３４と連結アーム部３１の第３部材３５との相対回転軸線である第５回転軸線ｄ５は、第１回転軸線ｄ１と非平行であり、とりわけ図示された例において第１回転軸線ｄ１に垂直である。また、第５回転軸線ｄ５は、第２回転軸線ｄ２にも垂直である。

図示された例において、第３回転軸線ｄ３、第４回転軸線ｄ４及び第５回転軸線ｄ５は、互いに平行となっている。第３回転軸線ｄ３、第４回転軸線ｄ４及び第５回転軸線ｄ５は、肩の内外転軸ｄｃに対応して設けられている。第３〜第５回転軸線ｄ３，ｄ４，ｄ５を中心として構成要素が相対回転することにより、肩関節を中心とした、上腕の内転運動及び外転運動が可能となる。さらに、このような構成の連結アーム部３１では、内外転運動に対応して設けられた第３回転軸線ｄ３に直交し且つ先端側接続位置ｃｅ２を含む面（図１０及び図１２）において、第３回転軸線ｄ３と先端側接続位置ｃｅ２との距離ｌｂが変化するようになっている。

次に、アシスト機構１５について説明する。上述したように、アシスト機構１５は、ブレーキ機構４０及び駆動機構７０を有している。ブレーキ機構４０は、筋肉補助力（アシスト力）の出力部としての回転部材（出力軸）４１を含んでいる。ブレーキ機構４０は、駆動機構７０に駆動されることで、回転部材４１の自由な回転を規制する状態と、回転部材４１の自由な回転を許容する状態と、に切り替わる。ブレーキ機構４０は、回転部材４１の回転を規制することで、第１装着具２０に対する第２装着具３０のアシスト軸線である第１回転軸線ｄ１を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制する。

図７に模式的に示すように、ブレーキ機構４０は、回転部材４１に加え、ブレーキ回転体６０と、接触部材６５と、を有している。回転部材４１は、第２装着具３０と連動して第１回転軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転することができる。接触部材６５は、アシスト軸線に対して垂直な方向と非平行な方向に移動することができる。すなわち、接触部材６５は、アシスト軸線（第１回転軸線ｄ１）と平行な方向またはアシスト軸線（第１回転軸線ｄ１）に傾斜した方向に移動可能となっている。そして、接触部材６５は、所定の方向に移動することで、ブレーキ回転体６０に接離することができる。すなわち、接触部材６５は、所定の方向に沿って移動してブレーキ回転体６０に接近すること、所定の方向にそって移動してブレーキ回転体６０から離間することが可能となっている。このブレーキ機構４０は、いわゆるディスクブレーキとも呼ばれる機構である。接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触して摩擦を生じさせることで、ブレーキ回転体６０の第１回転軸線ｄ１を中心とした自由な回転が規制される。これにより、ブレーキ回転体６０と連動して第１回転軸線ｄ１を中心として回転可能な第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転に規制が加えられるようになる。

図５〜図７を主に参照して、図示されたブレーキ機構４０について具体的に説明する。図５〜図７に示すように、このブレーキ機構４０は、ブレーキ回転体６０及び接触部材６５を支持するケーシング５０を有している。ケーシング５０は、図３及び図４に示すように、支持アーム２５を介して第１装着具２０に固定されている。図５に示すように、ケーシング５０は、第１ケーシング部５１及び第２ケーシング部５２を含んでいる。第１ケーシング部５１及び第２ケーシング部５２のそれぞれに軸受４２が設けられている。この軸受４２によって、回転部材４１が回転可能にケーシング５０に支持されている。すなわち、ケーシング５０が、回転部材４１の回転軸線である第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を画成している。図示された例において、回転部材４１は、ケーシング５０を貫通している。

第１ケーシング部５１及び第２ケーシング部５２の間に画成された空間に、ブレーキ回転体６０が収容されている。第１ケーシング部５１には、この空間に開口した孔５１ａが形成されている。孔５１ａ内には、接触部材６５が収容されている。この孔５１ａは、接触部材６５を動作させるシリンダ５４として機能する。図示された例において、第１ケーシング部５１には、八つのシリンダ５４が形成されており、合計八つの接触部材６５が支持されている。八つの接触部材６５は、第１回転軸線ｄ１を中心とする円周上に等間隔で配置されている。すなわち、八つの接触部材６５は、回転部材４１の周囲に配置されている。

シリンダ５４は、第１回転軸線ｄ１と平行に延びている。したがって、図示された例において、接触部材６５は、第１回転軸線ｄ１と平行な方向に移動する。第１ケーシング部５１には、八つのシリンダ５４に通じる流路５５が形成されている。流路５５から流体を注入することで、接触部材６５は、ブレーキ回転体６０に接近する向きに移動する。ブレーキ回転体６０は、第１ケーシング部５１及び第２ケーシング部５２の間の空間において、第１回転軸線ｄ１にいくらか移動することができる。第２ケーシング部５２のブレーキ回転体６０に対面する面は、受圧面５３として機能する。接触部材６５によって押圧されたブレーキ回転体６０が、第２ケーシング部５２の受圧面５３に接触することで、ブレーキ回転体６０と接触部材６５との間だけでなく、ブレーキ回転体６０と受圧面５３との間にも摩擦力が発生する。つまり、ブレーキ回転体６０と接触部材６５との相対回転を規制する制動力に加え、ブレーキ回転体６０と受圧面５３との相対回転を規制する制動力も生じる。

ところで、図示された例において、ブレーキ機構４０は、回転部材４１とブレーキ回転体６０との間に設けられたワンウェイクラッチ４５をさらに有している。ワンウェイクラッチは、一方の方向のみに回転力を伝達する機構のことを指し、具体例として、ワンウェイベアリングが含まれる。図示された例において、ワンウェイクラッチは、ワンウェイベアリングとして構成されている。

図５に示すように、ワンウェイクラッチ４５の外輪がブレーキ回転体６０に固定され、ワンウェイクラッチ４５の内輪が回転部材４１を保持している。このワンウェイクラッチ４５は、回転部材４１のブレーキ回転体６０に対する第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした一方向への相対回転を規制する。その一方で、ワンウェイクラッチ４５は、回転部材４１のブレーキ回転体６０に対する第１回転軸線（アシスト軸線）ｄ１を中心とした一方向とは逆の他方向への相対回転を許容する。したがって、図示された例では、接触部材６５が動作してブレーキ回転体６０の第１回転軸線ｄ１を中心とした回転が制動された状態において、ワンウェイクラッチ４５での回転により、回転部材４１は第１回転軸線ｄ１を中心として他方向には回転することができるが、第１回転軸線ｄ１を中心として一方向には回転することができなくなる。すなわち、ブレーキ機構４０が制動力を発生させている状態において、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して、第１回転軸線ｄ１を中心として他方向には回転することができるが、第１回転軸線ｄ１を中心として一方向には回転することはできない。後述するように、図示された例では、ブレーキ機構４０が制動力を生じている場合、上腕を持ち上げる向きの動作が許容されるが、上腕を下げる向きの動作が規制される。すなわち、上腕が下がらないように筋力補助を行いながら、上腕の持ち上げ動作を許容する。なお、ブレーキ回転体６０の第１回転軸線ｄ１を中心とした回転が制動されていない状態においては、ワンウェイクラッチ４５は機能しない状態になっているので、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して、自由回転が可能となっている。

次に、ブレーキ機構４０を駆動する駆動機構７０について説明する。図示された例において、ブレーキ機構４０は、流体圧力によって駆動される。したがって、図１に示すように、駆動機構７０は、流体圧源７１と、流体圧源７１及びブレーキ機構４０の流路５５とを連通させる流路形成部材７２と、を有している。流体圧源７１は、圧力タンクや、ポンプにより構成される。流体圧源７１から供給される流体は、ブレーキ機構４０に応じて適宜選択され、例えば空気、窒素、不活性ガス等の気体や、水、油等の液体を採用することができる。流路形成部材７２は、流体圧源７１から供給される流体に応じて選択され、例えば、ゴムチューブ等を用いることができる。

ブレーキ機構４０からの流体の供給および供給停止は、制御部１３によって、制御される。制御部１３は、筋力補助装置１０に取り付けられたセンサや、筋力補助装置１０の着用者からの操作に基づき、ブレーキ機構４０を作動させる。

次に、以上のような構成からなる筋力補助装置１０の動作について説明する。

図１に示すように、まず、筋力補助装置１０を着用者が着用する。具体的には、装着プレート２１及び装着ベルト２２を用いて、第１装着具２０を胴体に装着する。また、装着部３７の装着体３８及び補助ベルト３９を用いて、装着部３７を上腕に装着する。なお、筋力補助装置１０には、着用者が受ける拘束感を軽減するための工夫がなされている。したがって、肩関節の各回転軸ｄａ，ｄｂ，ｄｃに対して、筋力補助装置１０の構成要素間の回転軸線ｄ１，ｄ２，ｄ３を必ずしも一致させなくてもよい。したがって、厳密な位置合わせの必要性を排除することができるため、着用者は、筋力補助装置１０を容易且つ短時間で着用することが可能となる。

筋力補助装置１０を着用した着用者が、屈伸軸ｄａを中心として屈伸運動または伸展運動を行う際、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、屈伸軸ｄａを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３７は、第１回転軸線ｄ１を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第１回転軸線ｄ１が屈伸軸ｄａと一致していない場合、図８及び図９に示すように、上腕の屈伸運動にともない、屈伸軸ｄａと装着部３７が取り付けられている上腕の部位とを結ぶ方向（上腕の長手方向）ｄｘと、第１回転軸線ｄ１と装着部３７とを結ぶ方向ｄαとによってなされる角度θｘは変化する。したがって、この屈伸運動にともない、装着部３７は、上腕に対して向きを変化させるよう作用する。このとき着用者は、拘束感、さらには上腕に痛みを覚えることになる。着用者は、この拘束感により、例えば肩の位置を動かしながら腕を屈曲または伸展させることを試みることになる。

一方、図示された筋力補助装置１０では、拘束感を軽減するための第１の工夫として、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１と平行な方向への投影において、すなわち図８及び図９の紙面への投影において、装着部３７は、連結アーム部３１に対する向きを調節可能となっている。具体的な構成として、連結アーム部３１の第３部材３５と装着部３７は、第６回転軸線ｄ６を中心として相対回転可能に接続している。したがって、ここで説明する装着部３７は、連結アーム部３１に対して第６回転軸線ｄ６を中心として回転することで、上腕の長手方向に応じて連結アーム部３１に対する装着部３７の向きを自動的に調節することができる。

また、図示された筋力補助装置１０において、図２に示すように、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線（第６回転軸線）ｄ６は、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向（より厳密には、連結アーム部３１の回転部材４１への接続位置ｃｅ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置ｃｅ２とを結ぶ方向）ｄαと非平行となっている。とりわけ、第６回転軸線ｄ６が方向ｄαに対してなす角度θαは、４５°より大きく１３５°未満となるように設定され、より好ましくは６０°より大きく１２０°未満となるように設定され、最も好ましくは９０°となるように設定される。この構成によれば、第６回転軸線ｄ６を中心とした連結アーム部３１と装着部３７との相対回転は、ここで問題とする拘束感に対処するための向き調整の回転に有効に用いられるようになる。

さらに、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線（第３回転軸線ｄ３）が、アシスト軸線をなす第１回転軸線ｄ１に対してなす角度θβは、図１０に示すように、４５°未満となるように設定され、より好ましくは３０°未満となるように設定され、最も好ましくは、この角度θβは０°となるように設定される。この構成によれば、第６回転軸線ｄ６を中心とした連結アーム部３１と装着部３７との相対回転は、ここで問題とする拘束感に対処するための向き調整の回転に有効に用いられるようになる。

その一方で、図８及び図９に示すように、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１と平行な方向への投影において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転可能な接続位置ｃｅ２は、装着部３７が人体と接触している領域内に位置している。すなわち、装着部３７が第６回転軸線ｄ６を中心として連結アーム部３１に対して回転した場合に、装着部３７が第１回転軸線ｄ１を中心とする円周に沿って回転部材４１に対して相対移動してしまうことを効果的に防止することができる。すなわち、拘束感を効果的に消失させるための装着部３７の向き調整機能が、回転部材４１から装着部３７への筋力補助力の伝達を効率的に維持することができる。

加えて、第１回転軸線ｄ１が屈伸軸ｄａと一致していない場合、上腕のうちの装着部３７を取り付けられている部位の屈伸軸ｄａを中心とした移動軌跡と、装着部３７の第１回転軸線ｄ１を中心とした移動軌跡は、一致しない。すなわち、装着部３７の向きと装着部３７を取り付けられる上腕の向きとの相違に関連した拘束感とは別に、装着部３７の位置と装着部３７を取り付けられる上腕の位置との相違に関連した拘束感も生じる。

この点について、図示された筋力補助装置１０では、拘束感を軽減するための第２の工夫として、回転部材４１の回転軸線である第１回転軸線ｄ１と直交し且つ第２装着具３０の装着部３７及び連結アーム部３１の接続位置である先端側接続位置ｃｅ２を含む面内において、すなわち、図８及び図９に示す面と平行な面において、連結アーム部３１の回転部材４１への接続位置である基端側接続位置ｃｅ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置である先端側接続位置ｃｅ２との間の距離ｌａが変化する。言い換えると、第１回転軸線ｄ１と先端側接続位置ｃｅ２とを含む図１０及び図１１の面内において、基端側接続位置ｃｅ１と先端側接続位置ｃｅ２との間の第１回転軸線ｄ１に直交する方向に沿った離間間隔ｌａが、変化する。図示された例において、この離間間隔（距離）ｌａは、図１０に示された状態において、図１１に示された状態よりも、長くなっている。この基端側接続位置ｃｅ１と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離ｌａの変動により、屈伸・伸展運動において、上腕の装着部３７が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３７の移動軌跡を一致させることができる。したがって、屈伸・伸展運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。

さらに、本実施の形態において、回転部材４１、連結アーム部３１及び装着部３７は、４自由度の機構を構成している。このような連結アーム部３１によれば、第１回転軸線ｄ１を含む面内において、装着部３７及び連結アーム部３１の接続位置ｃｅ２を、装着部３７の向きを調整しながら、第１回転軸線ｄ１と平行な方向および第１回転軸線ｄ１に直交する方向の二方向において、調節すること、並びに、第１回転軸線ｄ１と直交する面内における装着部３７の向きを調整すること、の両方を可能とすることができる。したがって、第１回転軸線ｄ１が、筋力を補助しようとする関節の動作の回転軸線に対して傾斜していたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。さらに、筋力を補助しようとする関節の動作以外の動作（上述した例では、屈伸運動以外の、内外転運動や内外旋運動）についても、拘束感を軽減することができる。

また、人体の関節は、互いに直交する複数の軸を中心とした回転運動を可能にする。上述してきたように、肩関節は、一つの関節で、屈曲・伸展運動、内転・外転運動、内旋・外旋運動を、互いに直交する三つの軸線ｄａ，ｄｂ，ｄｃを中心とした相対回転動作として可能にしている。このような多様な運動を拘束しないようにするため、特開２００９−２６８８３９号公報に開示された筋力補助装置では、三つの相対回転軸線が設けられ且つ三つの相対回転軸線が一箇所で交わるようにしている。そして、この三つの相対回転軸線が交わる位置が、着用者の関節上に位置するよう、着用者は筋力補助装置を着用する。しかしながら、筋力補助装置において、三つの回転軸線が一箇所で交わるようにすることは、筋力補助装置の複雑大型化の原因となる。さらに、筋力補助装置の三つの回転軸線が交わる位置を、着用者の関節上に配置し続けることは困難である。

一方、図示された筋力補助装置１０によれば、内外転運動および内外旋運動の際にも同様に、着用者が受ける拘束感を効果的に軽減することができる。

まず、筋力補助装置１０を着用した着用者が、内外転軸ｄｃを中心として内転運動または外転運動を行う際、図１２に示すように、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第３回転軸線ｄ３を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、内外転軸ｄｃを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３７は、第３回転軸線ｄ３を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０に対して相対回転する。ここで、第３回転軸線ｄ３が内外転軸ｄｃと一致していない場合、上腕の装着部３７を取り付けられている部位の内外転軸ｄｃを中心とした移動軌跡と、装着部３７の第３回転軸線ｄ３を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を内転または外転させることになる。

しかしながら、図示された筋力補助装置１０では、第３回転軸線ｄ３と直交し且つ先端側接続位置ｃｅ２を含む面内において、すなわち、図１０及び図１２に示す面において、第３回転軸線ｄ３と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離ｌｂが変化する。言い換えると、第３回転軸線ｄ３と先端側接続位置ｃｅ２とを含む面内において、第３回転軸線ｄ３と先端側接続位置ｃｅ２との間の第３回転軸線ｄ３に直交する方向に沿った離間間隔が、変化する。この第３回転軸線ｄ３と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離の変動により、内転・外転運動において、上腕の装着部３７が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３７の移動軌跡を一致させることができる。したがって、内転・外転運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。

次に、筋力補助装置１０を着用した着用者が、内外旋転軸ｄｂを中心として内旋運動または外旋運動を行う際、第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第２回転軸線ｄ２を中心として回転する。このとき、着用者の上腕は、内外旋軸ｄｃを中心として胴体に対して相対回転する。一方、上腕に取り付けられた装着部３７は、第２回転軸線ｄ２を中心として、胴体に取り付けられた第１装着具２０の中央フレーム２３に対して相対回転する。ここで、第２回転軸線ｄ２が内外旋軸ｄｂと一致していない場合、上腕の装着部３７を取り付けられている部位の内外旋軸ｄｂを中心とした移動軌跡と、装着部３７の第２回転軸線ｄ２を中心とした移動軌跡は、一致しない。したがって、着用者は、拘束感を覚えて肩の位置を動かしながら腕を内旋または外旋させることになる。

しかしながら、図示された筋力補助装置１０では、第２回転軸線ｄ２と直交し且つ先端側接続位置ｃｅ２を含む面内において、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離が変化する。言い換えると、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｃｅ２とを含む面内において、第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｃｅ２との間の第２回転軸線ｄ２に直交する方向に沿った離間間隔が、変化する。この第２回転軸線ｄ２と先端側接続位置ｃｅ２との間の距離の変動により、内旋・外旋運動において、上腕の装着部３７が取り付けられている部位の移動軌跡に、装着部３７の移動軌跡を一致させることができる。したがって、内旋・外旋運動中における、筋力補助装置１０を着用した着用者の拘束感を効果的に軽減することができる。

次に、アシスト機構１５の動作について説明する。

図示された筋力補助装置１０では、着用者の操作や図示しないセンサでの検出結果に基づき、制御部１３が筋力補助力を供給するか否かを制御する。筋力補助力が供給されていない場合、第２装着具３０は第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として自由に回転することができる。またこの際、筋力補助装置１０の着用者は、大きな拘束感を感じることはなく、上腕を動作させることができる。

筋力補助力を供給する場合、制御部１３からの制御信号により、駆動機構７０の流体圧源７１から流路形成部材７２を介してケーシング５０の流路５５に、流体、例えば圧縮気体が供給される。流路５５内へ流体が供給されると、接触部材６５が、シリンダ５４内でブレーキ回転体６０に接近するように移動する。接触部材６５は、ブレーキ回転体６０に接触し、さらに、ブレーキ回転体６０を受圧面５３に接触させる。これにより、ブレーキ回転体６０は、第１回転軸線ｄ１を中心とした、ケーシング５０及び第１装着具２０に対する相対回転を制動される。

ブレーキ回転体６０にワンウェイクラッチ４５を介して保持された回転部材４１は、ブレーキ回転体６０及び第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした一方向への回転を規制される。この結果、第２装着具３０の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした一方向への回転が規制される。その一方で、回転部材４１は、ワンウェイクラッチ４５での内輪と外輪との相対回転により、ブレーキ回転体６０及び第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした他方向への回転を許容されている。この結果、第２装着具３０の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした他方向への回転は許容される。図示された例においては、筋力補助装置１０の着用者は、その上腕を下げることを規制される。すなわち、着用者は、上腕を持ち上げた状態に保持することを筋力補助される。その一方で、筋力補助装置１０の着用者は、その上腕を更に持ち上げることを許容されている。すなわち、着用者は、下方から支持されながら、さらに自力で持ち上げることも可能である。この点からも、着用者が受ける拘束力を軽減することができる。

ところで、ブレーキ機構４０による第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転の規制は、ブレーキ回転体６０と接触部材６５及び受圧面５３との摩擦に起因している。しかも、接触部材６５は、第１回転軸線ｄ１と直交する方向、すなわちブレーキ回転体６０の板面方向と非平行な方向へ移動してブレーキ回転体６０の主面に接触する。同様に、受圧面５３は、ブレーキ回転体６０の反対側の主面と接触する。したがって、このブレーキ機構４０では、ブレーキ回転体６０を任意の位置にて静止させることができる。これにより、第２装着具３０を第１装着具２０に対して所望とする相対位置に保持することができる。したがって、筋力補助装置１０の着用者は、所望とする体勢において、筋力補助を受けることができる。例えば、溶接具等の機器を把持して腕を持ち上げた状態での作業を、筋力補助を受けながら、適切な体勢で実施することができる。

筋力補助力の供給を停止する場合、制御部１３は、流体圧源７１から流路５５への流体の供給を停止させる。このとき、第１ケーシング部５１と第２ケーシング部５２との間の空間から流体が漏れ出し、或いは、強制的に排出される。これにより、ブレーキ回転体６０と接触部材６５または受圧面５３との間の摩擦力が消失し、筋力補助力の供給が停止する。着用者は、第１回転軸線ｄ１を中心として第２装着具３０を第１装着具２０に対して自由に回転させることが可能となり、上腕を降ろすことができる。

なお、図１に示すように、筋力補助装置１０は、横方向（幅方向）に離間して設けられた一対のブレーキ機構４０を有している。右側のブレーキ機構４０と左側のブレーキ機構４０は、横方向における筋力補助装置１０の中心に関し、対称的な動作を行うことが好ましい。具体的には、図５に示された例では、右肩用のブレーキ機構４０において、接触部材６５およびブレーキ回転体６０は、駆動機構７０からの流体供給により、横方向における左側に移動する。このとき、左肩用のブレーキ機構４０において、接触部材６５およびブレーキ回転体６０は、駆動機構７０からの流体供給により、横方向における右側に移動するようになっていることが好ましい。右肩用のブレーキ機構４０の動作と左肩用のブレーキ機構４０の動作が、対称的である場合、ブレーキ機構４０の動作にともなって筋力補助装置１０に伝達される反力が、互いに打ち消し合うようになる。これにより、着用者への衝撃を顕著に低下させることができ、結果として、さらに違和感及び拘束感を低減することが可能となる。

以上に説明してきた一実施の形態において、筋力補助装置１０は、関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具２０と、アシスト軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能であり、二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具３０と、第１装着具２０に対する第２装着具３０のアシスト軸線ｄ１を中心とした少なくとも一方向への相対回転を規制するブレーキ機構４０と、を備えている。ブレーキ機構４０は、第２装着具３０に連動して第１装着具２０に対して相対回転するブレーキ回転体６０と、アシスト軸線ｄ１に対して垂直な方向と非平行な方向（つまりアシスト軸線ｄ１に対して垂直でない方向）に移動してブレーキ回転体６０に接離する接触部材６５と、を有している。そして、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触して、アシスト軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な回転を規制する。このような筋力補助装置１０によれば、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触することで、ブレーキ回転体６０の自由な相対回転を規制し、これにより、ブレーキ回転体６０に連動し得る第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な相対回転を規制することができる。すなわち、本実施の形態では、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触した際のブレーキ回転体６０と他の部材（例えば、接触部材６５や受圧面５３）との摩擦によって、第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な相対回転を規制することができる。したがって、第２装着具３０を第１装着具２０に対して任意の相対位置に保持することが可能となる。これにより、筋力補助装置１０の装着者は、作業に適した所望の体勢にて筋力補助力を受けることができる。

また上述した一実施の形態において、筋力補助装置１０は、ブレーキ機構４０は、第１装着具２０に対してアシスト軸線ｄ１を中心として回転可能に支持され且つ第２装着具３０に接続した回転部材（シャフト）４１と、ブレーキ回転体６０と、の間に設けられたワンウェイクラッチ４５をさらに有している。ワンウェイクラッチ４５は、回転部材４１のブレーキ回転体６０に対するアシスト軸線ｄ１を中心とした一方向への相対回転を規制し且つ回転部材４１のブレーキ回転体６０に対するアシスト軸線ｄ１を中心とした一方向とは逆の他方向への相対回転を許容するようにして、回転部材４１を保持している。このような筋力補助装置１０によれば、第２装着具３０の第１装着具２０に対する一方向への相対回転が規制される一方で、第２装着具３０の第１装着具２０に対する他方向への相対回転が許容される。例えば、持ち上げた腕を当該持ち上げた位置に保持することを筋力補助するとともに、作業内容に応じて腕をさらに持ち上げることができる。したがって、筋力補助力を受ける体勢を微調整することができる。また、筋力補助装置１０を着用した着用者の作業性を向上させることができ、さらに、筋力補助装置１０を着用した際に受ける拘束感を低減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、接触部材６５は、気圧または液圧で駆動される。このような筋力補助装置１０は、簡易小型化が可能であるとともに、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための大きな制動力を確保することができる。

さらに上述した一実施の形態において、ブレーキ回転体６０は、接触部材６５に押圧されて移動し、第１装着具２０に支持された受圧面に接触する。このような筋力補助装置１０によれば、受圧面５３とブレーキ回転体６０との接触面積を大きく確保して、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための大きな制動力を確保することができる。

さらに上述した一実施の形態において、受圧面５３は、ブレーキ回転体６０を収容するケーシング５０によって形成されている。このような筋力補助装置１０によれば、ケーシング５０が受圧面５３を形成することで、筋力補助装置１０を小型化することができる。

さらに上述した一実施の形態において、ブレーキ回転体６０は、アシスト軸線ｄ１と平行な方向において、接触部材６５と受圧面５３との間に位置する。このような筋力補助装置１０によれば、ブレーキ回転体６０は、接触部材６５及び受圧面５３との間でこれらの両方に接触する。したがって、接触部材６５を動作させた場合に大きな摩擦力が生成され、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための大きな制動力を確保することができる。

以上に説明してきた一実施の形態において、筋力補助装置１０は、関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具２０と、アシスト軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能であり、二つの部位のうちの他方に取り付けられる第２装着具３０と、第１装着具２０に対してアシスト軸線ｄ１を中心として回転可能に支持され且つ第２装着具３０に接続した回転部材（回転シャフト）４１と、を備えている。第２装着具３０は、人体の二つの部位のうちの他方に取り付けられる装着部３７と、回転部材４１からアシスト軸線ｄ１と非平行な方向に延び出して回転部材４１と装着部３７とを連結する連結アーム部３１と、を有している。連結アーム部３１と装着部３７は相対回転可能に接続している。このような筋力補助装置１０によれば、アシスト軸線と平行な方向からの観察における装着部３７の連結アーム部３１に対する向きを調節することができる。したがって、アシスト軸線ｄ１が、筋力を補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａからずれていたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。また、アシスト軸線ｄ１を関節の回転軸線ｄａと厳密に一致させる必要がないため、筋力補助装置１０の構成を簡易小型化することが可能となり、また、筋力補助装置１０の人体への位置決めを容易化することができる。

また上述した一実施の形態において、アシスト軸線ｄ１と平行な方向への投影において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転可能な接続位置ｃｅ２は、装着部３７の人体に接触する領域内に位置している。このような筋力補助装置１０によれば、アシスト軸線ｄ１と平行な方向からの観察における装着部３７の連結アーム部３１に対する向きをより柔軟に調節することができ、これにより、筋力補助装置１０を装着した際の拘束感を効果的に軽減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線ｄ６は、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向ｄαと非平行である。このような筋力補助装置１０によれば、アシスト軸線ｄ１と平行な方向からの観察における装着部３７の連結アーム部３１に対する向き調整を有効に行うことができ、筋力補助装置１０を装着した際の拘束感を軽減することが可能となる。

さらに上述した一実施の形態において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線ｄ６が、連結アーム部３１の両端を結ぶ方向ｄαに対してなす角度θαは、４５°より大きく１３５°未満となっている。このような筋力補助装置１０では、連結アーム部３１と装着部３７とが相対回転することで、アシスト軸線ｄ１と平行な方向からの観察における装着部３７の連結アーム部３１に対する向きを有効に変化させることができる。これにより、筋力補助装置１０を装着した際の拘束感を効果的に軽減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、連結アーム部３１と装着部３７との相対回転軸線ｄ６が、アシスト軸線ｄ１に対してなす角度θβは、４５°未満となっている。このような筋力補助装置１０では、連結アーム部３１と装着部３７とが相対回転することで、アシスト軸線ｄ１と平行な方向からの観察における装着部３７の連結アーム部３１に対する向きを有効に変化させることができる。これにより、筋力補助装置１０を装着した際の拘束感を効果的に軽減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、関節は、肩関節であり、第２装着具３０は、上腕に取り付けられる。上腕は長手方向を有しており、しかも、筋力を効率的に補助する観点から、第２装着具３０の装着部３７は肩関節から離間した位置に取り付けられることが好ましい。このように上腕に取り付けられた装着部３７の連結アーム部３１に対する向きは、アシスト軸線ｄ１が肩関節の回転軸線ｄａからずれると、上腕の胴体に対する動作にともなって大きく変化することになる。したがって、ここで説明した筋力補助装置１０は、上腕の胴体に対する位置または動作における筋力補助に極めて好適である。

さらに上述した一実施の形態において、アシスト軸線ｄ１と直交し且つ装着部３７及び連結アーム部３１の接続位置ｃｅ２を含む面において、アシスト軸線ｄ１と連結アーム部３１の装着部３７への接続位置ｃｅ２との間の距離ｌａが変化するようになっている。すなわち、アシスト軸線ｄ１と平行な方向からの観察における装着部３７の位置を調節することができる。したがって、アシスト軸線ｄ１が、筋力を補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａからずれていたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。また、アシスト軸線ｄ１を関節の回転軸ｄａと厳密に一致させる必要がないため、筋力補助装置１０の構成を簡易小型化することが可能となり、また、筋力補助装置１０の人体への位置決めを容易化することができる。

さらに上述した一実施の形態において、回転部材４１、連結アーム部３１及び装着部３７は、４自由度の機構を構成している。このような連結アーム部３１によれば、アシスト軸線ｄ１を含む面内において、装着部３７及び連結アーム部３１の接続位置ｃｅ２を、装着部３７の向きを調整しながら、アシスト軸線ｄ１と平行な方向およびアシスト軸線ｄ１に直交する方向の二方向において調節すること、並びに、アシスト軸線ｄ１と直交する面内における装着部３７の向きを調整すること、の両方を可能とすることができる。したがって、アシスト軸線ｄ１が、筋力を補助しようとする関節の動作の回転軸線ｄａに対して傾斜していたとしても、当該関節の動作を、拘束感を軽減して、実現可能とすることができる。さらに、筋力を補助しようとする関節の動作以外の動作（上述した例では、屈伸運動以外の、内外転運動や内外旋運動）についても、拘束感を軽減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、連結アーム部３１は、回転部材４１に対して動作可能な第１部材３３と、第１部材３３に動作可能に接続した第２部材３４と、第２部材３４に動作可能に接続し且つ装着部３７に動作可能に接続した第３部材３５と、を有している。このような連結アーム部３１によれば、簡易且つ安価な構成により、４自由度のリンク機構を実現することができる。

さらに上述した一実施の形態において、回転部材４１及び連結アーム部３１の第１部材３３、連結アーム部３１の第１部材３３及び連結アーム部３１の第２部材３４、及び、連結アーム部３１の第２部材３４及び連結アーム部３１の第３部材３５のいずれか一つの組み合わせは、アシスト軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ３，ｄ４，ｄ５を中心として相対回転可能となっている。このような連結アーム部３１によれば、筋力を補助しようとする関節の動作以外の動作についても、拘束感を軽減することができる。すなわち、連結アーム部３１が、筋力を補助しようとする関節の動作に対する拘束感を軽減させる手段としてだけでなく、当該関節の動作とは異なる他の動作を可能とするための手段としても機能する。しかも、他の動作についても、拘束感を効果的に軽減することができる。

さらに上述した一実施の形態において、アシスト軸線ｄ１を中心とした第１装着具２０及び第２装着具３０の相対回転により、関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、アシスト軸線ｄ１と非平行な軸線ｄ３，ｄ４，ｄ５を中心としたいずれか一つの組み合わせの相対回転により、関節の内転運動または外転運動を可能にする。したがって、関節の屈曲運動および進展運動を、過度の拘束感を与えることなく、補助しながら、同時に、当該関節の内転運動および外転運動を、拘束感を軽減しながら、実現可能とすることができる。

なお、上述した一実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した一実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の一実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

上述した一実施の形態において、ブレーキ機構４０の一例について説明した。この例において、接触部材６５が、移動してブレーキ回転体６０を押圧することで、ブレーキ回転体６０が、移動して受圧面５３に接触する。この例において、例えば図１３に示すように、接触部材６５のブレーキ回転体６０に接触する面、ブレーキ回転体６０の接触部材６５に接触する面、ブレーキ回転体６０の受圧面５３に接触する面、第１ケーシング部５１のブレーキ回転体６０に接触する面のうちの少なくとも一以上に、摩擦材５６が積層されていてもよい。

また、図１４に示す例のように、ブレーキ回転体６０の両側に一以上の接触部材６５が配置され、ブレーキ回転体６０の両側から接触部材６５が接離するようにしてもよい。すなわち、図１４に示された例では、第２ケーシング部５２が、第１ケーシング部５１と対称的な構成を有している。第１ケーシング部５１は、孔５１ａによって形成されたシリンダ５４を有している。図１４に示された例において、受圧面５３は設けられていない。また、図１４に示された例において、ブレーキ回転体６０が回転部材４１に対して第１回転軸線ｄ１に静止しているようにしてもよい。図１４に示された例では、ブレーキ回転体６０と、当該ブレーキ回転体６０の両側に設けられた接触部材６５との摩擦による制動力を得ることができる。

さらに、図１５に示す例のように、ブレーキ回転体６０が二つ設けられていてもよい。図１５に示された例でも、ケーシング５０の第２ケーシング部５２が、上述した一実施の形態における第１ケーシング部５１と対称的な構成を有している。図１５に示された例において、回転部材４１上に一対のブレーキ回転体６０が設けられている。一対の回転部材４１の間には、受圧部材５７が設けられている。受圧部材５７は、ケーシング５０に固定されている、又は、ケーシング５０の一部をなしている。受圧部材５７は、第１回転軸線ｄ１に沿って両側に向く一対の受圧面５３を有している。図１５に示された例では、第１のブレーキ回転体６０と、当該第１のブレーキ回転体６０に対応して設けられた接触部材６５及び受圧部材５７の受圧面５３との摩擦による制動力、並びに、第２のブレーキ回転体６０と、当該第２のブレーキ回転体６０に対応して設けられた接触部材６５及び受圧部材５７の受圧面５３との摩擦による制動力によって、回転部材４１の自由な回転をより安定して規制することができる。

さらに、図１６に示す例において、ケーシング５０は、中央ケーシング部５８と、中央ケーシング部５８の第１回転軸線ｄ１における両側に設けられた一対の側ケーシング部５９と、を有している。中央ケーシング部５８内には、二つの接触部材６５が第１回転軸線ｄ１と平行な方向に並べて配置されている。また、第１回転軸線ｄ１の周囲に、多数対の接触部材６５、例えば上述した一実施の形態と同様に八対の接触部材６５が配置されている。第１回転軸線ｄ１内に並べられた二つの接触部材６５の間に、流路５５が形成されている。二つの接触部材６５は、駆動機構７０に駆動されて、第１回転軸線ｄ１に沿って互いから離間するよう移動する。接触部材６５と当該接触部材６５に対応する側ケーシング部５９との間には、ブレーキ回転体６０が配置されている。図１６に示された例において、各ブレーキ回転体６０は、上述した一実施の形態で説明したブレーキ回転体と同様に、接触部材６５と側ケーシング部５９の受圧面５３との間の摩擦力により制動力を発生させる。

さらに、上述した一実施の形態において、ワンウェイクラッチ４５が設けられている例を示したが、この例に限られず、ワンウェイクラッチ４５を省いてもよい。また、受圧面５３も必須ではなく、接触部材６５とブレーキ回転体６０との間の摩擦力のみにより制動力を発生するようにしてもよい。

さらに、図１７〜図１９に示す例のように、ブレーキ機構４０が、接触部材６５とは別の条件でブレーキ回転体６０に接触するようになる補助接触部材６６を含むようにしてもよい。図１７〜図１９に示された例において、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な回転が規制された状態において、ブレーキ回転体６０が、当該規制に抗する外力により、接触部材６５とともに第１装着具２０に対して動作するようになっている。このブレーキ回転体６０の動作にともない、ブレーキ回転体６０と補助接触部材６６が接触して更なる制動力を発生させるようになっている。以下、図１７〜図１９に示された例について、さらに詳細に説明する。

図１７〜図１９に示された例において、ケーシング５０は、第１装着具２０に固定された支持台７５に支持されている。図１７〜図１９に示された例において、ケーシング５０は、図示を省略された第１ケーシング部と、第２ケーシング部５２と、を有している。図示されていない第１ケーシング部は、上述した一実施の形態と同様に、孔５１ａによって形成されたシリンダ５４および流路５５を有しており、接触部材６５を動作可能に保持している。第２ケーシング部５２は、ブレーキ回転体６０を収容し、第１回転軸線ｄ１に沿ってブレーキ回転体６０に対面する位置に図示しない受圧面を有している。ブレーキ機構４０は、ケーシング５０を付勢する付勢手段７６をさらに有している。この付勢手段７６からの付勢力を抗することで、第２ケーシング部５２は、支持台７５に対して動作する。図示された例において、付勢手段７６は、圧縮ばねから構成されている。また、第２ケーシング部５２は、上下方向に移動することができる。第２ケーシング部５２の下方には切欠５２ａが設けられている。この切欠５２ａを介して、ブレーキ回転体６０は、第１回転軸線ｄ１を中心とする径方向に、第２ケーシング部５２から露出している。そして、支持台７５には、補助接触部材６６が設けられている。補助接触部材６６は第２ケーシング部５２の切欠５２ａ内に延び入っている。

ここで図１７は、連結アーム部３１が回転部材４１に対して第１回転軸線ｄ１を中心として自由に回転することができる状態を示している。一方、図１８に示された状態において、接触部材６５が、ブレーキ回転体６０を押圧し、ブレーキ回転体６０は、第２ケーシング部５２に接触している。このとき、ブレーキ回転体６０及び回転部材４１は、第１回転軸線ｄ１を中心としたケーシング５０及び第１装着具２０に対する自由な回転を規制されている。図１８に示された状態では、連結アーム部３１が持ち上がり、第２装着具３０とともに上腕が持ち上げられている。そして、第２装着具３０が回転部材４１とともに、第１回転軸線ｄ１を中心として一方向（図１７〜図１９における時計回り方向）に回転することが規制されている。ここで、第２装着具３０を回転部材４１とともに第１回転軸線ｄ１を中心として一方向（図１７〜図１９における時計回り方向）に回転させよとする力が働いた場合、例えば、上腕を下げる方向への力が働いた場合、ケーシング５０は、付勢手段７６からの付勢力に抗して、下方に移動して支持台７５に接近する。このとき、補助接触部材６６が第２ケーシング部５２の切欠５２ａに係合することで、第１装着具２０に対するケーシング５０の動作が案内される。この動作によって、ケーシング５０とともに、ケーシング５０に支持されたブレーキ回転体６０、接触部材６５及び回転部材４１等も支持台７５に対して動作する。この結果、図１９に示すように、補助接触部材６６が、第１装着具２０に対して接触部材６５とともに動作したブレーキ回転体６０に接触する。補助接触部材６６及びブレーキ回転体６０との間の摩擦により、さらに、制動力が増強される。

以上のように図１７〜図１９に示された例では、ブレーキ回転体６０は、アシスト軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な回転が規制された状態において、当該規制に抗する外力により、接触部材６５とともに第１装着具２０に対して動作するよう、第１装着具２０に支持されている。とりわけ、図示された例では、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触して、アシスト軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する一方向への相対回転が規制される。そして、ブレーキ回転体６０は、アシスト軸線ｄ１を中心として第２装着具３０を第１装着具２０に対して一方向へ相対回転させようとする外力により、接触部材６５とともに第１装着具２０に対して動作する。さらに、ブレーキ機構４０は、第１装着具２０に対して接触部材６５とともに動作したブレーキ回転体６０に接触する補助接触部材６６を、さらに有している。このような筋力補助装置１０によれば、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触することで生成された制動力に抗する外力が加えられた際、ブレーキ回転体６０と補助接触部材６６がさらに接触して、更なる摩擦力を生じさせる。これにより、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための更に大きな制動力が確保され、第２装着具３０を第１装着具２０に対して所望の位置に安定して保持することが可能となる。

また、図１７〜図１９に示された例において、ブレーキ回転体６０及び接触部材６５は、外力により、アシスト軸線ｄ１と非平行な方向に、第１装着具２０に対して移動し、補助接触部材６６は、アシスト軸線ｄ１を中心とする径方向から、ブレーキ回転体６０に接触する。このような筋力補助装置１０によれば、接触部材６５と干渉しない位置に補助接触部材６６を配置することができる。したがって、筋力補助装置１０の複雑大型化を効果的に防止しながら、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための制動力を有効に増強することができる。

さらに、図１７〜図１９に示された例において、ブレーキ機構４０は、ブレーキ回転体６０および接触部材６５を支持するケーシング５０をさらに有し、ケーシング５０が、第１装着具２０に動作可能に支持されている。このような筋力補助装置１０によれば、ケーシング５０で支持された接触部材６５及びブレーキ回転体６０が、接触状態を維持したまま、第１装着具２０に対して移動することが可能となる。これにより、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための制動力の段階的な増強を安定して得ることができる。

さらに、図１７〜図１９に示された例において、ブレーキ機構４０は、ケーシング５０を付勢する付勢手段７６を、さらに有している。外力は、付勢手段７６の付勢力に抗して、ブレーキ回転体６０および接触部材６５とともにケーシング５０を第１装着具２０に対して移動させる。このような筋力補助装置１０は、簡易小型化が可能であるとともに、大きな制動力を確保することができる。

なお、図１７〜図１９に示された例において、ブレーキ回転体６０が、アシスト軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な回転が規制された状態において、当該規制に抗する外力によって、接触部材６５とともに第１装着具２０に対して下方に移動し得る例を示したが、この例に限られない。例えば、当該規制に抗する外力により、ブレーキ回転体６０が、接触部材６５やケーシング５０とともに、アシスト軸線ｄ１からずれて位置する軸線を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能となっていてもよい。

また、図１７〜図１９に示された例において、補助接触部材６６が、ブレーキ回転体６０に接触して、ブレーキ回転体６０との摩擦により制動力を増強する例を示したが、この例に限られない。例えば図２０及び図２１に示すように、ブレーキ機構４０が、アシスト軸線ｄ１を中心としてブレーキ回転体６０と同期して回転する補助ブレーキ回転体６１をさらに有し、補助接触部材６６が、補助ブレーキ回転体６１に接触するようにしてもよい。図２０及び図２１に示された例においても、ブレーキ機構４０は、接触部材６５及びブレーキ回転体６０を収容したケーシング５０を有している。補助ブレーキ回転体６１は、ケーシング５０から延び出した回転部材４１に固定され、ブレーキ回転体６０と同期して回転可能となっている。

ケーシング５０は、第１装着具２０の支持アーム２５によって支持されている。支持アーム２５は、第７回転軸線ｄ７を中心として回転可能（揺動可能）に側方フレーム２４に接続している。すなわち、ケーシング５０は、アシスト軸線である第１回転軸線ｄ１からずれて位置する第７回転軸線ｄ７を中心として第１装着具２０に対して相対回転可能となっている。

図２０及び図２１に示された状態で、連結アーム部３１が持ち上がり、第２装着具３０とともに上腕が持ち上げられている。そして、第２装着具３０が回転部材４１とともに、第１回転軸線ｄ１を中心として一方向（図２０〜図２１における時計回り方向）に回転することが規制されている。ここで、第２装着具３０を回転部材４１とともに第１回転軸線ｄ１を中心として一方向に回転させようとする力が働いた場合、例えば、上腕を下げる方向への力が働いた場合、支持アーム２５は、図示しない付勢手段からの付勢力に抗して、下方に揺動し、これにともなってケーシング５０も移動する。このとき、ケーシング５０とともに、第１ケーシング部５１に支持されたブレーキ回転体６０、接触部材６５、回転部材４１、さらには、回転部材４１に支持された補助ブレーキ回転体６１が、第１装着具の側方フレーム２４に対して動作する。この結果、図２１に示すように、側方フレーム２４に固定された補助接触部材６６が、補助ブレーキ回転体６１に接触する。補助ブレーキ回転体６１及び補助接触部材６６との間の摩擦により、さらに、回転部材４１の回転を制動する制動力が増強される。

図２０及び図２１に示された例において、ブレーキ機構４０は、アシスト軸線ｄ１を中心としてブレーキ回転体６０と同期して回転する補助接触部材６６を、さらに有している。ブレーキ回転体６０は、アシスト軸線ｄ１を中心とした第２装着具３０の第１装着具２０に対する自由な回転が規制された状態において、当該規制に抗する外力により、接触部材６５および補助ブレーキ回転体６１とともに第１装着具２０に対して動作するよう、第１装着具２０に支持されている。そして、ブレーキ機構４０は、第１装着具２０に対してブレーキ回転体６０とともに動作した補助ブレーキ回転体６１に接触する補助接触部材６６を、さらに有している。このような筋力補助装置１０によれば、接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触することで生成された制動力に抗する外力が加えられた際、補助ブレーキ回転体６１と補助接触部材６６がさらに接触して、更になる摩擦力を生じさせる。これにより、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための更に大きな制動力が確保され、第２装着具３０を第１装着具２０に対して所望の位置に安定して保持することができる。

また、図２０及び図２１に示された例において、ブレーキ回転体６０、接触部材６５及び補助ブレーキ回転体６１は、規制に抗する外力により、アシスト軸線ｄ１と非平行な方向に、第１装着具２０に対して移動する。補助接触部材６６は、アシスト軸線ｄ１を中心とする径方向から、補助ブレーキ回転体６１に接触する。このような筋力補助装置１０によれば、接触部材６５と干渉しない位置に補助接触部材６６を配置することができる。したがって、筋力補助装置１０の複雑大型化を効果的に防止しながら、ブレーキ回転体６０の回転を規制するための制動力を有効に増強することができる。

さらに、上述した一実施の形態において、筋力補助装置１０は、人体の二つの部位の相対位置を保持する補助力を有する例を示したが、この例に限られず、筋力補助装置１０は、人体の二つの部位を相対動作させる筋力補助力を供給するようにしてもよい。図２２〜図３０に示す例において、ブレーキ機構４０は、第１装着具２０に第１回転軸線ｄ１を中心として回転可能に支持された回転部材４１と、回転部材４１上に固定されたブレーキ回転体（ディスク）６０と、回転部材４１上に設けられた補助フレーム８０に動作可能に支持された一対の接触部材６５（図２６及び図２７参照）と、を有している。一対の接触部材６５は、後述する保持アーム８４の回転軸線ｄ９（図２６及び図２７参照）を中心とした円弧状の軌道にそって、ブレーキ回転体６０に接離することができる。

図２２〜図３０に示された例において、ブレーキ機構４０は、回転部材４１、ブレーキ回転体６０及び接触部材６５に加え、補助フレーム８０、入力レバー８１、被動ピン８２、移動体８３、保持アーム８４及び位置決め部材８５を有している。図２８〜図３０に示すように、補助フレーム８０は、回転部材４１上に設けられ、回転部材４１に対して第１回転軸線ｄ１を中心として回転可能となっている。図２２によく示されているように、この補助フレーム８０は、位置決め部材８５を介して、第１装着具２０と連結されている。位置決め部材８５によって、補助フレーム８０は所定に位置に位置決めされている。ただし、位置決め部材８５は、弾性変形可能な部材、例えば圧縮ばねである。したがって、この位置決め部材８５を弾性変形させることにより、第１回転軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して補助フレーム８０を回転させることができる。

入力レバー８１、被動ピン８２、移動体８３及び保持アーム８４は、補助フレーム８０に支持されている。図２４及び図２５に示すように、入力レバー８１は、補助フレーム８０に対して第８回転軸線ｄ８を中心として回転可能（揺動可能）となっている。被動ピン８２及び移動体８３は、第１回転軸線ｄ１を中心とする径方向に補助フレーム８０に対して相対移動可能となっている。被動ピン８２は、入力レバー８１の動作にともなって、径方向に移動する。また被動ピン８２の径方向への移動によって、移動体８３が径方向に移動する。図２８及び図２９に示すように、第９回転軸線ｄ９を中心として揺動可能に、一対の保持アーム８４が配置されている。各保持アーム８４は、接触部材６５を保持している。一対の保持アーム８４は、接触部材６５が互いに異なる側からブレーキ回転体６０の主面に接触するよう、配置されている。保持アーム８４は、移動体８３によって径方向に押圧されることで動作する。移動体８３から保持アーム８４への力伝達を円滑化するため、保持アーム８４は、ローラ８４ａを有しており、このローラ８４ａを介して移動体８３と接触する。

図２２〜図３０に示された例において、入力レバー８１が、駆動機構７０に接続している。駆動機構７０は、入力レバー８１を引くことにより、入力レバー８１を駆動させる。駆動機構７０は、例えば、伸縮部材７３として、流体圧により膨張および収縮可能な部材を用いることができる。一具体例として、伸縮部材７３として、流体圧式アクチュエータとして知られたＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉を用いることができる。図２８〜図３０に示すように、ＭｃＫｉｂｂｅｎ人工筋肉からなる伸縮部材７３は、流体（典型的には、気体）を内部に供給されることで、拡径するとともに短縮する。伸縮部材７３は、この短縮にともなって、収縮力を発生し、入力レバー８１を引き込む。

図６及び図２７に示すように、駆動機構７０によって、入力レバー８１が引き込まれると、保持アーム８４が動作して、一対の接触部材６５によってブレーキ回転体６０を挟持するようになる。これにより、ブレーキ回転体６０及び回転部材４１、さらには、回転部材４１と接続した第２装着具３０が、第１回転軸線ｄ１を中心として第１装着具２０に対して自由に回転することを規制される。なお、図２４、図２６、図２８は、入力レバー８１が引き込まれていない状態を示しており、図２５、図２７、図２９、入力レバー８１が引き込まれている状態を示している。

ただし、図２９に示された状態から、着用者が位置決め部材８５の弾性力に抗することで、補助フレーム８０とともに回転部材４１及びブレーキ回転体６０を、第１回転軸線ｄ１を中心として、第１装着具２０に対して回転させることができる。すなわち、上述した一実施の形態と同様に、第２装着具３０の第１装着具２０に対する第１回転軸線ｄ１を中心とした一方向への回転が規制される。その一方で、位置決め部材８５の弾性力に抗することで、第２装着具３０は第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として他方向へ回転することができる。

次に、一対の接触部材６５がブレーキ回転体６０に接触して制動力が発生している状態で、図３０に示すように、さらに、駆動機構７０が入力レバー８１を引き込むと、位置決め部材８５の弾性力に抗して補助フレーム８０が第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。このとき、一対の接触部材６５がブレーキ回転体６０を挟持していることから、補助フレーム８０とともにブレーキ回転体６０及び回転部材４１も、第１回転軸線ｄ１を中心として回転する。これにより、回転部材４１に接続した第２装着具３０は、第１装着具２０に対して第１回転軸線ｄ１を中心として他方向へ回転することができる。すなわち、駆動機構７０は、この第２装着具３０の第１装着具２０に対する相対回転にともなった人体の動作、例えば上腕を持ち上げる動作を筋力補助することができる。

さらに、図２２〜図３０に示された例等では、ブレーキ回転体６０が、アシスト軸線を中心として回転可能となっている例を示したが、この例に限られない、ブレーキ回転体６０と回転部材４１との間にギヤ等が適宜配置されて、ブレーキ回転体６０が、アシスト軸線とは異なる軸線を中心として回転可能となるようにしてもよい。この例によれば、ブレーキ機構４０を、装着者の側方だけでなく背面側に配置することも可能となり、筋力補助装置１０の小型軽量化を図ることができる。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

Claims (14)

1. 関節が間に位置する人体の二つの部位のうちの一方に取り付けられる第１装着具と、
   他方に取り付けられる第２装着具と、
   前記第１装着具に対してアシスト軸線を中心として回転制御可能に支持され且つ前記第２装着具に接続した回転部材と、を備え、
   前記第２装着具は、前記人体の前記他方に取り付けられる装着部と、前記回転部材から延び出して前記回転部材と前記装着部とを連結する連結アーム部と、を有し、
   前記連結アーム部と前記装着部は相対回転可能に接続し、前記アシスト軸線と平行な方向への投影において、前記装着部は、前記連結アーム部に対する向きを調節可能であり、
   前記連結アーム部は、前記アシスト軸線に非平行かつ互いに平行な複数の軸線を中心として前記装着部が前記回転部材に対して相対回転可能となるようにして、前記装着部と前記回転部材とを連結している、筋力補助装置。
2. 前記アシスト軸線に非平行かつ互いに平行な三つの軸線を中心として、前記装着部は前記回転部材に対して相対回転可能である、請求項１に記載の筋力補助装置。
3. 前記アシスト軸線に垂直かつ互いに平行な複数の軸線を中心として、前記装着部は前記回転部材に対して相対回転可能である、請求項１又は２に記載の筋力補助装置。
4. 前記アシスト軸線に垂直かつ互いに平行な前記複数の軸線は、前記連結アーム部と前記装着部は相対回転可能の軸線に垂直である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
5. 前記アシスト軸線と平行な方向への投影において、前記連結アーム部と前記装着部との相対回転可能な接続位置は、前記装着部の人体に接触する領域内に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
6. 前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線は、前記連結アーム部の両端を結ぶ方向と非平行である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
7. 前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線が、前記連結アーム部の両端を結ぶ方向に対してなす角度は、４５°より大きく１３５°未満である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
8. 前記連結アーム部と前記装着部との相対回転軸線が、前記アシスト軸線に対してなす角度は、４５°未満である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
9. 前記関節は、肩関節であり、前記第２装着具は、上腕に取り付けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
10. 前記アシスト軸線と直交し且つ前記装着部及び前記連結アーム部の接続位置を含む面において、前記アシスト軸線と前記連結アーム部の前記装着部への接続位置との間の距離が変化する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
11. 前記回転部材、前記連結アーム部及び前記装着部は、４自由度の機構を構成している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
12. 前記連結アーム部は、前記回転部材に対して動作可能な第１部材と、前記第１部材に動作可能に接続した第２部材と、前記第２部材に動作可能に接続し且つ前記装着部に動作可能に接続した第３部材と、を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の筋力補助装置。
13. 前記回転部材及び前記連結アーム部の前記第１部材、前記連結アーム部の前記第１部材及び前記連結アーム部の前記第２部材、及び、前記連結アーム部の前記第２部材及び前記連結アーム部の前記第３部材の組み合わせは、それぞれ、前記アシスト軸線と非平行かつ互いに平行な軸線を中心として相対回転可能である、請求項１２に記載の筋力補助装置。
14. 前記アシスト軸線を中心とした前記第１装着具及び前記第２装着具の相対回転により、前記関節の屈曲運動または進展運動を可能にし、
    前記アシスト軸線と非平行かつ互いに平行な前記複数の軸線を中心とした前記装着部と前記回転部材との相対回転により、前記関節の内転運動または外転運動を可能にする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の筋力補助装置。