特許 6712596 膝関節の制御方法および下肢装具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6712596

(24)【登録日】2020年6月3日

(45)【発行日】2020年6月24日

(54)【発明の名称】膝関節の制御方法および下肢装具

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/00 20060101AFI20200615BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20200615BHJP

【ＦＩ】

   A61H3/00 B

   B25J11/00 Z

【請求項の数】10

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2017-530539(P2017-530539)

(86)(22)【出願日】2015年7月29日

(86)【国際出願番号】JP2015071497

(87)【国際公開番号】WO2017017809

(87)【国際公開日】20170202

【審査請求日】2018年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】591052170

【氏名又は名称】川村義肢株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002837

【氏名又は名称】特許業務法人アスフィ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075409

【弁理士】

【氏名又は名称】植木 久一

(74)【代理人】

【識別番号】100129757

【弁理士】

【氏名又は名称】植木 久彦

(74)【代理人】

【識別番号】100115082

【弁理士】

【氏名又は名称】菅河 忠志

(74)【代理人】

【識別番号】100125243

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩彰

(72)【発明者】

【氏名】安井 匡

(72)【発明者】

【氏名】山本 澄子

(72)【発明者】

【氏名】川口 敏和

【審査官】 村上 勝見

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５２７９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０８２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０５７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１６４６６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１１１３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７３７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０８１１０７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｈ ３／００

Ｂ２５Ｊ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者が装着する下肢装具による膝関節の制御方法であって、
前記下肢装具は大腿側の第１構成部材と、下腿側の第２構成部材と、第１構成部材と第２構成部材を保持する膝部回転部材と、膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方を計測する計測部と、前記膝部回転部材の回転に対する制動力の大小を制御する駆動部と、を有し、
下記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくするステップＡと、
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
下記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記ステップＡよりも前記膝部回転部材の回転に対する制動力を小さくするステップＢと、を含むことを特徴とする膝関節の制御方法。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
ただし、Ｃ１〜Ｃ４は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３＞０、Ｃ２≧Ｃ４＞０である。

【請求項2】

下記（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記ステップＢよりも膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくするステップＣを含む請求項１に記載の膝関節の制御方法。
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ５〜Ｃ６は定数であり、Ｃ５≧Ｃ３＞０、Ｃ６≧Ｃ４＞０である。

【請求項3】

前記ステップＡにおいて、前記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、前記（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし、
前記ステップＢにおいて、前記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、前記（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を小さくし、
前記ステップＣにおいて、前記（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、前記（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくする請求項２に記載の膝関節の制御方法。

【請求項4】

前記ステップＣにおいて、前記（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または前記（６）式の条件を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間を経過した後に前記ステップＢよりも膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくする請求項２または３に記載の膝関節の制御方法。

【請求項5】

前記ステップＢにおいて、膝部回転部材の回転に対する制動力を小さくしてから所定時間が経過した後に、前記ステップＡにおいて、膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくする請求項１〜４のいずれか一項に記載の膝関節の制御方法。

【請求項6】

使用者の動きに伴う加速度Ａを計測し、
前記ステップＡにおいて、前記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または前記（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、下記（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくする請求項１〜５のいずれか一項に記載の膝関節の制御方法。
Ａ＞Ｃ７・・・（７）
ただし、Ｃ７は定数であり、Ｃ７＞０である。

【請求項7】

前記ステップＢにおいて、前記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または前記（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間を経過した後に、前記ステップＡよりも膝部回転部材の回転に対する制動力を小さくする請求項１〜６のいずれか一項に記載の膝関節の制御方法。

【請求項8】

大腿側の第１構成部材と、下腿側の第２構成部材と、第１構成部材と第２構成部材を保持する膝部回転部材と、を有する下肢装具であって、
前記膝部回転部材の回転中心における膝屈曲モーメントＭ１を計測する計測部と、
膝屈曲モーメントＭ１が下記（１）式、下記（３）式、下記（５）式を満足することを判定する処理部と、
下記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし、
下記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記膝部回転部材の回転に対する制動力を下記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし、
下記（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに前記膝部回転部材の回転に対する制動力を下記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする駆動部と、が設けられていることを特徴とする下肢装具。
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
ただし、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３＞０、Ｃ５≧Ｃ３＞０である。

【請求項9】

足関節側の第３構成部材と、前記第２構成部材と前記第３構成部材を保持する足首部回転部材とを有し、
前記計測部において前記足首部回転部材の回転中心における足関節底屈モーメントＭ２が計測され、
前記処理部において、前記（１）式、前記（３）式、前記（５）式と、下記（２）式、下記（４）式、下記（６）式を満足することを判定し、
前記駆動部において、前記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、前記膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし、
前記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、前記膝部回転部材の回転に対する制動力を前記（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし、
前記（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、前記膝部回転部材の回転に対する制動力を前記（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または下記（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする請求項８に記載の下肢装具。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６は定数であり、Ｃ２≧Ｃ４＞０、Ｃ６≧Ｃ４＞０である。

【請求項10】

前記処理部が、前記計測部および前記駆動部と通信可能な外部端末に設けられている請求項８または９に記載の下肢装具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歩行中に膝関節の回転に対する制動力を調整することにより歩行を補助する方法と、歩行を補助するための下肢装具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

歩行に際しては、通常、人は無意識下で歩行周期に合わせて膝関節の回転に対する制動力を調整している。一方、脳卒中による片麻痺や老齢等により足関節、膝関節、股関節等の動きを自ら制御できない場合には、歩行周期に関係なく膝関節の固定および固定解除を任意に選択可能であり、下肢装具や人工膝に取り付けられる膝継手により歩行を補助するのが一般的である。

【0003】

このため、製品化されているものは少ないが、下肢装具や人工膝に取り付けられたセンサによって取得した膝関節周りのモーメントや加速度等のデータに基づき、膝関節の動きを制御する方法が現在検討されている。例えば、特許文献１にはセンサによって少なくとも２つのモーメント、または１つのモーメントおよび１つの力、または２つのモーメントおよび１つの力、または２つの力および１つのモーメントを検出するための少なくとも１つの手段によって、センサデータを決定し、かつ決定された値のうちの少なくとも２つの値のセンサデータを、数学的操作によって互いに組み合わせ、屈曲抵抗および／または伸展抵抗の制御に基づく補助変数を計算する人工膝関節の制御方法が記載されている。詳細には、特許文献１には補助変数として基準高さにおける力ベクトルと軸との距離、基準高さにおける断面モーメントまたは断面力を決定することができると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１３−５１０６０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された人工膝の制御方法は、センサから得られた膝モーメント、踵モーメント等のデータを加算、乗算、減算または除算の数学的操作を行うことにより、断面モーメント、断面力、力または距離等の補助変数を計算し、この補助変数を用いて屈曲抵抗および伸展抵抗の値を調整しているため、制御方法が複雑であり、各種データの検出と抵抗値の制御の双方をリアルタイムで行うのは困難であった。
そこで本発明は、使用者の歩容に合わせて膝関節の回転に対する制動力の調整を適切、かつ容易に行うことができる膝関節の制御方法と下肢装具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決し得た膝関節の制御方法とは、使用者の膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方を計測し、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＡと、
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＡよりも膝関節の回転に対する制動力を小さくするステップＢと、を含む点を要旨とするものである。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
ただし、Ｃ１〜Ｃ４は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３≧０、Ｃ２≧Ｃ４≧０である。

【0007】

本発明の膝関節の制御方法において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚初期の開始に相当する。このため、（１）式または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚初期の開始時期を推定することができる。この際、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしにくくなる。

【0008】

他方、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚中期の開始に相当する。このため、（３）式または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚中期の開始時期を推定することができる。この際、膝関節の回転に対する制動力を小さくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしやすくなる。

【0009】

すなわち、本発明の膝関節の制御方法は、膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方と所定値Ｃ１〜Ｃ４との比較を行うことによって、歩行周期を容易に推定することができる。また、本発明の膝関節の制御方法は、複雑な制御が不要であるから、歩行周期の推定と膝関節の回転に対する制動力の調整をリアルタイムで行うことができる。

【0010】

本発明の膝関節の制御方法は、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＢよりも膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＣを含むことが好ましい。
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ５〜Ｃ６は定数であり、Ｃ５≧Ｃ３≧０、Ｃ６≧Ｃ４≧０である。
（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚終期の開始に相当する。このため、（５）式または（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚終期の開始時期を推定することができる。この際、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしにくくなる。

【0011】

ステップＡにおいて、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を大きくし；ステップＢにおいて、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を小さくし；ステップＣにおいて、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、かつ、（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の両方を用いることにより、歩行周期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められる。

【0012】

ステップＣにおいて、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または（６）式の条件を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間（後述する第３遅れ時間）を経過した後にステップＢよりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。このように遅れ時間を設けることにより、使用者の歩容に合わせて膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングを設定することができる。

【0013】

ステップＢにおいて、膝関節の回転に対する制動力を小さくしてから所定時間（後述する第２所定時間）が経過した後に、ステップＡにおいて、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。これにより、立脚終期に発生することがある膝関節の制御に不要な膝屈曲モーメントＭ１および足関節底屈モーメントＭ２のピークを除外できるようになる。その結果、歩行周期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度が高められる。

【0014】

使用者の動きに伴う加速度Ａを計測し、ステップＡにおいて、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。
Ａ＞Ｃ７・・・（７）
ただし、Ｃ７は定数であり、Ｃ７＞０である。
本発明の膝関節の制御方法において、加速度Ａを用いることにより、立脚初期の開始時期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められる。

【0015】

ステップＢにおいて、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間（後述する第２遅れ時間）を経過した後に、ステップＡよりも膝関節の回転に対する制動力を小さくすることが好ましい。このように遅れ時間を設けることにより、使用者の歩容に合わせて膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングを設定することができる。

【0016】

また、上記課題を解決し得た下肢装具とは；大腿側の第１構成部材と、下腿側の第２構成部材と、第１構成部材と第２構成部材を保持する膝部回転部材と、を有する下肢装具であって；膝部回転部材の回転中心における膝屈曲モーメントＭ１を計測する計測部と；膝屈曲モーメントＭ１が（１）式、（３）式、（５）式を満足することを判定する処理部と；（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする駆動部と、が設けられている点を要旨とするものである。
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
ただし、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３≧０、Ｃ５≧Ｃ３≧０である。

【0017】

本発明の下肢装具は、計測部が設けられているため、膝部回転部材の回転中心における膝屈曲モーメントＭ１を計測することができる。（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚初期の開始に相当する。このため、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚初期の開始時期を推定できる。この際、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしにくくなる。

【0018】

本発明において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚中期の開始に相当する。このため、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚中期の開始時期を推定できる。立脚中期において、膝関節の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしやすくなる。

【0019】

本発明において、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときとは、歩行周期のうち立脚終期の開始に相当する。このため、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚終期の開始時期を推定できる。立脚終期において、膝関節の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしにくくなる。

【0020】

したがって、本発明の下肢装具は、膝屈曲モーメントＭ１と所定値Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５との比較を行うことによって、歩行周期を容易に推定することができる。このため、膝関節の回転に対する制動力の調整をリアルタイムで容易に行うことができる。

【0021】

本発明の下肢装具は、足関節側の第３構成部材と、第２構成部材と第３構成部材を保持する足首部回転部材とを有し；計測部において足首部回転部材の回転中心における足関節底屈モーメントＭ２が計測され：処理部において、（１）式、（３）式、（５）式と、下記（２）式、下記（４）式、下記（６）式を満足することを判定し；駆動部において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし；（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝部回転部材の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし；（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝部回転部材の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくすることが好ましい。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６は定数であり、Ｃ２≧Ｃ４≧０、Ｃ６≧Ｃ４≧０である。
このように、膝関節の制御に膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の両方を用いることにより、歩行周期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められる。

【0022】

本発明の下肢装具において、処理部が、計測部および駆動部と通信可能な外部端末に設けられていることが好ましい。処理部が外部端末に設けられていれば、使用者以外の医師等が、計測部で計測されたデータの観察や、（１）式〜（６）式の右辺に記載されたＣ１〜Ｃ６の変更等を遠隔で行うことができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明の膝関節の制御方法は、膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方を用いることによって、歩行周期を容易に推定することができる。また、複雑な制御が不要であるから、歩行周期の推定と膝関節の回転に対する制動力の調整をリアルタイムで行うことができる。
さらに、本発明の下肢装具は、膝屈曲モーメントＭ１を用いることによって、歩行周期を容易に推定することができる。また、複雑な制御が不要であるから、歩行周期の推定と膝関節の回転に対する制動力の調整をリアルタイムで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】膝屈曲モーメントと足関節底屈モーメントを示す模式図を表す。

【図2】本発明の実施の形態１に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【図3】本発明の実施の形態２に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【図4】本発明の実施の形態３に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【図5】本発明の実施の形態４に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【図6】本発明の実施の形態５に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【図7】本発明の下肢装具の斜視図を表す。

【図8】本発明の下肢装具の斜視図を表す。

【図9】本発明の下肢装具の構成例を示すブロック図を表す。

【図10】本発明の下肢装具の他の構成例を示すブロック図を表す。

【図11】本発明の下肢装具の他の構成例を示すブロック図を表す。

【図12】本発明の下肢装具の他の構成例を示すブロック図を表す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、下記実施の形態に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施の形態によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、図面における種々部材の寸法は、本発明の特徴を理解に資することを優先しているため、実際の寸法とは異なる場合がある。

【0026】

１．膝関節の制御方法
本発明の膝関節の制御方法は、使用者の膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方を計測し、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＡと、
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＡよりも膝関節の回転に対する制動力を小さくするステップＢと、を含むものである。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
ただし、Ｃ１〜Ｃ４は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３≧０、Ｃ２≧Ｃ４≧０である。

【0027】

本発明の膝関節の制御方法において、ステップＡで（１）式または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚初期の開始時期を推定することができる。また、立脚初期において膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしにくくなる。他方、ステップＢで（３）式または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚中期の開始時期を推定することができる。また、立脚中期において膝関節の回転に対する制動力を小さくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしやすくなる。すなわち、本発明の膝関節の制御方法は、膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方と所定値Ｃ１〜Ｃ４との比較を行うことによって、歩行周期を容易に推定することができる。また、本発明の膝関節の制御方法は、複雑な制御が不要であるから、歩行周期の推定と膝関節の回転に対する制動力の調整をリアルタイムで行うことができる。

【0028】

図１は、膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２を示す模式図を表す。足底が床１３に接しているとき、下肢１０には床反力Ｆ１が生じる。膝関節１１が重心１２よりも前側に出ると、床反力Ｆ１を受けて、膝の屈曲する方向（膝関節１１を回転中心として大腿と下腿が近づく方向）に膝屈曲モーメントＭ１が発生する。膝屈曲モーメントＭ１はＭ１＝Ｆ１×Ｌ１で表される。なお、Ｌ１は、膝関節１１から床反力Ｆ１までの垂線の距離である。

【0029】

床反力Ｆ１が足関節１０よりも前側を通るときには、足関節１０は背屈方向（足関節１０を回転中心として爪先が床１３から離れる方向）に床反力Ｆ１によるモーメントを受ける。そうすると、足関節１０が背屈方向に回転するのを防ぐために、足関節１０が底屈方向（足関節１０を中心として爪先を床１３側に近づける方向）に底屈筋力Ｆ２が働き、底屈筋力Ｆ２により足関節底屈モーメントＭ２が発生する。足関節底屈モーメントＭ２はＭ２＝Ｆ２×Ｌ２で表される。なお、Ｌ２は足関節１０から底屈筋力Ｆ２までの垂線の距離である。

【0030】

本発明では、使用者の膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の少なくとも一方を計測する。膝屈曲モーメントＭ１、足関節底屈モーメントＭ２は、例えば、下肢装具や義肢に取り付けられるロードセル（荷重変換器）や筋電計、その他、公知のトルクセンサによって計測できる。

【0031】

ロードセルの種類は、例えば歪ゲージ式、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式などがある。例えば、歪ゲージ式の場合、ロードセルの起歪体に対して力やモーメントが加わると、起歪体にある歪ゲージが伸縮することにより電気抵抗値が変化するが、この変化を電圧で測定することで力やモーメントを容易に計測することができる。

【0032】

膝および足関節に関して麻痺等の重度な障害が無い場合は、膝屈曲モーメントＭ１や足関節底屈モーメントＭ２の計測に筋電計を用いることもできる。筋電計で膝屈曲モーメントＭ１を計測する場合は、大腿四頭筋等の膝を屈曲させる筋に筋電計が取り付けられる。筋電計で足関節底屈モーメントＭ２を計測する場合には、足関節が底屈するときに足関節底屈モーメントを発生している前脛骨筋等に筋電計が取り付けられる。筋電計により計測された信号は、二乗平均平方根（ＲＭＳ）化等の数学的処理により大きさが比較できる状態に加工することでモーメントと同等の情報を簡便に得ることができる。

【0033】

本発明の実施の形態に係る膝関節の制御方法について、図２〜図６を用いて説明する。図２〜図６は本発明の実施の形態１〜５に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。

【0034】

（実施の形態１）
図２に示す実施の形態１は、膝関節の制御に膝屈曲モーメントＭ１を用いる例である。

【0035】

未歩行時には膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ１）。このように膝関節の回転に対する制動力を大きくすることで膝関節が屈曲または伸展しないように固定されるか、もしくは一定の速度で屈曲することが可能になり、未歩行時に膝折れや立ち座りに伴う転倒が発生するのを抑止できる。また、立ち座りにおいては、上記のように膝屈曲モーメントに合わせて制動力の大きさを調整する方法以外にも、別途計測される膝関節の加速度に合わせて制動力の大きさを調整してもよい。なお、膝関節が屈曲または伸展する速度は一定でもよく、膝関節の回転に対する制動力が変化する速度に応じて可変でもよい。膝関節が屈曲または伸展する速度は、使用者の年齢、性別、歩容、病気の進行度等に応じて適宜設定することができる。膝関節が屈曲または伸展する速度は、後述するステップＡ〜Ｃの場合も同様に設定できる。

【0036】

膝関節の回転に対する制動力を大きくする方法としては、ロードセル等のセンサによって検出された膝屈曲モーメントＭ１と逆向きのモーメントを加える方法や、下肢装具や義肢に取り付けられる膝継手の回転トルクを大きくする方法等を用いることができる。

【0037】

使用者が歩行を開始しているか判定するために、膝屈曲モーメントＭ１が発生しているか判定する（ステップＳ２）。具体的にはＭ１＞０であるかを判定することが好ましい。

【0038】

ステップＳ２において、膝屈曲モーメントＭ１が発生している場合には、歩行を開始していると判定し、歩行ループを開始する（ステップＳ３）。

【0039】

ステップＳ２において、膝屈曲モーメントＭ１が発生していない場合には歩行を開始していないと判定することができるため、引き続き膝関節の回転に対する制動力を大きくしておくためにステップＳ１に戻る。

【0040】

次いで、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４）。これにより、立脚初期の開始時期を推定できる。
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
ただし、Ｃ１は定数であり、Ｃ１≧０である。

【0041】

（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ５（ステップＡ））。この際、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節が屈曲または伸展しにくくなるため、立脚初期に使用者が自然な歩行姿勢をとることを促進できる。

【0042】

ステップＳ５において、膝関節の回転に対する制動力を大きくするとは、後述するステップＳ８よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることを意味する。具体的に、膝関節の回転に対する制動力を大きくするとは、例えば、膝関節の回転に対する制動力を加えて膝関節が屈曲または伸展しないように膝関節を固定することや、膝関節の回転に対する制動力を加えてステップＳ８（ステップＢ）よりも低速で膝関節を屈曲または伸展させることである。

【0043】

ステップＳ５では、ステップＳ１で未歩行時に大きくした制動力を維持することにより、膝関節の回転に対する制動力を大きくしてもよい。

【0044】

図２には示していないが、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間（第１遅れ時間）を経過した後に、ステップＳ５（ステップＡ）において膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。第１遅れ時間を設けることにより、使用者の歩容に合うように膝関節の回転に対する制動力を制御するタイミングを設定することができる。このように第１遅れ時間を設ける方法は、特に歩行中に膝の位置が安定しない使用者に対して有効である。一般に、歩行周期は０．７秒〜２．０秒程度であり、そのうち立脚初期は１０％〜２０％程度を占める。このため、第１遅れ時間は、例えば０．０７秒〜０．２秒に設定することができる。

【0045】

（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行していない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ６）。膝屈曲モーメントが（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行していない場合、歩行周期のどの段階に位置しているか推定するのが困難となる。この際、膝関節の回転に対する制動力を大きくしておくことにより、膝関節が屈曲または伸展しにくくなるため膝折れが発生しにくくなる。

【0046】

ステップＳ６では、未歩行時（ステップＳ１）に大きくした制動力を維持することにより、膝関節の回転に対する制動力を大きくしてもよい。

【0047】

ステップＳ５の後、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ７）。これにより、立脚中期の開始時期を推定できる。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
ただし、Ｃ３は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３≧０である。また、Ｃ１＞Ｃ３≧０とすることもできる。

【0048】

（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ５よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ８（ステップＢ））。この際、ステップＳ５（ステップＡ）よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくすることで膝関節が動作しやすくなるため、立脚中期に使用者が自然な歩行姿勢をとることを促進できる。

【0049】

ステップＳ８（ステップＢ）において、膝関節の回転に対する制動力を小さくするとは、例えば、膝関節の回転に対する制動力を加えずに固定解除することや、膝関節の回転に対する制動力を加えてステップＳ５（ステップＡ）よりも高速で膝関節を屈曲または伸展させることである。

【0050】

膝関節の回転に対する制動力を小さくする方法としては、ロードセル等のセンサによって検出された膝屈曲モーメントＭ１と逆向きに加えていたモーメントを小さくする方法や、下肢装具や義肢に取り付けられる膝継手の回転トルクを小さくする方法等を用いることができる。

【0051】

図２には示していないが、ステップＳ８（ステップＢ）において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間（第２遅れ時間）を経過した後に、ステップＳ５（ステップＡ）よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくすることが好ましい。第２遅れ時間を設けることにより、使用者の歩容に合うように膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングを設定することができる。このように第２遅れ時間を設ける方法は、特に歩行中に膝の位置が安定しない使用者に対して有効である。一般に、立脚中期は１０％〜２０％程度を占める。このため、第２遅れ時間は、例えば０．０７秒〜０．２秒に設定することができる。

【0052】

（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行していない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ６に戻る。ステップＳ６では、ステップＳ１での制動力を維持することにより、膝関節の回転に対する制動力を大きくしてもよく、ステップＳ５での制動力を維持することにより、膝関節の回転に対する制動力を大きくしてもよい。

【0053】

ステップＳ８の開始からの経過時間が、第１所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ９）。すなわち、膝関節の回転に対する制動力を小さくしている状態が、第１所定時間以内であるかを判定する。これにより異常歩行の発生の有無を推定できる。

【0054】

第１所定時間は、例えば、１．０秒〜２．０秒に設定することができる。また第１所定時間は、使用者の１歩行周期に相当する時間に設定してもよい。

【0055】

ステップＳ８の開始からの経過時間が第１所定時間以内の場合、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定するステップＳ４に戻る。ステップＳ８の開始からの経過時間が第１所定時間以内の場合には、歩行動作が継続しているとみなせる。

【0056】

ステップＳ８の開始からの経過時間が第１所定時間を超える場合、膝関節の回転に対する制動力をステップＳ８よりも大きくする（ステップＳ１０）。ステップＳ８の開始からの経過時間が第１所定時間を超える場合には、歩行動作が終了しているとみなせるため、膝折れが発生しないように膝関節の回転に対する制動力をステップＳ８よりも大きくする。

【0057】

ステップＳ８（ステップＢ）において、膝関節の回転に対する制動力を小さくしてから所定時間（第２所定時間）が経過した後に、ステップＳ５（ステップＡ）において、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。このことには、ステップＳ８（ステップＢ）の後、ステップＳ８の開始からの経過時間が第１所定時間以内で、次の立脚初期の開始時期を推定するためにステップＳ４に戻る場合を意図している。使用者によっては、立脚終期に膝屈曲モーメントＭ１または足関節底屈モーメントＭ２が大きくなることがあるため、立脚初期と立脚終期の判別がしにくくなることがある。このため、ステップＢにおいて、膝関節の回転に対する制動力を小さくしてから第２所定時間が経過した後に、次の歩行終期のステップＡにおいて、膝関節の回転に対する制動力を大きくすることで、立脚終期の途中で発生し、膝関節の制御に不要な膝屈曲モーメントＭ１および足関節底屈モーメントＭ２のピークを除外できるようになり、歩行周期の推定精度を向上させることができる。これにより、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度が高められ、使用者が自然な歩行姿勢をとることを促進できる。

【0058】

第２所定時間は、歩行周期の半分以上の時間であることが好ましい。膝関節の制御に不要な立脚終期の膝屈曲モーメントＭ１および足関節底屈モーメントＭ２のピークは、ステップＳ８（ステップＢ）で膝関節の回転に対する制動力を大きくしてから半歩行周期を超えたときに出現することがあるためである。一般に、歩行周期は０．７秒〜２．０秒程度であるから、第２所定時間は、例えば０．３５秒以上１．０秒以下に設定される。

【0059】

実施の形態１において、膝屈曲モーメントＭ１の代わりに足関節底屈モーメントＭ２を用いることもできる。その場合、ステップＳ４において（１）式の代わりに下記（２）式を用い、ステップＳ７において（３）式の代わりに下記（４）式を用いればよい。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
ただし、Ｃ２、Ｃ４は定数であり、Ｃ２≧Ｃ４≧０である。また、Ｃ２＞Ｃ４≧０とすることもできる。

【0060】

本発明の膝関節の制御方法において、具体的なＣ１〜Ｃ４の値は、Ｃ１≧Ｃ３≧０、Ｃ２≧Ｃ４≧０の関係を満たしていれば特に制限されるものではなく、使用者の年齢、性別、歩容、病気の進行度等に応じて適宜設定することができる。例えば、Ｃ１、Ｃ２は０Ｎ・ｍ〜２０Ｎ・ｍの範囲に設定することができ、Ｃ３、Ｃ４は０Ｎ・ｍ〜５Ｎ・ｍの範囲に設定することができる。

【0061】

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で用いた（１）式および（３）式に加えて、立脚終期の開始時期を推定可能な（５）式を用いる例を示す。図３は、本発明の実施の形態２に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。なお、実施の形態２の説明において、上記の説明と重複する部分は説明を省略する。

【0062】

ステップＳ１〜ステップＳ６は、実施の形態１と同様である。

【0063】

ステップＳ５（ステップＡ）の後、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ７）。これにより、立脚中期の開始時期を推定できる。

【0064】

（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ５よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ８（ステップＢ））。

【0065】

（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ５に戻る。

【0066】

ステップＳ８の後、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ１１）。これにより、立脚終期の開始時期を推定できる。
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
ただし、Ｃ５は定数であり、Ｃ５≧Ｃ３≧０である。また、Ｃ５＞Ｃ３≧０とすることもできる。

【0067】

ステップＳ１１において（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ８（ステップＢ）よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ６（ステップＣ）に戻る。

【0068】

ステップＳ６（ステップＣ）において、膝関節の回転に対する制動力を大きくするとは、例えば、膝関節の回転に対する制動力を加えて膝関節が屈曲または伸展しないように膝関節を固定することや、膝関節の回転に対する制動力を加えてステップＳ８（ステップＢ）よりも低速で膝関節を屈曲または伸展させることである。

【0069】

一般に、立脚終期では膝関節の回転に対する制動力を小さくして膝関節を動作させやすくするが、使用者によっては膝屈曲モーメントＭ１の値が立脚終期で過度に大きくなり、膝折れが発生することがあった。しかし、本発明では仮に立脚終期で過度な膝屈曲モーメントが発生したとしても、ステップＳ８（ステップＢ）よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより膝関節が屈曲または伸展しにくくなるため、膝折れが発生するのを未然に抑止できる。

【0070】

（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ１２）。（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合とは、立脚終期であっても、過度に膝屈曲モ−メントＭ１が大きくならずに歩容が安定していることを意味する。この場合、立脚終期で膝関節１１が動作しやすくなるように、膝関節の回転に対する制動力を小さくすることで、使用者が自然な歩行姿勢をとることを促進できる。

【0071】

図３には示していないが、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行してから所定の遅れ時間（第３遅れ時間）を経過した後に、ステップＳ６において、ステップＳ８よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。第３遅れ時間を設けることにより、使用者の歩容に合うように膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングを設定することができる。このように第３遅れ時間を設ける方法は、特に歩行中に膝の位置が安定しない使用者に対して有効である。第３遅れ時間は、例えば、０．０７秒〜０．２秒に設定することができる。

【0072】

ステップＳ１２の開始からの経過時間が、第３所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、膝関節の回転に対する制動力を小さくしている状態が、第３所定時間以内であるかを判定する。これにより、異常歩行の発生の有無を推定できる。

【0073】

第３所定時間は、例えば、１．０秒〜２．０秒に設定することができる。また第３所定時間は、使用者の１歩行周期に相当する時間に設定してもよい。

【0074】

ステップＳ１２の開始からの経過時間が、第３所定時間以内の場合、膝関節の回転に対する制動力を小さくするステップＳ８に戻る。ステップＳ１２の開始からの経過時間が第３所定時間以内の場合には、歩行動作が継続しているとみなせる。

【0075】

ステップＳ１２の状態の継続時間が、第３所定時間を超える場合、膝関節の回転に対する制動力をステップＳ１２よりも大きくする（ステップＳ１４）。ステップＳ１２の開始からの経過時間が第３所定時間を超える場合には、歩行動作が終了したとみなせる。

【0076】

実施の形態２において、膝屈曲モーメントＭ１の代わりに足関節底屈モーメントＭ２を用いることもできる。その場合、ステップＳ４において（１）式の代わりに下記（２）式を用い、ステップＳ７において（３）式の代わりに下記（４）式を用い、ステップＳ１１において（５）式の代わりに下記（６）式を用いればよい。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ２、Ｃ４は定数であり、Ｃ２≧Ｃ４≧０、Ｃ６≧Ｃ４≧０である。また、Ｃ２＞Ｃ４≧０、Ｃ６＞Ｃ４≧０とすることもできる。

【0077】

本発明の膝関節の制御方法において、具体的なＣ５〜Ｃ６の値は、Ｃ５≧Ｃ３≧０、Ｃ６≧Ｃ４≧０の関係を満たしていれば特に制限されるものではなく、使用者の年齢、性別、歩容、病気の進行度等に応じて適宜設定することができる。例えば、Ｃ５〜Ｃ６は０Ｎ・ｍ以上１０Ｎ・ｍ以下に設定することができる。

【0078】

膝屈曲モーメントＭ１または足関節底屈モーメントＭ２の値は、立脚初期と立脚終期でピークを示すが、これらの値は立脚初期での値が立脚終期での値よりも大きい人もいれば、立脚終期での値が立脚初期での値よりも大きい人もいる。このため、Ｃ１とＣ５の大小関係や、Ｃ２とＣ６の大小関係は、使用者の歩容に応じて適宜設定することができる。具体的には、Ｃ１とＣ５の大小関係はＣ１＞Ｃ５でもよく、Ｃ１＜Ｃ５でもよい。同様にＣ２とＣ６の大小関係はＣ２＞Ｃ６でもよく、Ｃ２＜Ｃ６でもよい。

【0079】

（実施の形態３）
実施の形態３では、膝関節１１の回転に対する制動力を大きくする制御に足関節モーメントＭ２を用い、膝関節１１の回転に対する制動力を小さくする制御に膝屈曲モーメントＭ１を用いる例を示す。図４は本発明の実施の形態３に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。なお、図４の説明において、上記の説明と重複する部分は説明を省略する。

【0080】

未歩行時には膝関節１１の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ２１）。

【0081】

使用者が歩行を開始しているか判定するために、膝屈曲モーメントＭ１が発生しているかを判定する（ステップＳ２２）。具体的にはＭ１＞０であるかを判定することが好ましい。

【0082】

ステップＳ２２において、膝屈曲モーメントＭ１が発生していない場合には、ステップＳ２１に戻り、膝関節の回転に対する制動力を大きくする。

【0083】

ステップＳ２２において、膝屈曲モーメントＭ１が発生している場合、足関節底屈モーメントＭ２が発生していることを判定する（ステップＳ２３）。具体的にはＭ２＞０であるかを判定することが好ましい。

【0084】

ステップＳ２３において、足関節底屈モーメントＭ２が発生していない場合には、ステップＳ２１に戻り、膝関節の回転に対する制動力を大きくする。

【0085】

ステップＳ２３において、足関節底屈モーメントＭ２が発生している場合には、歩行を開始していると判定し、歩行ループを開始する（ステップＳ２４）。

【0086】

ステップＳ２４の後、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ２５）。これにより、立脚初期の開始時期を推定できる。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）

【0087】

ステップＳ２５において（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の後は、歩行ループを開始するステップＳ２４に戻る。

【0088】

ステップＳ２５において、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ２７（ステップＡ））。

【0089】

ステップＳ２７の後、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ２８）。これにより、立脚中期の開始時期を推定できる。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）

【0090】

ステップＳ２８において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ２７（ステップＡ）よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ２９（ステップＢ））。

【0091】

ステップＳ２８において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、ステップＳ２７に戻り膝関節の回転に対する制動力を大きくする。

【0092】

ステップＳ２９の後、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ３０）。
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）

【0093】

ステップＳ３０において、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップ２９（ステップＢ）よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ２６（ステップＣ））。これにより、膝屈曲モーメントが立脚終期で大きくなることに起因する膝折れの発生を未然に抑止できる。

【0094】

（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ３１）。（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合とは、立脚終期であっても、過度に膝屈曲モ−メントＭ１が大きくならずに歩容が安定していることを意味する。この場合、立脚終期で膝関節が動作しやすくなるように、膝関節の回転に対する制動力を小さくすることで使用者が自然な歩行姿勢をとることを促進できる。

【0095】

ステップＳ３１の後、ステップＳ３１の開始からの経過時間が、第３所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ３２）。すなわち、膝関節の回転に対する制動力を小さくしている状態が、第３所定時間以内であるかを判定する。これにより、異常歩行の発生の有無を推定できる。

【0096】

ステップＳ３１の開始からの経過時間が、第３所定時間以内の場合には、歩行動作が継続しているとみなして、膝関節の回転に対する制動力を小さくするステップＳ２９に戻る。

【0097】

ステップＳ３１の開始からの経過時間が、第３所定時間を超える場合、歩行動作が終了したとみなして、膝関節の回転に対する制動力をステップＳ３１よりも大きくする（ステップＳ３３）。

【0098】

実施の形態３に示した膝関節の制御方法は、使用者が足関節底屈筋（図１のＦ２）のコントロールが可能な場合に適している。使用者が足関節底屈筋のコントロールが可能であれば、足関節底屈モーメントＭ２を大きくすることができ、歩行姿勢が比較的安定するからである。

【0099】

（実施の形態４）
実施の形態４では、膝関節の制御に膝屈曲モーメントＭ１および足関節底屈モーメントＭ２を用いる。図５は、本発明の実施の形態４に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。なお、図５の説明において、上記の説明と重複する部分は説明を省略する。

【0100】

ステップＳ４１〜Ｓ４４は、実施の形態３のステップＳ２１〜Ｓ２４と同様である。

【0101】

ステップＳ４４の後、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４５）。
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）

【0102】

ステップＳ４５において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ４６）。

【0103】

ステップＳ４５において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４７）。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）

【0104】

ステップＳ４７において、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、ステップＳ４６に戻り、膝関節の回転に対する制動力を大きくする。

【0105】

ステップＳ４７において、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ４８（ステップＡ））。

【0106】

ステップＳ４８の後、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４９）。
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）

【0107】

ステップＳ４９において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ４８に戻る。

【0108】

ステップＳ４９において、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ５０）。
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）

【0109】

ステップＳ５０において、（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ４８に戻る。

【0110】

ステップＳ５０において、（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ４８よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ５１（ステップＢ））。

【0111】

ステップＳ５１の後、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ５２）。
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）

【0112】

ステップＳ５２において、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、ステップＳ５１よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ４６（ステップＣ）に戻り、再び歩行ループを開始する。

【0113】

ステップＳ５２において、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ５３）。
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）

【0114】

ステップＳ５３において、（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ４６（ステップＣ）に戻り、再び歩行ループを開始する。

【0115】

ステップＳ５３において、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、ステップＳ４８（ステップＡ）よりも膝関節の回転に対する制動力を小さくする（ステップＳ５４）。

【0116】

ステップＳ５３の後、ステップＳ５４の開始からの経過時間が、第３所定時間以内であるかを判定する（ステップＳ５５）。すなわち、膝関節の回転に対する制動力を小さくしている状態が、第３所定時間以内であるかを判定する。これにより異常歩行の発生の有無を推定できる。

【0117】

ステップＳ５４の開始からの経過時間が、第３所定時間以内の場合には、歩行動作が継続しているとみなして、膝関節の回転に対する制動力を小さくするステップＳ５１に戻る。

【0118】

ステップＳ５４の開始からの経過時間が、第３所定時間を超える場合には、歩行動作が終了したとみなして、膝関節の回転に対する制動力をステップＳ５４よりも大きくする（ステップＳ５６）。

【0119】

実施の形態４に示した膝関節の制御方法のように、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＳ４８（ステップＡ）において膝関節の回転に対する制動力を大きくし；（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＳ５１（ステップＢ）においてステップＡよりも膝関節の回転に対する制動力を小さくし；（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＳ４６（ステップＣ）において、ステップＳ４８（ステップＡ）よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の両方を膝関節の制御に用いることにより、歩行周期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められる。

【0120】

（実施の形態５）
膝関節の制御には、加速度が用いられてもよい。加速度は、使用者の動きに伴い発生するものである。ここで加速度とはＸ軸方向成分の二乗と、Ｙ軸方向成分の二乗と、Ｚ軸方向（鉛直方向）成分の四乗の和である（単位：ｇ）。ここでＸ軸方向およびＹ軸方向は使用者の進行方向を表し、１ｇは９．８ｍ²／ｓである。従って、加速度Ａは以下の数式１で表され、被検者の動きがないときの加速度はゼロである。加速度Ａは立脚初期の開始時に増加するため、加速度Ａを観察することにより、立脚初期の開始時期を推定することができる。

【0121】

【数1】

【0122】

すなわち、使用者の動きに伴う加速度Ａを計測し、ステップＳ５（ステップＡ）において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行し、かつ、（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときにステップＳ８（ステップＢ）よりも膝関節の回転に対する制動力を大きくすることが好ましい。
Ａ＞Ｃ７・・・（７）
ただし、Ｃ７は定数であり、Ｃ７＞０である。

【0123】

実施の形態５は、図３に示す実施の形態２に係る膝関節の制御方法において、膝関節の回転に対する制動力を小さくする制御に加速度をさらに用いる例である。図６は、本発明の実施の形態５に係る膝関節の制御方法を示すフローチャートを表す。なお、図６の説明において、上記の説明と重複する部分は説明を省略する。

【0124】

図６に示す膝関節の制御方法は、図３に示すステップＳ４を、ステップＳ４−１とステップＳ４−２に置き換えた方法である。

【0125】

ステップＳ１〜ステップＳ３は、図３に示す実施の形態２に係る膝関節の制御方法と同様である。

【0126】

ステップＳ３の後、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４−１）。

【0127】

ステップＳ４−１において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ６に戻る。

【0128】

ステップＳ４−１において、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する（ステップＳ４−２）。
Ａ＞Ｃ７・・・（７）

【0129】

ステップＳ４−２において、（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに、膝関節の回転に対する制動力を大きくする（ステップＳ５（ステップＡ））。

【0130】

ステップＳ４−２において、（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行しない場合、膝関節の回転に対する制動力を大きくするステップＳ６に戻る。

【0131】

ステップＳ６〜ステップＳ１４は、図３に示す実施の形態２の膝関節の制御方法と同じである。

【0132】

実施の形態５では、立脚初期の開始時期を推定するために膝屈曲モーメントＭ１と加速度Ａを用いる方法を例として示したが、実施の形態１、３〜４の膝関節の回転に対する制動力を小さくする制御に加速度Ａが用いられてもよい。また、実施の形態１〜２の膝関節の制御方法において膝屈曲モーメントＭ１の代わりに足関節底屈モーメントＭ２を用いた上で、加速度Ａをさらに加えてもよい。

【0133】

歩行周期を精度よく推定して膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められるように、加速度Ａの他、足関節角度や使用者の角速度等を組み合わせることも勿論可能である。また、従来から歩行周期の検出に使用されてきたフットスイッチや、画像解析装置等と併用することにより、さらに高度な制御が可能になる。

【0134】

２．下肢装具
本発明の下肢装具について、図７〜図９を用いて説明する。図７〜図８は本発明の下肢装具の斜視図を表し、図９は本発明の下肢装具５０の構成を示すブロック図を表す。なお、部材が配置される位置を明確に表すために、図７には計測部、処理部、駆動部が取り外された下肢装具が示されており、図８には後述する計測部、処理部、駆動部が取り付けられた下肢装具が示されている。

【0135】

図７に示すように、下肢装具５０（５０Ａ）は、大腿側の第１構成部材５１と、下腿側の第２構成部材５２と、第１構成部材５１と第２構成部材５２を保持する膝部回転部材５３（５３Ａ、５３Ｂ）と、を有する。図７において下肢装具５０は右足用の下肢装具であり、膝部回転部材５３は、内側（左足側）に位置する膝部回転部材５３Ａと、外側に位置する膝部回転部材５３Ｂを有する。

【0136】

大腿側の第１構成部材５１は、使用者の大腿を支持する部材であり、例えば、大腿に巻かれて固定される大腿カフがある。第１構成部材５１には、必要に応じて大腿の前面または後面を半周する半月が設けられてもよい。

【0137】

下腿側の第２構成部材５２は、使用者の下腿を支持する部材であり、第１構成部材５１と同様に、例えば、下腿に巻かれて固定される下腿カフがある。なお、第２構成部材５２には、必要に応じて下腿の前面または後面を半周する半月が設けられてもよい。

【0138】

第１構成部材５１、第２構成部材５２の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの高分子材料や、織物、編物、不織布等の布地、またはこれらの組み合わせから形成されればよい。第１構成部材５１や第２構成部材５２は、高分子材料から形成されることが好ましい。布地と比較して変形しにくく、弾力性を有しているためである。

【0139】

膝部回転部材５３は、第１構成部材５１と第２構成部材５２を保持し、膝関節の回転、すなわち膝関節の屈曲および伸展を可能にする。下肢装具５０Ａにおいて、膝部回転部材５３は、上側支柱５４を介して第１構成部材５１と接続され、下側支柱５５を介して第２構成部材５２と接続されている。図示していないが、膝部には膝当てやバンドが取り付けられてもよい。

【0140】

図８に示すように、下肢装具５０には、計測部６０と、処理部７０と、駆動部８０と、が設けられている。計測部６０は、膝部回転部材５３（５３Ｂ）の回転中心における膝屈曲モーメントＭ１を計測する。処理部７０は、膝屈曲モーメントＭ１が（１）式、（３）式および（５）式の条件を満足することを判定する。駆動部８０は、（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を大きくし、（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし、（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする。
Ｍ１＞Ｃ１・・・（１）
Ｍ１＜Ｃ３・・・（３）
Ｍ１＞Ｃ５・・・（５）
ただし、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５は定数であり、Ｃ１≧Ｃ３≧０、Ｃ５≧Ｃ３≧０である。

【0141】

本発明の下肢装具５０は、計測部６０が設けられているため、膝部回転部材５３の回転中心における膝屈曲モーメントＭ１を計測することができる。計測部６０において、膝屈曲モーメントＭ１が（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚初期の開始時期を推定できる。また、立脚初期で膝関節の回転に対する制動力を大きくすることにより、膝関節が屈曲または伸展しにくくなる。

【0142】

計測部６０において、膝屈曲モーメントＭ１が（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚中期の開始時期を推定できる。立脚中期で膝関節の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくすることにより、膝関節の屈曲または伸展がしやすくなる。

【0143】

計測部６０において、膝屈曲モーメントＭ１が（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定することによって、立脚終期の開始時期を推定できる。立脚終期で膝関節の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする。これにより、過度な膝屈曲モーメントが発生することにより不安定な状態で立脚終期を迎えても、膝関節が屈曲または伸展しにくくなるため、膝折れが発生するのを未然に抑止できる。

【0144】

従って、本発明の下肢装具５０は、膝屈曲モーメントＭ１と所定値Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５との比較を行うことによって、歩行周期を容易に推定することができる。このため、膝関節の制御をリアルタイムで容易に行うことができる。

【0145】

以下では、下肢装具５０（５０Ａ）の具体的な構成を説明する。図７〜図８に示すように、下肢装具５０Ａは、膝部回転部材５３に計測部６０Ａと、処理部７０と、駆動部８０が設けられている。下肢装具５０Ａに計測部６０Ａ、処理部７０、駆動部８０を設ける方法としては、例えばネジ留め、接着、溶着等によって固定する方法や、面ファスナー等によって取り外し可能に接合する方法を用いることができる。

【0146】

図９に示すように、計測部６０Ａは、膝屈曲モーメントＭ１を計測する膝屈曲モーメント計測部６１を有する。膝屈曲モーメント計測部６１には、上述したロードセル、筋電計、トルクセンサを用いることができる。計測部６０で計測された膝屈曲モーメントＭ１のデータは処理部７０に送信される。

【0147】

処理部７０は、計測部６０から送信されたデータが所定の条件式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する。図９に示すように、処理部７０は、計測部６０から送信されたデータを受信する受信部７１と、所定値Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５を格納する所定値格納部７２と、計測部６０Ａから送信されたデータと所定値を用いて（１）、（３）、（５）式の条件が満足されるか判定する判定部７３を有している。所定値Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５の値を適宜変更することができるように、所定値格納部７２には入力手段（図示していない）が設けられることが好ましい。なお、処理部７０には、公知のマイクロプロセッサを用いることができる。

【0148】

受信部７１に送信された膝屈曲モーメントＭ１と、所定値格納部７２に格納されているＣ１、Ｃ３、Ｃ５を判定部７３に送信し、判定部７３で、受信部７１に送信されたデータとＣ１、Ｃ３、Ｃ５との比較を行い、（１）式、（３）式、（５）式の条件が満足されるかを判定する。判定部７３で（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を大きくする信号、例えば膝関節の固定解除信号を駆動部８０に送信する。また、処理部７０の判定部７３で（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくする信号を駆動部８０に送信する。また、処理部７０の判定部７３で（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする信号を駆動部８０に送信する。

【0149】

駆動部８０で、処理部７０の判定部７３から送信された膝関節の固定信号または固定解除信号に基づき、膝部回転部材５３の回転に対する制動力の大小を制御する。これにより、膝関節の動きを歩行周期に合わせて適切に制御することができる。駆動部８０では、処理部７０からの固定解除信号に基づき、膝関節の回転に対する制動力を小さくし、自由に膝関節を動かせるようにする。また、駆動部８０で、処理部７０から固定信号を受信した場合は、膝関節の回転に対する制動力を大きくし、使用者が膝折れすることを抑止する。

【0150】

駆動部８０は膝関節の回転に対して制動力を加えるものであるから、駆動部８０は膝部回転部材５３に設けられることが好ましい。膝関節の制御動作がスムーズに行われるように、駆動部８０には油圧アクチュエータや空圧アクチュエータが用いられることが好ましい。

【0151】

図７に示すように、計測部６０、処理部７０、駆動部８０は、下肢装具５０から脱着可能に設けられることが好ましい。これにより、必要に応じて計測部６０、処理部７０、駆動部８０が取り外された軽量な下肢装具として使用可能になる。

【0152】

以上のとおり、図９に示す下肢装具５０Ａは、膝関節の制御に膝屈曲モーメントＭ１を用いているため、例えば、上述した「１．膝関節の制御方法」の実施の形態１の制御方法を実施することができる。

【0153】

上述した下肢装具５０Ａとは異なる態様の下肢装具について、図７〜図８、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０〜図１２は、本発明の下肢装具の他の構成例を示すブロック図を表す。

【0154】

図７〜図８および図１０に示すように下肢装具５０（５０Ｂ）は、足関節側の第３構成部材５６と、第２構成部材５２と第３構成部材５６を保持する足首部回転部材５７とを有し；計測部６０において足首部回転部材５７の回転中心における足関節底屈モーメントＭ２が計測され；処理部７０において（１）式〜（６）式の条件を満足することを判定し；駆動部８０において；（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材５３の回転に対する制動力を大きくし；（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときに膝部回転部材５３の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくし；（５）式と（６）式の少なくとも一方の条件が満足される場合に膝部回転部材５３の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくすることが好ましい。
Ｍ２＞Ｃ２・・・（２）
Ｍ２＜Ｃ４・・・（４）
Ｍ２＞Ｃ６・・・（６）
ただし、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６は定数であり、Ｃ２≧Ｃ４≧０、Ｃ６≧Ｃ４≧０である。
膝関節の制御に膝屈曲モーメントＭ１と足関節底屈モーメントＭ２の両方を用いることにより、歩行周期の推定精度を向上させることができるため、膝関節の回転に対する制動力を調整するタイミングの精度を高められる。

【0155】

足関節側の第３構成部材５６は、使用者の足部を載せるための足載置部材として機能する。足首部回転部材５７は、第３構成部材５６と第２構成部材５２を保持し、足関節の回転、すなわち足関節の底屈および背屈を可能にする。下肢装具５０（５０Ｂ）において、足首部回転部材５７は、第３構成部材５６に取り付けられ、下側支柱５５を介して第２構成部材５２と接続されている。

【0156】

図１０に示すように、下肢装具５０Ｂは、計測部６０（６０Ｂ）が足関節底屈モーメントＭ２を計測する足関節底屈モーメント計測部６２を有することが好ましく、足首部回転部材５７に計測部６０Ｂが設けられていることがより好ましい。膝屈曲モーメント計測部６１と同様に、足関節底屈モーメント計測部６２には、上述したロードセル、筋電計、トルクセンサを用いることができる。

【0157】

計測部６０Ｂで計測された足関節底屈モーメントＭ２は、図８に示す下肢装具５０Ａの膝屈曲モーメントＭ１と同様に、処理部７０の受信部７１に送信される。このとき、所定値格納部７２には所定値Ｃ１〜Ｃ６を格納しておく。判定部７３では（１）式〜（６）式の条件が満足されるか判定する。判定部７３で（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行する、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を大きくする信号、例えば膝関節の固定解除信号を駆動部８０に送信する。また、処理部７０の判定部７３で（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行する、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を（１）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（２）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも小さくする信号を駆動部８０に送信する。さらに、処理部７０の判定部７３で（５）式を満足しない状態から満足する状態に移行する、または（６）式を満足しない状態から満足する状態に移行するとの条件が満たされたら、膝関節の回転に対する制動力を（３）式を満足しない状態から満足する状態に移行したとき、または（４）式を満足しない状態から満足する状態に移行したときの制動力よりも大きくする信号を駆動部８０に送信する。

【0158】

このように、図１０に示す下肢装具５０Ｂは、膝屈曲モーメントＭ１に加えて、膝関節の制御に足関節底屈モーメントＭ２を用いることが可能になるため、例えば、上述した「１．膝関節の制御方法」の実施の形態３〜５の制御方法を実施することができる。

【0159】

図１１に示す下肢装具５０（５０Ｃ）は、図９に示す下肢装具の計測部６０（６０Ａ）に加速度計測部６３が設けられた例である。これにより、膝関節の制御に加速度を用いることが可能になるため、例えば、上述した「１．膝関節の制御方法」の実施の形態５の制御方法を実施することができる。

【0160】

加速度計測部６３には、例えば、ピエゾ抵抗体型加速度センサ、圧電型加速度センサ、静電容量型加速度センサなどを用いることができる。下肢装具５０Ｃにおいて、加速度計測部６３は膝部回転部材５３に設けられているが、加速度計測部６３が設けられる位置は特に限定されず、足首部回転部材５７、第１構成部材５１、第２構成部材５２等、下肢装具を構成するその他の部材に設けられてもよい。

【0161】

計測部６０Ａで計測された加速度Ａは、膝屈曲モーメントＭ１と同様に、処理部７０の受信部７１に送信される。この場合、所定値格納部７２には、所定値Ｃ７を格納しておく。判定部７３では（７）式を満足しない状態から満足する状態に移行したかを判定する。

【0162】

図１２に示す下肢装具５０（５０Ｄ）は、処理部７０が、計測部６０および駆動部８０と通信可能な外部端末９０に設けられている例である。処理部が外部端末９０に設けられていれば、使用者以外の医師等が、計測部６０で計測されたデータの観察や、（１）式〜（７）式の右辺に記載されたＣ１〜Ｃ７の変更等を遠隔で行うことができる。外部端末９０としては、例えば、ＰＣ、タブレット端末、スマートフォン等が用いられる。

【0163】

本明細書では、下肢装具を用いて膝関節を制御する例を示したが、関節モーメントを用いて関節の回転に対する制動力の大小を制御する方法は、股関節や肘関節等、他の関節に対しても勿論適用することができる。

【符号の説明】

【0164】

５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ：下肢装具
５１：第１構成部材
５２：第２構成部材
５３：膝部回転部材
５６：第３構成部材
５７：足首部回転部材
６０、６０Ａ、６０Ｂ：計測部
６１：膝屈曲モーメント計測部
６２：足関節底屈モーメント計測部
６３：加速度計測部
７０：処理部
７１：受信部
７２：所定値格納部
７３：判定部
８０：駆動部
９０：外部端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】