特開 2022-190990 膝動作支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190990

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】膝動作支援装置

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/00 20060101AFI20221220BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

A61H3/00 B

B25J11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099562

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】岡野 花奈子

【テーマコード（参考）】

3C707

4C046

【Ｆターム（参考）】

3C707AS38

3C707HS27

3C707KS21

3C707KW07

3C707XK06

3C707XK13

3C707XK27

3C707XK42

4C046AA25

4C046AA44

4C046BB07

4C046CC01

4C046DD02

4C046DD12

4C046DD14

4C046DD15

4C046DD16

4C046DD24

4C046DD39

4C046EE02

4C046EE17

4C046FF02

4C046FF12

4C046FF25

(57)【要約】

【課題】膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力の調整の自由度の高い膝動作支援装置の提供。
【解決手段】膝動作支援装置１００は、ユーザの脚部に装着される。膝動作支援装置１００は、一対のリンク１０、２０と、ストロークダンパ４とを備える。ストロークダンパ４は、一対のリンク１０、２０の他方の一端２０ａと接するロッド４ａと、ロッド４ａを介して減衰力を与えるシリンダ４ｂとを備える。一対のリンク１０、２０は回動した場合、一対のリンク１０、２０の他方の一端２０ａがロッド４ａを押し込んで、シリンダ４ｂからロッド４ａを介して減衰力を受けることによって、一対のリンク１０、２０の回動に対して抵抗力を与える。一対のリンク１０、２０の他方の一端２０ａはカム形状を有し、当該カム形状のカム曲線は、一対のリンク１０、２０が回動した回動角度に対するロッド４ａの押し込み量の連続的な変化を示す。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの脚部に装着される膝動作支援装置であって、
一対のリンクと、
前記一対のリンクの一方に設けられたストロークダンパと、を備え、
前記一対のリンクの一方及び他方の一端同士が、回動可能に繋がれており、
前記ストロークダンパは、前記一対のリンクの他方の一端と接するロッドと、前記ロッドを介して減衰力を与えるシリンダとを備え、
前記一対のリンクは回動した場合、前記一対のリンクの他方の一端が前記ロッドを押し込んで、前記シリンダから前記ロッドを介して前記減衰力を受けることによって、前記一対のリンクの回動に対して抵抗力を与え、
前記一対のリンクの他方の一端は、カム形状を有し、
前記カム形状のカム曲線は、前記一対のリンクが回動した回動角度に対する前記ロッドの押し込み量の連続的な変化を示す、
膝動作支援装置。

【請求項2】

前記カム形状のカム曲線は、前記ロッドの押し込み量と前記回動角度との比例定数が、前記回動角度が零度以上所定の角度以下において一定であり、前記一対のリンク間の回動角度が所定の値を超えると低下することを示す、
ことを特徴とする請求項１に記載の膝動作支援装置。

【請求項3】

前記カム形状のカム曲線は、前記ロッドの押し込み量が前記一対のリンク間の回動角度に対して正比例することを示す、
ことを特徴とする請求項１に記載の膝動作支援装置。

【請求項4】

前記一対のリンクの他方の一端は、前記一対のリンクの他方のリンク本体に脱着可能に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の膝動作支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膝動作支援装置に関し、特に抵抗力の付与によって膝の動作を支援する膝動作支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

このような膝動作支援装置の一例として、特許文献１に開示の動作支援装具がある。特許文献１に開示の動作支援装具は、装着者が立脚状態であるか遊脚状態であるかに応じて、膝関節にかかる力を減衰する減衰力を調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０１２１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
膝動作支援装置を装着するユーザは、それぞれ様々な状態にある。膝動作支援装置が膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力を発揮するが、その抵抗力の変化パターンが１つに限定される。そのため、その抵抗力の変化パターンがユーザに合わないことがあった。そこで、その抵抗力の調整を高い自由度で行うことができる膝動作支援装置が要求されている。

【0005】

本発明は、上記した課題に鑑み、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力の調整の自由度の高い膝動作支援装置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】

本発明に係る膝動作支援装置は、
ユーザの脚部に装着される膝動作支援装置であって、
一対のリンクと、
前記一対のリンクの一方に設けられたストロークダンパと、を備え、
前記一対のリンクの一方及び他方の一端同士が、回動可能に繋がれており、
前記ストロークダンパは、前記一対のリンクの他方の一端と接するロッドと、前記ロッドを介して減衰力を与えるシリンダとを備え、
前記一対のリンクは回動した場合、前記一対のリンクの他方の一端が前記ロッドを押し込んで、前記シリンダから前記ロッドを介して前記減衰力を受けることによって、前記一対のリンクの回動に対して抵抗力を与え、
前記一対のリンクの他方の一端は、カム形状を有し、
前記カム形状のカム曲線は、前記一対のリンクが回動した回動角度に対する前記ロッドの押し込み量の連続的な変化を示す。

【0007】

このような構成によれば、カムの形状に応じて、抵抗力を変化させることができ、自由度を持たせることができる。よって、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力を高い自由度で調整することができる。

【0008】

また、前記カム形状のカム曲線は、前記ロッドの押し込み量と前記回動角度との比例定数が、前記回動角度が零度以上所定の角度以下において一定であり、前記一対のリンク間の回動角度が所定の値を超えると低下することを示すことを特徴としてもよい。

【0009】

このような構成によれば、一対のリンク間の角度が所定の値を超えると、一対のリンク間の角度に対するロッドの押し込み量の増加速度が減少するため、抵抗力を変化させることができる。

【0010】

また、前記カム形状のカム曲線は、前記ロッドの押し込み量が前記一対のリンク間の回動角度に対して正比例することを示すことを特徴としてもよい。

【0011】

このような構成によれば、ロッドの押し込み量が一対のリンク間の角度に正比例するため、抵抗力を変化させることができる。

【0012】

また、前記一対のリンクの他方の一端は、前記一対のリンクの他方のリンク本体に脱着可能に取り付けられていることを特徴としてもよい。

【0013】

このような構成によれば、カム曲線の異なる別のカムを、一対のリンクの他方のリンク本体に取り付けることによって、抵抗力を変化させることができる。そのため、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力の調整が容易である。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力の調整の自由度の高い膝動作支援装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１に係る膝動作支援装置を示す斜視図である。

【図2】実施の形態１に係る膝動作支援装置を示す正面図である。

【図3】実施の形態１に係る膝動作支援装置を示す側面図である。

【図4】実施の形態１に係る膝動作支援装置の要部を示す背面図である。

【図5】膝角度を示す図である。

【図6】上腿角度及び下腿角度を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る膝動作支援装置の下腿側リンクの端部の一例を示す側面図である。

【図8】実施の形態１に係る膝動作支援装置の動作を示す図である。

【図9】実施の形態１に係る膝動作支援装置の動作を示す図である。

【図10】実施の形態１に係る膝動作支援装置の動作を示す図である。

【図11】回動角度に対するロッドの押し込み量を示すグラフである。

【図12】実施の形態１に係る膝動作支援装置の下腿側リンクの端部の一変形例を示す側面図である。

【図13】回動角度に対するロッドの押し込み量を示すグラフである。

【図14】実施の形態１に係る膝動作支援装置の下腿側リンクの端部の一変形例を示す斜視図である。

【図15】実施の形態１に係る膝動作支援装置の下腿側リンクの端部の一変形例を示す斜視図である。

【図16】回動角度に対するロッドの押し込み量を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0017】

（実施の形態１）
図１～図６を参照して実施の形態１に係る膝動作支援装置について説明する。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ＸＹ平面が水平面であり、図面間で共通である。

【0018】

図１～図４に示すように、膝動作支援装置１００は、上腿側リンク１０と、下腿側リンク２０とを備える。上腿側リンク１０の一端１０ａと下腿側リンク２０の一端２０ａとは、回転軸Ｙ１軸周りに相互に回動可能に機械的に接続されている。下腿側リンク２０の一端２０ａはカム形状を有し、当該カム形状は、多種多様な形状を採り得る。下腿側リンク２０の一端２０ａのカム形状については後述する。上腿側リンク１０と下腿側リンク２０との角度は、例えば、０（零）度以上、１８０度以下である。膝動作支援装置１００が、例えば、図５に示すユーザの脚部に装着されると、上腿側リンク１０は、ユーザの脚部の上腿Ｕ１ｂに取り付けられ、下腿側リンク２０は、ユーザの脚部の下腿Ｕ１ｄに取り付けられる。

【0019】

上腿側リンク１０、又は下腿側リンク２０は、検出部１２を備えてもよい。検出部１２は、角度センサであり、上腿側リンク１０と下腿側リンク２０との角度を検出する。膝動作支援装置１００がユーザの脚部に装着されている場合、上腿側リンク１０と下腿側リンク２０との回動角度αは、１８０度からユーザの膝角度θを差分した角度に相当する。ここで、ユーザの膝角度θとは、図５に示すユーザの上腿Ｕ１ｂの軸方向に延びる直線Ｚ２と、下腿Ｕ１ｄの軸方向に延びる直線Ｚ３とが交差して成す。

【0020】

検出部１２は、上腿側リンク１０と下腿側リンク２０との角度を膝角度検出値として制御装置６へ出力する。膝角度検出値は、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、膝角度検出値は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。

【0021】

なお、検出部１２は、角度センサに加えて、慣性計測装置等を備えてもよい。慣性計測装置及び角度センサが検出した値に基づいて、下腿角度βや上腿角度γを求めることができる。図６に示すように、下腿角度βは、鉛直線Ｚ１と、下腿Ｕ１ｄの軸方向に延びる直線Ｚ３とが交差して成す。また、上腿角度γは、鉛直線Ｚ１と、上腿Ｕ１ｂの軸方向に延びる直線Ｚ２とが交差して成す。検出部１２は、下腿角度βや上腿角度γを制御装置６へ出力する。

【0022】

上腿側リンク１０は、駆動部２と、調整部３と、ストロークダンパ４と、ローラ５とを備えてもよい。駆動部２、調整部３、ストロークダンパ４、及びローラ５は、上腿側リンク１０の他端１０ｂから一端１０ａに向かってこの順に上腿側リンク１０に保持されている。

【0023】

下腿側リンク２０は、制御装置６を備えてもよい。本実施形態の係る制御装置６は、下腿側リンク２０の一端２０ａと他端２０ｂとの間に設けられている。制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、インターフェース（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースは、データバス等を介して相互に接続されている。制御装置６は、抵抗力の変化パターン及びユーザの膝角度検出値を取得する。また、制御装置６は、検出部１２から、上腿側リンク１０と下腿側リンク２０との角度を取得する。

【0024】

制御装置６は、検出部１２が検出した膝角度検出値等に基づいて、歩行タイミングを検出することができる。歩行タイミングは、具体的には、１歩行周期における立脚期、及び遊脚期である。

【0025】

制御装置６は、図示しない通信端末からＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）等の通信手段により、所定の抵抗力の変化パターンを示す信号を取得する。また、抵抗力の変化パターンは、多種多様であり、それらの例について後述する。制御装置６は、抵抗力の変化パターン、及び膝角度検出値に基づいて、抵抗力制御信号を生成する。制御装置６は、この生成した抵抗力制御信号を、有線通信又は無線通信を用いて駆動部２へ送信する。なお、制御装置６は、適宜、鉛直線と下腿側リンク２０との角度（下腿角度）や、鉛直線と上腿側リンク１０との角度（上腿角度）を取得してもよい。

【0026】

駆動部２は、制御装置６からの抵抗力制御信号に基づいて回転動力を調整部３に与える。駆動部２は、例えば、モータ及びドライバを備える。なお、駆動部２は、上腿側リンク１０の他端１０ｂの側方に設けられていてもよく、ギアやプーリを介して回転動力を調整部３に与える。

【0027】

調整部３は、駆動部２からの回転動力に基づいて、ストロークダンパ４による抵抗力Ｆを調整する。具体的には、調整部３は、駆動部２の回転動力を受けて、ストロークダンパ４内におけるダンパ液の流路の断面積を連続的に変化させる。

【0028】

ここで、ストロークダンパ４の抵抗力Ｆと、ダンパ係数ｋと、ダンパ液が当該流路を通過する速度ｖとの関係を示す式１を以下に示す。
Ｆ＝ｋｖ …（式１）

【0029】

そのため、ストロークダンパ４内におけるダンパ液の流路の断面積が減少すると、ダンパ係数ｋが増加し、その結果、ストロークダンパ４による抵抗力Ｆが増加する。これによって、調整部３は、抵抗力Ｆの変化パターン及び膝角度検出値に基づいて、ストロークダンパ４による抵抗力Ｆを調整する。なお、調整部３は、ストロークダンパ４内におけるダンパ液の流路の断面積を複数の段階に調整してもよく、段階の数は特に限定されない。また、後述するように、下腿側リンク２０の一端２０ａのカム形状が変化すると、一端２０ａがストロークダンパ４のロッド４ａを押し込む速度が変化する。そのため、シリンダダンパ液が当該流路を通過する速度ｖが変化し、その結果、ストロークダンパ４による抵抗力Ｆが変化する。

【0030】

ストロークダンパ４は、ローラ５を介して、抵抗力Ｆを下腿側リンク２０へ伝える。ストロークダンパ４は、ロッド４ａ、シリンダ４ｂ、及びスプリング４０を備えている。ロッド４ａは、シリンダ４ｂに対して、所定のストロークで往復移動可能に設けられている。ロッド４ａ及びスプリング４０は、上腿側リンク１０のダンパ保持部１０ｃとローラ５との間に挟まれている。ロッド４ａがシリンダ４ｂに押し込まれると、ロッド４ａの押し込みを減衰させる減衰力が発生する。ローラ５は、ストロークダンパ４と下腿側リンク２０の一端２０ａと間において、回転可能、かつ、上腿側リンク１０の軸方向（Ｚ軸方向）移動可能に設けられている。

【0031】

上記した通り、ロッド４ａは、ローラ５を介して下腿側リンク２０の一端２０ａと接触しており、一端２０ａがカム形状を有する。よって、一端２０ａが回転軸Ｙ１周りに回動すると、一端２０ａがストロークダンパ４のロッド４ａをシリンダ４ｂへ押し込む。減衰力がシリンダ４ｂに発生し、ロッド４ａの押し込む力が減衰する。一端２０ａのカム形状を有する部分が原動節であり、ストロークダンパ４のロッド４ａが従動節である。一端２０ａのカム形状のカム曲線は、上腿側リンク１０と下腿側リンク２０とが回動した回動角度αに対するロッド４ａの押し込み量の連続的な変化を示す。

【0032】

（カム形状の第１の例）
次に、図７～図１１を参照して下腿側リンク２０の一端２０ａが有するカム形状の一例について説明する。なお、図７～図１０は、説明を明確にするため、カム形状等を強調して記載した。

【0033】

図７に示す下腿側リンク２１は、図１－図４に示す下腿側リンク２０の一例であり、下腿側リンク２０の一端２０ａを除いて、同じ構成を備える。下腿側リンク２１の一端２１ａは、カム形状を有する。一端２０ａの端面は、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１とが回動する場合、ローラ５を接触する接触面２１ｂを有する。下腿側リンク２１の一端２１ａのカム形状は、少なくとも接触面２１ｂに形成されているとよい。下腿側リンク２１の一端２１ａのカム形状のカム曲線は、一端２０ａのカム曲線と同様に、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１とが回動した回動角度αに対するロッド４ａの押し込み量の連続的な変化を示す。回動角度αは、予め設定した回動角度α０以上、回動角度α８以下の範囲内において変化する。接触面２１ｂの一端２１ｃは、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１との回動角度αが回動角度α０である場合、ローラ５と接触している。接触面２１ｂの他端２１ｄは、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１との回動角度が回動角度α８である場合、ローラ５と接触している。接触面２１ｂは、下腿側リンク２１の側面（ここでは、ＺＸ平面）上において、回転軸Ｙ１を中心として接触面２１ｂの一端２１ｃを通過する仮想円Ｃ１からその径方向外側に張り出る。

【0034】

ここで、図８－図１０に示すように、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１との回動角度αが回動角度α０から回動角度α８に到達するよう、下腿側リンク２１を回転軸Ｙ１周りに回動させる。言い換えると、下腿側リンク２１を、回転軸Ｙ１周りに各図８－図１０紙面上において時計回り方向に回動させる。また、図８－図１０に示す下腿側リンク２１の一端２１ａのカム形状によるカム曲線Ｃ２１を図１１に示す。

【0035】

図８に、上腿側リンク１０の軸方向に延びる直線Ｚ１０と、下腿側リンク２１の軸方向に延びる直線Ｚ２０とを示す。下腿側リンク２１が回転軸Ｙ１周りに回動した回動角度αは、直線Ｚ１０と直線Ｚ２０とが交差して成す角度と同じである。下腿側リンク２１の回動開始時における回動角度αは、α０、例えば、０（零）度である。

【0036】

図８に示すように、下腿側リンク２１と上腿側リンク１０との回動角度αが回動角度α０であり、接触面２１ｂの一端２１ｃは、ローラ５と接触している。下腿側リンク２１の回転軸Ｙ１周りの回動を開始すると、接触面２１ｂがローラ５を介してロッド４ａを押圧し、ロッド４ａを、図１－４に示すシリンダ４ｂへ押し込む。下腿側リンク２１が回動するにつれて、回動角度αは、α１、α２と順次増大する。すると、ロッド４ａがローラ５を介してシリンダ４ｂへ押し込まれる。図１１に示すように、一端２１ａがロッド４ａを押し込む量は、０（零）から距離Ｘ１１に増大する。

【0037】

引き続き、下腿側リンク２１を回転軸Ｙ１周りに回動させる。すると、図９及び図１０に示すように、回動角度αは、α３、α４、α５、α６、α７、α８と順次増大する。すると、ロッド４ａがローラ５を介して上腿側リンク１０の上側へ押し込まれる。図１１に示すように、一端２１ａがロッド４ａを押し込む量は、距離Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４と順次増大する。

【0038】

一端２１ａがロッド４ａを押し込む量は、回動角度α０から回動角度α２までにおいて一定の速度で増加し、回動角度α２から回動角度α８までにおいて、その一定の速度よりも低い速度で増加する。つまり、一端２１ａのカム形状によるカム曲線Ｃ２１は、回動角度αが回動角度α０以上、回動角度α２以下の範囲内において、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が一定であることを示す。また、カム曲線Ｃ２１は、回動角度αが回動角度α２を超えると、当該比例定数が低下することを示す。

【0039】

以上より、上記した構成によれば、カム曲線Ｃ２１は、上腿側リンク１０と下腿側リンク２１との角度に対するロッド４ａの押し込み量の連続的な変化を示す。これによって、当該カム形状に応じて、抵抗力Ｆを変化させることができ、自由度を持たせることができる。よって、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力を高い自由度で調整することができる。このような調整によって、様々な状態にあるユーザにそれぞれ合う抵抗力の変化パターンを生成することができる。膝動作支援装置１００は、様々な状態にあるユーザの膝動作に関して、例えば、広い範囲のレベルのリハビリテーションを支援することができる。

【0040】

また、カム曲線Ｃ２１は、具体的には、回動角度αが回動角度α０以上、回動角度α２以下の範囲内において、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が一定であることを示す。また、カム曲線Ｃ２１は、回動角度αが回動角度α２を超えると、当該比例定数が低下することを示す。これによって、膝関節の曲げを開始してから所定の回動角度α２まで所定の抵抗力を与え、所定の回動角度を超えると、さらに低い抵抗力を与える。このように、抵抗力を調整することができる。よって、このような抵抗力を膝関節に受けることを望むユーザに好適である。

【0041】

（カム形状の第２の例）
次に、図１２及び図１３を参照して下腿側リンク２０の一端２０ａが有するカム形状の別の一例について説明する。なお、図１２は、説明を明確にするため、カム形状等を強調して記載した。

【0042】

図１２に示す下腿側リンク２２は、図１－図４に示す下腿側リンク２０の別の一例であり、下腿側リンク２０の一端２０ａを除いて、同じ構成を備える。下腿側リンク２２の一端２２ａは、カム形状を有する。一端２２ａの端面は、上腿側リンク１０と下腿側リンク２２とが回動する場合、ローラ５を接触する接触面２２ｂを有する。下腿側リンク２２の一端２２ａのカム形状は、少なくとも接触面２２ｂに形成されているとよい。接触面２２ｂの一端２２ｃは、上腿側リンク１０と下腿側リンク２２との回動角度αが回動角度α０である場合、ローラ５と接触している。接触面２２ｂの他端２２ｄは、上腿側リンク１０と下腿側リンク２２との回動角度αが回動角度α８である場合、ローラ５と接触している。接触面２２ｂは、下腿側リンク２２の側面（ここでは、ＺＸ平面）上において、図７に示す下腿側リンク２１の接触面２１ｂと比較して、仮想円Ｃ１からその径方向外側にさらに張り出る。下腿側リンク２２の一端２２ａのカム形状のカム曲線は、一端２２ａがロッド４ａを等速で押し込むことを示せばよい。ここで、等速の意味は、回動角度αに対するロッド４ａの押し込み量の変化量が等しいことを含む。

【0043】

ここで、図８－図１０に示す下腿側リンク２１の回動と同様に、上腿側リンク１０と下腿側リンク２２との回動角度αが回動角度α０から回動角度α８に到達するよう、下腿側リンク２２を回転軸Ｙ１周りに回動させる。言い換えると、下腿側リンク２２を回転軸Ｙ１周りに時計回り方向に回動させる。また、下腿側リンク２２の一端２２ａのカム形状によるカム曲線Ｃ２２を図１３に示す。

【0044】

下腿側リンク２２と上腿側リンク１０との回動角度αが回動角度α０であり、接触面２２ｂの一端２２ｃは、ローラ５と接触している。下腿側リンク２２の回転軸Ｙ１周りの回動を開始すると、接触面２１ｂがローラ５を介してロッド４ａを押圧し、ロッド４ａを図１－４に示すシリンダ４ｂへ押し込む。下腿側リンク２２の回動開始時における回動角度α０は、α０、つまり、０（零）度である。下腿側リンク２２が回動するにつれて、回動角度αは、α１、α２、α３、α４、α５、α６、α７、α８と順次増大する。すると、ロッド４ａがローラ５を介して上腿側リンク１０の上側へ押し込まれる。図１３に示すように、一端２２ａがロッド４ａを押し込む量は、０（零）から距離Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４と順次増大する。

【0045】

一端２２ａがロッド４ａを押し込む量は、回動角度α０から回動角度α８までにおいて一定の速度で増加する。つまり、一端２２ａのカム形状によるカム曲線Ｃ２２は、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が一定であることを示す。

【0046】

以上より、このような構成によれば、カム曲線Ｃ２２は、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が一定であることを示す。これによって、膝関節の曲げを開始してから最大の回動角度α８まで一定の抵抗力を与えるように、抵抗力を調整することができる。よって、このような抵抗力を膝関節に受けることを望むユーザに好適である。

【0047】

（下腿側リンクの例）
次に、図１４、及び図１５を参照して下腿側リンク２０の別の例である下腿側リンク２３について説明する。

【0048】

図１４及び図１５に示すように、下腿側リンク２３は、カム部２３ａ１と、下腿側リンク本体２３ａ２とを備える。

【0049】

カム部２３ａ１は下腿側リンク本体２３ａ２に脱着可能に取り付けられている。カム部２３ａ１は、下腿側リンク２３の一端２３ａに設けられている。カム部２３ａ１は、接触面２３ｂと、メネジ２３ｇ１、２３ｇ２と、本体取付部２３ｈとを備える。

【0050】

下腿側リンク２３の一端２３ａは、カム形状を有する。一端２３ａの端面は、接触面２３ｂを有し、接触面２３ｂは、上腿側リンク１０と下腿側リンク２３とが回動する場合、ローラ５と接触する。下腿側リンク２３の一端２３ａのカム形状は、少なくとも接触面２３ｂに形成されている。

【0051】

本体取付部２３ｈの表面は、下腿側リンク本体２３ａ２先端部の表面に倣う形状を有する。本体取付部２３ｈと、下腿側リンク本体２３ａ２先端部とが押し合わせた場合、本体取付部２３ｈの表面は、本体取付部２３ｈと下腿側リンク本体２３ａ２とが回転軸Ｙ１周りに回動することを抑制する形状を有するとよい。

【0052】

下腿側リンク本体２３ａ２は、メネジ２３ｆ１、２３ｆ２とを備える。

【0053】

カム部２３ａ１は、下腿側リンク本体２３ａ２にボルト締結されている。具体的には、図示しないボルトをメネジ２３ｆ１とメネジ２３ｇ１とに挿し通して締結する。また、図示しないボルトをメネジ２３ｆ２とメネジ２３ｇ２とに挿し通して締結する。

【0054】

ここで、カム部２３ａ１は、ボルト締結やその解除によって、下腿側リンク本体２３ａ２に脱着可能に取り付けられている。カム部２３ａ１と、カム曲線のみ異なるカム部を下腿側リンク本体２３ａ２に取り付けることによって、抵抗力を変化させることができる。そのため、膝関節にかかる力に抵抗する抵抗力の調整が容易である。

【0055】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

【0056】

例えば、上記実施の形態１では、上腿側リンク１０が駆動部２と、調整部３と、ストロークダンパ４と、ローラ５とを備えるとともに下腿側リンク２０とが制御装置６を備えたが、上腿側リンク１０が、ストロークダンパ４、及びローラ５を備えればよい。また、上腿側リンク１０が、下腿側リンク２０の一端２０ａのカム形状と同じ形状を有し、下腿側リンク２０が、ストロークダンパ４、及びローラ５を備えてもよい。

【0057】

また、上記した、下腿側リンク２０の一端２０ａのカム形状にカム曲線は、多種多様であり、例えば、図１６に示すカム曲線Ｃ２３、Ｃ２４であってもよい。

【0058】

カム曲線Ｃ２３では、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が、回動角度α０からα２までカム曲線Ｃ２２と比較して高い。当該比例定数が、回動角度α２超過、回動角度α８以下の範囲内においてカム曲線Ｃ２２と比較して低い。膝関節の曲げの動作の開始時から早期に高い抵抗力を与えるよう、抵抗力を調整することができる。

【0059】

カム曲線Ｃ２４では、ロッド４ａの押し込み量と回動角度αとの比例定数が、回動角度α０から回動角度α３までカム曲線Ｃ２２と同じである。当該比例定数が、回動角度α３超過、回動角度α５以下の範囲内においてカム曲線Ｃ２２と比較して高い。当該比例定数が、回動角度α５超過、回動角度α８以下の範囲内においてカム曲線Ｃ２２と比較して低い。膝関節の曲げの動作の開始時から終了時までの間における所定の期間において高い抵抗力を与えるよう、抵抗力を調整することができる。

【符号の説明】

【0060】

１００ 膝動作支援装置
２ 駆動部 ３ 調整部
４ ストロークダンパ
４ａ ロッド ４ｂ シリンダ
５ ローラ ６ 制御装置
１０ 上腿側リンク
１０ａ 一端 １０ｂ 他端
１０ｃ ダンパ保持部
１２ 検出部
２０、２１、２２、２３ 下腿側リンク
２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ 一端 ２０ｂ 他端
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ 接触面
２１ｃ、２２ｃ 一端 ２１ｄ、２２ｄ 他端
２３ａ１ カム部 ２３ａ２ 下腿側リンク本体
２３ｆ１、２３ｆ２、２３ｇ１、２３ｇ２ メネジ
２３ｈ 本体取付部
Ｃ１ 仮想円 Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４ カム曲線
Ｕ１ｂ 上腿 Ｕ１ｄ 下腿
Ｘ１１－Ｘ１４、Ｘ２１－Ｘ２４ 距離
Ｙ１ 回転軸 Ｚ１ 鉛直線
Ｚ２、Ｚ３、Ｚ１０、Ｚ２０ 直線 α、α０－α８ 回動角度
β 下腿角度 γ 上腿角度
θ 膝角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】