JP2011103742A - 電源電力供給装置及び歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに対する重量負担の増加を抑制しつつ、歩行補助装置としての安全且つ安定な動作を保証し得る電源電力供給装置を提供する。
【解決手段】ユーザの歩行を補助する歩行補助装置Ｓを駆動する駆動モータ１７Ｍであって、歩行中のユーザの脚の動作に同期したタイミングで遊脚期と立脚期とを交互に繰り返す駆動モータ１７Ｍに直流電力を供給する蓄電池１８と、蓄電池１８と駆動モータ１７Ｍとの間に並列に接続されたリチウムイオンキャパシタモジュール３０と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電源電力供給装置の技術分野に属する。より詳細には、ユーザの歩行を補助する歩行補助装置において、その駆動用の電源電力を供給する電源電力供給装置の技術分野に属する。

近年、筋力の衰えた老人や傷病者の歩行動作、階段の昇降動作或いは着座姿勢からの起立動作又は起立姿勢からの着座動作等を補助することで、当該老人等の筋力低下の抑制を図る歩行補助装置が存在する。この種の歩行補助装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているものがある。

この特許文献１の歩行補助装置は、ユーザの腹部に巻きつけられる腹帯の側面に固定される第一リンクと、そのユーザの大腿部に巻きつけられる脚当ての側面に固定される第二リンクと、を、電気アクチュエータにより連結し、当該電気アクチュエータで第一リンクに対して第二リンクを前後方向に揺動させることで、ユーザの大腿部の動きを補助するものである。

一方、この種の歩行補助装置の電気アクチュエータを駆動させるための電源電力としては、一般には電池を用いることが多い。これは当該歩行補助装置がユーザと共に移動することとなるからである。またこの場合の電池としては、コストを抑制しつつ必要な電源電力量を得るべく、いわゆる充電式の電池（蓄電池）が用いられる場合が多い。そして、特に電気アクチュエータとして大きなトルクや高速回転が必要な場合には、そのために必要な電源電力量も大きくなり、それに対応可能な大容量の蓄電池が必要となる。

これに対し、特許文献１に記載されているような歩行補助装置は、それが人体装着型であるが故、上記蓄電池も含めて小型化、軽量化、薄型化が望まれるところである。

特開２００２−３０１１２４号公報

ここで、一般の蓄電池では、大電流を取り出すことによる電圧降下が必ず発生する。よって上述した電気アクチュエータに所望の能力を発揮させるためには、大容量且つハイパワーの蓄電池が必要となるが、このことは蓄電池の大型化及び重量化を招来する。

また、蓄電池を含む電源電力の供給系において、何らかの原因で例えば断線や負荷異常が発生してその供給系からの給電が停止した場合、上述した電気アクチュエータは直ちにその動作を停止させることになる。そして、上記歩行補助装置におけるこのような駆動系の急停止は、例えば歩行動作時にそれが生起した場合にはユーザの転倒等の原因となり、歩行補助装置としては致命的な問題となる。

また、これらの問題点への対策として、いわゆるバックアップ用として、別系統の蓄電池を設置して切り換えつつ用いる方法もあるが、この場合にもユーザに対する重量負担増を招来すると共に、瞬時の切り換えのための機構や回路等、複雑な配線が伴うという問題点があった。

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、ユーザに対する重量負担の増加を抑制しつつ、歩行補助装置としての安全且つ安定な動作を保証し得る電源電力供給装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、人の歩行を補助する歩行補助装置を駆動する駆動モータ等の駆動手段であって、歩行中の前記人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段に対して電源電力を供給する電源電力供給装置において、前記駆動手段に直流電力を供給する蓄電池等の電池と、前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されたリチウムイオンキャパシタモジュール等のキャパシタ手段と、を備える。

よって、歩行中の人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段と電池との間に並列にキャパシタ手段が接続されているので、停止期間において電池により充電されるキャパシタ手段と、電池と、により動作期間における駆動手段に対する電源電力が供給されることとなる。従って、電池自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動手段を安定動作させることができる。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源電力供給装置において、前記キャパシタ手段はリチウムイオンキャパシタ手段であるように構成される。

よって、キャパシタ手段がリチウムイオンキャパシタ手段であるので、充電時間の短縮を図りつつ駆動手段の駆動に必要な電源電力を当該駆動手段に供給することができる。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電源電力供給装置において、前記リチウムイオンキャパシタ手段は、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されて成るリチウムイオンキャパシタ手段であるように構成される。

よって、リチウムイオンキャパシタ手段が、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが電池と駆動手段との間に並列に接続されて成るので、リチウムイオンキャパシタ手段としてのコストの低減を図りつつ、必要な電源電力を得て駆動手段を安定動作させることができる。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源電力供給装置を備える前記歩行補助装置であって、前記電池から前記駆動手段への電源電力の供給が停止することを検出する制御部等の検出手段と、前記供給が停止することが検出された以降、前記キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて前記駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御する制御部等の停止制御手段と、を備える。

よって、電池から駆動手段への電源電力の供給が停止することが検出された以降、キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御するので、電池自体に何らかの不具合が生じたことにより電池からの電源電力の供給が停止しても、駆動手段が急停止することで歩行補助装置の使用者に害が及ぶことを防止できる。

本発明によれば、歩行中の人の脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段と電池との間に並列にキャパシタ手段が接続されているので、停止期間において電池により充電されるキャパシタ手段と、電池と、により動作期間における駆動手段に対する電源電力が供給されることとなる。

従って、電池自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動手段を安定動作させることができる。

ユーザに実施形態に係る歩行補助装置を装着した際の状態図である。 ユーザの両脚に実施形態に係る駆動ユニットを装着した際の状態図である。 実施形態に係る歩行補助装置の構成図であり、（ａ）はその全体を示すブロック図であり、（ｂ）は特に電源関連部分の細部構成を示す回路図である。 実施形態に係る歩行パターンを説明するための図であり、（ａ）は歩行者が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と一歩分の経過時間の関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に基づいて膝関節の角速度を求めた波形を示す図であり、（ｃ）は（ｂ）の波形に基づく駆動モータのＰＷＭ駆動信号を例示する図である。 実施形態に係る両脚の歩行パターンを示す図である。 実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおける入力電流及び出力電流を例示する波形図等である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、歩行におけるユーザの膝関節の動作を補助する歩行補助装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。また、図１はユーザに実施形態に係る歩行補助装置を装着した際の状態図であり、図２はユーザの両脚に実施形態に係る駆動ユニットを装着した際の状態図であり、図３は実施形態に係る歩行補助装置の構成図である。更に図４は実施形態に係る歩行パターンを説明するための図であり、図５は実施形態に係る両脚の歩行パターンを示す図であり、図６は実施形態に係るリチウムイオンキャパシタにおける入力電流及び出力電流を例示する波形図等である。

図１及び図２に示すように、実施形態に係る歩行補助装置Ｓは、ユーザの両脚に着脱自在のテープ状固定具やバンド等の固定具６によって夫々取り付けられる一対の駆動ユニット１０を備えている。なお以下の説明では、左脚用の駆動ユニット１０を駆動ユニット１１とし、右脚用の駆動ユニット１０を駆動ユニット１２として説明する。また駆動ユニット１１及び駆動ユニット１２に共通する説明を行う場合は、一般に駆動ユニット１０として説明する。

一つの（即ち、右脚又は左脚いずれか一方用の）駆動ユニット１０には、図１に示すように、ユーザの膝部５の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部３が取り付けられている。

リンク機構部３は、図１に示すように、例えばユーザの大腿部に巻きつけられる上部脚当て４の側面に取り付けられる第一リンク３ａと、ユーザの下腿部に巻きつけられる下部脚当て７の側面に取り付けられる第二リンク３ｂと、駆動ユニット１０から動力を得て第一リンク３ａに対して第二リンク３ｂを歩行の前後方向に揺動させる第三リンク３ｃと、を含んで構成される。

第一リンク３ａは、ユーザの腰部側から膝部５側に延びるように取り付けられ、第二リンク３ｂはユーザの膝部５側から脚の先端（地面）側に延びるように取り付けられている。そして第一リンク３ａと第二リンク３ｂとは、ユーザの膝部５近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク３ｃの端部が、第二リンク３ｂの中央近傍に連結されている。

上部脚当て４及び下部脚当て７は、夫々が図示しない一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材はユーザの大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具６によって着脱可能に取り付けられる。また、上部脚当て４及び下部脚当て７は、例えばポリプロピレン樹脂等を成形して形成されており、ユーザの大腿部と接する部分には、伸縮自在の図示しないスポンジ部材等が取り付けられている。

更に図２に示すように、両脚に夫々取り付けられる駆動ユニット１１及び駆動ユニット１２には、当該駆動ユニット１１及び駆動ユニット１２間でデータ通信するための通信ユニット２０が着脱可能に取り付けられる。この通信ユニット２０は、ケーブル２１と、そのケーブル２１の途中に配置される通信用の基板や電池等が収容された中継ボックス２２と、を備え、ベルト２３等の固定具によってユーザの腰に取り付けられる。

また、通信ユニット２０は、ケーブル２１の両端に非接触でデータを通信可能な通信端子を備えた通信ヘッド２５を備えている。一方、駆動ユニット１０の筐体１０ａには、当該通信ヘッド２５を挿入可能な孔部１０ｂを有しており、孔部１０ｂに対して当該通信ヘッド２５が着脱可能になっている。

更に駆動ユニット１０は、図３（ａ）に示すように、電力を受電又は所定のデータを通信可能な通信ヘッド１４を筐体１０ａの内部に備えている。そして、駆動ユニット１０の筐体１０ａに有する孔部１０ｂには、通信ヘッド２５が挿入されて、非接触で通信ヘッド１４に電気的に接続され、データ通信可能となっている。

また、駆動ユニット１０は、図３（ａ）に示すように、リンク機構部３を駆動する駆動部１７と、駆動部１７に直流を供給する電池の一例としての蓄電池１８と、駆動部１７と蓄電池１８とに並列に接続されるキャパシタ手段の一例としてのリチウムイオンキャパシタモジュール３０と、を備える。更に、駆動ユニット１１又は駆動ユニット１２のいずれか一方には、複数の歩行パターンが予め記憶された記憶部１５と、ユーザが操作する操作部１６と、電気的に制御が必要な各部を統括的に制御する検出手段の一例及び停止制御手段の一例としての制御部１９と、を備えている。

操作部１６は、ユーザによって操作されるものであって、スタートボタンや複数の歩行パターンの中から一又は複数の歩行パターンを選択する選択ボタン等を備えている。

駆動部１７は、回転軸を有する後述の駆動手段の一例としての駆動モータ（ＤＣモータ）１７Ｍと、当該駆動モータ１７Ｍを所定の回転方向及び速度で駆動制御する図示しない駆動制御部と、を含んで構成されている。なお実施形態の駆動部１７の場合、この駆動モータ１７Ｍは、上記駆動制御部を介して制御部１９から出力される後述のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動信号Ｓpwmに基づいて、いわゆるＰＷＭ駆動される駆動モータ１７Ｍである。

また駆動モータ１７Ｍは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成される図示しないギアボックスを介して第三リンク３ｃと接続されている。そして、駆動モータ１７Ｍの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が上記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク３ｃに伝達され、その駆動力が第二リンク３ｂに伝達されるようになっている。そして、第二リンク３ｂが駆動モータ１７Ｍの回転軸の回転方向によって第一リンク３ａに対して前後方向に揺動され、これによりユーザの膝部５における関節の動きが実現されて当該ユーザの歩行が実現される。

制御部１９は、主として演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ（Random Access Memory）及び各種データやプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）を備えて構成されている。このＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することにより、複数の駆動ユニット１０の双方及び各部を制御すると共に、歩行補助装置Ｓ全体を統括制御する。

具体的に制御部１９は、ユーザによる操作部１６の操作によって歩行補助装置Ｓを起動する起動要求を受け付け、記憶部１５に予め記憶されている歩行パターンに基づいて駆動モータ１７Ｍを駆動（回転）制御するための上記ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmを生成する。即ち制御部１９は、図３（ａ）に示すように、例えば、ユーザの操作部１６の操作（スタートボタン及び選択ボタンの押下）によって、駆動モータ１７Ｍの起動要求を受け付け、記憶部１５からユーザによって選択された所定の歩行パターンを読み出し、当該歩行パターンに基づき、回転方向及び回転速度等、駆動モータ１７Ｍを駆動制御するためのＰＷＭ駆動信号Ｓpwmを生成する。このＰＷＭ駆動信号Ｓpwmは、上記歩行パターンにおける膝関節の回転の角速度をＰＷＭ信号に変換したものである。そして、当該生成されたＰＷＭ駆動信号Ｓpwmを、通信ヘッド１４、蓄電池１８、リチウムイオンキャパシタモジュール３０を介して駆動部１７（駆動モータ１７Ｍ）に送信する。

次に、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール３０の構成について、図３（ｂ）を用いて詳説する。

図３（ｂ）に示すように、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール３０は、同一のリチウムイオンキャパシタ３０Ａが直列に接続されて構成されており、更に蓄電池１８及び駆動モータ１７Ｍに対して並列に接続されている。ここで、一のリチウムイオンキャパシタ３０Ａは、通常のキャパシタ（例えば電解コンデンサ）とは異なり、例えば活性炭を電極材料とする電気二重層を正極として用いると共に、リチウムイオンを吸蔵することが可能な炭素系材料のドープ反応を負極として用いたいわゆるハイブリッドキャパシタである。このような構成を備えるリチウムイオンキャパシタ３０Ａは、従来の電気二重層コンデンサ並みの高出力、長寿命及び安定性を備え、高電圧／高容量／高エネルギー密度が実現できることが知られている。また、正極の電位を低く抑えられるため、長寿命及び高信頼性を有しており、電気二重層コンデンサと同様の急速充放電が可能であって、サイクル寿命も電気二重層コンデンサ並みに長く、更に重金属を含まないために環境保全にも寄与するという特徴も備えている。

実施形態のリチウムイオンキャパシタモジュール３０は、例えば駆動モータ１７Ｍを１２ボルトの直流に基づいてＰＷＭ駆動する場合、最大電圧が３ボルトである上記リチウムイオンキャパシタ３０Ａが四つ直列に接続されて構成される。またこのリチウムイオンキャパシタモジュール３０には、各リチウムイオンキャパシタ３０Ａ毎に機能する図示しない公知の安全回路が含まれている。

この安全回路は、各リチウムイオンキャパシタ３０Ａとして予め規定されている最大電圧以下及び最小電圧以上で当該各リチウムイオンキャパシタ３０Ａを動作させると共に、各リチウムイオンキャパシタ３０Ａの動作電圧の経時的なばらつきを調整する機能を備えている。より具体的に当該安全回路は、後述するリチウムイオンキャパシタ３０Ａの充電時において上記最大電圧以上の電圧が印加されたことが確認された場合はその充電動作を停止し、また放電時においても、対応するリチウムイオンキャパシタ３０Ａの端子間電圧が上記最小電圧以下になることが確認された場合は、その放電動作を停止する。なおこのようなリチウムイオンキャパシタ３０Ａ自体については、例えば特開２００８−１６２３４２公報（特に段落番号［００１７］等及び図１）に詳しい。

この実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール３０が蓄電池１８と駆動モータ１７Ｍとの間に並列に接続されていることにより、蓄電池１８の給電における電流の平準化を図ることができる。なお、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール３０における入出力電流と上記ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmとの関係については、後ほど図６を用いて詳述する。

次に、実施形態に係るＰＷＭ駆動信号Ｓpwmに対応する歩行パターンについて、図４及び図５を用いて説明する。なお図４（ａ）はユーザ（歩行者）が所定の速さで歩行する際の膝関節の曲げ角度と一歩分の経過時間の関係を示す一例であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す経過時間に対する膝関節の曲げ角度に基づいて時間当たりの膝関節の回転速度（角速度）を求めた波形であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す波形を駆動モータ１７ＭのＰＷＭ駆動信号Ｓpwmに対応させた波形である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ユーザが所定の速さで前進する場合の歩行周期は、遊脚期と立脚期に大別される。このとき遊脚期ではユーザの脚が地面から離れて前に進むような（脚を前方に振り出す）動作が行われており、その膝関節が０度から最大で７５度程度まで屈曲した後、伸展する。一方、立脚期ではユーザの脚が地面に設置して地面を蹴るような（脚を後方に振り出す）動作が行われており、その膝関節が０度から最大で２５度程度まで屈曲した後、伸展する。

また図４（ｃ）は駆動モータ１７Ｍを制御するための信号例（ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmに変換される前の元の制御信号）に相当し、更に実施形態の歩行パターンに相当するものである。このように図４（ｃ）に示す波形は、図４（ａ）に示す歩行における膝関節の動作を駆動モータ１７Ｍの回転信号に関連付けた波形である。そして、この波形に基づいて駆動モータ１７Ｍに印加するＰＷＭ駆動信号Ｓpwmに対応するデューティ比を連続的に変化させて駆動モータ１７Ｍの回転速度を制御し、リンク機構部３を動作させる。

更に図５に示すように、ユーザの歩行は、一般に上記遊脚期と上記立脚期とが交互に繰り返されて行われるものであって、一方の脚が遊脚期の場合には、他方の脚がほぼ立脚期となる。よって、一方の脚（例えば左脚）の歩行パターンに対して、他方の脚（例えば右脚）の歩行パターンの位相は所定の周期（ほぼ遊脚期分）ずれることになる。即ち、左右両脚に取り付けられるリンク機構３を動作させるための駆動モータ１７Ｍ夫々の回転は、制御部１９によって、一方の駆動モータ１７Ｍに対して他方の駆動モータ１７Ｍが、歩行パターンの所定の周期分ずれた位相でもって制御される。

次に、実施形態に係るリチウムイオンキャパシタモジュール３０における入力電流及び出力電流と、上記ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmと、の関係について、図６を用いて説明する。なお図６は左右いずれか一方の脚に対応する駆動ユニット１０における当該入力電流及び出力電流と、当該ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmと、の関係を示す図である。

この図６において、当該図６上に記載された模式的な波形図は、上記遊脚期と上記立脚期とを含む期間におけるＰＷＭ駆動信号Ｓpwmの波形の一例を示す図である。

一方、図６下に記載された実験例としての波形図は、図６上に記載された波形図と時間軸を同一としたときにおける一のリチウムイオンキャパシタ３０Ａにおける入力電流Ｉcinと出力電流Ｉcoutとの関係を示す波形図である。なお図６下に示す実験例としての波形図では、実験装置の都合上、波形自体及びグラフとしての縦軸及び横軸並びに目盛りと、グラフとしての背景と、が白黒反転して表示されている点に注意を要する。

この図６下の実験例としての波形図では、縦軸中央の０点を境に、それより上が入力電流Ｉcinの値（上向きが正）を示しており、それより下が出力電流Ｉcoutの値（下向きが正）を示しており、これら入力電流Ｉcinの値及び出力電流Ｉcoutの値は正規化されている。更に上記入力電流Ｉcinは、実施形態の駆動ユニット１０の回路では蓄電池１８からの出力電流に相当する電流であり、また上記出力電流Ｉcoutは駆動モータ１７Ｍにおける入力電流に相当する電流である。

上述した歩行パターン（図４及び図５参照）に対応して、遊脚期のＰＷＭ駆動信号Ｓpwmは、図６上に示すように、当該遊脚期の半分の期間をもって正転と逆転とが入れ替わることになる。また立脚期においては膝関節を回転させる必要はないため、ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmとしての値は０％となっている。

これらに対応して、当該ＰＷＭ駆動信号Ｓpwmが印加されるリチウムイオンキャパシタ３０Ａでは、遊脚期では、蓄電池１８からの入力電流Ｉcinに対応して出力電流Ｉcoutが駆動モータ１７Ｍに出力される。この出力電流Ｉcoutと、蓄電池１８と、により、駆動モータ１７ＭがＰＷＭ駆動信号Ｓpwmに対応した回転方向及び回転速度で駆動されることになる。これに対し、立脚期においては、ＰＷＭ駆動信号Ｓpwm自体の値が０％であるため、リチウムイオンキャパシタ３０Ａからの出力電流Ｉcoutもゼロとなり、結果として駆動モータ１７Ｍは駆動されない。このとき、当該立脚期においては、出力電流Ｉcout自体は出力されないが、リチウムイオンキャパシタ３０Ａは蓄電池１８に接続されたままである。よってこの期間には、図６下に符号「Ｉcg」で示す微量の入力電流Ｉcinが蓄電池１８からリチウムイオンキャパシタ３０Ａに流れることになり、結果として当該微量の入力電流Ｉcinが充電電流Ｉcgとして機能するため、この遊脚期にリチウムイオンキャパシタ３０Ａが蓄電池１８により充電されることになる。

また図６下に例示するように、遊脚期における入力電流Ｉcinの値（即ち、蓄電池１８からの出力電流の値）は、リチウムイオンキャパシタ３０Ａからの出力電流Ｉcoutの値（即ち、駆動モータ１７Ｍにおける入力電流の値）の約半分となっている。このことは、蓄電池１８のみからの電源電力により駆動モータ１７Ｍを駆動した場合に比して、駆動モータ１７Ｍとして出力を維持しつつ、蓄電池１８からの供給電力量を約半分にできること、即ち、蓄電池１８自体の小型化、軽量化が可能であることを示している。

以上の動作が原則として遊脚期と立脚期とを一組として繰り返されることにより、立脚期における蓄電池１８によるリチウムイオンキャパシタ３０Ａの充電と、遊脚期における当該充電されたリチウムイオンキャパシタ３０Ａ及び蓄電池１８からの放電並びに当該二カ所からの放電による駆動モータ１７Ｍの駆動と、が交互に実行される。この動作が実行されることで、蓄電池１８のみにより駆動モータ１７Ｍを駆動する場合に比して蓄電池１８を小型化（小容量化）、軽量化しても、従来と同様に駆動モータ１７Ｍを高出力で駆動できることになる。

次に、充電池１８を含めた電源部において異常が発生した場合の動作について説明する。

実施形態の駆動ユニット１０では、制御部１９が、蓄電池１８からの出力電圧（換言すればリチウムイオンキャパシタ３０Ａへの入力電圧）を常時監視している。そして、当該出力電圧の値が予め設定された所定の電圧以下となった場合、即ち、歩行補助装置Ｓとしての動作が停止する可能性が高まった場合、制御部１９は、歩行補助装置Ｓとしての動作モードを、それまでの歩行動作モードから、予め動作が設定されている歩行停止モードに切り替える。この歩行停止モードにおいて制御部１９は、例えば、操作部１６等を介してユーザに警報を発し、更に駆動モータ１７Ｍの動作（換言すれば歩行補助装置Ｓの動作）を、ある程度の時間的余裕を持って漸次安全に停止させる。なおこの歩行停止モードにおいて駆動モータ１７Ｍが上述した停止動作を行うための電源電力は、リチウムイオンキャパシタモジュール３０からのみ、供給される。

以上説明したように、実施形態に係る歩行補助装置Ｓにおけるリチウムイオンキャパシタモジュール３０及び制御部１９並びに駆動部１７の動作によれば、歩行中のユーザの脚の動作に同期したタイミングで動作期間（遊脚期）と停止期間（立脚期）とを交互に繰り返す駆動モータ１７Ｍと蓄電池１８との間に並列にリチウムキャパシタモジュール３０が接続されているので、立脚期において蓄電池１８により充電されるリチウムキャパシタモジュール３０と、蓄電池１８と、により遊脚期における駆動モータ１７Ｍに対する電源電力が供給されることとなる。従って、蓄電池１８自体の大きさ及び重量等を小さくしつつ駆動モータ１７Ｍを安定動作させることができる。

また、リチウムイオンキャパシタモジュール３０が用いられているので、充電時間の短縮を図りつつ駆動モータ１７Ｍの駆動に必要な電源電力を当該駆動モータ１７Ｍに供給することができる。

更に、リチウムイオンキャパシタモジュール３０が、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタ３０Ａを含み且つ蓄電池１８と駆動モータ１７Ｍとの間に並列に接続されているので、リチウムイオンキャパシタモジュール３０としてのコストの低減を図りつつ、駆動モータ１７Ｍを安定動作させることができる。

更にまた、蓄電池１８の出力電圧が低下して駆動モータ１７Ｍへの電源電力の供給が停止することが検出された以降、リチウムイオンキャパシタモジュール３０から供給される電源電力を用いて駆動モータ１７Ｍを漸次停止させるように当該駆動モータ１７Ｍが制御されるので、蓄電池１８を含む電源部自体に何らかの不具合が生じたことによりそこからの電源電力の供給が停止しても、駆動モータ１７Ｍが急停止することで歩行補助装置Ｓのユーザに害が及ぶことを防止できる。

なお、実施形態に係る駆動ユニット１０において、蓄電池１８とリチウムイオンキャパシタモジュール３０との間にＤＣ／ＤＣコンバータや非接触型の給電装置を介させることで、リチウムイオンキャパシタモジュール３０での損失（電流損失）分を見込んで当該リチウムイオンキャパシタモジュール３０への供給電圧を設定するように構成しても良い。

以上夫々説明したように、本発明は歩行補助装置Ｓの分野に利用することが可能であり、特にその電源部の小型化及び軽量化が要求される分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

３ リンク機構部
４ 上部脚当て
３ａ 第一リンク
３ｂ 第二リンク
３ｃ 第三リンク
５ 膝部
６ 固定具
７ 下部脚当て
１０、１１、１２ 駆動ユニット
１０ａ 筐体
１０ｂ 孔部
１４、２５ 通信ヘッド
１５ 記憶部
１６ 操作部
１７ 駆動部
１７Ｍ 駆動モータ
１８ 蓄電池
１９ 制御部
２０ 通信ユニット
２１ ケーブル
２２ 中継ボックス
２３ ベルト
３０ リチウムイオンキャパシタモジュール
３０Ａ リチウムイオンキャパシタ
Ｓ 歩行補助装置
Ｓpwm ＰＷＭ駆動信号
Ｉcin 入力電流
Ｉcout 出力電流
Ｉcg 充電電流

Claims (4)

1. ユーザの歩行を補助する歩行補助装置を駆動する駆動手段であって、歩行中の前記ユーザの脚の動作に同期したタイミングで動作期間と停止期間とを交互に繰り返す駆動手段に対して電源電力を供給する電源電力供給装置において、
   前記駆動手段に直流電力を供給する電池と、
   前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されたキャパシタ手段と、
   を備えることを特徴とする電源電力供給装置。
2. 請求項１に記載の電源電力供給装置において、
   前記キャパシタ手段はリチウムイオンキャパシタ手段であることを特徴とする電源電力供給装置。
3. 請求項２に記載の電源電力供給装置において、
   前記リチウムイオンキャパシタ手段は、直列に接続された複数のリチウムイオンキャパシタを含むリチウムイオンキャパシタモジュールが前記電池と前記駆動手段との間に並列に接続されて成るリチウムイオンキャパシタ手段であることを特徴とする電源電力供給装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電源電力供給装置を備える前記歩行補助装置であって、
   前記電池から前記駆動手段への電源電力の供給が停止することを検出する検出手段と、
   前記供給が停止することが検出された以降、前記キャパシタ手段から供給される電源電力を用いて前記駆動手段を漸次停止させるように当該駆動手段を制御する停止制御手段と、
   を備えることを特徴とする歩行補助装置。

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