JP2016073506A - 運動補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニング可能な運動補助装置を提供する。【解決手段】運動補助装置１は被接触面２４Ａを備える下腿支持要素２０と、下腿支持要素２０を支持するベース１０とを備え、下腿支持要素２０の下方に配置空間Ｓが形成され、前後方向において被接触面２４Ａがベース１０に対して変位可能である。【選択図】図１

Description

本発明は立ち上がり動作を補助する装置である運動補助装置に関する。

ＱＯＬ（Quality Of Life）の向上またはリハビリ等のために立ち上がり動作の重要性が着目されている。例えば、非特許文献１は立ち上がり動作のトレーニングをゲームと融合させたソフトウェアを開示している。

株式会社メディカ出版、″起立訓練をゲームに！リハビリウム 起立くんTM″、［online］、72 (360) 消化器外科 NURSING 2013 vol.18 no.4、［平成２６年１０月７日検索］、インターネット〈URL：http://www.***.co.jp/url?url=http://www.pieronline.jp/deliver/1341-7819/FREE_NC_18_4_360.pdf%3FitemId%3D/content/article/1341-7819/18040/360%26mimeType%3Dpdf&rct=j&frm=1&q=&esrc=s&sa=U&ei=M0AzVLjLJYWMuASU5oDoDw&ved=0CCoQFjAD&usg=AFQjCNH0hZoxeiGLQHQNom3RBEQ-iCSaPA〉

人によっては機械的な方法によりトレーニングすることにより、トレーニングしていることを高く実感できることがある。このため、立ち上がり動作のトレーニングを必要とする人に対して一層充実したトレーニング環境を提供する点からすると、上記ソフトウェアとは別に機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニング可能な運動補助装置が存在することが好ましい。

本発明の目的は機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニング可能な運動補助装置を提供することである。

本発明の一形態に従う運動補助装置は、被接触面を備える下腿支持要素と、前記下腿支持要素を支持するベースとを備え、前記下腿支持要素の下方に空間が形成され、前後方向において前記被接触面が前記ベースに対して変位可能である。

運動補助装置の一形態によれば、機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニングできる。

は実施の形態１の運動補助装置の斜視図である。 は図１の下腿支持要素の側面図である。 は図１の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は図１の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は実施の形態２の運動補助装置の斜視図である。 は図４の報知部に表示される情報の一例である。 は実施の形態３の運動補助装置の斜視図である。 は図６の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は図６の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は実施の形態４の運動補助装置の斜視図である。 は図８の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は図８の運動補助装置の使用状態を示す側面図である。 は変形例の下腿支持要素の側面図である。 は変形例の運動補助装置の側面図である。 は変形例の運動補助装置の側面図である。 は変形例の把持部支持部の側面図である。 は変形例の報知部に表示される情報の一例である。 は変形例の報知部に表示される情報の一例である。 は変形例の報知部に表示される情報の一例である。

（運動補助装置が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明の一形態に従う運動補助装置は、被接触面を備える下腿支持要素と、前記下腿支持要素を支持するベースとを備え、前記下腿支持要素の下方に空間が形成され、前後方向において前記被接触面が前記ベースに対して変位可能である。

理想的な立ち上がり動作の一例によれば、人が座った状態から立ち上がることにともない膝が前方側に移動する。本運動補助装置は例えば以下のように動作することにより、本運動補助装置を使用して立ち上がり動作をトレーニングするユーザーに理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成させることに寄与する。

本運動補助装置の一例によれば、理想的な立ち上がり動作を教示するために下腿支持要素の被接触面が能動的に変位する。この場合、ユーザーは脛を被接触面に接触させた状態を保ちながら立ち上がることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成できる。

本運動補助装置の別の一例によれば、ユーザーの立ち上がり動作にともない下腿支持要素の被接触面に力が加えられることにより、被接触面がベースに対して変位する。この場合、ユーザーが理想的な立ち上がり動作を主観的に形成するようにトレーニングすることにより、膝が前方側に移動することにともない被接触面が前方側に変位する。このため、ユーザーは被接触面から受ける反力により、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が形成できていることを知覚できる。

このように、本運動補助装置によれば、機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニングできる。また、ユーザーは本運動補助装置を使用するときに、下腿支持要素の下方に形成される空間に足を挿入できるため、脛をしっかりと被接触面に接触させた状態を形成し、その状態から立ち上がり動作を形成できる。このため、体型が異なる複数のユーザーにより本運動補助装置が使用される場合であっても、各ユーザーが理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成しやすい。

〔２〕前記運動補助装置の一例によれば、前記被接触面を変位させる駆動力を前記下腿支持要素に与えるアクチュエーターと、前記アクチュエーターを制御する制御装置とをさらに備える。

本運動補助装置の制御装置はユーザーに理想的な立ち上がり動作を教示するために被接触面を変位させる。このため、ユーザーは脛を被接触面に接触させた状態を保ちながら立ち上がることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成できる。

〔３〕前記運動補助装置の一例によれば、前記被接触面を初期の状態に復帰させる力を前記下腿支持要素に与える力付与部をさらに備える。
本運動補助装置のユーザーは理想的な立ち上がり動作を主観的に形成するため、膝を前方側に移動させながら膝を伸ばすことにより、被接触面を前方側に移動させながら立ち上がることができる。被接触面は脛から与えられる力により脛に反力を与えながら前方側に変位し、脛から与えられる力が弱くなることにともない脛の動きに追従して初期の位置に向けて変位する。このため、ユーザーは膝を伸ばすときに被接触面から受ける反力により、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が形成できていることを知覚できる。

〔４〕前記運動補助装置の一例によれば、前記被接触面に作用する荷重を検出する荷重センサーと、前記荷重センサーにより検出された荷重が反映された情報を出力する荷重情報報知部とをさらに備える。

下腿支持要素の被接触面に作用する荷重は立ち上がり動作におけるそのときどきの膝の動作に応じて変化する。このため、荷重情報報知部により出力される情報は膝の動作を反映している。このため、本運動補助装置のユーザーは荷重情報報知部により出力される情報からそのときどきの膝の動作を認識しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、ユーザーが自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が形成されやすい。

〔５〕前記運動補助装置の一例によれば、前記荷重情報報知部は前記被接触面に作用する荷重に関する目標値を出力する。
本運動補助装置のユーザーは荷重センサーにより検出された荷重とその目標値との差に基づいて、立ち上がり動作における理想的な膝の動作と現在の膝の動作とのずれの度合を認識できる。このため、ユーザーが自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が一層形成されやすい。

〔６〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下腿支持要素よりも後方側に配置される椅子をさらに備える。
本運動補助装置のユーザーは椅子を利用して立ち上がり動作を形成することにより、椅子から立ち上がるときの理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作をトレーニングできる。

〔７〕前記運動補助装置の一例によれば、前記前後方向において前記下腿支持要素と前記椅子とが相対的に移動可能である。
本運動補助装置のユーザーはトレーニング開始前に下腿支持要素と椅子とを相対的に移動させることにより、膝が前方側に突き出た着座姿勢を形成できるように下腿支持要素と椅子との距離を調節できる。一般に、その着座姿勢を取る人が立ち上がる場合には、膝が前方側に突き出ていない着座姿勢から立ち上がる場合と比較して、理想的な立ち上がり動作が形成されやすいと考えられている。このため、ユーザーが上述のとおり下腿支持要素と椅子との距離を調節してトレーニングすることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

〔８〕前記運動補助装置の一例によれば、前記下腿支持要素よりも上方側に配置される把持部をさらに備える。
立ち上がり動作における上半身の動作は下半身の動作に影響を及ぼすことがある。このため、下半身に安定した動作を形成させるためには、立ち上がり動作における上半身の動作を安定させることが好ましい。本運動補助装置のユーザーは把持部を握りながら立ち上がり動作を形成できるため、立ち上がり動作時における上半身の動作が安定し、併せて下半身の動作も安定しやすい。このため、ユーザーは理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

〔９〕前記運動補助装置の一例によれば、前記把持部が前記ベースに対して前記前後方向に移動可能である。
理想的な立ち上がり動作の一例によれば、座った状態から膝が伸ばされるときに膝が前方側に移動することにともない頭が前方側に移動する。本運動補助装置によれば、ユーザーが把持部を握って立ち上がることにより把持部が前方側に移動し、その把持部の移動にともないユーザーの上半身が前方側に誘導される。このため、ユーザーは理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

〔１０〕前記運動補助装置の一例によれば、立ち上がり動作を教示する視覚的情報を出力する動作情報報知部をさらに備える。
本運動補助装置のユーザーは動作情報報知部により出力される視覚的情報を参照することにより、理想的な立ち上がり動作をしっかり認識しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、ユーザーが自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、理想的な立ち上がり動作が形成されやすい。

〔１１〕前記運動補助装置の一例によれば、対象部位の動作を検出する動作検出部をさらに備え、前記動作情報報知部は前記動作検出部により検出された前記対象部位の動作が反映された情報を出力する。

本運動補助装置の動作検出部は例えば対象部位である頭の動作を検出する。このため、ユーザーは動作検出部により検出された頭の動作と視覚的情報である理想的な頭の動作とを参照し、立ち上がり動作における理想的な頭の動作と現在の頭の動作とのずれの度合を認識できる。このため、ユーザーが自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、立ち上がり動作における理想的な頭の動作が形成されやすい。

（実施の形態１）
図１に示されるとおり、運動補助装置１は設置面（図示略）に設置可能なベース１０、ベース１０に支持され、ベース１０の上方側に配置される下腿支持要素２０、および、下腿支持要素２０よりも上方側に配置される把持部３０を備える。また、運動補助装置１は下腿支持要素２０よりも後方側に配置される椅子４０、および、アクチュエーターであるモーター５１（図２参照）を制御する制御装置５０（図２参照）をさらに備える。

ベース１０は設置面に設置される支持台１１、支持台１１上に配置される足置台１２、および、ベース１０の左右方向に伸びる軸１３を備える。軸１３は支持台１１および足置台１２を貫通し、支持台１１および足置台１２に対して回転する。

下腿支持要素２０は柱状の物体である一対の第１支持部２１、各第１支持部２１に取り付けられ、ベース１０の左右方向に伸びる第２支持部２２、第２支持部２２に取り付けられる背面支持部２３、および、背面支持部２３に支持され、被接触面２４Ａを備える一対の弾性部材２４を備える。右側の第１支持部２１はベース１０の右側面に配置され、軸１３に固定されている。左側の第１支持部２１はベース１０の左側面に配置され、軸１３に固定されている。下腿支持要素２０の下方に所定の大きさを有する空間である配置空間Ｓが形成される。所定の大きさは例えば一般的な大きさの足が配置可能な大きさである。

把持部３０はベース１０の前方部分から運動補助装置１の高さ方向に伸びる把持部支持部３１を介して支持台１１と結合される。把持部３０はベース１０の左右方向に伸び、把持部支持部３１の上方部分に取り付けられる。

椅子４０は座４１、座４１を支持する支柱４２、支柱４２を支持する一対の脚４３、および、支柱４２と支持台１１とを繋げる結合部４４を備える。脚４３および結合部４４は設置面に設置される。椅子４０は荷重を検出する荷重センサー４５をさらに備える。荷重センサー４５は座４１の内部に配置され、座４１に作用する荷重が反映された信号を制御装置５０に出力する。

図２に示されるとおり、制御装置５０およびモーター５１はベース１０の内部に配置される。モーター５１は複数の歯車（図示略）を介して軸１３に接続される。モーター５１が正方向に回転することにより軸１３が正方向に回転し、下腿支持要素２０がベース１０に対して前方側に回転する。また、モーター５１が逆方向に回転することにより軸１３が逆方向に回転し、下腿支持要素２０がベース１０に対して後方側に回転する。これにより、ベース１０の前後方向において弾性部材２４の被接触面２４Ａがベース１０に対して変位する。なお、図２は二点鎖線により被接触面２４Ａの初期位置を示している。

理想的な立ち上がり動作の一例によれば、人が座った状態から立ち上がることにともない膝が前方側に移動する。制御装置５０はユーザー１００（図３Ａ参照）に理想的な立ち上がり動作を教示するために、以下に示されるとおり下腿支持要素２０をベース１０に対して回転させる教示制御を実行する。

ユーザー１００が座４１（図１参照）に着座することにより座４１に荷重が作用するとき、荷重センサー４５（図１参照）は座４１に作用する荷重である着座荷重に応じた信号（以下では「荷重センサー４５の信号」という。）を制御装置５０に出力する。制御装置５０は荷重センサー４５の信号に基づいて着座荷重を算出し、着座荷重が閾値以上であることに基づいてユーザー１００が座４１に着座していると判定する。

ユーザー１００が座４１から腰を浮かせることにより着座荷重が減少するとき、荷重センサー４５は減少した着座荷重に応じた信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は算出した着座荷重が閾値を下回ることに基づいて、ユーザー１００が座４１から立ち上がるための動作を開始したと判定し、理想的な立ち上がり動作を教示するための教示制御を開始する。

教示制御では、モーター５１を正回転させることによりベース１０に対する下腿支持要素２０の回転角度である要素回転角度が所定の角度に達するまで下腿支持要素２０を前方側に回転させる。教示制御では、要素回転角度が所定の角度に達したとき、ベース１０に対する下腿支持要素２０の回転位置が初期位置に戻るように下腿支持要素２０を後方側に回転させる。所定の角度、および、下腿支持要素２０の回転速度は理想的な立ち上がり動作における下肢の動きが再現されるように設定される。

図３Ａおよび図３Ｂを参照して、運動補助装置１の作用について説明する。
ユーザー１００は運動補助装置１（図１参照）を用いて立ち上がり動作をトレーニングするための準備を整えるため、足を配置空間Ｓ（図１参照）に挿入し、脛を被接触面２４Ａに接触させた状態を形成し、把持部３０（図１参照）を握る。ユーザー１００はさらに、図３Ａに示されるように脛が被接触面２４Ａに接触した状態を維持して椅子４０に着座することにより、トレーニングのための準備を整える。

ユーザー１００はそれから立ち上がりトレーニングを開始する。ユーザー１００が椅子４０から立ち上がることにともない下腿支持要素２０が回転しはじめる。ユーザー１００は図３Ｂに示されるように立ち上がり動作が完了するまで脛が被接触面２４Ａに接触した状態が維持されるように脚を動かすことにより、膝を前方側に移動させながら立ち上がり動作を形成できる。

運動補助装置１によれば例えば以下の効果が得られる。
（１）制御装置５０は教示制御を実行する。このため、ユーザー１００は脛を被接触面２４Ａに接触させた状態を保ちながら立ち上がることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成できる。このように、運動補助装置１によれば、機械的な方法により立ち上がり動作をトレーニングできる。

（２）ユーザー１００は運動補助装置１を使用するときに、下腿支持要素２０の下方に形成される配置空間Ｓに足を挿入できる。このため、脛をしっかりと被接触面２４Ａに接触させた状態を形成し、その状態から立ち上がり動作を形成できる。このため、体型が異なる複数のユーザー１００により運動補助装置１が使用される場合であっても、各ユーザー１００が理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成しやすい。

また、弾性部材２４の被接触面２４Ａはユーザー１００が配置空間Ｓに足を挿入して脛を被接触面２４Ａに接触させたときに、爪先が膝よりも前方に位置する範囲においてベース１０に対して前後方向に変位する。このため、膝が爪先よりも前方に位置する状態で立ち上がり動作がトレーニングされる場合と比較して、膝関節の負荷が軽減される。

（３）運動補助装置１は下腿支持要素２０よりも後方側に配置される椅子４０を備える。このため、ユーザー１００は椅子４０を利用して立ち上がり動作を形成することにより、椅子４０から立ち上がるときの理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作をトレーニングできる。

（４）立ち上がり動作における上半身の動作は下半身の動作に影響を及ぼすことがある。このため、下半身に安定した動作を形成させるためには、立ち上がり動作における上半身の動作を安定させることが好ましい。運動補助装置１のユーザー１００は把持部３０を握りながら立ち上がり動作を形成できるため、立ち上がり動作時における上半身の動作が安定し、併せて下半身の動作も安定しやすい。このため、ユーザー１００は理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

（実施の形態２）
実施の形態２の運動補助装置２はモーター５１により下腿支持要素２０を回転させる構造に代えて、ユーザー１００の力により下腿支持要素２０が前方側に回転する構造を備える。運動補助装置２はさらに、下腿支持要素２０の被接触面２４Ａに作用する荷重に関する情報をユーザー１００に提供する機能を備える。運動補助装置２のその他の構成は実施の形態１の運動補助装置１とおおよそ共通している。なお、実施の形態２の運動補助装置２の説明は実施の形態１の運動補助装置１と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。

図４に示されるとおり、運動補助装置２は下腿支持要素２０の回転位置を初期位置に復帰させる力を下腿支持要素２０に与える力付与部１１１、および、力付与部１１１に作用する力を減衰させるダンパー１１２を備える。運動補助装置２はさらに、下腿支持要素２０の被接触面２４Ａに作用する荷重を検出する２つの荷重センサー１１３、および、把持部３０と結合され、各荷重センサー１１３により検出された荷重が反映された情報を出力する荷重情報報知部１２０を備える。

力付与部１１１の一例は支持台１１のうちの下腿支持要素２０よりも後方側の部分と第１支持部２１とを連結する一対のばねである。荷重センサー１１３は弾性部材２４の内部に配置され、被接触面２４Ａに作用する荷重である支持荷重に応じた信号（以下では「荷重センサー１１３の信号」という。）を荷重情報報知部１２０に出力する。

荷重情報報知部１２０は荷重センサー１１３の信号に基づいて支持荷重を算出し、算出した支持荷重、および、支持荷重の目標値１２１（図５参照）を自身が備える画面に表示する。図５は荷重情報報知部１２０により表示される画面の一例である。

ユーザー１００（図３Ａ参照）が膝を前方側に移動させる量と支持荷重とは相関を有し、膝の前方側のへの移動量が多くなるにつれて支持荷重が増加する。荷重情報報知部１２０は、理想的な立ち上がり動作における膝の前方側への最大移動量と関連付けて設定された支持荷重の目標値１２１を予め記憶している。このように、支持荷重の目標値１２１は膝の前方側への最大移動量の指標値としての役割を備える。

支持荷重が目標値１２１と実質的に一致するとき、支持荷重と目標値１２１との関係は実際の立ち上がり動作における膝の前方側への最大移動量が理想的な立ち上がり動作における膝の前方側への最大移動量と実質的に一致することを示唆する。このため、ユーザー１００は椅子４０から立ち上がるときに荷重情報報知部１２０に表示される支持荷重が目標値１２１に到達するまで膝を前方に移動させ、その後に膝を伸ばすことにより理想的な立ち上がり動作、または、それに近い動作を形成できる。

運動補助装置２によれば、実施の形態１の運動補助装置１により得られる（２）〜（４）の効果に加えて、例えば以下の効果が得られる。
（５）支持荷重は立ち上がり動作における膝の動きに応じて変化する。このため、荷重情報報知部１２０により出力される情報は膝の動作を反映している。このため、運動補助装置２のユーザー１００は荷重情報報知部１２０により出力される情報からそのときどきの膝の動作を認識しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、ユーザー１００が自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が形成されやすい。

（６）ユーザー１００は荷重情報報知部１２０により算出された支持荷重と目標値１２１との差に基づいて、立ち上がり動作における理想的な膝の動作と現在の膝の動作とのずれの度合を認識できる。このため、ユーザー１００が自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が一層形成されやすい。

（７）運動補助装置２はダンパー１１２を備える。この構成によれば、前方側に回転した下腿支持要素２０が初期の状態に向けて緩やかに回転する。このため、ユーザー１００に対して過度に大きな負荷がかかるおそれが低減される。

（実施の形態３）
実施の形態３の運動補助装置３によれば、椅子４０がベース１０に対して前後方向に移動可能であり、第１支持部２１が支持台１１に固定される。運動補助装置３のその他の構成は実施の形態１の運動補助装置１とおおよそ共通している。なお、実施の形態３の運動補助装置３の説明は実施の形態１の運動補助装置１と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。

図６に示されるとおり、椅子４０の結合部４４は結合部４４の長手方向に伸びるレール４４Ａを備える。支柱４２はレール４４Ａに沿って移動できるように結合部４４に取り付けられる。弾性部材２４の一例はクッションであり、被接触面２４Ａに荷重が加えられることにより前後方向に変形する。このため、被接触面２４Ａがベース１０に対して前後方向に変位する。

運動補助装置３はさらに、図７Ａに示されるアクチュエーターであるモーター１３１、モーター１３１を制御する制御装置１３０、および、制御装置１３０に指令信号を送信する操作部１３２を備える。制御装置１３０はベース１０の内部に配置される。モーター１３１は結合部４４の内部に配置される。モーター１３１の回転は運動変換機構（図示略）により直線運動に変換され、その直線運動により椅子４０が駆動される。

操作部１３２は操作の内容に応じて、椅子４０を結合部４４に対して前後方向に移動させるための指令信号を制御装置１３０に送信する。制御装置１３０は操作部１３２の指令信号に基づいてモーター１３１を制御し、椅子４０をベース１０に対して前後方向に移動させることにより椅子４０と下腿支持要素２０とを相対的に移動させる。

図７Ａおよび図７Ｂを参照して、運動補助装置３の作用について説明する。
ユーザー１００は運動補助装置３（図６参照）を用いて立ち上がり動作をトレーニングするための準備を整えるため、足を配置空間Ｓ（図６参照）に挿入し、脛を被接触面２４Ａに接触させた状態を形成し、把持部３０（図６参照）を握る。ユーザー１００はさらに、図７Ａに示されるように脛が被接触面２４Ａに接触した状態を維持して椅子４０に着座することにより、トレーニングのための準備を整える。

ユーザー１００はそれから操作部１３２を操作することにより、図７Ｂに示されるように被接触面２４Ａに荷重がかけられるように椅子４０をベース１０に対して前方側に移動させ、膝が前方側に突き出た着座姿勢を形成できるように下腿支持要素２０と椅子４０との距離を調節する。そして、ユーザー１００はこの着座姿勢を形成した後に立ち上がり動作を形成する。

運動補助装置３によれば、実施の形態１の運動補助装置１により得られる（２）〜（４）の効果に加えて、例えば以下の効果が得られる。
（８）一般に、膝が前方側に突き出た着座姿勢を取る人が立ち上がる場合には、膝が前方側に突き出ていない着座姿勢から立ち上がる場合と比較して、理想的な立ち上がり動作が形成されやすいと考えられている。このため、ユーザー１００がこの着座姿勢を形成できるように下腿支持要素２０と椅子４０との距離を調節してトレーニングすることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

（実施の形態４）
実施の形態４の運動補助装置４は、ユーザー１００が立ち上がるときの上半身の動作を支持する構造をさらに備える。運動補助装置４のその他の構成は実施の形態１の運動補助装置１とおおよそ共通している。なお、実施の形態４の運動補助装置４の説明は実施の形態１の運動補助装置１と共通する構成に同一の符号を付し、その構成の説明の一部または全部を省略する。

図８に示されるとおり、運動補助装置４は支持台１１と結合される把持部支持部１４１、および、把持部支持部１４１と結合される把持部１４０を備える。把持部１４０はベース１０の左右方向に伸び、ベース１０に対して前後方向および上下方向に移動できるように把持部支持部１４１に取り付けられる。

把持部支持部１４１はベース１０の前方部分から上方に伸びる第１部分１４１Ａ、第１部分１４１Ａと結合され、ベース１０の左右方向に伸びる第２部分１４１Ｂ、および、第２部分１４１Ｂの両端からベース１０の前方側かつ上方側に向けて湾曲する一対の第３部分１４１Ｃを備える。把持部支持部１４１はさらに、第３部分１４１Ｃの内面に形成され、第３部分１４１Ｃの形状に沿うレール１４２、および、レール１４２内に配置されるばね１４３を備える。

把持部１４０は第３部分１４１Ｃに対して移動できるように各レール１４２に取り付けられる。ばね１４３はレール１４２の上端側に作用する反力を把持部１４０に与える。このため、把持部１４０に負荷が作用していない場合、ばね１４３の反力により把持部１４０がレール１４２の上端部まで移動する。

図９Ａおよび図９Ｂを参照して、運動補助装置４の作用について説明する。
ユーザー１００は運動補助装置４（図８参照）を用いて立ち上がり動作をトレーニングするための準備を整えるため、足を配置空間Ｓ（図８参照）に挿入し、脛を被接触面２４Ａに接触させた状態を形成し、把持部１４０を握る。ユーザー１００はさらに、図９Ａに示されるように把持部１４０が第３部分１４１Ｃに対して移動するように把持部１４０を手前に引きながら椅子４０に着座することにより、トレーニングのための準備を整える。

ユーザー１００はそれから立ち上がりトレーニングを開始する。ユーザー１００は椅子４０から立ち上がることにともない把持部１４０をレール１４２の上端部まで移動させる。ユーザー１００は図９Ｂに示されるように立ち上がり動作が完了するまで把持部１４０を握って立ち上がることにより、ユーザー１００の上半身が前方側に誘導されながら立ち上がり動作を形成できる。なお、図９Ａおよび図９Ｂは左側の第３部分１４１Ｃを省略している。

運動補助装置４によれば、実施の形態１の運動補助装置１により得られる（１）〜（４）の効果に加えて、例えば以下の効果が得られる。
（９）理想的な立ち上がり動作の一例は、座った状態から膝が伸ばされるときに膝が前方側に移動することにともない頭が前方側に移動する。運動補助装置４によれば、ユーザー１００が把持部１４０を握って立ち上がることによりユーザー１００の上半身が前方側に誘導される。このため、ユーザー１００は理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

（１０）把持部１４０はベース１０に対して前後方向および上下方向に移動できるように把持部支持部１４１に取り付けられる。すなわち、把持部１４０の軌道における前方側の端が後方側の端よりも上方側に存在する。この把持部１４０の軌道は理想的な立ち上がり動作におけるユーザー１００の上半身の動作に一層近い。このため、ユーザー１００は把持部１４０を握って立ち上がることにより理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を一層形成しやすい。

（変形例）
運動補助装置が取り得る具体的な形態は上記各実施の形態に例示された形態に限定されない。運動補助装置は上記各実施の形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記各実施の形態の変形例は運動補助装置が取り得る各種の形態の一例である。

・実施の形態１の運動補助装置１の変形例は、モーター５１により下腿支持要素２０を回転させる構造を備えていない。変形例の運動補助装置１は、図１０に示されるとおり、アクチュエーターであるエアーポンプ１５１を制御する制御装置１５０、および、被接触面１５３Ａをベース１０に対して前後方向に変位させるように膨張または収縮するエアーバッグ１５３を備える。エアーポンプ１５１はベース１０の内部に配置され、空気供給路１５２を介してエアーバッグ１５３に対するエアーの供給または排出を行う。また、下腿支持要素２０はベース１０に対して回転しないように各第１支持部２１が支持台１１に固定される。なお、図１０は二点鎖線によりエアーバッグ１５３をベース１０に対して後方側に膨張させた状態である被接触面１５３Ａの初期位置を示している。

制御装置１５０はユーザー１００に理想的な立ち上がり動作を教示するために、以下に示されるとおりエアーバッグ１５３をベース１０に対して膨張または収縮させる教示制御を実行する。この教示制御の内容の説明は実施の形態１の制御装置５０が実行する教示制御と共通する内容の説明の一部または全部を省略する。

教示制御では、エアーバッグ１５３を収縮させることによりベース１０に対する被接触面１５３Ａの位置である接触位置が所定の位置に達するまで被接触面１５３Ａをベース１０に対して前方側に変位させる。教示制御では接触位置が所定の位置に達したとき、ベース１０に対する被接触面１５３Ａの位置が初期位置に戻るようにエアーバッグ１５３を膨張させることにより被接触面１５３Ａをベース１０に対して後方側に変位させる。所定の位置、および、エアーバッグ１５３の収縮速度は理想的な立ち上がり動作における下肢の動きが再現されるように設定される。このように、制御装置１５０により教示制御が実行されるため、ユーザー１００は脛を被接触面１５３Ａに接触させた状態を保ちながら立ち上がることにより、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成できる。

・実施の形態１の運動補助装置１の変形例は、図１１Ｂに示されるとおり、ベース１０に代えて設置面に設置可能な別のベース１６０を備える。ベース１６０は設置面に設置される支持台１６１、支持台１６１上に配置される足置台１６２、および、ベース１６０の左右方向に伸びる軸１６３を備える。軸１６３は足置台１６２をベース１６０の左右方向に貫通し、支持台１６１に対して回転できるように支持台１６１に取り付けられる。このため、足置台１６２は支持台１６１に対して回転する。また、ベース１６０は足置台１６２を支持する台１６４、下腿支持要素２０の回転位置を初期位置に復帰させる力を下腿支持要素２０に与える力付与部１６５、および、力付与部１６５に作用する力を減衰させるダンパー１６６をさらに備える。下腿支持要素２０の各第１支持部２１は足置台１６２に対して前方側に傾くように足置台１６２に固定される。なお、図１１Ｂは下腿支持要素２０の初期位置を示している。

台１６４は支持台１６１の内部のうちの軸１６３よりも前方側に配置される。力付与部１６５の一例は支持台１６１と足置台１６２とを軸１６３よりも後方側で連結するばねである。このため、足置台１６２は軸１６３よりも後方側の部分に荷重が作用することにより下腿支持要素２０とともに支持台１６１に対して回転する。これにより、前後方向において弾性部材２４の被接触面２４Ａがベース１６０に対して変位する。

ユーザー１００は、脛を被接触面２４Ａに接触した状態を維持して椅子４０に着座することにより、図１１Ａに示されるように足置台１６２のうちの軸１６３よりも後方側の部分に荷重がかけられ、下腿支持要素２０および足置台１６２が支持台１６１に対して回転する。ユーザー１００はそれから立ち上がりトレーニングを開始する。ユーザー１００が椅子４０から立ち上がることにともないユーザー１００の重心が前方に移動することにより、図１１Ｂに示されるように下腿支持要素２０が初期位置に復帰する。ユーザー１００は立ち上がり動作が完了するまで脛が被接触面２４Ａに接触した状態が維持されるように脚を動かすことにより、膝を前方側に移動させながら立ち上がり動作を形成できる。

・実施の形態１の運動補助装置１の変形例によれば、椅子４０の座４１の内部に配置される荷重センサー４５に代えてまたは加えて、ゴニオメーターを備えるサポーターがユーザー１００の膝に取り付けられる。ゴニオメーターはユーザー１００の膝の角度を検出し、その角度が反映された信号を制御装置５０に出力する。この変形例によれば、制御装置５０がゴニオメーターから得られる信号に基づいて教示制御を実行するため、実施の形態１の効果と同様の効果が得られる。

・実施の形態１の運動補助装置１が把持部３０を備えるか否かは任意の選択事項である。この変形例によれば、運動補助装置１から把持部３０と併せて把持部支持部３１を省略してもよい。なお、実施の形態２の把持部３０および実施の形態３の把持部３０においても本変形例に準じた変形が成立する。

・実施の形態１の運動補助装置１が椅子４０を備えるか否かは任意の選択事項である。この変形例によれば、ゴニオメーターを備えるサポーターがユーザー１００の膝に取り付けられる。なお、実施の形態２の椅子４０および実施の形態４の椅子４０においても本変形例に準じた変形が成立する。

・実施の形態２の運動補助装置２の変形例は、力付与部１１１およびダンパー１１２に代えて実施の形態１の制御装置５０およびモーター５１を備える。この変形例によれば、荷重センサーの信号が制御装置５０に出力される。制御装置５０は荷重センサー１１３の信号に基づいて要素回転角度を決定する。この変形例によれば、少なくとも実施の形態２における（５）および（６）の効果が得られる。運動補助装置２の別の変形例は、被接触面２４Ａをベース１０に対して前後方向に変位させるように膨張または収縮するエアーバッグを備える。この変形例によれば、軸１３がさらに省略され、下腿支持要素２０はベース１０に対して回転しないように各第１支持部２１が支持台１１に固定される。

・実施の形態２の運動補助装置２の変形例は、被接触面２４Ａに作用する荷重を検出する１つまたは３つ以上のいずれかの数の荷重センサー１１３を備える。例えば荷重センサー１１３が１つである場合、各弾性部材２４が連続して形成され、その中間部分の内部に荷重センサー１１３が配置される。

・実施の形態２の荷重情報報知部１２０の変形例は算出した支持荷重、および、支持荷重の複数の目標値１２１を自身が備える画面に表示する。複数の目標値１２１は例えば立ち上がり動作におけるユーザー１００が取り得る姿勢の状態ごとの目標値である。

・実施の形態２の荷重情報報知部１２０の変形例は目標値１２１を出力しない。この変形例の荷重情報報知部１２０は被接触面２４Ａに作用する荷重を表示する。このため、ユーザー１００は立ち上がり動作におけるそのときどきの膝の動作を認識しながら立ち上がり動作を形成できる。

・実施の形態２の運動補助装置２が荷重情報報知部１２０を備えるか否かは任意の選択事項である。この変形例の運動補助装置２のユーザー１００は理想的な立ち上がり動作を主観的に形成するため、膝を前方側に移動させながら膝を伸ばすことにより、被接触面２４Ａを前方側に移動させながら立ち上がることができる。被接触面２４Ａは脛から与えられる力により脛に反力を与えながら前方側に変位し、脛から与えられる力が弱くなることにともない脛の動きに追従して初期位置に向けて変位する。このため、ユーザー１００は膝を伸ばすときに被接触面２４Ａから受ける反力により、理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作が形成できていることを知覚できる。

・実施の形態２の力付与部１１１の変形例は支持台１１のうちの下腿支持要素２０よりも後方側の部分と第１支持部２１とを連結する一対のゴムである。
・実施の形態３の運動補助装置３の変形例は椅子４０がベース１０に対して前後方向に移動する構成に代えて、下腿支持要素２０が椅子４０に対して前後方向に移動する構成を備える。運動補助装置３の別の変形例はベース１０が椅子４０に対して前後方向に移動する構成を備える。また、運動補助装置３のさらに別の変形例は足置台１２が椅子４０に対して前後方向に移動する構成を備える。

・実施の形態３の運動補助装置３の変形例は、操作部１３２に代えて椅子４０の座４１に作用する荷重を検出する荷重センサーを備える。この荷重センサーは座４１の内部に配置され、座４１に作用する荷重が反映された信号（以下では「荷重センサーの信号」という。）を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は荷重センサーの信号に基づいてユーザー１００が座４１に着座していると判定したとき、椅子４０をベース１０に対して前方側に移動させることにより膝が前方側に突き出た着座姿勢をユーザー１００に提供する。このため、ユーザー１００は膝が前方側に突き出た着座姿勢を形成した後に立ち上がり動作を形成できる。なお、制御装置１３０は荷重センサーの信号に基づいてユーザー１００が座４１に着座していないと判定したとき、椅子４０をベース１０に対して後方側に移動させる。

・実施の形態３の運動補助装置３が操作部１３２を備えるか否かは任意の選択事項である。この変形例の運動補助装置３は例えば支柱４２がレール４４Ａに沿って移動するためのローラーを備える。この変形例によれば、ユーザー１００が自身の力で椅子４０を手前に引くことにより椅子４０をベース１０に対して前方側に移動させる。このため、ユーザー１００は膝が前方側に突き出た着座姿勢が形成できる。

・実施の形態３の運動補助装置３の変形例は実施の形態１におけるモーター５１により下腿支持要素２０を回転させる構造をさらに備える。実施の形態３の別の変形例は実施の形態２におけるユーザー１００の力により下腿支持要素２０が前方側に回転する構造をさらに備える。

・実施の形態４の運動補助装置４の変形例は把持部支持部１４１が第２部分１４１Ｂの両端からベース１０に対して前方側に向けて伸びる一対の別の第３部分を備える。
・実施の形態４の運動補助装置４の変形例は、図１２に示されるとおり、把持部１４０および把持部支持部１４１に代えて、支持台１１と結合される別の把持部支持部１７１、および、把持部支持部１７１と結合される別の把持部１７０を備える。把持部１７０はベース１０の左右方向に伸び、ベース１０に対して前後方向に移動できるように把持部支持部１７１の上方部分に取り付けられる。

把持部支持部１７１はベース１０の前方部分から上方に伸びる第１部分１７１Ａ、および、第１部分１７１Ａに対して前後方向に回転できるように回転軸１７２を介して第１部分１７１Ａと結合される第２部分１７１Ｂを備える。把持部支持部１７１は第２部分１７１Ｂの回転位置を初期の状態に復帰させる力を第２部分１７１Ｂに与えるばね１７３、および、ばね１７３に作用する力を減衰させるダンパー１７４をさらに備える。ばね１７３は第１部分１７１Ａと第２部分１７１Ｂとを連結するように把持部支持部１７１の前方側に取り付けられる。このため、把持部１７０は第２部分１７１Ｂが第１部分１７１Ａに対して回転することによりベース１０に対して前後方向に移動する。なお、図１２は二点鎖線により把持部１７０の初期位置を示している。この変形例によれば、少なくとも実施の形態４における（９）の効果が得られる。

・実施の形態４の運動補助装置４の変形例によれば、ばね１４３に代えて把持部１４０のベース１０に対する前後方向および上下方向の移動を制御する制御装置を備える。例えば変形例の運動補助装置４は制御装置を操作する操作部をさらに備え、操作部が操作されることにより把持部１４０がベース１０に対して前後方向に移動する。なお、この操作部は把持部１４０に形成されることが好ましい。

・実施の形態４の運動補助装置４の変形例は、把持部支持部１４１がばね１４３に作用する力を減衰させるダンパーをさらに備える。
・実施の形態４の運動補助装置４がベース１０および下腿支持要素２０を備えるか否かは任意の選択事項である。これらの要素の１つまたは複数が省略されたとしても、少なくとも実施の形態４における（９）および（１０）の効果が得られる。

・各実施の形態の運動補助装置１〜４の変形例は立ち上がり動作を教示する視覚的情報を出力する動作情報報知部１８０、および、対象部位である脚の動作を検出する動作検出部の一例であるカメラをさらに備える。カメラは脚の動作に関する映像情報を含む信号を動作情報報知部１８０に出力する。なお、実施の形態２の運動補助装置２においては荷重情報報知部１２０と動作情報報知部１８０とが一体的に構成されてもよい。

図１３に示されるとおり、動作情報報知部１８０はユーザー１００の脚の動作に関する映像、および、視覚的情報として立ち上がり動作における理想的な脛骨の角度に関する目標情報である脛骨角度目標情報１８１を自身が備える画面に表示する。脛骨角度目標情報１８１は動作情報報知部１８０に予め記憶され、理想的な立ち上がり動作における膝の前方側への最大移動量と関連付けて設定される。このように、脛骨角度目標情報１８１は膝の前方側への最大移動量の指標値としての役割を備える。なお、図１３はドットにより脛骨角度目標情報１８１を示している。

この変形例によれば、ユーザー１００が脚の動作に関する映像と脛骨角度目標情報１８１とを参照しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、立ち上がり動作における理想的な脛骨の角度と現在の脛骨の角度とのずれの度合を認識できる。このため、ユーザー１００が自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、立ち上がり動作における理想的な脛骨の角度が形成されやすい。このため、ユーザー１００は理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成しやすい。なお、動作情報報知部１８０が視覚的情報として表示する目標情報は理想的な膝の位置に関する目標情報、または、理想的な下半身の動作に関する目標情報であってもよい。

・各実施の形態の運動補助装置１〜４の変形例は立ち上がり動作を教示する視覚的情報を出力する動作情報報知部１９０、および、対象部位である頭の動作を検出する動作検出部の一例であるカメラをさらに備える。カメラは頭の動作に関する映像情報を含む信号を動作情報報知部１９０に出力する。なお、実施の形態２の運動補助装置２においては荷重情報報知部１２０と動作情報報知部１９０とが一体的に構成されてもよい。

図１４に示されるとおり、動作情報報知部１９０はユーザー１００の頭の動作に関する映像、および、視覚的情報として立ち上がり動作における理想的な頭の動作に関する目標情報である複数の頭動作目標情報１９１を自身が備える画面に表示する。各頭動作目標情報１９１は動作情報報知部１９０に予め記憶され、理想的な立ち上がり動作におけるユーザー１００が取り得る姿勢の状態ごとの頭の動きと関連付けて設定される。このように、頭動作目標情報１９１は頭の前方側への移動を含む頭の動作の指標値としての役割を備える。なお、図１４は破線により頭動作目標情報１９１を模式的に示している。

この変形例によれば、ユーザー１００が頭の動作に関する映像と頭動作目標情報１９１とを参照しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、立ち上がり動作における理想的な頭の動作と現在の頭の動作とのずれの度合を認識できる。このため、ユーザー１００が自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、立ち上がり動作における理想的な頭の動作が形成されやすい。このため、ユーザー１００は理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成しやすい。なお、動作情報報知部１９０が視覚的情報として表示する目標情報は理想的な上半身の動作に関する目標情報であってもよい。

・各実施の形態の運動補助装置１〜４の変形例は立ち上がり動作を教示する視覚的情報を出力する動作情報報知部２００、および、荷重を検出する複数の荷重センサーをさらに備える。複数の荷重センサーは例えば足置台１２の内部のうちの四隅に配置され、足置台１２に作用する荷重が反映された信号（以下では「荷重センサーの信号」という。）を動作情報報知部２００に出力する。なお、実施の形態２の運動補助装置２においては荷重情報報知部１２０と動作情報報知部２００とが一体的に構成されてもよい。

図１５に示されるとおり、動作情報報知部２００は各荷重センサーの信号に基づいてユーザー１００の各脚の重心位置２０１を算出し、算出した重心位置２０１、および、視覚的情報として立ち上がり動作における理想的な重心位置に関する目標情報である重心位置目標情報２０２を自身が備える画面に表示する。重心位置はユーザー１００の頭または上半身の動きと相関する。重心位置目標情報２０２は動作情報報知部２００に予め記憶され、理想的な立ち上がり動作における重心の前方側への最大移動量と関連付けて設定される。このように、重心位置目標情報２０２は重心の前方側への最大移動量としての役割を備える。なお、図１５はドットによりユーザー１００の重心位置２０１を示し、破線により重心位置目標情報２０２を示している。

この変形例によれば、ユーザー１００が自身の重心位置２０１と重心位置目標情報２０２とを参照しながら立ち上がり動作を形成できる。このため、立ち上がり動作における理想的な重心位置と現在の重心位置２０１とのずれ度合いを認識できる。このため、ユーザー１００は自身の感覚だけに依存して立ち上がり動作を形成する場合と比較して、立ち上がり動作における理想的な重心の移動が形成されやすい。このため、ユーザー１００は理想的な立ち上がり動作またはそれに近い動作を形成しやすい。

・各実施の形態の運動補助装置１〜４の変形例は下腿支持要素２０の被接触面２４Ａがユーザー１００の膝と接触する高さ位置に存在する。
・各実施の形態の運動補助装置１〜４の変形例は把持部３０，１４０が把持部支持部３１，１４１を介して下腿支持要素２０と結合される。

・各実施の形態の運動補助装置１〜３の変形例は把持部３０または把持部支持部３１がベース１０に対して左右方向に回転できる構造である。この変形例によれば、把持部３０がユーザー１００の立ち上がり動作にともないベース１０に対して右側または左側に回転する。このため、ユーザー１００の重心が移動することにより一方の脚に他方の脚よりも大きい負荷が作用する。このようなユーザー１００の動作は理想的な歩行動作に近い。このため、ユーザー１００は理想的な歩行動作またはそれに近い動作を形成できる。運動補助装置１〜３の別の変形例は把持部３０または把持部支持部３１がベース１０に対して回旋できる構造である。

（課題を解決するための手段に関する付記）
〔付記１〕設置可能な把持部支持部と結合される把持部を備え、前記把持部が前記把持部支持部に対して前後方向に移動可能である運動補助装置。

〔付記２〕ベースの上方側に配置され、被接触面を備える下腿支持要素をさらに備え、前記下腿支持要素の下方に空間が形成される付記１に記載の運動補助装置。

１ 運動補助装置
２ 運動補助装置
３ 運動補助装置
４ 運動補助装置
１０ ベース
２０ 下腿支持要素
２４Ａ 被接触面
３０ 把持部
４０ 椅子
５０ 制御装置
５１ モーター（アクチュエーター）
１１１ 力付与部
１１３ 荷重センサー
１２０ 荷重情報報知部
１２１ 目標値
１４０ 把持部
１５０ 制御装置
１５１ エアーポンプ（アクチュエーター）
１５３Ａ 被接触面
１６０ ベース
１６５ 力付与部
１７０ 把持部
１８０ 動作情報報知部
１９０ 動作情報報知部
２００ 動作情報報知部

Claims (11)

1. 被接触面を備える下腿支持要素と、前記下腿支持要素を支持するベースとを備え、前記下腿支持要素の下方に空間が形成され、前後方向において前記被接触面が前記ベースに対して変位可能である
   運動補助装置。
2. 前記被接触面を変位させる駆動力を前記下腿支持要素に与えるアクチュエーターと、前記アクチュエーターを制御する制御装置とをさらに備える
   請求項１に記載の運動補助装置。
3. 前記被接触面を初期の状態に復帰させる力を前記下腿支持要素に与える力付与部をさらに備える
   請求項１に記載の運動補助装置。
4. 前記被接触面に作用する荷重を検出する荷重センサーと、前記荷重センサーにより検出された荷重が反映された情報を出力する荷重情報報知部とをさらに備える
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動補助装置。
5. 前記荷重情報報知部は前記被接触面に作用する荷重に関する目標値を出力する
   請求項４に記載の運動補助装置。
6. 前記下腿支持要素よりも後方側に配置される椅子をさらに備える
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の運動補助装置。
7. 前記前後方向において前記下腿支持要素と前記椅子とが相対的に移動可能である
   請求項６に記載の運動補助装置。
8. 前記下腿支持要素よりも上方側に配置される把持部をさらに備える
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の運動補助装置。
9. 前記把持部が前記ベースに対して前記前後方向に移動可能である
   請求項８に記載の運動補助装置。
10. 立ち上がり動作を教示する視覚的情報を出力する動作情報報知部をさらに備える
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の運動補助装置。
11. 対象部位の動作を検出する動作検出部をさらに備え、
    前記動作情報報知部は前記動作検出部により検出された前記対象部位の動作が反映された情報を出力する
    請求項１０に記載の運動補助装置。