JP7355722B2 - 動作支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、人の脚の屈伸動作を支援する装置に関する。

人の脚の動作を支援する装置は、従来より様々な装置が提案されている。そして、例えば、特許文献１には、利用者が両脚の膝をある程度屈曲させると、利用者に装着した装具の弾性構造体から、各脚に伸展方向の補助力を付与するように構成された装置が提案されている。

特開２０１８－１６４６９４号公報

特許文献１に見られる装置は、利用者の歩行時には、利用者の各脚に補助力が作用しないようにするために、利用者の両脚の膝のそれぞれの屈曲角度（大腿部に対する下腿部の回転角）の和が所定角度よりも小さい状態では、補助力が発生しないように構成されている。

一方、本願発明者のさらなる検討によれば、人の歩行時に、遊脚（足部を空中移動させる脚）の膝の屈曲角度が最大もしくはそれに近い角度になった状態では、遊脚と支持脚（足部を接地させる脚）との両脚のそれぞれの膝の屈曲角度の和も大きな角度になりやすい。このため、人の歩行時に、定常的に補助力が発生しないようにするためには、両脚の膝のそれぞれの屈曲角度の和に対する上記所定角度を比較的大きい角度に設定する必要がある。

しかるに、この場合、利用者が腰かけ等のために、両脚の膝を屈曲させた場合に、両脚の伸展方向の補助力が発生し始める各脚の屈曲角度が比較的大きくなる。ひいては、補助力が発生し始めるタイミングを遅くなり過ぎる虞がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、利用者の歩行時には、該利用者の各脚に補助力が作用しないようにできると共に、利用者がその両脚を屈曲させる場合には、利用者の各脚に補助力を適切に付与することができる動作支援装置を提供することを目的とする。

本発明の動作支援装置は、上記の目的を達成するために、利用者の左右の脚に各々装着される一対の脚装具と、
前記利用者の各脚の屈伸動作を補助する補助力を各脚に装着された前記脚装具を介して各脚に付与し得るように構成された補助力発生装置とを備えており、
前記補助力発生装置は、前記利用者の左右の脚のそれぞれの屈曲度合いが、両方とも、該利用者の歩行時の支持脚の最大の屈曲度合いよりも大きくなるように設定された所定の第１屈曲度合いよりも大きい場合に、前記利用者の左右の脚のそれぞれに対する補助力を発生し、前記利用者の左右の脚のうちのいずれか一方の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい場合には、少なくとも他方の脚の屈曲度合いが、前記利用者の歩行時の遊脚の最大の屈曲度合いよりも小さい状態では、前記利用者の左右の脚のそれぞれに対する補助力を発生しないように構成され、かつ、
前記補助力発生装置は、前記補助力の伝達機構の構成要素として、ラックが形成されたラック部材と、該ラック部材のラックに係脱可能なクラッチ部材との組を前記一対の脚装具のそれぞれに備えると共に、各脚装具のラック部材のラックとクラッチ部材との係合状態で、該脚装具を装着した利用者の脚に補助力を伝達し得るように構成されており、
各脚装具のラック部材は、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該ラック部材のラックが、該ラック部材に対応する前記クラッチ部材に対向しない位置から該クラッチ部材に対向する位置に移動するように各脚装具に搭載されており、
各脚装具のクラッチ部材は、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材が、そのラックが該クラッチ部材に対向する位置に移動した状態で、該クラッチ部材を有する脚装具を装着した利用者の脚と反対側の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材のラックに係合しない状態から該ラックに係合する状態に動作するように各脚装具に搭載されていることを特徴とする（第１発明）。
かかる第１発明によれば、利用者の歩行時には、前記補助力発生装置は、利用者の各脚に対する補助力を発生しない状態に維持される。一方、利用者が、腰かけ等を行うために、利用者の両脚を屈曲させた場合には、該両脚のそれぞれの屈曲度合いが所定の第１屈曲度合いよりも大きくなると、補助力発生装置が補助力を発生し、その補助力が利用者の両脚のそれぞれに付与される。

この場合、第１屈曲度合いは、利用者の歩行時の支持脚の最大の屈曲度合いよりも大きければよいので、該支持脚の最大の屈曲度合いに近い屈曲度合いに設定しておくことができる。このため、利用者が、腰かけ等を行うために、利用者の両脚を屈曲させた場合には、その屈曲動作の開始直後の早期に、利用者の両脚のそれぞれに補助力を付与させることができる。

よって、第１発明の動作支援装置によれば、利用者の歩行時には、該利用者の各脚に補助力が作用しないようにできると共に、利用者がその両脚を屈曲させる場合には、利用者の各脚に補助力を適切に付与することができる。

また、各脚装具が装着された利用者の各脚が前記第１屈曲度合いよりも小さい状態では、各脚装具のラック部材は、そのラックが該ラック部材に対応するクラッチ部材に対向しない位置に移動しているので、利用者の各脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい状態で、各脚に補助力が付与（伝達）されないようにすることを、簡単な構成で実現できる。

また、利用者の各脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加した状態では、各脚装具のラック部材は、そのラックが該ラック部材に対応するクラッチ部材に対向する位置に移動しているので、利用者の前記反対側の脚の屈曲度合いが第１屈曲度合い以上の屈曲度合いになると、該ラック部材のラックにクラッチ部材が係合する。ひいては、補助力発生装置が、当該脚装具が装着された利用者の脚に補助力を伝達する状態になる。

従って、各脚に補助力を付与したり、付与しないようにすることをラック部材とクラッチ部材とを使用した簡易な構成で実現できる。

上記第１発明では、前記補助力発生装置は、前記各脚装具のクラッチ部材の動作状態を、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材のラックに係合しない状態である第１状態と該ラックに係合する状態である第２状態との間で動作させるクラッチ部材駆動機構を備えており、
該クラッチ部材駆動機構は、カムフォロアと、該カムフォロアとの係合部を有するカムと、該カムの係合部に対する該カムフォロアの動きに応じて動作する可動部材との組を前記一対の脚装具のそれぞれに備えると共に、各脚装具の可動部材を他方側の脚装具の前記クラッチ部材に連結する可撓性長尺部材を備えており、
各脚装具のカムフォロア、カム及び可動部材の組は、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いの変化に応じて該カムフォロアが該カムの係合部に対して動くように構成されている共に、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該可動部材に前記可撓性長尺部材を介して連結された前記クラッチ部材を、前記第１ 状態から前記第２状態に動作させるように該可動部材が動くように構成されているという態様を採用し得る（第２発明）。

これによれば、各脚装具のクラッチ部材を第１発明の如く動作させることを、アクチュエータを使用せずに、カムフォロア、カム、可動部材、及び可撓性長尺部材を使用した簡易な構成で実現することができる。

上記第１発明又は第２発明では、前記補助力発生装置は、弾性変形により弾性力を発生可
能なバネ部材を前記一対の脚装具のそれぞれに備えており、前記各脚装具の前記ラック部
材のラックに該脚装具の前記クラッチ部材が係合した状態で、該脚装具が装着された利用
者の脚の屈曲度合いの増加に応じて該脚装具の前記バネ部材を弾性変形させて弾性力を発
生させると共に、該弾性力を、利用者の当該脚の屈曲度合いを減少させる方向の補助力と
して当該脚に付与するように構成されているという態様を採用し得る（第３発明）。

これによれば、利用者の各脚に付与する補助力を、アクチュエータを使用せずに発生させることができる。

本発明の実施形態（第１実施形態又は第２実施形態）の動作補助装置の側面図。 本発明の実施形態（第１実施形態又は第２実施形態）の動作装置の正面図。 第１実施形態における脚装具の動力伝達機構及び弾性構造体の構成を示す図。 図３に示す動力伝達機構及び弾性構造体の動作説明図。 図３に示す動力伝達機構及び弾性構造体の動作説明図。 図３に示す動力伝達機構及び弾性構造体の動作説明図。 図７Ａ及び図７Ｂは、第１実施形態における脚装具の動力伝達切換機構の構成及び動作を示す図。 利用者の歩行時の各脚の屈曲角度の計測値を例示する図。 図７Ａ及び図７Ｂに示す動力伝達切換機構の動作に関するグラフ。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、第２実施形態における脚装具の動力伝達機構の要部と動力伝達切換機構との構成及び動作を示す図。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１～図９を参照して以下に説明する。図１及び図２を参照して、本実施形態の動作支援装置１は、利用者Ｐの左脚及び右脚に各々装着される一対の脚装具２Ｌ，２Ｒと、利用者Ｐの上体に装着される上体装具３とを備える。なお、本明細書では、利用者Ｐの左脚に装着される脚装具２Ｌに備えられる要素の参照符号に「Ｌ」を付加し、利用者Ｐの右脚に装着される脚装具２Ｒに備えられる要素の参照符号に「Ｒ」を付加する。ただし、左右を区別する必要が無いとき、あるいは、左右の区別が明らかであるときは、「Ｌ」又は「Ｒ」の付記を省略する場合がある。また、以降の説明では、脚装具２Ｌ，２Ｒのそれぞれを、左脚装具２Ｌ、右脚装具２Ｒと称する場合がある。

脚装具２Ｌ，２Ｒは、左右対称の同一構成の装具である。以下、脚装具２Ｌ，２Ｒのうちの一方、例えば左脚装具２Ｌの概略構成を代表的に説明する。左脚装具２Ｌは、利用者Ｐの左脚の大腿部に装着される大腿フレーム１０Ｌと、下腿部に装着される下腿フレーム１１Ｌと、これらの大腿フレーム１０Ｌ及び下腿フレーム１１Ｌを連結する関節機構１２Ｌとを備える。

大腿フレーム１０Ｌは、利用者Ｐの左脚の大腿部の外側面（左側面）に沿って該大腿部の長手方向に延在するように、該大腿部の側方（左側方）に配設される。そして、大腿フレーム１０Ｌは、左脚の大腿部に対する位置及び姿勢がほぼ一定に保たれるように、図示しないベルト等の取り付け部材を介して該大腿部に取り付けられる。

下腿フレーム１１Ｌは、利用者Ｐの左脚の下腿部の外側面（左側面）に沿って該下腿部の長手方向に延在するように、該下腿部の側方（左側方）に配設される。そして、下腿フレーム１１Ｌは、左脚の下腿部に対する位置及び姿勢がほぼ一定に保たれるように、図示しないベルト等の取り付け部材を介して該下腿部に取り付けられる。

下腿フレーム１１Ｌの下端部には、利用者Ｐの左脚の足部に装着されるシューズ１７Ｌが連結部材１８Ｌを介して連結されている。本実施形態では、左脚装具２Ｌの大腿フレーム１ＯＬと下腿フレーム１１Ｌとを利用者Ｐの左脚の大腿部と下腿部とに各々取り付けると共に、シューズ１７Ｌを利用者Ｐの左脚の足部に装着することで、利用者Ｐの左脚に左脚装具２Ｌが装着される。この場合、利用者Ｐがその左脚の足部を下腿部に対して揺動させることに伴い、下腿フレーム１１Ｌに対してシューズ１７Ｌが揺動し得るように連結部材１８Ｌが構成されている。該連結部材１８Ｌは、例えば可撓性部材や関節機構、あるいは、これらの組み合わせにより構成され得る。

関節機構１２Ｌは、大腿フレーム１０Ｌの下端部に連結された大腿側関節要素１３Ｌと、下腿フレーム１１Ｒの上端部に連結された下腿側関節要素１４Ｌとを備える。下腿側関節要素１４Ｌは、大腿側関節要素１３Ｌに対して関節軸１５Ｌの軸心周りに相対回転し得るように、大腿側関節要素１３Ｌに関節軸１５Ｌを介して軸支されている。これにより、下腿フレーム１１Ｌが、大腿フレーム１０Ｌに対して関節軸１５Ｌの軸心周りに相対回転し得るように関節機構１２Ｌを介して大腿フレーム１０Ｌに連結されている。

ここで、利用者Ｐの左脚に左脚装具２Ｌを装着した状態では、関節機構１２Ｌは、その関節軸１５Ｌの軸心が、利用者Ｐの左脚の大腿部に対する下腿部の揺動軸心とほぼ同軸心になるように、左脚の膝関節の側方（左側方）に配置される。このため、下腿フレーム１１Ｌは、利用者Ｐの左脚の屈伸（膝関節での屈伸）に伴い、大腿フレーム１０Ｌに対して関節軸１５Ｌの軸心周りでピッチ方向（利用者Ｐの左右方向の軸心周りの方向）に揺動し、ひいては、脚装具２Ｌが利用者Ｐの左脚と一体的に屈伸する。

左脚装具２Ｌの上記の構成は、右脚装具２Ｒについても同様である。この場合、左脚装具２Ｌに関する上記の説明における「左」、「Ｌ」をそれぞれ、「右」、「Ｒ」に読み替えることで、右脚装具２Ｒに関する説明が得られる。なお、図１においては、右脚装具２Ｒが左脚装具２Ｌの背後に隠れているため、右脚装具２Ｒに係る参照符号を括弧付きの参照符号で記載している。

各脚装具２には、該脚装具２を装着した利用者Ｐの脚に補助力として付与される弾性力を弾性変形により発生可能な弾性構造体２０と、この弾性構造体２０が発生する補助力を該脚装具２の関節機構１２の回転力（大腿側関節要素１３に対する下腿側関節要素１４の回転力）として該関節機構１２に伝達させ得る動力伝達機構３０とが、図３に示す如く搭載されている。この場合、動力伝達機構３０は、弾性構造体２０から関節機構１２への動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、該動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に動作可能である。

なお、弾性構造体２０及び動力伝達機構３０の構成は、左脚装具２Ｌ及び右脚装具２Ｒのいずれにおいても同じである。そして、図３及び後述の図４～図６では、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒを代表的に図示している。この場合、図３～図６における括弧付きの参照符号は、左脚装具２Ｌに関する参照符号であり、これについては後述する。

また、利用者Ｐの右脚に装着された右脚装具２Ｒの動力伝達機構３０Ｒの動作状態を、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚の屈曲度合い（左脚の膝関節での屈曲度合い）に応じて切り替えるための動力伝達切換機構４０Ｌが、図７Ａ及び図７Ｂに示す如く左脚装具２Ｌに搭載されている。同様に、利用者Ｐの左脚に装着された左脚装具２Ｌの動力伝達機構３０Ｌの動作状態を、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚の屈曲度合い（右脚の膝関節での屈曲度合い）に応じて切り替えるための動力伝達切換機構４０Ｒが右脚装具２Ｒに搭載されている。

なお、動力伝達切換機構４０Ｌ，４０Ｒの構成は、左脚装具２Ｌ及び右脚装具２Ｒのいずれにおいても同じである。そして、図７Ａ及び図７Ｂでは、左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌを代表的に図示している。この場合、図７Ａ及び図７Ｂにおける括弧付きの参照符号は、右脚装具２Ｒに関する参照符号であり、これについては後述する。

補足すると、本実施形態では、各脚装具２の上記弾性構造体２０（２０Ｌ，２０Ｒ）と、動力伝達機構３０（３０Ｌ，３０Ｒ）と、動力伝達切換機構４０（４０Ｌ，４０Ｒ）の全体によって、本発明における補助力発生装置が実現される。この場合、各脚装具２の弾性構造体２０（２０Ｌ，２０Ｒ）が本発明におけるバネ部材に相当し、各脚装具２の動力伝達切換機構４０（４０Ｌ、４０Ｒ）が本発明におけるクラッチ部材駆動機構に相当する。

以下に、図３～図６を参照して、右脚装具２Ｒに搭載された弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒを代表的に説明する。なお、この説明では、弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒのそれぞれの構成要素に関する参照符号に「Ｒ」を付記することを省略する。

図３を参照して、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒは、本実施形態では、複数の円環状の仕切り板２１と、複数の円筒状の弾性体２２とを交互に同軸心に積層した構造のものである。この場合、弾性構造体２０Ｒの軸心方向の両端部はそれぞれ仕切り板２１により構成される。また、各弾性体２２の軸心方向の両端面は、それぞれの端面に接触する仕切り板２１に接着剤等により固着されている。

ここで、図３では、利用者Ｐに右脚に装着した右脚装具２Ｒを左側（左脚装具２Ｌ側）から見た場合の関節機構１２Ｒの内部構成を、該関節機構１２Ｒの大腿側関節要素１３Ｒの左側面を形成するケーシング部材を取り外した状態で示している。また、図３では、弾性構造体２０Ｒの一部を破断した状態で該弾性構造体２０Ｒを示すと共に、大腿フレーム１０Ｒの内部構成を、該大腿フレーム１０Ｒの外周を形成する部材を破断した状態で示している。これらのことは、後述の図４～図６でも同様である。なお、図３では、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚を直線状に伸展させた状態での関節機構１２Ｒの内部構成や大腿フレーム１０Ｒの内部構成等が示されている。

弾性構造体２０Ｒは、下腿フレーム１１Ｒの前側で、関節機構１２Ｒの下腿側関節要素１４から該下腿フレーム１１Ｒと平行に延設された筒体２３を該弾性構造体２０Ｒの軸心部に貫通させるようにして、該筒体２３に外挿されている。この場合、弾性構造体２０Ｒの各仕切り板２１は、筒体２３に対してその軸心方向に移動し得るように筒体２３に外挿されている。また、弾性構造体２０Ｒの各弾性体２２は、筒体２３に対してその軸心方向に移動し得ると共に、該軸心方向に伸縮し得るように筒体２３に外挿されている。これにより、弾性構造体２０Ｒの全体が筒体２３の軸心方向に伸縮し得るようになっている。

そして、弾性構造体２０Ｒの上端側の仕切り板２１が関節機構１２Ｒの下腿側関節要素１４に当接され、下端側の仕切り板２１には、筒体２３の下部（弾性構造体２０Ｒの軸心部から下方に突出した部分）に摺動自在に外挿された筒状の押圧部材３１が当接されている。従って、押圧部材３１を、筒体２３の軸心方向で下腿側関節要素１４Ｒに近づける向きに移動させることで、弾性構造体２０Ｒが下腿側関節要素１４と押圧部材３１との間で圧縮される。これにより、弾性構造体２０Ｒがその伸長方向に弾性力を発生する状態になる。

動力伝達機構３０Ｒは、その構成要素として上記押圧部材３１を備えると共に、大腿フレーム１０Ｒの長手方向にガイドレール３２に沿って移動可能に該大腿フレーム１０Ｒの内部に設けられたラックバー３３と、該ラックバー３３を押圧部材３１に連結する可撓性長尺部材としてのチェーン３４と、該チェーン３４に係合し得るように関節機構１２Ｒの下腿側関節要素１４に搭載された２つのスプロケット３５ａ，３５ｂと、チェーン３４にプリテンションを付与するようにラックバー３３を付勢するバネ３６と、ラックバー３３に形成されたラック３３ａに係脱し得るように大腿フレーム１０Ｒの内部に設けられたクラッチレバー３７とを備える。なお、本実施形態では、上記ラックバー３３及びクラッチレバー３７がそれぞれ本発明におけるラック部材、クラッチ部材に相当する。

ガイドレール３２は、大腿フレーム１０Ｒの長手方向に延在するように該大腿フレーム１０Ｒの内周に固設されている。そして、ラックバー３３は、ガイドレール３２の長手方向に延在する部材であり、該ガイドレール３２に沿って移動し得るように該ガイドレール３２に係合されている。このラックバー３３の表面には、ラックバー３３の長手方向（大腿フレーム１０Ｒの長手方向）に歯が並ぶようにしてラック３３ａが形成されている。また、ガイドレール３２の下端には、関節機構１２Ｒの大腿側関節要素１３に固設されたストッパ３８が配置されている。そして、ラックバー３３は、該ストッパ３８に当接する位置まで、大腿フレーム１０Ｒの下端側にガイドレール３２に沿って移動することが可能である。

ラックバー３３は、大腿フレーム１０Ｒの内部に備えられたバネ３６によってガイドレール３２の上端に向かう方向に付勢されている。このバネ３６は、ラックバー３３に連結されるチェーン３４にプリテンションを付与するためのバネであり、例えばコイルバネにより構成される。該バネ３６は、ラックバー３３の長手方向で伸縮し得るようにラックバー３３の側方に配置されている。そして、バネ３６の上端が、大腿フレーム１０Ｒの内周に固定された部材１０ａに係止され、下端がラックバー３３に係止されている。これにより、バネ３６がその伸縮に応じて発生する弾性力が、ラックバー３３に付与されるようになっている。

チェーン３４は、ラックバー３３の下端部から延設され、関節機構１２Ｒの下腿側関節要素１４のプレート部１４ａに回転自在に軸支された２つのスプロケット３５ａ，３５ｂの外周を経由した後、前記筒体２３の上端部から該筒体２３の内部に挿入されている。なお、下腿側関節要素１４のプレート部１４ａは、関節機構１２Ｒの関節軸１５に直交する板状部である。そして、スプロケット３５ａ，３５ｂは、下腿側関節要素１４のプレート部１４ａの左側（図４ではプレート部１４ａの手前側）に配置されている。

筒体２３の内部には、ピストン状の可動部材３９が、該筒体２３の軸心方向に摺動可能に挿入されており、この可動部材３９にチェーン３４の先端部が連結されている。また、可動部材３９から下方に向かって延設されたロッド３９ａが、筒体２３の下部に該筒体２３の軸心方向に延在するように形成された切り溝２３ａを介して前記押圧部材３１に結合されている。

ここで、前記バネ３６によって、ラックバー３３が上方に向かって付勢されているので、ラックバー３３がガイドレール３２に沿って移動し得る状態（ラックバー３３が後述するクラッチレバー３７の動作によって係止されていない状態）では、前記バネ３６からラックバー３３に付与される付勢力によって、チェーン３４がラックバー３３側に引っ張られるように該チェーン３４にプリテンションが付与される。これにより、押圧部材３１が弾性構造体２０Ｒの下端に当接される。

この場合、バネ３６からラックバー３３に付与される付勢力は、弾性構造体２０Ｒの圧縮に応じて該弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力よりも十分に小さい弾性力である。このため、ラックバー３３がガイドレール３２に沿って移動し得る状態では、押圧部材３１は、弾性構造体２０Ｒを実質的に圧縮することなく、該弾性構造体２０Ｒの下端部に比較的弱い力で当接される。

クラッチレバー３７は、大腿フレーム１０Ｒの内部で、ラックバー３３のラック３３ａの正面側に配置され、該ラックバー３３の幅方向（図３では紙面に垂直な方向）の軸心周りに揺動し得るように支軸３７ａを介して大腿フレーム１０Ｒに軸支されている。

このクラッチレバー３７は、図３又は図４に示すように、該クラッチレバー３７の先端部がラックバー３３のラック３３ａとの間に該ラック３３ａ正面方向に間隔を有する状態になる第１揺動位置と、該先端部が図６に示すようにラックバー３３のラック３３ａに接近して、該ラック３３ａに係合し得る状態になる第２揺動位置との間で揺動可能であると共に、図示しないバネにより第１揺動位置側に付勢されている。該バネは、クラッチレバー３７に連結される後述のワイヤー４３ＬＲにプリテンションを付与するものであり、比較的小さい弾性力でクラッチレバー３７を第１揺動位置側に付勢する。

クラッチレバー３７の第１揺動位置では、ラックバー３３は、クラッチレバー３７と係合する（噛み合う）ことなく、ガイドレール３２に沿って移動可能である。一方、クラッチレバー３７の第２揺動位置では、ラックバー３３は、そのラック３３ａにクラッチレバー３７の先端部が係合し得る状態であり、その係合状態（ラック３３ａとクラッチレバー３７との噛み合い状態）では、ラックバー３３は、ガイドレール３２に沿って移動することができないように係止された状態になる。以降、クラッチレバー３７の上記第１揺動位置と第２揺動位置とをそれぞれラック解放揺動位置、ラック係止揺動位置という。

なお、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚を直線状に伸展させた状態では、図３に示すように、クラッチレバー３７は、ラックバー３３のラック３３ａよりも下方（大腿フレーム１０Ｒの下端寄り）に位置し、該ラック３３ａに対向していない。このため、利用者Ｐの右脚の伸展状態からの屈曲（膝関節での屈曲）に応じて、ラックバー３３が関節機構１２Ｒ側に移動して、該ラックバー３３のラック３３ａがクラッチレバー３７の先端部に対向する（ラック３３ａの正面にクラッチレバー３７の先端部が位置する）状態になるまでは、クラッチレバー３７がラック係止揺動位置に揺動していても、ラックバー３３は、クラッチレバー３７がラック解放位置に揺動している場合と同様に、クラッチレバー３７と係合することなく、ガイドレール３２に沿って移動可能である。

また、クラッチレバー３７は、ラック係止揺動位置に限らず、該ラック係止揺動位置よりも若干、ラック解放揺動位置に近い所定の揺動位置と、ラック係止揺動位置との間の範囲内の揺動位置でも、ラックバー３３のラック３３ａに係合する（ひいては、ラックバ－３３を移動不能に係止する）ことが可能である。

本実施形態では、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒと動力伝達機構３０Ｒとは、上記のように構成されている。このため、クラッチレバー３７の揺動位置がラック解放揺動位置である場合と、ラック係止揺動位置である場合とで、弾性構造体２０Ｒと動力伝達機構３０Ｒとが以下に説明する如く動作する。

まず、クラッチレバー３７の揺動位置がラック解放揺動位置になっている場合において、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚が、直線状に伸展させた状態から膝関節での屈曲度合いが増加していくように屈曲された場合の動作について説明する。

なお、以降の説明では、利用者Ｐの右脚の膝関節での屈曲角度を該右脚の膝曲げ角θＲと称する。該膝曲げ角θＲは、利用者Ｐの右脚の膝関節での屈曲度合いを表す指標値であり、詳しくは、利用者Ｐの右脚を直線状に伸展させた状態からの該右脚の下腿部の回転角（大腿部に対する相対的な回転角）である。該屈曲角度θＲは、右脚装具２Ｒを利用者Ｐの右脚に装着した状態では、図４に示すように、利用者Ｐの右脚を直線状に伸展させた状態での下腿フレーム１１Ｒの回転位置（大腿フレーム１０Ｒに対する回転位置）からの、該下腿フレーム１１Ｒの回転角（大腿フレーム１０Ｒに対する相対的な回転角）である。

クラッチレバー３７の揺動位置がラック解放揺動位置になっている場合において、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚が、直線状に伸展させた状態から膝関節での屈曲度合いが増加していく（膝曲げ角θＲがゼロから増加していく）ように屈曲された場合には、大腿フレーム１０Ｒの下端から弾性構造体２０Ｒの上端までのチェーン３４の経路長が増加していくため、図４に示す如く、チェーン３４がラックバー３３を引っ張る方向に走行しつつ、ラックバー３３がバネ３６による付勢力に抗して、大腿フレーム１０Ｒの下端に近づく方向にガイドレール３２に沿って移動する。

この場合、バネ３６からラックバー３３に付与される付勢力（バネ３６の伸長により発生する弾性力）は、弾性構造体２０Ｒの圧縮によって発生する弾性力よりも十分に小さいので、弾性構造体２０Ｒが実質的に非圧縮状態（自然長状態）に維持されたままで、ラックバー３３が移動する。このため、関節機構１２Ｒには、弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力に応じた回転力（下腿フレーム１１Ｒを大腿フレーム１０Ｒに対して相対回転させようとする回転力）は作用しない。ひいては、利用者Ｐの右脚には、弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力に応じた補助力は作用しない。

利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲがさらに増加して、所定角度θ２を超えると、ラックバー３３は、図５に示すようにガイドレール３２の下端のストッパ３８に当接することによって、さらなる移動ができない状態になる。

ここで、図８を参照して、本実施形態では、上記所定角度θ２は、利用者Ｐの通常的な歩行時の遊脚（両脚のうち、足部を空中移動させる脚）の最大の膝曲げ角よりも大きい角度に設定されている。そして、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが上記所定角度θ２を超えると、ラックバー３３がストッパ３８に当接するように、ラックバー３３とストッパ３８との位置関係等が設定されている。なお、図８に示す黒点は、利用者Ｐの歩行時の左右の脚のそれぞれの膝曲げ角の計測値の組を例示している。

利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが所定角度θ２を超える状態では、チェーン３４のラックバー３３側の端部が大腿フレーム１０Ｒに対して拘束（係止）される。このため、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲがさらに増加すると、大腿フレーム１０Ｒの下端から弾性構造体２０Ｒの上端までのチェーン３４の経路長のさらなる増加に伴い、弾性構造体２０Ｒの下端の押圧部材３１が弾性構造体２０Ｒを圧縮する方向にチェーン３４により引っ張られる。これにより、弾性構造体２０Ｒが、図５に示すように下腿側関節要素１４Ｒと押圧部材３１との間で圧縮され、ひいては、その圧縮に応じた弾性力を発生する。

そして、このように弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力は、利用者Ｐの右脚を伸展させる方向の回転力（右脚の膝曲げ角θＲを減少させる方向の回転力）として、関節機構１２Ｒに作用する。これにより、利用者Ｐの右脚に伸展方向の補助力が作用する。

次に、クラッチレバー３７の揺動位置がラック係止揺動位置になっている場合（より一般的には、ラックバー３３のラック３３ａに係合可能な揺動位置になっている場合）において、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚が、直線状に伸展させた状態から膝関節での屈曲度合い（膝曲げ角θＲ）が増加していくように屈曲された場合の動作について説明する。

この場合、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが所定角度θ１（＜前記所定角度θ２）よりも小さい状態では、クラッチレバー３７の先端部が、ラックバー３３のラック３３ａよりも下方に位置するため、クラッチレバー３７の揺動位置がラック解放揺動位置になっている場合と同様に、膝曲げ角θＲの増加に伴い、弾性構造体２０Ｒが非圧縮状態（自然長状態）に維持されたままで、ラックバー３３が移動する。このため、関節機構１２Ｒには、弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力に応じた回転力は作用しない。ひいては、利用者Ｐの右脚には、弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力に応じた補助力は作用しない。

ここで、図８を参照して、本実施形態では、上記所定角度θ１は、利用者Ｐの歩行時の支持脚（利用者Ｐの両脚のうち、接地させた状態の脚）の最大の膝曲げ角よりも大きい角度に設定されている。そして、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが上記所定角度θ１よりも小さい状態では、クラッチレバー３７がラック係止揺動位置に揺動していても、該クラッチレバー３７の先端部がラックバー３３のラック３３ａに係合しないようにラックバー３３とクラッチレバー３７との位置関係等が設定されている。なお、上記所定角度θ１は、本発明における第１屈曲度合いを表す指標値である。

利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが所定角度θ１を超えると、ラックバー３３は、図６に示すように、そのラック３３ａがクラッチレバー３７の先端部と係合する（噛み合う）ことによって、さらなる移動ができない状態になる。この状態では、ラックバー３３がストッパ３８に当接した場合と同様に、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲの増加に伴い、弾性構造体２０Ｒの下端の押圧部材３１が弾性構造体２０Ｒを圧縮する方向にチェーン３４により引っ張られる。これにより、弾性構造体２０Ｒが、図６に示すように下腿側関節要素１４Ｒと押圧部材３１との間で圧縮され、ひいては、その圧縮に応じた弾性力を発生する。

そして、このように弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力は、利用者Ｐの右脚を伸展させる方向の回転力として、関節機構１２Ｒに作用する。これにより、利用者Ｐの右脚に伸展方向の補助力が作用する。

以上説明した右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒのそれぞれの構成及び作動は、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌ及び動力伝達機構３０Ｌについても同じである。この場合、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒに関する上記の説明における「Ｒ」、「右」をそれぞれ「Ｌ」、「左」に読み替えることで、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌ及び動力伝達機構３０Ｌに関する説明が得られる。また、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒ及び動力伝達機構３０Ｒのそれぞれの構成要素は、図３～図６における参照符号（括弧無しの参照符号）の「Ｒ」、「Ｌ」を、それぞれ、括弧付きの参照符号で示すように「Ｌ」、「Ｒ」に書き換えることで、実質的に図示される。

次に、右脚装具２Ｒの動力伝達機構３０Ｒの動作状態を切り替えるために左脚装具２Ｌに搭載される動力伝達切換機構４０Ｌを図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。なお、この説明では、動力伝達切換機構４０Ｌのそれぞれの構成要素（後述するワイヤー４３ＬＲを除く）に関する参照符号に「Ｌ」を付記することを省略する。また、以降の説明では、利用者Ｐの各脚の膝曲げ角に関する前記所定角度θ１を第１所定角度θ１、前記所角度θ２（＞θ１）を第２所定角度θ２と称する。

図７Ａを参照して、動力伝達切換機構４０Ｌは、関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３と下腿側関節要素１４との間で動き得るように関節機構１２Ｌに搭載されたシグナルレバー４１と、シグナルレバー４１の一端部（関節機構１２Ｌの前部側の端部）にバネ４２を介して連結された可撓性長尺部材としてのワイヤー４３ＬＲと、シグナルレバー４１の他端部（関節機構１２Ｌの後部側の端部）に軸支されたカムフォロア４４と、シグナルレバー４１を関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３に支持させるリンク４５と、カムフォロア４４に係合（接触）する係合部が形成されたカム４６とを備える。以降の説明では、シグナルレバー４１の上記一端部をワイヤー側端部、上記他端部をカム側端部と称する。なお、本実施形態では、シグナルレバー４１は、本発明における可動部材に相当するものである。

ここで、図７Ａでは、利用者Ｐの左脚に装着した左脚装具２Ｌを左側（右脚装具２Ｒと反対側）から見た場合の関節機構１２Ｌの内部構成を、該関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３を取り外した状態で示し、大腿側関節要素１３の外形を二点鎖線で示している。このことは、図７Ｂについても同様である。また、ワイヤー４３ＬＲの参照符号については、該ワイヤー４３ＬＲが、左脚装具２Ｌ側から右脚装具２Ｒ側に動力伝達を行うものであることから、その参照符号に「ＬＲ」という符号を付加している。なお、図７Ａでは、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚を直線状に伸展させた状態での関節機構１２Ｌの内部構成等が示され、図７Ｂでは、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚を膝関節で屈曲させた状態での関節機構１２Ｌの内部構成等が示されている。

シグナルレバー４１は、板状部材により形成され、関節機構１２Ｌの下腿側関節要素１４の前記プレート部１４ａの左側（動力伝達機構３０Ｌのスプロケット３５ａ，３５ｂと反対側）に、該プレート部１４ａと間隔を存して該プレート部１４ａに対面するように配置されている。この場合、シグナルレバー４１の中央部には関節機構１２Ｌの関節軸１５との干渉を避けるための穴４１ａが開設されており、この穴４１ａの内側に関節軸１５が位置する状態でシグナルレバー４１が配置されている。なお、シグナルレバー４１は、例えば、関節軸１５を避けるように湾曲又は屈曲された部材であってもよい。この場合には、上記穴４１ａは不要である。

このシグナルレバー４１のワイヤー側端部にバネ４２を介して連結されたワイヤー４３ＬＲは、図２に示すように、関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３に固定されたガイド管５１Ｌの内部とを通って、左脚装具２Ｌの上方に導出され、さらに、利用者Ｐの上体の腰部背面に図示しないベルト等により装着される筐体状の上体装具３の内部を通って、右脚装具２Ｒの上方に導かれている。

さらに、該ワイヤー４３ＬＲは、右脚装具２Ｒの大腿フレーム１０Ｒに固定されたガイド管５２Ｒの内部を通って大腿フレーム１０Ｒの内部に導入されている。そして、ワイヤー４３ＬＲは、該大腿フレーム１０Ｒの内部において、図３に示したように、動力伝達機構３０Ｒのクラッチレバー３７の後端部（動力伝達機構３０Ｒのラックバー３３のラック３３ａに係合される先端部と反対側の端部）に連結されている。

このため、動力伝達切換機構４０Ｌのシグナルレバー４１の動き（詳細は後述する）によって、ワイヤー４３ＬＲを走行させることで、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７を揺動させることが可能となっている。この場合、シグナルレバー４１とワイヤー４３ＬＲとの間に介装されたバネ４２は、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７を揺動させる駆動力が過大になるのを防止するためのものである。該バネ４２は、例えばコイルバネにより構成され、その一端がシグナルレバー４１のワイヤー側端部に連結され、他端部がワイヤー４３ＬＲに連結されている。

図７Ａに戻って、カムフォロア４４は、関節機構１２Ｌの関節軸１５と同方向の回転軸心周りに回転し得るようにシグナルレバー４１のカム側端部に支軸４４ａを介して軸支されている。この場合、カムフォロア４４は、シグナルレバー４１と、関節機構１２Ｌの下腿側関節要素１４の前記プレート部１４ａとの間に配置されている。また、支軸４４ａは、関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３のうち、下腿側関節要素１４のプレート部１４ａと反対側でシグナルレバー４１に対面する面部に形成された長孔状のガイド孔１３ａ（図７Ａに二点鎖線で示す）に挿入されている。該ガイド孔１３ａは、シグナルレバー４１の動きを案内するためのものである。

リンク４５は、関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３のうち、下腿側関節要素１４のプレート部１４ａと反対側（図７Ａではシグナルレバー４１の手前側）でシグナルレバー４１に対面する面部と、シグナルレバー４１との間に配置されている。そして、リンク４５の一端部（図７Ａでは下端部）が関節軸１５と同方向の軸心周りにシグナルレバー４１に対して回転し得るようにシグナルレバー４１に軸支されていると共に、リンク４５の他端部（図７Ａでは上端部）が関節軸１５と同方向の軸心周りに大腿側関節要素１３に対して回転し得るように大腿側関節要素１３に軸支されている。この場合、シグナルレバー４１に対するリンク４５の軸支部分の位置は、シグナルレバー４１のワイヤー側端部とカム側端部との間で、カム側端部寄りの位置である。

カム４６は、板状部材により形成され、カムフォロア４４の周辺で、関節機構１２Ｌの下腿側関節要素１４の前記プレート部１４ａのシグナルレバー４１側の面に固定されている。このカム４６は、カムフォロア４４に係合させる（カムフォロア４４の外周面に接触させる）係合部として、関節軸１５の軸心からの半径が互いに異なる２つの円弧部４６ａ，４６ｂを有する。

半径が大きい方の円弧部４６ａは、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが、前記第１所定角度θ１よりも小さい角度域（詳しくは、θ１よりも若干小さい角度値θ1a以下の角度域）の角度である場合に、カムフォロア４４の外周面に接触するように形成されている。また、半径が小さい方の円弧部４６ｂは、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが前記第１所定角度θ１よりも大きい角度域（詳しくは、θ１よりも若干大きい角度値θ1b以上の角度域）の角度である場合に、カムフォロア４４の外周面に接触するように形成されている。

また、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが、上記角度値θ1aから上記角度値θ1bまでの範囲内の角度である場合に、膝曲げ角θＬの増加に伴い、カムフォロア４４のカム４６に対する接触位置を、大径側の円弧部４６ａから小径側の円弧部４６ｂに滑らかに移行させるために、円弧部４６ａの終端と円弧部４６ｂの始端とが関節軸１５Ｌの径方向に対して傾斜した直線部４６ｃを介して連接されている。

なお、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬは、前記した右脚の膝曲げ角θＲと同様に、左脚の膝関節での屈曲度合いを表す指標値であり、詳しくは、利用者Ｐの左脚を直線状に伸展させた状態からの該左脚の下腿部の回転角（大腿部に対する相対的な回転角）である。該膝曲げ角θＬは、左脚装具２Ｌを利用者Ｐの左脚に装着した状態では、利用者Ｐの左脚を直線状に伸展させた状態での下腿フレーム１１Ｌの回転位置（大腿フレーム１０Ｌに対する回転位置）からの、該下腿フレーム１１Ｌの回転角（大腿フレーム１０Ｌに対する相対的な回転角）である。

本実施形態では、左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌは、上記のように構成されている。この構成により、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚の屈曲（膝関節での屈曲）に応じて、動力伝達切換機構４０Ｌが以下に説明する如く動作する。

すなわち、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚が、直線状に伸展させた状態から膝関節での屈曲度合い（膝曲げ角θＬ）が増加していくように屈曲された場合に、左脚の膝曲げ角θＬが前記第１所定角度θ1よりも若干小さい角度値θ1aに達するまでは、カムフォロア４４の外周がカム４６の大径側の円弧部４６ａに接触した状態で、小径側の円弧部４６ｂに近づいていく。

この状況では、関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３に対するシグナルレバー４１の位置及び姿勢は、利用者Ｐの左脚を伸展させた状態と同じ位置及び姿勢に維持される。そして、この状況では、ワイヤー４３ＬＲの右脚装具２Ｒ側の端部に連結されたクラッチレバー３７Ｒの揺動位置は、図示しないバネの付勢力によって前記ラック解放揺動位置に維持される。

利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが上記角度値θ1aを越えると、第１所定角度θ1よりも若干大きい角度値θ1bに達するまで、カムフォロア４４が関節機構１２Ｌの関節軸１５の径方向で関節軸１５に近づく方向にカム４６の直線部４６ｃに沿って移動しつつ、カムフォロア４４の支軸４４ａが大腿側関節要素１３に対して、該大腿側関節要素１３のガイド孔１３ａに沿って移動する。

これにより、シグナルレバー４１が、カムフォロア４４共に関節軸１５Ｌの径方向に変位しつつ、リンク４５に対する軸支部を支点として、図７Ａにおける反時計回り方向に回転する。このため、シグナルレバー４１のワイヤー側端部が、図７Ｂに示すように、θＬ≦θ1aであるときの状態（図７Ａに示す状態）よりも、大腿フレーム１０Ｌの下端部から遠ざかる方向に変位するように、シグナルレバー４１の位置及び姿勢が変化する。

この場合、シグナルレバー４１のワイヤー側端部は、図９のグラフで示す如く利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬの増加（θ1aからθ1bまでの範囲内での増加）に伴い、大腿フレーム１０Ｌの下端部から遠ざかる方向に変位する（大腿フレーム１０Ｌの下端部から遠ざかる方向でのワイヤー側端部の変位量が増加する）。なお、図９のグラフにおける「ｄｘ」は、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７の先端部がラックバー３３Ｒのラック３３ａに係合し得るようになるときのシグナルレバー４１のワイヤー側端部の変位量である。

上記のようにシグナルレバー４１のワイヤー側端部が変位するため、ワイヤー４３ＬＲには、それを右脚装具２Ｒ側から左脚装具２Ｌ側に走行させるようにシグナルレバー４１のワイヤー側端部から引っ張り力が作用する。これにより、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒがラック解放揺動位置からラック係止揺動位置に向かって揺動する。この場合、クラッチレバー３７Ｒの揺動途中で、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１に達したときに、クラッチレバー３７Ｒの先端部がラックバー３３Ｒのラック３３ａに係合し得る状態になり、その後、クラッチレバー３７Ｒが前記ラック係止揺動位置まで揺動する。

利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ1よりも若干大きい角度値θ1bに達した後は、カムフォロア４４の外周がカム４６の小径側の円弧部４６ｂに接触した状態に維持される。このため、シグナルレバー４１の位置及び姿勢は、膝曲げ角θＬが上記角度値θ1bに達したときの状態に維持される。このため、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒの揺動位置は、ラック係止揺動位置に維持される。

左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌは、上記の如く動作するので、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが前記角度値θ1a以下の角度であるときは、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒをラック解放揺動位置に維持するように動作する。また、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが前記角度値θ1b以上の角度であるときは、動力伝達切換機構４０Ｌは、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒをラック係止揺動位置に維持するように動作する。

また、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが角度値θ1aと角度値θ1bとの間の範囲内の角度であるときは、動力伝達切換機構４０Ｌは、膝曲げ角θＬの増加に伴い、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒをラック解放揺動位置からラック係止揺動位置まで揺動させるように動作する。この場合、膝曲げ角θＬが角度値θ1a，θ1bの間の所定角度θ１に達したとき、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒの揺動位置は、ラックバー３３Ｒのラック３３ａに係合し得る揺動位置、すなわち、ラックバー３３Ｒの移動を係止し得る揺動位置になる。

以上説明した左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌの構成及び作動は、右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒについても同じである。この場合、左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌに関する上記の説明における「Ｌ」、「左」、「Ｒ」、「右」をそれぞれ「Ｒ」、「右」、「Ｌ」、「左」に読み替えることで、右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒに関する説明が得られる。また、右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒの構成要素は、図３、図７Ａ及び図７Ｂにおける参照符号（括弧無しの参照符号）の「Ｒ」、「Ｌ」をそれぞれ、括弧付きの参照符号で示すように、「Ｌ」、「Ｒ」に書き換えることで、実質的に図示される。

本実施形態では、各脚装具２の弾性構造体２０、動力伝達機構３０及び動力伝達切換機構４０が以上説明した如く動作するので、左脚装具２Ｌ及び右脚装具２Ｒをそれぞれ装着した利用者Ｐの左脚及び右脚のそれぞれの膝曲げ角θL，θＲと、左右の各脚装具２Ｌ，２Ｒのそれぞれの弾性構造体２０Ｌ，２０Ｒの弾性力によって利用者Ｐの左右の各脚に付与される補助力（左脚の伸展方向の補助力）発生の有無との関係は、次の表１に示すようになる。なお、表１では、各脚の補助力が発生する状態を「ＯＮ」、該補助力が発生しない状態を「ＯＦＦ」と表記している。

表１に示す如く、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが、第１所定角度θ１よりも小さい場合には、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲによらずに、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌは弾性力を発生せず、ひいては、利用者Ｐの左脚には、その伸展方向の補助力が付与されない。さらに、この場合（θＬ＜θ１である場合）には、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが第２所定角度θ２を越えない限り、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒも弾性力を発生せず、ひいては、利用者Ｐの右脚にも、その伸展方向の補助力が付与されない。

同様に、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが、第１所定角度θ１よりも小さい場合には、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬによらずに、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒは弾性力を発生せず、ひいては、利用者Ｐの右脚には、その伸展方向の補助力が付与されない。さらに、この場合（θＲ＜θ１である場合）には、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが第２所定角度θ２を越えない限り、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌも弾性力を発生せず、ひいては、利用者Ｐの左脚にも、その伸展方向の補助力が付与されない。

このため、利用者Ｐの歩行時には、利用者Ｐの各脚に補助力が付与されない状態を定常的に維持することができる。このため、利用者Ｐは、脚装具２Ｌ，２Ｒを装着していない状態と同様の態様で歩行を行うことができる。

また、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬと、右脚の膝曲げ角θＲとが両方とも、第１所定角度θ１を超えた場合には、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌと右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒとの両方が弾性力を発生し、ひいては、利用者Ｐの左脚及び右脚の両方に、伸展方向の補助力が付与される。また、この場合、第１所定角度θ１は、利用者Ｐの歩行時の支持脚の膝曲げ角よりも若干大きい程度の角度でよいので、利用者Ｐの左脚及び右脚のそれぞれに補助力が作用し始める各脚の膝曲げ角は、比較的小さな角度である。

このため、例えば、利用者Ｐが椅子等に腰掛けようする場合、あるいは、しゃがみ込もうとする場合に、利用者Ｐの各脚に比較的早期に伸展方向の補助力が作用するようになる。従って、各脚の筋力が弱い利用者Ｐであっても、腰掛け動作やしゃがみ込み動作を楽に行うことができる。また、腰掛け状態、あるいは、しゃがみ込み状態から利用者Ｐが立ちあがる場合には、その立ち上げり動作の開始時から、各脚に伸展方向の補助力が作用するため、利用者Ｐは、その立ち上がり動作を楽に行うことができる。

また、本実施形態では、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが、第２所定角度θ２よりも大きい場合には、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲによらずに、左脚装具２Ｌの弾性構造体２０Ｌが弾性力を発生し、ひいては、利用者Ｐの左脚に、その伸展方向の補助力が付与される。同様に、利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが、第２所定角度θ２よりも大きい場合には、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬによらずに、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０Ｒが弾性力を発生し、ひいては、利用者Ｐの右脚に、その伸展方向の補助力が付与される。

このため、例えば利用者Ｐがリハビリやトレーニング等のために、片脚だけを大きな屈曲度合いで屈曲させる動作を行った場合に、該片脚にその伸展方向の補助力を付与することができる。これにより、利用者Ｐのリハビリやトレーニング等を補助することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。なお、本実施形態の動作支援装置は、第１実施形態と一部の構成だけが相違するものである。このため、第１実施形態と同一の事項については、説明を省略する。

前記第１実施形態では、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）の動力伝達切換機構４０は、該脚装具２を装着した利用者Ｐの脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１を超えた場合に、ワイヤー４３（４３ＬＲ又は４３ＲＬ）を該脚装具２側に引っ張ることで、反対側の脚装具２（２Ｒ又は２Ｌ）の動力伝達機構３０のクラッチレバー３７をラック解放揺動位置からラック係止揺動位置に揺動させるように構成されている。

また、前記第１実施形態では、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）の動力伝達切換機構４０は、該脚装具２を装着した利用者Ｐの脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１よりも小さい場合には、ワイヤー４３（４３ＬＲ又は４３ＲＬ）の引っ張りを解除することで、反対側の脚装具２（２Ｒ又は２Ｌ）の動力伝達機構３０のクラッチレバー３７をラック係止揺動位置からラック解放揺動位置に戻すように構成されている。

これに対して、本実施形態では、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）の動力伝達切換機構４０は、以下に説明する如く、該脚装具２を装着した利用者Ｐの脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１よりも小さい場合に、ワイヤー４３（４３ＬＲ又は４３ＲＬ）を該脚装具２側に引っ張ることで、反対側の脚装具２（２Ｒ又は２Ｌ）の動力伝達機構３０のクラッチレバー３７をラック係止揺動位置からラック解放揺動位置に揺動させるように構成されている。

また、本実施形態では、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）の動力伝達切換機構４０は、以下に説明する如く、該脚装具２を装着した利用者Ｐの脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１を超えた場合に、ワイヤー４３（４３ＬＲ又は４３ＲＬ）の引っ張りを解除することで、反対側の脚装具２（２Ｒ又は２Ｌ）の動力伝達機構３０のクラッチレバー３７をラック解放揺動位置からラック係止揺動位置に戻すように構成されている。

以下、右脚装具２Ｒの動力伝達機構３０Ｒのクラッチレバー３７と、左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとに関して、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して具体的に説明する。本実施形態では、右脚装具２Ｒの動力伝達機構３０Ｒのクラッチレバー３７Ｒは、第１実施形態と同様に、ラック解放揺動位置（図１０Ａに示す揺動位置）とラック係止揺動位置（図１０Ｂに示す揺動位置）との間で揺動し得るように、支軸３７ａを介して大腿フレーム１０Ｒに軸支されている。

ただし、本実施形態では、クラッチレバー３７Ｒは、バネ３７ｂによりラック係止揺動位置側に付勢されている。該バネ３７ｂは、例えばコイルバネにより構成され、その一端部が大腿フレーム１０Ｒの内周に固定された部材１０ｂに連結され、他端部がクラッチレバー３７Ｒに連結されている。

ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂのそれぞれでは、右脚装具２Ｒの大腿フレーム１０Ｒの内部構成と、左脚装具２Ｌの関節機構１２Ｌの内部構成（図２の矢印Ｙ２の方向で見た関節機構１２Ｌの内部構成）とを示している。この場合、左脚装具２Ｌの関節機構１２Ｌの内部構成については、前記した図７Ａ及び図７Ｂと同様に、該関節機構１２Ｌの大腿側関節要素１３Ｌを取り外した状態で示し、大腿側関節要素１３Ｌの外形を二点鎖線で示している。

なお、図１０Ａでは、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚を直線状に伸展させた状態での関節機構１２Ｌの内部構成等が示され、図１０Ｂでは、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐの左脚を膝関節で屈曲させた状態での関節機構１２Ｌの内部構成等が示されている。また、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、大腿フレーム１０Ｒの内部構成は、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが第１所定角度θ１にほぼ一致する角度であるときの状態で示されている。

右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７Ｒを揺動させる本実施形態の動力伝達切換機構４０Ｌは、左脚装具２Ｌの関節機構１２Ｌの関節軸１５と平行な軸心周りに大腿側関節要素１３に対して回転し得るように大腿側関節要素１３に支軸５２ａを介して軸支された細長板状のカムレバー５２と、関節軸１５と平行な軸心周りに下腿側関節要素１４に対して回転し得るように該下腿側関節要素１４のプレート部１４ａに軸支されたカムフォロア５３と、カムレバー５２の一端部（支軸５２ａよりも前側の端部）の下面部に摺動自在に係合された可動部材５４に、バネ４２を介して連結されたワイヤー４３ＬＲとを備える。なお、本実施形態では、カムレバー５２が本発明におけるカムに相当する。

カムレバー５２を軸支する支軸５２ａは、関節機構１２Ｌの関節軸１５よりも前側に配置されている。そして、カムフォロア５３は、支軸５２ａの後方側でカムレバー５２の下面部に沿って該カムレバー５２に対して転動し得るように、支軸５２ａの後方で該カムレバー５２の下面部に接触されている。この場合、カムレバー５２は、その下面部がカムフォロア５３の外周に係合（接触）する係合部として形成されている。

ワイヤー４３ＬＲは、第１実施形態と同様に、左脚装具２Ｌ側から上体装具３（図１０Ａ及び図１０Ｂでは図示省略）の内部を経由して、右脚装具２Ｒの大腿フレーム１０Ｒの内部に導入され、さらに大腿フレーム１０Ｒ内部において、クラッチレバー３７に連結されている。ただし、本実施形態では、ワイヤー４３ＬＲは、それを左脚装具２Ｌ側に引っ張ることにより、クラッチレバー３７をラック係止揺動位置側から、バネ３７ｂの付勢力に抗してラック解放揺動位置側に揺動させ得るようにクラッチレバー３７に連結されている。

本実施形態における右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７と左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとに関する上記の構成は、左脚装具２Ｌのクラッチレバー３７と右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒとについても同様である。この場合、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７と左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとに係る上記の説明における「左」、「右」、「Ｌ」、「Ｒ」をそれぞれ、「右」、「左」、「Ｒ」、「Ｌ」に読み替えることで、左脚装具２Ｌのクラッチレバー３７と右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒとに関する説明が得られる。また、左脚装具２Ｌのクラッチレバー３７と右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒの構成要素は、図１０Ａ及び図１０Ｂにおける参照符号（括弧無しの参照符号）の「Ｒ」、「Ｌ」をそれぞれ、括弧付きの参照符号で示すように、「Ｌ」、「Ｒ」に書き換えることで、実質的に図示される。そして、本実施形態の動作支援装置は、以上説明した事項以外の構成は、前記第１実施形態と同じである。

本実施形態の動作支援装置では、各脚装具２のクラッチレバー３７と動力伝達切換機構４０Ｌとが上記の如く構成されているので、例えば、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７と左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとが以下に説明する如く動作する。

すなわち、左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐに左脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１よりも小さい状態では、図１０Ａに示す如く、動力伝達切換機構４０Ｌのカムフォロア５３が可動部材５４よりも上方側（大腿フレーム１０Ｌ寄り）に位置するため、ワイヤー４３ＬＲには、それを右脚装具２Ｒ側から左脚装具２Ｌ側に走行させるように可動部材５４から引っ張り力が作用する。これにより、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７が、図１０Ａに示すように、バネ３７ｂの付勢力に抗してラック解放揺動位置側に揺動した状態になる。

従って、右脚装具２Ｒのラックバー３３は、第１実施形態で説明したストッパ３８に当接するまでは（右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚の膝曲げ角θＲが第２所定角度θ２に達するまでは）、ガイドレール３２に沿って移動し得る状態に維持される。ひいては、右脚装具２Ｒの弾性構造体２０が弾性力を実質的に発生しない状態（利用者Ｐの右脚に伸展方向の補助力が作用しない状態）に維持される。

左脚装具２Ｌを装着した利用者Ｐに左脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１よりも小さい角度から第１所定角度θ１を超えて増加すると、図１０Ｂに示すように、動力伝達切換機構４０Ｌの可動部材５４がカムフォロア５３に対して相対的に上方側（大腿フレーム１０Ｌ寄り）に変位するため、可動部材５４からのワイヤー４３ＬＲの引っ張り力が低減する。これにより、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７は、バネ３７ｂの付勢力によって、ラック解放揺動位置側からラック係止揺動位置に向かって揺動する。

この場合、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７の揺動途中で、利用者Ｐの左脚の膝曲げ角θＬが第１所定角度θ１に達したときに、クラッチレバー３７の先端部がラックバー３３のラック３３ａに係合し得る状態になり、その後、クラッチレバー３７がラック係止揺動位置まで揺動する。

そして、クラッチレバー３７Ｒが、ラックバー３３Ｒのラック３３ａに係合し得る状態（ラック係止揺動位置を含む）になると、第１実施形態と同様に、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの膝曲げ角θＲが第１所定角度θ１を超える角度に増加した場合に、該クラッチレバー３７によって、ラックバー３３の移動が係止される（図１０Ｂに示す状態になる）。この状態では、第１実施形態と同様に、右脚装具２Ｒに弾性構造体２０Ｒが圧縮されるため、該弾性構造体２０Ｒが発生する弾性力によって、右脚装具２Ｒを装着した利用者Ｐの右脚に伸展方向の補助力が作用する。

右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７と左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとの上記の動作は、左脚装具２Ｌのクラッチレバー３７と右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒとの動作についても同様である。この場合、右脚装具２Ｒのクラッチレバー３７と左脚装具２Ｌの動力伝達切換機構４０Ｌとの動作に関する上記の説明における「左」、「右」、「Ｌ」、「Ｒ」をそれぞれ、「右」、「左」、「Ｒ」、「Ｌ」に読み替えることで、左脚装具２Ｌのクラッチレバー３７と右脚装具２Ｒの動力伝達切換機構４０Ｒとの動作に関する説明が得られる。
以上説明した本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

［他の実施形態］
本発明は、以上説明した第１実施形態又は第２実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態を採用することもできる。以下に、他の実施形態をいくつか例示する。前記各実施形態では、本発明におけるバネ部材として、前記した構成の弾性構造体２０の代わりに、例えば、コイルバネ、もしくは単体構成の弾性体等のバネ部材を採用してもよい。

また、前記各実施形態では、本発明におけるクラッチ部材としてのクラッチレバー３７は、揺動動作を行うものであるが、該クラッチ部材は、例えば、ラックバー３３のラック３３ａに対して直動動作によって進退し得る部材であってもよい。

また、前記各実施形態では、ラックバー３３を弾性構造体２０の下端の押圧部材３１に連結する可撓性長尺部材として、チェーン３４の代わりに、例えばワイヤー等を使用してもよい。また、前記各実施形態では、クラッチレバー３７に連結する可撓性長尺部材として、ワイヤー４３ＬＲ，４３ＲＬの代わりに、例えばチェーン等を使用してもよい。

また、前記各実施形態では、動力伝達切換機構４０（クラッチ部材駆動機構）は、カムフォロア等を用いて構成されているものの、本発明におけるクラッチ部材駆動機構は、例えば電動モータ等のアクチュエータによりクラッチレバー３７（クラッチ部材）を駆動するようにしてもよい。この場合、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）のクラッチレバー３７（クラッチ部材）を、反対側の脚装具２（（２Ｒ又は２Ｌ）に取り付けたアクチュエータによりワイヤ等の可撓性部材を介して駆動する態様、あるいは、各脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）のクラッチレバー３７（クラッチ部材）を、該脚装具２（２Ｌ又は２Ｒ）に取り付けたアクチュエータにより減速機等を介して駆動する態様等を採用し得る。

なお、この場合、アクチュエータの作動制御に関しては、例えば利用者Ｐの各脚の膝曲げ角θ（θＬ，θＲ）を各脚装具２に取り付けた適宜の角度検出器により検出し、その検出値に応じて前記各実施形態と同様の態様でクラッチレバー３７（クラッチ部材）を駆動するようにアクチュエータの作動制御を行えばよい。

また、前記各実施形態では、補助力の発生源として、弾性構造体２０（バネ部材）を使用した。ただし、例えば、弾性構造体２０（バネ部材）を省略し、各脚装具２に取り付けたアクチュエータから適宜、各関節機構１２に回転力を付与することで、利用者Ｐの各脚に補助力を付与することも可能である。この場合、アクチュエータの作動制御に関しては、例えば利用者Ｐの各脚の膝曲げ角θ（θＬ，θＲ）を各脚装具２に取り付けた適宜の角度検出器により検出し、その検出値に応じて前記各実施形態と同様の態様で各関節機構１２に回転力を付与するように、アクチュエータの作動制御を行えばよい。

また、前記各実施系形態では、利用者Ｐの各脚の膝曲げ角θ（θＬ，θＲ）が、第２所定角度θ２を越えた場合に、該脚に補助力が付与されるように各動力伝達機構３０を構成した。ただし、利用者Ｐのいずれか一方の脚の膝曲げ角θ（θＬ又はθＲ）が、第２所定角度θ２を越えた場合であっても、他方の脚の膝曲げ角θ（θＲ又はθＬ）が第１所定角度θ１よりも小さい場合には、該一方の脚に補助力が付与されないように、各動力伝達機構３０を構成してよい。

１…動作支援装置、２（２Ｌ，２Ｒ）…脚装具、２０（２０Ｌ，２０Ｒ）…弾性構造体（バネ部材、補助力発生装置）、３０（３０Ｌ，３０Ｒ）…動力伝達機構（補助力発生装置）、３３…ラックバー（ラック部材）、３３ａ…ラック、３７…クラッチレバー（クラッチ部材）、４０（４０Ｌ，４０Ｒ）…動力伝達切換機構（クラッチ部材駆動機構、補助力発生装置）、４１…シグナルレバー（可動部材）、４４…カムフォロア、４６…カム、５２…カムレバー（カム）、５３…カムフォロア、５４…可動部材。

Claims (3)

1. 利用者の左右の脚に各々装着される一対の脚装具と、
   前記利用者の各脚の屈伸動作を補助する補助力を各脚に装着された前記脚装具を介して各脚に付与し得るように構成された補助力発生装置とを備えており、
   前記補助力発生装置は、前記利用者の左右の脚のそれぞれの屈曲度合いが、両方とも、該利用者の歩行時の支持脚の最大の屈曲度合いよりも大きくなるように設定された所定の第１屈曲度合いよりも大きい場合に、前記利用者の左右の脚のそれぞれに対する補助力を発生し、前記利用者の左右の脚のうちのいずれか一方の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい場合には、少なくとも他方の脚の屈曲度合いが、前記利用者の歩行時の遊脚の最大の屈曲度合いよりも小さい状態では、前記利用者の左右の脚のそれぞれに対する補助力を発生しないように構成され、かつ、
   前記補助力発生装置は、前記補助力の伝達機構の構成要素として、ラックが形成されたラック部材と、該ラック部材のラックに係脱可能なクラッチ部材との組を前記一対の脚装具のそれぞれに備えると共に、各脚装具のラック部材のラックとクラッチ部材との係合状態で、該脚装具を装着した利用者の脚に補助力を伝達し得るように構成されており、
   各脚装具のラック部材は、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該ラック部材のラックが、該ラック部材に対応する前記クラッチ部材に対向しない位置から該クラッチ部材に対向する位置に移動するように各脚装具に搭載されており、
   各脚装具のクラッチ部材は、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材が、そのラックが該クラッチ部材に対向する位置に移動した状態で、該クラッチ部材を有する脚装具を装着した利用者の脚と反対側の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材のラックに係合しない状態から該ラックに係合する状態に動作するように各脚装具に搭載されていることを特徴とする動作支援装置。
2. 請求項１記載の動作支援装置において、
   前記補助力発生装置は、前記各脚装具のクラッチ部材の動作状態を、該クラッチ部材に対応する前記ラック部材のラックに係合しない状態である第１状態と該ラックに係合する状態である第２状態との間で動作させるクラッチ部材駆動機構を備えており、
   該クラッチ部材駆動機構は、カムフォロアと、該カムフォロアとの係合部を有するカムと、該カムの係合部に対する該カムフォロアの動きに応じて動作する可動部材との組を前記一対の脚装具のそれぞれに備えると共に、各脚装具の可動部材を他方側の脚装具の前記クラッチ部材に連結する可撓性長尺部材を備えており、
   各脚装具のカムフォロア、カム及び可動部材の組は、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いの変化に応じて該カムフォロアが該カムの係合部に対して動くように構成されている共に、該脚装具を装着した利用者の脚の屈曲度合いが前記第１屈曲度合いよりも小さい屈曲度合いから該第１屈曲度合以上の屈曲度合いに増加したときに、該可動部材に前記可撓性長尺部材を介して連結された前記クラッチ部材を、前記第１状態から前記第２状態に動作させるように該可動部材が動くように構成されていることを特徴とする動作支援装置。
3. 請求項１又は２記載の動作支援装置において、
   前記補助力発生装置は、弾性変形により弾性力を発生可能なバネ部材を前記一対の脚装具のそれぞれに備えており、前記各脚装具の前記ラック部材のラックに該脚装具の前記クラッチ部材が係合した状態で、該脚装具が装着された利用者の脚の屈曲度合いの増加に応じて該脚装具の前記バネ部材を弾性変形させて弾性力を発生させると共に、該弾性力を、利用者の当該脚の屈曲度合いを減少させる方向の補助力として当該脚に付与するように構成されていることを特徴とする動作支援装置。
   

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