JP2014508010A - 装具および装具を使用する方法 - Google Patents

Abstract

装具（１００）は、ベルトアセンブリ（１０４）、エネルギー貯蔵装置（１１０ａ、１１０ｂ）、および関節動作可能な脚フレームを備える。ベルトアセンブリは、使用者の身体に固定されるように構成される。エネルギー貯蔵装置は、ベルトアセンブリに結合され、予張力調整デバイスおよびエキソテンドン（１３０）を備える。関節動作可能な脚フレームは、ベルトアセンブリに結合可能である。エネルギー貯蔵装置は、脚フレームに結合された使用者の脚を移動するのを助ける。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年３月１４日に出願した米国特許仮出願第６１／４５２，５５７号明細書、名称「ＯＲＴＨＯＳＩＳ ＷＩＴＨ ＥＸＯＴＥＮＤＯＮ」の利益を主張するものである。

本開示は、一般的に、装具に関するものであり、具体的には、１または複数のエキソテンドン（ｅｘｏｔｅｎｄｏｎｓ）を備える装具に関するものである。

怪我をした、または障害を持つ個人は、しばしばエネルギー効率のよくない装具を着用している。脚にそって着用される従来の装具は、強直性歩行などの、非常に不自然な歩行をもたらすことが多い。使用者は、エネルギー効率の悪さと不自然な歩行によりすぐに疲労してしまう。従来の装具は、特に長時間着用された場合に、不自然な歩行と不適切な身体の位置決めのため、さらに、心地よくない。装具が着用者の足を適切に位置決めしない場合、使用者の脚の筋肉は疲労してしまうこともある。

米国特許第７，５４９，９６９号明細書 米国特許出願第１２／７６９，３８７号明細書

いくつかの実施形態は、使用者の脚、義肢などの隣に着用され得る装具を対象とする。装具または義肢は、フレームワーク、回転可能な部材（例えば、プーリ、ガイドホイールなど）、および回転可能な部材の周りに延在するエキソテンドンを備えることができる。エキソテンドンは、使用者が歩く、走る、または同様の動作をするときに身体部分（例えば、脚、足など）の移動を補助することができる。

いくつかの実施形態では、装具は１または複数のエキソテンドンを備える。エキソテンドンは、１または複数のバネ、ケーブル、コネクタなどを備えることができる。バネは、伸長可能な部材、つる巻きバネ、付勢部材、またはこれらの組み合わせを備えることができる。いくつかの実施形態では、エキソテンドンは、引張バネによって一緒に連結される複数ピースのケーブルである。引張バネは、運動時に（例えば、使用者の歩行時に）エネルギーを貯蔵するのを助けるためにエキソテンドンのセグメントの移動を可能にし得る。

いくつかの実施形態では、装具は、ベルトアセンブリ、エネルギー貯蔵装置、および関節動作可能な脚フレームを備える。ベルトアセンブリは、使用者の身体に固定され得る。エネルギー貯蔵装置は、ベルトアセンブリに結合され、調整デバイスおよびエキソテンドンを備える。調整デバイスは、エキソテンドン中の、もしあれば予張力を選択的に調整するように構成され得る。脚フレームは、ベルトアセンブリに回転可能に結合された上側端部と使用者の脚の下側部分に結合可能な下側端部とを備える。エキソテンドンは、脚が後方に移動するときにエキソテンドンがエネルギーを貯蔵するように調整デバイスおよび脚フレームの下側端部に結合され、エキソテンドンは、脚が前方に移動しやすいように貯蔵されたエネルギーを放出する。

いくつかの実施形態では、エキソテンドンは、１または複数のケーブル、バネ、テザーなどを備える。エキソテンドンは、使用者の脚の少なくとも一部にそって伸長することができる。エキソテンドンは、伸長するか、または長くなって、エネルギーを貯蔵することができ、収縮して使用者の身体の移動を補助することができる。

調整デバイスは、いくつかの実施形態において、一方向ラチェット機構を備える。一方向ラチェット機構は、歯が歯止めと係合する歯車を備えることができ、エキソテンドンに印加される張力を調整する（例えば、増大または減少させる）ために使用者によって操作され得る。いくつかの実施形態では、調整デバイスは、エキソテンドンの張力を、使用者の脚の運動を著しく変えることなく少なくとも約５％、１０％、２０％、５０％、または同様の割合で変化させることができる。一設定では、エキソテンドンの予張力は、約１０ｌｂ（４．５４ｋｇ）から３０ｌｂ（１３．６１ｋｇ）の範囲内とすることができ、随時増減できる。エキソテンドンにかかる最小張力とエキソテンドンにかかる最大張力との比は、例えば、通常の歩行時に、約３から２０の範囲内とすることができる。エキソテンドンにかかる最大張力は、約１５ｌｂｆ（６６．７５Ｎ）から約６０ｌｂｆ（２６７Ｎ）の範囲内とすることができる。エキソテンドンにかかる最小張力は、通常の歩行時に、約２０ｌｂｆ（８９Ｎ）未満、約１５ｌｂｆ（６６．７５Ｎ）、または約１０ｌｂｆ（４４．５Ｎ）とすることができる。

いくつかの実施形態では、使用者の身体の移動を補助するためのシステムは、右装具装置および左装具装置を備える。右装具装置は、使用者の右脚に着用可能である。右装具装置は、右脚が使用者の胴体に関して後方に移動するときにエネルギーを貯蔵し、右脚を移動するのを助けるために貯蔵されているエネルギーを放出する。左装具装置は、使用者の左脚に着用可能であり、右装具装置とは無関係にエネルギーを貯蔵する。左装具装置は、左脚が使用者の胴体に関して後方に移動するときにエネルギーを貯蔵するように構成され、左脚の移動を補助するために貯蔵されているエネルギーを放出する。

右装具装置および左装具装置の一方または両方が、使用者の腰の近くにモーメントを発生して、装具が使用者の脚の回転を快適に助けることを確実にすることができる。右装具装置は、いくつかの実施形態では、右脚が使用者の後方向に移動するときにエネルギーを貯蔵し、右脚を前方向に移動するのを助けるために貯蔵されているエネルギーを放出する右エキソテンドンを備える。左装具装置は、右エキソテンドンの動作とは無関係にエネルギーを貯蔵することができる左エキソテンドンを備える。左エキソテンドンは、左脚が使用者の胴体に関して後方向に移動するときにエネルギーを貯蔵し、脚を移動するのを助けるために貯蔵されているエネルギーを放出する。

いくつかの実施形態では、装具は、使用者の身体に固定されるように構成されたベルトアセンブリを備える。ベルトアセンブリは、第１の装着端部を有する第１のアーム、第２の装着端部を有する第２のアーム、および背部分を備えることができる。背部分は、第１のアームの第１の装着端部および第２のアームの第２の装着端部に結合され得る。背部分は、第１のアームおよび第２のアームが使用者の身体（例えば、ウエスト、骨盤、腰、または同様の部分）の周りに巻き付くときに使用者の背中にそって垂直に延在する少なくとも１つの位置決め器を有することができる。脚フレームアセンブリは、使用者の脚に着用可能であり、ベルトアセンブリに結合される。

位置決め器は、使用者の身体の解剖学的特徴に形状において対応する解剖学的特徴配置器を備えることができ、解剖学的特徴配置器は使用者の身体の解剖学的特徴と係合してベルトアセンブリの位置を合わせる。いくつかの実施形態では、解剖学的特徴配置器は、使用者の身体に優先的に当接して収まるように構成された突起部もしくは陥凹部である。

いくつかの実施形態では、背部分は、使用者の背中にそって第１の装着端部および第２の装着端部から垂直に延在する補強材（例えば、剛性板）を備える。例えば、補強材は、アームおよび過度に使用者の背中の一部から上方に突き出るものとしてよい。脚アセンブリからの力がベルトアセンブリに印加されると、ベルトアセンブリは、脚アセンブリが使用者の身体と適切に位置合わせされたままとなることが確実になるように、その形状を維持することができる。

ベルトアセンブリは、いくつかの実施形態では、ベルト本体部と詰め物とを備える。ベルト本体部は、詰め物に比べてコンプライアンス性の低い材料から作られ得る。いくつかの実施形態では、ベルト本体部は、硬質プラスチック、金属、または比較的高い引張荷重に耐えることができる他の材料から作られる。詰め物は、全部が、または一部が、開放気泡フォーム、独立気泡フォームなどから作られ得る。詰め物は、緩衝材を囲むカバーを含み得る。いくつかの実施形態では、詰め物は、１または複数の留め具（例えば、フックとループタイプの留め具）、スナップ、タイなどによって本体部に取り付けられる。詰め物は、清掃または保守のためベルト本体部から取り外せる。

本開示の多くの態様は、付属の図面を参照するとよく理解できる。同一の参照番号は、類似の要素または活動を明示する。

本発明の技術の一実施形態による装具の等軸測視図である。 本発明の技術の一実施形態によるベルトアセンブリの等軸測視図である。 本発明の技術の一実施形態による足首アセンブリの等軸測視図である。 本発明の技術の一実施形態による装具の等軸測視図である。 図４の装具の側面図である。 図４の装具の正面図である。 図４の装具の分解等軸測視図である。 本発明の技術の一実施形態によるロック状態にある調整機構の側面図である。 本発明の技術の一実施形態によるロック解除状態にある調整機構の側面図である。 本発明の技術の一実施形態による調整機構の分解等軸測視図である。 本発明の技術の一実施形態によるベルトアセンブリの等軸測視図である。 図１１のベルトアセンブリの側面図である。 図１１のベルトアセンブリの正面図である。 本発明の技術のいくつかの実施形態による時間をＸ軸、外力をＹ軸とするグラフである。 本発明の技術のいくつかの実施形態による時間をＸ軸、外力をＹ軸とするグラフである。 歩行周期をＸ軸、外力をＹ軸とするグラフである。 歩行周期をＸ軸、関節モーメントをＹ軸とするグラフである。 本発明の技術の一実施形態による電動式装具の等軸測視図である。

図１は、４つのプーリ１、２、３、４および伸長可能なエキソテンドン５を備える腰−膝−足首−足装具の形態の装具の等軸測視図である。エキソテンドン５は、ケーブルおよびバネ６を備える。エキソテンドン５は、バネ６を備え、プーリ１、２、３、４の周りに巻き付く。エキソテンドン５の一端は、靴７に結合され、エキソテンドン５の他端は、腰ベルト８に結合される。機構９は、ラチェット動作／スプール動作機構として例示されており、エキソテンドン５の張力を調整するように構成される。

エキソテンドン５は、全部が、または一部が、１または複数のポリマー、プラスチック、カーボン（例えば、カーボンファイバー）、ナイロン、編組ウェビング、ロープ、ケーブル、または他のいくつかの卑金属もしくは金属材料から作られたケーブルを備えることができる。金属製エキソテンドンは、全部が、または一部が金属、ゴム、ポリマー、または同様の物質から作られた１以上のバネ（例えば、つる巻きバネ、引張バネなど）によって連結された１または複数の金属製セグメントを備えることができる。バネは、フックの法則に従う線形挙動を有することができる。エキソテンドン５は、脚の移動によって発生するエネルギーを貯蔵することができ、使用者が脚を移動するのを助けるために貯蔵されたエネルギーを放出することができる。いくつかの実施形態では、バネ６に印加される張力は、使用者が自分の身体を前方に押すと増大する。バネ６は、使用者が押して地面から離れるまでエネルギーを貯蔵する。バネ６は、使用者の足の前方移動を助けるために収縮することによってエネルギーを放出する。

プーリ１、２、３、４のそれぞれは、円板、半円板、部分的円板、またはレバーアームを備えることができる。プーリ１、２、３、４は、フレームに回転可能に結合され得る。図１のエキソテンドン５は、履き物７（例えば、靴、ブーツなど）の底に結合され（例えば、固定して結合され）、使用者の足の下に装着された終端領域１０のところで終端している。例示されている領域１０は、使用者の足の拇指球の下に位置決めされる。エキソテンドン５は、終端領域１０を出て、後ろ方向に、足首プーリ４の底部の方へ履き物７の底に実質的に平行に、移動する。足首プーリ４は、プーリの底部が地面に隣接するように軸から外れて、足関節中心より上に配置され得る。いくつかの実施形態では、プーリ４の底部は、できる限り地面近くに位置決めされる。したがって、エキソテンドン５は、地面に対して一般的に平行になるように、足首プーリ４と終端領域１０との間に延在し得る。エキソテンドン５は、必要ならば、または望ましい場合には、他の場所または向きにあってもよい。

エキソテンドン５は、膝プーリ２上に続く前に足首プーリ４の後側の周り、およびふくらはぎプーリ３の前側の上に巻き付く。ふくらはぎプーリ３は、足関節と膝関節を連結するふくらはぎブレーシングまたはフレーム部材に装着され得る。ふくらはぎプーリ３は、足首プーリ４の直上、または他の好適な場所に配置され得る。

エキソテンドン５は、ふくらはぎプーリ３から離れる方向に伸び、膝プーリ２の前側を横切るように移動し、膝関節と股関節との間でバネ６に接続することができる。エキソテンドン５は、バネ６を出て、腰プーリ１の頂部の上に伸びる。腰プーリ１は、軸から外れて、操作者の股関節中心の上または他の好適な場所に配置され得る。

エキソテンドン５は、腰プーリ１の少なくとも一部の上に巻き付いた後に、ベルトに結合された終端領域１１のところで終端する。エキソテンドン５は、背後の場所、および腰プーリ１の頂部と同じ一般的高さのところで、ベルト８にきつく結合され得る。終端領域１１はスプールを備えることができ、これにより、つまみ１２を回し、過剰なケーブルを中心シャフト１１に巻き取ることによってエキソテンドン５の弛みを取り除くことができる。ラチェット機構で、エキソテンドン５の巻きがほどけるのを防ぐことができ、これにより、操作者は予荷重を加えることができる。予荷重は、使用者による所望の操作に基づき選択され得る。いくつかの実施形態では、予荷重は、約０から５０ポンド（２２．６８ｋｇ）の範囲内である。他の予荷重も、必要ならば、または望ましい場合に、可能である。ボタンでラチェットを係脱し、エキソテンドン５の巻きをほどくことによってエキソテンドン５の張力を解放することができる。

図２は、後側部材１３、アーム１４、アーム１５、ウェビング１６、および前側バックル１７からなるベルトの等軸測視図である。詰め物がベルトの内側を覆っているが、分かりやすくするため図示されていない。ベルトは、エキソテンドンに荷重がかかると操作者の背中に押し当てることによってベルトの回転に抵抗するように後側１８に高くなった部分を有することができる。有利には、ベルト長の調整は、操作者の股関節に関して腰プーリの配置を換えることなく行える。いくつかの実施形態では、ベルト長の調整は、バックル１７とウェビング１６を介して前側で行える。アーム１４およびアーム１５は、留め具を介して後側部材１３に結合される。例示されている留め具は、ネジとＴナット１９であり、これらは後側１３およびアーム１４、１５から切り出された位置合わせされたスロット２０を通る。調整は、ネジおよびＴナット１９を緩めて、アーム１４およびアーム１５を適切な位置に摺動させ、次いで留め具１９を締め直すことによって後部のベルト直径に合わせて行える。他の種類のベルトも使用可能であり、これは、装具を使用者の身体に結合するのに適した異なる種類の留め具、補強材、位置決め部材、弾性部材、ストラップなどを含み得る。

非限定的な実施形態において、腰プーリは、直径サイズが約１と１／２インチ（３．８１ｃｍ）から約５インチ（１２．７ｃｍ）の範囲内とすることができ、足首プーリは、直径サイズが約４インチ（１０．１６ｃｍ）から約１２インチ（３０．４８ｃｍ）の範囲内である。いくつかの実施形態では、腰プーリは、約６インチ（１５．２４ｃｍ）の直径を有する。バネ６の剛性は、約１ポンド／インチ（０．１７８６ｋｇ／ｃｍ）から３０ポンド／インチ（５．３５７４ｋｇ／ｃｍ）の範囲内とすることができ、１歩行周期におけるバネの変位量は、１／２から４インチ（１．２７から１０．１６ｃｍ）までである。必要ならば、または望ましい場合には、他の寸法、剛性、およびバネの変位量とすることも可能である。エキソテンドンは、任意の数の個別のバネまたは一体化したバネを備えることができる。

図３は、足首アセンブリの等軸測視図である。ケーブル２１およびバネ２２は、エキソテンドン５に対向し、足結わえ付けポイント２３のところで靴７に、またふくらはぎ結わえ付けポイント２５のところでふくらはぎブレーシング２４に取り付けられる。バネ２３は、懸垂足に対抗しやすくすることができる。立脚時のバネ２２の剛性、初期張力、および予荷重は、歩行の立脚期においてバネ６のエネルギー貯蔵を著しく妨げないようにしながら、歩行の遊脚期時に懸垂足を妨げるように選択され得る。

エキソテンドン５は、つま先終端領域１０のところで終端し、足首プーリ４の背後、ふくらはぎプーリ３、膝プーリ２、および腰プーリ１の前で巻かれ、足首プーリ１の背後、および足首プーリ１の頂部にそってベルト８に装着された腰終端機構９のところで終端する。使用する場合、立脚時に予荷重張力がエキソテンドン５に加えられ、それにより、立脚時に約０から約５０ポンド（約０から約２２．６８ｋｇ）の力がエキソテンドン５に印加される。張力がベルト終端領域１１（図１）に連結されているつまみ１２を回すことで印加され、これがエキソテンドン５を中心シャフト１１に巻き取る。ラチェット機構は、エキソテンドン５の巻きがほどけるのを防ぐ。歩行の立脚期全体を通して、エキソテンドン５がベルト８と足との間で移動する距離が増大する。この変位はバネ６を伸長し、エネルギーが貯蔵される。歩行の遊脚期において、バネ６に貯蔵されたエネルギーは、システムに戻され、歩く、走るなどの動作の補助に使用される。ベルト８上のハイバック１８は、エキソテンドン５に張力がかけられたときにベルトの回転に抵抗する。

ベルトの直径およびかみ合いは、ベルト８が締められるときに腰プーリ１が一般的に操作者の股関節中心に関して固定されたままとなるように前部と背後とで調節され得る。ベルト８は、中心バックル１７を通してウェビング１６を引っ張ることによって前部で締め付けられ得る。ベルト８は、後側部材１３をアーム１４とアーム１５とに拘束しているネジとＴナット１９を緩め、アーム１４とアーム１５とを後側部材１３に関して摺動させることによって後側で締め付けることができる。アーム１４およびアーム１５が、後側部材３に関して所望の位置に来たら、ネジおよびＴナット１９が締め付けられ、これにより、後側部材１３およびアーム１４とアーム１５を一緒に保持する。

図４は、本発明の技術の少なくともいくつかの実施形態による装具１００を示す。装具１００は、使用者の正中面に関して対称的であり、特に断りのない限り、正中面の片側のコンポーネントの説明が、正中面の他方の側の対応するコンポーネントにも等しく当てはまる。

装具１００は、ベルトアセンブリ１０４、エネルギー貯蔵装置１１０ａ、１１０ｂ（「１１０」と総称）、および脚フレームアセンブリ１１２ａ、１１２ｂ（「１１２」と総称）を備える。ベルトアセンブリ１０４は、使用者の右脚および左足にそってそれぞれ脚フレームアセンブリ１１２ａ、１１２ｂを位置決めするように使用者をしっかり保持することができる。脚フレームアセンブリ１１２ａ、１１２ｂは、上側端部１１３ａ、１１３ｂおよび下側部分１１５ａ、１１５ｂを有する。上側端部１１３ａ、１１３ｂは、ベルトアセンブリ１０４に回転可能に結合される。下側部分１１５ａ、１１５ｂは、それぞれ、使用者の右脚および左脚の下側部分に結合可能である。それぞれのエキソテンドン１３０ａ、１３０ｂは、これが結合されている脚が後方に移動するときにエネルギーを貯蔵し、脚を前方向に移動するのを助けるために貯蔵されているエネルギーを放出する。使用者の身体の移動を補助するために著しい量のエネルギーの貯蔵および放出が繰り返され得る。

図５および６を参照すると、ベルトアセンブリ１０４は、一対のアーム１２２ａ、１２２（「１２２」と総称）、後側部分１２４、および制約システム１２６を備えることができることがわかる。アーム１２２は、使用者のウエスト、腰、骨盤胴体、および／または他の解剖学的構造の少なくとも一部を囲むことができる。後側部分１２４は、上方に延在し、使用者の身体に関してアーム１２２の回転を最小限度に抑えるか、制限するか、または実質的に排除するのをしやすくすることができる。制約システム１２６は、アーム端部１２７ａ、１２７ｂ（図６）を一緒に結合することができる。制約システム１２６が、閉鎖構成である場合、ベルトアセンブリ１０４は、使用者の身体を囲むことができる。制約システム１２６は、ベルトアセンブリ１０４の位置を移動または調整するために開くことができる。いくつかの実施形態では、端部１２７ａ、１２７ｂは、１または複数のベルト、スナップ、フックおよびループタイプの留め具（例えば、ＶＥＬＣＲＯ（登録商標）ブランドの留め具）、レーシングなどによって一緒に結合される。

一方のエネルギー貯蔵装置１１０ａ、１１０ｂの説明は、特に断りのない限り、他方のエネルギー貯蔵装置にも等しく当てはまる。図５のエネルギー貯蔵装置１１０ａは、ベルトアセンブリ１０４および脚フレームアセンブリ１１２ａに結合される。ロック状態のエネルギー貯蔵デバイス１１０ａは、引き伸ばされた、または伸長されたエキソテンドン１３０ａを保持し、ロック解除状態では、エキソテンドン１３０ａの収縮を許す。使用者が、膝の屈曲なしで立っている場合、エキソテンドン１３０ａは、望ましければ予張力をかけられ得る。予荷重力の量は、調整機構１４９ａを使用して選択的に増減できる。いくつかの実施形態では、エキソテンドン１３０ａの予張力は、約１０ｌｂ（４．５４ｋｇ）から約５０ｌｂ（２２．６８ｋｇ）までの範囲内とすることができる。他の予張力も、必要ならば、または望ましい場合には、印加され得る。

図５を参照すると、脚フレームアセンブリ１１２ａは、エネルギー貯蔵装置１１０に回転可能に結合された上側部分１４０ａおよび使用者の脚１４４ａ（想像線で示されている）の下側部分１４３ａに結合可能な下側部分１４２ａを有することがわかる。上側フレーム部材１５６ａは、脚ホルダ１６０ａ（例えば、バンド、ストラップ、ベルトなど）によって脚１４４ａの大腿部分に結合され得る。上側フレーム部材１５６ａは、全部が、または一部が、押し出しプロセス、成形プロセス、機械加工プロセス、または著しい変形を伴うことなく著しい荷重に耐えられる部材を形成するのに適した他のプロセスによって形成される金属（例えば、アルミニウム、鋼鉄など）、複合材料（例えば、炭素繊維強化複合材料）、および／またはプラスチックから作られ得る。下側フレーム部材１６４ａは、下方に延在し、脚ホルダ１６８ａによって脚１４４ａの脛骨部分に結合され得る。

使用者の足は、履き物１７５ａ（例えば、靴、ブーツなど）の内側に合うように構成され得る足台１７４ａ上にあるものとしてよい。いくつかの実施形態では、足台１７４ａは、使用者の足が置かれ得る足装具であり、全部が、または一部が、使用時にその形状を保持することができる硬質プラスチック、金属、複合材料、または他の材料から作られ得る。足台１７４ａは、コンプライアント材料（例えば、ゴム、フォームなど）から作られる緩衝層を備えることができる。例えば、足台１７４ａは、下側硬質層、および下側硬質層の上面に付着された上側緩衝層を備えることができる。エキソテンドン１３０ａに張力がかかると、足台１７４ａはその形状を維持して、使用者の足の曲がりを制限するか、または妨げることができる。いくつかの実施形態では、台１７４ａおよび履き物１７５ａは、一体化される。例えば、履き物１７５ａは、使用者の足の望ましくない偏向を防ぐように構成された硬い靴底を持つ靴とすることができる。下垂足を防ぐか、または制限するために１または複数のストッパ（例えば、硬いストッパ）が使用され得る。ストッパは、足台１７４ａに物理的に接触し、移動を制限する突起部または他の静止している特徴部とすることができる。あるいは、足配置を制御するために１または複数の付勢部材（例えば、バネ）が使用され得る。

再び図４および６を参照すると、股フレーム関節１８０ａは、ベルトアセンブリ１０４を上側フレーム部材１５６ａに結合することがわかる。股フレーム関節１８０ａは、上側フレーム部材１５６ａが回転軸１８２ａの周りに回転することを許す。回転軸１８２ａは、一般的に、使用者の股関節の枢軸に位置合わせされ、一般的に、身体を等しい前部および後部に分ける前頭面に平行であるか、または配設され得る。回転軸１８２ａは、一般的に、使用者の身体を等しい右半分と左半分とに分ける正中面に垂直でもあり得る。回転軸１８２ａの位置および向きは、快適にフィットするように調整され得る。

図６を参照すると、エネルギー貯蔵装置１１０ａの回転軸１８９ａは、回転軸１８２ａから相隔てて並ぶことがわかる。回転軸１８２ａ、１８９ａの間の距離Ｄは、約１インチ（２．５４ｃｍ）、２インチ（５．０８ｃｍ）、３インチ（７．６２ｃｍ）、５インチ（１２．７０ｃｍ）、７インチ（１７．７８ｃｍ）以上、または同様の値とすることができる。必要ならば、または望ましい場合には、他の距離とすることも可能である。

図５および６を参照すると、膝フレーム関節１８５ａは、上側フレーム部材１５６ａを下側フレーム部材１６４ａに回転可能に結合することができ、右脚１４４ａの膝１８４ａに隣接して位置決めされ得ることがわかる。膝フレーム関節１８５ａは、上側フレーム部材１５６ａおよび下側フレーム部材１６４ａが回転できる回転軸１８３ａを画成し得る。回転軸１８３ａは、一般的に、膝１８４ａの枢軸に位置合わせされ、腰回転軸１８２ａに一般的に平行に延在し得る。いくつかの実施形態では、膝フレーム関節１８５ａは、所望の量の膝屈曲拘縮をもたらし得る機械的立脚制御膝関節または電気機械的立脚制御膝関節を備える。膝フレーム関節１８５ａは、例えば、立脚期に基づきロックおよびロック解除を可能にし得る。

図６の足首フレーム関節１８６ａは、下側フレーム部材１６４ａを台１７４ａに回転可能に結合する。足首フレーム関節１８６ａは、脚１４４ａの足首に対する枢軸と一般的に位置が合うように配設される足首回転軸１９１ａを画成する。足首回転軸１９１ａは、腰回転軸１８３ａに一般的に平行に延在し得る。

図４〜図６は、回転可能な部材２１８ａ、２２０ａ、２２２ａ、２２３ａを示している。右脚が屈曲で曲げられると、回転可能な部材２１８ａ、２２０ａ、２２２ａ、２２３ａは連携して、張力をエキソテンドン１３０ａに印加する。回転可能な部材２１８ａ、２２０ａ、２２２ａ、２２３ａは、スプール、ガイドホイール、アーチ形部材などであってよい。例えば、回転可能な部材２１８ａは、エキソテンドン１３０ａが巻かれ得るスプールとすることができ、回転可能な部材２２２ａは、ガイドホイールとすることができる。

エキソテンドン１３０ａは、弾力的に伸長し、位置エネルギーを貯蔵することができる。右脚が後方向に位置決めされると、エキソテンドン１３０ａに貯蔵されるエネルギーは、エキソテンドン１３０ａが収縮し脚を前方向に駆動するのを助けるときに放出され得る。いくつかの実施形態では、エキソテンドン１３０ａは、遊脚を開始するのを助ける。図５に示されているように、エキソテンドン１３０ａは、フレームアセンブリ１１２にそって延在する。

エキソテンドン１３０ａは、使用者の脚の長さの大部分にそって延在し、引張バネ２２７ａの形態で付勢部材にエネルギーの大部分を貯蔵することができる。エキソテンドン１３０ａの長さ、位置、および向きは、所望の動作を行えるように選択され得る。図５に示されているように、角度αは、上側フレーム部材１５６ａ（または大腿）の長手方向軸２３７ａとエキソテンドン１３０ａの一部とによって定められる。角度αは、エキソテンドン１３０ａの引き伸ばし率を増減するために増減され、約５度、１０度、１５度、２０度、または３０度以上とすることができる。必要ならば、または望ましい場合には、他の角度とすることも可能である。

図７に示されているように、エキソテンドン１３０ａは、上側ケーブル２２５ａ、バネ２２７ａ、および下側ケーブル２２９ａを備えることができる。上側ケーブル２２５ａは、受け入れ開口部２３２ａによって受け入れ可能な結合器２３０ａ（例えば、円板形状部材、リテーナなど）、およびバネ２２７ａの上側端部２３４ａに結合されたコネクタ端部２３１ａ（ループとして例示されている）を備えることができる。

バネ２２７ａは、上側フレーム部材１５６ａに隣接して位置決めされ、１または複数の引張バネ（図示されている）、つる巻きバネ、細長部材（例えば、ゴム製細長部材）、バンドなどを備えることができる。バネ２２７ａは、金属、ポリマー、エラストマー、これらの組み合わせなどから作られ得る。例示されているバネ２２７ａは、全部が、または一部が、鋼鉄（例えば、バネ鋼）から作られた引張バネである。いくつかの実施形態では、複数のバネが一緒に結合され得る。

図７を参照すると、下側ケーブル２２９ａは、足結合器２６４ａの受け入れ開口部２４３ａによって受け入れ可能な結合器２３９ａ、およびバネ２２７ａの下側端部２５４ａに結合されたコネクタ端部２４７ａ（ループとして例示されている）を備えることがわかる。下側ケーブル２２９ａは、回転可能な部材２２０ａ（図５）を通りバネ２２７ａから下方に延在している。回転可能な部材２２０ａは、膝関節１８５ａに回転可能に結合されたガイドホイールであってよい。下側ケーブル２２９ａは、部材２２０ａから回転可能な部材２２２ａまで下方に延在し、これは一般的に回転可能な部材２２３ａの上に位置決めされたガイドホイールの形態で例示されている。下側ケーブル２２９ａは、ガイドホイール２２２ａの前、およびガイドホイール２２２ａと回転可能な部材２２３ａとの間に延在する。下側ケーブル２２９ａは、回転可能な部材２２３ａの後側の周りに巻き付く。下側ケーブル２２９ａの一部２６３ａは、回転可能な部材２２３ａを通り越して、足結合器２６４ａまで延在する。

いくつかの実施形態では、結合器２６４ａは、１または複数の留め具２７１ａによって使用者の履き物１７５ａ（図４〜図６）の外側に結合され得る。留め具２７１ａは、台１７４ａに結合され得る。他の実施形態では、足結合器２６４ａは、履き物の一部とすることができる。さらに他の実施形態では、結合器２６４ａは、履き物内に配置され得る。いくつかの実施形態では、ケーブル２２９ａは、履き物内に組み込まれ得る。

図５〜図７を参照すると、エキソテンドン１３０ａの垂直に延在する部分は、脚にそって位置決めされることがわかる。他の実施形態では、エキソテンドンは、脚の前に位置決めされる。例えば、エキソテンドンは、脚の前部にそって（例えば、大腿部、膝、脛の近くに）位置決めされ得る。他の実施形態では、エキソテンドンは、脚の後に位置決めされ、膝腱、膝、ふくらはぎ、および踵に隣接して位置決めされ得る。エキソテンドンは、他の場所にあってもよい。

図７は、予張力調整機構２８９ａおよび装着金具２９０ａの形態の調整機構を備えるエネルギー貯蔵装置１１０ａを示している。留め具（例えば、ネジ、ボルトなど）は、スロット２９２ａ、２９３ａを通り、それぞれ金具３０１ａ、３０２ａに入り、調整機構２８９ａと装着金具２９０ａの両方をベルトアセンブリ１０４に結合することができる。例示されている調整機構２８９ａは、ラチェットとして機能し、歯止め３０５ａおよびスプール３００ａを備える。歯止め３０５ａは、金具２９０ａの頂部に位置決めされ、スプール３００ａは、枢軸３０２ａによって金具２９０ａに回転可能に結合される。

図８は、ロックされた構成の調整機構２８９ａを示している。図９は、ロック解除された構成の調整機構２８９ａを示している。調整機構２８９ａは、隠された位置（図８）で露出された位置（図９）に移動可能な展開可能アーム３０２、３０４を備える。エキソテンドン１３０ａの張力を調整するために、アーム３０２、３０４は、枢軸３１２、３１４の周りに回転される。隠された位置から露出された位置にアーム３０２を移動するために突起部３１３が使用され得る。いくつかの実施形態では、アーム３０２は、枢軸３１２の周りで、約７０度から１１０度の範囲の角度だけ回転され得る。例えば、図８および図９のアーム３０２は、枢軸３１２の周りに約９０度回転され得る。

図９を参照すると、使用者はアーム３０２、３０４を手で掴んで、矢印３１０で示されているように、調整機構２８９ａにトルクをかけることができることがわかる。調整機構２８９ａが、反時計回りの方向に回転すると、エキソテンドン１３０ａに印加される力が増大し、エキソテンドン１３０ａの伸長または引き伸ばしを引き起こす。調整後、アーム３０２、３０４は、その隠された位置に戻り得る。

使用者は、例えば、実行される活動に基づき、エキソテンドン１３０ａの、もしあれば予荷重力を定期的に調整することができる。使用者が疲労するか、または弱っている場合、身体の移動に対する補助の量を増やすためエキソテンドン１３０ａの張力が増大され得る。補助を減らすために、エキソテンドン１３０ａの張力が減少するようにするとよい。

図１０は、本発明の技術のいくつかの実施形態による調整機構の分解等軸測視図である。解放デバイス３２０ａは、調整機構２８９ａのロックを解除するように動作可能であり、これにより、スプール機構３００の時計回りの方向の回転を行わせてエクステンション１３０ａの巻きをほどくことができる。解放デバイス３２０ａは、レバーアーム３２３ａおよび歯止め３０５ａを備える。解放デバイス３２０ａは、他の構成もとり得る。いくつかの実施形態では、解放デバイス３２０ａは、一方向ラチェット機構を作動させるためのプッシュボタンを備える。

調整機構２８９ａは、カバー４００、アームアセンブリ４１０、スプール３００ａ、および歯車アセンブリ４１４をさらに備える。カバー４００は、スプール３００ａに結合されてアームアセンブリ４１０を覆うことができる。いくつかの実施形態では、図１０の例示されている実施形態も含み、カバー４００は、アーム３０２、３０４に接近できるようにする陥凹部４１６、４１８を備える。

アームアセンブリ４１０は、アーム３０２、３０４および中心部材４３０を備える。中心部材４３０は、アーム３０２、３０４の回転をそれぞれ制限するための中心ストッパ４３２、４３４を有する。アーム３０２は、アームストッパ４４０が中心ストッパ４３２に接触するまで回転し得る。アーム３０４は、アームストッパ４４５が中心ストッパ４３４に接触するまで回転し得る。
スプール３００ａは、枢軸部材４６１によって金具２９０ａに回転可能に結合される。スプール３００ａは、エキソテンドン１３０ａを受け入れることができる溝４５０を有する。エキソテンドン１３０ａは、都合よく保管できるようにスプール３００ａの周りに巻き付けることができる。スプール３００ａは、全部が、または一部が、金属、プラスチック、またはポリマーから作ることができ、約４インチ（１０．１６ｃｍ）から約８インチ（２０．３２ｃｍ）までの範囲内の外径を有することができる。他の直径も、所望の調整可能な量に基づくものとしてよい。

歯車アセンブリ４１４は、歯車アセンブリ４１４およびスプール３００ａが一緒に回転するように複数の留め具４５１ａ、４５１ｂ、４５１ｃ、４５１ｄによってスプール３００ａに固定して結合され得る。使用者が反時計回りの方向（矢印４５２で示されている）にスプール３００ａを回転させると、歯止め３０５ａが歯車アセンブリ４１４の外周に配置されている歯を出入りする。これらの歯は、歯止め３０５ａが摺動して歯を出入りしている間に歯車アセンブリ４１４の反時計回りの回転を行わせるように傾斜を付けることができる。歯止め３０５ａは、歯車アセンブリ４１４の反対方向の回転を防ぐ。エキソテンドン１３０ａが時計回りの方向にモーメント（矢印４６２によって表されている）を印加すると、歯止め３０５ａは歯車アセンブリ４１４の回転を防ぐことができる。

解放デバイス３２０ａのレバーアーム３２３ａは、回転軸４３７の周りで回転され（例えば、矢印４４１で示されているような時計回りの方向に回転され）、歯止め３０５ａを歯車アセンブリ４１４から離れる方向に移動させることができる。歯止め３０５ａが歯から相隔てて並んだ後、歯車アセンブリ４１４は、回転軸１８９ａの周りで時計回りの方向に自由に回転し、これにより、エキソテンドン１３０ａのもしあれば張力を低減することができる。他の種類の引っ張りユニット（例えば、電気機械式調整機構）、一方向ラチェット機構、テンショナ、およびロック機構も使用され得る。

図１０は、関節２９４ａによって金具２９０ａに回転可能に結合されたコネクタ２９５ａを示している。関節２９４ａは、内部回転および／または外部腰回転を可能にし得る。いくつかの実施形態では、関節２９４ａは、約４０度から約８０度の範囲の内部腰回転を可能にし、約３０度から約６０度の範囲の外部腰回転を可能にし得る。いくつかの実施形態では、腰回転は、安定性が高まるように制限されるか、または最小限度に抑えられ得る。いくつかの実施形態では、関節２９４ａは、球関節または少なくとも自由度２を与える他の種類の関節の形態をとり得る。他の実施形態では、関節２９４ａは、複数の枢軸を備えることができ、それぞれ異なる回転軸の周りの回転を許す。

図１１〜図１３を参照すると、ベルトアセンブリ１０４は、詰め物４９９および本体部５００を備えることがわかる。詰め物４９９は、緩衝材、および緩衝材を囲む被覆（例えば、空気透過性層、高摩耗性材料など）を含み得る。緩衝材は、開放気泡フォーム、独立気泡フォームなどとしてよく、全部が、または一部が、ポリウレタン、記憶物質（例えば、粘弾性ポリウレタン）、または使用者を快適に囲める他の高圧縮性材料から作ることができる。詰め物４９９は、フックおよびループタイプの留め具、スナップなどによって本体部５００に脱着可能に結合され得る。

後部分１２４は、ベルトアセンブリ１０４を使用者の身体に関して位置決めされた状態に保つように構成された１または複数の位置合わせ特徴部を有することができる。非限定的な例示的な位置合わせ特徴部５０３（想像線で示されている）は、限定はしないが、ベルトアセンブリ１０４と使用者の身体との間の望ましくない移動を低減するか、制限するか、または実質的に排除し、それによって、エネルギー貯蔵装置１１０ａ、１１０ｂの位置のずれを制限するか、または最小限度に抑えるため解剖学的構造と相互作用し得る１または複数のリブ、溝、突起部などを備えることができる。いくつかの実施形態では、位置合わせ特徴部５０３は、後部分１２４の真ん中に位置決めされた垂直に延在する陥凹部または突起部である。位置合わせ特徴部５０３は、位置合わせ特徴部５０３と使用者の身体との間の相互作用がベルトアセンブリ１０４の位置合わせを維持するのを助けるように使用者の背中または背骨部分と嵌合し得る。いくつかの実施形態では、位置合わせ特徴部５０３は、棘突起のいずれかの側の仙棘の部分の間に都合よく収まる細長い突起部である。ベルトアセンブリ１０４は、使用者の解剖学的特徴に形状的に対応する他の種類の解剖学的位置合わせ特徴部を有することができる。

図１１を参照すると、本体部５００は、装着端部５０７ａ、５０７ｂが後部分１２４に結合された状態のアームアセンブリ５０２ａ、５０２ｂ（「５０２」と総称する）を備える。アームアセンブリ５０２ａは、窓５０４ａを画成するように相隔てて並ぶ上側部分５１０ａと下側部分５１２ａとを備えることができる。使用者の腰、または骨盤の一部が窓５０４ａ内に受け入れられ得る。図１３に示されているように、上側部分５１０ａ、５１０ｂは、下側部分５１２ａ、５１２ｂによって画成される開口部より狭い開口部を画成することができる。下側縁５１７ａ、５１７ｂは、使用者の腰または骨盤上に快適に載るものとしてよい。

図１２の後部分１２４は、約３インチ（７．６２ｃｍ）、５インチ（１２．７０ｃｍ）、７インチ（１７．７８ｃｍ）、９インチ（２２．８６ｃｍ）、１２インチ（３０．４８ｃｍ）以上の高さを有するか、またはそのような高さを包含する範囲内の高さを有することができる。脚フレームアセンブリ１１２ａが後方に移動すると、モーメントＭ（図１２の矢印Ｍで示されている）が発生し得る。後部分１２４は、アームアセンブリ５０２ａ、５０２ｂのかなりの量の移動を防ぐ補強材として働く。アームアセンブリ５０２ａ、５０２ｂの高さＨおよび機械的特性は、装具１００の他のコンポーネントを望ましい位置および向きに保つように選択され得る。

図１４は、本発明の技術の少なくともいくつかの実施形態による時間をＸ軸、外力をＹ軸とするグラフを示している。曲線５００は、エキソテンドン１３０ｂに印加される力に対応し、曲線５０２は、エキソテンドン１３０ａに印加される力に対応している。単一歩行周期は、約Ｔ＝５秒から約Ｔ＝７秒までとして図示されている。エキソテンドン１３０ａ、１３０ｂは、約１４ｌｂ（６．３５ｋｇ）から約１５ｌｂ（６．８０ｋｇ）の力で予張力をかけられる。予張力を選択的に増減して動作を調整するために調整機構（例えば、調整機構４８９ａ、４８９ｂ）が使用され得る。使用者が座ったまま予張力をかける場合、予張力は、使用者が立ったときにかなり高くなる可能性があり、エキソテンドンはさらに伸びる。したがって、調整は、使用者が立っているときに行うとよい。

０から約５秒までの間に使用者は歩く準備をしている。５０９で、使用者の身体は、左脚を越えて移動し、エキソテンドン１３０ｂに印加される荷重は増大する。５１０で、使用者の左脚は、左足が地面を押して離れたときに使用者の胴の背後にある。エキソテンドン１３０ｂにかかっている荷重は、使用者の脚が前方に振り出すと５１０で約２３．５ｌｂ（１０．６６ｋｇ）の極大値から低下する。細長い、または伸長したエキソテンドン１３０ｂに貯蔵されているエネルギーは、エキソテンドン１３０ｂが収縮して左脚の前方移動を助けるときに放出される。５２０で使用者の左踵が接地する。力は使用者が使用者の体重を左足に移すことに対応して５２２で極小値までさらに減少する。使用者の身体は、左脚の上に移動して、５２２から５３０までエキソテンドン１３０ｂ上にかかっている力を増大する。

５４０で、使用者の右脚は、使用者の身体の一般的に下に位置決めされる。エキソテンドン１３０ａは、約１５ｌｂ（６．８０ｋｇ）の力で予張力をかけられる。右脚が前方に移動すると、エキソテンドン１３０ａに印加される力は、使用者の踵が接地したときに対応して５４４で約６ｌｂ（２．７２ｋｇ）の極小値まで減少する。使用者は、５４６で５ｌｂ（２．２７ｋｇ）の極小値に対応する重量を移動する。使用者が自分の身体を前方に移動し、右足の上に来ると、エキソテンドン１３０ａに印加される力は、右脚が使用者の胴の後方に移動すると増大する。５４８で、使用者の右足が地面を押して離れ、エキソテンドン１３０ａに印加される力は約２１ｌｂ（９．５３ｋｇ）となる。細長い、または伸長したエキソテンドン１３０ａに貯蔵されているエネルギーは、エキソテンドン１３０ａが収縮して右脚の前方移動を助けるときに放出される。

図１５は、本発明の技術の少なくともいくつかの実施形態による装具上の時間をＸ軸、外力をＹ軸とするグラフを示している。曲線６００は、エキソテンドン１３０ａに印加される力に対応し、曲線６０２は、エキソテンドン１３０ｂに印加される力に対応している。エキソテンドン１３０ａ、１３０ｂは、約１７ｌｂ（７．７１ｋｇ）から約２０ｌｂ（９．０７ｋｇ）の力で予張力をかけられる。エネルギー貯蔵装置１１０ａ、１１０ｂは、エキソテンドン１３０ａ、１３０ｂの予張力の量を独立して調整するため独立して操作され得る。例えば、エキソテンドン１３０ａの予張力は、約１５ｌｂ（６．８０ｋｇ）であるものとしてよいが、エキソテンドン１３０ｂの予張力は、約２０ｌｂ（９．０７ｋｇ）である。１日を通して、使用者は、身体の移動の望ましい補助に基づき予張力の量を独立して調整することができる。例えば、着用者の右脚が疲労している場合、使用者は、エネルギー貯蔵装置１１０ｂの設定を変えることなくエキソテンドン１３０ａの張力を増大させることができる。

０から約２秒までの間に使用者は歩く準備をしている。６０６で、使用者の右脚が持ち上げられ、使用者の前に移動する。力が６０６での約１８ｌｂ（８．１６ｋｇ）から６０７での約６ｌｂ（２．７２ｋｇ）〜７ｌｂ（３．１８ｋｇ）に減少するとエキソテンドン１０３ａは収縮して、貯蔵されているエネルギーを放出し右脚が前方に移動するのを助ける。６０７から６０８まで、使用者は自分の身体を右脚の上に移動し、エキソテンドン１０３は伸長される。６０８から６０９で、使用者の身体は、右脚を越えて移動し、エキソテンドン１３０ａに印加される荷重は増大する。６０９で、使用者の右脚は、右足が地面を押して離れたときに使用者の胴の背後にある。エキソテンドン１３０ａにかかっている荷重は、使用者の右脚が前方に振り出すと６０９で約２６ｌｂ（１１．７９ｋｇ）の極大値から低下する。伸長したエキソテンドン１３０ａに貯蔵されているエネルギーは、エキソテンドン１３０ａが収縮して右脚の前方への振り出しを助けるときに放出される。６２０で使用者の右踵が接地する。エキソテンドン１３０ａにかかっている荷重は、使用者が使用者の体重を右足に移すことに対応して６２２で約６ｌｂ（２．７２ｋｇ）から約７ｌｂ（３．１８ｋｇ）の極小値までさらに減少する。

エキソテンドン１３０ｂは、約１７ｌｂ（７．７１ｋｇ）から約２０ｌｂ（９．０７ｋｇ）の力で予張力をかけられる。曲線６０２の６４０で、使用者の左脚は、使用者の身体の一般的に下に位置決めされる。左脚が前方に移動すると、エキソテンドン１３０ｂに印加される力は、使用者の左足が地面に接しているときに対応して６４４で約４ｌｂ（１．８１ｋｇ）の極小値まで減少する。使用者が身体を前方に移動し、左足の上に来ると、エキソテンドン１３０ｂに印加される力は増大する。６４４から６４８で、エキソテンドン１３０ｂに印加される力は増大し、エキソテンドン１３０ｂの引き伸ばしまたは伸長を引き起こす。６４８で、使用者の左足が地面を押して離れ、エキソテンドン１３０ｂに印加される力は約２３ｌｂ（１０．４３ｋｇ）から約２４ｌｂ（１０．８９ｋｇ）となる。伸長したエキソテンドン１３０ｂに貯蔵されているエネルギーは、エキソテンドン１３０ｂが収縮して左脚の前方への推進を助けるときに放出される。

図１６Ａは、従来の外骨格（例えば、文献で開示されている外骨格に類似する外骨格（例えば、特許文献１参照））の左脚フレームワーク内のバネに印加される力に対応する曲線７０２、７０４を示している。曲線７０６は、従来の外骨格の右脚フレームワークのバネに印加される力に対応する。バネは、予張力をかけられない。例えば、歩行周期の０％から約５％において、右脚が使用者の胴の前、または真下にある間に右脚フレームワークのバネは張力をかけられない。バネに加えられる最大外力は、使用者が地面を押して離れるときに対応して比較的高い（例えば、１，５００Ｎを超える）。このような著しい力は、所望の移動を行わせるうえで、非常に不快であり、与えることが許されない。

対照的に、本発明の技術の実施形態のうちの少なくともいくつかは、図１６Ａに示されているように、比較的小さい力を発生することができる。曲線７１０、７１２は、図１〜図１３に関連して説明されているエキソテンドン内の力の例示的な範囲を示している。最大曲線７１０と最小曲線７１２は、図４に示されている装具１００を使用して得られる。歩行の約４５％において、７１５で約５００Ｎの極小値がある。７１６で約１００Ｎの別の極小値は、曲線７１２上にある。いくつかの実施形態では、最大腱力と最小腱力との間の比は約２〜１０の範囲内である。

図１６Ｂは、従来の外骨格に付随する関節モーメントおよび図４の装具１００の関節モーメントを示している。腰、膝、および足首のところのモーメントに対応する基準曲線７４０、７４２、７４４は、それぞれ装具を使用していない。曲線７５０、７５２は、従来の装具（例えば、特許文献１で開示されている外骨格に類似する外骨格）を使用するそれぞれ腰および足首の周りのモーメントに対応する。

腰曲線７７０、７７２は、それぞれ、図４の装具１００の少なくともいくつかの実施形態の、最大モーメント曲線および最小モーメント曲線に対応する。基準腰曲線７４０と腰曲線７７０または７７２との間の距離は、装具１００によって実行される仕事の量に対応する。使用者は、装具１００が曲線７７０のモーメントを発生するように設定されている場合により大きな仕事を実行しなければならない。装具１００は、歩行周期の約１５％〜２０％から約６５％まで股関節を補助する。図１６Ｂに示されているように、曲線７７０、７７２は、一般的に曲線７４０と同じ形状を有する。したがって、使用者によって、例えば、歩くために発生されるモーメントの特性は、一般的に自然な歩行の全モーメントの特性と同じである。

歩行の約３０％から約３５％において、両方の曲線７７０、７７２は、それぞれ、歩行周期の約４０％から約５０％で極大値７７４、７７６まで徐々に増大する。

足首曲線７８０、７８２は、図４の装具１００によって発生することができる負のモーメントの最大曲線と最小曲線とに対応している。足首曲線７８０、７４０と基準足首曲線７４０との間の距離は、装具１００によって実行される仕事の量に対応する。曲線７８０、７８２は、歩行周期の約２５％から３０％において極大の負のモーメントから極小の負のモーメントまで増大する。次いで、曲線７８０、７８２は、歩行周期の約４０％から５０％において極大の負のモーメント７８３、７８５まで増大する。足首関節モーメントは、歩行周期の約５５％から６０％において極大の負のモーメントから極小の負のモーメントまで減少する。曲線７８０、７８２は、歩くために必要なモーメントが一般的に自然な移動に必要な力と同じプロファイルを有するように基準足首曲線７４４と一般的に同じ形状を有する。したがって、本明細書で開示されている実施形態は、比較的自然な歩行を可能にする。

図１７は、以下で詳述することを除き図１〜図１３の装具と類似する電動式装具８００を示している。装具８００は、電動式エネルギー貯蔵装置８１０ａ、８１０ｂ（「８１０」と総称）を備える。右エネルギー貯蔵装置８１０ａは、モータ８２０ａおよびコントローラ８２６を備える。コントローラ８２６は、モータ８２０ａに通信可能に結合され、エキソテンドン８３０ａに印加される張力がもしあればそれを調整するためにモータ８２０ａに指令を送ることができる。コントローラ８２６は、エネルギー貯蔵装置８１０ｂにも指令を送ることができる。エネルギー貯蔵装置８１０ａは、エキソテンドン８３０ａが巻かれ得るスプール８４０ａをさらに備える。モータ８２０ａは、限定することなく、エキソテンドンの張力を調整することができる１または複数のステッパーモータ、ＤＣモータ、ＡＣモータ、これらの組み合わせ、または他の種類の通電可能なデバイスとすることができる。
コントローラ８２６は、ベルトアセンブリ８４０に結合され、一般的に、限定することなく、１または複数の中央演算処理装置、処理デバイス、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などを備えることができる。情報を格納するために、コントローラは、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などなどの１または複数の記憶素子も備える。コントローラ８２６は、ディスプレイ８５０を備えることができる。ディスプレイ８５０としては、限定はしないが、ＬＣＤ画面、モニタ、アナログディスプレイ、デジタルディスプレイ（例えば、発光ダイオードディスプレイ）、または情報を表示するのに適した他のデバイスが挙げられる。ディスプレイ８５０は、エネルギー貯蔵デバイスの設定、力プロファイル、モーメントプロファイル、センサによって収集されたデータ（例えば、使用者によって加えられる圧力、エキソテンドンの張力など）、または他の情報を表示することができる。

コントローラ８２６は、情報を格納することができる。「情報」という用語は、限定することなく、１または複数のプログラム、実行可能コードまたは命令、操作命令、これらの組み合わせ、および同様の語を含む。コントローラ８２６は、使用前および／または使用中に設定またはエキソテンドンを調整するためのプログラムを含む、広範な異なるプログラムを格納することができる。設定は、別のプログラムが使用者によって選択されるまで保持され得る。他の実施形態では、プログラムは、例えば、センサ（例えば、力センサ）からの信号に基づき可変実行をもたらすように選択され得る。非限定的で、例示的な閉ループの一実施形態において、センサからの出力に基づきエキソテンドン８３０ａのローディングを調整するためにプログラムが使用され得る。開ループの実施形態では、エキソテンドン８３０ａのローディングは、使用者によって設定される。例えば、使用者は、使用者が垂直に立っているときにエキソテンドン８３０ａの張力を選択することができる。コントローラ８２６は、入力デバイス８６０（例えば、入力ディスプレイ、キーボード、タッチパッド、コントローラモジュール、または使用者入力用の周辺デバイス）、およびモータ８２０ａ、さらには装具８００の他のコンポーネントに電力を供給するための内部電源（例えば、１または複数の電池または他の種類の電力貯蔵デバイス）を備えることができる。

センサ８５１ａ、８５２ａ、８５３ａは、コントローラ８２６と通信することができる。センサ８５１ａ、８５２ａ、８５３ａは、歩行の特性（例えば、体重移動、踵接地のタイミング、歩調など）、歩行パターンなどを分析するため適用される移動を検出することができ、またこれらは加速度計、ジャイロスコープ、または他の種類のモーションセンサであってよい。それに加えて、またあるいはそれに代えて、センサ８５１ａ、８５２ａ、８５３ａの１または複数は、機械的入力に基づき電気的出力（例えば、信号）を発生することができる力センサ（例えば、トルクセンサ、モーメントセンサなど）とすることができる。いくつかの実施形態では、足台８７４は、圧力センサの形態のセンサ８７５を備える。装具８００の設定を調整するためにセンサ８７５からフィードバックが使用される。

文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書および以下の請求項全体を通して、「含む」、「備える」、およびこれらの活用形は、開いた包含的意味で解釈されるべき、つまり、「限定はしないが・・・を含む」という意味で解釈すべきである。

本明細書および請求項で使用されているように（または使わない場合もあるが）、「１つの」および「その」（英語の冠詞「ａ」，「ａｎ」、および「ｔｈｅ」に対応する）で示される単数形は、文脈上明らかにそうでないことを示していない限り、複数形の指示対象を含む。「または（ｏｒ）」という言い回しは、一般的に、文脈上明らかに別のことを示していない限り「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を含む意味で使用されることにも留意されたい。本明細書で開示されている装具は、脚、腕、指、または同様の部分を含む、異なる身体部分とともに使用されるか、または使用されるように修正され得る。それに加えて、装具は、義肢と組み合わされるか、または本明細書で説明されている特徴が義肢に適用され得る。コンポーネント、構成、および／または特性は、望ましい量の補助を達成するように選択され得る。

上で説明されているさまざまな実施形態は、さらなる実施形態を実現するために組み合わされ得る。本明細書で参照され、および／または出願データシートに列挙されている、米国特許、米国特許出願公開、および米国特許出願はすべて、参照により本明細書に組み込まれている。実施形態の態様は、さらなる実施形態を実現するためにさまざまな特許、出願、および公開の概念を採用する必要がある場合に、修正され得る。装具は、望ましい機能、快適さなどを実現するように修正され得る。特許文献１では、本明細書で開示されている実施形態に組み込むことができるさまざまな種類の装具、装置、フレームワーク、バネ、関節、ケーブルなどを開示している。２０１０年４月２８日に出願した特許文献２では、図１〜図１３および図１７に示されている実施形態に組み込むことができるソケット、材料、および他の特徴を開示している。例えば、特許文献２では、本明細書で開示されている実施形態に組み込むことができる広範にわたる異なる種類のセンサ、コントローラ、張力発生機構、パイロン、ライナーシステム、引っ張りユニットを開示している。いくつかの実施形態では、図１〜図１３および図１７に示されている実施形態は、エキソテンドン５の張力を自動的に調整することができる張力発生機構または引っ張りユニットを含む。特許文献１および特許文献２は、参照により本明細書に組み込まれている。

上述の説明に照らしてこれらおよび他の変更を実施形態に加えることができる。一般に、特許請求の範囲において使用されている用語は、請求項を明細書および請求項中で開示されている特定の実施形態に制限するものとして解釈すべきでなく、そのような請求項が関わる等価物の全範囲とともにすべての可能な実施形態を含むものとして解釈すべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって制限されない。

Claims (24)

1. 使用者の身体に固定されるように構成されるベルトアセンブリと、
   前記ベルトアセンブリに結合され、調整デバイスおよびエキソテンドンを備えるエネルギー貯蔵装置であって、前記調整デバイスは前記エキソテンドンの予張力を選択的に調整するように構成されている、エネルギー貯蔵装置と、
   前記ベルトアセンブリに回転可能に結合された上側端部と使用者の脚の下側部分に結合可能な下側端部とを備える関節動作可能な脚フレームであって、前記エキソテンドンは、前記脚が後方に移動するときに前記エキソテンドンがエネルギーを貯蔵するように前記調整デバイスおよび前記下側端部に結合され、前記エキソテンドンは、前記脚が前方に移動するのを助けるために貯蔵されたエネルギーを放出する、関節動作可能な脚フレームと、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記エネルギー貯蔵装置は、ロック解除状態とロック状態とを有し、前記ロック解除状態にある前記エネルギー貯蔵装置は、前記エキソテンドンの収縮を可能にし、前記ロック状態にある前記エネルギー貯蔵装置は、前記エキソテンドンを伸長状態に保持することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記エキソテンドンによって貯蔵された前記エネルギーは、前記使用者の胴に関して前記脚が後方に移動すると増大し、前記エネルギー貯蔵装置は、脚の振り出しの開始時に前記脚を前方に移動するのを助けるために貯蔵されているエネルギーを放出することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記調整デバイスは、前記システムが前記使用者によって着用されている間に前記エキソテンドンの張力を調整するように手動操作可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記調整デバイスは、一方向ラチェット機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記調整デバイスは、前記エキソテンドンの前記張力を少なくとも約１０パーセント変更することができることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記関節動作可能な脚フレームは、前記エキソテンドンにかかる最小張力と前記エキソテンドンにかかる最大張力との比を与えるように構成され、前記比は、通常歩行時に約３から約２０までの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記エキソテンドンにかかる最大張力は、通常歩行時に約１５ｌｂｆから約４０ｌｂｆ（１７８Ｎ）の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記エキソテンドンにかかる最小張力は、通常歩行時に約１５ｌｂｆ未満であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記エキソテンドンは、前記使用者の脚の長さの大部分にそって延在し、前記エキソテンドンの引張バネで前記エネルギーの大部分を貯蔵することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 前記関節動作可能な脚フレームの前記上側端部を前記エネルギー貯蔵装置に回転可能に結合する球関節をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. 前記関節動作可能な脚フレームは、足首プーリおよび足台を備え、前記エキソテンドンの一部は、前記足首プーリから前記足台まで前方に延在し、前記使用者の足が前記足台の上にあり、前記足首プーリが前記使用者の足首に隣接しているときに前記使用者の足の底に実質的に平行になるように位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
13. 前記システムは、装具または義肢であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
14. 使用者の身体の移動を補助するためのシステムであって、
    前記使用者の右脚に着用可能であり、前記右脚が前記使用者の胴に関して後方に移動するときにエネルギーを貯蔵し、前記使用者の胴に関して前記右脚の前方への移動を補助するために貯蔵されているエネルギーを放出する、右装置と、
    前記使用者の左脚に着用可能であり、前記右装置とは無関係にエネルギーを貯蔵し、前記左脚が前記使用者の胴に関して後方に移動するときにエネルギーを貯蔵し、前記使用者の胴に関して前記左脚の前方への移動を補助するために貯蔵されているエネルギーを放出するように構成された左装置と、
    を備えることを特徴とするシステム。
15. 前記右装置および前記左装置のうちの少なくとも一方は、貯蔵されているエネルギーが前記右装置および前記左装置のうちの少なくとも一方によって放出されるときに前記使用者の腰に近いところでモーメントを発生することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 前記右装置および前記左装置のうちの少なくとも一方は、エキソテンドンを伸長状態に保持するためのロック状態、および前記エキソテンドンを解放するためのロック解除状態を有することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
17. 前記右装置は、右エキソテンドンを備え、前記右エキソテンドンは、前記右脚が前記使用者の胴に関して後方向に移動するときにエネルギーを貯蔵し、前記使用者の胴に関して前記右脚の前方向への移動を助けるために貯蔵されているエネルギーを放出し、
    前記左装置は、前記右エキソテンドンの動作とは無関係にエネルギーを貯蔵することができる左エキソテンドンを備え、前記左エキソテンドンは、前記左脚が前記使用者の胴に関して後方向に移動するときにエネルギーを貯蔵し、前記使用者の胴に関して前記左脚の前方向への移動を助けるために貯蔵されているエネルギーを放出する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
18. 前記右装置は、前記右エキソテンドンに結合された右脚フレームアセンブリを備え、前記右脚フレームアセンブリは、前記使用者の右腰に関して回転可能な右上側部分および前記使用者の右脚の下側部分に結合可能な右下側部分を有し、前記右エキソテンドンは右腰プーリに結合された第１の端部および前記右下側部分に結合された第２の端部を有し、
    前記左装置は、前記左エキソテンドンに結合された左脚フレームアセンブリを備え、前記左脚フレームアセンブリは、前記使用者の左腰に関して回転可能な左上側部分および前記使用者の左脚の下側部分に結合可能な左下側部分を有し、前記左エキソテンドンは左腰プーリに結合された第１の端部および前記左フレームアセンブリの前記左下側部分に結合された第２の端部を有する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
19. 使用者の身体に固定されるように構成されたベルトアセンブリであって、
    第１の装着端部を有する第１のアーム、
    第２の装着端部を有する第２のアーム、および
    前記第１のアームの前記第１の装着端部および前記第２のアームの前記第２の装着端部に結合され、前記第１のアームおよび前記第２のアームが前記使用者の身体の周りに巻き付くときに前記使用者の背中にそって垂直に延在する少なくとも１つの位置決め器を有する背部分、
    を備えるベルトアセンブリと、
    前記使用者の身体の移動を補助するために前記使用者の脚に着用可能であり、前記ベルトアセンブリに結合される脚フレームアセンブリと、
    を備えることを特徴とする装置。
20. 前記位置決め器は、前記使用者の身体の解剖学的特徴に形状において対応する少なくとも１つの解剖学的特徴配置器を、前記少なくとも１つの解剖学的特徴配置器が前記使用者の身体の前記解剖学的特徴と係合して前記ベルトアセンブリの位置合わせを維持するように備えることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記背部分は、前記使用者の背中にそって前記第１の装着端部および前記第２の装着端部から垂直に延在する補強材を備えることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. 前記ベルトアセンブリは、ベルト本体部および詰め物を備え、前記ベルト本体部は、前記詰め物に比べてコンプライアンス性の低い材料を含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
23. 前記詰め物は、前記ベルト本体部に脱着可能に結合されることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記装置は、脚装具または義肢であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。

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