JP4110113B2 - 歩行補助装具 - Google Patents

Description

本発明は、使用者の大腿部に装着される大腿装具と、下腿部に装着される下腿装具と、足に装着される足装具とを備えた歩行補助装具に関する。

人間の持つ能力以上の脚力を発揮させるために、大腿部に沿って固定したパワーアシスト脚と下腿部に沿って固定したパワーアシスト脚とを膝の位置に対応する折曲がり部で枢支し、この折曲がり部をモータ等の駆動源で屈伸するようにしたものが、下記特許文献１により公知である。

また高齢者や疾病者の歩行や運動をアシストすべく、腰に設けたモーメント発生部と膝に設けたモーメント発生部とを大腿部に沿うビームで連結するとともに、膝に設けたモーメント発生部と足首に設けたモーメント発生部とを下腿部に沿うビームで連結し、モーメント発生部が発生するモーメントで腰関節、膝関節および足首関節を屈伸させるものが、下記特許文献２により公知である。

また歩行障害者の歩行を可能にすべく、腰に固定した骨盤体幹支持機構と足を支持する足部とを脚の両側に沿う支柱で連結するとともに、下部部材および上部部材をリンクで接続してエアシリンダで接近・離反するようにした支柱長可変機構を足部の底面に設けたものが、下記特許文献３により公知である。
特開２００３−２５０８４４号公報 特開２００３−２２０１０２号公報 特開平９−１７３３９８号公報

ところで上記従来のものは、装具の重量が使用者に脚に加わる可能性があるため、使用者の負担が大きくなって動力によるアシスト効果が削減される虞があるだけでなく、使用者の足首関節の自由度が全くないか、唯一左右軸まわりの自由度しかないため、足首関節の自由な曲げが妨げられてスムーズな歩行が困難になる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、歩行補助装具の重量が使用者の負担にならないようにし、かつ使用者の足首関節の曲げの自由度が阻害されないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、使用者の大腿部に装着される大腿装具と、下腿部に装着される下腿装具と、足に装着される足装具とを備えた歩行補助装具において、大腿装具、下腿装具および足装具は、大腿装具および下腿装具の重量が足装具から床面に伝達されるように相互に連結され、足装具は使用者の足の左右軸まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段を備え、かつ足装具あるいは下腿装具は使用者の足の上下軸まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備えており、前記上下軸まわり連結手段は、使用者の下腿部の外側に嵌合する摺動部材と、足装具の部材に連結される連結部材とを備え、前記摺動部材の後部湾曲部に沿って前記連結部材を摺動自在に連結することで、使用者の足の上下軸まわりの回動を許容することを特徴とする歩行補助装具が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、足装具は使用者の足の前後軸まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段を備えており、左右軸、上下軸および前後軸は使用者の足首の位置において交差することを特徴とする歩行補助装具が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、使用者の大腿部に装着される大腿装具と、下腿部に装着される下腿装具と、足に装着される足装具とを備えた歩行補助装具において、足装具は使用者の足の左右軸まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段を備え、足装具あるいは下腿装具は使用者の足の上下軸まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備え、かつ足装具は使用者の足の前後軸まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段を備えており、左右軸、上下軸および前後軸は使用者の足首の位置において交差し、前記上下軸まわり連結手段は、使用者の下腿部の外側に嵌合する摺動部材と、足装具の部材に連結される連結部材とを備え、前記摺動部材の後部湾曲部に沿って前記連結部材を摺動自在に連結することで、使用者の足の上下軸まわりの回動を許容することを特徴とする歩行補助装具が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項３の構成に加えて、足装具は下腿装具に対する上下方向の位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とする歩行補助装具が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１または請求項３の構成に加えて、足装具に設けられて使用者の足を左右軸まわりに回動させるアクチュエータを備えたことを特徴とする歩行補助装具が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１または請求項３の構成に加えて、後方に向けてＵ字状に開放する下腿装具の左右両端部と、前方に向けてＵ字状に開放する足装具の前記摺動部材の左右両端部とを着脱可能に結合することを特徴とする歩行補助装具が提案される。

尚、実施例の支点ピン３４は本発明の左右軸まわり連結手段に対応し、実施例の支点ピン３０は本発明の前後軸まわり連結手段に対応し、実施例の足装具の上部部材２６は本発明の足装具の部材に対応し、実施例のボルト２９は本発明の調整手段に対応する。

請求項１の構成によれば、歩行補助装具の大腿装具、下腿装具および足装具を、大腿装具および下腿装具の重量が足装具から床面に伝達されるように相互に連結したので、歩行補助装具の重量を使用者の脚の筋力で支持する必要をなくして負担を軽減することができる。しかも足装具が使用者の足の左右軸まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段を備え、かつ足装具あるいは下腿装具が使用者の足の上下軸まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備えているので、爪先を左右軸まわりに上下方向に捻じるだけでなく、爪先を上下軸まわりに左右方向にも捻ることが可能になり、足首関節の自由度が高めて歩行を容易にすることができる。

請求項２の構成によれば、足の左右軸まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段と、足の上下軸まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段と、足の前後軸まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段とを備えており、しかも左右軸、上下軸および前後軸が足首の位置において交差するので、足首関節の自由度をほぼ完全に確保して歩行をより一層容易にすることができる。

請求項３の構成によれば、足装具が使用者の足の左右軸まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段と前後軸まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段とを備え、足装具あるいは下腿装具が使用者の足の上下軸まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備えているので、爪先を左右軸まわりに上下方向に捻じるだけでなく、爪先を上下軸まわりに左右方向に捻ったり足裏を前後軸まわりに左右方向に捻ったりすることが可能になり、しかも左右軸、上下軸および前後軸が足首の位置において交差するので、足首関節の自由度をほぼ完全に確保して歩行をより一層容易にすることができる。

請求項４の構成によれば、足装具の下腿装具に対する上下方向の位置を調整手段で調整することができるので、下腿部の長さが様々に異なる使用者に対して歩行補助装具をフィットさせて装着感を向上させることができる。

請求項５の構成によれば、足装具に設けたアクチュエータで使用者の足を左右軸まわりに回動させるので、アクチュエータの駆動力で足首関節を動かして歩行をアシストすることができる。

請求項６の構成によれば、後方に向けてＵ字状に開放する下腿装具の左右両端部と、前方に向けてＵ字状に開放する足装具の左右両端部とを着脱可能に結合するので、下腿装具および足装具の着脱作業が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の一実施例を示すもので、図１は歩行補助装具の分解斜視図、図２は歩行補助装具を装着した状態の斜視図である。

図１および図２に示すように、人間の脚に装着して歩行を補助する歩行補助装具はプレス成形した複数の金属板を組み立てたもので、大腿部に装着する大腿装具１１と、下腿部に装着する下腿装具１２と、足に装着する足装具１３とで構成される。

後方に向けて開放する大腿装具１１は、上端に位置するＵ字状の第１部分１１ａと、下端に位置するＵ字状の第２部分１１ｂと、上下方向に延びて第１、第２部分１１ａ，１１ｂの前面間を接続する第３部分１１ｃとを備える。大腿装具１１は大腿部に前方から装着され、第１部分１１ａに取り付けられた一対のバックル３５ａ，３５ａと、それらのバックル３５ａ，３５ａに挿通された布製のベルト３５ｂとで構成された固定具３５で固定される。ベルト３５ｂは面ファスナにより簡単に着脱することができる。

後方に向けて開放する下腿装具１２は、一体に結合された上部部材１５と、中間部材１６，１６と、下部部材１７とで構成される。上部部材１５は、上端に位置するＵ字状の第１部分１５ａと、下端に位置するＵ字状の第２部分１５ｂと、上下方向に延びて第１、第２部分１５ａ，１５ｂの前面間を接続する第３部分１５ｃとを備える。左右一対の中間部材１６，１６は上下方向に延びる矩形状の部材であって、その上端が上部部材１５の第２部分１５ｂの左右後端に固定され、その下端がＵ字状の下部部材１７の左右後端に固定される。大腿装具１１の第２部分１１ｂと下腿装具１２の上部部材１５の第１部分１５ａとは支点ピン３３，３３によって左右軸ｙまわりに回動自在に連結されており、下腿装具１２は大腿装具１１に対して電気モータよりなるアクチュエータ１８によって左右軸ｙまわりに回動する。

前方に向けて開放する足装具１３の上端に設けられた連結機構１４は摺動部材１９と連結部材２０とで構成されるもので、Ｕ字状に形成された摺動部材１９の左右前端には係合溝１９ａ，１９ａが形成されており、この係合溝１９ａ，１９ａが下腿装具１２の下部部材１７の後端に設けられた各２本の係合ピン２１，２１；２２，２２に係合する。一方の係合ピン２１，２１の直径は係合溝１９ａ，１９ａの溝幅と略一致しているが、他方の係合ピン２２，２２の直径はそれよりも僅かに太くなっており、その係合ピン２２，２２が係合溝１９ａ，１９ａに弾発的に押し込まれたときに、係合溝１９ａ，１９ａの上下縁に形成した凹部に係合してロックされる。

連結部材２０の上端に４本のガイドピン２３…を介してガイド板２４が固定されており、連結部材２０とガイド板２４との間に摺動部材１９が上下軸Ｚまわりに回動自在に支持される。このとき、摺動部材１９の後部に形成されたガイド溝１９ｂ，１９ｂに前記４本のガイドピン２３…がガイドされる。下腿装具１２および足装具１３は下腿部および足にそれぞれ前方および後方から装着され、中間部材１６，１６の上端に取り付けられた一対のバックル３６ａ，３６ａと、それらのバックル３６ａ，３６ａに挿通された布製のベルト３６ｂとで構成された固定具３６で固定される。ベルト３６ｂは面ファスナにより簡単に着脱することができる。

足装具１３は、更に連結部材２５と、上部部材２６と、中間部材２７，２７と、下部部材２８とを備える。連結部材２５は連結機構１４の連結部材２０に２本のボルト２９，２９で固定されるが、その際に両連結部材２０，２５の上下方向の相対位置が複数段に調整可能である。Ｕ字状の上部部材２６の後端に連結部材２５が支点ピン３０で枢支されており、従って連結部材２５に対して上部部材２６は前後軸Ｘまわりに回動可能である。上部部材２６の左右前端と左右の中間部材２７，２７の上端とが支点ピン３４，３４によって左右軸Ｙまわりに回動自在に枢支されており、電気モータよりなるアクチュエータ３１によって連結部材２５は上部部材２６に対して回動する。

左右の中間部材２７，２７の下端に板状の下部部材２８が固定されており、下部部材２８に靴カバー３２が固定される。使用者が靴カバー３２に靴を固定した状態で、その足首の位置が前後軸Ｘ、左右軸Ｙおよび上下軸Ｚの交点Ｏに概ね一致する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

歩行補助装具を装着するには、先ず使用者が靴を靴カバー３２に固定することで足装具１３を装着する。この状態で足装具１３の連結機構１４のＵ字状の摺動部材１９が、足首の上部の後方および左右両側部を囲む状態となる。続いて、一体化された大腿装具１１および下腿装具１２を使用者の大腿部および下腿部に前方から装着し、下腿装具１２の下部部材１７の左右両側部に設けた係合ピン２１，２１；２２，２２を、足装具１３の連結機構１４の摺動部材１９の係合溝１９ａ，１９ａに係合させる。そして大腿装具１１および下腿装具１２をベルトで使用者の大腿部および下腿部に固定する。

このとき、足装具１３の連結部材２５に形成された複数組のボルト孔のうち、所定のボルト孔にボルト２９，２９を挿入して連結機構１４の連結部材２０を締結することで、長さの異なる下腿部に対して歩行補助装具をフィットさせることができる。また下腿装具１２と足装具１３とが、係合ピン２１，２１；２２，２２および係合溝１９ａ，１９ａの係合により着脱可能であるため、その着脱作業は極めて容易である。

このようにして歩行補助装具を装着すると、アクチュエータ１８が発生するトルクによって支点ピン３３，３３まわりの大腿装具１１および下腿装具１２の重力による屈曲が防止され、かつアクチュエータ３１が発生するトルクによって支点ピン３４，３４まわりの上部部材２６および中間部材２７，２７の重力による屈曲が防止されるため、大腿装具１１、下腿装具１２および足装具１３は剛体化される。従って、大腿装具１１およびアクチュエータ１８の重量は下腿装具１２の上部部材１５および中間部材１６，１６を介して下部部材１７に伝達され、更に大腿装具１１、アクチュエータ１８および下腿装具１２の重量は連結機構１４の摺動部材１９および連結部材２０から連結部材２５、上部部材２６、中間部材２７，２７および下部部材２８を介して床面に伝達される。これにより、歩行補助装具の重量は全て床面によって支持されることになり、その重量を使用者の脚の筋力で支持する必要をなくして負担を軽減することができる。

しかして、大腿装具１１に支点ピン３３，３３を介して枢支した下腿装具１２をアクチュエータ１８の駆動力で回動させることで使用者の膝関節の左右軸ｙまわりの回動をアシストし、また足装具１３の上部部材２６に支点ピン３４，３４を介して枢支した中間部材２７，２７をアクチュエータ３１を駆動力で回動させることで使用者の足首関節の左右軸Ｙまわりの回動をアシストして歩行を可能にすることができる。

このとき、足首関節は支点ピン３４，３４によって左右軸Ｙまわりに回動できるだけでなく、ガイドピン２３…およびガイド溝１９ｂ，１９ｂによって上下軸Ｚまわりに回動でき、かつ支点ピン３０によって前後軸Ｘまわりに回動できるので、歩行補助装具の装着により足首関節の自由度が損なわれるのを防止して歩行を一層容易にすることができる。特に、前後軸Ｘ、左右軸Ｙおよび上下軸Ｚが足首関節の位置に対応する交点Ｏで交差しているので、足首関節の自由度をほぼ完全に確保することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では使用者の足の上下軸Ｚまわりの回動を許容する連結機構１４が足装具１３に設けられているが、それを下腿装具１２に設けることができる。具体的には、下腿装具１２を上下に２分割し、上半部に対して下半部を上下軸Ｚまわりに回動可能に連結しても良い。

また実施例の歩行補助装具は歩行を補助する場合に使用するものとして説明したが、重量物を持ち上げる際に脚力を増加させるために使用しても良い。

また実施例では上下軸Ｚまわりの回動を足首関節において行うようにしているが、上下軸Ｚまわりの回動を股関節において行うようにしても良い。

歩行補助装具の分解斜視図 歩行補助装具を装着した状態の斜視図

符号の説明

１１ 大腿装具
１２ 下腿装具
１３ 足装具
１９ 摺動部材
２０ 連結部材
２６ 足装具の上部部材（足装具の部材）
３０ 支点ピン（前後軸まわり連結手段）
２９ ボルト（調整手段）
３１ アクチュエータ
３４ 支点ピン（左右軸まわり連結手段）
Ｘ 前後軸
Ｙ 左右軸
Ｚ 上下軸

Claims (6)

1. 使用者の大腿部に装着される大腿装具（１１）と、下腿部に装着される下腿装具（１２）と、足に装着される足装具（１３）とを備えた歩行補助装具において、
   大腿装具（１１）、下腿装具（１２）および足装具（１３）は、大腿装具（１１）および下腿装具（１２）の重量が足装具（１３）から床面に伝達されるように相互に連結され、足装具（１３）は使用者の足の左右軸（Ｙ）まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段（３４）を備え、かつ足装具（１３）あるいは下腿装具（１２）は使用者の足の上下軸（Ｚ）まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備えており、
   前記上下軸まわり連結手段は、使用者の下腿部の外側に嵌合する摺動部材（１９）と、足装具（１３）の部材（２６）に連結される連結部材（２０）とを備え、前記摺動部材（１９）の後部湾曲部に沿って前記連結部材（２０）を摺動自在に連結することで、使用者の足の上下軸（Ｚ）まわりの回動を許容することを特徴とする歩行補助装具。
2. 足装具（１３）は使用者の足の前後軸（Ｘ）まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段（３０）を備えており、左右軸（Ｙ）、上下軸（Ｚ）および前後軸（Ｘ）は使用者の足首の位置において交差することを特徴とする、請求項１に記載の歩行補助装具。
3. 使用者の大腿部に装着される大腿装具（１１）と、下腿部に装着される下腿装具（１２）と、足に装着される足装具（１３）とを備えた歩行補助装具において、
   足装具（１３）は使用者の足の左右軸（Ｙ）まわりの回動を許容する左右軸まわり連結手段（３４）を備え、足装具（１３）あるいは下腿装具（１２）は使用者の足の上下軸（Ｚ）まわりの回動を許容する上下軸まわり連結手段を備え、かつ足装具（１３）は使用者の足の前後軸（Ｘ）まわりの回動を許容する前後軸まわり連結手段（３０）を備えており、左右軸（Ｙ）、上下軸（Ｚ）および前後軸（Ｘ）は使用者の足首の位置において交差し、
   前記上下軸まわり連結手段は、使用者の下腿部の外側に嵌合する摺動部材（１９）と、足装具（１３）の部材（２６）に連結される連結部材（２０）とを備え、前記摺動部材（１９）の後部湾曲部に沿って前記連結部材（２０）を摺動自在に連結することで、使用者の足の上下軸（Ｚ）まわりの回動を許容することを特徴とする歩行補助装具。
4. 足装具（１３）は下腿装具（１２）に対する上下方向の位置を調整する調整手段（２９）を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の歩行補助装具。
5. 足装具（１３）に設けられて使用者の足を左右軸（Ｙ）まわりに回動させるアクチュエータ（３１）を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の歩行補助装具。
6. 後方に向けてＵ字状に開放する下腿装具（１２）の左右両端部と、前方に向けてＵ字状に開放する足装具（１３）の前記摺動部材（１９）の左右両端部とを着脱可能に結合することを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の歩行補助装具。

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