JP7567685B2 - 膝動作支援装置 - Google Patents

Description

本開示は、膝動作支援装置に関し、例えば、ユーザの脚に装着される膝動作支援装置に関する。

例えば、片麻痺患者などのユーザが歩行訓練を実施する場合、ユーザの患脚の膝折れを防ぐために、当該患脚に膝動作支援装置が装着される。このような膝動作支援装置は、特許文献１に開示されているように、ユーザの患脚の大腿に固定される大腿リンクと、大腿リンクと膝関節部を介して連結され、患脚の下腿に固定される下腿リンクと、膝関節部を駆動するモータユニットと、を備えており、モータユニットの駆動力によってユーザの患脚の膝折れを防ぐための抵抗力を発生させる構成とされている。

特開２０１８－１１４１７５号公報

本出願人は、以下の課題を見出した。一般的な膝動作支援装置は、モータユニットによって抵抗力を発生させる構成であるため、外部から人によって抵抗力を簡単に調整することができる構成とされていない。

本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、外部から人によって抵抗力を簡単に調整可能な膝動作支援装置を実現する。

本開示の一態様に係る膝動作支援装置は、ユーザの脚に装着される膝動作支援装置であって、
前記脚の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
前記ダンパの抵抗力を調整するために、人によって操作される操作部と、
を備える。

上述の膝動作支援装置において、前記操作部は、前記ダンパの上側に配置されていることが好ましい。

上述の膝動作支援装置は、前記ダンパの抵抗力を変化させるために、前記ダンパに接続される駆動装置を備え、
前記操作部は、前記駆動装置の出力軸に設けられていることが好ましい。

上述の膝動作支援装置は、前記ダンパを覆うケースを備え、
前記ケースには、当該ケースの外側から前記操作部を操作するための開口部が形成されていることが好ましい。

上述の膝動作支援装置において、前記開口部は、前記ケースにおける前記ユーザの側に対して逆側の部分、又は前記ケースの前側、又は前記ケースの後側に形成されていることが好ましい。

上述の膝動作支援装置において、前記ケースには、予め設定された大きさより小さい複数の軽量孔が形成されていることが好ましい。

本開示によれば、外部から人によって抵抗力を簡単に調整可能な膝動作支援装置を実現することができる。

実施の形態の膝動作支援装置をユーザの脚に装着した状態を示す図である。 実施の形態の膝動作支援装置本体を後側から見た斜視図である。 実施の形態の膝動作支援装置本体を前側から見た正面図である。 実施の形態の膝動作支援装置本体を内側面の側から見た側面図である。 実施の形態の膝動作支援装置本体を後側から見た斜視図である。 実施の形態の膝動作支援装置の構成を示すブロック図である。 ユーザの膝角度を説明するための図である。 下腿角度及び上腿角度を説明するための図である。 実施の形態の膝動作支援装置のケースで膝動作支援装置本体を覆った状態を当該ケースの外側面の側から見た図である。 実施の形態の膝動作支援装置におけるケースのケース本体内に膝動作支援装置本体を収容した状態を当該ケース本体の外側面の側から見た図である。 実施の形態の膝動作支援装置におけるケースのカバーを外側面の側から見た図である。 実施の形態の膝動作支援装置におけるケース本体に形成された開口部周辺を示す斜視図である。 実施の形態の膝動作支援装置におけるカバーに形成された開口部周辺を示す斜視図である。 実施の形態の膝動作支援装置を内側面の側から見た斜視図である。 実施の形態の膝動作支援装置の屈曲状態を内側面の側から見た側面図である。 実施の形態の膝動作支援装置のダンパによる抵抗力の変化パターンを示す図である。

以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

図１は、本実施の形態の膝動作支援装置をユーザの脚に装着した状態を示す図である。本実施の形態の膝動作支援装置１は、図１に示すように、膝動作支援装置本体２と、ケース３と、上腿固定部４と、下腿固定部５と、支持ベルト６と、を備えており、例えば、片麻痺患者などのユーザＵが歩行訓練を実施する際に患脚Ｌの膝折れを抑制するために、ユーザＵの患脚Ｌに装着される。

ここで、以下の説明では、ユーザの患脚の側に配置される側を膝動作支援装置１の内側とし、当該内側に対して逆側を膝動作支援装置１の外側として説明する。図２は、本実施の形態の膝動作支援装置本体を後側から見た斜視図である。図３は、本実施の形態の膝動作支援装置本体を前側から見た正面図である。図４は、本実施の形態の膝動作支援装置本体を内側面の側から見た側面図である。図５は、本実施の形態の膝動作支援装置本体を後側から見た斜視図である。図６は、本実施の形態の膝動作支援装置の構成を示すブロック図である。図７は、ユーザの膝角度を説明するための図である。図８は、下腿角度及び上腿角度を説明するための図である。

膝動作支援装置本体２は、図２乃至図５に示すように、上腿リンク１１と、下腿リンク１２と、を備えている。上腿リンク１１の下端部と下腿リンク１２の上端部とは、回転軸Ｙ１回りに相互に回動可能に機械的に接続されている。下腿リンク１２の上端部には、カム面１２ａを有する。

上腿リンク１１と下腿リンク１２との回動角度は、例えば、０（零）度以上、１８０度以下である。膝動作支援装置１がユーザＵの患脚Ｌに装着されると、上腿リンク１１はユーザＵの患脚Ｌの上腿ＵＬに固定され、下腿リンク１２はユーザＵの患脚Ｌの下腿ＬＬに固定される。

上腿リンク１１又は下腿リンク１２は、図２乃至図６に示すように、検出部１３を備えている。検出部１３は、角度センサであり、上腿リンク１１と下腿リンク１２との角度を検出する。

膝動作支援装置本体２がユーザＵの患脚Ｌに装着されている場合、上腿リンク１１と下腿リンク１２との角度は、ユーザＵの膝角度θに相当する。ここで、ユーザＵの膝角度θとは、図７に示すユーザＵの上腿ＵＬの軸方向に延びる直線Ｓ１と、下腿ＬＬの軸方向に延びる直線Ｓ２と、が交差して成す。

検出部１３は、上腿リンク１１と下腿リンク１２との角度を膝角度検出値として制御装置１４へ出力する。膝角度検出値は、歩行サイクルに応じた波形を示す。つまり、膝角度検出値は歩行サイクルに応じて周期的に変化する。

なお、検出部１３は、角度センサに加えて、慣性計測装置などを備えていてもよい。これにより、慣性計測装置及び角度センサが検出した値に基づいて、下腿角度βや上腿角度γを求めることができる。

下腿角度βは、図８に示すように、鉛直軸ＡＸ１と、下腿ＬＬの軸方向に延びる直線Ｓ２と、が交差して成す。また、上腿角度γは、鉛直軸ＡＸ１と、上腿ＵＬの軸方向に延びる直線Ｓ１と、が交差して成す。検出部１３は、下腿角度βや上腿角度γを制御装置１４へ出力する。

上腿リンク１１は、駆動部１５と、操作部１６と、ダンパ１７と、ローラ１８と、を備えている。駆動部１５、操作部１６、ダンパ１７、及びローラ１８は、上側から下側に向かってこの順に上腿リンク１１に保持されている。

下腿リンク１２は、制御装置１４を備えている。本実施の形態の制御装置１４は、下腿リンク１２における内側面に設けられている。制御装置１４は、図６に示すように、受信部１４ａと、演算装置１４ｂと、メモリ１４ｃと、を備えるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。

受信部１４ａは、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）など通信手段を介して検出部１３及び通信端末７と接続されている。受信部１４ａは、検出部１３から膝角度検出値を受信する。

通信端末７は、例えば、スマートフォンある。通信端末７は、ユーザＵや補助者などの人によって選択可能な抵抗力の変化パターンを示し、当該人が選択した抵抗力の変化パターンを示す入力を受け付け、受信部１４ａに送信する。

これにより、受信部１４ａは、通信端末７から抵抗力の変化パターンを受信する。ここで、抵抗力の変化パターンは、多種多様のパターンを採用することができるが、ユーザが立脚状態で患脚Ｌの膝折れを抑制できればよい。

演算装置１４ｂは、例えば、演算処理、制御処理などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などである。メモリ１４ｃは、演算装置１４ｂによって実行される演算プログラム、制御プログラムなどが記憶された、各種のデータなどを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などである。

演算装置１４ｂは、検出部１３が検出した膝角度検出値などに基づいて、歩行タイミングを検出することができる。歩行タイミングは、具体的には、１歩行周期における立脚期、及び遊脚期である。

また、演算装置１４ｂは、抵抗力の変化パターン、及び膝角度検出値に基づいて、抵抗力制御信号を生成する。抵抗力制御信号は、時間に対する、ダンパ１７の抵抗力の変化を示す。演算装置１４ｂは、この生成した抵抗力制御信号を、有線通信又は無線通信を用いて駆動部１５へ送信する。なお、制御装置１４は、適宜、鉛直軸ＡＸ１と下腿リンク１２との角度（下腿角度β）や、鉛直軸ＡＸ１と上腿リンク１１との角度（上腿角度γ）を取得してもよい。

駆動部１５は、制御装置１４からの抵抗力制御信号に基づいて回転動力を操作部１６に与える駆動装置である。駆動部１５は、例えば、モータ及びドライバを備えている。なお、駆動部１５は、上腿リンク１１の上端部の内側面に設けられていてもよく、ギアやプーリを介して回転動力を操作部１６に与える。

操作部１６は、例えば、図５に示すように、円柱形状を基本形態としており、駆動部１５の出力軸とダンパ１７の上端部から突出する抵抗力変更軸１７ａとの間に配置されている。つまり、操作部１６の上端部が駆動部１５の出力軸に接続され、操作部１６の下端部がダンパ１７の抵抗力変更軸１７ａに接続されている。このとき、操作部１６は、膝動作支援装置１の上部に配置されていることになる。

操作部１６は、駆動部１５からの回転動力、及び後述するように人の操作に基づいて、ダンパ１７による抵抗力Ｆを調整する。具体的には、操作部１６は、駆動部１５の回転動力、及び人の操作を受けて、ダンパ１７内におけるダンパ液の流路の断面積が変化するように、ダンパ１７の抵抗力変更軸１７ａを回転させる。

ここで、ダンパ１７の抵抗力Ｆと、ダンパ係数ｋと、ダンパ液が当該流路を通過する速度ｖとの関係を示す式１を以下に示す。
Ｆ＝ｋｖ …（式１）

そのため、駆動部１５の回転動力又は人の操作によって、操作部１６を介してダンパ１７の抵抗力変更軸１７ａが一方に回転して当該ダンパ１７内におけるダンパ液の流路の断面積が減少すると、ダンパ係数ｋが増加し、その結果、ダンパ１７による抵抗力Ｆが増加する。

一方、駆動部１５の回転動力又は人の操作によって、操作部１６を介してダンパ１７の抵抗力変更軸１７ａが他方に回転して当該ダンパ１７内におけるダンパ液の流路の断面積が増加すると、ダンパ係数ｋが減少し、その結果、ダンパ１７による抵抗力Ｆが減少する。

ダンパ１７は、ローラ１８を介して、抵抗力Ｆを下腿リンク１２へ伝える。ダンパ１７は、図５に示すように、一般的なダンパと略等しい構成とされており、ロッド１７ｂ及びスプリング１７ｃを備えている。

ロッド１７ｂ及びスプリング１７ｃは、上腿リンク１１のダンパ保持部１１ａとローラ１８との間に伸縮可能に配置されている。ローラ１８は、ダンパ１７と下腿リンク１２の上端部との間において、回転可能、かつ、上腿リンク１１の上下方向に移動可能に設けられている。

ケース３は、図１に示すように、膝動作支援装置本体２を覆う。図９は、本実施の形態の膝動作支援装置のケースで膝動作支援装置本体を覆った状態を当該ケースの外側面の側から見た図である。図１０は、本実施の形態の膝動作支援装置におけるケースのケース本体内に膝動作支援装置本体を収容した状態を当該ケース本体の外側面の側から見た図である。図１１は、本実施の形態の膝動作支援装置におけるケースのカバーを外側面の側から見た図である。図１２は、本実施の形態の膝動作支援装置におけるケース本体に形成された開口部周辺を示す斜視図である。図１３は、本実施の形態の膝動作支援装置におけるカバーに形成された開口部周辺を示す斜視図である。なお、図９などでは、ケース３で覆われた膝動作支援装置本体２が当該ケース３から透けて現れるが、図を簡素化にするために省略している。

ケース３は、図９乃至図１１に示すように、ケース本体３１及びカバー３２を備えており、上腿リンク１１に対する下腿リンク１２の回転を許容可能な構成とされている。ケース本体３１は、図１０に示すように、第１のケース本体３１ａと、第２のケース本体３１ｂと、を備えている。

第１のケース本体３１ａは、上腿リンク１１の少なくとも一部を収容しており、第１のケース本体３１ａの外側部が開放されている。このとき、第１のケース本体３１ａの下端部も開放しており、第１のケース本体３１ａの下端部から上腿リンク１１が突出している。

ここで、第１のケース本体３１ａにおける下端部の後側には、上腿リンク１１に対して下腿リンク１２が回転した際に当該下腿リンク１２が干渉しないように、切り欠き部３１ｃが形成されているとよい。

また、第１のケース本体３１ａの前面には、図１２に示すように、開口部３１ｄが形成されているとよい。上述のように第１のケース本体３１ａに上腿リンク１１の少なくとも一部が収容された状態で、開口部３１ｄは、操作部１６と略等しい高さ位置に配置されるとよい。そのため、開口部３１ｄは、ケース３の前面上部に配置される。なお、開口部３１ｄは、ケース３の後面上部に配置されてもよい。

第２のケース本体３１ｂは、下腿リンク１２の少なくとも一部を収容しており、第２のケース本体３１ｂの外側部が開放されている。このとき、第２のケース本体３１ｂの上端部も開放しており、第２のケース本体３１ｂの上端部から下腿リンク１２の上端部が突出している。

カバー３２は、図１１に示すように、第１のカバー３２ａと、第２のカバー３２ｂと、を備えている。第１のカバー３２ａは、第１のケース本体３１ａの外側部を覆う。第１のカバー３２ａには、図１３に示すように、開口部３２ｃが形成されており、第１のカバー３２ａが第１のケース本体３１ａの外側部を覆った状態で、開口部３２ｃは、操作部１６と略等しい高さ位置に配置されるとよい。そのため、開口部３２ｃは、ケース３の外側上部に配置される。

第２のカバー３２ｂは、第２のケース本体３１ｂの外側部を覆う。このようにケース３は、上腿リンク１１を覆う第１のケース本体３１ａと第１のカバー３２ａと、下腿リンク１２を覆う第２のケース本体３１ｂと第２のカバー３２ｂと、の分割構造とされているため、上腿リンク１１に対する下腿リンク１２の回転を許容することができる。

ここで、ケース３は、図９などに示すように、予め設定された大きさより小さい複数の軽量孔３３を備えているとよい。このとき、予め設定された大きさは、例えば、人の指が挿入できない大きさに設定されるとよい。なお、軽量孔３３は、ケース３の一部の領域に形成されてもよく、又は、全域に形成されてもよい。

これにより、ケース３を軽量化することができ、結果として、膝動作支援装置１を軽量化することができる。また、膝動作支援装置本体２に人が接触することを抑制できるので、安全性を向上させることができる。なお、図９などでは、軽量孔３３を全て示すと煩雑になるため、軽量孔３３の一部を示している。

また、ケース３は、第１のケース本体３１ａの切り欠き部３１ｃを覆う舌部３４を備えているとよい。舌部３４は、上腿リンク１１に対して下腿リンク１２が回転して当該下腿リンク１２が舌部３４に接触した際に、下腿リンク１２の回転に追従できるように弾性部材であるとよい。

これにより、膝動作支援装置本体２に人が接触することをより抑制できるので、さらに安全性を向上させることができる。但し、ケース３の構成は、上述の限りではなく、膝動作支援装置本体２を覆うことができ、且つ、上腿リンク１１に対する下腿リンク１２の回転を許容可能な構成であればよい。

図１４は、本実施の形態の膝動作支援装置を内側面の側から見た斜視図である。なお、図１４では、ケース３で覆われた膝動作支援装置本体２が当該ケース３から透けて現れるが、図を簡素化にするために省略している。また、図１４では、軽量孔３３を全て示すと煩雑になるため、軽量孔３３の一部を示している。

上腿固定部４は、図１に示すように、膝動作支援装置本体２の上腿リンク１１をユーザＵの上腿ＵＬに固定する。上腿固定部４は、例えば、図１４に示すように、カップ４１と、カフ４２と、を備えている。カップ４１は、略半割円筒形状であり、カップ４１の前側が開放されている。つまり、カップ４１は、カップ４１を上下方向から見て、略Ｕ字形状である。

カップ４１における上腿リンク１１の側の部分には、カップ４１を貫通する貫通孔４１ａが上下方向に間隔を開けて形成されており、当該貫通孔４１ａに通されたボルト４３を上腿リンク１１に形成されたボルト穴にねじ込むことで、カップ４１が上腿リンク１１に固定されている。

このとき、上腿リンク１１のボルト穴周辺は、ケース３の第１のケース本体３１ａに形成された開口部３１ｅから露出しているとよい。また、カップ４１の貫通孔４１ａの周辺には、ボルト４３のボルト頭を収容するためのザグリ部が形成されているとよい。

カフ４２は、ベルトであり、例えば、カフ４２の一部がカップ４１の内周面に固定されている。そして、例えば、カフ４２の一方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの一方が設けられ、カフ４２の他方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの他方が設けられている。

下腿固定部５は、図１に示すように、膝動作支援装置本体２の下腿リンク１２をユーザＵの下腿ＬＬに固定する。下腿固定部５は、例えば、図１４に示すように、カップ５１と、カフ５２と、を備えている。カップ５１は、略半割円筒形状であり、カップ５１の前側が開放されている。つまり、カップ５１も、カップ５１を上下方向から見て、略Ｕ字形状である。

カップ５１における下腿リンク１２の側の部分には、カップ５１を貫通する貫通孔５１ａが上下方向に間隔を開けて形成されており、当該貫通孔５１ａに通されたボルト５３を下腿リンク１２に形成されたボルト穴にねじ込むことで、カップ５１が下腿リンク１２に固定されている。

このとき、下腿リンク１２のボルト穴周辺は、ケース３の第２のケース本体３１ｂに形成された開口部３１ｆから露出しているとよい。また、カップ５１の貫通孔５１ａの周辺には、ボルト５３のボルト頭を収容するためのザグリ部が形成されているとよい。

カフ５２は、ベルトであり、例えば、カフ５２の一部がカップ５１の内周面に固定されている。そして、例えば、カフ５２の一方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの一方が設けられ、カフ５２の他方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの他方が設けられている。

支持ベルト６は、図１に示すように、ユーザＵの患脚Ｌの膝の上側及び下側を支持する。支持ベルト６は、図１４に示すように、第１のベルト６１と、第２のベルト６２と、を備えている。第１のベルト６１は、例えば、弾性部材で構成されているとよい。

第１のベルト６１の一方の端部は、上腿固定部４のカップ４１における上腿リンク１１の側に対して逆側の部分の外周面に固定されている。そして、第１のベルト６１の他方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの一方が設けられている。

第１のベルト６１は、例えば、図１及び図１４に示すように、上腿リンク１１の内側面における下腿リンク１２との接続部近傍に固定された第１のリング８に通された状態で折り返されて、第１のベルト６１の他方の端部周辺に設けられた面ファスナーのフック又はループの一方が当該第１のベルト６１の一方の端部周辺に設けられた面ファスナーのフック又はループの他方に接合されることで、上腿固定部４のカップ４１の前側で斜めに配置される。

第２のベルト６２も、例えば、弾性部材で構成されているとよい。第２のベルト６２の一方の端部は、下腿固定部５のカップ５１における下腿リンク１２の側に対して逆側の部分の外周面に固定されている。そして、第２のベルト６２の他方の端部周辺には、面ファスナーのフック又はループの一方が設けられている。

第２のベルト６２は、例えば、図１及び図１４に示すように、上腿リンク１１の内側面における下腿リンク１２との接続部近傍に固定された第２のリング９に通された状態で折り返されて、第２のベルト６２の他方の端部周辺に設けられた面ファスナーのフック又はループの一方が当該第２のベルト６２の一方の端部周辺に設けられた面ファスナーのフック又はループの他方に接合されることで、下腿固定部５のカップ５１の前側で斜めに配置される。

但し、上腿固定部４、下腿固定部５及び支持ベルト６の構成は、上述の限りではなく、ユーザＵの歩行動作を阻害しないように、膝動作支援装置本体２をユーザＵの上腿ＵＬ及び下腿ＬＬに固定できる構成であればよい。

次に、本実施の形態の膝動作支援装置１をユーザＵの患脚Ｌに装着する流れを説明する。先ず、上腿固定部４のカップ４１にユーザＵの上腿ＵＬを通すと共に、下腿固定部５のカップ５１にユーザＵの下腿ＬＬを通す。

そして、上腿固定部４のカフ４２を上腿ＵＬに巻き付けて面ファスナーを接合すると共に、下腿固定部５のカフ５２を下腿ＬＬに巻き付けて面ファスナーを接合する。これにより、上腿固定部４を上腿ＵＬに固定することができると共に、下腿固定部５を下腿ＬＬに固定することができる。

次に、第１のベルト６１を第１のリング８に通して折り返し、面ファフナーを接合する。これにより、第１のベルト６１が患脚Ｌの膝上を斜めに横断するように配置され、第１のベルト６１によって患脚Ｌの膝上を後側に押し込むことができる。

また、第２のベルト６２を第２のリング９に通して折り返し、面ファスナーを接合する。これにより、第２のベルト６２が患脚Ｌの膝下を斜めに横断するように配置され、第２のベルト６２によって患脚Ｌの膝下を後側に押し込むことができる。

上述のように膝動作支援装置１を患脚Ｌに装着すると、膝動作支援装置１は、上腿固定部４によって上腿ＵＬと、下腿固定部５によって下腿ＬＬと、支持ベルト６によって膝と、を３点支持することができる。これにより、膝動作支援装置１を患脚Ｌに確実に装着することができる。

次に、本実施の形態の膝動作支援装置１の一動作例について説明する。図１５は、本実施の形態の膝動作支援装置の屈曲状態を内側面の側から見た側面図である。膝動作支援装置１において、上腿リンク１１と下腿リンク１２との間の角度が、略１８０度である場合、上腿リンク１１とローラ１８とは、図５に示すように、所定の距離Ｌ１を保つ。よって、ダンパ１７は、上腿リンク１１とローラ１８とから、所定の力を受けるため、所定の長さを保つ。スプリング１７ｃは、距離Ｌ１と同じ長さを保つ。

膝動作支援装置１において、図１５に示すように、下腿リンク１２を上腿リンク１１に対して角度α分だけ屈曲させる。すると、下腿リンク１２のＺ軸＋側の端部のカム面１２ａが、ローラ１８を押し上げる。これによって、ローラ１８が上腿リンク１１に接近し、ローラ１８と上腿リンク１１との距離が、距離Ｌ１から距離Ｌ２にまで縮まる。

そして、ローラ１８がダンパ１７のロッド１７ｂ及びスプリング１７ｃを押し上げて、ダンパ１７が上腿リンク１１とローラ１８とから力を受けて圧縮される。そのため、スプリング１７ｃは、距離Ｌ２と同じ長さになるまで縮まる。

一方、下腿リンク１２は、ローラ１８を介して、ダンパ１７から反力を受ける。これによって、下腿リンク１２は、ダンパ１７によって、下腿リンク１２の屈曲に抵抗する抵抗力を受けることになる。

次に、本実施の形態の膝動作支援装置１のダンパ１７による抵抗力の変化パターンの例を説明する。図１６は、本実施の形態の膝動作支援装置のダンパによる抵抗力の変化パターンを示す図である。図１６に示すように、抵抗力の変化パターンＰ１、Ｐ２がある。

ユーザＵが歩行動作の立脚期において高い抵抗力Ｆを求める場合、当該ユーザＵや補助者などの人は抵抗力の変化パターンＰ１を選択するとよい。また、ユーザＵが歩行動作の立脚期において低い抵抗力Ｆを求める場合、当該ユーザＵや補助者などの人は抵抗力の変化パターンＰ２を選択するとよい。

抵抗力の変化パターンＰ１では、遊脚期の開始時点ｔ１から立脚期の開始時点ｔ２の直前までにおいて抵抗力値Ｆ１１を維持する。続いて、立脚期の開始時点ｔ２の直前から立脚期の開始時点ｔ２まで抵抗力値Ｆ２１にまで増加させる。続いて、立脚期の開始時点ｔ２以降、抵抗力値Ｆ２１を維持する。これによって、遊脚期及び立脚期に応じて抵抗力を変化させる。

抵抗力の変化パターンＰ２では、遊脚期の開始時点ｔ１から立脚期の開始時点ｔ２の直前までにおいて抵抗力値Ｆ１２を維持する。続いて、立脚期の開始時点ｔ２の直前から立脚期の開始時点ｔ２まで抵抗力値Ｆ２２にまで増加させる。続いて、立脚期の開始時点ｔ２以降、抵抗力値Ｆ２２を維持する。これによって、遊脚期及び立脚期に応じて抵抗力を変化させる。

抵抗力の変化パターンＰ１の抵抗力値Ｆ２１は、抵抗力の変化パターンＰ２の抵抗力値Ｆ２２と比較して大きい。よって、抵抗力の変化パターンＰ１は、抵抗力の変化パターンＰ２と比較して、立脚期の開始時点ｔ２以降において高い抵抗力Ｆを求めるユーザに好適である。

一方、抵抗力の変化パターンＰ２は、抵抗力の変化パターンＰ１と比較して、立脚期の開始時点ｔ２以降において低い抵抗力Ｆを求めるユーザＵに好適である。抵抗力の変化パターンＰ１、又はＰ２を選択することによって、ダンパ１７による抵抗力をユーザＵ毎に変更することができる。

次に、本実施の形態の膝動作支援装置１のダンパ１７の抵抗力を調整する流れを説明する。ダンパ１７の抵抗力を増加させる場合、ユーザＵや補助者などの人がケース３の開口部３１ｄ又は開口部３２ｃを介して操作部１６を一方に回転させる。

これにより、ダンパ１７内におけるダンパ液の流路の断面積が減少して、ダンパ係数ｋが増加し、その結果、ダンパ１７による抵抗力Ｆが増加する。例えば、上述の抵抗力の変化パターンＰ１又はＰ２が図１６において上側に平行移動する。

一方、ダンパ１７の抵抗力を減少させる場合、ユーザＵや補助者などの人がケース３の開口部３１ｄ又は開口部３２ｃを介して操作部１６を他方に回転させる。これにより、ダンパ１７内におけるダンパ液の流路の断面積が増加して、ダンパ係数ｋが減少し、その結果、ダンパ１７による抵抗力Ｆが減少する。例えば、上述の抵抗力の変化パターンＰ１又はＰ２が図１６において下側に平行移動する。

このように本実施の形態の膝動作支援装置１は、ユーザや補助者の人が操作部１６を回転させると、ダンパ１７の抵抗力を簡単に調整することができる。

本実施の形態の膝動作支援装置１は、ダンパ１７の抵抗力を調整するための操作部１６を備えているので、ユーザＵが歩行訓練を実施する際に、ユーザＵや補助者などの人がダンパ１７の抵抗力を簡単に調整することができる。

しかも、ダンパ１７は、電源の供給を受けて抵抗力を発現する構成ではないため、ダンパ１７の抵抗力を調整する際に当該ダンパ１７に電源を供給する必要がなく、ダンパ１７の抵抗力をより簡単に調整することができる。

また、操作部１６は、膝動作支援装置１の上部に配置されているので、ユーザＵが歩行訓練中に大きく姿勢を変えることなく、ダンパ１７の抵抗力を調整することができる。

さらに、本実施の形態の膝動作支援装置１において、膝動作支援装置本体２がケース３に覆われているため、人が膝動作支援装置本体２に接触することを抑制することができ、その結果、安全性を向上させることができる。

このとき、ケース３に複数の軽量孔３３が形成されている場合、膝動作支援装置１の軽量化と、安全性の向上と、を実現することができる。また、ケース３に開口部３１ｄ、３２ｃが形成されている場合、ケース３の外側から人が操作部１６を簡単に操作することができる。ここで、開口部３１ｄ、３２ｃが操作部１６と略等しい高さ位置に配置されている場合、操作部１６の操作性を向上させることができる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

例えば、上記実施の形態では、上腿リンク１１が駆動部１５と、操作部１６と、ダンパ１７と、ローラ１８と、を備えると共に下腿リンク１２が制御装置１４を備えているが、上腿リンク１１が、駆動部１５、操作部１６、ダンパ１７、ローラ１８、及び制御装置１４の少なくとも１つを備え、下腿リンク１２が、その残りを備えてもよい。

例えば、上記実施の形態での膝動作支援装置本体２の構成は、一例であり、外部から人がダンパ１７の抵抗力を調整可能な構成であればよい。

１ 膝動作支援装置
２ 膝動作支援装置本体
３ ケース
３１ ケース本体
３１ａ 第１のケース本体、３１ｃ 切り欠き部、３１ｄ 開口部、３１ｅ 開口部
３１ｂ 第２のケース本体、３１ｆ 開口部
３２ カバー
３２ａ 第１のカバー、３２ｃ 開口部
３２ｂ 第２のカバー、３２ｄ 開口部
３３ 軽量孔
３４ 舌部
４ 上腿固定部
４１ カップ、４１ａ 貫通孔
４２ カフ
４３ ボルト
５ 下腿固定部
５１ カップ、５１ａ 貫通孔
５２ カフ
５３ ボルト
６ 支持ベルト
６１ 第１のベルト
６２ 第２のベルト
７ 通信端末
８ 第１のリング
９ 第２のリング
１１ 上腿リンク、１１ａ ダンパ保持部
１２ 下腿リンク、１２ａ カム面
１３ 検出部
１４ 制御装置、１４ａ 受信部、１４ｂ 演算装置、１４ｃ メモリ
１５ 駆動部
１６ 操作部
１７ ダンパ、１７ａ 抵抗力変更軸、１７ｂ ロッド、１７ｃ スプリング
１８ ローラ
Ｌ 患脚、ＵＬ 上腿、ＬＬ 下腿
Ｕ ユーザ
Ｙ１ 回転軸

Claims (1)

1. ユーザの脚に装着される膝動作支援装置であって、
   前記ユーザの脚の上腿に固定される上腿リンクと、
   前記上腿リンクの下端部に回転可能に接続され、前記ユーザの脚の下腿に固定される下腿リンクと、
   前記上腿リンクに設けられ、前記脚の膝関節の屈曲方向に抵抗力を与えるダンパと、
   前記上腿リンクに設けられ、前記ダンパの抵抗力を変化させるために、前記ダンパに接続される駆動装置と、
   前記ダンパの上端部から突出する抵抗力変更軸と前記駆動装置の出力軸とを接続し、前記ダンパの抵抗力を調整するために、人によって操作される操作部と、
   予め設定された大きさより小さい複数の軽量孔が形成されたケースと、
   を備え、
   前記ケースは、前記上腿リンクを収容する第１のケース本体と、前記第１のケース本体の外側部の開放部を覆う第１のカバーと、前記下腿リンクを収容する第２のケース本体と、前記第２のケース本体の外側部の開放部を覆う第２のカバーと、を有し、
   前記第１のケース本体は、前記ケースの外側から前記操作部を操作するために当該操作部と等しい高さ位置に配置され、前記第１のケース本体の前側又は前記第１のケース本体の後側に形成された第１の開口部と、前記上腿リンクに対して前記下腿リンクが回転した際に当該下腿リンクが前記第１のケース本体に干渉しないように当該第１のケース本体の下端部に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部を覆う舌部と、を有し、
   前記舌部は、前記上腿リンクに対して前記下腿リンクが回転して当該下腿リンクが前記舌部に接触した際に、前記下腿リンクの回転に追従することができる弾性部材で形成され、
   前記第１のカバーは、前記ケースの外側から前記操作部を操作するために当該操作部と等しい高さ位置に配置された第２の開口部を有する、膝動作支援装置。

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