(57)【要約】  歩行補助装置１０は、歩行器１２と台車１４とで構成される。歩行器１２は、使用者の腰部に装着される腰フレーム１６と、使用者の下腿に装着される膝下フレーム３４と、腰フレーム１６と膝下フレーム３４とを第１関節部Ｋ１、第２関節部Ｋ２を介して連結する膝上フレーム２６と、補助力付与装置１０２を備える。補助力付与装置１０２は、第１関節部Ｋ１を屈曲させる補助力を発生する第１アクチュエータ１０４と、第２関節部Ｋ２を屈曲させる補助力を発生する第２アクチュエータ１０６と、第２関節部Ｋ２を伸展させる補助力を発生する第３アクチュエータ１０８と、第１関節部Ｋ１を伸展させる補助力を発生する第４アクチュエータ１１０とを備える。
2009044568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行障害者の少なくとも下肢に装着される歩行補助器と、
前記歩行補助器に取付けられ、歩行障害者の歩行動作を補助するアシスト駆動機構と、を有しており、
歩行障害者の神経節に歩行パターンを書き込む、歩行補助装置。
【請求項２】
前記アシスト補助機構が装着者の視野外に存することを、特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記アシスト補助機構が装着者を前進させる際、歩行障害者の踵に反力を与えることを、特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歩行補助装置。
【請求項４】
使用者の体幹に装着される体幹装着部と、
使用者の下腿に装着される下腿装着部と、
前記体幹装着部に股関節に対応する第１関節部を介して歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持されると共に、前記下腿装着部を膝関節に対応する第２関節部を介して歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持する連結部と、
前記連結部を前記第１関節部周りに歩行方向側へ回動させる補助力を発生する第１アクチュエータと、
前記下腿装着部を前記第２関節部周りに後退方向側へ回動させる補助力を発生する第２アクチュエータと、
前記下腿装着部を前記第２関節部周りに歩行方向側へ回動させる補助力を発生する第３アクチュエータと、
を有する歩行補助装置。
【請求項５】
前記第３アクチュエータは、前記下腿装着部の歩行方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記連結部に、下端部を前記下腿装着部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生することを特徴とする請求項４に記載の歩行補助装置。
【請求項６】
前記体幹装着部に歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持され、前記連結部に沿って配置され、中間部に前記連結部が固定され、先端部に前記第１アクチュエータの下端部及び前記第３アクチュエータの上端部が支持され、基端部に前記第２アクチュエータの上端部が支持された連結プレート、を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の歩行補助装置。
【請求項７】
前記第３アクチュエータが補助力を発生した状態において、前記連結部を前記第１関節部周りに後退方向側へ回動させる補助力を発生する第４アクチュエータを有することを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項８】
前記第１アクチュエータは、前記連結部の歩行方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記体幹装着部に、下端部を前記連結部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生し、
前記第２アクチュエータ及び前記第４アクチュエータは、前記連結部の後退方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記体幹装着部に、下端部を前記下腿装着部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生することを特徴とする請求項７に記載の歩行補助装置。
【請求項９】
前記第２アクチュエータの伸縮長は、前記第４アクチュエータの伸縮長よりも長いことを特徴とする請求項８に記載の歩行補助装置。
【請求項１０】
前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、前記第３アクチュエータ、及び前記第４アクチュエータは、内部への空気の供給により短縮しながら短縮する方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータであることを特徴とする請求項７〜請求項９の何れか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項１１】
前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、前記第３アクチュエータ、及び前記第４アクチュエータの短縮動作を手動でオン／オフする手動スイッチを有することを特徴とする請求項１０に記載の歩行補助装置。
【請求項１２】
前記手動スイッチは、
左右何れか一方の前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び左右何れか他方の前記第３アクチュエータ、前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第１スイッチと、
左右何れか他方の前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び左右何れか一方の前記第３アクチュエータ、前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第２スイッチと、
を有することを特徴とする請求項１１に記載の歩行補助装置。
【請求項１３】
前記手動スイッチは、左右両側の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第３スイッチを有することを特徴とする請求項１２に記載の歩行補助装置。
【請求項１４】
左右何れか一方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、当該一方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオフにすると共に、左右何れか他方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオフ、当該他方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオンにする第１ステップと、
当該一方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、当該一方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオンにすると共に、当該他方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオン、当該他方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオフにする第２ステップと、
を順次繰り返して実行する制御手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経経路が完全に遮断された全麻痺（脊髄損傷、頸椎損傷、二分脊椎）、及び遮断されずに経路が残っている不全麻痺（脳性麻痺、脊髄損傷、頸椎損傷、二分脊椎）等の障害を有する歩行障害者に対し、歩行機能を獲得または再獲得させようとする歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳性麻痺などによる歩行障害者は、痙性が強い場合、筋活動の不随意性を伴う場合、あるいは筋活動の低緊張などで立位姿勢の保持ならびに正常歩行パターンの獲得が大変困難とされてきた。さらに脊椎損傷や二分脊椎などによる下肢機能全麻痺、では下肢運動神経への情報伝達が遮断されており、本来随意的に下肢を動かすことができず、移動手段は車椅子となっている。長期的な車椅子の利用では、下肢へ荷重がかからず、筋萎縮や関節拘縮など下肢機能の廃用を来す。加えて循環器系，消化器系機能の低下はQOL、ADLの低下につながっている。このため，歩行障害者への負担を軽減させつつ立位姿勢をとり歩行の練習を行うことが新しいリハビリテーションとして肝要である。【０００３】
これらの例として次のようなものがある（例えば、２００４年１月作成の「Ｔｈｅ  Ｄａｖｉｄ  Ｈａｒｔ Ｃｌｉｎｉｃ」のカタログ参照）。【０００４】
台車のフレームに一端を固定したゴムひもの他端を歩行運動者の足首付近に固定することで、歩行補助力を付与するようになっているもの（図２１参照）や、長下肢装具（図２２参照）や、懸垂式歩行訓練器（図２３参照）等である。【０００５】
また、神経、脳の不全のため四肢を動かすことができないと、関節が拘縮し、可動域が狭くなり、ついに動かなくなってしまう。そのため、立位姿勢を取ることで循環器系や消化器系の活動を活性化させることも必要である。これらの訓練装置は、他動運動訓練装置であり電動斜面台（図２４参照）や下肢用他動運動訓練装置（図２５参照）等である。【０００６】
従来の装置では、拘縮防止、可動域の確保、立位訓練が主であった。【０００７】
脳性麻痺などによる歩行障害児では、歩行の獲得のために歩行訓練器を用い、保護者や訓練士が背後から体幹を支えて介助歩行の訓練をすることがあるが、大腿部内転によるはさみ足などが連続したステップを阻害するため十分な成果は得られていない。この点は脳梗塞などの患者に対する歩行訓練でも同様である。特に成人の場合には、リハビリテーション医学で急性期からの歩行訓練の必要性が叫ばれているにもかかわらず、歩行訓練の前にまず立位姿勢を取らせることが困難なケースが多く、転倒防止が確実にできる歩行器の開発が強く望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
人間は誕生後、脳からの指令により四肢筋肉を制御することで歩行動作を繰り返し訓練し，立位２足歩行が可能となる。【０００９】
いったん２足歩行を獲得、歩き始めると、歩行に関する神経の信号が脳まで届かなくても、一般に言われている反射神経により、自動的に歩行動作が修正され、一歩一歩の歩行速度指令も出されるようになり、脳に負担をかけないで歩行することができる。【００１０】
脳性麻痺等による歩行障害児の場合、運動神経による筋活動のコントロールが健常児の様に行われていないため、筋活動が部分的に強く誘起されたり不随意的に緊張が起こっていたりすることが多い。このため、従来の歩行補助器、訓練器を装着しても正しい立位姿勢の確保や歩行動作の実現は非常に困難であった。また、後天的に脊髄損傷や頸椎損傷により下肢への神経伝達が完全に遮断された場合は、歩くことは不可能と考えられてきた。【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、上記課題を解決できる歩行補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様の歩行補助装置は、歩行障害者の少なくとも下肢に装着される歩行補助器と、前記歩行補助器に取付けられ、歩行障害者の歩行動作を補助するアシスト駆動機構と、を有しており、歩行障害者の神経節に歩行パターンを書き込むものである。【００１３】
第１の態様の歩行補助装置によれば、歩行障害者の歩行が、健常者の歩行と同様に反射的に実行されるようになる。【００１４】
本発明の第１の態様の歩行補助装置は、前記アシスト補助機構が装着者の視野外に存することを特徴とすることができる。【００１５】
上記構成の歩行補助装置によれば、歩行障害者に、他人により動かされているのではなく、あくまで自分の意志で動いていると感じさせることが可能である。【００１６】
本発明の第１の態様の歩行補助装置は、前記アシスト補助機構が装着者を前進させる際、歩行障害者の踵に反力を与えることを、特徴とすることができる。【００１７】
上記構成の歩行補助装置によれば、歩行障害者に、確実に足の裏で地面を蹴らせることができ、これにより多くの筋電が発生し、神経束にフィードバックされる。【００１８】
本発明の第２の態様の歩行補助装置は、使用者の体幹に装着される体幹装着部と、使用者の下腿に装着される下腿装着部と、前記体幹装着部に股関節に対応する第１関節部を介して歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持されると共に、前記下腿装着部を膝関節に対応する第２関節部を介して歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持する連結部と、前記連結部を前記第１関節部周りに歩行方向側へ回動させる補助力を発生する第１アクチュエータと、前記下腿装着部を前記第２関節部周りに後退方向側へ回動させる補助力を発生する第２アクチュエータと、前記下腿装着部を前記第２関節部周りに歩行方向側へ回動させる補助力を発生する第３アクチュエータと、を有する。【００１９】
第２の態様の歩行補助装置では、第１アクチュエータにより発生される補助力により連結部が第１関節部周りに歩行方向側へ回動されることによって、使用者の大腿部を上げる（腿上げする）動作が補助される。また、第２アクチュエータにより発生される補助力により下腿装着部が第２関節部周りに後退方向側へ回動されることによって、使用者の膝を曲げる動作が補助される。このため、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータの補助力を発生させることにより、使用者の膝を曲げながら腿上げするという歩行動作が補助される。【００２０】
また、第３アクチュエータにより発生される補助力により下腿装着部が第２関節部周りに歩行方向側へ回動されることによって、使用者の膝を伸ばす動作が補助される。このため、使用者の膝を曲げながら腿上げした後に、膝を伸ばして踵から接地するという歩行動作が補助される。【００２１】
よって、足底接地状態の脚により使用者の体重が支えられるようになり、これにより、使用者の歩行の安定性を向上させることが可能である。【００２２】
本発明の第２の態様の歩行補助装置は、前記第３アクチュエータが、前記下腿装着部の歩行方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記連結部に、下端部を前記下腿装着部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生することを特徴とすることができる。【００２３】
上記構成の歩行補助装置では、第３アクチュエータが、下腿装着部の歩行方向側において上下方向に延設され、その上端部が連結部に、その下端部が下腿装着部に支持されており、この第３アクチュエータが、短縮しながら短縮する方向へ力を発生する。これにより、下腿装着部が、第２関節部周りに歩行方向側へ回動し、使用者の膝を伸ばす動作を補助する。【００２４】
本発明の第２の態様の歩行補助装置は、前記体幹装着部に歩行方向及び後退方向へ回動可能に支持され、前記連結部に沿って配置され、中間部に前記連結部が固定され、先端部に前記第１アクチュエータの下端部及び前記第３アクチュエータの上端部が支持され、基端部に前記第２アクチュエータの上端部が支持された連結プレート、を備えたことを特徴とすることができる。【００２５】
上記構成の歩行補助装置によれば、複数の部品を１つの連結プレートに固定または支持することができ、部品点数を少なくして簡易な構成とすることができる。【００２６】
本発明の第２の態様の歩行補助装置は、前記第３アクチュエータが補助力を発生した状態において、前記連結部を前記第１関節部周りに後退方向側へ回動させる補助力を発生する第４アクチュエータを有することを特徴とすることができる。【００２７】
上記構成の歩行補助装置では、第３アクチュエータが補助力を発生した状態において、第４アクチュエータにより補助力が発生され、当該補助力により連結部が第１関節部周りに後退方向側へ回動されることによって、使用者の膝を曲げることなく大腿を後退方向側へ引く動作、即ち、立脚で地面を蹴る動作が補助される。【００２８】
よって、使用者の歩行安定性をより一層向上させることができる。【００２９】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、さらに、前記第１アクチュエータが、前記連結部の歩行方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記体幹装着部に、下端部を前記連結部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生し、前記第２アクチュエータ及び前記第４アクチュエータは、前記連結部の後退方向側において上下方向に延設されると共に、上端部を前記体幹装着部に、下端部を前記下腿装着部に支持され、短縮しながら短縮する方向へ力を発生することを特徴とする。【００３０】
第３の態様の歩行補助装置では、第１アクチュエータが、連結部の歩行方向側において上下に延設され、その上端部が体幹装着部に、その下端部が連結部に支持されており、この第１アクチュエータが、短縮しながら短縮する方向へ力を発生する。これにより、連結部が、第１関節部周りに歩行方向へ回動し、使用者の腿上げ動作を補助する。【００３１】
また、第２アクチュエータが、連結部の後退方向側において上下方向に延設され、その上端部が体幹装着部に、その下端部が下腿装着部に支持されており、この第４アクチュエータが、短縮しながら短縮する方向へ力を発生する。これにより、下腿装着部が、第２関節部周りに後退方向側へ回動し、使用者の膝を曲げる動作を補助する。【００３２】
一方、第４アクチュエータは、連結部の後退方向側において上下方向に延設され、その上端部が体幹装着部に、その下端部が下腿装着部に支持されており、この第４アクチュエータが、第３アクチュエータが補助力を発生した状態において短縮しながら短縮する方向へ力を発生することにより、連結部が、第１関節部周りに後退方向側へ回動し、使用者の立脚で地面を蹴る動作が補助される。【００３３】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、前記第２アクチュエータの伸縮長が、前記第４アクチュエータの伸縮長よりも長いことを特徴とすることができる。【００３４】
上記構成の歩行補助装置では、第２アクチュエータの伸縮長を、第４アクチュエータの伸縮長よりも長くすることにより、使用者の膝を曲げる動作の可動範囲を広げている。【００３５】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、前記第３アクチュエータ、及び前記第４アクチュエータが、内部への空気の供給により短縮しながら短縮する方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータであることを特徴とすることができる。【００３６】
上記構成の歩行補助装置では、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、第３アクチュエータ及び第４アクチュエータを、内部への空気の供給により短縮しながら短縮する方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータとすることによって、簡単な構造により、上記補助力を発生する機能を得ることができる。【００３７】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、前記第３アクチュエータ、及び前記第４アクチュエータの短縮動作を手動でオン／オフする手動スイッチを有することを特徴とすることができる。【００３８】
上記構成の歩行補助装置では、第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、第３アクチュエータ、及び第４アクチュエータの短縮動作を、手動スイッチによる手動でオン／オフする。これにより、使用者の状況に合わせて上記補助力を発生させることが可能である。【００３９】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、前記手動スイッチが、左右何れか一方の前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び左右何れか他方の前記第３アクチュエータ、前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第１スイッチと、左右何れか他方の前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び左右何れか一方の前記第３アクチュエータ、前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第２スイッチと、を有することを特徴とすることができる。【００４０】
上記構成の歩行補助装置では、第１スイッチにより、左右何れか一方の第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び左右何れか他方の第３アクチュエータ、第４アクチュエータの短縮動作を併せてオンにすることにより、使用者の当該一方の脚を膝を曲げながら上げ、膝を伸ばした状態の当該他方の脚で地面を蹴る動作が補助される。また、第１スイッチをオフにすると共に第２スイッチをオンにして当該一方の第３アクチュエータの短縮動作をオンにすることにより、使用者は、上げていた当該一方の脚を踵接地となるように下ろすことができる。【００４１】
これにより、使用者の当該一方の脚を前方へ踏み出す動作を、使用者の状況に適した良好なものにすることが可能である。【００４２】
一方、第２スイッチにより、当該他方の第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び当該一方の第３アクチュエータ、第４アクチュエータの短縮動作を併せてオンにすることにより、使用者の当該他方の脚を膝を曲げながら上げ、膝を伸ばした状態の当該一方の脚で地面を蹴る動作が補助される。また、第２スイッチをオフにすると共に第１スイッチをオンにして当該他方の第３アクチュエータの短縮動作をオンにすることにより、使用者は、上げていた当該他方の脚を踵接地となるように下ろすことができる。【００４３】
これにより、使用者の当該他方の脚を前方へ踏み出す動作を、使用者の状況に適した良好なものにすることが可能である。【００４４】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、前記手動スイッチが、左右両側の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作を併せてオン／オフする第３スイッチを有することを特徴とすることができる。【００４５】
上記構成の歩行補助装置では、第３スイッチにより、左右両側の第３アクチュエータ及び第４アクチュエータの短縮動作を併せてオンにすることによって、第１関節部及び第２関節部が伸展する補助力を発生させることができ、以って、使用者の起立動作が補助される。【００４６】
本発明の第３の態様の歩行補助装置は、左右何れか一方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、当該一方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオフにすると共に、左右何れか他方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオフ、当該他方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオンにする第１ステップと、当該一方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、当該一方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオンにすると共に、当該他方の前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの短縮動作をオン、当該他方の前記第３アクチュエータ及び前記第４アクチュエータの短縮動作をオフにする第２ステップと、を順次繰り返して実行する制御手段を有することを特徴とすることができる。【００４７】
上記構成の歩行補助装置では、制御手段が、第１ステップ及び第２ステップを順次繰り返して実行する。まず、第１ステップでは、左右何れか一方の第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び他方の第３アクチュエータ、第４アクチュエータの短縮動作が併せてオンにされ、その他のアクチュエータはオフにされる。【００４８】
次に、第２ステップでは、左右何れか他方の第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び一方の第３アクチュエータ、第４アクチュエータの短縮動作が併せてオンにされ、その他のアクチュエータはオフにされる。【００４９】
以上の第１及び第２ステップを繰り返し実行することにより、使用者は、左右何れかの脚を膝を曲げながら上げ、膝を伸ばした状態の反対側の脚で地面を蹴り、さらに、上げた脚を膝を伸ばしながら踵接地となるように下ろす動作を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、従来の課題を解決できる歩行補助装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る歩行補助装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の使用状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の装着準備状態の斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える自動リフト装置の要部を示す模式図である。
【図７−１】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器を示す斜視図である。
【図７−２】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器の変形例を示す斜視図である。
【図８Ａ】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備えるアクチュエータの概略を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備えるアクチュエータの概略を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備えるアクチュエータの給排気機構の概略を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器を示す側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器の前後方向の動きを模式的に示す模式図である。
【図１１Ａ】第１及び第２アクチュエータが対応する人体の筋肉を示す説明図である。
【図１１Ｂ】第３アクチュエータ及び第４アクチュエータが対応する人体の筋肉を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器を示す背面図である。
【図１３】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置を構成する補助力付与機構の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の使用者の歩行動作を示す側面図である。
【図１５】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の使用状態を示す側面図である。
【図１６】本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の使用状態を示す側面図である。
【図１７】正常な歩行動作を説明するための説明図である。
【図１８】本発明の第２の実施例に係る歩行補助装置が備える手動スイッチを示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施例に係る歩行補助装置が備える手動スイッチを示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施例に係る歩行補助装置が備える手動スイッチを示す図である。
【図２１】従来の歩行補助装置を示す図である。
【図２２】従来の歩行補助装置を示す図である。
【図２３】従来の歩行補助装置を示す図である。
【図２４】従来の歩行補助装置を示す図である。
【図２５】従来の歩行補助装置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の実施形態に係る歩行補助装置１０について、図１〜図１８に基づいて説明する。【００５３】
図１〜図３に示すように、歩行補助装置１０は、歩行器（歩行補助器）１２に、アシスト駆動機構１０２を取付けたものであり（共に図４参照）、その制御をリモコン（後述の手動スイッチ）１２０により行っている。【００５４】
本実施形態に係る歩行補助装置１０は、歩行器１２にアシスト駆動装置１０２を使用者（装着者）に意識させないように（視野外に）取り付けることで、使用者はあたかも歩行器１２を装着しているだけと感じているにも関わらず、歩行訓練を行わせるものである。【００５５】
この訓練は出来るだけ使用者の自由にさせ、使用者が前方へ行こうとすれば前進の駆動力を与えてやる必要がある。これは、使用者の歩行しようとする意志と、実際に歩行を行う神経とを結びつけるために重要なことである。本装置により、一歩一歩の動きを筋肉に与えてやることができ、筋肉から発生した筋電信号が、末梢の神経を発していくつかの神経対（束）を通過し、最後に脊椎の太い神経に伝えられて行く。この訓練が繰り返されることにより、神経対に反射神経と云われている原始的な歩行パターンが書き込まれるのである。【００５６】
全麻痺であろうと不全麻痺であろうと、このような正しい歩行運動の反復訓練により、徐々に異常な筋緊張や不随意運動が緩んできたり、結果として自分の意志で歩行動作を行えるようになってきたりすることがこれまでに確認されている。この状態になれば、健常者の歩行と同様に歩行動作が反射的に実行される様になり、歩行動作を頭で考えて実行させることもなくなる。【００５７】
次に、本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置１０について説明する。なお、説明の便宜上、矢印Ａにて示す歩行訓練者の歩行方向を前側、矢印Ｂにて示す歩行訓練者の後退方向を後側とし、上下左右の方向は、歩行方向を向いてみた場合の方向を基準とする。【００５８】
図４には、歩行訓練者が装着した状態の歩行補助装置１０が斜視図にて示されており、図５には、未装着状態の歩行補助装置１０が斜視図にて示されている。これらの図に示されるように、歩行補助装置１０は、人体に装着される歩行器１２が台車１４に支持されて構成されている。【００５９】
歩行器１２は、平面視で前方に開口した略半円状（Ｕ字状）に形成された体幹（腰部）装着部としての腰フレーム１６を備えており、腰フレーム１６は、後述する自動リフト装置６４を介して台車１４に取り付けられている。腰フレーム１６の左右方向中央部の前面には、その内側に入り込ませた人体の体幹における腰部に当接する腰当板１６Ａが取り付けられている。腰当板１６Ａの左右両端には、ブラケット１７が固定されている。【００６０】
図４に示されるように、腰フレーム１６は、その左右両端にそれぞれ連結された腰ベルト１８によって人体の体幹である腰部に装着されるようになっており、腰ベルト１８は後部が人体の臀部に下側から支持するように巻き掛けられる。これにより、腰フレーム１６が装着者の体重を台車１４に伝える（支持させる）構成とされている。なお、図４以外の図では、腰ベルト１８の図示を省略している。【００６１】
また、図５に示されるように、腰フレーム１６の左右両端には、それぞれ略上下方向に長手とされた左右一対の縦フレーム２０の下端が固着されている。左右の縦フレーム２０は、それぞれの上端が装着者の胸部に至る程度の長さとされている。各縦フレーム２０の下端側（腰フレーム１６よりも上側）には、ブラケット２２が固定されている。図４に示されるように、左右の縦フレーム２０の各上端は、共通の胸ベルト２３を介して人体の胸部に装着されるようになっている。なお、図４以外の図では、胸ベルト２３の図示を省略している。【００６２】
さらに、腰フレーム１６における各縦フレーム２０の接合部よりもさらに前方の開口端近傍には、それぞれ略左右方向に沿う軸線を有するヒンジ軸２４を介して、略上下方向に長手とされた連結部としての膝上フレーム２６の上端がヒンジ軸２４周りに回動可能に連結されている。膝上フレーム２６の中間部は、ブラケット２５に固定されている。ブラケット２５は、略Ｌ字状とされ、一端側が腰フレーム１６に回動可能に取付けられ、他端側に膝上フレーム２６の中間部が固定されている。腰フレーム１６とヒンジ軸２４と膝上フレーム２６とで、股関節に対応する第１関節部Ｋ１を構成している。各膝上フレーム２６の下部には、それぞれ略前後方向に長手とされたブラケット３０の後端が固定されている。【００６３】
さらにまた、各膝上フレーム２６の下端には、それぞれ略左右方向に沿う軸線を有するヒンジ軸３２を介して、下腿装着部としての膝下フレーム３４の上端が連結されている。膝下フレーム３４は、略上下方向に長手とされ、ヒンジ軸３２周りに回動可能に連結されている。膝上フレーム２６とヒンジ軸３２と膝下フレーム３４とで、膝関節に対応する第２関節部Ｋ２を構成している。各膝下フレーム３４の上部には、それぞれ上下一対のブラケット３６、３７が固定され、各膝下フレーム３４の下部には、それぞれ略前後方向に長手とされたブラケット３５の後端が固定されている。【００６４】
一方、各膝下フレーム３４における第２関節部Ｋ２の直下には、平面視で前向きに開口する半円状に形成され人体の膝下部を後側から受ける膝下受け３８が取り付けられている。図４に示されるように、各膝下受け３８は、中間部が該膝下受け３８の背面側に固定された脚ベルト４０によって、それぞれ左右異なる脚の膝下部に独立して装着されるようになっている。なお、図４以外の図では、脚ベルト４０の図示を省略している。【００６５】
また、各膝下フレーム３４の下端には、平面視で前向きに開口する半円状に形成され人体の足首を後側から受ける足首受け３９が取り付けられている。図４に示されるように、各足首受け３９は、中間部が該足首受け３９の背面側に固定された脚ベルト４０によって、それぞれ左右異なる脚の足首部に独立して装着されるようになっている。なお、図４以外の図では、脚ベルト４０の図示を省略している。【００６６】
以上説明した歩行器１２は、腰ベルト１８によって腰フレーム１６が体幹下部である腰部に、胸ベルト２３によって各縦フレーム２０の上端が体幹上部である胸部に、それぞれ脚ベルト４０によって膝下受け３８が下肢における膝下部に、足首受け３９が足首に装着されて、主に下肢の運動方向を各関節部Ｋ１、Ｋ２の回動方向に規制するように人体に装着される構成である。【００６７】
台車１４は、前後方向に長手とされたセンタフレーム４８を備えている。センタフレーム４８の前端には、左右方向に長手とされた前輪フレーム５０の長手方向中央部が固定的に連結されており、該前輪フレーム５０の左右両端には、それぞれ上下方向に沿う支軸５２が連結されている。各支軸５２には、それぞれアーム５４が該支軸５２周りに回転可能に支持されており、各アーム５４の下端には、車輪５６の軸心が回転自在に支持されている。【００６８】
一方、センタフレーム４８の後端には、上下方向に長手とされた縦パイプ５８の上下方向の中間部が固定的に連結されている。縦パイプ５８の後方には、リヤフレーム６０を介して左右方向に長手とされた後輪フレーム６２が連結されている。後輪フレーム６２の長手方向両端には、それぞれ車輪５６の軸心が回転自在に支持されている。本台車１４、即ち歩行補助装置１０では、前後計４つの車輪５６のみが使用される歩行面に接するようになっている。なお、リヤフレーム６０には、上下方向の変位を吸収するためのサスペンション構造が採用されている。また、台車１４は、４つの車輪５６を有する構成に代えて、２つ、３つ又は５つ以上の車輪５６を備えた構成とすることができる。【００６９】
この台車１４には、自動リフト装置６４が設けられている。自動リフト装置６４は、縦パイプ５８の上端部に固定された上ブロック６６と、縦パイプ５８の下端近傍に固定された下ブロック６８とを備えている。上ブロック６６、下ブロック６８は、それぞれ凹部を有する本体６６Ａ、６８Ａと押さえ部６６Ｂ、６８Ｂとが、各凹部に入り込ませた縦パイプ５８を挟み込んだ状態で互いに締結されることで、縦パイプ５８、即ち台車１４に固定されている。上下のブロック６６、６８の本体６６Ａ、６８Ａは、上下方向に長手とされた左右一対の連結板７０にて連結されている。【００７０】
また、自動リフト装置６４は、エアシリンダ７２を備えている。エアシリンダ７２は、シリンダ７２Ａ内に設けられたピストン７２Ｂ（図６参照）に、一端がシリンダ７２Ａの外側に位置する伸縮ロッド７２Ｃの他端が固定されて構成されており、ピストン７２Ｂがシリンダ７２Ａ内を摺動することで、伸縮ロッド７２Ｃがシリンダ７２Ａに対し伸縮する構造とされている。【００７１】
エアシリンダ７２は、シリンダ７２Ａの下端部が上ブロック６６に固定されており、シリンダ７２Ａの上端から突出している伸縮ロッド７２Ｃ（の上端）が上下動するようになっている。この伸縮ロッド７２Ｃの上端には、リフタ７４の上端が固定されている。リフタ７４は、エアシリンダ７２の前方に並列して配置された本体７４Ａと、該本体７４Ａの上端から後方に延設され伸縮ロッド７２Ｃの上端に固定された上フランジ７４Ｂと、本体７４Ａの下端から前方に延設された下フランジ７４Ｃとを有する。【００７２】
リフタ７４の下フランジ７４Ｃには、ガイドロッド７６の上端が固定されている。ガイドロッド７６は、台車１４の縦パイプ５８内に挿入され上下方向の移動のみが許容されるように支持されている。これにより、自動リフト装置６４では、エアシリンダ７２の伸縮ロッド７２Ｃがシリンダ７２Ａに対し伸張すると、ガイドロッド７６が縦パイプ５８（内に配設したリニアガイド）にガイドされつつリフタ７４が初期位置から上昇するようになっている。リフタ７４の初期位置は、エアシリンダ７２が最も短縮している場合の位置とされ、この実施形態では、下フランジ７４Ｃが上ブロック６６の上側近傍に位置する位置とされている。また、エアシリンダ７２の最大ストロークは、略３００ｍｍとされている。【００７３】
そして、図６に示されるように、自動リフト装置６４は、空気ボンベ７８を備えている。空気ボンベ７８は、電空レギュレータ８０を介してシリンダ７２Ａの下端近傍に配置された空気出入口７２Ｄに連通されている。電空レギュレータ８０は、空気出入口７２Ｄと空気ボンベ７８とを連通するポートと、空気出入口と外部（大気）とを連通するポートとを独立して開閉可能に構成されており、制御装置８２に制御されてシリンダ７２Ａ内におけるピストン７２Ｂの空気出入口７２Ｄ側の内圧を設定圧力にするように各ポートを開閉するようになっている。【００７４】
制御装置８２は、昇降スイッチ８４に電気的に接続されており、昇降スイッチ８４が昇側に操作されるとシリンダ７２Ａの空気圧が所定圧力になるように電空レギュレータ８０を制御してリフタ７４を初期位置から所定量だけ上昇させ、昇降スイッチ８４が降側に操作されるとシリンダ７２Ａ内の圧力を大気圧まで低下するように電空レギュレータ８０を制御するようになっている。なお、制御装置８２は、例えば歩行補助装置１０を複数人で共用する場合などには、使用者の体格（身長、体重）に応じてリフタ７４の上昇量を変化させたりするために、設定圧力を適宜変更する構成とされても良い。【００７５】
空気ボンベ７８、電空レギュレータ８０、制御装置８２は、台車１４上の適宜位置に搭載されている。この空気ボンベ７８、電空レギュレータ８０、制御装置８２が本発明における駆動装置を構成する。なお、空気ボンベに代えてコンプレッサや空気ポンプ等を備えても良い。【００７６】
以上説明した自動リフト装置６４は、上記の通り歩行器１２を台車１４に対し支持している。具体的には、自動リフト装置６４を構成するリフタ７４の下フランジ７４Ｃに、連結部材（図示省略）を介して、歩行器１２を構成する腰フレーム１６の左右方向中央部（後端部）が固定されている。【００７７】
これにより、歩行補助装置１０は、リフタ７４の初期位置からの上昇によって、図４に示されるように歩行器１２の腰フレーム１６、即ち使用者の腰部を上方に移動させ得る構成とされている。そして、リフタ７４の初期位置は、椅子（図示省略）に着座した使用者の腰部の位置に対応しており、リフタ７４の上昇位置は、立位をとる使用者の腰部の位置に対応している。【００７８】
また、図７−１に示されるように、歩行補助装置１０は、使用者に歩行補助力を付与するためのアシスト駆動機構１０２を備える。【００７９】
アシスト駆動機構１０２は、股関節の屈曲を補助する第１アクチュエータ１０４と、膝関節の屈曲を補助する第２アクチュエータ１０６と、膝関節の伸展を補助する第３アクチュエータ１０８と、股関節の伸展を補助する第４アクチュエータ１１０とを備えている。図７−１に示されるように、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０は、それぞれ使用者の左右の脚に対応して左右一対設けられている。以下、左右のアクチュエータを区別して説明する場合には、右側のアクチュエータの符号に「Ａ」の添え字を、左側のアクチュエータの符号に「Ｂ」の添え字を付すこととする。【００８０】
本実施形態では、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０は、それぞれ圧縮空気が供給されると短縮して短縮方向の力を生じる空気圧式のアクチュエータ、所謂ＭｃＫｉｂｂｅｎ型人工筋肉とされている。図８Ａ、図８Ｂに示されるように、空気圧式アクチュエータＡＣは、膨張収縮体であるインナーチューブＩＣと、インナーチューブＩＣを覆う網状の被覆体であるメッシュスリーブＭＳとを備えている。メッシュスリーブＭＳは、例えば伸縮性を持たない高張力繊維等の線材により構成されている。また、メッシュスリーブＭＳの長さ（軸）方向の両端部は、インナーチューブＩＣの長さ方向の両端部に固定されている。【００８１】
図８Ｂに示されるように、インナーチューブＩＣは、内部に空気が供給されることにより膨張する。そして、インナーチューブＩＣの膨張は、メッシュスリーブＭＳにより空気圧式アクチュエータＡＣ全体の長さの縮小に変換される。即ち、空気圧式アクチュエータＡＣは、空気が供給されると、径が拡大されつつ長さが縮小される。この長さの縮小により、空気圧式アクチュエータＡＣはその短縮方向への力Ｆを発生する。【００８２】
図９に示されるように、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０には、スイッチＳＷを介してコンプレッサＣＰが接続されている。スイッチＳＷは、吸気スイッチ（図示省略）と排気スイッチ（図示省略）が設けられており、吸気スイッチがオン、且つ、排気スイッチがオフにされた場合には、コンプレッサＣＰから第１〜第４のアクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０へ圧縮空気が供給され、排気スイッチがオン、且つ、吸気スイッチがオフにされた場合には、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０内の空気が排気される。スイッチＳＷは、制御手段としての制御装置１１２により、歩行訓練者の歩行動作に合わせて制御される。なお、この制御方法については後述する。【００８３】
図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第１アクチュエータ１０４は、膝上フレーム２６の前側において上下方向に延設されており、一端がブラケット２２の前端に取付けられると共に、他端がブラケット３０の前端に取付けられている。この第１アクチュエータ１０４は、短縮することで膝上フレーム２６を第１関節部Ｋ１周りに前側へ回動させる力、即ち第１関節部Ｋ１を屈曲させる力を生じさせる。図１１Ａに示されるように、第１アクチュエータ１０４は、人体の大腿四頭筋Ａに相当する力を生じる構成とされている。なお、図７−１に示されるように、第１関節部Ｋ１の屈曲には比較的大きな力を要することから、第１アクチュエータ１０４は、左右各２本ずつ設けられている。【００８４】
また、図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第２アクチュエータ１０６は、膝上フレーム２６の後側において上下に延設されており、一端がブラケット２２の後端に取付けられると共に、他端がブラケット３７に取付けられている。この第２アクチュエータ１０６は、短縮することで膝下フレーム３４を第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動させる力、即ち第２関節部Ｋ２を屈曲させる力を生じさせる。図１１Ｂに示されるように、第２アクチュエータ１０６は、人体の下腿三等筋Ｂに相当する力を生じる構成とされている。【００８５】
また、図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第３アクチュエータ１０８は、膝下フレーム３４の前側において上下に延設されており、一端がブラケット３０の前端に取付けられ、他端がブラケット３５の前端に取付けられている。この第３アクチュエータ１０８は、短縮することで膝下フレーム３４を第２関節部Ｋ２周りに前側へ回動させる力、即ち、第２関節部Ｋ２を伸展させる力を生じさせる（図１０Ｂ参照）。図１１Ａに示されるように、第３アクチュエータ１０８は、人体の広筋Ｃに相当する力を生じる構成とされている。【００８６】
また、図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第４アクチュエータ１１０は、膝上フレーム２６の後側において上下方向に延設されており、一端がブラケット１７に取付けられると共に、他端がブラケット３６に取付けられている。この第４アクチュエータ１１０は、第３アクチュエータ１０８と共に短縮することで、膝上フレーム２６を第１関節部Ｋ１周りに後側へ回動させる力、即ち、第１関節部Ｋ１を伸展させる力を生じさせる。図１１Ｂに示されるように、第４アクチュエータ１１０は、人体の大臀筋Ｄに相当する力を生じる構成とされている。【００８７】
なお、歩行器１２にアシスト駆動機構１０２を取り付ける構成としては、図７−２に示す構成とすることもできる。図７−２に示す取付構成では、ブラケット２２に代えてブラケット１４０が設けられ、ブラケット２５及びブラケット３０に代えて、プレート１５０が備えられている。また、第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０６、第３アクチュエータ１０８、及び、第４アクチュエータ１１０の各部への取付けは、リングＲを介しての取付けとされている。さらに、足首受け３９に代えて、ステップ１６０が設けられている。その他の構成については、前述の取付構成と同様である。以下に、アシスト駆動機構１０２の歩行器１２への取付構成において、前述と異なる部分の構成について説明する。【００８８】
ブラケット１４０Ａ、１４０Ｂの各々は、各縦フレーム２０の下端部に固定されており、腰フレーム１６両端部から前方斜め上方向に突出されている。この突出部分１４２には取付孔１４２Ｈが構成されている。【００８９】
プレート１５０Ａ、１５０Ｂは、長尺平板状とされ、板面を略左右方向に向け、膝上フレーム２６に沿うように配置されている。プレート１５０Ａ、１５０Ｂの一端側（基端側）は、取付板１５２を介してブラケット１４０Ａ、１４０Ｂに各々歩行の前後方向に回動可能なように取付けられている（このときの回転中心は図中のＭ）。プレート１５０Ａ、１５０Ｂの先端部は膝上フレーム２６の下端部よりも歩行方向前側に配置されている。プレート１５０Ａ、１５０Ｂの長手方向下端辺には、複数の取付孔１５３、１５４が構成されている。取付孔１５３は、プレート１５０Ａ、１５０Ｂの基端側に構成され、取付孔１５４は、プレート１５０Ａ、１５０Ｂの先端側に構成されている。【００９０】
プレート１５０Ａ、１５０Ｂの内側の中間部には、固定部１５６が形成されている。固定部１５６には、膝上フレーム２６の中間部が固定されている。膝上フレーム２６の腰フレーム１６側の端部は、ブラケット１４０に回転可能に取付けられている。【００９１】
第１アクチュエータ１０４の一端は、ブラケット１４０Ａ、１４０Ｂの取付孔１４２ＨにリングＲを介して取付けられている。第１アクチュエータ１０４の他端は、プレート１５０Ａ、１５０Ｂの先端側の取付孔１５４にリングＲを介して取付けられている。【００９２】
第２アクチュエータ１０６の一端は、プレート１５０Ａ、１５０Ｂの基端側の取付孔１５３にリングＲを介して取付けられている。第２アクチュエータ１０６の他端は、ブラケット３７にリングＲを介して取付けられている。【００９３】
第３アクチュエータ１０８の一端は、プレート１５０Ａ、１５０Ｂの先端側の取付孔１５４にリングＲを介して取付けられている。第３アクチュエータ１０８の他端は、ブラケット３５にリングＲを介して取付けられている。【００９４】
第４アクチュエータ１１０の一端は、ブラケット１７にリングＲを介して取付けられている。第４アクチュエータ１１０の他端は、ブラケット３７にリングＲを介して取付けられている。【００９５】
第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０６、第３アクチュエータ１０８、及び、第４アクチュエータ１１０の機能については、アシスト駆動機構１０２と同様である。【００９６】
ステップ１６０は、略Ｌ字状とされ、膝下フレーム３４の下端部にヒンジ１６２を介して取り付けられている。ステップ１６０の一辺は床面と平行になるように配置され、靴１６４が取り付けられる。【００９７】
次に、本実施形態における作用を説明する。【００９８】
上記構成の歩行補助装置１０では、使用者は、椅子（図示省略）に着座した姿勢で歩行器１２を装着する。具体的には、腰ベルト１８を臀部の下に回り込むように巻き付けて腰フレーム１６を腰部に装着し、胸ベルト２３を胸部に巻き回して左右の縦フレーム２０に胸部を固定し、脚ベルト４０を膝下受け３８の外側から膝下部分に巻き付けて装着し、脚ベルト４０を足首受け３９の外側から足首部分に巻き付けて装着する。【００９９】
歩行器１２を装着した使用者は、昇降スイッチ８４を昇側に操作する。すると、制御装置８２が電空レギュレータ８０を制御し、エアシリンダ７２のシリンダ７２Ａの内圧を上昇させる。これにより、歩行補助装置１０では、座位から、エアシリンダ７２の伸縮ロッド７２Ｃが伸張してリフタ７４が上昇させつつ、リフタ７４の下フランジ７４Ｃに取り付けられている歩行器１２を装着した使用者を着座状態から立ち上がらせる。電空レギュレータ８０はシリンダ７２Ａの内圧を一定に保つので、使用者は立位（起立状態）が維持される。【０１００】
次いで、補助者が椅子を後方に引き抜く。この状態で、歩行補助装置１０の使用者は、装着した多関節構造の歩行器１２によって動作を規制されながら、かつ歩行器１２が取り付けられた台車１４によって転倒を防止されながら、適正な歩行姿勢で歩行運動を行う。【０１０１】
使用者が歩行運動を行う際には、図９に示す制御装置１１２によりスイッチＳＷのオン／オフが制御され、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０に対して空気の供給及び排出が行われる。【０１０２】
図１３のタイミングチャート、図１４に示されるように、左右の各アクチュエータに対して、順次、吸気、排気が行われることにより、左右の各アクチュエータが伸縮し、歩行補助装置１０による歩行補助力が歩行訓練者に付与される。【０１０３】
まず、図１５に示されるように、右脚側の第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａ、及び左脚側の第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂが空気を供給されて短縮する（第１ステップ）。その他のアクチュエータは、空気を供給されていない状態、即ち伸長した非作動状態とされる。【０１０４】
第１アクチュエータ１０４Ａの短縮により、右脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の大腿四頭筋Ａに相当する力が発生し、使用者の右脚の大腿を上げる動作（腿上げ動作）が補助される。【０１０５】
また、第２アクチュエータ１０６Ａの短縮により、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ１周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の下腿三等筋Ｂに相当する力が発生し、使用者の右脚の膝を曲げる動作が補助される。【０１０６】
即ち、第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａが短縮することにより、使用者の右膝を曲げつつ右脚を上げる動作が補助される。【０１０７】
また、第３アクチュエータ１０８Ｂの短縮により、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の左脚の広筋Ｃに相当する力が発生し、使用者の左脚の膝を伸ばす動作が補助される。【０１０８】
また、第４アクチュエータ１１０Ｂの短縮により、左脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の左脚側の大臀筋Ｄに相当する力が発生し、使用者の左脚を後側へ引く（地面を蹴る）動作が補助される。ここで、第４アクチュエータ１１０Ｂの短縮により、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動し、第２関節部Ｋ２が屈伸されないのは、第３アクチュエータ１０８Ｂの短縮により逆方向への力が作用していることによる。【０１０９】
即ち、第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂが短縮することにより、使用者の膝を伸ばした状態の左脚で地面を蹴る動作が補助され、これにより、使用者は、良好に右脚を前方へ踏み出すことができる。【０１１０】
次に、図１６に示されるように、右脚側の第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａ、及び左脚側の第４アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂの排気が行われて、これらが伸長する。また、これと共に、左脚側の第１アクチュエータ１０４Ｂ、第２アクチュエータ１０６Ｂ、及び右脚側の第３アクチュエータ１０８Ａ、第４アクチュエータ１１０Ａが空気を供給されて短縮する（第２ステップ）。【０１１１】
第１アクチュエータ１０４Ａの伸長により、右脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の大腿四頭筋Ａに相当する力の発生が停止され、使用者の上げていた右脚大腿が下ろされる。【０１１２】
また、第２アクチュエータ１０６Ａの伸長により、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ１周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の下腿三等筋Ｂに相当する力の発生が停止され、使用者の右膝の屈曲が開放される。【０１１３】
この際、第４アクチュエータ１０８Ａの短縮に先行して第３アクチュエータ１０８Ａが短縮されることにより、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ１周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の広筋Ｃに相当する力が発生され、使用者の右膝を伸ばす動作が補助される。【０１１４】
即ち、第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａが伸長されるのに合わせて第３アクチュエータ１０８Ａが短縮されることにより、使用者は、右膝を伸ばしつつ右脚を接地させる動作、即ち踵接地動作を良好に行うことができる。【０１１５】
また、第１アクチュエータ１０４Ｂの短縮、第２アクチュエータ１０６Ｂの短縮により、使用者の左脚側の大腿四頭筋Ａ、下腿三等筋Ｂに相当する力が発生し、使用者の左膝を曲げながら左脚を上げる動作が補助される。【０１１６】
また、上述した第３アクチュエータ１０８Ａの短縮と共に、第４アクチュエータ１０８Ａが短縮することにより、使用者の右脚側の広筋Ｃ、大臀筋Ｄに相当する力が発生し、使用者の右膝を伸ばした状態で右脚を後側へ引く動作が補助される。【０１１７】
使用者が歩行運動を行う際に、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０は、以上の動作を繰り返して行う。【０１１８】
ここで、図１７に示すように、正常歩行動作は、踵接地Ａ−足底接地Ｂ−踵離地Ｃ−足尖離地Ｄの順で行われる。踵接地は一連の正常歩行動作のスタートとなるが、踵接地ができない場合には、つま先から接地することになる。この場合、足底全体での体重支持ができないことになり、つま先に過大な負荷がかかり尖足を助長する緊張を伴うことになる。また、足部の接地面積が狭く（支持気底面が狭く）なることにより、立位時の身体全体のバランスの保持が難しくなり、体幹部等における代償行動的な緊張が誘発される。このため、支持気底面積の確保という観点からも踵接地から一連の歩行動作を行うことは重要とされる。【０１１９】
そこで、本実施形態では、使用者が踵接地から一連の歩行動作を行うことを可能とするべく、使用者の膝を伸ばす動作を補助する力を発生する第３アクチュエータ１０８を設け、使用者が上げた脚を下ろす際に、この第３アクチュエータ１０８を作動させている。これにより、つま先から接地することによる種々の問題を解消できる。【０１２０】
また、本実施形態では、台車１４にサスペンション機能が備えられているため、踵接地状態において脚の関節が背屈位をとった場合に、下腿三頭筋等にかかる負荷が緩和される。これにより、下腿三頭筋等に過大な負荷をかけることなく歩行動作を繰り返して行うことが可能であり、以って、脚の関節可動域を徐々に広げていくことも期待できる。なお、座屈位と背屈位とを歩行動作の中で繰り返すことは、下腿三頭筋の柔軟性を促進し、また、その発達も促すことにも繋がる。【０１２１】
また、本実施形態では、第３アクチュエータ１０８が補助力を発生した状態において、第４アクチュエータ１１０により補助力が発生され、当該補助力により膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ周りに後退方向側へ回動されることによって、使用者の膝を曲げることなく大腿を後退方向側へ引く動作、即ち、立脚で地面を蹴る動作が補助される。よって、使用者の歩行安定性をより一層向上させることができる。【０１２２】
また、本実施形態では、第２アクチュエータ１０６の伸縮長を、第４アクチュエータ１１０の伸縮長よりも長くすることにより、使用者の膝を曲げる動作の可動範囲を広げている。【０１２３】
さらに、本実施形態では、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０を、内部への空気の供給により短縮しながら短縮する方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータとすることによって、簡単な構造により、上記補助力を発生する機能を得ることを可能としている。【０１２４】
次に、本発明の第２の実施例に係る歩行補助装置としての歩行補助装置１００について説明する。なお、上述の第１実施形態に係る歩行補助装置１０において、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０が自動で作動されるのに対して、本実施形態に係る歩行補助装置１００においては、図１８に示される手動スイッチ１２０による手動操作（マニュアル操作）によって第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０が作動される。【０１２５】
図１８に示されるように、手動スイッチ１２０には、使用者が起立する際の補助力を発生させる起立ＯＮスイッチ１２２Ａ、及び当該補助力の発生をオフにする起立ＯＦＦスイッチ１２２Ｂと、使用者が右脚を踏み出す際の補助力を発生させる右脚ＯＮスイッチ１２４Ａ、及び当該補助力の発生をオフにする右脚ＯＦＦスイッチ１２４Ｂと、使用者が左脚を踏み出す際の補助力を発生させる左脚ＯＮスイッチ１２６Ａ、及び当該補助力の発生をオフにする左脚ＯＦＦスイッチ１２６Ｂとが備えられている。【０１２６】
起立ＯＮスイッチ１２２Ａ及び起立ＯＦＦスイッチ１２２Ｂには、左右の第３アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂと、左右の第４アクチュエータ１１０Ａ、１１０Ｂとが接続されている。起立ＯＮスイッチ１２２Ａが押圧され続けている間、接続されているアクチュエータへの空気の供給が続けられ、押圧を解除すると、これらのアクチュエータへの空気の供給が停止される。空気の供給が停止されたアクチュエータは、供給停止時点の状態に止まることとなる。【０１２７】
また、起立ＯＦＦスイッチ１２２Ｂが押圧され続けている間、接続されているアクチュエータからの空気の排出が続けられ、押圧を解除すると、これらのアクチュエータからの空気の排出が停止される。空気の排出が停止されたアクチュエータは、排出停止時点の状態に止まることとなる。【０１２８】
また、右脚ＯＮスイッチ１２４Ａ及び右脚ＯＦＦスイッチ１２４Ｂには、右脚側の第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａ、及び左脚側の第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂが接続されている。【０１２９】
さらに、左脚ＯＮスイッチ１２６Ａ及び左脚ＯＦＦスイッチ１２６Ｂには、左脚側の第１アクチュエータ１０４Ｂ、第２アクチュエータ１０６Ｂ、及び右脚側の第３アクチュエータ１０８Ａ、第４アクチュエータ１１０Ａが接続されている。【０１３０】
なお、本実施例では、起立ＯＮスイッチ１２２Ａ及び起立ＯＦＦスイッチ１２２Ｂを設けたが、必須ではなく、例えば、図１９及び図２０に示されるように、右脚及び左脚を上げ下げさせるためのスイッチ１２４、１２６のみを備えるように構成してもよい。その場合、図１９に示されるように、押圧により右脚又は左脚が上がり、押圧解除により右脚又は左脚が下がるように構成してもよいし、図２０に示されるように、右脚又は左脚を上げるためのスイッチ、右脚又は左脚を下げるためのスイッチをそれぞれ設け、それぞれのスイッチの押圧により脚が上がったり下がったりするように構成してもよい。【０１３１】
次に、本実施形態における作用について説明する。【０１３２】
使用者が起立（立位）する場合に、起立ＯＮスイッチ１２２を押圧し、左右の第３アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂ及び左右の第４アクチュエータ１１０Ａ、１１０Ｂを短縮させる。これにより、左右の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに前側へ回動して第２関節部Ｋ２が伸展し、また、左右の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに後側へ回動して第１関節部Ｋ１が伸展する。即ち、使用者の起立動作を補助する力が発生する。【０１３３】
そして、使用者の起立動作が終わった時点で起立ＯＮスイッチ１２２Ａの押圧を解除し、左右の第３アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂ及び左右の第４アクチュエータ１１０Ａ、１１０Ｂを短縮状態の所定長さに維持する。これにより、使用者の直立姿勢の維持が補助される。【０１３４】
また、使用者が歩行動作を行う際に、右脚を前方へ踏み出すのに合わせて右脚ＯＮスイッチ１２４Ａを押圧し、右脚側の第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａを短縮させ、左脚側の第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂを短縮させる。これにより、右脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに前方へ回動して第１関節部Ｋ１が屈曲すると共に、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後方へ回動して第２関節部Ｋ２が屈曲する。一方、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに前方へ回動して第２関節部Ｋ２が伸展すると共に、左脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに後方へ回動して第１関節部Ｋ１が伸展する。【０１３５】
即ち、使用者の右膝を曲げながら右脚を上げ（右脚の腿上げ）、左膝を伸ばした状態で左脚を後方へ引く（左脚による地面の蹴り）動作を補助する力が発生する。【０１３６】
そして、使用者の右脚の腿上げが終わった時点で右脚ＯＦＦスイッチ１２４Ｂを押圧すると（併せて右脚ＯＦＦスイッチ１２４Ａの押圧を解除すると）、使用者の上げ終わった右脚が下ろされる。【０１３７】
この際、左脚ＯＮスイッチ１２６Ａを押圧し、右脚側の第３アクチュエータ１０８Ａを短縮させ、右脚側の膝下フレーム３４を第２関節部Ｋ２周りに前方へ回動させることにより、使用者の右膝を伸ばす動作を補助し、右脚を踵接地とすることができる。【０１３８】
また、左脚ＯＮスイッチ１２６Ａの押圧により、左脚側の第１アクチュエータ１０４Ｂ、第２アクチュエータ１０６Ｂが短縮され、左脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに前方へ回動されると共に、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後方へ回動される。これにより、左脚側の第１関節部Ｋ１が屈曲すると共に、左脚側の第２関節部Ｋ２が屈曲する。【０１３９】
また、右脚側の第３アクチュエータ１０８Ａ、第４アクチュエータ１１０Ａが短縮され、第２関節部Ｋ２が伸展した状態で、膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに後方へ回動されて第１関節部Ｋ１が伸展する。【０１４０】
即ち、使用者の右膝を曲げながら右脚を上げ（右脚の腿上げ）、左膝を伸ばした状態で左脚を後方へ引く（左脚による地面の蹴り）動作を補助する力が発生する。【０１４１】
そして、使用者の左脚の腿上げが終わった時点で左脚ＯＦＦスイッチ１２６Ｂを押圧すると（併せて左脚ＯＦＦスイッチ１２６Ａの押圧を解除すると）、使用者の上げ終わった左脚が下ろされる。【０１４２】
この際、右脚を下ろす場合と同様に、左脚についても踵接地となるように、右脚ＯＮスイッチ１２４Ａを押圧する。【０１４３】
以上の操作を繰り返すことにより、歩行補助装置１００の使用者に対して使用者の状況に適した良好な歩行運動を行わせることが可能となる。【０１４４】
ここで、歩行補助装置１００により使用者の歩行動作をアシストする場合には、不随意の筋活動や過度の緊張を伴うことがある。そこで、本実施形態では、手動スイッチ１２０の操作により、空気を第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０に供給するタイミング、流量等を使用者の状況に合わせて変化させることを可能とし、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０の収縮（短縮）や弛緩（伸長）を徐々に変化させることを可能としている。これにより、使用者が安全な歩行動作を行うことが可能となる。【０１４５】
また、歩行補助装置１００をマニュアル（手動）動作させることにより、使用者の筋緊張の程度、不随意運動の有無等を判断し、使用者にとって安全な動作範囲を確認することも可能である。よって、当該確認情報を、第１実施形態で説明した自動制御式の歩行補助装置１０において、制御条件の設定の際に役立てることも可能である。【０１４６】
また、起立ＯＦＦスイッチ１２２Ｂ、右脚ＯＦＦスイッチ１２４Ｂ、及び左脚ＯＦＦスイッチ１２６Ｂを押圧し続けた場合には第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０は弛緩し、非作動状態となる。これにより、使用者の自発的な動きを確認することも容易に行うことができる。【０１４７】
また、徐々に、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０に徐々に空気を供給することにより、使用者の自発的な動きを確認しながら自在に補助の程度を調整することも可能である。【０１４８】
さらに、起立ＯＮスイッチ１２２Ａの押圧により、第１関節部Ｋ１と第２関節部Ｋ２とを同時に伸展させることができることによって、使用者の起立姿勢保持を補助できるという効果のみならず、使用者が膝を屈曲している際に膝下受け３８に使用者の体重がかかることを抑制でき、使用者の膝の痛みを緩和できるという効果も併せて得ることができる。【０１４９】
以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態では、第１〜第４のアクチュエータとして、空気圧式アクチュエータを用いたが、モータの作動によりプーリに巻き付けられ、又はプーリから巻き出されるワイヤを、第１〜第４のアクチュエータとして用いてもよい。また、第１〜第４のアクチュエータを全て備えることは必須ではない。【０１５０】
また、本実施形態では、台車１４を含めて歩行補助装置１０、１００としているが、台車を歩行補助装置の構成要素とすることは必須ではない。
【図３】
2009044568.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009044568.tif 000018
【図１５】
2009044568.tif 000019
【図１６】
2009044568.tif 000020
【図１７】
2009044568.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2009044568.tif 000031
【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
複数個の車輪を備えた台車と、
前記台車のフレームに立設され、歩行障害者の起立姿勢を保持する起立姿勢保持機構と、
前記起立姿勢保持機構へ連結され歩行障害者の下肢に装着される歩行器と、
前記歩行器へ組み込まれ、健常者の歩行モードを模擬した態様にしたがって前記歩行器へ歩行アシスト動作を行わせる歩行アシスト機構
を備えた歩行補助装置。
【請求項１６】
前記起立姿勢保持機構は、前記台車に立設された支柱と、
この支柱へ連結され、歩行障害者の腰部及び胸部を保持する保持機構から成ることを特徴とする請求項１５に記載の歩行補助装置。
【請求項１７】
前記歩行器は、
前記起立姿勢保持機構へ連結されるとともに、歩行障害者の腰部へ装着される腰フレームと、
前記腰フレームを装着した歩行者の股関節に対応する前記腰フレームの位置へその一端が回転可能に接続され他端が膝関節の位置まで伸びる第１フレームと、前記第１フレームの膝関節位置に回転可能に接続され、膝関節から足首方向へ向かって伸びる第２フレームと、前記第２フレームへ設けられ、歩行者の膝関節近傍及び足首近傍へ前記第２フレームを固定する複数の固定部材とから成る連結体
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の歩行補助装置。
【請求項１８】
前記連結体は、前記腰フレームを装着した歩行者の左右両側面にそれぞれ１式が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の歩行補助装置。
【請求項１９】
前記歩行アシスト機構は、前記第１フレームを股関節周りに、膝上げ方向へ回動させる第１アクチュエータと、前記第２フレームを膝関節周りに後方向へ回動させる第２アクチュエータと、前記第２フレームを膝関節周りに前方向へ回動させる第３アクチュエータと、前記第１フレームを股関節周りに後ろ方向へ回動させる第４アクチュエータと、前記第１乃至第４アクチュエータを駆動制御することにより前記第１、第２フレームを介して装着者に歩行動作を実行させる制御装置とを備えることを特徴とする請求項１５に記載の歩行補助装置。
【請求項２０】
前記第１乃至第４のアクチュエータは、内部へ空気を供給することにより短縮しながら短縮方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータであることを特徴とする請求項１９に記載の歩行補助装置。
【請求項２１】
前記歩行アシスト機構は、更に、空気供給源と、この空気供給源から前記第１乃至第４のアクチュエータへの空気の給排切換えを行うエアー給排切換器とを有し、
前記制御装置は、前記エアー給排切換器を制御することによって、前記左右いずれか一方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオフにするとともに、他方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオンにする第１ステップと、
当該一方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオンにするとともに、当該他方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオフにする第２ステップ
を順次繰り返して実行することを特徴とする請求項２０に記載の歩行補助装置。
【請求項２２】
前記制御装置は、前記第１ステップから第２ステップへ移行する際に、
当該一方の連結体においては第１アクチュエータの短縮動作のオフタイミングを第２アクチュエータの短縮動作のオフタイミングより遅らせるとともに、第３アクチュエータの短縮動作のオンタイミングを第４アクチュエータの短縮動作のオンタイミングより先にし、
当該他方の連結体においては、第１アクチュエータの短縮動作のオンタイミングを第２アクチュエータの短縮動作のオンタイミングより先にし、第３アクチュエータと第４アクチュエータの短縮動作を同時にオフすることを特徴とする請求項２１に記載の歩行補助装置。
【請求項２３】
前記第１乃至第４アクチュエータの短縮動作は、前記制御装置によって自動制御されることを特徴とする請求項２１に記載の歩行補助装置。
【請求項２４】
前記第１乃至第４アクチュエータのオンタイミング及びオフタイミングは前記制御装置によって自動制御されることを特徴とする請求項２２に記載の歩行補助装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、前記第１乃至第４アクチュエータの短縮動作のオン／オフ切換を手動で行うための複数のスイッチを備えていることを特徴とする請求項２１に記載の歩行補助装置。
【請求項２６】
前記第１アクチュエータの短縮は大腿四頭筋に相当する力を、第２アクチュエータの短縮は下腿三等筋に相当する力を、第３アクチュエータの短縮は広筋に相当する力を、第３アクチュエータと第４アクチュエータの双方の短縮は大殿筋に相当する力を発生することを特徴とする請求項２０に記載の歩行補助装置。
【請求項２７】
前記起立姿勢保持機構は、前記腰フレームに一端部を固定され他端部が上方へ向かって伸びた保持部材と、この保持部材へ設けられた複数の歩行障害者保持部材とから成ることを特徴とする請求項１６に記載の歩行補助装置。
【請求項２８】
前記歩行障害者保持部材は、柔軟性を有したベルトであることを特徴とする請求項２７に記載の歩行補助装置。
【請求項２９】
前記歩行障害者保持部材は、前記腰フレームと組み合わせられて歩行障害者の腰部を保持することを特徴とする請求項２７に記載の歩行補助装置。
【請求項３０】
前記腰フレームを歩行障害者の体位に応じて上下方向へ変位させる体位調節機構が前記台車と歩行器との間に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の歩行補助装置。
【請求項３１】
前記体位調節機構は、前記支柱を台車に対して上下方向へスライド可能に保持するスライド機構と、前記支柱と台車との間に設けられたエアーシリンダーと、このエアーシリンダーへの空気の給排を行うエアー給排装置から成ることを特徴とする請求項３０に記載の歩行補助装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００６］
従来の装置では、拘縮防止、可動域の確保、立位訓練が主であった。
［０００７］
脳性麻痺などによる歩行障害児では、歩行の獲得のために歩行訓練器を用い、保護者や訓練士が背後から体幹を支えて介助歩行の訓練をすることがあるが、大腿部内転によるはさみ足などが連続したステップを阻害するため十分な成果は得られていない。この点は脳梗塞などの患者に対する歩行訓練でも同様である。特に成人の場合には、リハビリテーション医学で急性期からの歩行訓練の必要性が叫ばれているにもかかわらず、歩行訓練の前にまず立位姿勢を取らせることが困難なケースが多く、転倒防止が確実にできる歩行器の開発が強く望まれている。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００８］
人間は誕生後、脳からの指令により四肢筋肉を制御することで歩行動作を繰り返し訓練し，立位２足歩行が可能となる。
［０００９］
いったん２足歩行を獲得、歩き始めると、歩行に関する神経の信号が脳まで届かなくても、一般に言われている反射神経により、自動的に歩行動作が修正され、一歩一歩の歩行速度指令も出されるようになり、脳に負担をかけないで歩行することができる。
［００１０］
脳性麻痺等による歩行障害児の場合、運動神経による筋活動のコントロールが健常児の様に行われていないため、筋活動が部分的に強く誘起されたり不随意的に緊張が起こっていたりすることが多い。このため、従来の歩行補助器、訓練器を装着しても正しい立位姿勢の確保や歩行動作の実現は非常に困難であった。また、後天的に脊髄損傷や頸椎損傷により下肢への神経伝達が完全に遮断された場合は、歩くことは不可能と考えられてきた。
［００１１］
本発明は上記事実を考慮し、上記課題を解決できる歩行補助装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１２］
本発明の歩行補助装置は、複数個の車輪を備えた台車と、前記台車のフレームに立設され、歩行障害者の起立姿勢を保持する起立姿勢保持機構と、前記起立姿勢保持機構へ連結され歩行障害者の下肢に装着される歩行器と、前記歩行器へ組み込ま
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
れ、健常者の歩行モードを模擬した態様にしたがって前記歩行器へ歩行アシスト動作を行わせる歩行アシスト機構、を備えている。
［００１３］
前記起立姿勢保持機構は、前記台車に立設された支柱と、この支柱へ連結され、歩行障害者の腰部及び胸部を保持する保持機構から成ることを特徴とする。
［００１４］
前記歩行器は、前記起立姿勢保持機構へ連結されるとともに、歩行障害者の腰部へ装着される腰フレームと、前記腰フレームを装着した歩行者の股関節に対応する前記腰フレームの位置へその一端が回転可能に接続され他端が膝関節の位置まで伸びる第１フレームと、前記第１フレームの膝関節位置に回転可能に接続され、膝関節から足首方向へ向かって伸びる第２フレームと、前記第２フレームへ設けられ、歩行者の膝関節近傍及び足首近傍へ前記第２フレームを固定する複数の固定部材とから成る連結体、を備えたことを特徴とする。
［００１５］
前記連結体は、前記腰フレームを装着した歩行者の左右両側面にそれぞれ１式が設けられていることを特徴とする。
［００１６］
前記歩行アシスト機構は、前記第１フレームを股関節周りに、膝上げ方向へ回動させる第１アクチュエータと、前記第２フレームを膝関節周りに後方向へ回動させる第２アクチュエータと、前記第２フレームを膝関節周りに前方向へ回動させる第３アクチュエータと、前記第１フレームを股関節周りに後ろ方向へ回動させる第４アクチュエータと、前記第１乃至第４アクチュエータを駆動制御することにより前記第１、第２フレームを介して装着者に歩行動作を実行させる制御装置とを備えることを特徴とする。
［００１７］
前記第１乃至第４のアクチュエータは、内部へ空気を供給することにより短縮しながら短縮方向へ力を発生する空気圧式アクチュエータであることを特徴とする。
［００１８］
前記歩行アシスト機構は、更に、空気供給源と、この空気供給源から前記第１乃至第４のアクチュエータへの空気の給排切換えを行うエアー給排切換器とを有し、前記制御装置は、前記エアー給排切換器を制御することによって、前記左右いずれか一方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオフにするとともに、他方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオンにする第１ステップと、当該一方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオフにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオンにするとともに、当該他方の連結体の第１、第２アクチュエータの短縮動作をオンにし、第３、第４アクチュエータの短縮動作をオフにする第２ステップ、を順次繰り返して実行することを特徴とする。
［００１９］
前記制御装置は、前記第１ステップから第２ステップへ移行する際に、当該一方の連結体においては第１アクチュエータの短縮動作のオフタイミングを第２アクチュエータの短縮動作のオフタイミングより遅らせるとともに、第３アクチュエータの短縮動作のオンタイミングを第４アクチュエータの短縮動作のオンタイミングより先にし、当該他方の連結体においては、第１アクチュエータの短縮動作のオンタイミングを第２アクチュエータの短縮動作のオンタイミングより先にし、第３アクチュエータと第４アクチュエータの短縮動作を同時にオフすることを特徴とする。
［００２０］
前記第１乃至第４アクチュエータの短縮動作は、前記制御装置によって自動制御されることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００２１］
前記第１乃至第４アクチュエータのオンタイミング及びオフタイミングは前記制御装置によって自動制御されることを特徴とする。
［００２２］
前記制御装置は、前記第１乃至第４アクチュエータの短縮動作のオン／オフ切換を手動で行うための複数のスイッチを備えていることを特徴とする。
［００２３］
前記第１アクチュエータの短縮は大腿四頭筋に相当する力を、第２アクチュエータの短縮は下腿三等筋に相当する力を、第３アクチュエータの短縮は広筋に相当する力を、第３アクチュエータと第４アクチュエータの双方の短縮は大殿筋に相当する力を発生することを特徴とする。
［００２４］
前記起立姿勢保持機構は、前記腰フレームに一端部を固定され他端部が上方へ向かって伸びた保持部材と、この保持部材へ設けられた複数の歩行障害者保持部材とから成ることを特徴とする。
［００２５］
前記歩行障害者保持部材は、柔軟性を有したベルトであることを特徴とする。
［００２６］
前記歩行障害者保持部材は、前記腰フレームと組み合わせられて歩行障害者の腰部を保持することを特徴とする。
［００２７］
前記腰フレームを歩行障害者の体位に応じて上下方向へ変位させる体位調節機構が前記台車と歩行器との間に設けられていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２８］
前記体位調節機構は、前記支柱を台車に対して上下方向へスライド可能に保持するスライド機構と、前記支柱と台車との間に設けられたエアーシリンダーと、このエアーシリンダーへの空気の給排を行うエアー給排装置から成ることを特徴とする。
［００２９］
［００３０］
［００３１］
［００３２］
［００３３］
［００３４］
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
［００３５］
［００３６］
［００３７］
［００３８］
［００３９］
［００４０］
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００４１］
［００４２］
［００４３］
［００４４］
［００４５］
［００４６］
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［００４７］
［００４８］
［００４９］
発明の効果
［００５０］
以上説明したように、本発明によれば、従来の課題を解決できる歩行補助装置を提供できる。
図面の簡単な説明
［００５１］
［図１Ａ］本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
［図１Ｂ］本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
［図２Ａ］本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
［図２Ｂ］本発明の実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す図である。
［図３］本発明の実施形態に係る歩行補助装置の概略構成を示すブロック図である。
［図４］本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の使用状態を示す斜視図である。
［図５］本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置の装着準備状態の斜視図である。
［図６］本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える自動リフト装置の要部を示す模式図である。
［図７−１］本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器を示す斜視図である。
［図７−２］本発明の第１の実施例に係る歩行補助装置が備える歩行器の変形例を示す
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ある。
［図２０］本発明の第２の実施例に係る歩行補助装置が備える手動スイッチを示す図である。
［図２１］従来の歩行補助装置を示す図である。
［図２２］従来の歩行補助装置を示す図である。
［図２３］従来の歩行補助装置を示す図である。
［図２４］従来の歩行補助装置を示す図である。
［図２５］従来の下肢用他動運動訓練装置を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
［００５２］
本発明の実施形態に係る歩行補助装置１０について、図１〜図１８に基づいて説明する。
［００５３］
図１〜図３に示すように、歩行補助装置１０は、歩行器（歩行補助器）１２に、アシスト駆動機構１０２を取付けたものであり（共に図４参照）、その制御をリモコン（後述の手動スイッチ）１２０により行っている。
［００５４］
本実施形態に係る歩行補助装置１０は、歩行器１２にアシスト駆動装置１０２を使用者（装着者）に意識させないように（視野外に）取り付けることで、使用者はあたかも歩行器１２を装着しているだけと感じているにも関わらず、歩行訓練を行わせるものである。
［００５５］
この訓練は出来るだけ使用者の自由にさせ、使用者が前方へ行こうとすれば前進の駆動力を与えてやる必要がある。これは、使用者の歩行しようとする意志と、実際に歩行を行う神経とを結びつけるために重要なことである。本装置により、一歩一歩の動きを筋肉に与えてやることができ、筋肉から発生した筋電信号が、末梢の神経を発していくつかの神経対（束）を通過し、最後に脊椎の太い神経に伝えられて行く。この訓練が繰り返されることにより、神経対に反射神経と云われている原始的な歩行パターンが書き込まれるのである。
［００５６］
全麻痺であろうと不全麻痺であろうと、このような正しい歩行運動の反復訓練により、徐々に異常な筋緊張や不随意運動が緩んできたり、結果として自分の意志で歩行動作を行えるようになってきたりすることがこれまでに確認されている。この状態にな
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
タ１０６は、短縮することで膝下フレーム３４を第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動させる力、即ち第２関節部Ｋ２を屈曲させる力を生じさせる。図１１Ｂに示されるように、第２アクチュエータ１０６は、人体の下腿三等筋Ｂに相当する力を生じる構成とされている。
［００８５］
また、図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第３アクチュエータ１０８は、膝下フレーム３４の前側において上下に延設されており、一端がブラケット３０の前端に取付けられ、他端がブラケット３５の前端に取付けられている。この第３アクチュエータ１０８は、短縮することで膝下フレーム３４を第２関節部Ｋ２周りに前側へ回動させる力、即ち、第２関節部Ｋ２を伸展させる力を生じさせる（図１０Ｂ参照）。図１１Ａに示されるように、第３アクチュエータ１０８は、人体の広筋Ｃに相当する力を生じる構成とされている。
［００８６］
また、図７−１及び図１０Ａに示されるように、左右の第４アクチュエータ１１０は、膝上フレーム２６の後側において上下方向に延設されており、一端がブラケット１７に取付けられると共に、他端がブラケット３６に取付けられている。この第４アクチュエータ１１０は、短縮することで、膝上フレーム２６を第１関節部Ｋ１周りに後側へ回動させる力、即ち、第１関節部Ｋ１を伸展させる力を生じさせる。図１１Ｂに示されるように、第４アクチュエータ１１０は、人体の大臀筋Ｄに相当する力を生じる構成とされている。
［００８７］
なお、歩行器１２にアシスト駆動機構１０２を取り付ける構成としては、図７−２に示す構成とすることもできる。図７−２に示す取付構成では、ブラケット２２に代えてブラケット１４０が設けられ、ブラケット２５及びブラケット３０に代えて、プレート１５０が備えられている。また、第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０６、第３アクチュエータ１０８、及び、第４アクチュエータ１１０の各部への取付けは、リングＲを介しての取付けとされている。さらに、足首受け３９に代えて、ステップ１６０が設けられている。その他の構成については、前述の取付構成と同様である。以下に、アシスト駆動機構１０２の歩行器１２への取付構成において、前述と異なる部分の構成について説明する。
［００８８］
ブラケット１４０Ａ、１４０Ｂの各々は、各縦フレーム２０の下端部に固定されており、腰フレーム１６両端部から前方斜め上方向に突出されている。この突出部分１４２には取付孔１４２Ｈが構成されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の大腿四頭筋Ａに相当する力が発生し、使用者の右脚の大腿を上げる動作（腿上げ動作）が補助される。
［０１０５］
また、第２アクチュエータ１０６Ａの短縮により、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の下腿三等筋Ｂに相当する力が発生し、使用者の右脚の膝を曲げる動作が補助される。
［０１０６］
即ち、第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａが短縮することにより、使用者の右膝を曲げつつ右脚を上げる動作が補助される。
［０１０７］
また、第３アクチュエータ１０８Ｂの短縮により、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の左脚の広筋Ｃに相当する力が発生し、使用者の左脚の膝を伸ばす動作が補助される。
［０１０８］
また、第４アクチュエータ１１０Ｂの短縮により、左脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の左脚側の大臀筋Ｄに相当する力が発生し、使用者の左脚を後側へ引く（地面を蹴る）動作が補助される。ここで、第４アクチュエータ１１０Ｂの短縮により、左脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ２周りに後側へ回動し、第２関節部Ｋ２が屈伸されないのは、第３アクチュエータ１０８Ｂの短縮により逆方向への力が作用していることによる。
［０１０９］
即ち、第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂが短縮することにより、使用者の膝を伸ばした状態の左脚で地面を蹴る動作が補助される。
［０１１０］
次に、図１６に示されるように、右脚側の第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａ、及び左脚側の第３アクチュエータ１０８Ｂ、第４アクチュエータ１１０Ｂの排気が行われて、これらが伸長する。また、これと共に、左脚側の第１アクチュエータ１０４Ｂ、第２アクチュエータ１０６Ｂ、及び右脚側の第３アクチュエータ１０８Ａ、第４アクチュエータ１１０Ａが空気を供給されて短縮する（第２ステップ）。
［０１１１］
第１アクチュエータ１０４Ａの伸長により、右脚側の膝上フレーム２６が第１関節部Ｋ１周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の大腿四頭筋Ａに相当する力の発生が停止され、使用者の上げていた右脚大腿が下ろされる。
［０１１２］
また、第２アクチュエータ１０６Ａの伸長により、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
部Ｋ１周りに後側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の下腿三等筋Ｂに相当する力の発生が停止され、使用者の右膝の屈曲が開放される。
［０１１３］
この際、第４アクチュエータ１１０Ａの短縮に先行して第３アクチュエータ１０８Ａが短縮されることにより、右脚側の膝下フレーム３４が第２関節部Ｋ１周りに前側へ回動する力、即ち、使用者の右脚の広筋Ｃに相当する力が発生され、使用者の右膝を伸ばす動作が補助される。
［０１１４］
即ち、第１アクチュエータ１０４Ａ、第２アクチュエータ１０６Ａが伸長されるのに合わせて第３アクチュエータ１０８Ａが短縮されることにより、使用者は、右膝を伸ばしつつ右脚を接地させる動作、即ち踵接地動作を良好に行うことができる。
［０１１５］
また、第１アクチュエータ１０４Ｂの短縮、第２アクチュエータ１０６Ｂの短縮により、使用者の左脚側の大腿四頭筋Ａ、下腿三等筋Ｂに相当する力が発生し、使用者の左膝を曲げながら左脚を上げる動作が補助される。
［０１１６］
また、上述した第３アクチュエータ１０８Ａの短縮と共に、第４アクチュエータ１１０Ａが短縮することにより、使用者の右脚側の広筋Ｃ、大臀筋Ｄに相当する力が発生し、使用者の右膝を伸ばした状態で右脚を後側へ引く動作が補助される。
［０１１７］
使用者が歩行運動を行う際に、第１〜第４アクチュエータ１０４、１０６、１０８、１１０は、以上の動作を繰り返して行う。
［０１１８］
ここで、図１７に示すように、正常歩行動作は、踵接地Ａ−足底接地Ｂ−踵離地Ｃ−足尖離地Ｄの順で行われる。踵接地は一連の正常歩行動作のスタートとなるが、踵接地ができない場合には、つま先から接地することになる。この場合、足底全体での体重支持ができないことになり、つま先に過大な負荷がかかり尖足を助長する緊張を伴うことになる。また、足部の接地面積が狭く（支持器底面が狭く）なることにより、立位時の身体全体のバランスの保持が難しくなり、体幹部等における代償行動的な緊張が誘発される。このため、支持器底面積の確保という観点からも踵接地から一連の歩行動作を行うことは重要とされる。
［０１１９］
そこで、本実施形態では、使用者が踵接地から一連の歩行動作を行うことを可能とするべく、使用者の膝を伸ばす動作を補助する力を発生する第３アクチュエータ１０８を設け、使用者が上げた脚を下ろす際に、この第３アクチュエータ１０８を作動させて
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009044568.tif 000034
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2009044568.tif 000035
【国際調査報告】
2009044568.tif 000036
2009044568.tif 000037