(57)【要約】【課題】  ユーザの歩行を確実に補助しつつ、装着感に優れた歩行補助装具を提供する。【解決手段】  歩行補助装具は、人の大腿に取り付けられる大腿装着部と、人の下腿に取り付けられる下腿装着部と、人の足に取り付けられる足装着部を備えている。大腿装着部には下腿装着部が揺動可能に接続されており、下腿装着部には足装着部が揺動可能に接続されている。大腿装着部は、装着された大腿を前後方向から拘束するとともに、左右方向及び上下方向には大腿の相対移動を許容し、下腿装着部は、装着された下腿を前方向及び左右方向から拘束するとともに、後方向及び上下方向には下腿の相対移動を許容し、足装着部は、装着された足を前後方向、左右方向、上下方向の各方向から拘束する。【選択図】図１
2011110155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の歩行を補助する歩行補助装具であって、
人の大腿に取り付けられる大腿装着部と、
人の下腿に取り付けられるとともに、大腿装着部に対して揺動可能に接続されている下腿装着部と、
人の足に取り付けられるとともに、下腿装着部に対して揺動可能に接続されている足装着部を備え、
大腿装着部は、装着された大腿を前後方向から拘束するとともに、左右方向及び上下方向へは大腿の相対移動を許容し、
下腿装着部は、装着された下腿を前方向及び左右方向から拘束するとともに、後方向及び上下方向へは下腿の相対移動を許容し、
足装着部は、装着された足を前後方向、左右方向、上下方向の各方向から拘束する、
ことを特徴とする歩行補助装具。
【請求項２】
大腿装着部は、大腿の前方に配置される大腿フレームと、大腿の後方に配置される大腿ベルトを有し、大腿フレームと大腿ベルトによって、大腿を前後方向から挟持することを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装具。
【請求項３】
下腿装着部は、下腿の前方に配置される下腿フレームを有し、その下腿フレームには、下腿の前面及び両側面に当接する下腿パッドが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行補助装具。
【請求項４】
足装着部は、足に履かせる靴を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の歩行補助装具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の歩行を補助する歩行補助装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、人の歩行を補助する歩行補助装具が開示されている。この種の歩行補助装具は、人の各部に固定される複数の装着部が、関節機構を介して接続された構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歩行補助装具では、歩行補助を必要とするユーザの各部位へ、各々の装着部を確実に固定する必要がある。即ち、装着部の位置が移動してしまうと、ユーザの歩行を正しく補助することができなくなる。その一方において、各々の装着部がユーザの各部位に対して自由度なく固定される構造であると、ユーザが歩行した際に痛みを感じるといった問題が生じる。
上述の問題を鑑み、本発明は、ユーザの歩行を確実に補助しつつ、装着感に優れた歩行補助装具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る歩行補助装具は、人の大腿に取り付けられる大腿装着部と、人の下腿に取り付けられる下腿装着部と、人の足に取り付けられる足装着部を備えている。大腿装着部には下腿装着部が揺動可能に接続されており、下腿装着部には足装着部が揺動可能に接続されている。ここで、大腿装着部は、装着された大腿を前後方向から拘束するとともに、左右方向及び上下方向へは大腿の相対移動を許容し、下腿装着部は、装着された下腿を前方向及び左右方向から拘束するとともに、後方向及び上下方向には下腿の相対移動を許容し、足装着部は、装着された足を前後方向、左右方向、上下方向の各方向から拘束する。
なお、ここでいう前後方向、左右方向、上下方向とは、歩行補助装具を装着する人の前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ意味している。
【０００６】
上記した歩行補助装具によると、ユーザに補助力を加えるべき方向では、各々の装着部がユーザの各部位をしっかりと拘束され、ユーザの歩行を正しくサポートすることができる。一方、その他の方向については、各々の装着部に対してユーザの各部位に自由度が与えられるので、歩行時にユーザが受ける違和感や痛みを有意に低減することができる。
【０００７】
大腿装着部は、大腿の前方に配置される大腿フレームと、大腿の後方に配置される大腿ベルトを有し、大腿フレームと大腿ベルトによって、大腿を前後方向から挟持する構造であることが好ましい。また、下腿装着部は、下腿の前方に配置される下腿フレームを有し、その下腿フレームには、下腿に前方及び左右方向から当接するパッドが設けられていることが好ましい。そして、足装着部は、足に履かせる靴を有することが好ましい。
【０００８】
上記した構造であると、第１に、歩行補助装具の汎用性が高まり、様々な体形のユーザに利用することが可能となる。即ち、大腿装着部では、ユーザの大腿のサイズに応じて、大腿ベルトの長さを調節することができる。また、下腿装着部では、ユーザの大腿のサイズに応じて、パッドが変形する。あるいは、ユーザの大腿のサイズに応じて、パッドを取り替えることもできる。そして、足装着部では、ユーザの足のサイズに応じて、靴を取り替えればよい。
【０００９】
また、上記した構造では、各フレームがユーザの前方に配置され、ユーザの後方にフレームのような不動部材が存在しないので、例えばベッドや車椅子に座ったままの姿勢でも、ユーザは歩行補助装具を簡単に着脱することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザの歩行を確実に補助しつつ、装着感に優れた歩行補助装具を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】歩行補助装具の全体を示す外観図。
【図２】大腿装着部及び下腿装着部を前方から見た図。
【図３】大腿装着部及び下腿装着部を後方から見た図。
【図４】図２中のVI−VI線断面図。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、実施例の歩行補助装具１０を示している。図１に示すように、歩行補助装具１０は、ユーザ１００の歩行を補助する装置であって、ユーザ１００に装着可能な装置である。歩行補助装具１０は、例えば、自力歩行が困難となったユーザ１００のリハビリテーションに用いられる。歩行補助装具１０を用いることで、ユーザ１００の機能回復を促進できるとともに、ユーザ１００を介助する介助者の労力を低減することも可能となる。
【００１３】
ここで、本実施例では、歩行補助装具１０を装着したユーザ１００の前後方向にＸ軸を定め、ユーザ１００の左右方向にＹ軸を定め、ユーザ１００の上下方向にＺ軸を定める。なお、Ｘ軸の正方向はユーザ１００の前方とし、Ｙ軸の正方向はユーザ１００の左方とし、Ｚ軸の正方向はユーザ１００の上方とする。
【００１４】
図１に示すように、歩行補助装具１０は、制御ユニット１２と、大腿装着部２０と、下腿装着部５０と、足装着部９０を備えている。
制御ユニット１２は、小型のコンピュータ装置やバッテリを内蔵しており、歩行補助装具１０の各部へ電力を供給するとともに、歩行補助装具１０の各部の動作を制御する。制御ユニット１２は、一例であるが、ユーザ１００の体幹（腰）に取り付けられる。制御ユニット１２は、ユーザ１００の体幹に固定するための装着ベルト１４が設けられている。なお、制御ユニット１２を装着する位置は特に限定されず、例えばユーザ１００の背に装着する構造としてもよい。
【００１５】
大腿装着部２０と下腿装着部５０と足装着部９０は、補助を必要とするユーザ１００の患脚１１０（ここでは左脚）に装着される。詳しくは、大腿装着部２０が大腿１１２に装着され、下腿装着部５０が下腿１１６に装着され、足装着部９０が足１１８に装着される。なお、本明細書では、単に患脚１１０と表現した場合、大腿１１２、膝１１４、下腿１１６のみでなく、足１１８（足首よりも先の部分）も含むものとする。
【００１６】
大腿装着部２０と下腿装着部５０は、一対の膝関節機構４０を介して接続されている。各々の膝関節機構４０は一軸回りの関節機構であり、大腿装着部２０が固定された大腿リンク３０と、下腿装着部５０が固定された下腿リンク６０を、揺動可能に接続している。大腿装着部２０の大腿リンク３０に対する固定位置、及び、下腿装着部５０の下腿リンク６０に対する固定位置は、ユーザ１００の体型に応じて調整可能となっている。
【００１７】
患脚１１０の外側に位置する膝関節機構４０は、アクチュエータ（例えばモータ）、減速機、角度センサを内蔵しており、大腿リンク３０と下腿リンク６０を相対的に揺動させる駆動ユニットでもある。膝関節機構４０は、電気コード１６を介して制御ユニット１２に接続されており、制御ユニット１２からの電力によって動作するとともに、その動作は制御ユニット１２によって制御される。一例ではあるが、制御ユニット１２は、膝関節機構４０の目標角度を経時的に記述する目標データを記憶しており、膝関節機構４０の実際角度が目標角度に一致するように、膝関節機構４０のアクチュエータを制御する。
【００１８】
下腿装着部５０と足装着部９０は、一対の足首関節機構７０を介して接続されている。各々の足首関節機構７０は一軸回りの関節機構であり、下腿装着部５０が固定された下腿リンク６０と、足装着部９０が固定された足リンク８０を、揺動可能に接続している。足装着部９０の足リンク８０に対する固定位置は、ユーザ１００の体型に応じて調整可能となっている。
【００１９】
以上の構成により、歩行補助装具１０は、主にユーザ１００の患脚１１０に取り付けられ（制御ユニット１２は除く）、患脚１１０の動きを調節することによって、ユーザ１００の歩行を補助することができる。なお、歩行補助装具１０の動作形態は、特に限定されず、患脚１１０の動きをほぼ完全に制御するものであってもよいし、患脚１１０の動きに追従してアシスト力を付与するものであってもよい。
【００２０】
以上、歩行補助装具１０の全体構造を説明した。次に、歩行補助装具１０の各装着部２０、５０、９０について、詳細な説明を加える。
図１−図４に示すように、大腿装着部２０は、大腿フレーム２２と大腿パッド２４と大腿ベルト２６を有している。大腿フレーム２２は、一対の大腿リンク３０に固定されている。大腿フレーム２２は、ユーザ１００の大腿１１２の前方に配置される。大腿フレーム２２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、大腿フレーム２２は、例えば金属材料で形成することもでき、フレームとしての強度を満足する限りにおいて、その材料は特に限定されない。
【００２１】
大腿パッド２４は、大腿フレーム２２の内面（大腿１１２に対向する面）に設けられている。大腿パッド２４は、柔軟な材料を用いて形成されており、接触する大腿１１２の大きさや形状に応じて変形することができる。
大腿ベルト２６は、大腿フレーム２２に固定されているとともに、ユーザ１００の大腿１１２の後方に配置される。大腿ベルト２６は、大腿１１２の後面に当接するように、その長さを調整することができる。さらに、大腿ベルト２６は、大腿フレーム２２に固定されたラチェット式の結合具２３によって、強固に締め付けることができる。また、大腿装着部２０を大腿１１２に対して着脱する際には、結合具２３における結合を解除して大腿１１２の後方から移動させることができる。
【００２２】
上記の構成により、大腿装着部２０では、大腿フレーム２２と大腿ベルト２６によって、ユーザ１００の大腿１１２が前後方向（Ｘ軸方向）から挟持される。それにより、大腿装着部２０は、装着された大腿１１２を前後方向から拘束し、前後方向へは大腿１１２の相対移動を実質的に禁止する。その一方において、大腿装着部２０は、大腿１１２に対して左右方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）からは接触せず、大腿１１２が左右方向及び上下方向に相対移動することを許容する。即ち、大腿装着部２０は、装着された大腿１１２に対して、前後方向には実質的に自由度を与えない一方で、左右方向及び上下方向には有意な自由度を与える構造となっている。
【００２３】
次に、下腿装着部５０について説明する。図１−図５に示すように、下腿装着部５０は、下腿フレーム５２と下腿パッド５４を有している。下腿フレーム５２は、一対の下腿リンク６０に固定されている。下腿フレーム５２は、ユーザ１００の下腿１１６の前方に配置される。下腿フレーム５２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、下腿フレーム５２は、大腿フレーム２２と同様に、必要な剛性を有する他の材料で形成してもよい。
【００２４】
下腿パッド５４は、下腿フレーム５２の内面（下腿１１６に対向する面）に設けられている。下腿パッド５４は、柔軟な材料を用いて形成されており、変形しながら下腿１１６に前方から接触する。ここで、図５に示されるように、下腿パッド５４には、下腿１１６の断面形状に則して、略Ｖ字状の溝５４ａが形成されている。それにより、下腿パッド５４は、下腿１１６に対して、前方（Ｘ軸の正方向）からのみでなく、左右方向（Ｙ軸方向）からも接触することができる。ここで、下腿パッド５４は、一体のパッドに限られず、下腿１１６に前方から接触するパッドと、下腿１１６に左方向から接触するパッドと、下腿１１６に右方向から接触するパッドの組み合わせであってもよい。
【００２５】
上記の構成により、下腿装着部５０では、下腿フレーム５２に設けられた下腿パッド５４によって、ユーザ１００の下腿１１６が前向（Ｘ軸の正方向）及び左右方向（Ｙ軸方向）から支持される。即ち、下腿装着部５０は、装着された下腿１１６を前方及び左右方向から拘束し、それらの方向へは下腿１１６の相対移動を実質的に禁止する。その一方において、下腿装着部５０は、下腿１１６に対して後方（Ｘ軸の負方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）からは接触せず、大腿１１２が後方及び上下方向に相対移動することを許容する。即ち、下腿装着部５０は、装着された下腿１１６に対して、前方及び左右方向には実質的に自由度を与えない一方で、後方及び上下方向には有意な自由度を与える構造となっている。
【００２６】
次に、足装着部９０について説明する。図１に示すように、足装着部９０は、足プレート９２と靴９４を有している。足プレート９２は、一対の足リンク８０に固定されている。足プレート９２は、ユーザ１００の足１１８の下方（足平側）に配置される。足プレート９２は、一例ではあるが、繊維強化樹脂で形成されており、比較的に高い剛性を有している。なお、足プレート９２は、大腿フレーム２２及び下腿フレーム５２と同様に、必要な剛性を有する他の材料で形成してもよい。
靴９４は、足プレート９２の上面（足１１８に対向する面）に設けられている。靴９４は、一般的な靴と同じ形態のものである。靴９４は、ユーザ１００の足１１８のサイズや形状に応じて変更できるように、足プレート９２に対して着脱可能に固定されている。
【００２７】
上記の構成により、足装着部９０では、靴９４によって、ユーザ１００の足１１８が前後方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）から取り囲まれる。それにより、足装着部９０は、装着された足１１８を前後方向、左右方向、上下方向の各方向から拘束し、足１１８の相対移動を実質的に禁止する。
【００２８】
以上のように、本実施例の歩行補助装具１０では、全ての装着部２０、５０、９０が、対応する各部位１１２、１１６、１１８へ完全には固定されない。具体的には、大腿装着部２０では左右方向及び上下方向へ大腿１１２の相対移動が許容されており、下腿装着部５０では後方及び上下方向へ下腿１１６の相対移動が許容されている。その一方において、足装着部９０では、前後方向、左右方向、及び上下方向のいずれの方向にも、足１１８の相対移動が禁止されている。このような拘束方向の組み合わせ（逆に言えば、自由度を与える方向の組み合せ）によると、歩行するユーザ１００へ補助力を加えるべき方向では、各々の装着部２０、５０、９０がユーザ１００の各部位１１２、１１６、１１８をしっかりと拘束され、ユーザ１００の歩行を正しくサポートすることができる。一方、その他の方向については、各々の装着部２０、５０、９０とユーザ１００の各部位１１２、１１６、１１８との間に自由度が与えられているので、歩行時にユーザ１００が受ける違和感や痛みを有意に低減することができる。
【００２９】
ここで、各々の装着部２０、５０、９０の拘束方向と歩行補助との関係について説明を補足する。先ず、前後方向から大腿１１２を拘束する大腿装着部２０と、前後方向から足部１１８を拘束する足装着部９０により、回転軸が左右方向に伸びるユーザ１００の膝１１４への補助トルクが確実に加えられる。また、足装着部９０は、上下方向から足１１８を拘束しているので、接地と浮遊を正しく繰り返すように、足１１８を上下方向へ確実に案内することができる。さらに、足装着部９０は、左右方向からも足部１１８を拘束しているので、比較的に自由度の高いユーザ１００の足首が意図せず曲がることが防止される。そして、下腿装着部５０は、前方向及び左右方向から下腿１１４を拘束することにより、接地脚となった患脚１１０の膝１１４が急に曲がること（いわゆる、膝が崩れる状態）を防止する。
【００３０】
上記した効果に加え、本実施例の歩行補助装具１０では、大腿装着部２０及び下腿装着部５０が、患脚１１０の各部位１１２、１１６を特定の方向のみから拘束するので、同じ装着部２０、５０を体型の異なるユーザ１００にも共通に使用することが可能となる。なお、足装着部９０については、足１１８を全方向から拘束する必要があり、ユーザ１００に応じて個別に靴９４を用意する必要があるが、一般に流通しているものを採用することができるので、特に問題とはならない。さらに、ユーザ１００が既に所有する靴を使用すれば、ユーザ１００が歩行訓練時に受ける違和感や痛みを大きく緩和することができる。
【００３１】
加えて、本実施例の歩行補助装具１０では、例えば図３によく示されるように、大腿装着部２０と下腿装着部５０の各フレーム２２、５２が患脚１１０の前方のみに配置され、大腿装着部２０と下腿装着部５０の後方が開放された構造となっている。患脚１１０の後方には大腿ベルト２６が存在するが、その大腿ベルト２６も容易に移動可能となっている。従って、例えばユーザ１００がベッドや車椅子に座ったままの状態でも、歩行補助装具１０をユーザ１００の患脚１１０に前方から容易に装着することができる。それにより、自力で立脚できないユーザ１００でも、自身で歩行補助装具１０を装着することが可能となる。あるいは、装着に介助者を必要とする場合でも、介助者はユーザ１００を立脚させる必要がないので、介助者の負担は概して少なくなる。
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、本実施例の歩行補助装具１０はアクチュエータによって歩行を補助するものであるが、本実施例の各装着部２０、５０、９０に係る技術は、バネやダンパによって歩行を補助するタイプの歩行補助装具にも同様に採用することができる。
【００３３】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０：歩行補助装具
２０：大腿装着部
２２：大腿フレーム
２４：大腿パッド
２６：大腿ベルト
４０：膝関節機構
５０：下腿装着部
５２：下腿フレーム
５４：下腿パッド
５４ａ：下腿パッドの溝
７０：足首関節機構
９０：足装着部
９２：足プレート
９４：靴
１００：ユーザ
１１２：大腿
１１４：膝
１１６：下腿
１１８：足
【図１】
2011110155.tif 000003
【図２】
2011110155.tif 000004
【図３】
2011110155.tif 000005
【図４】
2011110155.tif 000006
【図５】
2011110155.tif 000007