(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚部と、該脚部と左右反対側の肩から上腕に亘る上体部のいずれかとを接続する紐状体を有し、
前記脚部の接続箇所が、膝前面または膝後面であることを特徴とする歩行支援用具。
【請求項２】
前記紐状体として、人体の前面、または後面の同一面側を接続する伸縮性の紐状体を有することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援用具。
【請求項３】
前記紐状体として、人体の前面側と後面側とを接続する非伸縮性の紐状体を有することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援用具。
【請求項４】
前記紐状体として、人体の前面、または後面の同一面側を接続する伸縮性の紐状体と、人体の前面側と後面側とを接続する非伸縮性の紐状体とを有することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援用具。
【請求項５】
前記紐状体が、前記上体部の肩で接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歩行支援用具。
【請求項６】
前記紐状体が、前記上体部の上腕部で接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歩行支援用具。
【請求項７】
前記紐状体を複数本有し、
前記脚部の接続箇所が、膝前面と膝後面の２箇所であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の歩行支援用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歩行支援用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢者らの歩行を支援する様々な製品が開発されている。例えば、特許文献１〜３には、モータを用いた動力付きの歩行補助装置が提案されているが、モータを用いた歩行補助装置は、モータ音がする、充電が必要、高価格といった問題がある。また、特許文献４には、腰部と大腿部とを結ぶ弾力帯からなる歩行補助装置が提案されているが、腕ふり動作や上体の回旋動作を積極的に下肢に連動させた仕組みではない。
【０００３】
非特許文献１には、歩行時の股関節矢状面の関節モーメントと関節パワーが記載されている。歩行周期に対する関節モーメントを図１１、関節パワーを図１２に示す。関節モーメントとは筋力によって関節まわりに発生するモーメントのことであり、関節まわりに発生する力の大きさ及び方向を表している。また関節パワーとは関節モーメントによるエネルギー変化を表すものである。図１１、１２はいずれも伸展方向を正とする。例えば、関節モーメントの方向と関節の運動方向が一致している場合、関節モーメントは運動を加速させる、すなわち運動のエネルギーを発生する働きをするので関節パワーは正の値となる。一方、関節モーメントの方向と関節の運動方向が逆の場合、関節モーメントは関節の動きを減速させる、すなわち運動のエネルギーを吸収する働きをするので、関節パワーは負の値となる。歩行支援用具による歩行支援効果を高めるには、歩行支援用具によるモーメントとパワーを、歩行周期の関節モーメントと関節パワーに近づけると同時に、歩行支援用具によるモーメントとパワーの最大値をより大きくすることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０８１１２６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５０７１４号公報
【特許文献３】特開２０１３−２０８３９７号公報
【特許文献４】特開平１０−２９５８４８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｄａｖｉｄ.Ａ．Ｗｉｎｔｅｒ著、長野  明紀訳、 吉岡  伸輔訳、「バイオメカニクス  人体運動の力学と制御  原著第４版」、有限会社ラウンドフラット、２０１１年５月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、駆動装置を用いずとも高い歩行支援効果を有する歩行支援用具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１．脚部と、該脚部と左右反対側の肩から上腕に亘る上体部のいずれかとを接続する紐状体を有する歩行支援用具。
２．前記紐状体として、人体の前面、または後面の同一面側を接続する伸縮性の紐状体を有することを特徴とする１．に記載の歩行支援用具。
３．前記紐状体として、人体の前面側と後面側とを接続する非伸縮性の紐状体を有することを特徴とする１．に記載の歩行支援用具。
４．前記紐状体として、人体の前面、または後面の同一面側を接続する伸縮性の紐状体と、人体の前面側と後面側とを接続する非伸縮性の紐状体とを有することを特徴とする１．に記載の歩行支援用具。
５．前記紐状体が、前記上体部の肩で接続されることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の歩行支援用具。
６．前記紐状体が、前記上体部の上腕部で接続されることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の歩行支援用具。
７．前記紐状体が、前記脚部の膝で接続されることを特徴とする１．〜６．のいずれかに記載の歩行支援用具。
８．前記脚部の接続箇所が、膝前面と膝後面の２箇所であることを特徴とする７．に記載の歩行支援用具。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の歩行支援用具は、歩行周期の関節モーメントと関節パワーと類似したモーメントとパワーを発生させることができるため、歩行支援効果が高い。また、歩行動作は下肢のみならず、腕を含めた上体の動きも重要な役割を持っているが、本発明の歩行支援用具は、歩行時の上半身の動きにより下肢の屈伸運動を補助するものであるため、大きなモーメントとパワーを発生することができ、高い歩行支援効果を有する。さらに、モータ等の駆動装置を用いないため、軽量、低コストであり、安全性に優れている。モータ音がしないため、衣類等の下に装着すると外観からは歩行支援用具を装着していることが分からない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】右膝前部と左肩前部とを伸縮性の紐状体で接続する歩行支援用具を装着して歩行する様を示す図。
【図２】膝の前面と後面とに１本ずつ計２本の伸縮性の紐状体を接続した時に股関節に発生するモーメント、股関節矢状面の関節角速度、図１１に記載の関節モーメントの歩行周期に対するグラフ。
【図３】膝の前面と後面とに１本ずつ計２本の伸縮性の紐状体を接続した時に伸縮性の紐状体によるパワーと、図１２に記載の関節パワーの歩行周期に対するグラフ。
【図４】左膝前部と右肩後部とを左脇腹を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を装着して歩行する様の平面図。
【図５】左膝前部と右肩後部とを左脇腹を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を装着して歩行する様の側面図。
【図６】右膝前部と左上腕後部とを右肩上を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を装着して歩行する様の平面図。
【図７】右膝前部と左上腕後部とを右肩上を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を装着して歩行する様の側面図。
【図８】膝の前部と後部とに１本ずつ計２本の非伸縮性の紐状体を接続した時に股関節に発生するモーメント、股関節矢状面の関節角速度、図１１に記載の関節モーメントの歩行周期に対するグラフ。
【図９】膝の前部と後部とに１本ずつ計２本の非伸縮性の紐状体を接続した時に非伸縮性の紐状体によるパワーと、図１２に記載の関節パワーの歩行周期に対するグラフ。
【図１０】伸縮性の紐状体によるパワーと非伸縮性の紐状体による用具パワーを足しあわせた装具パワーと、図１２に記載の股関節矢状面の関節パワーのグラフ。
【図１１】歩行周期に対する関節モーメントのグラフ。
【図１２】歩行周期に対する関節パワーのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、脚部と、該脚部と左右反対側の肩から上腕に亘る上体部のいずれかとを接続する紐状体を有する歩行支援用具に関する。紐状体は、脚部と、該脚部と左右反対側の上体部とを接続する。すなわち、右脚は左側の肩から上腕の亘る上体部のいずれかと接続され、左脚は右側の肩から上腕の亘る上体部のいずれかと接続される。
本発明の歩行支援用具は、上体部と脚部とを紐状体で接続するため、上体部の動きを紐状体を介して脚部に伝えることができる。すなわち、本発明の歩行支援用具は、歩行時の上体部の動きにより、膝の屈伸運動を補助するものである。
本発明の紐状体としては、伸縮性である紐状体、非伸縮性である紐状体、または両方を用いることができる。伸縮性である紐状体は、伸長した紐状体が収縮する際の収縮力により、膝の屈伸運動を補助する。非伸縮性である紐状体は、上体部の動きに引っ張られて生じる張力により膝の屈伸運動を補助する。
【００１１】
上体部に、サポーター、ベスト、アンダーシャツ等からなる装着具を装着し、この装着具と紐状体とを接続することで歩行支援用具を装着することができる。歩行支援用具の装着が容易となるため、装着具と紐状体とは、バックル、ナスカン、ループ、ファスナー、面ファスナー、ボタン等の取付構造により接続自在とすることが好ましい。ただし、本発明の歩行支援用具において、紐状体は接続自在であることに限定されず、紐状体の一端または両端が、装着具と縫製等で一体化されていてもよい。また、使用者の体格に応じて長さが調整できる様に、紐状体、装着具のいずれか、または両方に、コキ、アジャスター等を設けることが好ましい。
【００１２】
装着具には、紐状体を通すための挿通部を設けることができる。挿通部に紐状体を通すことで、紐状体が体表面に沿って配置されるため、歩行支援用具の上から衣類を着ると、歩行支援用具を装着していることが外観から分かりにくい。
【００１３】
［第一の実施態様］
本発明の歩行支援用具の第一の実施態様は、膝部と該膝部と左右反対側の肩から上腕に亘る上体部のいずれかを接続する伸縮性の紐状体を有し、該伸縮性の紐状体は人体の前面、または後面の同一面側を接続するものである。
伸縮性の紐状体としては伸縮性を有するものであれば特に制限することなく使用することができ、例えば、ゴム、ゴム紐、伸縮性編物等が挙げられる。また、その形状も特に制限されないが、帯状であることが装着時に目立ちにくいため好ましい。
【００１４】
図１に、右膝前部と左肩前部とを伸縮性の紐状体で接続する歩行支援用具を装着して歩行する様を示す。
図１（ａ）に示すように、左膝が前方に踏み出された状態では、体幹は右肩が前方、左肩が後方となっている。この時、右膝と左肩とはともに人体の後方に位置し、右膝前部と左肩前部とを接続する伸縮性の紐状体は伸長している。図１（ｂ）に示すように、後方に引かれた右脚が前方へ振り出されると、体幹は右肩が後方、左肩が前方となるように回旋する。この時、右膝と左肩がともに人体の前方に移行し、伸長していた伸縮性の紐状体の収縮力により、右膝の前方への移行が補助される。すなわち、歩行時の体幹の回旋運動が肢に伝えられることにより、膝の屈伸運動が補助される。図１（ｃ）に示すように、右膝が前方に踏み出された状態では、左肩は人体の前方に位置し、伸縮性の紐状体は最も短くなる。その後、左膝を前方に踏み出す過程において、右膝と左肩とが人体の後方に移行して伸縮性の紐状体は伸長される。
【００１５】
図１では、伸縮性の紐状体は人体の前面を接続したが、人体の後部を接続することもできる。例えば、右膝後部と左肩後部とを接続すると、歩行時の体幹の回旋に伴う左肩の動きにより、右膝の人体後方への移行を補助することができる。また、伸縮性の紐状体を肩部ではなく、上腕部に接続すると、歩行時の腕の振りにより脚部の移行を補助することができる。歩行時の腕の振りは、歩行時の人体の回旋よりも動きが大きいため、上腕部に歩行支援用具を接続すると、肩部に接続したときと比較して、発生するモーメントとパワーの最大値を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の歩行支援用具は、必要に応じて、１〜４本の伸縮性の紐状体を用いることができる。例えば、事故や脳出血等により左脚の運動に障害を有する使用者であれば、左膝前部と右側の上体部、左膝後部と右側の上体部とを接続する２本の伸縮性の紐状体からなる歩行支援用具を用いることにより、左脚の運動を効果的に補助することができる。また、階段等を登るのが難しい使用者であれば、膝を上げる動作を補助するために、右膝前部と左側の上体部とを接続する伸縮性の紐状体と、左膝前部と右側の上体部とを接続する伸縮性の紐状体の、計２本の伸縮性の紐状体を有する歩行支援用具を用いればよい。
【００１７】
膝の前面と後面とに１本ずつ計２本の伸縮性の紐状体を接続した時に股関節に発生するモーメント、股関節矢状面の関節角速度、図１１に記載の関節モーメントの歩行周期に対するグラフを図２、伸縮性の紐状体によるパワーと、図１２に記載の関節パワーの歩行周期に対するグラフを図３に示す。図２、３において、横軸は歩行周期であり、踵の接地（０％）からつま先が離地（６０％）して再び踵が接地（１００％）するまでを表している。縦軸は、正が伸展方向、負が屈曲方向である。
【００１８】
図２の関節角速度と伸縮性の紐状体によるモーメントのグラフを比べると、歩行周期のおよそ２５％〜５０％と、７５％〜８５％の部分において、一方が正、他方が負となっており位相が異なる。ここで、伸縮性の紐状体により生じるパワーは関節角速度とモーメントの積で与えられるため、図３に示すように、位相が異なる歩行周期ではパワーは負の値となる。
歩行時の股関節矢状面の関節パワーは、関節角速度と関節モーメントの積で表され、そのグラフは図１２に示すとおりである。図１２において、Ｈ１−Ｓ点とＨ３−Ｓ点では大きな正の値であり、それぞれ体を前へ推進するパワーと脚を前に振り出すパワーを生成していることを示す。また、Ｈ２−Ｓ点では大きな負の値をとっているが，これは後方に移動している脚を止めるようにパワーを吸収していることを示す。すなわち、歩行時の関節パワーは生成と吸収の２つの過程が存在している。
図３に示すように、伸縮性の紐状体によるパワーと、歩行時の関節パワーとは、その位相が歩行周期の大半で一致している。すなわち、伸縮性の紐状体は、歩行時の関節パワーと類似の挙動を示しており、パワー生成のみならず、パワー吸収時にも歩行を補助することができるため、高い歩行支援効果を有する。
【００１９】
［第二の実施態様］
本発明の歩行支援用具の第二の実施態様は、膝部と該膝部と反対側の肩から上腕に亘る上体部のいずれかを接続する非伸縮性の紐状体を有し、該非伸縮性の紐状体は人体の前面と後面とを接続するものである。
非伸縮性の紐状体としては、伸縮性を有さないものであれば特に制限することなく使用することができ、例えば、ワイヤー、ロープ、編物等が挙げられる。また、その形状も特に制限されないが、帯状であることが装着時に目立ちにくいため好ましい。
【００２０】
左膝前部と右肩後部とを左脇腹を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を装着して歩行する様を上から見た平面図、側面図を、それぞれ図４、５に、右膝前部と左上腕後部とを右肩上を通る非伸縮性の紐状体で接続した歩行支援用具を歩行する様を上から見た平面図、側面図を、それぞれ図６、７に示す。
非伸縮性の紐状体は、人体の前面と後面とを接続するが、図４、５に示すように、非伸縮性の紐状体を接続した膝部と同じ側の太腿から脇腹にかけての人体側面を通って接続してもよく、図６、７に示すように、非伸縮性の紐状体を接続した膝部と同じ側の肩上を通って接続してもよい。腕を前後に振っても非伸縮性の紐状体が身体に沿ったままであるため、上腕部と接続するときには膝部と同じ側の肩上を通るように接続することが好ましい。
【００２１】
図４、５に示すように、歩行時に左脚が後方から前方に踏み出されると、右肩が前方、左肩が後方となるように体幹が回旋する。左膝と右肩がともに人体の前方に移行すると、その直線距離は短くなるが、左膝前部から、左脇腹と背中とを介して右肩後部を結ぶ線は長くなる。そして、この線が長くなると、左膝前部と右肩後部とを接続する非伸縮性の紐状体には張力が働く。そして、この張力により左膝の前方への移行が補助される。
【００２２】
図６、７に示すように、右膝前部と左上腕の後部とを右肩上を通る非伸縮性の紐状体により接続すると、歩行時の腕振り運動により非伸縮性の紐状体に張力が生じ、この張力により右膝の前方への移行を補助することができる。
上記第一の実施態様と同様に、歩行時の腕の振りは、歩行時の人体の回旋よりも動きが大きいため、上腕部に接続する歩行支援用具は、肩部に接続する歩行支援用具と比較して、発生するモーメントとパワーの最大値が大きい。
【００２３】
また、上記第一の実施態様と同様に、膝の後部に非伸縮性の紐状体を接続すると、膝の後方への移行を補助することができる。
さらに、第二の実施態様の歩行支援用具も、上記第一の実施態様と同様に、必要に応じて、１〜４本の非伸縮性の紐状体を用いることができる。
【００２４】
膝の前部と後部とに１本ずつ計２本の非伸縮性の紐状体を接続した時に股関節に発生するモーメント、股関節矢状面の関節角速度、図１１に記載の関節モーメントの歩行周期に対するグラフを図８に示す。非伸縮性の紐状体によるパワーと、図１２に記載の関節パワーの歩行周期に対するグラフを図９に示す。図８、９において、横軸は歩行周期であり、踵の接地（０％）からつま先が離地（６０％）して再び踵が接地（１００％）するまでを表している。縦軸は、正が伸展方向、負が屈曲方向である。
図８に記載の関節角速度と非伸縮性の紐状体によるモーメントのグラフを比べると、大半の歩行周期において同位相である。そのため、図９に示すように関節角速度とモーメントの積で与えられる非伸縮性の紐状体により生じるパワーは、歩行周期のほとんどで正の値となり、パワー生成に特化した歩行支援効果を得ることができる。また、伸縮性の紐状体と比較して、より大きなパワーを生成することができる。
【００２５】
［第３の実施態様］
本発明の歩行支援用具の第三の実施態様は、紐状体として伸縮性の紐状体と非伸縮性の紐状体とを併用したものである。必要に応じて、１〜４本の伸縮性の紐状体と１〜４本の非伸縮性の紐状体を用いることができる。
【００２６】
図１０に、膝の前部と後部とにそれぞれ１本ずつ伸縮性の紐状体と、非伸縮性の紐状体とを接続した時の歩行支援用具による用具パワーと、図１２に記載の関節パワーの歩行周期に対するグラフを示す。図１０において、横軸は歩行周期であり、踵の接地（０％）からつま先が離地（６０％）して再び踵が接地（１００％）するまでを表している。縦軸は、正がパワーの生成、負がパワーの吸収を意味する。
パワー吸収の効果のある伸縮性の紐状体による支援と、大きなパワー生成の効果のある非伸縮性の紐状体による支援を組み合わせることにより、歩行時の関節パワーに類似し、かつパワーの最大値が大きい支援効果を得ることができる。すなわち、伸縮性の紐状体と非伸縮性の紐状体とを組み合わせることにより、伸縮性の紐状体のみの支援よりも大きい力による支援効果、かつ、非伸縮性の紐状体のみの支援よりも通常の歩行動作に適応した自然な支援効果を得ることができる。
【図１】
0006496124.tif 000002
【図２】
0006496124.tif 000003
【図３】
0006496124.tif 000004
【図４】
0006496124.tif 000005
【図５】
0006496124.tif 000006
【図６】
0006496124.tif 000007
【図７】
0006496124.tif 000008
【図８】
0006496124.tif 000009
【図９】
0006496124.tif 000010
【図１０】
0006496124.tif 000011
【図１１】
0006496124.tif 000012
【図１２】
0006496124.tif 000013