(57)【要約】【課題】利用者に、良好な歩行運動を行わせることが可能な歩行補助装置を提供する。【解決手段】歩行訓練者の下肢に装着される下肢フレーム１４を、歩行訓練者の腰部に装着される腰フレーム１２に、第１関節部１６により、歩行方向及び肩幅方向に回動可能に連結する。また、空気圧式の第１のアクチュエータ５８の一端側を、下肢フレーム１４の肩幅方向の揺動軸より肩幅方向内側において腰フレーム１２側に支持し、該第１のアクチュエータ５８の他端側を、一端側の下方において大腿フレーム２０の下端部に支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の腰部に装着される腰装着部と、
利用者の下肢に装着される下肢装着部と、
前記下肢装着部を前記腰装着に、歩行方向及び肩幅方向へ揺動可能に連結した第１関節部と、
前記下肢装着部に対して肩幅方向内側への補助力を付与する第１のアクチュエータと、
を有することを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
前記第１のアクチュエータは、前記下肢装着部の肩幅方向の揺動軸より肩幅方向内側において前記腰装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下肢装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生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】
前記第１のアクチュエータの前記一端側は、前記下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の後方側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の歩行補助装置。
【請求項４】
前記下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の前方側において前記腰装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下肢装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第２のアクチュエータを有することを特徴とする請求項３に記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、内部に空気を供給されることにより作動状態とな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４に記載の歩行補助装置。
【請求項６】
前記下肢装着部は、
利用者の大腿に装着される大腿装着部と、
利用者の下腿に装着され、下腿に沿って伸縮する下腿装着部と、
前記下腿装着を前記大腿装着部に、歩行方向へ揺動可能に連結した第２関節部と、
を有することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項７】
前記大腿装着部の前記第１関節部と前記第２関節部との間の長さを調整する調整手段を有することを特徴とする請求項６に記載の歩行補助装置。
【請求項８】
前記下腿装着部の揺動軸より利用者の後方側において前記大腿装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下腿装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第３のアクチュエータと、
前記下腿装着部の揺動軸より利用者の前方側において前記大腿装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下腿装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第４のアクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の歩行補助装置。
【請求項９】
前記第３のアクチュエータ、及び前記第４のアクチュエータは、内部に空気を供給されることにより作動状態とな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８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、利用者の歩行動作を補助する歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
利用者の腰部及び下肢に装着されて利用者の歩行動作を補助する歩行補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この歩行補助装置では、大腿に装着されたフレームが、歩行方向のみならず、肩幅方向へも揺動可能とされており、利用者の股関節の動きの自由度が広げられている。
【特許文献１】特開２００６−８７４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、人間は歩行運動する際、左右（肩幅方向）への体重移動のために、立脚（着地している脚）を体の中心側に移動させる。しかしながら、上記歩行補助装置では、立脚の体の中心側への移動を補助する機能が備えられていないため、利用者をバランス良く歩行させるためには改良の余地がある。
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、利用者をバランス良く歩行させることが可能な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】
【０００５】
請求項１に記載の歩行補助装置は、利用者の腰部に装着される腰装着部と、利用者の下肢に装着される下肢装着部と、前記下肢装着部を前記腰装着に、歩行方向及び肩幅方向へ揺動可能に連結した第１関節部と、前記下肢装着部に対して肩幅方向内側への補助力を付与する第１のアクチュエータと、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の歩行補助装置では、腰装着部と下肢装着部とが第１関節部により歩行方向及び肩幅方向へ揺動可能に連結されており、腰装着部が利用者の腰部に、下肢装着部が利用者の下肢に装着された状態で、利用者が歩行動作を行った際に、下肢装着部が、利用者の股関節の動きに追従して歩行方向及び肩幅方向へ揺動する。
【０００７】
ここで、下肢装着部には、第１のアクチュエータにより肩幅方向内側への補助力が付与される。これにより、利用者の歩行運動時における立脚の体の中心側への移動が補助されるため、利用者をバランス良く歩行させることが可能である。
【０００８】
請求項２に記載の歩行補助装置は、請求項１に記載の歩行補助装置であって、前記第１のアクチュエータは、前記下肢装着部の肩幅方向の揺動軸より肩幅方向内側において前記腰装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下肢装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の歩行補助装置では、第１のアクチュエータの一端側が、下肢装着部の肩幅方向の揺動軸より肩幅方向内側において腰装着部側に支持され、第１のアクチュエータの他端側が、一端側の下方において下肢装着部側に支持されている。この第１のアクチュエータは、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する。
【００１０】
このため、第１のアクチュエータの作動時には、第１のアクチュエータから下肢装着部に対して肩幅方向内側への補助力が付与される。これにより、利用者の歩行運動時における立脚の体の中心側への移動が補助されるため、利用者をバランス良く歩行させることが可能である。
【００１１】
請求項３に記載の歩行補助装置は、請求項２に記載の歩行補助装置であって、前記第１のアクチュエータの前記一端側は、前記下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の後方側に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の歩行補助装置では、第１のアクチュエータの一端側が、下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の後方側に配置されている。このため、第１のアクチュエータの作動時には、下肢装着部が利用者の前方側から後方側へ揺動する。
【００１３】
即ち、第１のアクチュエータが、利用者の大臀筋を補助する機能を発揮するため、利用者を良好に歩行させることが可能である。
【００１４】
請求項４に記載の歩行補助装置は、請求項３に記載の歩行補助装置であって、前記下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の前方側において前記腰装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下肢装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第２のアクチュエータを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の歩行補助装置では、第２のアクチュエータの一端側が、下肢装着部の歩行方向の揺動軸より利用者の前方側において腰装着部側に支持され、第２のアクチュエータの他端側が、一端側の下方において下肢装着部側に支持されている。この第２のアクチュエータは、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する。このため、第２のアクチュエータの作動時には、下肢装着部が利用者の後方側から前方側へ揺動する。
【００１６】
即ち、第２のアクチュエータが、利用者の大腿四頭筋を補助する機能を発揮するため、利用者を良好に歩行させることが可能である。
【００１７】
請求項５に記載の歩行補助装置は、請求項４に記載の歩行補助装置であって、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、内部に空気を供給されることにより作動状態となる空気圧式アクチュエータであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の歩行補助装置では、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータが、内部に空気を供給されることにより作動状態となる空気圧式アクチュエータであることによって、簡単な構造により、大臀筋及び大腿四頭筋を補助する機能を得ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の歩行補助装置は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の歩行補助装置であって、前記下肢装着部は、利用者の大腿に装着される大腿装着部と、利用者の下腿に装着され、下腿に沿って伸縮する下腿装着部と、前記下腿装着を前記大腿装着部に、歩行方向へ揺動可能に連結した第２関節部と、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の歩行補助装置では、大腿装着部と下腿装着部とが第２関節部により歩行方向へ揺動可能に連結されており、大腿装着部が利用者の大腿部に、下腿装着部が利用者の下腿に装着された状態で、利用者が歩行動作を行った際に、下腿装着部が、利用者の膝関節の動きに追従して歩行方向へ揺動する。
【００２１】
ここで、下腿装着部は利用者の下腿に沿って伸縮するため、利用者が下腿装着部を下腿に装着した際や利用者の歩行動作の際に、下腿装着部の第２関節部からの長さが、自動的に調整される。よって、利用者による下腿装着部の下腿への装着動作を容易化できると共に、利用者を良好に歩行させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の歩行補助装置は、請求項６に記載の歩行補助装置であって、前記大腿装着部の前記第１関節部と前記第２関節部との間の長さを調整する調整手段を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の歩行補助装置では、大腿装着部の第１関節部と第２関節部との間の長さが調整手段により調整可能となっている。このため、本発明の歩行補助装置は、身長が異なる様々な利用者が装着可能である。
【００２４】
請求項８に記載の歩行補助装置は、請求項６又は請求項７に記載の歩行補助装置であって、前記下腿装着部の揺動軸より利用者の後方側において前記大腿装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下腿装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第３のアクチュエータと、前記下腿装着部の揺動軸より利用者の前方側において前記大腿装着部側に一端側を支持され、該一端側の下方において前記下腿装着部側に他端側を支持され、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する第４のアクチュエータと、を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の歩行補助装置では、第３のアクチュエータの一端側が、下腿装着部の揺動軸より利用者の後方側において大腿装着部側に支持され、第３のアクチュエータの他端側が、一端側の下方において下腿装着部側に支持されている。この第３のアクチュエータは、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する。このため、第３のアクチュエータの作動時には、下腿装着部が利用者の前方側から後方側へ揺動する。
【００２６】
また、第４のアクチュエータの一端側が、下腿装着部の揺動軸より利用者の前方側において大腿装着部側に支持され、第４のアクチュエータの他端側が、一端側の下方において下腿装着部側に支持されている。この第４のアクチュエータは、作動状態において短縮しながら短縮する方向への力を発生する。このため、第４のアクチュエータの作動時には、下腿装着部が利用者の後方側から前方側へ揺動する。
【００２７】
即ち、第３のアクチュエータが、利用者のハムストリングを補助する機能を発揮し、第４のアクチュエータが、利用者の大腿四頭筋を補助する機能を発揮するため、利用者を良好に歩行させることができる。
【００２８】
請求項９に記載の歩行補助装置は、請求項８に記載の歩行補助装置であって、前記第３のアクチュエータ、及び前記第４のアクチュエータは、内部に空気を供給されることにより作動状態となる空気圧式アクチュエータであることを特徴とする。
【００２９】
請求項９に記載の歩行補助装置では、第３のアクチュエータ及び第４のアクチュエータが、内部に空気を供給されることにより、作動状態となる空気圧式アクチュエータであることによって、簡単な構造により、ハムストリング及び大腿四頭筋を補助する機能を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、利用者をバランス良く歩行させることが可能な歩行補助装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明の歩行補助装置の一実施形態を図１〜図１９に従って説明する。
なお、説明の便宜上、図中矢印Ｗにて示す歩行訓練者（利用者）の歩行方向を前側とし、上下左右の方向は、この歩行方向を向いてみた場合の方向を基準とする。また、この場合の左右方向は、矢印Ｓにて示す歩行訓練者の肩幅方向に相当する。
【００３２】
図１及び図２には、歩行訓練者が装着した状態の歩行補助装置１０が示されており、図３〜図７には、未装着状態の歩行補助装置１０が示されている。これらの図に示されるように、歩行補助装置１０は、人体の腰部に装着される腰部装着部としての腰フレーム１２と、人体の下肢に装着される下肢装着部としての下肢フレーム１４とが、人体の股関節に対応する第１関節部１６により連結されて構成されている。
【００３３】
腰フレーム１２は、平面視にて前方に開口した略半円状（Ｕ字状）のフレームであり、腰フレーム１２の左右（肩幅）方向中央部の前面には、人体の背腰部に当接する腰当板１２Ａが取付けられている。また、腰フレーム１２は、その左右両端にそれぞれ連結された腰ベルト１８（図２参照）により人体の腰部に装着されるようになっており、人体の臀部が、腰フレーム１２を下側から支持するようになっている。なお、図１、及び図３〜図７では、腰ベルト１８の図示を省略している。
【００３４】
また、腰フレーム１２の左右両端には、第１関節部１６が配設され、この第１関節部１６を介して、略上下方向を長手方向とする下肢フレーム１４の上端が連結されている。下肢フレーム１４は、人体の大腿に装着される大腿装着部としての大腿フレーム２０と、人体の下腿に装着される下腿装着部としての下腿フレーム２２とが、人体の膝関節に対応する第２関節部２４により連結されて構成されている。
【００３５】
大腿フレーム２０は、略上下方向を長手方向とされた長尺のフレームであり、その上端を第１関節部１６により腰フレーム１２の左右両端に連結されている。また、大腿フレーム２０の長手方向中間部には、円弧状に湾曲された板状のフレームである大腿当板２６が取付けられている。大腿当板２６は、大腿フレーム２０の長手方向中間部から体中心側へ張り出しており、人体の大腿の後側に当接する。また、大腿当板２６の左右両端には、大腿ベルト２８（図２参照）の両端が連結されるようになっており、大腿フレーム２０は、大腿ベルト２８により人体の大腿部に装着されるようになっている。なお、図１、及び図３〜図７では、大腿ベルト２８の図示を省略している。
【００３６】
また、下腿フレーム２２は、略上下方向を長手方向とされた長尺のフレームであり、その上端を第２関節部２４により大腿フレーム２０の下端に連結されている。また、下腿フレーム２２の長手方向中間部には、円弧状に湾曲された板状のフレームである下腿当板３０が取付けられている。下腿当板３０は、下腿フレーム２２の長手方向中間部から体中心側へ張り出しており、人体の下腿の後側に当接する。また、下腿当板３０の左右両端には、下腿ベルト３２（図２参照）の両端が連結されるようになっており、下腿フレーム２２は、下腿ベルト３２により人体の下腿部に装着されるようになっている。さらに、下腿フレーム２２の下端部は、靴に装着可能となっている。なお、図１、及び図３〜図７では、下腿ベルト３２の図示を省略している。
【００３７】
図８〜図１１に示すように、第１関節部１６は、腰フレーム１２の左右両端から肩幅外側へ立設されたヒンジ軸３４と、ヒンジ軸３４の軸方向に配設されたプーリ３６、３８と、プーリ３６とプーリ３８との間に配設された回転体４０とを備えている。
【００３８】
ヒンジ軸３４は、略左右方向に沿って延在する円柱体とされている。また、プーリ３６、３８は、軸芯部をヒンジ軸３４に固定された円板体であり、これらは、体中心側（ヒンジ軸３４の基端側）から外側（ヒンジ軸３４の先端側）へ順に配設されている。また、プーリ３６は、プーリ３８よりも大径とされている。また、回転体４０には、ヒンジ軸３４が相対回転自在に嵌合する円孔４０Ａが形成されている。即ち、回転体４０は、プーリ３６とプーリ３８との間で、略左右方向に沿って延在する軸線Ｘ回りに回転可能とされている。なお、プーリ３６をプーリ３８よりも大径とすることは必須ではなく、プーリ３６をプーリ３８と同径としてもよいし、プーリ３６をプーリ３８よりも小径としてもよい。
【００３９】
また、回転体４０の円孔４０Ａの下側には、大腿フレーム２０の上端を収容する凹部４０Ｂが形成されており、この凹部４０Ｂには、略前後方向に沿って延在する円柱体とされたヒンジ軸４２が配設されている。大腿フレーム２０の上端には、ヒンジ軸４２と相対回転自在に嵌合する円孔２０Ａが形成されている。
【００４０】
即ち、大腿フレーム２０（下肢フレーム１４）は、第１関節部１６により、略左右方向に沿って延在する軸線Ｙ回りに回動（揺動）可能、且つ、略前後方向に沿って延在する軸線回りに回動（揺動）可能に腰フレーム１２の左右両端に連結されている。なお、大腿フレーム２０は、ヒンジ軸４２を支点として、垂下された状態から肩幅方向内側へ約１０°、肩幅方向外側へ約５°回動（揺動）可能とされている。
【００４１】
また、図１２に示すように、大腿フレーム２０の下端側には、調整手段としての円筒状のパイプアジャスタ４８が配設されており、大腿フレーム２０の長手方向の長さ（軸長）が調整可能とされている。
【００４２】
また、図７に示すように、第２関節部２４は、大腿フレーム２０の下端から肩幅外側へ立設されたヒンジ軸４４と、ヒンジ軸４４に固定されたプーリ４６とを備えている。ヒンジ軸４４は、略左右方向に沿って延在する円柱体とされている。また、プーリ４６は、軸芯部をヒンジ軸４４に固定された円板体とされている。
【００４３】
プーリ４６と大腿フレーム２０の下端との間には、下腿フレーム２２の上端が配設されている。下腿フレーム２２の上端には、ヒンジ軸４４に相対回転自在に嵌合する円孔（図示省略）が形成されている。即ち、下腿フレーム２２は、第２関節部２４により、略左右方向に沿って延在する軸線回りに回動（揺動）可能に大腿フレーム２０の下端に連結されている。
【００４４】
また、図１３に示すように、下腿フレーム２２は、共に略上下方向を長手方向とする長尺のフレームである上フレーム５０、下フレーム５２が、スライドガイド５４を介して連結されて構成されている。上フレーム５０の上端は、第２関節部２４により、略左右方向に沿って延在する軸線回りに回動（揺動）可能に大腿フレーム２０の下端に連結されている。また、下フレーム５２の上端の肩幅内側には、上記下腿当板３０が取付けられており、下フレーム５２は、下腿ベルト３２（図２参照）により人体の下腿に装着される。
【００４５】
ここで、上フレーム５０と下フレーム５２とは、長手方向が略平行となると共に、左右方向視にて大部分が重合するように配設され、これらの間に配設されたスライドガイド５４により、互いに長手方向へ相対移動可能に連結されている。即ち、下フレーム５２は、第２関節部２４に対して下肢に沿って接離可能とされており、下腿フレーム２２は、長手方向（略上下方向）に伸縮自在とされている。
【００４６】
また、図１〜図７に示すように、歩行補助装置１０には、補助力付与機構５６が備えられている。補助力付与機構５６は、第１のアクチュエータ５８、第２のアクチュエータ６０、第３のアクチュエータ６２、第４のアクチュエータ６４を備えている。なお、左右のアクチュエータを区別して説明する場合には、左側のアクチュエータの符号に「Ｌ」の添え字を、右側のアクチュエータの符号に「Ｒ」の添え字を付すこととする。
【００４７】
第１〜第４のアクチュエータ５８、６０、６２、６４は、空気圧式アクチュエータ（流体圧式アクチュエータ、所謂、McKibben人工筋肉）とされている。図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、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。
【００４８】
図１４（Ｂ）に示すように、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。
【００４９】
図１５に示すように、第１〜第４のアクチュエータ５８、６０、６２、６４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５８、６０、６２、６４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のアクチュエータ５８、６０、６２、６４内の空気が排気される。スイッチＳＷは、制御装置（図示省略）により、歩行訓練者の歩行動作に合わせて適宜制御される。
【００５０】
図１〜図７に示すように、第１〜第４のアクチュエータ５８、６０、６２、６４の両端にはワイヤ６６が取付けられている。第１のアクチュエータ５８の一端側に取付けられたワイヤ６６は、プーリ３６の周面に巻き掛けられた状態で固定されており、第１のアクチュエータ５８の一端側は、揺動軸Ｘ（図９参照）の後方側（歩行訓練者の背中側）においてプーリ３６に支持されている。なお、第１〜第４のアクチュエータの他端側にもワイヤ６６を取り付けることは必須ではなく、該他端側には、Ｕ字型の金具や雄ネジ等を取り付け、これらを介して、該他端側を後述の取付部６８等に支持してもよい。
【００５１】
また、図３及び図４に示すように、大腿フレーム２０の下端部（パイプアジャスタ４８より下側）には、第１のアクチュエータ５８の他端側を取付るための取付部６８が設けられている。取付部６８は、大腿フレーム２０の下端部から肩幅方向外側へ突出した突部７０と、突部７０に立設されたピン７２、７４とにより構成されている。ピン７２は、突部７０から後方側へ延出し、ピン７４は、突部７０から前方側に延出している。ピン７２には、第１のアクチュエータ５８の他端側に取付けられたワイヤ６６が固定されている。
【００５２】
即ち、図１〜図７に示すように、第１のアクチュエータ５８の一端側は、揺動軸Ｘより後方側且つ揺動軸Ｙ（図８及び図９参照）より体中心側（肩幅方向内側）において腰フレーム１２側に支持され、第１のアクチュエータ５８の他端側は、一端側の下方において大腿フレーム２０の下端部に支持されている。
【００５３】
このため、第１のアクチュエータ５８は、短縮することで大腿フレーム２０を後方側へ回動させる力を発生する。即ち、アクチュエータ５８は、図１６に示す人体の大臀筋Ｃに相当する力を発生し、歩行訓練者の下肢を後方に引く動作を補助する。また、図１１（Ｂ）に示すように、第１のアクチュエータ５８は、短縮することで大腿フレーム２０を体中心側へ回動（揺動）させる力を発生する。
【００５４】
また、図１〜図７に示すように、第２のアクチュエータ６０の一端側に取付けられたワイヤ６６は、プーリ３８の周面に巻き掛けられた状態で固定されており、第２のアクチュエータ６０の一端側は、揺動軸Ｘの前方側（歩行訓練者の前方側）においてプーリ３６に支持されている。また、第２のアクチュエータ６０の他端側に取付けられたワイヤ６６は、上記ピン７４に固定されている。
【００５５】
即ち、第２のアクチュエータ６０の一端側は、揺動軸Ｘより前方側において腰フレーム１２側に支持され、第２のアクチュエータ６０の他端側は、一端側の下方において大腿フレーム２０の下端部に支持されている。
【００５６】
このため、第２のアクチュエータ６０は、短縮することで大腿フレーム２０を前方側へ回動（揺動）させる力を発生する。即ち、第２のアクチュエータ６０は、図１６に示す人体の大腿四頭筋Ａに相当する力を発生し、歩行訓練者の太腿を上げる動作を補助する。
【００５７】
図１〜図７に示すように、第３のアクチュエータ６２の一端側に取付けられたワイヤ６６は、プーリ４６の周面に巻き掛けられた状態で固定されており、第３のアクチュエータ６２の一端側は、下肢フレーム２２の揺動軸Ｚ（図３及び図４参照）の後方側においてプーリ４６に支持されている。
【００５８】
また、図３及び図４に示すように、上フレーム５０の下端部には、第３のアクチュエータ６２の他端側を取付るための取付部７６が設けられている。取付部７６は、大腿フレーム２０の下端部から肩幅方向外側へ突出した突部７８と、突部７８に立設されたピン８０、８２とにより構成されている。ピン８０は、突部７８から後方側へ延出し、ピン８２は、突部７８から前方側に延出している。ピン８０には、第３のアクチュエータ６２の他端側に取付けられたワイヤ６６が固定されている。
【００５９】
即ち、第３のアクチュエータ６２の一端側は、揺動軸Ｚより後方側において大腿フレーム２０側に支持され、第３のアクチュエータ６２の他端側は、一端側の下方において上フレーム５０の下端部に支持されている。
【００６０】
このため、第３のアクチュエータ６２は、短縮することで上フレーム５０を後方側へ回動（揺動）させる力を発生する。即ち、第３のアクチュエータ６２は、図１６に示す人体のハムストリングＢに相当する力を発生し、歩行訓練者の膝関節を曲げる動作を補助する。
【００６１】
図１〜図７に示すように、第４のアクチュエータ６４の一端側に取付けられたワイヤ６６は、プーリ４６の周面に巻き掛けられた状態で固定されており、第４のアクチュエータ６４の一端側は、揺動軸Ｚの前方側においてプーリ４６に支持されている。また、第４のアクチュエータ６４の他端側に取付けられたワイヤ６６は、上記ピン８２に固定されている。
【００６２】
即ち、第４のアクチュエータ６４の一端側は、揺動軸Ｚの前方側において大腿フレーム２０側に支持され、第４のアクチュエータ６４の他端側は、一端側の下方において上フレーム５０の下端部に支持されている。
【００６３】
このため、第４のアクチュエータ６４は、短縮することで上フレーム５０を前方側へ回動（揺動）させる力を発生する。即ち、第４のアクチュエータ６４は、図１６に示す人体の大腿四頭筋Ｄに相当する力を発生し、歩行訓練者の膝関節を伸ばす動作を補助する。
【００６４】
次に、本実施形態における作用について説明する。
【００６５】
歩行訓練者が歩行補助装置１０を装着した状態で、歩行訓練を行う際には、図１７のタイミングチャートに示すように、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。
【００６６】
まず、右脚側の第２のアクチュエータ６０Ｒが、空気を供給されて短縮し、右脚側の大腿フレーム２０を前方側へ回動させる力、即ち、歩行訓練者の右脚の大腿四頭筋Ａ（図１６参照）に相当する力を発生する。これにより、歩行訓練者の右脚の太腿が上がる。
【００６７】
そして、第２のアクチュエータ６０Ｒへの空気の供給に僅かに（１秒程度）遅れて、右脚側の第３のアクチュエータ６２Ｒが、空気を供給されて短縮し、右脚側の下腿フレーム２２を後方側へ回動させる力、即ち、歩行訓練者の右脚のハムストリングＢ（図１６参照）に相当する力を発生する。これにより、歩行訓練者の右脚の膝関節が曲がる。
【００６８】
そして、第３のアクチュエータ６２Ｒへの空気の供給開始とほぼ同じタイミングで、第２のアクチュエータ６０Ｒが、排気されることにより伸長し、歩行訓練者の右脚の大腿四頭筋Ａに相当する力を減少させる。これにより、歩行訓練者の右脚が、膝関節を曲げた状態で下がり、歩行訓練者の上体の前方において歩行面に着地する。
【００６９】
また、第３のアクチュエータ６２Ｒへの空気の供給に僅かに（１秒程度）遅れて、且つ、第２のアクチュエータ６０Ｒの排気終了とほぼ同じタイミングで、右脚側のアクチュエータ５８Ｒが、空気を供給されて短縮し、右脚側の大腿フレーム２０を後方側へ回動させる力、即ち、歩行訓練者の右脚の大臀筋Ｃ（図１６参照）に相当する力を発生する。これにより、歩行訓練者の右脚が上体に対して相対的に後方に引かれ、歩行訓練者の上体が右脚の位置まで前進する。
【００７０】
そして、第１のアクチュエータ５８Ｒへの空気の供給に僅かに（１秒程度）遅れて、第３のアクチュエータ６２Ｒが、排気されることにより伸長し、右足のハムストリングＢに相当する力を減少させる。また、第３のアクチュエータ６２Ｒの排気終了とほぼ同じタイミングで、右脚側の第４のアクチュエータ６４Ｒが、空気を供給されて短縮し、右脚側の下腿フレーム２２を前方側へ回動させる力、即ち、歩行訓練者の右脚の大腿四頭筋Ｄ（図１６参照）に相当する力を発生させる。これにより、歩行訓練者の右脚の膝関節が伸びる。
【００７１】
そして、第４のアクチュエータ６４Ｒへの空気の供給に僅かに（１秒程度）遅れて、第１のアクチュエータ５８Ｒ、第４のアクチュエータ６４Ｒが、排気されることにより伸長し、歩行訓練者の右脚のハムストリングＢ及び大腿四頭筋Ｄに相当する力が減少される。
【００７２】
また、第１のアクチュエータ５８Ｒへの空気の供給とほぼ同じタイミングで、左脚側のアクチュエータ６０Ｌが、空気を供給されて短縮し、左脚側の大腿フレーム２０を前方側へ回動させる力、即ち、歩行訓練者の左脚の大腿四頭筋Ａに相当する力を発生する。これにより、歩行訓練者の上体が前進するのと同時に、歩行訓練者の左脚が上がる。
【００７３】
その後、左脚側の第３のアクチュエータ６２Ｌ、第１のアクチュエータ５８Ｌ、第４のアクチュエータ６４Ｌは、右脚側と同様の位相差をもって給排気を行われることにより、歩行訓練者の左脚に、右脚と同様の補助力を付与する。
【００７４】
ところで、人間は、歩行運動の際、重心を立脚側へ移動させることにより、立脚側の反対側（上げている脚の側）へ倒れないようにしている。このため、図１８に示すように、人間の歩行運動の際、股関節Ｋが、肩幅方向内側へ屈曲し、立脚Ｊが、上体に対して相対的に体の中心側へ移動する。
【００７５】
ここで、大腿フレーム２０は、略前後方向に沿って延在する軸線を有するヒンジ軸４２を介して回動可能に腰フレーム１２側に連結されることにより、第１関節部１６に設けられた揺動軸Ｙを支点として肩幅方向へ揺動可能とされており、第１関節部１６が、肩幅方向内側へ屈曲可能とされ、且つ、大腿フレーム２０が、腰フレーム１２に対して相対的に肩幅方向中央側へ揺動可能とされている。
【００７６】
このため、歩行訓練者が重心を立脚側へ移動させながら歩行運動を行った際には、第１関節部１６が、腰関節に追従して肩幅方向内側へ屈曲し、且つ、大腿フレーム２０が、立脚Ｊに追従して上体に対して相対的に体の中心側へ揺動する。
【００７７】
即ち、歩行訓練者は、立脚側への重心の移動を歩行補助装置１０から阻害されることなく、歩行運動を行うことが可能である。よって、歩行補助装置１０を装着した歩行訓練者に対して、バランスの良い歩行運動を行わせることが可能である。
【００７８】
また、上述したように、歩行訓練者の歩行運動時に、右脚又は左脚が歩行面に着地するのとほぼ同時のタイミングで、第１のアクチュエータ５８が、空気を供給されて短縮し、大臀筋Ｃに相当する力を発生し、立脚を後方側へ移動させる。
【００７９】
ここで、第１のアクチュエータ５８の一端側は、揺動軸Ｙより肩幅方向内側においてプーリ３６を介して腰フレーム１２に支持され、第１のアクチュエータ５８の他端側は、一端側の下方において大腿フレーム２０の下端部に支持されている。
【００８０】
このため、第１のアクチュエータ５８は、空気を供給されて短縮した際に、第１関節部１６を肩幅方向内側へ屈曲させ、大腿フレーム２０を体中心側（肩幅方向内側）へ揺動させる。
【００８１】
即ち、歩行訓練者の歩行運動時に、第１のアクチュエータ５８により、立脚の体の中心側への移動が補助され、重心の立脚側への移動が補助されるため、歩行補助装置１０を装着した歩行訓練者に対して、バランスのより良い歩行運動を行わせることが可能である。
【００８２】
ところで、図１９に示すように、人間の膝関節Ｈの角度変化は、大腿骨Ｅと脛骨Ｉとの節点Ｐを変化させ、大腿骨Ｅの下端部（大腿の下端）から脛骨Ｉの下端部（足首）までの距離Ｌを変化させる。
【００８３】
ここで、下腿フレーム２２は、第２関節部２４により大腿フレーム２０の下端部に連結された上フレーム５０と、下腿に装着される下フレーム５２とが、スライドガイド５４により、互いに下腿に沿って相対移動可能に連結されて構成されており、下腿に沿って伸縮自在とされている。
【００８４】
このため、歩行訓練者の膝関節Ｈの角度が変化した際には、下腿ベルト３２による下腿フレーム２２と下腿との縛付位置が、第２関節部２４回りに角変位するのみならず、第２関節部２４に対して接離する。これにより、歩行訓練者は、下腿フレーム２２により膝関節Ｈの動きを拘束されることなく、歩行運動を行うことができる。よって、歩行補助装置１０を装着した歩行訓練者に対して、より良好な歩行運動を行わせることが可能である。
【００８５】
また、下腿フレーム２２が歩行訓練者の下腿に沿って伸縮自在とされていることにより、下腿フレーム２２を下腿に装着した際に、下腿フレーム２２の第２関節部２４からの長さが、自動的に調整されるため、歩行訓練者は、座った状態で下腿フレーム２２を下腿に装着し、その後、立ち上がることが可能である。よって、歩行訓練者は、下腿フレーム２２を下腿へ容易に装着できる。
【００８６】
また、歩行補助装置１０では、大腿フレーム２０の第１関節部１６と第２関節部２４との間の長さが、パイプアジャスタ４８により調整可能とされている。よって、歩行補助装置１０は、身長が異なる様々な利用者が装着可能である。
【００８７】
また、歩行補助装置１０では、第１〜第４のアクチュエータ５８、６０、６２、６４が、内部に空気を供給されることにより、作動状態となる空気圧式アクチュエータであるため、簡単な構造により、大臀筋、大腿四頭筋、ハムストリング及び大腿四頭筋を補助する機能を得ることができる。
【００８８】
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備えることは必須ではない。
【００８９】
また、本実施形態では、下肢フレーム１４が、大腿フレーム２０と下腿フレーム２２とにより構成されているが、下肢フレーム１４を、大腿フレーム２０のみで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置の使用状態を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置を示す背面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置を示す側面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える第１関節部及び大腿フレームを拡大して示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える第１関節部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える第１関節部を示す正面断面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える第１関節部を示す正面断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備えるパイプアジャスタを示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える下腿フレームを示す斜視図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施形態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１５】本発明の一実施形態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１６】本発明の一実施形態に係る歩行補助装置が備える各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１７】本発明の一実施形態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１８】人間の歩行動作時の立脚の動きを示す説明図である。
【図１９】人間の膝関節の動きを示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０    歩行補助装置
１２    腰フレーム（腰装着部）
１４    下肢フレーム（下肢装着部）
１６    第１関節部
２０    大腿フレーム（大腿装着部）
２２    下腿フレーム（下腿装着部）
２４    第２関節部
４８    パイプアジャスタ（調整手段）
５８    第１のアクチュエータ
６０    第２のアクチュエータ
６２    第３のアクチュエータ
６４    第４のアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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