(57)【要約】【課題】使用者自身の筋肉の運動を妨げることがなく、しかも装着状態がずれることのない歩行補助装置を提供する。【解決手段】下肢の運動に補助力を与えるべく下肢関節の少なくとも一箇所の側方に設けられる補助動力発生装置（股関節アクチュエータ１０及び／又は膝関節アクチュエータ２６）を関節の側方に固定するための装具（腰部装具１及び／又は下腿部装具２）の主たる拘束点を、体幹や関節を動かした時に皮膚の動きが比較的少ない部位に設けるものとした。これにより、皮膚の動きが少ない部位、即ち筋肉の伸縮による周囲長の変化が少ない部位にしっかりと装具を固定することができるので、運動時の圧迫感が少なくて済む上に装具がずれたりせずに済む。【選択図】      図４
2004344303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下肢の運動に補助力を与えるべく下肢関節の少なくとも一箇所の側方に補助動力発生装置を備えた歩行補助装置であって、
前記補助動力発生装置を関節の側方に固定するための装具の主たる拘束点を、体幹や関節を動かした時に皮膚の動きが比較的少ない部位に設けることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
股関節の側方に補助動力発生装置を固定するべく、腹筋下部を中心とする下腹部および左右の腸骨陵部から仙腸関節を通る後背部にかけて装着される腰部装具と、膝関節の側方に補助動力発生装置を固定するべく、脛上部の両側からヒフク筋を避けてアキレス腱上部に装着される下腿部装具との少なくともいずれか一方を有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】
前記下腿部装具の拘束点が足部を含む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】
股関節の運動に補助力を与える股関節アクチュエータと膝関節の運動に補助力を与える膝関節アクチュエータとを連結してなる駆動ユニットと、股関節の側方に前記股関節アクチュエータを固定する腰部装具と、膝関節の側方に前記膝関節アクチュエータを固定する下腿部装具とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記駆動ユニットの上端が前記腰部装具に連結され、前記駆動ユニットの下端が前記下腿部装具に連結されることを特徴とする請求項４に記載の歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下肢、つまり主に股関節や膝関節の運動に補助力を与えるための歩行補助装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外傷や疾病、あるいは加齢による筋力低下で自力歩行が困難となった人のために、股関節や膝関節にアクチュエータを装着し、アクチュエータが発生する動力で下肢の運動を補助するようにした歩行補助装置が種々提案されている。
【０００３】
従来、これらの歩行補助装置は、ベルト等を締め付けて腰部、大腿部および下腿部に固定する装具を介してアクチュエータを下肢に固定することが一般的であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１６３３６４号公報（第１図〜第４図）
【特許文献２】
特開平７−１６３６０７号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された従来の装具によると、あくまでも自己の筋肉の衰えをカバーするために補助装置を利用する人の場合は、特に筋肉の牽引収縮による断面積（周囲長）の変化が大きい大腿部を装具で締め付けると、それが却って筋肉の動きを阻害することとなっていた。例えば、筋肉が伸びている立位で丁度良いように装具を締め付けると、筋肉が収縮するしゃがんだ時には大腿部に強い圧迫感を覚えることとなり、この逆にしゃがんだ時に丁度良いように装具を締め付けると、立った時には弛みを生じてしまうことが考えられる。
【０００６】
伸縮可能なゴム材などで装具を構成することも考えられるが、つまるところ、弛まないようにするためにはある程度以上の強い締め付け力が必要であり、違和感や苦痛を使用者に全く感じさせることのないように装具を構成することは極めて困難であった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、使用者自身の筋肉の運動を妨げることがなく、しかも装着状態がずれることのない歩行補助装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明の請求項１は、下肢の運動に補助力を与えるべく下肢関節の少なくとも一箇所の側方に設けられる補助動力発生装置（股関節アクチュエータ１０及び／又は膝関節アクチュエータ２６）を関節の側方に固定するための装具（腰部装具１及び／又は下腿部装具２）の主たる拘束点を、体幹や関節を動かした時に皮膚の動きが比較的少ない部位に設けることを特徴とするものとした。
【０００９】
このように、皮膚の動きが少ない部位にしっかりと装具を固定すれば、この部位は筋肉の伸縮による周囲長の変化が少ないので、運動時の圧迫感が少なくて済む上に装具がずれたりせずに済む。
【００１０】
請求項２においては、上記構成に加えて、腹筋下部を中心とする下腹部および左右の腸骨陵部から仙腸関節を通る後背部にかけて装着される腰部装具（１）を介して股関節の側方に股関節アクチュエータ（１０）を固定したり、脛上部の両側からヒフク筋を避けてアキレス腱上部に装着される下腿部装具（２）を介して膝関節の側方に膝関節アクチュエータ（２６）を固定したりするものとした。この腰部装具により、所謂丹田を圧迫することで骨盤の圧力反射で腹腔全体に圧力が加わり、直立姿勢が安定する。しかも下腹部に加わるベルト（１５）の拘束圧力の負担が少なくて済む。また下腿部装具により、膝関節の屈伸運動を補助する電動モータなどのアクチュエータを、使用者自身の筋肉の運動を妨げず、且つずれないように装着することができる。
【００１１】
請求項３においては、前記下腿部装具の拘束点が足部（３１）を含むことを特徴とするものとした。これにより、装具全体の重量を大地にて受け止めるように構成することができるので、身体の負担を軽減することができる。
【００１２】
請求項４においては、股関節の運動に補助力を与える股関節アクチュエータ（１０）と膝関節の運動に補助力を与える膝関節アクチュエータ（２６）とを連結してなる駆動ユニット（３）と、股関節の側方に股関節アクチュエータを固定する腰部装具（１）と、膝関節の側方に膝関節アクチュエータを固定する下腿部装具（２）とを有することを特徴とするものとした。これにより、補助動力発生装置を含む装具の全体を３分割構成とすることができるので、装着性の向上を企図し得る。
【００１３】
請求項５においては、前記駆動ユニットの上端が前記腰部装具に連結され、前記駆動ユニットの下端が前記下腿部装具に連結されることを特徴とするものとした。これにより、駆動ユニットの両端に設けられた各アクチュエータの駆動反力が各装具にてしっかりと受け止められるようにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に基づき構成された歩行補助装置の人体への装着状態を示している。この歩行補助装置は、腰部装具１と、下腿部装具２と、補助動力を発生する駆動ユニット３とから構成されており、腰部装具１と下腿部装具２とを下肢に固定し、これらを介して駆動ユニット３が発生する回転トルクを下肢に伝えることにより、低下した筋力を補う力を人体に与える機能を備えている。
【００１６】
腰部装具１は、図２に示すように、背当て部４と、ベルト部５と、ライニング部６とからなっている。
【００１７】
背当て部４は、図３に併せて示すように、左右の腸骨陵部（骨盤前面端点）７から仙腸関節（脊柱と骨盤の接合点）８を通る後背部に当接するように、平面視が概ねＵ字形をなしており、その左右両端に設けられた股部駆動源連結部９に連結される減速機付き電動モータ等からなる股関節アクチュエータ１０の駆動力を受け止めることができるように、実質的な剛体で構成されている。そして背当て部４の後背部は中空に形成されており、その内部には、図には明示されていないが、制御回路と、電動モータ及び制御回路に電力を供給するバッテリーとが内蔵されている。また背当て部４の直接人体に当接する部分には、クッションパッド１１が設けられている。
【００１８】
ベルト部５は、比較的硬質な材料で形成され、且つ背当て部４の左右両側部に設けられたベルト結合部１３の内面にボルト止めされる左右一対の基部１４と、各基部１４の前端に固着された左右一対のウェブ部１５と、各ウェブ部１５の前端に取り付けられた左右一対のバックル１６とからなっている。そしてベルト部５の内面、つまり人体の腰回りとの対向面には、圧着ファスナなどを利用して保護用のライニング部６が貼り付けられるようになっている。
【００１９】
背当て部４に設けられたクッションパッド１１は、腰椎１７に沿う窪みに当たる中央パッド１８と、腰椎１７の左右にて後方へ僅かに膨出する脊柱起立筋の左右両外側に当たる側部パッド１９とからなっている。またライニング部６には、腸骨陵部７に当たる腸骨パッド２０が設けられている。これらにより、総計５箇所のパッドが腰回りの要所に当たり、背当て部４がずれないように保持されるようになっている。なお、剛体からなる股部動力伝達部９が人体に直接当接すると、痛みを与えるおそれがあり、また万一転倒した際に肉体に大きな衝撃が加わるおそれがあるので、これらを緩和するために、股部動力伝達部９との間に挟まれて股関節側面に当たる股関節パッド２１がライニング部６に設けられている。
【００２０】
各ウェブ部１５は、基部１４の上下に固着された２本の平織りベルトをその前端で統合して各バックル１６に結合し、前側が狭くなるＶ字形をなしている。これらウェブ部１５の上側部分１５Ｕは、腸骨陵部７に対応する部位に位置する基部１４との結合点から、臍と恥骨との中間部（丹田）に位置するバックル１６へ向けて、外腹斜筋の筋繊維が走る方向に沿って延在している。そしてウェブ部１５の下側部分１５Ｌは、股関節の側方に位置する基部１４との結合点からバックル１６へ向けて、内腹斜筋の繊維の走る方向に沿って延在している。
【００２１】
さて、脊柱の直立姿勢は、背筋、胸筋、および腹筋のバランスで維持されるが、歩行機能に障害を来たした人の筋力低下は、下肢に限らずこれらの筋肉群にも当然表れ、特に腹筋の筋力低下は、腹腔を下垂させると共に脊柱を側面視Ｓ字形に湾曲させ、歩行の際の直立姿勢の維持を困難にする。それが本発明によれば、直立姿勢の維持に特に大切な腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋、腹横筋などが重なっている丹田と呼ばれる下腹部中央にバックル１６を位置させてウェブ部１５に緊締力を加えることにより、左右の腸骨陵部７から仙腸関節８を通る後背部にかけて装着された背当て部４が脊柱の湾曲を矯正し、骨盤を安定させて姿勢を正しくすると同時に、腹腔圧を高め、内臓を正しい位置に持ち上げる作用を発揮する。またウェブ部１５は比較的広い面積で下腹部に当接するので、腹腔に加わる圧力が下腹部の全体に均一に分散され、圧迫感が軽減される。
【００２２】
背当て部４及びベルト部５は、図４に示すように、体幹や下肢関節を動かした時の皮膚の動きが比較的少ない部位（図中の腰部に網線を付した部分）に装着されるように構成されている。従ってこれによると、太股を上げ下げする股関節の運動や上体の前屈運動を妨げることがなく、しかも大腿筋の伸縮による大腿囲の変化に影響されることもない。
【００２３】
この構成によれば、背当て部４の主たる拘束点（５箇所のパッド１８・１９・２０）を体形差が比較的少ない背中側に設定するので、使用者の体形の違いに対応するにはベルト部５のみを交換するだけで済むことから、背当て部４を共通化することができ、腰部装具１の製作コストの低減に寄与し得る。
【００２４】
他方、下腿部装具２は、図５に併せて示したように、前脛骨筋上部の両側からヒフク筋２２の下部とアキレス腱２３の上部との間の皮膚の動きが比較的少ない部位（図４中の下腿部に網線を付した部分）を覆うように、下腿部に巻き付く帯状部２４を備えている。これによれば、下腿部装具２の主たる拘束点が膝の屈伸運動に伴って周囲長が変化するふくらはぎ及び足首の運動に伴って皮膚が動くアキレス腱２３を避けているので、適度な緊締力をもってしっかりと下腿部装具２を下腿部に固定することができる。
【００２５】
下腿部装具２は、図６に示すように、足部３１に装着する靴３２の足首に対応する部位にその下端部を連結することもできる。このようにすれば、装具全体の重量を大地にて受け止めるように構成し得るので、身体の負担を軽減することができる。ここで下腿部装具２の靴３２に対する連結部３３は、歩行時の足首の動きを阻害しないように回動可能にしてあれば、靴３２自体が爪先の運動などには対応可能なようにできているので、さほどの違和感を与えずに済む。
【００２６】
駆動ユニット３は、図７に併せて示すように、テレスコピック式に伸縮可能な連結バー２５の各端に減速機付き電動モータ等からなる股関節アクチュエータ１０並びに膝関節アクチュエータ２６をそれぞれ結合してなるものであり、背当て部４の股関節の側方に対応する位置に設けられた股部駆動源連結部９、並びに下腿部装具２の膝関節の側方に対応する位置に設けられた膝部駆動源連結部２７に対し、着脱自在なように構成されている。このように、腰部装具１、下腿部装具２、および駆動ユニット３を互いに分割した構成を採るものとすれば、使用者に無理な姿勢を強いることがなく、装着、脱却を他人の手を借りずに簡単に行うことができるものとなる。
【００２７】
本発明装置は、テーピングを施したのと同様な緊締力が特定の筋肉に作用するように製造された運動用スパッツＳ（特開２００１−２１４３０３号公報を参照されたい）の上に装着すると、スパッツＳを形成する繊維の緊締力による筋肉支持作用と相俟って、運動機能を高める上により一層効果的である。また本発明装置は、駆動トルクを逆に作用させれば負荷トルクを関節に作用させることができるので、運動機能補助装置としての用途のみならず、医療用、リハビリテーション用、並びに筋力増強トレーニング用の負荷発生装置としても利用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、以下の如き格別な効果を奏することができる。
１．下肢の股関節や膝関節の運動に補助力を与えるための歩行補助装置を、運動時に筋肉が牽引収縮することの影響を受け難い部位に装着するものとしたので、筋肉の伸縮による周囲長の変化に影響されないために運動時の圧迫感を軽減することができる上、運動時の皮膚表面の動きが少ない部位に装着するので、装具のずれを抑制することができる。
２．腹筋下部を中心とする下腹部および左右の腸骨陵部から仙腸関節を通る後背部にかけて腰部装具を装着するものとしたので、所謂丹田を圧迫することで骨盤の圧力反射で腹腔全体に圧力が加わり、正しい姿勢を安定的にとり易くなる上、下腹部に加わるベルトの拘束圧力の負担を軽減することができる。また脛上部の両側からヒフク筋を避けてアキレス腱上部に装着される下腿部装具を装着するものとしたので、膝関節の屈伸運動を補助するアクチュエータを、使用者自身の筋肉の運動を妨げず、且つずれないように装着することができる。
３．下腿部装具の拘束点に足部を含ませることにより、装具全体の重量を大地にて受け止めるように構成することができるので、身体の負担を軽減することができる。
４．補助動力発生装置を含む装具の全体を、股関節アクチュエータと膝関節アクチュエータとを連結してなる駆動ユニットと、腰部装具と、下腿部装具とからなる３分割構成としたので、装着性の向上を企図することができる。
５．駆動ユニットの上端を腰部装具に連結し、駆動ユニットの下端を下腿部装具に連結するものとしたので、駆動ユニットの両端に設けられた各アクチュエータの駆動反力が各装具にてしっかりと受け止められるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を装着した状態の下半身を示す斜視図
【図２】本発明装置の腰部装具の構成を示す分解斜視図
【図３】背当て部と人体との関係を示す説明図
【図４】本発明装置と人体との関係を示す説明図
【図５】下腿部装具を下腿部に装着した状態を示す説明図
【図６】下腿部装具の別例を示す要部斜視図
【図７】駆動ユニットの斜視図
【符号の説明】
１  腰部装具
２  下腿部装具
３  駆動ユニット
４  背当て部
５  ベルト部
９、２７  駆動源連結部
１０、２６  アクチュエータ
１１  クッションパッド
１６  バックル
２５  連結バー
３１  足部
【図１】
2004344303.tif 000003
【図２】
2004344303.tif 000004
【図３】
2004344303.tif 000005
【図４】
2004344303.tif 000006
【図５】
2004344303.tif 000007
【図６】
2004344303.tif 000008
【図７】
2004344303.tif 000009