(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材の下面に設けた連結部に連結される脚リンクとを備える歩行補助装置であって、
前記脚リンクは前記着座部材に対し前記連結部を介して前後方向に揺動自在に連結され、
前記連結部は、前記脚リンクの前後方向の揺動支点が前記着座部材の上方に位置するように構成されていることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材の下面に設けた連結部に連結される脚リンクとを備える歩行補助装置であって、
前記脚リンクは前記着座部材に対し前記連結部を介して横方向に揺動自在に連結され、
前記連結部は、前記脚リンクの横方向の揺動支点が前記着座部材の上方に位置するように構成されていることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項３】
利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材の下面に設けた連結部に連結される脚リンクとを備える歩行補助装置であって、
前記脚リンクは前記着座部材に対し前記連結部を介して前後方向及び横方向に揺動自在に連結され、
前記連結部は、前記脚リンクの前後方向の揺動支点と横方向の揺動支点とが夫々前記着座部材の上方に位置するように構成されていることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項４】
前記連結部は、前記着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧状の案内軌道を備えて、この案内軌道に前記脚リンクの上端部が移動自在に係合することにより前記曲率中心が前記脚リンクの前後方向の揺動支点となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記脚リンクは、中間に回転式の関節部を持つ屈伸自在なリンクで構成され、前記脚リンクの上端部は、前記関節部と前記案内軌道の曲率中心とを結ぶ線より後方に位置する前記案内軌道の部分に係合することを特徴とする請求項４記載の歩行補助装置。
【請求項６】
前記連結部は、前記着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧状の案内軌道を備えて、この案内軌道に前記脚リンクの上端部が移動自在に係合することにより前記曲率中心が前記脚リンクの前後方向の揺動支点となるように構成されることを特徴とする請求項３記載の歩行補助装置。
【請求項７】
前記脚リンクは、中間に回転式の関節部を持つ屈伸自在なリンクで構成され、前記脚リンクの上端部は、前記関節部と前記案内軌道の曲率中心とを結ぶ線より後方に位置する前記案内軌道の部分に係合することを特徴とする請求項６記載の歩行補助装置。
【請求項８】
前記関節部を駆動する駆動源を備えることを特徴とする請求項５又は７記載の歩行補助装置。
【請求項９】
前記脚リンクは中間に関節部を持ち、この関節部を駆動する駆動源を備えることを特徴とする請求項１〜４、６の何れか１項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、利用者の歩行を補助する歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歩行補助装置として、利用者の腰回りに装着される腰支持ベルトを備え、腰支持ベルトの横方向両側に人の股関節に相当する第１関節部を介して左右一対の脚リンクを連結して成るものが知られている(例えば、特開２００３−２２０１０２号公報参照)。このもので各脚リンクは、上下方向中間に人の膝関節に相当する第２関節部を有する屈伸自在なリンクで構成され、各脚リンクの下端には、利用者の足平に装着される接地部材が連結されている。そして、第２関節部用の駆動源を設け、駆動源による第２関節部の回転駆動で利用者の体重の一部を支える支持力を発生させている。【０００３】
上記従来例のものでは、支持力を利用者の胴体に確実に伝達するために、腰支持ベルトを腰回りにきつく装着する必要があって、利用者が束縛感を受けやすく、更に、利用者の腰の両側に左右の脚リンクの第１関節部が張り出すため、歩行時の腕振りに際し第１関節部や第１関節部に連結される脚リンクの上部に手が当りやすく、使い勝手が悪くなる。【０００４】
また、従来、利用者の回りを後側から横方向両側に亘って囲うフレームに、下端の車輪を有する４本の脚リンクを垂設すると共に、利用者が跨ぐようにして着座するサドル状の着座部材をフレームに取り付け、利用者により着座部材に加えられる力を検出して、この力が所定の目標値になるように車輪を駆動する歩行補助装置も知られている(例えば、特許第３１５６３６７号公報参照)。【０００５】
このものでは、利用者の束縛感を軽減できるものの、装置が大型になって狭い場所では使用できず、また、歩行時の腕振りに際しフレームに手が当りやすく、使い勝手は良好にならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の如く従来の歩行補助装置には種々の不具合がある。そこで、本願発明者らは、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材の下面に設けた連結部に脚リンクを連結することを着想するに至った。これによれば、脚リンクによる支持力を着座部材を介して利用者の股下から胴体に確実に伝達することができる。そして、利用者は着座部材を跨ぐようにしてこれに着座するだけで済み、利用者の束縛感が軽減される。また、着座部材の下面に連結部が設けられるため、連結部及びこれに連結される脚リンクの上部は利用者の股下に位置することになり、歩行時の腕振りに際し連結部や脚リンクの上部に手が当たることはなく、自由な腕振りが可能になる。更に、利用者を囲うフレームを備える従来例のものと異なり装置が小型になって、狭い場所でも使用でき、上記した束縛感の軽減及び腕振りの自由さの確保と相俟って、使い勝手が著しく向上する。【０００７】
ここで、着座部材の下面の連結部は、脚リンクが前後方向に揺動自在となり、また、利用者の脚の外転を可能にするため、脚リンクが横方向にも揺動自在になるように構成することが望まれる。この場合、一般的に考えられるのは、連結部を横方向の軸線を持つ横軸と前後方向の軸線を持つ縦軸とを備えるものに構成し、横軸を支点にして脚リンクを前後方向に揺動自在とし、縦軸を支点にして脚リンクを横方向に揺動自在とすることである。【０００８】
ところで、利用者が上半身を前傾する等して着座部材に対する利用者の上半身の体重の作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の前方にずれた場合、着座部材を脚リンクの前後方向の揺動支点を中心にして前下がりに傾斜させる方向の回転モーメントが着座部材に作用する。ここで、上記の如く着座部材の下面の連結部材に設けた横軸を支点にして脚リンクを前後方向に揺動自在とする場合は、脚リンクの前後方向の揺動支点(横軸)が着座部材の下方に位置するため、着座部材の前下がりの傾斜で体重作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点に対し前方に変位して、該支点と体重作用点との間の前後方向距離が増加し、着座部材に作用する回転モーメントも増加する。その結果、着座部材がますます前下がりに傾斜して利用者に対し後方にずれ、時には着座部材が利用者の股下から後方に抜け出てしまう。また、上記の如く着座部材の下面の連結部材に設けた縦軸を支点にして脚リンクを横方向に揺動自在とする場合も、脚リンクの横方向の揺動支点(縦軸)が着座部材の下方に位置するため、体重作用点が脚リンクの横方向の揺動支点に対し横方向に僅かでもずれると、着座部材が横方向に大きく傾いてしまう。【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、着座部材の下面の連結部に脚リンクを連結するにも拘らず着座部材の安定性を向上できるようにした小型で使い勝手の良い歩行補助装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材の下面に設けた連結部に連結される脚リンクとを備える歩行補助装置に関し、上記目的を達成するために、前記脚リンクが前記着座部材に対し前記連結部を介して前後方向に揺動自在に連結される場合には、前記連結部が、前記脚リンクの前後方向の揺動支点が前記着座部材の上方に位置するように構成され、また、前記脚リンクが前記着座部材に対し前記連結部を介して横方向に揺動自在に連結される場合には、前記連結部が、前記脚リンクの横方向の揺動支点が前記着座部材の上方に位置するように構成され、また、前記脚リンクが前記着座部材に対し前記連結部を介して前後方向及び横方向に揺動自在に連結される場合には、前記連結部が、前記脚リンクの前後方向の揺動支点と横方向の揺動支点とが夫々前記着座部材の上方に位置するように構成されることを特徴とする。【００１１】
上記の如く脚リンクの前後方向の揺動支点が着座部材の上方に位置すると、着座部材に対する利用者の上半身の体重の作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の前方にずれて、着座部材が前下がりに傾斜した場合、体重作用点は脚リンクの前後方向の揺動支点の下側で後方に変位する。そのため、該支点と体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が脚リンクの前後方向の揺動支点の真下の位置まで変位したところで、着座部材に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材が安定する。このようにして着座部材が自動的に安定状態に収束するため、着座部材が利用者の股下で前後方向にずれることを抑制できる。【００１２】
また、上記の如く脚リンクの横方向の揺動支点が着座部材の上方に位置すると、体重作用点が脚リンクの横方向の揺動支点の横方向外方にずれて、着座部材が横方向に傾斜した場合、体重作用点は脚リンクの横方向の揺動支点の下側で横方向内方に変位し、該支点と体重作用点との間の横方向距離が減少する。そのため、着座部材に作用する横転モーメントも減少する。そして、体重作用点が脚リンクの横方向の揺動支点の真下の位置まで変位したところで、着座部材に作用する横転モーメントが零になり、この状態で着座部材が安定する。【００１３】
このように本発明によれば、着座部材の下面の連結部に脚リンクを連結するにも拘らず着座部材の安定性を向上できるようになり、小型で使い勝手の良い歩行補助装置が得られる。【００１４】
尚、脚リンクの前後方向の揺動支点を着座部材の上方に位置させる最も簡単な手段は、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧状の案内軌道を連結部材に設け、この案内軌道に脚リンクの上端部を移動自在に係合させることである。これによれば、脚リンクが案内軌道に沿って前後方向に揺動することになり、案内軌道の曲率中心が脚リンクの前後方向の揺動支点になる。【００１５】
ここで、脚リンクが中間に回転式の関節部を持つ屈伸自在なリンク又は中間に直動式の関節部を持つ伸縮自在なリンクで構成されていれば、この関節部を伸び方向(着座部材を押し上げる方向)に付勢する付勢手段を設けて、利用者の体重の少なくとも一部を支える支持力を発生させることができる。然し、好ましくは、脚リンクの中間の関節部を駆動する駆動源を設けるべきである。これによれば、駆動源の制御により利用者の足平に作用する荷重に応じた支持力を発生させて、歩行を適切に補助できる。【００１６】
また、着座部材の上方に曲率中心を持つ前後方向に長手の円弧状の案内軌道に脚リンクの上端部が移動自在に係合し、且つ、脚リンクが中間に回転式の関節部を持つ屈伸自在なリンクで構成されている場合、脚リンクの上端部が、中間の関節部と案内軌道の曲率中心(脚リンクの前後方向の揺動支点)とを結ぶ線より後方に位置する案内軌道の部分に係合するようにしておくことが望ましい。これによれば、利用者の脚の前方への振り出しに追従する脚リンクの前方への揺動ストロークを案内軌道の長さを前方に左程長くせずに確保できる。従って、連結部を小型化することができ、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１乃至図３に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する荷重伝達部たる着座部材１と、着座部材１の下側に配置される左右一対の脚リンク２Ｌ，２Ｒとを備えている。【００１８】
各脚リンク２Ｌ，２Ｒは、着座部材１の下面に設けた連結部たる第１関節部３に連結される第１リンク部４と、第１リンク部４の下端に回転式の第２関節部５を介して連結される第２リンク部６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。また、第２リンク部６の下端には、第３関節部７を介して、利用者の左右の各足平に装着される接地部材８が連結されている。各脚リンク２Ｌ，２Ｒには、更に、第２関節部５用の駆動源９が搭載されている。そして、駆動源９による第２関節部５の回転駆動で各脚リンク２Ｌ，２Ｒに接地部材８と着座部材１との間の距離を長くする伸び方向の力を加え、利用者の体重の少なくとも一部を支持する支持力(以下、体重免荷アシスト力という)を発生させる。各脚リンク２Ｌ，２Ｒで発生された体重免荷アシスト力は着座部材１を介して利用者Ｐの胴体に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。【００１９】
本実施形態の歩行補助装置は、利用者Ｐが足平に接地部材８を装着して着座部材１に着座するだけで使用することができ、殆ど束縛感を受けない。また、脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１関節部３及び第１リンク部４は利用者Ｐの股下に位置するため、歩行時の腕振りに際し手が第１関節部３や第１リンク部４に当たることがなく、自由な腕振りが可能になる。更に、装置が小型になって、狭い場所でも使用でき、束縛感の軽減及び腕振りの自由さの確保と相俟って、使い勝手が著しく向上する。【００２０】
各脚リンク２Ｌ，２Ｒ用の各第１関節部３は、図４、図５に明示する如く、前後方向に長手の円弧状の案内軌道３２と、案内軌道３２を支持する支持板３３とから成る関節部材３１で構成されている。尚、本実施形態では、案内軌道３２を円弧状のレールで構成しているが、支持板３３に形成する円弧状の溝で案内軌道３２を構成することも可能である。各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１リンク部４の上端部には、案内軌道３２を上下から挟む上下各一対のローラ４１ａを有するスライダ４１が取付けられており、案内軌道３２にスライダ４１がローラ４１を介して移動自在に係合する。かくして、各脚リンク２Ｌ，２Ｒは案内軌道３２の曲率中心を中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点は案内軌道３２の曲率中心になる。【００２１】
図２に示す如く、案内軌道３２の曲率中心、即ち、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａは着座部材１の上方に位置する。ここで、利用者Ｐが上半身を前傾する等して着座部材１に対する利用者Ｐの上半身の体重の作用点が各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａの前方にずれると、着座部材１が前下がりに傾斜する。そして、着座部材１がこのまま傾斜し続けると、着座部材１が利用者Ｐに対し後方にずれてしまう。然し、本実施形態では、着座部材１の前下がりの傾斜に伴い体重作用点は揺動支点３ａの下側で後方に変位し、該支点３ａと体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材１に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が揺動支点３ａの真下の位置まで変位したところで、着座部材１に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材１が安定する。このようにして着座部材１が自動的に安定状態に収束するため、着座部材１が利用者Ｐの股下で前後方向にずれることを抑制できる。【００２２】
また、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端部であるスライダ４１は、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第２関節部５と各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａ(案内軌道３２の曲率中心)とを結ぶ線Ｌ１よりも後方に位置する案内軌道３２の部分に係合している。これにより、利用者Ｐの各脚の前方への振り出しに追従する各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前方への揺動ストロークを案内軌道３２の長さを前方に左程長くせずに確保できる。尚、案内軌道３２の前後の各端部には、第１リンク部４の離脱防止のためのストッパ３２ａが取付けられている。【００２３】
また、左右の各脚リンク２Ｌ，２Ｒ用の各第１関節部３を構成する上記各関節部材３１は、着座部材１の下面の横方向中央に取付けられる前後一対の支持ブロック３４，３４に夫々支持させた前後方向の軸線を持つ支軸３５，３５に、支持板３３の前後の上端部に取り付けたヒンジ部材３６，３６を介して横方向に揺動自在に軸支される。従って、第１関節部３は、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動を許容する自由度に加えて各脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向への揺動を許容する自由度を持つことになり、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。【００２４】
また、左側の脚リンク２Ｌ用の関節部材３１と右側の脚リンク２Ｒ用の関節部材３１とは共通の支軸３５で軸支されている。即ち、左側の脚リンク２Ｌの横方向の揺動支点と右側の脚リンク２Ｒの横方向の揺動支点とが前後方向の同一軸線上に位置する。ここで、片脚支持状態では、遊脚(足平が床面から離れている脚)側の脚リンクの重量(後述するように脚リンクにこれを屈曲させる方向の力を加えて遊脚の持ち上げを補助するアシスト力を発生させる場合にはこのアシスト力)が、当該脚リンクの横方向の揺動支点を介して着座部材１に作用する。そして、左側の脚リンク２Ｌの横方向の揺動支点と右側の脚リンクの横方向の揺動支点とが離れていると、片脚支持状態では、着座部材１に、遊脚側の脚リンクの重量により、支持脚(足平が床面に接地している脚)側の脚リンクの横方向の揺動支点を中心にした横転モーメントが作用し、着座部材１がローリングしてしまう。【００２５】
これに対し、本実施形態では、片脚支持状態において、遊脚側脚リンクの重量の作用箇所である遊脚側脚リンクの横方向の揺動支点が支持脚側脚リンクの横方向の揺動支点と同一軸線(支軸３５)上に位置するから、着座部材１に支持脚側脚リンクの横方向の揺動支点を中心にした横転モーメントは作用しない。従って、片脚支持状態での着座部材１のローリングを防止できる。尚、遊脚側の脚リンクの重量は支持脚側の脚リンクを介して床面に伝達され、着座部材１には、遊脚側の脚リンクの重量は作用しない。【００２６】
また、第１関節部３における各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａと第３関節部７とを結ぶ線を基準線Ｌ２(図２参照)として、各脚リンク２Ｌ，２Ｒは、利用者Ｐの直立状態においても、第２関節部５が基準線Ｌ２の前方に張り出す屈曲状態になるような長さに形成されている。そして、駆動源９の制御で着座部材１の高さを利用者Ｐに合わせて自動的に調節できるようにしている。そのため、個人毎に専用の装置を製作したり、脚リンクの長さを調節する必要がなく、汎用性があってコストダウンを図ることができる。【００２７】
ここで、利用者Ｐの直立状態において、基準線Ｌ２はほぼ鉛直になり、第２関節部５を含めて脚リンク２Ｌ，２Ｒの殆どの部分が第３関節部７より前方に位置してしまう。従って、駆動源９を第２関節部５と同軸上に配置した場合には、利用者Ｐの直立状態において、駆動源９を含む各脚リンク２Ｌ，２Ｒの重量により、各脚リンク２Ｌ，２Ｒに第３関節部７を中心にした前傾方向の大きな揺動モーメントが発生する。そして、この揺動モーメントで着座部材１に前方への押し力が作用してしまう。更に、利用者Ｐの脚を前方に振り出す際に、脚リンク２Ｌ，２Ｒに第１関節部３における前後方向の揺動支点３ａを中心にした後方への揺動モーメントが発生し、脚の前方への振り出しに対する抵抗感を与えてしまう。また、駆動源９を第２関節部５と同軸上に配置すると、第１関節部３回りの脚リンク２Ｌ，２Ｒの慣性モーメントが大きくなり、歩行時に利用者Ｐの脚が脚リンク２Ｌ，２Ｒの慣性モーメントを受けて重く感じる。【００２８】
そこで、本実施形態では、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１関節部３側の端部、即ち、第１リンク部４の上端のスライダ４１に、基準線Ｌ２に対し第２関節部５とは前後方向反対側である後方に張り出す板部材から成る張出し部４２を取付け、この張出し部４２に駆動源９を搭載している。これによれば、利用者Ｐの直立時に、駆動源９を除く各脚リンク２Ｌ，２Ｒの重量によって各脚リンク２Ｌ，２Ｒに発生する第３関節部７を中心にした前傾方向の揺動モーメントが、駆動源９の重量により発生する逆向きの揺動モーメントにより減殺される。即ち、駆動源９がカウンタウェイトとして機能して、駆動源９を含む脚リンク２Ｌ，２Ｒ全体の揺動モーメントは小さくなる。その結果、着座部材１に作用する前方への押し力も小さくなり、安定性が向上する。【００２９】
更に、利用者Ｐの脚を前方に振り出す際には、駆動源９の重量により各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａを中心にした前方への揺動モーメントが発生し、このモーメントで脚の前方への振り出しがアシストされる。従って、第２関節部５が基準線Ｌ２の前方に張出すように脚リンク２Ｌ，２Ｒが屈曲している場合に問題になる脚の前方への振り出しに対する抵抗感を解消できる。また、重量物たる駆動源９と揺動支点３ａとの間の距離が短くなり、そのため、第１関節部３回りの脚リンク２Ｌ，２Ｒの慣性モーメントが小さくなる。従って、歩行時に利用者Ｐの脚が脚リンク２Ｌ，２Ｒの慣性モーメントを受けて重く感じることを防止できる。【００３０】
また、体重免荷アシスト力は横方向から見て上記基準線Ｌ２にほぼ一致する線上に作用する。ここで、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端のスライダ４１が各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第２関節部５と各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａとを結ぶ線Ｌ１に合致する案内軌道３２の部分に係合すると、体重免荷アシスト力の作用線に対し案内軌道３２のスライダ係合部分が前方に大きくオフセットし、案内軌道３２にスライダ４１を介して作用する体重免荷アシスト力によるモーメントも大きくなる。そのため、案内軌道３２の剛性を高める必要があり、第１関節部３の小型軽量化が困難になる。これに対し、本実施形態では、上記の如く各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端のスライダ４１が各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第２関節部５と各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａとを結ぶ線Ｌ１よりも後方に位置する案内軌道３２の部分に係合している。そのため、体重免荷アシスト力の作用線に対する案内軌道３２のスライダ係合部分のオフセット量が減少し、案内軌道３２にスライダ４１を介して作用する体重免荷アシスト力によるモーメントも減少する。従って、第１関節部３の小型軽量化を図ることができる。【００３１】
駆動源９により発生する駆動力は駆動力伝達手段９１を介して第２関節部５に伝達される。駆動力伝達手段９１としては、第２リンク部６の第２関節部５から離れた部分に第１リンク部４と平行に連結されるリンクを用いた平行リンク機構や、油圧シリンダを用いた油圧伝達機構も使用できる。然し、本実施形態では、軽量化とコストダウンとを図るため、第２関節部５と駆動源９とを結ぶワイヤ９１ａを用いたワイヤ式伝達機構で駆動力伝達手段９１を構成している。【００３２】
その詳細は以下の通りである。即ち、駆動源９からは２本のワイヤ９１ａが導出されており、駆動源９から一方のワイヤ９１ａが繰り出されるとき他方のワイヤ９１ａが駆動源９に引き込まれる。尚、駆動源９は、電動モータと該モータにより駆動されるワイヤ９１ａ用の駆動プーリとで構成される。両ワイヤ９１ａ，９１ａは、第１リンク部４の第２関節部５の近傍部分に形成したフランジ４３と駆動源９との間に配設した２本のガイドチューブ９１ｂ，９１ｂに挿通されている。また、第２リンク部６に第２関節部５の軸５１と同軸上のプーリ５２を固定し、このプーリ５２に２本のワイヤ９１ａ，９１ａを互いに逆方向から巻きつけ、各ワイヤ９１ａの端末をプーリ５２に固定している。かくして、駆動源９によるワイヤ９１ａ，９１ａの繰り出しと引き込みとにより、プーリ５２が回転され、この回転で第２リンク部６が第１リンク部４に対し第２関節部５の軸５１を中心にして揺動し、脚リンク２Ｌ，２Ｒが屈伸される。尚、図示しないが、プーリ５２の側面に円弧状の溝を形成すると共に、第１リンク部４にこの溝に係合する突起部を形成し、第１リンク部４に対する第２リンク部６の揺動ストロークを所定範囲に規制している。【００３３】
第３関節部７は、図６に示す如く、第２リンク部６の下端に、２軸の力センサ１０を介して連結されるヨーク７１と、ヨーク７１の下端部に横設した軸７２に回転自在に且つ軸方向に傾動自在に連結した可動子７３とから成るフリージョイントで構成される。ここで、上記した体重免荷アシスト力は、横方向から見て、第１関節部３における脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａと第３関節部７とを結ぶ上記基準線Ｌ２におおよそ一致して作用する。そして、基準線Ｌ２上に作用する実際の体重免荷アシスト力(正確には体重免荷アシスト力と着座部材１及び各脚リンク２Ｌ，２Ｒの重量による力との合力)を力センサ１０で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出している。【００３４】
接地部材８は、靴８１と、靴８１に組み込まれた図６に示す高剛性の鐙状連結リング８２とを備えている。連結リング８２の上面にはカラー８３が立設され、このカラー８３に第３関節部７の可動子７３の下端が連結されている。また、図２に示すように、連結リング８２の下辺部には靴８１の中敷となる弾性板８４が載っている。弾性板８４の下面には、利用者の足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ８５，８５が取付けられている。【００３５】
各脚リンク２Ｒ，２Ｌの制御に際しては、各接地部材８の両圧力センサ８５，８５の検出値に基づいて、利用者の両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出する。次に、予め設定される体重免荷アシスト力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンクで発生すべき体重免荷アシスト力の制御目標値として算出する。そして、上記力センサ１０の検出値に基づいて算出される実際の体重免荷アシスト力が制御目標値になるように駆動源９を制御している。また、片脚支持状態では、支持脚側の脚リンクのみで設定値の体重免荷アシスト力を発生させる。この場合、遊脚側の脚リンクの駆動源の駆動を停止して、第２関節部５を自由回転状態にする。尚、遊脚側の脚リンクに駆動源により屈曲方向の力を加え、遊脚の足平の持ち上げをアシストすることも可能である。【００３６】
ところで、体重免荷アシスト力は、前方から見て、第１関節部３の横方向の揺動支点たる支軸３５と第３関節部７とを結ぶ線におおよそ一致して作用する。そのため、支軸３５と第３関節部７との間の横方向距離が長くなると、体重免荷アシスト力の横方向成分が大きくなり、接地部材８及び着座部材１に作用する横力が増加する。そこで、本実施形態では、図３に示す如く、第３関節部７が接地部材８の横幅中央より横方向内方に位置するように、連結リング８２の上面のカラー８３を横方向内側にずらして配置している。これによれば、支軸３５と第３関節部７との間の横方向距離が短くなり、接地部材８及び着座部材１に作用する横力が小さくなって、接地部材８と着座部材１の安定性が向上する。【００３７】
以上の如く着座部材１の安定化のための種々の工夫を施しているが、本実施形態では、着座部材１そのものにも工夫を施している。以下、これについて詳述する。着座部材１は、図７(ａ)に示す如く、前後方向中間に後部１ａと前部１ｂに比し横幅を狭めたくびれ部１ｃを有する形状に形成されている。また、前部１ｂは、上方に湾曲し(図２参照)、且つ、横方向中間部が切欠かれた二股形状に形成されている。利用者は左右の脚をくびれ部１ｃの横方向両側に位置させて着座部材１に着座する。これによれば、幅広の後部１ａと前部１ｂとにより利用者に対する着座部材１の前後方向の位置ずれを抑制でき、且つ、前部１ｂが上方に湾曲しているため、歩行時に前方に振り出される脚が前部１ｂに当りにくくなり、歩行時の脚の動きの自由度が確保される。更に、前部１ｂを二股形状に形成することで、前部１ｂが横方向に撓み易くなる。そのため、前方に振り出される脚が前部１ｂに当接しても、この当接力を前部１ｂの撓みで吸収し、脚の当接で着座部材１がヨーイングすることを抑制できる。また、利用者の股間部等が前部１ｂに当たらなくなり、座り心地が良くなる。後部１ａは、利用者の左右の坐骨を受けるのに十分な横幅を持っている。そのため、利用者に対し坐骨接触により体重免荷アシスト力を確実に伝達することができる。【００３８】
尚、着座部材１は、カーボンファイバー等で形成される芯材１０１と、芯材１０１の上面に取付けたクッション材１０２と、これら芯材１０１とクッション材１０２とを覆うカバー１０３とで構成されている。芯材１０１には、図７(ｂ)に示す如く、前後方向にのびる横方向中央の窪み１０４が形成されており、窪み１０４の両側にクッション材１０２を取付けている。また、芯材１０１の周縁部の肉厚を薄くし、側方からの脚の当接力を柔軟に吸収できるようにしている。【００３９】
ところで、上記実施形態では、片脚支持状態において、遊脚側の脚リンクの重量により着座部材１が横方向にローリングすることを防止するため、左側の脚リンク２Ｌ用の第１関節部３の関節部材３１と右側の脚リンク２Ｒ用の第１関節部３の関節部材３１とを共通の支軸３５で横方向に揺動自在に軸支している。然し、これでは、両脚支持状態において、支軸３５を中心にして着座部材１が横方向にローリング可能になる。【００４０】
そこで、図８に示す第２実施形態では、着座部材１の横方向の安定性も向上できるように第１関節部３を以下の如く構成している。即ち、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端部に設けたスライダ４１を、上記第１実施形態と同様に、着座部材１の上方に曲率中心３ａを持つ前後方向に長手の円弧状の各第１案内軌道３２に移動自在に係合させると共に、着座部材１の下側に設けられる着座部材用の支持フレーム３７に、着座部材１の上方に曲率中心３ｂを持つ横方向に長手の円弧状の第２案内軌道３８を前後一対に取付けている。そして、両第２案内軌道３８，３８に各第１案内軌道３２をその両端のスライダ３９，３９において移動自在に係合させている。【００４１】
これによれば、各脚リンク２Ｌ，２Ｒが第２案内軌道３８に沿って横方向に揺動することになり、第２案内軌道３８の曲率中心３ｂが各脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点となる。従って、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点３ｂは着座部材１の上方に位置する。そして、着座部材１に対する利用者の上半身の体重の作用点が脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点の横方向外方にずれて、着座部材１が横方向に傾斜した場合、体重作用点は脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点３ｂの下側で横方向内方に変位する。そのため、該支点３ｂと体重作用点との間の横方向距離が減少して、着座部材１に作用する横転モーメントも減少する。そして、体重作用点が脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点３ｂの真下の位置まで変位したところで、着座部材１に作用する横転モーメントが零になり、この状態で着座部材１が安定する。そのため、着座部材１が横方向に大きく傾くことはなく、着座部材１の横方向の安定性が向上する。【００４２】
尚、上記した着座部材１の構造で着座部材１の前後方向の安定性が向上するならば、各脚リンク２Ｌ，２Ｒを前後方向に揺動自在に軸支する支軸を取付けた関節部材を第２案内軌道３８に移動自在に係合させ、脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点のみが着座部材１の上方に位置するように第１関節部３を構成しても良い。【００４３】
また、脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点３ｂを着座部材１の上方に位置させるには、第１関節部３を図９に示す第３実施形態のように構成しても良い。第３実施形態では、上記実施形態と同様に、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端のスライダ４１を移動自在に係合させる、着座部材１の上方に曲率中心３ａを持つ前後方向に長手の円弧状の各案内軌道３２を備えている。上記実施形態と異なるのは、着座部材用の支持フレーム３７の端部に着座部材１よりも上方にのびる立上り部３７ａが形成され、立上り部３７ａの上端部に取り付けた支軸３５に各案内軌道３２がヒンジ部材３６を介して横方向に揺動自在に軸支されていることである。かくして、脚リンク２Ｌ，２Ｒの横方向の揺動支点となる支軸３５の軸線３ｂが着座部材１の上方に位置する。【００４４】
ところで、第３実施形態では、支持フレーム３７の前後一端部、例えば、後端部のみに立上り部３７ａを形成し、案内軌道３２をその前後一端部で片持ち支持しているが、支持フレーム３７の前後両端部に立上り部３７ａを形成し、案内軌道３２をその前後両端部で両端支持するようにしても良い。但し、案内軌道３２をその前後一端部で片持ち支持すれば、軽量化とコストダウンとを図ることができ有利である。【００４５】
また、着座部材１の前部１ｂが上記の如く上方に湾曲している場合、脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａ及び横方向の揺動支点３ｂは、利用者の体重が作用する着座部材１の中間部及び後部の上面より上方に位置する限り、着座部材１の前部１ｂの上端より低い位置にあっても良い。【００４６】
また、第３実施形態の変形例である図１０に示す第４実施形態のように、案内軌道３２を横方向に揺動自在に軸支する支軸３５の軸線(脚リンクの横方向の揺動支点となる軸線)３ｂは前後方向の水平線に対し傾斜していても良い。第４実施形態では、軸線３ｂが前下がりに傾斜し、着座部材１の前部１ｂに合致する前後方向領域では軸線３ｂが前部１ｂより下方に位置する。然し、着座部材１の中間部及び後部に合致する前後方向領域では軸線３ｂが着座部材１の中間部及び後部の上面より上方に位置する。これにより、第２、第３実施形態と同様に着座部材１の横方向の安定性が向上する。換言すれば、着座部材１の横方向の安定性を向上させるには、利用者の体重が作用する着座部材１の部分に合致する前後方向領域で脚リンクの横方向の揺動支点となる軸線３ｂが着座部材１の上方に位置していれば良い。【００４７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、脚リンク２Ｌ，２Ｒとして、上記実施形態のような中間に回転式の関節部５を有する屈伸自在なリンクではなく、中間に直動式の関節部を有する伸縮自在なリンクを用いることも可能である。また、接地部材８を省略し、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの下端部を利用者の各脚の下腿部に適宜の手段で固定しても良い。この場合、脚リンクの下端部を固定した部分より下の脚の部分を反力受けにして、体重免荷アシスト力を発生させる。更に、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンク２Ｌ，２Ｒのうち利用者の不自由な脚側の脚リンクのみを残して他方の脚リンクを省略することも可能である。また、脚リンク２Ｌ，２Ｒの中間の第２関節部５用の駆動源９を脚リンク２Ｌ，２Ｒに搭載せずに、着座部材１の後方に取付けるブラケットに搭載しても良い。更に、第２関節部５を伸び方向(着座部材１を押し上げる方向)に付勢する付勢手段を設け、駆動源９を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態の歩行補助装置の斜視図。
【図２】第１実施形態の歩行補助装置の側面図。
【図３】第１実施形態の歩行補助装置の正面図。
【図４】第１実施形態の歩行補助装置の第１関節部の部分の斜視図。
【図５】第１実施形態の歩行補助装置の第１関節部の部分の側面図。
【図６】第１実施形態の歩行補助装置の脚リンクの下端部分の斜視図。
【図７】(ａ)第１実施形態の歩行補助装置の着座部材の斜視図、(ｂ)着座部材の芯材の斜視図。
【図８】第２実施形態の第１関節部分の斜視図。
【図９】第３実施形態の第１関節部分の側面図。
【図１０】第４実施形態の第１関節部分の斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
１…着座部材、２Ｌ，２Ｒ…脚リンク、３…第１関節部(着座部材の下面の連結部)、３ａ…脚リンクの前後方向の揺動支点、３ｂ…脚リンクの横方向の揺動支点、３２…案内軌道、４１…スライダ(脚リンクの上端部)、５…第２関節部(脚リンクの中間の関節部)、９…駆動源。
【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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