(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重伝達部と、荷重伝達部に連結される、中間に少なくとも１つの関節部を有する脚リンクと、脚リンクの関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置において、
脚リンクの少なくとも一部が筒状のリンク部材で構成され、この筒状リンク部材の内部に、駆動源の制御に用いる電装品の少なくとも一部が収納されると共に、
筒状リンク部材の内部に収納される内蔵電装品と筒状リンク部材とを熱的に接続する伝熱部材を備えることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
請求項１記載の歩行補助装置であって、前記荷重伝達部は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材で構成され、前記脚リンクが利用者の脚の横方向内側に配置されるものにおいて、
前記筒状リンク部材の横方向内側の側板部に前記伝熱部材が熱的に接続されることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項３】
荷重伝達部と、荷重伝達部に連結される、中間に少なくとも１つの関節部を有する脚リンクと、脚リンクの関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、荷重伝達部は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材で構成されるものにおいて、
駆動源の制御に用いる電装品の少なくとも一部が着座部材に配置され、
着座部材の利用者が接する面とは反対側の面に、着座部材に配置した電装品に熱的に接続される伝熱部材が設けられていることを特徴とする歩行補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者の脚に作用する荷重を軽減して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、荷重伝達部と、荷重伝達部に連結される、中間に少なくとも１つの関節部を有する脚リンクと、脚リンクの関節部を駆動する駆動源とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させることにより、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えられるようになり、利用者の脚に作用する荷重を軽減して歩行を補助できる。
【０００３】
また、このものでは、荷重伝達部を利用者が跨ぐようにして着座する着座部材で構成し、脚リンクが利用者の脚の横方向内側に配置されるようにしている。これにより着座部材及び脚リンクが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荷重伝達部や脚リンクに手が当たることがなく、自由な腕振りが可能になって使い勝手が向上する。
【０００４】
ところで、上記従来例の歩行補助装置では、駆動源の制御に用いるコントローラ、モータドライバ等の電装品をバックパックに収納して利用者に背負わせるようにしている。然し、これでは利用者に負担をかけてしまう。そのため、電装品を装置側に搭載して、利用者の負担を軽減することが望まれる。
【特許文献１】特開２００７−２０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、上記従来例を改良し、電装品を装置側に搭載して利用者の負担を軽減できるようにした歩行補助装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願の第１発明は、荷重伝達部と、荷重伝達部に連結される、中間に少なくとも１つの関節部を有する脚リンクと、脚リンクの関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置において、脚リンクの少なくとも一部が筒状のリンク部材で構成され、この筒状リンク部材の内部に、駆動源の制御に用いる電装品の少なくとも一部が収納されると共に、筒状リンク部材の内部に収納される内蔵電装品と筒状リンク部材とを熱的に接続する伝熱部材を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本願の第２発明は、荷重伝達部と、荷重伝達部に連結される、中間に少なくとも１つの関節部を有する脚リンクと、脚リンクの関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で荷重伝達部を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を荷重伝達部を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、荷重伝達部は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材で構成されるものにおいて、駆動源の制御に用いる電装品の少なくとも一部が着座部材に配置され、着座部材の利用者が接する面とは反対側の面に、着座部材に配置した電装品に熱的に接続される伝熱部材が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、歩行補助装置はコンパクトに構成されていて、電装品の設置スペースを確保することは容易でない。然し、第１発明によれば、長尺部品である脚リンクを構成するリンク部材を電装品の設置場所に活用することで、歩行補助装置にそのコンパクト性を損なうことなく合理的に電装品を搭載できる。その結果、利用者の負担を軽減できる。
【０００９】
また、第１発明では、電装品を設置するリンク部材が筒状に形成されて、この筒状リンク部材の内部に電装品が収納されるため、電装品の機械的保護、防塵及び防水を別途のカバー部材を用いずに達成することができる。更に、筒状リンク部材は長尺で比較的大きな熱容量を持つため、内蔵電装品がその通電で発熱しても、内蔵電装品の熱は伝熱部材を介して筒状リンク部材に吸熱される。従って、内蔵電装品用の特別の冷却装置が不要になり、歩行補助装置の小型軽量化を図る上で有利である。尚、筒状リンク部材を金属等の誘電材料で形成すれば、内蔵電装品を外部の電磁波からも保護でき、ノイズの混入による誤動作を防止できる。
【００１０】
また、本発明において、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材で荷重伝達部が構成され、脚リンクが利用者の脚の横方向内側に配置される場合には、筒状リンク部材の横方向内側の側板部に伝熱部材が熱的に接続されることが望ましい。これによれば、電装品からの熱が筒状リンク部材で吸熱されても、筒状リンク部材の利用者の脚側を向く横方向外側の側板部の温度は然程高くならず、利用者に脚への熱影響で不快感を与えることを回避できる。
【００１１】
また、第２発明によれば、着座部材を電装品の設置場所に活用することで、歩行補助装置にそのコンパクト性を損なうことなく合理的に電装品を搭載できる。その結果、利用者の負担を軽減できる。更に、電装品がその通電で発熱しても、電装品の熱は伝熱部材を介して放熱される。そのため、電装品用の特別の冷却装置が不要になり、歩行補助装置の小型軽量化を図る上で有利である。また、伝熱部材は着座部材の利用者が接する面とは反対側の面に設けられているため、利用者が伝熱部材からの放熱による熱影響を受けることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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に連結される左右一対の脚リンク２，２とを備えている。
【００１３】
各脚リンク２は、着座部材１に上端の第１関節部３を介して連結される第１リンク４と、第１リンク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６の下端には、第３関節部７を介して、利用者Ｐの左右の各足平に装着される足平装着部８が連結されている。
【００１４】
各脚リンク２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２を伸び方向、即ち、着座部材１を押し上げる方向に動作させ、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)を発生させるようにしている。各脚リンク２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の体幹に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。
【００１５】
着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂと、シート部１ａの後側で立上る支持フレーム１ｂの後端の立上り部に取り付けた腰当て部１ｃとで構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐが把持可能なアーチ状の把持部１ｄが設けられている。
【００１６】
着座部材１に利用者Ｐが着座した状態において、各脚リンク２は利用者Ｐの各脚の横方向内側に位置する。従って、歩行補助装置の使用時、着座部材１及び脚リンク２が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着座部材１や脚リンク２に手が当たることがなく、自由な腕振りが可能になって使い勝手が向上する。
【００１７】
また、各脚リンク２の上端の第１関節部３は、着座部材１の下側に設けられた円弧状のガイドレール３ａを備えている。そして、このガイドレール３ａに、各脚リンク２を第１リンク４の上端部に固定されるスライダー４ａに軸着した複数のローラ４ｂを介して移動自在に係合させている。かくして、各脚リンク２はガイドレール３ａ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２の前後方向の揺動支点はガイドレール３ａの曲率中心になる。
【００１８】
また、ガイドレール３ａは、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端の立上り部に前後方向の支軸３ｂを介して軸支されている。従って、ガイドレール３ａは、着座部材１に横方向に揺動自在に連結されることになり、各脚リンク２の横方向への揺動が許容されて、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。尚、ガイドレール３ａの曲率中心及び支軸３ｂの軸線はシート部１ａより上方に位置する。そのため、利用者Ｐの体重移動で着座部材１が上下左右に大きく傾動することを防止できる。
【００１９】
駆動源９は、各脚リンク２の第１リンク４の上端部外側面に取付けた減速機９ａ付きの電動モータで構成されている。そして、図２に示す如く、減速機９ａの出力部材たる駆動プーリ９ｂと第２リンク６に第２関節部５の関節軸５ａと同心に固定した従動プーリ６ａとをワイヤ、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動部材９ｃを介して連結している。これによれば、駆動源９から減速機９ａを介して出力される動力が巻掛け伝動部材９ｃを介して第２リンク６に伝達され、第２リンク６が第１リンク４に対し関節軸５ａを中心にして揺動して、脚リンク２が屈伸される。
【００２０】
各足平装着部８は、靴８ａと、靴８ａに固定した上方にのびる連結部材８ｂとを備えている。そして、この連結部材８ｂに各脚リンク２の第２リンク６が３軸構造の第３関節部７を介して連結されている。また、図１に示すように、靴８ａ内に設けられる中敷８ｃの下面に、利用者Ｐ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１０，１０が取付けられている。更に、第３関節部７には２軸の力センサ１１が組み込まれている。
【００２１】
また、歩行補助装置は、駆動源９の制御に用いる電装品として、バッテリ１２、電源基板１３、コントローラ１４、センサアンプ１５及びモータドライバ１６を備えている。コントローラ１４には、圧力センサ１０及び力センサ１１からの検出信号がセンサアンプ１５で増幅されて入力される。そして、コントローラ１４は、圧力センサ１０及び力センサ１１からの信号に基づき、モータドライバ１６を介して駆動源９を制御して脚リンク２の第２関節部５を駆動し、上記体重免荷アシスト力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。
【００２２】
ここで、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２の前後方向の揺動支点と、第３関節部７における脚リンク２の前後方向の揺動支点とを結ぶ線(以下、基準線という)上に作用する。そこで、歩行アシスト制御では、基準線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２の重量による力との合力)を力センサ１１で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出する。また、各足平装着部８の圧力センサ１０の検出圧力に基づいて、利用者Ｐ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２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、力センサ１１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を制御する。
【００２３】
ところで、駆動源９の制御に用いる電装品をバックパックに収納して利用者に背負わせることも考えられるが、これでは利用者に負担がかかる。そこで、本実施形態では、着座部材１のシートフレーム１ｂにバッテリ１２とコントローラ１４とを収納し、更に、図４に示す如く、腰当て部１ｃに電源基板１３を埋設している。着座部材１の利用者に接する面とは反対側の面であるシートフレーム１ｂの裏面には、アルミニウム等の高熱伝導率の金属製板材で形成される伝熱部材１７が設けられている。そして、伝熱部材１７をバッテリ１２及びコントローラ１４にシリコーン等の熱伝導性の良い接着層１７ａを介して接合し、伝熱部材１７がバッテリ１２及びコントローラ１４に熱的に接続されるようにしている。また、腰当て部１ｄ内の背面側の部分にも、電源基板１３に熱的に接続される、アルミニウム等の高熱伝導率の金属製板材で形成される伝熱部材１８を設けている。
【００２４】
以上の構成によれば、着座部材１を電装品の設置場所に活用することで、歩行補助装置にそのコンパクト性を損なうことなく合理的に電装品を搭載できる。また、伝熱部材１７，１８を設けることにより、バッテリ１２、コントローラ１４及び電源基板１３から成る電装品が発熱しても、その熱は伝熱部材１７，１８を介して放熱される。そのため、電装品用の特別の冷却装置が不要になり、歩行補助装置の小型軽量化を図る上で有利である。また、伝熱部材１７，１８は着座部材１の利用者が接する面とは反対側の面に設けられているため、利用者が伝熱部材１７，１８からの放熱による熱影響を受けることを回避できる。
【００２５】
尚、駆動源９の制御には、コントローラ１４に加え、上記の如くセンサアンプ１５やモータドライバ１６が必要になるが、これらセンサアンプ１５やモータドライバ１６までを着座部材１に配置することはスペース的に困難である。そこで、本実施形態では、長尺部品である脚リンク２の第１リンク４をセンサアンプ１５及びモータドライバ１６の設置場所に活用することで、歩行補助装置にそのコンパクト性を損なうことなく合理的にセンサアンプ１５及びモータドライバ１６を搭載できるようにしている。以下、この点について詳述する。
【００２６】
第１リンク４は、駆動源９を設置する上端の第１ケース部４１と、第２関節部５のケースとなる下端の第２ケース部４２と、第１と第２の両ケース部４１，４２を連結する、図４に示す如き筒状のリンク部材４３とで構成される。この筒状リンク部材４３は金属等の誘電材料で形成され、その内部にセンサアンプ１５とモータドライバ１６とが収納されている（図５ではモータドライバ１６のみを図示）。
【００２７】
また、筒状リンク部材４３内には、これに収納するセンサアンプ１５及びモータドライバ１６から成る内蔵電装品と筒状リンク部材４３とを熱的に接続する伝熱部材１９が設けられている。伝熱部材１９は、筒状リンク部材４３に挿通される巻掛け伝動部材９ｃに干渉しないよう断面Ｕ字状に形成されたアルミニウム等の高熱伝導率の金属製板材で形成されている。そして、伝熱部材１９の横方向一側の側板部をシリコーン等の熱伝導性の良い接着層１９ａを介して内蔵電装品１５，１６に接合し、伝熱部材１９の横方向他側の側板部を、利用者の脚とは反対側を向く筒状リンク部材４３の横方向内側の側板部４３ａの内面にねじ止め、溶接等で結合している。
【００２８】
以上の構成によれば、電装品１５，１６が脚リンク２の一部を構成する筒状リンク部材４３の内部に収納されるため、電装品１５，１６の機械的保護、防塵及び防水を別途のカバー部材を用いずに達成することができる。また、筒状リンク部材４３を誘電材料で形成することにより、内蔵電装品１５，１６を外部の電磁波からも保護でき、ノイズの混入による誤動作を防止できる。
【００２９】
更に、筒状リンク部材４３は長尺で比較的大きな熱容量を持つため、内蔵電装品１５，１６がその通電で発熱しても、内蔵電装品１５，１６の熱は伝熱部材１９を介して筒状リンク部材４３に吸熱される。従って、内蔵電装品１５，１６用の特別の冷却装置が不要になり、歩行補助装置の小型軽量化を図ることができる。
【００３０】
また、伝熱部材１９が熱的に接続される筒状リンク部材４３の部分は横方向内側の側板部４３ａであるため、当該側板部４３ａからの放熱により、利用者の脚側を向く筒状リンク部材４３の横方向外側の側板部４３ｂの温度は然程高くならない。従って、利用者の脚に熱影響が及んで利用者に不快感を与えることを回避できる。
【００３１】
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、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、伝熱部材１７，１８，１９を金属製板材で構成しているが、ヒートパイプで伝熱部材を構成することも可能である。また、上記実施形態では、脚リンク２の第１リンク４を構成する筒状リンク部材４３内にセンサアンプ１５及びモータドライバ１６を収納しているが、第２リンク６の少なくとも一部を筒状リンク部材で構成し、その内部にセンサアンプを収納することも可能である。
【００３２】
また、上記実施形態では、各脚リンク２が中間に回転式の第２関節部５を有する屈伸自在なリンクで構成されているが、直動式の第２関節部を有する伸縮自在なリンクで脚リンクを構成しても良い。更に、上記実施形態では、第１関節部３を円弧状のガイドレール３ａを有するものに構成して、第１関節部３における各脚リンク２の前後方向の揺動支点を着座部材１のシート部１ａの上方に位置させるようにしているが、第１関節部３の構造はこれに限定されない。例えば、各脚リンク２の上端部を前後方向に揺動自在に軸支する軸を有する単純な構造の関節部で第１関節部３を構成することも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、着座部材１で荷重伝達部を構成しているが、荷重伝達部を利用者の腰回りに装着するハーネスで構成することも可能である。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リンク２，２のうち利用者の不自由な脚側の脚リンク機構のみを残して他方の脚リンク機構を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の歩行補助装置の斜視図。
【図２】実施形態の歩行補助装置の側面図。
【図３】実施形態の歩行補助装置の正面図。
【図４】実施形態の歩行補助装置の着座部材を示す斜視図。
【図５】実施形態の歩行補助装置の脚リンクの一部を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１…着座部材（荷重伝達部）、２…脚リンク、４…第１リンク、４３…筒状リンク部材、４３ａ…横方向内側の側板部、５…第２関節部（脚リンクの中間の関節部）、９…駆動源、１２…バッテリ（電装品）、１３…電源基板（電装品）、１４…コントローラ（電装品）、１５…センサアンプ（内蔵電装品）、１６…モータドライバ（内蔵電装品）、１７，１８，１９…伝熱部材。
【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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