(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下肢の運動に補助力又は抵抗力を与えるべく股関節の側方に装着された回転アクチェエータが発生する駆動力または回転ダンパが発生する抵抗力を大腿部に伝達するための力伝達部材であって、
前記回転アクチェエータまたは前記回転ダンパの回転部に結合されるベース部と、当該ベース部から垂下されて大腿部の側面に対向するメインアーム部と、前記メインアーム部の下端から前後斜め下方に枝分かれた前後一対のブランチ部とを一枚の板で連続的に形成してなり、前記前後一対のブランチ部の遊端は各々曲折されて前後方向に対向し、当該遊端に大腿部を前後から挟み込むサポート板が取り付けられるようにした力伝達部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力伝達部材に関し、特に、下肢の運動に補助力又は抵抗力を与えるべく関節の側方に装着された力発生装置の力を脚部（大腿部又は下腿部）に伝達するための力伝達部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リハビリ療法を行うための装置として、力発生装置を脚部に直接装着させるものが、特許文献１に提案されている。文献１に開示された装置の構造は、膝関節の屈伸運動に負荷を与えるための定トルク駆動アセンブリから上下に腕が延出され、その腕の各遊端に、大腿部装着固定器部、脛装着固定器部がそれぞれ結合されている。そしてこれら大腿部装着固定器部を大腿部に装着すると共に、脛装着固定器部を下腿部に装着することにより、定トルク駆動アセンブリが膝関節の側方に固定されるようになっている。
【０００３】
これによると、腕と固定器部とが互いに別部材であり、両者はねじ機構を応用したクランプで結合されている。また各固定器部は、上方から見た全体形状が内側が開いた概ねＵ字形をなしており、その遊端に、大腿部、脛部と当接するパッドが設けられた支持部がねじ手段をもって固定されている。
【０００４】
この文献１に記載された構造によると、腕の強度・剛性を高めるには、その断面積を大きくするしかなく、強度・剛性を高めると、装置の重量が増大せざるを得なかった。
【特許文献１】特表平８−５１１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、この種の装置は、そもそも筋力が低下した人が使用するものなので、その重量はできるだけ小さいことが、取り扱いを容易にする上に好ましい。
【０００６】
本発明は、このような観点に立脚して案出されたものであり、その主な目的は、強度・剛性を損なわずに軽量化を推進し得る力伝達部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するため、本発明は、下肢の運動に補助力又は抵抗力を与えるべく関節の側方に装着された力発生装置（回転アクチュエータ４）の力を脚部（大腿部Ｔ）に伝達するための力伝達部材（トルク伝達アーム６）を、脚部の側面、前面、および後面に対向する部分を一体形成したことを特徴とするものとした。特に、脚部の側面に対向する部分（メインアーム部６ｂ）から前後に斜めに枝分かれさせた部分（ブランチ部６ｃ）に、脚部の前面に対向する部分（遊端部６ｄ）並びに脚部の後面に対向する部分（遊端部６ｄ）を一体形成し、且つ脚部の前面に対向する部分および脚部の後面に対向する部分の各先端部に、脚部に当接するプレート（７）の結合部をそれぞれ設けるものとした。
更には、力伝達部材の水平断面並びに垂直断面の少なくとも一部の曲率を、楕円の一部で構成されているものとすると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このような本発明によれば、腕と固定器部とが互いに別部材からなるためにそれらの結合部に互いに重なり合う部分を設けねばならない従来の力伝達部材に比して、力発生装置との結合部から脚部との結合部までが１枚の板で連続的に形成され、特に力発生装置に結合される部分の長さを短寸化し且つ太くすることができるので、強度・剛性を損なわずに軽量化を推進することができる。しかも全体が一体化されることにより、ねじ手段によるクランプ機構を省略することができる。また、従来の側面視Ｔ字形をなすものに比して、垂直、水平方向共にトルク伝達アームの有効断面積を大きくすることができるので、重量の過度な増大を招かずに、曲げ負荷、剪断負荷に対する強度をより一層高めることができる。更には、力伝達部材の水平断面並びに垂直断面の少なくとも一部の曲率を、楕円の一部で構成することにより、力伝達部材を脚部の外周面の輪郭に沿わせられるので、装着時の外方への突出量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本発明が適用された歩行補助装置の概略構成図である。この歩行補助装置１は、腰部装具２と、大腿部装具３と、腰部装具２に結合された補助動力発生用電動モータからなる回転アクチュエータ４とから構成されており、腰部装具２を腰部に装着することで回転アクチュエータ４を使用者の股関節の側方に固定すると共に、大腿部装具３を大腿部Ｔに装着することで、回転アクチュエータ４の回転力を大腿部Ｔに伝達することができるようになっている。なお、図１に示したものは、左右の両脚に対応する一対のアクチュエータ４を備えているが、これは一方の脚のみに対応させたものとすることもできる。
【００１１】
腰部装具２は、例えば厚手の布製の腰部保護帯２ａと、実質的に剛体からなる後背部フレーム２ｂとからなり、腰部に巻き付けた腰部保護帯２ａの外側の背面に後背部フレーム２ｂを当接させ、且つ後背部フレーム２ｂの両端に結合されたベルト２ｃを締め込むことにより、腰部にしっかりと装着できるようになっている。
【００１２】
回転アクチュエータ４は、後背部フレーム２ｂの左右側端部に、前後方向に軸をおいたヒンジ５を介して結合されており、大腿部Ｔの側方への開脚運動に対する追従性と大腿部装具３の大腿部Ｔに対する装着容易性とを確保し得るように構成されている。
【００１３】
大腿部装具３は、回転アクチュエータ４の回転力を大腿部に伝達するためのトルク伝達アーム６と、大腿部Ｔを前後から挟み込んで大腿部Ｔの前面並びに後面に適度な圧接力を作用させるように、トルク伝達アーム６に結合された薄板からなる前後一対のサポート板７とを備えている。この一対のサポート板７の大腿部Ｔとの接触面には、クッションパッドが被着されている。
【００１４】
トルク伝達アーム６は、図２〜５に示すように、回転アクチュエータ４の回転部にボルトなどを用いて結合される平らなベース部６ａと、ベース部６ａから垂下され、且つ回転アクチュエータ４の厚さ（軸方向寸法）に対応して外向きにオフセットされたメインアーム部６ｂと、メインアーム部６ｂの下端から前後に斜めに枝分かれした一対のブランチ部６ｃとからなっており、全体としては、側面視が逆Ｙ字形をなしている。そして両ブランチ部６ｃの各遊端６ｄは、大腿部Ｔの前面、並びに後面に対向するように内向きに曲折され、その各端部に上述したサポート板７がそれぞれ固定されるようになっている。
【００１５】
両サポート板７の外面には、板ばねの機能を発揮する可撓連結板８がその上下両端を固定されており、その上下方向中間部に、トルク伝達アーム６のブランチ部６ｃの各遊端６ｄが結合されている。なお、ブランチ部６ｃの各遊端６ｄとサポート板７との結合部は、例えば、ボルト／ナットを用い、ボルト孔を適宜なピッチで複数設ける等、使用者の体格に応じてその結合位置が調節可能なように構成しておくと良い。
【００１６】
これらの後背部フレーム２ｂ、トルク伝達アーム６、及び両サポート板７は、高剛性化と軽量化との両立を企図して例えばカーボンやケブラーなどの繊維で強化した合成樹脂材（ＦＲＰ）で形成されている。
【００１７】
上述したベース部６ａ、メインアーム部６ｂ、ブランチ部６ｃ、及び遊端６ｄを一体形成したトルク伝達アーム６は、図４に示すように、平面視が内向きに開いた横Ｕ字形をなしている。またトルク伝達アーム６の主要部は、図５に併せて示すように、水平断面並びに垂直断面の形状が、大腿部の外周面の輪郭に沿うように、適宜な曲率の楕円の一部をなしている。
【００１８】
ブランチ部６ｃには、大腿部Ｔの前後の動きにより、曲げ応力および剪断応力が作用するが、ブランチ部６ｃがメインアーム部６ｂから斜め下向きに延出されていることから、表面積を大きくせずに、垂直断面、水平断面共に断面係数をより大きくすることができる。従って、重量の過度な増大を伴わずに、強度・剛性を高めることができる。
【００１９】
トルク伝達アーム６は、一枚の板材で構成することもできるが、中間層をハニカム構造として薄板で両面を挟んだ積層構造とすることにより、高い強度・剛性の確保と軽量化とを高次元に両立することができる。強度・剛性をより一層高めるために、図には示していないが、リブやフランジなどを要所に設けて補強しても良いことは言うまでもない。
【００２０】
上記実施の形態においては、トルク伝達アーム６の側面視の形状を逆Ｙ字形としたが、本発明は、要するに回転アクチュエータ４との結合部（ベース部６ａ）から斜め方向に前後一対のアーム（ブランチ部６ｃ）を延出すれば良く、例えば逆Ｖ字形でも良い。また腰部装具２あるいはパッドを含むサポート板７の形態についても、本実施の形態はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。また股関節の側方にアクチュエータを装着するもののみを例示したが、本発明は、膝関節の側方にアクチュエータを装着するものにも等しく適用可能である。さらに、本発明に用いる力発生装置としては、駆動力を発生する回転アクチュエータのみならず、ばね、あるいは粘性流体で抵抗力を発生する回転ダンパでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用された歩行補助装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明による力伝達部材としてのトルク伝達アームの斜視図である。
【図３】トルク伝達アームの側面図である。
【図４】トルク伝達アームの下面図である。
【図５】トルク伝達アームの前面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  歩行補助装置
３  大腿部装具
４  回転アクチュエータ
６  トルク伝達アーム
６ｂ  メインアーム部
６ｃ  ブランチ部
６ｄ  遊端部
Ｔ  大腿部
【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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