(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の上体の荷重を支えることにより使用者の歩行を支援する歩行支援機であって、
走行車輪を備えたフレーム（２）と、
このフレームの前部に立設された支柱（３）と、
この支柱に昇降可能に設けられた昇降部材（１４）と、
この昇降部材を昇降させる昇降駆動機構（２０）と、
この昇降部材に設けられた腕支持部材フレーム（３１）に、後方の後退位置から前方の前進位置まで前後移動可能に取り付けられ、前記使用者の腕が載せられて使用者の上体の荷重を受ける腕支持部材（４）と、
前記昇降部材が高さ方向中間位置に位置したときそれを検知するセンサ（２７ｂ）と、
前記昇降部材が前記昇降駆動機構により下降位置から前記センサにより検知される高さ方向中間位置まで上昇する上昇前期において前記腕支持部材を後退位置から前進位置まで移動させ、その後前記昇降部材が前記昇降駆動機構により高さ方向中間位置から上昇位置まで上昇する上昇後期において前記腕支持部材を前進位置のまま保持する一方、前記昇降部材が前記昇降駆動機構により上昇位置から前記センサにより検知される高さ方向中間位置まで下降する下降前期において前記腕支持部材を前進位置のまま保持し、その後前記昇降部材が前記昇降駆動機構により高さ方向中間位置から下降位置まで下降する下降後期において前記腕支持部材を前進位置から後退位置まで移動させるように、前記腕支持部材の前後移動を制御する制御手段（６０）とを備え、
前記制御手段は、前記腕支持部材と前記昇降部材との間に介装されて前記腕支持部材を後退方向へ付勢する第１のスプリング（６１）と、前記腕支持部材と前記支柱との間に介装されて腕支持部材を前進方向へ付勢する第２のスプリング（６２ｂ）とを備え、
前記第１のスプリングのばね定数が前記第２のスプリングのそれよりも弱く設定され、
前記第２のスプリングを構成する長尺の板ばねの一端側は、ドラムを介して巻き取り巻き解き可能に巻回されて前記支柱の高さ方向中間部に連結され、前記板ばねの他端側はベルトの基端に連結され、該ベルトの先端は鉛直上方へ延び、前記腕支持部材フレームに設けられ前記センサからの信号に基づき前記ベルトとの相対移動を可能または規制するように切り替えられるブレーキ手段を経由して水平方向後方に延びて前記腕支持部材に連結されていることを特徴とする歩行支援機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行機能を回復させるための訓練や高齢者の歩行補助のために用いられる歩行支援機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長期にわたる療養後に患者が歩行機能を回復させる際や、歩行困難な高齢者が自身１人で歩行する場合などには、いわゆる歩行支援機が用いられている。歩行支援機としては、キャスタ式の走行車輪を備えたフレームの上方に腕支持部材が設けられ、この腕支持部材に使用者が両腕を載せて主に上体を預け、この姿勢で歩行することにより、足への負担が軽減されて歩行が補助されるといった構成のものが従来よりあった。
【０００３】
ところが、このような従来品では、使用者はまず立って腕支持部材に両腕を載せることになり、そのような起立状態に至るには、使用者自身が手摺等のサポート部材で体重を支えたり、他の人の介助を要したりしていた。そこで、このような負担を軽減させるものとして、腕支持部材がガススプリング等の弾発部材により昇降可能に設けられたものがある。これによると、使用者は、椅子やベッドに座った状態で、下降状態の腕支持部材に両腕を載せ、そこから腕支持部材を上昇させることにより立つまでの負担が軽減し、かつ使用者１人で使用可能になるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような腕支持部材が昇降する形式のものを使用する場合、椅子に座った状態の使用者が、腕支持部材に両腕を載せて上体の体重を預けながら立つまでの間には、最初、両腕を含む上体を一旦前方へ倒す前傾の立ち上がり姿勢をとり、後半には、前傾の立ち上がり姿勢のまま垂直上方へ立ち上がる動きを伴う。このとき、勿論、使用者の重心も同様な動きとなる。しかしながら、前記従来の装置にあっては、両腕を載せる腕支持部材が単に昇降するだけで前後に動かない構成であるから、スムーズな使用感が得られず、使用者への負担が残るといった不満があった。
また、腕支持部材を上昇あるいは下降しながら前後方向へも移動させるもの、つまり、腕支持部材を単に斜め上前方へあるいは斜め下後方へのみ移動させる形式の歩行支援機も知られているが、この種の歩行支援機にあっても、腕支持部材の動きが現実の使用者の重心移動に対応しないため使いづらい、具体的には、例えば立ち上がり後半において、使用者が自らの体を後方へ立て直さなければならないという無理な立ち上がり姿勢を強いられてしまう不満があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、使用者への負担をより軽減するとともに使用感の向上が図られる歩行支援機の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の手段をもって上記目的の達成を図っている。
すなわち、使用者の上体の荷重を支えることにより使用者の歩行を支援する歩行支援機であって、走行車輪を備えたフレーム（２）と、このフレームの前部に立設された支柱（３）と、この支柱に昇降可能に設けられた昇降部材（１４）と、この昇降部材を昇降させる昇降駆動機構（２０）と、この昇降部材に設けられた腕支持部材フレーム（３１）に、後方の後退位置から前方の前進位置まで前後移動可能に取り付けられ、前記使用者の腕が載せられて使用者の上体の荷重を受ける腕支持部材（４）と、前記昇降部材が高さ方向中間位置に位置したときそれを検知するセンサ（２７ｂ）と、前記昇降部材が前記昇降駆動機構により下降位置から前記センサにより検知される高さ方向中間位置まで上昇する上昇前期において前記腕支持部材を後退位置から前進位置まで移動させ、その後前記昇降部材が前記昇降駆動機構により高さ方向中間位置から上昇位置まで上昇する上昇後期において前記腕支持部材を前進位置のまま保持する一方、前記昇降部材が前記昇降駆動機構により上昇位置から前記センサにより検知される高さ方向中間位置まで下降する下降前期において前記腕支持部材を前進位置のまま保持し、その後前記昇降部材が前記昇降駆動機構により高さ方向中間位置から下降位置まで下降する下降後期において前記腕支持部材を前進位置から後退位置まで移動させるように、前記腕支持部材の前後移動を制御する制御手段（６０）とを備え、前記制御手段は、前記腕支持部材と前記昇降部材との間に介装されて前記腕支持部材を後退方向へ付勢する第１のスプリング（６１）と、前記腕支持部材と前記支柱との間に介装されて腕支持部材を前進方向へ付勢する第２のスプリング（６２ｂ）とを備え、前記第１のスプリングのばね定数が前記第２のスプリングのそれよりも弱く設定され、前記第２のスプリングを構成する長尺の板ばねの一端側は、ドラムを介して巻き取り巻き解き可能に巻回されて前記支柱の高さ方向中間部に連結され、前記板ばねの他端側はベルトの基端に連結され、該ベルトの先端は鉛直上方へ延び、前記腕支持部材フレームに設けられ前記センサからの信号に基づき前記ベルトとの相対移動を可能または規制するように切り替えられるブレーキ手段を経由して水平方向後方に延びて前記腕支持部材に連結されていることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係る歩行支援機１の右側面を、また、図２は正面を示している。この歩行支援機１は、メインフレーム（フレーム）２と、このメインフレーム２の前部（図１で左側）に立設された支柱３と、使用者Ｐの上体を支える腕支持部材４とを主として構成されている。メインフレーム２は、図１および図２に示すように、前部フレーム１０の左右端部に、後方に延びる側部フレーム１１が固着された左右対称の平面視略Ｕ字状に形成されたものである。各側部フレーム１１の前端部にはキャスタ式の前輪（走行車輪）１２が、また、後端部にはキャスタ式の後輪１３、または図１（ｂ）に示すように、固定式の後輪（走行車輪）１３ａがそれぞれ装着されている。なお、図１（ａ）ではキャスタ式の後輪を搭載したものを示す。
【０００８】
前部フレーム１０の中央には昇降駆動機構２０が内蔵されたケーシング２１が立設され、このケーシング２１の後面に支柱３が固定されている。支柱３は断面正方形の角筒で、椅子５に座った状態における使用者Ｐの肘あたりの高さを有しており、その内部には、図３に示すように、この支柱３に沿って昇降自在に昇降軸（昇降部材）１４が挿入されている。この昇降軸１４は、断面正方形の角柱であり、各側面が支柱３の内面角部に対向するようにして支柱３の内部に挿入されている。昇降軸１４の下部には、図４にも示すように、４個一組のローラ１５が上下２段の状態で装着されており、これらローラ１５が支柱３の内面角部に接しながら転動することにより、昇降軸１４は支柱３に沿ってスムーズに昇降するようになっている。
【０００９】
前記昇降駆動機構２０について説明すると、図４に示すように、支柱３の前面に取り付けられた上下のベルト車２２、２３にはタイミングベルト２４が巻回され、該タイミングベルト２４は連結部材２５に連結されている。連結部材２５は前記支柱３に形成された縦溝を介して支柱３の内側と外側にまたがるように配置されており、支柱３への内側侵入部分は前記昇降軸１４に連結され、支柱３からの外方突出部分は前記タイミングベルト２４に連結されている。
そして、前記両ベルト車２２、２３のうち一方が、正逆転可能なモータ２６によって動力伝達機構を介し強制的に回転されることにより、前記タイミングベルト２４及び連結部材２５を経て前記昇降軸１４が昇降操作されるようになっている。なお、下側のベルト車２３はベルトテンショナ２３ａによって下方に付勢されており、これにより、タイミングベルト２４には一定の張力が働くようになっている。
【００１０】
ケーシング２１の内面であって支柱３の前方には、図４に示すように、昇降する連結部材２５の通過を検知するセンサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃが下方から順に、それぞれ所定高さ位置に取り付けられている。モータ２６はケーシング２１内に収納されたバッテリ２８を電源としている。なお、ケーシング２１の後面には、必要に応じて、椅子５に着座する使用者Ｐの膝がちょうど当たるようにパッドが固定される。
【００１１】
昇降軸１４の上端部には、図５に示すように、腕支持部材フレーム３１を介して腕支持部材４が取り付けられている。腕支持部材フレーム３１は、図３、図５および図６に示すように、昇降軸１４の上端部に固定された左右に延びる前部フレーム３２の両端部に、後方に延びるレール３３、３３が固着された平面視コ字状に形成されたものである。腕支持部材４は腕支持部材フレーム３１上に配され、腕支持部材フレーム３１と略同等の形状および寸法を有する平面視コ字状のベース４０の上に、クッション４３が取り付けられて構成されている。ベース４０は、左右に延びる前部ベース４１の両端部に後方に延びる側部ベース４２が固着されたもので、側部ベース４２に装着された複数のローラ４４が腕支持部材フレーム３１のレール３３上を転動することにより、腕支持部材フレーム３１上において前後に移動可能となっている。
【００１２】
図６に示すように、腕支持部材４を構成するクッション４３は、全体が左右対称に形成されており、前部ベース４１上の中央に固定された中央クッション４３ａと、この中央クッション４３ａの両側に配され前部ベース４１から側部ベース４２に沿って略Ｌ字状に形成されたアームクッション４３ｂとから構成されている。アームクッション４３ｂは、その上に使用者Ｐの腕が載せられるもので、ベース４０上において、使用者Ｐの好みに応じて左右方向に適宜距離スライド可能となっている。
【００１３】
また、図１および図２に示すように、前部ベース４１の前面には左右一対の直立型のハンドルグリップ５０が固定されている。これらハンドルグリップ５０のうちの一方には、後輪１３ａまたはレバーブレーキ１３ｂを制動するためのブレーキレバー５１が装着されている。このブレーキレバー５１を握ると、ブレーキワイヤ５３が作動して後輪１３ａまたはレバーブレーキ１３ｂが制動される。また、各ハンドルグリップ５０の上端部には、前記昇降駆動機構２０のモータ２６をＯＮ／ＯＦＦするスイッチが設けられている。この場合のスイッチは押している間はＯＮ、離せば戻ってＯＦＦとなるもので、使用者Ｐにとって右側が上昇スイッチ５２ａ、左側が下降スイッチ５２ｂである。なお、使用者が片腕しか使えないような場合には、その使える側のハンドルグリップ５０に、上昇、下降の両スイッチ５２ａ，５２ｂとブレーキレバー５１とを設けるようにしてもよい。
【００１４】
図５にも示すように、前記腕支持部材４には、昇降軸１４が昇降駆動機構２０により下降位置から高さ方向中間位置まで上昇する上昇前期において腕支持部材４を後退位置から前進位置まで移動させ、その後昇降軸１４が高さ方向中間位置から上昇位置まで上昇する上昇後期において腕支持部材４を前進位置のまま保持する一方、昇降軸１４が昇降駆動機構２０により上昇位置から高さ方向中間位置まで下降する下降前期において腕支持部材４を前進位置のまま保持し、その後昇降軸１４が高さ方向中間位置から下降位置まで下降する下降後期において腕支持部材４を前進位置から後退位置まで移動させるように、腕支持部材４の前後移動を制御する制御手段６０が設けられている（図７参照）。
【００１５】
この制御手段６０について説明すると、腕支持部材４と昇降軸１４に取り付けられた腕支持部材フレーム３１との間には第１のスプリングであるガススプリング６１、６１が腕支持部材フレーム３１の左右両側に位置するように介装され、これにより、腕支持部材４は後退方向へ付勢されている。前記腕支持部材４と支柱３との間には腕支持部材４を前進方向へ付勢する第２のスプリングである、一定の曲率で曲げられてドラム６２ａに巻き付けられてなる板ばね６２ｂが介装されている。具体的には、支柱３の前側のブラケットに前記板ばね６２ｂの一端側が巻き付けられているドラム６２ａが取り付けられ、該板ばね６２ｂの他端側は図１にも示すように鉛直上方へ延びてベルト６２ｃに連結され、該ベルト６２ｃの先端は前記腕支持部材フレーム３１に支持された電磁ブレーキ６４に巻き付けられた後、さらに後方へ延びて前記腕支持部材４の前端中央部に連結されている。
なお、この実施の形態では、ドラム６２ａに巻き取られる板ばね６２ｂは、上下に２連配置された例を示す。
【００１６】
前記ガススプリング６１は、内部にガスあるいはオイルとガスが封入されたものであって、コイルバネに比べてばね定数が低く、また、前記ドラム６２ａに巻回された板ばね６２ｂは、その端部を引き出して直線状に延ばすとき、どの位置にあっても一定の戻り力を発生するものである。また、前記一対のガススプリング６１の合わさったばね定数は、第２のスプリングである板ばね６２ｂのそれよりも弱く設定されている。
【００１７】
昇降軸１４の昇降ストロークは、昇降軸１４がもっとも下降した状態で、椅子５に座った使用者Ｐが腕をアームクッション４３ｂの上に載せられる高さに、また、昇降軸１４がもっとも上昇した状態で、使用者Ｐが腕をアームクッション４３ｂの上に載せて歩行できる高さに調節できるよう設定されている。なお、側部ベース４２には、ローラ４４およびタイミングベルト６２の外部への露出を防止するカバーが設けられている。
【００１８】
クッション４３を備えた腕支持部材４は、上述したように、昇降軸１４とともに昇降し、かつ前後に移動するが、その昇降および前後移動は、ガススプリング６１と板ばね６２ｂとのばね定数の違い、並びに図示せぬコントローラ（制御手段）によって操作される電磁ブレーキ６４によって次のように制御される。
【００１９】
まず、昇降軸１４がもっとも下降した状態では、図１、図６の実線および図７（ｃ）に示すように、腕支持部材４は後方に移動した使用前の後退位置にある。ここから上昇スイッチ５２ａを押すと、昇降駆動機構２０のモータ２６が所定方向へ回転し、タイミングベルト２４及び連結部材２５を介して昇降軸１４を上昇させる。ここで、電磁ブレーキ６４はオンの状態にあってブレーキが非作動状態になっており、昇降軸１４が上昇した分、板ばね６２ｂがドラム６２ａから巻き解かれるか、あるいはガススプリング６１が延びるかする必要がある。ここで、ガススプリング６１のばね定数を板ばね６２ａのそれよりも小さい値に設定しているので、板ばね６２ｂは巻き解かれることなく、ガススプリング６１がその付勢力に抗して延びることとなる。したがって、腕支持部材４は上昇しながら前進することになる。そして、昇降軸１４が高さ方向中間位置に達し、これと同時に腕支持部材４が前進位置に達すると、その旨をセンサ２７ｄが検知し、該センサ２７ｄからの出力信号に基づき電磁ブレーキ６４がオフになって作動状態になる。つまり、電磁ブレーキ６４が板ばね６２ｂにつながるベルト６２ｃの移動をとめ、該ベルト６２ｃと電磁ブレーキ６４との相対移動を規制する。つまり、腕支持部材４の前後移動を規制する。
【００２０】
したがって、その後は、昇降駆動機構２０によって上昇軸１４が上昇するとき、腕支持部材４は単に上昇動作のみ行なうことになる。そして、腕支持部材４が適宜高さ位置まで上昇した時点で、使用者が上昇スイッチ５２ａへの押圧を解除すると、モータ２６が停止し、腕支持部材４の上昇が停止する。なお、使用者が上昇スイッチ５２ａへの押圧を解除しないまでも、昇降軸１４が上限位置まで上昇すると、その旨をセンサ２７ｃが検知し、モータ２６を停止させる。
【００２１】
このように、腕支持部材４が適宜上昇位置に停止されたとき、電磁ブレーキ６４によって板ばね６２ｂにつながるベルト６２ｃの一部を挟み込んだ状態を保持されるので、腕支持部材４は前後方向の移動を規制される。この状態で、歩行訓練等が行われる。
【００２２】
他方、腕支持部材４が上昇位置にある場合に下降スイッチ５２ｂを押すと、モータ２６が前記とは逆方向へ回転し、昇降軸１４を下降させる。このとき、昇降軸１４が下降した距離と同程度の板ばね６２ｂの長さ分は、ドラム６２ａによって巻き取られる。そして、昇降軸１４が高さ方向中間位置に達すると、その旨をセンサ２７ｂが検知し、このセンサ２７ｂからの検出信号に基づき、電磁ブレーキ６４が通電されて非作動状態になる。これと同時に、板ばね６２ｂはドラム６２ａによって最終巻き取り位置まで巻き取られる。
一方、電磁ブレーキ６４に対し腕支持部材４はフリーの状態になり、その後、さらに昇降軸１４が下降する分、それと同距離ガススプリング６１が延びて腕支持部材４を後退させる。これにより、腕支持部材４は、昇降軸１４とともに下降しながら後退する。そして、昇降軸１４がもっとも下降した時点で、腕支持部材４は後方の後退位置に戻る。このとき、センサ２７ａが昇降軸１４が最も下降した位置に達したことを検知し、モータ２６を停止させる。
【００２３】
続いて、上記構成の歩行支援機１の使用方法ならびにそれに伴う作用を説明する。
まず、使用開始時の初期設定として、昇降軸１４はもっとも下降した状態で、かつ腕支持部材４は後退した後退位置にある。椅子５に座った使用者Ｐは上体が歩行支援機１の中に入り、左右の腕をそれぞれ腕支持部材４の左右のアームクッション４３ｂの上に載せるとともに、ハンドルグリップ５０を握る。このとき、安全のためブレーキレバー５１も握って歩行支援機１を停止させる。次いで、使用者Ｐは、上昇スイッチ５２ａを押し、腕をアームクッション４３ｂにつきながら上体を起こしていく。腕支持部材４は、昇降軸１４とともに上昇し、かつ、前進する。つまり、腕支持部材４は斜め前方へ移動する。そして、昇降軸１４が高さ方向中間位置に達し、その旨をセンサ２７ｄが検知した時点で、腕支持部材４は前進位置に達して前方への移動を停止する。それと同時に、電磁ブレーキ６４が非作動状態から作動状態になる。その後は、腕支持部材４は上昇動作のみ行い、適宜上昇位置に達したときに、使用者が上昇スイッチ５２ａへの押圧を解除すると、腕支持部材４はその高さ位置に停止する。この状態で、実際に歩行できるようになり、使用者Ｐはブレーキレバー５１を離し、両腕をアームクッション４３ｂにつくことで上体の体重を腕支持部材４に預けながら、かつ歩行支援機１を走行させて歩行訓練を行う。
【００２４】
次に、使用者Ｐが歩行訓練を終えて椅子５に座るときには、椅子５に座れる位置まで戻ってから、まず、ブレーキレバー５１を握って歩行支援機１が動かないようにした後、下降スイッチ５２ｂを押す。腕支持部材４は、昇降軸１４とともに下降し、センサ２７ｂが昇降軸１４を検知した後は、下降しながら後退する。昇降軸１４がもっとも下降した時点で、腕支持部材４はもっとも後方の後退位置に達し、そこで停止する。この間、使用者Ｐは腕をアームクッション４３ｂにつき、上体の体重を腕支持部材４に預けながら腰を落としていき、最終的に椅子５に座る。
【００２５】
上記歩行支援機１によれば、腕支持部材４が、上昇前期において後退位置から上昇するに伴い前進するので、使用者Ｐは腕支持部材４のクッション４３（主にアームクッション４３ｂ）に腕をつくことで、立ち上がるときに生じる上体の前方へ移動する荷重を常に支えることができる。また、座る際には、腕支持部材４は適宜高さ位置まで下降すると、下降しながら後退する。
すなわち、腕支持部材４は、使用者Ｐの上体の動きに追従して、上昇、下降のみならず前進したり後退したりするので、スムーズな使用感が得られるとともに、使用するにあたっての負担が大幅に軽減する。
【００２６】
なお、本発明は上記一実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、昇降駆動機構２０としては油圧や空気圧を利用したシリンダや、ラックとピニオンの組み合わせ等で構成されていてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以上説明したように、使用者の上体を支えて昇降部材とともに昇降する腕支持部材が、使用者の上体の動きに追従するよう、上昇前期並びに下降後期においてそれぞれ前後に移動する構成となっているから、使用感が大幅に向上するとともに、使用するにあたっての負担が大幅に軽減する。すなわち、無理のない自然な立ち上がり姿勢あるいは逆に立ち姿勢からの椅子への座り姿勢がとれることとなる。
また、腕支持部材を前後移動させるのに、昇降駆動機構の駆動力を利用できるので、専用の前後駆動装置を用いる場合に比べて、駆動装置の減少のみならず装置の簡素が図れ、かつ無理なくコストを低減できる。
第２のスプリングに前進位置にある腕支持部材をその場で保持するブレーキ手段を連結しているので、上昇後期や下降前期あるいは走行訓練中に、腕支持部材が不用意に後方へ移動するのを防止することができ、訓練中等の安全性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の一実施形態に係る歩行支援機の右側面図である。（ｂ）は同歩行支援機の後輪の他の例を示す右側面図である。
【図２】  同正面図である。
【図３】  図１のIII−III線矢視図である。
【図４】  同歩行支援機の下部を示す一部断面側面図である。
【図５】  同歩行支援機の上部を示す一部断面側面図である。
【図６】  同歩行支援機の主に腕支持部材を示す平面図である。
【図７】  上記歩行支援機の作用説明図である。
【符号の説明】
１…歩行支援機、２…メインフレーム（フレーム）、３…支柱、４…腕支持部材、１２…前輪（走行車輪）、１３…後輪（走行車輪）、１４…昇降軸（昇降部材）、２０…昇降駆動機構、２４…タイミングベルト、２６…モータ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…センサ、６０…制御手段、６１…ガススプリング、６２ａ…ドラム、６２ｂ…板ばね、６４…電磁ブレーキ、Ｐ…使用者。
【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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