(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向で回転軸部を介して隣接する複数の人体保護部材のうちの一方の人体保護部材に対して他方の人体保護部材を前記回転軸部を中心に回転自在に構成した人体補装具において、
前記回転自在に構成した人体保護部材の一方の回転方向に対する回転負荷を、他方の回転方向に対する回転負荷よりも大きく設定するための回転負荷設定手段を前記回転軸部に設けたことを特徴とする人体補装具。
【請求項２】
前記人体保護部材が、足の裏の一部又は全部を載置支持する足底板と、脚の一部又は全部を保護する脚保護板とから構成され、これら部材の隣接する側端部同士を前記回転負荷設定手段を介して連結して下肢装具を構成してなる請求項１記載の人体補装具。
【請求項３】
前記脚保護板と前記足底板とからなる人体保護部材を用いて歩行を行う場合に、前記足底板を着地させるときに加わる負荷により該足底板をそれの底面が地面と平行となるように回転させ、前記足底板を持ち上げるときに該足底板及び前記脚保護板を持ち上げる直前の状態を維持するように前記回転負荷の大きさを設定してなる請求項２記載の人体補装具。
【請求項４】
前記脚保護板はふくらはぎを保護する下腿後面カフからなり、前記足底板の後面の踵骨部及び前記下腿後面カフの下端部後面のアキレス腱部を開放型に構成したことを特徴とする請求項２記載の人体補装具。
【請求項５】
前記下腿後面カフの回転中心を人体生理学的足関節軸の上下高さ位置とほぼ同一高さに設定したことを特徴とする請求項４記載の人体補装具。
【請求項６】
前記下腿後面カフの上下中間部に開口を形成してなる請求項４記載の人体補装具。
【請求項７】
前記下腿後面カフの左右の前端同士又は足底板の左右の上端同士に渡って人体を該下腿後面カフ又は足底板に固定するための固定部材を設けてなる請求項４記載の人体補装具。
【請求項８】
前記回転負荷設定手段がワンウェイベアリングを含む請求項１記載の人体補装具。
【請求項９】
足の裏の一部又は全部を載置支持する足底板と、脚の一部又は全部を保護する脚保護板と、歩行の際に、前記足底板を着地させるときに加わる負荷により該足底板の底面が地面と平行となるように回転させ、前記足底板を持ち上げるときに該足底板及び前記脚保護板を持ち上げる直前の状態に維持するように前記脚保護板の回転軸部に設けられたワンウェイベアリングとを具備してなる人体補装具。
【請求項１０】
大腿部の一部または全部を覆う大腿保護部と、
下腿部の一部または全部を覆う下腿保護部とから構成され、
これら部材の互いに隣接する側を前記回転負荷設定手段を介して連結して脚部装具を構成する請求項１記載の人体補装具。
【請求項１１】
上腕の一部または全部を覆う上腕保護部と、
前腕の一部または全部を覆う前腕保護部とから構成され、
これら部材の互いに隣接する側を前記回転負荷設定手段を介して連結して腕部装具を構成す請求項１記載の人体補装具。
【請求項１２】
前記足底部が靴の底部に一体に設けられている請求項２記載の人体補装具。
【請求項１３】
前記回転負荷設定手段は、
内部に円形の凹部を有する外方側部材と、
前記外方側部材と嵌合する円形の凸部を有する内方側円筒部材と、
前記二つの部材の凹凸部に狭持される部分に挿入される円形のワンウェイベアリングと、
このワンウェイベアリングと前記内方側円筒部材に設けられた円盤部に嵌合されるストッパー部と、
前記ストッパー部に設けられたネジ孔及び前記外方側部材に設けられたネジ孔を貫通するネジとを具備することを特徴とする請求項１乃至７記載の人体補装具。
【請求項１４】
前記ストッパーは突出部を有し、前記内方側円筒部材の円盤部に設けられた長溝部に嵌合されることを特徴とする請求項１３記載の人体補装具。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、特に内反尖足に対する矯正用人体補装具として有効で、上下方向で隣接する人体保護部材のうち、一方の人体保護部材に対して他方の人体保護部材をそれらの隣接方向と垂直な方向の軸芯周りで回転可能に構成した人体補装具に関する。
背景技術
内反尖足（内反足）とは、足が内側に曲がることにより、足の裏が内のほうに向くと共に、足首をコントロールできず足の指先側（以下、足先という）が下方に垂下しているため、歩行時に足先を地面に引っ掛けて躓きやすい歩行機能の障害のことをいう。
そして、上記のように歩行時に躓かないようにするためには、足先を上方に矯正することで足先が下方に垂下しないようにすることが一般的であり、それを行うための人体補装具としては、従来から各種のものが提案されている。尚、図５Ｃに示すように、垂直方向と平行な姿勢の脚に対して直交する水平方向と平行に足が位置している状態（実線で示す）を通常の状態とし、この状態から踝（図示せず）を中心に足を仮想線（２点鎖線）で示すように上方に持ち上げる場合を背屈といい、前記通常の状態から下方に下げる場合を底屈という。
従来の人体補装具では、例えば上下方向で隣接する上側の人体保護部材に対して下方の人体保護部材を回転自在に構成し、前記通常の状態から背屈側に所定角度（例えば４５度）の間でのみ下方の人体保護部材を回転自在に設定して、通常状態から底屈することがないようにしながらも、背屈が行えるようにしたものである。
従来の人体補装具を用いて水平地を歩行する場合には、健康側の脚を一歩踏み出して人体保護部材側の足を持ち上げる直前に脚が前方に少し傾斜した状態になるため（図７Ｂ参照）、背屈側に回転している下側の人体保護部材が足が持ち上がると同時に足の重みで前記通常の状態に戻ることになり、足先が下方に垂下している場合に比べると躓くことを少なくすることができる。しかし、下り傾斜地を歩行する場合には、脚側（上側）の人体保護部材に対して足側（下側）の人体保護部材を底屈側に回転させる必要があるが、前記構成では底屈が行えず、前傾姿勢での不安定な歩行となり、自然に近い状態での歩行が困難になる不都合がある。又、上り傾斜地を歩行する際に足を着地させることにより、足を載置支持している下側の人体保護部材を背屈させることができるものの、背屈状態の足を持ち上げる場合に、足の重みで下側の人体保護部材が水平姿勢に戻ってしまい、足先を傾斜地に接触させて躓いてしまうことがあった。尚、下り傾斜地において底屈が行える回転角度を有する構成に変更することによって、下り傾斜地を歩行することができるのであるが、下り傾斜地から水平地や上り傾斜地にその構成では歩行することができないことから、非常に扱いにくいものであった。
発明の開示
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、底屈や背屈が制限されることなく、自然に近い状態での歩行が行える人体補装具を提供する点にある。
本発明の人体補装具は、前述の課題解決のために、上下方向で隣接する複数の人体保護部材のうち、一方の人体保護部材に対して他方の人体保護部材を回転自在に構成した人体補装具において、前記回転自在に構成した人体保護部材の一方向の回転方向に対する回転負荷を他方向の回転方向に対する回転負荷よりも大きく設定するための回転負荷設定手段を設けたことを特徴としている。
従って、底屈側への回転負荷を背屈側への回転負荷よりも大きく設定することによって、着地させた足を持ち上げるときにその持ち上げる直前の足の角度に人体補装具にて保持させた状態にすることができる。又、足を着地させることにより体重の一部が加わる負荷が人体保護部材を回転させる回転力に変換させるため、回転負荷が大きく設定されていても、人体保護部材をスムーズに回転させることができる。
前記人体保護部材が、足の裏の一部又は全部を載置支持する足底板と、脚の一部又は全部を保護する脚保護板とからなり、これらの隣接側端部同士を前記回転負荷設定手段を介して連結して、下肢装具を構成している。
前記脚保護板と足底板とからなる人体保護部材を用いて歩行を行う場合に、前記足底板を着地させるときに加わる負荷により前記足底板をそれの底面が地面と平行となるように回転させ、足底板を持ち上げるときに該足底板及び前記脚保護板を持ち上げる直前の状態に維持するように前記回転負荷の大きさを設定している。
上記のように回転負荷を設定することによって、足を持ち上げる場合に足先を傾斜地に接触させて躓くことを回避することができるだけでなく、足底板を着地させる場合には、着地させるときに加わる負荷（体重の一部）によりスムーズに足底板を回転させることができる。
前記脚保護板をふくらはぎを保護する下腿後面カフからなり、前記足底板の後面の踵骨部及び前記下腿後面カフの下端部後面のアキレス腱部を開放型に構成している。
強度面において問題にならない足底板の後面の踵骨部及び前記下腿後面カフの下端部後面のアキレス腱部を開放型に構成することによって、軽量にすることができるだけでなく、靴を履き易くすることができる。又、足底板及び下腿後面カフの可撓性の調節をも行うことができる。
前記下腿後面カフの回転中心を人体生理学的足関節軸の上下高さ位置とほぼ同一高さに設定することによって、人体の足関節軸と下腿後面カフの回転中心や足底板の回転中心とを略同一にすることができるから、人体の足関節軸が動き易くなる。
前記下腿後面カフの上下中間部に開口を形成することによって、更に軽量化を図ることができると共に可撓性の向上を図ることができる。
前記下腿後面カフの左右の前端同士又は足底板の左右の上端同士に渡って人体を該下腿後面カフ又は足底板に固定するための固定部材を設けることによって、走行中に人体補装具が外れることを回避することができる。
前記回転負荷設定手段が前記回転自在に構成した人体保護部材の回転軸部に設けたワンウェイベアリングで構成することによって、一方側（例えば背屈側）への回転負荷を可能な限り無くすことができ、他方側（例えば底屈側）への回転負荷を足底板へ載せている足の重量で足底板が回転することがない程度の大きさに設定することができる。
前記足の裏の一部又は全部を載置支持する足底板と、脚の一部又は全部を保護する脚保護板とを回転自在に構成した人体補装具を用いて歩行を行う場合に、前記足底板を着地させるときに加わる負荷により該足底板をそれの底面が地面と平行となるように回転させ、前記足底板を持ち上げるときに該足底板及び前記脚保護板を持ち上げる直前の状態に維持するように前記脚保護板の回転軸部にワンウェイベアリングを設けて、人体補装具を構成することによって、前述のように一方側（例えば背屈側）への回転負荷を可能な限り無くすことができ、他方側（例えば底屈側）への回転負荷を足底板へ載せている足の重量で足底板が回転することがない程度の大きさに設定することができるから、底屈や背屈が制限されることなく、より一層自然に近い状態での歩行を行うことができる。
また本発明を靴内部に予め設けた構成にしておいてもよい。靴内部に予め載置部等が収納されているので、違和感無く装着出来ると共に、運動時等の使用にも耐えうる人体補装具を提供できる。
また上腕部と前腕部の保護板を前記回転負荷設定手段によって連結した人体補装具や、大腿部及び下腿部の保護板を前記回転負荷設定装置によって連結した人体補装具も構成可能である。
発明を実施するための最良の形態
第１実施形態
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態にかかる人体補装具を示している。この人体補装具は、すねの後面のふくらはぎを保護する平面視ほぼ円弧状に湾曲形成され、かつ、上端側にすねの一部を覆うために前方に延出された左右一対の張り出し部１Ａ，１Ａを備えた下腿後面カフ（脚保護板）１と、足（足首より下の部分）を載置支持するために水平面を備えた載置部２Ａとこの載置部２Ａの左右両側から立ち上がった立上げ部２Ｂ，２Ｂとを備えた正面視ほぼＵ字状の足底板２の２つの人体保護部材を主要構成部材とし、これら上下方向で隣合う下腿後面カフ１と足底板２とを水平軸芯周りで回転自在に連結している。図に示す２本のベルト３，４により膝から下の部分の下肢を人体補装具に固定できるようにしている。前記固定部材であるベルト３，４は、いずれも締め付け位置を無断階に調節することができる面ファスナーからなっているが、ゴム製のベルトや紐等から構成してもよいし、下腿後面カフ１及び足底板２自体に下肢を保持する保持力がある場合には無くてもよい。前記下腿後面カフ１の横一側の前端に前記一方のベルト３の一端が固定され、かつ、該下腿後面カフ１の横他側の前端に該ベルト３の先端を通すためのリング状の金具５が固定されている。又、前記足底板２の横一側の上端に前記もう一方のベルト４の一端が固定され、かつ、該足底板２の他一側の上端に該もう一方のベルト４の先端を通すための孔２Ｄが形成されている。
前記下腿後面カフ１及び足底板２は、可撓性を有するようにポリエチレン等の各種合成樹脂やこれら各種の合成樹脂に合成ゴムや金属等の他物を一部混入して構成することによって、軽量化を図ることができながらも、長時間使用の疲労による変形や変質等がなく、しかも歩行中に体から受ける捻じれ荷重を良好に吸収することができるとともに、荷重が作用していないときには元の形に復元することができる利点があるが、合成樹脂以外の材料で構成することもできる。
図１に示すように、前記下腿後面カフ１の下端部後面のアキレス腱部１Ｂ及び足底板２の後面の踵骨部２Ｃを開放型に構成することにより、人体補装具全体の軽量化を図ることができるとともに、靴を履き易くすることができ、更には下腿後面カフ１及び足底板２の可撓性の調節をも行うことができる。図では、靴を省略している。図に示す１Ｃは、前記下腿後面カフ２の上下方向ほぼ中央部に形成した開口部であり、人体補装具全体の軽量化をより図ることができる。
前記下腿後面カフ１の下端の左右両側と足底板２の上端の左右両側とを回転自在に支持する支持構造について説明する。尚、左右いずれの支持構造も同一であるため、一方のみ説明する。
図６に示すように、前記下腿後面カフ１の下側の左右両側に円形の開口１Ｋを形成し、その開口１Ｋに内側から一端にフランジ６Ａを備えた金属製（合成樹脂等剛性のあるものであればどのような材料であってもよい）の内方側円筒部材６を挿入して該フランジ６Ａと下腿後面カフ１とを複数のビスＢ１により固定している。又、前記足底板２の上端に円形の開口２Ｋを形成し、その開口２Ｋに内側からフランジ７Ａ及び環状で円形の凹部７Ｂを備えた外形が円形で金属製（合成樹脂等剛性のあるものであればどのような材料であってもよい）の外方側部材７を挿入して該フランジ７Ａと足底板２とを複数のビスＢ２により固定している。そして、前記外方側部材７の中心部に形成された円形の回転軸部７Ｃに回転負荷設定手段としての環状のワンウェイベアリング８を外嵌し、このワンウェイベアリング８を外嵌することで一部の空間が無くなった前記凹部７Ｂの残りの空間内に前記内方側円筒部材６を嵌合している。又、前記回転軸部７Ｃの軸芯方向一端部に形成の突出部７Ｄに嵌合する後述のストッパー９を該突出部７Ｄに一個のビスＢ３により固定している。前記ワンウェイベアリング８を設けることによって、一方の回転方向、つまり前記足底板２を背屈させる背屈側方向に対する回転負荷を０又は０に近い状態にすることができ、かつ、他方の回転方向、つまり前記足底板２を底屈させる底屈側方向に対する回転負荷を足底板２を持ち上げるときに足底板２及び下腿後面カフ１を持ち上げる直前の状態に維持できる程度の大きさに設定することがよりスムーズな歩行を行う上において最適であるが、足底板２を持ち上げるときに足底板２及び下腿後面カフ１を持ち上げる直前の状態に維持でき、かつ、足底板２を着地させるときに脚から加わる負荷により足底板２をそれの底面が接地面（地面）と平行になる又は沿った姿勢になるように回転させることができるのであれば、回転負荷はどのような大きさに設定してもよい。前記内方側円筒部材６及び外方側部材７を省略して、足底板２及び下腿後面カフ１の一方にワンウェイベアリング８を取り付け、両者を回転自在に構成してもよい。又、ここでは、回転負荷設定手段として、ワンウェイベアリング８を用いているが、一方向の回転負荷が他方向の回転負荷よりも大きくすることができる各種のベアリング又は摩擦機構等を用いて実施することができる。
前記下腿後面カフ１の回転中心Ｘを、図３に示すように、人体生理学的足関節軸（距腿関節軸ともいう）の上下高さ位置Ｈを同一高さに設定するとともに、図３で示す垂直線と交わる位置、つまり前後方向略中央位置に設定している。このように下腿後面カフ１の回転中心Ｘを図のように設定することが最適であるが、多少ずれた位置に設定してもよい。
前記ストッパー９は、図４Ａに示すように、前記内方側円筒部材６の回転に伴い該円方側内筒部材６のフランジ６Ａの円筒部材側端面（径方向内側端面）を摺接案内するための円盤部９Ａと、この円盤部９Ａの外周縁の一部に径方向に突出するほぼ逆台形状の突出部９Ｂとからなり、又、前記内方側円筒部材６のフランジ６Ａの円筒部材側端縁（径方向内側端縁）の外周方向２箇所に長さの異なる長溝６Ｂ，６Ｃを形成し、これら長溝６Ｂ，６Ｃのうちの一方（図では上方）の長溝６Ｂに前記突出部９Ｂが入り込んだ状態になっている。従って、足関節０度の状態、つまり図４Ｃに示すように、足Ｂと脚Ａとがほぼ９０度となる状態（実線で示している）から足底板２が、底屈側に２０度（図４Ａ、４Ｃに示すＣ１の角度範囲）で、背屈側に４５度（図４Ａ、４Ｃに示すＤ１の角度範囲）回転することができるようにしている。尚、前記長溝６Ｂ又は６Ｃの両端それぞれに径方向外方側に向けて円弧状に切り欠いた切欠き部６ｂ又は６ｃを形成してあり、長溝６Ｂ，６Ｃをそれぞれの両端まで精度よく形成しなくても両端部でのスムーズな回転が行えるようにしている。
又、図４Ｂに示すように、前記ストッパー９を１８０度回転させて突出部９Ｂが前記他方（図では下方）の長溝６Ｃに入り込んだ状態にすることによって、前記のように足関節０度の状態から足底板２が、底屈側に６５度（図４Ｂに示すＣ２の角度範囲）で、背屈側に４５度（図４Ｂに示すＤ２の角度範囲）回転することができるようにしてもよい。
又、図５Ａに、前記ストッパー９の突出部９Ｂの外周方向の寸法（幅寸法）が前記ストッパー９よりも大きく（広く）したものを示しており、前記のように足関節０度の状態から足底板２が、背屈側にのみ４５度（図５Ｂ、５Ｃに示すＤ３の角度範囲）回転することができるようにしている。
又、図５Ａで示したストッパー９を１８０度回転させて突出部９Ｂが前記他方（図では下方）の長溝６Ｃに入り込んだ状態にすることによって、前記のように足関節０度の状態から足底板２が、底屈側に４５度（図５Ｂに示すＣ３の角度範囲）で、背屈側に４５度（図５Ｂに示すＤ４の角度範囲）回転することができるようにしてもよい。
尚、人体の足関節の可動域は、底屈、背屈（場合によっては３５度未満）とも４５度未満であり、上記のように回転角度を４５度に設定することによって、人体にとって角度制限のないフリーな状態と同等の状態になる。又、前記回転角度制限は、上記設定した角度に限定されるものではない。又、前記回転角度制限は、内反尖足の症状の度合い（程度）等に応じて変更していくために必要になることがあるが、前記ストッパー９を省略して完全にフリーな状態で実施しても何ら問題にならない。
前記のように構成された人体補装具を患部側に装着して歩行する場合を説明する。まず、地面が水平な平坦路を走行する場合には、図７Ａに示すように健康側の左足と人体補装具が装着された右足が側面視において揃った状態から、健康側の左足を一歩踏み出すと、図７Ｂに示すように、補装具側の右足の脚Ａが垂直から１５度（図７ＢのＥ１の角度）傾いた姿勢になる。このとき、背屈側への回転負荷が０又は０に近い状態であるから、下腿後面カフ１がスムーズに脚Ａの角度になるように回転することができる。続いて、補装具側の右足を一歩踏み出すために地面から持ち上げると、図７Ｃに示すように、持ち上げる直前の状態の姿勢（前記右足の脚Ａが垂直姿勢から前方に１５度傾いた姿勢）を保持したまま右足を移動させることができ、右足の足先が前方に下がって地面に足先が引っ掛かることがない。そして、前記地面から持ち上げた右足を地面に着地させると、その着地させたときに足から加わる荷重により足底板２が底屈側に１５度（図７ＤのＥ２の角度）回転し、足底板２をそれの底面が地面と平行となるように姿勢変更するのである。
次に、登り坂（上り傾斜地）を歩行する場合を説明すれば、図８Ａに示すように、健康側の左足と人体補装具が装着された右足が側面視において揃った状態、詳しくはいずれの足に対しても脚が垂直姿勢から前方に１５度（図８ＡのＦ１の角度）傾斜した傾斜姿勢から、健康側の左足を一歩踏み出すと、図８Ｂに示すように、補装具側の右足の脚Ａが前記前傾姿勢からさらに１５度傾いて３０度（図８ＢのＦ２の角度）傾いた前傾姿勢になる。このとき、背屈側への回転負荷が０又は０に近い状態であるから、下腿後面カフ１がスムーズに脚Ａの角度に合致するように回転することができる。続いて、補装具側の右足を一歩踏み出すために地面から持ち上げると、図８Ｃに示すように、持ち上げる直前の状態の姿勢（前記右足の脚Ａが前方に３０度傾いた姿勢）を保持したまま右足を移動させることができ、右足の足先が前方に下がって地面に足先が引っ掛かることがない。そして、前記地面から持ち上げた右足を地面に着地させると、その着地させたときに足から加わる荷重により足底板２が底屈側に３０度（図８ＤのＦ３の角度）回転し、足底板２をそれの底面が地面と平行となるように姿勢変更するのである。
最後に、下り坂を歩行する場合を説明すれば、図９Ａに示すように、健康側の左足と人体補装具が装着された右足が側面視において揃った状態、詳しくはいずれの足に対しても脚が垂直姿勢から後方に１５度（図９ＡのＧ１の角度）傾斜した傾斜姿勢から、健康側の左足を一歩踏み出すと、図９Ｂに示すように、補装具側の右足の脚Ａが前記後傾姿勢から前方に傾斜して、地面に対して垂直姿勢になる。このとき、背屈側への回転負荷が０又は０に近い状態であるから、下腿後面カフ１がスムーズに脚Ａの角度に合致するように回転することができる。続いて、補装具側の右足を一歩踏み出すために地面から持ち上げると、図９Ｃに示すように、持ち上げる直前の状態の姿勢（前記右足の脚Ａが地面に対して垂直になる姿勢）を保持したまま左足を移動させることができ、右足の足先が前方に下がって地面に足先が引っ掛かることがない。そして、前記地面から持ち上げた右足を地面に着地させると、その着地させたときに足から加わる荷重により足底板２が底屈側に３０度（図９ＤのＧ２の角度）回転し、足底板２をそれの底面が地面と平行となるように姿勢変更するのである。
図１０Ａ、図１０Ｂは、上記第１の実施形態の変形例にかかる人体補装具の側面図である。この変形例では上記第１の実施形態において、外方側部材７より下の部分を靴１５に一体で設けた構成である。
この変形例においては、前記固定部材であるベルト４は靴１５の前革部１７及び舌革部１６によって足が固定されるので省略されている。また前革部１７に紐や伸縮自在なゴム等を設け、これによって足の甲の部分を固定してもよい。また、張り出し部２Ｂは、靴内部の内側部１８に沿って予め設けられている。同様に、載置部２Ａは靴内部の内底部１２またはソール部１１と一体になっている。この際、載置部をネジ等によって固定すればよい。
その他の部分は、上述した第一の実施の形態と実質的に同様であるから、重複した記載は省略する。なお、この変形例では靴と一体で形成された部分が概ねふくらはぎよりも下の部分であったが、靴の種類や用途に応じて張り出し部１Ａや、下肢カフ１の形状を適宜調整してもよい。また、回転負荷調整手段の調整用に靴内部に調整用開口部を設けてもよい。
前記第１実施形態を装着した後に靴等をはく場合には、張り出し部２Ｃや載置部２Ａの厚さ分だけ靴内部が窮屈になる点に加えて、靴と人体補装具が別体であるため運動を行う際には不便であった。この変形例では予め張り出し部や載置部が靴内部に収納されているため、運動等を行う場合も違和感を覚えるといったことが軽減される。また外方側部材７が靴内部に収納されているため、連結部分が保護される。
第２実施形態
図１１Ａ〜図１１Ｃは、本発明に係る第２の実施形態を示す図である。
人体補装具２０は、上腕部の後部を保護する為の左右一対の張り出し部２１Ａ、２１Ａを有するカフ２１と、同じく前腕部の後部を保護する為の左右一対の張り出し部２２Ａ、２２Ａを有する前腕部用カフ２２とを備え円弧状に湾曲形成されている。これら上腕部および前腕部のカフ２１、２２が、互いにほぼ肘窩から肘にかけて水平軸芯回りで回転自在に連結されている。この際、前記外方側部材７及び内方側部材６とは、上腕部のカフ２１用連結部材２５Ａと、前腕部のカフ２２用連結部材２５Ｂとによって連結される。そして、該二つの連結部材２５Ａ、２５Ｂは夫夫カフ２１，２２にネジ２９等で固定される。
また、この人体補装具２０に備えられた４本のベルト２３Ａ〜２３Ｄにより、上腕および前腕をこの人体補装具２０に固定できるようになっている。固定部材であるベルト２３Ａ〜２３Ｄは、前記第１実施例で説明した固定用ベルト３，４同様にいずれも締付位置を無断階に調整できるようになっている。なお、この固定部材は、人体補装具２０を固定出来ればよいものであり、本数も４本でなくてもよいしその構成も紐等から構成されていてもよいものである。また図示はしていないが、前記金具５等を用いて調整してもよい。
また前記上腕部及び前腕部用のカフ２１，２２には、略上腕部の背面部および、前腕部の背面に係る部分に開放部２７，２８がそれぞれ設けられており、これにより軽量化が図られている。なおその他の部分は、上述した第一の実施の形態と実質的に同様であるから、重複した記載は省略する。
この実施形態に係る人体補装具２０によれば、単に腕部を固定するギブス等と異なり、適宜負荷の設定を調整することで使用者の状態にあわせた人体補装具となる。
第３実施形態
図１２Ａ〜図１２Ｄは、本発明の第３の実施形態にかかる人体補装具を示した図である。
図１２Ａはこの実施形態に係る人体補装具３０の側面図である。人体補装具３０は、大腿部の後部を保護する為の左右一対の張り出し部３１Ａ、３１Ａを有する大腿部用カフ３１と、同様に下腿部の後部を保護する為の左右一対の張り出し部３２Ａ、３２Ａを有する下腿部用カフ３２とを備えた円弧状に湾曲形成されている。これら下腿部および大腿部のカフ３１、３２が、ほぼ膝窩から膝にかけて水平軸芯回りで回転自在に連結されている。この際、前記外方側部材７及び内方側部材６とは、大腿部用カフ３１用連結部材３７Ａと、下腿部用カフ３２用連結部材３７Ｂとによって連結される。そして、該二つの連結部材３７Ａ、３７Ｂは夫夫カフ３１，３２にネジ２９等で固定される。また、この人体補装具３０に備えられた５本のベルト３３Ａ〜３３Ｅにより、下腿部および大腿部を該人体補装具３０に固定できるようになっている。また図示はしていないが、前記金具５等を用いて調整を行ってもよい。前記大腿部及び下腿部用のカフ３１，３２には、略大腿部の背面部および、ふくらはぎの周囲に係る部分に開放部３５，３６がそれぞれ設けられており、これにより軽量化が図られている。
例えば、この人体補装具３０において図１２Ｄに示すように一方の回転方向Ｒ１に膝部が屈曲する時は回転負荷が略０となるように設定し、逆に回転方向Ｒ２の方向に屈曲する時の回転負荷をＲ１方向の負荷に比べて大きく設定しておく。この設定によれば、例えば階段を上る際において、健康な側の足を支えとし、反対側の人体補装具３０を着けた側の足を持ち上げる時に、Ｒ１方向の負荷が略０のため、大腿部の屈曲に伴い自然に膝部を階段を昇るに足る位置まで屈曲させる事ができる。次に、健康な側の足を支点に体重移動によって人体補装具３０を装着した側の足が階段の次の段に着くまでは、回転方向Ｒ２の負荷が大きく設定されているため前記した位置で膝部の角度を保持できる。体重移動の後、階段の段面にこの人体補装具３０を着けた側の足が着くと、この脚部に加わる荷重の一部によって人体補装具３０を回転させる。
上記のように実施形態３に係る人体補装具３０を用いることで、通常の歩行時だけではなく、階段の昇降など平地の歩行に比べて大きな荷重が一方の膝にかかる運動においても、歩行を支援出来ると共に衝撃を吸収できる人体補装具となる。
また前記実施形態１を足首に着けると共に、この実施形態３を膝部に使用するといった構成でもよい。その他の部分は、上述した第一の実施の形態と実質的に同様であるから、重複した記載は省略する。
また本発明にかかる人体補装具は、上記実施例の他にも手首や肩部等の関節接合部への適用が可能であり、人体補装具の形状および具体的構成は適宜自由に変更可能なものである。
産業上の利用可能性
本発明によれば、底屈側への回転負荷を背屈側への回転負荷よりも大きく設定することによって、着地させた足を持ち上げるときにその持ち上げる直前の足の角度に人体補装具にて保持させた状態にすることができるから、足を持ち上げると同時に足先が下方を向いて地面に足先を引っ掛けてしまうことがないだけでなく、背屈側へは軽快かつスムーズに回転させることができる。又、足を着地させることにより体重の一部が加わる負荷が人体保護部材を回転させる回転力に変換されるため、回転負荷が大きく設定されていても、人体保護部材をスムーズに回転させて従来不可能とされていた底屈を行うことができる。従って、水平地は勿論のこと、（上り及び下り）傾斜地の他、水平地から傾斜地への歩行又は傾斜地から水平地への歩行等どのような場所（変化する路面の状況）においても、底屈や背屈をスムーズに行いながら、自然に近い状態での歩行が行える人体補装具を提供することができる。
また本発明によれば、足底板を着地させるときに加わる負荷により足底板をそれの底面が地面と平行となるように回転させ、足底板を持ち上げるときに足底板及び前記脚保護板を持ち上げる直前の状態に維持するように回転負荷の大きさを設定することによって、足を持ち上げる場合に足先を傾斜地に接触させて躓くことを回避することができるだけでなく、足底板を着地させる場合には、着地させるときに加わる負荷（体重の一部）によりスムーズに足底板を回転させることができ、より一層扱い易い人体補装具に構成することができる。
また本発明によれば、強度面において問題にならない足底板の後面の踵骨部及び前記下腿後面カフの下端部後面のアキレス腱部を開放型に構成することによって、軽量にすることができるだけでなく、靴を履き易くすることができる。又、足底板及び下腿後面カフの可撓性の調節をも行うことができ、患者に対応した人体補装具に構成することができる。
また本発明によれば下腿後面カフの回転中心を人体生理学的足関節軸の上下高さ位置とほぼ同一高さに設定することによって、人体の足関節軸と下腿後面カフの回転中心や足底板の回転中心とを略同一にすることができるから、人体の足関節軸が動き易くなり、より一層扱い易い人体補装具を構成することができる。
また本発明によれば、下腿後面カフの上下中間部に開口を形成することによって、更に軽量化を図ることができると共に可撓性の向上を図ることができ、どのような患者にも最適な人体補装具を構成することができる。
また本発明によれば、下腿後面カフの左右の前端同士又は足底板の左右の上端同士に渡って人体を該下腿後面カフ又は足底板に固定するための固定部材を設けることによって、歩行中に人体補装具が外れることを回避することができ、歩行を良好に行うことができる利点がある。
また本発明によれば、回転負荷設定手段が回転自在に構成した人体保護部材の回転軸部に設けたワンウェイベアリングで構成することによって、一方側（例えば背屈側）への回転負荷を可能な限り無くすことができ、他方側（例えば底屈側）への回転負荷を足底板へ載せている足の重量で足底板が回転することがない程度の大きさに設定することができ、より一層自然な（スムーズな）歩行を行うことができる。
また本発明によれば、一方側（例えば背屈側）への回転負荷を可能な限り無くすことができ、他方側（例えば底屈側）への回転負荷を足底板へ載せている足の重量で足底板が回転することがない程度の大きさに設定することができるから、底屈や背屈が制限されることなく、より一層自然に近い状態での歩行を行うことができる人体補装具を提供することができる。
また本発明を靴内部に予め設けた構成にしておいてもよい。靴内部に予め載置部等が収納されているので、運動時等の使用にも耐えうる人体補装具を提供できる。
また本発明によれば、上腕部と前腕部の保護板を前記回転負荷設定手段によって連結した人体補装具も構成可能であり、この構成において一方の回転負荷を他方の回転負荷に比べて大きく設定することによって、使用者の状態に合わせた肘部用人体補装具を提供できる。
また本発明によれば、大腿部及び下腿部の保護板を前記回転負荷設定装置によって連結した人体補装具も構成可能であり、この構成において一方の回転負荷を他方の回転負荷に比べて大きく設定することによって、階段等の昇降における膝部の屈曲を適切に補え躓き等の防止が可能な膝部用の人体補装具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明における第１実施形態の人体補装具の正面図である。
図２は、本発明における第１実施形態の人体補装具の背面図である。
図３は、本発明における第１の実施形態の下肢に装着された人体補装具の側面図である。
図４Ａは、ストッパーと内方側円筒部材との関係を示す正面図である。
図４Ｂは、図４Ａで示したストッパーを１８０度回転させた状態を示す図である。
図４Ｃは、図４Ａのものを用いたときの回転範囲を示す説明図である。
図５Ａは、図４のストッパーよりも幅広なストッパーと内方側円筒部材との関係を示す正面図である。
図５Ｂは、図５Ａで示した幅広なストッパーを１８０度回転させた状態を示し図である。
図５Ｃは、図５Ａのものを用いたときの回転範囲を示す説明図である。
図６は、本発明における第１実施形態の人体保護部材の回転部を示す断面図である。
図７Ａは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて平坦路を歩行する場合において、両足を揃えた状態を示す図である。
図７Ｂは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて平坦路を歩行する場合において左足を一歩踏み出した状態を示す図である。
図７Ｃは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて平坦路を歩行する場合において、右足を踏み出して着地する直前の状態を示す図である。
図７Ｄは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて平坦路を歩行する場合において、踏み出した右足が着地した状態を示している。
図８Ａは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて登り坂を歩行する場合において、両足を揃えた状態を示す図である。
図８Ｂは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて登り坂を歩行する場合において、左足を一歩踏み出した状態を示す図である。
図８Ｃは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて登り坂を歩行する場合において、右足を踏み出して着地する直前の状態を示す図である。
図８Ｄは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて登り坂を歩行する場合において、踏み出した右足が着地した状態を示す図である。
図９Ａは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて下り坂を歩行する場合において、両足を揃えた状態を示す図である。
図９Ｂは、本発明の人体補装具にて下り坂を歩行する場合において、左足を一歩踏み出した状態を示す図である。
図９Ｃは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて下り坂を歩行する場合において、右足を踏み出して着地する直前の状態を示す図である。
図９Ｄは、本発明における第１実施形態の人体補装具にて下り坂を歩行する場合において、踏み出した右足が着地した状態を示す図である。
図１０Ａは、本発明の第１の実施形態の変形例における側面図である。
図１０Ｂは、本発明の第１の実施形態の変形例における背面図である。
図１１Ａは、本発明の第２の実施形態を腕部に取り付けた斜視図である。
図１１Ｂは、本発明の第２の実施形態の正面図である。
図１１Ｃは、本発明の第２の実施形態の側面図である。
図１２Ａは、本発明の第３の実施形態を脚部に取り付けた側面図である。
図１２Ｂは、本発明の第３の実施形態の正面図である。
図１２Ｃは、本発明の第３の実施形態の背面図である。
図１２Ｄは、本発明の第３の実施形態における、負荷の設定を表す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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