(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、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、こ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着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の一部を着座部材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、
前記関節部をロックするロック機構と、利用者がオンオフ操作可能な操作スイッチと、制御手段とを備え、
制御手段は、操作スイッチがオンされたとき、先ず、前記着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように前記駆動源を制御すると共に、着座部材の下降量に対する着座部材の押し上げ力の変化率を経時的に増加する制御を行い、この変化率が上限値に増加したときに前記ロック機構を作動させるように構成され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、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、こ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着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の一部を着座部材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、
前記関節部をロックするロック機構と、利用者がオンオフ操作可能な操作スイッチと、制御手段とを備え、
制御手段は、操作スイッチがオンされたとき、先ず、前記着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように前記駆動源を制御し、着座部材の押し上げ力が上限値に増加したときに前記ロック機構を作動させるように構成され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、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、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着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させることにより、利用者の体重の一部を着座部材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。
【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】
【０００３】
ところで、歩行補助装置を利用する利用者は長い時間歩行することが困難なことが多い。この場合、上記従来例の歩行補助装置を装着したままでは椅子等に座ることができない。そのため、休憩の度に歩行補助装置を一々外して椅子に座らざるを得ず、面倒であった。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、利用者が装着したまま休憩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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、こ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着座部材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着座部材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、前記関節部をロックするロック機構と、利用者がオンオフ操作可能な操作スイッチと、制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、操作スイッチの操作でロック機構を作動させて関節部をロックすることにより、着座部材が沈み込まなくなる。従って、歩行補助装置を装着したまま、利用者が脚に力をいれずに着座部材に腰掛けて休憩できる。
【０００７】
また、本発明において、制御手段は、操作スイッチがオンされたとき、先ず、着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように駆動源を制御すると共に、着座部材の下降量に対する着座部材の押し上げ力の変化率を経時的に増加する制御を行い、この変化率が上限値に増加したときにロック機構を作動させるように構成される。これによれば、利用者の脚の脱力で着座部材が歩行時の高さから下降するのに伴い着座部材の押し上げ力が加速度的に強められて、その後ロック機構が作動することになり、歩行状態から着座部材に腰掛ける状態にスムーズに移行させることができる。
【０００８】
また、制御手段は、操作スイッチがオンされたときに、先ず、着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように駆動源を制御し、着座部材の押し上げ力が上限値に増加したときにロック機構を作動させるように構成される。この場合も、利用者の脚の脱力で着座部材が歩行時の高さから下降するのに伴い着座部材の押し上げ力が強められて、その後ロック機構が作動することになり、歩行状態から着座部材に腰掛ける状態にスムーズに移行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、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及び図２に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部材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。
【００１０】
各脚リンク２は、着座部材１に設けた第１関節部３に連結される第１リンク部材４と、第１リンク部材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リンク部材６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。また、第２リンク部材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接地部材８が連結されている。
【００１１】
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駆動し、着座部材１の押し上げ力(以下、免荷力という)を発生させるようにしている。各脚リンク２で発生された免荷力は着座部材１を介して利用者Ｐの体幹に伝達される。即ち、免荷力により利用者Ｐの体重の一部が着座部材１を介して脚リンク２，２で支えられ、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。
【００１２】
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とで構成される。
【００１３】
また、着座部材１は、各脚リンク２用の第１関節部３を構成する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リンク部材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。
【００１４】
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。これにより、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。
【００１５】
駆動源９は、各脚リンク２の第１リンク部材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、減速機９ａの出力軸上の駆動クランクアーム９ｂと、第２リンク部材６に第２関節部５の関節軸５ａと同心に固定した従動クランクアーム６ａとを連結リンク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連結リンク９ｃを介して第２リンク部材６に伝達される。そして、第２リンク部材６が第１リンク部材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。
【００１６】
各接地部材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リンク部材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。また、着座部材１の支持フレーム１ｂには、制御手段たるコントローラ１２が内蔵され、第１リンク部材４には、バッテリ１３が内蔵されている。
【００１７】
上記圧力センサ１０と力センサ１１の検出信号はコントローラ１２に入力される。そして、コントローラ１２は、これらセンサ１０，１１からの信号に基づいて駆動源９を制御して第２関節部５を駆動し、上記免荷力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。
【００１８】
ここで、免荷力は、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免荷力(正確には免荷力と着座部材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、各接地部材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、予め設定される免荷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５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免荷力が制御目標値になるように駆動源９を制御する。
【００１９】
ところで、歩行補助装置を装着しての歩行中に休憩したくなることがある。そこで、本実施形態では、第２関節部５をロックするロック機構１４と、ロック機構１４を作動させる利用者Ｐが操作可能な操作手段１５を設けている。これによれば、操作手段１５の操作でロック機構１４を作動させて第２関節部５をロックすることにより、着座部材１が沈み込まなくなる。従って、図３に示す如く、歩行補助装置を装着したまま、利用者Ｐが脚に力をいれずに着座部材１に腰掛けて休憩できる。尚、第２関節部５をロックしても着座部材１は自立しないが、利用者Ｐが壁等に背中を凭せ掛け、或いは、手摺等の支えになるものを手で掴むことにより、着座部材１に腰掛けた状態で休憩できる。
【００２０】
本実施形態でロック機構１４は、図４に示す如く、第２リンク６に固定の部材、例えば、従動クランクアーム６ａを挟む、第１リンク部材４に回り止めされた一対のブレーキ板１４ａ，１４ａと、両ブレーキ板１４ａ，１４ａを開閉する直動アクチュエータ１４ｂとで構成されている。尚、ロック機構１４の構造はこれに限定されない。
【００２１】
操作手段１５は、操作スイッチ１５ａとコントローラ（制御手段）１２とで構成されている。操作スイッチ１５ａは、利用者Ｐがオンオフ操作可能な場所、例えば、片方の脚リンク２の第１リンク部材４に設けられている。
【００２２】
コントローラ１２は、図５に示す如く、操作スイッチ１５ａがオンされたか否かを判別し（ＳＴＥＰ２）、操作スイッチ１５ａがオンされるまでは上述した歩行アシスト制御を行う（ＳＴＥＰ１）。
【００２３】
操作スイッチ１５ａがオンされたときは、先ず、その時点の脚リンク長（ガイドレール３ａの曲率中心から第３関節部７までの距離）を記憶する（ＳＴＥＰ３）。尚、脚リンク長は、駆動源９に設けたエンコーダの信号に基づいて求められる第２関節部５の屈曲角度から幾何学的に算出される。次に、コンプライアンス特性を徐々に硬化させる制御を行う（ＳＴＥＰ４）。具体的には、図６に示す如く、脚リンク長の記憶値Ｌｓと免荷力の設定値Ｆｓとで定まる点を通る、脚リンク長の短縮量（着座部材１の下降量）に応じて免荷力が強くなる線を設定し、この線に沿って免荷力が変化するように駆動源９を制御すると共に、脚リンク長の短縮量に対する免荷力の変化率（硬さ）を経時的に増加する制御を行う。そして、硬さが所定の上限値に達したとき（ＳＴＥＰ５）、ロック機構１４を作動させて、第２関節部５をロックする（ＳＴＥＰ６）。
【００２４】
これによれば、利用者Ｐの脚の脱力で着座部材１が歩行時の高さから下降するのに伴い免荷力が加速度的に強められて、その後ロック機構１４が作動することになる。そのため、歩行状態から着座部材１に腰掛ける状態にスムーズに移行させることができる。
【００２５】
操作スイッチ１５ａがオフされたときは（ＳＴＥＰ７）、コンプライアンス特性を徐々に軟化させる制御を行う（ＳＴＥＰ８）。そして、硬さが所定の下限値になったとき（ＳＴＥＰ９）、通常の歩行アシスト制御に移行する（ＳＴＥＰ１）。
【００２６】
尚、上記実施形態では、コンプライアンス特性を徐々に硬化させる制御を行い、硬さが所定の上限値に達したところでロック機構１４を作動させるようにしたが、脚リンク長の短縮量に応じて免荷力が強くなるように駆動源９を制御し、免荷力が所定値に増加したところでロック機構１４を作動させるようにしても良い。
【００２７】
ところで、ロック機構１４は歩行補助装置の保管時や運搬時に作動させても良い。これによれば、脚リンク２が屈伸しなくなり、装置形状が安定して装置を取り扱い易くなる。
【００２８】
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、ロック機構１４をレバー等の操作部材の操作で作動される手動操作式のものに構成しても良い。この場合、操作手段は操作部材で構成されることになる。また、ロック機構１４用のアクチュエータを、これへの電力の供給を断ってもロック機構１４が作動状態に維持されるように構成することも可能である。これによれば、ロック状態での省電力化を図ることができる。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態の歩行補助装置の側面図。
【図２】実施形態の歩行補助装置の正面図。
【図３】実施形態の歩行補助装置の着座部材に腰掛けた状態の側面図。
【図４】実施形態の歩行補助装置に備えるロック機構を示す斜視図。
【図５】実施形態の歩行補助装置のコンロトーラが行う制御内容を示すフロー図。
【図６】コンプライアンス特性の硬化と軟化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１…着座部材、２…脚リンク、５…第２関節部（脚リンクの中間の関節部）、９…駆動源、１２…コントローラ（制御手段）、１４…ロック機構、１５…操作手段、１５ａ…操作スイッチ。
【図１】
0005048589.tif 000002
【図２】
0005048589.tif 000003
【図３】
0005048589.tif 000004
【図４】
0005048589.tif 000005
【図５】
0005048589.tif 000006
【図６】
0005048589.tif 000007