CN112494279B - 协助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种协助装置,在对用户的身体赋予协助力的状态下,用户容易保持平衡。协助装置(A1)包括腰部装备(1)及臀部装备(2)、脚踝部装备(5)、脚部框架(7)以及协助机构(9)。协助机构(9)根据用户(P)的屈伸动作使脚部框架(7)动作,使腰部装备(1)及臀部装备(2)与脚踝部装备(5)远离,由此对用户(P)的身体赋予协助力。脚踝部装备(5)具有:前面侧卡止部(50)及背面侧卡止部(51),以卡止于用户(P)的下腿部的方式构成;以及脚背侧抵接部(52)及脚跟侧抵接部(53),从上方抵接于足部。
Description
技术领域
本发明涉及一种协助装置,对用户的身体赋予辅助用户的屈伸动作的协助力。
背景技术
以往,为了协助老年人等用户动作,提出了各种协助装置。例如,有通过辅助用户的脚部弯曲、伸展,从而辅助用户的屈伸动作的协助装置。
作为这样辅助屈伸动作的协助装置,已知有包括下述部分的协助装置:腰部装备,佩戴在用户的腰部;足部装备,佩戴在足部;框架(frame),将腰部装备与足部装备连结;以及协助机构,使足部装备相对于腰部装备移动(例如参照专利文献1)。
对于所述协助装置来说,在辅助用户的屈伸动作时,经由腰部装备及足部装备对用户的身体赋予协助力。此处,专利文献1的协助装置中,作为足部装备,采用载置用户的足部的类型。因此,所述协助装置中,用于产生协助力的力也赋予给用户的足底。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2019-77000号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外,若对足底赋予用于产生协助力的力,则有时由所述力导致用户的足压中心(center of pressure)偏离。因此,专利文献1的协助装置中,在对用户的身体赋予协助力的状态下,可能对用户的足底赋予的力导致用户难以保持平衡。
本发明是鉴于以上方面而成,其目的在于提供一种协助装置,在对用户的身体赋予协助力的状态下,用户容易保持平衡。
[解决问题的技术手段]
本发明的协助装置包括:
第一装备,佩戴在用户的身体的较膝关节更靠上方的部位;
第二装备,佩戴在所述用户的下腿部;
脚部框架,将所述第一装备与所述第二装备连结;以及
协助机构,根据所述用户的脚部的屈伸动作,使所述脚部框架动作,使所述第一装备与所述第二装备远离,由此对所述用户的身体赋予辅助所述屈伸动作的协助力,
所述第二装备具有:卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的方式构成;以及抵接部,在协助力赋予状态下,从上方抵接于所述用户的足部。
这样,本发明的协助装置中,在协助装置以对用户的身体赋予协助力的方式动作的协助力赋予状态下,第二装备经由抵接部从上方抵接于用户的足部。具体而言,例如抵接于较脚背、脚跟更向上方且前方倾斜的部分的上侧的表面等足部的上表面。
由此,在协助力赋予状态下,用于产生协助力的力施加于佩戴了第一装备的用户的身体的较膝关节更靠上方的部位(例如腰部、腹部、腋下、上半身整体等)、和第二装备所抵接的足部的上表面。即,并未对用户的足底赋予力。
因此,本发明的协助装置,可防止用于产生协助力的力导致用户的足压中心(center of pressure。以下称为“COP”)偏离。进而,即便在协助力赋予状态下,用户也容易保持平衡。
此外,专利文献1所记载那样的以往的协助装置构成为,将构成协助装置的构件的重量向接地面散放。具体而言,以往的协助装置中,作为足部装备而采用载置足部的类型,经由所述足部装备将连结于足部装备的框架等的重量向接地面散放。
相对于此,本发明的协助装置中,第一装备佩戴在用户的身体的较膝关节更靠上方的部位,第二装备佩戴在用户的下腿部,脚部框架将所述第一装备与第二装备连结。即,脚部框架及第二装备的重量可经由第一装备而由用户的身体上方的部位支撑。
由此,所述协助装置中,无需设置用于使协助装置接地的构件,将构成协助装置的构件的重量向接地面散放。进而,足部装备无需采用载置足部的类型。
因此,根据本发明的协助装置,足部装备无需采用载置足部的类型,因而可使位于较脚踝更靠下方的结构小型化,提高用户佩戴协助装置的状态(以下有时简称为“佩戴状态”)的、用户的踝关节的动作的自由度。
而且,本发明的协助装置中,优选包括:
足部框架,从所述脚部框架向侧方延伸设置,绕俯仰(pitch)轴转动自如地连结于所述脚部框架,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架,
所述足部框架在前方侧保持所述前面侧卡止部,并且在后方侧保持所述背面侧卡止部,
在侧面观看时,所述脚部框架与所述足部框架的连结部分位于所述前面侧卡止部与所述背面侧卡止部之间。
若这样构成,则在佩戴状态下,脚部框架与足部框架的连结部分成为侧面观看时在前后方向靠近用户踝骨的位置。由此,足部框架(进而,对用户施加力的抵接部)的动作与用户的足部的动作的差异变小。其结果为,可抑制抵接部与用户的足部的偏离,也减小协助力赋予状态下的COP的偏离。进而,容易将COP限制在支撑基底面的范围内。
而且,本发明的协助装置中,优选包括:
足部框架,从所述脚部框架向侧方延伸设置,绕俯仰轴转动自如地连结于所述脚部框架,
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架,
所述卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述脚部框架与所述足部框架的连结部分位于较所述卡止部更靠下方。
若这样构成,则在佩戴状态下,脚部框架与足部框架的连结部分成为在上下方向靠近用户踝骨的位置。由此,足部框架(进而,对用户施加力的抵接部)的动作与用户的足部的动作的差异变小。其结果为,可抑制抵接部与用户的足部的偏离,也减小协助力赋予状态下的COP的偏离。进而,容易将COP限制在支撑基底面的范围内。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述抵接部从所述卡止部的下端部延伸设置。
若这样构成,则不需要用于连结卡止部与抵接部的构件,因而可实现进一步的小型化、轻量化、低成本化。
而且,本发明的协助装置中,优选在抵接部从卡止部延伸设置的结构的情况下,
所述卡止部连结于所述脚部框架。
力从脚部框架传递至第二装备的抵接部。此时,从抵接部与脚部框架的连结部分到抵接部的距离越大,在协助力赋予状态下从抵接部对用户的足部从上方施加的力越变大。进而,由于抵接部抵接,因而用户在足部感觉到的不适感也变大。
为了抑制所述不适感,只要缩短从连结部分到抵接部的距离即可,因而优选将脚部框架直接连结于抵接部。但是,视协助装置的结构不同,有时无法将脚部框架直接连结于抵接部。
因此,在以抵接部从卡止部延伸设置的方式构成的情况下,若这样以卡止部连结于脚部框架的方式构成,则可尽力减小抵接部与脚部框架的距离。进而,可减小在协助力赋予状态下从抵接部对用户的足部从上方施加的力,抑制因抵接部抵接而用户感觉到的不适感。
而且,本发明的协助装置也可为,在抵接部从卡止部延伸设置的构成的情况下,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成,
所述抵接部以包含脚背侧抵接部的方式构成,所述脚背侧抵接部抵接于所述用户的脚背。
而且,本发明的协助装置也可为,在抵接部从卡止部延伸设置的构成的情况下,
所述卡止部包含:背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述抵接部以包含脚跟侧抵接部的方式构成,所述脚跟侧抵接部从脚跟侧抵接于所述用户的足部或脚踝部。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述抵接部以位于所述脚部框架的侧方,且无法绕翻滚(roll)轴转动的方式构成。
在抵接部位于脚部框架的侧方的情况下,可能用于产生协助力的力导致抵接部沿着用户的足部上表面的弯曲而绕翻滚轴转动。因此,若这样构成,则即便在抵接部位于脚部框架的侧方的情况下,也可抑制抵接部绕翻滚轴的转动。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述抵接部具有:凸缘部,在佩戴状态下,以位于所述用户的足部的侧面的方式从所述抵接部延伸设置。
若经由抵接部对足部从上方施加用于产生协助力的力,则足部的上表面弯曲,因而可能所述力导致抵接部沿着所述弯曲转动。因此,若设置这种凸缘部,则在所述转动时凸缘部抵接于用户的足部的侧面,由此可抑制抵接部的转动。
而且,本发明的协助装置中,优选在抵接部具有凸缘部的构成的情况下,
所述抵接部包含:脚跟侧抵接部,从脚跟侧抵接于所述用户的足部或脚踝部,
所述凸缘部从所述脚跟侧抵接部向前方延伸设置。
通常来说,在用户使足部绕踝关节动作时,作为脚跟侧部分的后足部的移动量小于作为脚背侧部分的前足部的移动量。因此,若在从脚跟侧抵接于用户的足部或脚踝部(即,从背面侧抵接于后足部或其附近)的脚跟侧抵接部设置凸缘部,则容易维持足部与凸缘部抵接的状态。由此,可稳定地抑制抵接部的转动。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述抵接部包含:脚背侧抵接部,抵接于所述用户的脚背;
在正面观看时,所述脚背侧抵接部具有向上方凸起的第一弯曲形状。
若经由抵接部对脚背施加用于产生协助力的力,则脚背以正面观看时向上方凸起的方式弯曲,因此可能所述力导致脚背侧抵接部绕翻滚轴转动。而且,脚背向脚尖侧倾斜,因而也可能所述力导致脚背侧抵接部绕偏摆(yaw)轴转动。
因此,若这样将脚背侧抵接部的形状设为正面观看时向上方凸起的弯曲形状,则在协助力赋予状态下,脚背侧抵接部牢牢抵接于脚背。由此,可抑制脚背侧抵接部的转动。
而且,本发明的协助装置中,优选在脚背侧抵接部在正面观看时具有向上方凸起的第一弯曲形状的情况下,
所述脚背侧抵接部位于所述脚部框架的侧方,
所述脚背侧抵接部具有:第一部分,在正面观看时,位于较所述第一弯曲形状的顶点更远离所述脚部框架的位置;以及第二部分,与所述第一部分连设,在正面观看时,位于较所述第一弯曲形状的顶点更靠近所述脚部框架的位置,
所述第一部分的曲率半径小于所述第二部分的曲率半径。
在脚背侧抵接部位于脚部框架的侧方的情况下,有时用于产生协助力的力导致脚背侧抵接部被拉向脚部框架。因此,若这样减小处于远离脚部框架的位置的、第一部分的曲率,则第一部分容易抵接于用户的足部的与脚部框架为相反侧的侧面,因而可利用所述抵接的部分来抑制脚背侧抵接部的移动。
而且,本发明的协助装置中,优选在脚背侧抵接部为具有第一部分及第二部分的构成的情况下,
所述脚背侧抵接部具有:第三部分,与所述第二部分连设,在正面观看时,位于与所述第一部分侧相反的一侧,
在正面观看时,所述第三部分具有向下方凸起的第二弯曲形状。
若这样构成,则在佩戴状态下,成为第三部分的端部(即,脚背侧抵接部的较第二部分更靠脚部框架侧的端部)与足部的上表面远离的状态。由此,在用户使足部向靠近脚部框架的方向外转或内转后,内转或外转以返回时,可防止足部与脚背侧抵接部的第三部分侧的端面抵接。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述卡止部具有:垫部,以卡止于所述用户的下腿部的方式构成,
在俯视时,所述垫部具有V字形状,所述V字形状向以卡止于所述用户的方式构成的一侧的相反侧凸起。
若经由抵接部对足部从上方施加用于产生协助力的力,则足部的上表面弯曲,因而可能所述力导致抵接部沿着所述弯曲转动。另外,可能与抵接部一起构成第二装备的卡止部也转动。
因此,若设置这种垫部,则可利用所述垫部来夹住用户的脚的一部分,使卡止部相对于用户的脚部而卡止。由此,可抑制卡止部(进而,与卡止部一起构成第二装备的抵接部)的转动。
而且,本发明的协助装置中,优选在卡止部具有垫部的构成的情况下,
所述卡止部包含:背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述背面侧卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述垫部设于所述背面侧卡止部的前面侧。
若这样构成,则可利用垫部以夹持跟腱(Achilles'tendon)的方式保持。此处,跟腱从下腿部的背面突出,因而较下腿部的前面而更容易由垫部夹持。这样,容易进一步抑制卡止部的转动。
而且,本发明的协助装置中,优选在卡止部具有垫部的构成的情况下,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述前面侧卡止部在背面侧具有:前面侧垫部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成,
所述背面侧卡止部在前面侧具有:背面侧垫部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
在俯视时,所述前面侧垫部及所述背面侧垫部的至少一者具有V字形状,所述V字形状向以卡止于所述用户的方式构成的一侧的相反侧凸起。
若这样构成,则可利用前面侧卡止部及背面侧卡止部从前后夹持用户的脚部。由此,容易进一步抑制卡止部的转动。
而且,本发明的协助装置中,优选包括:
足部框架,从所述脚部框架向侧方延伸设置,绕俯仰轴转动自如地连结于所述脚部框架,
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架,
在俯视时,所述足部框架具有C字形状。
若这样构成,则用户经由C字形状的足部框架的开口部分将下腿部容易地嵌入至足部框架的内侧,由此可容易地佩戴连结于足部框架的第二装备。
而且,本发明的协助装置中,
优选所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述前面侧卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述前面侧卡止部的上端位于较所述背面侧卡止部的上端更靠下方。
在使卡止部卡止于下腿部的前面侧的构成的情况下,在使足部背屈(dorsiflexion)时(例如,协助力赋予状态下),可能所述卡止部的上端碰撞用户的小腿。因此,若这样构成,则在使足部跖屈(plantar flexion)时,前面侧卡止部的上端也不易碰撞用户的小腿。
附图说明
图1为表示第一实施方式的协助装置的构成的立体图。
图2为图1的协助装置的背面图。
图3为图1的协助装置的侧面图,且为表示佩戴状态的用户为立位状态的情况的图。
图4为图1的协助装置的侧面图,且为表示佩戴状态的用户轻微弯曲膝盖的状态的情况的图。
图5为图1的协助装置的侧面图,且为表示佩戴状态的用户大幅弯曲膝盖的状态的情况的图。
图6为将图1的协助装置的足部装备的结构放大表示的立体图。
图7为以截面的形式表示图1的协助装置的足部装备的一部分的、从内侧观看的侧面图。
图8为图1的协助装置的足部装备的平面图。
图9为图1的协助装置的足部装备的正面图。
图10为示意性地表示第二实施方式的协助装置的脚部框架及足部装备的构成的、从前方侧观看的立体图。
图11为示意性地表示图10的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户为立位状态的情况的图。
图12为示意性地表示图10的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户开始弯曲膝盖的状态的情况的图。
图13为示意性地表示图10的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户弯曲膝盖的状态的情况的图。
图14为示意性地表示第三实施方式的协助装置的脚部框架及足部装备的构成的、从前方侧观看的立体图。
图15为示意性地表示图14的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户为立位状态的情况的图。
图16为示意性地表示图14的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户开始弯曲膝盖的状态的情况的图。
图17为示意性地表示图14的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户弯曲膝盖的状态的情况的图。
图18为示意性地表示第四实施方式的协助装置的脚部框架及足部装备的构成的、从前方侧观看的立体图。
图19为表示图18的协助装置的追随机构的构成的示意图,且为表示佩戴状态的用户弯曲膝盖的状态的情况的图。
图20为表示图18的协助装置的追随机构的构成的示意图,且为表示佩戴状态的用户伸展膝盖的状态的情况的图。
图21为示意性地表示图18的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户为立位状态的情况的图。
图22为示意性地表示图18的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户开始弯曲膝盖的状态的情况的图。
图23为示意性地表示图18的协助装置的构成的侧面图,且为表示佩戴状态的用户弯曲膝盖的状态的情况的图。
[符号的说明]
1:腰部装备(第一装备)
1a:腰部带
1b:腰部扣
2:臀部装备(第一装备)
2a:臀部带
2b:臀部垫
2c:连结带
3:大腿部装备
3a:大腿部带
3b:大腿部扣
4:下腿部装备
4a:下腿部带
4b:连结配件
5:脚踝部装备(第二装备)
6:支撑结构
6a:支撑板
6b:前侧吊带
6c:后侧吊带
6d:前侧安装配件
6e:后侧安装配件
7:脚部框架
8:足部框架
9:协助机构
50:前面侧卡止部
50a:前面侧本体部
50b:前面侧垫部
51:背面侧卡止部
51a:背面侧本体部
51b:背面侧垫部
52:脚背侧抵接部
52a:脚背侧本体部
52b:脚背侧垫部
52c:第一部分
52d:第二部分
52e:第三部分
53:脚跟侧抵接部
53a:脚跟侧本体部
53b:脚跟侧垫部
53c:凸缘部
70:大腿部框架构件
70a:第一本体部
70b:第一连结构件
70c:第二连结构件
71:下腿部框架构件
71a:第二本体部
71b:第三连结构件
71c:伸缩机构
71d:第一气缸
71e:第一活塞
71f:第二气缸
71g:第二活塞
71h:第一气室
71i:第二气室
71j:第三气室
71k:第四气室
71l:第一配管
71m:第二配管
80:足部框架构件
80a:中间部
80b:前方部
80c:后方部
80d:第四连结构件
80e:弹簧部
81:保护板
90:张力产生机构
90a:导管
90b:调节管
90c:弹性构件
90d:端部构件
90e:弹性体
90f:板
91:传递机构
91a:外管
91b:导线
91c:滑轮
P:用户
A1、A2、A3、A4:协助装置
a1:第一轴线
a2:第二轴线
a3:第三轴线
a4:第四轴线
a5:第五轴线
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,参照图1~图9对第一实施方式的协助装置A1进行说明。协助装置A1佩戴在用户P的从腰部到脚踝部的部位,通过辅助用户P的脚部的弯曲、伸展,从而辅助用户P的屈伸动作。此处,所谓用户P的屈伸运动,例如为用户P落座于椅子等时的动作、进行印度深蹲(Hindu squat)运动时的动作等。
此外,以下的说明中,将协助装置A1以对用户P的身体赋予协助力的方式动作的状态称为“协助力赋予状态”。而且,将用户P佩戴协助装置A1的状态称为“佩戴状态”。
此外,以下的说明中,在佩戴状态下,将成为用户P的前方的方向设为“前方”,将成为后方的方向设为“后方”。另外,将从后述的左右一对脚部框架7中的一者观看的另一者侧设为“内侧”,将从其中一者观看而与另一者相反的一侧设为“外侧”。
首先,参照图1~图3,对协助装置A1整体的概略构成进行说明。
协助装置A1包括下述装备作为用于将协助装置A1佩戴在用户P的身体的装备:腰部装备1(第一装备),佩戴在腰部;臀部装备2(第一装备),佩戴在臀部;左右一对的大腿部装备3,分别佩戴在左右的大腿部;左右一对的下腿部装备4,佩戴在左右的下腿部各自的、较脚踝部更靠上方的部位;以及左右一对的脚踝部装备5(第二装备),分别佩戴在左右的脚踝部。
而且,协助装置A1包括下述构件作为用于连结各装备的构件:左右一对的支撑结构6,从腰部装备1的两侧部悬吊,连结于臀部装备2及大腿部装备3;左右一对的脚部框架7,分别摇动自如地连结于支撑结构6,安装着下腿部装备4;以及左右一对的足部框架8,连结于脚部框架7各自的下端部,安装着脚踝部装备5。
而且,协助装置A1包括:协助机构9,用于根据用户P的脚部的屈伸动作,使腰部装备1及臀部装备2与脚踝部装备5远离,由此对用户P的身体赋予辅助屈伸动作的协助力。
接下来,参照图1~图3,对协助装置A1的各部分的构成进行说明。
腰部装备1佩戴在用户P的腰部(具体而言,骨盆上部、细腰部等与腰椎的高度对应的部分)。腰部装备1具有:腰部带1a,由具有可挠性的材料所形成;以及腰部扣1b,设于腰部带1a的前端部。
腰部装备1通过将腰部带1a缠绕在用户P的腰部后,将腰部扣1b连结设为环状,从而佩戴在用户P的腰部。在腰部带1a的左右的侧部,支撑结构6下垂。在腰部扣1b设有长度调节机构。
臀部装备2具有:臀部带2a,以架设在后述的左右一对的支撑板6a之间的方式设置;臀部垫2b,安装于臀部带2a,抵接于用户P的臀部;以及左右一对的连结带2c,从臀部垫2b下垂,连结于对应的大腿部装备3。
臀部带2a的两端部连结于对应的支撑板6a的后方部分。臀部带2a从所述连结部分向后方且斜下方伸出(参照图3)。由此,臀部带2a在佩戴状态下,成为在用户P的臀部的下部沿左右方向延伸的状态。
臀部垫2b呈在左右方向长的左右对称的葫芦形状(参照图2)。臀部垫2b在内部具备缓冲材。而且,臀部垫2b具有沿左右方向贯穿的穿插孔。在所述穿插孔中穿插臀部带2a。
大腿部装备3分别佩戴在用户P的对应的大腿部的上方部分。大腿部装备3具有:大腿部带3a,由具有可挠性的材料所形成;以及大腿部扣3b,设于大腿部带3a的前端部。
大腿部装备3通过将大腿部带3a缠绕在用户P的大腿部后,将大腿部扣3b连结设为环状,从而佩戴在用户P的大腿部。大腿部带3a经由连结带2c而在臀部垫2b下垂。在大腿部扣3b设有长度调节机构。
下腿部装备4分别佩戴在用户P的对应的下腿部的上方部分(具体而言,小腿肚的上部)。下腿部装备4具有:下腿部带4a,由具有可挠性的材料所形成;连结配件4b,连结于后述的下腿部框架构件71;以及粘扣带(未图示)。
下腿部装备4通过缠绕下腿部带4a并利用粘扣带进行固定,从而佩戴在用户P的下腿部。下腿部装备4中,粘扣带也发挥作为长度调节机构的作用。下腿部装备4经由连结配件4b而连结于后述的下腿部框架构件71。
脚踝部装备5各自包含前后一对的两个构件,佩戴在用户P的对应的脚踝部的前后。在协助装置A1以对用户P的身体赋予协助力的方式动作的状态(以下称为“协助力赋予状态”)下,脚踝部装备5在其下端部抵接于用户P的足部的上表面(例如,较脚背及脚跟而更向上方且前方倾斜的部分等上侧的表面)。
支撑结构6各自在佩戴状态下与用户P的腰部的侧面相向。支撑结构6各自具有:左右一对的支撑板6a,可摇动地支撑对应的脚部框架7;前侧吊带6b,从支撑板6a向前方斜上方延伸;后侧吊带6c,从支撑板6a向后方斜上方延伸;前侧安装配件6d,设于前侧吊带6b的前端部;以及后侧安装配件6e,设于后侧吊带6c的前端部。
支撑板6a由金属等高刚性的材料所形成。支撑板6a的形状呈大致五边形状。在支撑板6a的前方部分连结着前侧吊带6b,在后方部分连结着后侧吊带6c。
而且,在支撑板6a的后方部且较与后侧吊带6c的连结部分更靠下方的部分,连结着臀部带2a的前端部。臀部带2a从支撑板6a向后方斜下方延伸。由此,臀部带2a成为隔着支撑板6a而在前侧吊带6b的延长线上延伸的状态。
前侧吊带6b经由前侧安装配件6d而连结于腰部带1a的前方部分。而且,后侧吊带6c经由后侧安装配件6e而连结于腰部带1a的后方部分。
此处,在前侧安装配件6d设有前侧吊带6b的长度调节机构,在后侧安装配件6e设有后侧吊带6c的长度调节机构。利用这些长度调节机构来调节佩戴状态下的支撑板6a的位置(即,后述的第一轴线a1及第二轴线a2的位置及高度)。
脚部框架7各自具有:大腿部框架构件70,在佩戴状态下,在用户P的对应的大腿部的外侧沿上下方向延伸;以及下腿部框架构件71,在佩戴状态下,在用户P的对应的下腿部的外侧沿上下方向延伸。
大腿部框架构件70具有:筒状的第一本体部70a,沿上下方向延伸;第一连结构件70b,从第一本体部70a的上端部向后方斜上方伸出;以及第二连结构件70c,从第一本体部70a的下端部向后方斜下方伸出。
第一连结构件70b在其前端部(后方的部分),绕第一轴线a1摇动自如且绕第二轴线a2摇动自如地连结于支撑板6a,所述第一轴线a1为沿俯仰轴方向延伸的轴线,所述第二轴线a2为绕翻滚轴方向延伸的轴线。而且,第一连结构件70b在其基端部(前方的部分),具有将第一连结构件70b沿上下方向贯穿且与第一本体部70a的内部连结的贯穿孔(未图示)。
关于第一轴线a1及第二轴线a2的位置,在用户P佩戴协助装置A时,利用支撑结构6的前侧吊带6b、后侧吊带6c、前侧安装配件6d及后侧安装配件6e,以第一轴线a1及第二轴线a2的位置成为经过用户P的股关节中心的位置的方式进行调节。
第二连结构件70c在其前端部(后方的部分),绕第三轴线a3摇动自如地连结于后述的第三连结构件71b,所述第三轴线a3为沿俯仰轴方向延伸的轴线。而且,第二连结构件70c在其基端部(前方的部分),具有将第二连结构件70c沿上下方向贯穿且与第一本体部70a的内部连结的贯穿孔(未图示)。
在大腿部框架构件70中,在第一本体部70a的内部、第一连结构件70b的贯穿孔及第二连结构件70c的贯穿孔,滑动自如地穿插着后述的导线(wire)91b。
下腿部框架构件71具有:第二本体部71a,沿上下方向延伸;以及第三连结构件71b,从第二本体部71a的上端部向前方斜上方伸出。
第三连结构件71b在其基端部(后方的部分),绕第三轴线a3摇动自如地连结于第二连结构件70c。而且,第三连结构件71b在其前端部(前方的部分),具有将第三连结构件71b沿上下方向贯穿且与后述的导管90a的内部连结的贯穿孔(未图示)。
在佩戴状态下,第三轴线a3成为经过用户P的膝关节中心的位置。此外,通过在大腿部框架构件70设置长度调节机构等,从而以可调节第三轴线a3的位置的方式构成。
这样构成的脚部框架7在佩戴状态下,经由连结于下腿部框架构件71的下腿部装备4及足部框架8而由用户P的脚部连带,与用户P的脚部一体动作。
具体而言,根据用户P的各大腿部相对于身体的摇动,与各大腿部对应的大腿部框架构件70绕第一轴线a1摇动或绕第二轴线a2摇动。由此,大腿部框架构件70与用户P的大腿部的位置关系大致维持于一定状态。
而且,根据与用户P的各大腿部对应的各下腿部的摇动,与各下腿部对应的下腿部框架构件71绕第三轴线a3摇动。由此,下腿部框架构件71与用户P的下腿部的位置关系大致维持于一定状态。
足部框架8各自绕第四轴线a4摇动自如地连结于对应的下腿部框架构件71的第二本体部71a的下端部,所述第四轴线a4为沿俯仰轴方向延伸的轴线。而且,足部框架8各自保持包含前后一对的两个构件的脚踝部装备5。
协助机构9包含:左右一对的张力产生机构90,设于各脚部框架7;以及传递机构91,用于传递由张力产生机构90生成的力。
张力产生机构90包括:导管90a,从下腿部框架构件71的第三连结构件71b的前端部(前方的部分)向下方延伸设置;调节管90b,穿插着导管90a的基端侧(第三连结构件71b侧)的部分;筒状的弹性构件90c,穿插着导管90a的前端侧的部分;端部构件90d,沿导管90a的轴线方向滑动自如地安装于导管90a的前端部;以及线圈弹簧(未图示),配置于导管90a的内部。
在导管90a中穿插着后述的导线91b。从导管90a导出的导线91b经过第三连结构件71b的贯穿孔而被导出至第三连结构件71b的上方。而且,导管90a形成有沿轴线方向延伸的多个插槽。
导管90a从下腿部框架构件71的第三连结构件71b的前端部(前方的部分)向下方延伸设置。由此,导管90a(进而,张力产生机构90)是以沿着下腿部框架构件71的前表面的方式配置,在佩戴状态的用户P为立位状态的情况下,位于大腿部框架构件70的轴线上(参照图3)。
调节管90b在其上端抵接于第三连结构件71b,在其下端抵接于弹性构件90c。调节管90b可通过切断来调节长度。此外,也可设置伸缩机构等,以能够可逆地调节长度的方式构成。
通过调节所述调节管90b的长度,从而调节由调节管90b及弹性构件90c所构成的、筒状的构件的长度。具体而言,所述长度调节为如下长度,即:在佩戴状态的用户P为立位状态的情况下,弹性构件90c由端部构件90d支撑因而不摇晃,且未被压缩。
弹性构件90c为将多个筒状的弹性体90e与多个环状的板90f交替重合而构成的、多层结构的筒状的构件。弹性构件90c以沿轴线方向伸缩自如的方式外设于导管90a的外周。
弹性体90e各自是由内置有经密闭的多数个气室的材料所形成。具体而言,例如由单泡性(独立气泡性)的橡胶海绵等所形成。弹性体90e在非压缩状态(自然状态)下,从轴线方向观看具有椭圆形状。
板90f各自是由刚性较形成弹性体90e的材料更高的材料所形成。具体而言,例如由金属、硬质树脂等所形成。从轴线方向观看,板90f具有椭圆形状。所述椭圆形状的大小成为如下大小,即:层叠于弹性体90e时,从轴线方向观看而与弹性体90e整体重叠。
弹性构件90c是通过下述方式构成,即:将弹性体90e与板90f交替层叠,并且利用胶粘剂等相互固定。此处,弹性构件90c在其上端抵接于调节管90b,在其下端抵接于端部构件90d。因此,弹性构件90c构成为使板90f位于上下方向的两端,以构成其抵接面。
这样构成的弹性构件90c与产生同样弹性力的金属制的弹簧等相比,不易挫屈或弯曲,而且重量变轻。但是,弹性构件未必一定要利用弹性体及板来构成,只要可生成弹性力即可。因此,弹性构件的构成可根据协助装置的其他构成构件的性能等而适当变更。例如,也可使用线圈弹簧作为弹性构件。
端部构件90d形成为圆环状的构件。在端部构件90d的内周面,设有向内方突出的多个销(未图示)。通过将所述销各自插入至导管90a的对应的插槽,从而端部构件90d沿轴线方向滑动自如地安装于导管90a。
端部构件90d抵接于弹性构件90c的下端。而且,端部构件90d连结于穿插至导管90a的内部的导线91b。由此,端部构件90d根据导线91b的进退,一边相对于导管90a而滑动,一边压缩弹性构件90c而产生弹性力。
线圈弹簧(未图示)在导管90a的内部,在其上端抵接于第三连结构件71b,在其下端抵接于端部构件90d的上表面。所述线圈弹簧对端部构件90d向弹性构件90c的伸长方向施力。由此,经由端部构件90d,对连结于端部构件90d的导线91b赋予消除松弛的弱张力(预张力)。
线圈弹簧的刚性(即,弹簧常数)相较于弹性构件90c的刚性而充分小。具体而言,线圈弹簧的刚性成为下述程度的大小,即:当用户P进行步行动作等时,可弯曲膝关节而不会感觉到不适感。
传递机构91具有:外管91a,横穿腰部装备1的背面,连接于左右的大腿部框架构件70的第一连结构件70b;导线91b,滑动自如地穿插在外管91a中;滑轮91c,设于下腿部框架构件71的第三连结构件71b的上表面,悬挂着导线91b。
外管91a的两端连接于对应的第一连结构件70b的贯穿孔。由此,外管91a的内部的空间、大腿部框架构件70的第一连结构件70b的贯穿孔、第一本体部70a的内部的空间及第二连结构件70c的贯穿孔成为相互连通的状态。
导线91b滑动自如地穿插在外管91a中。导线91b的中央部滑动自如地插入至外管91a及大腿部框架构件70的内部。导线91b的两端部从对应的大腿部框架构件70的第二连结构件70c的贯穿孔的下端导出,经由下腿部框架构件71的第三连结构件71b的贯穿孔而被导入至导管90a的内部。
导线91b的两端在导管90a的内部连结于端部构件90d。因此,经由端部构件90d,对导线91b的两端施加由弹性构件90c产生的弹性力。即,由弹性构件90c产生的弹性力作为拉伸力作用于导线91b。
在滑轮91c,悬挂着导线91b的、从第二连结构件70c的贯穿孔的下端导出且导入至第三连结构件71b的贯穿孔的上端为止的部分。滑轮91c绕第五轴线a5旋转自如,所述第五轴线a5为沿俯仰轴方向延伸的轴线。
在佩戴状态的用户P为立位状态的情况下(参照图3),滑轮91c的周面的前方侧的顶点位于将第二连结构件70c的贯穿孔的下端、与第三连结构件71b的贯穿孔的上端连结的直线上。
因此,在所述状态下,滑轮91c仅稍稍接触导线91b,因而不会使导线91b的、第二连结构件70c的下端与第三连结构件71b的上端之间的部分的路径长变化。
此处,相较于与用户P的膝关节中心对应的第三轴线a3,作为滑轮91c的转动轴线的第五轴线a5位于更靠上方且前方。因此,在佩戴状态的用户P弯曲膝盖的情况下(参照图4、图5),滑轮91c的周面的前方侧的顶点根据用户P的膝盖的弯曲,移动至较连结第二连结构件70c的贯穿孔的下端与第三连结构件71b的贯穿孔的上端的直线更靠前方的位置。
因此,在佩戴状态的用户P弯曲膝盖的状态下,滑轮91c将导线91b向前方推出,延长导线91b的大腿部框架构件70与第三连结构件71b之间的部分的路径长。
这样,通过滑轮91c,随着佩戴状态下的用户P的脚部的弯曲程度(即,膝关节的转动程度)的增加,第二连结构件70c的下端至第三连结构件71b之间的导线91b的路径长变长。
即,滑轮91c以大腿部框架构件70相对于下腿部框架构件71的摇动角度越大则导线91b的路径长越变长的方式,作为变更导线91b的路径的凸轮构件发挥功能。
接下来,参照图3~图5,对将协助力赋予给用户P的身体时的协助装置A1的动作进行说明。
在用户P的姿势从立位状态(图3所示的状态)过渡到弯曲膝盖的状态(图4或图5所示的状态)的阶段中,用户P的膝关节的弯曲程度逐渐增加。同时,随着用户P的膝关节的弯曲(即,下腿部相对于大腿部而摇动),下腿部框架构件71相对于大腿部框架构件70而摇动。
此时,随着所述弯曲程度的增加而滑轮91c移动,悬挂于滑轮91c的导线91b的路径长变长。由此,连结于导线91b的前端的端部构件90d开始向压缩弹性构件90c的方向移动。
但是,如图4所示,在仅轻微弯曲膝盖的阶段中,端部构件90d的移动受到配置于导管90a的内部的线圈弹簧的施加力抑制,弹性构件90c几乎未被压缩。
即,所述阶段中,由弹性构件90c产生的弹性力(即,对导线91b施加的拉伸力)仅是充分小。因此,所述阶段中,几乎未对用户P的身体赋予辅助屈伸动作那样的协助力。
另一方面,如图5所示,在大幅弯曲膝盖的阶段中,配置于导管90a的内部的线圈弹簧的施加力并未完全抑制端部构件90d的移动,弹性构件90c被压缩,开始产生弹性力。
即,所述阶段中,由弹性构件90c产生的弹性力(即,对导线91b施加的拉伸力)也变得充分大。因此,所述阶段中,对用户P的身体赋予辅助屈伸动作那样的协助力。
具体而言,由弹性构件90c产生的弹性力成为导线91b的拉伸力。另外,对于穿插着导线91b的大腿部框架构件70、及经由导管90a而固定着导线91b的下腿部框架构件71,所述拉伸力作为绕第三轴线a3回到初期状态的方向的力(从图5所示的状态回到图3所示的状态的方向的力)发挥作用。
而且,所述力经由腰部装备1及臀部装备2(经由支撑结构6连结于大腿部框架构件70)、和脚踝部装备5(经由足部框架8连结于下腿部框架构件71),作为使用户P的腰部及臀部与脚踝部远离(即,辅助膝关节的伸展动作)的协助力作用于用户P的身体。
此外,协助装置A1中,与专利文献1所记载那样的以往的协助装置不同,作为用于佩戴在足部的装备,不采用载置用户P的足的类型的装备,而采用佩戴在用户P的脚踝部的脚踝部装备5。
因此,以下参照图6~图9,对协助装置A1的脚踝部装备5、及将脚踝部装备5连结于脚部框架7的下腿部框架构件71的足部框架8的构成进行详细说明。
首先,参照图6~图9,对脚踝部装备5及足部框架8的概略构成、及脚踝部装备5与足部框架8的连结部分的构成进行说明。
如图6所示,脚踝部装备5包括:前面侧卡止部50,以在佩戴状态下卡止于用户P的脚踝部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部51,以卡止于脚踝部的背面侧的方式构成。
如图7所示,前面侧卡止部50的上端位于较背面侧卡止部51的上端更靠下方。由此,当在佩戴状态下用户P使足部背屈时(例如协助力赋予状态(参照图4、图5)下),前面侧卡止部50的上端不易碰撞用户P的小腿。
而且,脚踝部装备5包括:脚背侧抵接部52,在协助力赋予状态下,抵接于用户P的脚背;以及脚跟侧抵接部53,抵接于用户P的足部的背面侧且较脚跟更向上方且前方倾斜的部分。此外,脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53也可经由用户P所穿的鞋子、袜子等,而抵接于用户P的脚背、及用户P的足部的背面侧且较脚跟更向上方且前方倾斜的部分。
此外,本发明的脚跟侧抵接部不限定于这种构成,只要从脚跟侧抵接于用户的足部或脚踝部即可。因此,例如在卡止部卡止于小腿肚等较膝关节更靠下方且相对较高的位置的构成等情况下,脚跟侧抵接部也能以从背面侧抵接于脚踝部而非足部的方式构成。
在协助力赋予状态下,由弹性构件90c产生且从下腿部框架构件71传递的力经由脚背侧抵接部52,作用于用户P的脚背。而且,在协助力赋予状态下,由弹性构件90c产生且从下腿部框架构件71传递的力经由脚跟侧抵接部53,作用于用户P的较脚跟更向上方且前方倾斜的部分。
足部框架8包括:足部框架构件80,绕第四轴线a4转动自如地连结于下腿部框架构件71的下端部;以及保护板81,固定于足部框架构件80的外侧,在佩戴状态下防止用户P的下腿部与下腿部框架构件71的接触。
如图8所示,足部框架构件80具有:中间部80a,连结于下腿部框架构件71;前方部80b,从中间部80a的前端向内侧延伸设置;以及后方部80c,从中间部80a的后端向内侧延伸设置。
在俯视时,中间部80a向内侧弯曲。即,在俯视时,足部框架构件80具有C字形状。而且,在前方部80b的后方侧保持着前面侧卡止部50,在后方部80c的前方侧保持着背面侧卡止部51。
通过足部框架构件80这样构成,从而用户P可经由所述C字形状的开口部(即,与中间部80a相向的部分),将脚踝部嵌入至足部框架构件80的内侧。由此,对于协助装置A1来说,可容易地佩戴前面侧卡止部50及背面侧卡止部51(进而,脚踝部装备5)。
此外,协助装置A1构成为,使下腿部框架构件71相对于大腿部框架构件70而摇动,使腰部装备1及臀部装备2与脚踝部装备5远离,由此对用户P的身体赋予协助力。此种构成的情况下,在协助力赋予状态下,力从下腿部框架构件71传递至脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53。
此时,从足部框架8(进而,脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53)与下腿部框架构件71的连结部分(具体而言,后述的第四连结构件80d)到脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53的距离越大,从脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53对用户P的足部从上方施加的力越变大。进而,由于脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53抵接,因而用户P在足部感觉到的不适感也变大。
为了抑制所述不适感,优选将下腿部框架构件71直接连结于脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53。但是,协助装置A1的结构中,由于下腿部框架构件71的形状、张力产生机构90的配置等的关系,难以将下腿部框架构件71直接连结于脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53。
因此,协助装置A1中,经由前面侧卡止部50及背面侧卡止部51以及足部框架8,将下腿部框架构件71连结于脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53。
此处,如图7所示,脚背侧抵接部52从前面侧卡止部50的下方部分向前方斜下方延伸设置。而且,脚跟侧抵接部53从背面侧卡止部51的下方部分向后方斜下方延伸设置。通过这样构成,从而在协助装置A1中,尽力减小从足部框架8与下腿部框架构件71的连结部分到脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53的距离。
由此,减小在协助力赋予状态下从脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53对用户P的足部从上方施加的力,抑制脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53抵接导致用户P在足部感觉到的不适感。
而且,由此省略用于将脚背侧抵接部52与前面侧卡止部50的构件、用于将脚跟侧抵接部53与背面侧卡止部51连结的构件,可实现小型化、轻量化、低成本化。
此外,在从下腿部框架构件71经由脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53对用户P的脚背及脚跟施加用于产生协助力的力时,会从下腿部框架构件71对足部框架构件80施加下腿部框架构件71的轴线方向的力。例如,在从图3所示的状态向图4所示的状态过渡时,会从下腿部框架构件71向足部框架构件80施加向下方的力。
此处,如图6所示,在俯视时,足部框架构件80呈C字形状。即,相对于连结于足部框架构件80的中间部80a的下腿部框架构件71,安装于其前方部80b的前面侧卡止部50、及安装于其后方部80c的背面侧卡止部51位于侧方。
因此,可能从下腿部框架构件71对足部框架构件80施加的力会导致脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53沿着用户P的足部上表面的弯曲而绕翻滚轴转动。
因此,如图7及图8所示,协助装置A1中,将前面侧卡止部50固定于足部框架构件80的前方部80b,将背面侧卡止部51固定于后方部80c。即,构成为,相对于安装着足部框架构件80的下腿部框架构件71,使脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53无法绕翻滚轴转动。由此,抑制脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53意外地绕翻滚轴的转动。
此外,如专利文献1所记载那样足部装备采用载置足的类型的、以往的协助装置中,在佩戴状态下,为了不妨碍用户P的踝关节的动作,需要允许足部装备的抵接部绕翻滚轴转动。进而,需要设置允许此种绕翻滚轴的转动的连结机构。
但是,协助装置A1中,采用卡止于脚踝的脚踝部装备5作为足部装备,因而即便设为不允许所述脚踝部装备5的抵接部即脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53转动的构成,也不会妨碍用户P的踝关节的动作。
因此,协助装置A1可省略用于允许绕翻滚轴转动的连结机构,因而与以往的协助装置相比,可实现小型化、轻量化、低成本化。
此外,本发明的协助装置未必限定于抵接部无法绕翻滚轴转动的构成。例如,在未于抵接部设置后述那样的垫部的情况下,将用户的足抵接于抵接部时的冲击吸收,因而也可将抵接部设为可绕翻滚轴稍许转动。
如图7所示,在侧面观看时,足部框架构件80的中间部80a具有向下方凸起的V字形状。另外,作为对下腿部框架构件71的连结部分(具体而言,第四轴线a4)的第四连结构件80d设于其中央部(最下的部分)。
由此,第四连结构件80d位于较前面侧卡止部50的后述的前面侧垫部50b、及背面侧卡止部51的后述的背面侧垫部51b(即,前面侧卡止部50对用户P的脚踝部的卡止位置、及背面侧卡止部51的卡止位置)更靠下方。
通过这样构成,在佩戴状态下,将下腿部框架构件71与足部框架构件80绕作为俯仰轴的第四轴线a4转动自如地连结的第四连结构件80d成为在上下方向靠近用户P的踝骨的位置。
而且,对下腿部框架构件71连结足部框架构件80的第四连结构件80d(严格地说为第四轴线a4)位于前面侧卡止部50的后述的前面侧垫部50b、与背面侧卡止部51的后述的背面侧垫部51b之间(即,前面侧卡止部50对用户P的脚踝部的卡止位置、与背面侧卡止部51的卡止位置之间)。
通过这样构成,在佩戴状态下,将下腿部框架构件71与足部框架构件80连结的第四连结构件80d成为在前后方向靠近用户P的踝骨的位置。
利用这些构成,协助装置A1中,足部框架构件80(进而,对用户P施加力的脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53)的动作与用户P的足部的动作的差异变小。
其结果为,协助装置A1中,可抑制脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53与用户P的足部的偏离,也减小协助力赋予状态下的用户P的足压中心(center of pressure。以下称为“COP”)的偏离。进而,容易将COP限制在支撑基底面的范围内。
此外,本实施方式中,这样在佩戴状态下,在与用户P的踝骨对应的位置,设有第四连结构件80d,此第四连结构件80d为脚部框架7的下腿部框架构件71、与足部框架8的足部框架构件80的连结部分。但是,本发明的连结构件的位置不限定于这种构成,也可根据协助装置的其他构成构件的形状等而适当决定。
因此,例如也可如后述的第二实施方式的协助装置A2那样,构成为在佩戴状态下,所述连结部分位于成为用户P的脚踝部的前方的位置。
接下来,参照图7~图9,对脚踝部装备5的构成构件进行详细说明。
若用于产生协助力的力经由脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53从上方施加于用户P的足部,则足部的上表面弯曲,因而可能所述力导致脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53转动。而且,可能前面侧卡止部50及背面侧卡止部51也与脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53一起转动。
因此,如图7所示,前面侧卡止部50在连结于足部框架构件80的前面侧本体部50a的背面侧,具有前面侧垫部50b,此前面侧垫部50b以卡止于用户P的脚踝部的前面侧的方式构成。而且,背面侧卡止部51在连结于足部框架构件80的背面侧本体部51a的前面侧,具有背面侧垫部51b,此背面侧垫部51b以卡止于用户P的脚踝部的背面侧的方式构成。
在佩戴状态下,利用前面侧垫部50b及背面侧垫部51b从前后夹持用户P的脚踝部,前面侧卡止部50及背面侧卡止部51卡止于脚踝部。
此处,如图8所示,前面侧垫部50b具有向前方凸起的V字形状。而且,背面侧垫部51b具有向后方凸起的V字形状。
由此,前面侧垫部50b可夹持脚腕的前面侧而进行保持。另外,背面侧垫部51b可夹持从下腿部的背面突出的跟腱而进行保持。
利用这些构成,协助装置A1中,可抑制前面侧卡止部50及背面侧卡止部51的转动。进而,可抑制与前面侧卡止部50及背面侧卡止部51一起构成脚踝部装备5的脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53的转动。
此外,脚背侧抵接部52在与前面侧本体部50a连设的脚背侧本体部52a的下面侧,具有脚背侧垫部52b,此脚背侧垫部52b抵接于用户P的脚背。而且,脚跟侧抵接部53在与背面侧本体部51a连设的脚跟侧本体部53a的前面侧,具有脚跟侧垫部53b,此脚跟侧垫部53b抵接于用户P的较脚跟更向上方且前方倾斜的部分。
脚背侧垫部52b及脚跟侧垫部53b成为缓冲构件,用于在协助力赋予状态下,吸收对用户P的足部的上表面施加力时的冲击。
此外,本实施方式中,脚踝部装备5这样包括俯视时为V字形状的前面侧垫部50b、背面侧垫部51b、脚背侧垫部52b及脚跟侧垫部53b。但是,本发明的垫部不限定于这种数量及形状。
因此,例如垫部的个数可为三个以下,也可为五个以上。而且,也可省略垫部。另外,关于垫部的形状,也可在俯视时为平坦的形状而非V字形状。
而且,如图7及图8所示,脚跟侧抵接部53具有从其两侧部向前方延伸设置的、左右一对的凸缘部53c。凸缘部53c各自在佩戴状态下,与用户P的脚跟的对应的侧面相向。
一般来说,在用户P使足部绕踝关节动作时,作为脚跟侧部分的后足部的移动量小于作为脚背侧部分的前足部的移动量。因此,若在从脚跟侧抵接在用户P的足部(即,从背面侧抵接于后足部)的脚跟侧抵接部53设置这种凸缘部53c,则即便在佩戴状态下用户P使足部动作时,也稳定地维持用户P的脚跟的两侧部与凸缘部53c抵接的状态。
另外,若为用户P的脚跟的两侧部与凸缘部53c抵接的状态,则可通过所述抵接来抑制用于产生协助力的力施加于用户P的较脚跟更向上方且前方倾斜的部分时的、脚跟侧抵接部53的转动。
此外,本实施方式中,这样从脚跟侧抵接部53的两侧部向前方延伸设置左右一对的凸缘部53c。但是,本发明的凸缘部只要在佩戴状态下,以位于用户的足部的侧面的方式从脚跟侧抵接部延伸设置即可。
因此,例如可仅设置一个凸缘部,也可设置三个以上的凸缘部。而且,也可省略凸缘部。而且,也可将凸缘部设于脚背侧抵接部。此处,在将凸缘部设于脚背侧抵接部的情况下,凸缘部可向下方延伸设置。
此外,在用于产生协助力的力导致脚背侧抵接部52转动的情况下,脚背在正面观看时以向上方凸起的方式弯曲,因而脚背侧抵接部52可能绕翻滚轴转动。而且,脚背向脚尖侧倾斜,因而脚背侧抵接部52也可能绕偏摆轴转动。而且,也可能由所述力将脚背侧抵接部52拉向下腿部框架构件71。
因此,如图9所示,脚背侧抵接部52的脚背侧本体部52a包含:第一部分52c,在正面观看时,位于从第四连结构件80d(进而,连结于第四连结构件80d的下腿部框架构件71)向内侧远离的位置;第二部分52d,与第一部分52c连设,在正面观看时,位于靠近第四连结构件80d的位置;以及第三部分52e,与第二部分52d连设,在正面观看时,位于与第一部分52c侧相反的一侧。
另外,第一部分52c与第二部分52d在正面观看时,构成朝向上方凸起的第一弯曲形状。具体而言,第一部分52c构成较第一弯曲形状的顶点更远离下腿部框架构件71的一侧的部分,第二部分52d构成较所述顶点更靠下腿部框架构件71侧的部分。而且,在正面观看时,第三部分52e具有向下方凸起的第二弯曲形状。
此外,设于脚背侧本体部52a的下面侧的脚背侧垫部52b也具备与脚背侧本体部52a相同的弯曲形状。
脚背侧抵接部52在佩戴状态下,以第一部分52c及第二部分52d抵接于用户P的足部。另外,第一部分52c及第二部分52d在正面观看时,具备向上凸起那样的第一弯曲形状。由此,第一部分52c及第二部分52d在协助力赋予状态下,牢牢抵接于用户P的脚背,因而抑制脚背侧抵接部52的转动。
此处,第一部分52c的曲率半径设定得小于第二部分的曲率半径。因此,第一部分52c与第二部分52d相比,位于下方侧(即,佩戴状态下的用户P的足部的侧面侧)。另外,第一部分52c在佩戴状态下,隔着用户P的足部而位于与第四连结构件80d(进而,下腿部框架构件71)相反的一侧。
由此,在由用于产生协助力的力将脚背侧抵接部52拉向下腿部框架构件71的情况下,也可使第一部分52c抵接于用户P的足部的侧面,防止脚背侧抵接部52以被拉近的方式移动。
而且,脚背侧抵接部52在佩戴状态下,第三部分52e在正面观看时位于较用户P的足部更靠外侧。另外,第三部分52e具备向下凸起那样的第二弯曲形状。因此,在佩戴状态下,第三部分52e的端部(即,较脚背侧抵接部52的第二部分52d更靠下腿部框架构件71侧的端部)成为与足部的上表面远离的状态。
由此,在用户P使足部向靠近下腿部框架构件71的方向外转后内转以返回时,防止足部与脚背侧抵接部52的第三部分52e侧的端面抵接。
此外,本实施方式中,脚背侧抵接部52包含脚背侧本体部52a及脚背侧垫部52b,所述脚背侧本体部52a包含第一部分52c、第二部分52d及第三部分52e。但是,本发明的脚背侧抵接部不限定于这种构成。
因此,例如也可不将脚背侧抵接部的形状设为具有第一弯曲形状及第二弯曲形状的形状,而设为仅具有第一弯曲形状的形状,或也可简单地设为平坦的板状。
如以上所说明,协助装置A1中,脚踝部装备5在协助力赋予状态下,经由脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53从上方抵接于用户P的足部。
由此,在协助力赋予状态下,用于产生所述协助力的力会施加于佩戴了腰部装备1及臀部装备2的用户P的腰部及臀部、和脚踝部装备5所抵接的足部的上表面。即,并未对用户P的足底赋予力。
因此,协助装置A1中,防止用于产生协助力的力导致用户P的COP偏离。进而,即便在协助力赋予状态下,用户P也容易保持平衡。
此外,专利文献1所记载那样的以往的协助装置构成为,将构成协助装置的构件的重量向接地面散放。具体而言,以往的协助装置中,足部装备采用载置足部的类型,经由所述足部装备将连结于足部装备的框架等的重量向接地面散放。
相对于此,协助装置A1中,腰部装备1及臀部装备2佩戴在用户P的腰部及臀部,脚踝部装备5佩戴在用户P的脚踝部,脚部框架7将所述腰部装备1及臀部装备2与脚踝部装备5连结。即,脚部框架7及脚踝部装备5的重量经由腰部装备1及臀部装备2而由用户P的腰部及臀部支撑。
因此,在未赋予协助力的状态下,脚踝部装备5的脚背侧抵接部52及脚跟侧抵接部53仅稍稍接触用户P的足部的上表面,或者不接触,并未以施加力的方式抵接。
由此,协助装置A1中,无需设置用于使协助装置接地的构件,将构成协助装置的构件的重量向接地面散放。进而,足部装备无需采用载置足部的类型。
因此,根据协助装置A1,足部装备无需采用载置足部的类型,因而使位于较脚踝更靠下方的结构小型化,关于佩戴状态的用户P的踝关节的动作,确保高的自由度。
[第二实施方式]
以下,参照图10~图13对第二实施方式的协助装置A2进行说明。
此外,本实施方式的协助装置A2除了脚部框架中的下腿部框架构件的构成及足部框架的构成不同以外,具备与第一实施方式的协助装置A1相同的构成。因此,以下的说明中,对相同或对应的构成附注相同符号,并且省略详细的说明。
如图10所示,协助装置A2中,脚部框架7的下腿部框架构件71在下方部向前方弯曲,并且向内侧弯曲。另外,在其下端部,绕沿俯仰轴延伸的轴线可转动地安装于脚踝部装备5的前面侧卡止部50而非足部框架8。
而且,协助装置A2中,足部框架8在中间部80a具有沿轴线方向伸缩自如的弹簧部80e。而且,足部框架8的前方部80b转动自如地安装于前面侧卡止部50,后方部80c转动自如地安装于背面侧卡止部51。
如图11~图13所示,弹簧部80e在佩戴状态下,追随用户P的脚踝部的活动而伸缩及弯曲。
利用这样构成的协助装置A2,也可发挥与第一实施方式的协助装置A1相同的效果。而且,协助装置A2中,可省略像协助装置A1那样用于将脚部框架7与足部框架8连结的第四连结构件80d。由此,可实现进一步的小型化、轻量化、低成本化。
[第三实施方式]
以下,参照图14~图17对第三实施方式的协助装置A3进行说明。
此外,本实施方式的协助装置A3除了脚部框架中的下腿部框架构件的构成不同,及省略足部框架以外,具备与第一实施方式的协助装置A1相同的构成。因此,以下的说明中,对相同或对应的构成附注相同符号,并且省略详细的说明。
如图14及图15所示,协助装置A3中,脚部框架7的下腿部框架构件71在较基端部更靠下方的部分,在前后方向分为两股,具有倒Y字形状。
所述分为两股的部分中,前方的部分的下端部向前方弯曲,并且向内侧弯曲。另外,在所述下端部,绕沿俯仰轴方向延伸的轴线可转动地安装于脚踝部装备5的前面侧卡止部50而非足部框架8。
另一方面,所述分为两股的部分中,后方的部分的下端部向后方弯曲,并且向内侧弯曲。另外,在所述下端部,绕沿俯仰轴方向延伸的轴线可转动地安装于脚踝部装备5的背面侧卡止部51而非足部框架8。
此处,协助装置A3的下腿部框架构件71是由与协助装置A1的下腿部框架构件71相比刚性略低而具有弹性的材料所构成。
因此,如图15~图17所示,下腿部框架构件71在佩戴状态下,追随用户P的脚踝部的活动而弯曲。
利用这样构成的协助装置A3,也可发挥与第一实施方式的协助装置A1相同的效果。而且,协助装置A3中,可省略如协助装置A1所述的足部框架8这一部件。由此,可实现进一步的小型化、轻量化、低成本化。
[第四实施方式]
以下,参照图18~图23对第四实施方式的协助装置A4进行说明。
此外,本实施方式的协助装置A4除了脚部框架中的下腿部框架构件的构成不同以外,具备与第三实施方式的协助装置A3相同的构成。因此,以下的说明中,对相同或对应的构成附注相同符号,并且省略详细的说明。
如图18所示,协助装置A4中,脚部框架7的下腿部框架构件71在较基端部更靠下方的部分,在前后方向分为两股,具有倒Y字形状。在所述分为两股的部分设有伸缩机构71c。
如图19及图20所示,伸缩机构71c具有:第一气缸71d,设于下腿部框架构件71的前方侧;第一活塞71e,在第一气缸71d的内部沿轴线方向进退自如;第二气缸71f,设于下腿部框架构件71的后方侧;以及第二活塞71g,在第二气缸71f的内部沿轴线方向进退自如。
第一气缸71d的内部由第一活塞71e在上下方向分为两个。由此,在第一气缸71d的内部,划分出第一气室71h、及位于第一气室71h的轴线方向下方侧的第二气室71i。
对于第一气室71h及第二气室71i而言,若其中一者膨胀,则另一者被压缩。另外,第一活塞71e根据所述膨胀、压缩而进退,使下腿部框架构件71的前方部分沿所述轴线方向伸缩。
同样地,第二气缸71f的内部由第二活塞71g在上下方向分为两个。由此,在第二气缸71f的内部,划分出第三气室71j、及位于第三气室71j的轴线方向下方侧的第四气室71k。
对于第三气室71j及第四气室71k而言,若其中一者膨胀,则另一者被压缩。另外,第二活塞71g根据所述膨胀、压缩,使下腿部框架构件71的后方部分沿所述轴线方向伸缩。
此处,第一气室71h与第四气室71k经由第一配管71l而相互连通。由此,第一气室71h与第四气室71k以其中一者的膨胀、压缩也影响另一者的方式构成。
而且,第二气室71i与第三气室71j经由第二配管71m而相互连通。由此,第二气室71i与第三气室71j以其中一者的膨胀、压缩也影响另一者的方式构成。
由此构成为,第一气室71h、第二气室71i、第三气室71j及第四气室71k在某状态(参照图19)下施加于第一活塞71e的压力Pa与施加于第二活塞71g的压力Pb之和,与在不同状态(参照图20)下施加于第一活塞71e的压力Pc与施加于第二活塞71g的压力Pd的和成为一定。
因此,如图21~图23所示,下腿部框架构件71在佩戴状态下,追随用户P的脚踝部的活动,经由伸缩机构71c不仅弯曲,而且伸缩。
利用这样构成的协助装置A4,也可发挥与第一实施方式的协助装置A1相同的效果。而且,协助装置A4中,也可省略如协助装置A1所述的足部框架8这一部件。由此,可实现进一步的小型化。
[其他实施方式]
以上,对图示的实施方式进行了说明,但本发明不限定于这些实施方式。
例如,所述实施方式中,如图1等所示,采用包括左右一对的脚部框架7的协助装置,所述左右一对的脚部框架7在佩戴状态下位于用户P的侧方。但是,本发明的协助装置不限定于这种构成,只要对用户的身体赋予辅助屈伸动作的协助力即可。
因此,例如也可为下述协助装置,即:包括用户骑跨那样的股关节装备代替腰部装备及臀部装备作为第一装备,在佩戴状态下,在用户的两脚之间弯曲或伸缩自如。
另外,所述实施方式中,采用腰部装备1及臀部装备2作为第一装备。但是,本发明的第一装备不限定于这种构成,只要佩戴在用户的身体的较膝关节更靠上方的部位即可。
因此,例如也可采用佩戴在腹部的装备、覆盖上半身的马甲(vest)型的装备等代替腰部装备作为第一装备。另外,也可省略所述实施方式的腰部装备1或臀部装备2。
另外,所述实施方式中,为了容易地将协助装置固定于用户P的身体,包括大腿部装备3。而且,为了在佩戴状态下,使脚部框架7与用户P的脚部一体地动作,不仅包括脚踝部装备5,也包括下腿部装备4。但是,本发明的协助装置不限定于这种构成,只要包括佩戴在用户的身体的较膝关节更靠上方的部位的第一装备、及佩戴在用户的下腿部的第二装备即可。
因此,例如所述实施方式中,也可省略大腿部装备3及下腿部装备4的至少一者。
另外,所述实施方式中,采用从前后佩戴在用户P的脚踝部的脚踝部装备5作为第二装备。但是,本发明的第二装备不限定于这种构成,只要具有卡止于用户的下腿部的卡止部、及在协助力赋予状态下从上方抵接于用户的足部的抵接部即可。
因此,例如第二装备的卡止位置也可位于较脚踝部更靠上方,而非位于用户的脚踝部。具体而言,可为下述构成,即:包括卡止于用户的小腿肚的卡止部、及抵接于脚背或较脚跟更靠上方且较卡止部抵接的部分更靠下方的部分的抵接部,经由框架将这种卡止部与抵接部连结。而且,也可佩戴在用户的下腿部的前方及下方的任一者。
而且,所述实施方式中,作为卡止部,脚踝部装备5包括:前面侧卡止部50,以在佩戴状态下卡止于用户P的脚踝部的前面侧的方式构成;背面侧卡止部51,以卡止于脚踝部的背面侧的方式构成。而且,作为抵接部,脚踝部装备5包括:脚背侧抵接部52,在协助力赋予状态下,抵接于用户P的脚背;以及脚跟侧抵接部53,抵接于用户P的足部的背面侧且较脚跟更向上方且前方倾斜的部分。但是,本发明的卡止部及抵接部未必一定要设置各两个。
因此,例如可仅设置一个缠绕于脚踝部等那样的结构的卡止部或抵接部,也可设置三个以上的抵接于脚踝部等的卡止部或抵接部。
Claims (16)
1.一种协助装置,其特征在于,包括:
第一装备,佩戴在用户的身体的较膝关节更靠上方的部位;
第二装备,佩戴在所述用户的下腿部;
脚部框架,将所述第一装备与所述第二装备连结,且具有:大腿部框架构件,在佩戴状态下,在所述用户的大腿部的外侧沿上下方向延伸;以及下腿部框架构件,在所述佩戴状态下,在所述用户的所述下腿部的外侧沿上下方向延伸;以及
协助机构,根据所述用户的脚部的屈伸动作,使所述脚部框架动作,使所述第一装备与所述第二装备远离,由此对所述用户的身体赋予辅助所述屈伸动作的协助力,
所述第二装备具有:卡止部,以卡止于所述用户的脚踝的方式构成;以及抵接部,在协助力赋予状态下,从上方抵接于所述用户的足部,
所述卡止部连结于所述脚部框架,
所述抵接部从所述卡止部的下端部延伸设置,且包含:脚背侧抵接部,抵接于所述用户的脚背,
所述协助力从所述下腿部框架构件传递至所述脚背侧抵接部,以经由所述脚背侧抵接部从上方作用于所述用户的所述脚背。
2.根据权利要求1所述的协助装置,其特征在于,包括:
足部框架,从所述脚部框架的所述下腿部框架构件向侧方延伸设置,绕俯仰轴转动自如地连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件;
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件,
所述足部框架在前方侧保持所述前面侧卡止部,并且在后方侧保持所述背面侧卡止部,
在侧面观看时,所述脚部框架与所述足部框架的连结部分位于所述前面侧卡止部与所述背面侧卡止部之间。
3.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,包括:
足部框架,从所述脚部框架的所述下腿部框架构件向侧方延伸设置,绕俯仰轴转动自如地连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件;
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件,
所述卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述脚部框架的所述下腿部框架构件与所述足部框架的连结部分位于较所述卡止部更靠下方。
4.根据权利要求1所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成。
5.根据权利要求1所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部包含:背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述抵接部包含:脚跟侧抵接部,从脚跟侧抵接于所述用户的足部或脚踝部。
6.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,
所述抵接部位于所述脚部框架的所述下腿部框架构件的侧方,且以无法绕翻滚轴转动的方式构成。
7.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,
所述抵接部具有:凸缘部,在佩戴状态下,以位于所述用户的足部的侧面的方式从所述抵接部延伸设置。
8.根据权利要求7所述的协助装置,其特征在于,
所述抵接部包含:脚跟侧抵接部,从脚跟侧抵接于所述用户的足部或脚踝部,
所述凸缘部从所述脚跟侧抵接部向前方延伸设置。
9.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,
在正面观看时,所述脚背侧抵接部具有向上方凸起的第一弯曲形状。
10.根据权利要求9所述的协助装置,其特征在于,
所述脚背侧抵接部位于所述脚部框架的所述下腿部框架构件的侧方,
所述脚背侧抵接部具有:第一部分,在正面观看时,位于较所述第一弯曲形状的顶点更远离所述脚部框架的所述下腿部框架构件的位置;以及第二部分,与所述第一部分连设,在正面观看时,位于较所述第一弯曲形状的顶点更靠近所述脚部框架的所述下腿部框架构件的位置,
所述第一部分的曲率半径小于所述第二部分的曲率半径。
11.根据权利要求10所述的协助装置,其特征在于,
所述脚背侧抵接部具有:第三部分,与所述第二部分连设,在正面观看时,位于与所述第一部分侧相反的一侧,
在正面观看时,所述第三部分具有向下方凸起的第二弯曲形状。
12.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部具有:垫部,以卡止于所述用户的下腿部的方式构成,
在俯视时,所述垫部具有V字形状,所述V字形状向以卡止于所述用户的方式构成的一侧的相反侧凸起。
13.根据权利要求12所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部包含:背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述背面侧卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述垫部设于所述背面侧卡止部的前面侧。
14.根据权利要求12所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述前面侧卡止部在背面侧具有:前面侧垫部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成,
所述背面侧卡止部在前面侧具有:背面侧垫部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
在俯视时,所述前面侧垫部及所述背面侧垫部的至少一者具有V字形状,所述V字形状向以卡止于所述用户的方式构成的一侧的相反侧凸起。
15.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于包括:
足部框架,从所述脚部框架的所述下腿部框架构件向侧方延伸设置,绕俯仰轴转动自如地连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件,
所述第二装备经由所述足部框架而连结于所述脚部框架的所述下腿部框架构件,
在俯视时,所述足部框架具有C字形状。
16.根据权利要求1或2所述的协助装置,其特征在于,
所述卡止部包含:前面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的前面侧的方式构成;以及背面侧卡止部,以卡止于所述用户的下腿部的背面侧的方式构成,
所述前面侧卡止部以卡止于所述用户的脚踝的方式构成,
所述前面侧卡止部的上端位于较所述背面侧卡止部的上端更靠下方。
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