JP2002126021A - 歩行補助装具 - Google Patents
歩行補助装具Info
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Abstract
く、脚部振り出しを容易に果たすことのできる歩行補助
装具を提供する。 【解決手段】歩行補助装具1は装着者の左右の下肢両側
部に倣いほぼ下肢全長にわたって装着される脚長下肢装
具2を備える。この脚長下肢装具2は下肢支柱3L、3
Rを有する。また、装着者の大腿部内側に左右の下肢装
具3L、3Rを互いに連結し、下肢装具3L、3Rを前
後方向に動作させる、リンク機構からなる内側股継手1
2を備える。この内側股継手12はリンク回転中心が生
理的股関節中心に対して後方に偏心して配置される。
Description
害者に自力歩行手段を与えるための歩行補助装具に関す
る。
体幹下部の感覚麻痺あるいは筋機能を喪失した歩行障害
者が自力歩行を行うために装着する装置としては股関節
を固定し、松葉杖で自分自身の体重を支持し、両側下肢
を同時に振り出す大振り歩行を行うものが主であった。
この歩行方法においては歩を進める度に非常に大きなエ
ネルギーの消耗があり、装着者が長時間にわたって歩行
することは困難である。
前方に送って歩行する交互歩行を可能にする装具が提案
され、装着者のエネルギーの消耗がより小さくなること
が実際にこれを装着して歩行した歩行障害者により確認
されている。
装着して歩行のために前進しようとしたとき、振り出す
一方の脚の踵が床に支えないように踵と床との間にある
クリアランスを保持しなければならない。通常、この装
具では下肢を固定する一対の支柱の長さが同じであり、
振り出す脚の踵を床から浮かせてクリアランスを生じさ
せるには体躯全体を左または右に傾ける必要がある。こ
の体躯全体を傾けることで、一定のクリアランスを確保
し、振り出す脚の踵を床に支えさせないで円滑に振り出
すことが可能になる。
リアランスは大きくなり、脚の振り出しも一層円滑にな
るが、体躯の傾きが大きくなればなる程、重心の移動が
大きくなり、長時間にわたる歩行では極度にエネルギを
消耗し、また、転倒事故を引き起こす危険性が高くな
る。
脚部振り出しを可能にする、装着者の踵と床とのクリア
ランスは左右両方向への重心の移動がより少ない、エネ
ルギの消耗の小さい方法で確保することを求められてい
る。重心の移動を伴わないでクリアランスを保持できる
有力な解決手段には、たとえば下肢を固定する支柱の長
さを変えられる、アクチュエータを用いた可変手段があ
る。
た可変手段は装置が大掛かりで、重量もあり、可能な限
り簡易な手段であるべき人体に装着する装具と共に利用
することは好ましくない。
者の場合、下肢部だけに装着する、簡易な装具の助けを
借りて歩行することが可能で、このような簡易な歩行補
助装具に大掛かりで、重さのある装置を組み合せること
は好ましくなく、より相応しい手段が求められている。
しく複雑化するような手段は、たとえその手段が歩行を
助ける望ましいものであっても、使用を控えるのが好ま
しい。たとえば、股関節周りの筋肉が麻痺し、脚部の振
り出しが難しい歩行障害者が左右の脚を交互に正確に動
かすために左右脚連動機構を利用することが行われてい
るが、こうした手段も簡易な歩行補助装具に相応しくな
く、より簡便な手段が求められている。
置を使用することなく、交互歩行において脚部振り出し
を容易に果たすことのできる歩行補助装具を提供するこ
とにある。
右の下肢両側部に倣いほぼ下肢全長にわたって装着され
る脚長下肢装具と、装着者の左右の大腿部内側にあって
脚長下肢装具の左右の下肢支柱を互いに連結し、かつ下
肢支柱を前後方向に交互に動作させるリンク機構からな
る内側股継手とを備え、内側股継手はリンク回転中心が
装着者の生理的股関節中心に対して後方に偏心するよう
に配置されるものである。
おいては、大掛かりで、かつ、重さのある装置を使用す
ることなく、装着者の踵等と床面等との間のクリアラン
スを確保することが可能で、交互歩行において脚部振り
出しを容易に果たすことができる。
継手がハウジングと、このハウジング内に一定の間隔を
保って配置した固定軸に軸支され、互いに反対方向に回
転する一対のピニオンギアと、このピニオンギアの固定
軸から一定の離間距離を保って配置される第1枢軸およ
び第2枢軸にそれぞれ軸支された取付け台と、ピニオン
ギアの固定軸と取付け台の第1枢軸および第2枢軸との
間にわたるように設けられ、リンク機構を構成する第1
リンク部材および第2リンク部材とを備え、装着者の交
互歩行を可能とするように、ピニオンギア、取付け台、
第1リンク部材および第2リンク部材が協働して下肢支
柱を逆位相をもって動作させるようにする。
が凹溝を備え、内側股継手が凹溝と嵌合するスペーサを
介して下肢支柱に装着される。
側部に倣いほぼ下肢全長にわたって装着される脚長下肢
装具と、装着者の左右の大腿部内側にあって脚長下肢装
具の左右の下肢支柱を互いに連結し、かつ下肢支柱を前
後方向に交互に動作させるリンク機構からなる内側股継
手と、装着者の腰部に巻装される腰部装具と、腰部装具
の前面にあって脚長下肢装具の左右の下肢支柱とそれぞ
れ連結する弾性要素を有する滑車装置とを備えるもので
ある。
大掛かりで、重さのある装置を使用することなく、僅か
な上体筋力の加勢で脚部振り出しを容易に果たすことが
できる。
を参照して説明する。図1および図2において、本発明
の歩行補助装具1は装着者の左右の下肢両側部に固定さ
れる脚長下肢装具2を備えている。この脚長下肢装具2
は下肢支柱3L、3R、器具支柱4L、4R、下肢支柱
3L、3Rと器具支柱4L、4Rとを回動可能に連結す
る膝関節継手5L、5Rおよび膝関節継手5L、5Rに
連結された膝ロック解除レバー6からなる。
7Rが足継手8L、8Rを介して連結されている。ま
た、下肢支柱3L、3Rは装着者の各脚部に装具を固定
するための腿部半月カフ9、10および装着ベルト11
を有する。
備えている。この内側股継手12は、図2に示すよう
に、装着者の大腿部の内側において下肢支柱3L、3R
と連結されており、初期設定においては内側股継手12
のリンク回転中心が装着者の生理的股関節中心から後方
に偏心させて取り付けられている。
5に示す。図3および図4に示すように、内側股継手1
2はハウジング13内に互いに逆方向に回動する一対の
ピニオンギア14a、14bを有する。それぞれピニオ
ンギア14a、14bはハウジング13に固定した第1
軸15aおよび第2軸15bに軸支されている。この第
1軸15aおよび第2軸15bはある軸間距離L1を保
って配置されている。
3L、3Rと連結される取付け台16L、16Rを備え
ている。この2つの取付け台16L、16Rは第1軸1
5aおよび第2軸15bから等距離を保って配置される
第1枢軸17aおよび第2枢軸17bを有し、取付け台
16Lの一対の第1枢軸17aはある軸間距離L2を保
って配置され、同様に、取付け台16Rの一対の第2枢
軸17bは同じ値の軸間距離L2を保って配置されてい
る。
ク構造を構成する4本のリンク部材を備える。これらの
リンク部材のうち、第1リンク部材18Lはピニオンギ
ア14aの第1軸15aと取付け台16Lの第1枢軸1
7aとにわたるように、さらに第2リンク部材19Lは
ピニオンギア14bの第2軸15bと取付け台16Lの
第2枢軸17aとにわたるように設けられている。ま
た、第1リンク部材18Rはピニオンギア14aの第1
軸15aと取付け台16Rの第2枢軸17bとにわたる
ように、さらに第2リンク部材19Rはピニオンギア1
4bの第2軸15bと取付け台16Rの第2枢軸17b
とにわたるように設けられている。
ギア14aと止めピン20によって一体に結合してお
り、一方、第1リンク部材18Lは止めピンを持たず、
ピニオンギア14aとの間は分離させている(図4参
照)。また、ここには図示は省略しているが、第2リン
ク部材19Rは止めピンを持たず、ピニオンギア14b
との間は分離させており、一方、第2リンク部材19L
はピニオンギア14bと上記と同様な止めピンによって
一体に結合している。
ハウジング13および取付け台16L、16Rの内面と
の間にスラスト軸受21を有し、また、第1および第2
枢軸17a、17bの頭部17cとの間にスラスト軸受
21を備えている。図示は省略しているが、同様に、第
2リンク部材19L、19Rはハウジング13および取
付け台16L、16Rの内面との間にスラスト軸受を有
し、また、第1および第2枢軸17a、17bの頭部と
の間にスラスト軸受を備えている。
理的股関節中心と一致せず、両者の間にあるオフセット
量が保たれている。このリンク回転中心と生理的股関節
中心との偏心は前進方向に向かってリンク回転中心が生
理的股関節中心よりも後方に位置するように決められ、
下肢支柱3L、3Rに対する内側股継手12の取付け角
度により与えられる。このリンク回転中心と生理的股関
節中心との偏心により装着者は体躯全体を傾けないで脚
部振り出しに合わせて姿勢を修正することができる。
(a)に示すように、内側股継手12の下肢支柱3L、
3Rへ連結するための凹溝22を有する。この凹溝22
には、図5(b)示すように、スペーサ23が嵌合して
おり、スペーサ23と下肢支柱3L、3Rとが図示しな
い締結部材によって連結されている。
スを得るために凹溝22によるリンク傾斜角度は望まし
い値を保つようにする。解析によれば、このリンク傾斜
角度は8〜16°の範囲が好ましい。最も好ましい値は
10〜12°の範囲である。一方、スペーサ31につい
ては予め6〜15mmの範囲で厚さを変えたものを用意
し、装着者の身体的特徴に合わせて適切な厚さのものを
使用する。
で、歩行にあたり、脚長下肢装具2が装着者の左右の脚
部に装着される。装着者が、たとえば、右脚の下肢支柱
3Rを振り出すと、内側股継手12の取付け台16Rが
前方に動き、第1リンク部材18Rの回動に連れて第1
軸15aが半時計方向に回動する。
ンギア14aが半時計方向に回動し、これとかみ合うピ
ニオンギア14bが時計方向に回動し、第2軸15bの
回動に従う第2リンク部材19Lが後方に逆に回動し、
同時に、第2リンク部材19Rが第2軸15bを中心と
して前方に遊動し、半時計方向に回動する。
い取付け台16Lが後方に移動し、この取付け台16L
の移動に従って第1リンク部材18Lが第1軸15aを
中心として後方に遊動し、時計方向に回動する。
取付け台16L、16R、第1リンク部材18L、18
Rおよび第2リンク部材19L、19Rが協働して左右
の下肢支柱3L、3Rを逆位相をもって動作させること
で、対応する左右の脚部について交互に前方に送って歩
行することが可能になる。
める都度、体躯全体を振り出す脚部と反対の脚部側に傾
けねばならない。この傾きを保つことにより振り出す脚
の踵ないし靴底が歩行する床面あるいは地面から僅かに
上がり、このとき、床面等との間に生じるクリアランス
で両者の干渉を避けることができる。体躯全体を傾ける
ことは体重の移動を伴い、たとえば杖によって体重を支
えるのであれば、1歩毎の体重の移動により大きくエネ
ルギを消耗してしまう。
生理的股関節中心から予め決められたオフセット量だけ
後方に偏心させている。このオフセット量を適正に保つ
ことにより体躯全体を左右に大きく傾けることなく、振
り出す脚の踵ないし靴底と床面あるいは地面との間に一
定のクリアランスを保持することができる。特に、最も
困難な始動初期に振り出す脚の踵ないし靴底と床面ある
いは地面との間にクリアランスを保つことができ、振り
出す脚を容易に前方に送ることが可能になる。
回転中心との関係を示す。ここで、(a)は脚の開き角
度が0°で、初期設定ではこの状態を想定している。
(b)は脚の開き角度が約7°であり、脚部振り出しの
早い段階を、また、(c)は脚の開き角度が約26°で
あり、脚部振り出しの最終段階をそれぞれ示している。
(a)の初期設定において内側股継手12のリンク回転
中心は生理的股関節中心に対して後方に偏心している。
脚部振り出しで脚の開き角度が増し、(b)の約7°に
達するが、リンク回転中心は偏心させた当初の位置を保
持している。さらに、(c)に示す最大開き角度になっ
たときも、リンク回転中心は偏心位置を保持している。
この過程で生理的股関節中心は脚の開き角度が増すに従
い少しだけ下方に変位するが、リンク回転中心との関係
は基本的に変化しない。
実施の形態におけるクリアランスは歩行中の脚の開き角
度が12°の場合において4.50mm、26°の場合
で6.70mmである。いずれも干渉を避けるのに十分
な値であり、体躯全体を右あるいは左に傾けることな
く、歩行を続けることができる。次の段階で後方の脚を
引き寄せ、初期の両脚が揃った状態に持って来る過程に
おいて、内側股関節のオフセットは一見不利に働くかに
見えるが、この段階においては、体躯全体をある程度前
方に傾けることにより、重心の前方移動と共に、接地側
の装具足底により体躯が上方に押し上げられ、床と後方
の足部のクリアランスは確保される。この状況は多くの
実際の歩行実験において確認されている。
1においては、歩行に際して体躯全体を大きく傾けるこ
となく、振り出す脚の踵等と床面等との間に一定のクリ
アランスを保つことが可能になる。これにより、交互歩
行において脚部振り出しを容易に果たすことができる。
さらに、体躯全体の左右への移動が少なくなり、体重の
移動による歩行障害者の連続した歩行を妨げる、エネル
ギの消耗を減少することが可能になる。
のリンク回転中心を生理的股関節中心に対して偏心して
配置したので、大掛かりで、かつ、重さのある装置を使
用することなく、装着者の踵等と床面等との間のクリア
ランスを確保することが可能になり、交互歩行において
脚部振り出しを容易に果たすことができる。また、体躯
全体の左右への移動が少なくなり、エネルギの消耗を減
少することができる。
について説明する。図7および図8において、歩行補助
装具30は装着者の腰部に装着する腰部装具31を備え
ている。この腰部装具31はウエストバンド32と、こ
のウエストバンド32を身体背側において腰部に固定す
るベルト33とからなる。このウエストバンド32は容
易にたわみを生じない硬質樹脂で構成されている。ウエ
ストバンド32は前面に後記の滑車装置を支持するリテ
ーナ34を備える。
35が設けられている。この滑車装置35は左右の脚部
の間隔に合わせて配置される2個のプーリー36と、こ
の2個のプーリー36と後記の連結ピースとにわたるよ
うに引き通す弾性コード37とから構成されている。こ
の弾性コード37は所定の弾性を有する材料、たとえ
ば、ウレタンからなる。
側大腿部にそれぞれ装着する逆V字状の2個の連結ピー
ス38を有する。この連結ピース38はその両端が装着
者の大腿部両側部において大腿部に延びる下肢支柱3
L、3Rと連結されている。この連結ピース38は皮革
にて作られている。
長下肢装具2を使用している。また、内側股継手はリン
ク回転中心が生理的股関節中心に対して偏心している内
側股継手12を使用している。
歩行にあたり、脚長下肢装具2が装着者の左右の脚部に
装着される。これに加えて、腰部装具31が腰部に装着
され、滑車装置35と下肢支柱3L、8Rとがそれぞれ
連結ピース38によって結ばれる。腰部装具31及び脚
長下肢装具2は弾性コードのみによって連結され、機械
的なヒンジ、支柱等は使用しない。
の初期張力で引き延ばされる状態にある。装着者が、た
とえば杖で支えられた上体の筋力の加勢で右脚の下肢支
柱3Rを振り出す。すると、下肢支柱3Lは左脚と共に
相対的に後方に動く、この時のコードの張力は初期とほ
ぼ同一である。重心が右脚に移り、接地していた左脚を
浮かせたとき、初期の張力は解放され、後方の左脚を前
方に加速する、次に装着者はやや上体を後方に反らせ
る、このときコードは張力を増し、更に左脚を前方に加
速する。蓄えた弾性エネルギー、すなわち復元力によっ
て弾性コード37と結ばれた下肢支柱3Lが前方に動
き、左脚が前方に駆動される。このサイクルが左右交互
に繰り返され、交互歩行が実現される。
る片方の脚の振り出しと、反対側の後方伸展、及び上体
の後方伸展の複合効果により、弾性コード37にエネル
ギを蓄え、弾性コード37の復元力で後方に置かれた脚
を自然に前方に送りながら、残存する上体筋力の加勢で
振り出しを容易にすることができる。
た簡便な手段により、従来の機械的な左右脚連動機構を
省略することが可能になる。たとえば、左右脚連動機構
は身体背部に装着するものが多いが、これは車椅子等に
座位を取るとき、左右脚連動機構が邪魔になり、その都
度、装具を取り外すなどの面倒な作業を強いられる。本
実施の形態の簡便な手段においては座位を取った場合
に、弾性コード37が弛緩状態になり、しかも、滑車装
置35が身体前部にあることから、邪魔にならず歩行補
助装具の取り扱いを簡単にすることができる。なお腰部
装具31は、体幹に独立して装着され、脚長下肢装具2
との間は、何ら機械的なヒンジ等を使用していない。こ
の点でも座位において邪魔にならず、そのまま車椅子等
に搭乗可能で、簡便に使用可能である。
肢装具2の着用下で直立した姿勢では、股関節周りの筋
肉の麻痺により、股関節の正常な角度を筋力で保つこと
ができず、関節包および靭帯が伸びるだけ伸びた状態で
バランスする。このため、立位においては股関節が過度
伸展状態となり、この状態を長く続けると、脊椎の骨盤
に近い腰椎部が大きく前に反り(過度前湾)、骨盤前傾
状態でバランスを保つようになる。この(過度前湾)バ
ランスは、年月の経過と共に悪化の傾向が強い。このよ
うな脊髄損傷者に対して、受傷後の早い段階で、本実施
の形態の腰部装具31および滑車装置35を装着するこ
とで、弾性コード37の初期張力によって、股関節を過
伸展より正常位置に近づけ、腰椎の過度前湾変形を予防
することが可能になる。
Rと連結する簡便な滑車装置35を設けているので、大
掛かりで、重さのある装置を使用することなく、僅かな
上体筋力の加勢で脚部振り出しを容易に果たすことがで
きる。
とにより、複雑な左右脚連動機構の機能を代用すること
が可能で、左右脚連動機能付き装具の、着脱に伴う面倒
な作業が不要となり、歩行補助装具の取り扱いを簡単に
することができる。
転中心を生理的股関節中心に対して偏心して配置したの
で、装着者の踵等と床面等との間のクリアランスを確保
することが可能となり、交互歩行において脚部振り出し
を容易に果たすことができる。また、本発明によれば、
下肢支柱と連結する簡易な滑車装置を設けているので、
僅かな上体筋力の加勢で脚部振り出しを容易に果たすこ
とができる。さらに脊髄損傷者の腰椎過度前湾等の2次
的障害を予防することができる。
側面図。
継手を示す構成図。
もので、(a)は取付け台の正面図、(b)はスペーサ
と組み合せた取付け台の縦断面図。
的股関節中心とリンク回転中心との関係を示す図。
示す側面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 装着者の左右の下肢両側部に倣いほぼ下
肢全長にわたって装着される脚長下肢装具と、該装着者
の左右の大腿部内側にあって前記脚長下肢装具の左右の
下肢支柱を互いに連結し、かつ該下肢支柱を前後方向に
交互に動作させる、リンク機構からなる内側股継手とを
備え、前記内側股継手はリンク回転中心が該装着者の生
理的股関節中心に対して後方に偏心するように配置され
てなる歩行補助装具。 - 【請求項2】 前記内側股継手が、ハウジングと、この
ハウジング内に一定の間隔を保って配置した固定軸に軸
支され、互いに反対方向に回転する一対のピニオンギア
と、このピニオンギアの該固定軸から一定の離間距離を
保って配置される第1枢軸および第2枢軸にそれぞれ軸
支された取付け台と、前記ピニオンギアの該固定軸と前
記取付け台の該第1枢軸および第2枢軸との間にわたる
ように設けられ、リンク機構を構成する第1リンク部材
および第2リンク部材とを備え、装着者の交互歩行を可
能とするように、前記ピニオンギア、前記取付け台、前
記第1リンク部材および前記第2リンク部材が協働して
前記下肢支柱を逆位相をもって動作させるようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載の歩行補助装具。 - 【請求項3】 前記取付け台が、凹溝を備え、前記内側
股継手が前記凹溝と嵌合するスペーサを介して前記下肢
支柱に装着されることを特徴とする請求項2に記載の歩
行補助装具。 - 【請求項4】 装着者の左右の下肢両側部に倣いほぼ下
肢全長にわたって装着される脚長下肢装具と、該装着者
の左右の大腿部内側にあって前記脚長下肢装具の左右の
下肢支柱を互いに連結し、かつ該下肢支柱を前後方向に
交互に動作させるリンク機構からなる内側股継手と、該
装着者の腰部に巻装される腰部装具と前記腰部装具の前
面にあって前記脚長下肢装具の左右の下肢支柱とそれぞ
れ連結する弾性要素を有する滑車装置とを備えてなる歩
行補助装具。
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2000
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