JP2006087533A - 歩行補助装置の腰部支持具 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータを強固に支持すべく高い剛性を確保しつつ、装着感及び着脱性が改善された歩行補助装置の腰部支持具を提供する。
【解決手段】 腰部支持具１は、上面視略Ｕ字形の基部１ａと、基部１ａの左右両端から延出する左右の開閉部１ｂ・１ｃとからなり、全体としては上面視略Ｃ字形に形成されている。開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔は、装着時における腰部からの脱落を防止すべく腰部の幅よりも狭く設定されている。また、基部１ａの剛性は、歩行補助装置に含まれる股関節アクチュエータを強固に支持すべく高く設定されており、開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性は、開閉方向に弾性変形すべく低く設定されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、歩行補助装置に含まれるアクチュエータを支持すべく、使用者の腰部に着脱自在に装着される支持具（腰部支持部）に関するものである。

使用者の歩行を補助することを目的として、股関節と膝関節に補助トルクを付与するアクチュエータを備えた歩行補助装置が種々知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の歩行補助装置は、アクチュエータで股関節と膝関節とを伸展・屈曲させることにより、使用者の歩行を補助するように構成されている。
特開２００２−３０１１２４号公報（段落００１２〜００１６、図１）

そして、従来の歩行補助装置では、股関節アクチュエータは腰部支持具により支持されるが、従来の腰部支持具は、装着時における腰部からの脱落を防止すべく、腰部の全周を覆うような形状（円筒状の形状）に形成されている。そして、一般に、腰部支持具の周方向の一部には、マジックテープ（Ｒ）や締め付けベルトなどからなる開閉機構が設けられており、前記開閉機構を操作して前記周方向の一部を開閉することにより腰部に着脱するように構成されている。

しかるに、歩行補助装置は、必要に応じて使用者に脱却するので、腰部支持具を使用者の腰部から容易に着脱できるように構成することが求められる。しかし、従来のように、腰部支持具を腰部の全周を覆うような円筒状に形成すると、着脱時には、一々前記開閉機構を操作して周方向の一部を開閉しなければならないので、着脱に手間がかかるという問題があった。

また、腰部支持具（本発明に係る腰部支持具１の基部１ａに相当、図３参照）の剛性（ねじり剛性及び曲げ剛性）は、股関節アクチュエータを強固に支持すべく高く設定する必要がある。と言うのは、腰部支持具の剛性が低いと、股関節アクチュエータはその作動時に腰部支持具から十分な反力が得られないので、要求される補助トルクを生成することができない。また、腰部支持具の剛性が低いと、腰部に対する股関節アクチュエータの位置が定まらないため、補助トルクの伝達率が低下し、股関節に必要な補助トルクを付与することができない。そのため、従来は、腰部支持具の剛性を高めるために、腰部支持具に補強部材を取り付けたり、腰部支持具そのものを剛性の高い材料から作成したりしていたが、それらの場合は部品点数や重量が増加するため、コストが高くなるという問題や、装着感及び着脱性が悪化するという問題が新たに生じる。

そもそも、この種の補助装置は、主に筋力が低下した人が使用することを想定しているので、重かったり、取り扱いが不便であったりすることは好ましいことではない。すなわち、この種の補助装置では、軽量かつ着脱性に優れ、しかも装着時に快適である

そこで、本発明の課題は、アクチュエータを強固に支持すべく高い剛性を確保しつつ、装着感及び着脱性が改善された歩行補助装置の腰部支持具を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明に係る歩行補助装置の腰部支持具１は、上面視略Ｕ字形の基部１ａと、基部１ａの左右両端から延出する左右の開閉部１ｂ・１ｃとからなる、全体としては上面視略Ｃ字形の形状を有し、開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔は、腰部の幅よりも狭く設定されており、基部１ａの剛性は、歩行補助装置に含まれる股関節アクチュエータを強固に支持すべく高く設定されており、開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性は、開閉方向に弾性変形すべく低く設定されている。

このように構成された腰部支持具１は、その形状が全体として上面視略Ｃ字形に形成されており、左右の開閉部１ｂ・１ｃの先端間が開放されているので、開閉部１ｂ・１ｃの先端間から腰部に着脱することができる。この腰部支持具１は、装着時は、基部１ａの内面が腰部の背面側と密接し、開閉部１ｂ・１ｃの内面が腰部の前面側と密接することにより、腰部に保持される。

また、基部１ａの剛性は、股関節アクチュエータを強固に支持すべく高く設定されているので、股関節アクチュエータは、その作動時に、要求される補助トルクを生成することができる。また、腰部に対する股関節アクチュエータの位置は一定に保たれるので、股関節に必要な補助トルクを付与することができる。

そして、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃとを、繊維強化複合材料により一体に構成すると、腰部支持具１を軽量化することができるので、装着時における使用者の負担が軽減される。繊維強化複合材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維に、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂など）、又は熱可塑性樹脂（ＰＥＥＫ，ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレートなど）を含浸させたものを用いるとよい。

また、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃの材料に繊維強化複合材料を用いると、配向角（特に、周方向に対する配向角）、積層枚数、及び密度の設定により、基部１ａの剛性を高くし、開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性を低くすることができる。

さらに、基部と開閉部とを、別体に構成することもできる。その場合は、左右の開閉部は、基部の左右両端にそれぞれボルトなどにより取り付けるとよい。

本発明によれば、アクチュエータを強固に支持すべく高い剛性を確保しつつ、装着感及び着脱性が改善された歩行補助装置の腰部支持具を提供することができる。

以下、本発明に係る歩行補助装置の腰部支持具（以降、単に「腰部支持具」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（歩行補助装置）
まず、歩行補助装置の概略について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、歩行補助装置Ｅは、使用者の腰部に着脱自在に装着される上面視略Ｃ字形に形成された腰部支持具１と、シーケンスの左右の状態部に着脱自在に装着される上下に長い棒状に形成された大腿部支持具２と、使用者の左右の下腿部に着脱自在に装着される上下に長い棒状に形成された下腿部支持具３と、使用者の左右の足部（使用者が履いた靴）に装着される足部支持具４とを備えている。

腰部支持具１の側部前端及び大腿部支持具２の上端には、左右の股関節に補助トルクを付与する補助トルクアクチュエータを取り付けるための左右一対の股関節アクチュエータベース５が設けられている。また、大腿部支持具２の下端及び下腿部支持具３の上端には、左右の膝関節に補助トルクを付与する補助トルクアクチュエータを取り付けるための左右一対の膝関節アクチュエータベース６が設けられている。

大腿部支持具２における股関節アクチュエータベース５並びに膝関節アクチュエータベース６との連結部は、回動軸が前後方向に延在するヒンジ７ａ・７ｂを介して屈曲自在に連結されている。また、下腿部支持具３における膝関節アクチュエータベース６並びに足部支持具４との連結部も、回動軸が前後方向に延在するヒンジ８ａ・８ｂを介して屈曲自在に連結されている。

各アクチュエータベース５・６に取り付けられる補助トルクアクチュエータ（股関節アクチュエータ・膝関節アクチュエータ）は、クラッチ及び減速機付き電動モータからなり、腰部支持具１並びに大腿部支持具２の下端のそれぞれにモータハウジングが固定され、大腿部支持具２並びに下腿部支持具３の各上端のそれぞれにロータが固定される。これにより、股関節並びに膝関節の運動に対応した補助的な動力（補助トルク）が、腰部支持具１の側部前端と大腿部支持具２の上端との連結部及び大腿部支持具２の下端と下腿部支持具３の上端との連結部に与えられる。

大腿部支持具２の上下方向中間位置には、一対の弾性Ｃ字形部材を適宜な上下間隔をおいて連結してなる大腿部結合クリップ９が、所定範囲を上下に摺動可能に結合している。また、下腿部支持具３の上下方向中間位置にも、一対の弾性Ｃ字形部材を適宜な上下間隔をおいて連結してなる下腿部結合クリップ１０が、所定範囲を上下に摺動可能に結合している。下腿部支持具３と足部支持具４との連結部１１は、左右方向に延在する軸上で回動可能になっており、足首の運動に追従可能になっている。

腰部支持具１の中央部には、図示されない上肢との結合部が設けられる背当て板１２が取り付けられている。なお、制御回路やバッテリーなどは、この背当て板１２に取り付けられる。

以上のように構成された歩行補助装置Ｅは、図２に示すように、使用者の下肢に装着される。そして、補助トルクアクチュエータ（股関節アクチュエータ・膝関節アクチュエータ）で生成された補助トルクを、左右の股関節と膝関節に付与することにより、使用者の歩行を補助する。

（腰部支持具）
次に、本発明に係る腰部支持具の実施形態について、図３及び図４を参照しつつ説明する。参照する図面において、図３は、図１に示した腰部支持具１の拡大図である。また、図４は、腰部支持具１の上面視図である。

腰部支持具１の構成について、主に図３を参照しつつ説明する。図３に示すように、腰部支持具１は、上面視略Ｕ字形の基部１ａと、基部１ａの左右両端から延出する左右の開閉部１ｂ・１ｃとからなり、全体としては上面視略Ｃ字形に形成されている。なお、図３では、分かりやすくするために、開閉部１ｂ・１ｃをハッチングしている。この腰部支持具１は、装着時は、基部１ａの内面が腰部の背面側と密接し、開閉部１ｂ・１ｃの内面が腰部の前面側と密接することにより、腰部に保持される（図４（ｃ）参照）。

基部１ａの剛性は、股関節アクチュエータを強固に支持すべく高く設定されている。具体的には、基部１ａの剛性は、左右の股関節アクチュエータが装着される位置（正確には、左右の股関節アクチュエータからの補助トルクが伝達される位置）を結ぶ仮想線Ｌに対する剛性が高くなるように設定されている。なお、「股関節アクチュエータを強固に支持すべく高い剛性」とは、〈発明が解決しようとする課題〉の欄でも説明したが（段落番号［０００５］参照）、股関節アクチュエータが、その作動時に、要求される補助トルクを生成するために必要な反力を得ることができるような剛性、及び腰部に対する股関節アクチュエータの位置を一定に保つことができるような剛性である。

開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性は、開閉方向に弾性変形すべく低く設定されている。具体的には、開閉部１ｂ・１ｃは、腰部支持具１の開閉方向（矢印Ａ方向）に対する剛性が低くなるように設定されている。したがって、開閉部１ｂ・１ｃの先端は、使用者が力を加えて弾性変形させることにより、それぞれ外側に開くことができる。また、開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔Ｗ１は、装着時における腰部からの脱落を防止すべく、腰部Ｕの幅Ｗ２よりも狭く設定されている（図４（ａ）参照）。

基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃは、繊維強化複合材料により一体に構成されている。繊維強化複合材料としては、強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維など）に、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂など）又は熱可塑性樹脂（ＰＥＥＫ，ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレートなど）を含浸させたものを用いるとよい。このように、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃとを、繊維強化複合材料により一体に構成すると、腰部支持具を軽量化することができるので、装着時における使用者の負担が軽減される。

また、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃの材料に繊維強化複合材料を用いると、配向角（特に、周方向に対する配向角）、積層枚数、及び密度の設定により、基部１ａの剛性を高くし、開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性を低くすることができる。具体的には、例えば、基部１ａでは強化繊維の密度を高くし（あるいは積層枚数を厚くし）、開閉部１ｂ・１ｃでは強化繊維の密度を低く（あるいは積層枚数を薄く）することにより、基部１ａの高い剛性と開閉部１ｂ・１ｃの低い曲げ剛性を実現することができる。

次に、使用者の腰部に腰部支持具１を着脱する際の手順について、図４を参照しつつ説明する。図４における符号Ｕは、使用者の腰部を示す。

図４（ａ）に示すように、左右の開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔Ｗ１は、使用者の腰部の幅Ｗ２よりも狭く設定されている。そこで、腰部支持具１を装着する際は、図４（ｂ）に示すように、開閉部１ｂ・１ｃの先端をそれぞれ外側に開き、開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔Ｗ１を腰部Ｕの幅Ｗ２よりも広げることにより、腰部Ｕを腰部支持具１のＣ字の内側に入れることができる。

そして、腰部Ｕが開閉部１ｂ・１ｃのＣ字の内側に入った後、開閉部１ｂ・１ｃに加えられていた力を解除すると、図４（ｃ）に示すように、開閉部１ｂ・１ｃはそれぞれ元の位置に戻るので、開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔Ｗ１は再び腰部Ｕの幅Ｗ２よりも狭くなる。

腰部Ｕから腰部支持具１を取り外す際は、装着時とは逆の手順を踏む。つまり、図４（ｂ）のように、開閉部１ｂ・１ｃの先端をそれぞれ外側に開き、開閉部１ｂ・１ｃの先端間の間隔Ｗ１を腰部Ｕの幅Ｗ２よりも広げることにより、腰部Ｕを腰部支持具１のＣ字の外側に出す。

このように、腰部支持具１の着脱は、開閉部１ｂ・１ｃの先端間を開いて、開閉部１ｂ・１ｃの先端間から腰部Ｕを出し入れすることにより行われる。したがって、腰部支持具１の着脱は、腰部の出し入れにのみにより行われるので、着脱は極めて容易である。

なお、腰部支持具１の開閉部１ｂ・１ｃの曲げ剛性は低く設定されているので、腰部の太さが異なる場合でも、幅広く対応することができる。つまり、例えば使用者の体型が変化し腰部（ウエスト）が太くなった場合（あるいは細くなった場合）でも、腰部支持具１を装着することが可能である。また、一つの腰部支持具１を、腰部の太さが異なる複数の使用者で使用することも可能である。また、歩行補助装置Ｅを腰部の太さが異なる複数の使用者で使用する場合でも、腰部支持具１を装着することが可能である。

（他の実施形態）
次に、本発明に係る腰部支持具の他の実施形態について、図５を参照しつつ説明する。図５に示す腰部支持具２０は、基部２０ａと左右の開閉部２０ｂ・２０ｃとが別体に構成されているという点が、図３に示した腰部支持具１と異なる。

基部２０ａは、腰部支持具１の基部１ａと同様に、上面視略Ｕ字形に形成されている。開閉部２０ｂ・２０ｃは、例えば弾性に富む薄板材で形成されており、ボルトなどにより、基部２０ａの左右両端の内面に取り付けられている。また、開閉部２０ｂ・２０ｃの先端間の間隔は、装着時における腰部からの脱落を防止すべく、使用者の腰部の幅よりも狭く設定されている。

基部２０ａは、股関節アクチュエータを強固に支持すべく高い剛性（「高い剛性」については、段落番号［０００５］を参照されたし）を有している。また、開閉部２０ｂ・２０ｃは、開閉方向に弾性変形すべく低い曲げ剛性を有しており、着脱時に、使用者が力を加えることにより外側に開くことができる。

このように構成された腰部支持具２０は、図３に示した腰部支持具１と同様に、開閉部２０ｂ・２０ｃの先端間を開いて、開閉部２０ｂ・２０ｃの先端間から腰部を出し入れすることにより、腰部に着脱することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃは繊維強化複合材料から作成されているが、基部１ａと開閉部１ｂ・１ｃの材料は繊維強化複合材料のみに限定されるものではなく、様々な材料を用いることができる。

また、本実施形態では、歩行補助装置としては、図１に示したような歩行補助装置を想定しているが、歩行補助装置の構成は特に限定されるものではない。つまり、本発明に係る腰部支持具は、様々なタイプの歩行補助装置に適用することが可能である。

歩行補助装置Ｅの概略を示す図である。 図１に示した歩行補助装置Ｅを使用者に取り付けた状態を示す図である。 図１に示した腰部支持具１の拡大斜視図である。 腰部支持具１の上面視図であり、（ａ）は装着前、（ｂ）は装着時、（ｃ）は装着後の様子を示す。 腰部支持具の他の実施形態を示す図である。

符号の説明

Ｅ 歩行補助装置
１ 腰部支持具
１ａ 基部
１ｂ 開閉部（右側）
１ｃ 開閉部（左側）
Ｕ 使用者の腰部

Claims (3)

1. 歩行補助装置に含まれるアクチュエータを支持すべく、使用者の腰部に着脱自在に装着される支持具であって、
   上面視略Ｕ字形の基部と、前記基部の左右両端から延出する左右の開閉部とからなる、全体としては上面視略Ｃ字形の形状を有し、
   左右開閉部の先端間の間隔は、前記腰部の幅よりも狭く設定されており、
   前記基部の剛性は、前記アクチュエータを強固に支持すべく高く設定されており、
   前記開閉部の曲げ剛性は、開閉方向に弾性変形すべく低く設定されていることを特徴とする歩行補助装置の腰部支持具。
2. 前記基部及び開閉部は、繊維強化複合材料により一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置の腰部支持具。
3. 前記基部と前記開閉部とが別体に構成されており、左右開閉部は前記基部の左右両端にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置の腰部支持具。

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