JP2008048754A - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者が腰を振って歩行しようとする際に着座部から受ける抵抗を低減して使用感を向上させることができる歩行補助装置を提供する。
【解決手段】歩行補助装置は、利用者が跨ぐようにして着座可能な着座部材１と、該着座部材の下側に設けられる支持部材とを有する。着座部材１は、支持部材に対し該着座部材において利用者と接触する前後幅の中間部に位置する支軸１０６ａを中心として左右に揺動可能に連結する連結部１０６を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば高齢者や歩行機能障害者等の利用者の歩行を補助する歩行補助装置に関する。

高齢者等の利用者の歩行を補助する装置として、下記特許文献１に示されるように、利用者が着座可能な着座部材としてサドル状の着座部を有し、これに利用者が跨って歩行するのに伴い移動可能な歩行介助装置が知られている。その着座部の両側には、着座部を支持する支持部材として、主脚と補助脚を左右に１本ずつ配置して構成した多関節形の脚部が装設され、主脚及び補助脚は、それぞれ一又は複数個の関節を備えた多関節機構で構成されている。脚部の各関節部には、駆動用モータや減速機などからなる関節駆動機構が装着されている。

上記のような着座部を有する歩行補助装置においては、利用者が着座部に跨った状態で、例えば歩幅を広げて歩行するために腰を振る場合には、利用者の骨盤が回旋しようとするが、着座部は前後方向に向いているために、利用者は着座部から抵抗力を受けて腰の動きが重く感ずる。
特許第３１５６３６７号公報（図８）

本発明は、以上の点に鑑み、利用者が腰を振って歩行しようとする際に着座部から受ける抵抗を低減して使用感を向上させることができる歩行補助装置を提供することを目的とする。

本発明は、利用者が跨ぐようにして着座可能な着座部材と、該着座部材の下側に設けられる支持部材とを有する歩行補助装置であって、前記着座部材は、前記支持部材に対し該着座部材において利用者と接触する前後幅の中間部に位置する支軸を中心として左右に揺動可能に連結する連結部を備えることを特徴とする。
本発明の歩行補助装置によれば、利用者が着座部材に跨った状態で腰を振って歩行する場合には、その動きに追従して、着座部材が横方向に揺動するので、利用者にとって着座部から受ける抵抗感が軽減され、歩行補助装置の使用感が向上する。

本発明の歩行補助装置において、前記支持部材は、前記着座部材の下側に位置して前記連結部を介して前記着座部材を揺動自在に支持する支持フレームを備え、前記連結部は、前記着座部材に設けた孔に前記支持フレーム上に立設した支軸を回転自在に嵌合する構造になっていることが好ましい。これにより、着座部材が支持部材に対して左右方向に揺動自在に支持される。
また、前記連結部は、前記支持フレームに対して前記着座部材が前記支軸を中心として左右方向に回転したときそれを戻す方向に付勢する付勢手段を有することが好ましい。この場合、利用者が着座部材に跨った状態で腰を振ると、着座部材は左右に揺動し、付勢手段により元の位置に戻る方向に付勢される。このため、着座部材を揺動させる力が解除されると、本来の前後方向に向いた位置に復帰するので、着座部材の安定性を確保したまま、利用者の使用感が向上する。

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。図１乃至図３に示す歩行補助装置は、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部を構成するサドル状の着座部材１と、左右一対の脚リンク２Ｌ，２Ｒとを備えている。

脚リンク２Ｌ，２Ｒは、着座部材１の下側に位置する支持フレーム１ａに連結され、この支持フレーム１ａと脚リンク２Ｌ，２Ｒとで、着座部材１を支持する支持部材が構成される。着座部材１については、後で詳細に説明する。

各脚リンク２Ｌ，２Ｒは、支持フレーム１ａの下面側に設けた第１関節部３に連結される上方の第１リンク部４と、この第１リンク部４の下端に第２関節部５を介して連結される下方の第２リンク部６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。第２リンク部６の下端には、第３関節部７を介して、利用者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。

第２リンク部６は、第２関節部５に連結される筒状の上半部６１と、これに摺動自在に挿通してロックナット６３により任意の長さで支持される下半部６２とで伸縮可能に構成されており、利用者Ｐの脚の長さに応じて脚リンク長を調節できるようになっている。

更に、各脚リンク２Ｌ，２Ｒには第２関節部５用の駆動源９が搭載され、この駆動源９による第２関節部５の回転駆動で、各脚リンク２Ｌ，２Ｒに接地部材８と着座部材１との間の距離を伸ばす方向、すなわち各脚リンク２Ｌ，２Ｒを伸長させる方向の力を加え、利用者の体重の少なくとも一部を支持する支持力（以下、「体重免荷アシスト力」という）を発生させる。各脚リンク２Ｌ，２Ｒで発生された体重免荷アシスト力は、着座部材１を介して利用者Ｐの体幹に伝達され、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。

本実施形態の歩行補助装置は、利用者Ｐが足平に接地部材８を装着して着座部材１に着座するだけで使用することができ、殆ど束縛感を受けない。また、脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１関節部３及び第１リンク部４は利用者Ｐの股下に位置するため、歩行時の腕振りに際し、利用者の手が第１関節部３や第１リンク部４に当たることがなく、自由な腕振りが可能になる。更に、装置が小型になって、狭い場所でも使用でき、束縛感の軽減及び腕振りの自由さの確保と相俟って、使い勝手が著しく向上する。

また、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１関節部３は、利用者が着座部材１に着座した状態で利用者の左右の大腿骨頭間の横方向幅内に位置するように配置されている。そのため、体重免荷アシスト力は、利用者の左右の大腿骨頭間において着座部材１に作用することになり、体重免荷アシスト力が確実に利用者の体幹に伝達される。

本実施形態において、第１関節部３は、支持フレーム１ａの下側に設けられた前後方向に長い円弧状のガイドレール３１を備えている。このガイドレール３１には、各脚リンク２Ｌ，２Ｒが、第１リンク部４の上端部に固定されるスライダ４１に軸着した複数のローラ４２を介して移動自在に係合されている。かくして、各脚リンク２Ｌ，２Ｒは、ガイドレール３１の曲率中心を中心として前後方向に揺動することになる。

ガイドレール３１の曲率中心、すなわち各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第１関節部３における前後方向の揺動支点３ａは、着座部材１の上方に位置する。ここで、利用者Ｐが上半身を前傾する等して、着座部材１に対する利用者Ｐの上半身の体重の作用点が各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａの前方にずれると、着座部材１が前下がりに傾斜する。そして、着座部材１がこのまま傾斜し続けると、着座部材１が利用者Ｐに対し後方にずれてしまう。しかし、本実施形態では、着座部材１の前下がりの傾斜に伴い、体重作用点が揺動支点３ａの下側で後方に変位し、この揺動支点３ａと体重作用点との間の前後方向距離が減少して、着座部材１に作用する回転モーメントも減少する。そして、体重作用点が揺動支点３ａの真下の位置まで変位したところで、着座部材１に作用する回転モーメントが零になり、この状態で着座部材１が安定する。このようにして着座部材１が自動的に安定状態に収束するため、着座部材１が利用者Ｐの股下で前後方向にずれるのを抑制できる。

また、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの上端部のスライダ４１は、各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第３関節部７と前後方向の揺動支点３ａ（ガイドレール３１の曲率中心）とを結ぶ線Ｌよりも後方に位置するガイドレール３１の部分に係合している。これにより、利用者Ｐの各脚の前方への振り出しに追従する各脚リンク２Ｌ，２Ｒの前方への揺動ストロークを、ガイドレール３１の長さを大きくすることなく確保することができる。

更に、左右の脚リンク２Ｌ，２Ｒ用の各ガイドレール３１は、支持フレーム１ａに設けた前後方向の支軸３２（図５）を介して支持されている。これにより、各ガイドレール３１は、支持フレーム１ａに対し横方向に揺動自在に連結されることになり、横方向への揺動を許容して利用者Ｐの脚を外転できるようにしている。

本実施形態において、第２関節部５用の駆動源９は、電動モータ９１と遊星歯車機構からなる減速機９２とで構成されている。第２関節部５は、電動モータ９１により減速機９２と動力伝達機構１０とを介して駆動される。詳細には、第２関節部５は、第１リンク部４の下端部に第２リンク部６の上端部を横方向の関節軸５１を介して回動自在に連結することで構成されている。また、動力伝達機構１０は、減速機９２の出力側に設けた第１クランクアーム１１と、上記関節軸５１より上方に延びる第２リンク部６と一体の第２クランクアーム１２と、両クランクアーム１１，１２を連結するロッド１３とで構成されている。この構成により、減速機９２の回転出力が第１クランクアーム１１とロッド１３を介して第２クランクアーム１２に伝達され、第２リンク部６が第１リンク部４に対し関節軸５１を中心として揺動し、各脚リンク２Ｌ，２Ｒが図１に示す伸長状態から図３に示すように屈曲する。

各接地部材８は、靴８１と、この靴内から上方に突出する連結部材８２とを備えており、この連結部材８２に各脚リンク２Ｌ，２Ｒの第２リンク部６が第３関節部７を介して連結されている。第３関節部７は、横方向の第１軸７１と、上下方向の第２軸７２と、前後方向の第３軸７３（図２）とを有する３軸構造として構成されている。また、第３関節部７には２軸の力センサ７４が組み込まれている。ここで、上記体重免荷アシスト力は、側面側から見て、第１関節部３における脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点３ａと、第３関節部７における脚リンク２Ｌ，２Ｒの前後方向の揺動支点となる第１軸７１とを結ぶ線（以下、基準線という）Ｌ上に作用する。この基準線Ｌ上に作用する実際の体重免荷アシスト力（正確には、体重免荷アシスト力と着座部材１及び脚リンク２Ｌ，２Ｒの重量との合力）は、力センサ７４で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出される。

ここで、本実施形態における着座部材１とこれを支持する連結部について詳細に説明する。

図４に示すように、着座部材１は、前後方向中間に横幅が前部及び後部よりも狭い「くびれ」部１ｃを有する形状の着座部を構成している。その前部１ｄは、上方に湾曲し、かつ後部と共に横幅が広く形成されている。そして、着座部材全体は、側面から見て着座した利用者の股間を包み込むようなＵ字形状になっている。

本実施形態では、着座部材１は、カーボンファイバー等で形成される芯材１０１から成り、この芯材１０１の上面にクッション材１０２を取り付け、これら芯材１０１とクッション材１０２とをカバー１０３で覆うことで着座部を形成している。

図５に示すように、芯材１０１は、その前部１０１ｂが横方向中間部を切欠いた二又形状に形成されると共に、上面となる表面側では、前部１０１ｂからくびれ部１０１ｃを経て後部１０１ａまで横方向中央に延びる溝ないし窪み１０４が形成されており、この窪み１０４の両側にクッション材１０２を取り付けている。また、前部１０１ｂは、アーチ状の断面形状に形成されている。更に、二又形状に分かれる分岐部の基部となる中央部には略円形の貫通孔１０５が設けられ、この孔１０５に後述の円盤状の連結部材１０６が嵌合することにより、芯材１０１を含む着座部材１が、支持部材としての脚リンクの上部に位置する支持フレーム１ａ上に支持されるようになっている。
なお、下面となる裏面側では、上面側に湾曲した前部１０１ｂの下端から後部１０１ａまでほぼ平坦に形成されると共に、芯材１０１の周縁部は肉厚が薄く、側方からの脚の当接力を柔軟に吸収できるようにしている。
支持フレーム１ａは、その前部が立ち上がるように上方に湾曲した形状に形成され、その上端部の中心位置に、前述の支軸３２が前方に突出するように設けられている。この支持フレーム１ａの中央部の上面には、円形の基盤１０７が固着され、その上に連結部を構成する円盤状の連結部材１０６が設置されている。
この連結部材１０６は、図６に示すように、支持フレーム１ａ上の基盤１０７の中心から上方に立設した円柱状の支軸１０６ａの上端に、直径の異なる２つの円盤状部材１０６ｂ，１０６ｃを上下に（小径の円盤状部材１０６ｂが上側、大径の円盤状部材１０６ｃが下側）離間して固定することによって構成されている。
上記のように着座部材１を支持フレーム１ａ上に設置するためには、連結部材１０６の上方の円盤１０６ｂを芯材１０１の底面側から貫通孔１０５を押し広げるように入れて、芯材１０１の貫通孔１０５内に張り出した円形の周縁部を上方の円盤１０６ｂと下方の円盤１０６ｃとの間に挟むことで、２つの円盤１０６ｂ，１０６ｃを貫通孔１０５内に嵌合させる。これにより、支持フレーム１ａ上に着座部材１が支軸１０６ａを中心として左右方向に揺動自在すなわち回転自在に支持される。
また、連結部材１０６の下方の円盤状部材１０６ｃと支持フレーム１ａ上の基盤１０７との間には、支軸１０６ａを周回するコイルばね１０８が装填され、このコイルばね１０８の上端は、下方の円盤１０６ｃの底面に沿って後方に延びて直線状の延長部１０８ａを形成している。そして、この延長部１０８ａの先端（後端）は、芯材１０１の底面側に突設した固定部材１０９に結合されている。従って、支持フレーム１ａ上に支持された着座部材１が、これに跨った利用者の腰の動きにより、連結部材１０６の支軸１０６ａを中心として横方向に回転したときには、コイルばね１０８の直線状延長部１０８ａが、回転した着座部材１を元の位置に戻そうとする復元力を持つこととなる。すなわち、コイルばね１０８は、左右方向に揺動する着座部材１を戻す方向に付勢する付勢手段の一例のトーションばねとして作用する。
上記の着座部材１とこれを揺動自在に支持する連結部の構成によれば、利用者Ｐが着座部材１に跨った状態で腰を振る、例えば歩幅を広げて歩行するため或いは腰を振りながら歩くために骨盤を回旋させる場合には、着座部材１が支持フレーム１ａ上で連結部材１０６の支軸１０６ａを中心として横方向に回転する。すなわち、利用者Ｐの骨盤を回旋する動きに追従して、着座部材１が横方向に回動するので、利用者Ｐにとって着座部から受ける抵抗感が軽減され、歩行補助装置の使用感が向上する。
また、上記連結部において付勢手段として設けられたコイルばね１０８は、利用者Ｐが着座部材１に跨った状態で腰を振ると、上記の復元力を持つように付勢される。このとき、着座部材１は、利用者Ｐの股の間に挟まれているので、コイルばね１０８の復元力により元の位置に戻る方向に付勢される。このため、着座部材１は、これを横方向に揺動させる力が解除されれば、本来の前後方向に向いた位置に復帰するので、着座部は安定性を確保することができ、これに着座する利用者にとって安定感のあるものとなる。

本実施形態によれば、図１及び図３に示すように、カバー１０３で覆った着座部材１に対し、利用者Ｐは左右の脚をくびれ部１ｃの横方向両側に位置させて着座する。このとき、着座部材１の前部１ｄは、利用者Ｐの鼠径部に接触することとなるので、着座部材１はしっかり保持され、利用者Ｐが歩行する時に着座部材１が後方に位置ずれしないように防止される。

また、着座部材１の後部は、中間のくびれ部１ｃよりも横幅が広く形成されているので、利用者の身体の背面側で脚の付け根部分に接触して、利用者に対し着座部材１が前方に位置ずれするのを防止できる。更に、この後部は、利用者の左右の坐骨を受けるのに十分な横幅（例えば、最大で120 ｍｍ）を有することにより、利用者に対し、坐骨接触にて体重免荷アシスト力を確実に伝達することができる。

本実施形態では、上記のように着座部材１の横幅が広い後部と前部により、利用者に対する着座部材１の前後方向の位置ずれを抑制するので、利用者は前後方向に安定して着座することができる。

また、着座部材１を構成する芯材１０１の前部１０１ｂを二又形状に形成したことで、着座部材１の前部１ｄは、左右方向の弾性率が小さくなり、横方向に撓み易くなる。そのため、前方に振り出される脚が着座部材１の前部１ｄに当接しても、その当接力を前部１ｄの撓みで吸収し、脚の当接で着座部材１がヨーイングするのを抑制できる。
更に、芯材１０１の前部１０１ｂの二又形状に分岐した各分岐部の断面形状がアーチ状に形成されることで、前後方向の弾性率が大きくなっている。これにより、前部１０１ｂが前後方向に撓みにくくなり、前部１０１ｂが前後方向に撓むことで着座部材１が利用者に対して後方に位置ずれするのを防止できる。
なお、着座部材１の前部１ｄは、二又形状に形成されない場合でも、前後方向の弾性率が左右方向の弾性率より大きくなるように形成することにより、同様の効果が得られる。

上記のように、本実施形態の着座部材１は、利用者の着座時の股間部との接触状態や利用者の腰の動きを考慮した構成を有することにより、歩行補助装置の使用感を向上させるものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、複数の車輪を有する小型の台車状の接地部材に立設される自立可能な単一の脚リンクを着座部材の下面の連結部に連結し、利用者の歩行に合わせて車輪を駆動するようにしても良い。

また、上記実施形態では、第１関節部を円弧状のガイドレールを有するものに構成して、これに各脚リンクの上端部を軸着しているが、各脚リンクの上端部を前後方向に揺動自在に軸支する横方向の軸を有する簡潔な構造の関節部で第１関節部を構成してもよい。

更に、片方の脚が骨折等で不自由な利用者の歩行を補助するため、上記実施形態の左右の脚リンク２Ｌ，２Ｒのうち利用者の不自由な脚側の脚リンクのみを残して他方の脚リンクを省略することも可能である。

本発明の実施形態の歩行補助装置の斜視図。 実施形態の歩行補助装置の側面図。 実施形態の歩行補助装置の正面図。 実施形態の歩行補助装置の着座部材の斜視図。 着座部材と支持フレームを示す斜視図。 上記着座部材と支持フレームとの連結部分を示す部分断面図。

符号の説明

１…着座部材、１ａ…支持フレーム、２Ｌ，２Ｒ…脚リンク、３…第１関節部、４…第１リンク部、５…第２関節部、６…第２リンク部、７…第３関節部、８…接地部材、９…駆動源、１０…動力伝達機構、１０１…芯材、１０２…クッション材、１０３…カバー、１０４…窪み。

Claims (3)

1. 利用者が跨ぐようにして着座可能な着座部材と、該着座部材の下側に設けられる支持部材とを有する歩行補助装置であって、
   前記着座部材は、前記支持部材に対し該着座部材において利用者と接触する前後幅の中間部に位置する支軸を中心として左右に揺動可能に連結する連結部を備えることを特徴とする歩行補助装置。
2. 前記支持部材は、前記着座部材の下側に位置して前記連結部を介して前記着座部材を左右に揺動自在に支持する支持フレームを備え、
   前記連結部は、前記着座部材に設けた孔に前記支持フレーム上に立設した支軸を回転自在に嵌合する構造になっていることを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
3. 前記連結部は、前記支持フレームに対して前記着座部材が前記支軸を中心として左右方向に回転したときそれを戻す方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項２記載の歩行補助装置。

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