JP2010063632A - 対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具 - Google Patents

Abstract

【課題】車椅子に乗ったまま容易に脱着でき、歩行器等の簡便な器具を使用して楽に（少ない上腕力で）坐位から立位に或いは立位から坐位に移行できる対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具を提供すること。
【解決手段】左右の大腿部を支持する大腿支持部１と、大腿支持部１に連設される大腿支持部材２と、左右の下腿部を支持する下腿支持部３と、下腿支持部３に連設される下腿支持部材４と、左右の足を支持する足支持部５と、大腿支持部材２と下腿支持部材４とを回動可能に結合する膝関節６と、下腿支持部材４と足支持部５とを回動可能に結合する足関節７と、膝関節６を屈伸させるアクチュエータ８と、膝関節６が伸展するのと連動して足関節７を底屈させる関節連動機構９と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、対麻痺者が着用して好適な下肢装具に関するものであり、詳しくは、着用者が坐位から立位へ或いは立位から坐位へ一人で移行できるようにした下肢装具に関するものである。

対麻痺者とは、下半身の運動機能を完全に喪失し、感覚神経も麻痺している重度の身体障害者のことであり、このような対麻痺者を立たせて歩かせるには、介護者が両側から支えなくてはならない。しかし、対麻痺者であっても、補助具等で下肢を重力に抗して支えておくことができれば、立位を保持することは勿論、松葉杖や歩行器具を使って歩行も可能である。

このための補助具が下肢装具と呼ばれるものであり、ウオークアバウト（ＰｏｌｙｍＭｅｄｉｃｓ社 商品名）やＡＲＧＯ（ＨｕｇｈＳｔｅｅｐｅｒ社 商品名）等がある。

また、膝関節を伸展或いは屈曲したときに支柱の回動が自動的にロックされる自動ロック式下肢装具も開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１４７７２６号公報

対麻痺者用歩行装具は、上記のように各種製作されているが、日常的に実用されているものは少ない。その一つの原因に、従来の装具は膝を伸展位でロックして立ち上がらなければならないため、立ち上がりは平行棒のような引っ張っても動かない器具がないとかなり困難である（図６参照。）。家庭で平行棒のような器具を備えることは日本の狭い住居環境を考えると不可能に近い。また、ＡＲＧＯは、唯一膝屈曲位から立ち上がることができる装具であるが、立ち上がりにはかなりの習熟を要し、介助なしでの立ち上がりは難しい。

本発明は、上記従来の下肢装具の問題に鑑みてなされたものであり、車椅子に乗ったまま或いは椅子に座ったまま容易に脱着でき、歩行器等の簡便な器具を使用して楽に（少ない上腕力で）坐位から立位に或いは立位から坐位に一人で且つ介助なしで移行でき、室内移動もできる対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具を提供することを課題とする。

発明者等は、家庭でも使用可能な折り畳み式の歩行器や杖を使って一人で容易に立ち上がることができれば、上記の問題を解決できると考え、移動機能を最小限にして立ち上がり機能に特化した装具を目指して鋭意研究を行った。発明者等は、健常者の立ち上がり動作を注意深く観察して次のような知見を得た。すなわち、健常者がゆっくり立ち上がるときは、まず、前方に体重を移し、臀部を椅子から浮かし、体の重心を足の中心に移動させて前後のバランスをとる。次に、バランスを保ったまま膝関節と股関節とを伸展させて立ち上がっている。そこで、健常者と同様な立ち上がり動作を可能にする下肢装具を考案すれば、歩行器或いは杖を使用して立ち上がることができると考えられ、本考案となった。

上記の課題を解決するためになされた本発明の対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具は、左右の大腿部を支持する大腿支持部と、前記大腿支持部に連設される大腿支持部材と、左右の下腿部を支持する下腿支持部と、前記下腿支持部に連設される下腿支持部材と、左右の足を支持する足支持部と、前記大腿支持部材と前記下腿支持部材とを回動可能に結合する膝関節と、 前記下腿支持部材と前記足支持部とを回動可能に結合する足関節と、前記膝関節を屈伸させるアクチュエータと、前記膝関節が伸展するのと連動して前記足関節を底屈させる関節連動機構と、を有することを特徴とする。

また、上記対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具において、前記膝関節を伸展させる方向に付勢する膝関節付勢手段を備えるとよい。

また、上記対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具において、前記下腿支持部材は、左右下腿の内側に配置される左右下腿支柱が上部と下部とで連結されてなるとよい。

また、上記対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具において、前記関節連動機構は、前記膝関節の軸を回動するプーリと、一端部が前記足支持部の後端に固定され他端部が前記プーリに巻回されている紐部材と、前記紐部材が巻回される方向に前記プーリの回転を付勢するプーリ付勢手段と、前記プーリの外側に固定され前記大腿支持部材と係合して前記プーリが前記巻回される方向と反対方向に回転するのを抑制する抑制手段と、を有しており、前記足関節が背屈されると前記プーリが前記紐部材に引っ張られて回転し、前記抑制手段が前記大腿支持部材と係合して前記プーリの回転が停止するものとするとよい。

下腿支持部材と足支持部とを回動可能に結合する足関節を有しているので、対麻痺者は歩行器等に掴まり、膝関節を屈曲させた状態で椅子（坐位の位置）から臀部を浮かし前傾して足関節を背屈させ、体重心を足の上に移動させることができる。また、膝関節を屈伸させるアクチュエータと膝関節が伸展するのと連動して足関節を伸展させる関節連動機構とを有しているので、体重心を足の上に位置させながら足関節、膝関節及び股関節を同時に伸展させて容易に（小さな上腕力で）立位に至ることができる。

膝関節を伸展させる方向に付勢する膝関節付勢手段を備えているので、推力の小さいアクチュエータでよく、装具の小型軽量化が図られる。

下腿支持部材は、左右下腿の内側に配置される左右下腿支柱が上部と下部とで連結されているので、左右下腿の外側に配置される支柱がなくても装具の剛性が確保される。

関節連動機構は、膝関節の軸を回動するプーリと、一端部が足支持部の後端に固定され他端部が前記プーリに巻回されている紐部材と、紐部材が巻回される方向にプーリの回転を付勢するプーリ付勢手段と、プーリの外側に固定され大腿支持部材と係合してプーリが巻回される方向と反対方向に回転するのを抑制する抑制手段と、を有しており、足関節が背屈されるとプーリが紐部材に引っ張られて回転し、抑制手段が大腿支持部材と係合してプーリの回転が停止するので、それ以上の足関節の背屈が不能になる。その状態からアクチュエータで膝関節を伸展してゆくと、大腿支持部材と抑制手段が係合したままプーリが紐部材を巻回する方向に回転し、紐部材を引っ張るので、足関節が底屈していく。したがって、健常者と同様な立ち上がり動作が可能になる。

本発明の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。図１、図２、図３は、それぞれ本発明に係る下肢麻痺者用下肢装具の斜視図、側面図、正面図である。図４は、本発明に係る装具を装着して坐位から立位に姿勢移動する様子を模式的に示す図である。図５は、図４の姿勢移動時の関節連動機構の動作を模式的に示す図である。

本発明に係る対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具は、図１〜図３に示すように、左右の大腿部を支持する大腿支持部１と、大腿支持部１に連設される大腿支持部材２と、左右の下腿部を支持する下腿支持部３と、下腿支持部３に連設される下腿支持部材４と、左右の足を支持する足支持部５と、大腿支持部材２と下腿支持部材４とを回動可能に結合する膝関節６と、下腿支持部材４と足支持部５とを回動可能に結合する足関節７と、膝関節６を屈伸させるアクチュエータ８と、膝関節６が伸展するのと連動して足関節７を伸展させる関節連動機構９と、を備えている。

大腿支持部１は、大腿支持部材２に連設される例えば金属製の剛性体基部１aと、その内側に固定されたパッド材１bと、大腿固定ベルト１cと、を備えている。

大腿支持部材２は、上端部に剛性体基部１aが連設される大腿支柱２aと、その下端部にネジ２cでネジ止めされた門型フレーム２bと、を備えている。大腿支柱２aには、門型フレーム２bをネジ止めするネジ孔２dが下端部から上方に複数形成されており、異なる下肢の長さに対応できるようになっている。

下腿支持部３は、下腿支持部材４に連設される剛性体基部３aと、その内側に固定されたパッド３bと、下腿固定ベルト３cと、を備えている。

下腿支持部材４は、左右下腿の内側に配置される左右下腿支柱４aの上部と下部とが連結板４bと４cとで連結されて構成されている。左右の下腿支柱４aの上部には、左右の下腿支持部３が連設されている。

左右の下腿支柱４aの上端部と、大腿支持部材２の門型フレーム２bの下端部とは、膝関節軸６aで軸着されて膝関節６を構成している。

足支持部５は、足の内側に沿うフレーム５aと、それに固定された足載せ部５bと、足固定ベルト５cと、下腿支柱４aと連結される足フレーム５dと、を備えている。左右下腿支柱４aと足フレーム５dとは複数のネジ４ｄでネジ止めされているが、ネジ孔５eが足フレーム５dに複数形成されており、異なる下肢の長さに対応できるようになっている。

左右の下腿支柱４aの下端部と、足支持部５のフレーム５aとは、足関節軸７aで軸着されて足関節７を構成している。

アクチュエータ８は、例えば、ボールネジ式のロッドアクチュエータ（ＴＨＫ社、モデルＣＲＥＳ５００）で、本体８aとロッド８bとを備えている。ロッド８bの推力は、４９０Ｎである。ロッド８bは、図示しないリモコンスイッチで本体８aから出たり、本体８aに入ったりする。本体８aの下端部が下腿支柱４aの下部連結板４cに回転自在に取り付けられ、ロッド８bの先端部が大腿支持部材２の門型フレーム２bの上部に回転自在に取り付けられている。

アクチュエータ８の両側には、膝関節６を伸展させる方向に付勢する膝関節付勢手段１０が配置されている。膝関節付勢手段１０は、例えば、ガススプリング（不二ラテックス社、モデルＦＧＳ−１５−１５０）で、アウターチューブ１０aと、ピストンロッド１０bと、を備えている。ガス反力は、ガスチューブ１個で２００Ｎ、２個で４００Ｎである。アウターチューブ１０aの上端部が大腿支持部材２の門型フレーム２bの上部に回転自在に取り付けられ、ピストンロッド１０bの先端部が下腿支柱４aの下部連結板４cに回転自在に取り付けられている。

関節連動機構９は、図５に示すように、膝関節６のピン６aを回動するプーリ９aと、一端部が足支持部５のフレーム５aの後端に固定され他端部がプーリ９aに巻回されている紐部材９bと、紐部材９bが巻回される方向（矢印Ａ方向）にプーリ９aの回転を付勢するプーリ付勢手段９cと、プーリ９aが前記矢印Ａ方向と反対方向に回転するのを抑制する抑制手段９dと、を有している。

紐部材９bは、例えば、スチールワイヤーであり、一端部が足支持部５のフレーム５aの後端に固定され他端部がプーリ９aに巻回されて固定されている。

プーリ付勢手段９cは、例えば、引っ張りバネで、一端部がプーリ９aに巻回され、他端部が下腿支柱４aの上部連結板４bに固定されている。

抑制手段９dは、プーリ９aの外周縁部から膝関節軸６aの軸方向且つ外向きに延びるロッドである。

なお、プーリ９aの半径ｒと、足関節軸７aからワイヤー９bが固定される後端までの距離ｄとは、次式を満たすようにするとよい。

ｒ：ｄ≒１：３ （１）
（１）式は、健常者が坐位から立位に移行する際の膝関節の角度と足関節の角度を測定した結果に基づくものである。ｒとｄとが（１）式を満たすことで、後述するように、膝関節６は、足関節７の３倍の角度変化し、健常者と同じ動きをすることができる。

以上の構成に基づき、主に図４及び５を参照して、一例として坐位（椅子に座った状態）から立位に移動する動作を説明する。

先ず、椅子に座った状態で、図１〜３に示す下肢装具を手に取り、図示しないリモコンスイッチを操作してアクチュエータ８を駆動し、膝関節６を約９０度に屈曲させ、図５（a）の状態にする。このとき、プーリ９aは、引っ張りバネ９cで矢印Ａ方向に付勢されているので、回転しない。一方、ガススプリング１０は、ピストンロッド１０bがアウターチューブ１０aに押し込まれ、ガス反力が蓄えられる。

次に、左右の足を足支持部５に載せて、左右の大腿を大腿支持部１に、下腿を下腿支持部３に、それぞれベルト１c、３cで固定する。その後、足をベルト５cで足支持部５に固定する。

次に、図４（a）に示すように、椅子１１に浅く座り、歩行器１２に掴まりながら徐々に体重を前方に移動すると足関節７が背屈する。このとき、プーリ９aは、引っ張りバネ９cの付勢力に抗してワイヤー９bに引っ張られて矢印Ａと逆方向に回転させられる。

次に、図４（b）に示すように、椅子１１から更に体重を前方に移動して臀部を浮かしながら、膝関節６を固定したまま、さらに足関節７を背屈すると、図５（b）に示すように、プーリ９aも連動して矢印Ａと逆方向にさらに回転し、足関節７が約３０度まで背屈したところでロッド９dが大腿支持部材２の門型フレーム２bに係合して、足関節７の背屈が停止する。このとき、体重心が足関節７の上に位置する。

次に、図４（b）及び図５（b）の状態において、リモコンスイッチでアクチュエータ８を駆動して膝関節６を伸展させると、門型フレーム２bとロッド９dとの係合によりプーリ９aが矢印Ａ方向に回転させられる。プーリ９aが矢印Ａ方向に回転させられると、ワイヤー９bがプーリ９aに巻回され、足関節７が底屈させられ、図４（c）→図４（d）及び図５（c）→図５（d）になる。図４（d）及び図５（d）では、膝関節６が完全に伸展し、足関節７が完全に固定される。したがって、体重心を足の上に位置させながら足関節７、膝関節６及び股関節を同時に伸展させて容易に（小さな上腕力で）立位に至ることができる。

なお、立位から坐位への移動は、上述の逆の動作になる。

プーリ９aの半径ｒと、足関節軸７aからワイヤー９bが固定される後端までの距離ｄとは、（１）式を満たしているので、図４（b）→図４（c）→図４（d）及び図５（b）→図５（c）→図５（d）において、膝関節６と足関節７は、約３：１の比で連動して伸展運動をする。すなわち、膝関節６が９０度から１８０度に伸展すると、足関節７が３０度から０度に伸展する。したがって、膝関節６と足関節７とが健常者と同じように連動して伸展する。

また、図４（b）→図４（c）→図４（d）及び図５（b）→図５（c）→図５（d）において、アクチュエータ８を駆動して膝関節６を伸展させる際、膝関節６を屈曲させた際に蓄えられたガススプリング１０のガス反力も膝関節６の伸展に作用するので、アクチュエータ８を小型化することができる。

また、本発明の装具では、アクチュエータ８とガススプリング１０とをパラレルに使用しているため、従来のＡＲＧＯや膝関節自動ロック式下肢装具のようなガススプリング単独使用と異なり、立ち上がり速度のコントロールができ、バランスを崩したときは、動作を停止または逆転可能であり、安全である。

本発明の対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具の斜視図である。 本発明の対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具の側面図である。 本発明の対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具の正面図である。 本発明の対麻痺者用立ち上がり・立位保持装具を装着して椅子に座った坐位から立位への動作を説明するための概略模式図である。 図４における膝関節と足関節の動作を説明するための概略模式図である。 従来の対麻痺者用下肢装具を装着して椅子に座った坐位から立位への動作を説明するための概略模式図である。

符号の説明

１・・・・・・大腿支持部
２・・・・・・大腿支持部材
３・・・・・・下腿支持部
４・・・・・・下腿支持部材
４a・・・・・下腿支柱
５・・・・・・足支持部
６・・・・・・膝関節
７・・・・・・足関節
８・・・・・・アクチュエータ
９・・・・・・関節連動機構
９a・・・・・プーリ
９b・・・・・紐部材
９c・・・・・プーリ付勢手段
９d・・・・・抑制手段
１０・・・・・・膝関節付勢手段

Claims (4)

1. 左右の大腿部を支持する大腿支持部と、
   前記大腿支持部に連設される大腿支持部材と、
   左右の下腿部を支持する下腿支持部と、
   前記下腿支持部に連設される下腿支持部材と、
   左右の足を支持する足支持部と、
   前記大腿支持部材と前記下腿支持部材とを回動可能に結合する膝関節と、
   前記下腿支持部材と前記足支持部とを回動可能に結合する足関節と、
   前記膝関節を屈伸させるアクチュエータと、
   前記膝関節が伸展するのと連動して前記足関節を底屈させる関節連動機構と、
   を有することを特徴とする対麻痺者用立上がり・立位保持装具。
2. 前記膝関節を伸展させる方向に付勢する膝関節付勢手段を備える請求項１に記載の対麻痺者用立上がり・立位保持装具。
3. 前記下腿支持部材は、左右下腿の内側に配置される左右下腿支柱が上部と下部とで連結されてなる請求項１または２に記載の対麻痺者用立上がり・立位保持装具。
4. 前記関節連動機構は、前記膝関節の軸を回動するプーリと、一端部が前記足支持部の後端に固定され他端部が前記プーリに巻回されている紐部材と、前記紐部材が巻回される方向に前記プーリの回転を付勢するプーリ付勢手段と、前記プーリの外側に固定され前記大腿支持部材と係合して前記プーリが前記巻回される方向と反対方向に回転するのを抑制する抑制手段と、を有しており、前記足関節が背屈されると前記プーリが前記紐部材に引っ張られて回転し、前記抑制手段が前記大腿支持部材と係合して前記プーリの回転が停止する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の対麻痺者用立上がり・立位保持装具。

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