JP2011139866A - 歩行補助装置 - Google Patents

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幸治 岡崎
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Abstract

【課題】歩行補助装置の大腿部装具として、使用者に装着違和感や圧迫感を与えることを極力小さくして動力発生装置が発生する動力を歩行補助力として大腿部に確実に付与すること。
【解決手段】スイングアーム60,62の先端部に、大腿前部当て板68、70を前後方向および左右方向に傾動可能に取り付ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、歩行補助装置に関し、更に詳細には、動力発生装置の動力を使用者の大腿部に歩行補助力として付与する歩行補助装置の大腿部装具に関する。
下肢部の筋力低下者や歩行補助や歩行リハビリテーション等のために、使用者(着用者)の下肢部、特に大腿部に動力発生装置の動力を歩行補助力(歩行アシスト力)として付与する歩行補助装置が公知となっている(例えば、特許文献1、2、3)。
この種の歩行補助装置は、使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する略C字形の腰部フレーム(メインフレーム)と腰部フレームを使用者の腰部に取り付けるための腹部ベルトとからなる腰部装具と、腰部フレームの左右の先端部分(使用者の腰側部に対応する部分)に取り付けられた左右の動力発生装置と、動力発生装置が発生する動力を大腿部運動の補助力(歩行補助力)として大腿部に付与する大腿部装具とを含む。
歩行補助装置の大腿部装具として、動力発生装置に駆動連結された基端部および当該基端部より大腿部外側部及び大腿部前側部に沿う形状に湾曲形成されて膝上の大腿部前側部に位置する遊端部を有する帯板状の硬質フレーム(スイングアーム)と、硬質フレームの遊端部に連結された一端部および硬質フレームの基端部と遊端部との間の中間部に連結された他端部を有し、大腿部後側部を被う軟質ベルト(大腿部ベルト)とにより構成されたものが知られている(例えば、特許文献4)。
特開2006−320349号公報 特開2006−320350号公報 特開2007−152035号公報 特開2009−95645号公報
歩行補助装置の大腿部装具は、動力発生装置が発生する動力を大腿部運動の補助力(歩行補助力)として大腿部に確実に付与することと、使用者の身体に良好にフィットし、使用者に与える装着違和感や圧迫感が少ないこととを要求される。
本発明が解決しようとする課題は、歩行補助装置の大腿部装具として、使用者に与える装着違和感や圧迫感を極力小さくして動力発生装置が発生する動力を歩行補助力として大腿部に確実に付与することである。
本発明による歩行補助装置は、使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する腰部フレームと腰部フレームを使用者の腰部に取り付けるための腹部ベルトとからなる腰部装具と、前記腰部フレームの左右の先端部分に取り付けられた左右の動力発生装置と、前記動力発生装置が発生する動力を歩行補助力として使用者の大腿部に付与する大腿部装具とを有する歩行補助装置であって、前記大腿部装具は、前記動力発生装置に駆動連結された基端部および当該基端部より大腿部外側部及び大腿部前側部に沿う形状に湾曲形成されて膝上の大腿部前側部に位置する先端部を有するスイングアームと、前記スイングアームの先端部に傾動可能に取り付けられて使用者の大腿部の前面に当接する大腿前部当て板と、前記大腿前部当て板を使用者の大腿部に装着する大腿部ベルトとを具備している。
本発明による歩行補助装置は、好ましくは、前記スイングアームの先端部と前記大腿前部当て板との連結が球面継手構造により行われる。
本発明による歩行補助装置は、好ましくは、前記スイングアームに対する前記大腿前部当て板の傾動を所定の傾動角範囲に制限するストッパ機構を有する。
本発明による歩行補助装置は、好ましくは、前記大腿前部当て板は、板状のものであり、上下方向に長いスリットを左右方向に所定間隔をおいて多数形成されている。
本発明による歩行補助装置は、好ましくは、前記大腿部ベルトは一端部を前記大腿前部当て板に連結され、前記大腿前部当て板には、前記大腿部ベルトの他端部を着脱可能に係止する係止部が設けられている。
本発明による歩行補助装置によれば、大腿前部当て板がスイングアームに対して前後方向および左右方向に傾動可能であるから、大腿前部当て板は使用者の大腿部の前面に倣って傾斜する。これにより、使用者の体格差をカバーして大腿前部当て板の大腿部前面に対するフィッティング性が向上し、使用者に装着違和感や圧迫感を与えることを極力小さくして動力発生装置が発生する動力を歩行補助力として大腿部に確実に付与することができる。
本発明による歩行補助装置の一つ実施形態を示す斜視図。 本実施形態による歩行補助装置の大腿前部当て板取付部の詳細を示す断面図。 本実施形態による歩行補助装置の大腿前部当て板の傾動可能範囲を示す側面図。
以下、図面を参照して、本発明を歩行補助装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、歩行補助装置の方向を各図に示す方向に基づいて説明する。歩行補助装置は、略左右対称な構造を有しており、使用者に装着された状態で、その前後方向が使用者の矢状軸に一致し、その左右方向が使用者の前額軸に一致する。
歩行補助装置10は腰部装具20を有する。腰部装具20は、平面視で略C字形状をなす中空構造のメインフレーム(腰部フレーム)22を備えている。メインフレーム22は、使用者の腰部に装着された状態で、腰背部より左右の腰側部の外方かつ前方へ延出している。メインフレーム22は、プラスチックの成形品で、例えば、ポリアミド樹脂やガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性(機械的強度)を有する材料により構成されている。
メインフレーム22の使用者の腰背部に対応する中間部分22Aには、前後方向に貫通する収容孔(図示省略)が形成されており、当該収容孔内には、図には示されていないが、制御装置およびバッテリを備えた電装ユニットが収容される。メインフレーム22の中間部分22Aの内側には、背当て当て板24が取り付けられている。背当て当て板24は、プラスチック製であり、通気性と柔軟性を得るために、上下方向に延在するスリット24Aを左右方向に所定間隔をおいて多数形成されている。
メインフレーム22の左右の先端部である前端部分22B、22Cは、使用者の左右の腰側部に位置する。各前端部分22B、22Cの下側には、ヒンジ部(図示省略)を介して動力発生装置である左側電動モータユニット26、右側電動モータユニット28が取り付けられている。ヒンジ部は、前後方向に延在する回転軸(図示省略)を有する。これにより、各電動モータユニット26、28は、使用者の矢状軸周りに回動可能である。各電動モータユニット26、28は、ケーシング内に、電動モータと、電動モータの出力部材の回動角度を検出する角度センサ等(図示省略)を内蔵している。
メインフレーム22の内側には使用者の腹部に巻き付けられる腹部ベルト30が設けられている。腹部ベルト30は、本実施形態では、左側ベルト36と、右側ベルト38と、前側ベルト40と、左横腹部ベルト44と、右横腹部ベルト46とにより構成されている。これらのベルト36、38、40、44、46は、織布や皮革等の可撓性材料から構成されている。
左側ベルト36は、両端をメインフレーム22の中間部分22Aの左側部分の上下部位に止め金(図示省略)によって連結され、長手方向における中間部分が折り返されてこの折り返し端が前方へ延出している。左側ベルト36は、長手方向における中間部分にベルト長さを調節するバックル(図示省略)を有している。右側ベルト38は、左右対称に配置されていることを除けば、左側ベルト36と同様の構成を有している。
左側ベルト36の中間部分には、左側ベルト36のベルト幅と同等の横幅を有するフック形状部51Aと、ベルト通し開口51Bとを備えたフック部材51が、ベルト通し開口51Bに左側ベルト36が通された形態で取り付けられている。同様に、右側ベルト38の折り返し先端部には、右側ベルト38のベルト幅と同等の横幅を有するフック形状部52Aと、ベルト通し開口52Bとを備えたフック部材52が、ベルト通し開口52Bに右側ベルト38が通された形態で取り付けられている。フック部材51、52は、プラスチック材料や金属材料等から形成されている。
前側ベルト40の両端部には、係合部材56、58が取り付けられている。係合部材56、58は、フック形状部51A、52Aに係脱可能に係合する矩形開口部56A、58Aと、ベルト長さ調節バックル部56B、58Bとを備え、ベルト長さ調節バックル部56B、58Bには前側ベルト40の各端部が連結されている。
前側ベルト40は、係合部材56、58の矩形開口部56A、58Aがフック部材51、52のフック形状部51A、52Aに離脱可能に引っ掛けられることにより、それぞれの両端が左側ベルト36と右側ベルト38に係脱可能に連結される。
左側ベルト36、右側ベルト38、前側ベルト40は、メインフレーム22の中間部分22Aと協働して使用者の腹部を取り囲む閉ループをなし、これにより、メインフレーム22は使用者の腰部に装着可能となっている。閉ループの大きさは、左側ベルト36、右側ベルト38のバックル(図示省略)と、前側ベルト40の左右のベルト長さ調節バックル部56B、58Bの各々によって調整可能になっている。
左横腹部ベルト44は、左側ベルト36の内側にあって、一端をメインフレーム22の中間部分22Aの左側部分に止め金(図示省略)によって左側ベルト36と共に取り付けられている。同様に、右横腹部ベルト46は、右側ベルト38の内側にあって、一端をメインフレーム22の中間部分22Aの右側部分に止め金(図示省略)によって右側ベルト38と共に取り付けられている。
左横腹部ベルト44および右横腹部ベルト46は、左側ベルト36および右側ベルト38より幅広であり、一部をメッシュ生地で構成されて通気性を高められている。左横腹部ベルト44および右横腹部ベルト46の外縁部には、弾性変形可能なプラスチックスワイヤ44B、46Bが縫い込まれている。プラスチックスワイヤ44B、46Bは、使用者の横腹部に対するフィット性を損ねることなく左右の横腹部ベルト44、46に適度な剛性を付与し、左右の横腹部ベルト44、46を使用者の横腹部の形状に倣った湾曲形状に保つ。
メインフレーム22の左右の前端部分22B、22Cの内側部分には、止め金(図示省略)によって左側スタビライザ部材53および右側スタビライザ部材54の一端部が連結されている。各スタビライザ部材53、54は、止め金による連結部を中心としてメインフレーム22に対して略上下方向に回動可能になっている。
左側スタビライザ部材53、右側スタビライザ部材54は、止め金によるメインフレーム22との連結部より前方に延出しており、その先端部53A、54Aに左側ベルト36、右側ベルト38が通るベルト通し貫通孔53B、54Bを形成されている。貫通孔53Bには左側ベルト36の折り返し端近傍部が、貫通孔54Bには右側ベルト38の折り返し端近傍部が通されている。
各スタビライザ部材53、54の先端部53A、54Aは、その内側に配置された横腹部ベルト44、46の先端部近傍に、スポンジ等からなるクッション部材55、57を介して連結されている。
以上のようにして、左側スタビライザ部材53は、左横腹部ベルト44の先端部および左側ベルト36の折り返し端近傍部、つまり、腹部ベルト30の左側の中間部分と、メインフレーム22の左側の前端部分22Bとを接続する。同様に、右側スタビライザ部材54は、腹部ベルト30の右側の中間部分と、メインフレーム22の右側の前端部分22Cとを接続する。
各スタビライザ部材53、54は、加硫ゴム等のエラストマ材により板状に形成されている。各スタビライザ部材53、54は、ゴム硬さや厚さ、断面形状等の選定により、少なくとも自立でき、メインフレーム22の左右の前端部分22B、22Cと腹部ベルト30の中間部分とを接続する方向(前後方向)と、上下方向には比較的高い剛性(耐曲げ強度)を示し、左右方向(板厚方向)には比較的低い剛性(耐曲げ強度)を示す。つまり、各スタビライザ部材53、54は、上下方向に比して左右方向に弾性変形し易い。スタビライザ部材53、54は、板厚および板状形状(断面形状)、材質等を適宜調整することによって、仕様に適合した最適値に設定することができる。
各スタビライザ部材53、54は、腹部ベルト30が使用者の腹部に締め付けられることにより、各々、左右方向の内側に弾性変形し、各々の先端部53A、54Aが使用者の左右の上前腸骨棘の上部に位置する。
電動モータユニット26、28には、電動モータの出力部材とトルク伝達関係で連結されるスイングアーム(大腿部フレーム)60、62の基端部60A、62Aが着脱可能に連結されている。
スイングアーム60、62は、アルミニウム等の軽金属や、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性を有する材料により構成され、使用者の股関節部の外側から使用者の大腿部前側へと太腿に沿って延びるように捩られた形状をし、大腿部前側に位置する先端部60B、62Bを有する。スイングアーム60、62は、図2に示されているように、断面形状が楕円形の中空構造になっており、所要の機械的強度を確保した上で軽量化を図られている。
スイングアーム60、62の先端部60B、62Bには、連結部64、66によって大腿前部当て板68、70が取り付けられている。大腿前部当て板68、70は、プラスチック製で、盾のような略矩形の平面形状で、ヒトの大腿前部の湾曲形状に合った湾曲形状をしており、使用者の前額面(鉛直面)に沿って起立している。大腿前部当て板68、70は、上下方向に延在するスリット68A、70Aを左右方向に所定間隔をおいて多数形成されている。大腿前部当て板68、70は、このスリット構造により、通気性と、左右方向(湾曲形状)の柔軟性を高めるられる。
つぎに、図2を参照して連結部64、66の構造を詳細に説明する。連結部64と66は、同一構造であるので、図2では、右側の連結部66について説明する。
スイングアーム62の先端部62Bには取付軸部材90がねじ止めや溶接等により固定装着されている。取付軸部材90は、スイングアーム62の先端部62Bより後方に突出して前後方向略水平(使用者の矢状軸の方向)に延在しており、その突出端には凸形の円弧状外周面(部分球面)92Aを有する内側円環部材92が固定されている。本実施例では、取付軸部材90にフランジ部90Aが形成されていてフランジ部90Aより突出した複数個の係止爪片90Bが内側円環部材92に形成されている係合孔92Bに差し込まれることにより、内側円環部材92が取付軸部材90に固定されている。
大腿前部当て板70の略中央部前面には円筒状のハブ部70Bが突出形成されている。ハブ部68Bの内周部には、凹形の円弧状内周面(部分球面)94Aを有する外側円環部材94が固定装着されている。
内側円環部材92は外側円環部材94の内側に挿入され、内側円環部材92の円弧状外周面92Aと外側円環部材94の円弧状内周面94Aとが摺動可能に嵌合している。この嵌合により、球面継手構造が構成され、大腿前部当て板70は、スイングアーム62に対して、取付軸部材90の中心軸線A周りに回動可能であると共に、中心軸線Aを中心として前後左右の全方向に傾動可能、つまり、首振り可能になっている。換言すると、大腿前部当て板70は、スイングアーム62に対して、使用者の矢状軸周りに回動可能であると共に、使用者の前額面に対して傾斜(揺動)可能である。
外側円環部材94の一方の円環端面は、大腿前部当て板70が基準姿勢(図3に実線で示されているように、取付軸部材90の中心軸線Aに対し直交する仮想平面に沿う姿勢)にある状態で、取付軸部材90のフランジ部90Aの一方の円環端面によるストッパ面90Cと前後方向に所定間隔をおいて対向するストッパ面94Bになっている。
大腿前部当て板70は、スイングアーム62に対する傾動によってストッパ面94Bが取付軸部材90のストッパ面90Cに当接することにより、それ以上の傾動を規制される。これにより、スイングアーム62に対する大腿前部当て板70の傾動を所定の傾動角範囲に制限するストッパ機構が構成され、スイングアーム62に対する大腿前部当て板68の最大傾動角が設定される。この最大傾動角は、図3に仮想線によって示されているように、基準姿勢より、前後左右に5度程度であればよく、大腿前部当て板70がスイングアーム62に対して不必要に大きく傾くことが回避される。
大腿前部当て板68、70の前面の左右方向の一方の側縁部にはベルト固定部68B、70Bが形成されている。また、大腿前部当て板68、70の前面の左右方向の他方の側縁部には、立ち上がりのフック形状部(ベルト係止部)71、72が一体成形されている。ベルト固定部68B、70Bには大腿部ベルト73、74の一端部73B、74Bが連結されている。大腿部ベルト73、74の先端部(他端部)には、フック形状部71、72に係脱可能に係合する矩形開口部75A、76Aと、ベルト長さ調節バックル部75B、76Bとを含む係合部材75、76が取り付けられている。
大腿部ベルト73、74は、係合部材75、76の矩形開口部75A、76Aをフック形状部71、72に離脱可能に引っ掛けられることにより、先端部を大腿前部当て板68、70に係脱可能に連結される。これにより、大腿部ベルト73、74は、大腿前部当て板68、70と協働して使用者の大腿部を一周し、スイングアーム60、62の先端部60B、62Bを使用者の大腿部に連結する。
大腿部ベルト73、74は、長手方向の中間部より上方に二股状に分岐した補助ベルト部84、86を一体に有する。補助ベルト部84、86の先端は、止め金88、90によってスイングアーム60、62の中間部分に枢動可能に連結されている。
補助ベルト部84、86を含む大腿部ベルト73、74は、織布や皮革等の可撓性を有する材料により構成されてよく、本実施形態では、通気性をよくするためにメッシュ生地により構成されている。大腿部ベルト73、74は、その外縁部に弾性変形可能なプラスチックスワイヤ73A、74Aが縫い込まれ、大腿前部当て板68、70に連結されていない状態においても大腿部を取り囲む形状を保持する。
以上のようにして、歩行補助装置10は、メインフレーム22が腹部ベルト30によって使用者の腰部に装着され、スイングアーム60、62の先端部60B、62Bが大腿部ベルト73、74および大腿前部当て板68、70によって使用者の左右の大腿部に装着される。この状態で、使用者が歩行すると、歩行による大腿部の前後の振り運動によって各スイングアーム60、62が基端部60A、62Aを中心として前後に回動する。
このスイングアーム60、62の回動が電動モータユニット26、28の角度センサによって検出されることにより、使用者の歩行に応じて電動モータユニット26、28の電動モータが駆動され、左右のスイングアーム60、62が使用者の歩行に応じて回動駆動される。これにより、電動モータが発生する動力が使用者の下肢に歩行補助力として付与される。
前述したように、大腿前部当て板68、70は、内側円環部材92と外側円環部材94とによる簡単な球面継手構造により、スイングアーム60に対して、取付軸部材90の中心軸線A周りに回動可能であると共に、中心軸線Aを中心として前後左右の全方向に傾動可能であるから、大腿前部当て板68、70は、上述の使用状態において、使用者の大腿部の前面に倣って矢状軸周りに回動すると共に前額面に対して傾斜し、使用者の大腿部前面に密着する。
これにより、大腿前部当て板68、70は、使用者の体格差に拘らず使用者の大腿部前面に密着し、良好なフィッティング性を確保して使用者に装着違和感や圧迫感を与えることなく、電動モータユニット26、28の電動モータが発生する動力を歩行補助力として大腿部に確実に付与する。
また、大腿前部当て板68、70は、スリット68A、70Aにより左右方向(湾曲形状)の柔軟性がよいことにより、大腿部ベルト73、74の締め付けによって使用者の大腿部前面の湾曲に倣って弾性変形し、湾曲の度合いを変化する。このことによって、大腿前部当て板68、70は、使用者の体格差に拘らず使用者の大腿部前面に更に良好に密着し、良好なフィッティング性を確保する。この大腿前部当て板68、70の弾性変形は、大腿部ベルト73、74の両端が各々大腿前部当て板68、70の左右の側縁部に接続されていることにより、大腿前部当て板68、70に無駄な変形を与えることなく良好に行われる。
また、大腿前部当て板68、70に、大腿部ベルト73、74の係合部材76、78が係合するフック形状部72、74に形成されていることにより、スイングアーム60、62に対するフック形状部72、74の配置位置が大きく動くことがないから、大腿部ベルト73、74の係合部材76、78をフック形状部72、74に引っ掛ける作業、外す操作を、片手で、簡単に行うことができる。
このことは、ストッパ面94Cとストッパ面90Cとの当接によってスイングアーム60、62に対する大腿前部当て板68、70の最大傾動角が設定されていることにより、より確実、良好なものになる。
なお、大腿前部当て板68、70を支持する球面継手構造は、内側円環部材92と外側円環部材94とによるものに限られることはなく、球体と球体に受け入れるソケットとによる汎用のボールジョイントによるものであってもよい。また、大腿前部当て板68、70がゴム継手等のゴム状弾性体によってスイングアーム60、62に取り付けられ、ゴム状弾性体の弾性変形によって大腿前部当て板68、70がスイングアーム60、62に対して傾動する構成でもよい。
また、各部のバックルは、引っ掛け式のものに限られることはなく、多くのベルト用バックルとして用いられる爪係合によるクリップ式のバックルであってもよい。クリップ式のバックルでも、バックルの片側部材(係止部)の配置位置がぐら付かない設定により、バックル締結・解放を片手で簡便に行うことができる。また、各部のベルトの締結は、バックル以外に、面ファスナにより行われる構造であってもよい。
10 歩行補助装置
20 腰部装具
22 メインフレーム
24 背当て当て板
26 左側電動モータユニット
28 右側電動モータユニット
30 腹部ベルト
36 左側ベルト
38 右側ベルト
40 前側ベルト
44 左横腹部ベルト
46 右横腹部ベルト
51、52 フック部材
53 左側スタビライザ部材
54 右側スタビライザ部材
56、58 係合部材
60、62 スイングアーム
68、70 大腿前部当て板
73、74 大腿部ベルト
84、86 補助ベルト部
90 取付軸部材
92 内側円環部材
94 外側円環部材

Claims (5)

  1. 使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する腰部フレームと腰部フレームを使用者の腰部に取り付けるための腹部ベルトとからなる腰部装具と、前記腰部フレームの左右の先端部分に取り付けられた左右の動力発生装置と、前記動力発生装置が発生する動力を歩行補助力として使用者の大腿部に付与する大腿部装具とを有する歩行補助装置であって、
    前記大腿部装具は、
    前記動力発生装置に駆動連結された基端部および当該基端部より大腿部外側部及び大腿部前側部に沿う形状に湾曲形成されて膝上の大腿部前側部に位置する先端部を有するスイングアームと、
    前記スイングアームの先端部に傾動可能に取り付けられて使用者の大腿部の前面に当接する大腿前部当て板と、
    前記大腿前部当て板を使用者の大腿部に装着する大腿部ベルトと、
    を具備している歩行補助装置。
  2. 前記スイングアームの先端部と前記大腿前部当て板との連結が球面継手構造により行われる請求項1に記載の歩行補助装置。
  3. 前記スイングアームに対する前記大腿前部当て板の傾動を所定の傾動角範囲に制限するストッパ機構を有する請求項1または2に記載の歩行補助装置。
  4. 前記大腿前部当て板は、板状のものであり、上下方向に長いスリットを左右方向に所定間隔をおいて多数形成されている請求項1から3の何れか一項に記載の歩行補助装置。
  5. 前記大腿部ベルトは一端部を前記大腿前部当て板に連結され、前記大腿前部当て板には、前記大腿部ベルトの他端部を着脱可能に係止する係止部が設けられている請求項1から4の何れか一項に記載の歩行補助装置。
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