JP2013090881A - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人体に装着される歩行補助装置において、関節機構との締結構造、意匠性等を損なうことなく、フレームの長さを使用者の体型に合わせて容易に調整できるようにする。
【解決手段】歩行補助装置は、使用者の体に装着され、使用者の歩行を補助するものである。歩行補助装置は、使用者の下半身の関節に対応する複数の関節機構と、関節機構と締結する中空状の部材からなるフレーム１４とを備える。フレーム１４の端部２５，２６には、使用者の体型に合わせて長さを調整するために切断される調整代２８が設けられる。フレーム１４の内部の調整代２８に相当する部分には、関節機構と締結する締結構造３０が形成される。締結構造３０は、調整代２８の全域に渡って同一の断面形状を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェアラブル型の歩行補助装置に関し、特にその関節機構に連結するフレーム（リンク）の構造に関する。

人の体に装着してその歩行動作を補助する装置として、特許文献１が開示されている。特許文献１に係る歩行補助装置は、使用者の大腿（上腿）に取り付けられる大腿装着部、下腿に取り付けられる下腿装着部、足に取り付けられる足装着部を有する。大腿装着部、下腿装着部、及び足装着部は、複数の関節機構及び各関節機構を連結するフレームにより連結されている。

特許文献２に係る歩行補助装置は、使用者が腰掛ける着座部材及び足に装着する足平装着部を備えている。着座部材と足平装着部とは、複数の関節機構及び各関節機構と連結するリンク部材により連結されている。当該歩行補助装置は、コントローラ、モータドライバ等の電装品の荷重が使用者に掛かるのを防止するために、電装品を筒状のリンク部材の内部に収納することを特徴とするものである。

特開２０１１−１１０１５５号公報 特開２００９−３４４３３号公報

上記特許文献１に係る歩行補助装置のように、使用者の脚足部に装着される装置においては、各関節機構間を連結するフレームが使用者の脚部に沿って配置される。例えば、膝関節機構と足首関節機構とを連結するフレームは、使用者の下腿に沿って配置される。そのため、フレームの長さは、使用者の体型に合わせて調整される必要がある。

フレームの長さの調整は、フレームの端部を必要な分だけ切断することにより行うことができる。一方、フレームの端部には、関節機構と連結するための締結構造が設けられる必要がある。そのため、フレームの端部を切断すると、上記締結構造に不具合が生ずる場合がある。

また、フレームの外形は、周囲の人の目に触れる部分であるため、意匠性を備えることが求められるものである。しかし、フレームの外形が上記締結構造に関与している場合には、フレームの外形は当該締結機能を発揮するために必要な形態とならざるを得ず、所望の意匠性を持たせることが困難であった。

そこで、本発明は、人体に装着される歩行補助装置において、関節機構との締結構造、意匠性等を損なうことなく、フレームの長さを使用者の体型に合わせて容易に調整できるようにすることを目的とする。

本発明の一形態は、使用者の体に装着され、前記使用者の歩行を補助する歩行補助装置であって、前記使用者の下半身の関節に対応する複数の関節機構と、前記関節機構と締結する中空状の部材からなるフレームとを備え、前記フレームの端部には、前記使用者の体型に合わせて長さを調整するために切断される調整代が設けられ、前記フレームの内部の前記調整代に相当する部分には、前記関節機構と締結する締結構造が形成され、前記締結構造は、前記調整代の全域に渡って同一の断面形状を有するものである。

上記態様によれば、フレームの調整代を適宜切断することにより、その長さを使用者の体型に合わせることができる。また、締結構造が調整代の全域に渡って同一の断面形状を有することにより、フレームの切断により締結構造に不具合が生ずることがない。更に、締結構造は中空状のフレームの内部に設けられていることにより、フレームの外形を所望の形態にすることができ、意匠性を持たせることが容易となる。

また、前記締結構造は、例えば、前記フレームの内壁から中心側へ突出するリブ、棒状部材が挿通される孔等により形成することができる。

本発明によれば、関節機構との締結構造、意匠性等を損なうことなく、フレームの長さを使用者の体型に合わせて容易に調整することができるようになる。

本発明の実施の形態１に係る歩行補助装置の全体的な構成を示す図である。 実施の形態１に係る歩行補助装置が使用者の体格に合わせて調整される様子を例示する図である。 実施の形態１に係る下腿フレームの外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係る下腿フレームの外観を示す側面図である。 実施の形態１に係る締結構造の断面形状を示す図である。 実施の形態１に係る下腿フレームと膝関節機構の一部を構成する締結部材とが締結する様子を示す図である。 実施の形態１に係る締結構造のリブの好ましい形状を例示する図である。 実施の形態１に係る下腿フレームの上端部と下端部とにそれぞれ異なる締結構造が形成されている状態を例示する図である。 実施の形態１に係る下腿フレームの外壁部に意匠的形態を施した状態を例示する図である。 本発明の実施の形態２に係る歩行補助装置の締結構造を示す図である。 実施の形態２に係る締結構造の調整代部分の断面形状を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る歩行補助装置１の全体的な構成を示している。歩行補助装置１は、使用者の脚足部に装着され、使用者の歩行を補助するものである。歩行補助装置１は、膝関節機構１１（１１Ａ，１１Ｂ）、足首関節機構１２（１２Ａ，１２Ｂ）、上腿フレーム１３、下腿フレーム１４、足フレーム１５、足載置部１６、接地部１７、及び制御ユニット１８を有する。また、歩行補助装置１は、その他にも人体の上腿部、下腿部、足部等を拘束する手段、障害物の接触から人体を保護する手段等を備えている。

膝関節機構１１は、使用者の膝の位置に対応して配置され、上腿フレーム１３と下腿フレーム１４とを揺動可能に連結する。上腿フレーム１３は、使用者の上腿に固定される。膝関節機構１１は、主動部１１Ａ及び受動部１１Ｂを有する。主動部１１Ａは、電動モータ等を含み、制御ユニット１８から供給される電源及び制御信号に応じてトルクを発生させる。

足首関節機構１２は、使用者の足首の位置に対応して配置され、下腿フレーム１４と足フレーム１５とを揺動可能に連結する。足フレーム１５には、使用者の足が載置される足載置部１６が固定されている。足載置部１６には、地面に接触する接地部１７が固定されている。足首関節機構１２は、主動部１２Ａ及び受動部１２Ｂを有する。主動部１２Ａは、電動モータ等を含み、制御ユニット１８から供給される電源及び制御信号に応じてトルクを発生させる。

図２は、歩行補助装置１が使用者の体格に合わせて調整される様子を例示している。同図において、第１の使用者２１、第２の使用者２２、及び第３の使用者２３が示されている。第１の使用者２１の体格は、他の使用者２２，２３よりも小さく、第３の使用者２３の体格は、他の使用者２１，２２よりも大きく、第２の使用者２２は、第１の使用者２１より大きく且つ第３の使用者２３より小さい。

長さＡ１，Ａ２，Ａ３は、上腿の拘束部の上端から膝関節機構１１までの距離である。長さＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、膝関節機構１１から足首関節機構１２までの距離である。長さＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、足首関節機構１２から足載置部１６までの距離である。本例においては、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３，Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３，Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３の関係が成り立つ。

長さＡ１，Ａ２，Ａ３は、大腿フレーム１３の大きさに応じて変化する。長さＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、下腿フレーム１４の大きさに応じて調整される。長さＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、足フレーム１５の大きさに応じて調整される。例えば、第３の使用者２３に適合する歩行補助装置１を第１又は第２の使用者２１，２２に適合するように調整する場合には、各フレーム１３，１４，１５は適切な分だけ切断された後、各関節機構１１，１２と再締結される。

図３は、下腿フレーム１４の外観を示す斜視図である。図４は、下腿フレーム１４の外観を示す側面図である。下腿フレーム１４は、中空状の部材からなり、湾曲形状を有している。当該湾曲形状は、機能的且つ意匠的な観点から施されるものである。

下腿フレーム１４の上端部２５は、上記膝関節機構１１と締結し、下端部２６は、上記足首関節機構１２と締結する。下腿フレーム１４の内部には、膝関節機構１１及び足首関節機構１２と締結する締結構造３０が形成されている。図５は、締結構造３０の断面形状を示している。本実施の形態に係る締結構造３０は、リブ３１及び側壁３２を有する。当該リブ３１及び側壁３２により、下腿フレーム１４の内部には断面略凹形状の挿通孔３３が画成される。リブ３１は、例えばＣＦＲＰ(carbon fiber reinforced plastics)のような積層材料（プリプレグ等）により成形することができる。尚、本実施の形態においては、リブ３１が中空状に形成されているが、本発明はこれに限られるものではない。挿通孔３３は、その形状に合わせて加工されたシリコン製チューブ等を成形後に引き抜くこと等により成形することができる。

図６は、下腿フレーム１４と、膝関節機構１１の一部を構成する締結部材３５とが締結する様子を示している。締結部材３５は、締結構造３０の挿通孔３３と嵌合する挿通部３６を有する。挿通部３６は、上記リブ３１の形状に適合する凹部３７を有する。挿通孔３３と挿通部３６との嵌合後、接着材、他の固定構造等を用いて下腿フレーム１４と締結部材３５とが強固に固定される。

ここで、下腿フレーム１４は、図３及び図４に示すように、上述した使用者の体格に合わせてその長さを調整するために切断させる調整代２８を有する。本実施の形態に係る調整代２８は、上端部２５から長さＤまで、及び下端部２６から長さＥまでの部分に相当する。

下腿フレーム１４の内部の上記調整代２８に相当する部分には、上記締結構造３０が形成されている。そして、当該締結構造３０は、調整代２８の全域に渡って同一の断面形状を有する。即ち、本実施の形態においては、締結部材３５との締結に実質的に関与する挿通孔３２の断面形状が、調整代２８の全域に渡って同一となっている。

これにより、調整代２８のどの部分で切断しても、締結部材３５との締結が可能となる。これにより、締結構造の変更等を伴うことなく、使用者の体格に合わせた調整を行うことが可能となる。

図７は、締結構造３０のリブ３１の好ましい形状を例示している。同図中、右側に示す第１の構成例４１の方が左側に示す第２の構成例４２より好ましいものである。第１の構成例４１に係るリブ３１の長手方向の幅Ｆは、第２の構成例４２のかかるリブ３１の長手方向の幅Ｇより大きくなっている。即ち、第１の構成例４１に係るリブ３１は、下腿フレーム１４の断面の長手方向の幅を基準とする断面係数が、上記締結部材３５との締結を実現できる範囲で最大となるように形成されている。これにより、リブ３１と上記締結部材３５との接触面積が大きくなり、両者の締結力を大きくすることができる。

上腿フレーム１３及び足フレーム１５についても、上記調整代２８と同様の構成を採用することにより、同様の作用効果を得ることができる。上腿フレーム１３の場合には、膝関節機構１１と締結する側の端部に、足フレーム１５の場合には、足首関節機構１２と締結する側の端部に、上記調整代２８と同様の構成を設ければよい。

尚、上記調整代２８の想定範囲は、図４に示すような長さＤ，Ｅの範囲に限られるものではなく、下腿フレーム１４の全域に渡って想定することも可能である。この場合、上記締結構造３０は、下腿フレーム１４の全域に渡ってその断面形状が同一となるように形成される。

また、下腿フレーム１４の上端部２５及び下端部２６には、それぞれ異なる締結構造が形成されていてもよい。図８は、下腿フレーム１４の上端部２５と下端部２６とにそれぞれ異なる締結構造が形成されている状態を例示している。この場合、上端部２５の締結構造３０の断面形状は、上端部２５側の調整代２８の全域に渡って同一形状となり、下端部２６の締結構造４５の断面形状は、下端部２６側の調整代４６の全域に渡って同一形状となっていればよい。

また、上記歩行補助装置１によれば、各フレーム１３，１４，１５の外壁の形状に関わらず、上述のような使用者に合わせた調整を行うことが可能となる。そのため、例えば図９に示すように、下腿フレーム１４の外壁部４７にアール形状の意匠を施すこと等が可能となる。

実施の形態２
図１０は、実施の形態２に係る歩行補助装置の締結構造５０を示している。図１１は、当該締結構造５０の調整代５１部分の断面形状を示している。

締結構造５０は、下腿フレーム４８の上端部４９に開口する２つの挿通孔５５を有する。膝関節機構１１の締結部材３５は、上記挿通孔５５に嵌合する２つの挿通棒５７を有する。挿通孔５５は、調整代５１の全体に渡って同一の断面形状を有する。

このような締結構造５０であっても、上記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能なものである。

１ 歩行補助装置
１１Ａ，１１Ｂ 膝関節機構
１２Ａ，１２Ｂ 足首関節機構
１３ 上腿フレーム
１４，４８ 下腿フレーム
１５ 足フレーム
１６ 足載置部
１７ 接地部
１８ 制御ユニット
２５，４９ 上端部
２６ 下端部
２８，４６，５１ 調整代
３０，４５，５０ 締結構造
３１ リブ
３２ 側壁
３３ 挿通孔
３５ 締結部材
３６ 挿通部
３７ 凹部
４７ 外壁部
５５ 挿通孔
５７ 挿通棒

Claims (3)

1. 使用者の体に装着され、前記使用者の歩行を補助する歩行補助装置であって、
   前記使用者の下半身の関節に対応する複数の関節機構と、
   前記関節機構と締結する中空状の部材からなるフレームと、
   を備え、
   前記フレームの端部には、前記使用者の体型に合わせて長さを調整するために切断される調整代が設けられ、
   前記フレームの内部の前記調整代に相当する部分には、前記関節機構と締結する締結構造が形成され、
   前記締結構造は、前記調整代の全域に渡って同一の断面形状を有する、
   歩行補助装置。
2. 前記締結構造は、前記フレームの内壁から中心側へ突出するリブを有する、
   請求項１に記載の歩行補助装置。
3. 前記締結構造は、棒状部材が挿通される孔を有する、
   請求項１に記載の歩行補助装置。

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