JP2014226151A - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歩行動作をスムーズに行うことができる歩行補助装置を提供する。
【解決手段】踵が載る踵部材２８と、踵部材２８と間隔を開けて設けられ、足先が載る足先部材３０と、踵部材２８に対して足先部材３０を移動可能に連結する連結部材５０と、足首又は足の甲に装着され、踵を踵部材２８に固定する固定部材３４と、脚に取り付けられて足首側へ延出し、踵部材２８が回動可能に連結されたフレームと、踵部材２８とフレームとの連結部に設けられ、フレームに対して踵部材を前後に回動させる駆動手段と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、歩行補助装置に関する。

足関節に外力を加えて高齢者や歩行障害者の歩行を補助する歩行補助装置がある。このような歩行補助装置として、装着者の足を載せる足裏支持板と、腰に取り付けたモータ（駆動手段）からフレキシブルシャフトを介して足裏支持板へ動力を伝達させて足裏支持板を前後に回動させるウォールギヤと、を備えた歩行補助装置がある（例えば、特許文献１）。また、足裏支持板の代わりに装具を用いたものが知られている。

特開２００９−２１３６７１号公報

上記特許文献１の歩行補助装置では、フレキシブルシャフトを介して駆動力を伝達するため、重量の大きいモータ等を足に直接取り付ける必要がなく、使用者への負担を軽減できる。一方、足裏支持板が撓まないので、足先で十分に地面を蹴ることができない場合がある。このため、スムーズに歩行ができる歩行補助装置が望まれていた。

本発明は、上記事実を考慮し、歩行動作をスムーズに行う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。

本発明の第１態様に係る歩行補助装置は、踵が載る踵部材と、前記踵部材と間隔を開けて設けられ、足先が載る足先部材と、前記踵部材に対して前記足先部材を移動可能に連結する連結部材と、足首又は足の甲に装着され、踵を前記踵部材に固定する固定部材と、脚に取り付けられて足首側へ延出し、前記踵部材が回動可能に連結されたフレームと、前記踵部材と前記フレームとの連結部に設けられ、前記フレームに対して前記踵部材を前後に回動させる駆動手段と、を有する。

本発明の第１態様に係る歩行補助装置によれば、踵が載る踵部材と、足先が載る足先部材とが間隔を開けて設けられており、連結部材で連結されている。さらに、踵部材が回動可能に連結されたフレームを備えており、このフレームは、脚に取り付けられている。また、駆動手段を備えており、駆動手段がフレームに対して踵部材を前後に回動させる。

ここで、健常者が歩行時に足を着地させる場合は、足先を上げて踵から着地する。一方、尖足の患者や高齢者は、前脛骨筋が衰弱しているので、十分に足先を持ち上げることができず、踵より先に足先が着地する傾向にある。このように足先から着地する歩行態様では、つまずきやすく、転倒する虞がある。そこで、本発明では、駆動手段がフレームに対して踵部材を前方へ回動させて足先を持ち上げる。これにより、患者や高齢者に正しい歩行態様を認識させることができる。

また、連結部材は、踵部材に対して足先部材を移動可能に連結している。これにより、足で地面を蹴り出す際には、踵部材に対して足先部材が屈曲し、足先だけを接地させた状態で踵を持ち上げることができる。また、着地する際には、踵が接地した後に足先を接地させることができる。

本発明の第２態様に係る歩行補助装置は、第１態様に係る歩行補助装置であって、前記足先部材は、屈曲可能に形成されている。

本発明の第２態様に係る歩行補助装置によれば、歩行時に足先部材を屈曲させることで、足を着地させる際に、踵、小子球（小指の付け根）、母子球（親指の付け根）の順でスムーズに着地できる。また、蹴り出す際には、踵、小子球、母子球の順で浮かせることができる。

本発明の第３態様に係る歩行補助装置は、第２態様に係る歩行補助装置であって、前記足先部材は、複数の底板と、前記底板を互いに屈曲可能に連結すると共に、伸縮して隣り合う前記底板の間隔を変えるシート材と、を有する。

本発明の第３態様に係る歩行補助装置によれば、隣り合う底板を屈曲させたときに、シート材が伸縮して底板の間隔を変更させ、足と底板との位置がずれるのを抑制できる。

本発明の第４態様に係る歩行補助装置は、第３態様に係る歩行補助装置であって、母子球及び小子球が載る前記底板の部位、及び踵が載る前記踵部材の部位の少なくとも３箇所には感圧センサが埋設されており、前記感圧センサから出力される信号に基づいて歩行態様を分析する。

本発明の第４態様に係る歩行補助装置によれば、母子球が載る支持板の部位、小子球が載る支持板の部位、及び踵が載る踵部材の部位の３箇所に感圧センサが埋設されている。また、これらの感圧センサからの信号に基づいて歩行態様を分析することにより、例えば、足を着地させる際に、小子球が接地してから母子球が接地するまでのタイミングが健常者より速い場合は、Ｘ脚（外反膝）気味であることが確認できる。また、小子球が接地してから母子球が接地するまのでタイミングが健常者より遅い場合は、Ｏ脚（内反膝）気味であることが確認できる。

本発明の第５態様に係る歩行補助装置は、第１態様から第４態様の何れか１つの態様に係る歩行補助装置であって、前記連結部材は、前記踵部材と前記足先部材との間隔を調節可能に連結する連結ベルトである。

本発明の第５態様に係る歩行補助装置によれば、連結ベルトの長さを変えることで、足の長さに合わせて踵部材と足先部材の間隔を調節できる。

本発明の第６態様に係る歩行補助装置は、第１態様から第５態様の何れか１つの態様に係る歩行補助装置であって、前記駆動手段は、腰に取り付けられたモータからフレキシブルシャフトを介して駆動力が伝達されるウォームと、前記フレームと前記踵部材との回転軸に設けられ前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有するウォームギヤである。

本発明の第６態様に係る歩行補助装置によれば、重量の大きいモータを腰に取り付けることで、足に直接取り付ける場合と比べて歩行時の負担を軽減できる。また、モータとウォームギヤとをフレキシブルシャフトで連結したので、モータの駆動力を効率よく踵部材へ伝達できる。

本発明に係る歩行補助装置は、上記の構成としたので、歩行動作をスムーズに行うことができる。

第１実施形態に係る歩行補助装置を装着した状態を示す側面図である。 第１実施形態に係る歩行補助装置の要部を示す斜視図である。 第１実施形態に係る歩行補助装置の、右足に装着される装着ユニットの感圧センサの配置案を示す平面図である。 図３の４−４線断面図である。 第１実施形態に係る歩行補助装置の要部を示す側面図である。 第１実施形態に係る歩行補助装置のブロック図である。 歩行態様と足関節の角度との関係を示す模式図である。 感圧センサの電圧変化を示すグラフである。 蹴り出し時の歩行補助装置を説明するための側面図であり、（Ａ）は地面から所定の高さまで踵を持ち上げた状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）よりさらに踵を持ち上げた状態を示している。 第１実施形態に係る歩行補助装置の変形例を説明するための上面図である。 第２実施形態に係る歩行補助装置の要部を示す側面図である。 第３実施形態に係る歩行補助装置を示す側面図である。

（第１実施形態）
＜歩行補助装置１０の全体構成＞
図を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る歩行補助装置１０について説明する。本実施形態の歩行補助装置１０は、前脛骨筋が衰弱した高齢者や歩行障害者等が歩行態様（歩様）のリハビリテーションを目的として使用するものであり、衣類や靴を着用した状態で用いられる。なお、本実施形態の歩行補助装置１０は、左右の足にそれぞれ同様の構成の装置が装着されるが、以下の説明では、右足に装着される歩行補助装置１０についてのみ説明する。

歩行補助装置１０は、図１に示すように、主として、駆動ユニット１２と、装着ユニット１４とを含んで構成されており、駆動ユニット１２は、駆動手段としてのモータ１６、フレキシブルシャフト２０、及び駆動手段としてのウォームギヤ２２を備えている。

モータ１６は、腰に装着されたバッグ２３に収容されており、本実施形態ではモータ１６の一例として、サーボモータを用いている。なお、これに限らず、ステッピングモータ等の他の種類のモータを用いてもよい。また、モータ１６の上部にはモータ１６の回転角度を検知するモータ側エンコーダ１８が設けられており、モータ１６及びモータ側エンコーダ１８は、バッグ２３に収容された制御手段としての制御部６６と電気的に接続されている（図６参照）。さらに、バッグ２３には、モータ１６や制御部６６へ電力を供給するための図示しないバッテリーも収容されている。

モータ１６の駆動軸には、フレキシブルシャフト２０の一端が接続されている。フレキシブルシャフト２０は、可撓自在に形成された回転軸であり、本実施形態では、フレキシブルシャフト２０の一例として、複数層の金属線を互いに逆方向に巻きつけたインナーシャフトと、インナーシャフトを皮覆するアウターチューブとで構成されたものを用いているが、これに限らず、他の構造のフレキシブルシャフトを用いてもよい。

フレキシブルシャフト２０の他端は、ウォームギヤ２２を構成する図示しないウォームに接続されており、ウォームは、取付板２６とフレーム２４との回転軸３８に設けられた図示しないウォームホイールと噛み合っている。これにより、ウォームギヤ２２を介して装着ユニット１４の取付板２６とフレーム２４との回転軸３８とが連結されている。また、ウォームギヤ２２の上部には、ウォームギヤ２２の駆動角度を検知するギヤ側エンコーダ２５が設けられている。なお、駆動角度を検知できれば、エンコーダに限らず、他の角度検出器を用いてもよく、例えば、ポテンショメータ等を用いてもよい。

装着ユニット１４は、主として、フレーム２４、踵部材２８、足先部材３０、連結ベルト５０、及び固定ベルト３４を含んで構成されている。フレーム２４は、金属製の板材で形成され、使用者Ｈの脚に沿って上下方向に延びている。また、フレーム２４の上端部には、ボルト等で固定バンド３６が取り付けられている。固定バンド３６は、使用者Ｈの脚にフレーム２４を固定するためのバンドであり、脚の太さに合わせて長さを調節可能とされ、ボタン又は面ファスナーで締め付けて留めることができる。

フレーム２４の下端部には、踵部材２８の取付板２６が回動可能に取り付けられている。取付板２６は、金属製の板材で構成され上下方向に延びており、取付板２６の上端部はフレーム２４に取り付けられている。また、フレーム２４と取付板２６との回転軸３８には、ウォームギヤ２２が噛み合っている。これにより、モータ１６からフレキシブルシャフト２０を介してウォームギヤ２２へ動力が伝達されると、踵部材２８が回転軸３８を中心として回動する。

図２に示すように、取付板２６には、足首を押さえる押さえ部材４２が取り付けられている。押さえ部材４２は、対向する２枚の取付板２６に架け渡された帯状の部材であり、押さえ部材４２の端部に設けられた調節部４４でベルトの長さを調節できるようになっている。

また、取付板２６の下端部は、踵部材２８の幅方向両端部から立設されたＬ字金具４０に固定されている。Ｌ字金具４０は、下端部が幅方向の内側へ屈曲した断面略Ｌ字形状の金具であり、垂直に延びた垂直面に複数のボルト孔が形成されている。このボルト孔にボルトを挿通して取付板２６が固定されており、ボルトを挿通する位置を変えることで、取付板２６の取り付け高さを変更できる。本実施形態では、使用者Ｈに装着した状態で、使用者の足首の高さと回転軸３８とが一致するように取付板２６の高さを調節している。

Ｌ字金具４０の屈曲した下端部は、ボルトで踵部材２８の踵側底板４６に締結されている。ここで、Ｌ字金具４０を締結しているボルトは、踵側底板４６を構成する金属板４６Ａに形成された長孔４６Ｄに挿通されており、このボルトを緩めることで、長孔４６Ｄに沿ってＬ字金具４０を幅方向に移動できる。これにより、使用者Ｈの足の幅に合わせて、Ｌ字金具４０の間隔を調節できる。

踵側底板４６は、平面視で略六角形状の板材であり、本実施形態では一例として、上面から順に金属板４６Ａ、樹脂板４６Ｂ、クッション材４６Ｃを積層して構成されている。金属板４６Ａは、アルミで形成された板材であるが、アルミに限らず、他の金属で形成してもよい。また、樹脂製の板材で形成してもよい。さらには、その形状に限定されない。

金属板４６Ａの下面に設けられた樹脂板４６Ｂは、中がくり抜かれたドーナツ状の形状をした樹脂製の板材であり、くり抜かれた内部に感圧センサ６２Ａが埋め込まれている（図３、図４参照）。樹脂板４６Ｂの下面に設けられたクッション材４６Ｃは、スポンジ等の衝撃を吸収できる材質で形成されると共に、滑り止めとして機能する。なお、本実施形態では、樹脂製の板材をくり抜いてドーナツ状の樹脂板４６Ｂを形成したが、内部に感圧センサ６５Ａを埋め込むことができればよく、くり抜いた内径の大きさや、形状に限定されない。さらには、踵部材２８を３層構造としたが、これに限らず、感圧センサ６２Ａを保護する保護部材等をさらに積層してもよく、逆に感圧センサ６２Ａを埋め込んだ一枚の板材で形成してもよい。

踵部材２８より足先側には、踵部材２８と間隔を開けて足先が載る足先部材３０が設けられている。足先部材３０は、足の長さ方向に沿って間隔を開けて配列された３つの足先側底板５２を備えており、足先側底板５２はそれぞれ、上面から順に樹脂板５２Ａ、シート材としてのゴムシート５２Ｂ、クッション材５２Ｃを積層して構成されている。ここで、ゴムシート５２Ｂは、伸縮性を有しており、３つの足先側底板５２を互いに屈曲可能に連結している。これにより、隣り合う足先側底板５２の隙間が屈曲部５４となり、それぞれの足先側底板５２が屈曲可能とされている。また、ゴムシート５２Ｂを伸縮させることにより、隣り合う足先側底板５２の間隔を変更できる。

図３に示すように、それぞれの足先側底板５２には、感圧センサ６２Ｂ、感圧センサ６２Ｃ、感圧センサ６２Ｄが埋設されている。本実施形態では、一例として、最もつま先側の足先側底板５２の感圧センサ６２Ｄは、幅方向の中央部に埋設されており、真ん中の足先側底板５２の感圧センサ６２Ｃは、親指の付け根（母子球）が載る位置に埋設されている。また、踵部材２８側の足先側底板５２の感圧センサ６２Ｂは、小指の付け根（小子球）が載る位置に埋設されている。

なお、感圧センサ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄを埋め込む位置は、上記の位置に限らず、他の場所でもよい。また、さらに多くの感圧センサを埋め込んでもよい。多数の感圧センサを埋め込むことで、足裏全体の荷重分布を計測することが可能となる。

図２に示すように、踵部材２８側に位置する足先側底板５２の幅方向両端部には、Ｌ字金具６４が立設されている。Ｌ字金具６４は、下端部が幅方向内側へ屈曲した断面略Ｌ字形状の金具である。ここで、Ｌ字金具６４と足先側底板５２とは図示しないボルトで締結されており、踵部材２８のＬ字金具４０と同様に長孔５２Ｄに沿って移動可能に構成されている（図３参照）。

また、踵部材２８のＬ字金具４０と踵部材２８側に位置する足先側底板５２（足先部材３０）から立設されたＬ字金具６４とは、連結部材としての連結ベルト５０で連結されている。連結ベルト５０は、Ｌ字金具４０の外側の面、及びＬ字金具６４の外側の面に固定されており、踵部材２８と踵部材２８側に位置する足先側底板５２（足先部材３０）とを互いに屈曲可能に連結している。また、連結ベルト５０には、ベルトの長さを調節可能な金具が取り付けられており、ベルトの長さを調節することで、図５に示すように、踵部材２８と踵部材２８側に位置する足先側底板５２（足先部材３０）との間の隙間Ｄを自由に調節できる。これにより、使用者Ｈの足のサイズに合わせて装着ユニット１４の長さを最適な長さに調節でき、使用者Ｈが専用の装具を用意する必要がなくなる。

ここで、Ｌ字金具４０、Ｌ字金具６４、及び足先側底板５２には、固定部材としての固定ベルト３４が架け渡されている。固定ベルト３４は、使用者Ｈの足首又は足の甲に装着される帯状の部材であり、第１ベルト５６と、第２ベルト５８と、第３ベルト６０とを含んで構成されており、第１ベルト５６は、Ｌ字金具４０にアーチ状に架け渡されている。また、第２ベルト５８は、Ｌ字金具６４にアーチ状に架け渡されている。さらに、第３ベルト６０は、足先部材３０の最もつま先側の樹脂板５２Ａに一端が取り付けられており、第３ベルト６０の他端は、第１ベルト５６及び第２ベルト５８の裏面を通して表面へ巻き返され、第３ベルト６０の表面に設けられた面ファスナーで留められている。これにより、第１ベルト５６を締めて使用者Ｈの踵を踵部材２８へ固定でき、第２ベルト５８及び第３ベルト６０を締めて使用者Ｈの足先を足先部材３０へ固定できる。

なお、本実施形態では、３つのベルトを用いて固定部材を構成したが、これに限らず、さらに多くのベルトを取り付けて使用者Ｈの足を踵部材２８と足先部材３０に固定してもよい。また、ベルト以外の固定具を用いてもよい。

＜制御部６６の構成＞
次に、歩行補助装置１０の制御部６６について説明する。図６に示すように、歩行補助装置１０は、制御手段としての制御部６６を備えている。制御部６６は、装置全体を制御するＣＰＵ、プログラム等を記憶したＲＯＭ、回転角度を一次的に格納するＲＡＭ、及び入出力ポートを含んで構成されたコンピュータであり、予め入力された命令に基づいてプログラムを実行する。また、制御部６６は、モータ１６、モータ側エンコーダ１８、ギア側エンコーダ２５、及び感圧センサ６２（６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）と電気的に接続されている。ここで、制御部６６からモータ１６へ信号を伝達してモータ１６を回転させると、モータ側エンコーダ１８がモータ１６の回転角度を検知して制御部６６へフィードバックする。

一方、モータ１６の回転はフレキシブルシャフト２０を介してウォームギヤ２２へ伝達され、踵部材２８を回動させる。また、ギヤ側エンコーダ２５がウォームギヤ２２の駆動角度を検知して制御部６６へ伝達する。以上のようにして制御部６６は、モータ１６の回転角度とウォームギヤ２２の駆動角度に基づいて、モータ１６へ信号を伝達する。

ここで、図７を用いて制御部６６がモータ１６へ信号を伝達するタイミングの一例を説明する。図７に示す模式図は、歩行周期に対する足の挙動と足関節の角度との関係を示したものであり、上部の図は、健常者の歩行態様における片足の挙動が示されている。また、下部のグラフは、歩行周期に対する足関節の角度をプロットして結んだものである。なお、足関節の角度について、膝と踵を結ぶ直線と踵と足先とを結ぶ直線とがなす角度が直交した状態を０ｄｅｇとしている。また、足先を上げるほど足関節角度がプラスとなり、足先を伸ばすほど足関節角度がマイナスとなる。

図７に示すように、健常者の歩行態様では、歩行周期の約６０％が地面と接地した状態となっており、残りの４０％が地面から浮いた状態となっている。また、歩行周期が０％の状態（踵が接地した状態）から体重の移動に伴って足関節角度が緩やかにプラスとなり、地面を蹴り出す際に、足先を伸ばすので足関節角度が一気にマイナスとなる。その後、次の接地に備えて足先を持ち上げるため、足関節角度は徐々にプラスになる。ここで、歩き疲れた状態や、尖足患者の場合、前脛骨筋の衰弱により蹴り出し後に足先を十分に持ち上げることができないことが確認されている。このため、つま先が浮いた直後に、制御部６６がモータ１６へ信号を伝達して踵部材２８を回動させている。

なお、これに限らず、他のタイミングで制御部６６がモータ１６へ信号を伝達するように設計してもよい。例えば、十分に蹴り出しが行えない使用者に対して、蹴り出し時に踵部材２８を回動させることで、使用者Ｈに蹴り出すタイミングを教えることができる。

図６に示すように、感圧センサ６２（６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）のそれぞれの電圧値が制御部６６へ伝達されている。このため、例えば、踵部材２８に埋め込まれた感圧センサ６２Ａの電圧値だけが低下していれば、踵部材６２が持ち上げられていることが分かる。そして、それぞれの感圧センサ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄの電圧値の時間変化を集計すれば、足を着地させる際に接地した順番が分かる。この一例を図８を用いて説明する。図８は、歩行周期と感圧センサ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃの電圧値との関係を示すグラフであり、歩行周期は図７と同様に、踵が接地したタイミングを０％として表示したものである。なお、つま先側の感圧センサ６２Ｄの電圧値は、使用者Ｈごとに変動するため、ここでは感圧センサ６２Ｄの電圧値を表示していない。

歩行周期が０〜１５％の部分を見ると、初めに踵部材２８の感圧センサ６２Ａの電圧値が高くなり、その後、小子球の感圧センサ６２Ｂ、母子球の感圧センサ６２Ｃの順で電圧値が高くなっているのが分かる。これにより、着地時には、踵、小子球、母子球の順で接地していることが分かる。ここで、感圧センサ６２Ｂの電圧値が高くなるタイミングと感圧センサ６２Ｃの電圧値が高くなるタイミングとの間隔が広い場合、すなわち、小子球が接地してから母子球が接地するまでの時間が長い場合、使用者ＨがＯ脚気味であることが診断できる。また逆に、感圧センサ６２Ｂの電圧値が高くなるタイミングと感圧センサ６２Ｃの電圧値が高くなるタイミングとの間隔が狭い場合、すなわち、小子球が接地してから母子球が接地するまでの時間が短い場合、使用者ＨがＸ脚気味であることが診断できる。

さらに、尖足患者や片麻痺患者の場合は、踵が接地する前に母子球が接地したり、つま先が接地しない場合があるため、感圧センサ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄの電圧値を分析すれば、歩行態様が一目で分かるようになる。

＜作用及び効果＞
次に、本実施形態の歩行補助装置１０の作用及び効果について説明する。図１に示すように、本実施形態の歩行補助装置１０では、重量が大きいモータ１６等の部品をバッグ２３に収容して使用者Ｈの腰に取り付けている。これにより、脚に直接モータ１６を取り付ける場合と比べて、歩行し易くなり、使用者Ｈへの負担を軽減できる。

また、図５に示すように、踵部材２８と足先部材３０との間に隙間Ｄを開けて連結ベルト５０で連結しているので、使用者Ｈの足（靴）のサイズに合わせて連結ベルト５０の長さを調節し、隙間Ｄを自由に変更できる。すなわち、足のサイズによる使用者の制限を無くすことができる。なお、本実施形態では、一例として、２２ｃｍ〜２８ｃｍの靴に対応できるように設計されているが、これに限らず、さらに調節できる幅を広げてもよい。

さらに、図２及び図３に示すように、Ｌ字金具４０が踵側底板４６の長孔４６Ｄに沿って幅方向に移動できるので、使用者Ｈの足（靴）の幅に合わせて踵側底板４６の幅を調節できる。同様にして、踵部材２８に最も近い足先側底板５２に設けられたＬ字金具６４を幅方向に移動させることで、足先側底板５２の幅についても調節することができる。また、踵部材２８の取付板２６は、Ｌ字金具４０に対して高さを変更できるように構成されているので、使用者Ｈの足首の高さと回転軸３８の高さを合わせることができる。このため、専用の装具を必要とせず、低コストで装着ユニット１４を製造できる。

また、使用者Ｈの足首又は足の甲に第１ベルト５６、第２ベルト５８、及び第３ベルト６０を装着することにより、使用者Ｈの踵と足先を踵部材２８と足先部材３０へ固定できる。特に、第３ベルト６０は面ファスナーで留めるため、ボタンやその他の手段で足を固定する場合と比べて、手間が掛からない。なお、第３ベルト６０を締めて足先を足先部材３０へ固定する場合、つま先が載る足先側底板５２が僅かに地面から浮く程度まで締め付けるのが好ましい。これにより、つま先の接地を検知する感圧センサ６２Ｄの誤検知を抑制できる。

ここで、例えば、中敷きに感圧センサ６２Ａを取り付けた場合や、踵側底板４６の表面に感圧センサ６２Ａを貼り付けた場合は、固定ベルト３４で靴を踵部材２８に締め付けると、靴と踵側底板４６との間に感圧センサ６２Ａが挟み込まれるため、感圧センサ６２Ａに常に荷重が作用した状態となる。すなわち、踵を持ち上げても感圧センサ６２Ａの電圧値が低下せずに接地状態と誤検知する場合がある。これに対して、本実施形態では、踵側底板４６に感圧センサ６２Ａを埋め込んでいるので、感圧センサ６２Ａが靴と踵側底板４６との間に挟み込まれず、感圧センサ６２Ａの誤検知を抑制できる。足先部材３０の感圧センサ６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄについても同様である。

また、足先部材３０は、３つの足先側底板５２を備えており、ゴムシート５２Ｂによって隣り合う足先側底板５２が互いに屈曲可能に連結されている。これにより、図９（Ａ）に示すように、踵部材２８と踵部材２８側の足先側底板５２とが地面から離れた状態であっても、つま先側に位置する２つの足先側底板５２を接地した状態に維持できる。これにより、制御部６６は、つま先と母子球とが接地しているのを正確に認識することができる。

さらに、足先側底板５２を連結しているゴムシート５２Ｂは、伸縮性を備えているので、図９（Ａ）の状態では、踵側の屈曲部５４のゴムシート５２Ｂが伸びて足先側底板５２の位置と使用者Ｈの靴の位置とがずれにくくなっている。これにより、小子球と感圧センサ６２Ｂの位置がずれるのを抑制できる。

図９（Ａ）の状態からさらに足を持ち上げると、図９（Ｂ）に示すように足先側の屈曲部５４が屈曲して真ん中の足先側底板５２が地面から浮き上がる。この状態では、つま先側の屈曲部５４におけるゴムシート５２Ｂが伸びて、母子球の位置と感圧センサ６２Ｃの位置がずれるのを抑制できる。また、制御部６６は、つま先だけが接地した状態であることを認識できる。このようにして、制御部６６が使用者Ｈの歩行態様を正確に分析できるので、正確なタイミングでモータ１６へ信号を伝達して踵部材２８を回動させることができ、スムーズな歩行動作を行うことができる。

なお、本実施形態では、足先部材３０を３つの足先側底板５２で構成したが、これに限らず、他の構成としてもよい。例えば、図１０（Ａ）に示すように、つま先側と踵側との２つの足先側底板１０４で構成して１つの屈曲部１０６としてもよい。この場合、使用者Ｈの小子球と母子球とを１つの足先側底板１０４に載せることができるので、感圧センサの間隔が変化するのを抑制できる。なお、足先側底板１０４を可撓性部材で形成すれば、１つの足先側底板１０４であっても小子球と母子球との接地状態を把握できる。

また、図１０（Ｂ）に示すように、図１０（Ａ）と同様に２つの足先側底板１１４で構成しつつ、屈曲部１１６を斜めにしてもよい。この場合、境界線の傾きを母子球と小子球とを結ぶ直線と略同じ傾きにすれば、足先側底板１１４を使用者Ｈの足の形状に追従しやすくできる。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、３つの足先側底板１２４で構成し、２つの屈曲部１２６のうち、１つを斜めにしてもよい。以下の第２実施形態、及び第３実施形態についても同様に適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る歩行補助装置１３０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図１１に示すように本実施形態に係る歩行補助装置１３０は、第１実施形態と同様の駆動ユニット１２を備えている。また、使用者Ｈの足に装着される装着ユニット１３１を備えている。

装着ユニット１３１は、踵部材２８と足先部材１３３とを含んで構成されており、足先部材１３３には、３つの足先側底板１３２が設けられている。ここで、隣り合う足先側底板１３２は、蝶番１３４で屈曲可能に連結されている。足先側底板１３２は、上面から順に樹脂板１３２Ａ、ゴム板１３２Ｂ、クッション材１３２Ｃを積層して構成されており、隣り合う足先側底板１３２の隙間に蝶番１３４の回転部が取り付けられている。

蝶番１３４は、回転部を挟んで互いに屈曲可能な固定板を備えており、一方の固定板と他方の固定板とが隣り合う足先側底板１３２にそれぞれボルト等で固定されている。これにより、使用者Ｈが踵を持ち上げと、初めに最も後方の足先側底板１３２が浮き上がる。その後、さらに踵を持ち上げると、真ん中の足先側底板１３２を浮き上げることができる。また、ゴムシートで足先側底板１３２を連結する場合と比べて、連結強度を向上できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る歩行補助装置１５０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図１２に示すように、本実施形態の歩行補助装置１５０は、第１実施形態と同様に、モータ１６、モータ側エンコーダ１８、フレキシブルシャフト２０、ウォームギヤ２２、及びギヤ側エンコーダ２５を備えている。これにより、モータ１６を駆動させることで、フレキシブルシャフト２０とウォームギヤ２２とを介して、踵部材２８を回動できるようになっている。

ここで、モータ１６が収容されたバッグ２３には、さらに別のモータ１５２とモータ側エンコーダ１５４とが収容されており、モータ１５２にはフレキシブルシャフト１５６の一端が接続されている。

フレキシブルシャフト１５６の他端は、ギヤ側エンコーダ１６４を介して、膝部材１６２へ接続されている。膝部材１６２は、使用者Ｈの膝に装着されており、使用者Ｈの大腿部に固定バンド１６６で固定されたフレーム１６０に対して回動可能に構成されている。また、モータ１５２、モータ側エンコーダ１５４、ギヤ側エンコーダ１６４は、図示しない制御部に接続されている。

本実施形態の歩行補助装置１５０によれば、モータ１６で踵部材２８を回動させ、且つモータ１５２で膝部材１６２を回動できる。これにより、使用者Ｈが自力で膝を曲げるのが困難な場合であっても、歩行の補助を行うことができる。なお、膝部材１６２は、踵部材２８と同様にウォームギヤで回動させてもよいし、他の機構で回動させてもよい。

以上、本発明の第１実施形態〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、図１においてモータ１６を収容するバッグ２３は、リュックとして使用者Ｈが背負うようにしてもよい。また、制御部を独立して設け、無線で信号の授受を行うようにしてもよい。

１０ 歩行補助装置
１６ モータ
２０ フレキシブルシャフト
２２ ウォームギヤ（駆動手段）
２４ フレーム
２８ 踵部材
３０ 足先部材
３４ 固定ベルト（固定手段）
５０ 連結ベルト（連結部材）
５２ 足先側底板（底板）
５２Ｂ ゴムシート（シート材）
６２Ａ〜Ｄ 感圧センサ
１０４ 足先側支持板
１１４ 足先側支持板
１２４ 足先側支持板
１３０ 歩行補助装置
１３２ 足先側支持板
１５０ 歩行補助装置

Claims (6)

1. 踵が載る踵部材と、
   前記踵部材と間隔を開けて設けられ、足先が載る足先部材と、
   前記踵部材に対して前記足先部材を移動可能に連結する連結部材と、
   足首又は足の甲に装着され、踵を前記踵部材に固定する固定部材と、
   脚に取り付けられて足首側へ延出し、前記踵部材が回動可能に連結されたフレームと、
   前記踵部材と前記フレームとの連結部に設けられ、前記フレームに対して前記踵部材を前後に回動させる駆動手段と、
   を有する歩行補助装置。
2. 前記足先部材は、屈曲可能に形成されている請求項１に記載の歩行補助装置。
3. 前記足先部材は、
   複数の底板と、
   前記底板を互いに屈曲可能に連結すると共に、伸縮して隣り合う前記底板の間隔を変えるシート材と、
   を有する請求項２に記載の歩行補助装置。
4. 母子球及び小子球が載る前記底板の部位、及び踵が載る前記踵部材の部位の少なくとも３箇所には感圧センサが埋設されており、
   前記感圧センサから出力される信号に基づいて歩行態様を分析する請求項３に記載の歩行補助装置。
5. 前記連結部材は、前記踵部材と前記足先部材との間隔を調節可能に連結する連結ベルトである請求項１〜４の何れか１項に記載の歩行補助装置。
6. 前記駆動手段は、
   腰に取り付けられたモータからフレキシブルシャフトを介して駆動力が伝達されるウォームと、前記フレームと前記踵部材との回転軸に設けられ前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有するウォームギヤである請求項１〜５の何れか１項に記載の歩行補助装置。

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