JP2018187050A - 歩行補助具 - Google Patents

Abstract

【課題】方向転換が容易であり、小型軽量化を図ることができ、利用し易い歩行補助具を提供する。【解決手段】歩行補助具は、一つの回転軸１５を中心にして回転する車輪１０、この車輪１０を駆動する駆動部、及び駆動部を制御する制御部を有する走行部と、走行部に一方の端部が連続し、車輪１０の回転軸１５を中心にして回動自在である連結部３０と、この連結部３０の他方の端部に連続したタッチ部５０とを備え、タッチ部５０よりも下方に走行部が位置し、回転体が歩行面Ｌに接地した状態において、回転体の回転中心を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置するように、制御部が駆動部を制御して車輪１０を回転させる。【選択図】図１

Description

本発明は歩行補助具に関するものである。

特許文献１は従来の歩行補助具を開示している。この歩行補助具は、走行部と、杖部とを備えている。走行部は、基板、電動機、一対の前側車輪、及び一対の後側車輪を有している。電動機は基板の上面に取り付けられている。一対の前側車輪は回転軸の両端に取り付けられている。回転軸は基板の前端部に左右に伸びて取り付けられている。一対の後側車輪は基板の後側の下方に左右に並んで取り付けられている。一対の前側車輪は電動機が駆動すると回転軸とともに回転する。一対の後側車輪は自在輪である。杖部は、回転軸より後側に取り付けられた電動機と後側車輪との間であって、基板の後側の左右中央部から上方に伸びている。つまり、杖部は鉛直方向に自立している。また、杖部は下端部を支点にして前後方向に回動自在に支持されている。杖部は上端に連続した取手を有している。杖部は、歩行者が取手を把持し、歩行補助具の走行方向に対して前後方向に傾斜させることができる。この歩行補助具は、杖部が鉛直方向に伸びた状態のときは電動機が駆動せずにブレーキがかかり、杖部を傾けると電動機が駆動して車輪が回転し前進する。この歩行補助具は、杖部を傾けると前進するため、通常の杖のように歩行に合わせて杖の先端を歩行面から離して動かせる動作が不要になる。このため、この歩行補助具を利用して歩行する歩行者は歩行を楽に行うことができる。

特開平９−３２７３１５号公報

しかし、特許文献１の歩行補助具は、基板の前端部に電動機によって駆動されるとともに杖部が鉛直方向に伸びた状態のときはブレーキがかかる一対の前側車輪と、基板の後側に一対の後側車輪が設けられている。このため、歩行者が杖部の取手を把持して歩行補助具の方向転換を容易に行うことができない。また、この歩行補助具は、基板に対して前側車輪、電動機、杖部、及び後側車輪が前後方向に並んで配置されるため、小型化が困難である。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、方向転換が容易であり、小型軽量化を図ることができ、利用し易い歩行補助具を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の歩行補助具は、
一つの回転中心を中心にして回転する回転体、この回転体を駆動する駆動部、及び駆動部を制御する制御部を有する走行部と、
前記走行部に一方の端部が連続し、前記回転体の回転中心を中心にして回動自在である連結部と、
この連結部の他方の端部に連続したタッチ部と、
を備え、
前記タッチ部よりも下方に前記走行部が位置し、前記回転体が歩行面に接地した状態において、前記回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置するように、前記制御部が前記駆動部を制御して前記回転体を回転させることを特徴とする。

この歩行補助具は歩行者がタッチ部に手で軽く触れるだけで利用することができるものである。つまり、この歩行補助具は、力学的支持ではなく、指先感覚による求心性情報が立位バランス能力（平衡感覚）を改善するという効果（以下、「ライトタッチ効果」という。）によって、歩行者の平衡感覚を補い、歩行時の体幹動揺を低減して歩行することができるものである。なお、歩行時の体幹動揺とは、図５に示すように、歩行中に身体が左右に揺れることである。

このため、この歩行補助具は、タッチ部よりも下方に走行部が位置し、回転体が歩行面に接地した状態において、回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置するように、制御部が駆動部を制御して回転体を回転させる。つまり、この歩行補助具は自立した状態を保つように制御される。自立した状態の歩行補助具は、歩行者が手を触れることができる高さにタッチ部が配置され、歩行者がタッチ部を手で軽く触れることができる。また、歩行補助具は、歩行者がタッチ部を手で軽く触れた状態のままで歩行すると、タッチ部が進行方向に移動し、進行方向に歩行補助具の重心が移動する。すると、歩行補助具は、回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置するように、制御部が駆動部を制御して回転体が回転して進行方向に移動する。このように、この歩行補助具は、歩行者の移動に伴って移動するため、歩行中でも歩行者がタッチ部に手を軽く触れた状態を継続させることができる。また、この歩行補助具は、歩行者が歩行を止めると、歩行補助具の重心が回転体の回転中心を通る鉛直線上に位置する状態になり、自立した状態になる。

このように、この歩行補助具は、歩行者の歩行に合わせて移動し、常にタッチ部を手で軽く触れた状態を継続させることができるため、歩行中もライトタッチ効果によって歩行者の平衡感覚を補い、歩行者の歩行時の体幹動揺を低減することができる。このため、歩行者はタッチ部に手を軽く触れつつスムーズに歩行することができる。

また、この歩行補助具は、歩行面に接地する回転体が一つの回転中心を中心にして回転するものであるため、走行方向に離れた位置に複数の回転体が存在しない。このため、この歩行補助具は方向転換を容易に行うことができる。また、この歩行補助具は回転体を一つにする等して小型軽量化を図ることができる。

したがって、本発明の歩行補助具は、方向転換が容易であり、小型軽量化を図ることができ、利用し易いものにすることができる。

実施例１の歩行補助具の自立状態を示す側面図である。 実施例１の歩行補助具の傾斜状態を示す側面図である。 実施例１の歩行補助具（自立状態）のタッチ部を歩行者が手で軽く触れた状態を示すイメージ図である。 実施例１の歩行補助具（傾斜状態）のタッチ部を歩行者が手で軽く触れて歩行する状態を示すイメージ図であり、（Ａ）は前進状態であり、（Ｂ）は後退状態である。 歩行時の体幹動揺を示す図である。 歩行時のライトタッチ効果を検証する被験者１による実験結果を示すグラフであり、（Ａ）は通常歩行、（Ｂ）は杖歩行、（Ｃ）は壁歩行、（Ｄ）は実施例１の歩行補助具を利用した歩行の実験結果である。 歩行時のライトタッチ効果を検証する被験者２による実験結果を示すグラフであり、（Ａ）は通常歩行、（Ｂ）は杖歩行、（Ｃ）は壁歩行、（Ｄ）は実施例１の歩行補助具を利用した歩行の実験結果である。 歩行時のライトタッチ効果を検証する被験者３による実験結果を示すグラフであり、（Ａ）は通常歩行、（Ｂ）は杖歩行、（Ｃ）は壁歩行、（Ｄ）は実施例１の歩行補助具を利用した歩行の実験結果である。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。

本発明の走行部は一つの回転体を有し得る。この場合、回転体が歩行面に接地する接地面積を必要最低限にすることができる。このため、この歩行補助具は方向転換をより容易に行うことができる。また、この歩行補助具は回転体を一つにすることによって小型軽量化を図ることができる。

本発明の歩行補助具であって、タッチ部よりも下方に走行部が位置し、回転体が歩行面に接地し、回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置した状態において、連結部は前記鉛直線上に伸び得る。この場合、連結部と回転体の接地部とが鉛直線上に位置するため、連結部の他方の端部に連続したタッチ部を把持して、歩行補助具を連結部の中心軸周りに容易に回転させることができる。つまり、歩行補助具は方向転換を容易に行うことができる。

次に、本発明の歩行補助具を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
実施例１の歩行補助具は、図１及び図２に示すように、走行部、連結部３０、及びタッチ部５０を備えている。走行部は、回転体である一つの車輪１０、モータ、９軸ＩＭＵセンサ（以下、「センサ」という。）、バッテリ、マイクロコンピュータ、モータドライバ、及びケース１１を有している（モータ、センサ、バッテリ、マイクロコンピュータ、及びモータドライバは図示せず）。車輪１０は車輪１０の両側面に沿って平行に伸びた一対の車輪支持部１３の先端部に固定された回転軸１５に回転自在に支持されている。車輪支持部１３は、先端部に固定された回転軸１５の中心軸方向の中央部が円筒形状のケース１１の中心軸の延長線に交差するようにケース１１の一方の端面に固定されている。

モータは車輪１０のホイール内に配置されている。モータはモータドライバからの駆動信号に基づいて車輪１０を駆動する。バッテリは、モータ、センサ、マイクロコンピュータ、及びモータドライバに電力を供給する。モータ、モータドライバ、及びバッテリが駆動部を構成している。

センサは、歩行補助具の姿勢を検知し、検知信号をマイクロコンピュータに送信する。マイクロコンピュータはセンサからの検知信号に基づいた制御信号をモータドライバに送信する。センサとマイクロコンピュータとが制御部を構成している。センサ、マイクロコンピュータ、及びバッテリは両端が閉鎖された円筒状のケース１１内に収納されている。

連結部３０は一直線上に伸びた棒状である。この連結部３０は一方の端部がケース１１の他方の端面（車輪支持部１３が固定されている端面とは反対側の端面）の中央部に連続している。連結部３０は円筒形状のケース１１の中心軸の延長線上に伸びている。このように、この転倒防止装置は、ケース１１の一方の端面から伸びる中心軸の延長線上に車輪１０の回転軸１５の軸方向の中央部が位置し、ケース１１の他方の端面から伸びる中心軸の延長線上に連結部３０が伸びている。連結部３０は車輪１０の回転軸１５を中心にして回動自在である。

タッチ部５０は一直線上に伸びた棒状である。タッチ部５０は連結部３０の他方の端部に一方の端部側の側面が連続している。タッチ部５０は連結部３０が伸びている方向に直交する方向に伸びている。

この歩行補助具は、図１に示すように、車輪１０が歩行面Ｌに接地し、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に連結部３０が伸びた状態（以下、「自立状態」という。）にすると、この鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置するように、走行部、連結部３０、及びタッチ部５０が形成されている。また、この歩行補助具は、図２に示すように、自立状態から車輪１０の回転軸１５を中心に連結部３０が回動して傾き、重心Ｇが鉛直線Ｖ上から外れた状態（以下、「傾斜状態」という。）になると、センサによってその姿勢が検知される。センサは検知信号をマイクロコンピュータに送信する。マイクロコンピュータは、検知信号に基づいて、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置するように、車輪１０の回転速度、及び回転方向を算出し、制御信号をモータドライバに送信する。モータドライバはマイクロコンピュータから受信した制御信号に基づいた駆動信号をモータに送信する。モータはモータドライバから受信した駆動信号に基づいて車輪１０を駆動する。これによって、歩行補助具は、図１に示すように、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置した自立状態に復帰するように車輪１０が回転する。

このような構成を備えた歩行補助具は、図３に示すように、歩行者Ｐが自立状態の歩行補助具のタッチ部５０に手で軽く触れる。そして、この歩行補助具は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、歩行者Ｐがタッチ部５０に手で軽く触れたまま前進又は後退すると、それに伴ってタッチ部５０が移動し、連結部３０が前後方向に傾斜した傾斜状態になる。この歩行補助具は、傾斜状態に応じて、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置するように車輪１０が回転する。このように、この歩行補助具は、歩行者Ｐの移動に伴って移動するため、歩行中でも歩行者Ｐがタッチ部５０に手を軽く触れた状態を継続させることができる。また、この歩行補助具は、歩行者Ｐが歩行を止めると、歩行補助具の重心Ｇが車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に位置する自立状態になる。

このように、この歩行補助具は、歩行者Ｐの歩行に合わせて移動し、常にタッチ部５０を手で軽く触れた状態を継続させることができるため、歩行中もライトタッチ効果によって歩行者Ｐの平衡感覚を補い、歩行者Ｐの歩行時の体幹動揺を低減することができる。このため、この歩行補助具は歩行者Ｐがタッチ部５０に手を軽く触れてスムーズに歩行することができる。

次に、この歩行補助具によってライトタッチ効果がどの程度得られるかの検証実験について説明する。
ライトタッチ効果によって、歩行者Ｐの平衡感覚を補い、歩行時の体幹動揺を低減されると予想し、歩行時の頭部の左右方向の加速度の経過を観察し、記録した。この加速度の振れ幅の大きさにより、体幹動揺の程度を予測する。頭部の加速度を採用した理由としては、体幹動揺をより顕著に観察できると考えたためである。

体幹動揺の再現のため、各被験者は、膝関節にサポータを装着し、目を閉じて視覚情報をなくした状態で、以下の４つの条件下で１０m歩行した。各被験者は、頭部にＩＭＵセンサを装着し、加速度を取得した。
条件１：何も使わずに歩行（通常歩行）
条件２：杖を軽くつき歩行（杖歩行）
条件３：壁に手で軽く触れて歩行（壁歩行）
条件４：実施例１の歩行補助具のタッチ部５０に手で軽く触れて歩行（補助具歩行）

被験者１が上記検証実験を行なった結果を図６に示す。（Ａ）は通常歩行であり、平均振幅が３．１２であった。（Ｂ）は杖歩行であり、平均振幅が３．４２であった。（Ｃ）は壁歩行であり、平均振幅が３．０８であった。（Ｄ）は補助具歩行であり、平均振幅が２．５２であった。以上から、平均振幅の最大は杖歩行であり、壁歩行及び補助具歩行で平均振幅の減少が認められ、補助具歩行で平均振幅が最小であった。その減少率は１９．２％である。

被験者２が上記検証実験を行なった結果を図７に示す。（Ａ）は通常歩行であり、平均振幅が５．１５であった。（Ｂ）は杖歩行であり、平均振幅が２．１８であった。（Ｃ）は壁歩行であり、平均振幅が２．５５であった。（Ｄ）は補助具歩行であり、平均振幅が１．８４であった。以上から、平均振幅の最大は通常歩行であり、杖歩行、壁歩行、及び補助具歩行で平均振幅の半分以上の減少が認められ、補助具歩行が最小であった。その減少率は６４．３％である。

被験者３が上記検証実験を行なった結果を図８に示す。（Ａ）は通常歩行であり、平均振幅が３．５０であった。（Ｂ）は杖歩行であり、平均振幅が１．９４であった。（Ｃ）は壁歩行であり、平均振幅が２．１７であった。（Ｄ）は補助具歩行であり、平均振幅が１．７０であった。以上から、平均振幅の最大は通常歩行であり、杖歩行、壁歩行、及び補助具歩行で平均振幅の減少が認められ、補助具歩行が最小であった。その減少率は５１．４％である。

次に、各被験者に対して、上記検証実験を３回ずつ行なった際の平均振幅の分散を表１に示す。

各被験者とも、平均分散が通常歩行よりも補助具歩行で減少し、補助具歩行が最小であった。被験者１では通常歩行に対して補助具歩行の平均分散の減少率が、４６．８％であり、被験者２では８２．８％であり、被験者３では７４．６％である。

以上の結果より、通常歩行の平均振幅よりも補助具歩行の平均振幅が小さく、その分散も小さいことが確認できた。このことから、実施例１の歩行補助具は、歩行者Ｐがタッチ部５０に手で軽く触れて歩行すると、ライトタッチ効果が得られ、歩行時の歩行者Ｐの体幹動揺を低減させることができると推察される。

以上説明したように、実施例１の歩行補助具は、走行部、連結部３０、及びタッチ部５０を備えている。走行部は、一つの回転軸１５を中心にして回転する車輪１０、車輪１０を駆動する駆動部（モータ、モータドライバ、及びバッテリ）、及び駆動部を制御する制御部（センサ、及びマイクロコンピュータ）を有している。この歩行補助具は、タッチ部５０よりも下方に走行部が位置し、車輪１０が歩行面Ｌに接地した状態において、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置するように、制御部が駆動部を制御して車輪１０を回転させる。

この歩行補助具は、歩行面Ｌに接地する車輪１０が１つの回転軸１５を中心にして回転するものであるため、走行方向に離れた位置に複数の車輪１０が存在しない。このため、この歩行補助具は方向転換を容易に行うことができる。また、この歩行補助具は車輪１０が一つであるため小型軽量化を図ることができる。

したがって、実施例１の歩行補助具は、方向転換が容易であり、小型軽量化を図ることができ、利用し易いものにすることができる。

また、この歩行補助具は、タッチ部５０よりも下方に走行部が位置し、車輪１０が歩行面Ｌに接地し、車輪１０の回転軸１５を通る鉛直線Ｖ上に重心Ｇが位置した状態（自立状態）において、連結部３０は鉛直線Ｖ上に伸びる。このように、連結部３０と車輪１０の接地部とが鉛直線Ｖ上に位置するため、連結部３０の他方の端部に連続したタッチ部５０を把持して、歩行補助具を連結部３０の中心軸周りに容易に回転させることができる。つまり、この歩行補助具は方向転換を容易に行うことができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１の歩行補助具は回転体が車輪であったが、回転体が球体であってもよい。
（２）実施例１の歩行補助具は走行部が一つの車輪を有していたが、同一回転軸周りに回転する複数の車輪であってもよい。
（３）実施例１の歩行補助具は連結部が一直線上に伸びた棒状であったが、連結部が曲がっていてもよい。
（４）実施例１の歩行補助具は、タッチ部が一直線上に伸びた棒状であったが、他の形態であってもよい。

１０…車輪（回転体）
１５…回転軸
３０…連結部
５０…タッチ部
Ｇ…重心
Ｌ…歩行面
Ｖ…鉛直線

Claims (3)

1. 一つの回転中心を中心にして回転する回転体、この回転体を駆動する駆動部、及び駆動部を制御する制御部を有する走行部と、
   前記走行部に一方の端部が連続し、前記回転体の回転中心を中心にして回動自在である連結部と、
   この連結部の他方の端部に連続したタッチ部と、
   を備え、
   前記タッチ部よりも下方に前記走行部が位置し、前記回転体が歩行面に接地した状態において、前記回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置するように、前記制御部が前記駆動部を制御して前記回転体を回転させることを特徴とする歩行補助具。
2. 前記走行部は一つの前記回転体を有していることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助具。
3. 前記タッチ部よりも下方に前記走行部が位置し、前記回転体が歩行面に接地し、前記回転体の回転中心を通る鉛直線上に重心が位置した状態において、前記連結部は前記鉛直線上に伸びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行補助具。