JP2019076443A - 歩行補助具 - Google Patents

Abstract

【課題】つま先の引き上げをサポートできる技術を提供する。【解決手段】歩行補助具１０は、使用者の足９１を載せるソール板２０と、下腿９２に装着される膝下ベルト４０と、膝下ベルト４０とソール板２０とを後方側で連結する後連結部３０と、膝下ベルト４０とソール板２０とを連結する人工筋肉チューブ５０とを備える。人工筋肉チューブ５０は、左人工筋肉チューブ５０ａと右人工筋肉チューブ５０ｂの二つからなる。ソール板２０に載せた使用者９１の足先が上方向に戻るように人工筋肉チューブ５０の弾性張力が作用することにより、歩行機能が衰えた使用者のつまずき等を防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、使用者の歩行を支援するための歩行補助具に関する。

足の運動機能が衰えた年配者や足を怪我した者は、例えば、ふすまの敷居など僅かな段差でさえ越えることが難しいことがある。場合によっては、つまずき、転倒してしまうことがある。年配者がつまずく原因は、下肢の筋力低下により歩行時につま先が下がり、踵側に体重の重心が偏っているためと考えられる。足（下腿）を怪我してリハビリ中の者は、思うように足先を動かすことができない場合がある。

そのような事情を有する者の歩行を支援する技術として、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１では、運動機能の低下等により下肢を十分に動かすことができない者を対象にリハビリ訓練を可能とした下肢訓練装置が提案されている。

特開２００４−８１５７６号公報

ところで、特許文献１に開示の技術は、固定設置された装置を利用してリハビリ訓練を行うことを想定した技術であり、普段の生活時には使用できないという課題があり、日常で利用可能な技術が求められていた。また、足先を丸めた靴も市販されているが、年配者のように筋力低下によって踝から先が下がってしまうような状況では、効果が十分でなく、また、製品自体が少なく利用可能な者が少なかったり、怪我等によって靴を履けない場合に利用できないという課題があった。

本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、つま先の引き上げをサポートできる技術を提供することを目的とする。

本発明は、使用者に装着され、歩行を補助する歩行補助具であって、前記使用者の足底を支持する足底支持部と、前記使用者の脚部に装着される装着部と、前記足底支持部と前記装着部とを連結する連結部と、前記足底支持部と前記装着部とを連結し、前記足底支持部と前記装着部とに弾性による張力を作用させる弾性部材とを備える歩行補助具である。

歩行補助具は、前記弾性部材が張力を変更可能であることが好ましい。

また、歩行補助具は、前記弾性部材が人工筋肉チューブを備えてなることが好ましい。

また、歩行補助具は、前記足底支持部が、前記使用者の足底が載せられるソール形状を有していることが好ましい。

また、歩行補助具は、前記装着部が、前記使用者の膝下に装着されるベルト状の膝下ベルトであることが好ましい。

また、歩行補助具は、前記連結部が、前記足底支持部の後方部分に折れ曲がり可能に連結されることが好ましい。

本発明によると、つま先の引き上げをサポートできる技術を実現できる。

一実施形態による、歩行補助具の斜視図である。 図１の歩行補助具の動作を説明するための図である。 図１の歩行補助具の動作を更に説明するための図である。 他の実施形態による、歩行補助具システムを示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３を参照して、本実施形態の歩行補助具１０の基本的な構造を説明する。図１は歩行補助具１０の斜視図であり、図２及び図３は使用者の脚部９０に装着した状態の歩行補助具１０である。特に図３では、つま先９３を下向きに向けた状態を示している。なお、以下では、図示左側が「前」、図示右側が「後」として説明する。

歩行補助具１０は、使用者の足９１（足裏）を載せるソール板２０と、脚部９０（特に下腿９２）に装着される膝下ベルト４０と、膝下ベルト４０とソール板２０とを後方側で連結する後連結部３０と、膝下ベルト４０とソール板２０とを連結し、これらの間に弾性張力を作用させる人工筋肉チューブ５０とを備える。人工筋肉チューブ５０は、左人工筋肉チューブ５０ａと右人工筋肉チューブ５０ｂの二つを備える。ここでは、左人工筋肉チューブ５０ａと右人工筋肉チューブ５０ｂは同一構造を有し、これらを区別しない場合には、単に「人工筋肉チューブ５０」と称する。

ソール板２０は、足９１を載せ支持するソール板本体２１と、踵９４の後側を覆う踵サポート部２２とを有する。ソール板２０は、靴等の内部に装着されてもよいし、そのまま使用されてもよい。また、そのまま使用する場合には、ソール板２０には、足９１が直接載せられてもよいし、靴等を履いた状態で載せられてもよい。

ソール板本体２１は、例えばプラスチック（ポリプロピレン等）で、一定強度を有する板状で略足形の外形で形成されている。そのまま使用される場合には、ソール板本体２１の裏面には、すなわち床や地面と接する側の面には、滑り止め用の構造が設けられてもよい。また、ソール板本体２１の表面、すなわち足９１が接する側の面には、例えば、衝撃吸収の素材が設けられてもよい。また、足裏の形に添ってアーチ状の形状が設けられてもよい。

踵サポート部２２は、ソール板本体２１の後側に一定高さで延出するように形成され、使用者の踵９４の位置を固定し、後にズレることを防止する。踵サポート部２２は、ソール板本体２１と同一素材で一体で形成されてもよいし、革部材等の素材でソール板本体２１に取り付けられてもよい。

ソール板本体２１の左右両側面部分にはそれぞれソール側固定部２６ａ、２６ｂが形成されている。ここでは、ソール板本体２１の前後中央付近に形成されている。ソール側固定部２６ａ、２６ｂには、人工筋肉チューブ５０の一端（下チューブ連結部５２）が取り付けられる。

なお、ソール側固定部２６ａ、２６ｂは、左右両側にそれぞれの１箇所ずつ形成されているが、複数形成され、人工筋肉チューブ５０の取付位置を選択可能となっていてもよい。ソール側固定部２６ａ、２６ｂの構造は特に限定せず、下チューブ連結部５２の構造に対応して適切に固定できればよい。また、ソール側固定部２６ａ、２６ｂが前後に移動可能に形成されてもよい。また、ソール板本体２１の先端側には、つま先９３の上部を覆うフード状の構造や固定バンド等が設けられてもよい。

後連結部３０は、例えばプラスチックのような一定強度を有する素材で形成されている。後連結部３０の長さは、固定されてもよいし調整可能であってもよい。

後連結部３０の下側端部は、可撓連結部３５によってソール板２０の踵サポート部２２に取り付けられている。可撓連結部３５は、例えば、ヒンジ構造を有し、前後に一定幅の折れ曲げが可能となっている。後連結部３０の上側端部は、膝下ベルト４０に取り付けられている。

膝下ベルト４０は、使用者の下腿９２の膝下部分に装着される。膝下ベルト４０の後側には、上述の様に、後連結部３０の上側端部が取り付けられている。なお、膝下ベルト４０と後連結部３０とは、一体で形成されてもよい。膝下ベルト４０の前側は、例えば、下腿９２を固定する面ファスナー等の固定手段が設けられている。また、膝下ベルト４０は、下腿９２に適切に固定される構造を有していればよく、膝下ベルト４０がプラスチックで形成されて一定の強度を有する場合には、前側が開放した構造で下腿９２に装着可能な柔軟性を有していればよい。また、例えば膝下ベルト４０は、膝サポータのような他用途の道具（装着具）と一体に設けられてもよい。

膝下ベルト４０の左右両側面には、それぞれベルト側固定部４１ａ、４１ｂが形成されている。ベルト側固定部４１ａ、４１ｂには、人工筋肉チューブ５０の上チューブ連結部５３が取り付けられる。ベルト側固定部４１ａ、４１ｂは、それぞれ１箇所ずつ形成されているが、複数形成され、人工筋肉チューブ５０（上チューブ連結部５３）の取付位置を選択可能となっていてもよい。

人工筋肉チューブ５０は、チューブ本体５１と、下チューブ連結部５２と、上チューブ連結部５３とを有する。チューブ本体５１は、人工筋肉であって、例えば、圧電式、形状記憶合金、静電式、圧空式などがある。圧空式として、マッキベン型人工筋肉が知られており、ゴムチューブの周りをナイロン繊維で覆った構造を有し、圧縮空気を内部に加えることで収縮する。内部に加える圧縮空気を調整することで、人工筋肉チューブ５０（チューブ本体５１）の弾性力、すなわち張力を調整することができる。近年では、細径の人工筋肉が開発されており、そのような人工筋肉をチューブ本体５１に利用することで、軽く動作に邪魔にならない歩行補助具１０を実現できる。また、圧空式の人工筋肉であれば、一端圧縮空気を内部に注入後は、空気が漏れない限り特に再注入が不要であり、メンテナンス性も優れる。

図２に示すように、歩行補助具１０を脚部９０（下腿９２）に装着した状態、すなわち足９１をソール板２０に載せた状態では、２本の人工筋肉チューブ５０の張力により下腿９２と足９１が略直角になるように、チューブ本体５１の張力が設定されている。すなわち、ソール板本体２１と後連結部３０を略直角にした状態で、人工筋肉チューブ５０を膝下ベルト４０とソール板２０との間にわたした状態で、人工筋肉チューブ５０の両端に張力が作用しないように固定される。

そして、使用者が地面を蹴り出した状態では、図３のように足９１が下を向く。ただし、チューブ本体５１が伸長したことで弾性力（すなわち張力）が発生し、チューブ本体５１は初期状態に戻るように縮む。したがって、ソール板本体２１は、その張力によって図２に示すもとの状態、すなわち上方向に戻る。

したがって、この歩行補助具１０によって、下を向いた足９１を戻す機能が低下しているような使用者は、下を向いた足９１を上に向けてもとの状態に戻すことができる。その結果、使用者が歩行中につまずくことを防止できる。

また、チューブ本体５１に設定する弾性力によって、使用者の状態に適した性能に調整することができる。例えば、リハビリの初期段階では、弾性力を強めに設定し、回復の程度に応じて徐々に弾性力を弱めるといった使用法の適用できる。

また、左人工筋肉チューブ５０ａと右人工筋肉チューブ５０ｂの弾性力を異なる値に設定することで、例えば、内反足・外反足・偏平足といった症状、さらには、Ｏ脚やＸ脚といった症状の改善にも利用することができる。また、靴を履いた状態や包袋を巻いた状態等でも使用することができるので、様々な症状・状態の使用者が装着できる。

図４は、変形例に係る歩行補助具１０を含む歩行補助具システム１００を示した図である。歩行補助具システム１００は、上述の歩行補助具１０と、エネルギー供給源８０と、制御部８２と、センサ８４とを備える。

エネルギー供給源８０は、人工筋肉チューブ５０に張力を発生させるエネルギーを供給する装置である。例えば、人工筋肉チューブ５０が圧空式である場合、エネルギー供給源８０は、圧縮空気ポンプである。圧電式の場合には、例えばバッテリーである。

センサ８４は、例えば、圧電センサや３軸センサであって、歩行補助具１０に作用している力（踏力等）や、向き、加速度等を検出する。検出結果は制御部８２に出力される。

制御部８２は、エネルギー供給源８０の動作を制御する。すなわち、エネルギー供給源８０から供給するエネルギーを制御することで、人工筋肉チューブ５０の弾性力（張力）を制御する。

より具体的には、センサ８４から取得する検出結果に応じて、人工筋肉チューブ５０（左人工筋肉チューブ５０ａ、右人工筋肉チューブ５０ｂ）に設定する弾性力を調整する。足９１を装着した状態のソール板２０が地面等について踏力が発生していれば、人工筋肉チューブ５０への弾性力をゼロに又は小さくなるように制御する。一方、足９１が地面等を蹴った後で一定時間（または高さ）になったら人工筋肉チューブ５０の弾性力を徐々に大きくする。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上記実施形態では、足９１を支持する足底支持手段として、ソール板２０を例示したがこれに限らず、靴に取り付けるフレーム構造体として、そのフレーム構造体に人工筋肉チューブ５０や後連結部３０を取り付ける構造としてもよい。

１０ 歩行補助具（補助具）
２０ ソール板（ソール部）
２１ ソール板本体
２２ 踵サポート部
２６ａ、２６ｂ ソール側固定部
３０ 後連結部
３５ 可撓連結部（連結部）
４０ 膝下ベルト（装着部）
４１ａ、４１ｂ ベルト側固定部
５０ 人工筋肉チューブ
５０ａ 左人工筋肉チューブ
５０ｂ 右人工筋肉チューブ
５１ チューブ本体
５２ 下チューブ連結部
５３ 上チューブ連結部
８０ エネルギー供給源
８２ 制御部
８４ センサ
９０ 脚部
９１ 足
９２ 下腿
９３ つま先
９４ 踵
１００ 歩行補助具システム

Claims (6)

1. 使用者に装着され、歩行を補助する歩行補助具であって、
   前記使用者の足底を支持する足底支持部と、
   前記使用者の脚部に装着される装着部と、
   前記足底支持部と前記装着部とを連結する連結部と、
   前記足底支持部と前記装着部とを連結し、前記足底支持部と前記装着部とに弾性による張力を作用させる弾性部材と
   を備える歩行補助具。
2. 前記弾性部材が張力を変更可能である、請求項１に記載の歩行補助具。
3. 前記弾性部材が人工筋肉チューブを備えてなる、請求項１又は２に記載の歩行補助具。
4. 前記足底支持部が、前記使用者の足底が載せられるソール形状を有している、請求項１〜３の何れか１項に記載の歩行補助具。
5. 前記装着部が、前記使用者の膝下に装着されるベルト状の膝下ベルトである、請求項１〜４の何れか１項に記載の歩行補助具。
6. 前記連結部が、前記足底支持部の後方部分に折れ曲がり可能に連結される、請求項１〜５の何れか１項に記載の歩行補助具。

Images