JP2021145867A - 歩行支援用具 - Google Patents

Abstract

【課題】歩行支援用具を歩行時の前後方向の股関節角度に対する負荷変化が小さいものにする。【解決手段】歩行者５０の股関節５１よりも上方において、この歩行者５０に対して固定される腰側固定具２と、歩行者５０の股関節５１よりも下方かつ膝関節５２の上方において、この歩行者５０に対して固定される膝側固定具３と、上端が腰側固定具２に固定され、下端が膝側固定具３に固定される紐状弾性体４とを設ける。紐状弾性体４は、その引張歪みと引張荷重の関係を示す曲線における引張歪み１００％以上３５０％以内の範囲で、ｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係において、ｙ＝ａｘ＋ｂの関係を満たし、その傾きａは、０．０１２５≦ａ≦０．０６４７となる。【選択図】図１

Description

本発明は、歩行者の歩行を支援する歩行支援用具に関する。

従来、利用者に装着されると共に利用者の歩行を補助する歩行支援器具であって、装着時に利用者の大腿直筋に沿って大腿部の前側に配置される長尺状の弾性体と、利用者の股関節よりも上方において弾性体の上端を利用者に対して固定する第１固定具と、利用者の股関節よりも下方かつ膝関節の上方において弾性体の下端を利用者に対して固定する第２固定具とを有することを特徴とする歩行支援器具は知られている（例えば、特許文献１参照）。この弾性体は、平帯状のゴム材を複数枚重ねることで、所定のバネ定数となるように設定された部材よりなる。

特開２０１７−２１３２７９号公報

しかしながら、従来の歩行支援用具では、複数枚の平帯状のゴム材よりなる弾性体を使用しており、破断歪みの大きさは比較的小さい。この小さな歪みの範囲内で、太ももに沿った適度な長さで使用しなければならないので、材料の性質上、歩行時の屈曲から伸展までの前後方向の股関節角度に対する荷重変化が大きくなって違和感があるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歩行支援用具を歩行時の前後方向の股関節角度に対する負荷変化が小さいものにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明の歩行支援用具は、歩行者の股関節よりも上方において該歩行者に対して固定される腰側固定具と、
上記歩行者の股関節よりも下方かつ膝関節の上方において該歩行者に対して固定される膝側固定具と、
上端が上記腰側固定具に固定され、下端が上記膝側固定具に固定される１本以上の弾性体とを備え、
上記弾性体は、該弾性体の引張歪みと引張荷重の関係を示す曲線における引張歪み１００％以上３５０％以内の範囲で、ｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係において、
ｙ＝ａｘ＋ｂ
の関係を満たし、傾きａは、
０．０１２５≦ａ≦０．０６４７
となる構成とする。

ここで、引張歪みが１００以上３５０％以下の範囲において、傾きａを０．０１２５≦ａ≦０．０６４７とすることで、股関節角度が−２０°以上３０°以下において、全体の荷重（トルク）の変化が小さくなる。このため、この範囲内で瞬間瞬間での荷重変化が小さくなり、歩行に対して自然な作用を及ぼすことができる。

また、第２の発明の歩行支援用具は、歩行者の股関節よりも上方において該歩行者に対して固定される腰側固定具と、
上記歩行者の股関節よりも下方かつ膝関節の上方において該歩行者に対して固定される膝側固定具と、
上端が上記腰側固定具に固定され、下端が上記膝側固定具に固定される１本以上の紐状弾性体とを備え、
上記紐状弾性体は、単一素材の樹脂製品よりなる構成とする。

上記の構成によると、単一素材よりなる熱硬化性樹脂製品であると、破断歪みの大きさが大きく、引張歪み量の変化が安定しているものを選択できるので、歩行支援用具の材料として適している。紐状弾性体は、片脚側のみに設けてもよい。紐状弾性体は、片脚ごとに１本でも複数本でもよい。さらに、紐状であるので、目立ちにくく、複数本の場合でも太ももの最適な位置に配置しやすい。紐状弾性体は、帯状弾性体に比べてピンポイントで対象となる太ももの筋肉に作用させやすい。

第３の発明では、第２の発明において、
上記紐状弾性体は、単一素材のポリウレタン樹脂製品よりなる。

上記の構成によると、破断歪みの大きさが大きく、比較的広い範囲で荷重に対する引張歪みの挙動が安定したものを選択できるので、その安定する範囲内での使用が可能である。

第４の発明では、第３の発明において、
上記紐状弾性体は、単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂製品よりなる。

上記の構成によると、破断歪みの大きさが大きく、比較的広い範囲で荷重に対する引張歪みの挙動が安定したものを選択できるので、その安定する範囲内での使用が可能である。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
上記弾性体は、上記歩行者の大腿の前側に配置され、走行補助を行うように構成されている。

上記の構成によると、前に脚を持ち上げるとき及び脚を後ろに延ばした後、引き寄せるときに、弾性体の付勢力が加わるので、歩行が容易になる。これにより、歩行による疲労が小さくなる、また、疲労が小さくなるため歩く距離が長くなる効果が期待され、さらに脚の筋力の衰えを防ぐことも期待される。

第６の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、
上記弾性体は、上記歩行者の大腿の後ろ側に配置され、トレーニング機能を発揮するように構成されている。

上記の構成によると、弾性体の付勢力に抗して前に脚を持ち上げたり、脚を後ろに延ばした後、引き寄せたりするので、脚に適度な負荷が加わり、歩行時のトレーニング効果が発揮される。これにより、軽度の負荷を継続して脚に加えることで、特に脚の遅筋を鍛えて引き締まった脚になる。

以上説明したように、本発明によれば、歩行支援用具を歩行時の前後方向の股関節角度に対する負荷変化が小さいものにすることができる。

本発明の実施形態に係る歩行支援用具を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）間で、右足基準で前側を＋、後側を−とした際の角度と定義したときの、歩行者の股関節角度が最小のときから最大のときへの移り変わりを示す概要図である。 太ももの前側の筋肉及びその周辺を説明する正面図である。 太ももの後側の筋肉及びその周辺を説明する背面図である。 各種材料に対する引張破断試験における荷重と引張歪みとの関係を示すグラフである。 熱可塑性ポリウレタン単体の紐ベルトに対する引張破断試験における引張歪みと荷重曲線で、歪み１００％から３５０％における傾きを示す表である。 熱硬化性ポリウレタン単体の紐ベルトに対する引張破断試験における引張歪みと荷重曲線で、歪み１００％から３５０％における傾きを示す表である。 熱硬化性ポリウレタン単体の紐ベルトにおける股関節角度−２０°及び３０°での荷重値の比を示す表である。 市販ゴム材における股関節角度−２０°及び３０°での荷重値の比を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の歩行支援用具１を示し、この歩行支援用具１は、歩行者５０の股関節５１よりも上方において、歩行者５０に対して固定される腰側固定具２を備えている。この腰側固定具２は、例えば、腰ベルト２ａと、この腰ベルト２ａに固定される、例えば合成樹脂製の一対の上側結合部２ｂとを備えている。腰ベルト２ａの材質や形状は特に限定されない。図１に示す上側結合部２ｂは、角張った樹脂成形品となっているが、例えば衣服内で目立たないように凹凸の少ない形状としてもよい。

一方、歩行支援用具１は、歩行者５０の股関節５１よりも下方かつ膝関節５２の上方において歩行者５０に対して固定される膝側固定具３を備えている。この膝側固定具３は、膝用サポータ部３ａと、この膝用サポータ部３ａに固定される、例えば合成樹脂製の一対の下側結合部３ｂとを備えている。膝用サポータ部３ａの材質や形状は特に限定されない。例えば、膝用サポータ部３ａの上側のプラスチック部分を下側結合部３ｂとして利用してもよい。

そして、歩行支援用具１は、上端が腰側固定具２の上側結合部２ｂに固定され、下端が膝側固定具３の下側結合部３ｂに固定される紐状弾性体４を備えている。固定の方法は特に限定されないが、例えば端部に抜け止めを設けたり、係合部のある端部を結合部側の被係合部に係合させたりするとよい。本実施形態では、図１に示すように、紐状弾性体４は、歩行者５０の大腿の前側に配置され、走行補助を行うように構成されている。

この紐状弾性体４は、単一素材の樹脂製品よりなるが、熱硬化性でも熱可塑性でもよい。本実施形態では、紐状弾性体４は、単一素材のポリウレタン樹脂製品よりなるが、単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂製品がより望ましい。また、紐状弾性体４の破断歪みの大きさは、材料の配合によって調整できるが、破断歪みが大きいものが望ましい。

紐状弾性体４は、一方の脚に１本のみ設けられていてもよいが、２本以上設けられていてもよい。なお、紐状弾性体４は、袋部材で覆われていてもよい。袋部材は、ストレッチ性と滑りやすさとを兼ね備えている材料が望ましい。これにより、紐状弾性体４のみ場合に比べ、使用時の違和感が和らぐ。袋部材は、撥水性を備えていてもよい。

図３を参照して説明すると、図１では、左右内側の紐状弾性体４は、概ね歩行者５０の大腿直筋５３の前側に配置されている。この場合、最も効果的に、脚の振り出しをアシストすることができる。

例えば図１では、左右外側の紐状弾性体４は、歩行者５０の外側広筋５４の前側に配置
されている。紐状弾性体４を外側広筋５４の前側に設置することにより、鍛えると脚が太くなると言われる外側広筋５４を積極的に使わないので、美容的効果が期待できる。

なお、紐状弾性体４は、歩行者５０の内側広筋５５の前側に配置されていてもよい。内側広筋５５は、加齢によって衰えやすい筋肉なので、この場合は、無理せず適度に内側広筋５５を使用することで、膝痛等の予防になる。

次いで、歩行支援用具１の作用について図面を用いて説明する。

図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、歩行者５０の歩行に伴って、歩行者５０の股関節５１を中心として膝関節５２まで延びる線と鉛直線との間でなす前後方向の股関節角度α
は、おおよそ−２０°≦α≦＋３０°の間で変化する。図２（ａ）の股関節角度αが−２０°のとき、紐状弾性体４は、最も伸び、トルク（荷重）は最大となる。図２（ｃ）の股関節角度αが＋３０°のとき、紐状弾性体４は、最も収縮し、トルク（荷重）が最小となる。

図５に、実施例１〜４の引張破断試験を行ったときの、単一素材のポリウレタン樹脂製品よりなる紐状弾性体４のｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係を示す。具体的には、実施例１及び２は、単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂製品でまた、実施例３及び４は、単一素材の熱可塑性ポリウレタン樹脂製品である。引張装置のストローク長に応じて、サンプル長さは１００ｍｍ以内で調整した。なお、本実施形態では、応力歪み曲線という比較をするのではなく、引張荷重と引張歪みとの関係を比較している。従来の帯状ゴム材の厚みはノギス等で測れるが、真の厚みは不鮮明という問題があることもあり、本実施形態では、引張荷重で整理している。

図５には、比較例１〜６について、引張破断試験を行ったときのｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係を示す。具体的には、比較例１：ポリウレタン織ゴム（伸び率２２０％）、比較例２：段織ゴム（芯ゴム＝ポリウレタン、織り糸＝レーヨン、伸び率２００％）、比較例３：ソフト織ゴム（芯ゴム＝天然ゴム、織り糸＝レーヨン、伸び率２２０％）、比較例４：カラー織ゴム（ゴム＝天然ゴム、糸＝レーヨン、ナイロン、伸び率２００％）、比較例５：カラー織ゴム（アクリル８８％、ポリウレタン１２％）、比較例６：ライクラＳＨＫゴム（ＳＨＩＮＤＯ社製：ＳＩＣ−ＩＢ００３）について、それぞれ引張破断試験を行った。

この結果、市販の比較例１〜６のゴムでは、引張歪み１５０％あたりから急激に荷重が上昇している。それに比べ、実施例１及び２の紐状弾性体４は、引張歪みが７００％を超えてようやく破断するという結果が得られた。実施例３及び４の紐状弾性体４についても、引張歪みが９００％を超えてから破断した。

このように、紐状弾性体４が、特に単一素材よりなる熱硬化性樹脂製品であると、破断歪みの大きさが大きく、引張歪み量の変化が安定したものを選択できるので、歩行支援用具１の材料として適している。また、紐状であるので、目立ちにくく、複数本の場合でも太ももの最適な位置に配置しやすい。

本実施形態の紐状弾性体４は、破断歪みの大きさが大きく、比較的広い範囲で荷重に対する引張歪みの挙動が安定しているので、その安定する範囲内での使用が可能である。

本実施形態で使用するような紐状弾性体４では、引張歪みは広い範囲で、急に引張荷重が上昇したりせずに引張歪みが直線状に変化するので、その範囲で使用すれば、歩行時の股関節角度αに対する変化も安定する。また、傾きａを０．０１２５≦ａ≦０．０６４７とすることで、股関節角度が−２０°以上３０°以下において、全体の荷重（トルク）の変化が小さくなる。このため、この範囲内で瞬間瞬間での荷重変化が小さくなり、歩行に対して自然な作用を及ぼすことができる。

図６に直径０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの単一素材の熱可塑性のポリウレタン樹脂製品における、引張歪み１００％〜３５０％での傾きを示す。

また、図７に０．８９ｍｍ×０．８５ｍｍの断面四角形、直径１．５ｍｍ、２．０ｍｍの単一素材の熱硬化性のポリウレタン樹脂製品における、引張歪み１００％〜３５０％での傾きを示す。これらの実施例において、紐状弾性体４は、ｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係において、引張歪み１００％〜３５０％において、おおまかにｙ＝ａｘ＋ｂの関係を満たすことがわかった（ａは傾きでｂは切片）。

最小の傾きは、直径０．８ｍｍの単一素材の熱可塑性ポリウレタン樹脂製品におけるａ＝０．０１２５となり、最大の傾きは直径２．０ｍｍの単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂製品におけるａ＝０．０６４７となった。

以上を踏まえると、引張歪み１００％〜３５０％において、傾きａは、０．０１２５≦ａ≦０．０６４７とするのがよいのがわかった。

この範囲内にすると、適切な負荷を加えられる耐久性の高い紐状弾性体４が得られる。傾きａが０．０６４７よりも大きくなると、紐状弾性体４を引っ張る際、紐状弾性体４の貯えたエネルギーを開放する際に変化が大きく、使う側にとって違和感が大きくなる。傾きａが０．０１２５よりも小さいと、紐状弾性体によって十分な負荷が与えられない。

しかし、０．０１２５≦ａ≦０．０６４７に制限することで、紐状弾性体４を引っ張る際、紐状弾性体４の貯えたエネルギーを開放する際、緩やかに変化するので、使う側にとって違和感がない。

一般の帯状のゴム材として、比較例６のライクラＳＨＫゴム（ＳＩＣ−ＩＢ００３）での引張歪み１００％〜破断時における、傾き（１．６２）と単一素材のポリウレタン樹脂製品（０．０６４７）と比べると、１／２５以下となっていることがわかる。

次に、単一素材の熱硬化性ポリウレタンと単一素材でない弾性体からなるゴム製品（比較例６）における股関節角度での荷重値計算の結果について説明する。図８に単一素材のポリウレタン樹脂製品の紐ベルトにおける股関節角度−２０°及び３０°における荷重値の比を示す表を示す。また、図９に市販ゴム材（比較例６）における股関節角度−２０°及び３０°における荷重値の比を示す表を示す。

この表を見てもわかるように、実施例５の場合、特にフリー長が１１１ｍｍ〜１７８ｍｍの範囲において、股関節角度が−２０°以上３０°以下のときの荷重値の比を１．３〜１．４と小さくすることができる。比較例６だと、フリー長が１１１ｍｍ〜１７８ｍｍの範囲において、股関節角度が−２０°以上３０°以下のときの荷重値の比が２．０〜３．８と大きくなることがわかった。

このように、傾きａを０．０１２５≦ａ≦０．０６４７とすることで、股関節角度が−２０°以上３０°以下において、全体の荷重（トルク）の変化が小さくなる。このため、この範囲内で瞬間瞬間での荷重変化が小さくなり、歩行に対して自然な作用を及ぼすことができる。

一方で、市販ゴム材のように股関節角度が−２０°以上３０°以下において、急激に荷重変化が起こったり、全体として荷重変化が大きかったりすると、歩行時に作用が大きい瞬間があり、ユーザーは違和感を覚える。

本実施形態では、前に脚を持ち上げるとき及び脚を後ろに延ばした後、引き寄せるときに、紐状弾性体４の付勢力が加わるので、歩行が容易になる。これにより、歩行による疲労が小さくなる、また、疲労が小さくなるため歩く距離が長くなる効果が期待され、さらに脚の筋力の衰えを防ぐことも期待される。

したがって、本実施形態によると、歩行支援用具１を歩行時の股関節開度αに対する負荷変化が小さいものにすることができる。

（実施形態２）
詳しくは図示しないが、本発明の実施形態２は、紐状弾性体４の配置箇所が太ももの裏側（後ろ側）である点で上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態では、紐状弾性体４は、歩行者５０の大腿の後側に配置され、トレーニング機能を発揮するように構成されている。

本実施形態では、部位ごとに強化したい筋肉の真後ろに紐状弾性体４を配置すれば、その部位をトレーニングすることができる。従来のような帯状ベルトの場合に比べて紐状弾性体４であれば、ピンポイントで対象の筋肉のトレーニングを行うことができる。

以下、図４を参照して例示する。例えば、紐状弾性体４を歩行者５０の大腿二頭筋５６の後側に配置するとよい。こうすれば、「走る」・「跳ぶ」・「切り返す」などの動作を鍛えることができる。

また、紐状弾性体４は、歩行者５０の半腱様筋５７の後側に配置してもよい。こうすれば、股関節を伸ばす（伸展）、膝の曲げ伸ばし（屈伸）・内側にひねる動き（内旋の動作）を鍛えることができる。

さらに、紐状弾性体４は、歩行者５０の半膜様筋５８の後側に配置してもよい。こうすれば、膝関節５２の曲げ伸ばし、特に「曲げる動作（屈伸）」が弱っている方に向いている。

本実施形態では、紐状弾性体４の付勢力に抗して前に脚を持ち上げたり、脚を後ろに延ばした後、引き寄せたりするので、脚に適度な負荷が加わり、歩行時のトレーニング効果が発揮される。これにより、軽度の負荷を継続して脚に加えることで、特に脚の遅筋を鍛えて引き締まった脚になる。

したがって、本実施形態においても、歩行支援用具１を、歩行時の前後方向の股関節角度αに対する負荷変化が小さいものにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、紐状弾性体４が、単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂の場合について説明したが、単一素材の熱可塑性ポリウレタン樹脂であってもよい。この場合も、材料配合により大きい破断歪みを有するものにするのが望ましい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 歩行支援用具
２ 腰側固定具
２ａ 腰ベルト
２ｂ 上側結合部
３ 膝側固定具
３ａ 膝用サポータ部
３ｂ 下側結合部
４ 紐状弾性体
５０ 歩行者
５１ 股関節
５２ 膝関節
５３ 大腿直筋
５４ 外側広筋
５５ 内側広筋
５６ 大腿二頭筋
５７ 半腱様筋
５８ 半膜様筋

Claims (6)

1. 歩行者の股関節よりも上方において該歩行者に対して固定される腰側固定具と、
   上記歩行者の股関節よりも下方かつ膝関節の上方において該歩行者に対して固定される膝側固定具と、
   上端が上記腰側固定具に固定され、下端が上記膝側固定具に固定される１本以上の弾性体とを備え、
   上記弾性体は、該弾性体の引張歪みと引張荷重の関係を示す曲線における引張歪み１００％以上３５０％以内の範囲で、ｘ軸の引張歪みとｙ軸の引張荷重との関係において、
   ｙ＝ａｘ＋ｂ
   の関係を満たし、傾きａは、
   ０．０１２５≦ａ≦０．０６４７
   となる
   ことを特徴とする歩行支援用具。
2. 歩行者の股関節よりも上方において該歩行者に対して固定される腰側固定具と、
   上記歩行者の股関節よりも下方かつ膝関節の上方において該歩行者に対して固定される膝側固定具と、
   上端が上記腰側固定具に固定され、下端が上記膝側固定具に固定される１本以上の紐状の弾性体とを備え、
   上記紐状の弾性体は、単一素材の樹脂製品よりなる
   ことを特徴とする歩行支援用具。
3. 請求項２に記載の歩行支援用具において、
   上記紐状の弾性体は、単一素材のポリウレタン樹脂製品よりなる
   ことを特徴とする歩行支援用具。
4. 請求項３に記載の歩行支援用具において、
   上記紐状の弾性体は、単一素材の熱硬化性ポリウレタン樹脂製品よりなる
   ことを特徴とする歩行支援用具。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の歩行支援用具において、
   上記弾性体は、上記歩行者の大腿の前側に配置され、走行補助を行うように構成されている
   ことを特徴とする歩行支援用具。
6. 請求項１から４のいずれか１つに記載の歩行支援用具において、
   上記弾性体は、上記歩行者の大腿の後側に配置され、トレーニング機能を発揮するように構成されている
   ことを特徴とする歩行支援用具。

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