JP2021508283A - 医療用歩行器 - Google Patents

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Abstract

【課題】医療用歩行器及び医療用歩行器を使用する方法を提供する。
【解決手段】医療用歩行器の実施形態は、車輪付きフレームと、車輪付きフレームに取り付けられた障害肢歩行システムと、を含み、障害肢歩行システムは、シミュレーションされた歩行動作に基づいてユーザーの肢を案内するように構成される。いくつかの側面では、医療用歩行器は、生体力学的に適切な歩行動作に基づいて障害のある肢を案内する歩行器への柔軟な連結により、障害のある肢に脚装具支持体を提供することにより、肢を切断患者に可動性を提供する。

【選択図】図10

Description

(関連出願への相互参照)
本出願は、「医療用歩行器」と題され、2017年12月15日に出願された米国仮特許出願第62/599,057号の出願日の優先権及びその利益を主張するとともに、「医療用歩行器」と題され、2018年4月25日に出願された米国仮特許出願第62/662,392号の出願日の優先権とその利益を主張し、それらの開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
理学療法及びリハビリテーションは、障害のある肢(compromised limbs)又は片側の不動(unilateral immobility)を有する患者にとって長くて難しいプロセスである。手術後、切断患者(amputation patients)は、リハビリテーションのニーズを満たすための十分な医療リソースを受けられないことがよくある。片方の脚の一部が切断患者は、義肢(prosthetic limb)が作製されるまで少なくとも6〜8週間待機する。多くの場合、治癒及び義肢が作製されるまでに必要な時間は、それよりも長い。この待機期間中、大多数の患者は車椅子のみで移動を行っている。同様に、下肢の完全又は部分的な麻痺、又は下肢の機能不全を引き起こす他の状態の患者は、回復するまでの間は車椅子に拘束される場合がある。数週間、患者は車椅子に拘束され、したがって適切な生体力学(biomechanics)、典型的な骨盤の歩行運動、又は筋肉の活性化を経験していない。下肢が車椅子に拘束されて動かされないは、筋萎縮、関節拘縮、幻肢症候群、及び末梢動脈疾患の加速等の深刻な結果を伴う不可逆的な生理学的機能不全につながる可能性がある。さらに、患者の血管疾患のために切断が必要になった場合、不動により、切断されていない残りの肢の血管疾患が加速し、追加の治療が必要になる可能性がある。脳卒中や切断等の病気や怪我を経験した患者が短期間入院リハビリを受けることはあまりにも一般的であるが、自分の家に戻ると、運動訓練のための支援技術がないため、患者は急速に衰退する。
一般に、切断患者は、補綴装置(prosthetic device)が製造される前に、その歩行及びリハビリを、車椅子、松葉杖、及び歩行器に依存している。同様に、片麻痺又は脳卒中の被害者の患者は、従来の車椅子、松葉杖、及び歩行器で苦労している。これらの患者は完全に回復することはない。さらに、これらの患者は通常、リハビリテーション運動のための理学療法セッションの時間と場所に制限される。これらの既存のデバイスは、通常、障害のある肢に体重をかけることを許容せず、最近切断された肢又は残りの健康な肢のために、不可逆的な生理学的影響を回避し、さらなる医学的介入を回避するために必要な正常な歩行運動の生体力学を促進しない。
以下に、請求項の主題のいくつかの態様の基本的な理解を提供するため、簡単な概要を提示する。この要約は、広範な概要ではない。請求項の主要な要素又は重要な要素を特定したり、請求項の主題の範囲を説明したりすることは意図されていない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化した形で提示することである。
本明細書における装置及び方法は、医療機器に関し、より具体的には、片側の運動能力が低下した人(those with unilaterally compromised mobility)のための医療用歩行器に関する。従来の歩行器は、歩行中の患者の安定に役立つが、障害のある肢に十分なサポートや筋肉の活性化を提供しないため、切断患者や片麻痺患者には適していない。その結果、そのような患者は、移動のために従来の歩行器を使用することが困難である又は不可能であると感じる可能性がある。肢切断患者に可動性を提供する他の手段は、車椅子等の自然な歩行動作に基づいて障害のある肢を運動させることを許可せず、又は、外骨格ロボット等、法外な費用を必要とする。
本開示に係る医療用歩行器は、ある態様では、生体力学的に適切な歩行動作に基づいて障害のある肢を案内する歩行器へ柔軟に連結する脚装具支持体(leg brace support)を障害のある肢に提供することによって患者に可動性を提供し、これにより、障害のある肢を動かす練習を可能にする。いくつかの態様では、本開示に係る医療用歩行器は、歩行サイクルにおける筋肉の活性化を備える、通常の歩行動作の生体力学を促進する。切断患者又は他の原因で障害のある肢を持つ患者の場合、歩行器の実施形態は、障害のある肢が体重を支え、障害のある肢の筋肉を活性化し、患者が適切な生体力学で通常の歩行パターンを歩くことを可能にする。これにより、病気のプロセスが加速するのを防ぎ、痛みを軽減し、障害のある肢の骨と筋肉を強化する。さらに、本開示に係る歩行器の実施形態は、携帯可能であってもよく、患者が、理学療法セッションの時間及び場所の制約の外で歩行を練習することを可能にする。比較的合理化された設計により、歩行者は、理学療法、病院、診療所、及び自宅等の、又は、これらに限定されない様々な設定環境において使用することができる。さらに、手術後の回復期間の、義肢が製造又は使用されることができるようになるよりもずっと前において、本開示に係る歩行器の使用を開始することができる。できるだけ早く歩行に戻ることは、回復と理学療法に対する患者の態度に加え、患者の筋肉と骨の強化にも役立つ。
実施形態では、障害のある肢を有するユーザーが使用する医療用歩行器は、床面に沿って移動し、ユーザーの体重の少なくとも一部を支持するようになっている車輪付きフレームと、車輪付きフレームに取り付けられた障害肢歩行システムとを備える。障害肢歩行システムは、ユーザーの障害のある肢に連結され、シミュレーションされた歩行動作(simulated gait motion)に基づいて障害のある肢を案内するように構成されている。障害肢歩行システムは、脚装具(leg brace)を障害肢歩行システムに連結するヨークを備え、装具はユーザーの障害のある肢及び少なくとも一つのスイングリンケージに連結され、スイングリンケージはヨークを車輪付きフレームに連結し、実質的に単一の平面での移動を可能にする。障害肢歩行システムには、スイングリンケージの後方への動きを制限するハードストップも備える。
前述の目的及び関連する目的を達成するために、特許請求の範囲の主題の特定の例示的な態様が、以下の説明及び添付の図面に関連して本明細書で説明される。これらの態様は、主題を実施することができる様々な方法を示しており、それらの全ては、特許請求の範囲の主題の範囲内にあることが意図されている。他の利点及び新規の特徴は、図面と併せて検討すると、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
装置(apparatuses)、デバイス(devices)、及び方法(methods)は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによってよりよく理解されるであろう。ここで、様々な図において、同様の数字は、同様の構造要素及び特徴を示す。図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、単に装置、デバイス、及び方法の原理を示している。添付の図面は、装置、デバイス、及び方法の可能な実施形態のみを示しており、したがって、特許請求の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
図1は、医療用歩行器の実施形態の斜視図である。 図2は、図1に示す医療用歩行器の他の方向から見た斜視図である。 図3は、図1に示す医療用歩行器の左側面図である。 図4は、図1に示す医療用歩行器の正面図である。 図5は、図1に示す医療用歩行器の上面図である。 図6は、障害肢歩行システム及び連結された装具の実施形態の斜視図である。 図7は、図6に示す障害肢歩行システム及び装具の他の方向から見た斜視図である。 図8は、図6に示す障害肢歩行システム及び装具の左側面図である。 図9Aは、装具が踵着地位置(heel strike position)にある、医療用歩行器の実施形態の左側面図である。図9Bは、装具が歩幅中間位置(mid-stride position)にある、医療用歩行器の実施形態の左側面図である。図9Cは、装具がつま先蹴り出し位置(toe off position)にある医療用歩行器の実施形態の左側面図である。 図10は、装具及び重量軽減ハーネスに連結された医療用歩行器の実施形態の斜視図である。 図11は、図10に示す医療用歩行器、装具及び重量軽減ハーネスの他の方向から見た斜視図である。 図12は、図10に示す医療用歩行器、装具及び重量軽減ハーネスの左側面図である。 図13は、図10に示す医療用歩行器、装具、及び重量軽減ハーネスの背面図である。 図14は、図10に示す医療用歩行器、装具、及び重量軽減用ハーネスの上面図である。 図15は、油圧式重量軽減システムの実施形態の斜視図である。 図16は、図15に示す油圧式重量軽減システムの正面図である。 図17は、図15に示す油圧式重量軽減システムの右側面図である。 図18は、図15に示す油圧式重量軽減システムの左側面図である。 図19は、医療用歩行器の別の実施形態の斜視図である。 図20は、図19に示す医療用歩行器の他の方向から見た斜視図である。 図21は、図19に示す医療用歩行器の左側面図である。 図22は、図19に示す医療用歩行器の正面図である。 図23は、図19に示す医療用歩行器の上面図である。 図24Aは、装具が踵着地位置にある医療用歩行器の実施形態の左側面図である。図24Bは、装具が歩幅中間位置にある医療用歩行器の実施形態の左側面図である。図24Cは、装具がつま先蹴り出し位置にある医療用歩行器の実施形態の左側面図である。
システム及び方法の態様は、例示的な実施形態を参照して以下に説明される。以下の例示的な実施形態の参照は、特許請求の範囲の主題の範囲を限定するために行われるものではない。一方、例示的な実施形態は、デバイスの様々な態様の説明を助けるために使用される。実施例による説明及び例示的な参照への参照は、特許請求の範囲の主題の任意の態様に関して限定することを意味するものではない。
本開示に係る装置は、医療機器に関し、より具体的には、片側の運動能力が低下した人のための医療用歩行器に関する。「医療用歩行器(medical walker)」及び「歩行器(walker)」という用語は、本明細書では互換的に使用される。いくつかの態様では、本開示に係る医療用歩行器は、歩行サイクルにおける筋肉の活性化を備える、通常の歩行動作の生体力学を促進する。切断患者又は他の原因によって障害のある肢を持つ患者の場合、歩行器の実施形態は、障害のある肢が体重を支え、障害のある肢の筋肉を活性化し、患者が適切な生体力学で通常の歩行パターンを歩くことを可能にする。これにより、病気のプロセスが加速するのを防ぎ、痛みを軽減し、障害のある肢の骨と筋肉を強化する。さらに、本開示に係る歩行器の実施形態は、携帯可能であってもよく、患者が、理学療法セッションの時間及び場所の制約の外で歩行を練習することを可能にする。比較的合理化された設計により、歩行者は、理学療法、病院、診療所、及び自宅等の、又は、これらに限定されない様々な設定環境において使用することができる。さらに、手術後の回復期間の、義肢が製造又は使用されることができるようになるよりもずっと前において、本開示に係る歩行器の使用を開始することができる。できるだけ早く歩行に戻ることは、回復と理学療法に対する患者の態度に加え、患者の筋肉と骨の強化にも役立つ。
従来の歩行器は、歩行中の患者の安定化を支援し、上半身の支持を提供するが、障害のある肢に十分なサポート又は筋肉の活性化を提供しないため、切断者又は片麻痺患者にはあまり適していない。さらに、従来の歩行器は骨盤の動きを促進しない。したがって、従来の歩行器のユーザーは、依然として生理学的破壊に対して脆弱である。従来の歩行器の短所の結果として、切断患者又は片麻痺患者は、従来の歩行器を移動に使用することが困難である又は不可能であると感じる可能性がある。肢切断患者に可動性を提供する他の手段は、車椅子等の自然な歩行動作に基づいて障害のある肢を運動させることを許可せず、又は、外骨格ロボット等の法外な費用を必要とする。本開示に係る医療用歩行器は、ある態様では、生体力学的に適切な歩行動作に基づいて障害のある肢を案内する歩行器への柔軟に連結する脚装具支持体を障害のある肢に提供することによって切断患者に可動性を提供し、これにより、障害のある肢を動かす練習を可能にする。
[概観]
図1〜5を参照すると、一実施形態では、医療用歩行器100は、フレーム102、上半身支持体(upper body support)104、障害肢歩行システム(compromised limb gait system)106、及び重量軽減システム(unweighting system)108を備える。フレーム102は、医療用歩行器100の一般的な支持又は構造を提供し、様々な方法で実装可能である。一般に、患者の体重のほとんど又は全てを支えるのに十分な強度を備えた軽量で耐久性のある材料から形成されている。フレーム102は、典型的な歩行動作における患者の脚の動きを妨げない一方で、安定性を提供するように形作られている。実施形態では、フレーム102は、患者が歩くときに患者と共に歩行器100が移動することを可能にする1組の車輪112によって支持されるベース110を備える。
実施形態において、上半身支持体104はフレーム102に取り付けられ、患者が上半身の少なくとも一部を上半身支持体104上に載せたり又はもたせかけたりでき、それにより、障害のある肢に課される重量の量を低減する。いくつかの態様では、上半身支持体104は、患者が直立姿勢(upright posture)又は位置をとることを容易にし、適切な歩行動作を達成するのに有益である。これは、患者に歩行器100を操縦又は方向づけするための簡易なグリップを提供してもよい。図示された実施形態では、上半身支持体104は、前腕レスト(forearm rest)114及びハンドグリップ(hand grips)116を備える。他の実施形態では、上半身支持体104は、以下でより詳細に示され説明される腹部支持体(abdominal support)1900である。
実施形態では、重量軽減システム108は、患者の下肢に課される患者の体重の量を低減する。重量軽減システム108は、歩行又は立っている間の肢の身体的要求を減らすことにより、患者ができるだけ早く可動性を取り戻すのを支援することができる。一実施形態では、重量軽減システム108は、患者のサイズ及び支持される重量の量に関して調整可能であり、患者の下肢によって支持される重量が患者の強度が増加するにつれて徐々に増加することを可能にする。1つの態様では、重量軽減システム108は、以下の図10−図18にさらに詳細に示され、説明されるように、歩行器100のフレーム102に取り付けられ、そこから吊り下げられるハーネスを備える。患者はハーネスに座ることができ、又は、ハーネスを患者に取り付けることによって患者を支持することができる。
実施形態では、障害肢歩行システム106は、シミュレーションされた歩行動作に基づいて患者の障害のある肢を案内する。以下で説明され、図6−図8に示されるカスタマイズ可能な脚装具600は、患者の障害のある肢に取り付けられる。次に、カスタマイズ可能な脚装具600は、障害肢歩行システム106を介して歩行器100に取り付けられる。障害肢歩行システム106は、障害のある肢の動きを制限又は指示して、適切な生体力学的歩行における肢の動きを促進することができる。実施形態では、障害肢歩行システム106は、フレーム102が患者の体重の一部を吸収するように、取り付けられた脚装具600に少なくとも部分的な支持を提供することができる。さらに、以下でより詳細に説明するように、脚装具600は、障害のある肢及び患者に支持を提供することができる。歩行器100は、患者が体重のいくらかを障害のある肢に移し、徐々に肢を強化し、それらの筋肉を活性化し、運動性及びリハビリテーションを促進することを奨励する。患者にかかる体重を減らし、及び/又は、適切な歩行動作を促進することにより、本開示に係る歩行器は、従来の歩行器よりも速く患者の可動性を改善することができる。
[フレーム]
図1〜5に示すように、フレーム102は、医療用歩行器100に一般的な支持又は構造を提供する。当然、このフレーム102は、歩行器100の要素を支持するために様々な方法で実装することができる。実施形態では、フレーム102は、車輪付きベース(wheeled base)110と、車輪付きベース110から垂直に延びる支持構造体(support structure)118とを備える。フレームは、フレームが歩行器の重量及び患者の体重を支持するのに十分な強さを有するように、アルミニウム又は鋼等の材料で形成されてもよい。図示された実施形態では、ベース110は、患者がまっすぐ前を歩いているときの患者の動きの方向に実質的に平行な2つのほぼ水平なバー111からなる。水平バー(horizontal bars)111は歩行器100の左側と右側にあり、使用中、患者は水平バー111の間に位置する。ベース110は、患者がベース110に衝突したり衝撃を与えたりせずに通常のステップや運足(strides)を行えるように構成されている。示されるように、ベース110の前部又はその近くに位置する1つ又は複数の連結バー113は、水平バー111を連結する。連結バー113は、患者の通常の運足を妨げないように配置される。ベース110は、安定であり、患者の運足との干渉を回避する任意の構成で実装されてもよいことが理解される。
複数の車輪112は、水平バー1906の底部から延びる。図示された実施形態では、車輪112は、各水平バー111の前端及び後端に配置され、合計4つの車輪112がある。ベース110及び車輪112は、歩行器100の安定性を高め、使用中に歩行器100が転倒して患者をさらに傷つける可能性を低減する。また、車輪112は、患者が歩くときに患者と共に歩行器100が滑らかに動くことを可能にする。実施形態では、1つ又は複数の車輪112は、患者が歩行器100の位置を固定できるようにするブレーキ機構(braking mechanism)を備えることができる。患者は、歩行器100に入るとき又は歩行器100から出るときに、歩行器100を所定の位置に保持するためにブレーキ機構を作動することを選択できる。
図1−図5及び図9−図18に示すように、フレーム102は、車輪付きベース110から上方に延出して上半身支持体104に連結する支柱として示される支持構造体118を備える。一実施形態では、支持構造体118は、伸縮可能に調整されることができ、高さの異なるユーザーに対応することができる。例えば、支持構造体118は、伸縮自在のロッドを使用して実装することができ、伸縮自在のロッドは、内部ロッドの周りの外部ロッドの周囲を締めることによって所定の位置に固定することができる。他の実施形態では、伸縮ロッドは、一連の開口を備えることができ、図2に示すように、支持構造体118の長さは、外部ロッドと内部ロッドの開口を位置合わせし、ピンを当該開口に挿入することによって固定できる。一実施形態では、上半身支持体104が前腕レスト114を備える場合、取り付けられた前腕レスト114がほぼ患者の肩の高さとなるように、支持構造体118を調整することができる。一実施形態では、上半身支持体104が腹部支持体1900である場合、図19〜23に示されるように、取り付けられた腹部支持体1900がほぼ患者の腹部の高さとなるように、支持構造体118を調整することができる。支持構造体118は、上半身支持体104の重量及び患者の体重を支持するのに十分な強度を有している。一実施形態では、支持構造体118が重量軽減システム108によって支持された患者の体重の一部を支えるように、重量軽減システム108を支持構造体118の一部に連結してもよい。したがって、支持構造体118は、1つの態様では、患者の体重および支持構造体118に取り付けられた上半身支持体104を支持するのに十分頑丈である。他の実施形態では、支持構造体118を構成する要素の構成は異なっていてもよいが、重量軽減システム108は骨盤の高さに取り付けられ、上半身支持体104は適切な高さに取り付けられることによって、患者の上半身を支える。
図1〜5に示される実施形態では、上半身支持体104は前腕レスト114を備える。図示された前腕レスト114は、左腕レスト、右腕レスト、及び中央の連結部分を備えるほぼ平坦な表面である。左腕レストと右腕レストは、使用時に患者の左と右の前腕がそれぞれ快適に左腕レスト及び右腕レストに載せることができるように、中央部分から斜めに延出している。2つのハンドル又はハンドグリップ116は、患者が歩行器100を握ることができるように、前腕レスト114の中央部分から垂直に延在している。ハンドグリップ116は、患者が歩行器100を快適に握ることができる任意の形状であればよく、例えば、図示されている2つの垂直シリンダ(vertical cylinders)であってもよい。前腕レスト114の中央部分の下側は、支持構造体118(この実施形態では、支柱)に取り付けられている。したがって、支持構造体118の高さを調整することにより、前腕レスト114の高さが調整され、歩行器100が使用されている際、患者の肩及び骨盤が自然な歩行動作に適切な高さになり、患者は直立姿勢を保つことができる。
前腕レスト114は、従来の歩行器のバーよりも優れた支持を提供することができる。患者は前腕を支えることにより、従来の歩行器のように前腕と手首の筋肉を利用する代わりに、肩と上腕の筋肉を利用して体重を支えることができる。前腕レスト114を備えた歩行器100により、患者は、回復プロセスの早い段階で、又は、患者が肩及び上腕二頭筋のより大きな筋肉群の利用により従来の歩行器を使用できないときに、歩行器100を使用することができる。実施形態において、前腕レスト114の表面は、患者が褥瘡を発症する可能性を低減し、患者の肩にかかる重量を低減するように緩衝される。
図19〜23に示される実施形態では、歩行器100は、前腕レスト114に加えて、又はその代わりに、上半身支持体104として腹部支持体1900を備える。腹部支持体1900は、患者が歩行器100を使用している間、患者の腹部を受容及び支持するように形作られている。腹部支持体1900は、患者の側面をぴったりと保持できるように湾曲し、患者が腹部支持体1900に入ることができるように後部に開口部を有する。腹部支持体1900は、従来の歩行器よりも多くの重量を支えることができる。使用中、腹部支持体1900は、患者が腕を自由に振ることができるようにしながら、患者に自然な直立姿勢で立って歩くように促すことができる。
[障害肢歩行システム]
ここで、図6〜8を参照すると、障害肢歩行システム106の実施形態が、脚装具600が取り付けられた状態で示されている。図示された実施形態では、障害肢歩行システム106は、障害肢歩行システム106をフレーム102に取り付けるコネクタ602、少なくとも1つのスイングリンケージ604、ヨーク606、及びハードストップ608を備える。図示されるように、コネクタ602は、支持構造体118に対して垂直にスライドし、所望の位置に固定することができるクランプとして実装することができる。これにより、障害肢歩行システム106の高さを支持構造体118に対して上昇又は下降させ、患者の高さに合わせてカスタマイズすることができる。他の実施形態では、任意の適切なコネクタ602を使用して、障害肢歩行システム106を、調整可能な高さ又は固定された高さのいずれかでフレーム102に取り付けてもよい。図示されたコネクタ602は、支持構造体118からのオフセットを提供する。支持構造体118がフレーム102のほぼ中心にある場合、オフセットは、障害肢歩行システム106を障害のある肢に位置合わせをすることができる。図示された実施形態は、障害のある左脚用の脚装具600とともに示されているが、コネクタ602及び障害肢歩行システム106は、脚装具600及び障害のある右脚に連結して支持するように向きを変えることができる。
スイングリンケージ604は、装具600及び障害のある肢を単一の平面で移動させ、ヨーク606を車輪付きフレーム102に連結する。図示された実施形態では、スイングリンケージ604は、1つ又は複数のヒンジジョイント(hinge joints)612を介して連結された1つ又は複数のアーム610を備える。ヒンジジョイント612は、アーム610の実質的に平面的な動きを可能にする一方、側方方向(lateral)の動きを制限する。ヨーク606は、装具600を障害肢歩行システム106に連結する。しばしば、障害のある肢を有する患者は、歩幅を適合させて、障害のある肢の弱点を補う。しかし、歩行機構のこの変化は、他の筋肉や関節を傷つけたり、ストレスを加えたりする可能性がある。障害肢歩行システム106は、歩行中の肢の典型的な、概して縦方向の進行(generally longitudinal progress)に、装具600及び障害のある肢を案内する。スイングリンケージ604とヨーク606は、肢の回動運動と長手方向運動(longitudinal movement)の双方に合わせて可動であるが、側方運動(lateral movement)を制限して、肢の自然な歩行に近づける。
図示されるように、ヨーク606は、ピンジョイント(pin joint)又は回動ジョイント(revolute joint)で脚装具600のそれぞれの側部に連結される。これにより、脚装具600のヨーク606に対する自由な回動を可能にする一方、側方方向の動きを制限することができる。実施形態では、脚装具600は、患者の障害のある肢に取り付けることができるように取り外し可能である。脚装具600が肢に取り付けられた後、装具600は、ピンジョイントを介して障害肢歩行システム106に取り付けられ、自然に動くことができる。ヨーク606及びスイングリンケージ604は、装具600及び障害のある肢の動きを制御し、通常の歩行力学(normal gait mechanics)を容易にし、適切な歩行動作(proper walking motion)を促進する。
スイングリンケージ604上のハードストップ608は、スイングリンケージ604の後方への動きを制限し、これにより、スイングリンケージ604が歩行器100の後方に過度に伸びることを防ぐ。これは、患者が障害のある肢で歩き始めることを奨励し、肢を引きずることを防ぐことができる。図6〜図8に示されるように、ハードストップ608は、ヒンジジョイント612の回動を制限し、それによってアーム610の動きを制限する単純なバーとして実装されてもよい。スイングリンケージ604の後方運動を停止することにより、特定のステップでシミュレーションされた歩行動作が完了した際、及び別のステップを開始してシミュレーションされた歩行動作を継続するときが来た際、ハードストップ608は、患者に知らせることができる。
ここで、図9A〜図9Cに示されるように、ヨーク606を介してカスタマイズ可能な脚装具600に連結されたスイングリンケージ604は、使用中の通常の歩行動作における障害のある肢の動きを案内する。患者が障害のある肢を使用して一歩を踏むと、患者は当該肢を前方に回動させ、図9Aに示すように、患者が義肢を着用する場合と同じ方法で装具600を蹴り出す。障害肢歩行システム106のスイングリンケージ604は鋭角を形成し、装具600はヨーク606に対して回動する。患者が前に歩き、肢に体重をかけると、図9Bに示すように、装具600の障害のある肢はほぼ垂直になる。障害肢歩行システム106のスイングリンケージ604は、より鋭くない角度を形成し、装具はヨーク606に対してほぼ垂直になるまで回動する。患者が障害のある肢から体重を移動させ、肢を持ち上げると、図9Cに示すように、障害肢歩行システム106のスイングリンケージ604はほぼ直角を形成し、上部スイングリンケージ604はハードストップ608と接触する。これは、シミュレーションされた歩行動作の次のステップを開始する時が来たことを患者に示す。患者が歩き続けると、図9Aに示されるように、患者は装具600及び障害のある肢を蹴り出し、サイクルを繰り返す。これにより、障害のある肢が、通常の歩行動作に近づき、健康な歩行サイクルの角度力学(angle mechanics)を実現するように、動く。スイングリンケージ604とヨーク606は側方方向の動きを防ぎ、障害のある肢が自然な歩行動作で動くように促す。
[装具]
図6〜14に示される実施形態では、脚装具600は、患者の障害のある肢をぴったりと受け入れるようにカスタマイズすることができる。歩行器100が使用されているとき、脚装具600の上端は患者の大腿上部に取り付けられ、肢切断者の場合、脚装具600の下端は障害のある肢の端を越えて伸びて、義肢を装着した肢に近似させる。切断箇所の上に装具600を取り付けることにより、切断によって引き起こされる創傷が圧力を受けるのを防ぐ。図示された実施形態では、示されている装具600は、膝の上の切断を有する患者のためのものである。しかしながら、他の実施形態では、カスタマイズ可能な脚装具600は、障害のある肢の下部に取り付けられるか、又は肢のより大きな表面積にわたって延在していてもよい。例えば、膝下切断を有する患者の場合、カスタマイズされた装具600は、膝関節の上又は下のいずれかに取り付けて、膝の下の障害のある肢を支持するように設計されてもよい。一実施形態では、脚装具600は、障害のある肢の褥瘡の可能性を最小限にするために、頑丈であるが可撓性のある材料から形成される。片麻痺(monoplegic)又は障害のある肢の機能が低下しているが、切断者ではない患者の場合、脚装具600の実施形態は、障害のある肢に取り付けられてもよく、患者の大腿から足まで又は任意の部分まで延在されていてもよい。この実施形態では、脚装具600は、膝又は足首の関節の動きを支持及び制御するか、又はそれらの関節を所定の位置に固定することができる。カスタマイズ可能な脚装具600を歩行器100から取り外して、患者が歩行器100に入る前に、障害のある肢にカスタマイズ可能な脚装具600を取り付けることができる。
図6〜図14、図19〜図24に示される脚装具600の実施形態は、また、カスタマイズ可能な脚装具600の底部に取り付けられた疑似足(pseudo-foot)614を示す。実施形態では、疑似足614は、脚装具600の底部において吊り下げられた延長部であり、最終的な義肢の動きを模倣し、及び/又は装具600及び障害のある肢を支持することができる。疑似足614は、義肢と同じように動き、これにより、患者が歩行器100を使用しながら足の配置を練習できる。実施形態では、脚装具600はヒンジを有する受動膝関節を備え、これにより、疑似足614が脚装具600の底部から自由にスイングすることを可能となる。装置を使用する際、患者の筋肉は力を発揮するため、疑似足614は、自然な歩行動作に対応する時間に地面と接触し、それにより、患者は、自然な歩行動作をシミュレーションし、自然な歩行動作中に利用される筋肉を活性化するように訓練することができる。
[重量軽減システム]
図10〜14を参照すると、実施形態では、重量軽減システム108は、ハーネス1000、一連の滑車及びケーブル1002、及びケーブルを車輪付きフレーム102に取り付ける調整可能な留め具1004を備える。図示されるように、ハーネス1000は、滑車及びケーブル1002によって、上半身支持体104から吊り下げられている。ハーネス1000は、患者が適切な歩行動作の全範囲で動くことを可能にし、自然な歩行動作となるように骨盤を適切な位置にすることを容易にする。図示された実施形態では、ハーネス1000は、従来の登山で用いられるハーネス(climber’s harness)と同様であり、自由な可動範囲を残しながら患者の腰と脚の周りに固定される。一連の滑車及びケーブル1002により、ハーネス1000が、患者の下肢の動きを妨げることなく、シミュレーションされた歩行動作全体にわたって垂直及び水平に動くことができる。ケーブルをフレーム102に連結する留め具は、いくつかの異なる方法で実装することができる。例えば、1つの態様では、留め具1004は、ハーネス1000を固定位置に吊るす単純なフック又は固定アタッチメントであってもよく、又は留め具1004は、ハーネス1000の高さを制御するように調整可能であってもよい。留め具1004は、ばねで付勢されており、患者に柔軟な支持を提供してもよい。
ここで、図15〜18を参照すると、ハーネス1000を吊るすケーブルの張力(tension)及び変位(displacement)を制御できる油圧システム1500が示されている。1つの態様において、ハーネス1000を吊るすケーブルは、油圧システム1500によって制御されるピストンシリンダ1502に取り付けられてもよい。実施形態において、油圧システム1500は、電気モーター1504、油圧ポンプ1506、ピストンシリンダ1502、及びブラダ型アキュムレーター(bladder accumulator)1508を備える。電気モーター1504は、油圧ポンプ1506に動力を提供し、油圧ポンプ1506は、油圧作動液(hydraulic fluid)をブラダ型アキュムレーター1508及びピストンシリンダ1502に送る。ピストンシリンダ1502への油圧作動液の流れは、ピストンシリンダ1502内の圧力を変化させて、ピストンシリンダ1502の引張力を制御し、重量軽減システム108を調整可能にし、重量軽減システム108が、シミュレーションされた歩行動作中に患者がハーネス1000に加える力の変化に反応することを可能にする。ブラダ型アキュムレーター1508に向けられた油圧作動液は、ピストンシリンダ1502及び油圧ポンプ1506の双方に一定の圧力を供給し、したがって、油圧システム1500全体にわたって一定の圧力を維持する。
[歩行器の追加の実施形態]
図19〜23を参照すると、歩行器100の別の実施形態が示されている。この実施形態では、図示されたフレーム102は、縦ポール(vertical poles)1904に連結された一対のハンドバー(hand bars)1902を備える。一対の水平バー1906が縦ポール1904を連結し、1つ又は複数のクロスバー(crossbars)が安定性を提供する。結果として得られるフレーム102は、ほぼU字形である。ハンドバー1902は、歩行器100の左側及び右側にあり、使用時、患者は、ハンドバー1902の間に配置される。ハンドバー1902は、縦ポール1904に取り付けられ、歩行器100の運動方向に対して平行に延びる。ハンドバー1902は、ほぼ患者の腰の高さに配置される。患者は、歩行器100を使用する際、着座位置から起立位置への起立を補助するために、ハンドバー1902を使用することができる。したがって、1つの態様では、ハンドバー1902は、患者の体重を支持するのに十分な強度を有する。ハンドバー1902は、両端において、縦ポール1904に取り付けられる。他の実施形態では、支持構造体118を構成する要素の構成は異なり得るが、依然として、重量軽減システム108(この実施形態では、シート1922として示される)が骨盤の高さに取り付けられ、上半身支持体104(この実施形態では腹部支持体1900として示される)が上半身の高さに取り付けられることを可能にする。
図19〜23に示される実施形態では、水平バー1906及び縦ポール1904は、下側クロスバー1908及び2つの中間クロスバー(middle crossbar)1910を備える複数のクロスバーを介して連結される。下側クロスバー1908は、水平バー1906の前端で水平バー1906に取り付けられ、歩行器100を使用する患者の歩幅を妨げることなく安定性を高める。図示された実施形態では、下側クロスバー1908は、水平バー1906のわずかに上に配置され、2つの小さな縦セグメント(vertical segments)によって水平バー1906に連結されている。これは、歩行器100が使用されている際に患者の脚又は脚装具が下側クロスバー1908と接触する可能性を低減する。図示された実施形態では、障害肢歩行システム106の一部は、下側クロスバー1908に取り付けられて支持される。このため、1つの態様では、下側クロスバー1908は、障害のある肢、カスタマイズ可能な脚装具600、及び障害肢歩行システム106の重量を支持するのに十分な強度を有する。他の実施形態では、クロスバーの構成が異なっていてもよく、クロスバーの代わりに、例えば、堅固な前面( a solid front)が設けられてもよいが、依然として、重量軽減システム108が骨盤の高さに取り付けられ、上半身支持体104が上半身の高さに取り付けられることを可能にする。
図示されているように、縦ポール1904は、縦ポール1904の上端で1つ又は複数の中間クロスバー1910によって連結されてもよい。ここで、2つの中間クロスバー1910は、縦ポール1904の上端の間を水平に延在し、おおよそ患者の腰の高さで重量軽減システム108を支持する。実施形態では、中間クロスバー1910は、それらが縦ポール1904上でより低く又はより高く配置されるように調整されてもよく、これにより、重量軽減システム108を上昇又は下降させることができる。重量軽減システムを上下させると、患者の脚にかかる重量を調整できるほか、患者の身長に基づいてカスタマイズすることもできる。他の実施形態では、重量軽減システム108は、重量軽減システム108を中間クロスバー1910に対してより高く又はより低く配置することを可能にする機構を用いて、中間クロスバー1910に連結されてもよく、高さ及び患者の脚に課される重量の量を調整してもよい。中間クロスバー1910は、1つの態様では、患者が重量軽減システム108にかける重量及び重量軽減システム108自体の重量を支持するのに十分な強度を有する。
図示された実施形態では、上側クロスバー1912は、中間クロスバー1910の1つに連結され、上半身支持体104(この実施形態では、腹部支持体1900)に取り付けられる。実施形態では、上側クロスバー1912の高さ及び/又は上半身支持体104の位置は調整可能である。これにより、上半身支持体104を正しい高さに配置して患者の上半身を支持することができ、患者が歩行器100を使用する際に自然で直立した姿勢をとることができる。縦ポール1904及び上側クロスバー1912は、1つの態様では、患者が上半身支持体104にかける重量及び上半身支持体104自体の重量を支えるのに十分な強度を有する。
一実施形態では、腹部支持体1900は、上側クロスバー1912によって歩行器100のフレーム102に連結されている。他の実施形態では、腹部支持体1900は、異なる方法でフレーム102に連結されてもよいが、依然として、腹部支持体1900は、患者の腹部の高さに取り付けられる。実施形態では、フレーム102の高さは、腹部支持体1900が患者の腹部の高さに基づいて上下するように調整することができ、デバイスを使用する際、高さの異なる患者がそれぞれ自然な直立姿勢をとることができる。
別の実施形態では、障害肢歩行システム106は、図19−図24に示すように、それぞれが下部1916及び上部1918を備える2つの平行なアーム1914を備える。下部1916は、下部1916が歩行器100の移動方向に平行に前方又は後方に回動できるようにする調整可能なジョイントによって下側クロスバー1908に連結されている。上部1918は、調整可能なジョイントで下部1916に連結され、これにより、下部1916が回動するのと同じ平面内で上部1918が下部1916に対して曲がることを可能になる。上部1918の上端は、カスタマイズ可能な脚装具600に連結されている。調整可能なジョイントにより、カスタマイズ可能な脚装具600を水平面で適切に位置合わせしながら、患者の障害のある肢の高さまで上げたり下げたりすることができる。調整の際、調整可能なジョイントは緩んでおり、アーム1914は自由に動くことができる。使用時には、調整可能なジョイントは締められて、アーム1914を所定の位置に固定することができる。
図19〜24Cに示される実施形態では、アーム1914は、カスタマイズ可能な脚装具600の両側にある1組のトラック(tracks)1920を介して脚装具600に連結されており、トラック1920は、使用中の通常の歩行動作において、脚装具600の動き、したがって障害のある肢を案内する。患者が肢に体重をかけると、図24Bに示すように、障害肢歩行システム106は、トラックの上部に連結する。患者が障害のある肢から体重を移し、肢を持ち上げると、図24Cに示すように、障害肢歩行システム106間の連結は、トラック1920に沿ってトラック1920の底部に向かってスライドする。患者が歩き続けると、図24Aに示すように、体重は障害のある肢に戻り、障害肢歩行システム106間の連結は、トラック1920に沿って、トラック1920の上部までスライドして戻る。トラック1920に沿ったアーム1914の端部の動きに加えて、トラック1920はアーム1914の端部に対して回動する。これにより、障害のある肢が正常な歩行動作で移動し、健康的な歩行サイクルの角度力学を実現する。
図19〜23に示される実施形態では、重量軽減システム108は、中間クロスバーに取り付けられ、歩行器100の後方に向かって延在している。この実施形態では、重量軽減システム108は、シート1922と、シート1922を歩行器100のフレーム102に取り付けるシートリンク1924とを備える。歩行器100の使用中、患者は人間工学的(ergonomic)であり得るシート1922に座るが、それでも患者が適切な歩行動作の全範囲で動くことを可能にする。例えば、図示された実施形態では、シート1922は自転車スタイルの座席である。シート1922の下側は、シートリンク1924に固定され、シート1922はフレーム102に連結されている。
実施形態では、シートリンク1924は、重量軽減システム108をクロスバーに対してより高く又はより低く配置することを可能にする機構を介して中間クロスバー1910に取り付けられ、重量軽減システム108を上昇させ又は下降させて、患者の脚にかかる重量を調整することを可能にする効果を有する。一実施形態では、取り付け機構は縦方向にばねによって付勢されていてもよく、これにより、患者は、重量軽減システム108に着座したまま、適切な歩行の自然な縦方向の運動(natural vertical motion)をすることができる。また、一実施形態では、取り付け機構は、中間クロスバーに沿って側方方向に自由にスライドすることができ、重量軽減システム108が適切な歩行の自然な水平運動に沿って動くことを可能にする。
[使用方法]
一実施形態では、歩行器100を使用するために、患者は、まず、例えば車椅子に座って、カスタマイズ可能な脚装具600を障害のある肢にセットする。次に、患者は、後端の開口部を通って歩行器100に入る。患者は、支持構造体118又は上半身支持体104を使用して、立位への移動を支援してもらうことができる。次に、患者は当該患者の体重を重量軽減システム108に移す。腹部支持体1900を備える実施形態では、患者はこの時点で腹部支持体1900の後部の開口部を通って移動し、その結果、腹部支持体1900は患者の側面を支える。前腕レスト114が存在する場合、患者はその後、腕を前腕レスト114に置く。患者が安定したと感じたら、カスタマイズ可能な脚装具600を障害肢歩行システム106に取り付ける。最初の一歩を開始し、患者は、障害のある肢の方で蹴る動作を開始し、健在な肢の力によって前進する。患者が自分の筋肉を活動化している間、障害肢歩行システム106によって、障害のある肢はその通常の歩行動作を真似て動くことができる。これにより、脚は歩行の適切な生体力学に基づいて動くことができ、障害のある肢の力は大腿と腰を通して吸収される。重量軽減システム108の動きにより、骨盤は適切な動きで歩行することができる。
上記で説明されたものは、請求項の主題の態様の例を備える。もちろん、クレームされた主題を説明する目的で構成要素又は方法の考えられる全ての組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、開示された主題の多くのさらなる組み合わせ及び置換が可能であることを認識するであろう。したがって、開示された主題は、添付の特許請求の範囲の思想及び範囲内にある全てのそのような変更、修正、及び変形を包含することが意図されている。さらに、「含む(includes)」、「有する(“has” or “having”)」という用語又はそれらの形態の変形が詳細な説明又は請求項の何れかで使用される限り、そのような用語は「備える(comprising)」という用語と同様に包括的であることが意図され、そのような用語は、請求項において過渡的な単語(a transitional word)として使用される場合に、「備える(comprising)」として解釈される。

Claims (20)

  1. 肢に障害のあるユーザーが使用する医療用歩行器であって、
    床面に沿って移動し、前記ユーザーの体重の少なくとも一部を支えるようになっている車輪付きフレームと、
    前記ユーザーの障害のある肢に連結され、シミュレーションされた歩行動作に基づいて前記障害のある肢を案内するように構成され、前記車輪付きフレームに取り付けられた障害肢歩行システムと、
    を備える、医療用歩行器。
  2. 前記障害肢歩行システムは、
    前記ユーザーの前記障害のある肢に連結される装具を前記障害肢歩行システムに連結するヨークと、
    前記ヨークを前記車輪付きフレームに連結し、実質的に単一の平面内での移動を可能にする、少なくとも1つのスイングリンケージと、
    前記スイングリンケージの後方への動きを制限するハードストップと、
    を備える、請求項1に記載の医療用歩行器。
  3. 前記装具が、前記ユーザーの肢に適合し、前記障害のある肢の手術部位に圧力がかかるのを回避するように前記障害のある肢の周囲を包むように構成される、請求項2に記載の医療用歩行器。
  4. 前記装具は、さらに、前記装具の底部から突出し、義肢の足の動きを模倣する疑似足を備える、請求項3に記載の医療用歩行器。
  5. 前記障害肢歩行システムは、
    複数の平行アームと、
    ここで、前記平行アームのそれぞれは、前記車輪付きフレームに当該アームの一端において連結されるとともに、前記ユーザーの前記障害のある肢に取り付けられる装具に当該アームの反対側の端において連結され、
    前記平行アームに連結されているときに、通常の歩行動作に基づく前記装具のスムーズな動きを可能にする、前記装具に固定される複数のチャネルと、
    を備える、請求項1に記載の医療用歩行器。
  6. 前記車輪付きフレームは、
    車輪付きベースと、
    前記車輪付きベースから上方に突出する支持構造体と、
    前記ユーザーの体重の少なくとも一部を支え、前記ユーザーの直立姿勢を促進するように構成されている、前記支持構造体に取り付けられた上半身支持体と、
    を備える、請求項1に記載の医療用歩行器。
  7. 前記支持構造体は、異なる高さの前記ユーザーに対応するために長さが調整可能である、請求項6に記載の医療用歩行器。
  8. 前記上半身支持体が前腕レストである、請求項6に記載の医療用歩行器。
  9. 前記前腕レストは、
    前記ユーザーの左前腕に対応するように角度が付けられた左腕レストと、
    前記ユーザーの右前腕に対応するように角度が付けられた右腕レストと、
    前記左腕レストと前記右腕レストを連結する中央部分と、
    前記中央部分から垂直に延びる複数のハンドルと、
    を備える、請求項8に記載の医療用歩行器。
  10. 前記上半身支持体が腹部支持体である、請求項6に記載の医療用歩行器。
  11. 前記車輪付きフレームに取り付けられた重量軽減システムをさらに備え、前記重量軽減システムは、前記ユーザーの体重の少なくとも一部を支持するように構成されている、請求項1に記載の医療用歩行器。
  12. 前記重量軽減システムは、前記ユーザーの脚及び障害のある肢によって支えられる体重の量を変更するように調整可能である、請求項11に記載の医療用歩行器。
  13. 前記重量軽減システムは、
    シートと、
    調整可能な高さで前記シートを前記車輪付きフレームに取り付け、前記シートを横方向に移動可能にするシートリンクと、
    を備える、請求項12に記載の医療用歩行器。
  14. 前記重量軽減システムは、
    前記医療用歩行器の使用中に前記ユーザーに取り付けられるハーネスと、
    前記車輪付きフレームから前記ハーネスを吊るす、一連の滑車及びケーブルと、
    前記ケーブルを前記車輪付きフレームに連結する留め具と、
    を備える、請求項12に記載の医療用歩行器。
  15. 前記留め具は、油圧システムによって調整可能であり、前記油圧システムは、
    電気モーターと、
    前記電気モーターによって駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプによって送られる油圧作動液によって変位が制御されるピストンシリンダと、
    ブラダ型アキュムレーターと、
    を備え、
    前記油圧ポンプが前記油圧作動液を前記ブラダ型アキュムレーターに送り、前記ブラダ型アキュムレーターが前記ピストンシリンダと前記油圧ポンプに一定の圧力を供給する、請求項14に記載の医療用歩行器。
  16. 肢に障害のあるユーザーが医療用歩行器を使用する方法であって、
    装具を前記ユーザーの障害のある肢に取り付けるために前記医療用歩行器を配置すること、ここで、前記医療用歩行器は、
    床面上を移動するように構成された車輪付きフレームと、
    シミュレーションされた歩行動作に基づいて前記ユーザーの前記障害のある肢を案内するように構成され、前記車輪付きフレームに取り付けられた障害肢歩行システムと、
    を備え、
    前記障害肢歩行システムに装具を取り付けること、
    前記障害のある肢をシミュレーションされた歩行動作で動かすように歩くこと、
    を備える、方法。
  17. 前記車輪付きフレームは、
    車輪付きベースと、
    前記車輪付きベースから上方に突出する支持構造体と、
    前記支持構造体に取り付けられた上半身支持体と、
    を備える、請求項16に記載の方法。
  18. 前記車輪付きフレームは、前記車輪付きフレームに取り付けられた重量軽減システムをさらに備える、請求項16に記載の方法。
  19. 前記ユーザーを前記重量軽減システムに連結することをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  20. 車輪付きフレームと、
    ここで、前記車輪付きフレームは、
    車輪付きベースと、
    前記車輪付きベースから上方に突出する支持構造体と、
    前記車輪付きフレームに取り付けられた重量軽減システムと、
    前記支柱に取り付けられた上半身支持体と、
    を備え、
    車輪付きフレームに取り付けられた障害肢歩行システムと、
    ここで、前記障害肢歩行システムは、
    装具を障害肢支持システムに連結するヨークと、
    前記ヨークを前記車輪付きフレームに連結し、実質的に単一の平面内での移動を可能にする、少なくとも1つのスイングリンケージと、
    前記スイングリンケージの後方への動きを制限するハードストップと、
    を備え、
    を備える、医療用歩行器。
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