JP3032039B2

JP3032039B2 - 歩行補助装置

Info

Publication number: JP3032039B2
Application number: JP3129295A
Authority: JP
Inventors: 英明鳥居; 友昭高田; 良規土居; 泰太郎田中; 志郎中林; 昭二村上; 英雄矢野
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH04352961A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下肢麻痺等の歩行障害
者に自力歩行手段を与えるための歩行補助装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】下肢麻痺等の重症度の高い歩行障害者
は、自分の意志で足を前後に動かすこともできなけれ
ば、足の知覚もない。したがって自力で立って歩くこと
ができず、車椅子でしか移動することができなかった。
極く短い距離の移動は杖をついて行なうことも可能では
あるが、歩行の代替手段にはなり得ない。

【０００３】しかしながら、自力歩行は、単に移動手段
を得るということのみならず、歩行障害者にとって、生
きる希望を与えるものであり、心理的に極めて重要であ
ることは広く認められているところである。

【０００４】この点にかんがみ、重症度の高い歩行障害
者の下半身に装着し、歩行の補助を行なう歩行補助装置
が既に実現している。

【０００５】ところで、歩行は左右の足を交互に前方に
振り出すことによって行なわれるのであるが、健常者の
歩行運動は、支持足側に体重を掛け、移動足側の足長さ
支持足の足長より短かくすると同時に体重を前に移すこ
とにより、移動足が前方に振出され、移動足の足長を長
くすると同時に体重を移動足側に掛け、支持足に切換
え、この動作を繰返すことにより行なわれる。以上の個
々の動作は無意識に行なわれるものであり、移動足長を
支持足長に比して短かくする動作は移動足側の膝を曲げ
るとともに支持足側の足首の関節を伸ばすことによって
行なわれている。これにより、移動足を振り出し靴底や
足の裏が地面又は床面と擦れることなく、円滑に歩行が
できるのである。

【０００６】さて、従来の歩行補助装置では、歩行のた
めに、下肢に固定された靴底を前傾させることと、体重
を支持足に掛けることによって移動足を地面から浮かせ
るようにされている。そのため、移動足と支持足の足長
の差が少なく、移動足を靴底が床面と擦れることなく前
方に振り出すには、体を大きく前傾させるとともに横に
も傾けなければならず、危険であるのみならず、歩行に
必要なエネルギーも大きくなる欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実情
にかんがみ、歩行に必要な左右の足長の差が得られ、安
全に、かつ少ないエネルギーで歩行を行なうことができ
る歩行障害者用の歩行補助装置を提供することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の歩行補助装置
は、上記の課題を解決するため、下肢麻痺等の歩行障害
者に自力歩行手段を与える歩行補助装置において、該歩
行補助装置は、障害者の下半身の姿勢維持と、体重の支
持のための下半身保持を行なうため、体幹部に装着され
下肢を固定する左右１対の支柱を有する補装具と、該補
装具に装着され、上記２本の支柱の夫々を独立的に長さ
を変化させる空気圧式支柱長可変機構、支柱長さ、鉛直
方向に対する支柱角度、作動空気圧力の夫々を検知する
センサ、上記の各センサからの信号に基き、制御アルゴ
リズムに従い支柱長さを交互に一方が他方より長くなる
如く伸縮させる制御装置、上記の支柱長可変機構に空気
圧を供給する空気源を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の歩行補助装置は以上の如く構成されて
いるので、歩行障害者は歩行補助装置の補装具により下
半身の姿勢が維持され、下半身の関節を体重支持のため
保持される。この状態で歩行を行なう場合は、支柱長、
支柱の傾き、作動空気の圧力はセンサによって検知さ
れ、各センサからの信号に基き、予め設定された制御ア
ルゴリズムに従って、空気圧式支柱長可変機構により左
右の支柱が交互に伸縮して、移動足側の支柱が充分前方
に振り出し可能となり、杖と上半身により適切な時期に
体重の移動を行なうことにより円滑な歩行が可能とな
る。支柱の長さの変更は空気圧により行なわれるので、
歩行者は体重を持上げる必要はなく、歩行に必要なエネ
ルギーは少なくて済む。

【００１０】支柱長可変手段としては、踵の高さ可変手
段と靴底厚さ可変手段とにより構成するか、靴底厚さ可
変手段のみで構成するか、支柱の膝に相当する部分を屈
曲させる手段により構成することができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の実施例としての歩行補助装
置の全体構成を示す図である。本歩行補助装置１は、障
害者の下半身の姿勢維持と、体重の支持のための下半身
の保持を行なうため、躯幹部に装着される部分とこれに
所定の角度範囲内で回動自在に上端を支持され、下肢を
固定する左右１対の支柱２とから成る補装具７に、上記
の支柱を夫々独立的に長さを変化させる空気圧式支柱長
可変機構３、支柱長さ、支柱角度、支柱長可変機構作動
空気圧力等を検知するセンサ、上記の各センサからの信
号に基き、予め設定された制御アルゴリズムに従い支柱
長を伸縮させる制御装置４、上記の支柱長可変機構に空
気圧を供給する動力源（空気源）５、該空気源の圧力を
制御する空気圧制御装置６が装着されて構成されてい
る。

【００１３】図２は支柱長可変機構３と、支柱長を伸縮
させる制御装置４、動力源（空気源）５、空気圧制御機
器６の系統図である。

【００１４】この実施例の歩行補助装置では、支柱２の
下端には直接靴底の部分１０が取付けられ、かつ、支柱
２に空気シリンダ１１を介して踵１２が取付けられてい
る。

【００１５】靴底１０は上下２枚の板１０ａ、１０ｂの
間にベローズ１０ｃを介在させベローズ１０ｃ内に圧縮
スプリング１０ｄが設けられて構成されている。

【００１６】又、空気圧シリンダ１１内のピストン１１
ａとシリンダ１１ｂの下端（踵取付ロッド１２ａがシリ
ンダより出る部分）との間には圧縮スプリング１１ｃが
設けられている。

【００１７】動力源（空気源）５には高圧タンク１３と
低圧タンク１４とが設けられており、高圧タンク１３内
の高圧空気は、空気圧制御装置６のレギュレータ、可変
絞り１６、切換弁１７、１８を経て、空気圧シリンダ１
１に供給される。切換弁１８は、高圧タンク１３の高圧
空気を空気圧シリンダ１１に連通させる経路と、空気圧
シリンダ１１内の空気又は高圧タンク１３内の空気を逆
止弁１９を経て低圧タンク１４に導く経路と、空気圧シ
リンダ１１内の空気を大気に放出する経路とのいずれか
に選択的に切換えることができるようになっている。

【００１８】又、低圧タンク１４内の低圧空気は、レギ
ュレータ２０、可変絞り２１、切換弁２２を経て、靴底
のベローズ１０ｃ内に導かれる。切換弁２２は、この経
路の他、ベローズ１０ｃ内の空気を大気に放出する経路
とに選択的に切換え可能となっている。さらに、低圧タ
ンク１４内の低圧空気はレギュレータ２０を経た後、別
の可変絞り２３及び前記の切換弁１７、１８を経て、空
気圧シリンダ１１に供給することも可能となっている。

【００１９】空気圧シリンダ１１内の圧力を検知する圧
力センサ２５及びベローズ１０ｃ内の圧力を検知する圧
力センサ２６が夫々空気圧シリンダ１１及びベローズ１
０ｃに接して設けられ、又、シリンダ１１の位置検知セ
ンサ２７、支柱の角度検知センサ２８が設けられ、それ
らの検知信号は導線２９、３０、３１、３２を経て制御
装置４に入力される。制御装置４はこれらのセンサから
の信号に基づき、予め設定された制御アルゴリズムに従
って、制御導線３３を経て前記の切換弁１７、１８、２
２を切換えて空気圧シリンダ１１及びベローズ１０ｃを
伸縮させて踵高さ及び靴底厚さを変えて支柱長を伸縮さ
せる。

【００２０】踵高さを変える空気圧シリンダ１１は、高
圧タンク１３の高圧空気及び低圧タンク１４の低圧空気
のいずれもを切換えて導入可能となっているが、高圧タ
ンク１３は主に体重の前傾を補助するための踵高を伸ば
すのに使用され、低圧タンクは踵高、靴底厚さを伸ばす
のに使用される。脚長を縮める時に回収された空気は低
圧タンク１４に戻される。低圧タンク１４内の圧力が低
下した場合には、高圧タンク１３から低圧タンク１４に
空気を補充する。

【００２１】踵高さの可変手段の空気シリンダ１１及び
靴底厚さ可変手段としてのベローズの伸縮に圧縮性流体
である空気を利用しているので、これらはダンパーとし
て着地時の衝撃を緩和し、吸収することができる。又、
スプリング１０ｄはベローズ１０ｃ内空気を抜いた場合
の収縮を行なう役目をし、スプリング１１ｃはシリンダ
の収縮を行なう役目をする。

【００２２】次に本歩行補助装置を装着して歩行を行な
う場合の動作を図３により説明する。図の下半部には
左足３５を破線で示し、右足３６を実線で示し、左足３
５を移動足とし、後方から振出しを開始し、前方に振出
して靴底を接地する迄の半サイクルの動作過程の６つの
瞬間を順を追って、、…に示し、その主な状態
の下半身を写実的に上半部に対比して示す。なお、下の
図で、●は右足３６の腰関節、×は左足３５の腰関節、
◎は肩の位置を夫々示す。これらの関節の位置の移動
は、松葉杖と歩行者自身の上半身の筋肉を使用して行な
うものであり、歩行者は自分の力で歩いたと実感するこ
とができる。

【００２３】以下に歩行の半サイクルの各動作を詳細に
説明する。

【００２４】体重を支持足（右足）に移し、同時に体
重を右足上に移動させることで移動足（左足）側の腰を
持ち上げる。同時に移動足（左足）の踵高、靴底は収縮
させることで移動足を前に出し易くする。

【００２５】→支持足（右足）の踵高を伸ばすこと
と、体重を前に傾けることで移動足（左足）が自重によ
り前方に振れる。

【００２６】→移動足（左足）が前方に振り出され
る。この時、移動足（左足）の各部は収縮しているので
床と接触しない。

【００２７】→支持足（右足）の踵高を伸ばすこと
で移動足（左足）が重心位置より、前方に振り出され易
くする。移動足（左足）が支持足（右足）よりも十分前
方に出てから着地する直前までに踵高、靴底を延ばし、
着地の衝撃に備える。

【００２８】→移動足（左足）が前方に最大に振り
出された時、体重を移動足（左足）に移すことにより、
移動足（左足）は床に強く押し付けられる。直前に伸ば
しておいた踵高で着地の衝撃を吸収する。衝撃の吸収と
体重で移動足（左足）の踵高は縮む。

【００２９】→体重が移動したことにより、移動足
と支持足で交代する。体重の移動により新しい支持足
（左足）の踵高はさらに縮み、靴底も収縮する。この時
左側の腰の高さが下がり右側の腰の高さとほぼ等しくな
る。

【００３０】→’体重を支持足（左足）に移し、同
時に上半身を左に移動させることで移動足（右足）側の
腰を持上げる。移動足（右足）の踵高、靴底は収縮する
ことで、移動足を前に出し易くする。

【００３１】次に、支柱長さ可変手段の他の実施例につ
いて述べる。

【００３２】支柱長を変える手段としては、上記実施例
の如く、踵高さと靴底厚さとを同時に変化させる方法の
他、踵を靴底と別に設けず、踵部を含む靴底の厚さを可
変とすることも可能である。図４はその１例の靴底の外
観を示す図である。靴底１０は前記の実施例と同様、上
下２枚の硬質の板１０ａ、１０ｂと、これらに挾まれた
ベローズ１０ｃとより成り、ベローズ１０ｃに空気圧を
導入して靴底の厚さを変え、空気圧導入管の中間に設け
た切換弁（図示せず）を閉じて圧力を保持し、空気圧で
体重及び装置の重量を支持するようになっている。

【００３３】図５、図６は他の実施例の靴底厚さの低・
高両状態を示す図である。この実施例では、靴底の上下
の硬質板１０ａ、１０ｂは、空気圧シリンダ４０により
リンク機構４１を介して間隔を変化させ、開閉両位置で
ロック機構４２により上下両板１０ａ、１０ｂとリンク
機構４２の相互位置をロックし、体重及び装置の重量を
支持するようになっている。

【００３４】図７、図８に示す他の実施例では、図５、
図６で説明した実施例の空気圧シリンダ４０の代りに、
空気圧式回転アクチュエータ４３を使用して、上側の板
１０ａに揺動自在に取付けられたロッド４４を回動させ
て、上下両板間の間隔を変化させるようにしたものであ
る。この場合も、体重及び装置の重量の保持はロック機
構４２で行なう。

【００３５】又、支柱長さ変更手段としては、図９に示
す如く、歩行補助装置の支柱の膝関節に対応する部分４
５をある角度屈曲可能な関節構造とし、例えば空気圧回
転アクチュエータ４６で、一直線に伸ばした位置と、僅
かに屈曲した位置のいづれかに選択的に保持できるよう
な構造も採用可能である。

【００３６】上記の支柱長さ変化のための踵１２の高さ
変換用空気圧シリンダ１１、靴底厚さ変更用ベローズに
供給するための圧縮空気は、図１０に示す如く、歩行補
助装置着者が歩行時に使用する松葉杖に、この松葉杖に
体重を掛けた時に松葉杖に生ずる軸方向の力により作動
する空気ポンプ４８を組込み、これにより得られる圧縮
空気を図示しない逆止弁を設けたフレキシブルホース４
９を介して動力源５に供給するようにすれば、外部から
動力を補給することなく、自力のみで歩行することが可
能となる。

【００３７】

【効果】以上の如く、本発明によれば、少ないエネルギ
ーで歩行に必要な左右の足長の差を得ることができ、歩
行障害者が自力で歩行することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の歩行補助装置の全体構成を示
す斜視図である。

【図２】その実施例の支柱長可変機構とその制御装置、
動力装置の系統図である。

【図３】上記実施例の歩行補助装置を装着して歩行を行
なう場合の動作を説明する説明図である。

【図４】支柱長可変手段の他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図５】支柱長可変手段のさらに他の実施例を示す側断
面図である。

【図６】図５とともにその作用を説明する側断面図であ
る。

【図７】さらに他の実施例を示す側断面図である。

【図８】図７とともにその作用を説明する側断面図であ
る。

【図９】支柱長可変手段の更に他の実施例を示す側面図
である。

【図１０】支柱長可変のための動力を歩行動作により得
ることのできる構成の１実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

１歩行補助装置２支柱３支柱長可変機構４制御装置５動力源（空気源）６空気圧制御装置７補装具１０靴底１０ｃベローズ１１空気圧シリンダ１２踵１３高圧タンク１４低圧タンク１７、１８、２２、切換弁２５、２６、２７、２８センサ３５左足３６右足４１、４４リンク機構４２ロック機構４３、４６空気圧回転アクチュエータ４５膝関節対応部４８空気ポンプ４９フレキシブルホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中泰太郎明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者中林志郎明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者村上昭二明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者矢野英雄埼玉県所沢市中新井５−14−14 (56)参考文献特開昭60−199450（ＪＰ，Ａ) 特開平１−97456（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−36896（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−11160（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61H 3/00 B25J 5/00 B25J 13/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下肢麻痺等の歩行障害者に自力歩行手段
を与える歩行補助装置において、該歩行補助装置は、障
害者の下半身の姿勢維持と、体重の支持のための下半身
保持を行なうため、体幹部に装着され下肢を固定する左
右１対の支柱を有する補装具と、該補装具に装着され、
上記２本の支柱の夫々を独立的に長さを変化させる空気
圧式支柱長可変機構、支柱長さ、鉛直方向に対する支柱
角度、作動空気圧力の夫々を検知するセンサ、上記の
各センサからの信号に基き、制御アルゴリズムに従い支
柱長さを交互に一方が他方より長くなる如く伸縮させる
制御装置、上記の支柱長可変機構に空気圧を供給する空
気源、を有することを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】上記の支柱長さを可変とする手段が、踵
高さ可変手段と靴底厚さ可変手段により成ることを特徴
とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】上記の支柱長さを可変とする手段が、靴
底厚さ可変手段より成ることを特徴とする請求項１に記
載の歩行補助装置。
【請求項４】上記の靴底厚さ可変手段がベローズ状に
構成され導入される空気圧により高さが可変な靴底であ
ることを特徴とする請求項３に記載の歩行補助装置。
【請求項５】上記の靴底厚さ可変手段が空気圧式アク
チュエータによりリンク機構を介して靴底の上下両面間
の間隔を変化させる機構を有することを特徴とする請求
項３に記載の歩行補助装置。
【請求項６】上記の靴底厚さ可変手段が、さらに変え
られた厚さを保持するロック機構を有することを特徴と
する請求項５に記載の歩行補助装置。
【請求項７】上記の支柱長さを可変とする手段が支柱
の膝に相当する部分を屈曲させる手段であることを特徴
とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項８】上記の支柱長さを変化させるための空気
圧は、該歩行補助装置を装着した歩行者が松葉杖で体重
を支える時に松葉杖の軸方向に生ずる力を変換して得る
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助
装置。