JP3032086B2

JP3032086B2 - 両側長下肢装具

Info

Publication number: JP3032086B2
Application number: JP4175653A
Authority: JP
Inventors: 英明鳥居; 有光別当
Original assignee: 技術研究組合医療福祉機器研究所
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH06114089A

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両側長下肢装具に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】脊髄の損傷により、両側下肢及び体幹下
部の感覚麻痺及び筋機能を喪失した歩行障害者が自力歩
行を行うため装着する装具としては、従来、股関節を固
定し、松葉杖で体重を支持し両脚を同時に前に振り出す
「大振り歩行」を行なうものが主であった。しかし、こ
の歩行方法は非常に大きなエネルギーを必要とし、長距
離の歩行は困難であった。

【０００３】そこで健常者の歩行のように交互に左右の
脚を出して歩行する交互歩行を可能とする装具が内外で
提案されている。従来知られているこの種の装置の最大
の問題点は、両脚支柱の長さが同じであるため、一方の
脚を振り出す場合、体を大きくかたむけなければ足底が
地面に支えて振り出すことができないので、身体を交互
にかたむけながら進んで行かねばならず、エネルギーの
消費も大きく、安定して歩行することができなかった。

【０００４】この点を改善することを目的として、本発
明者らは、先に特願平３−１２９２９５号で、下肢を固
定する左右一対の支柱を空気圧式支柱長可変機構を用い
て、歩行動作に対応させて交互に一方が他方より長くな
る如く伸縮させるようにした補装具を提案した。

【０００５】この構成により、歩行に際して身体を大き
く左右に交互に傾ける必要がなくなり、比較的少ないエ
ネルギー消費で安定して交互歩行をすることが可能とな
った。

【０００６】ところで、交互歩行を行なう場合、一方の
脚を前に出すと他方の脚は身体に対して後に下がるので
あるが、健常者はこの動作を無意識に行なっいる。しか
し、歩行障害者の場合は、交互に脚を強制的に出させる
とともに一方の脚が前に出れば他方が後退するように互
いに連動させることが必要になる。

【０００７】その連動機構としては、ハウジング付きワ
イヤケーブルを用いたものが知られているが、小さい曲
率半径で配線した場合は摩擦損失が大きく、又、ワイヤ
の耐久性に問題があった。ケーブルの代りにハウジング
内を液圧で伝達することも考えられるが、液圧源や蓄圧
器を必要とし、又液漏れの問題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来使用さ
れ、あるいは提案されている下肢麻痺者用の交互歩行用
両側長下肢装具の上述の問題点にかんがみ、簡単な構成
で摩擦損失が少なく、耐久性のすぐれた両脚間の連動機
構を備えた交互歩行用装具を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による両側長下肢
装具は、上記の課題を解決するため、体幹装具の左右各
側の股関節継手軸に揺動自在に結合された下肢支柱、体
幹装具の後部に軸支され左右方向に延びる連動軸、該連
動軸の両端に固定され該軸に直角に互いに概ね逆方向に
延びる第１リンク、第１リンクの自由端と上記下肢支柱
の股関節より下方に離れた点とに両端がピン結合された
第２リンクを有し、上記第１リンク、第２リンク、下肢
支柱及び体幹装具の四部材により構成され、下肢の動き
に応じて変形する４本リンク機構が装具の左右両側に形
成され、上記左右の４本リンク機構は、上記の連動軸を
介して左右の下肢支柱の動きが交互歩行となる如く連動
されるとともに、上記連動軸の中間にクラッチを設けた
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】以上の構成により、一方の下肢支柱が前に出る
と、その側の４本リンク機構はそれに応じて変形し、そ
の第１リンクが連動軸の回りに回動すると、連動軸を通
じて他方の４本リンクの第１リンクが同じ角度だけ回動
する。第１リンクの他端は軸に関して概ね逆方向の位置
にあるので、他方の４本リンクがそれに応じて変形すれ
ば支柱を後退させる。かくして両側の支柱は交互に互い
に逆方向に運動し円滑な交互歩行が可能となる。

【００１１】両側のリンク機構は、４つの部材が互いに
ピン結合されて構成されているので、摩擦損失は殆んど
なく、僅かのエネルギー損失で円滑に変位し、耐久性も
優れている。

【００１２】交互歩行を行なうためには、前述の如く、
両脚を交互に前方に振出し他方の脚を後退させるのと同
期して一方の脚を他方の脚よりも短かくする必要があ
る。そこで、本発明による左右リンク機構の連動と併せ
て、該リンク機構の変位を利用して、脚長伸縮手段を同
期して作動させるように制御すれば、さらに円滑な交互
歩行が可能となる。

【００１３】本発明の上記以外の課題及びこれを解決す
るための手段は、以下に図面を参照して詳細に述べる実
施例の説明により明らかにされるであろう。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は本発明による左右下肢支柱の連動機
構を備えた両側長下肢装具の一実施例の外観を示す斜視
図、図２はその側面図、図３はその正面図である。

【００１６】本実施例の装具１では、骨盤体幹支持部２
には、その両側に設けられた左右の股関節継手３Ｌ，３
Ｒを介して、大腿部及び下腿部を支持する支柱４Ｌ，４
Ｒが前後方向に揺動自在に枢着されている。各支柱４
Ｌ，４Ｒの下端には装着者の足を保持する足底部５が取
付けられている。

【００１７】本実施例の装具では、図１に示すように、
空気圧制御により足底部５の厚さを変化させ、かつ踵の
高さを変化させて左右の支柱長を歩行動作に合せて交互
に伸縮させる支柱長可変機構６が設けられている。な
お、図２及び図３には煩瑣をさけるため、これらの装置
の図示を省略してある。

【００１８】さて、本実施例の装具には本発明による左
右下肢支柱の連動機構が備えられている。この機構を図
４、図５、図６に示す。

【００１９】骨盤体幹支持部２の後面の少くとも１個所
に設けらた軸受け８に左右方向に延びる連動軸９が自身
の軸の回りに回転自在に軸支されている。この軸９の両
端には夫々第１リンク１０Ｒ，１０Ｌが固定されてい
る。図６の側面図では、左右のリンク機構を区別するた
め、右側リンク機構を構成する部材を実線で、左側のリ
ンク機構を構成する部材を破線で示した。この図及び図
４より明らかな如く、左右の第１リンク１０Ｌ，１０Ｒ
の軸９への取付け姿勢は同一ではなく、他端が概ね逆方
向に向くように取付けられている。両側の第１リンク１
０Ｌ，１０Ｒの軸９に固定された端部の反対側端部１１
と、下肢支柱４Ｌ，４Ｒの股関節継手の中心より下方に
若干離れた点１２の夫々に両端をピン結合して第２リン
ク１３Ｌ，１３Ｒが設けられている。

【００２０】以上の構成により、第１リンク１０、第２
リンク１３、下肢支柱４のピン結合点３と１２との間の
部分、及び骨盤体幹支持部２の支柱４及び軸９の軸支点
の間の部分により、左右に夫々４本リンク機構が構成さ
れる。

【００２１】左右の４本リンク機構は面対称の形状では
なく、図６より判る如く、右側のものは概ね平行四辺形
リンクとなっているが、左側のものは相対する２つのリ
ンクが交差した鼓形となっている。

【００２２】なお、４本リンク機構では、ある１本のリ
ンクが変位すれば、他の３本のリンクは一意的にそれに
応じた位置に変位する。

【００２３】又、軸９の中間にはクラッチ１５が設けら
れており、クラッチ１５を切ることにより、左右の４本
リンク機構は連動を解除され、左右の支柱４Ｌ，４Ｒは
互いに自由に股関節継手軸３の回りに回動自在となる。

【００２４】左右のリンク機構を連結する軸９は強度が
必要であるから、例えばステンレス鋼の丸棒又はカーボ
ンファイバによるＣＦＲＰ等で作られ、又、第１、第２
リンク１０Ｌ，１０Ｒ；１３Ｌ，１３Ｒは軽合金製とす
ることが望ましい。

【００２５】この装具は以上の如く構成されているの
で、歩行時はクラッチ１５を入れて左右のリンク機構を
連結すると、一側の支柱（例えば右側支柱４Ｒ）を股関
節３Ｒを軸として前方に振り出すと、第２リンク１３
Ｒ、第１リンク１０Ｒを介して骨盤体幹支持部２に固定
された軸受８に軸支された軸９を、図６において反時計
方向に回動させ、この軸９の左端に固定された左側のリ
ンク機構の第１リンク１０Ｌを反時計方向に回動させ
る。右側の第１リンク１０Ｒは軸９より下方に延びてい
るが、左側の第１リンク１０Ｌはこれとほぼ反対方向に
延びているので、左右の第１リンクは一体となってシー
ソー運動をし、右側の第１リンク１０Ｒと第２リンク１
３Ｒの結合点１１が前に出ると、左側の第１リンク１０
Ｌと第２リンク１３Ｌの結合点１１は後方に後退し、第
２リンク１３Ｌを介して左側の支柱４Ｌを股関節点３を
軸として後方に回動させる。次いで、左側支柱４Ｌを前
方に振り出すと、同様の原理で右側支柱４Ｒが自動的に
後方に回動する。

【００２６】股関節の後方回転は調整可能なストッパで
一定位置で停止するように制動されるようになってお
り、その結果、互いに連動した他方の側の支柱の前方回
転も一定位置に制動され、装着者に適した歩幅に調整す
ることが可能である。

【００２７】リンク機構は、前述の如く左右相称でない
ため、左右の股関節の回りの動きも完全には相称にはな
らないが、可動角度は前後各１０〜１５°程度であるか
ら、歩幅の差は７ｍｍ程度に止まり、実用上問題は生じ
ない。

【００２８】クラッチ１５を切り、左右のリンク機構の
連動を解除すると、左右の第１リンクは軸９の軸線の回
りに互いに自由に回転できるため、図７に示す如く、左
側の各リンクの位置と無関係に右側の支柱４Ｒを前方に
伸ばした位置にもたらすことができ、又図８に示す如
く、左側の支柱４Ｌを右側支柱４Ｒの位置と無関係に前
方に伸ばした位置にすることが可能となる。そこで、両
側の支柱の膝関節のロックを外して両側の支柱の上腿部
を前方に伸ばし、下腿部を後方に折り曲ることにより、
着座可能となる。

【００２９】クラッチ１５は図９に示す如く左右の連結
部材２０，２１の一方にピン２２を軸に直角方向に植設
し、他方にこのピンを受入れることのできる切欠き２３
を設け、左右が同位相の場合にのみ連結可能となり、起
立歩行時にはスプリング２４によって連結状態を保持で
き図示しない掛外し装置によりクラッチの連結、解除が
できるような構成とするのがよい。

【００３０】なお、解除状態より連結状態にするとき
は、左右の連結部材２０，２１の角度位相がかなり異っ
ていても結合を始められるように切欠き２３の形状は入
口部がやゝ開いた形状とするのがよい。このようにする
ことにより、切欠き２３の入口にピン２２が入り始めれ
ば、杖の操作により体幹の前後揺動で片脚を少し振るこ
とで完全な連結状態に落着くようにすることができる。

【００３１】着座より起立するときに、股関節の角度に
よっては、リンク機構が死点にある場合も想定されるの
で、適当な補助スプリング等を設け、リンクを死点より
ずらすようにすればよい。

【００３２】軸９に、上記のクラッチ１５以外に、軸の
回りの捩り弾性を有する部材を介在させることにより、
左右のリンク機構の連動に融通性ができ、一方の脚に衝
撃が加わった場合他方の脚に伝達されることを緩衝する
ことができる。捩り弾性を有する部材としてはコイルバ
ネやウレタンゴム棒等を利用することができる。

【００３３】前述の如く、体の重心を左右に移動せずに
交互歩行を行う場合、左右の脚長を交互に伸縮させて遊
脚側を短くすることが不可欠である。図１に示す如く、
本実施例の装具では、空気圧を利用して足底部５の厚さ
を変化させ、かつ踵の高さを変える支柱長可変機構６が
設けられているが、その制御装置７を前述のリンク機構
の近傍に設け、リンクの変位により制御装置７を操作し
て支柱４の振出しと連動して支柱長を伸縮するようにす
れば、歩行動作を円滑に行なうことができる。

【００３４】ところで、上述の如く左右の脚長を交互に
伸縮させて遊脚を振り出し着地させて交互歩行を行なう
場合は、図１０（ａ），（ｂ）に示す如く、股関節点は
地に着いている脚の着地点を中心とする円弧に近い線上
を移動し、この運動を繰返すことにより体の重心は正弦
波に近い形で上下動する。健常者の場合は無意識に接地
脚の膝をわずかに曲げたり、踵を地面から持上げること
により、重心の高さがあまり変らないようにしている
が、下肢麻痺等の歩行障害者が両長下肢装具を装着して
交互歩行を行う場合は重心が上下移動した場合にエネル
ギーロスはさけられない。

【００３５】そこで、交互歩行時に体の重心位置が極力
変化しないようにすることが望ましい。

【００３６】以下に、簡単な構成でこれを可能とする両
側長下肢装具を説明する。

【００３７】図１１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は
この両側長下肢装具を装着して歩行している状態を順を
追って説明する図である。

【００３８】この装具の特徴は、左右両側の下肢支柱４
の下端に、側面から見た形状が、各支柱の股関節継手軸
３を中心とし、支柱下端から前後に概ね同じ長さだけ突
出した円弧状の足底の形状を有する足底部５を固設した
ことにある。

【００３９】この装具を用いて交互歩行を行なう場合
は、（ａ）の如く一方の脚が前に出て、他方の脚が後に
下った状態で両脚の足底が地面に接地した状態から、
（ｂ）図に示す如く、後側の脚を短縮し、着地した前側
の脚の足底で体重を支持しながら後側の遊脚を前方に振
り出す。振り出しを開始した時点では、（ｂ）図に示す
如く、前側の接地脚は円弧状の足底の支柱から後方に伸
びた部分の後端付近で接地し、遊脚が漸次前方に振り出
されるに従って、（ｃ）図に示す如く円弧状の足底の前
後方向中央付近で地面に接する状態を経て、（ｄ）図に
示す如く遊脚が伸ばされて接地する時点では、それ迄の
接地脚は円弧状足底の前端付近で接地するようになる。
（ａ）の状態から（ｄ）の状態に移行する間、接地脚の
足底の接地点は漸次後端付近から前端付近に移って行く
が、足底の形状は股関節３を中心とする円弧であるか
ら、どの時点でも足底の接地点は股関節３の鉛直方向下
部にあり、足底は股関節３を中心に転動している状態に
なる。（ｄ）の状態に達すると、その時後にある脚が短
縮され、左右の脚を逆にして同じ動作を繰返す。その結
果、左右の脚の足底を交互に接地しながら、あたかも股
関節点を中心とする車輪が地面を転がって移動する如
く、股関節点、ひいては体の重心点の高さを一定に保持
して交互歩行を行なうことができる。

【００４０】この装具では足底の形状が円弧状となって
いるので両脚の足底部を着地しない状態で停止すると前
後方向に傾いて不安定になりやすい。そこで、この足底
形状を採用する場合は、前述の両脚支柱の左右連動機構
を設け、両脚支柱が連動し、一方の脚を振出せば連動し
て他方の脚がこれに応じた量だけ後退するようにするこ
とが不可欠である。

【００４１】上記の実施例では、支柱長可変機構、足底
部の伸縮機構に空気圧式を採用したものについて説明し
たが、これらの機構の駆動方式は空気圧式に限定される
ものではなく、公知の種々の方式を採用することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、両側長下
肢装具を装着して交互歩行を行う場合、簡単な構成で摩
擦損失が少なく、耐久性のすぐれた両脚間の連動機構を
備えた交互歩行に適した装具を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の両側長下肢装具の実施例の全
体概略構成を示す斜視図である。

【図２】その側面図である。

【図３】その正面図である。

【図４】その左右下肢支柱連動機構の構成を示す斜視図
である。

【図５】その背面図である。

【図６】その側面図である。

【図７】そのクラッチを切った場合の右側支柱及びリン
クの変位を説明する説明図である。

【図８】そのクラッチを切った場合の左側支柱及びリン
クの変位を説明する説明図である。

【図９】本発明の連動機構に使用されるクラッチの構成
の一例を示す断面図である。

【図１０】従来の装具を用いて交互歩行する場合の問題
点を説明する説明図である。

【図１１】本発明に併用される円弧状足底形状の足部を
有する装具を使用して歩行する状態を説明する説明図で
ある。

【符号の説明】

１装具２骨盤体幹支持部３股関節継手４支柱５足部６支柱長可変機構７制御装置８軸受９連動軸１０Ｌ，１０Ｒ第１リンク１１，１２連結ピン１３Ｌ，１３Ｒ第２リンク１５クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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】体幹装具付き両側長下肢装具において、体幹装具の左右各側の股関節継手軸に揺動自在に結合さ
れた下肢支柱、体幹装具の後部に軸支され左右方向に延
びる連動軸、該連動軸の両端に固定され該軸に直角に互
いに概ね逆方向に延びる第１リンク、第１リンクの自由
端と上記下肢支柱の股関節より下方に離れた点とに両端
がピン結合された第２リンクを有し、上記第１リンク、第２リンク、下肢支柱及び体幹装具の
四部材により構成され、下肢の動きに応じて変形する４
本リンク機構が装具の左右両側に形成され、上記左右の４本リンク機構は、上記の連動軸を介して左
右の下肢支柱の動きが交互歩行となる如く連動されると
ともに、上記連動軸の中間にクラッチを設けたことを特徴とする
両側長下肢装具。
【請求項２】上記の連動軸の中間に捩り弾性を有する
部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の両
側長下肢装具。
【請求項３】歩行時に遊脚側となる下肢支柱が短縮す
る如く、上記リンク機構の変形に支柱伸縮手段制御装置
を連動させたことを特徴とする請求項１に記載の両側長
下肢装具。
【請求項４】下肢支柱下端に設けられる足底の側面か
ら見た形状が各支柱の股関節継手軸を中心とし、支柱下
端から前後に概ね同じ長さだけ突出した円弧状をなすこ
とを特徴とする請求項１に記載の両側長下肢装具。