JP4120842B2 - 歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は階段の昇降方向に沿って設置され、加齢等により足腰が弱く階段の昇降に支障ある高齢者の階段昇降の歩行補助装置、或いは水平な床面に設置されて、歩行移動やリハビリ用として用いる歩行補助装置に関するものである。

従来、この種の階段昇降の歩行補助装置としては、図１０や図１１に示すようなものが知られている。図１０の階段昇降補助装置は、階段２に沿って傾斜して設置された手すり状のガイドレール４と、ガイドレールにガイドされて摺動可能なスライダー部５と、スライダーに取り付けられるハンドル部６と、スライダー部が階段上昇方向に摺動するときにフリーに動き、階段下降方向に摺動するときはロックまたは抵抗を与える運動規制手段を備えたものである。

これによって、操作者が階段を昇るためにスライダー部を階段上昇方向に摺動させるときには、ロック機能を選択することによってスライダー部がフリーになり、その際にハンドル部を把持する腕を引き付けるときにスライダー部が少しでも下降しようとすると、ロック機能が働くので階段を昇ることができる。

一方、操作者が階段を降りようとするためにスライダー部を階段下降方向に摺動させるときには抵抗付与機能に切替えることによって、スライダー部は下方へゆっくりとした速度で摺動する。このように操作者は、階段の昇降に適した機構を任意に切替えることが、安全に階段の昇降を行うことができる。
特開平１０−１７９６６３

又図１１の歩行補助装置は建物などの構造物における天井部ＤにガイドレールＡを設けるとともに、このガイドレールＡに移動可能に備えられている案内具Ｂに、歩行者が移動に際して把持する把持手段Ｃを垂下状態に設けたものである。

このように構造物を構成する天井部Ｄを利用することによって、壁に沿った部分は勿論のこと、壁に沿っていない部分においても、容易に設けることができ、居住空間において、一般的な動作空間を構成する壁面などに手すりなどの障害物をもたらすことがない。

更にここで構成される歩行補助装置は、天井部Ｄに備えられている案内具Ｂから垂下状態に設けられている把持手段Ｃに対して、全体重を預けるように縋りついた態様で、起立し、かつ、歩行する構成としてあることから、脚部に負担をかけることなく、しかもバランスよく安定に歩行することができる。
特開平１０−９４５７１

しかしながら上記文献特開平１０−１７９６６３の階段昇降補助装置においては、階段上昇方向に装置全体を押し上げることが必要であり、いかに軽量化した装置とはいえ、加齢等により足腰が弱くなった高齢者にとっては狭い階段のステップ上でそのような動作を行うのは安全上及び肉体上好ましくない。

またスライダー部が階段上昇方向に摺動するときのみフリーに働く１方向クラッチ機構で、階段下降方向に摺動するときにはスライダー部の摺動速度を減じるように抵抗を与える機構に切替える構造となっているため、水平な床面で往復の歩行補助装置として適用することができない。

また歩行補助リハビリテーション動作の面において、ハンドルを握った両腕で身体全体を引き寄せながら上る場合、１段上ったら両足をステップ上に揃え、次に装置を上に押し上げて体を引き寄せ、次の段も同じ動作を繰り返すことになるが、これに対し、１ステップに対し片足ずつ左右交互に上がり、足の動作に合わせて両腕を交互に振るのが自然に階段を上る動作であるので、装置の操作も自然の動作に近づけたい。

また上記文献特開平１０−９４５７１の歩行補助装置は、把持手段Ｃは天井からの吊り下げで、握り輪と天井の支持部との間はベルトとなっているので自由度が高く、安定して身体を支える点で不安がある。更に階段などの傾斜部への適用はできない構造である。

階段に沿って傾斜して設置、或いは床面に平行に設置されたガイドレールと、ガイドレールに設置されて摺動可能なスライダーとスライダーに取り付けられ交互に前後揺動する左右のハンドルとハンドルの中間部にタイロッドで結合されたブレーキシュー、ブレーキシューを案内するブレーキガイド、ブレーキシューの摩擦を受けるブレーキレールから成る。

例えば階段昇降で、ブレーキシューを昇り側に設定した場合は、操作者は装置の下の段に立ち、一方のハンドルを手前側に引くときはブレーキが作用し、同時にもう一方のハンドルはフリーとなって前方に押し出されるようにする。これによって、右側ハンドルで身体を引き上げながら左脚で１段昇り、同時に左側ハンドルが前方に押し出されるのに合わせて、右脚を次の段に掛けるまでを一行程としてこれを繰り返すことによって前進する。

又ブレーキシューを降り側に設定した場合、操作者は装置の上の段に立って、昇りのときと同じ操作で降りることができる。

装置を水平な床面に設置した場合でも、ブレーキシューを切り替えることによって往復歩行が可能である。

本発明の歩行補助装置は、一方のハンドルで身体を引き上げながら階段を１段昇り、同時にもう一方のハンドルが腕を振り出すのに合わせて、もう一方の脚を次の段に掛けることを繰り返して行うので、自然な歩行姿勢でバランス良く歩行できるので安全であり、身体にも無理な力が掛からない。

又体重を利用してハンドルで身体を引き上げるとき、ハンドルにモーメントが発生して、スライダーを前方に送り出すので、少ない労力で前進できる。

又階段や、傾斜した床面を上るときは、腕によって身体を引き上げるため、足に掛かる体重を軽減することができる。

階段の昇降でも平坦な床面でもブレーキシューの切り替えによって往復歩行ができるという利点がある。

更に、電動によらず操作者の意思で運動できるので、リハビリテーションの効果が期待できる。

左右のハンドルが交互に連動して揺動できるように、左右のハンドルの結合部を、一方は長穴、もう一方はピンの滑り結合とし、１つのスライダー上に配された２個の回転軸に左右のハンドルを取り付け、左右のハンドルが一体で移動できるようにし、ハンドルの中央部とブレーキシューをタイロッドで接続してハンドル揺動によるブレーキシューとの結合部の円弧軌道を吸収し、スライダーとブレーキシューが平行に移動することを可能とした。

ブレーキシューは扇形とし、要の部分はブレーキピン、扇形中央部はブレーキピンからの長さが最小で、非ブレーキ部とし、非ブレーキ部を挟んで両側のブレーキ部は終端に向かって摩擦面の曲率半径が増加する形状とし、ハンドルを手前側に引くときは常にブレーキが作動し、前方に押し出すときはブレーキ面を滑る構造とし、両ブレーキ部の切り替えにより階段昇降や水平な床面での往復歩行を可能とした。

尚階段のような傾斜部の降りの場合は、装置の自重が常に降り方向に掛かるため、必要に応じて滑落防止対策として、前記ブレーキ部を降り側に切り替えたとき、ブレーキシューをブレーキレールに更に強く押し付ける抵抗増加機構を備えた構造とすることもできる。

ブレーキ面はブレーキ力を増すために、ブレーキシューの摩擦面を楔形にして、ブレーキレールに設けたＶ溝に合わせた構造とした。

以下、本発明の実施の形態として一実施例を図１〜図９に基づいて説明する。図１は階段昇降用に設置された歩行補助装置の正面図を示し、ブレーキシュー８は昇り側に設定した図であり図２は側面図を示す。図においてガイドレール７にスライダー６が摺動可能に組み込まれ、スライダー６には軸５が取り付けられ、軸５には左右のハンドル１，２が回転可能に取り付けられ、左右のハンドル１，２は短辺側の先端で長穴３とピン４によって滑り結合をなす。

図２側面図において、ブレーキシュー８の断面は楔形とし、ブレーキレール１４に設けたＶ溝に合わせた構造とすることによって摩擦係数を見かけ上増し、ブレーキシュー８のブレーキ機能を確実にした。

長穴とピンによる滑り結合に替えて、ハンドルに歯車を固定し、軸５に回転可能に取り付け、左右歯車の噛み合わせによって同様の機能を持たせることも可能である（図示せず）。

ハンドル１，２の中間部はタイロッド９の一端がピン１２によって接続され、タイロッド９の他端はブレーキシュー８がブレーキピン１１に回転可能に取り付けられている。ハンドル１，２の他端は握り１５を設けている。

又ブレーキピン１１と滑り結合をなすブレーキガイド１３とブレーキレール１４はガイドレール１３に平行に設置されている。

図３は階段を昇る場合のハンドル２側のブレーキシューの作動状態の説明図である（ハンドル１側は基本的に同じ構造であるため図示せず。又説明の都合上、ブレーキレール摩擦面は平面とした）。ブレーキシュー８において、円弧Ａ部のブレーキピン中心からの回転半径はブレーキ部の円弧Ｂ、Ｃ部の回転半径より小さいので、ブレーキレールと接しない非ブレーキ部となっており、前記円弧Ｂ、Ｃ部は両終端に向かって回転半径が増加する形状となっており、操作ケーブル１６を矢印の方向に引くと、ブレーキシュー８が回転し、コイルスプリング１０の中心が、ブレーキピン１１の中心の上側を通る位置に移動し、コイルスプリング１０の張力を受けてブレーキシュー８にモーメントが発生し円弧Ｂの摩擦面はブレーキレール１４の摩擦面に押圧される。この状態でハンドル２を矢印の方向に引くと、ピン１２と繋がるタイロッド９からブレーキピン１１が引かれるため、ブレーキシュー８はブレーキレール１４の摩擦力によってモーメントを発生し、ブレーキレール１４の摩擦面に更に強く押圧されてブレーキレール１４に固定される。同時に図１に示すハンドル２のモーメントによって、ハンドル１は回転しながら、スライダー６とともに前方に押し出されるため、階段を昇ることが可能となる。尚ハンドルが押し出される方向に対しては、非ブレーキ領域に入るため、ブレーキはフリーとなる。

数１

図３において、ブレーキ力が働く条件は以下に示すとおりである。
μＮｘ＞Ｎｙ ∴ μ ＞ｙ／ｘ
ここで μ；摩擦係数
Ｎ；ブレーキシューの摩擦面がブレーキ面を垂直に押す力の抗力
ｘ；摩擦面からブレーキピンまでの垂直距離
ｙ；Ｎとブレーキピンの距離
又ブレーキシューの摩擦面を楔形とし、ブレーキレールに設けたＶ溝に合わせた構造とすることによって摩擦係数μを見かけ上増すことができる。

図４は階段を降りる場合のハンドル１側のブレーキシューの作動状態の説明図である（ハンドル２側は基本的に同じ構造であるため図示せず。又説明の都合上、ブレーキレール摩擦面は平面とした）。操作ケーブル１６を矢印の方向へ押すとブレーキシュー８が回転し、コイルスプリング１０の中心が、ブレーキピン１１の中心の下側を通る位置に移動し、コイルスプリング１０の張力を受けてブレーキシュー８にモーメントが発生し円弧Ｃの摩擦面はブレーキレール１４の摩擦面に押圧される。この状態でハンドル１を矢印の方向に引くと、ピン１２と繋がるタイロッド９からブレーキピン１１が押されるため、ブレーキシュー８にはブレーキレール１４の摩擦力によってモーメントが発生し、ブレーキレール１４の摩擦面に更に強く押圧されてブレーキレール１４に固定される。同時にハンドル１のモーメントによって、図１に示すハンドル２は回転しながら、スライダー６とともに前方に押し出されるため、階段を降ることが可能となる。

しかし階段を降る場合、常に装置の自重によって降り方向の力が作用するので、ブレーキシューの摩擦力が弱いと、装置が滑り降りる恐れがあるので、昇降の切り替え時にブレーキシューをブレーキレールの摩擦面に更に強く押し付けることによって対処することが必要である。その場合のブレーキシュー摩擦抵抗増加機構を図５に示す。ブレーキシュー８に操作ケーブル１７，１８を取り付けその先端をレバー２３に接続する。昇降の選択はレバー２３をどちらかに倒して固定する。図は降りのケースを示し、ブレーキシュー８をブレーキレール１４に押圧する力は、選択レバーが固定されるのでケーブルスプリング１９、２０のスプリング力を調整ナット２１、２２で調整することができる。

図６及び図７は階段昇降用に設置された歩行補助装置のブレーキガイド及びブレーキレールをガイドレールの下側に設けた場合の装置の正面図と側面図である。この場合、ハンドルの握りは装置の下側（階段側）となる、又ブレーキシューは昇り側に設定した図である。

図８及び図９はブレーキガイド、ブレーキレール及びガイドレールを床面に平行に設置した場合の、ハンドルの握りが上にくるケースと、下に来るケースを夫々示している。

歩行補助装置にオルゴールを設置することも、別置きの音楽演奏装置と電気的に接続し、装置操作時に連動して音楽が演奏されるようにすることも可能である。（図示せず）

階段昇降用に設置された歩行補助装置のハンドルトップタイプの正面図であり、ブレーキシューは昇り側に選択された状態である。 図１の側面図（矢視Ａ−Ａ） 階段を昇る場合のハンドル２側のブレーキシュー作動状態説明図である。 階段を降りる場合のハンドル１側のブレーキシュー作動状態説明図である。 階段を降りる場合のブレーキシュー摩擦抵抗増加機構図である。 階段昇降用に設置された歩行補助装置のハンドルダウンタイプの正面図であり、ブレーキシューは昇り側に選択された状態である。 図６の側面図（矢視Ａ−Ａ） 床面平行設置のハンドルトップタイプの正面図である。 床面平行設置のハンドルダウンタイプの正面図である。 ［特許文献１］特開平１０−１７９６６３ ［特許文献２］特開平１０−９４５７１

符号の説明

１ ハンドル１
２ ハンドル２
３ 長穴
４ ピン
５ 軸
６ スライダー
７ ガイドレール
８ ブレーキシュー
９ タイロッド
１０ コイルスプリング
１１ ブレーキピン
１２ ピン
１３ ブレーキガイド
１４ ブレーキレール
１５ 握り
１６ 操作ケーブル
１７ 操作ケーブル
１８ 操作ケーブル
１９ ケーブルスプリング
２０ ケーブルスプリング
２１ 調整ナット
２２ 調整ナット

Claims (11)

1. 階段に沿って傾斜して設置されたガイドレールと、前記ガイドレールに組み込まれて摺動可能なスライダー部と、前記スライダー部に設けた軸に取り付けられ、階段昇降方向の互いに相反する方向に連動して揺動する左右のハンドルと、ハンドルの中間部にタイロッドで結合されたブレーキシュー、ブレーキシューをガイドするブレーキガイド、ブレーキシューの摩擦面を受けるブレーキレールからなり、前記ブレーキシューは階段を昇る側でも降りる側でも手前側に引くとブレーキが作用し、前方に押すとフリーとなることを特徴とする歩行補助装置。
2. 前記左右のハンドルは前記軸部で曲がった形状で、片方はＬ形、もう一方はＬ形の鏡面対象で、短辺側の先端は長穴とピンによる滑り結合をなし、長辺側は中間部で前記ブレーキシューにタイロッドで接続され、他端部は握りを設けてなることを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
3. 請求項２記載の左右ハンドル短辺側に長穴とピンを設けたＬ型ハンドルの代わりに、ハンドルの１端に歯車を固定し、スライダーの前記軸に組み込み、歯車結合をなすハンドルを特徴とする請求項１〜２記載の歩行補助装置。
4. 前記ブレーキガイド及びブレーキレールは左右１組ずつ備え、ガイドレールの上側に位置し、互いに平行で、かつガイドレールにも平行に配置し、ブレーキシューは、前記ブレーキガイド及びタイロッドの１端とブレーキピンで結合されるとともに、ブレーキピンはブレーキガイドと滑り結合をなし、前記タイロッドの他端は前記左右のハンドルの中間部にピン結合されることを特徴とする請求項１〜３記載の歩行補助装置。
5. 請求項４において、ブレーキガイド及びブレーキレールは、ガイドレールの下側に位置することを特徴とする請求項１〜４記載の歩行補助装置。
6. 前記ブレーキシューは扇形をなし、要の部分はブレーキピン、扇形の中央部はブレーキピンからの回転半径がブレーキ部より小さく、非ブレーキ部となり、非ブレーキ部を挟んで両側の扇形部は摩擦面をなすブレーキ部で、両終端に向かって摩擦面の回転半径が増加する形状の請求項１〜５記載の歩行補助装置。
7. 前記ブレーキシューのハンドルに遠い側とタイロッドをコイルスプリングで結ぶとき、コイルスプリングの中心線がブレーキピン中心の上側を通るように設定すると、ハンドルに近い側の前記扇形部の摩擦面はブレーキレールの摩擦面に押圧され、かつコイルスプリングの中心がブレーキピン中心の下側を通る位置までブレーキシューを回転させたとき、ハンドルに遠い側の前記扇形部の摩擦面がブレーキレールの摩擦面に押圧されることを特徴とする請求項１〜６記載の歩行補助装置。
8. 階段を降りるときは、ブレーキシューをブレーキレールに更に強く押し付ける摩擦抵抗増加機構を備えたことを特徴とする請求項１〜７記載の歩行補助装置。
9. ブレーキシューの摩擦面は楔形とし、ブレーキレールに設けたＶ溝に合わせた構造であることを特徴とする請求項１〜８記載の歩行補助装置。
10. ガイドレール、ブレーキガイド及びブレーキレールを床面に平行に設置することを特徴とする請求項１〜９記載の歩行補助装置。
11. 使用時にメロディーが流れる請求項１〜１０記載の歩行補助装置。

Images