JP4736946B2 - Walking aid - Google Patents
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Description
本発明は、歩行時等における労力の負担を軽減する等して、脚部の歩行動作を支援するために用いられる歩行補助具に関する。 The present invention relates to a walking aid used for assisting a walking motion of a leg by, for example, reducing a labor burden during walking or the like.
従来から、歩行が困難な老齢者や足の力の弱い人等の、歩行時における労力の負担を軽減するために、人体の脚部等の下半身部に装着して、股関節や膝関節や足首関節等の各関節の動作を補助する歩行補助具が種々考案されている。
例えば、特許文献１に示すように、人体の大腿部に装着される大腿用装着部と、臑部に装着される臑用装着部と、膝関節の部位で屈伸動作可能なように前記大腿用装着部と臑用装着部とを連結する動力伝達腕とを備えた歩行補助具がある。
前記歩行補助具においては、前記動力伝達腕の部分にモータを配置し、該モータにより動力伝達腕を屈曲動作させるように構成している。
Conventionally, in order to reduce the burden of labor when walking, such as elderly people who are difficult to walk or people with weak foot strength, they are attached to the lower body of the human body, such as the legs, hips, knees, and ankles. Various walking aids have been devised that assist the movement of each joint such as a joint.
For example, as shown in Patent Document 1, a thigh mounting portion that is mounted on a thigh of a human body, a heel mounting portion that is mounted on a hip, and the thigh that can bend and extend at a knee joint. There is a walking aid provided with a power transmission arm that connects the mounting part for the heel and the mounting part for the heel.
In the walking aid, a motor is disposed in the power transmission arm, and the power transmission arm is bent by the motor.
また、特許文献２に示す歩行補助具も同様に、大腿部への装着部と臑部への装着部とが屈曲可能に連結されており、その屈曲部を駆動部材にて屈曲動作させるように構成している。
さらに、特許文献３には、人体の腰部に装着される腰部装具と、脹脛部に装着される下腿部装具と、前記腰部装具と下腿部装具との間に介装される連結バーとを備えており、該腰部装具と連結バー、および連結バーと下腿部装具とを屈曲可能に連結した歩行補助部が示されている。この歩行補助部においては、腰部装具と連結バーとの連結部は人体の股関節部分に位置し、連結バーと下腿部装具との連結部は人体の膝関節部分に位置している。
Further,
前述のごとく、人体の脚部等の下半身部に装着される従来の歩行補助具においては、股関節部分や膝関節部分に配置される各関節部は屈曲可能に構成されているが、人体の前後方向の一方向にのみ回動可能な、１自由度を有する関節に構成されている。
これに対し、人体の股関節や足首部分の関節は３自由度を有する関節に構成されている。
従って、１自由度の関節を備えた前記歩行補助具を、人体の股関節部や足首部の動作を補助する歩行補助具として構成した場合、３自由度を有する股関節や足首関節の動作が、装着された歩行補助具における１自由度の関節に制限されて、自由に動作することができなかった。
つまり、従来の歩行補助具では、人体の股関節部や膝関節部や足首関節部等に配置される各関節を、１方向にのみ回動可能なリンク部材にて構成しているため、人体の前記各関節部は、例えば前後方向の１方向にのみ曲げ動作させることができ、左右に曲げたり捩じったりする等の動作を行うことができなかった。
As described above, in conventional walking aids that are attached to the lower body of the human body, such as legs, the joints arranged at the hip and knee joints are configured to bendable. It is configured as a joint having one degree of freedom that can rotate only in one direction.
On the other hand, the hip joints and ankle joints of the human body are configured as joints having three degrees of freedom.
Accordingly, when the walking aid having a joint with one degree of freedom is configured as a walking aid for assisting the movement of the hip joint and ankle of the human body, the hip joint and ankle joint having three degrees of freedom are worn. It was restricted to a joint with one degree of freedom in the walking aid, and it could not move freely.
That is, in the conventional walking aid, each joint arranged in the hip joint part, the knee joint part, the ankle joint part, etc. of the human body is configured by a link member that can rotate only in one direction. Each joint portion can be bent only in one direction, for example, the front-rear direction, and cannot be bent or twisted left and right.
また、従来の歩行補助具では、各関節を回動可能に構成された１本のリンク部材にて構成するとともに、各関節につき１個のモータ等の駆動部材を配置しており、各関節にかかる荷重を１個の駆動部材にて保持している。
従って、大きな荷重を１つの駆動部材にて保持しなければならず、出力の大きな駆動部材を使用する必要があるため、該駆動部材が大きく、また重くなっていた。
Further, in the conventional walking aid, each joint is constituted by one link member configured to be rotatable, and one driving member such as a motor is disposed for each joint, Such a load is held by one driving member.
Therefore, a large load must be held by one drive member, and it is necessary to use a drive member having a large output, so that the drive member is large and heavy.
そこで、本発明においては、小型かつ軽量であり、装着部の動作を制限せず自由な動作を可能とする歩行補助具を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a walking aid that is small and lightweight, and that allows free movement without restricting the movement of the mounting portion.
上記課題を解決する歩行補助具は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、人体の股関節部分および膝関節部分を支持して脚部の歩行動作を支援する歩行補助具であって、前記股関節近傍を支持する股関節支持部材と、前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、前記股関節支持部材と膝支持部材とを接続する複数のリンクからなる第１リンクユニットと、を備えており、前記第１リンクユニットを構成する各リンクは、前記股関節支持部材に一端が、前記膝支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記股関節支持部材および膝支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている。
これにより、歩行等する際に、股関節、および膝関節や、大腿部等、脚部の各部にかかる荷重を、これらの脚部の動作を妨げることなく、該歩行補助具により保持して、軽減することができる。
また、歩行補助具にて保持すべき荷重を、第１リンクユニットにおける複数のリンクにて分散して受けることができ、該第１リンクユニット等を小型・軽量化することができて、歩行補助具を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
A walking aid that solves the above problems has the following characteristics.
That is, the walking assist device for supporting the walking motion of the leg portion by supporting the hip joint portion and the knee joint portion of the human body as claimed in claim 1, the hip joint support member supporting the vicinity of the hip joint, and the knee joint A knee support member that supports the vicinity, and a first link unit that includes a plurality of links that connect the hip joint support member and the knee support member, and each link constituting the first link unit includes: One end of the hip joint support member and the other end of the knee support member are rotatably attached to each other, and each of the hip joint support members is configured to be extendable and retractable in the direction of connecting the hip joint support member and the knee support member.
Thereby, when walking, etc., hold the load applied to each part of the leg, such as the hip joint, the knee joint, and the thigh, by the walking aid without interfering with the operation of these legs, Can be reduced.
In addition, the load to be held by the walking aid can be received by the plurality of links in the first link unit in a distributed manner, and the first link unit and the like can be reduced in size and weight. It is possible to configure the tool as a whole compact.
即ち、請求項２記載の如く、人体の膝関節部分および足部分を支持して脚部の歩行動作を支援する歩行補助具であって、前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、前記足を支持する足支持部材と、前記膝支持部材と足支持部材とを接続する複数のリンクからなる第２リンクユニットと、を備えており、前記第２リンクユニットを構成する各リンクは、前記膝支持部材に一端が、前記足支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記膝支持部材および足支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている。
これにより、歩行等する際に、膝関節および足首の関節や、臑部および足部等、脚部の各部にかかる荷重を、これらの脚部の動作を妨げることなく、該歩行補助具により保持して、軽減することができる。
また、歩行補助具にて保持すべき荷重を、複数の第２リンクユニットにおける複数のリンクにて分散して受けることができ、該第２リンクユニット等を小型・軽量化することができて、歩行補助具を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
That is, a walking assist device for supporting a walking motion of a leg by supporting a knee joint portion and a foot portion of a human body, the knee support member supporting the vicinity of the knee joint, and the foot And a second link unit composed of a plurality of links connecting the knee support member and the foot support member, and each link constituting the second link unit includes the knee One end of the support member and the other end of the foot support member are rotatably attached to each other, and each of the support members is configured to be extendable and retractable in the direction of connecting the knee support member and the foot support member.
Thus, when walking, the load applied to each part of the leg, such as knee joint and ankle joint, buttocks and foot, is held by the walking aid without interfering with the operation of these legs. Can be reduced.
Moreover, the load to be held by the walking aid can be distributed and received by the plurality of links in the plurality of second link units, and the second link unit and the like can be reduced in size and weight, The walking aid can be configured to be compact as a whole.
即ち、請求項３記載の如く、人体の股関節部分、膝関節部分、および足部分を支持して脚部の歩行動作を支援する歩行補助具であって、前記股関節近傍を支持する股関節支持部材と、前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、前記足を支持する足支持部材と、前記股関節支持部材と膝支持部材とを接続する複数のリンクからなる第１リンクユニットと、前記膝支持部材と足支持部材とを接続する複数のリンクからなる第２リンクユニットと、を備えており、前記第１リンクユニットを構成する各リンクは、前記股関節支持部材に一端が、前記膝支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記股関節支持部材および膝支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成され、前記第２リンクユニットを構成する各リンクは、前記膝支持部材に一端が、前記足支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記膝支持部材および足支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている。
これにより、歩行等する際に、股関節、膝関節、および足首の関節や、大腿部、臑部、および足部等、脚部の各部にかかる荷重を、これらの脚部の動作を妨げることなく、該歩行補助具により保持して、軽減することができる。
また、歩行補助具にて保持すべき荷重を、複数の第１リンクユニットにおける複数のリンクおよび第２リンクユニットにおける複数のリンクにて分散して受けることができ、該第１リンクユニットおよび第２リンクユニット等を小型・軽量化することができて、歩行補助具を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
That is, as in
As a result, when walking, the load applied to each part of the leg, such as the hip joint, knee joint, ankle joint, thigh, buttocks, and foot, prevents the movement of these legs. However, it can be held and reduced by the walking aid.
Further, the load to be held by the walking aid can be distributed and received by the plurality of links in the plurality of first link units and the plurality of links in the second link unit. The link unit and the like can be reduced in size and weight, and the walking aid can be configured to be compact overall.
また、請求項４記載の如く、前記第１リンクユニットを構成する各リンクは、伸縮自在に構成されるリンク部材と、前記リンク部材を伸縮動作させる駆動部材と、前記リンク部材の上端部および下端部を、それぞれ前記股関節支持部材および膝支持部材に対して回動自在に接続する軸受け部材とを備えている。
これにより、簡単かつコンパクトな構造で、脚部の動作を制限することのない歩行補助具を構成することが可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, each link constituting the first link unit includes a link member configured to be extendable and retractable, a drive member for extending and contracting the link member, and an upper end portion and a lower end of the link member. And a bearing member that pivotally connects the respective parts to the hip joint support member and the knee support member.
This makes it possible to configure a walking aid that has a simple and compact structure and does not restrict the movement of the legs.
また、請求項５記載の如く、前記第２リンクユニットを構成する各リンクは、伸縮自在に構成されるリンク部材と、前記リンク部材を伸縮動作させる駆動部材と、前記リンク部材の上端部および下端部を、それぞれ前記股関節支持部材および膝支持部材に対して回動自在に接続する軸受け部材とを備えている。
これにより、簡単かつコンパクトな構造で、脚部の動作を制限することのない歩行補助具を構成することが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, each link constituting the second link unit includes a link member configured to be extendable and retractable, a drive member that causes the link member to expand and contract, and an upper end portion and a lower end of the link member. And a bearing member that pivotally connects the respective parts to the hip joint support member and the knee support member.
This makes it possible to configure a walking aid that has a simple and compact structure and does not restrict the movement of the legs.
また、請求項６記載の如く、前記駆動部材は、前記リンク部材に内装される。
これにより、歩行補助具の小型・軽量化を図ることができるとともに、外観的な美感を向上することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the drive member is internally mounted on the link member.
Thereby, while being able to achieve size reduction and weight reduction of a walking aid, an external appearance beauty can be improved.
また、請求項７記載の如く、前記膝支持部材は、１自由度の屈曲部を有する。
これにより、第１リンクユニットにおける各リンクおよび第２リンクユニットにおける各リンクの伸縮動作の制御を簡単かつ容易にすることが可能となる。
According to a seventh aspect of the present invention, the knee support member has a bent portion with one degree of freedom.
Thereby, it is possible to easily and easily control the expansion and contraction operation of each link in the first link unit and each link in the second link unit.
本発明によれば、歩行等する際に、脚部の各部にかかる荷重を、該脚部の動作を妨げることなく、該歩行補助具により保持して、軽減することができる。
また、第１リンクユニットおよび第２リンクユニット等を小型・軽量化することができて、歩行補助具を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
According to the present invention, when walking or the like, the load applied to each part of the leg can be reduced by being held by the walking aid without disturbing the operation of the leg.
In addition, the first link unit, the second link unit, and the like can be reduced in size and weight, and the walking aid can be configured compactly as a whole.
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１、図２に示すように、歩行補助具１０は、人体の股関節近傍を支持する股関節支持部材１と、膝関節近傍を支持する膝支持部材２と、足部を支持する足支持部材３と、伸縮自在に構成されるとともに、前記股関節支持部材１と膝支持部材２とを接続する複数（本例では３本）のリンク４ａからなる第１リンクユニットと、伸縮自在に構成されるとともに、その前記膝支持部材２と足支持部材３とを接続する複数（本例では３本）のリンク４ｂからなる第２リンクユニットと、前記第１リンクユニットを構成する各リンク４ａおよび第２リンクユニットを構成する各リンク４ｂの伸縮動作の制御を行う電源・制御部７とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
前記股関節支持部材１は、人体の腰部または臀部に対応して１つ設けられており、前記膝支持部材２および足支持部材３は、人体の両脚に対応してそれぞれ２つ設けられている。
なお、ここで、前記股関節支持部材１が支持する「股関節近傍」とは、人体の大腿部上部、腰部、または臀部のことをいう。
また、本説明において、「脚」とは、股関節部から足のつま先までのすべてを含むものをいい、「足」とは、足首部分からつま先までの部分をいうものとする。
One hip joint support member 1 is provided corresponding to the waist or buttocks of the human body, and two
Here, the “near the hip joint” supported by the hip joint support member 1 refers to the upper thigh, waist, or buttocks of the human body.
Further, in this description, “leg” means a part including everything from the hip joint part to the toe of the foot, and “foot” means a part from the ankle part to the toe.
前記第１リンクユニットを構成する各リンク４ａの上端部および下端部は、それぞれ前記股関節支持部材１および膝支持部材２に対して回動自在に接続され、前記第２リンクユニットを構成する各リンク４ｂの上端部および下端部は、それぞれ前記膝支持部材２および足支持部材３に対して回動自在に接続されている。
The upper and lower ends of each
詳しくは、前記第１リンクユニットを構成する各リンク４ａは、伸縮可能に構成されるリンク部材５と、該リンク部材５の一端部（図１、図２においては上端部）、および他端部（図１、図２においては下端部）に設けられる球面軸受６とで構成されている。
前記リンク部材５の一端部に設けられる球面軸受６は股関節支持部材１に固定され、他端部に設けられる球面軸受６は膝支持部材２に固定されている。
Specifically, each
A
つまり、第１リンクユニットを構成する各リンク４ａのリンク部材５は、上端部の球面軸受６を介して股関節支持部材１に接続されており、該股関節支持部材１に対して、球面軸受６を中心とした略下半球面方向に回動自在となっている。
また、第１リンクユニットを構成する各リンク４ａのリンク部材５は、下端部の球面軸受６を介して膝支持部材２に接続されており、該膝支持部材２に対して、球面軸受６を中心とした略上半球面方向に回動自在となっている。
That is, the
The
図３に示すように、前記リンク部材５は、シリンダ５ａと、該シリンダ５ａに螺装されるボールネジ５ｂと、該ボールネジ５ｂを回転駆動する駆動部材であるモータ５ｃとを備えており、該モータ５ｃによりボールネジ５ｂを回転駆動することにより、該ボールネジ５ｂをシリンダ５ａに対して伸縮させるように構成している。
As shown in FIG. 3, the
ボールネジ５ｂの伸縮は、該ボールネジ５ｂの回転駆動方向により切り換えることができ、前記モータ５ｃは、例えばシリンダ５ａ内に収納されている。
このように、モータ５ｃをシリンダ５ａ内に収納することで、歩行補助具１０の小型・軽量化を図ることができるとともに、外観的な美感を向上することができる。
ただし、図４に示すように、前記モータ５ｃをシリンダ５ａ内に収納せずに、該シリンダ５ａの外周面に付設することもできる。
The expansion and contraction of the
Thus, by accommodating the
However, as shown in FIG. 4, the
前記第２リンクユニットを構成する各リンク４ｂも、前述の第１リンクユニットを構成する各リンク４ａの場合と同様に、前記リンク部材５と、該リンク部材５の一端部（図１、図２においては上端部）、および他端部（図１、図２においては下端部）に設けられる球面軸受６とで構成されている。
前記リンク部材５の一端部に設けられる球面軸受６は膝支持部材２に固定され、他端部に設けられる球面軸受６は足支持部材３に固定されている。
Each
A
つまり、第２リンクユニットを構成する各リンク４ｂのリンク部材５は、上端部の球面軸受６を介して膝支持部材２に接続されており、該膝支持部材２に対して、球面軸受６を中心とした略下半球面方向に回動自在となっている。
また、第２リンクユニットを構成する各リンク４ｂのリンク部材５は、下端部の球面軸受６を介して足支持部材３に接続されており、該足支持部材３に対して、球面軸受６を中心とした略上半球面方向に回動自在となっている。
That is, the
The
このように、前記膝支持部材２が、第１リンクユニットにおける複数のリンク４ａにより前記股関節支持部材１に対して回動自在に接続されるとともに、該第１リンクユニットにおける各リンク４ａのリンク部材５が伸縮可能に構成されているので、該膝支持部材２は股関節支持部材に１対して６自由度の動作を行うことが可能なように接続されていることとなる。
同様に、前記足支持部材３が、第２リンクユニットにおける複数のリンク４ｂにより前記膝支持部材２に対して回動自在に接続されるとともに、該第２リンクユニットにおける各リンク４ｂのリンク部材５が伸縮可能に構成されているので、該足支持部材３は膝支持部材２に対して６自由度の動作を行うことが可能なように接続されていることとなる。
Thus, the
Similarly, the
ここで、６自由度とは、物体の動きを表現するためのパラメータであり、前後、左右、上下、ロール、ピッチ、ヨーの６種類の動きをいう。また、ロールは左右方向への傾きをいい、ピッチは前後方向への傾きをいい、ヨーは左右方向へのひねりをいう。 Here, the six degrees of freedom is a parameter for expressing the movement of the object, and refers to six kinds of movements of front and rear, left and right, up and down, roll, pitch, and yaw. The roll refers to the tilt in the left-right direction, the pitch refers to the tilt in the front-rear direction, and the yaw refers to a twist in the left-right direction.
なお、本例では、リンク部材５は軸方向に伸び縮みすることで、前記股関節支持部材１と膝支持部材２との距離、および膝支持部材２と足支持部材３との距離を伸縮させるように構成しているが、例えばリンク部材５が屈曲することで前記股関節支持部材１と膝支持部材２との距離、および膝支持部材２と足支持部材３との距離が伸縮するように構成することもできる。
In this example, the
図５に示すように、前記股関節支持部材１は、左右の股関節近傍に位置する大腿上部を支持する略円弧形状の大腿上部支持部１ａ・１ａと、該左右の大腿上部支持部１ａ・１ａの間に配置され、後部から前方へ突出する自転車のサドル状の臀部支持部１ｂとを備えている。
また、股関節支持部材１の前部における左右の大腿上部支持部１ａ・１ａ間には、挿入用隙間１ｃが形成されており、歩行補助具１０を人体に装着する際には、この挿入用隙間１ｃを通じて、左右の大腿上部をそれぞれ対応する大腿上部支持部１ａ・１ａへ挿入するようにしている。
As shown in FIG. 5, the hip joint support member 1 includes a substantially arc-shaped upper
Further, an
図６に示すように、前記膝支持部材２は、膝関節近傍を支持する略半円弧形状の部材であり、左右の脚部に対応して一対設けられている。
該膝支持部材２は、それぞれ開口部２ａを左右内側に向けた状態で配置されており、左側に配置される膝支持部材２は左脚の膝関節近傍を支持し、右側に配置される膝支持部材２は右脚の膝関節近傍を支持するように構成されている。
歩行補助具１０を人体に装着する際には、左右の脚部における膝関節近傍を、開口部２ａから膝支持部材２内へ挿入するように構成されている。
As shown in FIG. 6, the
The
When the walking
また、図７に示すように、膝支持部材２には、前記開口部２ａを閉じて、支持する脚部の膝関節近傍を締めるための締結ベルト２ｂを設けることもできる。締結ベルト２ｂを設けることで、膝支持部材２が膝関節近傍から外れることを防止し、膝関節部分を確実に支持することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, the
なお、図７においては、左側の膝支持部材２に締めていない状態のベルト２ｂを示しており、右側の膝支持部材２に締めた状態のベルト２ｂを示している。
また、図２に示すように、本例では、膝支持部材２が膝関節の上方に位置するように装着しているが、膝関節の下方に位置するように装着することも可能である。
In FIG. 7, the
Further, as shown in FIG. 2, in this example, the
図８、図９に示すように、足支持部材３は靴状に形成された部材であり、足首部分よりも先の足部を足支持部材３の内部に挿入することにより、該足支持部材３により足部を支持するようにしている。
また、足支持部材３の内側部分には開口部３ａが形成されており、足部の足支持部材３への挿入が該開口部３ａから容易に行うことができるようになっている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
Further, an opening 3a is formed in the inner portion of the
このように構成される歩行補助具１０においては、股関節支持部材１と膝支持部材２とを接続している３本のリンク部材５を伸縮させるとともに、該各リンク部材５の上下端部に設けられる球面軸受６を介して、各リンク部材５を股関節支持部材１および膝支持部材２に対して回動させることにより、膝支持部材２に股関節支持部材１に対する６自由度の動作をさせることが可能となっている。
この場合、膝支持部材２は股関節支持部材１に対して、３本のリンク部材５の伸縮動作により３自由度を得て、該３本のリンク部材５の回動動作により３自由度を得ている。
In the walking
In this case, the
また、人体の股関節は３自由度を有しているので、歩行補助具１０を人体に装着した状態において、膝支持部材２は股関節支持部材１に対して３自由度を備えることになる。
そして、３本のリンク部材５を伸縮動作させて所定の長さに固定することによって、膝支持部材２は股関節支持部材１に対して位置および姿勢が特定されるため、３自由度を有する股関節を固定することが可能となっている。
Further, since the hip joint of the human body has three degrees of freedom, the
The
さらに、歩行補助具１０を人体に装着した状態で、３本のリンク部材５を伸縮動作させて長さを適宜変化させることで、人体の股関節の動きに合わせて股関節支持部材に対する膝支持部材の位置および姿勢を変化させることができる。
また、股関節を動作させる場合、リンク部材５の伸縮動作度合いを適宜調節することで股関節、および股関節に繋がる大腿部等を保持して、これらに作用する荷重を軽減することができる。
これにより、股関節の動作の自由度を制限することなく、脚部を支持することが可能となっている。
Furthermore, with the walking
Further, when the hip joint is operated, the hip joint and the thigh connected to the hip joint can be held by appropriately adjusting the degree of expansion and contraction of the
Thereby, it is possible to support the leg portion without limiting the degree of freedom of movement of the hip joint.
同様に、膝支持部材２と足支持部材３とを接続している３本のリンク部材５を伸縮させるとともに、該各リンク部材５の上下端部に設けられる球面軸受６を介して、各リンク部材５を膝支持部材２および足支持部材３に対して回動させることにより、足支持部材３を膝支持部材２に対して６自由度に動作させることが可能となっている。
つまり、足支持部材３は膝支持部材２に対して、３本のリンク部材５の伸縮動作により３自由度を得て、該３本のリンク部材５の回動動作により３自由度を得ている。
Similarly, the three
That is, the
また、人体の足首部の関節は３自由度を有しているので、歩行補助具１０を人体に装着した状態において、足支持部材３は膝支持部材２に対して３自由度を備えることになる。
そして、３本のリンク部材５を伸縮動作させて所定の長さに固定することによって、足支持部材３は膝支持部材２に対して位置および姿勢が特定されるため、３自由度を有する足首部の関節を固定することが可能となっている。
In addition, since the ankle joint of the human body has three degrees of freedom, the
The position and posture of the
そして、歩行補助具１０を人体に装着した状態で、３本のリンク部材５を伸縮動作させて長さを適宜変化させることで、人体の足首部の関節の動きに合わせて膝支持部材２に対する足支持部材３の位置および姿勢を変化させることができる。
また、足首部の関節を動作させる場合、リンク部材５の伸縮動作度合いを適宜調節することで、足首部の関節、および足首部の関節に繋がる足部や臑部等を保持してこれらに作用する荷重を軽減することができる。
これにより、足首部の関節の動作の自由度を制限することなく、脚部を支持することが可能となっている。
Then, with the walking
Further, when the ankle joint is operated, by appropriately adjusting the degree of expansion and contraction of the
Thereby, it is possible to support the leg portion without restricting the degree of freedom of movement of the ankle joint.
また、大腿部と臑部との間に位置する膝関節部分の支持は、股関節支持部材１と膝支持部材２とを接続している３本のリンク部材５の伸縮動作、および膝支持部材２と足支持部材３とを接続している３本のリンク部材５の伸縮動作の両方により行われており、この支持により膝関節部に作用する荷重が軽減されている。
Further, the knee joint portion located between the thigh and the buttocks is supported by the expansion and contraction of the three
つまり、第１リンクユニットの各リンク４ａにおけるリンク部材５の伸縮動作は、股関節部および大腿部の動作および膝関節部の動作を考慮して行われており、第２リンクユニットの各リンク４ｂにおけるリンク部材５の伸縮動作は、足首部の関節および臑部の動作および膝関節部の動作を考慮して行われている。
That is, the expansion / contraction operation of the
また、第１リンクユニットの各リンク４ａおよび第２リンクユニットの各リンク４ｂにおけるリンク部材５の伸縮動作は、股関節、膝関節、足首部の関節、大腿部、および臑部等といった、歩行時等における人体の動作に伴って電源・制御部７により行われるが、該電源・制御部７は、歩行補助具１０を装着している脚の筋肉の緊張状態や、筋肉に流れる電流量、または体重移動状態に基づいて次の動作を予測し、予測した動作に合わせて該リンク部材５の伸縮動作を制御するように構成されている。
Further, the expansion / contraction operation of the
このように、股関節支持部材１、膝支持部材２、および足支持部材３、ならびに股関節支持部材１と膝支持部材２との間に介装される第１リンクユニットを構成する各リンク４ａ、および膝支持部材２と足支持部材３との間に介装される第２リンクユニットを構成するリンク４ｂを備える歩行補助具１０を人体に装着し、歩行動作に合わせて第１リンクユニットの各リンク４ａおよび第２リンクユニットの各リンク４ｂのリンク部材５を伸縮動作させることで、歩行する際に、股関節、膝関節、および足首の関節や、大腿部、臑部、および足部等、脚部の各部にかかる荷重を、これらの脚部の動作を妨げることなく、該歩行補助具１０により保持して、軽減することが可能となっている。
例えば、図１０に示すように、歩行時等に振り上げた脚（図１０においては左脚）や、身体を支持する脚（図１０においては右脚）にかかる荷重を軽減して、歩行が困難な老齢者や足の力の弱い人等でも、軽い労力で歩行することが可能となる。
Thus, each
For example, as shown in FIG. 10, it is difficult to walk by reducing the load applied to the leg swung up during walking (the left leg in FIG. 10) or the leg supporting the body (the right leg in FIG. 10). Even an elderly person or a person with weak legs can walk with a light effort.
また、股関節支持部材１と膝支持部材２、および膝支持部材２と足支持部材３とは、それぞれ第１リンクユニットにおける複数のリンク４ａおよび第２リンクユニットにおける複数のリンク４ｂにより接続されており、歩行補助具１０にて保持すべき荷重を、これら複数のリンク４ａ・４ｂにて分散して受けることとなるので、該リンク４ａ・４ｂを構成するリンク部材５や球面軸受６やモータ５ｃ等を小型・軽量化することができ、歩行補助具１０を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
Further, the hip joint support member 1 and the
さらに、リンク４ａおよびリンク４ｂは、主にボールネジ５ｂで構成されるリンク部材５、球面軸受６、およびモータ５ｃにて構成されているので、簡単かつコンパクトな構造で脚部の動作を制限することのない歩行補助具１０を構成することが可能となっている。
Further, since the
なお、本歩行補助具１０により脚にかかる荷重を受けて軽減することができるのは、歩行動作だけに限定されるものではなく、階段の昇り降りや、重量物の持ち上げ、持ち下げ、および持ち運びの動作等、他の動作においても脚にかかる荷重を軽減することができる。
Note that the walking
また、本例では、股関節支持部材１と膝支持部材２とを第１リンクユニットのリンク４ａにて接続し、膝支持部材２と足支持部材３とを第２リンクユニットの複数のリンク４ｂにて接続して構成した歩行補助具１０について説明したが、歩行補助具は、股関節支持部材１と膝支持部材２とを第１リンクユニットのリンク４ａにて接続して構成した、膝関節部より上方の脚を支持する歩行補助具として構成することもできる。
さらに、膝支持部材２と足支持部材３とを第２リンクユニットの複数のリンク４ｂにて接続して構成した膝関節部より下方の脚を支持する歩行補助具として構成することもできる。
In this example, the hip joint support member 1 and the
Furthermore, the
また、歩行補助具１０は、次のように構成することもできる。
つまり、図１１に示す歩行補助具１０は、前述の図１等に示した歩行補助具１０に対して、前記膝支持部材２を１自由度の屈曲部となる関節部を有する膝支持部材２１に変更した点が異なっており、その他の部分は同様の構成となっている。
Moreover, the walking
That is, the walking assist
膝支持部材２１は、第１リンクユニットの各リンク４ａの下端部に接続される上部支持板２１ａ、第２リンクユニットの各リンク４ｂの上端部に接続される下部支持板２１ｂ、前記上部支持板２１ａから下方へ延出する上部リンク板２１ｃ、および前記下部支持板２１ｂから上方へ延出する下部リンク板２１ｄを供えており、前記上部リンク板２１ｃと下部リンク板２１ｄとが回動自在に連結されている。
The
そして、上部リンク板２１ｃと下部リンク板２１ｄとが回動自在に連結されることで、上部支持板２１ａと下部支持板２１ｂとが、人体の膝関節の曲げ方向に回動可能となっており、膝支持部材２１は１自由度の関節部として構成されている。
Then, the
このように、膝支持部材２１を、１自由度の関節部を有する支持部材に構成することで、膝関節の屈曲動作に合わせて該膝支持部材２１が回動することとなるため、股関節支持部材１と上部支持板２１ａとを接続する第１リンクユニットのリンク４ａの伸縮動作は、股関節部および大腿部の動作を考慮して行えばよく、足支持部材３と下部支持板２１ｂとを接続する第２リンクユニットのリンク４ｂの伸縮動作は、足首部の関節および臑部の動作を考慮して行えばよくなり、電源・制御部７により行われる第１リンクユニットのリンク４ａおよび第２リンクユニットのリンク４ｂの伸縮動作の制御を簡単かつ容易にすることが可能となる。
In this way, by configuring the
１ 股関節支持部材
２ 膝支持部材
３ 足支持部材
４ａ （第１リンクユニットの）リンク
４ｂ （第２リンクユニットの）リンク
５ リンク部材
５ｃ モータ
６ 球面軸受
７ 電源・制御部
１０ 歩行補助具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記股関節近傍を支持する股関節支持部材と、
前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、
前記股関節支持部材と膝支持部材とを接続する複数のリンクからなる第１リンクユニットと、を備えており、
前記第１リンクユニットを構成する各リンクは、
前記股関節支持部材に一端が、前記膝支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、
前記股関節支持部材および膝支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている、
ことを特徴とする歩行補助具。 A walking aid that supports the walking motion of the leg by supporting the hip joint and knee joint of the human body,
A hip joint support member for supporting the vicinity of the hip joint;
A knee support member for supporting the vicinity of the knee joint;
A first link unit comprising a plurality of links connecting the hip joint support member and the knee support member,
Each link constituting the first link unit is
One end of the hip joint support member and the other end of the knee support member are rotatably attached,
In the direction of connecting the hip joint support member and the knee support member, each is configured to be extendable and contractible.
A walking aid characterized by that.
前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、
前記足を支持する足支持部材と、
前記膝支持部材と足支持部材とを接続する複数のリンクからなる第２リンクユニットと、を備えており、
前記第２リンクユニットを構成する各リンクは、
前記膝支持部材に一端が、前記足支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、
前記膝支持部材および足支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている、
ことを特徴とする歩行補助具。 A walking aid that supports the knee joint part and foot part of the human body and supports the walking movement of the leg part,
A knee support member for supporting the vicinity of the knee joint;
A foot support member for supporting the foot;
A second link unit comprising a plurality of links connecting the knee support member and the foot support member,
Each link constituting the second link unit is
One end of the knee support member and the other end of the foot support member are rotatably attached,
In the direction of connecting the knee support member and the foot support member, each is configured to be stretchable.
A walking aid characterized by that.
前記股関節近傍を支持する股関節支持部材と、
前記膝関節近傍を支持する膝支持部材と、
前記足を支持する足支持部材と、
前記股関節支持部材と膝支持部材とを接続する複数のリンクからなる第１リンクユニットと、
前記膝支持部材と足支持部材とを接続する複数のリンクからなる第２リンクユニットと、を備えており、
前記第１リンクユニットを構成する各リンクは、前記股関節支持部材に一端が、前記膝支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記股関節支持部材および膝支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成され、
前記第２リンクユニットを構成する各リンクは、前記膝支持部材に一端が、前記足支持部材に他端が、各々回動自在に取り付けられているとともに、前記膝支持部材および足支持部材を接続する方向において、それぞれ伸縮自在に構成されている、
ことを特徴とする歩行補助具。 A walking aid that supports the walking movement of the leg by supporting the hip joint, knee joint, and foot of the human body,
A hip joint support member for supporting the vicinity of the hip joint;
A knee support member for supporting the vicinity of the knee joint;
A foot support member for supporting the foot;
A first link unit comprising a plurality of links connecting the hip joint support member and the knee support member;
A second link unit comprising a plurality of links connecting the knee support member and the foot support member,
Each link constituting the first link unit has one end attached to the hip joint support member and the other end attached to the knee support member so as to be rotatable, and connects the hip joint support member and the knee support member. In the direction to be stretched,
Each link constituting the second link unit has one end attached to the knee support member and the other end rotatably attached to the foot support member, and the knee support member and the foot support member are connected to each other. In the direction to be stretched,
A walking aid characterized by that.
伸縮自在に構成されるリンク部材と、
前記リンク部材を伸縮動作させる駆動部材と、
前記リンク部材の上端部および下端部を、それぞれ前記股関節支持部材および膝支持部材に対して回動自在に接続する軸受け部材とを備えている、
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の歩行補助具。 Each link constituting the first link unit is
A link member configured to be stretchable;
A drive member for expanding and contracting the link member;
A bearing member that rotatably connects the upper end portion and the lower end portion of the link member to the hip joint support member and the knee support member, respectively.
The walking aid according to claim 1 or claim 3, wherein
伸縮自在に構成されるリンク部材と、
前記リンク部材を伸縮動作させる駆動部材と、
前記リンク部材の上端部および下端部を、それぞれ前記膝支持部材および足支持部材に対して回動自在に接続する軸受け部材とを備えている、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の歩行補助具。 Each link constituting the second link unit is
A link member configured to be stretchable;
A drive member for expanding and contracting the link member;
A bearing member that rotatably connects the upper and lower ends of the link member to the knee support member and the foot support member, respectively.
The walking aid according to claim 2 or claim 3, wherein
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の歩行補助具。 The drive member is provided in the link member.
The walking aid according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の歩行補助具。
The knee support member has a bent portion with one degree of freedom.
The walking aid according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
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