JP5096199B2 - シール部材、及び運動補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器又は管等の気密性を保つシール部材、及びこのシール部材により気密を確保した運動補助装置に関する。

図７（ａ），（ｂ）は、特許文献１に記載された運動補助装置８を示している。運動補助装置８は、患者等の人体Ｂの下半身を没入させる開口部９が上向きに形成され内部１３に人体Ｂの下半身を収容する容器１０と、内部１３の気圧を大気圧よりも高く上昇させる空気圧調整手段１４と、人体Ｂと開口部９との間を気密に塞ぐシール部材２００とを備える。容器１０の内部１３は大気から遮断されており、内部１３と大気圧との圧力差に基づき、人体Ｂに浮力が与えられる。これにより自立が支援される患者等は、容器１０の底部に設置されたトレッドミル１５を利用して歩行訓練を行うことができる。

シール部材２００は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、胴部２１０を容器１０の内部１３で起立させ上口部２２０を径方向に広げたファンネル状の筒体である。シール部材２００の材料は伸縮自在な気密性のシート材である。容器１０の上面には開口部９の口縁に沿った形状の着座部材１１が固定されている。上口部２２０の周縁は、着座部材１１と固定枠材１２との間に挟まれている。上口部２２０と後述の押え部材２３０と固定枠材１２とを貫くボルト１２０が着座部材１１に締付けられた状態で、シール部材２００は上口部２２０を開口部９の口縁に気密に接合されている。

また、シール部材２００の上口部２２０は、図９（ａ）に示すように、胴部２１０に進入した患者等が歩行訓練を行うとき、患者等の腰部が上下に変位するのに従い撓み変形する部位であり、腰部の自由度を確保するために不可欠である。矢印Ｐは、シール部材２００が内部１３の空気に押される方向を指している。患者等を効果的に支援できる程の浮力を得るために、空気圧調整手段１４が内部１３の気圧を上昇させると、矢印Ｐ方向の力が増大し、同図（ｂ）に示すように、上口部２２０が開口部９の上方へ向って膨張する。シール部材２００の胴部２１０が矢印Ｐ方向に締付けられても、この力を人体Ｂは骨盤で受止められるが、人体Ｂの腹部が膨張した上口部２２０に締付けられると、患者等は不快な圧迫感や息苦しさを覚える。

そこで、図８（ｂ）に示すように、上口部２２０と固定枠材１２との間に押え部材２３０が介在されている。押え部材２３０は、同図（ｃ）に示すように、放射状に配列された複数の台形片２３１を、それぞれの先端に挿通した紐２３２で結束したものである。複数の台形片２３１は、上口部２２０が膨張するのを制限する役割を果すが、紐２３２を締付ける強さを加減することにより、上口部２２０が上下に撓み変形できる余裕を保てるものである。
特開２００１−１１２８８６号公報

しかしながら、上記の紐２３２を締付ける強さを患者等の固有の体形に合わせて適切に加減するのは難しく、また押え部材２３０の台形片２３１が、上口部２２０の撓み変形を少なからず阻害するので、人体Ｂの腰部の運動が束縛されるという不具合が起こる。

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、不要な膨張又は変形の起こらないシール部材、及びこのシール部材を備えた運動補助装置を提供することを目的とする。

本発明に係るシール部材は、人体の下半身を没入させる開口部が上向きに形成され前記下半身を内部に収容する容器と、前記容器の内部の気圧を上昇させる空気圧調整手段とを備える運動補助装置に設けられ、前記開口部と人体との間を密封し前記容器に対して人体が上下に変位することを許容するものであって、上端及び前記容器の内部に垂れる下端を有し上下方向に延びる螺旋形の複数条の可撓筋材を、互い違いに交差するよう編組し、且つ前記複数条の可撓筋材の上端をそれぞれの下端よりも前記螺旋形の径方向に延出させたファンネル状の編組体と、前記複数条の可撓筋材の上端を前記容器の開口部に固定する上端口材と、前記複数条の可撓筋材の下端を相互に固定する下端口材と、前記編組体の周りを被覆し、前記容器の開口部と前記下端口材との間を密封する気密シートとを備えることを特徴とする。

更に、本発明に係るシール部材は、前記編組体の内側に弾性シートが配置され、前記弾性シートと前記気密シートとの間に前記編組体を挟むことを特徴とする。

本発明に係る運動補助装置は、上向きに開放した開口部が形成され、前記開口部に没入する人体の下半身を内部に収容する容器と、前記容器の内部の気圧を大気圧よりも高く上昇させる空気圧調整手段と、上端及び前記容器の内部に垂れる下端を有し上下方向に延びる螺旋形の複数条の可撓筋材を、互い違いに交差するよう編組し、且つ前記複数条の可撓筋材の上端をそれぞれの下端よりも前記螺旋形の径方向へ延出させたファンネル状の編組体と、前記複数条の可撓筋材の上端を前記容器の開口部に固定する上端口材と、前記複数条の可撓筋材の下端を相互に固定する下端口材と、前記編組体の周りを被覆し、前記容器の開口部と前記下端口材との間を密封する気密シートとを備え、前記開口部に没入する人体の下半身を前記編組体に進入させ、前記容器の内部の気圧により前記気密シートを前記編組体の径方向に圧縮させることを特徴とする。

本発明に係るシール部材に適用した編組体は、広く知られた組紐を編む要領で既成の編み機を用いて、可撓筋材をファンネル状の形態に仕上げるだけで、簡単に製造することができる。このような編組体の製造工程で、複数の可撓筋材の材質、長さ、直径、又は可撓筋材同士の間隔を任意に設定できる点も組紐と同様であり、編組体をその全長、直径、又は物理的強度の異なるものに仕様変更するのが容易である。

また、編組体に挿入される何らかの挿入物によって編組体の直径が押し広げられるとき、複数条の可撓筋材は互いに滑り接触しながら撓み変形し、この変形が起こる前の形状に復元しようとする弾性力が、挿入物を適度に締付ける力として作用する。例えば、運動補助装置の容器の開口部に人体が下半身を没入させる場合、編組体がこれに進入した人体の腰部の起伏に馴染むよう柔軟に変形する一方、人体の腰部が当該シール部の内側に密接する程度に締付けられる。これにより、当該シール部材と人体との隙間が塞がり、容器の内部が大気から隔てられることになる。

更に、空気圧調整手段が容器の内部の気圧を大気圧よりも高くすれば、この圧力差に基づき、気密シートが編組体の径方向に圧縮されることにより、当該シール部材と人体との気密性が向上し、運動補助装置の容器の内部を大気から遮断することができる。特に、編組体の内側に弾性シートを配置した場合、人体の腰部に弾性シートが直に密接するので、上記の気密性を更に向上することができる。

また、編組体の全体がファンネル状であるため、容器の内部と大気圧との圧力差に基づき気密シートが可撓筋材の上端付近を押上げる力は、複数条の可撓筋材に受止められ、個々の可撓筋材に生じる引張応力によって打ち消される。このため編組体が上方へ突出するような変形は殆ど起こらない。

従って、当該シール部材は人体の腹部を不要に締付けることがないので、患者等は運動補助装置を用いて快適に運動することができる。しかも、人体が歩行運動を行う等して腰部が上下に変位するとき、可撓筋材の上端付近は腰部の動きに従い柔軟に撓み変形するので、人体の運動が束縛されることはない。このような可撓筋材の撓み変形は、当該シール部材が人体を締付ける力に影響しないので、運動補助装置の容器と人体との気密性は安定に保たれる。以上に述べた効果は、本発明に係る運動補助装置によっても達成することができる。

図１，２に示すシール部材１は、ファンネル状の編組体２と、編組体２を構成する複数条の可撓筋材３の一端３１を相互に固定する一端口材４と、複数条の可撓筋材３の他端３２を相互に固定する他端口材５と、一端口材４と他端口材５との間を塞ぎ編組体２を被覆する気密シート６と、編組体２の内側に配置された弾性シート７と備える。

編組体２は、図３に示すように、複数条の可撓筋材３を、幾何学的中心線Ｏの周りで緩やかな螺旋形に撓ませ、これらの可撓筋材３を図４（ａ），（ｂ）に示す組紐のように編組したものである。同図（ａ）は、互い違いに交差する可撓筋材３同士が１目毎に重なり合う向きを反対にする編み方である。同図（ｂ）は、可撓筋材３同士が２目毎に重なり合う向きを反対にする編み方である。また、ファンネル状とは、編組体２の一端３１付近の直径が他端口部材５へ向うに従い狭くなる形状である。これを実現するために、編組体２は、複数条の可撓筋材３の一端３１を、それぞれの他端３２よりも螺旋形の幾何学的中心線Ｏから径方向へ延出させている。

可撓筋材３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、直径０．２ｍｍの５本のナイロン糸を並列させたものを１条としている。可撓筋材３の材質は、曲げ力に対して柔軟で、しかも張力が加えられたときに伸長し難いものを選択すれば良い。同図（ｃ），（ｄ）に示すように、帯状又は棒状の合成樹脂製の紐、又は針金の他、合成樹脂で被覆された金属線等を可撓筋材３として適用しても良い。

図３に例示の一端口材４は、複数条の可撓筋材３の一端３１を接合した枠材であるが、複数条の可撓筋材３の一端３１同士を接着する接着剤であっても良い。或いは、複数条の可撓筋材３の一端３１同士溶着させ、この部位を一端口材４としても良い。同様に、他端口材５は、複数条の可撓筋材３の他端３２を接合した枠材として図示しているが、複数条の可撓筋材３の他端３２同士を接着する接着剤、又は他端３２同士を溶着させた部位であっても良い。

気密シート６は、編組体２と略同じファンネル状であり、その上端及び下端を一端口材４及び他端口材５にそれぞれ隙間の無いよう接合している。この点は弾性シート７も同様である。気密シート６の材質は、柔軟であることが不可欠であるが必ずしも弾性に富むものでなくても良く、ビニルシート等を気密シート６として利用しても良い。或いは、伸縮性を有する繊維を編織した生地、又はウエットスーツの生地に、気密性の高い合成樹脂のフィルムを張合わせたものを、気密シート６として適用しても良い。

弾性シート７は、伸縮性を有する繊維を編織した生地、又はウエットスーツの生地を、編組体２の内側に貼り合わせたものである。弾性シート７の材質は、通気性の有無に関わり無く、編組体２の内側に挿入された何らかの挿入物に密接できるものであれば良い。ゴムシートは、気密シート６又は弾性シート７の何れにも適用できる材料である。

また、編組体２、気密シート６、及び弾性シート７は、互いに固着されることなく３層に重ね合わされている。このため、上記の挿入物によって編組体２の直径が押し広げられるとき、複数条の可撓筋材３は、互いに滑り接触しながら撓み変形する。そして、個々の可撓筋材３が撓み変形する前の形状に復元しようとする弾性力は、挿入物を適度に締付ける力として作用する。

次に、図６を参照しながら容器運動補助装置８について説明する。既述の要素には、その図示の有無に関わらず引続き同じ呼称を用いるものとする。また、上記の一端及び他端の語は、運動補助装置８にシール部材１が取付けられる姿勢を考慮して、それぞれを上端及び下端に改める。

運動補助装置８は、シール部材１と、開口部９を有する容器１０と、空気圧調整手段とを備える。可撓筋材３の上端３１、気密シート６の上端、及び弾性シート７の上端は、上端口材４にそれぞれ接合している。着座部材１１と、ボルトで着座部材１１に締付けられた固定枠材１２との間に、上端口材４が挟まれた状態で、シール部材１は開口部９の口縁に気密に接合している。図に表れていない可撓筋材３の下端３２、気密シート６の下端、及び弾性シート７の下端は、容器１０の内部１３に垂れ下がり、下端口材５にそれぞれ接合している。下端口材５と開口部９との間は、気密シート６によって密封されている。

上記のボルトを緩めると、シール部材１を容器１０から取外すことができる。シール部材１が多様な人体の体格に合うように、編組体２の全長、直径、又は物理的強度について仕様の異なるものを幾つか準備しておくのが好ましい。編組体２の仕様変更は、その製造工程で可撓筋材３の材質、長さ、直径、又は可撓筋材３同士の間隔を変更するだけで容易に行うことができる。この点は組紐と同様である。

編組体２の胴部２１には、運動補助装置８を使用する人体の下半身が進入する。この状態で、編組体２は人体の腰部の起伏に馴染むよう柔軟に変形する一方、人体の腰部は編組体２によって圧迫感を覚えない程度に締付けられ、人体の腰部に密接する弾性シート７によって人体とシール部材１との間の気密性が向上する。

更に、空気圧調整手段が容器１０の内部１３の気圧を上昇させると、容器１０の内部１３の圧力が大気圧よりも高くなる。この圧力差に基づいて気密シート６が圧縮するので、シール部材１と人体との気密性が更に向上し、運動補助装置８の容器１０の内部１３を大気から遮断することができる。上記の圧縮とは、気密シート６が編組体２の径方向へ弾性的に収縮し、又は編組体２の径方向へ搾られるように気密シート６が撓み変形することを意味する。

また、シール部材１は、編組体２の全体をファンネル状にすることを企図して、複数条の可撓筋材３の上端３１を、それぞれの下端３２よりも編組体２の径方向へ延出させている。言い換えると、可撓筋材３の上端３１付近は概ね水平方向に延びている。このため、上記の圧力差に基づき気密シート６が可撓筋材３の上端３１付近を押上げる力は、複数条の可撓筋材３に受止められ、個々の可撓筋材３に生じる引張応力によって打ち消されるので、編組体２が上方へ突出するような変形は殆ど起こらない。

従って、シール部材１は人体の腹部を不要に締付けることがないので、患者等は運動補助装置８を用いて快適に運動することができる。しかも、人体が歩行運動を行う等して腰部が上下に変位するとき、可撓筋材３の上端３１付近は腰部の動きに従い柔軟に撓み変形するので、人体の運動を余計に束縛することはない。このような可撓筋材３の変形は、シール部材１が腰部を締付ける力に影響しないので、人体の運動が激しさを増しても、容器１０の開口部９と人体との気密性は安定に保たれる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。例えば、弾性シート７を省略しても良い。また、上端口材４、下端口材５、又は容器１０の開口部９を平面視した形状は必ずしも円形でなくても良い。

本発明に係るシール部材は、容器又は管等と運動する物体との間の気密性を保つことができる。また、本発明に係る運動補助装置は、患者等の歩行運動に限らず、あらゆる下半身の運動を補助するのに有益な技術である。

本発明の実施形態に係るシール部材の一部を破断した側面図。 本発明の実施形態に係るシール部材の一部を破断した平面図。 本発明の実施形態に係るシール部材に適用した編組体の概略を示す破断斜視図。 （ａ）は本発明の実施形態に係るシール部材に適用した編組体の編み方の一例を示す側面図、（ｂ）はその他例を示す側面図。 （ａ）は本発明の実施形態に係るシール部材に適用した可撓筋材の一例を示す側面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）及び（ｄ）は可撓筋材の他例を各々示す断面図。 本発明の実施形態に係る運動補助装置の要部を示す断面図。 （ａ）は従来例の運動補助装置の使用例を示す側面図、（ｂ）はその正面図。 （ａ）は従来例の運動補助装置の要部を示す断面図、（ｂ）はそのＡ部を示す断面図、（ｃ）は従来例の運動補助装の要部を示す平面図。 （ａ）は従来例のシール部材の使用例を示す断面図、（ｂ）はそのシール部材が変形した状態を示す断面図。

符号の説明

１：シール部材
２：編組体
３：可撓筋材
４：一端口材、上端口材
５：他端口材、下端口材
６：気密シート
７：弾性シート
８：運動補助装置
９：開口部
１３：内部
１４：空気圧調整手段
３１：一端、上端
３２：他端、下端

Claims (3)

1. 人体の下半身を没入させる開口部が上向きに形成され前記下半身を内部に収容する容器と、前記容器の内部の気圧を上昇させる空気圧調整手段とを備える運動補助装置に設けられ、前記開口部と人体との間を密封し前記容器に対して人体が上下に変位することを許容するシール部材であって、
   上端及び前記容器の内部に垂れる下端を有し上下方向に延びる螺旋形の複数条の可撓筋材を、互い違いに交差するよう編組し、且つ前記複数条の可撓筋材の上端をそれぞれの下端よりも前記螺旋形の径方向に延出させたファンネル状の編組体と、
   前記複数条の可撓筋材の上端を前記容器の開口部に固定する上端口材と、
   前記複数条の可撓筋材の下端を相互に固定する下端口材と、
   前記編組体の周りを被覆し、前記容器の開口部と前記下端口材との間を密封する気密シートとを備えることを特徴とするシール部材。
2. 前記編組体の内側に弾性シートが配置され、前記弾性シートと前記気密シートとの間に前記編組体を挟むことを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. 上向きに開放した開口部が形成され、前記開口部に没入する人体の下半身を内部に収容する容器と、
   前記容器の内部の気圧を大気圧よりも高く上昇させる空気圧調整手段と、
   上端及び前記容器の内部に垂れる下端を有し上下方向に延びる螺旋形の複数条の可撓筋材を、互い違いに交差するよう編組し、且つ前記複数条の可撓筋材の上端をそれぞれの下端よりも前記螺旋形の径方向へ延出させたファンネル状の編組体と、
   前記複数条の可撓筋材の上端を前記容器の開口部に固定する上端口材と、
   前記複数条の可撓筋材の下端を相互に固定する下端口材と、
   前記編組体の周りを被覆し、前記容器の開口部と前記下端口材との間を密封する気密シートとを備え、
   前記開口部に没入する人体の下半身を前記編組体に進入させ、前記容器の内部の気圧により前記気密シートを前記編組体の径方向に圧縮させることを特徴とする運動補助装置。

Images