JP5126025B2 - 歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザの脚に装着されてユーザの歩行を補助する歩行補助装置に関する。特に、ユーザの足によくフィットする歩行補助装置に関する。

ユーザの脚部に装着され、ユーザの歩行を補助する歩行補助装置が知られている。歩行補助装置の一つのタイプに、ユーザの脚に沿って配置される脚装具とユーザの足底に固定される足底装具が揺動可能に連結されているものがある（例えば、特許文献１）。脚装具は多リンク構造を有しており、リンク同士を揺動させるアクチュエータが備えられている。脚装具はユーザの脚に装着され、例えば膝関節など、ユーザの関節にトルクを与えて歩行動作を補助する。脚装具をユーザの脚に沿ってしっかり固定するために、脚装具の下端に足底装具が取り付けられ、ユーザの足底に足底装具を密着させる。そのような構造により脚装具の下端をユーザにしっかり固定する。

本明細書で用いる用語を説明しておく。ピッチ軸とは、ユーザが直立姿勢をとったときにユーザの体側方向に伸びる回転軸を意味する。ヨー軸とは、ユーザが直立姿勢をとったときに鉛直方向に伸びる回転軸を意味する。

特開２００７−３０７２１６号公報

歩行時にユーザの足は足首（足首関節）のピッチ軸の回りに揺動するため、脚装具と足底装具は、足首のピッチ軸と同軸に配置される足首ジョイントによって連結される。従来、脚装具と足底装具は、ユーザの足首のピッチ軸回りに揺動可能であれば十分であると考えられていた。
ところで、歩行補助装置を様々なユーザが試してみると、足に違和感を覚えるユーザが存在することが判明した。ユーザの脚の曲がり方には個人差があり、脚の曲がり方次第で歩行時の足の姿勢が変化する。他方、上記の歩行補助装置は、足底装具を介してユーザの脚に力が伝わるため、足底装具とユーザの足がよくフィットしていないとユーザの足に偏った力が加わってしまうことが違和感の一因であることが判明した。
本発明は上記の課題に鑑みて創作された。本発明の目的は、ユーザの足によくフィットする歩行補助装置を提供することにある。

ユーザが感じる違和感を子細に検討すると、足底装具とユーザの足のヨー軸回りのずれが違和感を与える一因であることが判明した。歩行動作は脚の各関節のピッチ軸回りの揺動が主であるが、歩行補助装置に対する違和感がヨー軸回りの足底装具のずれであることは知られていなかった。歩行時に足はヨー軸回りにほとんど揺動しないが、装着時のわずかなずれが歩行時に違和感を与える。

本発明は上記の知見に基づいて創作された。本発明の歩行補助装置は、脚装具と足底装具と足首ジョイントを備える。脚装具は、回転関節で連結された多リンク構造を有しており、ユーザの脚に沿って配置される。多リンク構造は、ユーザに装着されたときに脚の動きに沿って動く。足底装具は、ユーザの足底に固定される。足首ジョイントは、脚装具の下端と足底装具をユーザの足首のピッチ軸回りに揺動可能に連結する。この歩行補助装置は、足首ジョイントと足底装具が、ユーザが装着したときのユーザの足首のヨー軸回りに足首ジョイントと足底装具の取り付け角度が調整可能に連結されていることを特徴とする。

ユーザの足は足首のヨー軸回りに揺動する。本発明による歩行補助装置は、人間の脚と足の連結構造によく適合しており、足首ジョイントと足底装具の連結部がユーザの足首のピッチ軸回りに調整できるように構成されている。そのような構成により、本発明の歩行補助装置は、足首ジョイントと足底装具の取り付け角度を様々なユーザによくフィットするように調整することができる。

足首ジョイントと足底装具の連結構造は、具体的には次の構造を有していることが好ましい。即ち、足底装具と足首ジョイントのいずれか一方に、ユーザが装着したときに足首のヨー軸と同軸の位置にテーパ孔が形成されている。足底装具と足首ジョイントの他方に、そのテーパ孔に嵌合するテーパ突部が形成されている。そのような構成は、足底装具と足首ジョイントを密着させるテーパ孔とテーパ突部が強く嵌合して相対的なずれが防止される。足底装具と足首ジョイントの取り付け角度を調整した後は、歩行中に取り付け角度がずれることが防止される。

本発明によれば、ユーザの足によくフィットする歩行補助装置を提供することができる。

図面を参照して実施例の歩行補助装置を説明する。図１に、ユーザが装着した歩行補助装置１０を模式的に示す。図１（Ａ）は正面図を示し、図１（Ｂ）は側面図を示す。歩行補助装置１０は、ユーザの左膝関節にトルクを与えてユーザの歩行動作を補助する。

歩行補助装置１０は、右脚装具１２Ｒ、左脚装具１２Ｌ、右足底装具２６Ｒ、左足底装具２６Ｌを備える。

右脚装具１２Ｒを説明する。右脚装具１２Ｒは、ユーザの大腿部から下腿部に沿って右脚の外側に装着される。右脚装具１２Ｒは、上部リンク１４Ｒと下部リンク１６Ｒを有しており、２つのリンクは、膝ジョイント２０Ｒによって回転可能に連結されている。上部リンク１４Ｒは、ベルトでユーザの大腿部に固定される。下部リンク１６Ｒは、ベルトでユーザの下腿部に固定される。上部リンク１４Ｒと下部リンク１６Ｒを連結する膝ジョイント２０Ｒは、ユーザの右膝関節の外側に位置する。

下部リンク１６Ｒの下端、即ち、右脚装具１２Ｒの下端に、足首ジョイント２４Ｒを介して右足底装具２６Ｒが連結されている。足首ジョイント２４Ｒは、ユーザの足首の外側に位置する。右足底装具２６Ｒは、足首ジョイント２４Ｒによってピッチ軸回りに揺動する。なお、図１は、右足底装具２６Ｒを模式的に示しており、その構造の詳細は後述する。

左脚装具１２Ｌを説明する。左脚装具１２Ｌは、ユーザの大腿部から下腿部に沿って左脚の外側に装着される。左脚装具１２Ｌは、上部リンク１４Ｌと下部リンク１６Ｌを有しており、２つのリンクは膝ジョイント２０Ｌによって回転可能に連結されている。膝ジョイント２０Ｌは、ユーザの左膝の外側に位置する。
左脚装具１２Ｌの下端に、足首ジョイント２４Ｌを介して左足底装具２６Ｌが連結されている。足首ジョイント２４Ｌは、ユーザの足首の外側に位置する。左足底装具２６Ｌは、足首ジョイント２４Ｌによってピッチ軸回りに揺動する。

左脚装具１２Ｌはまた、モータ３２を備える。モータ３２は、左脚装具１２Ｌの膝ジョイント２０Ｌに備えられており、ユーザの膝関節の外側に位置する。モータ３２は、上部リンク１４Ｌに対して下部リンク１６Ｌを回転させることができる。即ちモータ３２は、ユーザの左膝関節にトルクを加えることができる。

上記したとおり、歩行補助装置１０は、ユーザの大腿部から下腿部に沿って装着される。左右の足底装具２６Ｌ、２６Ｒは、ユーザの足裏に固定されて、左右の脚装具１２Ｌ、１２Ｒとユーザの脚との連携を強くする。
歩行補助装置１０は、モータ３２を駆動することによって、左脚装具１２Ｌの下部リンク１６Ｌを揺動させる。下部リンク１６Ｌの揺動に伴ってユーザの左膝にトルクが加わり、歩行動作を補助する。このとき、ユーザの左足が左足底装具２６Ｌに固定されているので、下部リンク１６Ｌの揺動に伴って、ユーザの左脚がスムーズに揺動する。

図２と図３を参照して、左足底装具２６Ｌを詳しく説明する。図２（Ａ）は、足首ジョイント２４Ｌに連結された左足底装具２６Ｌを斜め下方からみたときの斜視図である。図２（Ｂ）は、足首ジョイント２４Ｌに連結された左足底装具２６Ｌを斜め上方からみたときの斜視図である。図３は、左足底装具２６Ｌの分解図である。図２及び図３に示す符号ＣＬは、足底装具２６Ｌをユーザに装着したときのユーザ足首のヨー軸を示している。
図２では、足首ジョイント２４Ｌは簡略化して描いてある。また、図２では、足底装具２６Ｌの内部構造については一部図示を省略している。足底装具２６Ｌの詳細な構造については図３を参照されたい。右足底装具２６Ｒも左足底装具２６Ｌと同じ構造を有しているので説明は省略する。

左足底装具２６Ｌは、上側靴底４１、下側靴底４２、ベースプレート４３、揺動部材４４、及びテーパ円板（テーパ突部）４５を備えている。ベースプレート４３、揺動部材４４、及びテーパ円板４５は、上側靴底４１と下型靴底４２に挟まれている。
上側靴底４１の下面には、ベースプレート４３を埋め込む窪み４１ａが設けられている。下側靴底４２の上面には、揺動部材４４とテーパ円板４５を収めるためのＶ字溝４２ａが形成されている。符号４２ｂは、Ｖ字溝４２ａの壁面を示している。上側靴底４１の下面の窪み４１ａにベースプレート４３を埋め込むとともに、下側靴底４２のＶ字溝４２ａに揺動部材４４とテーパ円板４５を配置し、上側靴底４１、ベースプレート４３、テーパ円板４５、及び下靴底４２をボルト４６で締結する。

揺動部材４４にはテーパ孔４４ａが形成されている。テーパ円板４５は、周面がテーパ状に形成されている円板である。テーパ円板４５は、テーパ孔４４ａに嵌合する大きさである。テーパ孔４４ａにテーパ円板４５を嵌合し、それらをＶ字溝４２ａに配置して上下の靴底４１、４２をボルト６６で締結すると、テーパ円板４５とテーパ孔４４ａが締め付けられて、揺動部材４４が上下の靴底４１、４２に固定される。ボルト６６を緩めると、揺動部材４４がテーパ円板４５を中心として揺動可能になる。

左足底装具２６Ｌをユーザに装着したとき、テーパ円板４５とテーパ孔４４ａの中心線が、ユーザの足首のヨー軸ＣＬと同軸に位置する。即ち、揺動部材４４は、歩行補助装置１０をユーザが装着したときの足首のヨー軸ＣＬ回りに揺動することができる。揺動部材４４には、足首ジョイント２４Ｌの一端２５が固定される。図示を省略しているが、足首ジョイント２４Ｌの他端は左脚装具１２Ｌの先端が固定される。

歩行補助装置１０は、ボルト４６を緩めるだけで、ユーザの足首のヨー軸ＣＬ回りに足首ジョイント２４Ｌと足底装具２６Ｌの取り付け角度を調整することができる。歩行補助装置１０は、ユーザの脚と足の形状や構造に合わせて、足首ジョイント２６Ｌと左足底装具２６Ｌの取り付け角度を調整することができ、良好なフィット感をユーザに与えることができる。左足底装具２６Ｌがユーザの足裏によくフィットするので、モータ３２のトルクが足底装具２６Ｌを介してユーザに伝わる際に、ユーザに偏った負荷が加わることがない。従ってこの歩行補助装置１０は、ユーザに違和感を与えることなく、歩行動作を補助することができる。

揺動部材４４は、Ｖ字溝４２ａの範囲で揺動することができる。即ち、Ｖ字溝４２ａの壁面４２ｂが、足底装具２６Ｌの取り付け角度の調整範囲を制限するストッパの機能を果す。

実施例の好適な変形例を説明する。テーパ孔４４ａの内面、及び、テーパ円板４５の外周面に軸線方向に伸びる多数の浅溝を形成し、テーパ孔４４ａとテーパ円板４５をスプライン嵌合させてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例の歩行補助装置の概略図を示す。図１（Ａ）は正面図を示し、図１（Ｂ）は側面図を示す。 足底装具の斜視図を示す。図２（Ａ）は、足底装具を斜め下方から見たときの斜視図を示す。図２（Ｂ）は、足底装具を斜め上方から見たときの斜視図を示す。 足底装具の分解図を示す。

符号の説明

１０：歩行補助装置
１２Ｒ、１２Ｌ：脚装具
１４Ｒ、１４Ｌ：上部リンク
１６Ｒ、１６Ｌ：下部リンク
２４Ｒ、２４Ｌ：足首ジョイント
２６Ｒ、２６Ｌ：足底装具
４１：上側靴底
４２：下側靴底
４３：ベースプレート
４４：揺動部材
４５：テーパ円板

Claims (2)

1. ユーザの脚に装着されてユーザの歩行を補助する歩行補助装置であり、
   ユーザの脚に沿って配置される脚装具と、
   ユーザの足底に固定される足底装具と、
   脚装具の下端と足底装具をユーザの足首のピッチ軸回りに揺動可能に連結する足首ジョイントと、を備えており、
   足首ジョイントと足底装具が、ユーザが装着したときのユーザの足首のヨー軸回りに足首ジョイントと足底装具の取り付け角度が調整可能に連結されていることを特徴とする歩行補助装置。
2. 足底装具と足首ジョイントのいずれか一方に、ユーザが装着したときに足首のヨー軸と同軸の位置にテーパ孔が形成されており、足底装具と足首ジョイントの他方に前記テーパ孔に嵌合するテーパ突部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。

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