JP7100003B2 - アシスト装置 - Google Patents
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Description
本発明は、利用者の屈伸動作を補助するアシスト力を、利用者の身体に付与するアシスト装置に関する。
従来、高齢者等の利用者の動作をアシストするために様々なアシスト装置が提案されている。例えば、利用者の脚部の屈曲・伸展を補助することによって、利用者の屈伸動作を補助するアシスト装置がある。
そのように屈伸動作を補助するアシスト装置としては、利用者の腰部に装着される腰部装具と、足部に装着される足部装具と、腰部装具と足部装具とを連結するフレームと、腰部装具に対して足部装具を移動させるアシスト機構を備えているものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このアシスト装置では、利用者の屈伸動作を補助する際には、腰部装具及び足部装具を介して、アシスト力が利用者の身体に付与される。ここで、特許文献1のアシスト装置では、足部装具として、利用者の足部を載置するタイプのものが採用されている。そのため、このアシスト装置では、アシスト力を生じさせるための力が、利用者の足裏にも付与される。
ところで、足裏にアシスト力を生じさせるための力が付与されると、その力によって利用者の足圧中心(center of pressure)がずれてしまう場合がある。そのため、特許文献1のアシスト装置では、アシスト力を利用者の身体に付与している状態では、利用者の足裏に付与された力によって、利用者がバランスを保ちにくくなってしまうおそれがあった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、アシスト力を利用者の身体に付与している状態で、利用者がバランスを保ちやすいアシスト装置を提供することを目的とする。
本発明のアシスト装置は、
利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着される第1装具と、
前記利用者の下腿部に装着される第2装具と、
前記第1装具と前記第2装具とを連結する脚部フレームと、
前記利用者の脚部の屈伸動作に応じて、前記脚部フレームを動作させて前記第1装具と前記第2装具とを離間させることによって、前記屈伸動作を補助するアシスト力を前記利用者の身体に付与するアシスト機構とを備え、
前記第2装具は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されている係止部と、アシスト力付与状態で、前記利用者の足部に上方から当接する当接部とを有していることを特徴とする。
利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着される第1装具と、
前記利用者の下腿部に装着される第2装具と、
前記第1装具と前記第2装具とを連結する脚部フレームと、
前記利用者の脚部の屈伸動作に応じて、前記脚部フレームを動作させて前記第1装具と前記第2装具とを離間させることによって、前記屈伸動作を補助するアシスト力を前記利用者の身体に付与するアシスト機構とを備え、
前記第2装具は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されている係止部と、アシスト力付与状態で、前記利用者の足部に上方から当接する当接部とを有していることを特徴とする。
このように、本発明のアシスト装置では、第2装具は、アシスト力を利用者の身体に付与するようにアシスト装置が動作しているアシスト力付与状態で、当接部を介して、利用者の足部に上方から当接する。具体的には、例えば、足の甲、踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分の上側の面等の足部の上面に当接する。
これにより、アシスト力付与状態では、アシスト力を生じさせるための力は、第1装具の装着された利用者の身体の膝関節よりも上方の部位(例えば、腰部、腹部、脇の下、上半身全体等)と、第2装具の当接している足部の上面とに加わることになる。すなわち、利用者の足裏には、力が付与されることがない。
したがって、本発明のアシスト装置では、アシスト力を生じさせるための力によって利用者の足圧中心(center of pressure。以下、「COP」という。)がずれてしまうことが防止される。ひいては、アシスト力付与状態であっても、利用者がバランスを保ちやすい。
ところで、特許文献1に記載のような従来のアシスト装置では、アシスト装置を構成する部材の重量を、接地面に逃がすように構成されている。具体的には、従来のアシスト装置では、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用して、その足部装具を介して、足部装具に連結されているフレーム等の重量を、接地面に逃がしている。
これに対し、本発明のアシスト装置では、第1装具は、利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着され、第2装具は、利用者の下腿部に装着され、脚部フレームは、その第1装具と第2装具とを連結している。すなわち、脚部フレーム及び第2装具の重量は、第1装具を介して、利用者の身体の上方の部位によって支えることができるようになっている。
これにより、このアシスト装置では、アシスト装置に接地させるための部材を設けて、アシスト装置を構成する部材の重量を接地面に逃がす必要がない。ひいては、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用する必要がない。
したがって、本発明のアシスト装置によれば、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用する必要がないので、足首より下方に位置する構造を小型化して、アシスト装置が利用者に装着された状態(以下、単に「装着状態」ということがある。)の利用者の足首関節の動作の自由度を向上させることもできる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、前方側で前記前面側係止部を保持するとともに、後方側で前記背面側係止部を保持し、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、側面視で前記前面側係止部と前記背面側係止部との間に位置していることが好ましい。
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、前方側で前記前面側係止部を保持するとともに、後方側で前記背面側係止部を保持し、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、側面視で前記前面側係止部と前記背面側係止部との間に位置していることが好ましい。
このように構成すると、装着状態では、脚部フレームと足部フレームとの連結部分は、側面視で前後方向において利用者のくるぶしに近い位置となる。これにより、足部フレーム(ひいては、利用者に力を加える当接部)の動作と利用者の足部との動作との差異が小さくなる。その結果、当接部と利用者の足部とのズレを抑制して、アシスト力付与状態におけるCOPのズレも小さくすることができる。ひいては、COPを支持基底面の範囲内に収めやすくなる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、前記係止部よりも下方に位置していることが好ましい。
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、前記係止部よりも下方に位置していることが好ましい。
このように構成すると、装着状態では、脚部フレームと足部フレームとの連結部分は、上下方向において利用者のくるぶしに近い位置となる。これにより、足部フレーム(ひいては、利用者に力を加える当接部)の動作と利用者の足部との動作との差異が小さくなる。その結果、当接部と利用者の足部とのズレを抑制して、アシスト力付与状態におけるCOPのズレも小さくすることができる。ひいては、COPを支持基底面の範囲内に収めやすくなる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記当接部は、前記係止部の下端部から延設されていることが好ましい。
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記当接部は、前記係止部の下端部から延設されていることが好ましい。
このように構成すると、係止部と当接部とを連結するための部材が不要になるので、さらなる小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
また、本発明のアシスト装置においては、当接部が係止部から延設されている構成の場合、
前記係止部は、前記脚部フレームに連結されていることが好ましい。
前記係止部は、前記脚部フレームに連結されていることが好ましい。
第2装具の当接部には、脚部フレームから力が伝達される。このとき、当接部と脚部フレームと連結部分から当接部までの距離が大きいほど、アシスト力付与状態で当接部から利用者の足部に上方から加わる力は大きくなる。ひいては、当接部が当接することによって、利用者が足部に覚える違和感も大きくなる。
この違和感を抑制するためには、連結部分から当接部までの距離を短くすればよいので、脚部フレームを当接部に直接連結することが好ましい。しかし、アシスト装置の構造によっては、脚部フレームを当接部に直接連結することができない場合がある。
そこで、当接部が係止部から延設されているように構成されている場合には、このように、係止部が脚部フレームに連結されているように構成すると、当接部と脚部フレームとの距離を極力小さくすることができる。ひいては、アシスト力付与状態で当接部から利用者の足部に上方から加わる力を小さくして、当接部が当接することによって、利用者が覚える違和感を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、当接部が係止部から延設されている構成の場合、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含んでいるように構成してもよい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含んでいるように構成してもよい。
また、本発明のアシスト装置においては、当接部が係止部から延設されている構成の場合、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含んでいるように構成してもよい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含んでいるように構成してもよい。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、且つ、ロール軸周りに回動不能となるように構成されていることが好ましい。
前記当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、且つ、ロール軸周りに回動不能となるように構成されていることが好ましい。
当接部が脚部フレームの側方に位置している場合、アシスト力を生じさせるための力によって、当接部が、利用者の足部の上面の湾曲に沿ってロール軸周りに回動してしまうおそれがある。そこで、このように構成すると、当接部が脚部フレームの側方に位置している場合でも、当接部のロール軸周りの回動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記当接部は、装着状態で前記当接部から前記利用者の足部の側面に位置するように延設されている鍔部を有していることが好ましい。
前記当接部は、装着状態で前記当接部から前記利用者の足部の側面に位置するように延設されている鍔部を有していることが好ましい。
当接部を介してアシスト力を生じさせるための力が足部に上方から加わると、足部の上面は湾曲しているので、その力によって、当接部が、その湾曲に沿って回動してしまうおそれがある。そこで、このような鍔部を設けると、その回動の際に鍔部が利用者の足部の側面に当接することによって、当接部の回動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、当接部が鍔部を有する構成の場合、
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含み、
前記鍔部は、前記踵側当接部から前方に向かって延設されていることが好ましい。
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含み、
前記鍔部は、前記踵側当接部から前方に向かって延設されていることが好ましい。
一般に、利用者が足部を足首関節周りに動作させたとき、踵側の部分である後足部の移動量は、甲側の部分である前足部の移動量に比べて小さい。そのため、利用者の足部又は足首部に踵側から当接する(すなわち、後足部又はその近傍に背面側から当接する)踵側当接部に鍔部を設けると、足部と鍔部とが当接した状態を維持しやすい。これにより、安定して当接部の回動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含み、
前記甲側当接部は、正面視で上方に向かって凸となる第1の湾曲形状を有していることが好ましい。
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含み、
前記甲側当接部は、正面視で上方に向かって凸となる第1の湾曲形状を有していることが好ましい。
当接部を介してアシスト力を生じさせるための力が足の甲に加わると、足の甲は正面視で上方に向かって凸となるように湾曲しているので、その力によって、甲側当接部がロール軸周りに回動してしまうおそれがある。また、足の甲はつま先側に向かって傾斜しているので、その力によって、甲側当接部がヨー軸周りに回動してしまうおそれもある。
そこで、このように甲側当接部の形状を正面視で上方に向かって凸となる湾曲形状にすると、アシスト力付与状態で、甲側当接部が足の甲にしっかりと当接するようになる。これにより、甲側当接部の回動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、甲側当接部が正面視で上方に向かって凸となる第1の湾曲形状を有している場合、
前記甲側当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、
前記甲側当接部は、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームから離れた位置に位置する第1部分と、前記第1部分に連設され、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームに近い位置に位置する第2部分とを有し、
前記第1部分の曲率半径は、前記第2部分の曲率半径よりも小さいことが好ましい。
前記甲側当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、
前記甲側当接部は、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームから離れた位置に位置する第1部分と、前記第1部分に連設され、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームに近い位置に位置する第2部分とを有し、
前記第1部分の曲率半径は、前記第2部分の曲率半径よりも小さいことが好ましい。
甲側当接部が脚部フレームの側方に位置している場合、アシスト力を生じさせるための力によって、甲側当接部が、脚部フレームに引き寄せられてしまうおそれがある。そこで、このように、脚部フレームから離れた位置にある第1部分の曲率を小さくすると、第1部分が利用者の足部の脚部フレームとは反対側の側面に当接しやすくなるので、その当接している部分で、甲側当接部の移動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、甲側当接部が第1部分及び第2部分を有している構成である場合、
前記甲側当接部は、前記第2部分に連設され、正面視で前記第1部分側とは反対側に位置する第3部分を有し、
前記第3部分は、正面視で下方に向かって凸となる第2の湾曲形状を有していることが好ましい。
前記甲側当接部は、前記第2部分に連設され、正面視で前記第1部分側とは反対側に位置する第3部分を有し、
前記第3部分は、正面視で下方に向かって凸となる第2の湾曲形状を有していることが好ましい。
このように構成すると、装着状態では、第3部分の端部(すなわち、甲側当接部の第2部分よりも脚部フレーム側の端部)が、足部の上面とは離れた状態になる。これにより、利用者が足部を脚部フレームに近づく方向に外転又は内転させた後に戻すように内転又は外転させた際に、足部と甲側当接部の第3部分側の端面とが当接してしまうことを防止することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記係止部は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されたパッド部を有し、
前記パッド部は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることが好ましい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されたパッド部を有し、
前記パッド部は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることが好ましい。
当接部を介してアシスト力を生じさせるための力が足部に上方からに加わると、足部の上面は湾曲しているので、その力によって、当接部が、その湾曲に沿って回動してしまうおそれがある。そして、当接部とともに第2装具を構成している係止部も回動してしまうおそれがある。
そこで、このようなパッド部を設けると、そのパッド部によって利用者の脚の一部を挟み込んで、係止部を利用者の脚部に対して係止させることができる。これにより、係止部(ひいては、係止部とともに第2装具を構成する当接部)の回動を抑制することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、係止部がパッド部を有する構成の場合、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記背面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記パッド部は、前記背面側係止部の前面側に設けられていることが好ましい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記背面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記パッド部は、前記背面側係止部の前面側に設けられていることが好ましい。
このように構成すると、パッド部によってアキレス腱を挟み込むように保持することができる。ここで、アキレス腱は、下腿部の背面から突出しているので、下腿部の前面よりも、パッド部によって容易に挟み込むことができる。これにより、さらに係止部の回動を抑制しやすくなる。
また、本発明のアシスト装置においては、係止部がパッド部を有する構成の場合、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、背面側に、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成された前面側パッド部を有し、
前記背面側係止部は、前面側に、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成された背面側パッド部を有し、
前記前面側パッド部及び前記背面側パッド部の少なくとも一方は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることが好ましい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、背面側に、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成された前面側パッド部を有し、
前記背面側係止部は、前面側に、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成された背面側パッド部を有し、
前記前面側パッド部及び前記背面側パッド部の少なくとも一方は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることが好ましい。
このように構成すると、前面側係止部と背面側係止部とによって、前後から利用者の脚部を挟み込むことができる。これにより、さらに係止部の回動を抑制しやすくなる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、平面視でC字形状を有していることが好ましい。
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、平面視でC字形状を有していることが好ましい。
このように構成すると、利用者は、C字形状の足部フレームの開口部分を介して、足部フレームの内側に下腿部を容易に嵌め込むことによって、足部フレームに連結されている第2装具を、容易に装着することができる。
また、本発明のアシスト装置においては、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記前面側係止部の上端は、前記背面側係止部の上端よりも下方に位置していることが好ましい。
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記前面側係止部の上端は、前記背面側係止部の上端よりも下方に位置していることが好ましい。
下腿部の前面側に係止部を係止させる構成の場合、足部を背屈させた際に(例えば、アシスト力付与状態で)、利用者の脛に、その係止部の上端が衝突してしまうおそれがある。そこで、このように構成すると、足部を底屈させた際にも、前面側係止部の上端が利用者の脛に衝突しにくくなる。
[第1実施形態]
以下、図1~図9を参照して、第1実施形態に係るアシスト装置A1について説明する。アシスト装置A1は、利用者Pの腰部から足首部に亘る部位に装着され、利用者Pの脚部の屈曲・伸展を補助することによって、利用者Pの屈伸動作を補助するものである。ここで、利用者Pの屈伸運動とは、例えば、利用者Pが椅子等に腰掛ける際における動作、ヒンズースクワット運動を行う際における動作等である。
以下、図1~図9を参照して、第1実施形態に係るアシスト装置A1について説明する。アシスト装置A1は、利用者Pの腰部から足首部に亘る部位に装着され、利用者Pの脚部の屈曲・伸展を補助することによって、利用者Pの屈伸動作を補助するものである。ここで、利用者Pの屈伸運動とは、例えば、利用者Pが椅子等に腰掛ける際における動作、ヒンズースクワット運動を行う際における動作等である。
なお、以下の説明においては、アシスト力を利用者Pの身体に付与するようにアシスト装置A1が動作している状態を、「アシスト力付与状態」という。また、利用者Pがアシスト装置A1を装着している状態を、「装着状態」という。
また、以下の説明においては、装着状態で、利用者Pの前方となる方向を「前方」、後方となる方向を「後方」とする。また、後述する左右一対の脚部フレーム7の一方から見て他方側を「内側」、一方から見て他方とは反対となる側を「外側」という。
まず、図1~図3を参照して、アシスト装置A1全体の概略構成について説明する。
アシスト装置A1は、利用者Pの身体にアシスト装置A1を装着するための装具として、腰部に装着される腰部装具1(第1装具)と、臀部に装着される臀部装具2(第1装具)と、左右の大腿部の各々に装着される左右一対の大腿部装具3と、左右の下腿部の各々の足首部よりも上方の部位に装着される左右一対の下腿部装具4と、左右の足首部の各々に装着される左右一対の足首部装具5(第2装具)とを備えている。
また、アシスト装置A1は、各装具を連結するための部材として、腰部装具1の両側部から吊り下げられ、臀部装具2及び大腿部装具3に連結されている左右一対の支持構造6と、支持構造6の各々に揺動自在に連結され、下腿部装具4が取り付けられている左右一対の脚部フレーム7と、脚部フレーム7の各々の下端部に連結され、足首部装具5が取り付けられている左右一対の足部フレーム8とを備えている。
また、アシスト装置A1は、利用者Pの脚部の屈伸動作に応じて、腰部装具1及び臀部装具2と足首部装具5とを離間させることによって、屈伸動作を補助するアシスト力を利用者Pの身体に付与するためのアシスト機構9を備えている。
次に、図1~図3を参照して、アシスト装置A1の各部分の構成について説明する。
腰部装具1は、利用者Pの腰部(具体的には、骨盤上部、くびれ部等の腰椎の高さに対応する部分)に装着される。腰部装具1は、可撓性を有する材料で形成されている腰部ベルト1aと、腰部ベルト1aの先端部に設けられている腰部バックル1bとを有している。
腰部装具1は、腰部ベルト1aを利用者Pの腰部に巻き付けた後、腰部バックル1bを連結して環状とすることによって、利用者Pの腰部に装着される。腰部ベルト1aの左右の側部には、支持構造6が垂下されている。腰部バックル1bには、長さ調節機構が設けられている。
臀部装具2は、後述する左右一対の支持プレート6aの間に架け渡されるように設けられている臀部ベルト2aと、臀部ベルト2aに取り付けられ、利用者Pの臀部に当接する臀部パッド2bと、臀部パッド2bから垂下され、対応する大腿部装具3に連結されている左右一対の連結ベルト2cとを有している。
臀部ベルト2aの両端部は、対応する支持プレート6aの後方部分に連結されている。臀部ベルト2aは、その連結部分から、後方、且つ、斜め下方に向かって延出されている(図3参照)。これにより、臀部ベルト2aは、装着状態では、利用者Pの臀部の下部において、左右方向に延在した状態になる。
臀部パッド2bは、左右方向に長い左右対称なひょうたん形状をしている(図2参照)。臀部パッド2bは、内部にクッション材を備えている。また、臀部パッド2bは、左右方向に貫通する挿通孔を有している。その挿通孔には、臀部ベルト2aが挿通される。
大腿部装具3の各々は、利用者Pの対応する大腿部の上方部分に装着される。大腿部装具3は、可撓性を有する材料で形成されている大腿部ベルト3aと、大腿部ベルト3aの先端部に設けられている大腿部バックル3bとを有している。
大腿部装具3は、大腿部ベルト3aを利用者Pの大腿部に巻き付けた後、大腿部バックル3bを連結して環状とすることによって、利用者Pの大腿部に装着される。大腿部ベルト3aは、連結ベルト2cを介して、臀部パッド2bに垂下されている。大腿部バックル3bには、長さ調節機構が設けられている。
下腿部装具4の各々は、利用者Pの対応する下腿部の上方部分(具体的には、ふくらはぎの上部)に装着される。下腿部装具4は、可撓性を有する材料で形成されている下腿部ベルト4aと、後述する下腿部フレーム部材71に連結するための連結金具4bと、面ファスナー(不図示)とを有している。
下腿部装具4は、下腿部ベルト4aを巻き付けて、面ファスナーで固定することによって、利用者Pの下腿部に装着される。下腿部装具4では、面ファスナーが長さ調節機構としての役割も果たしている。下腿部装具4は、連結金具4bを介して、後述する下腿部フレーム部材71に連結されている。
足首部装具5の各々は、前後一対の2つの部材からなり、利用者Pの対応する足首部の前後に装着される。足首部装具5は、アシスト力を利用者Pの身体に付与するようにアシスト装置A1が動作している状態(以下、「アシスト力付与状態」という。)では、その下端部で、利用者Pの足部の上面(例えば、足の甲、及び、踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分等の上側の面)に当接する。
支持構造6の各々は、装着状態で利用者Pの腰部の側面に対向する。支持構造6の各々は、対応する脚部フレーム7を揺動可能に支持する左右一対の支持プレート6aと、支持プレート6aから前方斜め上方に延びる前側掛吊ベルト6bと、支持プレート6aから後方斜め上方に延びる後側掛吊ベルト6cと、前側掛吊ベルト6bの先端部に設けられている前側取付金具6dと、後側掛吊ベルト6cの先端部に設けられている後側取付金具6eとを有している。
支持プレート6aは、金属等の高剛性の材料で形成されている。支持プレート6aの形状は、略五角形状となっている。支持プレート6aの前方部分には、前側掛吊ベルト6bが連結されており、後方部分には、後側掛吊ベルト6cが連結されている。
また、支持プレート6aの後方部であって、後側掛吊ベルト6cとの連結部分よりも下方となる部分には、臀部ベルト2aの先端部が連結されている。臀部ベルト2aは、支持プレート6aから後方斜め下方に延びている。これにより、臀部ベルト2aは、支持プレート6aを挟んで、前側掛吊ベルト6bの延長線上に延在した状態になっている。
前側掛吊ベルト6bは、前側取付金具6dを介して、腰部ベルト1aの前方部分に連結されている。また、後側掛吊ベルト6cは、後側取付金具6eを介して、腰部ベルト1aの後方部分に連結されている。
ここで、前側取付金具6dには、前側掛吊ベルト6bの長さ調節機構が設けられており、後側取付金具6eには、後側掛吊ベルト6cの長さ調節機構が設けられている。これらの長さ調節機構によって、装着状態における支持プレート6aの位置(すなわち、後述する第1軸線a1及び第2軸線a2の位置及び高さ)が調節される。
脚部フレーム7の各々は、装着状態において、利用者Pの対応する大腿部の外側で、上下方向に延びる大腿部フレーム部材70と、装着状態において、利用者Pの対応する下腿部の外側で、上下方向に延びる下腿部フレーム部材71とを有している。
大腿部フレーム部材70は、上下方向に延在する筒状の第1本体部70aと、第1本体部70aの上端部から後方斜め上方に延出している第1連結部材70bと、第1本体部70aの下端部から後方斜め下方に延出している第2連結部材70cとを有している。
第1連結部材70bは、その先端部(後方の部分)で、支持プレート6aに対し、ピッチ軸方向に延びる軸線である第1軸線a1周りに揺動自在、且つ、ロール軸方向に延びる軸線である第2軸線a2周りに揺動自在に連結されている。また、第1連結部材70bは、その基端部(前方の部分)に、第1連結部材70bを上下方向に貫き、第1本体部70aの内部へ連結している貫通孔(不図示)を有している。
第1軸線a1及び第2軸線a2の位置は、利用者Pがアシスト装置Aを装着する際に、支持構造6の前側掛吊ベルト6b、後側掛吊ベルト6c、前側取付金具6d、及び、後側取付金具6eによって、利用者Pの股関節中心を通る位置となるように調節される。
第2連結部材70cは、その先端部(後方の部分)で、後述する第3連結部材71bに対し、ピッチ軸方向に延びる軸線である第3軸線a3周りに揺動自在に連結されている。また、第2連結部材70cは、その基端部(前方の部分)に、第2連結部材70cを上下方向に貫き、第1本体部70aの内部へ連結している貫通孔(不図示)を有している。
大腿部フレーム部材70では、第1本体部70aの内部、第1連結部材70bの貫通孔、及び、第2連結部材70cの貫通孔に、後述するワイヤ91bが摺動自在に挿通されている。
下腿部フレーム部材71は、上下方向に延在する第2本体部71aと、第2本体部71aの上端部から前方斜め上方に延出している第3連結部材71bを有している。
第3連結部材71bは、その基端部(後方の部分)で、第2連結部材70cに対し、第3軸線a3周りに揺動自在に連結されている。また、第3連結部材71bは、その先端部(前方の部分)に、第3連結部材71bを上下方向に貫き、後述するガイドパイプ90aの内部へ連結している貫通孔(不図示)を有している。
装着状態では、第3軸線a3は、利用者Pの膝関節中心を通る位置となる。なお、大腿部フレーム部材70に長さ調節機構を設けること等によって、第3軸線a3の位置を調節可能に構成してもよい。
このように構成されている脚部フレーム7は、装着状態では、下腿部フレーム部材71に連結されている下腿部装具4及び足部フレーム8を介して、利用者Pの脚部に引き連れられるようにして、利用者Pの脚部と一体的に動作する。
具体的には、利用者Pの胴体に対する各大腿部の揺動に応じて、各大腿部に対応する大腿部フレーム部材70が、第1軸線a1周り又は第2軸線a2周りに揺動する。これにより、大腿部フレーム部材70と利用者Pの大腿部との位置関係が、概ね一定の状態で維持される。
また、利用者Pの各大腿部に対する対応する各下腿部の揺動に応じて、各下腿部に対応する下腿部フレーム部材が、第3軸線a3周りに揺動する。これにより、下腿部フレーム部材71と利用者Pの下腿部との位置関係が、概ね一定の状態で維持される。
足部フレーム8の各々は、対応する下腿部フレーム部材71の第2本体部71aの下端部に、ピッチ軸方向に延びる軸線である第4軸線a4周りに揺動自在に連結されている。また、足部フレーム8の各々は、前後一対の2つの部材からなる足首部装具5を保持している。
アシスト機構9は、各脚部フレーム7に設けられている左右一対の張力発生機構90と、張力発生機構90で生成された力を伝達するための伝達機構91とにより構成されている。
張力発生機構90は、下腿部フレーム部材71の第3連結部材71bの先端部(前方の部分)から下方に延設されているガイドパイプ90aと、ガイドパイプ90aの基端側(第3連結部材71b側)の部分が挿通されている調節パイプ90bと、ガイドパイプ90aの先端側の部分が挿通されている筒状の弾性部材90cと、ガイドパイプ90aの先端部に、ガイドパイプ90aの軸線方向に摺動自在に取り付けられているエンド部材90dと、ガイドパイプ90aの内部に配置されているコイルバネ(不図示)とを備えている。
ガイドパイプ90aには、後述するワイヤ91bが挿通されている。ガイドパイプ90aから導出されたワイヤ91bは、第3連結部材71bの貫通孔を通って、第3連結部材71bの上方に導出される。また、ガイドパイプ90aは、軸線方向に延びる複数のスロットが形成されている。
ガイドパイプ90aは、下腿部フレーム部材71の第3連結部材71bの先端部(前方の部分)から下方に延設されている。これにより、ガイドパイプ90a(ひいては、張力発生機構90)は、下腿部フレーム部材71の前面に沿うように配置され、装着状態の利用者Pが立位状態である場合には、大腿部フレーム部材70の軸線上に位置する(図3参照)。
調節パイプ90bは、その上端で、第3連結部材71bに当接し、その下端で、弾性部材90cに当接している。調節パイプ90bは、切断することによって長さを調節可能となっている。なお、伸縮機構等を設けて、可逆的に長さを調節可能に構成してもよい。
この調節パイプ90bの長さを調節することによって、調節パイプ90bと弾性部材90cとで構成される筒状の部材の長さが調節される。具体的には、その長さは、装着状態の利用者Pが立位状態である場合に、弾性部材90cがエンド部材90dに支持されることによってガタつくことなく、且つ、圧縮されることのないような長さに調節される。
弾性部材90cは、複数の筒状の弾性体90eと、複数の環状のプレート90fとを交互に重ね合わせて構成されている多層構造の筒状の部材である。弾性部材90cは、ガイドパイプ90aの外周に、軸線方向に伸縮自在となるように外装されている。
弾性体90eの各々は、密閉された多数の気室を内蔵する材料で形成されている。具体的には、例えば、単泡性(独立気泡性)のゴムスポンジ等で形成されている。弾性体90eは、非圧縮状態(自然状態)では、軸線方向から見て楕円形状を有している。
プレート90fの各々は、弾性体90eを形成している材料よりも高剛性の材料で形成されている。具体的には、例えば、金属、硬質樹脂等で形成されている。プレート90fは、軸線方向から見て楕円形状を有している。その楕円形状の大きさは、弾性体90eに積層した際に、軸線方向から見て弾性体90e全体に重なるような大きさとなっている。
弾性部材90cは、弾性体90eとプレート90fとを交互に積層するとともに、接着剤等により相互に固着することによって構成される。ここで、弾性部材90cは、その上端で、調節パイプ90bに当接し、その下端で、エンド部材90dに当接する。そのため、弾性部材90cは、その当接面を構成するために、上下方向の両端は、プレート90fが位置するように構成されている。
このように構成されている弾性部材90cは、同様の弾性力を発生する金属製のバネ等に比べて、座屈又は湾曲しにくく、また、軽量となっている。ただし、弾性部材は、必ずしも弾性体とプレートとによって構成する必要はなく、弾性力を生成できるものであればよい。そのため、弾性部材の構成は、アシスト装置の他の構成部材の性能等に応じて適宜変更してよい。例えば、弾性部材として、コイルスプリングを用いてもよい。
エンド部材90dは、円環状の部材として形成されている。エンド部材90dの内周面には、内方に突出する複数のピン(不図示)が設けられている。このピンの各々を、ガイドパイプ90aの対応するスロットに挿入させることによって、エンド部材90dは、ガイドパイプ90aに対して、軸線方向に摺動自在に取り付けられている。
エンド部材90dは、弾性部材90cの下端に当接している。また、エンド部材90dは、ガイドパイプ90aの内部に挿通されているワイヤ91bに連結されている。これにより、エンド部材90dは、ワイヤ91bの進退に応じて、ガイドパイプ90aに対して摺動しつつ、弾性部材90cを圧縮して弾性力を発生させる。
コイルバネ(不図示)は、ガイドパイプ90aの内部において、その上端で、第3連結部材71bに当接し、その下端で、エンド部材90dの上面に当接している。このコイルバネは、エンド部材90dを、弾性部材90cの伸長方向に付勢している。これにより、エンド部材90dを介して、エンド部材90dに連結されているワイヤ91bに対し、ゆるみを解消する弱めの張力(プリテンション)が付与されている。
コイルバネの剛性(すなわち、バネ定数)は、弾性部材90cの剛性よりも十分に小さい。具体的には、コイルバネの剛性は、利用者Pが歩行動作等の際に、違和感を覚えることなく膝関節を屈曲できる程度の大きさとなっている。
伝達機構91は、腰部装具1の背面を横断して左右の大腿部フレーム部材70の第1連結部材70bに接続されているアウターチューブ91aと、アウターチューブ91aに摺動自在に挿通されているワイヤ91bと、下腿部フレーム部材71の第3連結部材71bの上面に設けられ、ワイヤ91bが掛けられるプーリ91cとを有している。
アウターチューブ91aの両端は、対応する第1連結部材70bの貫通孔に接続されている。これにより、これにより、アウターチューブ91aの内部の空間と、大腿部フレーム部材70の第1連結部材70bの貫通孔、第1本体部70aの内部の空間、及び、第2連結部材70cの貫通孔とは、相互に連通した状態になっている。
ワイヤ91bは、アウターチューブ91aに摺動自在に挿通されている。ワイヤ91bの中央部は、アウターチューブ91a及び大腿部フレーム部材70の内部に、摺動自在に挿入されている。ワイヤ91bの両端部は、対応する大腿部フレーム部材70の第2連結部材70cの貫通孔の下端から導出されて、下腿部フレーム部材71の第3連結部材71bの貫通孔を介して、ガイドパイプ90aの内部に導入されている。
ワイヤ91bの両端は、ガイドパイプ90aの内部で、エンド部材90dに連結されている。そのため、ワイヤ91bの両端には、エンド部材90dを介して、弾性部材90cで発生された弾性力が加えられる。すなわち、弾性部材90cで発生された弾性力が、ワイヤ91bに対して引張力として作用する。
プーリ91cには、ワイヤ91bの、第2連結部材70cの貫通孔の下端から導出され、且つ、第3連結部材71bの貫通孔の上端に導入されるまでの部分が掛けられる。プーリ91cは、ピッチ軸方向に延びる軸線である第5軸線a5周りに回転自在になっている。
装着状態の利用者Pが立位状態である場合(図3参照)、プーリ91cの周面の前方側の頂点は、第2連結部材70cの貫通孔の下端と第3連結部材71bの貫通孔の上端を結ぶ直線上に位置している。
そのため、この状態では、プーリ91cは、ワイヤ91bにわずかに接触しているだけであるので、ワイヤ91bの第2連結部材70cの下端と第3連結部材71bの上端と間の部分の経路長を変化させることはない。
ここで、プーリ91cの回動軸線である第5軸線a5は、利用者Pの膝関節中心に対応する第3軸線a3よりも上方且つ前方に位置している。そのため、装着状態の利用者Pが膝を屈曲させた場合(図4,図5参照)、プーリ91cの周面の前方側の頂点は、利用者Pの膝の屈曲に応じて、第2連結部材70cの貫通孔の下端と第3連結部材71bの貫通孔の上端を結ぶ直線よりも前方となる位置に移動する。
そのため、装着状態の利用者Pが膝を屈曲させた状態では、プーリ91cは、ワイヤ91bを前方に押し出して、ワイヤ91bの大腿部フレーム部材70と第3連結部材71bと間の部分の経路長を長くする。
このように、プーリ91cによって、第2連結部材70cの下端から第3連結部材71bの間におけるワイヤ91bの経路長は、装着状態における利用者Pの脚部の屈曲度合い(すなわち、膝関節の回動度合い)の増加に伴って長くなる。
すなわち、プーリ91cは、下腿部フレーム部材71に対する大腿部フレーム部材70の揺動角度が大きくなるほどワイヤ91bの経路長が長くなるように、ワイヤ91bの経路を変更するカム部材として機能する。
次に、図3~図5を参照して、利用者Pの身体にアシスト力を付与する際におけるアシスト装置A1の動作について説明する。
利用者Pの姿勢が立位状態(図3に示す状態)から膝を曲げた状態(図4又は図5に示す状態)に遷移する段階では、利用者Pの膝関節の屈曲度合いは、徐々に増加していく。同時に、利用者Pの膝関節の屈曲(すなわち、大腿部に対する下腿部の揺動)に伴って、大腿部フレーム部材70に対し、下腿部フレーム部材71が揺動する。
このとき、その屈曲度合いの増加に伴ってプーリ91cが移動して、プーリ91cに掛けられているワイヤ91bの経路長が長くなる。これにより、ワイヤ91bの先端に連結されているエンド部材90dが、弾性部材90cを圧縮する方向に移動し始める。
しかし、図4に示すように、膝を軽く曲げただけの段階では、ガイドパイプ90aの内部に配置されているコイルバネの付勢力によってエンド部材90dの移動が抑制されて、弾性部材90cはほとんど圧縮されない。
すなわち、この段階では、弾性部材90cで発生する弾性力(すなわち、ワイヤ91bに加わる引張力)も十分に小さなものに留まる。そのため、この段階では、利用者Pの身体に対し、屈伸動作を補助するようなアシスト力がほとんど付与されない。
一方、図5に示すように、膝を大きく曲げた段階では、ガイドパイプ90aの内部に配置されているコイルバネの付勢力ではエンド部材90dの移動が抑制しきれなくなり、弾性部材90cが圧縮されて、弾性力が発生し始める。
すなわち、この段階では、弾性部材90cで発生する弾性力(すなわち、ワイヤ91bに加わる引張力)も十分に大きなものになる。そのため、この段階では、利用者Pの身体に対し、屈伸動作を補助するようなアシスト力が付与される。
具体的には、弾性部材90cで発生された弾性力は、ワイヤ91bの引張力となる。そして、その引張力は、ワイヤ91bが挿通されている大腿部フレーム部材70、及び、ガイドパイプ90aを介してワイヤ91bが固定されている下腿部フレーム部材71に対し、第3軸線a3周りで、初期状態に戻す方向の力(図5に示す状態から図3に示す状態に戻す方向の力)として作用する。
そして、その力は、大腿部フレーム部材70に支持構造6を介して連結されている腰部装具1及び臀部装具2と、下腿部フレーム部材71に足部フレーム8を介して連結されている足首部装具5とを介して、利用者Pの身体に対して、利用者Pの腰部及び臀部と足首部とを離間させる(すなわち、膝関節における伸展動作を補助する)アシスト力として作用する。
ところで、アシスト装置A1では、特許文献1に記載のような従来のアシスト装置とは異なり、足部に装着するための装具として、利用者Pの足を載置するタイプの装具ではなく、利用者Pの足首部に装着する足首部装具5を採用している。
そこで、以下においては、図6~図9を参照して、アシスト装置A1の足首部装具5、及び、足首部装具5を脚部フレーム7の下腿部フレーム部材71に連結している足部フレーム8の構成について詳細に説明する。
まず、図6~図9を参照して、足首部装具5及び足部フレーム8の概略構成、及び、足首部装具5と足部フレーム8との連結部分の構成について説明する。
図6に示すように、足首部装具5は、装着状態で利用者Pの足首部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部50と、足首部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部51とを備えている。
図7に示すように、前面側係止部50の上端は、背面側係止部51の上端よりも下方に位置している。これにより、装着状態において利用者Pが足部を背屈させた際に(例えば、アシスト力付与状態(図4,図5参照)で)、利用者の脛に、前面側係止部50の上端が衝突しにくくなっている。
また、足首部装具5は、アシスト力付与状態で、利用者Pの足の甲に当接する甲側当接部52と、利用者Pの足部の背面側であって、踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に当接する踵側当接部53とを備えている。なお、甲側当接部52及び踵側当接部53は、利用者Pの履いている靴、靴下等を介して、利用者Pの足の甲、及び、利用者Pの足部の背面側であって、踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に当接してもよい。
なお、本発明の踵側当接部は、このような構成に限定されるものではなく、利用者の足部又は足首部に踵側から当接するものであればよい。そのため、例えば、係止部がふくらはぎ等の膝関節よりも下方であって比較的高い位置に係止される構成等の場合には、踵側当接部は、足部ではなく、足首部に背面側から当接するように構成されていてもよい。
アシスト力付与状態では、甲側当接部52を介して、利用者Pの足の甲に、弾性部材90cで発生して下腿部フレーム部材71から伝達された力が作用する。また、アシスト力付与状態では、踵側当接部53を介して、利用者Pの踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に、弾性部材90cで発生して下腿部フレーム部材71から伝達された力が作用する。
足部フレーム8は、下腿部フレーム部材71の下端部に対し、第4軸線a4周りに回動自在に連結されている足部フレーム部材80と、足部フレーム部材80の外側に固定され、装着状態で利用者Pの下腿部と下腿部フレーム部材71との接触を防止するための保護プレート81とを備えている。
図8に示すように、足部フレーム部材80は、下腿部フレーム部材71に連結されている中間部80aと、中間部80aの前端から内側に向かって延設されている前方部80bと、中間部の後端から内側に向かって延設されている後方部80cとを有している。
中間部80aは、平面視で内側に向かって湾曲している。すなわち、足部フレーム部材80は、平面視で、C字形状を有している。また、前方部80bの後方側には、前面側係止部50が保持されており、後方部80cの前方側には、背面側係止部51が保持されている。
足部フレーム部材80がこのように構成されているので、利用者Pは、そのC字形状の開口部(すなわち、中間部80aに対向する部分)を介して、足部フレーム部材80の内側に足首部を嵌め込むことができる。これにより、アシスト装置A1では、前面側係止部50及び背面側係止部51(ひいては、足首部装具5)を、容易に装着することができるようになっている。
ところで、アシスト装置A1は、大腿部フレーム部材70に対して下腿部フレーム部材71を揺動させて、腰部装具1及び臀部装具2と足首部装具5とを離間させることによって、アシスト力を利用者Pの身体に付与するように構成されている。このような構成の場合、アシスト力付与状態では、甲側当接部52及び踵側当接部53には、下腿部フレーム部材71から力が伝達される。
このとき、足部フレーム8(ひいては、甲側当接部52及び踵側当接部53)と下腿部フレーム部材71との連結部分(具体的には、後述する第4連結部材80d)から甲側当接部52及び踵側当接部53までの距離が大きいほど、甲側当接部52及び踵側当接部53から利用者Pの足部に上方から加わる力は大きくなる。ひいては、甲側当接部52及び踵側当接部53が当接することによって、利用者Pが足部に覚える違和感も大きくなる。
この違和感を抑制するためには、下腿部フレーム部材71を甲側当接部52及び踵側当接部53に直接連結することが好ましい。しかし、アシスト装置A1の構造では、下腿部フレーム部材71の形状、張力発生機構90の配置等の関係で、下腿部フレーム部材71を甲側当接部52及び踵側当接部53に直接連結することが難しい。
そのため、アシスト装置A1では、前面側係止部50及び背面側係止部51並びに足部フレーム8を介して、下腿部フレーム部材71を甲側当接部52及び踵側当接部53に連結している。
ここで、図7に示すように、甲側当接部52は、前面側係止部50の下方部分から、前方斜め下方に向かって延設されている。また、踵側当接部53は、背面側係止部51の下方部分から、後方斜め下方に向かって延設されている。このように構成することによって、アシスト装置A1では、足部フレーム8と下腿部フレーム部材71との連結部分から甲側当接部52及び踵側当接部53までの距離を極力小さくしている。
これにより、アシスト力付与状態で甲側当接部52及び踵側当接部53から利用者Pの足部に上方から加わる力を小さくして、甲側当接部52及び踵側当接部53が当接することによって利用者Pが足部に覚える違和感を抑制している。
また、これにより、甲側当接部52と前面側係止部50とを連結するための部材、踵側当接部53と背面側係止部51とを連結するための部材を省略して、小型化、軽量化、低コスト化が図られている。
ところで、下腿部フレーム部材71から、甲側当接部52及び踵側当接部53を介して、利用者Pの足の甲及び踵にアシスト力を生じさせるための力を加える際には、下腿部フレーム部材71から足部フレーム部材80に対して、下腿部フレーム部材71の軸線方向の力が加わることになる。例えば、図3に示す状態から図4に示す状態に遷移するときには、下腿部フレーム部材71から足部フレーム部材80に向かって、下方向の力が加わることになる。
ここで、図6に示すように、足部フレーム部材80は平面視でC字形状となっている。すなわち、その前方部80bに取り付けられている前面側係止部50、及び、その後方部80cに取り付けられている背面側係止部51は、中間部80aに連結されている下腿部フレーム部材71に対して、側方に位置している。
そのため、下腿部フレーム部材71から足部フレーム部材80に加わる力によって、甲側当接部52及び踵側当接部53が、利用者Pの足部の上面の湾曲に沿って、ロール軸周りに回動してしまうおそれがある。
そこで、図7及び図8に示すように、アシスト装置A1では、足部フレーム部材80の前方部80bに対して前面側係止部50を固定し、後方部80cに背面側係止部51を固定している。すなわち、足部フレーム部材80が取り付けられている下腿部フレーム部材71に対して、甲側当接部52及び踵側当接部53をロール軸周りに回動不能に構成している。これにより、甲側当接部52及び踵側当接部53の意図しないロール軸周りの回動が抑制されている。
なお、特許文献1に記載のように足部装具として足を載置するタイプのものを採用した従来のアシスト装置では、装着状態において、利用者Pの足首関節の動作が阻害されないようにするために、足部装具の当接部のロール軸周りの回動を許容する必要がある。ひいては、そのようなロール軸周りの回動を許容するための連結機構を設ける必要がある。
しかし、アシスト機構A1では、足部装具として、足首に係止される足首部装具5を採用しているので、その足首部装具5の当接部である甲側当接部52及び踵側当接部53の回動を許容しない構成としても、利用者Pの足首関節の動作が阻害されることはない。
そのため、アシスト装置A1は、ロール軸周りの回動を許容するための連結機構を省略することができるので、従来のアシスト装置に比べ、小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
なお、本発明のアシスト装置は、必ずしも、当接部がロール軸周りに回動不能となる構成に限定されるものではない。例えば、当接部に後述するようなパッド部を設けない場合には、当接部に利用者の足が当接した際の衝撃を吸収するために、当接部をわずかにロール軸周りに回動可能にしてもよい。
図7に示すように、足部フレーム部材80の中間部80aは、側面視で下方に凸となるV字形状を有している。そして、下腿部フレーム部材71に対する連結部分(具体的には、第4軸線a4)である第4連結部材80dは、その中央部(最も下の部分)に設けられている。
これにより、第4連結部材80dは、前面側係止部50の後述する前面側パッド部50b、及び、背面側係止部51の後述する背面側パッド部51b(すなわち、利用者Pの足首部に対する前面側係止部50の係止位置、及び、背面側係止部51の係止位置)よりも、下方に位置している。
このように構成することによって、装着状態では、下腿部フレーム部材71と足部フレーム部材80とをピッチ軸である第4軸線a4周りに回動自在に連結している第4連結部材80dは、上下方向において利用者Pのくるぶしに近い位置となる。
また、下腿部フレーム部材71に対して、足部フレーム部材80を連結している第4連結部材80d(厳密には、第4軸線a4)は、前面側係止部50の後述する前面側パッド部50bと、背面側係止部51の後述する背面側パッド部51bとの間(すなわち、利用者Pの足首部に対する前面側係止部50の係止位置、及び、背面側係止部51の係止位置との間)に位置している。
このように構成することによって、装着状態では、下腿部フレーム部材71と足部フレーム部材80とを連結している第4連結部材80dは、前後方向において利用者Pのくるぶしに近い位置となる。
これらの構成により、アシスト装置A1では、足部フレーム部材80(ひいては、利用者Pに力を加える甲側当接部52及び踵側当接部53)の動作と利用者の足部との動作との差異が小さくなっている。
その結果、アシスト装置A1では、甲側当接部52及び踵側当接部53と利用者Pの足部とのズレを抑制して、アシスト力付与状態における利用者Pの足圧中心(center of pressure。以下、「COP」という。)のズレも小さくすることができるようになっている。ひいては、COPを支持基底面の範囲内に収めやすくなっている。
なお、本実施形態では、このように、装着状態で、利用者Pのくるぶしに対応する位置に、脚部フレーム7の下腿部フレーム部材71と、足部フレーム8の足部フレーム部材80との連結部分である第4連結部材80dを設けている。しかし、本発明の連結部材の位置は、このような構成に限定されるものではなく、アシスト装置の他の構成部材の形状等に応じて、適宜決定してよい。
そのため、例えば、後述する第2実施形態のアシスト装置A2のように、装着状態で、利用者Pの足首部の前方となる位置に、その連結部分が位置するように構成してもよい。
次に、図7~図9を参照して、足首部装具5の構成部材について詳細に説明する。
甲側当接部52及び踵側当接部53を介してアシスト力を生じさせるための力が利用者Pの足部に上方から加わると、足部の上面は湾曲しているので、その力によって、甲側当接部52及び踵側当接部53が回動してしまうおそれがある。そして、甲側当接部52及び踵側当接部53とともに、前面側係止部50及び背面側係止部51も回動してしまうおそれがある。
そこで、図7に示すように、前面側係止部50は、足部フレーム部材80に連結されている前面側本体部50aの背面側に、利用者Pの足首部の前面側に係止されるように構成された前面側パッド部50bを有している。また、背面側係止部51は、足部フレーム部材80に連結されている背面側本体部51aの前面側に、利用者Pの足首部の背面側に係止されるように構成された背面側パッド部51bを有している。
装着状態では、前面側パッド部50b及び背面側パッド部51bで利用者Pの足首部を前後から挟み込むようにして、前面側係止部50及び背面側係止部51が、足首部に係止される。
ここで、図8に示すように、前面側パッド部50bは、前方に凸となるV字形状を有している。また、背面側パッド部51bは、後方に凸となるV字形状を有している。
これにより、前面側パッド部50bは、足の付け根の前面側を挟み込むようにして保持できるようになっている。また、背面側パッド部51bは、下腿部の背面から突出しているアキレス腱を挟み込むようにして保持できるようになっている。
これらの構成によって、アシスト装置A1では、前面側係止部50及び背面側係止部51の回動を抑制することができるようになっている。ひいては、前面側係止部50及び背面側係止部51とともに足首部装具5を構成する甲側当接部52及び踵側当接部53の回動を抑制することができるようになっている。
なお、甲側当接部52は、前面側本体部50aに連設されている甲側本体部52aの下面側に、利用者Pの足の甲に当接する甲側パッド部52bを有している。また、踵側当接部53は、背面側本体部51aに連設されている踵側本体部53aの前面側に、利用者Pの踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に当接する踵側パッド部53bを有している。
甲側パッド部52b及び踵側パッド部53bは、アシスト力付与状態において、利用者Pの足部の上面に力が加わった際の衝撃を吸収するための緩衝部材となっている。
なお、本実施形態では、このように、足首部装具5が、平面視でV字形状の前面側パッド部50b、背面側パッド部51b、甲側パッド部52b、及び、踵側パッド部53bを備えている。しかし、本発明のパッド部は、そのような数及び形状に限定されるものではない。
そのため、例えば、パッド部の数は、3つ以下であってもよいし、5つ以上であってもよい。また、パッド部を省略してもよい。また、パッド部の形状は、平面視でV字形状ではなく、平坦な形状であってもよい。
また、図7及び図8に示すように、踵側当接部53は、その両側部から、前方に向かって延設されている左右一対の鍔部53cを有している。鍔部53cの各々は、装着状態では、利用者Pの踵の対応する側面に対向する。
一般に、利用者Pが足部を足首関節周りに動作させたとき、踵側の部分である後足部の移動量は、甲側の部分である前足部の移動量に比べて小さい。そのため、利用者Pの足部踵側から当接する(すなわち、後足部に背面側から当接する)踵側当接部53にこのような鍔部53cを設けると、装着状態で利用者Pが足部を動作させたときにも、安定して利用者Pの踵の両側部と鍔部53cとが当接した状態が維持される。
そして、利用者Pの踵の両側部と鍔部53cとが当接した状態であれば、その当接によって、アシスト力を生じさせるための力が利用者Pの踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に加わった際における、踵側当接部53の回動を抑制することができる。
なお、本実施形態では、このように左右一対の鍔部53cを踵側当接部53の両側部から前方に向かって延設している。しかし、本発明の鍔部は、装着状態で踵側当接部から利用者の足部の側面に位置するように延設されているものであればよい。
そのため、例えば、鍔部を1つだけ設けてもよいし、3つ以上設けてもよい。また、鍔部を省略してもよい。また、鍔部を甲側当接部に設けてもよい。ここで、鍔部を甲側当接部に設ける場合には、鍔部は、下方に向かって延設するとよい。
ところで、アシスト力を生じさせるための力に甲側当接部52が回動してしまう場合、足の甲は正面視で上方に向かって凸となるように湾曲しているので、甲側当接部52は、ロール軸周りに回動してしまうおそれがある。また、足の甲はつま先側に向かって傾斜しているので、甲側当接部52は、ヨー軸周りに回動してしまうおそれもある。また、その力によって甲側当接部52が、下腿部フレーム部材71に引き寄せられてしまうおそれもある。
そこで、図9に示すように、甲側当接部52の甲側本体部52aは、正面視で第4連結部材80d(ひいては、第4連結部材80dに連結される下腿部フレーム部材71)から内側に離れた位置に位置する第1部分52cと、第1部分52cに連設され、正面視で第4連結部材80dに近い位置に位置する第2部分52dと、第2部分52dに連設され、正面視で第1部分52c側とは反対側に位置する第3部分52eとによって、構成されている。
そして、第1部分52cと第2部分52dとは、正面視で上方に向かって上方に凸となる第1の湾曲形状を構成している。具体的には、第1の湾曲形状の頂点よりも下腿部フレーム部材71から離れた側の部分を第1部分52cが構成し、その頂点よりも下腿部フレーム部材71側の部分を第2部分52dが構成している。また、第3部分52eは、正面視で下方に向かって凸となる第2の湾曲形状を有している。
なお、甲側本体部52aの下面側に設けられている甲側パッド部52bも、甲側本体部52aと同様の湾曲形状を備えている。
甲側当接部52は、装着状態では、第1部分52c及び第2部分52dで、利用者Pの足部に当接する。そして、第1部分52c及び第2部分52dは、正面視で上に凸となるような第1の湾曲形状を備えている。これにより、第1部分52c及び第2部分52dは、アシスト力付与状態で、利用者Pの足の甲にしっかりと当接するので、甲側当接部52の回動が抑制される。
ここで、第1部分52cの曲率半径は、第2部分の曲率半径よりも小さく設定されている。そのため、第1部分52cは、第2部分52dに比べて、下方側(すなわち、装着状態で利用者Pの足部の側面側)に位置している。そして、第1部分52cは、装着状態では、利用者Pの足部を挟んで、第4連結部材80d(ひいては、下腿部フレーム部材71)と反対側に位置している。
これにより、アシスト力を生じさせるための力によって甲側当接部52が下腿部フレーム部材71に引き寄せられてしまった場合であっても、第1部分52cを利用者Pの足部の側面に当接させて、甲側当接部52が引き寄せられるように移動してしまうことを防止することができるようになっている。
また、甲側当接部52は、装着状態では、第3部分52eが、正面視で利用者Pの足部よりも外側に位置する。そして、第3部分52eは、下に凸となるような第2の湾曲形状を備えている。そのため、装着状態では、第3部分52eの端部(すなわち、甲側当接部52の第2部分52dよりも下腿部フレーム部材71の端部)が、足部の上面とは離れた状態になる。
これにより、利用者Pが足部を下腿部フレーム部材71に近づく方向に外転させた後に戻すように内転させた際に、足部と甲側当接部52の第3部分52e側の端面とが当接してしまうことが防止されている。
なお、本実施形態では、甲側当接部52が、第1部分52c、第2部分52d、及び、第3部分52eで構成されている甲側本体部52aと、甲側パッド部52bとで構成している。しかし、本発明の甲側当接部は、そのような構成に限定されるものではない。
そのため、例えば、甲側当接部の形状を第1の湾曲形状及び第2の湾曲形状を有する形状とせずに、第1の湾曲形状のみを有する形状にしてもよいし、単純に平坦な板状にしてもよい。
以上説明したように、アシスト装置A1では、足首部装具5は、アシスト力付与状態では、甲側当接部52及び踵側当接部53を介して、利用者Pの足部に上方から当接する。
これにより、アシスト力付与状態では、そのアシスト力を生じさせるための力は、腰部装具1及び臀部装具2の装着された利用者Pの腰部及び臀部と、足首部装具5の当接している足部の上面とに加わることになる。すなわち、利用者Pの足裏には、力が付与されることがない。
したがって、アシスト装置A1では、アシスト力を生じさせるための力によって利用者PのCOPがずれてしまうことが防止される。ひいては、アシスト力付与状態であっても、利用者Pがバランスを保ちやすくなっている。
ところで、特許文献1に記載のような従来のアシスト装置では、アシスト装置を構成する部材の重量を、接地面に逃がすように構成されている。具体的には、従来のアシスト装置では、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用して、その足部装具を介して、足部装具に連結されているフレーム等の重量を、接地面に逃がしている。
これに対し、アシスト装置A1では、腰部装具1及び臀部装具2は、利用者Pの腰部及び臀部に装着され、足首部装具5は、利用者Pの足首部に装着され、脚部フレーム7は、その腰部装具1及び臀部装具2と足首部装具5とを連結している。すなわち、脚部フレーム7及び足首部装具5の重量は、腰部装具1及び臀部装具2を介して、利用者の腰部及び臀部によって支えられている。
そのため、アシスト力を付与していない状態においては、足首部装具5の甲側当接部52及び踵側当接部53は、利用者Pの足部の上面にわずかに接しているだけ、又は、接しておらず、力を加えるようには当接していない。
これにより、アシスト装置A1では、アシスト装置に接地させるための部材を設けて、アシスト装置を構成する部材の重量を接地面に逃がす必要がない。ひいては、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用する必要がない。
したがって、アシスト装置A1によれば、足部装具として足部を載置するタイプのものを採用する必要がないので、足首より下方に位置する構造を小型化して、装着状態の利用者Pの足首関節の動作に関し、高い自由度が確保されている。
[第2実施形態]
以下、図10~図13を参照して、第2実施形態に係るアシスト装置A2について説明する。
以下、図10~図13を参照して、第2実施形態に係るアシスト装置A2について説明する。
なお、本実施形態のアシスト装置A2は、脚部フレームのうちの下腿部フレーム部材の構成、及び、足部フレームの構成が異なることを除き、第1実施形態のアシスト装置A1と同様の構成を備えている。そのため、以下の説明においては、同一又は対応する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。
図10に示すように、アシスト装置A2では、脚部フレーム7の下腿部フレーム部材71は、下方部で、前方に湾曲するとともに、内側に向かって湾曲している。そして、その下端部で、足部フレーム8ではなく、足首部装具5の前面側係止部50に対し、ピッチ軸に延びる軸線周りに回動可能に取り付けられている。
また、アシスト装置A2では、足部フレーム8は、中間部80aに、軸線方向に伸縮自在なバネ部80eを有している。また、足部フレーム8の前方部80bは、前面側係止部50に回動自在に取り付けられており、後方部80cは、背面側係止部51に回動自在に取り付けられている。
図11~図13に示すように、バネ部80eは、装着状態で、利用者Pの足首部の動きに追従して、伸縮し、また、湾曲する。
このように構成されているアシスト装置A2によっても、第1実施形態のアシスト装置A1と同様の効果を奏することができる。また、アシスト装置A2では、アシスト装置A1のように、脚部フレーム7と足部フレーム8とを連結するための第4連結部材80dを省略することができる。これにより、さらなる小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
[第3実施形態]
以下、図14~図17を参照して、第3実施形態に係るアシスト装置A3について説明する。
以下、図14~図17を参照して、第3実施形態に係るアシスト装置A3について説明する。
なお、本実施形態のアシスト装置A3は、脚部フレームのうちの下腿部フレーム部材の構成が異なること、及び、足部フレームが省略されていることを除き、第1実施形態のアシスト装置A1と同様の構成を備えている。そのため、以下の説明においては、同一又は対応する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。
図14及び図15に示すように、アシスト装置A3では、脚部フレーム7の下腿部フレーム部材71は、基端部よりも下方の部分で、前後方向に二股に分かれており、逆Y字形状を有している。
その二股に分かれている部分のうち、前方の部分の下端部は、前方に湾曲するとともに、内側に向かって湾曲している。そして、その下端部で、足部フレーム8ではなく、足首部装具5の前面側係止部50に対し、ピッチ軸方向に延びる軸線周りに回動可能に取り付けられている。
一方、その二股に分かれている部分のうち、後方の部分の下端部は、後方に湾曲するとともに、内側に向かって湾曲している。そして、その下端部で、足部フレーム8ではなく、足首部装具5の背面側係止部51に対し、ピッチ軸方向に延びる軸線周りに回動可能に取り付けられている。
ここで、アシスト装置A3の下腿部フレーム部材71は、アシスト装置A1の下腿部フレーム部材71に比べ、若干剛性が低く、弾性を有する材料で構成されている。
そのため、図15~図17に示すように、下腿部フレーム部材71は、装着状態で、利用者Pの足首部の動きに追従して湾曲する。
このように構成されているアシスト装置A3によっても、第1実施形態のアシスト装置A1と同様の効果を奏することができる。また、アシスト装置A3では、アシスト装置A1のように、足部フレーム8そのものを省略することができる。これにより、さらなる小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
[第4実施形態]
以下、図18~図23を参照して、第4実施形態に係るアシスト装置A4について説明する。
以下、図18~図23を参照して、第4実施形態に係るアシスト装置A4について説明する。
なお、本実施形態のアシスト装置A4は、脚部フレームのうちの下腿部フレーム部材の構成が異なることを除き、第3実施形態のアシスト装置A3と同様の構成を備えている。そのため、以下の説明においては、同一又は対応する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。
図18に示すように、アシスト装置A4では、脚部フレーム7の下腿部フレーム部材71は、基端部よりも下方の部分で、前後方向に二股に分かれており、逆Y字形状を有している。その二股に分かれている部分には、伸縮機構71cが設けられている。
図19及び図20に示すように、伸縮機構71cは、下腿部フレーム部材71の前方側に設けられている第1シリンダ71dと、第1シリンダ71dの内部で軸線方向に進退自在な第1ピストン71eと、下腿部フレーム部材71の後方側に設けられている第2シリンダ71fと、第2シリンダ71fの内部で軸線方向に進退自在な第2ピストン71gとを有している。
第1シリンダ71dの内部は、第1ピストン71eによって上下方向に2つに分けられている。これによって、第1シリンダ71dの内部には、第1気室71hと、第1気室71hの軸線方向下方側に位置する第2気室71iとが画成されている。
第1気室71h及び第2気室71iは、一方が膨張すると、他方が圧縮されるようになっている。そして、第1ピストン71eは、その膨張・圧縮に応じて、進退し、下腿部フレーム部材71の前方部分を、その軸線方向に伸縮させる。
同様に、第2シリンダ71fの内部は、第2ピストン71gによって上下方向に2つに分けられている。これによって、第2シリンダ71fの内部には、第3気室71jと、第3気室71jの軸線方向下方側に位置する第4気室71kとが画成されている。
第3気室71j及び第4気室71kは、一方が膨張すると、他方が圧縮されるようになっている。そして、第2ピストン71gは、その膨張・圧縮に応じて、下腿部フレーム部材71の後方部分を、その軸線方向に伸縮させる。
ここで、第1気室71hと第4気室71kとは、第1配管71lを介して、相互に連通されている。これにより、第1気室71hと第4気室71kとは、一方の膨張・圧縮が他方にも影響を及ぼすように構成されている。
また、第2気室71iと第3気室71jとは、第2配管71mを介して、相互に連通されている。これにより、第2気室71iと第3気室71jとは、一方の膨張・圧縮が他方にも影響を及ぼすように構成されている。
これにより、第1気室71h、第2気室71i、第3気室71j、及び、第4気室71kがある状態(図19参照)において、第1ピストン71eに加わる圧力Paと第2ピストン71gに加わる圧力Pbの和と、異なる状態(図20参照)において、第1ピストン71eに加わる圧力Pcと第2ピストン71gに加わる圧力Pdの和とは、一定となるように構成されている。
そのため、図21~図23に示すように、下腿部フレーム部材71は、装着状態で、利用者Pの足首部の動きに追従して、伸縮機構71cを介して、湾曲するだけではなく、伸縮する。
このように構成されているアシスト装置A4によっても、第1実施形態のアシスト装置A1と同様の効果を奏することができる。また、アシスト装置A4では、アシスト装置A1のように、足部フレーム8そのものを省略することができる。これにより、さらなる小型化を図ることができる。
[その他の実施形態]
以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。
以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、図1等に示すように、装着状態において利用者Pの側方に位置する左右一対の脚部フレーム7を備えているアシスト装置を採用している。しかし、本発明のアシスト装置は、そのような構成に限定されるものではなく、屈伸動作を補助するアシスト力を利用者の身体に付与するものであればよい。
そのため、例えば、第1装具として、腰部装具及び臀部装具に代わり、利用者がまたがるような股関節装具を備え、装着状態では、利用者の両脚の間で屈曲又は伸縮自在なアシスト装置であってもよい。
また、上記実施形態では、第1装具として、腰部装具1及び臀部装具2を採用している。しかし、本発明の第1装具は、そのような構成に限定されるものではなく、利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着されるものであればよい。
そのため、例えば、第1装具として、腰部装具に代わり、腹部に装着される装具、上半身を覆うベスト型の装具等を採用してもよい。また、上記実施形態における腰部装具1又は臀部装具2を省略してもよい。
また、上記実施形態では、アシスト装置を利用者Pの身体に固定しやすくするために、大腿部装具3を備えている。また、装着状態において、脚部フレーム7を利用者Pの脚部と一体的に動作させるために、足首部装具5に加えて、下腿部装具4も備えている。しかし、本発明のアシスト装置はそのような構成に限定されるものではなく、利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着される第1装具、及び、利用者の下腿部に装着される第2装具を備えるものであればよい。
そのため、例えば、上記実施形態において、大腿部装具3及び下腿部装具4の少なくとも一方を省略してもよい。
また、上記実施形態では、第2装具として、利用者Pの足首部に前後から装着される足首部装具5を採用している。しかし、本発明の第2装具は、そのような構成に限定されるものではなく、利用者の下腿部に係止される係止部と、アシスト力付与状態で利用者の足部に上方から当接する当接部とを有しているものであればよい。
そのため、例えば、第2装具の係止位置は、利用者の足首部ではなく、足首部よりも上方に位置していてもよい。具体的には、利用者のふくらはぎに係止される係止部と、足の甲、又は、踵よりも上方、且つ、係止部が当接している部分よりも下方の部分に当接する当接部を備え、そのような係止部と当接部とをフレームを介して連結した構成であってもよい。また、利用者の下腿部の前方及び下方のいずれか一方に装着されるものであってもよい。
また、上記実施形態では、係止部として、足首部装具5は、装着状態で利用者Pの足首部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部50と、足首部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部51とを備えている。また、当接部として、足首部装具5は、アシスト力付与状態で、利用者Pの足の甲に当接する甲側当接部52と、利用者Pの足部の背面側であって、踵よりも上方で前方に向かって傾斜している部分に当接する踵側当接部53とを備えている。しかし、本発明の係止部及び当接部は、必ずしも2つずつ設ける必要はない。
そのため、例えば、足首部等に巻き付けられるような構造の係止部又は当接部を1つだけ設けてもよいし、足首部等に当接する係止部又は当接部を3つ以上設けてもよい。
1…腰部装具(第1装具)、1a…腰部ベルト、1b…腰部バックル、2…臀部装具(第1装具)、2a…臀部ベルト、2b…臀部パッド、2c…連結ベルト、3…大腿部装具、3a…大腿部ベルト、3b…大腿部バックル、4…下腿部装具、4a…下腿部ベルト、4b…連結金具、5…足首部装具(第2装具)、6…支持構造、6a…支持プレート、6b…前側掛吊ベルト、6c…後側掛吊ベルト、6d…前側取付金具、6e…後側取付金具、7…脚部フレーム、8…足部フレーム、9…アシスト機構、50…前面側係止部、50a…前面側本体部、50b…前面側パッド部、51…背面側係止部、51a…背面側本体部、51b…背面側パッド部、52…甲側当接部、52a…甲側本体部、52b…甲側パッド部、52c…第1部分、52d…第2部分、52e…第3部分、53…踵側当接部、53a…踵側本体部、53b…踵側パッド部、53c…鍔部、70…大腿部フレーム部材、70a…第1本体部、70b…第1連結部材、70c…第2連結部材、71…下腿部フレーム部材、71a…第2本体部、71b…第3連結部材、71c…伸縮機構、71d…第1シリンダ、71e…第1ピストン、71f…第2シリンダ、71g…第2ピストン、71h…第1気室、71i…第2気室、71j…第3気室、71k…第4気室、71l…第1配管、71m…第2配管、80…足部フレーム部材、80a…中間部、80b…前方部、80c…後方部、80d…第4連結部材、80e…バネ部、81…保護プレート、90…張力発生機構、90a…ガイドパイプ、90b…調節パイプ、90c…弾性部材、90d…エンド部材、90e…弾性体、90f…プレート、91…伝達機構、91a…アウターチューブ、91b…ワイヤ、91c…プーリ、P…利用者、A1、A2、A3、A4…アシスト装置、a1…第1軸線、a2…第2軸線、a3…第3軸線、a4…第4軸線、a5…第5軸線。
Claims (18)
- 利用者の身体の膝関節よりも上方の部位に装着される第1装具と、
前記利用者の下腿部に装着される第2装具と、
前記第1装具と前記第2装具とを連結する脚部フレームと、
前記利用者の脚部の屈伸動作に応じて、前記脚部フレームを動作させて前記第1装具と前記第2装具とを離間させることによって、前記屈伸動作を補助するアシスト力を前記利用者の身体に付与するアシスト機構とを備え、
前記第2装具は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されている係止部と、アシスト力付与状態で、前記利用者の足部に上方から当接する当接部とを有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1に記載のアシスト装置において、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、前方側で前記前面側係止部を保持するとともに、後方側で前記背面側係止部を保持し、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、側面視で前記前面側係止部と前記背面側係止部との間に位置していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のアシスト装置において、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記脚部フレームと前記足部フレームとの連結部分は、前記係止部よりも下方に位置していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記当接部は、前記係止部の下端部から延設されていることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項4に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記脚部フレームに連結されていることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項4又は請求項5に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含んでいることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項4~請求項6のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含んでいることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、且つ、ロール軸周りに回動不能となるように構成されていることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記当接部は、装着状態で前記当接部から前記利用者の足部の側面に位置するように延設されている鍔部を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項9に記載のアシスト装置において、
前記当接部は、前記利用者の足部又は足首部に踵側から当接する踵側当接部を含み、
前記鍔部は、前記踵側当接部から前方に向かって延設されていることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記当接部は、前記利用者の足の甲に当接する甲側当接部を含み、
前記甲側当接部は、正面視で上方に向かって凸となる第1の湾曲形状を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項11に記載のアシスト装置において、
前記甲側当接部は、前記脚部フレームの側方に位置し、
前記甲側当接部は、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームから離れた位置に位置する第1部分と、前記第1部分に連設され、正面視で前記第1の湾曲形状の頂点よりも前記脚部フレームに近い位置に位置する第2部分とを有し、
前記第1部分の曲率半径は、前記第2部分の曲率半径よりも小さいことを特徴とするアシスト装置。 - 請求項12に記載のアシスト装置において、
前記甲側当接部は、前記第2部分に連設され、正面視で前記第1部分側とは反対側に位置する第3部分を有し、
前記第3部分は、正面視で下方に向かって凸となる第2の湾曲形状を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項13のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部に係止されるように構成されたパッド部を有し、
前記パッド部は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項14に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部を含み、
前記背面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記パッド部は、前記背面側係止部の前面側に設けられていることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項14又は請求項15に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、背面側に、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成された前面側パッド部を有し、
前記背面側係止部は、前面側に、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成された背面側パッド部を有し、
前記前面側パッド部及び前記背面側パッド部の少なくとも一方は、平面視で、前記利用者に係止されるように構成されている側とは反対側に向かって凸となるV字形状を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項16のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記脚部フレームから側方に向かって延設され、前記脚部フレームにピッチ軸周りに回動自在に連結されている足部フレームを備え、
前記第2装具は、前記足部フレームを介して、前記脚部フレームに連結され、
前記足部フレームは、平面視でC字形状を有していることを特徴とするアシスト装置。 - 請求項1~請求項17のいずれか1項に記載のアシスト装置において、
前記係止部は、前記利用者の下腿部の前面側に係止されるように構成されている前面側係止部と、前記利用者の下腿部の背面側に係止されるように構成されている背面側係止部とを含み、
前記前面側係止部は、前記利用者の足首に係止されるように構成され、
前記前面側係止部の上端は、前記背面側係止部の上端よりも下方に位置していることを特徴とするアシスト装置。
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