JP7457471B2 - short leg orthosis - Google Patents
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Description
本発明は、歩行動作を補助する短下肢装具に関する。 The present invention relates to a short leg brace that assists walking.
脳卒中などの病気による後遺症の一つとして、痙縮や片麻痺といった運動障害が起こることがある。運動障害があると歩行が困難になることもあり、そのような場合における足関節底屈運動の補助装置として短下肢装具が知られている。 Movement disorders such as spasticity and hemiplegia can occur as one of the after-effects of illnesses such as stroke. Movement disorders can make walking difficult, and short leg orthoses are known as devices to assist ankle plantar flexion in such cases.
例えば特許文献1には、歩行時の踵接地から足底全面接地までの間に起こる足先の垂下(下垂足)を防止し、底屈制動作用をなすように構成された短下肢装具について開示されている。この短下肢装具では、歩行の際に足先が垂れないように補助することで、足先を床に引っかけることなく前方に踏み出せるようにすることが意図されている。
For example,
水平な面上を歩行しているときの下肢の生体力学的特性として、立脚期、前遊脚期、および遊脚期があり、この順番で繰り返されるといわれている。立脚期は踵接地により開始され、遊脚期は足指離地により開始される。前遊脚期は、立脚期から遊脚期への遷移に先立って上腿の振り出しと膝の曲げが行われる期間である。この前遊脚期には、体重移動により踵が離地し、足先で蹴り出す動作がなされる。 The biomechanical characteristics of the lower limbs during walking on a horizontal surface include a stance phase, a forward swing phase, and a swing phase, which are said to be repeated in this order. The stance phase is initiated by heel contact, and the swing phase is initiated by toe liftoff. The preswing phase is a period in which the upper leg swings out and the knee bends prior to the transition from the stance phase to the swing phase. During this front swing phase, the heel leaves the ground due to the weight shift, and a kicking motion is performed with the tip of the foot.
前記特許文献1に記載の短下肢装具では、立脚期での踵接地の際の底屈は制動されるが、前遊脚期での足の動きに対する考慮はなされていない。運動障害があって歩行が困難である場合には、この蹴り出す動作の力も弱くなりやすく、安定した歩行のためには前遊脚期も重要であると考えられる。そのため、この種の短下肢装具を用いた歩行動作をさらに効果的に補助するには、前記のような底屈制動機能だけでなく、前遊脚期の蹴り出しを補助する底屈補助機能も備えていることが望まれる。
In the short leg orthosis described in
また、短下肢装具を装着した足で靴を履くことが想定されることから、短下肢装具はコンパクトであって、かつ軽量なものであることが好ましい。 Further, since it is assumed that the foot to which the short leg orthosis is attached is worn with shoes, the short leg orthosis is preferably compact and lightweight.
本発明は、前記のような問題点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、下垂足を抑制するための底屈制動機能と、蹴り出し時の底屈補助機能との両方を兼ね備えて、より効果的に歩行動作を補助するとともに、コンパクトで軽量化された短下肢装具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide both a plantar flexion braking function to suppress foot drop and a plantar flexion assisting function when kicking off. The purpose of the present invention is to provide a short leg orthosis that is compact and lightweight, and which more effectively assists walking motion.
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、脛部に装着される脛側固定部材と、足部に装着される足側固定部材と、前記脛側固定部材と前記足側固定部材とを連結する連結部材とを有する短下肢装具を前提とし、前記連結部材は、前記脛側固定部材に対して前記足側固定部材を底背屈可能に支持するとともに、前記足側固定部材の底屈を制動する底屈制動部と前記足側固定部材を背屈から底屈方向へ付勢する底屈付勢部とを備え、前記底屈制動部は、前記足側固定部材の定常位置から底屈方向への変位に抵抗力を与える第1の部材を含み、 前記底屈付勢部は、前記足側固定部材の定常位置から背屈方向への変位に抗して底屈方向の付勢力を与える第2の部材を含むことを特徴としている。 The solution of the present invention to achieve the above object includes: a shin-side fixing member attached to the shin; a foot-side fixing member attached to the foot; the shin-side fixing member and the foot-side fixing member. The premise is a short leg orthosis having a connecting member that connects the foot side fixing member, and the connecting member supports the foot side fixing member so as to be capable of plantar dorsiflexion with respect to the shin side fixing member, and the foot side fixing member A plantar flexion braking section that brakes plantar flexion and a plantar flexion biasing section that biases the foot side fixing member in a direction from dorsiflexion to the plantar flexion direction, the plantar flexion braking section controlling the normal position of the foot side fixing member. The plantar flexion biasing portion includes a first member that provides resistance to displacement in the plantar flexion direction from the foot side fixing member, and the plantar flexion biasing portion resists the displacement of the foot side fixing member in the dorsiflexion direction from the normal position. It is characterized by including a second member that applies a biasing force.
また、前記底屈制動部は、さらに、前記足側固定部材を底屈から定常位置へ戻す復元力を与えて構成されてもよい。 Furthermore, the plantar flexion braking section may be configured to further provide a restoring force to return the foot-side fixing member from plantar flexion to a normal position.
このような特定事項により、前記底屈制動部による底屈制動機能と、前記底屈付勢部による底屈補助機能との両方を兼ね備えて、下垂足が抑制されるとともに、蹴り出し時の底屈が補助されて、より効果的に歩行動作を補助することが可能となる。 With these specific items, both the plantar flexion braking function by the plantar flexion braking part and the plantar flexion assisting function by the plantar flexion urging part are combined, and foot drop is suppressed, and the plantar flexion during kickoff is suppressed. Bending is assisted, making it possible to more effectively assist walking motion.
前記短下肢装具における、より具体的な構成として次のものが挙げられる。すなわち、前記底屈制動部は、前記第1の部材として、粘性流体が封入されてシリンダロッドを有する粘性ダンパを備えることが好ましい。また、前記底屈制動部は、さらに、前記シリンダロッドが貫通された圧縮ばねを備えて構成されてもよい。これにより、前記足側固定部材の定常位置から底屈方向への変位に抵抗力を与える底屈制動部を簡単な構造で十分に機能させることが可能となる。 More specific configurations of the short leg orthosis include the following. That is, the plantar flexion damping section preferably includes a viscous damper having a cylinder rod filled with a viscous fluid as the first member. The plantar flexion damping section may further include a compression spring through which the cylinder rod passes. This allows the plantar flexion damping section, which applies resistance to displacement of the foot side fixing member from its normal position in the plantar flexion direction, to function sufficiently with a simple structure.
また、前記短下肢装具において、前記底屈付勢部は、前記第2の部材として、圧縮ばねを備えることが好ましい。これにより、前記足側固定部材を背屈から底屈方向へ付勢する底屈付勢部を簡単な構造で十分に機能させることが可能となる。 Further, in the short leg orthosis, it is preferable that the plantar flexion biasing section includes a compression spring as the second member. Thereby, the plantar flexion biasing portion that biases the foot-side fixing member from the dorsiflexion direction to the plantarflexion direction can function sufficiently with a simple structure.
また、前記底屈制動部と前記底屈付勢部とは作動方向が共通となる直列配置されることが好ましい。これにより、前記底屈制動部および前記底屈付勢部を効率よく機能させ、短下肢装具にコンパクトに備えさせることができる。 Moreover, it is preferable that the plantar flexion braking part and the plantar flexion urging part are arranged in series so that the operating direction is common. Thereby, the plantar flexion braking section and the plantar flexion urging section can function efficiently and can be provided in the short leg orthosis in a compact manner.
前記短下肢装具において、前記第1の部材および前記第2の部材はエラストマーからなる構成であってもよい。これにより、短下肢装具の小型化および軽量化を図ることが可能となる。 In the ankle-foot orthosis, the first member and the second member may be made of an elastomer. This makes it possible to reduce the size and weight of the ankle-foot orthosis.
本発明により、短下肢装具として、下垂足を抑制するための底屈制動機能と、蹴り出し時の底屈補助機能の両方を備えたものとすることができ、より効果的に歩行動作を補助することが可能になる。 According to the present invention, a short leg orthosis can be provided with both a plantar flexion braking function to suppress foot drop and a plantar flexion assisting function when kicking off, thereby more effectively assisting walking movements. It becomes possible to do so.
本発明の実施形態に係る短下肢装具の説明に先立ち、歩行時の足の動きに関して概説する。歩行の要素は歩行周期により説明することができ、踵接地から再び同側の踵接地までの一連の動作については、立脚期と遊脚期に大きく分けられる。踵接地から始まり足先離地で終わる期間を立脚期とし、足先離地から始まり踵接地で終わる期間を遊脚期として以下、説明する。 Before explaining the short leg orthosis according to the embodiment of the present invention, the movement of the foot during walking will be outlined. The elements of gait can be explained by the gait cycle, and the series of movements from heel contact to ipsilateral heel contact can be broadly divided into stance phase and swing phase. Hereinafter, the period starting from heel contact and ending with toe-off will be referred to as the stance phase, and the period starting from toe-off and ending with heel contact will be referred to as the swing phase.
図10(a)~図10(c)は、立脚期における一方の足(短下肢)100の動きを示す説明図である。図10(a)は、立脚期の初期である「踵接地期」を示し、図10(b)は、足部全体が接地する「立脚中期」を示し、図10(c)は、立脚期の後期である「前脚遊期」を示している。 FIGS. 10(a) to 10(c) are explanatory diagrams showing the movement of one leg (short leg) 100 during the stance phase. 10(a) shows the "heel contact period" which is the initial stage of the stance phase, FIG. 10(b) shows the "mid stance period" when the entire foot is in contact with the ground, and FIG. 10(c) shows the "heel contact period" which is the initial stage of the stance phase. This shows the ``foreleg swing phase,'' which is the later stage of the period.
踵接地期は、立脚期の一部であって、立脚初期の踵接地から始まり、つま先接地で終わる期間をいう。また、立脚中期は、立脚期の一部であって、つま先接地から始まり踵接地で終わる期間をいう。また、前遊脚期は、立脚期の一部であって、立脚後期に遊脚期へと遷移するに先立って、上腿の歩行方向への振り出しと膝関節の曲げが行われ、踵部離地から足先離地で終わる期間をいう。この前脚遊期では、反対側の足が初期接地から立脚期にある。 The heel-striking phase is part of the stance phase, starting with the heel touching the ground at the beginning of stance and ending with the toe touching the ground. The mid-stance phase is part of the stance phase, starting with the toe touching the ground and ending with the heel touching the ground. The pre-swing phase is part of the stance phase, starting with the toe touching the ground and ending with the heel touching the ground, before the transition to the swing phase in the late stance phase, during which the upper leg swings in the walking direction and the knee joint bends, ending with the heel off the ground and the toe off the ground. During this pre-striking phase, the opposite foot is in the stance phase after the initial contact.
図10(a)に示す踵接地期では、足先が垂れ下がる方向に曲げる動作である底屈が行われる。図10(b)に示す立脚中期では、体重が前方に移動し、脛部が前傾し始め、足先を持ち上がる方向に曲げる動作である背屈が行われる。図10(c)に示す前脚遊期では、足先での蹴り出しに伴って、再び底屈が行われる。図中、足先の動作方向を示す矢符Aは底屈方向の力、矢符Bは背屈方向の力、矢符Cは底屈方向の力をそれぞれ示している。また、このような立脚期の動作である底屈と背屈とを合わせて底背屈ということとする。 During the heel-contact phase shown in Figure 10(a), plantar flexion occurs, bending the toes in a downward direction. During the mid-stance phase shown in Figure 10(b), the weight shifts forward, the shin begins to lean forward, and dorsiflexion occurs, bending the toes in a upward direction. During the front leg swing phase shown in Figure 10(c), plantar flexion occurs again as the toes push off. In the figure, arrow A, which indicates the direction of toe movement, indicates the force in the plantar flexion direction, arrow B indicates the force in the dorsiflexion direction, and arrow C indicates the force in the plantar flexion direction. Furthermore, plantar flexion and dorsiflexion, which are the movements during the stance phase, are collectively referred to as plantar and dorsiflexion.
(実施形態1)
実施形態1に係る短下肢装具1について、図面を参照しつつ説明する。
(Embodiment 1)
A
図1~図3は、実施形態1に係る短下肢装具1を示しており、図1は短下肢装具1の側面図、図2は、図1の反対側を示す側面図、図3は、図1の足後側から見て示す側面図である。なお、図1は左足に装着した場合の短下肢装具1を短下肢外側から見て示し、図2は短下肢内側から見て示し、図3は足後側(踵側)から見て示している。説明中の右左方向、前後方向および上下方向は、この装着した足を基準にして示される。右足に装着される場合には、短下肢装具1はこれらの図面と左右対称に現れる。
1 to 3 show a
短下肢装具1は、脛部に装着される脛側固定部材2と、足部に装着される足側固定部材3と、これらの脛側固定部材2と足側固定部材3とを連結する連結部材4とを備えて構成されている。
The
・脛側固定部材
脛側固定部材2は、膝下の脛部に装着されて、下腿を支持する。例示の形態では、脛側固定部材2は、脛部の前方(下腿前面)にあてがわれる脛装着部21と、脛装着部21を脛部に固定する脛部ベルト22とを備えている。脛装着部21は、弾性を有する帯板状の部材であって、脛部に沿うように丸みを有する曲面形状に形成されている。脛部ベルト22は、脛装着部21の一方の端部から他方の端部に延びる帯状のベルトであり、下腿後面(脹ら脛)側に配置される。脛部ベルト22は、面ファスナなどの適宜の長さ調整可能な係着手段により脛部に固定される。
- Shin-side fixing member The shin-
・足側固定部材
足側固定部材3は、足首から下の部位である足部が載せられる部材であり、足底(足裏)に配置される底板部31と、底板部31を足部に固定する足部ベルト32とを備えている。例示の形態では、底板部31は、足底のアーチに沿うよう中央部が上方へ緩やかに膨らんだ形状を有している。足部ベルト32は、底板部31の幅方向(左右方向)の一側縁から他側縁へ延びる帯状のベルトであり、足背に沿って配置される。足部ベルト32は、面ファスナなどの適宜の長さ調整可能な係着手段により、足部に固定される。
- Foot-side fixing member The foot-
脛側固定部材2の脛装着部21および足側固定部材3の底板部31は、所定の剛性を有しており、足の大きさや形状に合わせて個別に作製することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)、ABS樹脂などに代表される熱可塑性樹脂、または、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリイミドなどに代表される熱硬化性樹脂等により形成することができる。
The
・連結部材
連結部材4は、脛側固定部材2に対して足側固定部材3を底背屈可能に支持する部材である。図3に示すように、連結部材4は、脛側固定部材2と足側固定部材3との間に、短下肢外側と短下肢内側のそれぞれに配設されている。
- Connecting Member The connecting
各連結部材4は、足側固定部材3を回動可能に支持する回動部43と、脛側固定部材2と回動部43とを連結する第1連結部材41と、回動部43と足側固定部材3とを連結する第2連結部材42とを有する。
Each connecting
第1連結部材41は、上端部が脛側固定部材2の前方寄りに接続され、上下方向の中間部で後方へ曲げられ、下端部が回動部43に接続されている。回動部43は、外果(外側くるぶし)と同程度の高さであり、かつ短下肢の外側、または内果(内側くるぶし)と同程度の高さであり、かつ短下肢の内側に対応する位置に配置されている。第2連結部材は、上端部が回動部43に接続され、下端部が底板部31の辺縁部であって略中央部に接続されている。
The first connecting
図1に示すように、2つの連結部材4のうち短下肢外側に配置される連結部材4にはアクチュエータユニット5が備えられている。
As shown in FIG. 1, of the two connecting
図4(a)および図4(b)はアクチュエータユニット5を示しており、図4(a)は短下肢外側から見た側面図、図4(b)は足後側から見た側面図である。図5は、アクチュエータユニット5の収納部51の内部構造を模式的に示す説明図である。なお、図5では、底屈制動部6および底屈付勢部7の作動方向Xについて、脛部側にアクチュエータユニット5が圧縮される方向を上方X1とし、足部側にアクチュエータユニット5が伸長される方向を下方X2として示す。
4(a) and 4(b) show the
アクチュエータユニット5は、アクチュエータとしての底屈制動部6および底屈付勢部7が収納された収納部51と、出力リンク部52と、連結部材4に接合される第1取付板55および第2取付板56とを有している。第1取付板55は、第1連結部材41に接合されて第1連結部材41と一体に変位する。また、第2取付板56は、第2連結部材42に接合されて第2連結部材42と一体に変位する。
The
収納部51は、第1取付板55に一体に備えられ、第1取付板55を介して第1連結部材41に固定されている。収納部51の下方X2からは、第2ロッド73が延出し、出力リンク部52を構成するリンクロッド53および接続部54に接続されている。
The
接続部54は回動部43の後方に張り出した形状を有し、第2取付板56と一体に形成されている。第2取付板56は第2連結部材42に接合されて固定され、接続部54とともに、第2連結部材42と一体に変位する。
The connecting
・底屈制動部
図5に示すように、底屈制動部6は収納部51に収納されている。底屈制動部6は、足側固定部材3の定常位置から底屈方向への変位に抵抗力を与える第1の部材61を含んで構成され、足側固定部材3の底屈を制動する。
- Plantar flexion braking section As shown in FIG. 5, the plantar
ここで、足側固定部材3の定常位置とは、足側固定部材3に外力が付加されていないときの位置をいい、図1および図2に示すように、歩行周期の立脚中期にあって全体接地が可能な傾き状態にあるときの連結部材4に対する足側固定部材3の姿勢をいう。なお、この足側固定部材3の定常位置は、短下肢装具1の使用者に応じて個別に調整可能とされる。
Here, the steady position of the foot-
底屈制動部6は、定常位置から底屈方向への変位に抵抗力を与える第1の部材61として、粘性流体が封入された粘性ダンパ62を備えている。粘性ダンパ62は、シリンダ壁631により区画されたシリンダ63内が、例えばエアやオイル等の粘性流体で満たされて構成されている。シリンダ63内において、シリンダロッドである第1ロッド64には、シリンダ63の内壁との間に僅かな隙間を形成しながら、シリンダ63内を作動方向Xに沿って往復移動するピストン641が設けられている。シリンダ63内は、ピストン641により仕切られる。
The
第1ロッド64がシリンダ63に対し上方X1に変位すると、シリンダ63内でピストン641が粘性流体に抗しつつ上方X1に移動する。これにより、粘性ダンパ62は粘性抵抗を生じる。
When the
底屈制動部6は、さらに、粘性ダンパ62の下方X2に、第1ロッド64が貫通された第1圧縮ばね65を備えている。第1ロッド64は、ピストン641の反対側の端部に鍔状の可動部642を備えている。ピストン641がシリンダ63内を移動することによって、第1圧縮ばね65は可動部642とシリンダ壁631との間で伸縮する。
The plantar
粘性ダンパ62において第1ロッド64が上方X1へ移動すると、第1圧縮ばね65は第1ロッド64の可動部642に押圧されて収縮する。粘性ダンパ62の押圧が解除されると、第1圧縮ばね65は伸長して可動部642を押圧し、下方X2へ押し下げる。
When the
第1ロッド64の可動部642には、第2ロッド73の上端部に設けられた鍔状の押付部731が当接している。第2ロッド73の下端部はリンクロッド53の一端部に対して回動自在に接続されている。リンクロッド53の他端部は、第2取付板56に一体の接続部54に回動自在に接続されている。これにより、底板部31に固定された第2連結部材42の変位は、第2ロッド73を介して第1ロッド64に伝達される。
A collar-shaped
・底屈付勢部
収納部51には、さらに、足側固定部材3を背屈から底屈方向へ付勢する底屈付勢部7が収納されている。底屈付勢部7は、足側固定部材3の定常位置から背屈への変位に抗して底屈方向の付勢力を与える第2の部材71を含んで構成されている。例示の形態では、底屈付勢部7は第2の部材71として、第2圧縮ばね72を備えている。
- Plantar flexion biasing section The
図5に示すように、第2圧縮ばね72は、第2ロッド73が貫通されて押付部731と収納部内壁511との間に配置されている。第2ロッド73は、出力リンク部52のリンクロッド53および接続部54を介して第2連結部材42に接続されている。これにより、底板部31に固定された第2連結部材42の変位は第2ロッド73に伝達される。
As shown in FIG. 5, the
第2ロッド73が下方X2へ移動すると、押付部731により第2圧縮ばね72が押圧され収縮する。押圧が解除されると、収縮していた第2圧縮ばね72は伸長し、押付部731を上方X1へ押し上げる。これにより、第2ロッド73は上方X1へ変位する。
When the
図6および図7は、短下肢装具1を装着して歩行するときの短下肢装具1の動作を示す説明図である。
6 and 7 are explanatory diagrams showing the operation of the
遊脚期から踵接地期にかけては、図6に示すように、足側固定部材3は定常位置から底屈方向に変位する。足側固定部材3の底屈によって、第2連結部材42は回動し、底板部31は前傾姿勢となる。このとき、図5に示すように、第2連結部材42は回動方向YのY1側に回動するので、接続部54に接続されたリンクロッド53、および第2ロッド73を介して、底屈制動部6の第1ロッド64が上方X1へ変位する。粘性ダンパ62は収縮して粘性抵抗を生じる。これにより、第2連結部材42のY1側への回動に粘性抵抗が付与され、回動動作が抑制される。その結果、底屈制動部6によって、足側固定部材3の底屈方向への変位に抵抗力が生じて制動され、過度な下垂足が抑制されるとともに、スムーズな踵接地が可能となる。
From the swing period to the heel contact period, as shown in FIG. 6, the foot-
踵接地期を経て立脚中期に入ると、図1に示したように、足側固定部材3は定常位置に戻る。このとき、底屈制動部6の第1圧縮ばね65の伸長作用で、粘性ダンパ62が伸長するとともに第2ロッド73が下方X2へ押圧される。底屈制動部6は、足側固定部材3を定常位置へ戻す復元力を付与するものとなり、スムーズに立脚中期へ移行することができる。
When the foot enters the mid-stance phase after passing through the heel contact period, the foot-
立脚中期を経て前遊脚期に入ると、踵離地に向けて体重が移動し、脛部が前傾する。図7に示すように、足側固定部材3は定常位置から背屈方向に変位する。このとき、図5に示すように、第2連結部材42は回動方向YのY2側に回動するので、接続部54に接続されたリンクロッド53を介して、第2ロッド73が下方X2へ変位する。底屈付勢部7では、第2ロッド73の押付部731に押圧されて第2圧縮ばね72が収縮する。第2圧縮ばね72の収縮により第2連結部材42はY1方向に付勢され、その後、踵離地が起こると、足側固定部材3に底屈方向の付勢力が付与される。足側固定部材3は、底屈方向の付勢力が作用して定常位置へ復帰しやすくなり、その結果、踵離地からの蹴り出しが補助されて、スムーズに前遊脚期へ移行することが可能となる。
When the body enters the forward swing phase after passing through the mid-stance phase, the weight shifts toward heel-off, causing the shin to tilt forward. As shown in FIG. 7, the foot-
したがって、短下肢装具1を装着して歩行することにより、底屈制動部6が下垂足を抑制して底屈制動機能を発揮するとともに、底屈付勢部7によって蹴り出しが補助されて、底屈補助機能をも発揮することができる。
Therefore, by walking while wearing the
また、底屈制動部6および底屈付勢部7は、収納部51を介して第1連結部材41に固定され、作動方向Xが共通となる直列配置とされている。そのため、足側固定部材3の底背屈は、リンクロッド53を介して、第2ロッド73および第1ロッド64に円滑に伝達され、底屈制動部6および底屈付勢部7を効率よく作動させることができる。そのうえ、収納部51内にこれらが直列に配置されて、連結部材4に一体に備えられていることによって、底屈制動部6および底屈付勢部7をコンパクトに形成することができ、アクチュエータユニット5の小型化および軽量化を図ることが可能となる。したがって、短下肢装具1を装着した平面歩行だけでなく、階段の上り下りや靴を履いた歩行にも影響を生じにくく、効果的な歩行補助が可能となる。
Further, the plantar
(実施形態2)
本発明に係る短下肢装具は、実施形態1に示す構成に限られず、他の様々な構成により実施することができる。
(Embodiment 2)
The ankle foot orthosis according to the present invention is not limited to the configuration shown in the first embodiment, and can be embodied in various other configurations.
図8は、実施形態2に係る短下肢装具10を示す側面図であり、図9は短下肢装具10を斜め後方から見た斜視図である。なお、図8は右足に装着した場合の短下肢装具10を短下肢外側から見て示し、図9は短下肢外側の斜め後方から見て示している
この短下肢装具10は、脛側固定部材20、足側固定部材30、およびこれらを連結する連結部材40とを有して、底屈制動部60および底屈付勢部70を備える点で実施形態1に係る短下肢装具1と共通するが、これらの各部の形状や、底屈制動部60および底屈付勢部70に特有の構成を有することから、以下では、実施形態1に重複する説明は省略し、主に実施形態2に特有の構成について説明する。
FIG. 8 is a side view showing the
図8に示すように、脛側固定部材20は、脛装着部210と、脛装着部210を脛部に固定する脛部ベルト220とを備えている。足側固定部材30は、底板部310と、底板部310を足部に固定する足部ベルト320とを備えている。
As shown in FIG. 8, the shin
底板部310は、足先側と踵側とで分割して形成されており、ヒンジ部330を介して連結されている。このヒンジ部330は、底板部310の足先部分を、背屈方向にのみ折り曲げ可能に構成されている。底板部310は、足先側が背屈方向に回動可能とされるので、前遊脚期に足先に沿って背屈方向に折れ曲がり、スムーズに蹴り出すことができる。
The
連結部材40は可撓性を有しており、足側固定部材30を底背屈可能に支持している。脛側固定部材20および足側固定部材30は、この連結部材40の両端部に一体に備えられている。例示の形態では、脛装着部210の下部から底板部310の踵側にかけて、連結部材40が一体に連続して設けられている。
The connecting
図9に示すように、連結部材40は、短下肢外側から下腿後面および踵部にかけて延設され、半螺旋状に配設されている。また、連結部材40は、少なくとも内面が下腿後面および踵部に沿う曲面形状を有している。
As shown in FIG. 9, the connecting
脛装着部210、底板部310およびこれに一体の連結部材40は、例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂により形成されることが好ましい。また、底板部310およびこれに一体の連結部材40は、例えば炭素系短繊維などの補強繊維を配向分散させた繊維補強樹脂成形品とされて、より高強度に形成されてもよい。脛側固定部材20の脛装着部210、足側固定部材30の底板部310、および連結部材40は、使用者の足の大きさや形状に合わせて個別に作製することができる。
The
連結部材40は、足側固定部材30の底屈を制動する底屈制動部60と、足側固定部材30を背屈から底屈方向へ付勢する底屈付勢部70とを備えている。実施形態2における底屈制動部60は、足側固定部材30の底屈方向への変位に抵抗力を与える第1の部材61として、エラストマーからなる第1帯状部材610を備えている。第1帯状部材610は、より好ましくは、低反発エラストマーにより形成される。
The connecting
図8に示すように、第1帯状部材610は、連結部材40の下部側であって、アキレス腱部の側方(踵部の上方)位置に備えられている。例示の形態では、第1帯状部材610の上端が連結部材40の外面に接続されており、下端が足側固定部材30の底板部310の外縁部に接続されている。
As shown in FIG. 8, the first band-
第1帯状部材610は、短下肢装具10を装着した足の外果部を通るように、連結部材40から底板部310に斜めに架設されている。第1帯状部材610は、その弾性によって足側固定部材30の定常位置から底屈方向への変位に抵抗力を与えるので、過度な下垂足を抑制し、スムーズな踵接地を可能にする。また、第1帯状部材610は、その収縮作用によって、足側固定部材30に、底屈から定常位置へ戻す復元力を付与するものとなる。
The first band-shaped
底屈付勢部70は、足側固定部材30に底屈方向の付勢力を与える第2の部材71として、エラストマーからなる第2帯状部材710を備えている。より好ましくは、第2帯状部材710は、硬質エラストマーにより形成される。なお、第2帯状部材710は、エラストマーに代えて金属板ばね等の硬質材料により形成されていてもよい。
The plantar
図9に示すように、第2の部材71としての第2帯状部材710は、連結部材40の下部側であって、下腿後面の下方(踵部の上方)位置に備えられている。例示の形態では、第2帯状部材710の上端が連結部材40の外面に接続されており、下端が足側固定部材30の底板部310の裏面(踵部の外面)に接続されている。
As shown in FIG. 9, the
第2帯状部材710は、短下肢装具10を装着した足のアキレス腱から踵部を通るように、連結部材40の外面に添設されている。第2帯状部材710は、その弾性によって、足側固定部材30の定常位置から背屈方向への変位に抗して底屈方向の付勢力を与えるものとなる。したがって、足側固定部材30は、第2帯状部材710による底屈方向の付勢力によって定常位置へ復帰しやすくなるので、踵離地からの蹴り出しを補助し、スムーズに前遊脚期へと移行することを可能にする。
The second band-shaped
また、連結部材40は、脛側固定部材20の脛装着部210および足側固定部材30の底板部310と一体に形成されて、エラストマーからなる第1の部材61および第2の部材71を備える構成であるので、全体としてコンパクトに構成され、格段に軽量化することが可能となる。したがって、短下肢装具10を装着した平面歩行だけでなく、階段の上り下りや靴を履いた歩行にも影響を生じにくく、効果的な歩行補助が可能となる。
Further, the connecting
以上説明したように、短下肢装具1、10は、踵接地期の過度な下垂足を抑制する底屈制動機能と前遊脚期の蹴り出しを補助する底屈補助機能との両方を備え、歩行動作をさらに効果的に補助することを可能にする。また、短下肢装具1、10において、底屈制動機能を有する底屈制動部6、60と、底屈補助機能を有する底屈付勢部7、70は、コンパクトに形成され、小型化および軽量化することができるので、短下肢装具1、10を装着した足で靴を履いても歩行に影響を及ぼすことがなく、安定した歩行を可能にする。
As explained above, the
なお、短下肢装具1、10は、前記実施形態に示す構成であるに限られず、他の様々な形態により実施することが可能である。例えば、実施形態1に係る短下肢装具1においても、実施形態2のものと同様に、足側固定部材3が底板部31を背屈方向にのみ折り曲げ可能なヒンジ部を有して、底板部31の足先側が背屈方向に回動可能とされてもよい。
Note that the
本発明の技術的範囲は、前記実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲に基づくものとされる。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The technical scope of the present invention shall not be interpreted solely by the above embodiments, but shall be based on the claims. Further, the technical scope of the present invention includes all changes within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
本発明は、歩行動作を補助する短下肢装具として好適に利用可能である。 This invention can be used effectively as a short leg brace to assist walking.
1、10 短下肢装具
2、20 脛側固定部材
21、210 脛装着部
22、220 脛部ベルト
3、30 足側固定部材
31、310 底板部
32、320 足部ベルト
4、40 連結部材
41 第1連結部材
42 第2連結部材
43 回動部
5 アクチュエータユニット
51 収納部
52 出力リンク部
53 リンクロッド
54 接続部
55 第1取付板
56 第2取付板
6、60 底屈制動部
61 第1の部材
62 粘性ダンパ
63 シリンダ
64 第1ロッド
65 第1圧縮ばね
610 第1帯状部材
7、70 底屈付勢部
71 第2の部材
72 第2圧縮ばね
73 第2ロッド
710 第2帯状部材
1, 10
Claims (5)
前記足側固定部材は、
足底の全体が載る底板部と、
前記底板部の一方の側縁部から他方の側縁部へ延び、足背に沿って配置されて足部を前記底板部に固定する帯状の足部ベルトと、を備え、
前記連結部材は、前記足側固定部材を回動可能に支持する回動部と、前記脛側固定部材と前記回動部とを連結する第1連結部材と、前記回動部と前記足側固定部材とを連結する第2連結部材とを備えて、前記脛側固定部材に対して前記足側固定部材を底背屈可能に支持し、
前記第1連結部材に固定された収納部に、前記足側固定部材の底屈を制動する底屈制動部と前記足側固定部材を背屈から底屈方向へ付勢する底屈付勢部とが収納され、
前記底屈制動部は、
シリンダロッドを有して粘性流体が封入された粘性ダンパと、
前記シリンダロッドが貫通された第1圧縮ばねとを含み、
前記足側固定部材の定常位置から底屈方向への変位には抵抗力を、前記足側固定部材の底屈から定常位置への変位には定常位置へ戻す復元力を与え、
前記底屈付勢部は、前記足側固定部材の定常位置から背屈方向への変位に抗して底屈方向の付勢力を与える第2圧縮ばねを含み、
前記抵抗力、前記復元力、および前記付勢力が、前記回動部を中心に回動する前記第2連結部材を介して前記足側固定部材に伝達されることを特徴とする短下肢装具。 A short leg brace having a shin side fixing member attached to a shin portion, a foot side fixing member attached to a foot portion, and a connecting member connecting the shin side fixing member and the foot side fixing member,
The foot side fixing member is
A bottom plate portion on which the entire sole of the foot rests;
A belt-like foot belt extends from one side edge of the bottom plate to the other side edge of the bottom plate and is disposed along the instep of the foot to fix the foot to the bottom plate.
the connecting member includes a pivot portion that pivotally supports the foot side fixing member, a first connecting member that connects the shin side fixing member and the pivot portion, and a second connecting member that connects the pivot portion and the foot side fixing member, and supports the foot side fixing member in a plantar and dorsiflexible manner relative to the shin side fixing member;
A storage section fixed to the first connecting member stores a plantar flexion damping section that dampens plantar flexion of the foot side fixing member and a plantar flexion biasing section that biases the foot side fixing member from a dorsiflexion direction to a plantar flexion direction,
The plantar flexion damping portion is
a viscous damper having a cylinder rod and filled with a viscous fluid ;
a first compression spring through which the cylinder rod passes;
a resistance force is applied to the displacement of the foot side fixing member from the normal position in the plantar flexion direction , and a restoring force is applied to the displacement of the foot side fixing member from the plantar flexion to the normal position, the restoring force returning the foot side fixing member to the normal position;
the plantar flexion biasing portion includes a second compression spring that applies a biasing force in a plantar flexion direction against displacement of the foot side fixation member from a normal position in a dorsiflexion direction,
The resistance force, the restoring force, and the biasing force are transmitted to the foot side fixing member via the second connecting member which rotates around the rotating part .
前記底屈制動部および前記底屈付勢部は、前記第2連結部材にリンクロッドを介して接続されており、
前記足側固定部材の底背屈が前記リンクロッドを介して前記底屈制動部または前記底屈付勢部に伝達されることを特徴とする短下肢装具。 The short leg orthosis according to claim 1 ,
The plantar flexion braking part and the plantar flexion urging part are connected to the second connecting member via a link rod,
A short leg orthosis, wherein plantar dorsiflexion of the foot-side fixing member is transmitted to the plantarflexion braking section or the plantarflexion urging section via the link rod.
前記底屈制動部と前記底屈付勢部とは作動方向が共通となる直列配置されていることを特徴とする短下肢装具。 The short leg orthosis according to claim 1 or 2 ,
A short leg orthosis, wherein the plantar flexion braking part and the plantar flexion urging part are arranged in series so that their operating directions are common.
前記底板部は、足底のアーチに沿うように膨らみを有し、
前記第2連結部材は、上端部が前記回動部に接続するとともに、下端部が前記底板部の側縁部で前記膨らみに接続するように設けられていることを特徴とする短下肢装具。 The short leg orthosis according to any one of claims 1 to 3 ,
The bottom plate portion has a bulge that fits along the arch of the sole of the foot,
The second connecting member has an upper end connected to the rotating portion and a lower end connected to the bulge at a side edge of the base plate portion.
前記足側固定部材は、背屈方向にのみ折り曲げ可能なヒンジ部を有することを特徴とする短下肢装具。 The short leg orthosis according to any one of claims 1 to 4 ,
The short leg orthosis is characterized in that the foot-side fixing member has a hinge portion that can be bent only in the dorsiflexion direction.
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