JPWO2019198267A1 - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

歩行補助装置Ａのアーム３１は、腰部装具１から下方に向かって延設された第１アーム部材３１ａと、第１アーム部材３１ａから脚部装具２に向かって延設された第２アーム部材３１ｂとを有する。第２アーム部材３１ｂは、第１アーム部材３１ａに対して回動可能に連結されている。

Description

本発明は、装着者の脚部にアシスト力を伝達して、歩行を補助する歩行補助装置に関する。

従来、筋力の低下等により歩行が困難になった者（以下、「装着者」という。）に装着して、その装着者の歩行を補助する歩行補助装置が知られている。

この種の歩行補助装置としては、装着者の腰部に装着される腰部装具と、装着者の脚部に装着される脚部装具と、腰部装具と脚部装具を連結するアームを介して、脚部装具を腰部装具に対して移動させて、装着者の脚部にその装着者の歩行を補助するアシスト力を付与する動作補助機構とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、一般に、歩行補助装置は、装着者の身体の外周に沿って装着される。そのため、歩行補助装置の脚部装具の回動の中心となる回動軸線と、装着者の身体の内部に位置し、装着者の脚部の回動の中心となる股関節中心を通る軸線とを、前後方向及び左右方向の両方において一致させることは、その構造上難しい。

そのように軸線の位置がずれている場合、脚部の移動に応じて、腰部装具と脚部装具との距離が変動するので（図７参照）、その距離の変動に起因して、アームから脚部に対して、伸ばすような力、又は、縮めるような力が加わることになる。このような力が加わると、その力によって装着者に違和感を与えてしまうおそれがある。

そこで、特許文献１に記載の歩行補助装置では、アームにスライド式の伸縮機構を設けることによって、脚部の移動に応じてアーム（ひいては、腰部装具と脚部装具との距離）を変動可能な構成として、アームから脚部に加わる力を抑制し、装着者に与える違和感の軽減を図っている。

特開２００４−３４４３０６号公報

しかし、近年、歩行補助装置の小型化及び軽量化の要求が高まっており、それに伴い腰部装具と脚部装具とを連結するアームについても、小型化及び軽量化が図られている。そのため、脚部の移動に応じて生じる腰部装具と脚部装具との距離の変動を吸収するための機構が複雑な構成である場合、その機構をアームに内蔵させることが難しくなるおそれがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でありながら、腰部装具と脚部装具との距離を変動させることができる歩行補助装置を提供することを目的とする。

本発明の歩行補助装置は、
装着者の腰部に装着される腰部装具と、前記装着者の脚部に装着される脚部装具と、前記脚部装具を前記腰部装具に対して移動させて、前記脚部装具を介して前記装着者の脚部に該装着者の前後方向への歩行を補助するアシスト力を生成する動作補助機構とを備え、
前記動作補助機構は、前記腰部装具と前記脚部装具とを連結するアームと、前記アームを介して、前記脚部装具を前記腰部装具に対して移動させる駆動源とを有し、
前記アームは、前記腰部装具から下方に向かって延設された第１アーム部材と、前記第１アーム部材から前記脚部装具に向かって延設された第２アーム部材とを有し、
前記第２アーム部材は、前記第１アーム部材に対して回動可能に連結されていることを特徴とする。

このように、本発明の歩行補助装置では、腰部装具と脚部装具とを連結するアームを、腰部装具から下方に向かって延設された第１アーム部材と、第１アーム部材から脚部装具に向かって延設された第２アーム部材とを用いて構成するとともに、第２アーム部材を第１アーム部材に対して回動可能としている。

これにより、この歩行補助装置では、第２アーム部材の回動に応じて、第１アーム部材の腰部装具に対する固定位置から第２アーム部材の脚部装具に対する固定位置までの距離（すなわち、腰部装具から脚部装具までの距離）が変動可能となっている。すなわち、アームの構成部材同士を回動させるという簡易な構成だけで、腰部装具から脚部装具までの距離を変動可能としている。

また、このような部材同士を回動させる機構は、部材同士をスライドさせるような機構に比べ、部材同士の摩擦等の影響が小さいので、スムーズに距離の変動を実現することができる。したがって、本発明の歩行補助装置によれば、簡易な構造でありながら、腰部装具と脚部装具との距離をスムーズに変動させることができる。

また、本発明の歩行補助装置においては、
前記駆動源は、前記アームを介して、前記脚部装具を、左右方向に延びる回動軸線を中心として前記腰部装具に対して前後方向に回動させ、
前記第２アーム部材は、前後方向に延びる回動軸線を中心として前記第１アーム部材に対して回動可能に連結されていることが好ましい。

一般に、歩行補助装置は、脚部装具を左右方向に延びる回動軸線を中心として腰部装具に対して前後方向に回動させることによって、装着者にアシスト力を生成して付与する構成のものが多い。

そのような構成の場合、第２アーム部材が回動した場合に、前後方向における第１アーム部材と第２アーム部材との距離（すなわち、前後方向における腰部装具から脚部装具までの距離）が変動してしまうと、その変動によって、脚部装具を介して脚部に付与されるアシスト力が低減してしまうおそれがある。

そこで、脚部装具を左右方向に延びる回動軸線を中心として腰部装具に対して前後方向に回動させる構成である場合には、このように第２アーム部材を前後方向に延びる回動軸線を中心として第１アーム部材に対して回動可能に構成すると、第２アーム部材が回動した場合であっても腰部装具から脚部装具までの距離が変動することがないので、第２アーム部材の回動によるアシスト力の低減を防止することができる。

また、本発明の歩行補助装置においては、第２フレームが前後方向に延びる回動軸線を中心として回動可能である場合には、
前記第１アーム部材は、前記腰部装具の側方から下方に向かって延設され、
前記第２アーム部材は、前記第１アーム部材の下端部から前方に向かって内側に湾曲するように延設され、
前記脚部装具は、前後方向に延びる回動軸線を中心として前記第２アーム部材に対して回動可能に連結されていることが好ましい。

第２アーム部材が回動する構成の場合、第２アーム部材の回動に起因して、脚部に対する脚部装具の姿勢が変動することがある。そして、その回動時の摩擦等によって、装着者に違和感を与えてしまうおそれがある。

そこで、このように構成すると、腰部装具から脚部装具までの距離が変動した場合（すなわち、第２アーム部材が回動した場合）であっても、第２アーム部材に対する脚部装具の回動によって、脚部に対する脚部装具の姿勢が固定される。これにより、脚部装具の姿勢の変動に起因して装着者に違和感を与えてしまうことを防止することができる。

実施形態に係る歩行補助装置の斜視図。 図１の歩行補助装置の腰部装具の側面フレームを拡大して示す斜視図。 図１の歩行補助装置の左側の腰部装具の動作補助機構の斜視図。 図２の歩行補助装置の動作補助機構のアクチュエータを拡大して示す斜視図。 従来の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、直立状態を示す図。 従来の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、外転状態を示す図。 従来の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、内転状態を示す図。 図１の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、直立状態を示す図。 図１の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、外転状態を示す図。 図１の歩行補助装置と装着者の股関節中心の位置との関係を示す模式的に示す正面図であり、内転状態を示す図。 第１回動軸線の位置を、股関節中心と一致させた場合におけるアームの先端部の軌道、及び、股関節中心よりも上方とした場合におけるアームの先端部の軌道を示す説明図。 第１回動軸線の位置を、股関節中心と一致させた場合におけるアームの先端部の軌道、及び、股関節中心よりも上方且つ後方とした場合におけるアームの先端部の軌道を示す説明図。

以下、図面を参照して、実施形態に係る歩行補助装置Ａについて説明する。

なお、以下の説明において、「前後方向」とは、歩行補助装置Ａを装着した装着者Ｐが直立した状態における、その装着者Ｐの前後方向（歩行補助装置Ａによって補助される歩行の方向）を指し、「左右方向」とは、その装着者Ｐの左右方向を指す。また、「前後方向に延びる軸線」、「左右方向に延びる軸線」とは、上記の前後方向、左右方向に沿うように伸びる軸線の他、前後方向に延び、且つ、左右又は上下に傾いた軸線、左右方向に延び、且つ、前後又は上下に傾いた軸線も含む。

図１に示すように、歩行補助装置Ａは、装着時に、装着者Ｐの腰部に装着される腰部装具１と、装着者Ｐの左右の脚部の大腿部の各々に装着される脚部装具２と、脚部装具２を介して装着者Ｐの左右の脚部の各々に、装着者Ｐの歩行を補助するためのアシスト力を生成して、装着者Ｐに付与する動作補助機構３とを備えている。

歩行補助装置Ａでは、動作補助機構３によって、左右方向に延びる第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１に対して左右の脚部装具２を相互に回動させて、装着者Ｐの脚部に対してアシスト力を付与する。すなわち、歩行補助装置Ａにおけるアシスト力は、第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１に対して脚部装具２を回動させる方向の力である。

そして、そのアシスト力を付与する際には、腰部装具１に対して、第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１をねじるような反力（以下、この反力を単に「アシスト力の反力」という。）が加わることになる（図１において第１回動軸線ａ１を中心とする左右一対の矢印の方向参照）。

なお、本発明の歩行補助装置は、本実施形態の歩行補助装置Ａのように、装着者Ｐの左右の脚部の大腿部の各々に対して、脚部装具２からアシスト力を付与することによって、装着者Ｐの歩行を補助するものに限定されるものではない。

例えば、動作補助機構を一方だけに設け、左右の脚部の一方に対してのみアシスト力を付与するものであってもよい。また、アシスト力を付与する部位は、下腿部、足平部等、装着者の脚部の大腿部以外の部分であってもよい。

また、歩行補助装置Ａでは、装着者Ｐの脚部が身体の上下方向の中心軸線（本実施形態では、第１基準軸線ｂ１に一致する軸線）に近づいたり遠ざかったりする移動（内転及び外転）に対応すべく、前後方向に延びる第２回動軸線ａ２を中心として、脚部装具２を腰部装具１に対して、左右方向に回動可能に構成している。

腰部装具１は、装着時に、装着者Ｐの腰部の前面を覆う前面フレーム１０と、腰部の背面を覆う背面フレーム１１と、腰部の側面を覆う一対の側面フレーム１２とを有している。

前面フレーム１０及び背面フレーム１１は、可撓性の樹脂によって形成されたベルト状の部材である。前面フレーム１０及び背面フレーム１１は、装着者Ｐの身体の中心を通って上下方向に延びる軸線である第１基準軸線ｂ１周りで、装着者Ｐの腰部の周面に沿うようにして湾曲している。

なお、本発明の歩行補助装置の可撓性フレームの形状は、棒状又は紐状等、ベルトのような形状に限定されるものではなく、棒状又は紐状等、腰部装具の前面部分又は背面部分を構成し得る形状であれば、他の形状であってもよい。

ただし、本実施形態の歩行補助装置Ａのように、可撓性フレームの形状をベルト状とした場合には、他の形状とした場合に比べ、可撓性フレームを容易に製造することができる。また、他の形状とした場合に比べ、アシスト力の反力が腰部装具に加わったときに装着者に加わる圧力を分散させることができるので、その反力によって装着者に与える違和感を軽減することができる。

また、本発明の歩行補助装置の可撓性フレームとしては、後述するねじり剛性及び曲げ剛性を備えたものであれば、樹脂以外の材料を用いて形成してもよい。例えば、薄い金属板等を用いて形成してもよい。

前面フレーム１０は、装着時に、装着者Ｐの右半身の前面側に位置する第１前面フレーム部材１０ａと、装着者Ｐの左半身の前面側に位置する第２前面フレーム部材１０ｂとを、前面側面ファスナ１０ｃで相互に着脱自在に固定することによって構成されている。

同様に、背面フレーム１１は、装着時に、装着者Ｐの右半身の前面側に位置する第１背面フレーム部材１１ａと、装着者Ｐの左半身の背面側に位置する第２背面フレーム部材１１ｂとを、背面側面ファスナ１１ｃで相互に着脱自在に固定することによって構成されている。

前面フレーム１０は、前面側面ファスナ１０ｃによって、第１前面フレーム部材１０ａと第２前面フレーム部材１０ｂとの固定位置を、第１基準軸線ｂ１の周方向において所定の範囲で調整可能となっている。同様に、背面フレーム１１は、背面側面ファスナ１１ｃによって、第１背面フレーム部材１１ａと第２背面フレーム部材１１ｂとの固定位置を、第１基準軸線ｂ１の周方向において所定の範囲で調整可能となっている。

これにより、前面フレーム１０及び背面フレーム１１（ひいては、腰部装具１）は、装着者Ｐの体形に合わせて、その寸法を調整可能となっている。

また、前面側面ファスナ１０ｃは、第１前面フレーム部材１０ａと第２前面フレーム部材１０ｂとを、上下方向に延びる第１基準軸線ｂ１に沿うようにして、相互に線接触するように固定する。同様に、背面側面ファスナ１１ｃは、第１背面フレーム部材１１ａと第２背面フレーム部材１１ｂとを、上下方向に延びる第１基準軸線ｂ１に沿うようにして、相互に線接触するように固定する。

これにより、前面フレーム１０及び背面フレーム１１は、それらを構成するフレーム部材同士の固定部分でねじり剛性を低下させることなく、分割可能な構成となっている。その結果、装着者Ｐへの歩行補助装置Ａの着脱が容易になっている。

なお、本発明の歩行補助装置は、このような構成に限定されるものではなく、その可撓性フレームは、必ずしも分割可能な構成としなくてもよいし、逆に、３つ以上のフレーム部材を相互に固定して構成されていてもよい。

また、分割可能な構成とする場合であっても、可撓性フレームを構成するフレーム部材同士の固定方法は、面ファスナに限定されるものではなく、種々の固定方法を用いてもよい。

ただし、本実施形態の歩行補助装置Ａの前面側面ファスナ１０ｃ及び背面側面ファスナ１１ｃのように、フレーム部材同士を上下方向に延びる軸線に沿うように線接触させて固定したり、上下方向に離れた少なくとも２つの点で接触するようにして固定したりすると、固定部分における可撓性フレームのねじり剛性の低下を防止することができるので好ましい。

図２に示すように、一対の側面フレーム１２の各々は、第１基準軸線ｂ１（図１参照）に沿う方向に延びる第１板部材１２ａと、第１板部材１２ａの側方から、第１基準軸線ｂ１回りで装着者Ｐの前面側に向かって周方向に延設された前面側第２板部材１２ｂと、第１板部材１２ａの側方から、第１基準軸線ｂ１回りで装着者Ｐの背面側に向かって周方向に延設された背面側第２板部材１２ｃとを有している。

側面フレーム１２を構成する第１板部材１２ａと、前面側第２板部材１２ｂと、背面側第２板部材１２ｃとは、一枚の金属板を折り曲げることによって形成されている。すなわち、側面フレーム１２は、可撓性の樹脂で形成されている前面フレーム１０及び背面フレーム１１よりも高い剛性を有しており、アシスト力の反力が加わった際にも、変形がしにくくなっている。

歩行補助装置Ａでは、アシスト力の反力は、腰部装具１のうちアシスト力を発生させる動作補助機構３のアクチュエータ３０（駆動源）が固定されている部分に、最も加わることになる。そこで、図１に示すように、歩行補助装置Ａでは、金属製の側面フレーム１２の第１板部材１２ａの装着者Ｐとは反対側の側面に、アクチュエータ３０を固定している。

このように、歩行補助装置Ａでは、側面フレーム１２でアシスト力の反力を受け止めさせているので、その分、前面フレーム１０及び背面フレーム１１に要求される剛性が低いものとなっている。その結果、前面フレーム１０及び背面フレーム１１の剛性をあまり高くすることなく（すなわち、腰部装具１全体としての柔軟性をあまり低下させることなく）、腰部装具１全体として、その反力を受け止めるための剛性を得ることができている。

第１板部材１２ａの両側部からは、前面側第２板部材１２ｂ及び背面側第２板部材１２ｃが延設されている。前面側第２板部材１２ｂには、前面フレーム１０が固定され、背面側第２板部材１２ｃには、背面フレーム１１が固定されている。

これにより、腰部装具１にアシスト力の反力が加わった際には、その反力は、アクチュエータ３０が固定されている第１板部材１２ａ、並びに、前面フレーム１０が固定されている前面側第２板部材１２ｂ及び背面フレーム１１が固定されている背面側第２板部材１２ｃを介して、腰部装具１に伝達される。

アシスト力の反力は腰部装具１をねじるような力であるので、その反力によって、腰部装具１（ひいては、側面フレーム１２）が第１回動軸線ａ１周りに回動して、前面側第２板部材１２ｂ及び背面側第２板部材１２ｃは、装着者Ｐの腰部の前面及び背面に当接する。

すなわち、前面側第２板部材１２ｂ及び背面側第２板部材１２ｃを設けたことにより、アシスト力の反力の一部は、前面側第２板部材１２ｂ及び背面側第２板部材１２ｃを介して、装着者Ｐの身体によって受け止められる。

前面側第２板部材１２ｂの前面フレーム１０の固定部分の上下方向の幅は、前面フレーム１０の固定部分の上下方向の幅以上になるように構成されている。また、背面側第２板部材１２ｃの背面フレーム１１の固定部分の上下方向の幅は、背面フレーム１１の固定部分の上下方向の幅以上になるように構成されている。

これにより、アシスト力の反力によって前面フレーム１０又は背面フレーム１１がねじれたときに、その固定部分において、そのねじれた前面フレーム１０又は背面フレーム１１の固定部分全体を、前面側第２板部材１２ｂ又は背面側第２板部材１２ｃが受け止めることができるようになっている。

すなわち、前面フレーム１０又は背面フレーム１１をねじる力（すなわち、前面フレーム１０又は背面フレーム１１に加えられたアシスト力の反力）の一部は、側面フレーム１２自体によっても受け止められる。

このように、歩行補助装置Ａでは、腰部装具１に剛体フレームである側面フレーム１２を設けることによって、側面フレーム１２それ自体または装着者Ｐの身体でもアシスト力の反力の一部を受け止めさせて、腰部装具１全体として受け止めることができるアシスト力の反力を大きくしている。

しかし、本発明の歩行補助装置はこのような構成に限定されるものではなく、腰部装具によって受け止めるべきアシスト力の反力の大きさに応じて、その構成を適宜変更してもよい。

例えば、可撓性フレームの剛性が十分なものである場合には、本実施形態では左右一対として設けた剛体フレームのいずれか一方又は両方を省略してもよい。また、剛体フレームの形状も、図２に示すような形状に限定されるものではなく、単なる平板であってもよいし、可撓性フレームの幅によって規定された形状以外の形状であってもよい。

図３に示すように、脚部装具２は、パット状の部材であり、装着者Ｐの脚部の大腿部の前面を押圧することによって、脚部にアシスト力を伝達する部材である。脚部装具２は、前後方向に延びる第４回動軸線ａ４を中心として、動作補助機構３のアーム３１を介して回動可能となっている（図６参照）。

なお、本発明の歩行補助装置の脚部装具は、このような構成に限定されるものではなく、腰部装具に対して移動可能であり、装着者の脚部にアシスト力を付与できるものであればよい。例えば、アシスト力が脚部を引っ張る方向の力を含む場合には、パッド状の部材ではなく、脚部に固定するような部材を用いてもよい。

また、脚部への当接位置は、アシスト力を加える部位に応じて適宜変更してよい。例えば、下腿部にアシスト力を加える構成である場合には、脚部装具が下腿部の前面又は背面に当接するように構成すればよい。

動作補助機構３は、腰部装具１の側面フレーム１２の側面に固定されたアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０を介して腰部装具１と脚部装具２とを連結するアーム３１と、アクチュエータ３０とアーム３１とを連結するためのブラケット３２とを有している。

アクチュエータ３０は、円盤状の部材であり、その中心軸線は、左右方向に延びる第１回動軸線ａ１上に位置している（図１参照）。アクチュエータ３０は、発生させた駆動力を、ブラケット３２を介してアーム３１に伝達することによって、アーム３１及びアーム３１に連結された脚部装具２を、左右方向に延びる第１回動軸線ａ２を中心として、腰部装具１に対して前後方向に回動させる（図１参照）。

アーム３１は、腰部装具１の側方から装着者Ｐの大腿部の側面に沿って下方に向かって延設された第１アーム部材３１ａと、第１アーム部材３１ａから脚部装具２に向かって延設された第２アーム部材３１ｂと、第１アーム部材３１ａと第２アーム部材３１ｂとを回動可能に連結する第１ヒンジ３１ｃと、第２アーム部材３１ｂと脚部装具２とを回動可能に連結する第２ヒンジ３１ｄとを有している。

第２アーム部材３１ｂは、第１アーム部材３１ａの下端部から、装着者Ｐの大腿部の周面に沿って、大腿部の前面に向かって湾曲するように（すなわち、第１アーム部材３１ａの下端部から前方に向かって内側に湾曲するように）延設されている。第２アーム部材３１ｂの第１アーム部材３１ａとは反対側の端部は、第２ヒンジ３１ｄを介して、脚部装具２の装着者Ｐの大腿部に当接する面とは反対側の面の中央部に、回動可能に連結されている。

第１ヒンジ３１ｃは、装着者Ｐが直立した状態（すなわち、装着者Ｐの脚部がまっすぐに伸びた状態）で、第１アーム部材３１ａに対して、前後方向に延びる第３回動軸線ａ３を中心として左右方向に回動可能となるように、第２アーム部材３１ｂを連結している（図６参照）。

第２ヒンジ３１ｄは、第２アーム部材３１ｂに対して、前後方向に延びる第４回動軸線ａ４を中心として左右方向に回動可能となるように、脚部装具２を連結している（図５参照）。

図４に示すように、ブラケット３２は、アクチュエータ３０の腰部装具１の側面フレーム１２とは反対側の面に固定された略円盤状の本体部３２ａと、本体部３２ａの両側部から下方に延設された一対の延設部３２ｂと、一対の延設部３２ｂの間に配置されたＵ字型の部材である連結部３２ｃと、各々が延設部３２ｂの一方とその延設部３２ｂに対応する連結部３２ｃの一端部とを回動可能に連結する２つのヒンジピン３２ｄとで構成されている。

連結部３２ｃは、延設部３２ｂに対して、第２回動軸線ａ２を中心として左右方向に回動可能に連結されている。その連結部３２ｃの中央部の下面には、第１アーム部材３１ａの上端が固定されている。これにより、第１アーム部材３１ａは、アクチュエータ３０及びブラケット３２を介して、腰部装具１に対して、第２回動軸線ａ２を中心として、左右方向に回動可能に連結されている。

また、一対の延設部３２ｂの対向する面同士の間隔は、本体部３２ａの前後方向と略一致する、又は、その幅よりも大きくなるように構成されている。ブラケット３２では、このようにして延設部３２ｂと連結部３２ｃとの連結部分のサイズを大型化することによって、第２回動軸線ａ２回りの回動部分となるその連結部分の剛性を高めている。

また、アクチュエータ３０及びブラケット３２を介して、腰部装具１とアーム３１とを連結することによって、装着時に、装着者Ｐの大腿部とアーム３１との左右方向における距離を広げている。すなわち、アーム３１を、アクチュエータ３０の装着者Ｐの大腿部側の端部から側方に離れた位置に位置させている。これにより、装着者Ｐが脚部を移動させた際に、アーム３１と大腿部との接触がしにくくなっている。

ところで、図１に示すように、歩行補助装置Ａでは、動作補助機構３によって、左右方向に延びる第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１に対して左右の脚部装具２を相互に回動させて、装着者Ｐの脚部に対してアシスト力を付与する。すなわち、このアシスト力は、第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１に対して脚部装具２を回動させる方向の力である。

そして、そのアシスト力を付与する際には、腰部装具１に対して、第１回動軸線ａ１を中心として、腰部装具１をねじる方向に、アシスト力の反力が加わることになる（図１において第１回動軸線ａ１を中心とする左右一対の矢印の方向参照）。

そこで、動作補助装置Ａでは、脚部装具２が腰部装具１に対して回動した際に生じる第１回動軸線ａ１周りのねじれ（すなわち、腰部装具１へのアシスト力の反力）に対する前面フレーム１０及び背面フレーム１１のねじり剛性が、上下方向に延びる第１基準軸線ｂ１を中心とする径方向への変形に対する前面フレーム１０及び背面フレーム１１の曲げ剛性よりも大きくなるように構成されている。

ここで、前面フレーム１０及び背面フレーム１１（ひいては、腰部装具１）における「第１回動軸線ａ１周りのねじれに対するねじり剛性」とは、アシスト力の反力をどの程度受け止められるかを示すパラメータを指す。

また、ここで、前面フレーム１０及び背面フレーム１１（ひいては、腰部装具１）における「第１基準軸線ｂ１を中心とする径」とは、装着者Ｐの腰部の径（腹囲）に対応するものである。すなわち、その「径方向への曲げ剛性」とは、装着者Ｐの腰部の径（腹囲）に応じて、どの程度柔軟に変形が可能かを示すパラメータを指す。

そして、本件発明者は、鋭意研究の結果、第１回動軸線ａ１周りのねじれに対するねじり剛性を、第１基準軸線ｂ１を中心とする径方向への変形に対する可撓性フレームの曲げ剛性よりも大きくすることによって、柔軟性を十分に確保しつつ、且つ、アシスト力の反力を十分に受け止めることができる適度なバランスが得られることを発見した。

すなわち、歩行補助装置Ａは、腰部装具１を上記のような剛性を備える前面フレーム１０及び背面フレーム１１を用いて構成しているので、従来の歩行補助装置と同様に、腰部装具１を装着者Ｐの腰部の径（腹囲）に応じて柔軟に変形させることができ、且つ、従来の歩行補助装置とは異なり、腰部装具１でアシスト力の反力を十分に受け止めることができる。

なお、歩行補助装置Ａでは、装着者Ｐの腰部の前面を覆う前面フレーム１０及び背面を覆う背面フレーム１１を、上記の剛性を有する可撓性フレームとしている。これは、前面フレーム１０及び背面フレーム１１の両方を可撓性フレームとすることによって、いずれか一方のみを可撓性フレームとした構成に比べ、良好な剛性を得やすくなるためである。

しかし、本発明の歩行補助装置はそのような構成に限定されるものではなく、腰部装具の形状等に応じて、装着者の腰部の前面及び背面のいずれか一方のみを可撓性フレームで覆うように構成してもよい。

具体的には、腰部装具が、装着者の腰部の一方側の側面から他方側の側面まで、腰部の背面を覆うようにして延びる半円状のフレームを有するものである場合には、そのフレームの背面側の部分のみを、可撓性フレームで構成してもよい。

また、本発明の歩行補助装置の腰部装具を構成するフレームはこのような構成に限定されるものではなく、従来の歩行補助装置において腰部装具を構成するために用いられる種々のフレームを採用してもよい。

具体的には、腰部装具に対して加わるアシスト力の反力が、腰部装具全体の剛性に対して十分に小さく、無視できる程度であるものである場合には、上記のような剛性を有する可撓性フレームを採用しなくてもよい。

また、ところで、図５に示すように、一般に、歩行補助装置では、脚部装具２の前後方向の回動の中心となる第１回動軸線ａ１は、装着者Ｐの脚部の中心となる軸線（具体的には、股関節中心Ｃを通り、左右方向に延びる軸線である第２基準軸線ｂ２）と一致するように設定されている。

これは、歩行時における脚体の前後方向における回動の中心と歩行補助装置の脚部装具２の前後方向における回動の中心とを一致させることによって、脚部の軌道と脚部装具２の軌道とを一致させて、脚部装具２から脚部に不要な力が加わってしまうことを防止するためである。

しかし、人間の脚部は、歩行時に、左右方向に延びる軸線を中心として前後方向に回動するだけではなく、前後方向に延びる軸線を中心として左右方向にも回動する。具体的には、脚部が身体の軸に近づいたり遠ざかったりするように、図５Ｂに示すように、外方に移動したり（外転）、図５Ｃに示すように、内方に移動したり（内転）する。

そこで、従来の歩行補助装置では、腰部装具１と脚部装具２とを連結するアーム３１（ひいては、アーム３１に連結されている脚部装具２）を、前後方向に延びる第２回動軸線ａ２周りに、回動可能に連結している。これにより、従来の歩行補助装置は、外転及び内転の際における脚部の自由度を確保している。

しかし、そのように、アーム３１を左右方向に回動可能としたのみでは、装着者Ｐの脚部が左右方向に回動した場合に、装着者Ｐの脚部に対し、アクチュエータ３０及びそれに連結されているアーム３１等が接触してしまうおそれがあった。

具体的には、図５Ａに示すように、装着者Ｐが直立した状態で、脚部装具２の前後方向の回動の中心となる第１基準軸線ａ１（すなわち、アクチュエータ３０の中心）を、装着者Ｐの股関節中心Ｃを通る第２基準軸線ｂ２に、一致するように構成したとする。

このように構成した場合、図５Ｂに示すように、装着者Ｐの脚部が外転した場合は、装着者Ｐの大腿部の太さによっては、装着者Ｐの大腿部の側面に、アクチュエータ３０の下方部分が接触してしまうおそれがあった。一方、図５Ｃに示すように、装着者Ｐの脚部が内転した場合には、アーム３１の形状によっては、大腿部の中ほどに、アーム３１が接触してしまうおそれがあった。

そこで、図６に示すように、歩行補助装置Ａでは、脚部装具２の腰部装具１に対する前後方向の回動の中心となる第１回動軸線ａ１を、装着者Ｐの股関節中心Ｃを通り、左右方向に延びる軸線であり、脚部の前後方向の回動中心となる第２基準軸線ｂ２よりも上方に位置させている。

脚部のうち股関節中心Ｃの上方の部分は、脚部が外転及び内転をする際に大きく回動することのない部分である（図５Ａ〜図５Ｃ参照）。歩行補助装置Ａでは、アクチュエータ３０がその股関節中心Ｃよりも上方に位置するように構成することによって、脚部が大きく外転又は内転した場合であっても、脚部とアクチュエータ３０及びそれに連結されているアーム３１とが接触しにくくなっている。

これに加え、歩行補助装置Ａでは、アクチュエータ３０が、腰部装具１の側面に配置されており、アーム３１が、そのアクチュエータ３０の下方に、前後方向に延びる第２回動軸線ａ２を中心として回動可能に連結されている。

これにより、アクチュエータ３０の重量が腰部装具１に支えられるので、その重量がアーム３１を介して脚部に加わることがない。また、アクチュエータ３０の重量によってアーム３１の動きが阻害されることもないので、アーム３１の移動もスムーズとなっている。その結果、歩行補助装置Ａでは、アクチュエータ３０の重量、及び、アーム３１の可動性による影響が抑制され、脚部の外転及び内転の際の動作が阻害されにくくなっている。

しかし、上記のように、アーム３１（すなわち、脚部装具２）の前後方向の回動中心となる第１回動軸線ａ１を、装着者Ｐの股関節中心Ｃを通る第２基準軸線ｂ２よりも上方に位置させた場合、脚部の前後方向の移動に応じて、腰部装具１と脚部装具２との距離が変動することになる。

具体的には、図７に示すように、装着者Ｐの脚部を前方に僅かに振り上げた状態を基準として、アーム３１の長さを設定したとする。

このように設定した場合、股関節中心Ｃを中心とした脚部装具２の軌跡と、股関節中心Ｃよりも上方の位置を中心とした脚部装具２の軌跡とを対比すると、装着者Ｐが脚部を前方にさらに振り上げた状態では、腰部装具１と脚部装具２との距離は、設定されたアーム３１の長さに対して長くなる。一方、脚部をまっすぐに伸ばした状態（すなわち、装着者Ｐが直立した状態）では、腰部装具１と脚部装具２との距離は、設定されたアーム３１の長さに対して短くなる。

そして、このようにして腰部装具１と脚部装具２との距離が変動してしまう場合には、その距離の変動に起因して、腰部装具１と脚部装具２とを連結するアーム３１によって、脚部に対して、脚部を伸ばすような力、又は、縮めるような力が加わることになる。

例えば、上記のように、装着者Ｐの脚体がわずかに振り上げられた状態を基準として、アーム３１の長さを設定した場合、脚部をさらに振り上げたときには、アーム３１から脚部に対して、脚部を伸ばすような力が加わることになる。一方、直立状態となったとき（脚部をまっすぐ伸ばした状態になったとき）には、アーム３１から脚部に対して、脚部を縮めるような力が加わることになる。そして、このような力が加わると、その力によって装着者Ｐに違和感を与えてしまうおそれがある。

そこで、図８に示すように、歩行補助装置Ａでは、アーム３１（すなわち、脚部装具２）の前後方向における回動中心となる第１回動軸線ａ１を、第２基準軸線ｂ２よりも上方、且つ、後方に位置させている。

これにより、図７に示すように、上方にのみ位置させた場合に比べて、腰部装具１と脚部装具２との距離の変動が抑制される。具体的には、図７において示した軌跡の変位量に比べて、図８において示した軌跡の変位量は、小さなものとなる。その結果、アーム３１から脚部に対して加わる上記の力を抑制することができる。

なお、第１回動軸線ａ１を後方へ移動させる量としては、側面視で、第２基準軸線ｂ２を通る鉛直な線と第２基準軸線ｂ２及び第１回動軸線ａ１を通る線とがなす角度が、装着者Ｐの脚部の前方へ振り上げ得る角度の範囲内となるような量であると、特に好ましい。

また、歩行補助装置Ａでは、脚部装具２（すなわち、アーム３１）の左右方向の回動の中心となる第２回動軸線ａ２の高さ（ヒンジピン３２ｄの中心軸線の高さ）と、股関節中心Ｃを通る軸線である第２基準軸線ｂ２の高さとが、一致するように構成されている。

このように構成すると、外転及び内転の際に、前額面における鉛直方向に対する脚部の角度の変動量とアーム３１の角度の変動量とが略一致したものとなる。これにより、それらの角度の変動量のずれに起因してアーム３１から脚部に加えられる力が小さくなっている。

以上説明したように、歩行補助装置Ａでは、脚部とアクチュエータ３０との接触が防止されている。また、歩行補助装置Ａでは、脚部の外転及び内転の際に、アクチュエータ３０の重量及びアーム３１の可動性による脚部の移動への影響が抑制されている。さらに、歩行補助装置Ａでは、外転及び内転の際にアームから脚部に加えられる力の影響も抑制されている。これにより、歩行補助装置Ａでは、外転及び内転の際に装着者Ｐに与える違和感を軽減することができる。

なお、本発明の歩行補助装置は、このような構成に限定されるものではなく、第１回動軸線ａ１が第２基準軸線ｂ２よりも上方に位置しているだけであってもよい。

また、アームから脚部に加わる力が無視できる程度に小さい場合、又は、駆動源の位置が腰部装具の背面に位置する等の理由から駆動源が脚部の移動の妨げにならないような場合には、第１回動軸線を第１回動軸線と一致するように配置したり、第１回動軸線よりも下方に位置させたりしてもよい。

また、ところで、上記のように、歩行補助装置Ａでは、脚部装具２の腰部装具１に対する前後方向の回動の中心となる第１回動軸線ａ１は、脚部の前後方向の回動中心となる第２基準軸線ｂ２と一致しておらず、脚部装具の腰部装具１に対する左右方向の回動の中心となる第２回動軸線ａ２は、股関節中心Ｃとは離れた位置となっている（すなわち、脚部の左右方向の回動中心となる軸線と一致していない。）。

そのため、歩行補助装置Ａでは、脚部の移動に応じて、腰部装具１と脚部装具２との距離（より詳細には、第１回動軸線ａ１又は第２回動軸線ａ２から第４回動軸線ａ４までの距離）が変動するので（図６参照）、その距離の変動に起因して、アーム３１から脚部に対して、伸ばすような力、又は、縮めるような力が加わることになる。

そこで、図３に示すように、歩行補助装置Ａでは、腰部装具１と脚部装具２とを連結するアーム３１を、腰部装具１から装着者Ｐの大腿部に沿って下方に向かって延設された第１アーム部材３１ａと、第１アーム部材３１ａから脚部装具２に向かって延設された第２アーム部材３１ｂとを用いて構成するとともに、第２アーム部材３１ｂを第１アーム部材３１ａに対して回動可能としている。

これにより、歩行補助装置Ａでは、第２アーム部材３１ｂの回動に応じて、第１アーム部材３１ａの腰部装具１に対する固定位置から第２アーム部材３１ｂの脚部装具２に対する固定位置までの距離（すなわち、腰部装具１から脚部装具２までの距離）が変動可能となっている。すなわち、アーム３１の構成部材同士を回動させるという簡易な構成だけで、腰部装具１から脚部装具２までの距離を変動可能としている。

また、このような部材同士を回動させる機構は、部材同士をスライドさせるような機構に比べ、部材同士の摩擦等の影響が小さいので、スムーズに距離の変動を実現することができる。したがって、歩行補助装置Ａによれば、簡易な構造でありながら、腰部装具１と脚部装具２との距離をスムーズに変動させることができる。

また、歩行補助装置Ａは、脚部装具２を左右方向に延びる第１回動軸線ａ１を中心として腰部装具１に対して前後方向に回動させることによって、装着者Ｐにアシスト力を付与する構成となっている。

そのため、第２アーム部材３１ｂが回動した場合に、前後方向における第１アーム部材３１ａと第２アーム部材３１ｂとの距離（すなわち、前後方向における腰部装具１から脚部装具２までの距離）が変動してしまうと、その変動によって、脚部装具２を介して脚部に付与されるアシスト力が低減してしまうおそれがある。

そこで、歩行補助装置Ａでは、第２アーム部材３１ｂを前後方向に延びる第３回動軸線ａ３を中心として第１アーム部材３１ａに対して回動可能に構成して、第２アーム部材３１ｂが回動した場合であっても腰部装具１から脚部装具２までの距離が変動することがないようにしている。これにより、歩行補助装置Ａでは、第２アーム部材３１ｂの回動によるアシスト力の低減を防止している。

また、歩行補助装置Ａでは、第２回動軸線ａ２を中心として、腰部装具１に対し第１アーム部材３１ａが左右方向に回動し、第３回動軸線ａ３を中心として、第１アーム部材３１ａに対し第２アーム部材３１ｂが左右方向に回動する。そのため、第２アーム部材３１ｂに対して脚部装具２が固定されていると、脚部に対する脚部装具２の姿勢が変動してしまい、その回動時の摩擦によって、装着者Ｐに違和感を与えてしまうおそれがあった。

そこで、図３に示すように、歩行補助装置Ａでは、第２アーム部材３１ｂを、第１アーム部材３１ａの下端部から装着者Ｐの大腿部の周面に沿って、その大腿部の前面に向かって湾曲するように延設するとともに、図６に示すように、脚部装具２を、前後方向に延びる第４回動軸線ａ４を中心として第２アーム部材３１ｂに対して回動可能に構成している。

これにより、脚部に対する脚部装具２の姿勢は、腰部装具１から脚部装具２までの距離が変動した場合（すなわち、第２アーム部材３１ｂが回動した場合）であっても、第２アーム部材３１ｂに対する脚部装具２の回動によって一定となるように構成されている。その結果、歩行補助装置Ａでは、脚部装具２の姿勢の変動に起因して装着者Ｐに違和感を与えてしまうことが防止されている。

なお、本発明の歩行補助装置は、このような構成に限定されるものではなく、アームの伸縮機構は異なる構成のものであってもよい。

例えば、本実施形態の歩行補助装置Ａでは、伸縮時のアシスト力の低減を防止するために、第１アーム部材３１ａに対する第２アーム部材３１ｂの回動の中心となる第３回動軸線ａ３を、腰部装具１に対する第１アーム部材３１ａの回動の中心となる左右方向に延びる第１回動軸線とは異なり、左右方向に延びる回動軸線としている。

しかし、アームを構成する部材の形状等によっては、回動時におけるそれらの部材の前後方向の距離が無視できる程度にしか変動しないような場合もある。そのような場合には、それらの回動軸線の向きを適宜変更してもよい。

１…腰部装具、２…脚部装具、３…動作補助機構、１０…前面フレーム、１０ａ…第１前面フレーム部材、１０ｂ…第２前面フレーム部材、１０ｃ…前面側面ファスナ、１１…背面フレーム、１１ａ…第１背面フレーム部材、１１ｂ…第２背面フレーム部材、１１ｃ…背面側面ファスナ、１２…側面フレーム、１２ａ…第１板部材、１２ｂ…前面側第２板部材、１２ｃ…背面側第２板部材、３０…アクチュエータ（駆動源）、３１…アーム、３１ａ…第１アーム部材、３１ｂ…第２アーム部材、３１ｃ…第１ヒンジ、３１ｄ…第２ヒンジ、３２…ブラケット、３２ａ…本体部、３２ｂ…延設部、３２ｃ…連結部、３２ｄ…ヒンジピン、Ａ…歩行補助装置、Ｃ…股関節中心、Ｐ…装着者、ａ１…第１回動軸線、ａ２…第２回動軸線、ａ３…第３回動軸線、ａ４…第４回動軸線、ｂ１…第１基準軸線、ｂ２…第２基準軸線。

Claims (3)

1. 装着者の腰部に装着される腰部装具と、前記装着者の脚部に装着される脚部装具と、前記脚部装具を前記腰部装具に対して移動させて、前記脚部装具を介して前記装着者の脚部に該装着者の前後方向への歩行を補助するアシスト力を生成する動作補助機構とを備え、
   前記動作補助機構は、前記腰部装具と前記脚部装具とを連結するアームと、前記アームを介して、前記脚部装具を前記腰部装具に対して移動させる駆動源とを有し、
   前記アームは、前記腰部装具から下方に向かって延設された第１アーム部材と、前記第１アーム部材から前記脚部装具に向かって延設された第２アーム部材とを有し、
   前記第２アーム部材は、前記第１アーム部材に対して回動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. 請求項１に記載の歩行補助装置において、
   前記駆動源は、前記アームを介して、前記脚部装具を、左右方向に延びる回動軸線を中心として前記腰部装具に対して前後方向に回動させ、
   前記第２アーム部材は、前後方向に延びる回動軸線を中心として前記第１アーム部材に対して回動可能に連結されていることを特徴とする歩行補助装置。
3. 請求項２に記載の歩行補助装置において、
   前記第１アーム部材は、前記腰部装具の側方から下方に向かって延設され、
   前記第２アーム部材は、前記第１アーム部材の下端部から前方に向かって内側に湾曲するように延設され、
   前記脚部装具は、前後方向に延びる回動軸線を中心として前記第２アーム部材に対して回動可能に連結されていることを特徴とする歩行補助装置。