WO2004103248A1 - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

直立姿勢の維持に対する補助力をも好適に発揮し、しかも装着時の圧迫感が軽減された歩行補助装置を提供するために、下肢の運動に補助力を与えるべく少なくとも股関節の側方に補助動力発生装置（股関節アクチュエータ１０）を備えた歩行補助装置における腰部装具（１）を、左右の脊柱起立筋の中間部並びに両外側部と、左右の腸骨陵部とのそれぞれに個別に当接するパッド（１８・１９・２０）を備える背当て（４）と、該背当てに連結されて腹直筋下部を緊締するベルト（５）とを有するものとする。これにより、腰椎に支持力が働くので、直立姿勢を安定的に保持すると共に、腰部の屈曲運動に装具が及ぼす抵抗が軽減される。しかも補助動力発生装置の駆動トルクを腰回りの全体で受け止めるので、運動中の装具のずれが少なくなる。

Description

明 細 書

歩行補助装置

技術分野

本発明は、 股関節や膝関節の運動に補助力を与えるための歩行補助装置に関 するものである。

背景技術

外傷や疾病、 あるいは加齢による筋力低下で自力歩行が困難となった人のた めに、 股関節や膝関節にァクチユエ一夕を装着し、 ァクチユエ一夕が発生する 動力で下肢の運動を補助するようにした歩行補助装置が種々提案されている。 従来、 これらの歩行補助装置は、 ベルト等を締め付けて大腿部および下腿部 に固定する装具を介してァクチユエ一夕を下肢に固定することが一般的であつ た。

しかるに、 歩行の際の脊柱の直立姿勢は、 背筋と腹筋とのバランスで維持さ れるが、 歩行機能に障害を来した人々の筋力低下は、 下肢に限らずこれらの筋 肉群にも当然表れ、 特に腹筋の筋力低下は、 直立姿勢の維持を著しく困難にす る。 ところが特開昭 5 8— 1 6 3 3 6 4号公報 （第 1図〜第 4図） 或いは特開 平 7— 1 6 3 6 0 7号公報 （第 1図） に開示されたような従来の装具は、 単に ァクチユエ一夕を関節の近傍に固定する機能のみを備えるものであり、 直立姿 勢の維持を補助する機能は皆無に等しかった。

発明の開示

このような従来技術の課題に鑑み、 本発明の主な目的は、 直立姿勢の維持に 対する補助力をも好適に発揮し、 しかも装着時の圧迫感が軽減された歩行補助 装置を提供することにある。

このような目的は、 本発明によれば、 下肢の運動に補助力を与えるべく少な くとも股関節の側方に補助動力発生装置 （股関節ァクチユエ一夕 1 0 ) を備え た歩行補助装置における腰部装具 （1 ) を、 左右の脊柱起立筋の中間部並びに 両外側部と、 左右の腸骨陵部とのそれぞれに個別に当接するパッド （18 · 1 9 · 20) を備える背当て （4) と、 該背当てに連結されて腹筋下部を緊締す るベルト （5) とを有することを特徴とする歩行補助装置を提供することによ り達成される。

好ましくは、 左右の腸骨陵部に当接する前記パッド （20) を、 着脱自在な インナライニング （6) に設けると良い。

特に、 前記インナライニング （6) に、 補助動力発生装置と人体との間に挟 まれる緩衝用パッド （21) を設けるものとすると良い。

また、 前記ベルト （5) を、 背当ての左右各端に上下に並列に結合された 2 本のベルト （1511 · 15L) が、 腹筋下部に対応する部位に配されるバック ル （16) の左右各端に統合して結合されたものとすると良い。

更に、 前記ベルト （5) を、 背当ての左右各端に一端（31 a) が結合され、 且つ腹筋下部に対応する部位に配されるバックルの左右各端に他端が結合され たメインベルト （31) と、 背当ての上端部とメインベルトの体側部に対応す る部位間を繋ぐサブベルト （32) とからなるものとすると良い。

このような本発明によれば、 以下の如き格別な効果を奏することができる。

1. 下肢の運動に補助力を与える補助動力発生装置としての股関節ァクチユエ —夕を股関節の側方に装着するための腰部装具を、 左右の脊柱起立筋の中間部 並びに両外側部と、 左右の腸骨陵部とのそれぞれに個別に当接するパッドを備 えた背当てと、 該背当てに連結されて腹筋下部を緊締するベル卜とを有するも のとしたので、 腰部の屈曲運動を阻害せずに腰椎を好適に支持して直立姿勢を 安定させることができ、 しかもァクチユエ一夕の駆動トルクが腰回りの全体で 受け止められるので、 運動中に装具がずれる不都合を払拭することができる。

2. 左右の腸骨陵部に当接するパッドを、 着脱自在なインナライニングに設け るものとしたので、 インナライニングを交換するだけで使用者の体格差に対応 することができ、 製作コストを削減することができる。 3 . ァクチユエ一夕と人体との間に挟まれる緩衝用パッドをインナライニング に設けるものとしたので、 使用者が万一転倒した際にも補助動力発生装置が突 き当たる衝撃から人体を保護することができる。

4 . 背当ての左右各端に上下に並列に連結された 2本のベル卜を腹筋下部に対 応する部位に配されるバックルの左右各端に統合して結合したので、 腹腔圧を 高めて内臓を正しい位置に持ち上げることができる。 しかも腹腔に加わる圧力 を下腹部の全体に均一に分散して圧迫感を軽減することができる。

5 . 背当ての左右各端と腹筋下部に対応する部位に配されるバックルの左右各 端とをメインベルトで連結し、 背当ての上端部とメインベル卜の体側部に対応 する部位間をサブベルトで繋ぐものとしたので、 背当ての上部を引っ張ること で脊柱の湾曲に背当てを密接させ、 腰回りに対する腰部装具の接触圧を均等化 することができる。

図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明装置を装着した状態の下半身を示す斜視図である。

第 2図は、 本発明装置の腰部装具の構成を示す分解斜視図である。

第 3図は、 背当て部と人体との関係を示す説明図である。

第 4図は、 本発明装置と人体との関係を示す説明図である。

第 5図は、 下腿部装具を下腿部に装着した状態を示す説明図である。

第 6図は、 駆動ユニットの斜視図である。

第 7図は、 ベル卜部の別実施例の構成を示す分解斜視図である （実施例 2 ) 第 8図は、 図 7に示す装具を装着した状態の下半身を示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1は、 本発明が適用された歩行補助装置の人体への装着状態を示している。 この歩行補助装置は、 腰部装具 1と、 下腿部装具 2と、 補助動力を発生する駆 動ュニット 3とから構成されており、 腰部装具 1と下腿部装具 2とを下肢に固 定し、 これらを介して駆動ュニット 3が発生する回転トルクを下肢に伝えるこ とにより、 低下した筋力を補う力を人体に与える機能を備えている。

腰部装具 1は、 図 2に示すように、 背当て部 4と、 ベルト部 5と、 ライニン グ部 6とからなっている。

背当て部 4は、 図 3に併せて示すように、 左右の腸骨陵部 （骨盤前面端点） 7から仙腸関節 （脊柱と骨盤の接合点） 8を通る後背部に当接するように、 平 面視が概ね U字形をなしており、 その左右両端に設けられた股部駆動源連結部 9に連結される減速機付き電動モー夕等からなる股関節ァクチユエ一夕 1 0の 駆動力を受け止めることができるように、 実質的な剛体で構成されている。 そ して背当て部 4の後背部は中空に形成されており、 その内部には、 図には明示 されていないが、 制御回路と、 電動モータ及び制御回路に電力を供給するバッ テリーとが内蔵されている。 また背当て部 4の直接人体に当接する部分には、 本発明によるクッションパッド 1 1が設けられている。

本発明によるベル卜部 5は、 背当て部 4の左右両側部に設けられたベルト結 合部 1 3の内面にポルト止めされる比較的硬質なゴム材などで形成された左右 一対の基部 1 4と、 各基部 1 4の前端に固着された左右一対のウェブ部 1 5と、 各ウェブ部 1 5の前端に取り付けられた左右一対のバックル 1 6とからなって いる。 そしてベルト部 5の内面、 つまり人体の腰回りとの対向面には、 圧着フ ァスナなどを利用して保護用のインナライニング 6が貼り付けられるようにな つている。なお、 ウェブ部 1 5は、適度な伸縮性を有するように織られている。 背当て部 4に設けられたクッションパッド 1 1は、 図 3に示したように、 腰 椎 1 7に沿う窪みに当たる中央パッド 1 8と、 腰椎 1 7の左右にて後方へ僅か に膨出する脊柱起立筋の左右両外側に当たる側部パッド 1 9とからなっている。 またインナライニング 6には、 腸骨陵部 7に当たる腸骨パッド 2 0が設けられ ている。 これらにより、 総計 5箇所のパッドが腰回りの要所に当たり、 背当て 部 4がずれないように保持されるようになっている。

なお、 剛体からなる股部動力伝達部 9が人体に直接当接すると、 違和感を与え るおそれがあり、 また万一転倒した際に肉体に大きな衝撃が加わるおそれがあ るので、 これらを緩和するために、 股部動力伝達部 9との間に挟まれて股関節 側面に当たる股関節パッド 2 1がインナライニング 6に設けられている。

各ウェブ部 1 5は、 基部 1 4の上下に固着された 2本のベルトをその前端で 統合して各バックル 1 6に結合し、 前側が狭くなる V字形をなしている。 これ らウェブ部 1 5の上側部分 1 5 Uは、 腸骨陵部 7に対応する部位に位置する基 部 1 4との結合点から、 臍と恥骨との中間部 （丹田） に位置するバックル 1 6 へ向けて、 外腹斜筋の筋繊維が走る方向に沿って延在している。 そしてウェブ 部 1 5の下側部分 1 5 Lは、 股関節の側方に位置する基部 1 4との結合点から バックル 1 6へ向けて、 内腹斜筋の繊維の走る方向に沿って延在している。 さて、 脊柱の直立姿勢は、 背筋、 胸筋、 および腹筋のバランスで維持される が、 歩行機能に障害を来たした人の筋力低下は、 下肢に限らずこれらの筋肉群 にも当然表れ、 特に腹筋の筋力低下は、 腹腔を下垂させると共に脊柱を側面視 S字形に湾曲させ、 歩行の際の直立姿勢の維持を困難にする。 それが本発明に よれば、 直立姿勢の維持に特に大切な腹直筋、 外腹斜筋、 内腹斜筋、 腹横筋な どが重なっている丹田と呼ばれる下腹部中央にバックル 1 6を位置させてゥェ ブ部 1 5に緊締カを加えることにより、 左右の腸骨陵部 7から仙腸関節 8を通 る後背部にかけて装着された背当て部 4が脊柱の湾曲を矯正し、 骨盤を安定さ せて姿勢を正しくすると同時に、 腹腔圧を高め、 内臓を正しい位置に持ち上げ る作用を発揮する。 またウェブ部 1 5は比較的広い面積で下腹部に当接するの で、腹腔に加わる圧力が下腹部の全体に均一に分散され、圧迫感が軽減される。 背当て部 4及びベルト部 5は、 図 4に示すように、 体幹や下肢関節を動かし た時の皮膚の動きが比較的少ない部位 （図 4中の腰部に網線を付した部分） に 装着されるように構成されている。 従ってこれによると、 太股を上げ下げする 股関節の運動や上体の前屈運動を妨げることがなく、 しかも大腿筋の伸縮によ る大腿囲の変化に影響されることもない。 この構成によれば、 背当て部 4の主たる拘束点（5箇所のパッド 1 8 · 1 9 · 2 0 ) を体形差が比較的少ない背中側に設定するので、 使用者の体形の違いに 対応するにはベルト部 5のみを交換するだけで済むことから、 背当て部 4を共 通化することができ、 腰部装具 1の製作コストの低減に寄与し得る。

他方、 下腿部装具 2は、 図 5に併せて示したように、 前脛骨筋上部の両側か らヒフク筋 2 2の下部とアキレス腱 2 3の上部との間の皮膚の動きが比較的少 ない部位 （図 4中の下腿部に網線を付した部分） を覆うように、 下腿部に巻き 付く帯状部 2 4を備えている。 これによれば、 下腿部装具 2の主たる拘束点が 膝の屈伸運動に伴って周囲長が変化するふくらはぎ及び足首の運動に伴って皮 膚が動くアキレス腱 2 3を避けているので、 適度な緊締カをもってしつかりと 下腿部装具 2を下腿部に固定することができる。

駆動ユニット 3は、 図 6に併せて示すように、 テレスコピック式に伸縮可能 な連結バー 2 5の各端に減速機付き電動モー夕等からなる股関節ァクチユエ一 夕 1 0並びに膝関節ァクチユエ一夕 2 6をそれぞれ結合してなるものであり、 背当て部 4の股関節の側方に対応する位置に設けられた股部駆動源連結部 9、 · 並びに下腿部装具 2の膝関節の側方に対応する位置に設けられた膝部駆動源連 結部 2 7に対し、着脱自在なように構成されている。 このように、腰部装具 1、 下腿部装具 2、 および駆動ユニット 3を互いに分割した構成を採るものとすれ ば、 使用者に無理な姿勢を強いることがなく、 装着、 脱却を他人の手を借りず に簡単に行うことができるものとなる。

一方、 性差、 年齢差などによってヒトの体形は千差万別であるが、 このよう な体形差に対して違和感を与えずに腰部装具 1の身体への密着性を高めるには、 身体各部との接触圧がなるべく均等になるように腰部装具 1およびベルト部 5 を構成することが好ましい。 図 7は、 このような観点に立って装着感のより一 層の向上を企図したベルト部 5の別実施例を示している。

本実施例におけるベルト部 5は、 背当て部 4に一体的に設けられた左右のベ ルト結合部 1 3に各一端が結合され、 且つ腹筋下部に対応する部位に配される ノ ックル 1 6の左右各端に長さ調節自在に各他端が結合された左右一対のメイ ンベルト 3 1と、 背当て部 4の上端部とメインベルト 3 1の体側部に対応する 部位間を繋ぐ左右一対のサブベルト 3 2とからなっている。

メインベルト 3 1は、 伸縮性に富む素材で形成されており、 上下に幅広なベ ルト結合部 1 3に対してしつかりと結合させるために、 その一端 3 1 aは y字 形をなして拡幅されている。 そしてサブベルト 3 2は、 柔軟性を確保するため に細身にされ、 背当て部 4の上端部に左右に離間して設けられた係合スロット 3 3に対して着脱可能な係合具 3 4がその一端に設けられると共に、 その他端 3 5がメインベルト 3 1に縫いつけられている。 またその中間部には長さ調節 用バックル 3 6が設けられている。

次に本実施例に関わる腰部装具 1の装着要領について図 8を参照して説明す る。 先ず、 圧着ファスナ付きのインナライニング 6を介して腰部装具 1を腰回 りに仮止めし、 おおよその位置決めを行う。

次いで、 メインベルト 3 1を、 腸骨陵部 7と股関節との中間部を通って内腹 斜筋に沿わせ、 且つバックル 1 6を下腹部で連結する。 この状態で身体の後背 部の腸骨上に背当て部 4が固定されるように、 メインベルト 3 1の長さを調節 する。

続いて背当て部 4が腰椎の湾曲にほどよく密着するように、 サブベルト 3 2 の長さを調節する。 このようにして、 背当て部 4の上部をサブベルト 3 2で引 きつける結果、 身体の後背部に対する背当て部 4の接触状態が安定し、 且つ腰 部装具 1全体の腰回りに対する接触圧がより一層均等化され、 姿勢変化に伴う 圧力変化も抑制できる。

本発明装置は、 テーピングを施したのと同様な緊締力が特定の筋肉に作用す るように製造された運動用スパッツ S (特開 2 0 0 1— 2 1 4 3 0 3号公報を 参照されたい） の上に装着すると、 スパッツ Sを形成する繊維の緊締力による 筋肉支持作用と相俟って、 運動機能を高める上により一層効果的である。

産業上の利用可能性

本発明にかかる歩行補助装置は、 駆動トルクを逆に作用させれば負荷トルク を関節に作用させることができるので、 運動機能補助装置としての用途のみな らず、 医療用、 リハビリテーション用、 並びに筋力増強トレーニング用の負荷 発生装置としても利用することができる。 '

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 下肢の運動に補助力を与えるべく少なくとも股関節の側方に補助動力発生 装置を備えた歩行補助装置であつて、

前記補助動力発生装置を股関節の側方に固定するための腰部装具が、 左右の 脊柱起立筋の中間部並びに両外側部と、 左右の腸骨陵部とのそれぞれに個別に 当接するパッドを備えた背当てと、 該背当てに連結されて腹筋下部を緊締する ベルトとを有することを特徴とする歩行補助装置。

2 . 前記左右の腸骨陵部に当接するパッドが、 着脱自在なインナライニングに 設けられることを特徴とする請求項 1に記載の歩行補助装置。

3 . 前記インナライニングが、 前記補助動力発生装置と人体との間に挟まれる 緩衝用パッドを備えることを特徴とする請求項 2に記載の歩行補助装置。

4. 前記ベルトは、 前記背当ての左右各端に上下に並列に結合された 2本のべ ルトが、 腹筋下部に対応する部位に配されるバックルの左右各端に統合して結 合されたものであることを特徴とする請求項 1に記載の歩行補助装置。

5 . 前記ベルトは、 前記背当ての左右各端に一端が結合され且つ腹筋下部に対 応する部位に配されるバックルの左右各端に他端が結合されたメインベルトと、 前記背当ての上端部と前記メインベルトの体側部に対応する部位間を繋ぐサブ ベルトとからなることを特徴とする請求項 1に記載の歩行補助装置。