WO2019138901A1 - 関節補助ユニット、歩行補助装置 - Google Patents

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WO2019138901A1
WO2019138901A1 PCT/JP2018/048078 JP2018048078W WO2019138901A1 WO 2019138901 A1 WO2019138901 A1 WO 2019138901A1 JP 2018048078 W JP2018048078 W JP 2018048078W WO 2019138901 A1 WO2019138901 A1 WO 2019138901A1
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高橋　玲
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サンコール株式会社
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    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1676—Pivoting

Definitions

  • the present invention relates to a joint assistance unit and the like that assist the movement of a joint of a user.
  • a walking assistance device used for assisting walking exercise, bending and stretching, rehabilitation and the like in patients with knee osteoarthritis and the like is conventionally known.
  • There are a plurality of walking assistance devices of this type see, for example, Patent Document 1).
  • the walking assistance device shown in Patent Document 1 is attached to a user's knee joint and uses an actuator to It has a joint assistance unit with a pivoting leg link.
  • the leg link is provided with a pair of links that can be flexed and extended by rotational drive, is equipped with a drive source that drives the rotation axis of the link, and assists the carrying of the user's leg by rotational drive of the link by the drive source.
  • leg link has a different driving direction when attached to the left and right legs, it is necessary to separately manufacture a dedicated device for the left and right, which has been a factor that increases the cost.
  • the walking assistance device is manufactured and sold as a pair of left and right walking assistance units, and it is necessary for the purchase side to purchase both left and right walking assistance units even if only one walking assistance unit is necessary .
  • the joint assistance unit provided in the walking assistance unit is used for both right and left, it has versatility and cost reduction can be easily achieved.
  • the present invention has been made by taking the above problem as an example of the problem, and it is an object of the present invention to provide a joint assisting unit or the like which can be used by being shared with right and left joints.
  • the present invention adopts the following composition.
  • reference numerals in the drawings are attached in parentheses, but the present invention is not limited thereto.
  • the joint auxiliary unit (20) is a joint auxiliary unit mounted around a joint of a user, and the first link (21) mounted on one end side of the joint A second link (22) attached to the other end of the joint and rotatably coupled to the first link, a driving unit for rotationally driving the second link, and A rotation restricting portion (30) for restricting the rotation direction and the rotation range of the two links, and the rotation restricting portion is provided to an engaging body (31) provided to one of the links and the other of the links And an engaging portion (33) engaged with the engaging body, the engaging portion guiding two guides for guiding the engaging body moving according to the rotation direction of the second link in different directions.
  • Communicate the route (34, 35) with the two said guided routes And contact paths (39), has, the engagement body is characterized in that it is movable between two of said guide path via said communication path.
  • the joint assistance unit according to claim 2 is the joint assistance unit according to claim 1, wherein each of the guide paths has a restricting portion (36a, 36b) for restricting the movement range of the engaging body. It is characterized by
  • a joint assistance unit according to claim 3 is the joint assistance unit according to claim 1 or 2, further comprising a moving unit (40) for moving the engaging body to one or the other of the guide paths. It is characterized by
  • a joint auxiliary unit is the joint auxiliary unit according to any one of the first to third aspects, wherein mechanical movement is performed when the engaging body is moved from one side to the other guide path.
  • a switching unit configured to switch the rotation direction of the drive unit.
  • the walking assistance device (S) comprises an upper thigh attachment unit (5) mounted from the knee joint to the upper thigh (16) of the leg, and the knee joint to the lower thigh (17).
  • a rotation restricting portion which restricts a rotation range, and the rotation restricting portion is provided with an engaging body provided on one of the links, and an engaging portion provided on the other of the links and engaging with the engaging body
  • the engagement portion is The guide path for guiding the engaging body moving according to the direction of rotation of the link, and the communication path connecting the two guide paths, the engagement body including the communication path It is characterized in that it can be moved between the two guide routes via it.
  • the joint auxiliary unit By reversing the joint auxiliary unit, it can be mounted on both the left and right legs and cost can be reduced. Moreover, since it does not operate beyond the predetermined range of motion of the knee joint, it can be used safely. Further, since the mechanical switching operation of the joint auxiliary unit and the switching operation of the electrical control program of the power source (motor or the like) can be simultaneously performed, the operability and the safety are excellent.
  • FIG. 1 (a) shows the state which extended the leg
  • FIG.1 (b) shows the state which bent the leg.
  • FIG. 1 (a) shows the state which extended the leg
  • FIG.1 (b) shows the state which bent the leg.
  • FIG. 1 (a) shows the state which extended the leg
  • FIG.1 (b) shows the state which bent the leg.
  • FIG. 1 (a) shows the state which extended the leg
  • FIG.1 (b) shows the state which bent the leg.
  • FIG. 1 (a) shows the structure of the joint assistance unit of a walk assistance apparatus.
  • FIG. 6 (a) shows an extended state
  • FIG.6 (b) shows a bending state.
  • FIG. 7 (a) shows an extended state
  • a walking assistance apparatus using a joint assistance unit for a knee joint of a user will be described.
  • the “bending motion” refers to a motion for bending the knee joint
  • the “extension motion” refers to a motion for extending the knee joint.
  • the walking assistance device S of the present embodiment is attached to the leg of the user, and includes a walking assistance unit U that can be attached to both the left and right legs.
  • the walking assistance unit U is attached to the knee joint, the upper thigh attachment unit 5 attached to the knee joint to the upper thigh 16 of the leg, the lower thigh attachment unit 10 attached to the knee joint to the lower thigh 17 and the knee joint And a joint assisting unit 20.
  • the walking assistance device S is connected to, for example, the waist attachment unit 2 attached to the waist of the user, and when assistance is required for both legs, the walking assistance unit U is used for each of the left and right legs. It is attached.
  • the walking assistance unit U causes the lower thigh attachment unit 10 to rock back and forth with respect to the upper thigh attachment unit 5 by driving of, for example, a motor as a power source.
  • the walking assistance is performed by appropriately performing the extension operation shown in 2.) and the bending operation shown in FIG.
  • the waist attachment unit 2 includes a waist belt 3 which is wound around and attached to the user's waist, and a connector 4 connected to the upper thigh attachment unit 5 is provided on the left and right of the waist belt 3.
  • the upper thigh attachment unit 5 has a flat upper thigh plate 6 disposed on the side of the upper thigh 16 of the user, and the upper end thereof is rotatably connected to the waist attachment unit 2 via the connector 7
  • the upper thigh plate 6 is mounted to stand up along the outer side of the upper thigh 16. Further, the upper thigh plate 6 is provided with a contact member to be in contact with a part of the upper thigh portion 16 and a fixture 8 such as a surface fastener for closely contacting the contact member to the upper thigh portion 16.
  • the upper thigh plate 6 is fixedly mounted on the knee by the.
  • the lower leg mounting unit 10 also has a flat lower leg plate 11 disposed on the side of the lower leg 17 of the user, and the upper end portion of the lower leg mounting plate 10 has the joint assisting unit 20 between the upper leg portion 6 and the upper leg.
  • the lower leg plate 11 is attached by hanging down along the outer surface of the lower leg 17.
  • the lower leg plate 11 is provided with an attachment 12 such as a surface fastener for contacting under the knee and a contact member for contacting the ankle and the contact member to the under knee and the ankle.
  • the lower end portion of the thigh plate 11 is fixedly attached to the lower side of the knee and the outer surface of the ankle.
  • the joint assisting unit 20 is disposed on the outer surface of the knee joint of the user, and is provided with a flat first link 21 connected to the upper thigh plate 6, and the first joint 21. Between the first link 21 and the second link 22 connected to the lower leg plate 11 and the first link 21 in a longitudinal direction. And a rotation restricting portion 30 which restricts the rotation direction and the rotation range of the second link 22.
  • the first link 21 and the second link 22 are superimposed on the first link 21 so that the second link 22 is disposed on the user side, and four pins are provided.
  • the second link 22 is rotationally moved by the driving of a drive unit (not shown) which is rotatably connected to each other using a lock screw 25 and is disposed outside the first link 21.
  • the drive unit includes a motor as a power source, a power transmission mechanism for transmitting the rotational force of the motor to the second link 22, a control board for driving and controlling the motor, a battery for supplying power to the motor, For example, it is loaded on the first link 21 and accommodated in the housing 24.
  • the rotation restricting portion 30 includes a pin-like protrusion 31 (an example of an engaging body of the present invention) and an engaging portion 33 engaged with the protrusion 31.
  • the protrusion 31 is provided on the first link 21 and is provided so as to protrude toward the second link 22 side.
  • the engagement portion 33 is formed on the second link 22 and has two guide paths 34 and 35 for guiding the protrusion 31 in accordance with the rotational movement of the second link 22 in two different directions.
  • the first guide path 34 has an outer peripheral groove 36 formed on the outer peripheral edge of the second link 22 in FIG. 4 and guides the protrusion 31 clockwise along the outer peripheral groove 36.
  • protruding portions 36a and 36b an example of a restricting portion according to the present application protruding outward are formed, and movement of the protrusion 31 is restricted by the pair of protruding portions 36a and 36b.
  • the movement range of the protrusion 31 is defined.
  • the second guide path 35 has an inner circumferential groove 37 formed on the inner peripheral edge of the second link 22 in FIG. 4 and guides the protrusion 31 counterclockwise along the inner circumferential groove 37. .
  • One end and the other end of the inner circumferential groove 37 are closed, and the movement of the projection 31 is restricted by the one end and the other end, and the movement range of the projection 31 is defined.
  • Each of the guide paths 34, 35 has an engaging portion 33a engaged with the arc-shaped projection 31 whose radius is the distance between the rotation center of the second link 22 and the projection 31, and In response to the rotation of the second link 22, the protrusion 31 moves along the engagement portion 33a.
  • the engaging portions 33 a formed in the respective guide paths 34, 35 are formed in an arc shape with different radii, and the two guide paths 34, 35 are connected by the connecting path 39. contact.
  • the first guide path 34 and the second guide path 35 are formed corresponding to the rotational movement of the second link 22 based on the extension operation of the first link 21 and the second link 22. It arrange
  • the connection path 39 is formed to extend in a straight line in the vertical direction so as to connect the end portions, and each of the guide paths 34 and 35 is provided independently.
  • the positions of the guide paths 34 and 35 and the connection path 39 are an example, and are not limited, and can be appropriately arranged and changed in the second link 22.
  • the position of the protrusion 31 and the position of the moving unit 40, which will be described later, are also appropriately changed along with the change of the guide paths 34 and 35 and the connection path 39.
  • the guide paths 34, 35 are designed according to the range of motion of the knee joint, and the range of movement of the projection 31 by the guide paths 34, 35 defines the range of motion (the range of rotation of the second link 22).
  • the joint assisting unit 20 is provided with a moving unit 40 for moving the projection 31 between the first guide path 34 and the second guide path 35, and this moving unit
  • the reference numeral 40 is provided to the first link 21.
  • the moving unit 40 moves the projections 31 to the respective guide paths 34, 35 by the link mechanism in the connection path 39.
  • the moving unit 40 includes a link mechanism including a protrusion moving member 41 for moving the protrusion 31 and an operation member 42 for operating the protrusion moving member 41.
  • the protrusion moving member 41 is a linearly extending member, the protrusion 31 is attached to the tip end portion, and the operation member 42 is rotatably connected to the proximal end portion by a connecting pin 43 or the like.
  • the projection moving member 41 is disposed in a groove 45 formed in the first link 21 and linearly extending in at least the vertical direction, and moves in the groove 45 within a predetermined range by the operation of the operation member 42.
  • the operation member 42 is a linearly extending member, and the tip end portion is provided outside the first link 21 so as to protrude outside the first link 21 so as to be rotatable within a predetermined range, and the projection moving member 41 is provided at the base end portion. They are rotatably connected to each other by a connecting pin 43 or the like.
  • the operation member 42 has a distal end portion between a first position where the projection 31 is held on the first guide path 34 and a second position where the projection 31 is held on the second guide path 35.
  • the projection moving member 41 is moved in the vertical direction via the connection pin 43 by the sliding operation of the operation member 42, and the projection 31 is moved in the communication path 39.
  • the moving unit 40 of the present embodiment can switch to the first guide path 34 or the second guide path 35 by the slide operation of the operation member 42 and move the projection 31 according to the predetermined guide paths 34, 35 , And the operation (rotation) direction of the second link 22 can be switched.
  • the electrical switching unit includes a switch 50 that switches the direction of rotation by the power source by the movement of the contact point 51.
  • the direction of rotation of the power source is switched by the operation of the switch 50.
  • the switch 50 is provided in the groove 45 formed in the first link 21 and is provided adjacent to the protrusion moving member 41, and the protrusion moving is performed by the movement of the protrusion moving member 41 by the operation of the operation member 42.
  • the member 41 presses the contact point 51 and moves the contact point 51 to reversely rotate the rotating direction of the power source (FIG. 5B)
  • the projection moving member 41 moves the contact point 51 without pressing the contact point 51
  • the power source is operated between the positive rotation position for rotating the rotational direction of the power source in the positive direction (FIG. 5A).
  • the electrical switching unit can automatically switch the control program (for example, the rotation direction of the power source) in response to the switching operation of the guide paths 34 and 35 by the slide operation of the operation member 42
  • the electric control program can be switched simultaneously with the switching of the guide paths 34 and 35, which is convenient and easy to improve the operability, as well as the mechanical operation and the electric control. It is possible to prevent a malfunction that may occur when the program switching operation is performed independently.
  • the walking assistance device S of the present embodiment when the walking assistance unit U is attached to the right leg, the second link 22 is rotated counterclockwise to use the second guide path 35, and the walking assistance unit U is the left. When mounted on the leg, the second link 22 is rotated clockwise to use the first guide path 34.
  • the operation member 42 After attaching the walking assistance unit U to the left leg of the user, it is confirmed whether the operation member 42 is disposed at the first position. Here, when the operation member 42 is disposed at the second position, the operation member 42 is slid to move to the first position.
  • the operation member 42 When the operation member 42 is disposed at the first position, the protrusion 31 is disposed at one end side of the first guide path 34. At the same time as the operation member 42 is disposed at the first position, as shown in FIG. 5B, the contact 51 is pressed and the switch 50 is operated to the reverse rotation position.
  • the drive unit described above is driven.
  • the joint auxiliary unit 20 drives the second link 22 by reversely rotating the power source to drive the second link 22 so as to move the protrusion 31 in accordance with the first guide path 34, as shown in FIG.
  • the second link 22 is swung between the extension operation position shown in and the bending operation position shown in FIG. 6 (b).
  • the movement range of the protrusion 31 is restricted by the protrusions 36a and 36b in the first guide path 34, the movement of the protrusion 31 is restricted when reaching the predetermined movable range of the knee joint of the user. There is no risk of driving the second link 22 beyond the predetermined range of motion, and the user can safely use the walking assistance unit U.
  • the operation member 42 is disposed at the second position.
  • the operation member 42 is slid to move to the second position.
  • the operation member 42 When the operation member 42 is disposed at the second position, the protrusion 31 is disposed at one end side of the second guide path 35. At the same time as the operation member 42 is disposed at the second position, as shown in FIG. 5A, the contact 51 is not pressed and the switch 50 is operated to the forward rotation position.
  • the power source is driven by turning on the power of the walking assistance unit U (not shown) by the user.
  • the joint auxiliary unit 20 drives the second link 22 by controlling rotation of the power source in a positive rotation, and moves the protrusion 31 in accordance with the second guide path 35, as shown in FIG. 7A.
  • the second link 22 is swung between the extension operation position shown in and the bending operation position shown in FIG. 7 (b).
  • the movement range of the protrusion 31 is restricted by one end and the other end of the inner circumferential groove 37 in the second guide path 35, the movement of the protrusion is restricted when reaching the predetermined movable range of the knee joint of the user. Therefore, there is no possibility that the second link 22 is driven beyond the predetermined range of motion, and the user can safely use the walking assistance unit U.
  • FIG. 1 An example of wearing the walking assistance device S to a user will be described using FIG. 1.
  • FIG. 1 An example of attaching the walking assistance unit U to the right leg will be described in detail.
  • the walking assistance device S of the present embodiment is configured such that the lumbar attachment unit 2 and the walking assistance unit U can be separated using the couplings 4 and 7 and after the lumbar attachment unit 2 is attached to the user's lumbar region,
  • the walking assist unit U is used by attaching to the upper thigh 16 and the lower thigh 17 of the right leg.
  • the waist attachment unit 2 is attached to the waist with the length of the waist belt 3 adjusted so that the connector 4 is disposed along the outer side surface of the upper thigh 16 of the user.
  • the walking assistance unit U is attached to the right leg. Specifically, the upper thigh attachment unit 5 and the lower thigh attachment unit 10 are attached to the upper thigh 16 and the lower thigh 17 of the user using the fixtures 8 and 12, and the attachment of the walking assistance device S is ended.
  • the operation member 42 is operated to arrange the protrusion 31 at the lower end of the connection path 39 as shown in FIG. 7.
  • the rotation direction of the power source is also controlled to coincide with the rotation direction of the second link 22.
  • the walking assistance device S can be used in combination with the left and right sides.
  • the operation member 42 is operated to project as shown in FIG. 31 may be disposed at the upper end of the connection path 39.
  • the walking assistance device S is capable of automatically switching the control program only by the slide operation of the operation member 42 and being able to switch the operation direction of the lower leg wearing unit 10 and excellent in operability. It is possible to prevent a malfunction that may occur when performing the switching operation of the mechanical operation and the electrical control program independently. In addition, it is possible to reduce the cost by attaching it to the left and right legs by simply inverting the walking assist unit U. Moreover, since the lower leg wearing unit 10 does not operate beyond the predefined movement range of the knee joint by the rotation restricting unit 30, the walking assistance device S can be used safely.
  • first guide path 34 is formed on the outer peripheral edge of the second link 22
  • both of the first and second guide paths 34, 35 are formed inside the second link 22. I don't care.
  • the moving unit 40 is a link mechanism using two members, the protrusion 31 may be moved by one member, or may be a link mechanism using three or more members.

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Abstract

左右の関節に兼用して装着可能な関節補助ユニット等を提供する。　関節補助ユニット２０は、関節部の一端側に装着される第１のリンク２１と、関節部の他端側に装着され、第１のリンク２１に対して回転可能に連結される第２のリンク２２と、第２のリンク２２を回転駆動する駆動部と、第２のリンク２２の回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部３０と、を備える。そして、回転規制部３０は、一方のリンクに設けられる係合体３１と、他方のリンクに設けられ、係合体３１と係合する係合部３３と、を備え、係合部３３は、第２のリンク２２の回転方向に応じて移動する係合体３１を異なる方向に案内する２つの案内経路３４、３５と、２つの案内経路３４、３５を連絡する連絡経路３９と、を有し、係合体３１は、連絡経路３９を介して２つの案内経路３４、３５の間を移動可能である。

Description

関節補助ユニット、歩行補助装置
　本発明は、利用者の関節の動きを補助する関節補助ユニット等に関する。
　変形性膝関節症の患者等における歩行運動、屈伸動作、リハビリテーション等の補助に使用される歩行補助装置が従来から知られている。この種の歩行補助装置は、複数存在し（例えば、特許文献１参照）、例えば特許文献１に示す歩行補助装置は、ユーザの膝関節に装着され、アクチュエータを用いて膝関節回りを前後方向に揺動させる脚リンクを備えた関節補助ユニットを具備している。
　脚リンクは、回転駆動により屈伸自在な一対のリンクを備え、リンクの回転軸を駆動する駆動源を搭載し、駆動源によるリンクの回転駆動で利用者の脚の運びを補助する。
特許第４０９２３２２号公報
　ところで、脚リンクは、左右の脚に装着した際に駆動方向が異なるため、左右別々に専用の装置を製造する必要があり、コストが高騰する要因となっていた。
　また、通常、歩行補助装置は左右の歩行補助ユニットを一対として製造販売され、購入する側は、片側の歩行補助ユニットのみが必要であっても左右両方の歩行補助ユニットを購入する必要があった。
　一方で、歩行補助ユニットに設けられている関節補助ユニットが左右兼用であれば、汎用性があってコストダウンを容易に図ることができる。
　そこで、本発明は上記問題を課題の一例として為されたもので、左右の関節に兼用して装着可能な関節補助ユニット等を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。なお、本発明の理解を容易にするため図面の参照符号を括弧書きで付するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　すなわち、請求項１に記載の関節補助ユニット（２０）は、ユーザの関節部回りに装着される関節補助ユニットであって、前記関節部の一端側に装着される第１のリンク（２１）と、前記関節部の他端側に装着され、前記第１のリンクに対して回転可能に連結される第２のリンク（２２）と、前記第２のリンクを回転駆動する駆動部と、前記第２のリンクの回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部（３０）と、を備え、前記回転規制部は、一方の前記リンクに設けられる係合体（３１）と、他方の前記リンクに設けられ、前記係合体と係合する係合部（３３）と、を備え、前記係合部は、前記第２のリンクの回転方向に応じて移動する前記係合体を異なる方向に案内する２つの案内経路（３４、３５）と、２つの前記案内経路を連絡する連絡経路（３９）と、を有し、前記係合体は、前記連絡経路を介して２つの前記案内経路の間を移動可能であることを特徴とする。
　また、請求項２に記載の関節補助ユニットは、請求項１に記載の関節補助ユニットにおいて、各前記案内経路は、前記係合体の移動範囲を規制する規制部（３６ａ、３６ｂ）を有していることを特徴とする。
　また、請求項３に記載の関節補助ユニットは、請求項１、又は請求項２に記載の関節補助ユニットにおいて、前記係合体を一方又は他方の前記案内経路に移動する移動ユニット（４０）を備えていることを特徴とする。
　また、請求項４に記載の関節補助ユニットは、請求項１～３のいずれか一項に記載の関節補助ユニットにおいて、前記係合体を一方から他方の前記案内経路に移動した際に、機械的に前記駆動部の回転方向を切替える切替手段を備えていることを特徴とする。
　また、請求項５に記載の歩行補助装置（Ｓ）は、脚の膝関節から上腿部（１６）にかけて装着される上腿装着ユニット（５）と、前記膝関節から下腿部（１７）にかけて装着される下腿装着ユニット（１０）と、前記膝関節に装着される関節補助ユニット（２０）と、を備え、前記関節補助ユニットは、前記上腿装着ユニットと連結される第１のリンクと、前記下腿装着ユニットと連結され、前記第１のリンクに対して回転可能に連結される第２のリンクと、前記第２のリンクを回転駆動する駆動部と、前記第２のリンクの回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部と、を備え、前記回転規制部は、一方の前記リンクに設けられる係合体と、他方の前記リンクに設けられ、前記係合体と係合する係合部と、を備え、前記係合部は、前記第２のリンクの回転方向に応じて移動する前記係合体を異なる方向に案内する２つの案内経路と、２つの前記案内経路を連絡する連絡経路と、を有し、前記係合体は、前記連絡経路を介して２つの前記案内経路の間を移動可能であることを特徴とする。
　関節補助ユニットを反転させるだけで左右の脚に兼用して装着することができコストの低減化を図れる。また、予め規定された膝関節の可動域を超えて動作しないため、安全に使用できる。また、関節補助ユニットの機械的な切替動作と動力源（モータ等）の電気的な制御プログラムの切替動作を同時にできるため操作性と安全性に優れている。
歩行補助装置の使用状態を示す模式図であり、図１（ａ）は脚を伸展させた状態を示し、図１（ｂ）は脚を屈曲させた状態を示す。 歩行補助装置の関節補助ユニットの構成を示す模式図である。 移動ユニットの動作例を説明するための断面を示す模式図である。 第２のリンクに形成された案内経路の一例を示す模式図である。 移動ユニットの構成を説明するための模式図である。 左脚に装着される関節補助ユニットの動作例を示す模式図であり、図６（ａ）は伸展状態を示し、図６（ｂ）は屈曲状態を示す。 右脚に装着される関節補助ユニットの動作例を示す模式図であり、図７（ａ）は伸展状態を示し、図７（ｂ）は屈曲状態を示す。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、関節補助ユニットを、利用者の膝関節に用いた歩行補助装置について説明を行う。また、以下の説明において、「屈曲動作」とは、膝関節を曲げる動作をいい、「伸展動作」とは、膝関節が伸びる動作をいう。
図１に示すように、本実施形態の歩行補助装置Ｓは、利用者の脚に装着されるもので、左右の脚に兼用して装着可能な歩行補助ユニットＵを備えている。この歩行補助ユニットＵは、脚の膝関節から上腿部１６にかけて装着される上腿装着ユニット５と、膝関節から下腿部１７にかけて装着される下腿装着ユニット１０と、膝関節に装着される関節補助ユニット２０と、を備えている。なお、歩行補助装置Ｓは、例えば、利用者の腰部に装着される腰部装着ユニット２に連結されて用いられ、両脚に補助が必要な場合には、歩行補助ユニットＵが左右のそれぞれの脚に装着される。
　この歩行補助ユニットＵは、動力源としての例えばモータの駆動により上腿装着ユニット５に対して下腿装着ユニット１０を前後方向に揺動させることで、使用者に対して、例えば、図１（ａ）に示す伸展動作と、図１（ｂ）に示す屈曲動作を適正に行わせ、歩行補助を行う。
　腰部装着ユニット２は、利用者の腰に巻回して取り付けられる腰ベルト３を備え、腰ベルト３の左右には、上腿装着ユニット５と連結される連結具４が設けられている。
　上腿装着ユニット５は、利用者の上腿部１６の側面に配置される平板状の上腿部プレート６を有し、上端部が腰部装着ユニット２に連結具７を介して回転可能に連結され、上腿部プレート６は上腿部１６の外側面に沿って立ち上がるようにして取り付けられる。また、上腿部プレート６には、上腿部１６の一部に接触させる接触部材や接触部材を上腿部１６に密着させる面ファスナ等の取付具８が設けられており、この取付具８によって上腿部プレート６が膝上に固定して取り付けられる。
　また、下腿装着ユニット１０は、利用者の下腿部１７の側面に配置される平板状の下腿部プレート１１を有し、上端部が上腿部プレート６との間で関節補助ユニット２０を介して連結され、下腿部プレート１１は下腿部１７の外側面に沿って垂下して取り付けられる。また、下腿部プレート１１には、膝下に接触、及び足首に接触させる接触部材や接触部材を膝下及び足首に密着させる面ファスナ等の取付具１２が設けられており、この取付具１２によって下腿部プレート１１の下端部が膝下及び足首の外側面に固定して取り付けられる。
　図１及び図２に示すように、関節補助ユニット２０は、利用者の膝関節の外側面に配置され、上腿部プレート６に連結される平板状の第１のリンク２１と、この第１のリンク２１との間で屈伸自在に連結され、下腿部プレート１１に取り付けられる平板状の第２のリンク２２と、第１のリンク２１に対して第２のリンク２２を前後方向に回転運動させる図示しない駆動部と、第２のリンク２２の回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部３０と、を備えている。
　第１のリンク２１と第２のリンク２２は、例えば、図３に示すように、第２のリンク２２が利用者側に配置されるように第１のリンク２１に重ね合されて４つのピン状の固定ネジ２５を用いて相互に回転可能に連結され、第１のリンク２１の外側に配置される図示しない駆動部の駆動によって第２のリンク２２を回転運動させる。
　駆動部は、図示しないが、動力源としてのモータ、モータの回転力を第２のリンク２２に伝達する動力伝達機構、モータを駆動制御する制御基板、モータに電源を供給するバッテリ等を備え、例えば、第１のリンク２１に積載されて筐体２４内に収容される。
　図２及び図３に示すように、回転規制部３０は、ピン状の突起３１（本願の係合体の一例）と、この突起３１と係合する係合部３３と、を備えている。図３に示すように、突起３１は、第１のリンク２１に設けられ、第２のリンク２２側へと突出して設けられている。
　係合部３３は、第２のリンク２２に形成され、第２のリンク２２の２つの異なる方向の回転動作に応じて突起３１を案内する２つの案内経路３４、３５を有する。
　第１の案内経路３４は、図４において、第２のリンク２２の外周縁に形成される外周溝３６を有し、この外周溝３６に沿って突起３１を時計回りに案内する。この外周溝３６の一端と他端には、外側に突出する突出部３６ａ、３６ｂ（本願の規制部の一例）が形成され、この一対の突出部３６ａ、３６ｂによって突起３１の移動が規制され、突起３１の移動範囲が規定される。
　第２の案内経路３５は、図４において、第２のリンク２２の外周縁内側に形成される内周溝３７を有し、この内周溝３７に沿って突起３１を反時計回りに案内する。この内周溝３７の一端と他端は閉塞されており、この一端と他端によって突起３１の移動が規制され、突起３１の移動範囲が規定される。
　また、各々の案内経路３４、３５は、第２のリンク２２の回転中心と突起３１との距離を半径とした円弧状に形成された突起３１と係合する係合部分３３ａを有し、第２のリンク２２の回転に応じて突起３１が係合部分３３ａに沿って移動する。
　また、図４に示すように、各案内経路３４、３５に形成されている係合部分３３ａは、半径の異なる円弧状に形成されており、２つの案内経路３４、３５は、連絡経路３９によって連絡する。
　第１の案内経路３４と第２の案内経路３５は、第１のリンク２１と第２のリンク２２の伸展動作時を基準に第２のリンク２２の回転動作に対応して形成されているとともに、鉛直方向において各案内経路３４、３５の端部同士が重なるように配置される。連絡経路３９はこの端部同士を連絡するように鉛直方向に直線状に延びて形成されており、各案内経路３４、３５は夫々独立して設けられている。
　そして、この連絡経路３９を用いて２つの案内経路３４、３５間で突起３１を移動することによって第２のリンク２２の回転方向を切り替えることが可能である。
　なお、案内経路３４、３５及び連絡経路３９の位置は一例であって、限定されるものではなく、第２のリンク２２に適宜配置され変更可能である。なお、案内経路３４、３５及び連絡経路３９の変更にともなって、突起３１の位置や後述する移動ユニット４０の位置も適宜変更される。
　また、案内経路３４、３５は、膝関節の可動域にしたがって設計され、この案内経路３４、３５による突起３１の移動範囲により可動域（第２のリンク２２の回動域）が規定される。
　また、関節補助ユニット２０は、図３及び図５に示すように、突起３１を第１の案内経路３４と第２の案内経路３５の間で移動させる移動ユニット４０を備えており、この移動ユニット４０は、第１のリンク２１に設けられている。この移動ユニット４０は、連絡経路３９において、リンク機構によって突起３１を各案内経路３４、３５に移動させる。
　移動ユニット４０は、突起３１を移動する突起移動部材４１と、突起移動部材４１を操作する操作部材４２と、で構成されたリンク機構を備えている。
　突起移動部材４１は、直線状に延びる部材であって、先端部に突起３１が取り付けられ、基端部に操作部材４２が連結ピン４３等によって相互に回転可能に連結されている。この突起移動部材４１は、第１のリンク２１に形成された少なくとも鉛直方向に直線状に延びる溝４５に配置され、操作部材４２の操作によりこの溝４５内を所定の範囲で移動する。
　操作部材４２は、直線状に延びる部材であって、先端部は、第１のリンク２１の側方外側に突出して所定の範囲で回転可能に設けられ、基端部には突起移動部材４１が連結ピン４３等によって相互に回転可能に連結されている。
　この操作部材４２は、先端部が、突起３１を第１の案内経路３４上に保持する第１の位置と、突起３１を第２の案内経路３５上に保持する第２の位置との間をスライドにより移動可能に設けられており、この操作部材４２のスライド操作により連結ピン４３を介して突起移動部材４１を鉛直方向に移動させ、突起３１を連絡経路３９内で移動させる。
　そして、図２及び図５（ａ）に示すように、例えば、操作部材４２が第２の位置に配置されて突起３１が連絡経路３９の下端部に配置されると、第２の案内経路３５にしたがって突起３１を移動可能となり第２のリンク２２を反時計回りに回転可能である。一方、図５（ｂ）に示すように、操作部材４２が第１の位置に配置され突起移動部材４１が引き上げられて、突起３１が連絡経路３９の上端部に配置されると、第１の案内経路３４にしたがって突起３１を移動可能となり第２のリンク２２を時計回りに回転可能である。
　このように本実施形態の移動ユニット４０は、操作部材４２のスライド操作によって、第１の案内経路３４又は第２の案内経路３５に切り替えて突起３１を所定の案内経路３４、３５にしたがって移動可能となっており、第２のリンク２２の動作（回転）方向を切り替え可能となっている。
　また、この移動ユニット４０には、操作部材４２が操作された際に自動的に制御プログラムを切り替えて、本実施形態では動力源による回転方向を切り替える電気的切替ユニット（本願の切替手段の一例）が設けられている。
　電気的切替ユニットは、接点５１の移動により動力源による回転方向を切り替えるスイッチ５０を備え、このスイッチ５０の操作によって動力源の回転方向が切り替えられる。
　このスイッチ５０は、第１のリンク２１に形成された溝４５内であって、突起移動部材４１に隣接して設けられており、操作部材４２の操作による突起移動部材４１の移動により、突起移動部材４１が接点５１を押圧し接点５１を移動し動力源の回転方向を逆回転させる逆回転位置と（図５（ｂ））、突起移動部材４１が接点５１を押圧せずに接点５１を移動しないで動力源の回転方向を正回転させる正回転位置と（図５（ａ））、の間で操作される。
　そして、操作部材４２が操作されて、図２に示すように、突起３１が第２の案内経路３５に配置された際には、突起移動部材４１により接点が押圧されず、スイッチ５０が正回転位置に操作されるため、動力源は正回転され、第２のリンク２２を反時計回りに回転させる。一方、突起３１が第１の案内経路３４に切り替えられた際には、突起移動部材４１により接点が押圧され、スイッチ５０が逆回転位置に操作されるため、動力源は逆回転され、第２のリンク２２を時計回りに回転させる。
　このように本実施形態の電気的切替ユニットは、操作部材４２のスライド操作による案内経路３４、３５の切り替え動作に対応して、自動的に制御プログラムの切り替え（例えば動力源の回転方向）が可能となっており、案内経路３４、３５の切り替えと同時に電気的な制御プログラムの切り替えができ便利であり操作性の向上を容易に図ることが可能であるとともに、機械的な動作と電気的な制御プログラムの切り替え動作を独立して行う際に生じるおそれのある誤作動を防止できる。
　次に、本実施形態の歩行補助装置Ｓの動作例を説明する。なお、本実施形態では、歩行補助ユニットＵが右脚に装着された場合、第２のリンク２２を反時計回りに回転させて第２の案内経路３５を用いるものとし、歩行補助ユニットＵが左脚に装着された場合、第２のリンク２２を時計回りに回転させて第１の案内経路３４を用いるものとして説明を行う。
　まず、歩行補助ユニットＵを左脚に装着した場合の動作例について図６を用いて説明する。
　使用者の左脚に歩行補助ユニットＵを装着後、操作部材４２が第１の位置に配置されているかを確認する。ここで、操作部材４２が第２の位置に配置されている場合には、操作部材４２をスライド操作して第１の位置に移動する。
　操作部材４２が第１の位置に配置されると、突起３１が第１の案内経路３４の一端側に配置される。なお、操作部材４２が第１の位置に配置されると同時に、図５（ｂ）に示すように、接点５１が押圧され、スイッチ５０が逆回転位置に操作される。
　次に、使用者が図示しない歩行補助ユニットＵの電源をＯＮ操作することで、上述した駆動部が駆動する。具体的には、関節補助ユニット２０は、動力源を逆回転で回転制御することで第２のリンク２２を駆動し、突起３１を第１の案内経路３４にしたがって移動させ、図６（ａ）に示す伸展動作位置から図６（ｂ）に示す屈曲動作位置の間で第２のリンク２２を揺動させる。
　また、第１の案内経路３４は突出部３６ａ、３６ｂによって突起３１の移動範囲が規制されるため、予め規定された利用者の膝関節の可動域に達すると突起３１の移動が規制されるため、所定の可動域を超えて第２のリンク２２が駆動するおそれがなく、利用者は歩行補助ユニットＵを安全に使用することができる。
　次に、歩行補助ユニットＵを右脚に装着した場合の動作例について図７を用いて説明する。
　使用者の右脚に歩行補助ユニットＵを装着後、操作部材４２が第２の位置に配置されているかを確認する。ここで、操作部材４２が第１の位置に配置されている場合には、操作部材４２をスライド操作して第２の位置に移動する。
　操作部材４２が第２の位置に配置されると、突起３１が第２の案内経路３５の一端側に配置される。なお、操作部材４２が第２の位置に配置されると同時に、図５（ａ）に示すように、接点５１が押圧されず、スイッチ５０が正回転位置に操作される。
　次に、使用者が図示しない歩行補助ユニットＵの電源をＯＮ操作することで、動力源が駆動する。具体的には、関節補助ユニット２０は、動力源を正回転で回転制御することで第２のリンク２２を駆動し、突起３１を第２の案内経路３５にしたがって移動させ、図７（ａ）に示す伸展動作位置から図７（ｂ）に示す屈曲動作位置の間で第２のリンク２２を揺動させる。
　また、第２の案内経路３５は内周溝３７の一端と他端によって突起３１の移動範囲が規制されるため、予め規定された利用者の膝関節の可動域に達すると突起の移動が規制されるため、所定の可動域を超えて第２のリンク２２が駆動するおそれがなく、利用者は歩行補助ユニットＵを安全に使用することができる。
　次に、歩行補助装置Ｓの使用者への装着例を図１を用いて説明する。なお、便宜的に、歩行補助ユニットＵを右脚に装着する一例について詳述する。
　本実施形態の歩行補助装置Ｓは、連結具４、７を用いて、腰部装着ユニット２と歩行補助ユニットＵが分離可能となっており、使用者の腰部に腰部装着ユニット２を装着した後、右脚の上腿部１６及び下腿部１７に歩行補助ユニットＵを装着して使用される。
　まず、腰部装着ユニット２は、連結具４が使用者の上腿部１６の外側面に沿うように配置されるようにして、腰ベルト３の長さが調整されて腰部に装着される。
　次に、歩行補助ユニットＵが、右脚に装着される。具体的には、取付具８、１２を用いて上腿装着ユニット５および下腿装着ユニット１０が利用者の上腿部１６と下腿部１７に装着され、歩行補助装置Ｓの装着を終了する。
　次に、操作部材４２を操作して、図７に示すように、突起３１を連絡経路３９の下端部に配置する。その際、動力源の回転方向も第２のリンク２２の回転方向と一致するように制御される。
　一方で、この歩行補助装置Ｓは左右兼用で使用することが可能となっており、上記同様に左脚に装着した場合には、操作部材４２を操作して、図６に示すように、突起３１を連絡経路３９の上端部に配置すればよい。
　このように本実施形態の歩行補助装置Ｓは、操作部材４２のスライド操作のみで、自動的に制御プログラムの切り替えが可能であるとともに下腿装着ユニット１０の動作方向を切り替えることができ操作性に優れているとともに、機械的な動作と電気的な制御プログラムの切り替え動作を独立して行う際に生じるおそれのある誤作動を防止できる。また、歩行補助ユニットＵを反転させるだけで左右の脚に兼用して装着することができコストの低減化を図れる。また、下腿装着ユニット１０は、回転規制部３０により、予め規定された膝関節の可動域を超えて動作しないため、安全に歩行補助装置Ｓを使用することができる。
　なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、第１の案内経路３４は、第２のリンク２２の外周縁に形成されているが、第１及び第２の案内経路３４、３５の両方を第２のリンク２２の内側に形成しても構わない。また、移動ユニット４０は２つの部材を用いたリンク機構としているが、１つの部材で突起３１を移動するようにしても良いし、３つ以上の部材を用いたリンク機構としても構わない。
　Ｓ…歩行補助装置
２０…関節補助ユニット
２１…第１のリンク
２２…第２のリンク
３１…突起
３３…係合部
３４…第１の案内経路
３５…第２の案内経路
３９…連絡経路
４０…移動ユニット

Claims (5)

  1. 　ユーザの関節部回りに装着される関節補助ユニットであって、
    　前記関節部の一端側に装着される第１のリンクと、
    　前記関節部の他端側に装着され、前記第１のリンクに対して回転可能に連結される第２のリンクと、
    　前記第２のリンクを回転駆動する駆動部と、
    　前記第２のリンクの回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部と、を備え、
    　前記回転規制部は、
    　一方の前記リンクに設けられる係合体と、他方の前記リンクに設けられ、前記係合体と係合する係合部と、を備え、
    　前記係合部は、
    　前記第２のリンクの回転方向に応じて移動する前記係合体を異なる方向に案内する２つの案内経路と、２つの前記案内経路を連絡する連絡経路と、を有し、
    　前記係合体は、前記連絡経路を介して２つの前記案内経路の間を移動可能であることを特徴とする関節補助ユニット。
  2. 　各前記案内経路は、前記係合体の移動範囲を規制する規制部を有していることを特徴とする請求項１に記載の関節補助ユニット。
  3. 　前記係合体を一方又は他方の前記案内経路に移動する移動ユニットを備えていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の関節補助ユニット。
  4. 　前記係合体を一方から他方の前記案内経路に移動した際に、機械的に前記駆動部の回転方向を切替える切替手段を備えていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の関節補助ユニット。
  5. 　脚の膝関節から上腿部にかけて装着される上腿装着ユニットと、前記膝関節から下腿部にかけて装着される下腿装着ユニットと、前記膝関節に装着される関節補助ユニットと、を備え、
    　前記関節補助ユニットは、
    　前記上腿装着ユニットと連結される第１のリンクと、
    　前記下腿装着ユニットと連結され、前記第１のリンクに対して回転可能に連結される第２のリンクと、
    　前記第２のリンクを回転駆動する駆動部と、
    　前記第２のリンクの回転方向及び回転範囲を規制する回転規制部と、を備え、
    　前記回転規制部は、
    　一方の前記リンクに設けられる係合体と、他方の前記リンクに設けられ、前記係合体と係合する係合部と、を備え、
    　前記係合部は、
    　前記第２のリンクの回転方向に応じて移動する前記係合体を異なる方向に案内する２つの案内経路と、２つの前記案内経路を連絡する連絡経路と、を有し、
    　前記係合体は、前記連絡経路を介して２つの前記案内経路の間を移動可能であることを特徴とする歩行補助装置。
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