JP3955304B2 - 腰部装具 - Google Patents

Description

本発明は、重量物を腰部により支持するための腰部装具に関するものである。

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、股関節や膝関節にアクチュエータを装着し、アクチュエータ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アクチュエータを下肢に固定することが一般的であった。

また、歩行補助装置にあっては、腰部にベルトを回して腰部側の装具を装着している。その場合には、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ることが好ましく、そのような要求に対応できるようにした歩行補助装置がある（例えば特許文献１参照）。

なお、装具の腰部への装着にあっては腰部への負担をできるだけ軽減する必要があり、例えば腰用サポータを適用することが考えられる。腰用サポータとしては、中腹部を過度に圧迫することなく、背当て部に有効に圧力をかけて背骨を矯正できる、としたものがある（例えば特許文献２参照）。
特開２００５−６３４号公報 特開平８−３１７９４７号公報

一方、歩行補助装置の装具（外骨格装具）を体（腰部）に装着する場合には身体形状に合うというフィット性が重要である。そのようなフィット性を高める手法として、従来の医療装具において例えば熱可塑性樹脂材からなる部材を用い、使用者の身体に当てて直接型取りしているものがある。それにより、使用者毎に高いフィット性を有する装具を提供することができ、使用感が良くなる。

しかしながら、使用者毎に型取りするため、手間がかかるばかりでなく単品生産と同様になってコスト高になるという問題がある。また、上記腰用サポータを適用しようとしても、その背当て部が腰部位を広く覆う略ひし型形状に形成されていると共に背当て部の柔軟性の方向を制限する複数のリブが設けられているため、姿勢によってはその剛性感を違和感として受けてしまうという問題がある。

このような課題を解決して、体型の違いに対応できると共に使用中の違和感を低減することを実現するために本発明に於いては、重量物（駆動ユニット３）を支持するべく各個人の腰部の大きさの違いを所定量許容して前記腰部を部分的に外囲する所定の形状に形成された剛体からなるフレーム（７）を腰部に装着するための腰部装具（１）であって、身体形状に追従可能な柔軟性を備えて前記腰部に巻き付けられる腰部保護帯（４）と、前記腰部保護帯と前記フレームとの間の変形量差をその弾性変形により吸収するべく前記腰部保護帯（４）と前記フレーム（７）との間に介装される中間体（５・６）とを有し、前記中間体は、前記腰部の外周形状に合うように変形し得る可撓性および前記腰部保護帯よりは高い剛性を備えて身体側に配設される身体側プレート（５）と、前記身体側プレートよりも高く且つ前記フレームよりは低い剛性を備えて前記身体側プレートの外側に部分的に当接するように配設される外側プレート（６）とを有するものとした。

特に、前記腰部保護帯（４）が、前記フレーム（７）に支持された前記重量物と身体との間に介在させる保護パッド（１３）を一体的に有すると良く（請求項２）、また、前記腰部保護帯（４）が、背中に当たる部分が最も積層数が多く、その左右に至るにつれて積層数が減らされた多層構造（４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ）に形成されていると良い（請求項３）。

このように本発明によれば、重量物を支持するために剛体からなるフレームを用いる場合に、腰部に巻く腰部保護帯とフレームとの間に中間体を設け、その中間体をフレームと腰部保護帯との中間の剛性とすることにより、フレームの剛性感が中間体で緩和されて腰部保護帯に伝わるため、装着状態での姿勢変形時にフレームによる圧迫感を装着者が感じることを防止できる。また、腰部保護帯が身体形状に応じて容易に変形するのに対してフレームは変形しないため、体型の違いに対して両者間に変形の違いによる差（隙間）が生じても、その変形差を中間体により弾性変形にて吸収することができ、装着者の体格の違いに対してある程度の幅をもって許容し得る大きさのフレームを用いることができる。これにより、例えばＳ・Ｍ・Ｌの3種類の大きさの違うフレームを用意するだけでほとんどの人に装着可能になるため、個人別に形状を合わせたものに対して部品の共通化による低コスト化を実現し得る。

特に、中間体として、可撓性の身体側プレートを設け、その外側であるフレーム側に身体側プレートに部分的に当接しかつ身体側プレートより剛性の高い外側プレートを設けることにより、腰部保護帯とフレームとの剛性の違いを中間体により順次変化させることができると共にフレーム側の押圧力が外側プレートを介して身体側プレートに伝わるようになるため、剛体からなるフレームによる圧迫感が直接的に身体に伝わることを防止し得る。また、保護パッドを設けて、フレームにより支持する重量物が身体に直接当接することを防止することができる。また、腰部保護帯を背中に当たる部分が最も積層数が多い多層構造とすることにより、背中の凹みに対応させることができ、腰部保護帯の装着状態の安定化を促進し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された歩行補助装置の人体（二点鎖線）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ユニット３とから構成されており、腰部に腰部装具１を装着し、大腿部に大腿部装具２を装着し、腰部装具１に支持されかつ両装具１・２同士を連結するように設けられた駆動ユニット３が発生する回転トルクを大腿部装具２を介して大腿部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。

腰部装具は、図２に併せて示されるように、腰部に巻き付けるための例えば布製の腰部保護帯４と、腰部保護帯４の外側に配置された身体側プレートとしての可撓性プレート５と、可撓性プレート５の外側に配置された外側プレートとしての左右一対の押圧プレート６と、それら押圧プレート６の外側に配置されたフレーム７とにより構成されている。なお、可撓性プレート５と押圧プレート６とにより中間体が構成されている。

腰部保護帯４にあっては、背中に対応する部分が最も厚くなり、長手方向中央部から両端部に至るにつれて順次薄くなるように多層構造に形成されている。例えば同じ素材及び厚さの布を用い、図３に示されるように、腰部保護帯４の全体を形成する長尺の布４ａと、それよりも短い布４ｂ及びさらに短い布４ｃと、背中の中央部分に所定の幅で当たる大きさの布４ｄとを左右対称となるように重ねて腰部保護帯４を形成する。これにより、腰部回りにおける背中部分の凹み形状に対応することができ、腰部に巻いた状態の腰部保護帯４が安定化する。なお、腰部保護帯４の両端部には面ファスナーが設けられており、腰部への巻き付け長さを腰部のサイズ違いに容易に対応可能にしている。

可撓性プレート５は、例えば合成樹脂材の成形品からなり、布製の腰部保護帯４に対しては剛性が高いが、外力により腰部に巻き付くように変形可能な柔軟性を有するものである。本図示例では、可撓性プレート５は、腰部の背中部分及び左右の側方部分を外囲する長さの弧状に形成され、その長手方向中央部をフレーム７の中央部にピンなどで結合されてフレーム７と一体化されている。

押圧プレート６は、可撓性プレート５よりは高い剛性を有する合成樹脂材の成形品であって良く、腰部における大腿部の付け根部分を覆うような長皿状に形成されている。フレーム７の内周面であって上記付け根部分に対応する位置にはばね材からなる弾性支持体１０が取り付けられており、その弾性支持体１０に押圧プレート６の中央部が固着されている。弾性支持体１０はフレーム７の長手方向（腰部の周方向）に撓むように形成されている。このようにして、押圧プレート６は、フレーム７の内周面に対してシーソー運動し得るように設けられている。

フレーム７は、押圧プレートよりも剛性が高い剛体として例えば金属製であって良く、腰部の背中部分及び左右の側方部分を外囲する弧状をなし、その内方に上記した腰部保護帯４・可撓性プレート５・押圧プレート６を受容し得る大きさに形成されている。

駆動ユニット３にあっては、腰部の左右側部に位置するようにフレーム５により一体的に支持された一対のアクチュエータ８と、各アクチュエータ８により駆動されかつ左右の脚の各外側に延在するように設けられた一対のアーム９と、アーム９の下端部にて前後方向に延出された延出アーム９ａを介して支持された大腿部用パッド１１とが設けられている。大腿部用パッド１１は、図１に示されるように、大腿部の前後で当接するように左右のアーム９毎に前後一対設けられている。

なお、アクチュエータ８には図示されないバッテリから電力が供給されており、脚を前後いずれかに動かすと、その動きがアーム９を介してアクチュエータ８内で検出され、その検出値に応じてアクチュエータ８内のモータが回転し、その回転トルクがアーム９を介して動かした脚の大腿部に伝わり、歩行時の補助力が発生する。

アクチュエータ８は、フレーム７の左右の各端部にヒンジ１２を介して支持されている。アクチュエータ８のヒンジ１２による傾動方向は脚の側方の方向であり、体型の違いにより大腿部に当たる大腿部用パッド１１の位置が身体の側方に対してずれて、それによりアーム９が側方に傾動しても対応し得るようになっている。また、アクチュエータ８が大腿部の側部に直接当たることを防止するために、腰部保護帯４に一体的に取り付けられた保護パッド１３が設けられている。

図４に示されるように、フレーム７の左右の各端部に互いにバックルにより結合可能な装具固定用ベルト１４が取り付けられており、フレーム７を腰部にベルト締めにて固定することができるようになっている。装具固定用ベルト１４は長さ調整可能であり、体型違いや締め付け力の調整をすることができるようになっている。なお、フレーム７に可撓性プレート５及び押圧プレート６が取り付けられており、それらをフレーム７側のユニットとして一体化し、腰部保護帯４とは別個に取り扱うことができるようになっている。したがって、本腰部装具１の装着にあっては、腰部に腰部保護帯４を巻き、腰部保護帯４の背中側及び左右の側部を覆うように可撓性プレート５を当てた状態で装具固定用ベルト１４よりフレーム７側を固定する。

フレーム７により支持されているアクチュエータ８は、上記したようにモータを内蔵する等ある程度の重量があり、また図示されないバッテリも装置として一体化する場合にはフレーム７により支持することが考えられるため、それら重量物を支持するためにはフレーム７を剛体により形成することになる。したがって、人体にとってフレーム７は変形しない部材となり、歩行時の姿勢変化により、フレーム７による圧迫を感じて違和感が生じる虞がある。

本発明による腰部装具１にあっては、上記したようにまた図５に併せて示されるように、腰部（身体）側から腰部保護帯４・可撓性プレート５・押圧プレート６・フレーム７がこの順に配設され、かつ最も腰部側の腰部保護帯４が最も柔らかく、外側に向けて順次剛性が高くなるようにされている。これにより、腰部保護帯４を上記したように例えば布製とすることにより身体形状に合わせて腰部に巻くことができるため、どのような体型の人に対しても腰部保護帯４を巻き付けることができる。その外側には腰部保護帯４よりも剛性の高い可撓性プレート５が配設され、さらに可撓性プレート５よりも剛性の高い押圧プレート６を介してフレーム７が配設されているため、身体形状に応じた形状となる腰部保護帯４と剛体からなるフレーム７との間の形状違いを両プレート５・６により吸収し、かつフレーム７の剛性感は両プレート５・６を介することにより緩和される。

身体に直接触れる部分は腰部の全周に巻かれた腰部保護帯４であるが、その素材は布など柔らかなものであり、姿勢変形による違和感はほとんど生じない。その外側には可撓性プレート５が背中部分を外囲する略半周に渡って設けられている。可撓性プレート５は、布製の腰部保護帯４よりは剛性が高いものであるが、装着時に腰部の形状に合う程度に変形し得るが、姿勢変形に対しては略追従し得る程度の素材で形成されていると良い。これにより、可撓性プレート５が変形しないほどの剛性ではないため、姿勢変形時に可撓性プレート５から受ける圧迫感などは生じない。

それに対して、フレーム７は、剛体からなることから姿勢変形に対して追従しないが、そのフレーム７に弾性支持された押圧プレート６が可撓性プレート５に当接するようになっている。したがって、フレーム７が可撓性プレート５の全体に当接することはない。なお、押圧プレート６は、上記したようにまた図５の矢印Ａに示されるようにフレーム７の長手方向かつ内周面に対して傾動し得るように弾性支持体１０により支持されているため、体型違いにより可撓性プレート５の外形が変化しても両端（図５における弧状形状の両端）が平均的に可撓性プレート５に当接でき、体型違いに対応し得る。

また、押圧プレート６は部分的に可撓性プレート５に当接しているが、その当接による圧力は可撓性プレート５により分散されて腰部保護帯４に伝えられる。したがって、フレーム７の剛性感を局部的な圧力として身体が感じることがないため、姿勢変形時に剛体からなるフレーム７を違和感として感じることを防止し得る。

なお、全ての体型に対応させることは難しいが、例えばフレーム７の大きさを、体格の違いに対して段階的に対応し得るように、例えばＳ（小）・Ｍ（中）・Ｌ（大）の各大きさに形成しておくと良い。これにより、従来の熱変形樹脂材で個人毎に型取りしてフレームなどを形成していたものに対して、少ないサイズ近いのものを用意しておけば良くなるため、それぞれを量産することも可能となり、装具を低コスト化し得る。

本発明にかかる腰部装具は、重量物を支持するべく剛体からなるフレームを装着するために適し、かつ体型違いに対しても対応可能であり、歩行補助装置の装具に限られず、腰部に剛性の高いフレームを装着するための腰部装具として有用である。

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す図である。 腰部装具を示す分解組立斜視図である。 腰部保護帯を示す平面図である。 腰部への装着要領を示す斜視図である。 装着状態を示す平面図である。

符号の説明

１ 腰部装具
４ 腰部保護帯
４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ 布（多層構造）
５ 可撓性プレート（身体側プレート）
６ 押圧プレート（外側プレート）
７ フレーム
１０ 弾性支持体（弾性変形により吸収する手段）
１３ 保護パッド

Claims (3)

1. 重量物を支持するべく各個人の腰部の大きさの違いを所定量許容して前記腰部を部分的に外囲する所定の形状に形成された剛体からなるフレームを腰部に装着するための腰部装具であって、
   身体形状に追従可能な柔軟性を備えて前記腰部に巻き付けられる腰部保護帯と、前記腰部保護帯と前記フレームとの間の変形量差をその弾性変形により吸収するべく前記腰部保護帯と前記フレームとの間に介装される中間体とを有し、
   前記中間体は、前記腰部の外周形状に合うように変形し得る可撓性および前記腰部保護帯よりは高い剛性を備えて身体側に配設される身体側プレートと、
   前記身体側プレートよりも高く且つ前記フレームよりは低い剛性を備えて前記身体側プレートの外側に部分的に当接するように配設される外側プレートとを有するものであることを特徴とする腰部装具。
2. 前記腰部保護帯が、前記フレームに支持された前記重量物と身体との間に介在させる保護パッドを一体的に有することを特徴とする請求項１に記載の腰部装具。
3. 前記腰部保護帯が、背中に当たる部分が最も積層数が多く、その左右に至るにつれて積層数が減らされた多層構造に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の腰部装具。

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