JP4071754B2 - Walking assist device - Google Patents
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Description
本発明は、使用者の大腿部を股関節アクチュエータで股関節まわりに前後方向に揺動させ、かつ使用者の下腿部を膝関節アクチュエータで膝関節まわりに前後方向に揺動させて歩行を補助する歩行補助装置に関する。 The present invention assists walking by swinging the user's thigh back and forth around the hip joint with a hip joint actuator and swinging the user's lower leg back and forth around the knee joint with a knee joint actuator The present invention relates to a walking assist device.
使用者の腹部に巻き付けた腹帯14の側面に固定した第1リンク18と、使用者の大腿部に巻き付けた上部脚当て15f,15rの側面に固定した第2リンク20とを、股関節の外側に位置する電気アクチュエータ12により連結し、電気アクチュエータ12で第1リンク18に対して第2リンク20を前後方向に揺動させることで、使用者の大腿部の動きを補助する歩行補助装置が、下記特許文献1により公知である。
A
この歩行補助装置は上記構造により、使用者の大腿部に沿って配置された第2リンク20の上端が腰部に対して揺動可能に枢支され、その下端部が上部脚当て15f,15rにより大腿部に対して移動不能に固定されることになる。
図9は歩行補助装置を装着した使用者の右大腿部を正面から見た模式図であり、A点は、歩行補助装置の前記第2リンク20の上端の枢支点を示し、B点は第2リンク20の下端の大腿部への固定点を示し、C点は使用者の膝関節を示し、D点は使用者の股関節を示している。四角形ABCDを四節リンクと考えたとき、辺ADは使用者の腰部に固定されており、辺ABは前記第2リンク20に相当し、辺CDは大腿骨に相当し、辺BCは前記上部脚当て15f,15rに相当する。 FIG. 9 is a schematic view of the right thigh of the user wearing the walking assist device as seen from the front. A point indicates a pivot point at the upper end of the second link 20 of the walking assist device, and B point indicates The fixed point to the thigh of the lower end of the 2nd link 20 is shown, C point shows a user's knee joint, D point shows a user's hip joint. When the square ABCD is considered as a four-bar link, the side AD is fixed to the user's waist, the side AB corresponds to the second link 20, the side CD corresponds to the femur, and the side BC corresponds to the upper part. It corresponds to the leg rests 15f and 15r.
歩行補助装置を装着した使用者が歩行するとき、辺BCはA点およびD点を中心として紙面に直交する方向に揺動するが、そのときに辺BCが紙面内で左右方向に僅かに移動することが避けられない。このとき、辺AB(第2リンク20)と、辺BC(上部脚当て15f,15r)との成す角度θは固定されているため、辺BCが紙面内で左右方向に移動するためには、C点において滑りが発生する必要がある。つまり、使用者の大腿部に巻き付けた上部脚当て15f,15rが、その大腿部に対して擦れることになる。このように、上部脚当て15f,15rが大腿部に対して擦れると、大腿部の皮膚が引っ張られて使用者に違和感を与える問題が発生する。 When the user wearing the walking assist device walks, the side BC swings in the direction orthogonal to the paper surface around the points A and D, but at that time, the side BC moves slightly in the left-right direction within the paper surface. Inevitable to do. At this time, since the angle θ formed between the side AB (second link 20) and the side BC (upper leg rests 15f, 15r) is fixed, in order for the side BC to move in the horizontal direction in the drawing, Slip must occur at point C. That is, the upper leg rests 15f and 15r wound around the user's thigh are rubbed against the thigh. As described above, when the upper leg rests 15f and 15r are rubbed against the thigh, the skin of the thigh is pulled, which causes a problem in which the user feels uncomfortable.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、大腿装具の大腿フレームに設けた大腿部結合部材が使用者の大腿部に擦れて違和感を与えるのを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to prevent a thigh coupling member provided on a thigh frame of a thigh brace from rubbing against a user's thigh and giving a sense of incongruity.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、使用者の大腿部に沿って装着される大腿装具と、使用者の下腿部に沿って装着される下腿装具と、使用者の腰部に対して大腿装具を前後揺動させるべく股関節の側方に配置された股関節アクチュエータと、大腿装具に対して下腿装具を前後揺動させるべく膝関節の側方に配置された膝関節アクチュエータとを備え、大腿装具を、その骨格を構成する大腿フレームと、大腿フレームに設けられて大腿部に結合される大腿部結合部材とで構成した歩行補助装置において、大腿部結合部材を大腿フレームに対して相対移動可能に支持したことを特徴とする歩行補助装置が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a thigh brace worn along the user's thigh and a lower leg brace worn along the user's lower leg. And a hip joint actuator disposed on the side of the hip joint to swing the thigh orthosis back and forth with respect to the user's waist, and a knee joint to be moved back and forth with respect to the thigh orthosis. A walking assist device comprising a thigh frame comprising a thigh frame constituting the skeleton and a thigh coupling member provided on the thigh frame and coupled to the thigh. A walking assistance device is proposed in which the joint member is supported so as to be movable relative to the thigh frame.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、大腿部結合部材を大腿フレームの長手方向に沿って摺動可能、かつ大腿フレームに対して左右方向に延びる支軸まわりに回転可能に支持したことを特徴とする歩行補助装置が提案される。
According to the invention described in
請求項1の構成によれば、使用者の大腿部に沿って装着される大腿装具を、その骨格を構成する大腿フレームと、大腿フレームに対して相対移動可能に支持されて大腿部に結合される大腿部結合部材とで構成したので、股関節アクチュエータで使用者の腰部に対して大腿装具を前後揺動させたときに、大腿装具の揺動中心の位置と股関節の位置とがずれているために大腿部結合部材が大腿部に対して追従し難くなっても、大腿部結合部材を大腿フレームに対して相対移動させることで大腿部に対してスムーズに追従させ、使用者の違和感を解消することができる。 According to the configuration of the first aspect, the thigh orthosis to be mounted along the thigh of the user is supported on the thigh by being supported so as to be relatively movable with respect to the thigh frame constituting the skeleton and the thigh frame. Since it is composed of the thigh coupling member to be coupled, when the thigh orthosis swings back and forth with respect to the user's waist with the hip joint actuator, the position of the swing center of the thigh orthosis and the position of the hip joint deviate. Therefore, even if the thigh coupling member becomes difficult to follow the thigh, by moving the thigh coupling member relative to the thigh frame, the thigh coupling member smoothly follows the thigh. A user's uncomfortable feeling can be eliminated.
請求項2の構成によれば、大腿部結合部材が大腿フレームの長手方向に沿って摺動し、かつ大腿フレームに対して左右方向に延びる支軸まわりに回転するので、大腿部結合部材を使用者の大腿部の動きに一層スムーズに追従させ、使用者の違和感をより効果的に解消することができる。 According to the configuration of the second aspect, the thigh coupling member slides along the longitudinal direction of the thigh frame and rotates around the support shaft extending in the left-right direction with respect to the thigh frame. Can follow the movement of the user's thigh more smoothly, and the user's uncomfortable feeling can be more effectively eliminated.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図6は本発明の一実施例を示すもので、図1は歩行補助装置の全体斜視図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図2の3方向矢視図、図4は図3の4−4線拡大断面図、図5は大腿装具の分解斜視図。図6は図3の6−6線拡大断面図である。 1 to 6 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall perspective view of a walking assist device, FIG. 2 is a view in the two-direction arrow of FIG. 1, and FIG. 3 is a view in the three-direction arrow of FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the thigh brace. 6 is an enlarged sectional view taken along line 6-6 of FIG.
図1〜図3に示すように、使用者の左右の脚に装着して歩行を補助する歩行補助装置は、使用者の腰部の左右両側部および後部を囲むように装着される腰装具11と、腰装具11の左右両端に前後揺動自在に枢支され、使用者の左右の大腿部の外側面に沿うように装着される左右の大腿装具12,12と、左右の大腿装具12,12の下端に前後揺動自在に枢支され、使用者の左右の下腿部の外側面に沿うように装着される左右の下腿装具13,13と、下腿装具13,13の下端に左右方向に延びる支点ピン14を介して前後揺動自在に枢支された足フレーム15とを備える。足フレーム15は使用者が履く靴に固定される。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, a walking assistance device that is attached to a user's left and right legs and assists walking includes a
腰装具11は前方に向けて開放したU字状の腰フレーム16と、その後面に使用者の背中に沿うように立設されたバックプレート17と、バックプレート板17の後面に支持されたバックパック18とで構成されており、バックパック18の内部にはバッテリおよび制御装置が収納される。腰フレーム16の左右前端に設けられた円弧状のアクチュエータ取付部16a,16aに、短い円筒状を成す股関節アクチュエータ19,19のハウジングが固定される。
The
次に、図4および図5を併せて参照しながら大腿装具12,12の構造を説明する。左右の大腿装具12,12は面対称な構造を有しているため、その代表として右側の大腿装具12の構造を説明する。
Next, the structure of the
大腿装具12の骨格を構成する大腿フレーム21は、断面長方形のパイプ材よりなる中央フレーム22と、中央フレーム22の上端内面に上下摺動自在に嵌合する上部フレーム23と、中央フレーム22の下端内面に上下摺動自在に嵌合する下部フレーム24とで構成される。上部フレーム23および下部フレーム24は、上下方向に所定間隔で整列する複数個(実施例では4個)のピン孔23a…,24a…を備えており、これらのピン孔23a…,24a…に対向可能な2個のピン孔22a,22bが中央フレーム22の上部および下部に1個ずつ設けられる。
A
中央フレーム22の上側のピン孔22aと、上部フレーム23の4個のピン孔23a…の何れか1個とに固定ピン25を挿通し、抜け止めピン26で抜け止めすることで、中央フレーム22に対する上部フレーム23の上方への突出量を4段階に調整することができる。また中央フレーム22の下側のピン孔22bと、下部フレーム24の4個のピン孔24a…の何れか1個とに固定ピン27を挿通し、抜け止めピン28で抜け止めすることで、中央フレーム22に対する下部フレーム24の下方への突出量を4段階に調整することができる。
The
中央フレーム22の内面にそってガイドレール29が2本のボルト30,30および2個のナット31,31で固定されており、このガイドレール29にスライダ32が摺動自在に嵌合する。スライダ32に植設した支軸33にワッシャ34およびボールベアリング35のインナーレースが嵌合してクリップ36で係止され、ボールベアリング35のアウターレースに大腿部結合部材37の回転部材38が回転自在に圧入される。大腿部結合部材37は、回転部材38の上部に2本のボルト39,39で上向きに固定された第1腕部40と、第1腕部の40の上端に固定されて使用者の大腿部に弾性的に係合するU字状の第1大腿結合部41と、回転部材38の下部に2本のボルト42,42で下向きに固定された第2腕部43と、第2腕部の43の下端に固定されて使用者の大腿部に弾性的に係合するU字状の第2大腿結合部44とで構成される。
A
股関節アクチュエータ19のロータ19aに固定された出力部材45の下端は二股になっており、そこに前後方向に延びる上部支点ピン46を介して上部フレーム23の上端が左右揺動自在に枢支される。また下部フレーム24の下端が、連結部材47の二股になった上端部、前後方向に延びる下部支点ピン48を介して左右揺動自在に枢支される。
The lower end of the
次に、図1〜図3および図6を併せて参照しながら下腿装具13,13の構造を説明する。左右の下腿装具13,13は面対称な構造を有しているため、その代表として右側の下腿装具13の構造を説明する。
Next, the structure of the
下腿装具13は、大腿装具12の大腿フレーム21と実質的に同一構造を有するもので、その骨格を構成する下腿フレーム51は、断面長方形のパイプ材よりなる中央フレーム52と、中央フレーム52の上端内面に上下摺動自在に嵌合する上部フレーム53と、中央フレーム52の下端内面に上下摺動自在に嵌合する下部フレーム54とで構成される。上部フレーム53および下部フレーム54は、上下方向に所定間隔で整列する複数個(実施例では3個)のピン孔53a…,54a…を備えており、これらのピン孔53a…,54a…に対向可能な2個のピン孔52a,52bが中央フレーム52の上部および下部に1個ずつ設けられる。
The
中央フレーム52の上側のピン孔52aと、上部フレーム53の3個のピン孔53a…の何れか1個とに固定ピン55を挿通し、抜け止めピン56で抜け止めすることで、中央フレーム52に対する上部フレーム53の上方への突出量を3段階に調整することができる。また中央フレーム52の下側のピン孔52bと、下部フレーム54の3個のピン孔54a…の何れか1個とに固定ピン57を挿通し、抜け止めピン58で抜け止めすることで、中央フレーム52に対する下部フレーム54の下方への突出量を3段階に調整することができる。
The
大腿装具12の下端に位置する連結部材47に固定した円弧状のアクチュエータ取付ブラケット59に、短円筒状の膝関節アクチュエータ60のハウジングが固定される。膝関節アクチュエータ60のロータ60aに固定された出力部材61の下端に、前後方向に延びる上部支点ピン62を介して下腿フレーム51の上部フレーム53が左右揺動可能に枢支される。また下腿フレーム51の下部フレーム54の下端に、前後方向に延びる下部支点ピン63を介して、足フレーム15を支点ピン14を介して支持する連結部材64が左右揺動可能に枢支される。
The housing of the short cylindrical knee
次に、上記構成を備えた第1実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
使用者が歩行補助装置を装着した状態で、股関節アクチュエータ19,19が作動すると腰装具11に対して左右の大腿装具12,12が所定の周期で交互に前後揺動し、膝関節アクチュエータ60,60が作動すると大腿装具12,12に対して左右の下腿装具13,13が所定の周期で交互に前後揺動することで、使用者の歩行が補助される。
When the hip
股関節アクチュエータ19が作動して腰装具11に対して大腿装具12が前後揺動するとき、大腿装具12の大腿フレーム21の上端に位置する揺動支点(つまり股関節アクチュエータ19の回転軸)の位置と、使用者の股関節の位置とが左右方向にずれているため、仮に大腿フレーム21に対して大腿部結合部材37が相対移動不能に固定されていると、歩行に伴って大腿部結合部材37が大腿部に擦れて使用者に違和感を与えることになる。
When the hip
しかしながら本実施例では、大腿部結合部材37を支持するスライダ32が大腿フレーム21に固定したガイドレール29に沿って上下摺動自在であり、かつ大腿部結合部材37がスライダ32に設けた左右方向に延びる支軸33まわりに回転自在であるため、大腿フレーム21と使用者の大腿部との移動軌跡のずれを大腿部結合部材37の上下動および回転で吸収し、大腿部結合部材37が使用者の大腿部に擦れるのを防止して違和感を解消することができる。
However, in this embodiment, the
ところで、1台の歩行補助装置を体格が異なる複数の使用者で共用するとき、大腿装具12,12の大腿フレーム21,21の長さを調整することで、体格の差を吸収して快適な装着感を得ることができる。また歩行補助装置を一人の使用者で使用する場合でも、腰装具11、大腿装具12,12および下腿装具13,13の装着位置の微妙なずれにより、歩行補助装置が身体にフィットせずに違和感を与える場合があるが、その場合にも大腿フレーム21の長さを調整することで違和感を解消することができる。
By the way, when one walking assist device is shared by a plurality of users having different physiques, the length of the thigh frames 21, 21 of the thigh braces 12, 12 is adjusted to absorb the difference in the physique and be comfortable. A feeling of wearing can be obtained. Even when the walking assist device is used by a single user, the walking assist device does not fit the body due to a slight shift in the mounting positions of the
その調整作業は、大腿フレーム21の中央フレーム22に対する上部フレーム23の突出量を調整し、中央フレーム22の上部のピン孔22aと上部フレーム23の4個のピン孔23a…の何れかとに固定ピン25を挿通して抜け止めピン26で係止し、かつ大腿フレーム21の中央フレーム22に対する下部フレーム24の突出量を調整し、中央フレーム22の下部のピン孔22bと下部フレーム24の4個のピン孔24a…の何れかとに固定ピン27を挿通して抜け止めピン28で係止するだけで良く、面倒なボルトによる締結作業が不要なために極めて簡単である。
The adjustment work is to adjust the amount of protrusion of the
また大腿フレーム21の上端は上部支点ピン46で股関節アクチュエータ19に連なる出力部材45に枢支されており、かつ大腿フレーム21の下端は下部支点ピン48で膝関節アクチュエータ60に連なる連結部材47に枢支されているため、大腿フレーム21を使用者の大腿部の左右方向の動きに追従させ、大腿部結合部材37が使用者の大腿部に擦れるのを一層効果的に防止して違和感を解消することができる。
The upper end of the
尚、下腿装具13の下腿フレーム51も、上述した大腿装具12の大腿フレーム21と同様の構造で長さ調整が可能であり、かつ上部支点ピン62および下部支点ピン63により使用者の下腿部の左右方向の動きに追従可能であるため、使用者の体格に合わせた寸法調整が容易であり、しかも使用者の違和感を解消することができる。
The length of the
次に、図7および図8に基づいて本発明の第2実施例を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第2実施例は大腿装具12の構造が第1実施例と異なっており、その他の構造は第1実施例と同じである。また第2実施例の説明において、第1実施例の部材に対応する部材に第1実施例と同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する。
In the second embodiment, the structure of the
第2実施例の大腿装具12の大腿フレーム21は、断面四角形のパイプよりなる下部フレーム71と、下部フレーム71の上端に摺動自在に嵌合する上部フレーム72とで構成されており、下部フレーム71および上部フレーム72の側面にそれぞれ突設した一対のブラケット71a,72aに、油圧シリンダ73の両端部がピン74,75で連結される。従って、油圧シリンダ73を伸縮させると、下部フレーム71からの上部フレーム72の突出量が変化することで、大腿フレーム21の長さを任意に調整することができる。また油圧シリンダ73はダンパ機能を有しており、それを伸縮させようとする荷重に対して減衰力を発生する。
The
下部フレーム71の内面に固定したガイドレール29に摺動自在に係合するスライダ32に、支軸33を介して大腿部結合部材37を回転自在に枢支した構造は、第1実施例と同じである。
The structure in which the
この第2実施例によれば、大腿フレーム21の長さを油圧シリンダ73を伸縮させることで任意に調整することができるので、その調整作業がより一層容易になる。しかも油圧シリンダ73はダンパ機能を有しているため、大腿フレーム21に大きな荷重が加わったときに油圧シリンダ73が伸縮することで、衝撃を吸収することができる。
According to the second embodiment, the length of the
第2実施例のその他の作用効果は、上述した第1実施例の作用効果と同じである。 Other functions and effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
例えば、実施例の歩行補助装置は歩行を補助する場合に使用するものとして説明したが、使用者が重量物を持ち上げる際に脚力を増加させるために使用しても良い。 For example, although the walking assist device of the embodiment has been described as being used when assisting walking, the user may use it to increase leg strength when lifting a heavy object.
12 大腿装具
13 下腿装具
19 股関節アクチュエータ
21 大腿フレーム
33 支軸
37 大腿部結合部材
60 膝関節アクチュエータ
12
Claims (2)
大腿装具(12)を、その骨格を構成する大腿フレーム(21)と、大腿フレーム(21)に設けられて大腿部に結合される大腿部結合部材(37)とで構成した歩行補助装置において、
大腿部結合部材(37)を大腿フレーム(21)に対して相対移動可能に支持したことを特徴とする歩行補助装置。 A thigh brace (12) worn along the user's thigh, a thigh brace (13) worn along the user's lower thigh, and a thigh brace (12) against the user's waist Hip actuator (19) disposed on the side of the hip joint to swing the back and forth, and knee disposed on the side of the knee joint to swing the lower leg brace (13) back and forth with respect to the thigh orthosis (12) A joint actuator (60),
A walking assistance device comprising a thigh orthosis (12) comprising a thigh frame (21) constituting the skeleton and a thigh coupling member (37) provided on the thigh frame (21) and coupled to the thigh. In
A walking assistance device characterized in that the thigh coupling member (37) is supported so as to be movable relative to the thigh frame (21).
The thigh coupling member (37) is supported so as to be slidable along the longitudinal direction of the thigh frame (21) and rotatable about a support shaft (33) extending in the left-right direction with respect to the thigh frame (21). The walking assist device according to claim 1, wherein:
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