JP4112541B2 - 歩行補助装置用装着具 - Google Patents

Description

本発明は、歩行補助装置用装着具に関し、より詳しく言うと、下肢機能が低下した人に筋力補助動力を加えるための歩行補助装置を腰部に装着するための装着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、股関節や膝関節にトルクアクチュエータを装着し、トルクアクチュエータが発生する回転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。

このような歩行補助装置の装着具として、軟質合成樹脂材で形成したコルセット様の腹帯をベルトで腹部に固定するようにしたものが知られている（特許文献１を参照されたい）。
特開２００２−３０１１２４号公報

上記文献１に開示されたものは、複数箇所のバックルの締め／弛め作業を着脱の都度行わねばならず、着脱作業が厄介である上、骨格のない腹部に装着するものであるため、強く締め付けると腹部の圧迫感が強くなって日常生活に支障を来たし、緩いと股関節の側方に位置させたアクチュエータのトルクを受け止めることができずに大腿部に加える補助力が逃げてしまうといった欠点がある。

股関節アクチュエータから大腿部への動力伝達効率を高めるには、腰部に対するアクチュエータの支持剛性を高くすれば良いが、装着具の剛性を高くすると、体形差に対する適合性が低くなってしまうため、製作費用が嵩みがちとなることが避けられない。

しかも、従来のものは、アクチュエータが組み込まれた状態の装置一式の重量を使用者自身が支えつつ下肢に装着しなければならず、この種の補助装置を必要とする身体機能が衰えている人にとって、少なからぬ肉体的負担を強いられるものであった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、アクチュエータの支持剛性と装着容易性とを、より一層高次元に両立し得る歩行補助装置用装着具を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明による歩行補助装置用装着具は、使用者の股関節に対応する位置にトルク発生手段（トルクアクチュエータＴＡ１）を装着すべく使用者の腰部に着脱自在ならしめる開口を備えた腰部支持具（１)を含む歩行補助装置用装着具であって、前記腰部支持具（１)は、互いに相対摺動可能に設けられた複数の剛体部（左部２１Ｌ・右部２１Ｒ・中央部２１Ｃ）と、前記複数の剛体部を互いに離脱可能に結合する合・離脱手段（ロック機構Ｒ）とを有し、前記複数の剛体部の相対摺動によって前記開口の寸法を増減可能に構成されている。

本発明による歩行補助装置用装着具は、好ましくは、前記複数の剛体部は、少なくとも、脊柱を中心にして左右方向に分割されている。また、結合・離脱手段は、ラチットギアと、当該ラチットギアに係脱可能に噛み合うラチットポールとを含むラチェット機構に構成されている。更に、前記腰部支持具に、当該腰部支持具を上方から手でつかむ取っ手を有する

本発明による歩行補助装置用装着具によれば、装着具が剛体によって構成されているので、トルク発生手段の力の身体への伝達効率を高めることができる。しかも、装着具を剛体で形成したにも拘わらず、腰部を通過させる開口の寸法を自由に増減し得るので、着脱容易性と体形差に対する適合性とを共に高める上に多大な効果を奏することができる。特に、複数の剛体部が脊柱を中心にして左右方向に分割されているものでは、股関節アクチュエータの取付部の剛性を損なうことがないので、トルク発生手段の力の伝達効率を高める上に寄与し得る。

また、取っ手があると、装着時に装置の自重を容易に支持することができるので、装着容易性をより一層高める上で効果的である。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された外骨格型歩行補助装置の全体を示す斜視図であり、図２は、使用者への装着状態を示す側面図である。図１に示すように、この歩行補助装置は、使用者の腰部に装着される腰部支持具１と、使用者の左右の大腿部に装着される上下に長い棒状をなす大腿部支持具２と、使用者の左右の下腿部に装着される上下に長い棒状をなす下腿部支持具３と、使用者が履いた靴に装着される足部支持具４とからなっている。

腰部支持具１は、図３に示すように、比較的剛性の高い部材で上面視略Ｕ字形（コの字形）に形成された基部１ａと、基部１ａの前端部に結合した左右一対の開閉部１ｂとからなり、全体として前方中央部が開放されたＣ字形をなしている。

腰部支持具１の側部前端および大腿部支持具２の上端には、左右の股関節にトルクを付与するトルクアクチュエータＴＡ１（図２）を取り付けるための左右一対の股関節アクチュエータベース５が設けられている。また大腿部支持具２の下端および下腿部支持具３の上端には、左右の膝関節にトルクを付与するトルクアクチュエータＴＡ２（図２）を取り付けるための左右一対の膝関節アクチュエータベース６が設けられている。

大腿部支持具２の股関節アクチュエータベース５並びに膝関節アクチュエータベース６との連結部は、回動軸が前後方向に延在するヒンジ７ａ・７ｂを介して屈曲自在に連結されている。また下腿部支持具３の膝関節アクチュエータベース６並びに足部支持具４との連結部も、回動軸が前後方向に延在するヒンジ８ａ・８ｂを介して屈曲自在に連結されている。そして大腿部支持具２及び下腿部支持具３は、上下に伸縮可能にされると共に、使用者の体格に応じた適正寸法に設定した上で、例えばねじ手段などをもってその長さが固定されるようになっている。

各アクチュエータベース５・６に個々に取り付けられるトルクアクチュエータＴＡ１・ＴＡ２は、クラッチ及び減速機付き電動モータからなり、腰部支持具１並びに大腿部支持具２の下端のそれぞれにモータハウジングが固定され、大腿部支持具２並びに下腿部支持具３の各上端のそれぞれにロータが固定される。これにより、股関節並びに膝関節の運動に対応した補助的なトルクが、腰部支持具１の側部前端と大腿部支持具２の上端との連結部および大腿部支持具２の下端と下腿部支持具３の上端との連結部に与えられる。なお、両トルクアクチュエータＴＡ１・ＴＡ２は、それぞれが対応する各アクチュエータベース５・６に対して反復着脱可能なねじ手段などを介して取り付けられており、保守・整備の簡略化が図られている。

大腿部支持具２の上下方向中間位置には、一対の弾性Ｃ字形部材を適宜な上下間隔をおいて連結してなる大腿部結合クリップ９が、所定範囲を上下に摺動可能に結合している。また下腿部支持具３の上下方向中間位置にも、一対の弾性Ｃ字形部材を適宜な上下間隔をおいて連結してなる下腿部結合クリップ１０が、所定範囲を上下に摺動可能に結合している。

下腿部支持具３と足部支持具４との連結部１１は、左右方向に延在する軸上で回動可能になっており、足首の運動に追従可能になっている。

腰部支持具１の中央部には、図示されない上肢との結合部が設けられる背当て板１２が取り付けられている。なお、制御回路やバッテリー等の補機類は、背当て板１２に取り付けられる。

一方、腰部支持具１の基部１ａの左右両側部の上面には、上方から手でつかむグリップ１３が設けられている。そして基部１ａは、Ｌ字形をなす左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒと、背当て板１２に一体結合されたＩ字形をなす中央部２１Ｃとの３つの部分からなり、左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒの対向端同士が、中央部２１Ｃに対して左右方向へ摺動可能に係合している。また左右の開閉部１ｂも、基部１ａを構成する左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒの各前端部に対し、前後方向への摺動ガイド２２を介して連結されている。これにより、着脱時には、左右の開閉部１ｂの内端間の寸法（前方中央の開放部の幅寸法）を増大させ、かつ左右の開閉部１ｂを前方へ移動させることができ、装着時には、基部１ａの幅寸法及び開閉部１ｂの前後位置を使用者の体格に応じて適正に設定した上で、次に詳述するロック機構をもって固定し得るようになっている。

ロック機構Ｒは、左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒのそれぞれと中央部２１Ｃとの摺合部、および左右の各開閉部１ｂとこれに対応する摺動ガイド２２との間に設けられており、その構造は、図４、５に概念的に示したように、互いに相対摺動可能に組み合わされた第１の部材３１及び第２の部材３２と、第１の部材３１に固定されたブラケット３３にピン軸３４をもって枢支されたラチェットポール３５と、長軸が傾斜した長孔３６をもってピン軸３４に係合したラチェットレバー３７と、第２の部材３２に形成された鋸刃状をなすラチェットギア３８とからなっている。

ラチェットレバー３７は、長孔３６の範囲を遊動可能になっている。そして、ラチェットポール３５は、ラチェットギア３８との噛み合い状態を維持するように、捩りコイルばねなどで図における時計回り方向へ弾発付勢されている。

図４に示す噛み合い初期状態で、第１、第２両部材３１・３２を互いに伸長させる向き（図４において左右方向）に引っ張ると、ラチェットギア３８の歯の１つにラチェットポール３５が噛み込んで伸長方向への相対摺動が阻止される。この状態から、ラチェットレバー３７を僅かに左動させてラチェットレバー３７の先端のラチェット爪３７ａをラチェットギア３８の歯の１つに噛み合わせた上でラチェットレバー３７を反時計回りに回動させると、ラチェット爪３７ａが回動して第２の部材３２を右向きに引き込む。この時、ラチェットポール３５の遊端がラチェットギア３８の歯先で押し上げられ、ラチェットギア３８との噛み合いが外れる。

図５に示したように、ラチェットレバー３７を反時計回りに一杯回動させると、ラチェットギア３８の歯の１つ分だけ第２の部材３２が右方へ進み、捩りコイルばねなどの弾発力でラチェットポール３５の遊端が１つだけ進んだラチェットギア３８の歯に噛み込み、第２の部材３２の戻りを阻止する。

このようにして、ラチェットレバー３７を所定角度だけ往復回動することにより、第２の部材３２が歩進的に第１の部材３１側へ引き込まれる。

両者の連結解除時は、ラチェットレバー３７を反時計方向へ回動させてラチェットポール３５の遊端をラチェットギア３８の歯先から逃がし、その噛み合いが外れた位置でラチェットポール３５を固定することにより、第２の部材３２の戻り移動（左動）がフリーになる。

このような構成のラチェット式ロック機構Ｒのラチェットレバー３７を中央部２１Ｃ（背板１２）の左右両側端に設け、基部１ａを構成する左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒの対向端にラチェットギア３８を設けることにより、基部１ａを構成する左部２１Ｌ並びに右部２１Ｒを背板１２を中心に左右にスライド移動させ、且つ適宜な位置で固定することができる。

このロック機構Ｒを、基部１ａの摺動ガイド部２２と開閉部１ｂとの間に設け、基部１ａ側にラチェットレバー３７を設け、開閉部１ｂの摺動ガイド部２２との摺合部にラチエットギア３８を設けることにより、開閉部１ｂを前後移動可能に且つ適宜な位置で固定自在とすることができる。

このような構成の歩行補助装置を使用者の下肢に装着するには、先ず、腰部支持具１の開閉部１ｂ同士間の間隔寸法および開閉部１ｂの前後方向位置を適宜に設定しておき、基部の側部上面に形成されたグリップ１３を把持して使用者の腰部Ｈに腰部支持具１を装着する。腰部Ｈの後背面に背当て板１２が当接したところで左右の基部の幅寸法及び両開閉部１ｂの位置を調節し、且つ上記したロック機構Ｒのラチェットを効かせて、図３に示したように、左右の腸骨陵部２３（骨盤側面端点）から仙腸関節２４（脊柱と骨盤の接合点）の後背面に対応する部位にＵ字形をなす基部１ａを当接させ、左右の腸骨棘部２５（骨盤前面端点）に対応する部位に左右一対の開閉部１ｂを当接させ、使用者の腰骨のところに腰部支持具１を位置決めする。

次に、大腿部結合クリップ９並びに下腿部結合クリップ１０の開放端側を拡開し、使用者の大腿部並びに下腿部の外側方から使用者の大腿部並びに下腿部に各クリップ９・１０を抱着させることにより、大腿部支持具２並びに下腿部支持具３が使用者の脚部に装着される。この時、クラッチを切って両トルクアクチュエータＴＡ１・ＴＡ２をフリーにしておけば、大腿部支持具２並びに下腿部支持具３の上下各端部がヒンジ７ａ・７ｂ・８ａ・８ｂから側方へ折れ曲がるので、椅子に腰掛ける等した体勢で歩行補助装置を脚部に容易に装着することができる。

各クリップ９・１０は、対応する各支持具２・３に対して上下方向に摺動可能に結合しているので、使用者の大腿部並びに下腿部と、これらに対応する各支持具２・３との間に運動時にずれが生じても、太もも並びにふくらはぎに対して各クリップ９・１０は位置ずれを起こさないので、装着時の違和感を低減することができる。

腰部支持具１の分割態様は、図６に示したように、装着時に全閉する２分割（ａ）、装着時に一方が開放した２分割（ｂ）、あるいは前後方向についての２分割（ｃ）等々、種々の変形が可能である。また装着時に握るグリップも、上記のような別部材とせずに、基部１の側面に指先を差し込める凹所を設けるものであっても良い。

本発明が適用された歩行補助装置の装着具の全体斜視図である。 歩行補助装置の装着状態を示す側面図である。 腰部支持具の装着状態を示す上面図である。 ロック機構の初期状態を示す側面図である。 ロック機構の一歩締め込んだ状態を示す側面図である。 腰部支持具の分割の別の態様を示す概略図である。

符号の説明

１ 腰部支持具（歩行補助装置用装着具）
１ａ 基部（剛体からなる部分）
１ｂ 開閉部
２１Ｌ 左部
２１Ｒ 右部
２１Ｃ 中央部
２２ 摺動ガイド
ＴＡ１ トルクアクチュエータ（トルク発生手段）
Ｒ ロック機構（結合・離脱手段）

Claims (4)

1. 使用者の股関節に対応する位置にトルク発生手段を装着すべく使用者の腰部に着脱自在ならしめる開口を備えた腰部支持具を含む歩行補助装置用装着具であって、
   前記腰部支持具は、互いに相対摺動可能に設けられた複数の剛体部と、前記複数の剛体部を互いに離脱可能に結合する結合・離脱手段とを有し、
   前記複数の剛体部の相対摺動によって前記開口の寸法を増減可能に構成されていることを特徴とする歩行補助装置用装着具。
2. 前記複数の剛体部は、少なくとも、脊柱を中心にして左右方向に分割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用装着具。
3. 結合・離脱手段は、ラチットギアと、当該ラチットギアに係脱可能に噛み合うラチットポールとを含むラチェット機構に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の歩行補助装置用装着具。
4. 前記腰部支持具に、当該腰部支持具を上方から手でつかむ取っ手を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の歩行補助装置用装着具。

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