JP5396365B2

JP5396365B2 - 歩行補助装置

Info

Publication number: JP5396365B2
Application number: JP2010230598A
Authority: JP
Inventors: 洋介遠藤; 敬士郎菊池; 崇平田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP2012081124A

Description

本発明は、動力発生装置の動力を使用者の下肢に歩行補助力として付与する歩行補助装置に関する。

下肢部の筋力低下者のための歩行補助や歩行リハビリテーション等のために、使用者（着用者）の下肢部、特に大腿部に動力発生装置の動力を歩行補助力（歩行アシスト力）として付与する歩行補助装置が公知となっている（例えば、特許文献１〜４）。この種の歩行補助装置は、使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する略Ｃ字形の腰部フレームと、腰部フレームの左右の腰側部に対応する部分に取り付けられた左右の動力発生装置と、動力発生装置が発生する動力を大腿部運動の補助力（歩行補助力）として大腿部に伝達する大腿部装具（アーム）とを含む。

特開２００６−３２０３４９号公報特開２００６−３２０３５０号公報特開２００７−１５２０３５号公報特開２００９−９５６４５号公報

歩行補助装置は、使用者や使用者を補助する介助者から見て、簡単に状態が把握できることが好ましい。ここでの歩行補助装置の状態とは、電源が切られた状態、電源が入っているが動力発生装置の作動が禁止された待機状態、動力発生装置が作動可能である作動可能状態、歩行補助装置に異常が発生したエラー状態、システムチェック中であるシステムチェック状態等をいう。特に、歩行補助装置は、使用者の大腿部の動きを検知した後に、その大腿部の動きに応じた歩行補助力を与えるため、使用者が大腿部を動かしてみるまで歩行補助装置の状態がわからないという問題がある。

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、使用者や介助者が歩行補助装置の状態を簡単に認識することができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、使用者の腰部に装着され、腰背部から左右の腰側部へと延出した略Ｃ字状の腰部フレーム（２２）と、前記腰部フレームに支持された左右一対の動力発生装置（２６、２８）と、前記動力発生装置の出力軸に結合され、前記動力発生装置の出力を使用者の脚部に伝達する左右一対のアーム（６０、６２）と、前記腰部フレームに支持され、前記動力発生装置を制御する電装ユニット（１４）とを備えた歩行補助装置（１０）であって、前記腰部フレームの前記腰背部に対応する部分の後面に、後方へと露呈するように設けられた第１表示部（１０１）と、前記腰部フレームの左側の端部に、前方および左方へと露呈するように設けられた第２表示部（１０２）と、前記腰部フレームの右側の端部に、前方および右方へと露呈するように設けられた第３表示部（１０３）とを有し、前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて前記第１〜第３表示部の表示態様を制御し、かつ前記第１〜第３表示部の表示態様が互いに同一となるように制御することを特徴とする。

この構成によれば、使用者および介助者は、歩行補助装置の前後左右いずれの方向からでも歩行補助装置の状態を視覚的に簡単に認識することができる。

本発明の他の側面は、前記第１〜第３表示部は、それぞれＬＥＤを有し、前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて、前記第１〜第３表示部の前記ＬＥＤの発光色、発光強度および発光間隔の少なくとも１つを変化させることを特徴とする。

この構成によれば、歩行補助装置は、使用者および介助者に視認し易い表示を与えることができる。

本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、少なくとも（１）前記電装ユニットが起動されているが、前記動力発生装置への電力供給が禁止されている待機状態、（２）前記待機状態において前記電装ユニットのシステムチェックが行われているシステムチェック状態、（３）前記電装ユニットが起動され、かつ前記動力発生装置への電力供給が可能となっている作動可能状態、（４）前記電装ユニットおよびまたは前記動力発生装置に異常が発生したエラー状態、に応じて前記第１〜第３表示部の前記表示態様を変化させることを特徴とする。

この構成によれば、歩行補助装置は、使用者および介助者に各種状態を認識させることができる。

本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、音を発生するためのブザー（９９）を有し、前記（１）〜（４）の各状態に応じて前記第１〜第３表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする。

この構成によれば、歩行補助装置は、視覚に加えて聴覚を利用して使用者および介助者に各種状態を認識させることができる。

本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、当該電装ユニットに電力を供給するバッテリ（９２）の残量に応じて、前記第１〜第３表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする。

この構成によれば、歩行補助装置は、バッテリ残量を使用者および介助者に認識させることができる。

以上の構成によれば、歩行補助装置は使用者や介助者に、状態を簡単に認識させることができる。

実施形態に係る歩行補助装置を示す斜視図実施形態に係る歩行補助装置を示す背面図実施形態に係る歩行補助装置の電気回路を模式的に示すブロック図

以下、図面を参照して、本発明を歩行補助装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、歩行補助装置の方向を各図に示す方向に基づいて説明する。歩行補助装置は、略左右対称な構造を有しており、使用者に装着された状態で、その前後方向が使用者の矢状軸に一致し、その左右方向が使用者の前額軸に一致する。

図１および図２に示すように、歩行補助装置１０は腰部装具１２を有する。腰部装具１２は、平面視で略Ｃ字形状をなす中空構造のメインフレーム（腰部フレーム）２２を備えている。メインフレーム２２は、使用者の腰部に装着された状態で、腰背部より左右の腰側部側かつ前方へ延出し、左前端部分２２Ｂおよび右前端部分２２Ｃを構成している。メインフレーム２２は、プラスチックの成形品で、例えば、ポリアミド樹脂やガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性（機械的強度）を有する材料により構成されている。

図２に示すように、メインフレーム２２の使用者の腰背部に対応する中間部分２２Ａには、前後方向に貫通する収容孔２５が形成されており、当該収容孔２５内には、電装ユニット１４が収容されている。電装ユニット１４は収容孔２５に収容された状態で、収容孔２５の周縁部にゴムブッシュを介してボルト締結されている。

図１に示すように、メインフレーム２２の中間部分２２Ａの前方側には、使用者の腰背部に当接する背部当て板２４がヒンジを介して回動自在に取り付けられている。背部当て板２４は、前方側へと回動することによって、電装ユニット１４の前面を前方側に露出させる。

メインフレーム２２の内側には使用者の腹部に巻き付けられる腹部ベルト３０が設けられている。腹部ベルト３０は、それぞれの後端がメインフレーム２２に結合された左側ベルト３６および右側ベルト３８と、左側ベルト３６および右側ベルト３８の前端にバックル３９を介して連結された前側ベルト４０と、左側ベルト３６および右側ベルト３８の内側（使用者側）に設けられた幅広の左横腹部ベルト４４および右横腹部ベルト４６とにより構成されている。これらのベルト３６、３８、４０、４４、４６は、織布や皮革等の可撓性材料から構成されている。左側ベルト３６および右側ベルト３８の前端部は、メインフレーム２２の左右の前端部分２２Ｂ、２２Ｃから延出する左側スタビライザ部材４８および右側スタビライザ部材４９によって保持されている。

左右の前端部分２２Ｂ、２２Ｃの下側には、動力発生装置である左電動モータユニット２６および右電動モータユニット２８が前後方向軸回りに回動可能に取り付けられている。左右の電動モータユニット２６、２８は、電動モータ５１、５２と、電動モータ５１、５２の出力部材の回動角度を検出する角度センサ５３、５４をケーシング５５、５６内に内蔵している。

電動モータユニット２６、２８には、電動モータ５１、５２の出力部材とトルク伝達関係で連結されるスイングアーム（大腿部フレーム）６０、６２の基端部６０Ａ、６２Ａが着脱可能に連結されている。

スイングアーム６０、６２は、アルミニウム等の軽金属や、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性を有する材料により構成され、使用者の股関節部の外側から使用者の大腿部前側へと太腿に沿って延びるように捩られた形状に形成されている。

スイングアーム６０、６２の大腿部前側に位置する先端部６０Ｂ、６２Ｂには、大腿前部当て板６８、７０が、首振り可能に取り付けられている。大腿前部当て板６８、７０は、プラスチック製で、大腿前部の形状に合った湾曲形状をしており、通気性と柔軟性を高めるために、上下方向に延在する多数のスリットが形成されている。大腿前部当て板６８、７０には、使用者の大腿部に巻き掛けられる大腿部ベルト７３、７４がバックル７５、７６を介して結合されている。

電装ユニット１４は、ＣＰＵやメモリ等から構成されたマイクロコンピュータを含むＥＣＵ９１と、ＥＣＵ９１および左右の電動モータ５１、５２に電力を供給するためのバッテリ９２と、ＥＣＵ９１によって制御される左右一対のインバータ９３、９４と、バッテリ９２とＥＣＵ９１および左右の電動モータ５１、５２とを接続・切断する主電源スイッチ９６と、バッテリ９２の電圧をＥＣＵ９１に適した電圧に変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ９５と、ＥＣＵ９１に作動制御され、警告音を発生するブザー９９とを備えている（図３参照）。

主電源スイッチ９６は、電路を開閉する開閉器であって、押すたびにオンとオフが反転する位置保持型スイッチ（オルタネートスイッチ）の押しボタンスイッチであってよく、図２に示すように、その操作部である押しボタンは電装ユニット１４の後面に、後方へと露呈するように設けられている。図３に示すように、主電源スイッチ９６は、オンされた状態で、バッテリ９２からＥＣＵ９１と、左右一対のインバータ９３、９４を介して左右の電動モータ５１、５２とに電力の供給を可能にする一方、オフ状態でバッテリ９２からＥＣＵ９１および左右の電動モータ５１、５２への電力供給を遮断する。

主電源スイッチ９６の後方に露呈した面には、第１表示部１０１が設けられている。第１表示部１０１は、押しボタンの内部に設けられた２色ＬＥＤと、２色ＬＥＤを覆う透光性のカバーとからなり、第１表示部１０１の発光状態は歩行補助装置１０の後方に位置する者から視認可能となっている。

また、図３に示すように、ＥＣＵ９１には、メインフレーム２２の左右の前端部分２２Ｂ、２２Ｃに設けられた左手元スイッチ９７および右手元スイッチ９８からの信号が入力される。左手元スイッチ９７および右手元スイッチ９８は、メインフレーム２２の左右の前端部分２２Ｂ、２２Ｃに傾動可能に設けられている。左手元スイッチ９７および右手元スイッチ９８は、捩りばねによって一方の傾動方向に付勢されており、捩りばねの付勢力に抗して他方の傾動方向に押圧された場合に信号をＥＣＵ９１に出力する。

図１に示すように、左右の手元スイッチ９７、９８の前面は曲面状に形成されており、それらの前面部には、第２表示部１０２および第３表示部１０３が設けられている。第２表示部１０２は、２色ＬＥＤと、２色ＬＥＤを覆う透光性のカバーとからなり、第２表示部１０２の発光状態は歩行補助装置１０の前方および左方、上方に位置する者から視認可能となっている。同様に、第３表示部１０３は、２色ＬＥＤおよびカバーを備え、歩行補助装置１０の前方および右方、上方に位置する者から視認可能となっている。第１〜第３表示部１０１〜１０３の２色ＬＥＤは、それぞれ赤色または緑色に発光可能であり、ＥＣＵ９１に接続されて、発光色、発光強度および発光間隔の発光態様がＥＣＵ９１によって制御されている。本実施形態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３の２色ＬＥＤは、互いに同一となる発光態様となるように制御されている。

主電源スイッチ９６がオンされた後、左右の手元スイッチ９７、９８のいずれも操作されない場合には、バッテリ９２からＥＣＵ９１および左右のインバータ９３、９４に電力が供給されるもののＥＣＵ９１が左右のインバータ９３、９４を構成するスイッチング素子の開閉制御しないため、左右の電動モータ５１、５２の作動が禁止されている。この状態を待機状態という。待機状態からの左右の手元スイッチ９７、９８のいずれかが操作されて、左右の手元スイッチ９７、９８のいずれかからＥＣＵ９１に信号が入力されると、ＥＣＵ９１が左右のインバータ９３、９４を制御可能になり、左右の電動モータ５１、５２が作動可能になる。この状態を作動可能状態という。この作動可能状態から、再び左右の手元スイッチ９７、９８のいずれかを操作すると、手元スイッチ９７、９８からＥＣＵ９１に信号が入力され、ＥＣＵ９１による左右のインバータ９３、９４の制御が禁止され、左右の電動モータ５１、５２が作動不能になる。なお、作動可能状態において、主電源スイッチ９６をオフにすると、バッテリ９２からＥＣＵ９１および電動モータ５１，５２への電力供給が遮断され、電動モータ５１，５２が駆動することはない。

作動可能状態では、使用者の大腿部の動きに応じてスイングアーム６０、６２が回動した際に、角度センサ５３が検出した角度信号に応じて、ＥＣＵ９１がスイングアーム６０、６２の回動量を決定し、左右のインバータ９３、９４を駆動して左右の電動モータ５１、５２を駆動する。これにより、左右の電動モータ５１、５２が発生する動力が使用者の大腿部に歩行補助力として付与される。

ＥＣＵ９１は、上記の待機状態および作動可能状態に加えて、少なくともシステムチェック状態と、エラー状態とを取り得る。システムチェック状態は、ＥＣＵ９１が待機状態のときに取り得る状態であり、ＥＣＵ９１が角度センサ５３や他のセンサから入力される値と所定の閾値とを比較してシステムが正常に作動しているか否かを確認している状態である。エラー状態は、システムチェック状態において異常が検出された際にとる状態であり、この状態では作動可能状態への移行が禁止されており、左右の手元スイッチ９７、９８からＥＣＵ９１に信号が入力されても作動可能状態へと変化しない。

第１〜第３表示部１０１〜１０３とブザー９９は、歩行補助装置１０が、上記の待機状態、作動可能状態、システムチェック状態、エラー状態のいずれの状態となっているのかを視覚的および聴覚的に示す。例えば、待機状態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３がそれぞれ同じ明るさで緑色に発光し続けるとともにブザー９９が鳴動せず、作動可能状態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３がそれぞれ同じ明るさで赤色に発光し続けるとともにブザー９９が鳴動せず、システムチェック状態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３がそれぞれ同じ明るさで緑色に１秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー９９が鳴動せず、エラー状態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３がそれぞれ同じ明るさで赤色に１秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー９９が警告音を発するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ９１がバッテリ９２から供給される電圧が所定値以下か否かを判定し、所定値以下の場合にはバッテリ残量が低下しているとして、第１〜第３表示部１０１〜１０３がそれぞれ同じ明るさで赤色に２秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー９９が上記のエラー状態のときと異なる警告音を発するようにしてもよい。

本実施形態では、歩行補助装置１０の後方から視認可能な位置に第１表示部１０１を設け、歩行補助装置１０の前方、左方および上方から視認可能な位置に第２表示部１０２を設け、歩行補助装置１０の前方、右方および上方から視認可能な位置に第３表示部１０３を設け、第１〜第３表示部１０１〜１０３がいずれも同じ表示態様を示すようにしたため、歩行補助装置１０の使用者を補助する介助者は、歩行補助装置１０の前後左右いずれの方向からでも歩行補助装置１０の状態を視覚により把握することができる。なお、歩行補助装置１０の使用者は、第２表示部１０２または第３表示部１０３を上方から確認することができる。

また、ブザー９９を第１〜第３表示部１０１〜１０３と併用することによって、使用者等に伝達する状態のバリエーションを増加させることができる。特に、ブザー９９による警告音は、第１〜第３表示部１０１〜１０３を見ない場合においても、使用者等に歩行補助装置１０の状態を認識させることができるため、エラーが発生した場合や、バッテリの残量が少ない等、異常状態を確実に使用者に認識させる必要がある場合に有用である。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、２色ＬＥＤは、公知の様々なＬＥＤや発光体（電球）等で代替が可能であり、発光色を増加させる等によって、歩行補助装置１０の様々な状態を表示することができる。また、実施形態では、第１〜第３表示部１０１〜１０３を主電源スイッチ９６および左右の手元スイッチ９７、９８に設けたが、電装ユニット１４の後面や、メインフレーム２２に直接設けてもよい。また、実施形態では、待機状態や作動可能状態等を例に挙げて第１〜第３表示部１０１〜１０３およびブザー９９の表示態様および鳴動態様を示したが、他の様々な状態に合わせて表示態様等を変更するようにしてよい。

１０…歩行補助装置、１２…腰部装具、１４…電装ユニット、２２…メインフレーム（腰部フレーム）、２２Ａ…中間部分、２２Ｂ…左前端部分、２２Ｃ…右前端部分、２６，２８…電動モータユニット、５１，５２…電動モータ、５３…角度センサ、６０，６２…スイングアーム、９１…ＥＣＵ、９２…バッテリ、９３…インバータ、９５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、９６…主電源スイッチ、９７…左手元スイッチ、９８…右手元スイッチ、９９…ブザー、１０１…第１表示部、１０２…第２表示部、１０３…第３表示部、

Claims

使用者の腰部に装着され、腰背部から左右の腰側部へと延出した略Ｃ字状の腰部フレームと、前記腰部フレームに支持された左右一対の動力発生装置と、前記動力発生装置の出力軸に結合され、前記動力発生装置の出力を使用者の脚部に伝達する左右一対のアームと、前記腰部フレームに支持され、前記動力発生装置を制御する電装ユニットとを備えた歩行補助装置であって、
前記腰部フレームの前記腰背部に対応する部分の後面に、後方へと露呈するように設けられた第１表示部と、
前記腰部フレームの左側の端部に、前方および左方へと露呈するように設けられた第２表示部と、
前記腰部フレームの右側の端部に、前方および右方へと露呈するように設けられた第３表示部と
を有し、
前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて前記第１〜第３表示部の表示態様を制御し、かつ前記第１〜第３表示部の表示態様が互いに同一となるように制御することを特徴とする歩行補助装置。
前記第１〜第３表示部は、それぞれＬＥＤを有し、
前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて、前記第１〜第３表示部の前記ＬＥＤの発光色、発光強度および発光間隔の少なくとも１つを変化させることを特徴とする、請求項１に記載の歩行補助装置。
前記電装ユニットは、少なくとも（１）前記電装ユニットが起動されているが、前記動力発生装置への電力供給が禁止されている待機状態、（２）前記待機状態において前記電装ユニットのシステムチェックが行われているシステムチェック状態、（３）前記電装ユニットが起動され、かつ前記動力発生装置への電力供給が可能となっている作動可能状態、（４）前記電装ユニットおよびまたは前記動力発生装置に異常が発生したエラー状態、に応じて前記第１〜第３表示部の前記表示態様を変化させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の歩行補助装置。
前記電装ユニットは、
音を発生するためのブザーを有し、
前記（１）〜（４）の各状態に応じて前記第１〜第３表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする、請求項３に記載の歩行補助装置。
前記電装ユニットは、当該電装ユニットに電力を供給するバッテリの残量に応じて、前記第１〜第３表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする、請求項４に記載の歩行補助装置。