JP5946203B1 - 膝補助装具 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、当該装置を使用者の体に装着するための固定具と、使用者の左右の大腿部に夫々装着される補助器具と、補助器具の一端に固定されているギアと、左右の補助器具にギアを介してモータの動力を伝達するチェーン3とを備える歩行補助装置が開示されている。
特許文献2には、使用者が脚に装着する膝補助装具のエアシリンダによって起立・着座時の脚の動作を補助する脚補助装置が開示されている。
特許文献3には、着座部材を使用者が跨ぐ形態で利用する歩行補助装置が開示されている。この歩行補助装置は、駆動源にて第2関節部分を回動駆動させ、脚リンクを伸び方向、すなわち、着座部材を押し上げる方向に駆動し、使用者の体重の一部を支持する支持力を発生する制御を行っている。
特許文献4には、使用者の両足平の荷重割合によって算出したアシスト力に応じて駆動源を駆動し、歩行をアシストする技術が開示されている。介護福祉支援、家庭での筋力弱体者の自立運動の支援、並びに工場ラインでの重量物運搬支援及び長時間の立ち仕事の支援等に用いられるアシスト装置である。
特許文献5には、大腿部着装部材と、下腿部着装部材と、両者の基端とを回動自在に軸着する枢軸ピンと、枢軸ピンに軸支されたトルク調節ギアと、内端を枢軸ピンに固定し、外端をトルク調節ギア板面に掛止した渦巻バネと、トルク調節摘を備えそれを回転してトルク調節ギアを回転駆動するトルク調節ギア駆動機構と、枢軸ピンの先端に設けた非円柱形状のストッパ凸部及び下腿部着装部材下面のストッパ凸部と嵌合可能な枢軸ピンストッパ凹部とを備える立ち上がり補助具が開示されている。
特許文献6には、リハビリ療法を受けている関節の全動作範囲において、相対的に一定のトルクを加えることができる動作範囲副子を開示している。副子は、それぞれ関節の第1及び第2の側の患者の身体部分に接続するよう構成された、第1及び第2の固定器部と、駆動アセンブリを包含する。第1及び第2の固定器部は、第1及び第2の腕をそれぞれ包含し、回転軸構造により副子の旋回軸回りに旋回自在に連結されている。駆動アセンブリは、従動プーリ、駆動プーリ、バイアス部材、及び連結部を包含する。従動プーリは、副子旋回軸回りに第2の腕に取り付けられる。駆動プーリは、駆動軸回りに、副子旋回軸より間隔を置いて第1の腕に取り付けられる。バイアス部材は、第1の腕と駆動プーリとに連結され駆動プーリにトルクを加える。連結部は、駆動プーリを従動プーリに連結し、第1の固定器部と及び第2の固定器部との間にトルクを加える。バイアス部材は渦巻きバネを包含する。バネは、駆動軸回りに配置され、第1の腕に取り付けられた第1の端及び駆動プーリに取り付けられた第2の端を有する。駆動プーリと従動プーリとはベルトにより連結される。
特許文献7には、腓腹用副子と足支持部とが、継手を介して踝の高さで結合されており、継手の回転軸が足の側面に対してほぼ直角であり、継手がばねを有しており、該ばねのばね力がつま先の上向き運動の方向に作用する足を支持するための装具が開示されている。
特許文献8には、一の装着具と別の装着具にトーションバネおよびコイルバネを取り付けた歩行補助装具を腰と大腿部の屈折部に装着することにより、バネの特性(元に戻る力)を利用して足を上げようとする僅かな力で足を上げることが出来るようにした発明が開示されている。ただし、技術的な内容は記載されていない。
また、膝補助装具100は、使用者の足の膝上の大腿部に装着され、該大腿部の側面に添えられる上フレーム11、71と、その上端を該大腿部に保持する大腿部ベルト12とからなる大腿部着装部材1と、使用者の足の膝下の下腿部に装着され、該下腿部の側面に添えられる下フレーム21、81と、該下フレーム21を該下腿部に保持する下腿部ベルト22とからなる下腿部着装部材2と、大腿部着装部材1と下腿部着装部材2とを回動自在に軸着したケーシング3(外側)及び内側関節ピン90(内側)とから構成されてもよい。さらに、使用者の膝部全体を覆い、膝を開口する開口部63を有する膝部サポータ62を、上フレーム11、71と下フレーム21、81とに面ファスナ等で装着できるようにしてもよい。またさらに、下フレーム21、81の下端に受け金具25を介して足首ベルト26を備えるようにすることもできる。このような構成により、本発明の膝補助装具100を使用者の足にぴったり装着することができる。
本発明において最も重要な構成要素であり特徴部分であるケーシング3については、大腿部着装部材1と下腿部着装部材2とを回動自在に、より詳細には上フレーム11と下フレーム21とを回動自在に軸着する部材であるが、図4、5、6において詳細に後述する。
下記の表2は、図10(a)において、ボルトB1をトルク受け部孔331aに、ボルトB2をトルク受け部孔332aに挿置した場合におけるトルクの参考値を示している。始動角度が0度の場合は、ねじりコイルばねの第二のアーム部412、512が規制されても、当然にトルクは働かない。膝曲げ角度90度のときは、ねじりコイルばねの変位角度の推定で85度となり、トルクは第一のねじりコイルばね41と第二のねじりコイルばね51の合計で12.7N−mとなる。また、膝曲げ角度120度のときは、ねじりコイルばねの変位角度の推定で110度となり、トルクは第一のねじりコイルばね41と第二のねじりコイルばね51の合計で16.5N−mとなる。さらに、膝曲げ角度150度のときは、ねじりコイルばねの変位角度の推定で135度となり、トルクは第一のねじりコイルばね41と第二のねじりコイルばね51の合計で20.3N−mとなる。
1 大腿部着装部材
11 上フレーム
12 大腿部ベルト
2 下腿部着装部材
21 下フレーム
22 下腿部ベルト
3 ケーシング
31 枢軸ピン
32 軸受部
320 筒状部
321 ベース
322 溝
323 324 係止孔
325 支承孔
33 筒状外装部
41 第一のねじりコイルばね
410 巻回部
411 第一のアーム部(固定端)
412 第二のアーム部(鈎部)
51 第二のねじりコイルばね
510 巻回部
511 第一のアーム部(固定端)
512 第二のアーム部(鈎部)
331 332 トルク受け部
331a 331b 331c 331d トルク受け部の孔
332a 332b 332c 332d トルク受け部の孔
B1 B2 ボルト
326 ストッパ
26 足首ベルト
Claims (6)
- 使用者の大腿部に沿わせて装着せしめ、前記使用者の大腿部と一体に運動する大腿部着装部材と、
使用者の下腿部に沿わせて装着せしめ、前記使用者の下腿部と一体に運動する下腿部着装部材と、
前記使用者の膝横付近に設けられ、前記下腿部着装部材の上部と一体化したケーシングと、
前記ケーシングの中心軸に回動可能に軸装され、前記大腿部着装部材の下部と一体化され、前記大腿部着装部材を介して前記使用者の膝の屈伸角度に応じて前記ケーシング内で回動するベースと、
前記ケーシングの中に内装された渦巻き状に巻回したねじりコイルばねであって、その一端が前記ケーシングの一部に固定された固定端であり、その他端が鈎部のついた自由端となっているねじりコイルばねと、
前記ケーシングにおいて、前記ねじりコイルばねの前記鈎部を通過する回動軌跡を持つ位置に設けられた構造物で、前記ベースの回動により前記鈎部に掛合すると前記回動角度に応じたトルクを前記ねじりコイルばねから受け取るトルク受け部を備え、
前記ねじりコイルばねと前記トルク受け部のセットがそれぞれ複数個あり、 各々の前記ねじりコイルばねの径が異なるもので、各々の前記トルク受け部の取り付け位置が、セットとなる前記ねじりコイルばねの前記鈎部を通過する前記回動軌跡上に設けられ掛合し得る位置であり、
前記使用者の膝の屈伸角度に応じて前記ねじりコイルばねの弾性力によりトルクを発生させ、前記使用者の膝屈伸を補助することを特徴とする膝補助装具。 - 前記ベース内における前記トルク受け部の設置箇所を、前記鈎部を通過する前記回動軌跡上において選択可能な構造とし、前記トルク受け部が前記ねじりコイルばねからトルクを受け取り始めるトルク始動角度を調節可能としたことを特徴とする請求項1に記載の膝補助装具。
- 前記ねじりコイルばねと前記トルク受け部のセットにおいて、各々の前記トルク受け部の取り付け位置を異なるものとし、各々の前記トルク受け部が対応する前記ねじりコイルばねからトルクを受け取り始める前記トルク始動角度が異なるものとしたことを特徴とする請求項2に記載の膝補助装具。
- 前記トルク始動角度は、0度から30度の間の任意の設定であることを特徴とする請求項2又は3に記載の膝補助装具。
- 前記大腿部着装部材が、前記使用者の大腿部の側面に添えられる上フレームと、前記大腿部に装着する大腿部ベルトを備えたものであり、
前記下腿部着装部材が、前記使用者の下腿部の側面に添えられる下フレームと、前記下腿部に装着する下腿部ベルトを備えたものであり、
前記ケーシングが、前記中心軸である枢軸ピンと、前記枢軸ピンを回動自在に支承する軸受部と、前記軸受部を覆って前記枢軸ピンの上部を固定する筒状外装部とを備えたものである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の膝補助装具。 - 前記下腿部着装部材は、前記下フレームの下端に足首ベルトを備えることを特徴とする請求項5に記載の膝補助装具。
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