特開 2022-117699 歩行補助装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022117699

(43)【公開日】2022-08-12

(54)【発明の名称】歩行補助装置

(51)【国際特許分類】

   A61F 2/62 20060101AFI20220804BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20220804BHJP

【ＦＩ】

A61F2/62

B25J11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021014333

(22)【出願日】2021-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】000155609

【氏名又は名称】ＫＹＢ－ＹＳ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125369

【氏名又は名称】学校法人東海大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 靖

(72)【発明者】

【氏名】福沢 祐二

(72)【発明者】

【氏名】荒川 拓也

(72)【発明者】

【氏名】小金澤 鋼一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 澪生

【テーマコード（参考）】

3C707

4C097

【Ｆターム（参考）】

3C707AS38

3C707HS13

3C707HT36

3C707XK03

3C707XK06

3C707XK13

3C707XK14

3C707XK27

3C707XK45

3C707XK62

4C097AA02

4C097BB02

4C097BB09

4C097CC08

4C097CC18

4C097TA05

4C097TB08

4C097TB13

(57)【要約】

【課題】使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な歩行補助装置を提供する。
【解決手段】使用者の大腿部に取り付けられる支持部材２と、支持部材２に対して屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結される下腿部材３と、支持部材２と下腿部材３との間に設けられ、支持部材２に対して下腿部材３が屈曲方向に回動すると収縮する油圧シリンダ７と、第１ハウジング１１１と第１ハウジング１１１の内周を移動するスプール１２１とを有し、第１ハウジング１１１に対するスプール１２１の位置によって油圧シリンダ７の作動油の流れを切り換える切換弁１１０と、を備え、切換弁１１０は、油圧シリンダ７が収縮しようとするときの作動油の流れを遮断する遮断位置１１０ａと、油圧シリンダ７が収縮するときの作動油の流量を絞る絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の大腿部に取り付けられる支持部材と、
前記支持部材に対して屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結される下腿部材と、
前記支持部材と前記下腿部材との間に設けられ、前記支持部材に対して前記下腿部材が屈曲方向に回動すると収縮する第１液圧シリンダと、
本体部と前記本体部の内周を移動するスプールとを有し、前記本体部に対する前記スプールの位置によって前記第１液圧シリンダの液体の流れを切り換える切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、前記第１液圧シリンダが収縮しようとするときの液体の流れを遮断する遮断位置と、前記第１液圧シリンダが収縮するときの液体の流量を絞る絞り位置と、を有する、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項2】

請求項１に記載の歩行補助装置であって、
前記下腿部材に対して底屈方向及び背屈方向に回動可能に連結される足部材と、
前記下腿部材と前記足部材との間に設けられ、前記下腿部材に対して前記足部材が背屈方向に回動すると収縮する第２液圧シリンダと、
前記第１液圧シリンダが収縮するときに液体を排出する一方側圧力室と前記第２液圧シリンダが収縮するときに液体を排出する一方側圧力室とを連通させる第１連通路と、
前記第１液圧シリンダが収縮するときに液体が供給される他方側圧力室と前記第２液圧シリンダが収縮するときに液体が供給される他方側圧力室とを連通させる第２連通路と、
前記第２連通路と前記第１連通路とを連通させる第３連通路と、
を更に備え、
前記切換弁は、前記第３連通路に設けられて前記第１連通路から前記第２連通路に流れる液体の流れを切り換える、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項3】

請求項２に記載の歩行補助装置であって、
前記絞り位置は、液体の絞り量が互いに異なる複数の絞り位置を有する、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の歩行補助装置であって、
前記切換弁は、前記第１液圧シリンダと前記第２液圧シリンダとの少なくとも一方が伸長するときの液体の流れを許容して収縮するときの液体の流れを遮断する逆止弁を更に有する、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項5】

請求項４に記載の歩行補助装置であって、
前記逆止弁は、前記スプール内に設けられる、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項6】

請求項２から５のいずれか一つに記載の歩行補助装置であって、
前記下腿部材に対して伸展方向に回動するように前記支持部材を付勢する第１付勢部材と、
前記下腿部材に対して底屈方向に回動するように前記足部材を付勢する第２付勢部材と、
を更に備える、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項7】

請求項２から６のいずれか一つに記載の歩行補助装置であって、
前記切換弁は、前記第１液圧シリンダの伸縮方向が長手方向となるように前記第１液圧シリンダに取り付けられる、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【請求項8】

請求項２から７のいずれか一つに記載の歩行補助装置であって、
前記第１液圧シリンダに取り付けられて前記第１液圧シリンダと前記第２液圧シリンダとの少なくとも一方が収縮するときに液体を貯留する蓄圧器を更に備え、
前記切換弁は、前記第１液圧シリンダの前方又は後方に設けられ、
前記蓄圧器は、前記第１液圧シリンダを挟んで前記切換弁とは反対の位置に設けられる、
ことを特徴とする歩行補助装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、使用者の歩行動作を補助する歩行補助装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、足底部位置に配置される入力シリンダと、大腿側リンクと下腿側リンクとの間に配置される出力シリンダと、を備える膝継手が開示されている。この膝継手では、歩行動作中に入力シリンダが床反力により圧縮されると、出力シリンダが大腿側リンクに伸展トルクを発生させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３３４２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、歩行時における使用者の膝関節部の動きは、歩行速度や歩幅の違いによって異なる。しかしながら、特許文献１の膝継手では、歩行中に足が地面に着いて体重がかかっている立脚期には、使用者の足底部が地面に着いていることにより入力シリンダが圧縮されて、出力シリンダが膝関節部を伸展させる方向に伸長することで、膝が曲がる膝折れが防止される。そのため、踵が着いてからつま先が離れるまで、若しくはつま先が着いてから踵が離れるまでの足底部が地面に着いている間は、膝を曲げることができない。即ち、使用者の歩行動作の違いに合わせて動きを変更することは困難である。

【0005】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な歩行補助装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、使用者の大腿部に取り付けられる支持部材と、支持部材に対して屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結される下腿部材と、支持部材と下腿部材との間に設けられ、支持部材に対して下腿部材が屈曲方向に回動すると収縮する第１液圧シリンダと、本体部と本体部の内周を移動するスプールとを有し、本体部に対するスプールの位置によって第１液圧シリンダの液体の流れを切り換える切換弁と、を備え、切換弁は、第１液圧シリンダが収縮しようとするときの液体の流れを遮断する遮断位置と、第１液圧シリンダが収縮するときの液体の流量を絞る絞り位置と、を有する。

【0007】

この発明では、切換弁を遮断位置に切り換えた場合には、第１液圧シリンダが収縮しようとするときの液体の流れが遮断される。そのため、支持部材に対して下腿部材が屈曲方向に回動できない。一方、切換弁を絞り位置に切り換えた場合には、第１液圧シリンダが収縮しようとするときの液体の流量が絞られる。そのため、支持部材に対して下腿部材が屈曲方向に緩やかに回動する。このように、切換弁を遮断位置と絞り位置とに切り換えることで、歩行速度や歩幅の違いによって異なる使用者の膝関節部の動きに合わせた動きをすることができる。

【0008】

また、本発明は、下腿部材に対して底屈方向及び背屈方向に回動可能に連結される足部材と、下腿部材と足部材との間に設けられ、下腿部材に対して足部材が背屈方向に回動すると収縮する第２液圧シリンダと、第１液圧シリンダが収縮するときに液体を排出する一方側圧力室と第２液圧シリンダが収縮するときに液体を排出する一方側圧力室とを連通させる第１連通路と、第１液圧シリンダが収縮するときに液体が供給される他方側圧力室と第２液圧シリンダが収縮するときに液体が供給される他方側圧力室とを連通させる第２連通路と、第２連通路と第１連通路とを連通させる第３連通路と、を更に備え、切換弁は、第３連通路に設けられて第１連通路から第２連通路に流れる液体の流れを切り換える。

【0009】

この発明では、使用者が前方へ歩行する際、前方に踏み出した足部材の底部が地面に着くときには、足首関節部は底屈方向に回動しており膝関節部は軽度に屈曲している。使用者が更に前進すると、足首関節部が背屈方向に回動し膝関節部は伸展方向に回動する。このとき、切換弁が遮断位置に切り換えられていると、第２液圧シリンダが徐々に収縮するのに伴い、第２液圧シリンダから排出された液体が第１連通路を介して第１液圧シリンダに移動することで、第１液圧シリンダは徐々に伸長する。よって、第１液圧シリンダ及び第２液圧シリンダは、膝関節部及び足首関節部に、使用者の歩行動作に合った動きをさせることができる。

【0010】

また、本発明では、絞り位置は、液体の絞り量が互いに異なる複数の絞り位置を有する。

【0011】

この発明では、例えば使用者が階段を降りる場合には、足首関節部が背屈方向に回動すると共に膝関節部が屈曲方向に回動する動作が要求される。このような場合に、切換弁が絞り量の異なる複数の絞り位置を有することで、第１液圧シリンダの一方側圧力室から排出された液体を、平地を歩行する場合とは異なる絞り量で第１液圧シリンダの他方側圧力室に供給することができる。よって、平地を歩行する場合だけでなく、階段を昇降する場合にも、使用者は、歩行補助装置を用いて自然な歩行動作をとることができる。

【0012】

また、本発明では、切換弁は、第１液圧シリンダと第２液圧シリンダとの少なくとも一方が伸長するときの液体の流れを許容して収縮するときの液体の流れを遮断する逆止弁を更に有する。

【0013】

この発明では、逆止弁が設けられることで、第２液圧シリンダの状態に関わらず第１液圧シリンダを伸長させることができる。よって、足首関節部の動きとは関係なく膝関節部を進展させる動作を速やかに行うことができる。

【0014】

また、本発明では、逆止弁は、スプール内に設けられる。

【0015】

この発明では、逆止弁がスプール内に設けられることで、歩行補助装置の小型軽量化が可能である。

【0016】

また、本発明は、下腿部材に対して伸展方向に回動するように支持部材を付勢する第１付勢部材と、下腿部材に対して底屈方向に回動するように足部材を付勢する第２付勢部材と、を更に備える。

【0017】

この発明では、第１付勢部材が下腿部材に対して支持部材を伸展方向に付勢し、第２付勢部材が下腿部材に対して足部材を底屈方向に付勢することで、遊脚期（足が地面から離れたとき）に膝関節部及び足首関節部を自然な状態に戻すことができる。

【0018】

また、本発明では、切換弁は、第１液圧シリンダの伸縮方向が長手方向となるように第１液圧シリンダに取り付けられる。

【0019】

この発明では、切換弁の長手方向が第１液圧シリンダの伸縮方向と一致しているので、切換弁が第１液圧シリンダに沿って設けられ、第１液圧シリンダから大きく突出することを防止できる。

【0020】

また、本発明は、第１液圧シリンダに取り付けられて第１液圧シリンダと第２液圧シリンダとの少なくとも一方が収縮するときに液体を貯留する蓄圧器を更に備え、切換弁は、第１液圧シリンダの前方又は後方に設けられ、蓄圧器は、第１液圧シリンダを挟んで切換弁とは反対の位置に設けられる。

【0021】

この発明では、切換弁と蓄圧器とが第１液圧シリンダを挟んで前後に設けられる。これにより、切換弁と蓄圧器とが膝関節部の屈曲動作及び伸長動作の邪魔をすることを防止できる。また、切換弁と蓄圧器とが第１液圧シリンダに沿って設けられ、健常者の脚と同様の形状にすることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な歩行補助装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る歩行補助装置の右側面図である。

【図2】図２は、図１における正面図である。

【図3】図３は、図１における背面図である。

【図4】図４は、図１において下腿部材が屈曲方向に回動し足部材が背屈方向に回動した状態を示す図である。

【図5】図５は、図１の歩行補助装置に長さ調整部材が挿入された状態を示す図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る歩行補助装置の液圧回路である。

【図7】図７は、切換弁の断面図であり、スプールが遮断位置にある状態を示す図である。

【図8】図８は、切換弁の断面図であり、スプールが絞り位置にある状態を示す図である。

【図9】図９は、切換弁の断面図であり、スプールが他の絞り位置にある状態を示す図である。

【図10】図１０は、切換弁の断面図であり、スプールが他の絞り位置にある状態を示す図である。

【図11】図１１は、蓄圧器の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図１から図１１を参照して、本発明の実施形態に係る歩行補助装置としての油圧義足（液圧義足）１について説明する。油圧義足１では、液体として作動油が用いられる。非圧縮性流体であればよいので、作動油に代えて、作動水など他の液体を用いてもよい。

【0025】

以下では、大腿部に対して下腿部を曲げる方向（脹脛を大腿部に近付ける方向）を「屈曲方向」と称し、大腿部に対して下腿部を伸ばす方向（脹脛を大腿部から離す方向）を「伸展方向」と称する。また、下腿部に対して足部を曲げる方向（つま先を下腿部に近付ける方向）を「背屈方向」と称し、下腿部に対して足部を伸ばす方向（つま先を下腿部から離す方向）を「底屈方向」と称する。また、足が地面に着いているときを「立脚期」と称し、足が地面から離れているときを「遊脚期」と称する。

【0026】

まず、図１から図５を参照して、油圧義足１の全体構成について説明する。

【0027】

図１は、油圧義足１の右側面図である。図２は、図１における正面図である。図３は、図１における背面図である。図４は、図１において下腿部材３が屈曲方向に回動し足部材４が背屈方向に回動した状態を示す図である。図５は、図１の油圧義足１に長さ調整部材３３ａが挿入された状態を示す図である。

【0028】

図１から図３に示すように、油圧義足１は、大腿骨を切断した大腿切断の使用者が用いる大腿義足である。油圧義足１は、支持部材２と、下腿部材３と、足部材４と、膝関節部５と、足首関節部６と、第１液圧シリンダとしての油圧シリンダ７と、第２液圧シリンダとしての油圧シリンダ８と、第１付勢部材としてのコイルばね９と、第２付勢部材としてのコイルばね１０と、液圧回路としての油圧回路１００（図６参照）と、切換弁１１０と、蓄圧器としてのアキュムレータ１４０と、を備える。

【0029】

支持部材２は、使用者の大腿部に取り付けられて大腿部を支持する。支持部材２の上部には、使用者の大腿部の断端（切断箇所）を装着するソケット（図示省略）が取り付けられる。支持部材２は、油圧シリンダ７の後述するロッド７２の先端部７２ａ（図３参照）が回動可能に取り付けられるシリンダ取付部２１を有する。シリンダ取付部２１は、支持部材２の後端部近傍に設けられる。

【0030】

支持部材２は、下腿部材３の後述する回動規制部３４ａと当接する回動規制部２２を有する。回動規制部２２は、支持部材２の前端部近傍に設けられる。回動規制部２２は、下腿部材３の回動規制部３４ａと当接したときに、下腿部材３の伸展方向への回動を規制する（図１に示す状態）。

【0031】

下腿部材３は、支持部材２に対して屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結される。下腿部材３は、油圧シリンダ７の後述するシリンダ部７１（一方の端部）を支持する第１フレーム３１と、油圧シリンダ８の後述するシリンダ部８１（一方の端部）を支持する第２フレーム３２と、第１フレーム３１と第２フレーム３２との間に設けられる長さ調整機構３３と、を有する。

【0032】

第１フレーム３１は、回動軸５１を介して支持部材２と連結される。第１フレーム３１は、回動軸５１を中心として支持部材２に対して回動する（図４参照）。第１フレーム３１は、一対の側部部材３４と、側部部材３４の下端部どうしを連結する下端部材３５と、を有する。

【0033】

側部部材３４は、支持部材２を介して入力される使用者の体重を受ける。一対の側部部材３４の間には、油圧シリンダ７が設けられる。一対の側部部材３４の間には、シリンダ支持軸３８が挿通する。シリンダ支持軸３８には、油圧シリンダ７のシリンダ部７１が回動可能に連結される。

【0034】

下端部材３５は、一対の側部部材３４を下方から支持する。下端部材３５は、第２フレーム３２の後述する上端部材３７と上下方向に対向する。下端部材３５には、長さ調整機構３３の上端部３３ｂが連結される。

【0035】

第２フレーム３２は、長さ調整機構３３を介して第１フレーム３１の下部に連結される。第２フレーム３２は、一対の側部部材３６と、側部部材３６の上端部どうしを連結する上端部材３７と、を有する。

【0036】

側部部材３６は、上端部材３７を下方から支持する。側部部材３６は、上端部材３７を介して入力される使用者の体重を受ける。一対の側部部材３６の間には、油圧シリンダ８が設けられる。一対の側部部材３６の間には、シリンダ支持軸３９が挿通する。シリンダ支持軸３９には、油圧シリンダ８のシリンダ部８１が回動可能に連結される。

【0037】

側部部材３６は、足部材４の後述する回動規制部４１と当接する回動規制部３６ａと、足部材４の後述する回動規制部４２と当接する回動規制部３６ｂと、を有する。

【0038】

上端部材３７は、第１フレーム３１の下端部材３５と上下方向に対向する。上端部材３７には、長さ調整機構３３の下端部３３ｃが連結される。

【0039】

長さ調整機構３３は、長さ調整部材３３ａ（図５参照）を有する。長さ調整機構３３では、長さ調整部材３３ａを異なる長さのものに交換可能である。これにより、使用者の反対側の脚の長さに応じて長さ調整部材３３ａの長さを調整することで、使用者の左右の脚の長さを合わせることができる。

【0040】

油圧シリンダ７のシリンダ部７１を支持する第１フレーム３１と、油圧シリンダ８のシリンダ部８１を支持する第２フレーム３２とは、長さ調整部材３３ａを挟んで別々に設けられる。そのため、長さ調整部材３３ａを調整することで、油圧シリンダ７及び油圧シリンダ８の大きさを変更することなく、下腿部材３の長さだけを変更することができる。

【0041】

足部材４は、下腿部材３に対して底屈方向及び背屈方向に回動可能に連結される。足部材４は、回動軸６１を介して下腿部材３と連結される。足部材４は、回動軸６１を中心として下腿部材３に対して回動する（図４参照）。

【0042】

足部材４は、靴などを装着可能なように、健常者の足と同様の形状に形成される。足部材４は、油圧シリンダ８の後述するロッド８２の先端部８２ａ（図１参照）が回動可能に取り付けられるシリンダ取付部４３を有する。シリンダ取付部４３は、足部材４において回動軸６１を介して下腿部材３と連結される位置よりも前方に設けられる。

【0043】

足部材４は、下腿部材３の回動規制部３６ａと当接する回動規制部４１と、下腿部材３の回動規制部３６ｂと当接する回動規制部４２と、を有する。回動規制部４１は、下腿部材３の前方に設けられる。回動規制部４１は、下腿部材３の回動規制部３６ａと当接したときに、足部材４の背屈方向への回動を規制する。回動規制部４２は、下腿部材３の後方に設けられる。回動規制部４２は、下腿部材３の回動規制部３６ｂと当接したときに、足部材４の底屈方向への回動を規制する。

【0044】

膝関節部５は、回動軸５１を有する。回動軸５１は、支持部材２と下腿部材３とを屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結する。

【0045】

足首関節部６は、回動軸６１を有する。回動軸６１は、下腿部材３と足部材４とを底屈方向及び背屈方向に回動可能に連結する。

【0046】

油圧シリンダ７は、支持部材２と下腿部材３との間に設けられる。油圧シリンダ７が収縮すると、下腿部材３が支持部材２に対して屈曲方向に回動する。油圧シリンダ７が伸長すると、下腿部材３が支持部材２に対して伸展方向に回動する。油圧シリンダ７は、シリンダ部７１と、ロッド７２と、を有する。

【0047】

シリンダ部７１は、一対の側部部材３４の間に設けられる。シリンダ部７１ついては、図６の油圧回路１００を参照しながら、後で詳細に説明する。

【0048】

ロッド７２は、シリンダ部７１に対して進退する。ロッド７２がシリンダ部７１から退出すると、油圧シリンダ７は伸長する。一方、ロッド７２がシリンダ部７１に進入すると、油圧シリンダ７は収縮する。

【0049】

油圧シリンダ７には、切換弁１１０と、アキュムレータ１４０と、が取り付けられる。切換弁１１０とアキュムレータ１４０とは、油圧シリンダ７と一体に設けられる。これに代えて、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とを、油圧シリンダ８に取り付けてもよい。

【0050】

切換弁１１０は、油圧シリンダ７の伸縮方向が長手方向となるように油圧シリンダ７に取り付けられる。これにより、切換弁１１０の長手方向が油圧シリンダ７の伸縮方向と一致しているので、切換弁１１０が油圧シリンダ７に沿って設けられ、油圧シリンダ７から大きく突出することを防止できる。

【0051】

アキュムレータ１４０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が収縮するときに作動油を貯留する。

【0052】

切換弁１１０は、油圧シリンダ７の前方に設けられ、アキュムレータ１４０は、油圧シリンダ７の後方に設けられる。これに代えて、切換弁１１０を油圧シリンダ７の後方に設けて、アキュムレータ１４０を油圧シリンダ７の前方に設けてもよい。即ち、切換弁１１０は、油圧シリンダ７の前方又は後方に設けられ、アキュムレータ１４０は、油圧シリンダ７を挟んで切換弁１１０とは反対の位置に設けられる。これにより、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とが膝関節部５の屈曲動作及び伸長動作の邪魔をすることを防止できる。また、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とが油圧シリンダ７に沿って設けられ、健常者の脚と同様の形状にすることができる。

【0053】

なお、切換弁１１０とアキュムレータ１４０との具体的な構成については、図７から図１１を参照しながら、後で詳細に説明する。

【0054】

油圧シリンダ８は、下腿部材３と足部材４との間に設けられる。油圧シリンダ８は、下腿部材３に対して足部材４が背屈方向に回動すると収縮する。油圧シリンダ８は、下腿部材３に対して足部材４が底屈方向に回動すると伸長する。油圧シリンダ８は、シリンダ部８１と、ロッド８２と、を有する。

【0055】

シリンダ部８１は、一対の側部部材３６の間に設けられる。シリンダ部８１ついては、図６の油圧回路１００を参照しながら、後で詳細に説明する。

【0056】

ロッド８２は、シリンダ部８１に対して進退する。ロッド８２がシリンダ部８１から退出すると、油圧シリンダ８は伸長する。一方、ロッド８２がシリンダ部８１に進入すると、油圧シリンダ８は収縮する。

【0057】

油圧シリンダ８は、油圧シリンダ７よりも全長が短い。これにより、油圧シリンダ７の収容部と比較してスペースの小さい足首関節部６に油圧シリンダ８を収容することができる。油圧シリンダ７と油圧シリンダ８とは、シリンダ部７１，８１の径を変更することで、使用者の歩行動作に応じたセッティングが可能である。

【0058】

コイルばね９は、ロッド７２の外周に設けられる。コイルばね９は、下腿部材３に対して伸展方向に回動するように支持部材２を付勢する。コイルばね９は、ロッド７２がシリンダ部７１から退出すると、ロッド７２の伸長と共に伸長する。一方、コイルばね９は、ロッド７２がシリンダ部７１に進入すると、ロッド７２の収縮と共に収縮する。

【0059】

コイルばね１０は、ロッド８２の外周に設けられる。コイルばね１０は、下腿部材３に対して底屈方向に回動するように足部材４を付勢する。コイルばね１０は、ロッド８２がシリンダ部８１から退出すると、ロッド８２の伸長と共に伸長する。一方、コイルばね１０は、ロッド８２がシリンダ部８１に進入すると、ロッド８２の収縮と共に収縮する。

【0060】

コイルばね９が下腿部材３に対して支持部材２を伸展方向に付勢し、コイルばね１０が下腿部材３に対して足部材４を底屈方向に付勢することで、遊脚期に膝関節部５及び足首関節部６を自然な状態に戻すことができる。

【0061】

コイルばね９及びコイルばね１０に代えて、他のばねなどを第１付勢部材及び第２付勢部材として設けてもよい。また、コイルばね９及びコイルばね１０を、ロッド７２及びロッド８２の外周ではなく、油圧シリンダ７及び油圧シリンダ８とは別の位置に独立して設けてもよい。

【0062】

次に、図６を参照して、油圧義足１の油圧回路１００について説明する。図６は、油圧義足１の油圧回路１００である。

【0063】

油圧回路１００は、油圧シリンダ７及び油圧シリンダ８の動作に応じて作動油を移動させるものである。油圧回路１００は、第１連通路１０１と、第２連通路１０２と、第３連通路１０３と、切換弁１１０と、アキュムレータ１４０と、を備える。

【0064】

油圧シリンダ７は、シリンダ部７１と、ロッド７２と、ピストン７３と、一方側圧力室としてのピストン側室７４と、他方側圧力室としてのロッド側室７５と、を有する。

【0065】

ロッド７２は、ピストン７３と一体に設けられてシリンダ部７１の外部へ延出される。ピストン７３は、シリンダ部７１内を摺動する。ピストン７３は、シリンダ部７１内にピストン側室７４及びロッド側室７５を画成する。ピストン側室７４は、油圧シリンダ７が収縮するときに作動油を排出する。ロッド側室７５には、油圧シリンダ７が収縮するときに作動油が供給される。

【0066】

油圧シリンダ８は、シリンダ部８１と、ロッド８２と、ピストン８３と、一方側圧力室としてのピストン側室８４と、他方側圧力室としてのロッド側室８５と、を有する。

【0067】

ロッド８２は、ピストン８３と一体に設けられてシリンダ部８１の外部へ延出される。ピストン８３は、シリンダ部８１内を摺動する。ピストン８３は、シリンダ部８１内にピストン側室８４及びロッド側室８５を画成する。ピストン側室８４は、油圧シリンダ８が収縮するときに作動油を排出する。ロッド側室８５には、油圧シリンダ８が収縮するときに作動油が供給される。

【0068】

第１連通路１０１は、油圧シリンダ７のピストン側室７４と油圧シリンダ８のピストン側室８４とを連通させる。第２連通路１０２は、油圧シリンダ７のロッド側室７５と油圧シリンダ８のロッド側室８５とを連通させる。

【0069】

油圧シリンダ８が収縮する場合には、第１連通路１０１を通じて作動油がピストン側室８４からピストン側室７４に移動すると共に、第２連通路１０２を通じて作動油がロッド側室７５からロッド側室８５に移動して、油圧シリンダ７が伸長する。一方、油圧シリンダ８が伸長する場合には、第１連通路１０１を通じて作動油がピストン側室７４からピストン側室８４に移動すると共に、第２連通路１０２を通じて作動油がロッド側室８５からピストン側室８４に移動して、油圧シリンダ７が収縮する。

【0070】

第３連通路１０３は、第２連通路１０２と第１連通路１０１とを連通させる。第３連通路１０３には、第３連通路１０３から分岐して第３連通路１０３に再び接続されるブリッジ通路１０８が設けられる。

【0071】

切換弁１１０は、第３連通路１０３に設けられて第１連通路１０１から第２連通路１０２に流れる作動油の流れを切り換える。切換弁１１０は、遮断位置１１０ａと、複数の絞り位置としての第１絞り位置１１０ｂ，第２絞り位置１１０ｃ，第３絞り位置１１０ｄと、を有する。即ち、切換弁１１０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が収縮しようとするときの作動油の流れを遮断する遮断位置１１０ａと、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が収縮するときの作動油の流量を絞る絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄと、を有する。遮断位置１１０ａと第１絞り位置１１０ｂと第２絞り位置１１０ｃと第３絞り位置１１０ｄとには、共通の逆止弁１３０が設けられる。

【0072】

逆止弁１３０は、ブリッジ通路１０８に設けられる。逆止弁１３０は、第１連通路１０１から第２連通路１０２に作動油が流れないように作動油の流れを遮断し、第２連通路１０２から第１連通路１０１への作動油の流れのみを許容する。即ち、逆止弁１３０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が伸長するときの作動油の流れを許容して収縮するときの作動油の流れを遮断する。

【0073】

遮断位置１１０ａでは、第２連通路１０２から第１連通路１０１への作動用の流れは逆止弁１３０によって許容され、第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流れは逆止弁１３０によって遮断される。

【0074】

第１絞り位置１１０ｂでは、第２連通路１０２から第１連通路１０１への作動用の流れは逆止弁１３０によって許容され、第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流れは第１絞り１０５によって絞られる。

【0075】

第１絞り１０５は、第１連通路１０１から第２連通路１０２に流れる作動油を絞る。即ち、第１連通路１０１から第２連通路１０２へは、第１絞り１０５によって絞られた作動油が流通する。

【0076】

第２絞り位置１１０ｃでは、第２連通路１０２から第１連通路１０１への作動用の流れは逆止弁１３０によって許容され、第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流れは第２絞り１０６によって絞られる。

【0077】

第２絞り１０６は、第１連通路１０１から第２連通路１０２に流れる作動油を絞る。即ち、第１連通路１０１から第２連通路１０２へは、第２絞り１０６によって絞られた作動油が流通する。第２絞り１０６の絞り量は、第１絞り１０５の絞り量よりも小さい。よって、第２絞り位置１１０ｃでは、第１絞り位置１１０ｂよりも第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流量が多い。

【0078】

第３絞り位置１１０ｄでは、第２連通路１０２から第１連通路１０１への作動用の流れは逆止弁１３０によって許容され、第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流れは第３絞り１０７によって絞られる。

【0079】

第３絞り１０７は、第１連通路１０１から第２連通路１０２に流れる作動油を絞る。即ち、第１連通路１０１から第２連通路１０２へは、第３絞り１０７によって絞られた作動油が流通する。第３絞り１０７の絞り量は、第２絞り１０６の絞り量よりも更に小さい。よって、第３絞り位置１１０ｄでは、第２絞り位置１１０ｃよりも第１連通路１０１から第２連通路１０２への作動油の流量が更に多い。

【0080】

アキュムレータ１４０は、第２連通路１０２に連通するように設けられる。アキュムレータ１４０は、シリンダ部７１及びシリンダ部８１に対してロッド７２及びロッド８２が進退する長さに応じて変化する油圧回路１００内の作動油の体積変化を補償する。即ち、アキュムレータ１４０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が収縮するときに作動油を貯留する。また、アキュムレータ１４０は、温度変化による作動油の体積変化を補償する。

【0081】

次に、図７から図１０を参照して、切換弁１１０の具体的な構成について説明する。

【0082】

図７は、切換弁１１０の断面図であり、スプール１２１が遮断位置１１０ａにある状態を示す図である。図８は、切換弁１１０の断面図であり、スプール１２１が第１絞り位置１１０ｂにある状態を示す図である。図９は、切換弁１１０の断面図であり、スプール１２１が第２絞り位置１１０ｃにある状態を示す図である。図１０は、切換弁１１０の断面図であり、スプール１２１が第３絞り位置１１０ｄにある状態を示す図である。

【0083】

図７に示すように、切換弁１１０は、本体部としての第１ハウジング１１１と、第２ハウジング１１７と、スプール１２１と、戻しばね１１８と、ワイヤ１１９と、逆止弁１３０と、を有する。

【0084】

第１ハウジング１１１は、内周にスプール孔１１２を有する筒状に形成される。第１ハウジング１１１は、第１ピストン側ポート１１１ａと、第１ロッド側ポート１１１ｂと、第２ピストン側ポート１１１ｃと、第２ロッド側ポート１１１ｄと、スプール孔１１２と、第１接続ポート１１３ａと、第２接続ポート１１３ｂと、第３接続ポート１１３ｃと、第４接続ポート１１３ｄと、第５接続ポート１１３ｅと、を有する。

【0085】

第１ピストン側ポート１１１ａは、第１ハウジング１１１の外部に開口し、油圧シリンダ７のピストン側室７４と直接連通する。第１ロッド側ポート１１１ｂは、第１ハウジング１１１の外部に開口し、油圧シリンダ７のロッド側室７５と直接連通する。第２ピストン側ポート１１１ｃは、第１ハウジング１１１の外部に開口し、油圧シリンダ８のピストン側室８４と外部配管（図示省略）を通じて連通する。第２ロッド側ポート１１１ｄは、第１ハウジング１１１の外部に開口し、油圧シリンダ８のロッド側室８５と外部配管（図示省略）を通じて連通する。

【0086】

スプール孔１１２は、両端が第１ハウジング１１１の端面に開口する貫通孔である。スプール孔１１２には、スプール１２１が軸方向に移動可能に設けられる。

【0087】

第１接続ポート１１３ａは、スプール孔１１２に開口し、ブリッジ通路１０８を介して第１ピストン側ポート１１１ａと連通する。第２接続ポート１１３ｂは、スプール孔１１２に開口し、第１ロッド側ポート１１１ｂと連通する。第３接続ポート１１３ｃは、スプール孔１１２に開口し、第２ピストン側ポート１１１ｃと連通する。第４接続ポート１１３ｄは、スプール孔１１２に開口し、第２ロッド側ポート１１１ｄと連通する。第５接続ポート１１３ｅは、スプール孔１１２に開口し、第１ピストン側ポート１１１ａと連通する。

【0088】

第１接続ポート１１３ａは、スプール１２１の位置に関わらず、後述する第１環状溝１２２ａを介して第３接続ポート１１３ｃと常に連通している。よって、油圧シリンダ７のピストン側室７４と油圧シリンダ８のピストン側室８４とは、常に連通している。即ち、第１接続ポート１１３ａと第１環状溝１２２ａと第３接続ポート１１３ｃとを繋ぐ通路は、第１連通路１０１に相当する。

【0089】

第２接続ポート１１３ｂは、スプール１２１の位置に関わらず、後述する第５環状溝１２２ｅを介して第４接続ポート１１３ｄと常に連通している。よって、油圧シリンダ７のロッド側室７５と油圧シリンダ８のロッド側室８５とは、常に連通している。即ち、第２接続ポート１１３ｂと第５環状溝１２２ｅと第４接続ポート１１３ｄとを繋ぐ通路は、第２連通路１０２に相当する。

【0090】

第２ハウジング１１７は、有底筒状に形成されて第１ハウジング１１１の一方の開口を閉塞させる。第２ハウジング１１７は、スプール１２１が進入可能な凹部１１７ａを有する。凹部１１７ａには、戻しばね１１８が収容される。第２ハウジング１１７の軸方向端部には、ワイヤ１１９が挿通する。

【0091】

スプール１２１は、略円柱状に形成される。スプール１２１は、第１ハウジング１１１に形成されるスプール孔１１２の内周を移動する。スプール１２１は、第１ランド部１２１ａと、第２ランド部１２１ｂと、第３ランド部１２１ｃと、第４ランド部１２１ｄと、第５ランド部１２１ｅと、第６ランド部１２１ｆと、内周通路１２３と、を有する。第１ランド部１２１ａと第２ランド部１２１ｂと第３ランド部１２１ｃと第４ランド部１２１ｄと第５ランド部１２１ｅと第６ランド部１２１ｆとは、スプール孔１１２の内周に摺接する。

【0092】

第１ランド部１２１ａと第２ランド部１２１ｂとの間には、第１環状溝１２２ａが形成される。第２ランド部１２１ｂと第３ランド部１２１ｃとの間には、第２環状溝１２２ｂが形成される。第３ランド部１２１ｃと第４ランド部１２１ｄとの間には、第３環状溝１２２ｃが形成される。第４ランド部１２１ｄと第５ランド部１２１ｅとの間には、第４環状溝１２２ｄが形成される。第５ランド部１２１ｅと第６ランド部１２１ｆとの間には、第５環状溝１２２ｅが形成される。

【0093】

内周通路１２３は、スプール１２１の中心軸に沿って軸方向に設けられる。内周通路１２３は、第１環状溝１２２ａと第５環状溝１２２ｅとを、逆止弁１３０を介して連通させる。即ち、内周通路１２３は、第３連通路１０３に相当する。

【0094】

また、スプール１２１は、第１絞り１０５と、第２絞り１０６と、第３絞り１０７と、を有する。

【0095】

第１絞り１０５は、第２環状溝１２２ｂと内周通路１２３とを連通させる。第２絞り１０６は、第３環状溝１２２ｃと内周通路１２３とを連通させる。第３絞り１０７は、第４環状溝１２２ｄと内周通路１２３とを連通させる。第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７とは、第１ハウジング１１１に対するスプール１２１の位置によって第５接続ポート１１３ｅと連通する。即ち、切換弁１１０は、第１ハウジング１１１に対するスプール１２１の位置によって油圧シリンダ７の作動油の流れを切り換える。

【0096】

第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７とは、絞りの長さによって各々所定の絞り量に設定される。これに代えて、絞りの流路面積を変更することによって、第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７とを、各々所定の絞り量に設定してもよい。第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７とは、スプール１２１の軸方向に等間隔に設けられる。なお、第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７との順番は、使用者が操作しやすい順番に任意に変更可能である。また、絞り１０５，１０６，１０７は、複数設けられればよいので、二つであってもよく、四つ以上であってもよい。

【0097】

戻しばね１１８は、第２ハウジング１１７から離間する方向へスプール１２１を付勢する。

【0098】

ワイヤ１１９は、スプール１２１の第２ハウジング１１７側の端部に接続される。ワイヤ１１９は、使用者によって操作されて外部に引き出される。ワイヤ１１９は、外部への引き出し量を段階的に調整可能な回転式や直動式の操作部（図示省略）によって外部に引き出される。なお、例えば電動モータによってワイヤ１１９を外部へ引き出すことのできる切換装置（図示省略）を用いてもよい。この場合、使用者によるスイッチ操作に基づき、切換装置がワイヤ１１９の外部への引き出し量を段階的に調整する。

【0099】

図７に示すように、ワイヤ１１９が引き出されていない場合には、切換弁１１０は、遮断位置１１０ａに切り換えられている。

【0100】

このとき、スプール１２１は、第５接続ポート１１３ｅを、第２環状溝１２２ｂと第３環状溝１２２ｃと第４環状溝１２２ｄとのいずれとも連通させない。即ち、第１絞り１０５と第２絞り１０６と第３絞り１０７とのいずれにも作動油は流通しない。

【0101】

図８に示すように、使用者によってワイヤ１１９が引き出されると、スプール１２１が移動して、切換弁１１０は第１絞り位置１１０ｂに切り換えられる。このとき、スプール１２１は、第５接続ポート１１３ｅと第４環状溝１２２ｄとを連通させる。即ち、第１絞り１０５に作動油が流通する。

【0102】

図９に示すように、使用者によってワイヤ１１９が更に引き出されると、スプール１２１が更に移動して、切換弁１１０は第２絞り位置１１０ｃに切り換えられる。このとき、スプール１２１は、第５接続ポート１１３ｅと第３環状溝１２２ｃとを連通させる。即ち、第２絞り１０６に作動油が流通する。

【0103】

図１０に示すように、使用者によってワイヤ１１９が更に引き出されると、スプール１２１が更に移動して、切換弁１１０は第３絞り位置１１０ｄに切り換えられる。このとき、スプール１２１は、第５接続ポート１１３ｅと第２環状溝１２２ｂとを連通させる。即ち、第３絞り１０７に作動油が流通する。

【0104】

図７に戻って、逆止弁１３０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が伸長するときの作動油の流れを許容して収縮するときの作動油の流れを遮断する。逆止弁１３０は、スプール１２１内に設けられる。逆止弁１３０がスプール１２１内に設けられることで、油圧義足１の小型軽量化が可能である。逆止弁１３０は、弁座１３１と、弁体１３２と、押しばね１３３と、を有する。

【0105】

弁座１３１は、内周通路１２３の端部に設けられる。弁座１３１は、内周通路１２３の端部から拡径されるように形成される。

【0106】

弁体１３２は、弁座１３１に着座した状態で、第３連通路１０３を遮断する。弁体１３２は、弁座１３１から離間した状態で、第３連通路１０３を連通させる。

【0107】

押しばね１３３は、弁体１３２を弁座１３１に向けて付勢する。内周通路１２３内の作動油の圧力が押しばね１３３の付勢力に打ち勝つと、押しばね１３３が圧縮されて弁体１３２が弁座１３１から離間する。これにより、第２連通路１０２から第３連通路１０３を介して第１連通路１０１に作動油が流れることができる。

【0108】

このように、逆止弁１３０が設けられることで、油圧シリンダ８の状態に関わらず油圧シリンダ７を伸長させることができる。よって、足首関節部６の動きとは関係なく膝関節部５を進展させる動作を速やかに行うことができる。また、逆止弁１３０が設けられることで、油圧シリンダ７の状態に関わらず油圧シリンダ８を伸長させることができる。よって、膝関節部５の動きとは関係なく足首関節部６を底屈させる動作を速やかに行うことができる。

【0109】

次に、図１１を参照して、アキュムレータ１４０の具体的な構成について説明する。

【0110】

アキュムレータ１４０は、ハウジング１４１と、ピストン１４２と、押しばね１４３と、ロッド１４４と、を有する。

【0111】

ハウジング１４１は、内周をピストン１４２が摺動可能な筒状に形成される。ハウジング１４１の一端は、プラグ１４５によって閉塞される。ハウジング１４１は、油圧シリンダ７のロッド側室７５と連通する連通路１４１ａを有する。

【0112】

ピストン１４２は、ハウジング１４１の内周を中心軸方向に移動する。ピストン１４２は、プラグ１４５との間に作動油を溜める蓄圧室１４６を形成する。

【0113】

押しばね１４３は、ピストン１４２をプラグ１４５に近接する方向、即ち蓄圧室１４６の容積を小さくする方向に付勢する。

【0114】

ピストン１４２は、連通路１４１ａから蓄圧室１４６に作動油が流入していない状態では、押しばね１４３の付勢力によって、プラグ１４５の頂面１４５ａに当接する。このとき、ピストン１４２は、蓄圧室１４６と連通路１４１ａとの連通を塞がない高さで止まるようになっている。ピストン１４２は、蓄圧室１４６に作動油が流入すると、作動油の圧力が押しばね１４３の付勢力に打ち勝って、プラグ１４５から離間する方向に移動する。これにより、蓄圧室１４６の容積が大きくなり、作動油を溜めることができる。

【0115】

ロッド１４４は、ハウジング１４１の外部に突出する。ロッド１４４は、ピストン１４２に固定され、ピストン１４２と共に移動する。ロッド１４４は、蓄圧室１４６に流入する作動油が多くなるほど外部への突出量が多くなる。これにより、使用者は、ロッド１４４の突出量に基づいて、蓄圧室１４６にどのくらいの量の作動油が溜められているかを確認することができる。

【0116】

続いて、油圧義足１を用いた歩行動作について説明する。

【0117】

まず、一方の脚に油圧義足１を装着した使用者が平地を歩行する場合について説明する。

【0118】

使用者が前方へ歩行する際には、他方の脚を前方に踏み出した後、油圧義足１を装着した一方の脚を前方に踏み出す。前方に踏み出した足部材４の底部が地面に着くときには、足首関節部６は底屈方向に回動しており膝関節部５は軽度に屈曲している。この状態から、使用者が更に前進すると、足首関節部６が背屈方向に回動し膝関節部５は伸展方向に回動する。

【0119】

ここで、歩行速度が遅い場合や歩幅が小さい場合には、使用者は、切換弁１１０を遮断位置１１０ａに切り換えておく。切換弁１１０が遮断位置１１０ａに切り換えられていると、油圧シリンダ８が徐々に収縮するのに伴い、油圧シリンダ８から排出された作動油が第１連通路１０１を介して油圧シリンダ７に移動する。これにより、油圧シリンダ７は徐々に伸長する。

【0120】

このように、切換弁１１０が遮断位置１１０ａに切り換えられていると、油圧シリンダ８が徐々に収縮するのに伴い、油圧シリンダ７は徐々に伸長する。よって、油圧シリンダ７及び油圧シリンダ８は、膝関節部５及び足首関節部６に、使用者の歩行動作に合った動きをさせることができる。

【0121】

一方、歩行速度が速い場合や歩幅が大きい場合には、使用者は、切換弁１１０を第２絞り位置１１０ｃ若しくは第３絞り位置１１０ｄに切り換えておく。切換弁１１０が第２絞り位置１１０ｃ若しくは第３絞り位置１１０ｄに切り換えられていると、油圧シリンダ７のピストン側室７４から排出された作動油を、第２絞り１０６若しくは第３絞り１０７を通じてロッド側室７５に供給することができる。よって、足首関節部６が背屈方向に回動すると共に膝関節部５が屈曲方向に回動する動作が可能である。

【0122】

このように、使用者が切換弁１１０を第２絞り位置１１０ｃ若しくは第３絞り位置１１０ｄに切り換えた場合には、油圧シリンダ７が収縮しようとするときの作動油の流量が絞られる。そのため、支持部材２に対して下腿部材３が屈曲方向に緩やかに回動する。このように、切換弁１１０を第２絞り位置１１０ｃ若しくは第３絞り位置１１０ｄに切り換えることで、油圧義足１が歩行速度や歩幅の違いによって異なる使用者の膝関節部５の動きに合わせた動きをすることができる。したがって、使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な油圧義足１を提供することができる。

【0123】

次に、一方の脚に油圧義足１を装着した使用者が階段を昇降する場合について説明する。

【0124】

使用者が階段を昇る場合には、使用者は、切換弁１１０を遮断位置１１０ａに切り換えておく。切換弁１１０が遮断位置１１０ａに切り換えられていると、油圧シリンダ８が徐々に収縮するのに伴い、油圧シリンダ８から排出された作動油が第１連通路１０１を介して油圧シリンダ７に移動する。これにより、油圧シリンダ７は徐々に伸長する。また、油圧義足１は、足首関節部６の動きと連動しないで膝関節部５が屈曲方向に回動することがないため、起立した状態で安定する。よって、階段を昇る場合にも、使用者は、油圧義足１を用いて自然な歩行動作をとることができる。

【0125】

一方、使用者が階段を降りる場合には、使用者は、切換弁１１０を第１絞り位置１１０ｂに切り換えておく。切換弁１１０が第１絞り位置１１０ｂ若しくは第３絞り位置１１０ｄに切り換えられていると、油圧シリンダ７のピストン側室７４から排出された作動油を、第１絞り１０５を通じてロッド側室７５に供給することができる。よって、足首関節部６が背屈方向に回動すると共に膝関節部５が屈曲方向に回動する動作が可能である。また、油圧義足１は、足首関節部６の動きと連動しないで膝関節部５が屈曲方向にゆっくりと回動するため、下の段についた脚をゆっくりと屈曲させることができる。よって、階段を降りる場合にも、使用者は、油圧義足１を用いて自然な歩行動作をとることができる。

【0126】

このように、切換弁１１０が絞り量の異なる複数の絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを有することで、油圧シリンダ７のピストン側室７４から排出された作動油を、平地を歩行する場合とは異なる絞り量で油圧シリンダ７のロッド側室７５に供給することができる。よって、平地を歩行する場合だけでなく、階段を昇降する場合にも、使用者は、油圧義足１を用いて自然な歩行動作をとることができる。

【0127】

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

【0128】

油圧義足１は、使用者の大腿部に取り付けられる支持部材２と、支持部材２に対して屈曲方向及び伸展方向に回動可能に連結される下腿部材３と、支持部材２と下腿部材３との間に設けられ、支持部材２に対して下腿部材３が屈曲方向に回動すると収縮する油圧シリンダ７と、第１ハウジング１１１と第１ハウジング１１１の内周を移動するスプール１２１とを有し、第１ハウジング１１１に対するスプール１２１の位置によって油圧シリンダ７の作動油の流れを切り換える切換弁１１０と、を備え、切換弁１１０は、油圧シリンダ７が収縮しようとするときの作動油の流れを遮断する遮断位置１１０ａと、油圧シリンダ７が収縮するときの作動油の流量を絞る絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄと、を有する。

【0129】

この構成では、切換弁１１０を遮断位置１１０ａに切り換えた場合には、油圧シリンダ７が収縮しようとするときの作動油の流れが遮断される。そのため、支持部材２に対して下腿部材３が屈曲方向に回動できない。一方、切換弁１１０を絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄに切り換えた場合には、油圧シリンダ７が収縮しようとするときの作動油の流量が絞られる。そのため、支持部材２に対して下腿部材３が屈曲方向に緩やかに回動する。このように、切換弁１１０を遮断位置１１０ａと絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄとに切り換えることで、歩行速度や歩幅の違いによって異なる使用者の膝関節部５の動きに合わせた動きをすることができる。したがって、使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な油圧義足１を提供することができる。

【0130】

また、油圧義足１は、下腿部材３に対して底屈方向及び背屈方向に回動可能に連結される足部材４と、下腿部材３と足部材４との間に設けられ、下腿部材３に対して足部材４が背屈方向に回動すると収縮する油圧シリンダ８と、油圧シリンダ７が収縮するときに作動油を排出するピストン側室７４と油圧シリンダ８が収縮するときに作動油を排出するピストン側室８４とを連通させる第１連通路１０１と、油圧シリンダ７が収縮するときに作動油が供給されるロッド側室７５と油圧シリンダ８が収縮するときに作動油が供給されるロッド側室８５とを連通させる第２連通路１０２と、第２連通路１０２と第１連通路１０１とを連通させる第３連通路１０３と、を更に備え、切換弁１１０は、第３連通路１０３に設けられて第１連通路１０１から第２連通路１０２に流れる作動油の流れを切り換える。

【0131】

この構成では、使用者が前方へ歩行する際、前方に踏み出した足部材４の底部が地面に着くときには、足首関節部６は底屈方向に回動しており膝関節部５は軽度に屈曲している。使用者が更に前進すると、足首関節部６が背屈方向に回動し膝関節部５は伸展方向に回動する。このとき、切換弁１１０が遮断位置１１０ａに切り換えられていると、油圧シリンダ８が徐々に収縮するのに伴い、油圧シリンダ８から排出された作動油が第１連通路１０１を介して油圧シリンダ７に移動することで、油圧シリンダ７は徐々に伸長する。よって、油圧シリンダ７及び油圧シリンダ８は、膝関節部５及び足首関節部６に、使用者の歩行動作に合った動きをさせることができる。

【0132】

また、油圧義足１では、絞り位置は、作動油の絞り量が互いに異なる複数の絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを有する。

【0133】

この構成では、例えば使用者が階段を降りる場合には、足首関節部６が背屈方向に回動すると共に膝関節部５が屈曲方向に回動する動作が要求される。このような場合に、切換弁１１０が絞り量の異なる複数の絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを有することで、油圧シリンダ７のピストン側室７４から排出された作動油を、平地を歩行する場合とは異なる絞り量で油圧シリンダ７のロッド側室７５に供給することができる。よって、平地を歩行する場合だけでなく、階段を昇降する場合にも、使用者は、油圧義足１を用いて自然な歩行動作をとることができる。

【0134】

また、油圧義足１では、切換弁１１０は、油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が伸長するときの作動油の流れを許容して収縮するときの作動油の流れを遮断する逆止弁１３０を更に有する。

【0135】

この構成では、逆止弁１３０が設けられることで、油圧シリンダ８の状態に関わらず油圧シリンダ７を伸長させることができる。よって、足首関節部６の動きとは関係なく膝関節部５を進展させる動作を速やかに行うことができる。

【0136】

また、油圧義足１では、逆止弁１３０は、スプール１２１内に設けられる。

【0137】

この構成では、逆止弁１３０がスプール１２１内に設けられることで、油圧義足１の小型軽量化が可能である。

【0138】

また、油圧義足１は、下腿部材３に対して伸展方向に回動するように支持部材２を付勢するコイルばね９と、下腿部材３に対して底屈方向に回動するように足部材４を付勢するコイルばね１０と、を更に備える。

【0139】

この構成では、コイルばね９が下腿部材３に対して支持部材２を伸展方向に付勢し、コイルばね１０が下腿部材３に対して足部材４を底屈方向に付勢することで、遊脚期に膝関節部５及び足首関節部６を自然な状態に戻すことができる。

【0140】

また、油圧義足１では、切換弁１１０は、油圧シリンダ７の伸縮方向が長手方向となるように油圧シリンダ７に取り付けられる。

【0141】

この構成では、切換弁１１０の長手方向が油圧シリンダ７の伸縮方向と一致しているので、切換弁１１０が油圧シリンダ７に沿って設けられ、油圧シリンダ７から大きく突出することを防止できる。

【0142】

また、油圧義足１は、油圧シリンダ７に取り付けられて油圧シリンダ７と油圧シリンダ８との少なくとも一方が収縮するときに作動油を貯留するアキュムレータ１４０を更に備え、切換弁１１０は、油圧シリンダ７の前方又は後方に設けられ、アキュムレータ１４０は、油圧シリンダ７を挟んで切換弁１１０とは反対の位置に設けられる。

【0143】

この構成では、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とが油圧シリンダ７を挟んで前後に設けられる。これにより、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とが膝関節部５の屈曲動作及び伸長動作の邪魔をすることを防止できる。また、切換弁１１０とアキュムレータ１４０とが油圧シリンダ７に沿って設けられ、健常者の脚と同様の形状にすることができる。

【0144】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0145】

例えば、上記実施形態では、油圧義足１が油圧シリンダ７と油圧シリンダ８とを備える場合について説明したが、油圧シリンダ７のみを備えており足首関節部６が固定された油圧義足に切換弁１１０及びアキュムレータ１４０を設けてもよい。

【0146】

この場合、使用者が平地を歩行する際に、切換弁１１０を遮断位置１１０ａと絞り位置１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄとに切り換えることで、歩行速度や歩幅の違いによって異なる使用者の膝関節部５の動きに合わせた動きをすることができる。したがって、この場合にも同様に、使用者の歩行動作の違いに合わせた動きが可能な油圧義足を提供することができる。

【0147】

また、油圧シリンダ７を、シリンダ部７１が支持部材２に取り付けられロッド７２が下腿部材３に取り付けられるように配置してもよい。同様に、油圧シリンダ８を、シリンダ部８１が足部材４に取り付けられロッド８２が下腿部材３に取り付けられるように配置してもよい。

【0148】

この場合、油圧シリンダ７，８では、ロッド７２，８２が一方の端部に該当し、ロッド側室７５，８５が一方側圧力室に該当し、ピストン側室７４，８４が他方側圧力室に該当する。

【0149】

また、歩行補助装置は、油圧義足１に限らず、例えば障害者や高齢者など脚力の弱い使用者が用いるパワーアシスト装置であってもよい。パワーアシスト装置は、歩行動作の負荷を減らすために健常者が用いるものであってもよい。この場合、支持部材２は、使用者の大腿部に沿って設けられて大腿部に外側から取り付けられ、下腿部材３は、使用者の下腿部に沿って設けられて下腿部に外側から取り付けられ、足部材４は、使用者の足に沿って設けられて足に外側から取り付けられる。これにより、使用者の歩行動作を、自然な動きでアシストすることができる。

【0150】

また、本実施形態の油圧回路１００を、使用者の歩行動作の補助ではなく、使用者の腕の動作をアシストするパワーアシスト装置にも適用することができる。この場合、支持部材２に相当する部材が、使用者の上腕部に沿って設けられて上腕部に外側から取り付けられ、下腿部材３に相当する部材が、使用者の前腕部に沿って設けられて前腕部に外側から取り付けられ、足部材４に相当する部材が、使用者の手に沿って設けられて手に外側から取り付けられる。

【符号の説明】

【0151】

１・・・油圧義足（液圧義足，歩行補助装置），２・・・支持部材，３・・・下腿部材，４・・・足部材，７・・・油圧シリンダ（第１液圧シリンダ），８・・・油圧シリンダ（第２液圧シリンダ），９・・・コイルばね（第１付勢部材），１０・・・コイルばね（第２付勢部材），７４・・・ピストン側室（一方側圧力室），７５・・・ロッド側室（他方側圧力室），８４・・・ピストン側室（一方側圧力室），８５・・・ロッド側室（他方側圧力室），１０２・・・第２連通路，１０３・・・第３連通路，１１０・・・切換弁，１１０ａ・・・遮断位置，１１０ｂ・・・第１絞り位置，１１０ｃ・・・第２絞り位置，１１０ｄ・・・第３絞り位置，１１１・・・第１ハウジング（本体部），１２１・・・スプール，１３０・・・逆止弁，１４０・・・アキュムレータ（蓄圧器）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】