特開 2022-122405 歩行アシスト装置

(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】P2022122405

(43)【公開日】2022-08-23

(54)【発明の名称】歩行アシスト装置

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/00 20060101AFI20220816BHJP

【ＦＩ】

A61H3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021019605

(22)【出願日】2021-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 久高

【テーマコード（参考）】

4C046

【Ｆターム（参考）】

4C046AA25

4C046AA42

4C046AA47

4C046BB01

4C046BB03

4C046BB07

4C046CC01

4C046DD03

4C046DD05

4C046DD06

4C046DD22

4C046DD36

4C046DD38

4C046DD39

4C046FF02

4C046FF12

4C046FF26

(57)【要約】

【課題】ワイヤーを使用者の身体に複雑な形状に張り巡らせる必要のない歩行アシスト装置を提供する。
【解決手段】歩行アシスト装置は、使用者の肩部に装着される肩部装具と、使用者の足首以下の左右の足部に装着される一対の足部装具と、使用者の背部を経由して、肩部装具と一対の足部装具の間に連結された伸縮性の一対の張力伝達部材と、使用者の腰部に装着され、一対の張力伝達部材をガイドする腰部装着ガイド部材と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の歩行を支援する歩行アシスト装置であって、
前記使用者の肩部に装着される肩部装具と、
前記使用者の足首以下の左右の足部に装着される一対の足部装具と、
前記使用者の背部を経由して、前記肩部装具と前記一対の足部装具の間に連結された伸縮性の一対の張力伝達部材と、
前記使用者の腰部に装着され、前記一対の張力伝達部材をガイドする腰部装着ガイド部材と、
を備える歩行アシスト装置。

【請求項2】

請求項１に記載の歩行アシスト装置であって、
前記一対の張力伝達部材のそれぞれは、伸縮性の第１張力伝達部材と、非伸縮性の第２張力伝達部材とが長さ方向に連結された構成を有する、歩行アシスト装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の歩行アシスト装置であって、
前記一対の張力伝達部材のそれぞれは、内圧が上昇すると短縮し前記内圧が減少すると伸長する人工筋を含み、
前記歩行アシスト装置は、更に、前記人工筋の内圧を調整する圧力調整装置を備える、
歩行アシスト装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の歩行アシスト装置であって、更に、
前記使用者の左右の大腿部に装着され、前記一対の張力伝達部材をガイドする一対の大腿部装着ガイド部材を備える、歩行アシスト装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、使用者の歩行を支援する歩行アシスト装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１，２には、ワイヤーを用いて使用者の動作を支援するアシスト装置が開示されている。これらの従来技術は、ワイヤーを使用者の身体に張り巡らせることによって、使用者の動作支援を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－７９１３０号公報

【特許文献2】特開２０１９－７７０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術のアシスト装置では、ワイヤーを使用者の身体に複雑な形状で張り巡らせる必要があるという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、使用者の歩行を支援する歩行アシスト装置が提供される。この歩行アシスト装置は、前記使用者の肩部に装着される肩部装具と、前記使用者の足首以下の左右の足部に装着される一対の足部装具と、前記使用者の背部を経由して、前記肩部装具と前記一対の足部装具の間に連結された伸縮性の一対の張力伝達部材と、前記使用者の腰部に装着され、前記一対の張力伝達部材をガイドする腰部装着ガイド部材と、を備える。
この歩行アシスト装置によれば、使用者が歩行すると張力伝達部材が伸ばされて張力が生じ、その張力に応じた力が腰部装着ガイド部材を介して使用者の腰部を前方に押すので、ワイヤーを使用者の身体に複雑な形状で張り巡らせることなく、使用者の歩行をアシストすることができる。
（２）上記歩行アシスト装置において、前記一対の張力伝達部材のそれぞれは、伸縮性の第１張力伝達部材と、非伸縮性の第２張力伝達部材とが長さ方向に連結された構成を有するものとしてもよい。
この歩行アシスト装置によれば、第１張力伝達部材の長さに応じて張力を増減できるので、歩行の支援に適した張力を容易に発生させることができる。
（３）上記歩行アシスト装置において、前記一対の張力伝達部材のそれぞれは、内圧が上昇すると短縮し前記内圧が減少すると伸長する人工筋を含み、前記歩行アシスト装置は、更に、前記人工筋の内圧を調整する圧力調整装置を備える。
この歩行アシスト装置によれば、人工筋によって張力伝達部材を構成するので、使用者の前屈姿勢で人工筋の内圧を上昇させることによって、前屈姿勢から直立姿勢に向けて使用者の上体を引き上げる際のアシストを実現できる。
（４）上記歩行アシスト装置は、更に、前記使用者の左右の大腿部に装着され、前記一対の張力伝達部材をガイドする一対の大腿部装着ガイド部材を備えるものとしてもよい。
この歩行アシスト装置によれば、アシストをより強化できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】歩行アシスト装置を装着した状態を示す説明図。

【図2】歩行アシスト装置の構成を示す説明図。

【図3】圧力調整装置の構成を示す説明図。

【図4】歩行アシスト装置を装着した使用者の歩行姿勢を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、本開示の一実施形態における歩行アシスト装置１００を使用者が装着した状態を示す説明図である。歩行アシスト装置１００は、肩部に装着される肩部装具１１０と、足首以下の左右の足部に装着される一対の足部装具１２０と、背部を経由して肩部装具１１０と一対の足部装具１２０との間に連結された伸縮性の一対の張力伝達部材１３０と、腰部に装着される腰部装着ガイド部材１４０と、左右の大腿部に装着される一対の大腿部装着ガイド部材１５０と、圧力調整装置１６０と、を備える。これらの各部材の形状は、簡略化されて描かれている。

【0009】

張力伝達部材１３０は、使用者の背部に配置されて肩部装具１１０に連結された伸縮性の第１張力伝達部材１３１と、第１張力伝達部材１３１と足部装具１２０とに連結された非伸縮性の第２張力伝達部材１３２とが長さ方向に連結された構成を有する。第１張力伝達部材１３１の上端は、肩部装具１１０の固定端１１１に固定されている。第１張力伝達部材１３１の下端は、連結部材１３４を介して第２張力伝達部材１３２の上端に接続されている。第２張力伝達部材１３２の下端は、足部装具１２０に固定されている。第２張力伝達部材１３２には、第２張力伝達部材１３２の長さを調節するベルト長調整部材を装着するようにしてもよい。

【0010】

腰部装着ガイド部材１４０と大腿部装着ガイド部材１５０は、張力伝達部材１３０を自由に通過させつつガイドする部材である。腰部装着ガイド部材１４０は、張力伝達部材１３０が腰部の適切な位置を通過するようにガイドする。大腿部装着ガイド部材１５０は、張力伝達部材１３０が大腿部の後ろの適切な位置を通過するようにガイドする。腰部装着ガイド部材１４０は、更に、使用者の歩行時に、張力伝達部材１３０の張力に応じた力で腰部を前方に向けて押すことによって、使用者の歩行をアシストする。このアシスト機能については後述する。

【0011】

本実施形態において、肩部装具１１０と足部装具１２０と腰部装着ガイド部材１４０と大腿部装着ガイド部材１５０のそれぞれは、ベルトを用いて各部位に装着するように構成されている。また、本実施形態において、足部装具１２０は、使用者の足裏部に装着されているが、足首に装着されるようにしてもよい。

【0012】

本実施形態では、第１張力伝達部材１３１は伸縮性の部材で形成されており、第２張力伝達部材１３２は非伸縮性の部材で形成されている。本開示において、「伸縮性」とは、伸長前の状態の長さを１００％としたとき、張力が掛けられて伸長したときの伸びが５％以上となっても破断せず、張力が無くなると収縮することを意味する。「非伸縮性」とは、伸長前の状態の長さを１００％としたとき、張力が掛けられて伸長したときの伸びが５％未満であり、５％を超えて伸ばされると破断することを意味する。第２張力伝達部材１３２は、例えば、布製のベルトで構成することが可能である。

【0013】

第１張力伝達部材１３１は、人工筋やゴムで構成することが可能である。本実施形態において、第１張力伝達部材１３１は、一般的にマッキベン型といわれる空圧人工筋で形成されている。このタイプの人工筋は、内圧が上昇すると短縮し、内圧が減少すると伸長する特性を有する人工筋である。すなわち、人工筋の内部に気体を供給して内圧が増大すると内部空間が大きくなって人工筋の幅が増大し、長さは減少する。一方、人工筋の内部を排気して内圧が減少すると内部空間が小さくなって人工筋の幅が減少し、長さは増大する。また、人工筋の気体供給口を閉止した状態で外部の力で人工筋を伸長させると、人工筋の内部空間が小さくなるので内圧が上昇して伸長量に比例した張力(収縮力)が発生する。伸長した状態から外部の力を弱めると前述の収縮力により短縮し、上昇した人工筋の内圧が減少する。第１張力伝達部材１３１を人工筋で構成すれば、使用者の前屈姿勢で人工筋の内圧を上昇させることによって、前屈姿勢から直立姿勢に向けて使用者の上体を引き上げる際のアシストを実現できる。

【0014】

使用者の背部には、第１張力伝達部材１３１を構成する人工筋に気体を供給して人工筋の内圧を調整する圧力調整装置１６０が装着される。本実施形態では、圧力調整装置１６０は肩部装具１１０に装着されているが、圧力調整装置１６０を装着する部位は任意である。第１張力伝達部材１３１を人工筋以外のゴムなどの部材で構成した場合には、圧力調整装置１６０は不要である。

【0015】

なお、第２張力伝達部材１３２を省略して、張力伝達部材１３０の全体を、伸縮性の第１張力伝達部材１３１で構成するようにしてもよい。但し、伸縮性の第１張力伝達部材１３１と非伸縮性の第２張力伝達部材１３２とを用いて張力伝達部材１３０を構成すれば、第１張力伝達部材１３１の長さに応じて張力を増減できるので、歩行の支援に適した張力を容易に発生できるという利点がある。

【0016】

図２は、歩行アシスト装置１００の構成を示す説明図である。この図は、使用者の背中側から前側に向かう方向に沿って歩行アシスト装置１００を見た状態を示している。但し、圧力調整装置１６０は図示が省略されている。また、図１と同様に、各部材の形状は簡略化されて描かれている。

【0017】

図１でも説明したように、第１張力伝達部材１３１と第２張力伝達部材１３２と足部装具１２０と大腿部装着ガイド部材１５０のそれぞれについては、右足用と左足用の一対の部材が準備されている。腰部装着ガイド部材１４０は１つであり、一対の第１張力伝達部材１３１を自由に通過させつつガイドする一対のガイド孔１４２が設けられている。一対の大腿部装着ガイド部材１５０のそれぞれには、第２張力伝達部材１３２を自由に通過させつつガイドするガイド孔１５２が設けられている。

【0018】

図３は、圧力調整装置１６０の構成を示す説明図である。圧力調整装置１６０は、入力装置１６１と、制御部１６２と、気体供給源１６３と、三方弁１６４と、給気管１６５と、排気管１６６と、連通管１６７とを有する。本実施形態において、気体供給源１６３は、高圧の圧縮空気が収容されたエアタンクである。但し、二酸化炭素などの空気以外の圧縮気体を供給するものとしてもよい。

【0019】

気体供給源１６３は、給気管１６５と三方弁１６４と連通管１６７を介して、人工筋で構成された第１張力伝達部材１３１のマニホールド１３６に接続されている。三方弁１６４は、給気管１６５と排気管１６６と連通管１６７に接続されている。

【0020】

三方弁１６４は、制御部１６２からの指令に応じて、排気管１６６用のポートを閉じて気体供給源１６３と第１張力伝達部材１３１とを連通させる第１連通状態と、給気管１６５用のポートを閉じて第１張力伝達部材１３１と排気管１６６とを連通させる第２連通状態に切り替えることが可能である。初期状態では、三方弁１６４は第２連通状態にある。

【0021】

入力装置１６１は、使用者が、第１張力伝達部材１３１を短縮状態とするか、解放状態とするかを指示するための装置である。入力装置１６１としては、スイッチやマイクなどを使用可能である。制御部１６２は、アシスト開始の指示を入力装置１６１から受けると、三方弁１６４に指令を送信して、気体供給源１６３と第１張力伝達部材１３１とを連通させる第１連通状態に切り替える。この結果、気体供給源１６３から第１張力伝達部材１３１に圧縮気体が供給されるので、第１張力伝達部材１３１が短縮する。この第１連通状態では、張力伝達部材１３０に張力が掛かった状態となるので、歩行アシスト装置１００が使用者をアシストできる状態である。一方、アシストを終了させる場合には、制御部１６２が、アシスト終了の指示を入力装置１６１から受けて、三方弁１６４に指令を送信し、第１張力伝達部材１３１と排気管１６６とを連通させる第２連通状態に切り替える。この結果、第１張力伝達部材１３１内の圧縮気体が排気管１６６を介して外部に排気される。

【0022】

図４は、歩行アシスト装置１００を装着した使用者の歩行姿勢を示す説明図である。ここでは、歩行姿勢１～歩行姿勢４を示している。歩行姿勢１は、使用者が静止して直立した状態の姿勢である。使用者が歩行すると、歩行姿勢１，２，３，４の順に姿勢が変化する。これらの歩行姿勢１～４は、左足を前方に踏み出すときの歩行姿勢であり、以下では、左足用の張力伝達部材１３０に注目して説明を行う。

【0023】

歩行姿勢１において、張力伝達部材１３０は、伸長前の状態にある。本実施形態では、第１張力伝達部材１３１が人工筋で構成されているので、アシスト時には第１張力伝達部材１３１に圧縮気体が供給されて短縮した状態にある。この歩行姿勢１における第１張力伝達部材１３１の長さをＬ₁₃₁とする。また、第２張力伝達部材１３２の長さをＬ₁₃₂とする。このとき、張力伝達部材１３０全体の長さＬtotalは、第１張力伝達部材１３１の長さと第２張力伝達部材１３２の長さの合計Ｌ₁₃₁＋Ｌ₁₃₂に等しい。

【0024】

歩行姿勢２は、歩行を開始し、膝を曲げて左足を前に出す姿勢である。この歩行姿勢２において、張力伝達部材１３０全体の長さＬtotalは、ほぼＬ₁₃₁＋Ｌ₁₃₂に等しい。すなわち、張力伝達部材１３０の長さは、歩行姿勢１とほぼ変わらない。

【0025】

歩行姿勢３は、左足の膝を伸ばして踵が前方の地面に接地したときの姿勢である。左足の膝を伸ばした歩行姿勢３では、第１張力伝達部材１３１の長さがΔＬだけ伸びて、張力伝達部材１３０全体の長さＬtotalが（Ｌ₁₃₁＋ΔＬ）＋Ｌ₁₃₂となる。すなわち、張力伝達部材１３０全体の長さは、歩行姿勢１，２に比べてΔＬだけ伸長する。このとき、張力伝達部材１３０には張力Ｔが掛かる。張力伝達部材１３０は臀部で屈曲しているので、張力伝達部材１３０に掛かる張力Ｔの合力Ｆが、腰部装着ガイド部材１４０を介して使用者の腰部を前方に押すことによって、使用者の歩行をアシストする。

【0026】

なお、大腿部装着ガイド部材１５０を省略してもよいが、大腿部装着ガイド部材１５０を用いることによってアシストを強化することができる。すなわち、大腿部装着ガイド部材１５０を用いた場合には、大腿部装着ガイド部材１５０を用いない場合に比べて、歩行姿勢３における張力伝達部材１３０の経路がやや長くなり、また、臀部付近における張力伝達部材１３０の屈曲部の角度が小さくなるので、合力Ｆが大きくなる。従って、使用者の腰部を押す力も大きくなるので、アシストが強化される。

【0027】

歩行姿勢４は、左足の足裏が前方の地面に接したときの姿勢である。この歩行姿勢４では、張力伝達部材１３０全体の長さＬtotalは、ほぼ元の長さＬ₁₃₁＋Ｌ₁₃₂に戻る。以上の説明では、左足を前方に踏み出すときの歩行姿勢１～４について説明したが、右足を前方に踏み出す場合も同様である。

【0028】

以上のように、本実施形態では、使用者が歩行すると張力伝達部材１３０が伸ばされて張力Ｔが生じ、その張力Ｔに応じた力Ｆが腰部装着ガイド部材１４０を介して使用者の腰部を前方に押すので、使用者の歩行をアシストすることができる。

【0029】

本開示は、上述の実施形態や実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、開示の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１００…歩行アシスト装置、１１０…肩部装具、１１１…固定端、１２０…足部装具、１３０…張力伝達部材、１３１…第１張力伝達部材、１３２…第２張力伝達部材、１３４…連結部材、１３６…マニホールド、１４０…腰部装着ガイド部材、１４２…ガイド孔、１５０…大腿部装着ガイド部材、１５２…ガイド孔、１６０…圧力調整装置、１６１…入力装置、１６２…制御部、１６３…気体供給源、１６４…三方弁、１６５…給気管、１６６…排気管、１６７…連通管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】