JP6052951B2 - 歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用者の歩行動作を補助可能な歩行補助装置に関するものである。

従来から、主として下肢障害者や下肢負傷者の歩行訓練のために、歩行動作を補助する歩行補助装置が用いられている。歩行補助装置は、使用者が着座部に着座したまま脚だけを動かして歩行動作を行うためのものである。使用者が着座部に着座した状態では、使用者の体重を着座部が支持するため、歩行訓練中に使用者の下肢にかかる負担が低減される。

特許文献１には、使用者が座部に着座した状態から、電動アクチュエータによって座部を上昇させる座部昇降歩行車が開示されている。この座部昇降歩行車では、座部の高さを調整することによって、使用者が好適な立位姿勢をとれるようにしている。

特開２００４−８４６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の座部昇降歩行車は、座部に着座した使用者が脚を動かすことで移動するものである。そのため、この座部昇降歩行車では、歩行訓練中の使用者の下肢への負担が大きかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、使用者の下肢にかかる負担をより低減した状態にて歩行訓練が可能な歩行補助装置を提供することを目的とする。

本発明は、後端部が開口し駆動輪に支持され路面上を走行可能なベース部と、手摺及びサドルを有し、前方から支持されて前記ベース部に昇降可能に取り付けられ使用者が後方から着座可能な着座部と、前記サドルを前記手摺と一体に昇降させる昇降用アクチュエータと、を備え、使用者の歩行動作を補助する歩行補助装置であって、前記駆動輪を駆動する駆動用アクチュエータと、前記着座部に着座した使用者によって当該使用者の歩行動作を補助する際に傾斜方向と傾斜角度とが操作されることで、前記駆動用アクチュエータから前記駆動輪に付与される駆動力を調整可能な操作部と、使用者による前記操作部の操作に基づいて、前記駆動用アクチュエータから前記駆動輪に付与される駆動力を調整する制御部と、を備え、前記駆動輪及び前記駆動用アクチュエータは、各々一対設けられて前記ベース部の左右に間隔をあけて配置され、前記操作部は、前記傾斜方向と前記傾斜角度とに応じた信号を前記制御部に送信し、前記制御部は、前記操作部から送信される信号に応じて、左右の前記駆動用アクチュエータから各々の前記駆動輪に付与される駆動力を調整することを特徴とする。

本発明では、使用者が操作部を操作すると、駆動用アクチュエータが駆動輪を駆動してベース部を移動させる。そのため、使用者は、下肢にかかる負荷を調整しつつ、移動するベース部に合わせて脚を動かす歩行訓練を行うことができる。したがって、使用者の下肢にかかる負担をより低減した状態にて歩行訓練が可能である。

本発明の実施の形態に係る歩行補助装置の側面図である。 図１における平面図である。 本発明の実施の形態に係る歩行補助装置の制御ブロック図である。 歩行補助装置の作用を説明する図であり、後方から使用者が近接した状態を示すものである。 歩行補助装置の作用を説明する図であり、使用者が着座部に着座した状態を示すものである。 歩行補助装置の作用を説明する図であり、使用者が着座した着座部が上昇した状態を示すものである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１から図３を参照して、本発明の実施の形態に係る歩行補助装置１００について説明する。

歩行補助装置１００は、主として下肢障害者や下肢負傷者の歩行訓練にて、使用者の歩行動作を補助するために用いられる。歩行補助装置１００は、駆動輪４に支持され路面上を走行可能なベース部１と、ベース部１に昇降可能に取り付けられ使用者が着座可能な着座部１０とを備える。歩行補助装置１００は、駆動輪４を駆動する駆動用アクチュエータとしての電動モータ６を有する駆動ユニット５と、着座部１０に着座した使用者によって操作され電動モータ６から駆動輪４に付与される駆動力を調整可能な操作部としてのジョイスティック８と、使用者によるジョイスティック８の操作に基づいて左右の電動モータ６から各々の駆動輪４に付与される駆動力を調整する制御部としてのコントローラ９（図３参照）とを備える。

歩行補助装置１００は、図１に示すように、使用者が立った姿勢で着座部１０に着座したまま微低速で走行し、その走行に合わせて使用者が脚を動かして歩行動作を行うためのものである。使用者が着座部１０に着座した状態では、使用者の体重を着座部１０が支持するため、歩行訓練中に使用者の下肢にかかる負担を低減することができる。

ベース部１は、車体フレームを形成するフレーム２と、一対の自在輪３と一対の駆動輪４とを有する。

フレーム２は、パイプによって形成される。フレーム２は、路面に沿って水平に設けられ後端部が開口するＵ字状に形成される底部２ａと、底部２ａの各々の後端部から上方に立設される一対の立設部２ｂとを備える。フレーム２は、底部２ａに取り付けられる自在輪３と駆動輪４とによって路面上に支持される。

自在輪３は、走行時に常に進行方向を向く小型の前輪である。自在輪３は、一対設けられ、ベース部１の左右に間隔をあけて配置される。自在輪３は、路面との間の摩擦抵抗によって旋回し、進行方向を向くように操舵される。

駆動輪４は、ベース部１の前後方向に向かって転舵不能に設けられる後輪である。駆動輪４は、一対設けられ、ベース部１の左右に間隔をあけて配置される。駆動輪４は、自在輪３と比較して大径に形成される。駆動輪４は、着座部１０に着座した使用者の体重がベース部１に作用する着力点と比較して後方に配置される。

具体的には、着座部１０に着座した使用者の体重は、立設部２ｂに沿って設けられる後述するリンク機構２０のガイド部２５から底部２ａに作用する。よって、ガイド部２５と底部２ａとが交差する位置が、着座部１０に着座した使用者の体重の着力点である。駆動輪４は、ガイド部２５と底部２ａとが交差する位置と比較して後方に配置される。これにより、使用者の体重がベース部１に作用しても、歩行補助装置１００は、後方に傾斜することなく安定した走行が可能である。

着座部１０は、使用者が跨って着座可能なサドル１１と、サドル１１に着座した使用者が腕を乗せるための手摺１２と、サドル１１と手摺１２とを連結する連結部１３と、後述するガイド部２５を介して手摺１２とベース部１とを連結する一対の支持部１４とを備える。着座部１０は、ガイド部２５を介して、ベース部１に対して鉛直方向に昇降可能に支持される。

着座部１０は、使用者の身長に合わせて上下に昇降し、任意の高さに固定可能である。着座部１０の高さを使用者の身長に合わせて調整することによって、使用者は、サドル１１に跨ったまま立位姿勢をとることができる。これにより、使用者の体重を着座部１０が支持した状態で、使用者の下肢に係る負担を低減しながら歩行訓練を行うことができる。

また、着座部１０の高さを使用者の身長に対して低めに調整すれば、使用者の下肢に少しずつ負担をかけて歩行訓練を行うことも可能である。

サドル１１は、ベース部１の前後方向に向かって設けられる。サドル１１は、手摺１２から伸びる連結部１３によって前方から支持される。よって、図２に示すように、後方からの使用者のアクセスを妨げず、使用者が後方からサドル１１を跨いで着座することを可能としている。

手摺１２は、図２に示すように、後端部が開口するＵ字状に形成される。これにより、手摺１２もまた、後方から使用者がアクセスすることを妨げない。手摺１２は、その中央から前方に向けて略水平に突出する突出部１２ａを有する。突出部１２ａには、着座部１０に着座した使用者が把持可能な一対の把持部１２ｂが突設される。

連結部１３は、図１に示すように、手摺１２の中央部から下方に向けて略Ｊ字状に延設され、サドル１１の下面に連結される。これにより、サドル１１は、手摺１２によって支持されて、手摺１２と一体に昇降可能となる。

支持部１４は、図２に示すように、手摺１２の両端部近傍を支持する。支持部１４は、ガイド部２５に連結され、ベース部１に対して昇降可能に手摺１２を支持する。

駆動ユニット５は、ベース部１のフレーム２に取り付けられ、駆動輪４を駆動するものである。駆動ユニット５は、駆動輪４の側面を挟持するように当接する一対のローラ（図示省略）を有する。駆動ユニット５は、ローラの回転を駆動輪４に伝達することで、駆動輪４に駆動力を付与する。

電動モータ６は、駆動ユニット５のローラを回転駆動するものである。電動モータ６は、コントローラ９からの指令によって駆動される。電動モータ６の駆動力は、変速機（図示省略）を介して減速されるとともに回転方向が変更され、ローラに伝達される。

ジョイスティック８は、手摺１２の突出部１２ａの上部に設けられる。ジョイスティック８は、使用者が着座部１０に着座した状態で、両腕を手摺１２から前方に出したときに手指で操作可能な位置に取り付けられる。ジョイスティック８からの入力信号は、コントローラ９に送信される。具体的には、コントローラ９には、ジョイスティック８の傾斜方向と傾斜角度とに応じた信号が送信される。

使用者がジョイスティック８を操作すると、コントローラ９からの信号を受けて電動モータ６が駆動され、駆動ユニット５が駆動輪４を駆動し、ジョイスティック８の傾斜方向に向かって歩行補助装置１００が走行することとなる。このときの走行速度は、ジョイスティック８の傾斜角度に応じて決定される。

コントローラ９は、電源装置（図示省略）や他の電子機器（図示省略）とともにベース部１に搭載される。コントローラ９は、歩行補助装置１００の制御を行うものであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって歩行補助装置１００の制御が実現される。

歩行補助装置１００は、着座部１０を昇降させる昇降用アクチュエータとしての電動シリンダ３０と、電動シリンダ３０の出力を着座部１０に伝達する一対のリンク機構２０と、一対のリンク機構２０どうしを連結して同期して動作させる連結バー４０（図２参照）とを備える。

電動シリンダ３０は、進退可能なロッド３１を備える。電動シリンダ３０は、使用者又はその介助者が昇降スイッチ７（図３参照）を操作すると電源装置から電源が供給されてロッド３１が進退するものである。昇降スイッチ７は、ジョイスティック８の近傍に設けられる。

電動シリンダ３０は、一端３０ａがベース部１に回動可能に支持され、ロッド３１の先端である他端３０ｂが連結バー４０を介して後述する第一リンク２１の他端２１ｂに連結される。電動シリンダ３０は、一対のリンク機構２０の間に一つ設けられ、連結バー４０を介して一対の第一リンク２１を同期して回動させる。また、電動シリンダ３０は、一端３０ａを中心として着座部１０に向かって回動可能である。

電動シリンダ３０は、ベース部１におけるフレーム２の前端部に設けられ、フレーム２の後端部に設けられる着座部１０をリンク機構２０を介して昇降させる。即ち、電動シリンダ３０は、着座部１０から最も離れた位置に位置する。よって、電動シリンダ３０がフレーム２における幅方向の略中央に設けられても、着座部１０に着座した作業者が歩行訓練を行うときに干渉することはない。

電動シリンダ３０は、非作動時にロッド３１の進退を規制するブレーキ機構（図示省略）を備える。よって、着座部１０に着座した使用者の体重がリンク機構２０を介して伝達されても、それによってロッド３１が進退することはない。したがって、着座部１０を任意の高さに調整した後、電動シリンダ３０が非作動になると、着座部１０はその高さで固定されることとなる。

なお、電動シリンダ３０を用いるのではなく、例えば、第一リンク２１を直接回動させるアクチュエータを一端２１ａに取り付けてもよい。

リンク機構２０は、ベース部１に一端２１ａが支持されて電動シリンダ３０の出力によって回動する第一リンク２１と、第一リンク２１の他端２１ｂに一端２２ａが連結される第二リンク２２と、第二リンク２２の他端２２ｂに一端２３ａが連結され着座部１０に他端２３ｂが連結される第三リンク２３と、ベース部１に一端２４ａが支持されて第一リンク２１と同方向に回動可能に設けられ他端２４ｂが第三リンク２３の支持部２３ｃを支持する第四リンク２４と、着座部１０を鉛直方向に移動可能にガイドするガイド部２５とを備える。リンク機構２０は、並列に一対設けられ、ベース部１の左右に各々配設される。

第一リンク２１は、その他端２１ｂが着座部１０に向かって回動可能なように設けられる。第一リンク２１は、電動シリンダ３０のロッド３１が最も短い状態ではベース部１の前方に向かって傾斜し、ロッド３１が最も長い状態では着座部１０に向かって傾斜するように前後に回動する。左右の第一リンク２１における他端２１ｂどうしは、連結バー４０によって一体に連結される。

連結バー４０は、図２に示すように、ベース部１の幅方向に延設され、左右の第一リンク２１における他端２１ｂどうしを連結する。連結バー４０の略中央には、電動シリンダ３０の他端３０ｂが連結される。これにより、電動シリンダ３０の出力が、左右の第一リンク２１に同時に伝達され、左右のリンク機構２０は同期して動作することとなる。

第二リンク２２は、図２に示すように、一端２２ａが連結バー４０に連結される。第二リンク２２は、着座部１０に向かって他端２２ｂが傾斜する。第二リンク２２は、第一リンク２１と比較して短く形成される。

第三リンク２３は、第二リンク２２と比較して短く形成される。第三リンク２３は、電動シリンダ３０のロッド３１が最も短い状態では水平に近い状態であり、ロッド３１が長くなるにつれて他端２３ｂが上昇して鉛直に近付くように傾斜する。

第三リンク２３は、その中ほどに位置する支持部２３ｃが、第四リンク２４の他端２４ｂによって支持される。支持部２３ｃは、第二リンク２２と連結される一端２３ａとの間の距離が、着座部１０に連結される他端２３ｂとの間の距離と比較して小さい位置に位置する。

また、第四リンク２４によって支持される第三リンク２３の支持部２３ｃは、電動シリンダ３０によって押圧される第一リンク２１の他端２１ｂとの距離が、着座部１０に連結される第三リンク２３の他端２３ｂとの距離と比較して長い位置に設けられる。これにより、電動シリンダ３０は、後述するように、梃子の原理を利用して着座部１０を昇降させることができる。

第四リンク２４は、第一リンク２１，第二リンク２２，及び第三リンク２３と比較して最も短く形成される。第四リンク２４は、電動シリンダ３０のロッド３１が最も短い状態では、ベース部１の前方に向かって傾斜し、ロッド３１が長くなるにつれて、鉛直に近付くように傾斜する。

ガイド部２５は、着座部１０の支持部１４を鉛直方向のみに移動可能に支持するスライダ機構である。ガイド部２５は、Ｕ字型のフレーム２における両端の立設部２ｂに沿って各々設けられる。

ガイド部２５が設けられることによって、第三リンク２３の他端２３ｂは鉛直方向にのみ移動可能となる。そのため、電動シリンダ３０が伸長すると、第三リンク２３の一端２３ａは下方に向かって移動し、他端２３ｂは上方に向かって移動することとなる。

このとき、第三リンク２３の支持部２３ｃは、第二リンク２２と連結される一端２３ａとの間の距離が、着座部１０に連結される他端２３ｂとの間の距離と比較して小さいため、一端２３ａが下方に向かって移動すると、レバー比によって他端２３ｂは一端２３ａの変位より大きく上方に移動することとなる。

以下、図４から図６を参照して、歩行補助装置１００の作用について説明する。

まず、図４に示すように、車椅子５０に乗った使用者が歩行補助装置１００に後方から近接する。このとき、歩行補助装置１００は、ベース部１に設けられるパーキングブレーキ（図示省略）によって、走行できないように固定されている。

次に、図５に示すように、使用者が車椅子５０から歩行補助装置１００に乗り換える。使用者は、後方からサドル１１に着座する。このとき、電動シリンダ３０は、ロッド３１の長さが最も短い状態であり、着座部１０の高さが最も低くなるように調整されている。これにより、使用者は、後方からサドル１１に容易に跨ることができる。使用者がサドル１１に着座した状態では、使用者の身長に対してサドル１１の高さが低いため、使用者の膝は曲がっている。

次に、使用者が昇降スイッチ７を操作すると、図６に示すように、電動シリンダ３０が伸長して第一リンク２１を回動させ、第二リンク２２と第三リンク２３とを介して着座部１０が上昇する。着座部１０は、ガイド部２５によって鉛直に移動可能にガイドされているため、使用者が着座する着座部１０を鉛直に上昇させることができる。したがって、着座部１０の昇降中に使用者が前後や左右に移動することがないため、着座部１０の昇降中に使用者が違和感を感じることはない。

このように、着座部１０の高さを使用者の身長に合わせて調整することによって、使用者は、サドル１１に跨ったまま立位姿勢をとることができる。これにより、使用者の体重を着座部１０が支持した状態で、使用者の下肢に係る負担を低減しながら歩行訓練を行うことができる。

このとき、リンク機構２０が梃子の原理によって着座部１０を上昇させるため、容量の小さな電動シリンダ３０を用いることができる。具体的には、第四リンク２４によって支持される第三リンク２３の支持部２３ｃが支点であり、電動シリンダ３０から連結バー４０を介して押圧される第二リンク２２の一端２２ａが力点であり、第三リンク２３が着座部１０を押圧する他端２３ｂが作用点である。

電動シリンダ３０によって押圧される第二リンク２２の一端２２ａと第三リンク２３の支持部２３ｃとの間の距離は、着座部１０に連結される第三リンク２３の他端２３ｂと第三リンク２３の支持部２３ｃとの間の距離と比較して長い。したがって、電動シリンダ３０の出力が小さくても、梃子の原理によって着座部１０を上昇させることが可能である。

図６に示す状態で、使用者がジョイスティック８を操作すると、コントローラ９からの信号を受けて電動モータ６が駆動輪４を駆動する。このように、使用者によるジョイスティック８の操作によって、ベース部１が移動することとなる。

このとき、歩行補助装置１００が進行する方向は、ジョイスティック８の傾斜方向に応じて決定される。具体的には、ジョイスティック８の傾斜方向に応じて、左右の駆動ユニット５から駆動輪４に付与される駆動力を調整する。直進時には、左右の駆動輪４に付与される駆動力は同一となり、旋回時には、内輪側の駆動輪４に付与される駆動力は外輪側の駆動輪４に付与される駆動力と比較して小さくなる。また、歩行補助装置１００が進行する速度は、ジョイスティック８の傾斜角度の大きさに応じて決定される。

これにより、使用者は、下肢にかかる負荷を調整しつつ、移動するベース部１に合わせて脚を動かす歩行訓練を行うことができる。したがって、使用者が脚を動かすことでベース部１を移動させる場合と比較して、使用者の下肢にかかる負担をより低減した状態にて歩行訓練が可能である。

歩行訓練を終了するときには、使用者が昇降スイッチ７を操作すると、ロッド３１が短くなる方向に電動シリンダ３０が収縮して、着座部１０の高さを下げることができる。これにより、使用者がサドル１１から立ち上がって、後方に待機する車椅子５０に乗り換えることが容易となる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

使用者がジョイスティック８を操作すると、電動モータ６が駆動輪４を駆動してベース部１を移動させる。そのため、使用者は、下肢にかかる負荷を調整しつつ、移動するベース部１に合わせて脚を動かす歩行訓練を行うことができる。したがって、使用者が脚を動かすことでベース部１を移動させる場合と比較して、使用者の下肢にかかる負担をより低減した状態にて歩行訓練が可能である。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明に係る歩行補助装置は、下肢障害者や下肢負傷者などの歩行訓練に用いることができる。

１００ 歩行補助装置
１ ベース部
４ 駆動輪
６ 電動モータ（駆動用アクチュエータ）
８ ジョイスティック（操作部）
９ コントローラ（制御部）
１０ 着座部
２０ リンク機構
２１ 第一リンク
２２ 第二リンク
２３ 第三リンク
２４ 第四リンク
２５ ガイド部
３０ 電動シリンダ（昇降用アクチュエータ）
３１ ロッド

Claims (4)

1. 後端部が開口し駆動輪に支持され路面上を走行可能なベース部と、
   手摺及びサドルを有し、前方から支持されて前記ベース部に昇降可能に取り付けられ使用者が後方から着座可能な着座部と、
   前記サドルを前記手摺と一体に昇降させる昇降用アクチュエータと、を備え、
   使用者の歩行動作を補助する歩行補助装置であって、
   前記駆動輪を駆動する駆動用アクチュエータと、
   前記着座部に着座した使用者によって当該使用者の歩行動作を補助する際に傾斜方向と傾斜角度とが操作されることで、前記駆動用アクチュエータから前記駆動輪に付与される駆動力を調整可能な操作部と、
   使用者による前記操作部の操作に基づいて、前記駆動用アクチュエータから前記駆動輪に付与される駆動力を調整する制御部と、を備え、
   前記駆動輪及び前記駆動用アクチュエータは、各々一対設けられて前記ベース部の左右に間隔をあけて配置され、
   前記操作部は、前記傾斜方向と前記傾斜角度とに応じた信号を前記制御部に送信し、
   前記制御部は、前記操作部から送信される信号に応じて、左右の前記駆動用アクチュエータから各々の前記駆動輪に付与される駆動力を調整することを特徴とする歩行補助装置。
2. 前記駆動輪は、前記着座部に着座した使用者の体重が前記ベース部に作用する着力点と比較して後方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
3. 前記昇降用アクチュエータの出力を前記着座部に伝達するリンク機構を更に備え、
   前記リンク機構は、
   前記ベース部に一端が支持されて前記着座部に向かって回動可能に設けられ、前記昇降用アクチュエータの出力によって回動する第一リンクと、
   前記第一リンクの他端に一端が連結される第二リンクと、
   前記第二リンクの他端に一端が連結され、前記着座部に他端が連結される第三リンクと、
   前記ベース部に一端が支持されて前記第一リンクと同方向に回動可能に設けられ、他端が前記第三リンクを回動可能に支持する第四リンクと、
   前記着座部を鉛直に移動可能にガイドするガイド部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行補助装置。
4. 前記リンク機構は並列に一対設けられ、
   前記昇降用アクチュエータは、一対の前記リンク機構の間に一つ設けられ、一対の前記第一リンクを同期して回動させることを特徴とする請求項３に記載の歩行補助装置。

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