JP7579686B2 - Ankle brace - Google Patents
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Description
本発明は足関節装具に関するものである。 The present invention relates to ankle braces.
歩行者がウォーキングなどで長時間または長距離歩行すると、疲労が蓄積する。この疲労を軽減することが求められている。 When pedestrians walk for long periods of time or long distances, fatigue accumulates. There is a need to reduce this fatigue.
特開２０１８－１９７４５号公報（特許文献１）には、筋や腱の負荷を小さくし得るランニング用の履物が記載されている。このランニング用の履物では、甲上面から脚前面に沿って延びる剛性パーツは、甲およびスネにフィットした状態で足関節が背屈するのを抑制する。この背屈抑制により、アキレス腱、ヒラメ筋および筋膜が伸び過ぎるのが抑制されるため、筋や腱の負荷が小さくなることが期待される。 JP 2018-19745 A (Patent Document 1) describes running footwear that can reduce the load on muscles and tendons. In this running footwear, a rigid part that extends from the upper surface of the instep along the front of the leg suppresses dorsiflexion of the ankle joint when fitted to the instep and shin. This suppression of dorsiflexion is expected to prevent the Achilles tendon, soleus muscle, and fascia from stretching too much, thereby reducing the load on muscles and tendons.
上記公報に記載されたランニング用の履物では、足関節が背屈するのが抑制されるだけでなく、背屈抑制と同じく足関節が底屈するのも抑制される。そのため、本来制限されるべきでない足関節の底屈運動が阻害される。 The running footwear described in the above publication not only inhibits dorsiflexion of the ankle joint, but also inhibits plantar flexion of the ankle joint in the same way. As a result, plantar flexion of the ankle joint, which should not be restricted, is inhibited.
また、長時間または長距離歩行時には、足関節底屈筋群の筋活動が低下することを発明者らは見出した。 The inventors also found that muscle activity in the ankle plantar flexor muscles decreases when walking for long periods of time or long distances.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、長時間または長距離歩行時に疲労軽減効果を得ることができる足関節装具を提供することである。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide an ankle brace that can reduce fatigue during long periods of walking or long distances.
本発明の足関節装具は、下腿前面から足背にかけて配置される弾性体と、弾性体を下腿前面および足背に保持するための保持部材とを備えている。弾性体は、保持部材によって弾性体が下腿前面および足背に保持された状態において、立位姿勢時に下腿前面および足背に沿う形状に変形可能な剛性を有しており、かつ背屈運動に対して底屈運動よりも制限を大きくかけるように構成されている。足関節が底屈した状態から背屈した状態になることで弾性体は圧縮される。 The ankle orthosis of the present invention includes an elastic body arranged from the front surface of the lower leg to the dorsum of the foot, and a retaining member for retaining the elastic body on the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot. The elastic body has a rigidity that allows it to deform into a shape that conforms to the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot when the user is in a standing position, when the elastic body is retained on the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot by the retaining member, and is configured to impose a greater restriction on dorsiflexion than on plantarflexion. The elastic body is compressed when the ankle joint goes from a plantarflexed state to a dorsiflexed state.
本発明の足関節装具によれば、長時間または長距離歩行時に疲労軽減効果を得ることができる。 The ankle brace of the present invention can reduce fatigue during long periods of walking or long distances.
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。なお、特に言及しない限り、以下の図面において同一または対応する部分には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Unless otherwise specified, the same or corresponding parts in the following drawings will be given the same reference symbols, and their description will not be repeated.
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、実施の形態１に係る足関節装具１の構成について説明する。本実施の形態に係る足関節装具１は、足関節（足首の関節）に装着される装具である。
(Embodiment 1)
The configuration of an
本実施の形態に係る足関節装具１は、弾性体１０と、保持部材２０とを備えている。弾性体１０は、下腿１０１の下腿前面１０１ａから足背１０２にかけて配置される。保持部材２０は、弾性体１０を下腿前面１０１ａおよび足背１０２に保持するためのものである。
The
弾性体１０は、保持部材２０によって弾性体１０が下腿前面１０１ａおよび足背１０２に保持された状態において、立位姿勢時に下腿前面１０１ａおよび足背１０２に沿う形状に変形可能な剛性を有しており、かつ背屈運動に対して底屈運動よりも制限を大きくかけるように構成されている。
The
弾性体１０は、第１端部１１と、第２端部１２とを含んでいる。第１端部１１は、下腿前面１０１ａに配置されている。第２端部１２は、第１端部１１と反対側に配置されている。第２端部１２は、足背１０２に配置されている。第２端部１２は、リスフラン関節Ｌに配置されていてもよい。
The
弾性体１０は、１．４Ｎｍ以下の曲げモーメントを有する。
The
弾性体１０は、第１面Ｓ１と、第２面Ｓ２とを含んでいる。第１面Ｓ１は下腿前面１０１ａに向かい合っている。第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１と反対側に位置する。弾性体１０に切込みＳが設けられている。切込みＳは、第２面Ｓ２から第１面Ｓ１に向けて延びており、第１面Ｓ１と距離をあけて配置されている。切込みＳは、第２面Ｓ２から第１面Ｓ１に向けて隙間が小さくなるように楔形に設けられている。
The
弾性体１０の材料は、たとえば、ゴム系の素材である。ゴム系の素材は、たとえば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）である。また、弾性体１０の材料は、たとえば、オレフィン系素材であってもよい。
The material of the
保持部材２０は、ベルト２１と、台座２２と、第１固定具２３と、第２固定具２４とを含んでいる。ベルト２１は、下腿１０１に保持可能に構成されている。ベルト２１は、下腿１０１を周方向に覆うように構成されている。ベルト２１は、たとえば、ゴムベルトである。台座２２は、足背１０２に保持可能に構成されている。台座２２は、平板状に構成されている。台座２２の材料は、たとえば、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）である。
The
第１固定具２３は、ベルト２１に取り付けられている。第１固定具２３は、弾性体１０の第１端部１１に取り付けられている。第１固定具２３は、天面部２３ａと、一対の第１側面部２３ｂと、第１背面部２３ｃとを含んでいる。天面部２３ａは、一対の第１側面部２３ｂおよび第１背面部２３ｃの各々に接続されている。天面部２３ａ、一対の第１側面部２３ｂおよび第１背面部２３ｃは、弾性体１０の第１端部１１を取り囲むように構成されている。第１背面部２３ｃにベルト２１が取り付けられている。具体的には、第１背面部２３ｃに設けられた孔にベルト２１が挿通されている。
The
第２固定具２４は、台座２２に取り付けられている。第２固定具２４は、弾性体１０の第２端部１２に取り付けられている。第２固定具２４は、底面部２４ａと、一対の第２側面部２４ｂと、第２背面部２４ｃとを含んでいる。底面部２４ａは、一対の第２側面部２４ｂおよび第２背面部２４ｃの各々に接続されている。底面部２４ａ、一対の第２側面部２４ｂおよび第２背面部２４ｃは、弾性体１０の第２端部１２を取り囲むように構成されている。第２背面部２４ｃに台座２２が取り付けられている。具体的には、台座２２の上面に第２背面部２４ｃが取り付けられている。底面部２４ａと第２側面部２４ｂとの間に隙間Ｇが設けられている。第２固定具２４の内部に溜まった雨水をこの隙間Ｇから排出することができる。
The
次に、図３～図６を参照して、歩行時における足関節装具の状態について説明する。 Next, the state of the ankle brace during walking will be explained with reference to Figures 3 to 6.
図３に示されるように、足関節が底屈するときに、弾性体１０は伸びる。足関節が足底に向けて屈曲されると、下腿前面１０１ａと足背１０２との距離が広がるため、第１固定具２３と第２固定具２４との距離が広がる。このため、弾性体１０の第１端部１１と第２端部１２との距離が長くなる。
As shown in FIG. 3, when the ankle joint is plantar flexed, the
図４に示されるように、足関節が背屈するときに、弾性体１０は縮む。足関節が背屈すると、下腿前面１０１ａと足背１０２との距離が狭まるため、第１固定具２３と第２固定具２４との距離が狭まる。このため、弾性体１０の第１端部１１と第２端部１２との距離が短くなる。
As shown in FIG. 4, when the ankle joint is dorsiflexed, the
図５に示されるように、足関節が底屈した状態から背屈した状態になることで、図中実線矢印で示されるように、弾性体１０は圧縮される。これにより、図中破線矢印で示されるように、弾性体１０に反力が生じる。
As shown in FIG. 5, when the ankle joint goes from plantar flexion to dorsiflexion, the
図６に示されるように、歩行時において、足が地面に着地するときに足関節が底屈する。このため、弾性体１０は伸びる。足が着地してから前方に進むときに足関節が背屈する。このため、弾性体１０は縮む。これにより、図中実線矢印で示されるように弾性体１０が圧縮されることにより、図中破線矢印で示されるように弾性体１０に反力が生じる。このとき、足関節が背屈するのが抑制される。
As shown in FIG. 6, when walking, the ankle joint is plantarflexed when the foot lands on the ground. This causes the
次に、本実施の形態に係る足関節装具１の作用効果について説明する。
Next, we will explain the effects of the
歩行時における片脚支持期の歩行動作は逆振り子運動である。倒れ込むことで位置エネルギーが運動エネルギーに変換される。片脚支持期後半において、下肢の筋は、姿勢を保つために力学的エネルギーを吸収する役割を担う。主に、股関節屈曲筋群、足関節底屈筋群がその役割を担う。 When walking, the walking movement during the single leg support phase is an inverted pendulum motion. Potential energy is converted into kinetic energy by collapsing. In the latter half of the single leg support phase, the muscles of the lower limbs play a role in absorbing mechanical energy to maintain posture. This role is mainly played by the hip flexor muscles and the ankle plantar flexor muscles.
発明者が鋭意検討したところ、以下の知見が得られた。片脚支持期後半において下肢全体のエネルギー吸収能力の変化は少ない。疲労が増すと、片脚支持期後半において、股関節のエネルギー吸収能力は低下し、足関節がよりエネルギーを吸収する役割を担う。パワーは関節トルクと関節角速度の積である。股関節のパワーを補うために足関節がより働く。足関節の底屈筋群の疲労に伴い、筋収縮力の発揮能力が低下する。つまり、足関節底屈トルクが低下する。そのため、パワーを一定に保つためには、足関節がより大きな背屈運動をすることが必要となる。このため、背屈方向への角速度が増加する。 After careful study, the inventors have obtained the following findings: There is little change in the energy absorption capacity of the entire lower limb in the latter half of the single-leg support phase. As fatigue increases, the energy absorption capacity of the hip joint decreases in the latter half of the single-leg support phase, and the ankle joint plays a greater role in absorbing energy. Power is the product of joint torque and joint angular velocity. The ankle joint works harder to compensate for the power of the hip joint. As the plantar flexor muscles of the ankle joint become fatigued, their ability to exert muscle contraction force decreases. In other words, the plantar flexion torque of the ankle joint decreases. Therefore, in order to keep power constant, the ankle joint needs to perform a greater dorsiflexion movement. As a result, the angular velocity in the dorsiflexion direction increases.
したがって、長時間または長距離歩行をアシストするために、足関節底屈筋群のサポートおよび足関節背屈運動の抑制が求められる。 Therefore, to assist with long-term or long-distance walking, support of the ankle plantar flexor muscles and inhibition of ankle dorsiflexion are required.
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、弾性体１０は、下腿前面１０１ａから足背１０２にかけて配置される。弾性体１０は、保持部材２０によって弾性体１０が下腿前面１０１ａおよび足背１０２に保持された状態において、立位姿勢時に下腿前面１０１ａおよび足背１０２に沿う形状に変形可能な剛性を有しており、かつ背屈運動に対して底屈運動よりも制限を大きくかけるように構成されている。このため、歩行時の下腿１０１の倒れ込みを弾性体１０の圧縮に対する反力で制御することができる。よって、足関節背屈運動を抑制することができる。これにより、足関節底屈筋群の活動量を減らすことができ、長時間または長距離歩行時に疲労軽減効果を得ることができる。
According to the
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、弾性体１０は、１．４Ｎｍ以下の曲げモーメントを有する。これにより、長時間または長距離歩行時に疲労軽減効果を得ることができるように、弾性体１０の剛性を設定することができる。
According to the
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、切込みＳは、第２面Ｓ２から第１面Ｓ１に向けて延びており、第１面Ｓ１と距離をあけて配置されている。このため、足関節が背屈運動する際には、背屈角度が大きくなるにつれて、弾性体１０の断面積が徐々に大きくなり、圧縮されることで反力が増大する。反対に足関節が底屈運動する際は、弾性体の断面積が小さくなるので、弾性体による足関節の底屈を制限する力を小さくすることができる。
According to the ankle
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、切込みＳは、第２面Ｓ２から第１面Ｓ１に向けて隙間が小さくなるように楔形に設けられている。このため、弾性体１０が曲げられたときの弾性体１０の角度を制御することができる。
According to the ankle
（実施の形態２）
実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
Unless otherwise specified, the second embodiment has the same configuration and the same effects as the first embodiment. Therefore, the same components as the first embodiment are denoted by the same reference numerals and will not be described repeatedly.
図７～図９を参照して、実施の形態２に係る足関節装具１の構成について説明する。
The configuration of the
本実施の形態に係る足関節装具１では、弾性体１０は、保持部材２０に着脱可能に構成されている。弾性体１０は、保持部材２０の内側に挿入されるように構成されている。
In the
弾性体１０は、長手方向に延びる棒状に構成されている。弾性体１０は、短手方向の中央が前方に突き出すように構成されている。弾性体１０の短手方向の中央の窪みに下腿前面１０１ａが対向するに、保持部材２０によって弾性体１０は下腿前面１０１ａおよび足背１０２に保持される。
The
保持部材２０は、サポーター２５と、バンド２６とを含んでいる。サポーター２５は、下腿１０１および足背１０２に保持可能に構成されている。サポーター２５は、足首に保持可能に構成されている。サポーター２５には、第１孔２５ａと、第２孔２５ｂと、第３孔２５ｃとが設けられている。第１孔２５ａは、下腿１０１を挿入可能に構成されている。第２孔２５ｂは、足背１０２を露出可能に構成されている。第３孔２５ｃは、踵を露出可能に構成されている。
The holding
バンド２６は、下腿１０１を周方向に覆うように構成されている。バンド２６は、面ファスナーによって周方向の長さを調整可能に構成されている。サポーター２５が足首に装着された状態で、下腿前面１０１ａとサポーター２５との間に弾性体１０が挟まれている。バンド２６は、この状態でサポーター２５を周方向に覆うように構成されている。したがって、バンド２６によって弾性体１０はしっかりと固定される。
The
次に、本実施の形態に係る足関節装具１の作用効果について説明する。
Next, we will explain the effects of the
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、弾性体１０は、保持部材２０の内側に挿入されるため、弾性体１０による見た目の違和感を抑制することができる。
According to the ankle
（実施の形態３）
実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
Unless otherwise specified, the third embodiment has the same configuration and the same effects as the first embodiment. Therefore, the same components as the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
図１０を参照して、実施の形態３に係る足関節装具１の構成について説明する。
The configuration of the
実施の形態３に係る足関節装具１では、弾性体１０は、第１部１０ａと、第２部１０ｂとを含んでいる。第１部１０ａおよび第２部１０ｂの各々は円柱状に構成されている。第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足背１０２の幅方向に互いに隙間をあけて並ぶように配置されている。第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足背１０２の幅方向に隙間をあけて等間隔に配置されている。
In the ankle
保持部材２０の第１固定具２３は、第１背面部２３ｃを備えている。第１背面部２３ｃの上面に第１部１０ａおよび第２部１０ｂの各々が固定されている。保持部材２０の第２固定具２４は、第２背面部２４ｃを備えている。第２背面部２４ｃの上面に第１部１０ａおよび第２部１０ｂの各々が固定されている。
The
本実施の形態に係る足関節装具１の作用効果について説明する。
The effects of the
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足背１０２の幅方向に互いに隙間をあけて並ぶように配置されている。このため、第１部１０ａから第２部１０ｂまで連続して弾性体１０が構成されている実施の形態１、２のような場合よりも弾性体１０の断面積が小さくなる。これにより、図中両矢印で示すねじり方向（足関節内外旋の動き）の抵抗を小さくすることができる。
According to the
（実施の形態４）
実施の形態４は、特に説明しない限り、上記の実施の形態３と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態３と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
(Embodiment 4)
Unless otherwise specified, the fourth embodiment has the same configuration and the same effects as the third embodiment. Therefore, the same components as the third embodiment are denoted by the same reference numerals and will not be described repeatedly.
図１１を参照して、実施の形態４に係る足関節装具の構成について説明する。 The configuration of the ankle orthosis according to embodiment 4 will be described with reference to Figure 11.
実施の形態４に係る足関節装具１は、弾性体１０は、第１部１０ａと、第２部１０ｂとを含んでいる。第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足背１０２の幅方向に互いに交差するように配置されている。
In the
本実施の形態に係る足関節装具１の作用効果について説明する。
The effects of the
本実施の形態に係る足関節装具１によれば、第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足背１０２の幅方向に互いに交差するように配置されている。このため、第１部１０ａおよび第２部１０ｂの交差部のねじれ剛性が小さくなるため、図中両矢印で示すねじれ方向（足関節内外旋の動き）への制限を少なくすることができる。
According to the
続いて、図１２を参照して、実施の形態４に係る足関節装具１の変形例について説明する。
Next, a modified example of the
実施の形態４に係る足関節装具１の変形例では、第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足関節の前で互いに交差するように配置されている。
In a modified version of the
本実施の形態に係る足関節装具１の変形例の作用効果について説明する。
The effects of the modified
本実施の形態に係る足関節装具１の変形例によれば、第１部１０ａおよび第２部１０ｂは、足関節の前で互いに交差するように配置されている。このため、第１部１０ａおよび第２部１０ｂの交差部が足関節の軸に近づくため、図中両矢印で示すねじれ方向への制限をより少なくすることができる。
In a modified version of the
以下、本発明の実施例について比較例と対比して説明する。 Below, we will explain the examples of the present invention in comparison with comparative examples.
まず、実施例１および比較例について足関節角度と足関節モーメントとの関係の検証結果を説明する。図１３は、足関節角度（ｄｅｇ）と足関節モーメント（Ｎｍ／ｋｇ）との関係を示すグラフである。図１３の縦軸は、足関節モーメント（底背屈）である。図１４の横軸は、足関節角度（底背屈）である。図１４は、歩行時の下肢の動きを概略的に示す模式図である。足関節角度（ｄｅｇ）と足関節モーメント（Ｎｍ／ｋｇ）とを次のように測定した。光学式モーションキャプチャーMAC3D System(Motion Analysis社、500Hz)で全身動作と床反力を計測した。動作解析ソフトCortex(Motion Analysis社、ver.6.03.03)とViusal3D(C-Motion社、ver.5.3）でデータ処理を行った。 First, the verification results of the relationship between the ankle joint angle and the ankle joint moment for Example 1 and the comparative example will be described. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the ankle joint angle (deg) and the ankle joint moment (Nm/kg). The vertical axis of FIG. 13 is the ankle joint moment (plantar and dorsiflexion). The horizontal axis of FIG. 14 is the ankle joint angle (plantar and dorsiflexion). FIG. 14 is a schematic diagram showing the movement of the lower limbs during walking. The ankle joint angle (deg) and the ankle joint moment (Nm/kg) were measured as follows. Whole body movement and floor reaction force were measured using an optical motion capture MAC3D System (Motion Analysis, 500 Hz). Data processing was performed using motion analysis software Cortex (Motion Analysis, ver. 6.03.03) and Viusal3D (C-Motion, ver. 5.3).
図１３を参照して、実施例１は本発明の実施例であり、比較例は本発明に対する比較例である。図１３に示される実線は比較例を示しており、破線は実施例１を示している。実施例１は、実施の形態１に係る足関節装具１を装着した状態での検証結果を示している。比較例は、本発明の足関節装具１を装着していない状態での検証結果を示している。つまり、比較例は、本発明の足関節装具１が装着されていない状態での通常歩行での検証結果を示している。
With reference to FIG. 13, Example 1 is an example of the present invention, and Comparative Example is a comparative example to the present invention. The solid line in FIG. 13 indicates the Comparative Example, and the dashed line indicates Example 1. Example 1 shows the verification results when the ankle
図１３の領域Ａは、図１４の領域Ａに対応している。領域Ａは、右脚が着地してから前方に進むときの状態である。図１３に示されるように、比較例と実施例１とでは、領域Ａにおいて足関節角度に大きな変化はなかった。したがって、実施例１は、通常歩行と対比して歩容を大きく変化させなかった。 Area A in FIG. 13 corresponds to area A in FIG. 14. Area A is the state when the right leg moves forward after landing. As shown in FIG. 13, there was no significant change in the ankle joint angle in area A between the comparative example and Example 1. Therefore, Example 1 did not cause a significant change in gait compared to normal walking.
次に、実施例１および比較例について足関節底屈筋群の筋活動の検証結果を説明する。図１５および図１６は、筋電計の試験結果を示している。図１５および図１６の縦軸は、筋活動（ＥＭＧ：ｍＶ）を示している。図１５および図１６の横軸は、右脚の接地を基準として歩行１サイクル（１～１００１ｆｒａｍｅ）を示している。図１５は、腓腹筋の筋活動を示すグラフである。図１６は、ヒラメ筋の筋活動を示すグラフである。図１５および図１６の実線は比較例の筋活動を示しており、破線は実施例１の筋活動を示している。足関節底屈筋群の筋活動を次のように測定した。Delsys社製ワイヤレス筋電計システム(TrignoワイヤレスEMGシステム、DS-T03-A16014、2000Hz)を用いてデータを取得した。取得したデータを数値解析ソフトウェアMATLABを用いて処理した。 Next, the verification results of the muscle activity of the ankle joint plantar flexor muscles for Example 1 and Comparative Example will be described. Figures 15 and 16 show the test results of the electromyograph. The vertical axis of Figures 15 and 16 shows muscle activity (EMG: mV). The horizontal axis of Figures 15 and 16 shows one walking cycle (1 to 1001 frames) based on the grounding of the right leg. Figure 15 is a graph showing the muscle activity of the gastrocnemius muscle. Figure 16 is a graph showing the muscle activity of the soleus muscle. The solid lines in Figures 15 and 16 show the muscle activity of the Comparative Example, and the dashed lines show the muscle activity of Example 1. The muscle activity of the ankle joint plantar flexor muscles was measured as follows. Data was acquired using a Delsys wireless electromyograph system (Trigno wireless EMG system, DS-T03-A16014, 2000Hz). The acquired data was processed using numerical analysis software MATLAB.
図１５を参照して、腓腹筋については、実施例１の筋活動は、比較例の筋活動と同程度であった。図１６を参照して、ヒラメ筋については、実施例１の筋活動は、比較例の筋活動よりも少なかった。したがって、実施例１は、通常歩行と対比して、ヒラメ筋の筋活動が少なかった。よって、実施例１は、通常歩行と対比して、疲労軽減効果が期待できることがわかった。 Referring to FIG. 15, for the gastrocnemius muscle, muscle activity in Example 1 was comparable to that in the comparative example. Referring to FIG. 16, for the soleus muscle, muscle activity in Example 1 was less than that in the comparative example. Thus, in Example 1, muscle activity in the soleus muscle was less than that in normal walking. Thus, it was found that Example 1 can be expected to have a fatigue reduction effect compared to normal walking.
続いて、実施例２および比較例について足関節角度と足関節モーメントとの関係の検証結果を説明する。 Next, we will explain the results of verifying the relationship between the ankle joint angle and the ankle joint moment for Example 2 and the Comparative Example.
図１７は、足関節角度（ｄｅｇ）と足関節モーメント（Ｎｍ／ｋｇ）との関係を示すグラフである。図１７の縦軸は、足関節モーメント（底背屈）である。図１７の横軸は、足関節角度（底背屈）である。足関節角度（ｄｅｇ）と足関節モーメント（Ｎｍ／ｋｇ）とを次のように測定した。光学式モーションキャプチャーMAC3D System(Motion Analysis社、500Hz)で全身動作と床反力を計測した。動作解析ソフトCortex(Motion Analysis社、ver.6.03.03)とViusal3D(C-Motion社、ver.5.3）でデータ処理を行った。 Figure 17 is a graph showing the relationship between ankle joint angle (deg) and ankle joint moment (Nm/kg). The vertical axis of Figure 17 is ankle joint moment (plantar and dorsiflexion). The horizontal axis of Figure 17 is ankle joint angle (plantar and dorsiflexion). Ankle joint angle (deg) and ankle joint moment (Nm/kg) were measured as follows. Whole body movement and ground reaction force were measured using an optical motion capture MAC3D System (Motion Analysis, Inc., 500 Hz). Data was processed using motion analysis software Cortex (Motion Analysis, Inc., ver. 6.03.03) and Viusal3D (C-Motion, Inc., ver. 5.3).
図１７に示される実線は比較例を示しており、一点鎖線は実施例２を示している。実施例２は、実施の形態２に係る足関節装具１を装着した状態での検証結果を示している。比較例は、本発明の足関節装具１を装着していない状態での検証結果を示している。つまり、比較例は、本発明の足関節装具１が装着されていない状態での通常歩行での検証結果を示している。
The solid line in FIG. 17 indicates a comparative example, and the dashed line indicates Example 2. Example 2 shows the verification results when the ankle
図１７に示されるように、実施例２は、比較例と対比して背屈し難かった。したがって、実施例２は、通常歩行と対比して足関節背屈角度を制御できることがわかった。 As shown in Figure 17, dorsiflexion was more difficult in Example 2 than in the Comparative Example. Therefore, it was found that Example 2 was able to control the ankle dorsiflexion angle in comparison with normal walking.
次に、実施例２および比較例について足関節底屈筋群の筋活動の検証結果を説明する。図１８は、筋電計の試験結果を示している。図１８の縦軸は、筋活動（ＥＭＧ：ｍＶ）を示している。図１８の横軸は、右脚の接地を基準として歩行１サイクル（１～１００１ｆｒａｍｅ）を示している。図１８は、腓腹筋の筋活動を示すグラフである。図１８の実線は比較例の筋活動を示しており、一点鎖線は実施例２の筋活動を示している。足関節底屈筋群の筋活動を次のように測定した。Delsys社製ワイヤレス筋電計システム(TrignoワイヤレスEMGシステム、DS-T03-A16014、2000Hz)を用いてデータを取得した。取得したデータを数値解析ソフトウェアMATLABを用いて処理した。 Next, the verification results of the muscle activity of the ankle joint plantar flexor muscles for Example 2 and the Comparative Example will be described. Figure 18 shows the test results of the electromyograph. The vertical axis of Figure 18 shows muscle activity (EMG: mV). The horizontal axis of Figure 18 shows one walking cycle (1 to 1001 frames) based on the grounding of the right leg. Figure 18 is a graph showing the muscle activity of the gastrocnemius. The solid line in Figure 18 shows the muscle activity of the Comparative Example, and the dashed line shows the muscle activity of Example 2. The muscle activity of the ankle joint plantar flexor muscles was measured as follows. Data was acquired using a Delsys wireless electromyograph system (Trigno wireless EMG system, DS-T03-A16014, 2000Hz). The acquired data was processed using numerical analysis software MATLAB.
図１８を参照して、腓腹筋について、実施例２の筋活動は、比較例の筋活動よりも少なかった。したがって、実施例２は、通常歩行と対比して、腓腹筋の筋活動が少なかった。よって、実施例２は、通常歩行と対比して、疲労軽減効果が期待できることがわかった。 Referring to FIG. 18, the muscle activity of the gastrocnemius in Example 2 was less than that in the comparative example. Thus, compared to normal walking, the muscle activity of the gastrocnemius in Example 2 was less. Thus, it was found that Example 2 can be expected to have a fatigue reduction effect compared to normal walking.
さらに、実施例１および実施例２について弾性体角度とモーメントとの関係の検証結果を説明する。図１９は、弾性体角度（ｄｅｇ）とモーメント（Ｎｍ）との関係を示すグラフである。図１９の縦軸は、モーメント（底背屈）である。図１９の横軸は、弾性体角度（底背屈）である。図１９に示される破線は実施例１を示しており、一点鎖線は実施例２を示している。弾性体角度とモーメントとの関係は、次のように測定した。支持点距離１３０ｍｍで３点曲げ試験を実施し、その測定結果より曲げモーメントを算出した。変位と荷重中心から各支持点までの距離をもとに、弾性体がたわむことでできる角度を算出した。実施例の装着静止立位時の写真をもとに、弾性体基準角度を選定し（この時の弾性体角度は１３２度である。）、弾性体角度がこれより小さくなる状態を背屈とし、大きくなる状態を底屈とした。背屈は１５度まで計算し、底屈は１０度まで計算した。 Furthermore, the verification results of the relationship between the elastic body angle and the moment for Example 1 and Example 2 will be described. Figure 19 is a graph showing the relationship between the elastic body angle (deg) and the moment (Nm). The vertical axis of Figure 19 is the moment (plantar and dorsiflexion). The horizontal axis of Figure 19 is the elastic body angle (plantar and dorsiflexion). The dashed line shown in Figure 19 indicates Example 1, and the dashed line indicates Example 2. The relationship between the elastic body angle and the moment was measured as follows. A three-point bending test was performed with a support point distance of 130 mm, and the bending moment was calculated from the measurement results. The angle created by the deflection of the elastic body was calculated based on the displacement and the distance from the center of load to each support point. Based on the photograph of the example in a standing position with the elastic body attached, a reference elastic body angle was selected (the elastic body angle at this time is 132 degrees), and the state in which the elastic body angle is smaller than this was defined as dorsiflexion, and the state in which the elastic body angle is larger was defined as plantar flexion. Dorsiflexion was calculated up to 15 degrees, and plantar flexion was calculated up to 10 degrees.
図１９に示されるように、弾性体の曲げモーメントは最大背屈時１．４Ｎｍ以下となるように構成されていることが望ましいことがわかった。 As shown in Figure 19, it was found that it is desirable to configure the bending moment of the elastic body to be 1.4 Nm or less at maximum dorsiflexion.
なお、上記の本実施の形態および各変形例は適宜組み合わせることができる。 The above embodiment and each of the variations can be combined as appropriate.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。 The embodiments and examples disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
１ 足関節装具、１０ 弾性体、１０ａ 第１部、１０ｂ 第２部、１１ 第１端部、１２ 第２端部、２０ 保持部材、２１ ベルト、２２ 台座、２３ 第１固定具、２４ 第２固定具、２５ サポーター、３０ 付勢部材、１０１ 下腿、１０１ａ 下腿前面、１０２ 足背、Ｓ 切込み、Ｓ１ 第１面、Ｓ２ 第２面。 1 Ankle brace, 10 Elastic body, 10a First part, 10b Second part, 11 First end, 12 Second end, 20 Retaining member, 21 Belt, 22 Base, 23 First fixing device, 24 Second fixing device, 25 Supporter, 30 Pressing member, 101 Lower leg, 101a Anterior surface of lower leg, 102 Dorsus of foot, S Notch, S1 First surface, S2 Second surface.
Claims (7)
前記弾性体を前記下腿前面および前記足背に保持するための保持部材とを備え、
前記弾性体は、前記保持部材によって前記弾性体が前記下腿前面および前記足背に保持された状態において、立位姿勢時に前記下腿前面および前記足背に沿う形状に変形可能な剛性を有しており、かつ背屈運動に対して底屈運動よりも制限を大きくかけるように構成されており、
足関節が底屈した状態から背屈した状態になることで前記弾性体は圧縮される、足関節装具。 An elastic body disposed from the front of the lower leg to the back of the foot;
a retaining member for retaining the elastic body on the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot,
the elastic body has a rigidity that allows it to deform into a shape that conforms to the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot in a standing posture when the elastic body is held on the front surface of the lower leg and the dorsum of the foot by the holding member, and is configured to impose a greater restriction on dorsiflexion than on plantar flexion,
This is an ankle joint brace, in which the elastic body is compressed when the ankle joint goes from a plantar flexed state to a dorsiflexed state .
前記弾性体に切込みが設けられており、
前記切込みは、前記第２面から前記第１面に向けて延びており、前記第１面と距離をあけて配置されている、請求項１または２に記載の足関節装具。 The elastic body includes a first surface facing the front surface of the lower leg and a second surface located on the opposite side to the first surface,
The elastic body has a notch,
The ankle brace according to claim 1 or 2, wherein the notch extends from the second surface towards the first surface and is spaced apart from the first surface.
前記第１部および前記第２部は、前記足背の幅方向に互いに隙間をあけて並ぶように配置されている、請求項１に記載の足関節装具。 The elastic body includes a first portion and a second portion,
The ankle joint brace according to claim 1 , wherein the first portion and the second portion are arranged side by side with a gap between them in the width direction of the instep of the foot.
前記第１部および前記第２部は、前記足背の幅方向に互いに交差するように配置されている、請求項１に記載の足関節装具。 The elastic body includes a first portion and a second portion,
The ankle brace according to claim 1 , wherein the first portion and the second portion are disposed so as to intersect with each other in a width direction of the instep of the foot.
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