关节辅助单元及步行辅助装置的制作方法

本发明涉及对使用者的关节的动作进行辅助的关节辅助单元等。

背景技术：

以往已知有用于变形性膝关节症的患者等的步行运动、伸缩动作、康复等的辅助的步行辅助装置。这种步行辅助装置存在多个(例如参照专利文献1)，例如专利文献1所示的步行辅助装置具备关节辅助单元，该关节辅助单元安装于使用者的膝关节，具备使用致动器绕膝关节沿前后方向摆动的腿连杆。

腿连杆具备通过旋转驱动而伸缩自如的一对连杆，搭载对连杆的旋转轴进行驱动的驱动源，通过由驱动源进行的连杆的旋转驱动对使用者的腿的运动进行辅助。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4092322号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，由于腿连杆在安装于左右腿时驱动方向不同，因此，需要左右分别制造专用的装置，成为成本高涨的主要原因。

另外，通常，步行辅助装置将左右的步行辅助单元作为一对进行制造销售，购买方即便仅需要单侧的步行辅助单元，也需要购买左右两方的步行辅助单元。

另一方面，若设置于步行辅助单元的关节辅助单元左右兼用，则具有通用性而能够容易地实现成本降低。

因此，本发明将上述问题作为课题的一例而作出，其目的在于提供一种能够兼用于左右的关节进行安装的关节辅助单元等。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明采用下述那样的结构。需要说明的是，为了容易理解本发明，将附图的附图标记用括号括起来，但本发明并不限于此。

即，技术方案1所述的关节辅助单元(20)是绕使用者的关节部安装的关节辅助单元，其特征在于，所述关节辅助单元具备：安装在所述关节部的一端侧的第一连杆(21)、安装在所述关节部的另一端侧且能够旋转地与所述第一连杆连结的第二连杆(22)、对所述第二连杆进行旋转驱动的驱动部、以及限制所述第二连杆的旋转方向及旋转范围的旋转限制部(30)，所述旋转限制部具备：设置于一方的所述连杆的卡合体(31)、以及设置于另一方的所述连杆并与所述卡合体卡合的卡合部(33)，所述卡合部具有：将根据所述第二连杆的旋转方向而移动的所述卡合体向不同的方向引导的两条引导路径(34、35)、以及连通两条所述引导路径的连通路径(39)，所述卡合体能够经由所述连通路径在两条所述引导路径之间移动。

另外，技术方案2所述的关节辅助单元在技术方案1所述的关节辅助单元向，其特征在于，各所述引导路径具有限制所述卡合体的移动范围的限制部(36a、36b)。

另外，技术方案3所述的关节辅助单元在技术方案1或技术方案2所述的关节辅助单元中，其特征在于，所述关节辅助单元具备将所述卡合体向一方或另一方的所述引导路径移动的移动单元(40)。

另外，技术方案4所述的关节辅助单元在技术方案1～3中任一项所述的关节辅助单元中，其特征在于，所述关节辅助单元具备切换构件，在将所述卡合体从一方的所述引导路径移动到另一方的所述引导路径时，所述切换构件机械地切换所述驱动部的旋转方向。

另外，技术方案5所述的步行辅助装置(s)的特征在于，具备：从腿的膝关节安装到大腿部(16)的大腿安装单元(5)、从所述膝关节安装到小腿部(17)的小腿安装单元(10)、以及安装于所述膝关节的关节辅助单元(20)，所述关节辅助单元具备：与所述大腿安装单元连结的第一连杆、与所述小腿安装单元连结且能够旋转地与所述第一连杆连结的第二连杆、对所述第二连杆进行旋转驱动的驱动部、以及限制所述第二连杆的旋转方向及旋转范围的旋转限制部，所述旋转限制部具备：设置于一方的所述连杆的卡合体、以及设置于另一方的所述连杆并与所述卡合体卡合的卡合部，所述卡合部具有：将根据所述第二连杆的旋转方向而移动的所述卡合体向不同的方向引导的两条引导路径、以及连通两条所述引导路径的连通路径，所述卡合体能够经由所述连通路径在两条所述引导路径之间移动。

发明的效果

仅通过使关节辅助单元反转就能够兼用于左右腿进行安装，能够实现成本的降低化。另外，由于不会超过预先规定的膝关节的可动区域而动作，因此，能够安全地使用。另外，由于能够同时进行关节辅助单元的机械切换动作和动力源(电机等)的电控制程序的切换动作，因此，操作性和安全性优异。

附图说明

图1是表示步行辅助装置的使用状态的示意图，图1(a)表示使腿伸展的状态，图1(b)表示使腿弯曲的状态。

图2是表示步行辅助装置的关节辅助单元的结构的示意图。

图3是表示用于说明移动单元的动作例的截面的示意图。

图4是表示形成于第二连杆的引导路径的一例的示意图。

图5是用于说明移动单元的结构的示意图。

图6是表示安装于左腿的关节辅助单元的动作例的示意图，图6(a)表示伸展状态，图6(b)表示弯曲状态。

图7是表示安装于右腿的关节辅助单元的动作例的示意图，图7(a)表示伸展状态，图7(b)表示弯曲状态。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的说明中，对将关节辅助单元用于使用者的膝关节的步行辅助装置进行说明。另外，在以下的说明中，“弯曲动作”是指使膝关节弯曲的动作，“伸展动作”是指膝关节伸展的动作。

如图1所示，本实施方式的步行辅助装置s安装于使用者的腿，具备能够兼用于左右腿进行安装的步行辅助单元u。该步行辅助单元u具备：从腿的膝关节安装到大腿部16的大腿安装单元5、从膝关节安装到小腿部17的小腿安装单元10、以及安装于膝关节的关节辅助单元20。需要说明的是，步行辅助装置s例如与安装于使用者的腰部的腰部安装单元2连结而使用，在两腿需要辅助的情况下，步行辅助单元u安装于左右各自的腿。

该步行辅助单元u通过作为动力源的例如电机的驱动而使小腿安装单元10相对于大腿安装单元5在前后方向上摆动，从而使使用者适当地进行例如图1(a)所示的伸展动作和图1(b)所示的弯曲动作，进行步行辅助。

腰部安装单元2具备卷绕安装于使用者的腰的腰带3，在腰带3的左右设置有与大腿安装单元5连结的连结件4。

大腿安装单元5具有配置在使用者的大腿部16的侧面的平板状的大腿部板6，上端部经由连结件7能够旋转地与腰部安装单元2连结，大腿部板6以沿着大腿部16的外侧面立起的方式安装。另外，在大腿部板6设置有与大腿部16的一部分接触的接触部件、使接触部件紧贴于大腿部16的面紧固件等安装件8，通过该安装件8将大腿部板6固定安装在膝盖上。

另外，小腿安装单元10具有配置在使用者的小腿部17的侧面的平板状的小腿部板11，上端部在其与大腿部板6之间经由关节辅助单元20连结，小腿部板11沿着小腿部17的外侧面垂下地安装。另外，在小腿部板11设置有与膝下接触以及与脚踝接触的接触部件、使接触部件紧贴于膝下以及脚踝的面紧固件等安装件12，通过该安装件12将小腿部板11的下端部固定安装于膝下以及脚踝的外侧面。

如图1及图2所示，关节辅助单元20具备：配置在使用者的膝关节的外侧面并与大腿部板6连结的平板状的第一连杆21；在其与该第一连杆21之间伸缩自如地连结并安装于小腿部板11的平板状的第二连杆22；使第二连杆22相对于第一连杆21在前后方向上旋转运动的未图示的驱动部；以及限制第二连杆22的旋转方向及旋转范围的旋转限制部30。

第一连杆21和第二连杆22例如如图3所示，第二连杆22以配置在使用者侧的方式与第一连杆21重叠，使用四个销状的固定螺钉25以能够相互旋转的方式连结，通过配置在第一连杆21的外侧的未图示的驱动部的驱动，使第二连杆22旋转运动。

虽未图示，但驱动部具备作为动力源的电机、将电机的旋转力传递到第二连杆22的动力传递机构、对电机进行驱动控制的控制基板、向电机供给电源的电池等，例如被装载于第一连杆21而收纳在框体24内。

如图2以及图3所示，旋转限制部30具备销状的突起31(本申请的卡合体的一例)和与该突起31卡合的卡合部33。如图3所示，突起31设置于第一连杆21，向第二连杆22侧突出地设置。

卡合部33形成于第二连杆22，具有根据第二连杆22的两个不同方向的旋转动作来引导突起31的两条引导路径34、35。

在图4中，第一引导路径34具有形成于第二连杆22的外周缘的外周槽36，沿着该外周槽36沿顺时针方向引导突起31。在该外周槽36的一端和另一端形成有向外侧突出的突出部36a、36b(本申请的限制部的一例)，突起31的移动被该一对突出部36a、36b限制，规定突起31的移动范围。

在图4中，第二引导路径35具有形成在第二连杆22的外周缘内侧的内周槽37，沿着该内周槽37沿逆时针方向引导突起31。该内周槽37的一端和另一端被堵塞，通过该一端和另一端来限制突起31的移动，规定突起31的移动范围。

另外，各条引导路径34、35具有与形成为以第二连杆22的旋转中心与突起31之间的距离为半径的圆弧形的突起31卡合的卡合部分33a，突起31根据第二连杆22的旋转而沿着卡合部分33a移动。

另外，如图4所示，形成于各引导路径34、35的卡合部分33a形成为半径不同的圆弧形，两条引导路径34、35通过连通路径39连通。

第一引导路径34和第二引导路径35以第一连杆21和第二连杆22的伸展动作时为基准与第二连杆22的旋转动作对应地形成，并且以在铅垂方向上各引导路径34、35的端部彼此重叠的方式配置。连通路径39以将该端部彼此连通的方式在铅垂方向上呈直线状延伸而形成，各引导路径34、35分别独立地设置。

而且，通过使用该连通路径39在两条引导路径34、35之间移动突起31，从而能够切换第二连杆22的旋转方向。

需要说明的是，引导路径34、35以及连通路径39的位置是一例，并不限于，能够适当配置于第二连杆22而变更。需要说明的是，随着引导路径34、35以及连通路径39的变更，突起31的位置、后述的移动单元40的位置也适当地变更。

另外，引导路径34、35沿着膝关节的可动区域而设计，通过基于该引导路径34、35的突起31的移动范围来规定可动区域(第二连杆22的转动区域)。

另外，如图3以及图5所示，关节辅助单元20具备使突起31在第一引导路径34与第二引导路径35之间移动的移动单元40，该移动单元40设置于第一连杆21。该移动单元40在连通路径39中通过连杆机构使突起31在各引导路径34、35移动。

移动单元40具备连杆机构，该连杆机构由移动突起31的突起移动部件41和对突起移动部件41进行操作的操作部件42构成。

突起移动部件41是呈直线状延伸的部件，在前端部安装有突起31，在基端部通过连结销43等以能够相互旋转的方式连结有操作部件42。该突起移动部件41配置在形成于第一连杆21的至少沿铅垂方向呈直线状延伸的槽45中，通过操作部件42的操作，在该槽45内在规定的范围内移动。

操作部件42是呈直线状延伸的部件，前端部向第一连杆21的侧方外侧突出地设置成能够在规定的范围内旋转，在基端部，通过连结销43等以能够相互旋转的方式连结有突起移动部件41。

该操作部件42设置成前端部能够通过滑动而在将突起31保持在第一引导路径34上的第一位置和将突起31保持在第二引导路径35上的第二位置之间移动，通过该操作部件42的滑动操作，经由连结销43使突起移动部件41在铅垂方向上移动，使突起31在连通路径39内移动。

而且，如图2以及图5(a)所示，例如，当操作部件42配置在第二位置而使突起31配置在连通路径39的下端部时，能够沿着第二引导路径35使突起31移动，能够使第二连杆22沿逆时针方向旋转。另一方面，如图5(b)所示，当操作部件42配置在第一位置且突起移动部件41被拉起而使突起31配置在连通路径39的上端部时，能够沿着第一引导路径34使突起31移动，能够使第二连杆22沿顺时针方向旋转。

这样，本实施方式的移动单元40通过操作部件42的滑动操作，能够切换为第一引导路径34或第二引导路径35而使突起31沿着规定的引导路径34、35移动，能够切换第二连杆22的动作(旋转)方向。

另外，在该移动单元40设置有电切换单元(本申请的切换构件的一例)，该电切换单元在操作部件42被操作时自动切换控制程序，在本实施方式中切换基于动力源的旋转方向。

电切换单元具备通过触点51的移动来切换基于动力源的旋转方向的开关50，通过该开关50的操作来切换动力源的旋转方向。

该开关50在形成于第一连杆21的槽45内，与突起移动部件41相邻地设置，通过由操作部件42的操作引起的突起移动部件41的移动，该开关50在突起移动部件41按压触点51使触点51移动而使动力源的旋转方向反转的反转位置(图5(b))和突起移动部件41不按压触点51不使触点51移动而使动力源的旋转方向正转的正转位置(图5(a))之间被操作。

而且，操作部件42被操作，如图2所示，在突起31配置于第二引导路径35时，触点不会被突起移动部件41按压，开关50被操作到正转位置，因此，动力源正转，使第二连杆22沿逆时针方向旋转。另一方面，在突起31被切换到了第一引导路径34时，触点被突起移动部件41按压，开关50被操作到反转位置，因此，动力源反转，使第二连杆22沿顺时针方向旋转。

这样，本实施方式的电切换单元对应于由操作部件42的滑动操作引起的引导路径34、35的切换动作，能够自动进行控制程序的切换(例如动力源的旋转方向)，能够在切换引导路径34、35的同时切换电控制程序，比较便利，能够容易地实现操作性的提高，并且，能够防止在独立地进行机械动作和电控制程序的切换动作时可能产生的误动作。

接着，说明本实施方式的步行辅助装置s的动作例。需要说明的是，在本实施方式中，在步行辅助单元u安装于右腿的情况下，使第二连杆22沿逆时针方向旋转而使用第二引导路径35，在步行辅助单元u安装于左腿的情况下，使第二连杆22沿顺时针方向旋转而使用第一引导路径34来进行说明。

首先，使用图6对将步行辅助单元u安装于左腿的情况下的动作例进行说明。

在将步行辅助单元u安装于使用者的左腿后，对操作部件42是否配置在第一位置进行确认。在此，在操作部件42配置在第二位置的情况下，对操作部件42进行滑动操作而移动到第一位置。

当操作部件42配置在第一位置时，突起31配置在第一引导路径34的一端侧。需要说明的是，在操作部件42配置在第一位置的同时，如图5(b)所示，触点51被按压，开关50被操作到反转位置。

接着，使用者对未图示的步行辅助单元u的电源进行接通操作，由此，上述驱动部进行驱动。具体而言，关节辅助单元20通过以反转对动力源进行旋转控制来驱动第二连杆22，使突起31沿着第一引导路径34移动，在图6(a)所示的伸展动作位置与图6(b)所示的弯曲动作位置之间使第二连杆22摆动。

另外，第一引导路径34通过突出部36a、36b限制突起31的移动范围，因此，若到达预先规定的使用者的膝关节的可动区域则突起31的移动被限制，因此，第二连杆22不会超过规定的可动区域而驱动，使用者能够安全地使用步行辅助单元u。

接着，使用图7对将步行辅助单元u安装于右腿的情况下的动作例进行说明。

在将步行辅助单元u安装于使用者的右腿后，对操作部件42是否配置在第二位置进行确认。在此，在操作部件42配置在第一位置的情况下，对操作部件42进行滑动操作而移动到第二位置。

当操作部件42配置在第二位置时，突起31配置在第二引导路径35的一端侧。需要说明的是，在操作部件42配置在第二位置的同时，如图5(a)所示，触点51未被按压，开关50被操作到正转位置。

接着，使用者对未图示的步行辅助单元u的电源进行接通操作，由此，动力源进行驱动。具体而言，关节辅助单元20通过以正转对动力源进行旋转控制来驱动第二连杆22，使突起31沿着第二引导路径35移动，在图7(a)所示的伸展动作位置与图7(b)所示的弯曲动作位置之间使第二连杆22摆动。

另外，第二引导路径35通过内周槽37的一端和另一端来限制突起31的移动范围，因此，若到达预先规定的使用者的膝关节的可动区域则突起的移动被限制，因此，第二连杆22不会超过规定的可动区域而驱动，使用者能够安全地使用步行辅助单元u。

接着，使用图1对步行辅助装置s向使用者的安装例进行说明。需要说明的是，为便于说明，对将步行辅助单元u安装于右腿的一例进行详细论述。

本实施方式的步行辅助装置s使用连结件4、7能够将腰部安装单元2与步行辅助单元u分离，在将腰部安装单元2安装于使用者的腰部后，将步行辅助单元u安装于右腿的大腿部16以及小腿部17来使用。

首先，腰部安装单元2以连结件4沿着使用者的大腿部16的外侧面的方式配置，调整腰带3的长度而安装于腰部。

接着，步行辅助单元u安装于右腿。具体而言，使用安装件8、12将大腿安装单元5以及小腿安装单元10安装于使用者的大腿部16和小腿部17，结束步行辅助装置s的安装。

接着，对操作部件42进行操作，如图7所示，将突起31配置在连通路径39的下端部。此时，动力源的旋转方向也被控制为与第二连杆22的旋转方向一致。

另一方面，该步行辅助装置s能够左右兼用，在与上述同样地安装于左腿的情况下，对操作部件42进行操作，如图6所示，将突起31配置在连通路径39的上端部即可。

这样，本实施方式的步行辅助装置s仅通过操作部件42的滑动操作就能够自动切换控制程序，并且能够切换小腿安装单元10的动作方向，操作性优异，并且，能够防止在独立地进行机械动作和电控制程序的切换动作时可能产生的误动作。另外，仅通过使步行辅助单元u反转就能够兼用于左右腿进行安装，能够实现成本的降低化。另外，由于小腿安装单元10通过旋转限制部30不会超过预先规定的膝关节的可动区域而动作，因此，能够安全地使用步行辅助装置s。

需要说明的是，本申请并不限于本实施方式，能够以各种方式实施。例如，第一引导路径34形成于第二连杆22的外周缘，但也可以在第二连杆22的内侧形成第一引导路径34以及第二引导路径35双方。另外，移动单元40为使用两个部件的连杆机构，但也可以通过一个部件使突起31移动，也可以采用使用三个以上部件的连杆机构。

附图标记说明

s步行辅助装置

20关节辅助单元

21第一连杆

22第二连杆

31突起

33卡合部

34第一引导路径

35第二引导路径

39连通路径

40移动单元