歩行支援装置
【課題】弾性エネルギを利用する歩行支援装置であってシンプルな構成の歩行支援装置を提供する。
【解決手段】歩行支援装置１００は、靴２、靴底前プレート１２、靴底後プレート２２、及び、スプリング１８と２８を備えている。靴底前プレート１２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸１６で靴２に軸支されている。靴底前プレートの先端はつま先の下へ伸びている。靴底後プレート２２は、つま先と踵の間の位置で靴２の側方に伸びる回転軸２６で靴２に軸支されている。靴底後プレート２２の先端は踵の下へ伸びている。靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、連動して互いに反対方向に回転するように係合している。スプリング１８と２８は、靴底前プレート１２の先端と靴底後プレート２２の先端を下方へ付勢するように配置されている。
【解決手段】歩行支援装置１００は、靴２、靴底前プレート１２、靴底後プレート２２、及び、スプリング１８と２８を備えている。靴底前プレート１２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸１６で靴２に軸支されている。靴底前プレートの先端はつま先の下へ伸びている。靴底後プレート２２は、つま先と踵の間の位置で靴２の側方に伸びる回転軸２６で靴２に軸支されている。靴底後プレート２２の先端は踵の下へ伸びている。靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、連動して互いに反対方向に回転するように係合している。スプリング１８と２８は、靴底前プレート１２の先端と靴底後プレート２２の先端を下方へ付勢するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの歩行動作を補助する歩行支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性部材（スプリング）の弾性エネルギを利用して歩行動作を補助する装置が研究されている。その一つが非特許文献１に開示されている。非特許文献１には、歩行支援装置の原理確認用の義足デバイスが開示されている。非特許文献１の図２を、本願の図１１、図１２に再記する。ただし、部品を示す数字は本明細書にて付加した。以下、図１１、図１２に示した義足デバイス９００を説明する。図１１は義足デバイス９００の側面図を示しており、図１２（１）〜（６）は、義足デバイス９００の動作シーケンスを示している。
【０００３】
義足デバイス９００は、足後部９０６（rear-foot）と足前部９０７（fore-foot）を有しており、それらは足の中心付近で足の側方に伸びる回転軸９０３（mid-foot axis）で連結している。足後部９０６が着地し、踵に荷重（床反力）が加わると、足後部９０６がスプリング９０５（spring）を圧縮し、弾性エネルギが蓄えられる（図１１（１）、（２））。スプリング９０５が十分に圧縮されたところでヒールクラッチ９０１（heel clutch）が作動し、足後部９０６をロックする（図１１（２））。足が離地する直前、つま先が接地したまま踵が浮き上がる時点で、つま先クラッチ９０２（toe clutch）が解放される（図１１（４））。そうすると、スプリング９０５が解放され、足前部９０７の先端（つま先側）が下がる。このとき、足前部９０７の先端が床を押すとともに、義足デバイス９００の踵側を持ち上げる向きのモーメントが発生する（図１１（５））。このモーメントが、脚全体を通して体を前方に進める推進力となる。最後に、ヒールクラッチ９０１を解放する。このとき、リセットスプリング９０４（reset spring）が足前部９０７の先端を上げる方向のモーメントを及ぼし、足後部９０６の踵側が下がるとともに足前部９０７のつま先側が上がり、義足デバイス９００は初期状態に戻る（図１１（６））。義足デバイス９００は、接地センサ（不図示）と、２つのモータ、及び、それらを制御するマイクロコントローラを備えている。２つのモータは夫々、つま先クラッチ９０２とヒールクラッチ９０１を制御する。つま先クラッチ９０２を解放するタイミングは、接地センサに基づいてマイクロコントローラが決定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Steven H. Collins, Arthur D. Kuo, “Recycling Energy to Restore Impaired Ankle Function during Human Walking”, PLoS ONE Vol. 5, Issue 2, e9307, Published February 17, 2010, http://www.plosone.org, doi:10.1371/journal.pone.0009307
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１のデバイスは、２つのクラッチを有しており、複雑なメカニズムが要求される。本明細書は、非特許文献１の技術と同様に弾性エネルギを歩行支援に用いる点では同じであるが、メカニズムを工夫し、非特許文献１よりもシンプルな構成の歩行支援装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する歩行支援装置は、非特許文献１の足前部９０７と足後部９０６に相当する靴底前プレートと靴底後プレートを有している。本明細書が開示する技術は、靴底前プレートと靴底後プレートが機構的に連動して動くように構成した点に特徴がある。
【０００７】
本明細書が開示する歩行支援装置の一態様は、靴、靴底前プレート、靴底後プレート、及び、弾性部材を有している。靴底前プレート、靴底後プレート、弾性部材は靴の底部に取り付けられている。靴底前プレートは、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されている。靴底前プレートの先端はつま先の下へ伸びている。靴底後プレートは、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されている。靴底後プレートの先端は踵の下へ伸びている。靴底前プレートと靴底後プレートは、連動して互いに反対方向に回転するように係合している。例えば、靴底前プレートと靴底後プレートは、夫々、互いに係合する歯車又は摩擦車を有しており、歯車又は摩擦車によって連動して回転する。摩擦車を備える場合、それらは、周面が直接に接して係合していてもよいし、ベルトを介して係合していてもよい。ベルトの場合は、２つの摩擦車にベルトを８の字状に巻き掛けることによって、互いに反対方向に回転するように構成することができる。弾性部材は、靴底前プレートと靴底後プレートのいずれか一方、あるいは両方に備えられており、靴底前プレート（靴底後プレート）の先端を下方へ付勢するように配置されている。靴底前プレートと靴底後プレートは連動して回転するので、両プレートのいずれか一方に弾性部材が取り付けられていれば、他方にも付勢力が及ぶ。弾性部材は典型的にはスプリングでよい。
【０００８】
上記の歩行支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートが連動して回転する。それゆえ、踵側に荷重が加わると靴底後プレートが回転すると同時に靴底前プレートが靴底に近づく方向に回転する。また、踵側の荷重が抜けると弾性エネルギによって靴底前プレートは靴底後プレートとともにそれらの先端が靴底から遠ざかる方向に回転する。この機構は歩行中に次のように動作する。まず、着地時に踵が接地すると靴底後プレートと靴底前プレートが靴底に近づく方向に回転する。靴底前プレートが靴底に近づいているので、踵の接地に続いてつま先がスムーズに着地することができる。なお、着地時の靴底後プレート（靴底前プレート）の回転に伴い、弾性部材が圧縮され、弾性エネルギが蓄えられる。次に、足の離地の直前に踵が浮き始めると、弾性エネルギが開放され、靴底前プレートが、その先端を下げる向きに回転する。このとき、靴底前プレートは、踵から荷重が抜けていくのに伴って徐々に回転する。足の離地直前に靴底前プレートが徐々に回転して床面を押すことが、離地時の足の蹴り出しをスムーズにする。このように本明細書が開示する技術は、弾性エネルギを利用する歩行支援装置をシンプルな機構で実現する。
【０００９】
足の蹴り出しを補助する力は強い方が好ましい場合がある。蹴り出しを補助する力を強くするには、一つには、靴底前プレートの回転角に対する靴底後プレートの回転角が大きくなるように構成すればよい。このことは、例えば靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数よりも少なくすればよい。歯車に替えて摩擦車を採用する場合、靴底後プレート側の摩擦車の直径を靴底前プレート側の摩擦車の直径よりも小さくすればよい。また、蹴り出しを補助する力を強くする別の方法として、靴底前プレートの前後方向の長さを靴底後プレートの前後方向の長さよりも短くすればよい。いずれの態様であっても、靴底後プレートに加えられる力よりも大きな力を靴底前プレートは出力することができる。このことは別言すれば、靴底後プレートを介してスプリング（弾性部材）を圧縮するのに要する力に比べて、スプリングの復元力（蓄積された弾性エネルギ）によって靴底前プレートを介して靴を押し上げる力を大きくすることに相当する。
【００１０】
本明細書が開示する歩行支援装置の他の形態は、以下のラッチとラッチ解放機構を備えている。ラッチは、靴底後プレートが踵に接近して弾性部材に弾性エネルギが蓄えられた状態で靴底後プレートの回転を禁止する。なお、靴底前プレートと靴底後プレートは連動して動くので、ラッチは、直接的には靴底後プレートに係合するものであっても靴底前プレートに係合するものであってもよい。ラッチ解放機構は、靴底前プレートの先端部分が接地したときにラッチを解放する。即ち、このラッチとラッチ解放機構は、非特許文献１のヒールクラッチとつま先クラッチの２つのクラッチを兼ね備える。この歩行支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートを連動するように構成したことによって、非特許文献１よりもシンプルな機構を実現している。なお、ラッチ解放機構の一例は、つま先から下方に突出しているピンに連動してラッチを動かす（解放する）レバーアームである。
【００１１】
ラッチを有する歩行支援装置は、前述の靴底前プレートが徐々に回転する装置と異なり、足が離地する直前のタイミングで強い補助力をユーザに与えることができる。前述の歩行支援装置は比較的小さい補助力で十分なユーザに適しており、ラッチを備える歩行支援装置は比較的大きな補助力を必要とするユーザに適している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弾性部材の弾性エネルギを歩行支援に用いるシンプルな構造の歩行支援装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図２】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（踵接地）。
【図３】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（踵荷重）。
【図４】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（足底接地）。
【図５】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（つま先蹴り出し）。
【図６】第２実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図７】第３実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図８】第４実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図９】第５実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図１０】第６実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図１１】先行技術文献に記載された義足デバイスの図である（１）。
【図１２】先行技術文献に記載された義足デバイスの図である（２）。
【実施例１】
【００１４】
図１に、第１実施例の支援装置１００（歩行支援装置）の側面図を示す。図１（Ａ）は、スプリング１８、２８（後述）が自然長の状態を示しており、図１（Ｂ）は、スプリング１８、２８が圧縮された状態を示している。なお、図１、および、以降の図では、靴底部の中の機構を見せるため、靴底部の側面手前側のカバーを取り外した状態を描いている。
【００１５】
支援装置１００は、その靴底部にいくつかの機構を組み込んだ靴２で構成される。靴２の靴底部では、靴底上プレート３と、靴底前プレート１２及び靴底後プレート２２によって二重底が構成されている。靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、サイドカバー６に軸支されており、それらのプレートが、靴底の接地面（二重底の下側の底）を形成している。靴底前プレート１２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸１６に回転可能に軸支されている。ここで、「靴の側方」とは、ラテラル方向、あるいは、ピッチ方向と呼ばれることもある。靴底前プレート１２には、回転軸１６を中心とする歯車１４が固定されている。靴底前プレート１２は、回転軸１６からつま先の下方へと伸びている。符号１２ａは、靴底前プレート１２の先端を示している。靴底前プレート１２の上面には、スプリング１８が取り付けられている。スプリング１８は、靴底前プレート１２を靴底上プレート３から離れる方向、即ち靴２の下方へ付勢する。靴底前プレート１２は、靴２の横方向最小幅と同程度の横幅（側方の長さ）を有している。靴２の横方向最小幅とは、土踏まずの付近における靴２の横幅に相当する。
【００１６】
靴底後プレート２２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸２６に回転可能に軸支されている。靴底後プレート２２には、その回転軸２６を中心に歯車２４が固定されている。靴底後プレート２２は、回転軸２６から踵の下方へと伸びている。符号２２ａは、靴底後プレート２２の先端を示している。靴底後プレート２２の上面には、スプリング２８が取り付けられている。スプリング２８は、靴底後プレート２２を靴底上プレート３から離れる方向、即ち靴２の下方へ付勢する。靴底後プレート２２も、靴底前プレート１２と同様に、靴２の横方向最小幅と同程度の横幅（側方の長さ）を有している。
【００１７】
符号４は靴のつま先と踵に取り付けられたストッパであり、靴底前プレートの先端１２ａ（靴底後プレートの先端２２ａ）が所定の位置よりも上方へ移動することを制限する。ストッパ４はゴム製である。特に踵側のストッパ４は、着地時の衝撃を緩和する機能も果たす。
【００１８】
図１に示すように、歯車１４と歯車２４は係合しており、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は互いに逆方向に回転するように連動する。即ち、靴底前プレートの先端１２ａがつま先に近づく方向に回転するとき、靴底後プレートの先端２２ａは踵に近づく方向に回転する。歯車１４と歯車２４の係合により、踵が接地して靴底後プレート２２が回転するとそれに連動して靴底前プレート１２が回転する。歯車１４と歯車２４は、同じ直径を有しているとともに、同じ歯数を有している。従って、靴底前プレート１２の回転角と靴底後プレート２２の回転角は等しい。
【００１９】
図２から図５を参照して、支援装置１００の機能を説明する。歩行動作においては遊脚が着地する際、まず踵から着地する（図２参照）。支援装置１００の踵が着地すると、地面Ｇから床反力を受け、靴底後プレート２２が図２の矢印Ａ１の方向に回転する。このとき同時に靴底前プレート１２が矢印Ａ２の方向に回転する。靴底後プレート２２はスプリング２８を圧縮し、靴底前プレート１２はスプリング１８を圧縮する（図３参照）。図３に示すように、靴底後プレート２２の回転に連動して靴底前プレート１２が回転するので、つま先が接地する前に靴底前プレート１２はその先端１２ａがストッパ４に当接するまで回転する。踵の接地に続いてつま先が接地する際、靴底前プレート１２の先端１２ａが既にストッパ４の位置まで回転しているので、靴２のつま先は抵抗なく接地することができる（図４）。歩行動作が進み、踵から荷重が抜けていくにつれて、靴底後プレート２２を押さえつけていた荷重が減少する。即ち、スプリング１８、２８を圧縮していた荷重が減少する。荷重の減少に伴い、スプリング１８、２８の弾性エネルギが解放され、靴底前プレートの先端１２ａと靴底後プレートの先端２２ａを押し下げる（図５の矢印Ｂ参照）。靴底前プレートの先端１２ａを押し下げる力（スプリング１８、２８の復元力）は、靴２のつま先を前方上方へ押し上げる力になるとともに、足を前方へ回転させるモーメントとしても作用する（矢印Ｃ参照）。靴底前プレートの先端１２ａを押し下げる力（靴２のつま先を押し上げる力）と足を前方へ回転させるモーメントは、歩行動作における離地時の足の蹴り出しに寄与する。スプリング１８と２８に蓄えられた弾性エネルギが解放されることによって生じる上記の力とモーメントが、ユーザの歩行動作を支援する補助力となる。
【００２０】
以上説明したように、歩行支援装置１００は、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２が連動して互いに反対方向に回転するように係合している。そのような機構により、第一に、踵の着地により靴底前プレートが上方に回転するという特徴を有する。この特徴により、つま先がスムーズに着地することができる。第二に、踵から荷重が抜け始めると靴底前プレート１２が徐々に下方に回転する。この特徴により、踵から荷重が抜け始めると、靴底前プレート先端１２ａが下方に回転し始めて、離地時の蹴り出しを補助する力がつま先に加えられる。
【実施例２】
【００２１】
次に、図６を参照して、第２実施例の支援装置２００を説明する。第２実施例の支援装置２００は、第１実施例の支援装置１００にラッチとラッチ解放機構が付加されたものである。図６（Ａ）は、歯車１４に設けられたラッチ爪３３が解放されており、スプリング１８と２８が自然長となっている状態を示しており、図６（Ｂ）は、ラッチ爪３３がカムアーム３４に係合しており、スプリング１８と２８が圧縮された状態を示している。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）において破線で囲った部分に相当し、ラッチ解放機構を拡大した図である。
【００２２】
ラッチとラッチ解放機構は、レバーアーム３１、カムアーム３４、及びラッチ爪３３で構成される。レバーアーム３１とカムアーム３４は、靴２の靴底部に軸支されており、ラッチ爪３３は歯車１４の側面に固定されている。レバーアーム３１はピボット３１ｂで軸支されている。レバーアーム３１の一端３１ａは靴２のつま先から下方へ突出しており、他端３１ｃはカムアーム３４の一端に当接している。カムアーム３４はピボット３４ａで軸支されている。カムアーム３４の他端には、ラッチ爪３３と係合する突起３４ｂが設けられている。なお、ストッパ４と靴底前プレート１２の先端には、レバーアーム３１を通す切欠が設けられている。
【００２３】
ラッチとラッチ解放機構の働きを説明する。支援装置２００が踵から着地すると、靴底後プレート２２が床反力により押し上げられる。靴底後プレート２２の回転に伴い、靴底前プレート１２が、時計回りに回転する。図６に示すように、カムアーム３４の突起３４ｂの背面とラッチ爪３３の背面は傾斜しており、歯車１４（靴底前プレート１２）が時計回りに回転すると、ラッチ爪３３の背面が突起３４ｂの背面を押し上げる。歯車１４がさらに回転し、ラッチ爪３３が突起３４ｂを通りすぎると突起３４ｂが下がり、突起３４ｂの前面とラッチ爪３３の前面が係合する。両者が係合すると、歯車１４の反時計回りの回転が禁止される（図６（Ｂ））。即ち、スプリング１８と２８に弾性エネルギが蓄えられたまま、靴底後プレート２２と靴底前プレート１２はそれらの回転が禁止される。
【００２４】
歩行動作が進行し、踵が浮き、爪先立ち状態となると、つま先から下方へ突出していたレバーアーム３１の先端３１ａが地面に接して押し上げられる。レバーアーム３１はピボット３１ｂを中心に時計方向に回転し、後端３１ｃがカムアーム３４の一端を押し下げる。そうするとカムアーム３４は、ピボット３４ａを中心に反時計方向に回転する。突起３４ｂが上昇し、歯車１４のラッチ爪３３が解放される。ラッチが解放されると歯車１４の反時計方向の回転が許容される。スプリング１８と２８に蓄積された弾性エネルギが放出され、靴底前プレート１２が、その先端１２ａを下方に向けて回転する。靴底前プレート１２の先端１２ａを押し下げる方向に作用するスプリング復元力（靴２のつま先を押し上げるとともに靴２を前方に回転させるスプリング復元力）が、離地する足の蹴り出しを補助する。
【００２５】
第２実施例の支援装置２００では、踵の着地によって靴底後プレート２２と靴底前プレート１２が回転し、ラッチが係合すると一時的に回転が禁止される。このとき、スプリング１８、２８に弾性エネルギが蓄積される。踵が浮いてつま先立ちになるときにラッチ解放機構が作動し、スプリング１８、２８に蓄積された弾性エネルギが一気に解放され、靴底前プレートの先端１２ａが勢い良く下がる。このように支援装置２００は、離地する際の蹴り出しを補助する強い補助力をユーザに加えることができる。
【実施例３】
【００２６】
図７を参照して第３実施例の支援装置３００を説明する。この支援装置３００では、靴底前プレート３１２の前後方向長さＬａが靴底後プレート３２２の前後方向長さＬｂに比べて短い。靴底前プレート３１２と靴底後プレート３２２の長さの変更に伴い、回転軸３１６と３２６も前方へ移動している。この支援装置３００では、靴底前プレート３１２の長さＬａと靴底後プレート３２２の長さＬｂの比Ｌａ／Ｌｂに応じて、靴底後プレート先端３２２ａと靴底前プレート先端３１２ａに作用する力の比が変化する。靴底前プレート３１２の長さＬａが靴底後プレート３２２の長さＬｂよりも短ければ、踵接地の際にスプリング１８と２８を圧縮するのに要する床反力よりも、離地時の蹴り出しを補助する力（即ち、スプリング１８と２８の弾性力が靴底前プレート先端３１２ａに及ぼす力）が大きくなる。別言すれば、この支援装置３００は、踵着地にスプリング１８、２８を圧縮させるのに要する力よりも大きい力で蹴り出しを補助することができる。なお、同様の効果は、第１実施例の支援装置１００において、靴底前プレート１２側の歯車１４の歯数を靴底後プレート２２側の歯車２４の歯数よりも多くすることによっても達成することができる。
【実施例４】
【００２７】
図８を参照して第４実施例の支援装置４００を説明する。支援装置４００は、支援装置１００のスプリング１８と２８に代えて、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を直接に連結するスプリング４３０を備えている。詳しくは、歯車１４からその半径方向に伸びる支持アーム４１８と、歯車２４からその半径方向に伸びる支持アーム４２８の間にスプリング４３０が配置されている。スプリング４３０は圧縮スプリングであり、図８（Ｂ）に示すように、靴底前プレートの先端１２ａと靴底後プレートの先端２２ａが上がる方向に歯車が回転するとスプリング４３０が圧縮され、弾性エネルギが蓄えられる。支援装置４００の機能は支援装置１００の機能と同じである。なお、図８は、支援装置４００の構成を模式的に示しているにすぎず、実際には、支持アーム４１８、４２８やスプリング４３０は、靴２と干渉しないように配置される。
【実施例５】
【００２８】
図９を参照して第５実施例の支援装置５００を説明する。支援装置５００は、支援装置１００の歯車１４、２４の代りに、摩擦車５１４、５２４とベルト５３２を備えており、それらによって、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を連動させている。図９に示すように、軸線を平行にして配置された摩擦車５１４と５２４の間に、８の字を描くようにベルト５３２が巻き掛けられている。そのような配置により、摩擦車５１４と５２４、即ち、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、互いに逆方向に回転するように連動する。支援装置４００の機能は支援装置１００の機能と同じである。
【実施例６】
【００２９】
図１０を参照して第６実施例の支援装置６００を説明する。図１０（Ａ）は、スプリング１８、２８が圧縮された状態を示しており、図１０（Ｂ）はスプリング１８、２８が伸びた状態を示している。支援装置６００は、第５実施例の支援装置５００と同様に、摩擦車６１４、６２４とベルト６３２を備えており、それらによって、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を連動させている。ただし、支援装置６００では、靴底前プレート１２を固定している摩擦車６１４の直径が靴底後プレート２２を固定している摩擦車６２４の直径よりも大きい。具体的には、摩擦車６１４の直径は摩擦車６２４の直径の２倍である。この直径の差により、図１０（Ｂ）に示すように、靴底前プレート１２の回転角Ａｆよりも靴底後プレート２２の回転角Ａｒが大きくなる。本実施例の場合、具体的には、「靴底前プレート１２の回転角Ａｆ」×２＝「靴底後プレート２２の回転角Ａｒ」の関係が成立する。
【００３０】
以上の構成により、第６実施例の支援装置６００は、第３実施例の支援装置３００と同じ効果、即ち、踵接地の際にスプリング１８と２８を圧縮するのに要する床反力よりも、離地時の蹴り出しを補助する力（即ち、スプリング１８と２８の弾性力が靴底前プレート先端に及ぼす力）を大きくすることができる。なお、摩擦車の代わりに歯車を用いる場合、靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数よりも少なくすれば、支援装置６００と同様の効果を得ることができる。例えば、靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数の半分にすれば、「靴底前プレートの回転角」×２＝「靴底後プレート２２の回転角」の関係を得ることができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施例について説明した。実施例で例示した支援装置についての留意点を述べる。実施例における靴底前プレートと靴底後プレートは、靴の側方向に幅を有する板であったがこれに限定されるものではない。靴底前プレートと靴底後プレートは、フォークのように複数のロッドが靴の前後方向に伸びている形状を有していてもよい。第１実施例から第３実施例までの支援装置、及び、第５実施例の支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートの双方にスプリングを備えていた。支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートのいずれか一方だけにスプリングを備える形態であってもよい。靴底前プレートと靴底後プレートは歯車又は摩擦車で連動しているので、いずれが一方のプレートにスプリングが備えられていれば、その付勢力は他方のプレートにも及ぶからである。
【００３２】
また、第５実施例の支援装置５００（図９参照）、第６実施例の支援装置６００（図１０参照）は、２つの摩擦車５１４、５２４（６１４、６２４）の間にベルト５３２（６３２）を巻き掛けて両者を連動させた。ベルトを介さず、摩擦車５１４と５２４（６１４と６２４）を直接に接触させて両者を連動させてもよい。さらに、靴底前プレートと靴底後プレートの連動は、歯車や摩擦車以外の方法、例えば、リンクで連結することによって達成してもよい。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：靴
３：靴底上プレート
４：ストッパ
６：サイドカバー
１２：靴底前プレート
１４、２４：歯車
１６、２６：回転軸
１８、２８：スプリング
２２：靴底後プレート
３１：レバーアーム
３１ｂ、３４ａ：ピボット
３３：ラッチ爪
３４：カムアーム
３４ｂ：突起
１００、２００、３００、４００、５００、６００：歩行支援装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの歩行動作を補助する歩行支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性部材（スプリング）の弾性エネルギを利用して歩行動作を補助する装置が研究されている。その一つが非特許文献１に開示されている。非特許文献１には、歩行支援装置の原理確認用の義足デバイスが開示されている。非特許文献１の図２を、本願の図１１、図１２に再記する。ただし、部品を示す数字は本明細書にて付加した。以下、図１１、図１２に示した義足デバイス９００を説明する。図１１は義足デバイス９００の側面図を示しており、図１２（１）〜（６）は、義足デバイス９００の動作シーケンスを示している。
【０００３】
義足デバイス９００は、足後部９０６（rear-foot）と足前部９０７（fore-foot）を有しており、それらは足の中心付近で足の側方に伸びる回転軸９０３（mid-foot axis）で連結している。足後部９０６が着地し、踵に荷重（床反力）が加わると、足後部９０６がスプリング９０５（spring）を圧縮し、弾性エネルギが蓄えられる（図１１（１）、（２））。スプリング９０５が十分に圧縮されたところでヒールクラッチ９０１（heel clutch）が作動し、足後部９０６をロックする（図１１（２））。足が離地する直前、つま先が接地したまま踵が浮き上がる時点で、つま先クラッチ９０２（toe clutch）が解放される（図１１（４））。そうすると、スプリング９０５が解放され、足前部９０７の先端（つま先側）が下がる。このとき、足前部９０７の先端が床を押すとともに、義足デバイス９００の踵側を持ち上げる向きのモーメントが発生する（図１１（５））。このモーメントが、脚全体を通して体を前方に進める推進力となる。最後に、ヒールクラッチ９０１を解放する。このとき、リセットスプリング９０４（reset spring）が足前部９０７の先端を上げる方向のモーメントを及ぼし、足後部９０６の踵側が下がるとともに足前部９０７のつま先側が上がり、義足デバイス９００は初期状態に戻る（図１１（６））。義足デバイス９００は、接地センサ（不図示）と、２つのモータ、及び、それらを制御するマイクロコントローラを備えている。２つのモータは夫々、つま先クラッチ９０２とヒールクラッチ９０１を制御する。つま先クラッチ９０２を解放するタイミングは、接地センサに基づいてマイクロコントローラが決定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Steven H. Collins, Arthur D. Kuo, “Recycling Energy to Restore Impaired Ankle Function during Human Walking”, PLoS ONE Vol. 5, Issue 2, e9307, Published February 17, 2010, http://www.plosone.org, doi:10.1371/journal.pone.0009307
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１のデバイスは、２つのクラッチを有しており、複雑なメカニズムが要求される。本明細書は、非特許文献１の技術と同様に弾性エネルギを歩行支援に用いる点では同じであるが、メカニズムを工夫し、非特許文献１よりもシンプルな構成の歩行支援装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する歩行支援装置は、非特許文献１の足前部９０７と足後部９０６に相当する靴底前プレートと靴底後プレートを有している。本明細書が開示する技術は、靴底前プレートと靴底後プレートが機構的に連動して動くように構成した点に特徴がある。
【０００７】
本明細書が開示する歩行支援装置の一態様は、靴、靴底前プレート、靴底後プレート、及び、弾性部材を有している。靴底前プレート、靴底後プレート、弾性部材は靴の底部に取り付けられている。靴底前プレートは、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されている。靴底前プレートの先端はつま先の下へ伸びている。靴底後プレートは、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されている。靴底後プレートの先端は踵の下へ伸びている。靴底前プレートと靴底後プレートは、連動して互いに反対方向に回転するように係合している。例えば、靴底前プレートと靴底後プレートは、夫々、互いに係合する歯車又は摩擦車を有しており、歯車又は摩擦車によって連動して回転する。摩擦車を備える場合、それらは、周面が直接に接して係合していてもよいし、ベルトを介して係合していてもよい。ベルトの場合は、２つの摩擦車にベルトを８の字状に巻き掛けることによって、互いに反対方向に回転するように構成することができる。弾性部材は、靴底前プレートと靴底後プレートのいずれか一方、あるいは両方に備えられており、靴底前プレート（靴底後プレート）の先端を下方へ付勢するように配置されている。靴底前プレートと靴底後プレートは連動して回転するので、両プレートのいずれか一方に弾性部材が取り付けられていれば、他方にも付勢力が及ぶ。弾性部材は典型的にはスプリングでよい。
【０００８】
上記の歩行支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートが連動して回転する。それゆえ、踵側に荷重が加わると靴底後プレートが回転すると同時に靴底前プレートが靴底に近づく方向に回転する。また、踵側の荷重が抜けると弾性エネルギによって靴底前プレートは靴底後プレートとともにそれらの先端が靴底から遠ざかる方向に回転する。この機構は歩行中に次のように動作する。まず、着地時に踵が接地すると靴底後プレートと靴底前プレートが靴底に近づく方向に回転する。靴底前プレートが靴底に近づいているので、踵の接地に続いてつま先がスムーズに着地することができる。なお、着地時の靴底後プレート（靴底前プレート）の回転に伴い、弾性部材が圧縮され、弾性エネルギが蓄えられる。次に、足の離地の直前に踵が浮き始めると、弾性エネルギが開放され、靴底前プレートが、その先端を下げる向きに回転する。このとき、靴底前プレートは、踵から荷重が抜けていくのに伴って徐々に回転する。足の離地直前に靴底前プレートが徐々に回転して床面を押すことが、離地時の足の蹴り出しをスムーズにする。このように本明細書が開示する技術は、弾性エネルギを利用する歩行支援装置をシンプルな機構で実現する。
【０００９】
足の蹴り出しを補助する力は強い方が好ましい場合がある。蹴り出しを補助する力を強くするには、一つには、靴底前プレートの回転角に対する靴底後プレートの回転角が大きくなるように構成すればよい。このことは、例えば靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数よりも少なくすればよい。歯車に替えて摩擦車を採用する場合、靴底後プレート側の摩擦車の直径を靴底前プレート側の摩擦車の直径よりも小さくすればよい。また、蹴り出しを補助する力を強くする別の方法として、靴底前プレートの前後方向の長さを靴底後プレートの前後方向の長さよりも短くすればよい。いずれの態様であっても、靴底後プレートに加えられる力よりも大きな力を靴底前プレートは出力することができる。このことは別言すれば、靴底後プレートを介してスプリング（弾性部材）を圧縮するのに要する力に比べて、スプリングの復元力（蓄積された弾性エネルギ）によって靴底前プレートを介して靴を押し上げる力を大きくすることに相当する。
【００１０】
本明細書が開示する歩行支援装置の他の形態は、以下のラッチとラッチ解放機構を備えている。ラッチは、靴底後プレートが踵に接近して弾性部材に弾性エネルギが蓄えられた状態で靴底後プレートの回転を禁止する。なお、靴底前プレートと靴底後プレートは連動して動くので、ラッチは、直接的には靴底後プレートに係合するものであっても靴底前プレートに係合するものであってもよい。ラッチ解放機構は、靴底前プレートの先端部分が接地したときにラッチを解放する。即ち、このラッチとラッチ解放機構は、非特許文献１のヒールクラッチとつま先クラッチの２つのクラッチを兼ね備える。この歩行支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートを連動するように構成したことによって、非特許文献１よりもシンプルな機構を実現している。なお、ラッチ解放機構の一例は、つま先から下方に突出しているピンに連動してラッチを動かす（解放する）レバーアームである。
【００１１】
ラッチを有する歩行支援装置は、前述の靴底前プレートが徐々に回転する装置と異なり、足が離地する直前のタイミングで強い補助力をユーザに与えることができる。前述の歩行支援装置は比較的小さい補助力で十分なユーザに適しており、ラッチを備える歩行支援装置は比較的大きな補助力を必要とするユーザに適している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弾性部材の弾性エネルギを歩行支援に用いるシンプルな構造の歩行支援装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図２】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（踵接地）。
【図３】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（踵荷重）。
【図４】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（足底接地）。
【図５】第１実施例の歩行支援装置の動作を説明する図である（つま先蹴り出し）。
【図６】第２実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図７】第３実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図８】第４実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図９】第５実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図１０】第６実施例の歩行支援装置の側面図である。
【図１１】先行技術文献に記載された義足デバイスの図である（１）。
【図１２】先行技術文献に記載された義足デバイスの図である（２）。
【実施例１】
【００１４】
図１に、第１実施例の支援装置１００（歩行支援装置）の側面図を示す。図１（Ａ）は、スプリング１８、２８（後述）が自然長の状態を示しており、図１（Ｂ）は、スプリング１８、２８が圧縮された状態を示している。なお、図１、および、以降の図では、靴底部の中の機構を見せるため、靴底部の側面手前側のカバーを取り外した状態を描いている。
【００１５】
支援装置１００は、その靴底部にいくつかの機構を組み込んだ靴２で構成される。靴２の靴底部では、靴底上プレート３と、靴底前プレート１２及び靴底後プレート２２によって二重底が構成されている。靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、サイドカバー６に軸支されており、それらのプレートが、靴底の接地面（二重底の下側の底）を形成している。靴底前プレート１２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸１６に回転可能に軸支されている。ここで、「靴の側方」とは、ラテラル方向、あるいは、ピッチ方向と呼ばれることもある。靴底前プレート１２には、回転軸１６を中心とする歯車１４が固定されている。靴底前プレート１２は、回転軸１６からつま先の下方へと伸びている。符号１２ａは、靴底前プレート１２の先端を示している。靴底前プレート１２の上面には、スプリング１８が取り付けられている。スプリング１８は、靴底前プレート１２を靴底上プレート３から離れる方向、即ち靴２の下方へ付勢する。靴底前プレート１２は、靴２の横方向最小幅と同程度の横幅（側方の長さ）を有している。靴２の横方向最小幅とは、土踏まずの付近における靴２の横幅に相当する。
【００１６】
靴底後プレート２２は、つま先と踵の間の位置で靴の側方に伸びる回転軸２６に回転可能に軸支されている。靴底後プレート２２には、その回転軸２６を中心に歯車２４が固定されている。靴底後プレート２２は、回転軸２６から踵の下方へと伸びている。符号２２ａは、靴底後プレート２２の先端を示している。靴底後プレート２２の上面には、スプリング２８が取り付けられている。スプリング２８は、靴底後プレート２２を靴底上プレート３から離れる方向、即ち靴２の下方へ付勢する。靴底後プレート２２も、靴底前プレート１２と同様に、靴２の横方向最小幅と同程度の横幅（側方の長さ）を有している。
【００１７】
符号４は靴のつま先と踵に取り付けられたストッパであり、靴底前プレートの先端１２ａ（靴底後プレートの先端２２ａ）が所定の位置よりも上方へ移動することを制限する。ストッパ４はゴム製である。特に踵側のストッパ４は、着地時の衝撃を緩和する機能も果たす。
【００１８】
図１に示すように、歯車１４と歯車２４は係合しており、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は互いに逆方向に回転するように連動する。即ち、靴底前プレートの先端１２ａがつま先に近づく方向に回転するとき、靴底後プレートの先端２２ａは踵に近づく方向に回転する。歯車１４と歯車２４の係合により、踵が接地して靴底後プレート２２が回転するとそれに連動して靴底前プレート１２が回転する。歯車１４と歯車２４は、同じ直径を有しているとともに、同じ歯数を有している。従って、靴底前プレート１２の回転角と靴底後プレート２２の回転角は等しい。
【００１９】
図２から図５を参照して、支援装置１００の機能を説明する。歩行動作においては遊脚が着地する際、まず踵から着地する（図２参照）。支援装置１００の踵が着地すると、地面Ｇから床反力を受け、靴底後プレート２２が図２の矢印Ａ１の方向に回転する。このとき同時に靴底前プレート１２が矢印Ａ２の方向に回転する。靴底後プレート２２はスプリング２８を圧縮し、靴底前プレート１２はスプリング１８を圧縮する（図３参照）。図３に示すように、靴底後プレート２２の回転に連動して靴底前プレート１２が回転するので、つま先が接地する前に靴底前プレート１２はその先端１２ａがストッパ４に当接するまで回転する。踵の接地に続いてつま先が接地する際、靴底前プレート１２の先端１２ａが既にストッパ４の位置まで回転しているので、靴２のつま先は抵抗なく接地することができる（図４）。歩行動作が進み、踵から荷重が抜けていくにつれて、靴底後プレート２２を押さえつけていた荷重が減少する。即ち、スプリング１８、２８を圧縮していた荷重が減少する。荷重の減少に伴い、スプリング１８、２８の弾性エネルギが解放され、靴底前プレートの先端１２ａと靴底後プレートの先端２２ａを押し下げる（図５の矢印Ｂ参照）。靴底前プレートの先端１２ａを押し下げる力（スプリング１８、２８の復元力）は、靴２のつま先を前方上方へ押し上げる力になるとともに、足を前方へ回転させるモーメントとしても作用する（矢印Ｃ参照）。靴底前プレートの先端１２ａを押し下げる力（靴２のつま先を押し上げる力）と足を前方へ回転させるモーメントは、歩行動作における離地時の足の蹴り出しに寄与する。スプリング１８と２８に蓄えられた弾性エネルギが解放されることによって生じる上記の力とモーメントが、ユーザの歩行動作を支援する補助力となる。
【００２０】
以上説明したように、歩行支援装置１００は、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２が連動して互いに反対方向に回転するように係合している。そのような機構により、第一に、踵の着地により靴底前プレートが上方に回転するという特徴を有する。この特徴により、つま先がスムーズに着地することができる。第二に、踵から荷重が抜け始めると靴底前プレート１２が徐々に下方に回転する。この特徴により、踵から荷重が抜け始めると、靴底前プレート先端１２ａが下方に回転し始めて、離地時の蹴り出しを補助する力がつま先に加えられる。
【実施例２】
【００２１】
次に、図６を参照して、第２実施例の支援装置２００を説明する。第２実施例の支援装置２００は、第１実施例の支援装置１００にラッチとラッチ解放機構が付加されたものである。図６（Ａ）は、歯車１４に設けられたラッチ爪３３が解放されており、スプリング１８と２８が自然長となっている状態を示しており、図６（Ｂ）は、ラッチ爪３３がカムアーム３４に係合しており、スプリング１８と２８が圧縮された状態を示している。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）において破線で囲った部分に相当し、ラッチ解放機構を拡大した図である。
【００２２】
ラッチとラッチ解放機構は、レバーアーム３１、カムアーム３４、及びラッチ爪３３で構成される。レバーアーム３１とカムアーム３４は、靴２の靴底部に軸支されており、ラッチ爪３３は歯車１４の側面に固定されている。レバーアーム３１はピボット３１ｂで軸支されている。レバーアーム３１の一端３１ａは靴２のつま先から下方へ突出しており、他端３１ｃはカムアーム３４の一端に当接している。カムアーム３４はピボット３４ａで軸支されている。カムアーム３４の他端には、ラッチ爪３３と係合する突起３４ｂが設けられている。なお、ストッパ４と靴底前プレート１２の先端には、レバーアーム３１を通す切欠が設けられている。
【００２３】
ラッチとラッチ解放機構の働きを説明する。支援装置２００が踵から着地すると、靴底後プレート２２が床反力により押し上げられる。靴底後プレート２２の回転に伴い、靴底前プレート１２が、時計回りに回転する。図６に示すように、カムアーム３４の突起３４ｂの背面とラッチ爪３３の背面は傾斜しており、歯車１４（靴底前プレート１２）が時計回りに回転すると、ラッチ爪３３の背面が突起３４ｂの背面を押し上げる。歯車１４がさらに回転し、ラッチ爪３３が突起３４ｂを通りすぎると突起３４ｂが下がり、突起３４ｂの前面とラッチ爪３３の前面が係合する。両者が係合すると、歯車１４の反時計回りの回転が禁止される（図６（Ｂ））。即ち、スプリング１８と２８に弾性エネルギが蓄えられたまま、靴底後プレート２２と靴底前プレート１２はそれらの回転が禁止される。
【００２４】
歩行動作が進行し、踵が浮き、爪先立ち状態となると、つま先から下方へ突出していたレバーアーム３１の先端３１ａが地面に接して押し上げられる。レバーアーム３１はピボット３１ｂを中心に時計方向に回転し、後端３１ｃがカムアーム３４の一端を押し下げる。そうするとカムアーム３４は、ピボット３４ａを中心に反時計方向に回転する。突起３４ｂが上昇し、歯車１４のラッチ爪３３が解放される。ラッチが解放されると歯車１４の反時計方向の回転が許容される。スプリング１８と２８に蓄積された弾性エネルギが放出され、靴底前プレート１２が、その先端１２ａを下方に向けて回転する。靴底前プレート１２の先端１２ａを押し下げる方向に作用するスプリング復元力（靴２のつま先を押し上げるとともに靴２を前方に回転させるスプリング復元力）が、離地する足の蹴り出しを補助する。
【００２５】
第２実施例の支援装置２００では、踵の着地によって靴底後プレート２２と靴底前プレート１２が回転し、ラッチが係合すると一時的に回転が禁止される。このとき、スプリング１８、２８に弾性エネルギが蓄積される。踵が浮いてつま先立ちになるときにラッチ解放機構が作動し、スプリング１８、２８に蓄積された弾性エネルギが一気に解放され、靴底前プレートの先端１２ａが勢い良く下がる。このように支援装置２００は、離地する際の蹴り出しを補助する強い補助力をユーザに加えることができる。
【実施例３】
【００２６】
図７を参照して第３実施例の支援装置３００を説明する。この支援装置３００では、靴底前プレート３１２の前後方向長さＬａが靴底後プレート３２２の前後方向長さＬｂに比べて短い。靴底前プレート３１２と靴底後プレート３２２の長さの変更に伴い、回転軸３１６と３２６も前方へ移動している。この支援装置３００では、靴底前プレート３１２の長さＬａと靴底後プレート３２２の長さＬｂの比Ｌａ／Ｌｂに応じて、靴底後プレート先端３２２ａと靴底前プレート先端３１２ａに作用する力の比が変化する。靴底前プレート３１２の長さＬａが靴底後プレート３２２の長さＬｂよりも短ければ、踵接地の際にスプリング１８と２８を圧縮するのに要する床反力よりも、離地時の蹴り出しを補助する力（即ち、スプリング１８と２８の弾性力が靴底前プレート先端３１２ａに及ぼす力）が大きくなる。別言すれば、この支援装置３００は、踵着地にスプリング１８、２８を圧縮させるのに要する力よりも大きい力で蹴り出しを補助することができる。なお、同様の効果は、第１実施例の支援装置１００において、靴底前プレート１２側の歯車１４の歯数を靴底後プレート２２側の歯車２４の歯数よりも多くすることによっても達成することができる。
【実施例４】
【００２７】
図８を参照して第４実施例の支援装置４００を説明する。支援装置４００は、支援装置１００のスプリング１８と２８に代えて、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を直接に連結するスプリング４３０を備えている。詳しくは、歯車１４からその半径方向に伸びる支持アーム４１８と、歯車２４からその半径方向に伸びる支持アーム４２８の間にスプリング４３０が配置されている。スプリング４３０は圧縮スプリングであり、図８（Ｂ）に示すように、靴底前プレートの先端１２ａと靴底後プレートの先端２２ａが上がる方向に歯車が回転するとスプリング４３０が圧縮され、弾性エネルギが蓄えられる。支援装置４００の機能は支援装置１００の機能と同じである。なお、図８は、支援装置４００の構成を模式的に示しているにすぎず、実際には、支持アーム４１８、４２８やスプリング４３０は、靴２と干渉しないように配置される。
【実施例５】
【００２８】
図９を参照して第５実施例の支援装置５００を説明する。支援装置５００は、支援装置１００の歯車１４、２４の代りに、摩擦車５１４、５２４とベルト５３２を備えており、それらによって、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を連動させている。図９に示すように、軸線を平行にして配置された摩擦車５１４と５２４の間に、８の字を描くようにベルト５３２が巻き掛けられている。そのような配置により、摩擦車５１４と５２４、即ち、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２は、互いに逆方向に回転するように連動する。支援装置４００の機能は支援装置１００の機能と同じである。
【実施例６】
【００２９】
図１０を参照して第６実施例の支援装置６００を説明する。図１０（Ａ）は、スプリング１８、２８が圧縮された状態を示しており、図１０（Ｂ）はスプリング１８、２８が伸びた状態を示している。支援装置６００は、第５実施例の支援装置５００と同様に、摩擦車６１４、６２４とベルト６３２を備えており、それらによって、靴底前プレート１２と靴底後プレート２２を連動させている。ただし、支援装置６００では、靴底前プレート１２を固定している摩擦車６１４の直径が靴底後プレート２２を固定している摩擦車６２４の直径よりも大きい。具体的には、摩擦車６１４の直径は摩擦車６２４の直径の２倍である。この直径の差により、図１０（Ｂ）に示すように、靴底前プレート１２の回転角Ａｆよりも靴底後プレート２２の回転角Ａｒが大きくなる。本実施例の場合、具体的には、「靴底前プレート１２の回転角Ａｆ」×２＝「靴底後プレート２２の回転角Ａｒ」の関係が成立する。
【００３０】
以上の構成により、第６実施例の支援装置６００は、第３実施例の支援装置３００と同じ効果、即ち、踵接地の際にスプリング１８と２８を圧縮するのに要する床反力よりも、離地時の蹴り出しを補助する力（即ち、スプリング１８と２８の弾性力が靴底前プレート先端に及ぼす力）を大きくすることができる。なお、摩擦車の代わりに歯車を用いる場合、靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数よりも少なくすれば、支援装置６００と同様の効果を得ることができる。例えば、靴底後プレート側の歯車の歯数を靴底前プレート側の歯車の歯数の半分にすれば、「靴底前プレートの回転角」×２＝「靴底後プレート２２の回転角」の関係を得ることができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施例について説明した。実施例で例示した支援装置についての留意点を述べる。実施例における靴底前プレートと靴底後プレートは、靴の側方向に幅を有する板であったがこれに限定されるものではない。靴底前プレートと靴底後プレートは、フォークのように複数のロッドが靴の前後方向に伸びている形状を有していてもよい。第１実施例から第３実施例までの支援装置、及び、第５実施例の支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートの双方にスプリングを備えていた。支援装置は、靴底前プレートと靴底後プレートのいずれか一方だけにスプリングを備える形態であってもよい。靴底前プレートと靴底後プレートは歯車又は摩擦車で連動しているので、いずれが一方のプレートにスプリングが備えられていれば、その付勢力は他方のプレートにも及ぶからである。
【００３２】
また、第５実施例の支援装置５００（図９参照）、第６実施例の支援装置６００（図１０参照）は、２つの摩擦車５１４、５２４（６１４、６２４）の間にベルト５３２（６３２）を巻き掛けて両者を連動させた。ベルトを介さず、摩擦車５１４と５２４（６１４と６２４）を直接に接触させて両者を連動させてもよい。さらに、靴底前プレートと靴底後プレートの連動は、歯車や摩擦車以外の方法、例えば、リンクで連結することによって達成してもよい。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：靴
３：靴底上プレート
４：ストッパ
６：サイドカバー
１２：靴底前プレート
１４、２４：歯車
１６、２６：回転軸
１８、２８：スプリング
２２：靴底後プレート
３１：レバーアーム
３１ｂ、３４ａ：ピボット
３３：ラッチ爪
３４：カムアーム
３４ｂ：突起
１００、２００、３００、４００、５００、６００：歩行支援装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
靴と、
つま先と踵の間の位置で側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されており、先端がつま先の下へ伸びている靴底前プレートと、
つま先と踵の間の位置で側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されており、先端が踵の下へ伸びている靴底後プレートと、
を備えており、
靴底前プレートと靴底後プレートは、連動して互いに反対方向に回転するように係合しており、
靴底前プレートと靴底後プレートの少なくも一方に、当該プレートを下方へ付勢する弾性部材が取り付けられていることを特徴とする歩行支援装置。
【請求項２】
靴底前プレートと靴底後プレートは、夫々のプレートに取り付けられているとともに互いに係合する歯車又は摩擦車によって連動することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
靴底前プレートの回転角に対する靴底後プレートの回転角が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
靴底前プレートの前後方向の長さが靴底後プレートの前後方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
靴底後プレートが踵に接近して弾性部材に弾性エネルギが蓄えられた状態で靴底後プレートの回転を禁止するラッチと、
靴底前プレートの先端部分が接地したときにラッチを解放するラッチ解放機構と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の歩行支援装置。
【請求項１】
靴と、
つま先と踵の間の位置で側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されており、先端がつま先の下へ伸びている靴底前プレートと、
つま先と踵の間の位置で側方に伸びる回転軸の周りに回転可能に靴に軸支されており、先端が踵の下へ伸びている靴底後プレートと、
を備えており、
靴底前プレートと靴底後プレートは、連動して互いに反対方向に回転するように係合しており、
靴底前プレートと靴底後プレートの少なくも一方に、当該プレートを下方へ付勢する弾性部材が取り付けられていることを特徴とする歩行支援装置。
【請求項２】
靴底前プレートと靴底後プレートは、夫々のプレートに取り付けられているとともに互いに係合する歯車又は摩擦車によって連動することを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
【請求項３】
靴底前プレートの回転角に対する靴底後プレートの回転角が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行支援装置。
【請求項４】
靴底前プレートの前後方向の長さが靴底後プレートの前後方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の歩行支援装置。
【請求項５】
靴底後プレートが踵に接近して弾性部材に弾性エネルギが蓄えられた状態で靴底後プレートの回転を禁止するラッチと、
靴底前プレートの先端部分が接地したときにラッチを解放するラッチ解放機構と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の歩行支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１４３３６５（Ｐ２０１２−１４３３６５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４８３（Ｐ２０１１−３４８３）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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