前脛骨筋の機能回復および補助用装置
【課題】取り扱いが容易で、歩行機能の回復および補助に使用してスムーズな歩行能力を獲得することができる前脛骨筋の機能回復および補助用装置を提供する。
【解決手段】足部１１が挿入される足収容部材１２および足収容部材１２の後部側に設けられ脛部１３に取付けられる脛収容部材１４を備え下腿１５に装着される短下肢装具１６と、足収容部材１２の先上部側および脛収容部材１４の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで足収容部材１２のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段１７と、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、底部１８に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサー１９、２０と、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の底部１８の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて駆動手段１７を伸縮させる駆動制御手段２１とを有する。
【解決手段】足部１１が挿入される足収容部材１２および足収容部材１２の後部側に設けられ脛部１３に取付けられる脛収容部材１４を備え下腿１５に装着される短下肢装具１６と、足収容部材１２の先上部側および脛収容部材１４の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで足収容部材１２のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段１７と、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、底部１８に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサー１９、２０と、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の底部１８の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて駆動手段１７を伸縮させる駆動制御手段２１とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行機能の回復および補助に使用される前脛骨筋の機能回復および補助用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の短下肢装具（ａｎｋｌｅ ｆｏｏｔ ｏｒｔｈｏｓｉｓ、以下、ＡＦＯともいう）は、足を載せる足載置体と膨ら脛にあてがう膨ら脛添体とが一体成型されており、足載置体および膨ら脛添体にそれぞれ設けられた固定ベルトを用いてこのＡＦＯを足に装着した場合、下肢と足底とが略直角に固定された状態になる。このため、遊脚期（歩行運動の一周期において、注目する側の足が床から離れている期間）に躓かないようにするためには、下腿全体を大きく持ち上げたり、外側に振り回す（分回し）歩行をしなければならず、スムーズな歩行ができないという問題がある。また、前脛骨筋力が残存していても、この前脛骨筋力を使用することがないため、機能回復を促すことにも寄与しないという問題も生じている。
そこで、圧縮スプリングの一端側を足載置体の踵部の後部位に、他端側を膨ら脛添体部に固定し、歩行時に足首の底屈動作（足先が垂れ下がる方向に曲げる動作）および背屈動作（足先が持ち上がる方向に曲げる動作）を可能にして、前脛骨筋力を補助する作用を有するＡＦＯが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０３４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、前脛骨筋力を補助するのに見合う力が出るような圧縮スプリングを選定して使用しなければならないという問題があり、実際には、ばね定数が異なる圧縮スプリングを複数用意しておき、状況に合わせて交換することで、前脛骨筋力を補助するのに見合う力を発生させている。このため、ＡＦＯの使用および管理が煩雑になるという問題が生じている。
【０００５】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、取り扱いが容易で、歩行機能の回復および補助に使用してスムーズな歩行能力を獲得することができる前脛骨筋の機能回復および補助用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置は、足部が挿入される足収容部材および該足収容部材の後部側に傾動可能に設けられ脛部に取付けられる脛収容部材を備え、下腿に装着されて使用される短下肢装具と、
前記足収容部材の先上部側および前記脛収容部材の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで前記足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段と、
前記足収容部材の底部のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、該足収容部材の底部に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサーと、
前記第１、第２の圧力センサーの検出値から歩行時の前記足収容部材の底部の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて前記駆動手段を伸縮させる駆動制御手段とを有し、
前記短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助する。
【０００７】
本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記駆動手段は、前記駆動制御手段からその内部に注入される流体の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉であることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は空気圧縮機または圧縮空気ボンベを有する構成としてもよいし、また、携帯型圧縮空気ボンベを有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、歩行時の足収容部材の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて駆動手段を伸縮させて足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させることができ、足関節を強制的に動かすことでスムーズな歩行が可能になる。
また、足関節を強制的に動かすことで短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助することができ、歩行機能の衰えた障害者や高齢者の歩行機能を回復させることが可能になる。
【００１０】
特に、請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、人工筋肉は、その収縮距離に自己限界があるため、制御系に不具合が発生しても、足関節の可動域を超えた運動の強制が行なわれず、短下肢装具が装着された下腿部の骨折や靱帯損傷を防止でき安全性を担保することができる。
【００１１】
請求項３、４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、流体に空気を使用することにより、流体の入手および取り扱いが容易になる。
請求項４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、携帯型圧縮空気ボンベを用いるので、歩行時の自由度が向上し、歩行機能の回復が更に容易になる。そして、駆動制御手段全体を携帯化することで、歩行範囲に制約がなくなり、歩行機能の衰えた障害者や高齢者の実際の歩行を補助することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置の説明図、図２は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置の制御系統のブロック図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置を用いた歩行動作を説明する模式図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０は、人の足部１１が挿入される足収容部材１２および足収容部材１２の後部側に傾動可能に設けられ脛部１３に取付けられる脛収容部材１４を備え、下腿１５に装着されて使用される短下肢装具１６と、足収容部材１２の先上部側および脛収容部材１４の前上部側に両端部がそれぞれ連結され、伸縮することで足収容部材１２のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段の一例である人工筋肉１７と、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、足収容部材１２の底部１８に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサー１９、２０と、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の足収容部材１２の底部１８の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて人工筋肉１７を伸縮させる駆動制御手段２１とを有している。以下、詳細に説明する。
【００１４】
足収容部材１２は、例えば、硬質または軟質のプラスチックで形成され、足部１１の足底が載置される底部１８と、底部１８の両側に立設され足部１１を両側から包む対となる足側壁部２２と、底部１８に載置された足部１１の甲にあてがわれて足部１１を底部１８に固定する甲固定プラスチック（硬質または半硬質のプラスチックを使用するのがよい）２３、柔軟性を有する甲固定ベルト２４とを有している。なお、甲固定プラスチックを大きくして甲固定ベルトを省略してもよい。ここで、先側に設けられた甲固定プラスチック２３は、その両端部がそれぞれ足側壁部２２に固着され、甲固定プラスチック２３より足首側に設けられた甲固定ベルト２４は、甲固定ベルト２４の一端部が一方の足側壁部２２に固着され、他端部は他方の足側壁部２２に着脱可能に取付けられている。
【００１５】
また、例えば、硬質または軟質のプラスチックで形成された脛収容部材１４は、脛部１３の後側にあてがわれ下部側が分岐してそれぞれ対となる足側壁部２２の後部側にピン部材２５を介して傾動可能に取付けられる脛収容本体２６と、脛収容本体２６の上部に設けられ脛部１３の前側にあてがわれ脛収容本体２６を脛部１３に取付ける脛固定プラスチック（硬質または半硬質のプラスチックを使用するのがよい）２７とを有している。ここで、脛固定プラスチック２７の一端部は脛収容本体２６の一端側に固着され、脛固定プラスチック２７の他端部は脛収容本体２６の他端側に着脱可能に取付けられている。
【００１６】
人工筋肉１７は、内部に注入される流体の一例である空気の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する特性を備えたエアーマッスルであり、例えば、シリコーンゴム等のゴム素材を用いて構成され両端部が閉じたチューブ形状を有するエアーマッスル本体２８と、エアーマッスル本体２８の両端部にそれぞれ固着されている終端部材２９、３０を有している。また、一方の終端部材２９には、エアーマッスル本体２８の内部に圧縮空気を注入する圧縮空気供給チューブ３１と、取付け具３２が設けられ、他方の終端部材３０には取付け具３３が設けられている。そして、取付け具３３は足収容部材１２の甲固定プラスチック２３の上側に、取付け具３２は脛収容部材１４の脛固定プラスチック２７の前側にそれぞれ固定されている。
【００１７】
ここで、エアーマッスル本体２８は、例えば、内管がゴムチューブ、外管がナイロンチューブで、更にその外側をメッシュスリーブで被覆しているので、エアーマッスル本体２８内部に圧縮空気を注入して膨張させた際、メッシュスリーブが拡径して（更に正確には、メッシュの菱形形状が円周方向に広がって）エアーマッスル本体２８の断面積が増加し長さは、例えば、２５〜４０％短くなる。これによって、人工筋肉１７を収縮させることができる。そして、注入する圧縮空気の圧力を調整することで、エアーマッスル本体２８の膨張量が変化して、人工筋肉１７を伸縮することができる。その結果、人工筋肉１７を縮ませると足収容部材１２のつま先側を脛固定プラスチック２７側に引き寄せることができ、つま先側を踵側に対して上方に傾動させることができる。また、人工筋肉１７を伸ばすと足収容部材１２のつま先側を脛固定プラスチック２７側から重力の作用で引き離すことができ、つま先側を踵側に対して下方に傾動させることができる。
【００１８】
第１、第２の圧力センサー１９、２０は、例えば、圧力検出部に圧電体を備えている。このため、足収容部材１２のつま先側が接地し踵側が離地している場合、第１の圧力センサー１９は圧縮状態を、第２の圧縮センサー２０は無負荷状態を示し、足収容部材１２のつま先側が離地し踵側が接地している場合、第１の圧力センサー１９は無負荷状態を、第２の圧縮センサー２０は圧縮状態を示す。更に、足収容部材１２のつま先側および踵側が接地している場合、第１、第２の圧力センサー１９、２０はいずれも圧縮状態を示し、足収容部材１２のつま先側および踵側が離地している場合、第１、第２の圧力センサー１９、２０はいずれも無負荷状態を示す。従って、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の足収容部材１２の離地および接地の状態を判別することができる。
【００１９】
駆動制御手段２１は、圧縮空気ボンベ３４と、圧縮空気ボンベ３４から供給される圧縮空気の流量を粗調整する粗流量調整バルブ３５と、粗流量調整バルブ３５で調整された圧縮空気の流量を更に微調整する微流量調整バルブ３６と、流量調整された圧縮空気を取り出す１次側圧縮空気供給チューブ３７とを有している。ここで、圧縮空気ボンベ３４内の圧縮空気の圧力は、例えば、０．３〜０．９ＭＰａ、好ましくは０．４〜０．６ＭＰａである。また、駆動制御手段２１は、１次側圧縮空気供給チューブ３７を介して圧縮空気ボンベ３４から供給される圧縮空気の圧力を調整して、圧縮空気供給チューブ３１を介して人工筋肉１７のエアーマッスル本体２８内部に供給する圧縮空気圧調節器３８とを有している。
【００２０】
更に、駆動制御手段２１は、第１、第２の圧力センサー１９、２０の圧力センサー信号線３９、４０を介して入力される信号から圧力を求める圧力センサー計測部４１と、圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値に基づいて圧縮空気圧調節器３８を操作する出力信号を発生する圧縮空気圧制御器４２とを有している。なお、符号４３は、圧力センサー計測部４１を稼動させる電源部（例えば、電池）である。
【００２１】
ここで、圧縮空気圧調節器３８は、圧縮空気をエアーマッスル本体２８内部に流入させる空気流入弁、エアーマッスル本体２８から余分の空気を放出させる空気放出弁、およびエアーマッスル本体２８内の空気圧力を検知し圧縮空気圧制御器４２からの出力信号に基づいて空気流入弁と空気放出弁を動作させる圧力調整器とを備えている。また、圧縮空気圧制御器４２は、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から、短下肢装具１６を装着した人の歩行時の足収容部材１２の底部１８、すなわち、つま先側と踵側のそれぞれの接地および離地の状態を判別し、歩行動作に合わせて人工筋肉１７を伸縮させるための圧縮空気の圧力を決定して圧縮空気圧調節器３８を操作する制御信号を出力する人工筋肉駆動機能を有している。そして、圧縮空気圧制御器４２は、例えば、コンピュータに人工筋肉駆動機能を発現するプログラムを搭載することにより構成できる。
【００２２】
なお、符号４４、４５は圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値を圧縮空気圧制御器４２に伝送する圧力値信号線、符号４６は圧縮空気圧制御器４２の制御信号を圧縮空気圧調節器３８に伝送する制御信号線、符号４７は圧縮空気圧制御器４２を駆動する電源部、符号４８は圧力値信号線４４、４５で伝送された第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値をデジタル変換して圧縮空気圧制御器４２に入力する入出力器である。
【００２３】
続いて、本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０の使用方法について説明する。
図１に示すように、足部１１のつま先側を、短下肢装具１６の甲固定プラスチック２３と足収容部材１２の底部１８との間に挿入し、一端部が一方の足側壁部２２に固着されている甲固定ベルト２４の内面を足部１１の甲にあてがいながらその他端部を他方の足側壁部２２に取付けて、足部１１を底部１８に固定する。また、脛収容部材１４の脛収容本体２６を脛部１３の後側に当接させ、一端部が脛収容本体２６の一端側に固着されている脛固定プラスチック２７の内面を脛部１３の前側にあてがいながら脛固定プラスチック２７の他端部を脛収容本体２６の他端側に取付ける。これにより、短下肢装具１６の下腿１５への装着が完了する。
【００２４】
次いで、取付け具３２を介して一方の終端部材２９が脛収容部材１４の脛固定プラスチック２７の前側に、取付け具３３を介して他方の終端部材３０が足収容部材１２の甲固定プラスチック２３の上側にそれぞれ固定されるエアーマッスル本体２８を有する人工筋肉１７に設けられた圧縮空気供給チューブ３１を駆動制御手段２１の圧縮空気圧調節器３８に接続し、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられた第１、第２の圧力センサー１９、２０の圧力センサー信号線３９、４０を圧力センサー計測部４１に接続する。また、圧力センサー計測部４１と圧縮空気圧制御器４２を圧力値信号線４４、４５で接続し、圧縮空気圧制御器４２と圧縮空気圧調節器３８を制御信号線４６で接続する。以上により、前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０のセットアップが完了する。
【００２５】
一般に、歩行時の足部の動作では、両足で体を支持している状態（両足支持状態）から一方の足を前方に踏み込んで歩行を開始する場合、先ず、足部のつま先側を離地状態にして踵側が接地する踵接地つま先離地期から、つま先側が接地して足部全体が接地する踵接地つま先接地期になる。これによって、一方の足で体を支持することができ、他方の足を前方に踏み出すことができる。続いて、他方の足で体が支えられた状態で、一方の足のつま先側を接地して踵側を離地する踵離地つま先接地期となり、次いで、つま先側も離地させて足部全体が離地状態となる遊脚期となる。そして、再び一方の足側が踵接地つま先離地期となり、これらの一連の動作、すなわち、踵接地つま先離地期、踵接地つま先接地期、踵離地つま先接地期、および遊脚期が順次繰り返されることにより、歩行が行なわれる。
【００２６】
ここで、圧力センサー計測部４１および圧縮空気圧制御器４２を稼動させて、粗、微流量調整バルブ３５、３６を開けて圧縮空気ボンベ３４から圧縮空気を１次側圧縮空気供給チューブ３７より圧縮空気圧調節器３８に供給しながら歩行を開始する場合、初期状態として、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（０またはある値）を設定し、その圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力する。そして、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が０またはある値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。次いで、圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値が圧縮空気圧制御器４２に入力されると、圧縮空気圧制御器４２では現在の足部１１の状態が踵接地つま先離地期、踵接地つま先接地期、踵離地つま先接地期、および遊脚期のいずれの状態であるかを判断する。
【００２７】
例えば、図３（Ａ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１の踵側が接地状態でつま先側が離地状態である踵接地つま先離地期であると判断すると、次に踵接地つま先接地期になると予想し、つま先側を接地して足部１１全体が接地できるように、すなわち、人工筋肉１７の弛緩状態が維持されるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１のつま先側を接地させることができ、足部全体が接地する踵接地つま先接地期となることができ、一方の足で体を支持しながら他方の足を前方に踏み出すことができる。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１のつま先側および踵側が接地状態である踵接地つま先接地期であることを判断すると、次に踵離地つま先接地期になると予想し、つま先側を接地して踵側が離地できるように、すなわち、人工筋肉１７の弛緩状態が維持されるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１のつま先側を接地させた状態で踵側を離地させることができ、踵離地つま先接地期となることができる。
【００２９】
図３（Ｃ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１の踵側が離地しつま先側が接地状態である踵離地つま先接地期であることを判断すると、次に遊脚期になると予想し、つま先側の離地動作が補助できるように、すなわち、人工筋肉１７を緊張状態にしてその長さが設定された長さになるまで収縮させる。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が設定された長さに縮むのに必要な緊張状態を維持する圧縮空気圧を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を緊張状態にする。これによって、足部１１のつま先側を離地させることができ、遊脚期となることができる。
【００３０】
図３（Ｄ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１全体が離地状態である遊脚期であることを判断すると、次に踵接地つま先離地期になると予想し、踵側が接地できるように、すなわち、人工筋肉１７を弛緩状態にしてその長さが伸びるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１の踵側を接地させることができ、踵接地つま先離地期となることができる。
【００３１】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、本実施の形態では圧縮空気ボンベを使用したが、空気圧縮機を使用してもよい。また、圧縮空気圧制御器の操作を、圧縮空気圧制御器の本体側から分離したリモートコントロールボックスからもできるようにしてもよい。これによって、短下肢装具の装着者自身が、状況に合わせて前脛骨筋の機能回復および補助用装置を操作することが可能になる。
【００３２】
更に、携帯型圧縮空気ボンベを使用することもできる。携帯型圧縮空気ボンベを使用する場合、圧力センサー計測部および圧縮空気圧調整器を携帯可能なサイズに小型化するとともに、小型のワンボードマイコンまたはワンチップマイコンに人工筋肉駆動機能を発現するプログラムを搭載させて圧縮空気圧制御器を構成すると、短下肢装具の装着者が携帯型圧縮空気ボンベ、圧力センサー計測部、圧縮空気圧調整器、および圧縮空気圧制御器を携帯することが可能になり、前脛骨筋の機能回復および補助用装置を、歩行機能の衰えた障害者や高齢者が実際の歩行を補助する際に使用することも可能になる。
【００３３】
本実施の形態では、駆動手段として圧縮空気圧の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉を用いたが、他の流体の圧力に応じて作動する人工筋肉を使用することもできる。また、人工筋肉の代りにモータや流体シリンダーを駆動源として駆動機を使用して、足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させるようにすることもできる。更に、長下肢装具の下部側に本発明の前脛骨筋の機能回復および補助用装置を組み込んで使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置の説明図である。
【図２】同前脛骨筋の機能回復および補助用装置の制御系統のブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置を用いた歩行動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：前脛骨筋の機能回復および補助用装置、１１：足部、１２：足収容部材、１３：脛部、１４：脛収容部材、１５：下腿、１６：短下肢装具、１７：人工筋肉、１８：底部、１９：第１の圧力センサー、２０：第２の圧力センサー、２１：駆動制御手段、２２：足側壁部、２３：甲固定プラスチック、２４：甲固定ベルト、２５：ピン部材、２６：脛収容本体、２７：脛固定プラスチック、２８：エアーマッスル本体、２９、３０：終端部材、３１：圧縮空気供給チューブ、３２、３３：取付け具、３４：圧縮空気ボンベ、３５：粗流量調整バルブ、３６：微流量調整バルブ、３７：１次側圧縮空気供給チューブ、３８：圧縮空気圧調節器、３９、４０：圧力センサー信号線、４１：圧力センサー計測部、４２：圧縮空気圧制御器、４３：電源部、４４、４５：圧力値信号線、４６：制御信号線、４７：電源部、４８：入出力器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行機能の回復および補助に使用される前脛骨筋の機能回復および補助用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の短下肢装具（ａｎｋｌｅ ｆｏｏｔ ｏｒｔｈｏｓｉｓ、以下、ＡＦＯともいう）は、足を載せる足載置体と膨ら脛にあてがう膨ら脛添体とが一体成型されており、足載置体および膨ら脛添体にそれぞれ設けられた固定ベルトを用いてこのＡＦＯを足に装着した場合、下肢と足底とが略直角に固定された状態になる。このため、遊脚期（歩行運動の一周期において、注目する側の足が床から離れている期間）に躓かないようにするためには、下腿全体を大きく持ち上げたり、外側に振り回す（分回し）歩行をしなければならず、スムーズな歩行ができないという問題がある。また、前脛骨筋力が残存していても、この前脛骨筋力を使用することがないため、機能回復を促すことにも寄与しないという問題も生じている。
そこで、圧縮スプリングの一端側を足載置体の踵部の後部位に、他端側を膨ら脛添体部に固定し、歩行時に足首の底屈動作（足先が垂れ下がる方向に曲げる動作）および背屈動作（足先が持ち上がる方向に曲げる動作）を可能にして、前脛骨筋力を補助する作用を有するＡＦＯが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０３４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、前脛骨筋力を補助するのに見合う力が出るような圧縮スプリングを選定して使用しなければならないという問題があり、実際には、ばね定数が異なる圧縮スプリングを複数用意しておき、状況に合わせて交換することで、前脛骨筋力を補助するのに見合う力を発生させている。このため、ＡＦＯの使用および管理が煩雑になるという問題が生じている。
【０００５】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、取り扱いが容易で、歩行機能の回復および補助に使用してスムーズな歩行能力を獲得することができる前脛骨筋の機能回復および補助用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置は、足部が挿入される足収容部材および該足収容部材の後部側に傾動可能に設けられ脛部に取付けられる脛収容部材を備え、下腿に装着されて使用される短下肢装具と、
前記足収容部材の先上部側および前記脛収容部材の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで前記足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段と、
前記足収容部材の底部のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、該足収容部材の底部に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサーと、
前記第１、第２の圧力センサーの検出値から歩行時の前記足収容部材の底部の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて前記駆動手段を伸縮させる駆動制御手段とを有し、
前記短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助する。
【０００７】
本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記駆動手段は、前記駆動制御手段からその内部に注入される流体の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉であることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は空気圧縮機または圧縮空気ボンベを有する構成としてもよいし、また、携帯型圧縮空気ボンベを有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、歩行時の足収容部材の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて駆動手段を伸縮させて足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させることができ、足関節を強制的に動かすことでスムーズな歩行が可能になる。
また、足関節を強制的に動かすことで短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助することができ、歩行機能の衰えた障害者や高齢者の歩行機能を回復させることが可能になる。
【００１０】
特に、請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、人工筋肉は、その収縮距離に自己限界があるため、制御系に不具合が発生しても、足関節の可動域を超えた運動の強制が行なわれず、短下肢装具が装着された下腿部の骨折や靱帯損傷を防止でき安全性を担保することができる。
【００１１】
請求項３、４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、流体に空気を使用することにより、流体の入手および取り扱いが容易になる。
請求項４記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置においては、携帯型圧縮空気ボンベを用いるので、歩行時の自由度が向上し、歩行機能の回復が更に容易になる。そして、駆動制御手段全体を携帯化することで、歩行範囲に制約がなくなり、歩行機能の衰えた障害者や高齢者の実際の歩行を補助することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置の説明図、図２は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置の制御系統のブロック図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置を用いた歩行動作を説明する模式図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０は、人の足部１１が挿入される足収容部材１２および足収容部材１２の後部側に傾動可能に設けられ脛部１３に取付けられる脛収容部材１４を備え、下腿１５に装着されて使用される短下肢装具１６と、足収容部材１２の先上部側および脛収容部材１４の前上部側に両端部がそれぞれ連結され、伸縮することで足収容部材１２のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段の一例である人工筋肉１７と、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、足収容部材１２の底部１８に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサー１９、２０と、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の足収容部材１２の底部１８の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて人工筋肉１７を伸縮させる駆動制御手段２１とを有している。以下、詳細に説明する。
【００１４】
足収容部材１２は、例えば、硬質または軟質のプラスチックで形成され、足部１１の足底が載置される底部１８と、底部１８の両側に立設され足部１１を両側から包む対となる足側壁部２２と、底部１８に載置された足部１１の甲にあてがわれて足部１１を底部１８に固定する甲固定プラスチック（硬質または半硬質のプラスチックを使用するのがよい）２３、柔軟性を有する甲固定ベルト２４とを有している。なお、甲固定プラスチックを大きくして甲固定ベルトを省略してもよい。ここで、先側に設けられた甲固定プラスチック２３は、その両端部がそれぞれ足側壁部２２に固着され、甲固定プラスチック２３より足首側に設けられた甲固定ベルト２４は、甲固定ベルト２４の一端部が一方の足側壁部２２に固着され、他端部は他方の足側壁部２２に着脱可能に取付けられている。
【００１５】
また、例えば、硬質または軟質のプラスチックで形成された脛収容部材１４は、脛部１３の後側にあてがわれ下部側が分岐してそれぞれ対となる足側壁部２２の後部側にピン部材２５を介して傾動可能に取付けられる脛収容本体２６と、脛収容本体２６の上部に設けられ脛部１３の前側にあてがわれ脛収容本体２６を脛部１３に取付ける脛固定プラスチック（硬質または半硬質のプラスチックを使用するのがよい）２７とを有している。ここで、脛固定プラスチック２７の一端部は脛収容本体２６の一端側に固着され、脛固定プラスチック２７の他端部は脛収容本体２６の他端側に着脱可能に取付けられている。
【００１６】
人工筋肉１７は、内部に注入される流体の一例である空気の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する特性を備えたエアーマッスルであり、例えば、シリコーンゴム等のゴム素材を用いて構成され両端部が閉じたチューブ形状を有するエアーマッスル本体２８と、エアーマッスル本体２８の両端部にそれぞれ固着されている終端部材２９、３０を有している。また、一方の終端部材２９には、エアーマッスル本体２８の内部に圧縮空気を注入する圧縮空気供給チューブ３１と、取付け具３２が設けられ、他方の終端部材３０には取付け具３３が設けられている。そして、取付け具３３は足収容部材１２の甲固定プラスチック２３の上側に、取付け具３２は脛収容部材１４の脛固定プラスチック２７の前側にそれぞれ固定されている。
【００１７】
ここで、エアーマッスル本体２８は、例えば、内管がゴムチューブ、外管がナイロンチューブで、更にその外側をメッシュスリーブで被覆しているので、エアーマッスル本体２８内部に圧縮空気を注入して膨張させた際、メッシュスリーブが拡径して（更に正確には、メッシュの菱形形状が円周方向に広がって）エアーマッスル本体２８の断面積が増加し長さは、例えば、２５〜４０％短くなる。これによって、人工筋肉１７を収縮させることができる。そして、注入する圧縮空気の圧力を調整することで、エアーマッスル本体２８の膨張量が変化して、人工筋肉１７を伸縮することができる。その結果、人工筋肉１７を縮ませると足収容部材１２のつま先側を脛固定プラスチック２７側に引き寄せることができ、つま先側を踵側に対して上方に傾動させることができる。また、人工筋肉１７を伸ばすと足収容部材１２のつま先側を脛固定プラスチック２７側から重力の作用で引き離すことができ、つま先側を踵側に対して下方に傾動させることができる。
【００１８】
第１、第２の圧力センサー１９、２０は、例えば、圧力検出部に圧電体を備えている。このため、足収容部材１２のつま先側が接地し踵側が離地している場合、第１の圧力センサー１９は圧縮状態を、第２の圧縮センサー２０は無負荷状態を示し、足収容部材１２のつま先側が離地し踵側が接地している場合、第１の圧力センサー１９は無負荷状態を、第２の圧縮センサー２０は圧縮状態を示す。更に、足収容部材１２のつま先側および踵側が接地している場合、第１、第２の圧力センサー１９、２０はいずれも圧縮状態を示し、足収容部材１２のつま先側および踵側が離地している場合、第１、第２の圧力センサー１９、２０はいずれも無負荷状態を示す。従って、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から歩行時の足収容部材１２の離地および接地の状態を判別することができる。
【００１９】
駆動制御手段２１は、圧縮空気ボンベ３４と、圧縮空気ボンベ３４から供給される圧縮空気の流量を粗調整する粗流量調整バルブ３５と、粗流量調整バルブ３５で調整された圧縮空気の流量を更に微調整する微流量調整バルブ３６と、流量調整された圧縮空気を取り出す１次側圧縮空気供給チューブ３７とを有している。ここで、圧縮空気ボンベ３４内の圧縮空気の圧力は、例えば、０．３〜０．９ＭＰａ、好ましくは０．４〜０．６ＭＰａである。また、駆動制御手段２１は、１次側圧縮空気供給チューブ３７を介して圧縮空気ボンベ３４から供給される圧縮空気の圧力を調整して、圧縮空気供給チューブ３１を介して人工筋肉１７のエアーマッスル本体２８内部に供給する圧縮空気圧調節器３８とを有している。
【００２０】
更に、駆動制御手段２１は、第１、第２の圧力センサー１９、２０の圧力センサー信号線３９、４０を介して入力される信号から圧力を求める圧力センサー計測部４１と、圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値に基づいて圧縮空気圧調節器３８を操作する出力信号を発生する圧縮空気圧制御器４２とを有している。なお、符号４３は、圧力センサー計測部４１を稼動させる電源部（例えば、電池）である。
【００２１】
ここで、圧縮空気圧調節器３８は、圧縮空気をエアーマッスル本体２８内部に流入させる空気流入弁、エアーマッスル本体２８から余分の空気を放出させる空気放出弁、およびエアーマッスル本体２８内の空気圧力を検知し圧縮空気圧制御器４２からの出力信号に基づいて空気流入弁と空気放出弁を動作させる圧力調整器とを備えている。また、圧縮空気圧制御器４２は、第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値から、短下肢装具１６を装着した人の歩行時の足収容部材１２の底部１８、すなわち、つま先側と踵側のそれぞれの接地および離地の状態を判別し、歩行動作に合わせて人工筋肉１７を伸縮させるための圧縮空気の圧力を決定して圧縮空気圧調節器３８を操作する制御信号を出力する人工筋肉駆動機能を有している。そして、圧縮空気圧制御器４２は、例えば、コンピュータに人工筋肉駆動機能を発現するプログラムを搭載することにより構成できる。
【００２２】
なお、符号４４、４５は圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値を圧縮空気圧制御器４２に伝送する圧力値信号線、符号４６は圧縮空気圧制御器４２の制御信号を圧縮空気圧調節器３８に伝送する制御信号線、符号４７は圧縮空気圧制御器４２を駆動する電源部、符号４８は圧力値信号線４４、４５で伝送された第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値をデジタル変換して圧縮空気圧制御器４２に入力する入出力器である。
【００２３】
続いて、本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０の使用方法について説明する。
図１に示すように、足部１１のつま先側を、短下肢装具１６の甲固定プラスチック２３と足収容部材１２の底部１８との間に挿入し、一端部が一方の足側壁部２２に固着されている甲固定ベルト２４の内面を足部１１の甲にあてがいながらその他端部を他方の足側壁部２２に取付けて、足部１１を底部１８に固定する。また、脛収容部材１４の脛収容本体２６を脛部１３の後側に当接させ、一端部が脛収容本体２６の一端側に固着されている脛固定プラスチック２７の内面を脛部１３の前側にあてがいながら脛固定プラスチック２７の他端部を脛収容本体２６の他端側に取付ける。これにより、短下肢装具１６の下腿１５への装着が完了する。
【００２４】
次いで、取付け具３２を介して一方の終端部材２９が脛収容部材１４の脛固定プラスチック２７の前側に、取付け具３３を介して他方の終端部材３０が足収容部材１２の甲固定プラスチック２３の上側にそれぞれ固定されるエアーマッスル本体２８を有する人工筋肉１７に設けられた圧縮空気供給チューブ３１を駆動制御手段２１の圧縮空気圧調節器３８に接続し、足収容部材１２の底部１８のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられた第１、第２の圧力センサー１９、２０の圧力センサー信号線３９、４０を圧力センサー計測部４１に接続する。また、圧力センサー計測部４１と圧縮空気圧制御器４２を圧力値信号線４４、４５で接続し、圧縮空気圧制御器４２と圧縮空気圧調節器３８を制御信号線４６で接続する。以上により、前脛骨筋の機能回復および補助用装置１０のセットアップが完了する。
【００２５】
一般に、歩行時の足部の動作では、両足で体を支持している状態（両足支持状態）から一方の足を前方に踏み込んで歩行を開始する場合、先ず、足部のつま先側を離地状態にして踵側が接地する踵接地つま先離地期から、つま先側が接地して足部全体が接地する踵接地つま先接地期になる。これによって、一方の足で体を支持することができ、他方の足を前方に踏み出すことができる。続いて、他方の足で体が支えられた状態で、一方の足のつま先側を接地して踵側を離地する踵離地つま先接地期となり、次いで、つま先側も離地させて足部全体が離地状態となる遊脚期となる。そして、再び一方の足側が踵接地つま先離地期となり、これらの一連の動作、すなわち、踵接地つま先離地期、踵接地つま先接地期、踵離地つま先接地期、および遊脚期が順次繰り返されることにより、歩行が行なわれる。
【００２６】
ここで、圧力センサー計測部４１および圧縮空気圧制御器４２を稼動させて、粗、微流量調整バルブ３５、３６を開けて圧縮空気ボンベ３４から圧縮空気を１次側圧縮空気供給チューブ３７より圧縮空気圧調節器３８に供給しながら歩行を開始する場合、初期状態として、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（０またはある値）を設定し、その圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力する。そして、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が０またはある値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。次いで、圧力センサー計測部４１で求めた第１、第２の圧力センサー１９、２０の検出値が圧縮空気圧制御器４２に入力されると、圧縮空気圧制御器４２では現在の足部１１の状態が踵接地つま先離地期、踵接地つま先接地期、踵離地つま先接地期、および遊脚期のいずれの状態であるかを判断する。
【００２７】
例えば、図３（Ａ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１の踵側が接地状態でつま先側が離地状態である踵接地つま先離地期であると判断すると、次に踵接地つま先接地期になると予想し、つま先側を接地して足部１１全体が接地できるように、すなわち、人工筋肉１７の弛緩状態が維持されるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１のつま先側を接地させることができ、足部全体が接地する踵接地つま先接地期となることができ、一方の足で体を支持しながら他方の足を前方に踏み出すことができる。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１のつま先側および踵側が接地状態である踵接地つま先接地期であることを判断すると、次に踵離地つま先接地期になると予想し、つま先側を接地して踵側が離地できるように、すなわち、人工筋肉１７の弛緩状態が維持されるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１のつま先側を接地させた状態で踵側を離地させることができ、踵離地つま先接地期となることができる。
【００２９】
図３（Ｃ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１の踵側が離地しつま先側が接地状態である踵離地つま先接地期であることを判断すると、次に遊脚期になると予想し、つま先側の離地動作が補助できるように、すなわち、人工筋肉１７を緊張状態にしてその長さが設定された長さになるまで収縮させる。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が設定された長さに縮むのに必要な緊張状態を維持する圧縮空気圧を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を緊張状態にする。これによって、足部１１のつま先側を離地させることができ、遊脚期となることができる。
【００３０】
図３（Ｄ）に示すように、圧縮空気圧制御器４２が第１、第２の圧力センサー１９、２０の各検出値から、一方の足部１１全体が離地状態である遊脚期であることを判断すると、次に踵接地つま先離地期になると予想し、踵側が接地できるように、すなわち、人工筋肉１７を弛緩状態にしてその長さが伸びるようにする。このため、圧縮空気圧制御器４２は人工筋肉１７が弛緩状態になる圧縮空気圧（例えば、０またはある値）を設定しその圧力値信号を圧縮空気圧調節器３８に入力し、圧縮空気圧調節器３８はエアーマッスル本体２８内の圧縮空気圧が設定された値になるようにして、人工筋肉１７を弛緩状態にする。これによって、足部１１の踵側を接地させることができ、踵接地つま先離地期となることができる。
【００３１】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、本実施の形態では圧縮空気ボンベを使用したが、空気圧縮機を使用してもよい。また、圧縮空気圧制御器の操作を、圧縮空気圧制御器の本体側から分離したリモートコントロールボックスからもできるようにしてもよい。これによって、短下肢装具の装着者自身が、状況に合わせて前脛骨筋の機能回復および補助用装置を操作することが可能になる。
【００３２】
更に、携帯型圧縮空気ボンベを使用することもできる。携帯型圧縮空気ボンベを使用する場合、圧力センサー計測部および圧縮空気圧調整器を携帯可能なサイズに小型化するとともに、小型のワンボードマイコンまたはワンチップマイコンに人工筋肉駆動機能を発現するプログラムを搭載させて圧縮空気圧制御器を構成すると、短下肢装具の装着者が携帯型圧縮空気ボンベ、圧力センサー計測部、圧縮空気圧調整器、および圧縮空気圧制御器を携帯することが可能になり、前脛骨筋の機能回復および補助用装置を、歩行機能の衰えた障害者や高齢者が実際の歩行を補助する際に使用することも可能になる。
【００３３】
本実施の形態では、駆動手段として圧縮空気圧の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉を用いたが、他の流体の圧力に応じて作動する人工筋肉を使用することもできる。また、人工筋肉の代りにモータや流体シリンダーを駆動源として駆動機を使用して、足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させるようにすることもできる。更に、長下肢装具の下部側に本発明の前脛骨筋の機能回復および補助用装置を組み込んで使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る前脛骨筋の機能回復および補助用装置の説明図である。
【図２】同前脛骨筋の機能回復および補助用装置の制御系統のブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は同前脛骨筋の機能回復および補助用装置を用いた歩行動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：前脛骨筋の機能回復および補助用装置、１１：足部、１２：足収容部材、１３：脛部、１４：脛収容部材、１５：下腿、１６：短下肢装具、１７：人工筋肉、１８：底部、１９：第１の圧力センサー、２０：第２の圧力センサー、２１：駆動制御手段、２２：足側壁部、２３：甲固定プラスチック、２４：甲固定ベルト、２５：ピン部材、２６：脛収容本体、２７：脛固定プラスチック、２８：エアーマッスル本体、２９、３０：終端部材、３１：圧縮空気供給チューブ、３２、３３：取付け具、３４：圧縮空気ボンベ、３５：粗流量調整バルブ、３６：微流量調整バルブ、３７：１次側圧縮空気供給チューブ、３８：圧縮空気圧調節器、３９、４０：圧力センサー信号線、４１：圧力センサー計測部、４２：圧縮空気圧制御器、４３：電源部、４４、４５：圧力値信号線、４６：制御信号線、４７：電源部、４８：入出力器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
足部が挿入される足収容部材および該足収容部材の後部側に傾動可能に設けられ脛部に取付けられる脛収容部材を備え、下腿に装着されて使用される短下肢装具と、
前記足収容部材の先上部側および前記脛収容部材の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで前記足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段と、
前記足収容部材の底部のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、該足収容部材の底部に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサーと、
前記第１、第２の圧力センサーの検出値から歩行時の前記足収容部材の底部の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて前記駆動手段を伸縮させる駆動制御手段とを有し、
前記短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助することを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項２】
請求項１記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記駆動手段は、前記駆動制御手段からその内部に注入される流体の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉であることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項３】
請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は空気圧縮機または圧縮空気ボンベを有していることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項４】
請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は携帯型圧縮空気ボンベを有していることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項１】
足部が挿入される足収容部材および該足収容部材の後部側に傾動可能に設けられ脛部に取付けられる脛収容部材を備え、下腿に装着されて使用される短下肢装具と、
前記足収容部材の先上部側および前記脛収容部材の前上部側にそれぞれ両端部が連結され、伸縮することで前記足収容部材のつま先側を踵側に対して傾動させる駆動手段と、
前記足収容部材の底部のつま先側および踵側にそれぞれ取付けられ、該足収容部材の底部に加わる圧力を検出する第１、第２の圧力センサーと、
前記第１、第２の圧力センサーの検出値から歩行時の前記足収容部材の底部の離地および接地の状態を判別し、歩行動作に合わせて前記駆動手段を伸縮させる駆動制御手段とを有し、
前記短下肢装具が装着された下腿の歩行時における前脛骨筋の機能を補助することを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項２】
請求項１記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記駆動手段は、前記駆動制御手段からその内部に注入される流体の圧力に応じて膨縮しその長さが伸縮する人工筋肉であることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項３】
請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は空気圧縮機または圧縮空気ボンベを有していることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【請求項４】
請求項２記載の前脛骨筋の機能回復および補助用装置において、前記流体は空気であって、前記駆動制御手段は携帯型圧縮空気ボンベを有していることを特徴とする前脛骨筋の機能回復および補助用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１３２１５３（Ｐ２００８−１３２１５３Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２０４７８（Ｐ２００６−３２０４７８）
【出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（５９１１４０２５９）
【出願人】（５０６３９６７５５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（５９１１４０２５９）
【出願人】（５０６３９６７５５）
【Ｆターム（参考）】
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