JP2014068659A - 運動補助装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】使用者が足裏を載せる足置き部16と、足置き部16に作用する使用者の荷重を検出する荷重態様検出部27と、足置き部16に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動した場合の膝関節への負荷に関係する数値の目標値を設定する目標設定部30と、足置き部16に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動した場合における膝関節への負荷に関係する数値の現在値を荷重態様検出部27の検出結果に基づいて演算する演算部32と、使用者による膝屈伸運動の運動態様を現在値が目標値に近づく方向へ変化するように誘導する誘導部の一例としての表示装置15とを備える。
【選択図】図4
Description
上記運動補助装置において、前記荷重態様検出部は、前記足置き部に対する前記荷重の加重中心である荷重中心位置と、当該荷重中心位置を基準として前後方向を含む少なくとも2つの座標軸方向において作用する荷重の大きさを検出することが好ましい。
上記運動補助装置において、前記表示装置は、前記足置き部に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動しているときの姿勢の変化態様を表示することが好ましい。
上記運動補助装置において、前記アシスト部は、足置き部を使用者の重心が移動するように傾動させる機能を有することが好ましい。
上記運動補助装置において、前記足置き部には、足裏の土踏まずに対応した形状の***部を有する足裏用当接部材が取着されていることが好ましい。
上記運動補助装置において、前記凸部には、前記足置き部に足裏を載せた使用者を基準にした場合の少なくとも前後方向に作用する荷重を検出可能な荷重センサが設けられていることが好ましい。
上記運動補助装置における前記手摺りにおいて使用者が膝屈伸運動をする際に把持する部位には、その部位を把持しつつ前記足置き部に足裏を載せた使用者を基準にした場合の少なくとも前後方向に作用する荷重を検出可能な荷重センサが設けられていることが好ましい。
以下、運動補助装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
なお、以下の説明において「方向」を示す場合は、特にことわらない限り図1における足置き部に足裏を載置した使用者を基準とした場合の「前後方向」「左右方向」「上下方向」をいうものとする。
図4に示すように、運動補助装置11の制御装置25は装置全体の稼働状態を制御する制御部26を備えている。制御部26の入力側には足置き部16に足裏を載置した使用者Mにおける荷重の態様を検出する荷重態様検出部27が接続され、その荷重態様検出部27には右足用と左足用の荷重センサ24a〜24dが接続されている。そして、荷重態様検出部27は、各荷重センサ24a〜24dから入力される検出信号に基づいて使用者Mの荷重態様を検出し、その検出結果を制御部26に出力する。
さて、この運動補助装置11を使用する場合、使用者Mは、先ず足置き部16上に足を載せる。すなわち、左足置き部16L上に左足LFを載せるとともに、右足置き部16R上に右足RFを載せ、足置き部16に対して自重つまり荷重を作用させる。そして、図示しない電源スイッチをオン操作して運動補助装置11を稼働状態にする。
(1)運動補助装置11を使用して膝屈伸運動を開始するにあたり、使用者Mは、膝屈伸運動した場合の膝関節への負荷に関係する数値に関し、目標設定部30により、膝関節を痛めない程度であって且つ運動効果が十分に得られる数値を目標値として予め設定することができる。そして、使用者Mが実際に膝屈伸運動した場合に検出された膝関節への負荷に関係する数値の現在値と予め設定された目標値との対比を示すことで、使用者Mの膝屈伸運動の運動態様を、現在値が目標値に近づく方向へ変化するように誘導できる。したがって、使用者Mは、表示装置(誘導部)15の表示(誘導)内容に従った膝屈伸運動をしている限り、膝関節への負荷低減を図った膝屈伸運動を行うことができ、膝関節を痛めることなく、大きな運動効果を享受することができる。
次に、第2実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第2実施形態は、アシスト部45及び低周波パッド46を更に備えた点で、第1実施形態とは構成が相違し、その他の点では第1実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第1実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
なお、上記第1実施形態の場合と同様に、使用者Mが膝屈伸運動を開始する前には、予め目標設定部30により負荷目標値(目標荷重中心位置、目標荷重ベクトル、目標せん断力など)が設定されているものとする。また、使用者Mが膝屈伸運動をした場合には、その使用者Mにおける荷重態様(荷重中心位置や荷重ベクトルなど)の変化が荷重態様検出部27により検出され、その情報値が制御部26に入力されているものとする。
(11)使用者Mは、膝屈伸運動しているとき、意識していなくてもアシスト部45の助勢機能によって、荷重移動を起させるために筋収縮運動させることが必要となる筋肉に過大な運動負荷を感じることなく十分な筋収縮運動を生じさせることができる。したがって、より一層容易に、膝屈伸運動の運動態様をその負荷現在値が負荷目標値に近づく方向へ変化させることができる。
次に、第3実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第3実施形態は、足置き部16の足置き台17が傾動可能になっている点と、アシスト部45が低周波パッド46の通電制御ではなく足置き台17の傾動調整をするという点で、第2実施形態と構成が相違し、その他の点では第2実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第2実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
なお、この第3実施形態の場合も、第2実施形態の場合と同様に、表示装置15の表示画面15a上には、予め設定された負荷目標値と使用者Mの膝屈伸運動に伴い検出された負荷現在値とが対比可能に表示される。いま仮に、図9に示した表示内容のように、負荷現在値として現在荷重中心位置GJPが負荷目標値である目標荷重中心位置(同図に示すA〜Dの各位置)と対比可能に表示されるものとする。
(13)足置き部16に足裏を載せて膝屈伸運動をしている使用者Mの重心が目標荷重中心位置(目標値)のある方向へ移動するように足置き台17を傾動させるという簡単な構成を採用することによって、容易に膝屈伸運動の運動態様を負荷現在値が負荷目標値に近づくように調整させることができる。
次に、第4実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第4実施形態は、足置き部16の足置き台17を傾動調整する構成がモータの駆動制御ではなく複数の高さ可変部材の高さ調整によるという点で、第3実施形態と構成が相違し、その他の点では第3実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第3実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
次に、第5実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第5実施形態は、足置き部16(具体的には足置き台17)が基台12に対して着脱可能であるという点で、第3実施形態と構成が相違し、その他の点では第3実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第3実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
次に、第6実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第6実施形態は、表示画面15aにおける現在値と目標値との対比表示を含めた表示内容の仕方の点で第1実施形態とは相違し、その他の点では第1実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第1実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
次に、第7実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第7実施形態は、制御装置25がアシスト部45を反アシスト的に機能させる制御を行う点で第2実施形態〜第4実施形態とは相違し、その他の点では、これらの第2実施形態〜第4実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第2実施形態〜第4実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
次に、第8実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第8実施形態は、荷重態様検出部27による荷重の検出方向が前後方向だけであるという点で第1実施形態とは相違し、その他の点では第1実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第1実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
次に、第9実施形態の運動補助装置について図面を参照しながら説明する。なお、この第9実施形態は、表示画面15aにおける現在値と目標値との対比表示を含めた表示内容の仕方の点で第1実施形態とは相違し、その他の点では第1実施形態とほぼ同じ構成である。そのため、以下では第1実施形態と相違する部分について主に説明し、同一構成部分については同一符号を付すことにして重複した説明を省略する。
・手摺り14は、足置き部16の前方側に限らず、左右両側など他の位置に設けられていてもよい。また、手摺り14は省略してもよい。
・膝屈伸運動をするときに足裏の一部(足指など)を前後方向で係合させる凸部22,122は、その大きさ、高さ、及び形状を実施形態のものとは別形態に任意に変更可能である。また、凸部22が設けられた足指載置板19は、ねじ止め以外にフック係止や両面テープなど他の固定手段で足置き台17上に固定してもよい。
・アシスト部45は、足置き部16の足置き台17をアシスト制御のために傾動させる角度、時間、速度などについて複数種の傾動態様を予め有し、それらのうち何れかの態様を選択してアシスト制御してもよい。また、そのようなアシスト制御を行うに際しては、負荷目標値と負荷現在値との差に応じて、又は使用者Mの症状などに応じて、傾動させる角度、時間、速度などを調整するようにしてもよい。
・目標設定部30での目標設定に際しては、健常者の荷重ベクトルの値をデータベース化しておき、その中から選択した値を目標値に設定するようにしてもよい。また、例えばOA(変形性膝関節症)患者などにおいて膝を曲げると痛みが出る荷重ベクトルの向きと大きさやせん断力に関する情報値を事前計測し、それよりも小さな値を目標値に設定するようにしてもよい。さらに、関節への負担を小さくするために、荷重ベクトルの方向が頚骨と同じ方向かそれよりも後方となるように設定してもよい。
Claims (15)
- 使用者が足裏を載せる足置き部と、
当該足置き部に作用する使用者の荷重態様を検出する荷重態様検出部と、
前記足置き部に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動した場合の膝関節への負荷に関係する数値の目標値を設定する目標設定部と、
前記足置き部に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動した場合における前記膝関節への負荷に関係する数値の現在値を前記荷重態様検出部の検出結果に基づいて演算する演算部と、
前記使用者による膝屈伸運動の運動態様を前記現在値が前記目標値に近づく方向へ変化するように誘導する誘導部と
を備えることを特徴とする運動補助装置。 - 前記荷重態様検出部は、前記足置き部に足裏を載せた使用者を基準にした場合の少なくとも前後方向に作用する荷重を検出することを特徴とする請求項1に記載の運動補助装置。
- 前記荷重態様検出部は、前記足置き部に対する前記荷重の加重中心である荷重中心位置と、当該荷重中心位置を基準として前後方向を含む少なくとも2つの座標軸方向において作用する荷重の大きさを検出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の運動補助装置。
- 前記足置き部に足裏を載せた使用者の姿勢を検出する姿勢検出部を更に備え、
前記演算部は、前記荷重態様検出部の検出結果と前記姿勢検出部の検出結果とに基づいて、前記膝関節への負荷に関係する数値の現在値として、膝屈伸運動した場合に前記膝関節に作用するせん断力を演算することを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の運動補助装置。 - 前記誘導部は、前記目標値に対応した表示内容と対比するように前記現在値に対応した表示内容を表示可能な表示装置であることを特徴とする請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記表示装置は、前記足置き部に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動しているときの姿勢の変化態様を表示することを特徴とする請求項5に記載の運動補助装置。
- 前記誘導部は、使用者の脚部に対して前記現在値が前記目標値に近づく方向への筋収縮運動を生じさせる力を外部から助勢する機能を有したアシスト部であることを特徴とする請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記アシスト部は、使用者の脚部において膝屈伸運動に関係する筋肉に対して電気的な刺激を与える機能を有することを特徴とする請求項7に記載の運動補助装置。
- 前記アシスト部は、足置き部を使用者の重心が移動するように傾動させる機能を有することを特徴とする請求項7に記載の運動補助装置。
- 前記足置き部は、着脱交換が可能であることを特徴とする請求項1〜請求項9のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記足置き部には、足裏の土踏まずに対応した形状の***部を有する足裏用当接部材が取着されていることを特徴とする請求項1〜請求項10のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記足置き部には、使用者の足裏の前後方向への移動を規制するように前記足裏の一部と係合可能な凸部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項11のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記凸部には、前記足置き部に足裏を載せた使用者を基準にした場合の少なくとも前後方向に作用する荷重を検出可能な荷重センサが設けられていることを特徴とする請求項12に記載の運動補助装置。
- 前記足置き部に足裏を載せた使用者が膝屈伸運動する場合に、前方へ伸ばした手で把持可能な手摺りを備えていることを特徴とする請求項1〜請求項13のうち何れか一項に記載の運動補助装置。
- 前記手摺りにおいて使用者が膝屈伸運動をする際に把持する部位には、その部位を把持しつつ前記足置き部に足裏を載せた使用者を基準にした場合の少なくとも前後方向に作用する荷重を検出可能な荷重センサが設けられていることを特徴とする請求項14に記載の運動補助装置。
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