JP6872847B2 - Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program - Google Patents
Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6872847B2 JP6872847B2 JP2015171722A JP2015171722A JP6872847B2 JP 6872847 B2 JP6872847 B2 JP 6872847B2 JP 2015171722 A JP2015171722 A JP 2015171722A JP 2015171722 A JP2015171722 A JP 2015171722A JP 6872847 B2 JP6872847 B2 JP 6872847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle
- knee joint
- drive control
- control means
- extension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 claims description 140
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 2
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 12
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 8
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 238000012549 training Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 description 4
- 238000011883 total knee arthroplasty Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000011882 arthroplasty Methods 0.000 description 2
- 210000001217 buttock Anatomy 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 210000003314 quadriceps muscle Anatomy 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 210000002082 fibula Anatomy 0.000 description 1
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
本発明は、動作補助装置及び動作補助装置の作動方法並びに動作補助制御用プログラムの技術分野に属する。より詳細には、いわゆる膝関節伸展不全の患者の回復訓練等に用いられる動作補助装置及び動作補助装置の作動方法並びに当該動作補助装置において用いられる動作補助制御用プログラムの技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical fields of the operation assisting device, the operation method of the operation assisting device, and the operation assisting control program. More specifically, it belongs to the technical field of the motion assisting device and the operating method of the motion assisting device used for recovery training of a patient with so-called knee joint extension failure, and the motion assisting control program used in the motion assisting device.
膝疾患の患者が行う回復訓練等(いわゆるリハビリテーション。以下、単に「リハビリ」と称する。)において、従来は、例えば理学療法士等の補助を受けつつ、その患者が自力で必要なリハビリを行っていた。一方近年では、モータ等の駆動源を使用した他動動作によるリハビリ(外力を用いて行うリハビリ)も行われ始めている。このような他動動作によるリハビリには、その患者の身体に装着されて膝関節の動きを補助する、いわゆる装着型のアシストロボットが用いられる。このアシストロボットは、患者の膝関節を含む大腿及び下腿にハーネス等を用いて装着され、膝関節の動きを補助する(換言すれば強制的に動かす)ように動作する。即ち、例えば歩行訓練の場合は、適切な歩行パターンにおける膝関節としての動きが実現されるようにアシストロボットが動作して、当該膝関節を動かす。これにより患者は、アシストロボットによる動きに追随するように自立歩行することで、必要なリハビリを行える。このようなリハビリに用いることが可能なアシストロボットとしては、例えば下記特許文献1に記載されている歩行訓練装具がある。
In recovery training, etc. (so-called rehabilitation, hereinafter simply referred to as "rehabilitation") performed by a patient with knee disease, the patient has conventionally performed the necessary rehabilitation by himself / herself with the assistance of, for example, a physiotherapist. It was. On the other hand, in recent years, rehabilitation by passive operation using a drive source such as a motor (rehabilitation performed by using an external force) has also begun to be performed. For rehabilitation by such passive movement, a so-called wearable assist robot that is attached to the patient's body and assists the movement of the knee joint is used. This assist robot is attached to the thigh and lower leg including the knee joint of the patient by using a harness or the like, and operates so as to assist (in other words, forcibly move) the movement of the knee joint. That is, for example, in the case of walking training, the assist robot operates so as to realize the movement as a knee joint in an appropriate walking pattern, and moves the knee joint. As a result, the patient can perform necessary rehabilitation by walking independently so as to follow the movement of the assist robot. As an assist robot that can be used for such rehabilitation, for example, there is a walking training device described in
他方、このような状態で近年では、上記膝疾患の治療法の一つとして、病気のある膝関節の一部又は全部を人工の膝関節に置換する人工膝関節置換術が行われることがある。ところが、人工膝関節置換術後の患者において、いわゆる膝関節伸展不全の症状が生じる場合があることも判っている。ここで膝関節伸展不全とは、人工膝関節置換術後の膝関節を人(補助者)又は装置の補助を得て動かす他動動作時には膝関節の完全伸展(大腿からみて下腿を真っ直ぐに伸ばし切ること)が可能であるものの、自力による動作(自動動作)時には上記完全伸展に到達できない状態をいう。このような膝関節伸展不全をそのまま放置すると、歩行訓練時における予期せぬ転倒等の事故を招来することにもなるため、効果的な治療が望まれている。しかしながら、膝関節伸展不全については、現状では明確な原因及びそれに対応した治療方法が見出されておらず、当該術後における効果的なリハビリが望まれるところである。 On the other hand, in recent years, in such a state, as one of the treatment methods for the above-mentioned knee disease, total knee arthroplasty may be performed to replace a part or all of the sick knee joint with an artificial knee joint. .. However, it has also been found that so-called knee arthroplasty symptoms may occur in patients after total knee arthroplasty. Here, knee arthroplasty is a complete extension of the knee joint (straightening the lower leg when viewed from the thigh) during passive movements in which the knee joint is moved with the assistance of a person (assistant) or a device after total knee arthroplasty. It is possible to cut), but it is a state in which the above-mentioned full extension cannot be reached during self-movement (automatic movement). If such knee joint extension failure is left as it is, it may lead to an accident such as an unexpected fall during walking training, and therefore effective treatment is desired. However, for knee joint extension failure, a clear cause and a treatment method corresponding to the cause have not been found at present, and effective rehabilitation after the operation is desired.
ここで、上記したような膝関節伸展不全に対する従来のリハビリでは、これまで理学療法士等が介在し、直接的に膝関節の伸展動作を補助することが行われていた。このため、理学療法士等が全面的に関与せずに、このようなリハビリが可能で且つ上記駆動源を有する装置等の活用が望まれる。 Here, in the conventional rehabilitation for knee joint extension failure as described above, a physiotherapist or the like has been involved to directly assist the knee joint extension movement. Therefore, it is desired to utilize a device or the like capable of such rehabilitation without the full involvement of a physiotherapist or the like and having the above-mentioned drive source.
なお、人工膝関節置換術後の患者のリハビリ用のアシストロボットは存在するが、その前提としては、基本的に膝関節の屈曲及び伸展が可能で、ある程度歩行が可能な患者用に限られており、上記膝関節伸展不全の患者について考慮されたアシストロボットは存在しない。また上記特許文献1にも、膝関節伸展不全の患者のリハビリについては、開示も示唆も見当たらない。
There is an assist robot for rehabilitation of patients after total knee arthroplasty, but the premise is that it is basically limited to patients who can flex and extend the knee joint and can walk to some extent. Therefore, there is no assist robot considered for the above-mentioned patients with knee joint insufficiency. Further, neither disclosure nor suggestion is found in
そこで本発明は、上記の要請及び各問題点等に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、上述したような膝関節伸展不全の患者の回復のためのリハビリにおける補助を効率的に行うことが可能な動作補助装置及び動作補助装置の作動方法並びに当該動作補助装置において用いられる動作補助制御用プログラムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above requirements and various problems, and one example of the problem is to efficiently assist in rehabilitation for recovery of a patient with knee joint extension failure as described above. It is an object of the present invention to provide an operation assisting device that can be performed, an operation method of the operation assisting device, and an operation assisting control program used in the operation assisting device.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、座位の被補助者の膝関節の動作を補助する動作補助装置において、前記膝関節の伸展動作を補助する補助手段と、前記膝関節の屈曲角度を検出する膝関節角度検出手段と、前記検出された屈曲角度が予め設定された第1閾値角度となった以降、前記補助手段により前記伸展動作を補助させる第1駆動制御手段と、前記伸展動作の補助中に前記検出された屈曲角度が、前記第1閾値角度からみて前記膝関節の伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となった場合に、当該屈曲角度が当該第2閾値角度である伸展状態を維持するように前記補助手段により補助させる第2駆動制御手段と、前記検出された屈曲角度が前記第2閾値角度である前記伸展状態が維持された後、前記補助手段による補助を停止し、前記膝関節を開放する第3駆動制御手段と、を備える。
In order to solve the above problems, the invention according to
上記の課題を解決するために、請求項6に記載の発明は、座位の被補助者の膝関節の動作を補助する動作補助装置であって、前記膝関節の伸展動作を補助する補助手段と、膝関節角度検出手段と、第1駆動制御手段と、第2駆動制御手段と、第3駆動制御手段と、を備える動作補助装置において実行される動作補助装置の作動方法において、前記膝関節角度検出手段が、前記膝関節の屈曲角度を検出する膝関節角度検出工程と、前記第1駆動制御手段及び前記補助手段が、前記検出された屈曲角度が予め設定された第1閾値角度となった以降、前記伸展動作を補助させる第1駆動制御工程と、前記第2駆動制御手段が、前記伸展動作の補助中に前記検出された屈曲角度が、前記第1閾値角度からみて前記膝関節の伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となった場合に、当該屈曲角度が当該第2閾値角度である伸展状態を維持するように前記補助手段により補助させる第2駆動制御工程と、第3駆動制御手段が、前記検出された屈曲角度が前記第2閾値角度である前記伸展状態が維持された後、前記補助手段による補助を停止し、前記膝関節を開放する第3駆動制御工程と、を含む。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 6 is a motion assisting device for assisting the movement of the knee joint of a person to be assisted in a sitting position, and is an assisting means for assisting the extension motion of the knee joint. , The knee joint angle in the operation method of the motion assist device executed in the motion assist device including the knee joint angle detecting means, the first drive control means, the second drive control means, and the third drive control means. The detection means is a knee joint angle detecting step of detecting the flexion angle of the knee joint, and the first drive control means and the auxiliary means have the detected flexion angle as a preset first threshold angle. Hereinafter, the first drive control step for assisting the extension motion and the flexion angle detected by the second drive control means while assisting the extension motion are the extensions of the knee joint when viewed from the first threshold angle. When the second threshold angle advances in the direction and becomes the second threshold angle uniquely set in advance, the auxiliary means assists the bending angle to maintain the extended state which is the second threshold angle. After the second drive control step and the third drive control means maintain the extended state in which the detected flexion angle is the second threshold angle, the assist by the auxiliary means is stopped and the knee joint is stopped. A third drive control step is included.
上記の課題を解決するために、請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の動作補助装置に前記第1駆動制御手段及び前記第2駆動制御手段並びに前記第3駆動制御手段として備えられたコンピュータを、当該第1駆動制御手段及び当該第2駆動制御手段並びに当該第3駆動制御手段としてそれぞれ機能させる。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項1、請求項6又は請求項7のいずれか一項に記載の発明によれば、膝関節の屈曲角度が第1閾値角度となった以降の当該伸展動作を補助させ、更に屈曲角度が伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となったとき当該第2閾値角度の伸展状態を維持するように補助させる。よって、膝関節伸展不全の患者の回復のためのリハビリにおける補助を効率的に行うことができる。
また、膝関節の屈曲角度が第2閾値角度である伸展状態が維持された後、補助手段による補助を停止して膝関節を開放するので、当該伸展不全の自力による回復を促進することができる。なお本発明において膝関節の「開放」とは、本発明に係る動作補助装置の駆動手段による膝関節に対する補助(アシスト)を停止して、被補助者(例えば下記実施形態における患者)による膝関節の自動動作を妨げない状態とすることをいう。
According to the invention according to any one of
Further, after the extension state in which the flexion angle of the knee joint is the second threshold angle is maintained, the assistance by the assisting means is stopped and the knee joint is opened, so that the recovery of the extension failure by itself can be promoted. .. In the present invention, "opening" of the knee joint means that the assist to the knee joint by the driving means of the motion assist device according to the present invention is stopped, and the knee joint by the assisted person (for example, the patient in the following embodiment) is stopped. It means to make the state that does not interfere with the automatic operation of.
上記の課題を解決するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の動作補助装置において、前記第2駆動制御手段は、前記検出される屈曲角度が前記第2閾値角度である前記膝関節の伸展状態を予め設定された閾値時間だけ維持するように前記補助手段に補助させるように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加えて、膝関節の屈曲角度が第2閾値角度である膝関節の伸展状態を既定の閾値時間だけ維持するように補助させるので、より効果的に伸展不全の回復を図ることができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の動作補助装置において、前記第2閾値角度が、水平に対応する角度として予め一意に設定された角度であるように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 3 uniquely sets the second threshold angle as an angle corresponding to the horizontal in the operation assisting device according to
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加えて、第2閾値角度が、水平に対応する角度として予め一意に設定された角度であるので、より効果的に伸展不全の回復を図ることができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の動作補助装置において、前記第1閾値角度、前記第2閾値角度又は前記閾値時間の全部又は一部を変更するための操作を受け付ける変更操作手段を更に備える。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項4に記載の発明によれば、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、第1閾値角度、第2閾値角度又は閾値時間の全部又は一部を変更するための操作が受け付けられるので、被補助者又は監督者等の任意で第1閾値角度等を設定することで、より効果的に伸展不全の回復を図ることができる。
According to the invention of
上記の課題を解決するために、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の動作補助装置において、前記補助手段による補助中に当該補助を停止して前記膝関節を開放する停止手段を更に備える。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項5に記載の発明によれば、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、補助中にそれを停止して膝関節を開放することが任意に可能となるので、緊急時であっても膝関節を保護することができる。
According to the invention of
本発明によれば、膝関節の伸展動作を自力で開始した後に膝関節の屈曲角度が第1閾値角度となった以降の当該伸展動作を補助させ、更に屈曲角度が伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となったとき当該第2閾値角度の伸展状態を維持するように補助させる。 According to the present invention, after starting the extension motion of the knee joint by itself, the extension motion after the flexion angle of the knee joint reaches the first threshold angle is assisted, and the flexion angle further advances in the extension direction. When the threshold angle is the second threshold angle that is uniquely set in advance, the extension state of the second threshold angle is assisted to be maintained.
従って、膝関節伸展不全の患者の回復のためのリハビリにおける補助を効率的に行うことができる。
また、膝関節の屈曲角度が第2閾値角度である伸展状態が維持された後、補助手段による補助を停止して膝関節を開放するので、当該伸展不全の自力による回復を促進することができる。
Therefore, assistance in rehabilitation for recovery of a patient with knee joint extension failure can be efficiently performed.
Further, after the extension state in which the flexion angle of the knee joint is the second threshold angle is maintained, the assistance by the assisting means is stopped and the knee joint is opened, so that the recovery of the extension failure by itself can be promoted. ..
次に、本発明を実施するための形態について、図1乃至図6を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、上記膝関節伸展不全の患者のリハビリを補助するアシスト装置に対して本発明を適用した場合の実施形態である。このとき、上記患者が本発明に係る「被補助者」の一例に相当する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The embodiment described below is an embodiment in which the present invention is applied to an assist device that assists the rehabilitation of the patient with knee joint extension failure. At this time, the patient corresponds to an example of the "assistant" according to the present invention.
また、図1は実施形態に係るアシスト装置を患者に装着した際の状態図であり、図2は当該アシスト装置の構成を示すブロック図であり、図3は当該アシスト装置における補助動作時の患者の状態を例示する側視概念図である。更に、図4は当該アシスト装置における補助動作例を示すフローチャートであり、図5は当該アシスト装置における補助動作時の各信号等の状態を例示するタイミングチャートであり、図6は当該アシスト装置における補助動作の効果を例示する図である。 Further, FIG. 1 is a state diagram when the assist device according to the embodiment is attached to a patient, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the assist device, and FIG. 3 is a patient during an auxiliary operation in the assist device. It is a side view conceptual diagram which illustrates the state of. Further, FIG. 4 is a flowchart showing an example of auxiliary operation in the assist device, FIG. 5 is a timing chart illustrating a state of each signal or the like during the auxiliary operation in the assist device, and FIG. 6 is an auxiliary operation in the assist device. It is a figure which illustrates the effect of operation.
図1に示すように、実施形態に係るアシスト装置Sは、当該アシスト装置Sによる補助動作の対象となる患者の片方の下肢部(即ち、膝関節伸展不全にとなっている膝関節を含む下肢部)に対して着脱自在のテープ状固定具やバンド等の固定具6によってそれぞれ取り付けられる駆動ユニット10を備えている。そして図1に示すように駆動ユニット10には、患者の膝部5の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部3と、患者の股部9の関節部分に取り付けられ、股関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部8と、が取り付けられている。なお、実施形態に係るアシスト装置Sを用いて膝関節伸展不全のリハビリを行う場合、基本的には足裏が床面に付かない状態で患者が椅子Cに座った座位の状態(図1参照)で行うため、上記リンク機構部8は、実施形態に係るリハビリ(及びそのための補助動作)には不要である。
As shown in FIG. 1, the assist device S according to the embodiment is a lower limb portion of one of the patients to be assisted by the assist device S (that is, a lower limb including a knee joint in which the knee joint is incompletely extended). A
このうちリンク機構部3は、図1に示すように、例えば患者の大腿部に巻きつけられる上部脚当て4の側面に取り付けられる第一リンク3aと、患者の下腿部に巻きつけられる下部脚当て7の側面に取り付けられる第二リンク3bと、駆動ユニット10から動力を得て第一リンク3aに対して第二リンク3bを歩行の前後方向に揺動させる第三リンク3cと、を含んで構成される。第一リンク3aは、患者の腰部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク3bは患者の膝部5側から脚の先端(地面)側に延びるように取り付けられている。そして第一リンク3aと第二リンク3bとは、患者の膝部5近傍で回動可能に連結されている。
Of these, as shown in FIG. 1, the
この連結部には、第一リンク3aと第二リンク3bとの成す角度を示す膝関節角度データを出力する膝関節角度センサが内蔵されている。この膝関節角度センサは、例えばいわゆるポテンショメータ等により実現される。また、第三リンク3cの端部が、第二リンク3bの中央近傍に連結されている。上部脚当て4及び下部脚当て7は、それぞれが図示しない一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材は患者の大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具6によって着脱可能に取り付けられる。また、上部脚当て4及び下部脚当て7は、例えばポリプロピレン樹脂等を成形して形成されており、ユーザの大腿部と接する部分には、伸縮自在の図示しないスポンジ部材等が取り付けられている。
The connecting portion has a built-in knee joint angle sensor that outputs knee joint angle data indicating the angle formed by the
ここで、実施形態に係るアシスト装置Sは、上述したように椅子Cに患者が座った状態で、膝関節伸展不全のリハビリのための補助動作を行う。そして、当該リハビリにおいては、座った状態のまま、膝関節の屈曲と伸展を繰り返す。このとき、当該膝関節の例えば屈曲時には、下腿部の腓骨の回転中心が、大腿骨において屈曲に対応して後方(膝裏方向)且つ下方に連続的に移動していく、いわゆるロールバックが発生することが知られている。そこで上記連結部では、当該回転中心の移動の形状に対応した弓形形状の仮想回転中心運動生成溝カム及びロールバック運動生成溝カムを有する非円形歯車を用いることにより、上記ロールバックと同様の回転中心の移動を含む膝関節の屈曲及び伸展を実現している。なおこのような連結部の構造によれば、特に膝関節が90°に曲げられるときスムーズな屈曲が実現できることが、本願の発明者等により確認されている。 Here, the assist device S according to the embodiment performs an assisting operation for rehabilitation of knee joint extension failure while the patient is sitting on the chair C as described above. Then, in the rehabilitation, the knee joint is repeatedly flexed and extended while sitting. At this time, when the knee joint is flexed, for example, the center of rotation of the fibula in the lower leg continuously moves posteriorly (in the back of the knee) and downward in the femur in response to the flexion, so-called rollback. It is known to occur. Therefore, in the connecting portion, the same rotation as the rollback is performed by using a non-circular gear having a bow-shaped virtual rotation center motion generating groove cam and a rollback motion generating groove cam corresponding to the movement shape of the rotation center. It realizes flexion and extension of the knee joint including movement of the center. It has been confirmed by the inventors of the present application and the like that the structure of such a connecting portion enables smooth flexing, especially when the knee joint is bent at 90 °.
これに対してリンク機構部8は、図1に示すように、上記した上部脚当て4の側面に取り付けられる第一リンク8aと、患者の腰部に巻きつけられるベルト23の側部に取り付けられる第二リンク8bと、を含んで構成される。第一リンク8aは、患者の臀部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク8bは患者の腰部側から臀部側に延びるように取り付けられている。そして第一リンク8aと第二リンク8bとは、患者の股部9近傍で回動可能に連結されている。この連結部にも、第一リンク8aと第二リンク8bとの成す角度を示す股関節角度データを出力する股関節角度センサが内蔵されている。この股関節角度センサも、例えばいわゆるポテンショメータ等により実現される。なお上述したようにリンク機構部8は、実施形態に係るリハビリには不要となる。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the link mechanism portion 8 is attached to the first link 8a attached to the side surface of the
次に駆動ユニット10内には、実施形態に係るアシスト装置Sによる補助動作を統括制御する制御用基板、及び上記第一リンク3a乃至第三リンク3cを駆動する後述のDC(Direct Current)モータのための電池等が収容されている。このとき上記制御用基板には、実施形態に係るアシスト装置Sによる補助動作を制御する後述のCPU等が装着されている。なお以下の説明において、実施形態に係るアシスト装置による補助動作を、単に「実施形態に係るアシスト動作」と称する。
Next, in the
次に、実施形態に係るアシスト装置Sの構成について、より具体的に図2を用いて説明する。 Next, the configuration of the assist device S according to the embodiment will be described more specifically with reference to FIG.
実施形態に係るアシスト装置Sは図2に示すように、上記制御用基板に備えられたCPU(Central Processing Unit)42と、患者又は理学療法士等が操作可能な位置に備えられ且つCPU42に対する指令操作を行うための操作ボタン等を備える操作部41と、CPU42に接続され且つ患者又は理学療法士等が視認可能な位置に備えられた液晶ディスプレイ等からなる表示部40と、を備えており、これらは上述したように駆動ユニット10内に組み込まれている。なおCPU42は、オペレーティングシステムやアシスト装置Sを制御する制御プログラムや、検出したデータや等を記憶する記憶部(図示せず)を有している。この記憶部は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク又はシリコンディスク等により構成されている。
As shown in FIG. 2, the assist device S according to the embodiment is provided with a CPU (Central Processing Unit) 42 provided on the control board and a position that can be operated by a patient, a physiotherapist, or the like, and gives a command to the
そしてアシスト装置Sの駆動系全体としては、上記駆動ユニット10と、上記固定具6並びに上部脚当て4及び下部脚当て7と、膝関節角度センサ16を含むリンク機構部3と、図示しない股関節角度センサを含むリンク機構部8と、が含まれている。更に駆動ユニット10には、DCモータ50と、各リンクに接続されているギア部52と、ギア部52を介してDCモータ50からの駆動力を各リンクに伝達するクラッチ部51と、が含まれている。
The drive system of the assist device S as a whole includes the
以上の構成において、DCモータ50の回転方向及び回転速度の制御及びクラッチ部51における開放/接続の制御は、それぞれCPU42により行われる。更に膝関節角度センサ16は上記膝関節角度データを生成してCPU42に出力する。
In the above configuration, the rotation direction and rotation speed of the
このとき、上記DCモータ50が本発明に係る「補助手段」の一例に相当し、上記膝関節角度センサ16が本発明に係る「膝関節角度検出手段」の一例に相当し、上記CPU42が本発明に係る「第1駆動制御手段」の一例、本発明に係る「第2駆動制御手段」の一例及び本発明に係る「第3駆動制御手段」の一例及び本発明に係る「停止手段」の一例にそれぞれ相当する。また、上記操作部41及びCPU42が本発明に係る「変更操作手段」の一例に相当する。
At this time, the
次に、実施形態に係るアシスト動作について、図3乃至図6を用いて説明する。 Next, the assist operation according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
先ず実施形態に係るアシスト動作の概要を説明する。当該アシスト動作では、上記膝関節伸展不全のリハビリを効果的に実施すべく、先ず図3(a)に示すようにアシスト装置Sを装着した患者P(即ち、膝関節伸展不全の患者P)を椅子Cに座らせ、足裏が床に付かない状態で下腿を自由に動かせる初期姿勢状態から当該アシスト動作を開始する。なお図3では、説明の簡略化のため実施形態に係るアシスト装置S自体の図示は省略している。その後、図3(b)に示すように患者Pに自力での膝関節の伸展を開始させ、更に下腿の中心軸と水平との間の角αが予め設定された第1閾値角度となったタイミングからアシスト装置Sによる補助を開始し、図3(c)に示すように自力と当該補助により膝関節を予め設定された伸展目標角度(例えば水平、又は水平に対応して予め設定された伸展目標角度)まで伸展させる。なおこの伸展目標角度が、本発明に係る「第2閾値角度」の一例に相当する。そして下腿が上記伸展目標角度になるまで膝関節が伸展されたら、次に図3(d)に示すように上記伸展目標角度の状態を閾値時間だけ維持させ、その後図3(e)に示すようにアシスト装置Sによる補助を終了して膝関節を開放する。その後患者Pは、図3(f)に示すように自力で元の初期姿勢状態に戻ることになる。以上の一連のアシスト動作により、初期姿勢状態→自力による膝関節の伸展→これにアシスト装置Sによる補助を加えた伸展目標角度までの伸展→自力及びアシスト装置Sによる補助による伸展目標角度の状態の維持→アシスト装置Sによる補助の終了と膝関節の開放→初期姿勢状態への自力による復帰、という、一回の実施形態に係るアシスト動作が完結する。 First, an outline of the assist operation according to the embodiment will be described. In the assist operation, in order to effectively rehabilitate the knee joint insufficiency, first, as shown in FIG. 3A, a patient P wearing the assist device S (that is, a patient P in knee joint insufficiency) is subjected to. The assist operation is started from the initial posture state in which the lower leg can be freely moved while sitting on the chair C and the sole of the foot does not touch the floor. Note that, in FIG. 3, the illustration of the assist device S itself according to the embodiment is omitted for the sake of simplification of the description. After that, as shown in FIG. 3B, the patient P started to extend the knee joint by himself / herself, and the angle α between the central axis of the lower leg and the horizontal became a preset first threshold angle. Assistance by the assist device S is started from the timing, and as shown in FIG. 3C, the knee joint is extended by itself and the knee joint by the assistance to a preset target angle (for example, horizontal or preset extension corresponding to horizontal). Extend to the target angle). This extension target angle corresponds to an example of the "second threshold angle" according to the present invention. Then, when the knee joint is extended until the lower leg reaches the extension target angle, the state of the extension target angle is maintained for a threshold time as shown in FIG. 3 (d), and then as shown in FIG. 3 (e). The assistance by the assist device S is finished and the knee joint is opened. After that, the patient P returns to the original initial posture state by himself / herself as shown in FIG. 3 (f). By the above series of assist movements, the initial posture state → extension of the knee joint by one's own power → extension to the extension target angle with the assistance of the assist device S → the state of the extension target angle by one's own power and the assistance of the assist device S The assist operation according to one embodiment of maintenance → termination of assistance by the assist device S and opening of the knee joint → return to the initial posture state by oneself is completed.
次に、上記アシスト動作に供されるために上記記憶部に予め記憶されている、実施形態に係る閾値角度データ及び閾値時間データについてそれぞれ説明する。 Next, the threshold angle data and the threshold time data according to the embodiment, which are stored in advance in the storage unit to be used for the assist operation, will be described.
実施形態に係る閾値角度データとしては、第1に、実施形態に係るアシスト装置Sを装着した患者Pが上記初期姿勢状態であることを、上記膝関節角度データを用いてCPU42が認識するための初期姿勢閾値角度データが、記憶部に不揮発性に記憶されている。ここで上記初期姿勢状態では図3(a)に示すように、DCモータ50からの駆動力をリンク機構部3に伝達しないようにすることで、アシスト装置Sを図1に示す状態で装着した上記患者Pは、椅子Cに座って下腿を開放した状態となる。即ち初期姿勢状態において患者Pは、膝関節を自力で自由に動かすことができる。そして、図3(a)に示す状態で患者Pが下腿に力を入れない場合、上記角αは通常は直角に近い角度となる。よって、当該角αの角度としての初期姿勢角度閾値は90°とされ、それを示す初期姿勢閾値角度データが上記記憶部に予め記憶されている。そしてCPU42は、膝関節角度センサ16からの上記膝関節角度データにより角αが90°又はその近辺の角度であることを検出することで、患者P自身が上記初期姿勢状態であることを認識する。なおこの初期姿勢閾値角度データは、リハビリの進捗等に合わせて、例えば表示部40に値を表示させつつ操作部41において操作することで、例えば患者P又は当該リハビリを補助する理学療法士等(以下、単に「患者P等」と称する)により任意に変更できる。
As the threshold angle data according to the embodiment, first, the
次に上記閾値角度データとして第2に、図3(a)に示す初期姿勢状態から、患者Pが膝関節を自力で伸展させ始めた後、実施形態に係るアシスト動作を開始すべき角α(図3(b)参照)の角度となったか否かをCPU42が認識するための上記膝関節角度データである第1閾値角度データが、記憶部に不揮発性に記憶されている。この第1閾値角度データも、上記初期姿勢閾値角度データと同様に患者P等により任意に変更できるが、具体的な値としては、例えば10°乃至30°が好適である。
Next, as the above threshold angle data, secondly, from the initial posture state shown in FIG. 3A, after the patient P starts to extend the knee joint by himself / herself, the angle α (which should start the assist operation according to the embodiment) The first threshold angle data, which is the knee joint angle data for the
次に上記閾値角度データとして第3に、実施形態に係るアシスト動作の開始後、図3(c)及び図3(d)に示す伸展目標角度(具体例としては水平に対応する角度)まで膝関節が伸展されたか否かをCPU42が認識するための上記膝関節角度データである伸展目標角度データ(換言すれば、角αが伸展目標角度となったか否かを示す閾値角度データ)が、記憶部に不揮発性に記憶されている。なお上記伸展目標角度が水平である場合、上記伸展目標角度データは0°である。また、この伸展目標角度データとしての閾値角度データも、上記初期姿勢閾値角度データ等と同様に患者P等により任意に変更できるが、具体的な値としては上記したように0°が好適である。
Next, as the threshold angle data, thirdly, after the start of the assist operation according to the embodiment, the knee reaches the extension target angle (specifically, the angle corresponding to the horizontal) shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d). The extension target angle data (in other words, the threshold angle data indicating whether or not the angle α has reached the extension target angle), which is the knee joint angle data for the
最後に上記閾値時間データとして、患者Pの膝関節が図3(d)に示す伸展状態となった後、その状態を維持するための上記閾値時間が経過したか否かをCPU42が認識するための閾値時間データが、記憶部に不揮発性に記憶されている。この閾値時間データも、上記初期姿勢閾値角度データ等と同様に患者P等により任意に変更できるが、具体的な値としては、例えば0秒(即ち伸展維持なし)乃至0.5秒程度が好適である。
Finally, as the threshold time data, the
次に、CPU42を中心として実行される、実施形態に係るアシスト動作について具体的に説明する。
Next, the assist operation according to the embodiment, which is executed mainly by the
当該アシスト動作においてCPU42は、アシスト装置Sの初期化処理として、それまで実行されていた他のモード(例えば、上記リンク機構部8をも用いた歩行補助モード等)を停止すると共に、実施形態に係るアシスト動作を行うモードに駆動ユニット10を切り換える(ステップS1)。その後、アシスト装置Sによる補助を受けるために当該アシスト装置Sを図1に例示する態様で装着した患者を椅子Cに座らせたとき、CPU42は駆動ユニット10を停止状態に移行させる(ステップS2)。次にCPU42は駆動ユニット10を起動し(ステップS3)、更に、図3(a)に示す初期姿勢状態に駆動ユニット10を移行させる(ステップS4)。
In the assist operation, the
このとき当該初期姿勢状態では、CPU42は、DCモータ50からの駆動力をリンク機構部3に伝達しないように制御することで、患者Pによる下腿を含む膝関節の自動動作を妨げない状態とする。これにより、足が付かない状態で椅子Cに患者Pが座っていることから、患者Pの下腿が自由に動かすことが可能な開放された状態となる。そして、上記初期姿勢角度閾値データが90°とされていることから、CPU42は、膝関節角度センサ16からの膝関節角度データにより角αが90°であることを検出することで患者Pが初期姿勢状態であることを認識する。
At this time, in the initial posture state, the
その後CPU42は、図3(b)に示すように患者Pが自力で膝関節の伸展を開始することにより、図3(c)に示すように角αが上記第1閾値角度データにより示される角度となったか否か(換言すれば、実施形態に係るアシスト動作を開始するタイミングとなったか否か)を監視する(ステップS5)。ステップS5の監視において、未だ実施形態に係るアシスト動作を開始するタイミングとなっていない場合(ステップS5;NO)、CPU42は当該タイミングが到来するまで、下腿を開放したまま待機する。一方ステップS5の監視において実施形態に係るアシスト動作を開始するタイミングが到来した場合(ステップS5;YES)、CPU42は駆動ユニット10を介してDCモータ50を駆動させ、徐々に実施形態に係るアシスト動作を行い(ステップS6)、更に膝関節が定速(換言すれば、定角速度)で伸展することを補助する(ステップS7)。
After that, the
このステップS6及びステップS7において、例えばDCモータ50がPWM(Pulse width Modulation)方式である場合にCPU42は、ステップS6の段階で徐々にPWM値を増加させ、ステップS7でPWM値を例えば100%とするようにDCモータ50を制御する。より具体的なPWM値としては、本願の発明者等による調査では、60歳以上の高齢者の男女においては、座位からの膝関節の伸展のトルクが、5.1Nm乃至11.5Nmとされており、この伸展トルクの1/3乃至1/2をアシスト装置Sにより補助するようにDCモータ50のPWM値を設定することが好ましい。
In steps S6 and S7, for example, when the
ステップS7により膝関節が定速で伸展するようになったら、次にCPU42は、記憶部に記憶されている上記伸展目標角度データを用いて、図3(d)に示すように膝関節が伸展目標角度まで伸展されたか否か、即ち膝関節角度データにより角αが伸展目標角度(例えば0°)となったか否かを監視する(ステップS8)。ステップS8の監視において膝関節が未だ伸展目標角度まで伸展されていない場合(ステップS8;NO)、CPU42は引き続き膝関節の伸展を補助するようにDCモータ50を制御する。一方ステップS8の監視において膝関節が伸展目標角度まで伸展されたら(ステップS8;YES)、次にCPU42は、当該伸展目標角度の伸展状態を維持するようにDCモータ50を制御しつつ(ステップS9。図3(d)参照。)、膝関節が伸展目標角度まで伸展されてから上記閾値時間データにより示される時間が経過したか否か(換言すれば、実施形態に係るアシスト動作を終了するか否か)の監視を行う(ステップS10)。ステップS10の監視において、上記閾値時間データにより示される時間が経過していない場合(ステップS10;NO)、CPU42は、上記伸展目標角度の伸展状態を維持するためのDCモータ50の制御を継続する。一方ステップS10の監視において、上記閾値時間データにより示される時間が経過した場合(ステップS10;YES)、CPU42は、徐々に実施形態に係るアシスト動作を停止させ(ステップS11)、最終的にDCモータ50からの駆動力をリンク機構部3に伝達しないようにして患者Pの下腿及び膝関節を開放し、膝関節が自力で屈曲されるのを待機する(ステップS12。図3(e)及び図3(f)参照。)。
When the knee joint is extended at a constant speed in step S7, the
その後CPU42は、例えば操作部41における患者P等による操作により、実施形態に係るアシスト動作を終了させることが指示されたか否かを判定し(ステップS13)、当該終了指示がされていない場合は(ステップS13;NO)上記ステップS4に戻って上記した一連のアシスト動作を繰り返す。一方ステップS13の判定において当該終了指示がされた場合(ステップS13;YES)、CPU42は実施形態に係るアシスト動作を終了する。このときCPU42は、例えばアシスト装置S自体の患者Pからの取り外しに備えて、駆動ユニット10の動作を全て停止させて膝関節を開放する。
After that, the
なお、上述してきた一連の実施形態に係るアシスト動作においてDCモータ50を駆動させているとき、例えば操作部41において緊急停止の操作が行われた場合にCPU42は、直ちにDCモータ50からの駆動力をリンク機構部3に伝達しないよう制御し、膝関節を開放する。
When the
次に、実施形態に係るアシスト動作における、膝関節角度データに基づいたCPU42による制御について、図5のタイミングチャートを用いて纏めて説明する。
Next, the control by the
先ず、実施形態に係る一回のアシスト動作期間中に上記膝関節角度データは、患者Pによる一連の膝関節の伸展及び屈曲(図3参照)により、90°(初期姿勢状態)から伸展目標角度(下腿を伸展目標角度(例えば0°)まで伸ばし切った状態)の範囲で、図5最上段に示すように変化する。そしてこの変化に対応して、初期姿勢閾値角度データに基づく判定(図4ステップS4、ステップS5;NO参照)はCPU42により図5上から二段目に例示するように行われ、更に伸展目標角度データに基づく判定(図4ステップS8乃至ステップS10参照)はCPU42により図5上から三段目に例示するように行われる。このとき、図5に示す閾値時間に膝関節の伸展目標角度の伸展状態での維持が行われる(図4ステップS9参照)。
First, during one assist operation period according to the embodiment, the knee joint angle data is obtained from the extension target angle from 90 ° (initial posture state) by a series of knee joint extension and flexion (see FIG. 3) by the patient P. It changes as shown in the uppermost part of FIG. 5 within the range (a state in which the lower leg is fully extended to the extension target angle (for example, 0 °)). Then, in response to this change, the determination based on the initial posture threshold angle data (see step S4 and step S5 in FIG. 4; NO) is performed by the
一方、第1閾値角度データを用いた実施形態に係るアシスト動作の実行の有無に関する判定(図4ステップS5及びステップS10参照)は、上記閾値時間を挟むタイミングで、CPU42により図5下から二段目に例示するように行われる。このとき、当該ステップS5及びステップS10の判定に対応して、DCモータ50におけるPWM値は、図5最下段に例示するように、膝関節の伸展の加速→定速→減速の変化(図4ステップS5乃至ステップS11)に対応して変化する。また、図5最下段に例示されるPWM値の変化において、加速時間及び減速時間は共に約0.1秒とされており、更に加速の開始から上記閾値時間の開始までの時間が、膝関節の回動を実施形態に係るアシスト動作により補助している時間である。
On the other hand, the determination regarding whether or not the assist operation according to the embodiment using the first threshold angle data is executed (see step S5 and step S10 in FIG. 4) is determined by the
最後に、実施形態に係るアシスト動作により患者Pにかかる負荷がどの程度軽減されるかについて、図6を用いて説明する。なお図6は、図6に示す各アシスト区間において実施形態に係るアシスト動作が二回行われた場合における、膝関節角度の変化(実曲線グラフ)、DCモータ50における上記PWM値の変化(実線パルス形グラフ)及び筋電位(より具体的には、大腿直筋及び内側広筋における積分筋電位)の変化をそれぞれ示す図である。このとき図6において、実施形態に係るアシスト動作が行われた場合の筋電位の変化は△の連続により示されており、実施形態に係るアシスト動作が行われない場合の筋電位の変化は●の連続により示されている。図6から明らかなように、実施形態に係るアシスト動作が行われた場合の方が、それが行われない場合に比して筋活動が約25%乃至45%減少していることが判り、よって患者Pにかかる負荷も同程度に減少していると判断することができる。 Finally, how much the load applied to the patient P is reduced by the assist operation according to the embodiment will be described with reference to FIG. Note that FIG. 6 shows a change in the knee joint angle (real curve graph) and a change in the PWM value in the DC motor 50 (solid line) when the assist operation according to the embodiment is performed twice in each assist section shown in FIG. It is a figure which shows the change of the pulse type graph) and the myoelectric potential (more specifically, the integrated myoelectric potential in the rectus femoris muscle and the vastus medialis muscle), respectively. At this time, in FIG. 6, the change in the myoelectric potential when the assist operation according to the embodiment is performed is indicated by a series of Δ, and the change in the myoelectric potential when the assist operation according to the embodiment is not performed is ●. It is indicated by a series of. As is clear from FIG. 6, it can be seen that the muscle activity is reduced by about 25% to 45% when the assisting motion according to the embodiment is performed as compared with the case where it is not performed. Therefore, it can be determined that the load applied to the patient P is also reduced to the same extent.
以上説明したように、実施形態に係るアシスト動作によれば、膝関節の伸展動作を自力で開始した後に膝関節角度が第1閾値角度データに対応した角度となった以降の当該伸展動作を補助し、更に膝関節角度が水平となったときそれを維持するように補助する。よって、膝関節伸展不全の患者の回復のためのリハビリにおける補助を効率的に行うことができる。また、実施形態に係るアシスト動作を開始後は、例えば理学療法士等が患者Pに付き添う必要がないことから、当該理学療法士等の負荷を軽減することもできる。 As described above, according to the assist operation according to the embodiment, the extension operation after the knee joint angle becomes an angle corresponding to the first threshold angle data after starting the extension operation of the knee joint by itself is assisted. And also assist in maintaining the knee joint angle when it is level. Therefore, assistance in rehabilitation for recovery of a patient with knee joint extension failure can be efficiently performed. Further, after the assist operation according to the embodiment is started, for example, the physiotherapist or the like does not need to accompany the patient P, so that the load on the physiotherapist or the like can be reduced.
更に、膝関節角度が伸展目標角度(具体的には水平)である伸展状態を既定の閾値時間だけ維持するように補助するので、より効果的に伸展不全の回復を図ることができる。 Further, since the knee joint angle is assisted to maintain the extension state which is the extension target angle (specifically, horizontal) for a predetermined threshold time, it is possible to more effectively recover from the extension failure.
更にまた、膝関節角度が伸展目標角度である伸展状態が閾値時間だけ維持された後、実施形態に係るアシスト動作を停止して膝関節を開放するので、当該伸展不全の自力による回復を促進することができる。 Furthermore, after the extension state in which the knee joint angle is the extension target angle is maintained for a threshold time, the assist operation according to the embodiment is stopped and the knee joint is opened, so that the self-recovery of the extension failure is promoted. be able to.
また、上記第1閾値角度データ等の全部又は一部が患者P等により変更可能とされているので、患者P等の任意でこれらの値を設定することで、より効果的に伸展不全の回復を図ることができる。なおリハビリを効果的に行う観点からは、上記第1閾値角度データ等の設定を自動化するのではなく、任意に設定するように構成しておく方が望ましい。 Further, since all or part of the first threshold angle data and the like can be changed by the patient P and the like, by setting these values arbitrarily by the patient P and the like, the recovery of the extension failure can be more effectively performed. Can be planned. From the viewpoint of effective rehabilitation, it is desirable to configure the settings such as the first threshold angle data to be set arbitrarily rather than being automated.
更に、実施形態に係るアシスト動作中にそれを停止して膝関節を開放することが任意に可能であるので、緊急時であっても膝関節を保護することができる。 Further, since it is arbitrarily possible to stop the assist operation according to the embodiment and open the knee joint, the knee joint can be protected even in an emergency.
更にまた、実施形態に係るアシスト動作は基本的には片脚ずつ独立して実行されるべきものであるが、両膝関節に膝関節伸展不全を抱える患者の場合、リハビリの進捗によっては両脚について並行して実施形態に係るアシスト動作を行うことも可能である。この場合には、実施形態に係るアシスト装置Sが片脚ずつそれぞれに装着されることになる。 Furthermore, the assisting motion according to the embodiment should basically be performed independently for each leg, but in the case of a patient having knee joint insufficiency in both knee joints, depending on the progress of rehabilitation, for both legs. It is also possible to perform the assist operation according to the embodiment in parallel. In this case, the assist device S according to the embodiment is attached to each leg.
また、図4に示すフローチャートに対応するプログラムを光ディスク等の記録媒体に記録しておき、又はインターネット等のネットワークを介して取得して記憶しておき、それらを汎用のマイクロコンピュータで読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータを実施形態に係るCPU42として動作させることも可能である。
Further, the programs corresponding to the flowchart shown in FIG. 4 are recorded on a recording medium such as an optical disk, or acquired and stored via a network such as the Internet, and read out and executed by a general-purpose microcomputer. Thereby, it is also possible to operate the microcomputer as the
以上それぞれ説明したように、本発明は動作補助装置の分野に利用することが可能であり、特に膝関節伸展不全の患者Pのリハビリを補助する動作補助装置の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。 As described above, the present invention can be used in the field of motion assisting devices, and is particularly remarkable when applied to the field of motion assisting devices that assist the rehabilitation of patient P with knee joint extension failure. Is obtained.
3、8 リンク機構部
3a、8a 第一リンク
3b、8b 第二リンク
3c 第三リンク
4 上部脚当て
5 膝部
6 固定具
7 下部脚当て
9 股部
10 駆動ユニット
16 膝関節角度センサ
23 ベルト
40 表示部
41 操作部
42 CPU
50 DCモータ
51 クラッチ部
52 ギア部
S アシスト装置
C 椅子
P 患者
3, 8
50
Claims (7)
前記膝関節の伸展動作を補助する補助手段と、
前記膝関節の屈曲角度を検出する膝関節角度検出手段と、
前記検出された屈曲角度が予め設定された第1閾値角度となった以降、前記補助手段により前記伸展動作を補助させる第1駆動制御手段と、
前記伸展動作の補助中に前記検出された屈曲角度が、前記第1閾値角度からみて前記膝関節の伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となった場合に、当該屈曲角度が当該第2閾値角度である伸展状態を維持するように前記補助手段により補助させる第2駆動制御手段と、
前記検出された屈曲角度が前記第2閾値角度である前記伸展状態が維持された後、前記補助手段による補助を停止し、前記膝関節を開放する第3駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする動作補助装置。 In the motion assist device that assists the motion of the knee joint of the person being assisted in the sitting position,
Auxiliary means to assist the extension movement of the knee joint and
A knee joint angle detecting means for detecting the flexion angle of the knee joint, and
After the detected bending angle reaches the preset first threshold angle, the first drive control means for assisting the extension operation by the auxiliary means and the first drive control means.
The flexion angle detected while assisting the extension motion is a second threshold angle that advances in the extension direction of the knee joint with respect to the first threshold angle, and is a second threshold angle that is uniquely set in advance. In this case, the second drive control means assisted by the auxiliary means so that the extension state in which the bending angle is the second threshold angle is maintained.
After the extension state in which the detected flexion angle is the second threshold angle is maintained, the third drive control means for stopping the assistance by the auxiliary means and opening the knee joint, and the third drive control means.
An operation assisting device characterized by being provided with.
前記第2駆動制御手段は、前記検出される屈曲角度が前記第2閾値角度である前記膝関節の伸展状態を予め設定された閾値時間だけ維持するように前記補助手段に補助させることを特徴とする動作補助装置。 In the operation assisting device according to claim 1,
The second drive control means is characterized in that the auxiliary means assists the knee joint so that the detected flexion angle is the second threshold angle and the extended state of the knee joint is maintained for a preset threshold time. Operation assist device.
前記第2閾値角度が、水平に対応する角度として予め一意に設定された角度であることを特徴とする動作補助装置。 In the operation assisting device according to claim 1 or 2.
An operation assisting device characterized in that the second threshold angle is an angle uniquely set in advance as an angle corresponding to horizontal.
前記検出された屈曲角度が前記第2閾値角度に維持されるべき時間として予め設定された閾値時間、前記第1閾値角度又は前記第2閾値角度の全部又は一部を変更するための操作を受け付ける変更操作手段を更に備えることを特徴とする動作補助装置。 In the operation assisting device according to any one of claims 1 to 3.
Accepts an operation for changing all or part of a preset threshold time, the first threshold angle, or the second threshold angle as the time at which the detected bending angle should be maintained at the second threshold angle. An operation assisting device characterized by further including a changing operation means.
前記補助手段による補助中に当該補助を停止して前記膝関節を開放する停止手段を更に備えることを特徴とする動作補助装置。 In the operation assisting device according to any one of claims 1 to 4.
A motion assisting device further comprising a stopping means for stopping the assist and opening the knee joint during the assist by the assisting means.
前記膝関節角度検出手段が、前記膝関節の屈曲角度を検出する膝関節角度検出工程と、
前記第1駆動制御手段及び前記補助手段が、前記検出された屈曲角度が予め設定された第1閾値角度となった以降、前記伸展動作を補助させる第1駆動制御工程と、
前記第2駆動制御手段が、前記伸展動作の補助中に前記検出された屈曲角度が、前記第1閾値角度からみて前記膝関節の伸展方向に進んだ第2閾値角度であって予め一意に設定された第2閾値角度となった場合に、当該屈曲角度が当該第2閾値角度である伸展状態を維持するように前記補助手段により補助させる第2駆動制御工程と、
第3駆動制御手段が、前記検出された屈曲角度が前記第2閾値角度である前記伸展状態が維持された後、前記補助手段による補助を停止し、前記膝関節を開放する第3駆動制御工程と、
を含むことを特徴とする動作補助装置の作動方法。 It is a motion assisting device that assists the movement of the knee joint of the person to be assisted in the sitting position, and is an assisting means for assisting the extension motion of the knee joint, a knee joint angle detecting means, a first drive control means, and a second drive. In the operation method of the operation assist device executed in the operation assist device including the control means and the third drive control means,
A knee joint angle detecting step in which the knee joint angle detecting means detects the flexion angle of the knee joint, and
After the detected bending angle of the first drive control means and the auxiliary means reaches a preset first threshold angle, the first drive control step for assisting the extension operation and the first drive control step.
The second drive control means uniquely sets in advance that the flexion angle detected while assisting the extension movement is a second threshold angle that advances in the extension direction of the knee joint with respect to the first threshold angle. When the second threshold angle is reached, the second drive control step of assisting the bending angle by the auxiliary means so as to maintain the extended state which is the second threshold angle,
A third drive control step in which the third drive control means stops the assistance by the auxiliary means and opens the knee joint after the extended state in which the detected flexion angle is the second threshold angle is maintained. When,
A method of operating an operation assisting device , which comprises .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015171722A JP6872847B2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015171722A JP6872847B2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017046873A JP2017046873A (en) | 2017-03-09 |
JP6872847B2 true JP6872847B2 (en) | 2021-05-19 |
Family
ID=58278098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015171722A Active JP6872847B2 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6872847B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190240103A1 (en) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | Bionic Power Inc. | Exoskeletal gait rehabilitation device |
-
2015
- 2015-09-01 JP JP2015171722A patent/JP6872847B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017046873A (en) | 2017-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4487060B2 (en) | Wearable motion assist device, control method for wearable motion assist device, and control program | |
JP4178186B2 (en) | Wearable motion assist device, control method for wearable motion assist device, and control program | |
Schrade et al. | Development of VariLeg, an exoskeleton with variable stiffness actuation: first results and user evaluation from the CYBATHLON 2016 | |
Lenzi et al. | Powered hip exoskeletons can reduce the user's hip and ankle muscle activations during walking | |
EP2085066B1 (en) | Motion assisting device | |
EP3549558B1 (en) | Powered joint orthosis | |
US20190262214A1 (en) | Method and system for control and operation of motorized orthotic exoskeleton joints | |
CN115089444A (en) | Method of promoting gait improvement | |
JP6247483B2 (en) | Operation assistance device and operation assistance program | |
JP5724312B2 (en) | Rehabilitation assist device | |
JP2014073199A (en) | Walking support device and walking support program | |
JP5849657B2 (en) | Measuring device, motion assisting robot, measuring method, and program for measuring device | |
JP2008068046A (en) | Leg support system to be mounted on human body | |
JP6238223B2 (en) | Walking support device | |
JP5732270B2 (en) | Operation assist device and program for operation assist control | |
JP2018099767A (en) | Motion assist device | |
JP5741375B2 (en) | Walking assistance device and control method thereof | |
JP6094209B2 (en) | Operation assist device and program for operation assist control | |
JP2011218026A (en) | Walking aid device | |
JP6872847B2 (en) | Operation assist device, operation method of operation assist device, and operation assist control program | |
KR102162485B1 (en) | Controlling method of lower body assisting robot | |
JP5747784B2 (en) | Walking assistance device and control method thereof | |
JP5879976B2 (en) | Operation assist device and program for operation assist control | |
JP5772033B2 (en) | Operation assist device and program for operation assist control | |
JP2016168437A (en) | Exercise assisting device and exercise assisting method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190419 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190627 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190910 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191210 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20191210 |
|
C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11 Effective date: 20191224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200121 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20200210 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20200212 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20200327 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20200331 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20200818 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20201118 |
|
C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20201201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210201 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20210224 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20210331 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20210331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210420 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6872847 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |