JP6883848B2 - Back pain prevention device - Google Patents
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Description
本発明は、人体の腰痛予防を支援するための腰痛予防装置に関するものである。 The present invention relates to a low back pain preventive device for supporting the prevention of low back pain in the human body.
従来、人体の腰痛予防を支援するための腰痛予防装置として、人体の体幹に装着されるベルトと、ベルトによって体幹の腰近辺に取り付けられる角度センサと、を備え、角度センサによって検出される体幹の鉛直方向に対する傾斜角が基準角度を超えたときに、腰痛の発生を予測して報知するものがある(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as a low back pain prevention device for supporting the prevention of low back pain in the human body, a belt attached to the trunk of the human body and an angle sensor attached to the vicinity of the waist of the trunk by the belt are provided and detected by the angle sensor. When the inclination angle of the trunk in the vertical direction exceeds the reference angle, there is a device that predicts and notifies the occurrence of low back pain (for example, Patent Document 1).
腰痛の原因には、体幹の姿勢だけでなく、腰や背中の筋肉の使用状況も関係するが、上述したような腰痛予防装置では、腰や背中の筋肉の使用状況を考慮しないことから、十分に適切な腰痛予防の支援ができなかった。 The cause of low back pain is related not only to the posture of the trunk but also to the usage of muscles in the lower back and back. We could not provide sufficient support for back pain prevention.
本発明は、体幹の姿勢と腰又は背中の筋肉の使用状況とを考慮して腰痛予防を支援する、腰痛予防装置を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a low back pain prevention device that supports low back pain prevention in consideration of the posture of the trunk and the usage of muscles in the lower back or back.
本発明の腰痛予防装置は、
人体の体幹に装着される装着部材と、
前記装着部材が前記体幹に装着される時に、前記装着部材と前記体幹の腰又は背中に位置する検出対象部分との間に配置され、前記検出対象部分の筋活動により入力される力に基づき前記筋活動に関する情報を出力する、筋活動センサと、
前記体幹の姿勢に関する情報を出力する、姿勢センサと、
前記筋活動センサから出力される情報と前記姿勢センサから出力される情報とに基づいて、前記装着部材の着用者の腰痛予防を支援するための処理を行う処理部と、
を備えている。
The low back pain prevention device of the present invention
The mounting members that are mounted on the trunk of the human body,
When the mounting member is mounted on the trunk, it is arranged between the mounting member and a detection target portion located on the waist or back of the trunk, and the force input by the muscle activity of the detection target portion is applied. Based on the muscle activity sensor that outputs information about the muscle activity,
A posture sensor that outputs information about the posture of the trunk, and
Based on the information output from the muscle activity sensor and the information output from the posture sensor, a processing unit that performs processing to support the prevention of low back pain of the wearer of the mounting member, and a processing unit.
It has.
本発明の腰痛予防装置は、
前記装着部材の着用者への通知を行う通知部をさらに備え、
前記処理部は、前記筋活動センサから出力される情報に基づいて前記検出対象部分の筋収縮が生じたと判断し、かつ、前記姿勢センサから出力される情報に基づいて前記体幹の鉛直方向に対する傾斜角が所定範囲を超えたと判断した場合に、前記通知部により前記通知を実行させるものであると、好適である。
The low back pain prevention device of the present invention
A notification unit for notifying the wearer of the mounting member is further provided.
The processing unit determines that the muscle contraction of the detection target portion has occurred based on the information output from the muscle activity sensor, and the processing unit with respect to the vertical direction of the trunk based on the information output from the posture sensor. It is preferable that the notification unit executes the notification when it is determined that the inclination angle exceeds a predetermined range.
本発明の腰痛予防装置において、
前記筋活動センサは、
前記検出対象部分に対向配置される基板と、
前記基板上に配置され、前記検出対象部分に向けて押し付けられる第1の押付け部材と、
前記第1の押付け部材が受ける反力を検出する第1の反力検出部と、
前記基板上に配置され、前記検出対象部分に向けて押し付けられるとともに該押付けにより受ける反力が前記第1の押付け部材よりも小さい第2の押付け部材と、
前記第2の押付け部材が受ける反力を検出する第2の反力検出部と、
を有し、
前記処理部は、前記第1の反力検出部により検出された前記第1の押付け部材が受ける反力と前記第2の反力検出部により検出された前記第2の押付け部材が受ける反力との差または比の変化に基づいて、前記検出対象部分の筋収縮が生じたか否かを判断するものであると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
The muscle activity sensor
A substrate that is placed facing the detection target portion and
A first pressing member arranged on the substrate and pressed toward the detection target portion,
A first reaction force detecting unit that detects the reaction force received by the first pressing member, and
A second pressing member arranged on the substrate, pressed toward the detection target portion, and the reaction force received by the pressing is smaller than that of the first pressing member.
A second reaction force detecting unit that detects the reaction force received by the second pressing member, and
Have,
The processing unit receives a reaction force received by the first pressing member detected by the first reaction force detecting unit and a reaction force received by the second pressing member detected by the second reaction force detecting unit. It is preferable to determine whether or not the muscle contraction of the detection target portion has occurred based on the difference from the above or the change in the ratio.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第2の押付け部材が、前記第1の押付け部材を囲う環状の突起形状に形成されていると、好適である。
ここで、「前記第2の押付け部材が・・・環状・・・に形成され」とは、第2の押付け部材が、第1の押付け部材の周囲を全周に亘って隙間なく囲うように連続して形成されている場合だけでなく、第1の押付け部材の周りに間欠状に並べて配置される複数の分離部分に分けて形成される場合や、1つの切欠き部分を有するC字形状に形成される場合など、第1の押付け部材の周囲を囲う種々の形態のものを含むものとする。また、「環状」は、第1の押付け部材の周囲を円形状に囲う形状(円環状)だけでなく、例えば、方形状や多角形状に囲うものなど、種々の形状を含むものとする。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the second pressing member is formed in an annular protrusion shape surrounding the first pressing member.
Here, "the second pressing member is formed in an annular shape ..." means that the second pressing member surrounds the first pressing member without a gap over the entire circumference. Not only when it is continuously formed, but also when it is divided into a plurality of separated portions arranged intermittently around the first pressing member, or when it is formed in a C shape having one notch portion. It is intended to include various forms surrounding the first pressing member, such as when it is formed in. Further, the "ring" includes not only a shape that surrounds the circumference of the first pressing member in a circular shape (annular shape), but also various shapes such as a shape that surrounds the first pressing member in a rectangular shape or a polygonal shape.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第2の押付け部材が、内部に流体を封入した柔軟な袋状に形成されていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the second pressing member is formed in a flexible bag shape in which a fluid is sealed.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第1の押付け部材が、内部に流体を封入した柔軟な袋状に形成されていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the first pressing member is formed in a flexible bag shape in which a fluid is sealed.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第1の押付け部材が、横断面が円形の突起形状に形成されているとともに、前記第2の押付け部材が、前記第1の押付け部材を囲う円環状の突起形状に形成されていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
When the first pressing member is formed in a protrusion shape having a circular cross section and the second pressing member is formed in an annular protrusion shape surrounding the first pressing member. Suitable.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第1の押付け部材と前記第2の押付け部材とが、前記基板に着脱自在に装着されるカバー体に形成されていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the first pressing member and the second pressing member are formed on a cover body that is detachably attached to the substrate.
本発明の腰痛予防装置において、
前記流体が空気であると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the fluid is air.
本発明の腰痛予防装置において、
無負荷状態における前記第1の押付け部材の前記基板からの突出高さが、無負荷状態における前記第2の押付け部材の前記基板からの突出高さよりも高いと、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the protruding height of the first pressing member from the substrate in the no-load state is higher than the protruding height of the second pressing member from the substrate in the no-load state.
本発明の腰痛予防装置において、
前記第1の反力検出部が前記基板と前記第1の押付け部材との間に設けられ、前記第2の反力検出部が前記基板と前記第2の押付け部材との間に設けられていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
The first reaction force detecting unit is provided between the substrate and the first pressing member, and the second reaction force detecting unit is provided between the substrate and the second pressing member. It is preferable to have it.
本発明の腰痛予防装置において、
前記基板に、前記第1の反力検出部及び前記第2の反力検出部から入力される検出信号を増幅して出力する増幅回路が内蔵されていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the substrate contains an amplifier circuit that amplifies and outputs a detection signal input from the first reaction force detection unit and the second reaction force detection unit.
本発明の腰痛予防装置において、
前記姿勢センサは、前記筋活動センサの前記基板に設けられていると、好適である。
In the back pain prevention device of the present invention
It is preferable that the posture sensor is provided on the substrate of the muscle activity sensor.
本発明によれば、体幹の姿勢と腰又は背中の筋肉の使用状況とを考慮して腰痛予防を支援する、腰痛予防装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low back pain prevention device that supports the prevention of low back pain in consideration of the posture of the trunk and the usage of muscles in the lower back or back.
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態について例示説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings.
まず、図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態に係る腰痛予防装置1の構成を説明する。図1は、本実施形態の腰痛予防装置1を、測定対象者とともに示している。腰痛予防装置1は、測定対象者の体幹の姿勢と腰又は背中の筋肉の使用状況とを測定し、その測定結果に基づいてその測定対象者の腰痛予防を支援するための装置であり、例えば介護現場や医療現場等で好適に利用できる。
図1の例において、本実施形態の腰痛予防装置1は、測定対象者の人体の体幹に装着される装着部材20と、筋活動センサ10と、姿勢センサ30と、コンピュータ部70と、通知部50と、を備えている。コンピュータ部70は、処理部40と記憶部60とを有している。ただし、腰痛予防装置1は、記憶部60や通知部50を備えなくてもよい。
First, the configuration of the back pain prevention device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 shows the back pain prevention device 1 of the present embodiment together with the measurement target person. The low back pain prevention device 1 is a device for measuring the posture of the trunk of the measurement target person and the usage status of the muscles of the waist or back, and supporting the back pain prevention of the measurement target person based on the measurement result. For example, it can be suitably used in nursing care sites and medical sites.
In the example of FIG. 1, the low back pain prevention device 1 of the present embodiment notifies the mounting
図1では、装着部材20の着用者がまっすぐに立っており、その着用者を後ろから観ている。図2は、図1の腰痛予防装置1のうちの装着部材20、筋活動センサ10、及び姿勢センサ30のみを示している。図2では、装着部材20の着用者が前屈みで立っており、その着用者を横から観ている。図3は、図1の腰痛予防装置1の筋活動センサ10及び姿勢センサ30のみを、体幹へ装着されていない状態で示す、断面図である。図4は、図3に示す筋活動センサ10及び姿勢センサ30を、図3の上側から見た様子を示す、平面図である。
図1及び図2に示すように、筋活動センサ10は、装着部材20に取り付けられている。姿勢センサ30は、筋活動センサ10に設けられている。これにより、装着部材20、筋活動センサ10、及び姿勢センサ30は、人体の体幹に装着される装着部100を構成している。
In FIG. 1, the wearer of the mounting
As shown in FIGS. 1 and 2, the
装着部材20は、体幹に巻き付けて装着されるような例えばコルセット又は伸縮性ベルトからなると好適である。図2に示すように、装着部材20が測定対象者の体幹に装着される際には、装着部材20と体幹の腰又は背中に位置する検出対象部分との間に、装着部材20に取り付けられた筋活動センサ10が配置される。装着部材20は、このように筋活動センサ10が装着部材20と体幹の検出対象部分とによって挟まれた状態を維持し、着用者が動いても筋活動センサ10の位置が検出対象部分からずれないように、また、検出対象部分から離れないようにする、役割を持つ。装着部材20は、図1及び図2の例のように衣服Cの上から体幹に装着されてもよいし、あるいは、衣服Cを介さずに直接、体幹の肌に当てられてもよい。
The mounting
筋活動センサ10は、腰痛予防装置1によって、測定対象者の腰又は背中の筋肉M(例えば、脊柱起立筋)の使用状況を測定するために用いられる。より具体的に、筋活動センサ10は、装着部材20の体幹への装着時に、装着部材20と体幹の腰又は背中に位置する検出対象部分との間に配置された状態で、検出対象部分の筋肉の動き(以下、筋活動ともいう。)により入力される力に基づいて、筋活動に関する情報を出力するように構成される。筋活動センサ10から出力された情報は、コンピュータ部70へ伝送され、コンピュータ部70の処理部40によって、検出対象部分の筋肉の使用状況(例えば、筋収縮が生じたか否か)の判定に用いられる。
筋活動センサ10は、装着部材20の、着用者に当てられるほうの面に、クリップ又はマジックテープ(登録商標)等により取り外し可能に取り付けられるか、あるいは、接着剤又は締結具等により固定される。
検出対象部分は、腰又は背中にあればどこでもよいが、人体の腰痛の原因には脊柱起立筋にかかる負荷が関係する場合が多いことに鑑みれば、脊柱起立筋に対応する部分であるのが好ましい。
The
The
The part to be detected may be anywhere as long as it is on the lower back or back, but considering that the load applied to the erector spinae muscles is often related to the cause of low back pain in the human body, the part corresponding to the erector spinae muscles is the part to be detected. preferable.
筋活動センサ10が出力する情報は、検出対象部分の筋活動によって筋活動センサ10に入力される力の向き(押圧方向又は押圧方向とは反対の方向)及び大きさに応じて変化するものであれば、いかなる情報でもよい。このような筋活動センサ10を用いることによって、腰痛予防装置1は、検出対象部分の筋活動を正確に把握できる。
筋活動センサ10は、このような情報を出力できるよう、外力が加わるとそれに応じた情報(例えば電気信号)を出力する圧力センサを、1つ又は複数有している。筋活動センサ10は、1つの圧力センサそのものから構成されてもよい。図の例の筋活動センサ10は、後に詳述するように、2つの圧力センサ(第1の反力検出部6、第2の反力検出部7)を有しており、検出対象部分の筋活動により入力される力に基づいて、これら2つの圧力センサから出力される情報(第1反力情報、第2反力情報)を、上記筋活動に関する情報として、それぞれ配線6b、7bを介して出力するように構成されている。
筋活動センサ10が有する圧力センサは、外力が入力されるとそれに応じた情報(例えば電気信号)を出力するものであれば、任意のタイプの圧力センサ(例えばひずみゲージ型圧力センサ、静電容量型圧力センサ、圧電型圧力センサ、感圧導電性ゴムを用いた圧力センサ等)から構成されてよい。
The information output by the
The
The pressure sensor included in the
姿勢センサ30は、腰痛予防装置1によって、測定対象者の体幹の姿勢を測定するために用いられる。姿勢センサ30は、体幹の姿勢に関する情報を出力するように構成される。図の例では、姿勢センサ30は、例えば傾斜角センサ、速度センサ、又は加速度センサ等から構成される。姿勢センサ30から出力される情報は、配線31を介してコンピュータ部70へ伝送され、コンピュータ部70の処理部40によって、体幹の姿勢(例えば、体幹の鉛直方向に対する傾斜角θ)の判定に用いられる。
ただし、姿勢センサ30は、測定対象者の体幹の姿勢に関する情報を出力できるものであれば、その構成や配置位置は任意でよい。例えば、姿勢センサ30は、体幹の動きに追従する位置(例えば装着部材20、測定対象者の体幹の肌又は衣服C等)に取り付けられてもよい。あるいは、姿勢センサ30は、体幹の動きに追従する位置に取り付けられた物体と、測定対象者から離れた位置に設置され、該物体の位置等を測定するように構成された測定器とを、含んで構成されてもよい。
姿勢センサ30が出力する情報は、それを読み込む処理部40が体幹の姿勢を把握できるようなものであれば、いかなる形式や内容のものでもよい。
The
However, the
The information output by the
処理部40は、例えばCPU又はMPUからなり、筋活動センサ10から出力される情報と姿勢センサ30から出力される情報とに基づいて、装着部材20の着用者の腰痛予防を支援するための処理を行う。処理部40は、測定対象者から離れた位置に設置されたコンピュータ装置等に搭載されてもよいし、あるいは、筋活動センサ10、姿勢センサ30、又は装着部材20に設けられる等して、装着部100を構成してもよい。
The
処理部40は、筋活動センサ10から出力される情報に基づいて、検出対象部分の筋活動を把握する。例えば、処理部40は、筋活動センサ10から出力される情報に基づいて、検出対象部分の筋収縮が生じたか否かを特定する。
また、処理部40は、姿勢センサ30から出力される情報に基づいて、体幹の姿勢を把握する。例えば、処理部40は、姿勢センサ30から出力される情報に基づいて、体幹の鉛直方向に対する傾斜角θを特定する。そして、この測定した傾斜角θを、予め設定された範囲(例えば、鉛直方向に対して前方を正(+)としたときに、−30°から+30°までの範囲)と比較して、測定した傾斜角θがこの所定範囲を超えているか否かを判定する。
そして、例えば、処理部40は、筋活動センサ10から出力される情報に基づいて、検出対象部分の筋収縮が生じたと判断し、かつ、姿勢センサ30から出力される情報に基づいて、体幹の傾斜角θが所定範囲(例えば、−30°から+30°までの範囲)を超えたと判断した場合に、装着部材20の着用者の腰痛予防を支援するための処理を行う。
The
Further, the
Then, for example, the
処理部40は、装着部材20の着用者の腰痛予防を支援するための処理として、任意の処理を行ってよい。
例えば、処理部40は、腰痛予防を支援するための処理として、処理部40に接続された通知部50に、装着部材20の着用者への通知を実行させてもよい。通知部50は、例えば、スピーカー、ディスプレイ、プリンタ、又は振動装置等、着用者に対して聴覚的、視覚的、又は身体的な刺激を与えるようなもので構成される。通知部50は、着用者から離れた位置に設けられても良いし、あるいは、筋活動センサ10、姿勢センサ30、又は装着部材20に設けられる等して、装着部100を構成してもよい。これにより、通知を受けた着用者が、自分に腰痛発生のリスクが高いことを認識し、姿勢を正す等の腰痛予防対策を自分で実施できるようになる。
あるいは、処理部40は、腰痛予防を支援するための処理として、着用者の体幹に装着した駆動装置(図示せず)を制御して、例えば着用者の体幹の傾斜角θが上記所定範囲(例えば、−30°から+30°までの範囲)内に戻るよう、体幹を動かすようにしてもよい。この駆動装置は、例えば、装着部材20に内蔵されてもよい。
The
For example, the
Alternatively, as a process for supporting the prevention of low back pain, the
記憶部60は、例えばROM及び/又はRAMからなり、処理部40が実行するためのプログラムや、種々のデータ(筋活動センサ10から出力される情報や姿勢センサ30から出力される情報等)を、記憶する。記憶部60は、測定対象者から離れた位置に設置されたコンピュータ装置等に搭載されてもよいし、あるいは、筋活動センサ10、姿勢センサ30、又は装着部材20に設けられる等して、装着部100を構成してもよい。
The
上述したように、本実施形態の腰痛予防装置1によれば、体幹の姿勢と腰又は背中の筋肉の使用状況との両方を考慮して、着用者の腰痛予防を支援するので、例えば腰又は背中の筋肉の使用状況を考慮しない場合に比べて、腰痛予防を支援するための処理のタイミングや内容を、より適切なものとすることが可能となる。 As described above, according to the low back pain prevention device 1 of the present embodiment, the wearer's low back pain prevention is supported in consideration of both the posture of the trunk and the usage of the muscles of the lower back or back. Therefore, for example, the lower back pain. Alternatively, the timing and content of the treatment for supporting the prevention of low back pain can be made more appropriate than when the usage status of the back muscles is not taken into consideration.
また、本実施形態の腰痛予防装置1は、上述したように、腰又は背中の筋肉の使用状況を把握するために、検出対象部分の筋活動により入力される力に基づいて、筋活動に関する情報を出力するように構成された筋活動センサ10を用いるものである。仮に、筋肉の使用状況を把握するために、筋電位センサを用いる場合、筋電位センサを測定対象者に取り付ける際には、一般的に3枚の電極を肌に直接取り付ける必要があり、また、安定した取付けのためには、肌に専用のジェルを塗布した上で電極を取り付ける必要があり、しかも、検出精度を確保するためには、それぞれの電極を検出対象部分の近辺の適切な位置に取り付ける必要がある。しかし、本実施形態の腰痛予防装置1の筋活動センサ10は、検出対象部分に1つ装着すれば十分であり、また、直接肌に当てることは必須ではなく、衣服Cの上から装着しても問題なく筋活動の検出が可能であるため、着用者への装着作業が簡単となる。
Further, as described above, the low back pain prevention device 1 of the present embodiment provides information on muscle activity based on the force input by the muscle activity of the detection target portion in order to grasp the usage status of the muscles of the lower back or back. The
ここで、図3〜図6を主に参照しつつ、本実施形態の腰痛予防装置1に用いられる筋活動センサ10の一例について、より詳しく説明する。
本例の筋活動センサ10は基板2を有している。基板2は、検出対象部分の筋肉に対向するように配置される。
基板2は、筋活動センサ10の検出対象部分の筋肉の筋幅(伸縮方向に垂直な方向の幅)に対応した直径を有する円板状に形成されるのが好ましい。また、基板2は、例えばエンジニアリング・プラスチックなどの合成樹脂材料や真ちゅう(黄銅)等の金属材料により形成することができ、使用時に過度の変形が生じない程度の剛性を有するものとするのが好ましい。
なお、基板2の直径は検出対象部分の筋肉に応じて種々設定可能である。また、基板2の形状も、円板状に限らず、例えば矩形板状など種々変更可能である。
Here, an example of the
The
The
The diameter of the
基板2の図3中上側となる上面には第1の押付け部材3と第2の押付け部材4とが配置されている。第1の押付け部材3と第2の押付け部材4は、それぞれ基板2の上面から突出している。図2や図6に示すように、筋活動センサ10が検出対象部分に装着される際には、第1の押付け部材3及び第2の押付け部材4は、基板2に対して検出対象部分側を向く姿勢とされて、検出対象部分に向けて押し付けられる。
A first pressing
図3の例では、姿勢センサ30が、筋活動センサ10の基板2に設けられている。これにより、姿勢センサ30と筋活動センサ10とが別々の位置に設けられる場合に比べて、着用者に与える異物感を低減させ、着用者の快適性の向上が可能となる。より具体的に、図3の例では、姿勢センサ30は、基板2の、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7とは反対側の面に形成された凹部に、嵌め込まれている。しかし、姿勢センサ30は、例えば図7(a)に示すように筋活動センサ10の基板2の、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7側の面に形成された凹部に嵌め込まれても良いし、あるいは、基板2の内部に埋め込まれてもよい。
In the example of FIG. 3, the
本例では、第1の押付け部材3と第2の押付け部材4は、基板2に着脱可能に装着されるカバー体5を構成している。このカバー体5は、例えば塩化ビニル樹脂等の合成樹脂材料により基板2よりも大径の円形に形成された薄い基材シート5aの表面に、同様に塩化ビニル樹脂等の合成樹脂材料により第1の押付け部材3及び第2の押付け部材4に対応した凸形状を有する薄い表面シート5bを熱溶着や接着等の手段を用いて貼り付けて構成されている。
In this example, the first pressing
カバー体5は、基材シート5aが基板2の上面に重ねて配置され、このカバー体5の外周縁に設けられた折返し部5cが基板2の外周縁に被せられることにより基板2に装着される。また、折返し部5cを基板2の外周縁から外すことにより、図5に示すように、カバー体5を基板2から取り外すことができる。このように、カバー体5は基板2に着脱自在に装着されるようになっている。
このような構成により、カバー体5を、2枚のシートを貼り合わせて容易に製造可能な安価な構成のものとして、筋活動センサ10のコストを低減することができる。また、カバー体5を安価で使い捨て可能な構成とすることができるので、第1の押付け部材3や第2の押付け部材4が破損した場合や汚れた場合などに、新たなカバー体5に付け替えることで、第1の押付け部材3や第2の押付け部材4を容易に新しいものに交換することができる。
なお、折返し部5cをギャザー形状に形成したり、あるいは折返し部5cの内周縁にゴムバンドを装着したりするなどして、カバー体5を基板2から外れ難くしつつ取り外しが容易な構成とすることもできる。また、カバー体5の基板2への装着構造は、上記した折返し部5cによるものに限らず、種々の構成を採用することができる。
The
With such a configuration, the cost of the
The folded-
図3に示すように、上記構成により、第1の押付け部材3は、基材シート5aと表面シート5bとの間に区画された内部空間3aに、流体(この例では空気)が封入された柔軟な袋状に形成されている。また、第1の押付け部材3は、上端(先端)が丸みを帯びるとともに横断面(基板2の上面に平行な断面)が円形となる突起形状となっており、その軸心を基板2の軸心に一致させて基板2上に配置され、当該上面から所定の突出高さで突出している。
本例においては、第2の押付け部材4も、内部に流体を封入した柔軟な袋状に形成されている。より具体的には、第2の押付け部材4も、基材シート5aと表面シート5bとの間に区画された内部空間4aに、流体(この例では空気)が封入された柔軟な袋状に形成されている。また、本例においては、第2の押付け部材4は、第1の押付け部材3を囲う環状の突起形状に形成されている。より具体的には、第2の押付け部材4は、全体として環状であるとともに上面が湾曲する突起形状に形成されており、第1の押付け部材3の周囲を囲うように基板2に当該基板2と同軸に配置されている。本例においては、第2の押付け部材4は、全体として円環状に形成されている。また、本例においては、第2の押付け部材4は、第1の押付け部材3の周囲を全周に亘って隙間なく囲うように連続して形成されている。なお、第2の押付け部材4は、第1の押付け部材3の周囲を全周に亘って隙間なく囲うように連続する円環状の形状のものに限らず、例えば第1の押付け部材3の周りに周方向に沿って間欠状に並べて配置される複数の分離部分に分けて形成されたものや、1つの切欠き部分を有するC字形状に形成されたものなど、第1の押付け部材3の周囲を囲って配置されるものであれば、種々の形状とすることができる。また、第2の押付け部材4は、第1の押付け部材3の周囲を平面視で円形状に囲う円環状の形状に限らず、例えば、第1の押付け部材3を平面視で方形状や多角形状に囲う形状のものなど、種々の形状のものとすることもできる。
なお、第1の押付け部材3の内部空間3a及び第2の押付け部材4の内部空間4aは、それぞれ流体として空気を封入するようにしているが、これに限らず、例えば、空気以外の圧縮性流体(気体)や水等の非圧縮性流体を封入した構成とすることもできる。
As shown in FIG. 3, according to the above configuration, in the first pressing
In this example, the second pressing
The
無負荷状態つまり筋肉に向けて押し付けられていない自然状態においては、図3から解るように、第1の押付け部材3の基板2の上面からの突出高さは、第2の押付け部材4の基板2の上面からの突出高さよりも高くなっている。なお、この場合、無負荷状態においては、第1の押付け部材3の内部空間3aの圧力と第2の押付け部材4の内部空間4aの圧力は同等となっている。
In the no-load state, that is, in the natural state where the muscles are not pressed, the protrusion height of the first pressing
上述のように、第2の押付け部材4を第1の押付け部材3を囲う環状の突起形状に形成したことにより、筋活動センサ10を人体の所定部位に取り付けたときに、第2の押付け部材4によって基板2を人体の所定部位に安定的に支持させることができる。特に、第2の押付け部材4を、第1の押付け部材3の周囲を全周に亘って隙間なく囲うように連続する円環状に形成した場合には、第2の押付け部材4によって基板2を人体の所定部位により安定的に支持させることができる。したがって、基板2を、筋肉に対向する姿勢から大きく傾斜させることなく安定的に筋肉に向けて押し付けることができる。また、基板2の傾斜を抑制することにより、当該基板2が直接人体等に触れることを防止して、この筋活動センサ10による筋肉の筋活動の検出精度を高めることができる。
As described above, by forming the second pressing
また、第1の押付け部材3と第2の押付け部材4とを、それぞれ内部に流体を封入した柔軟な袋状に形成したことにより、これらの押付け部材3、4を筋肉に向けて人体に押し付けたときに人体が受ける感触を良くすることができる。すなわち、長時間に亘ってこの筋活動センサ10を人体に取り付けたときに人体が感じる痛みや違和感を低減させることができる。
Further, by forming the first pressing
第1の押付け部材3を筋肉に向けて人体に押し付けたときに当該第1の押付け部材3が人体から受ける反力(圧力)を検出するために、基板2には第1の反力検出部6が設けられている。本例では、第1の反力検出部6は円板状の圧力センサで構成されており、基板2の上面の軸心位置に形成された第1の円形溝2aに嵌め込まれて基板2に装着され、その圧力検知面6aは基板2の上面に当該上面と面一となって露出している。つまり、第1の反力検出部6は、基板2と第1の押付け部材3との間に配置されている。
In order to detect the reaction force (pressure) that the first pressing
また、第2の押付け部材4を筋肉に向けて押し付けたときに当該第2の押付け部材4が人体から受ける反力(圧力)を検出するために、基板2には第2の反力検出部7が設けられている。本例では、第2の反力検出部7も円板状の圧力センサで構成されており、基板2の上面の第2の押付け部材4の直下(径方向中心位置)に対応する位置に形成された第2の円形溝2bに嵌め込まれて基板2に装着されている。第2の反力検出部7の圧力検知面7aも基板2の上面に当該上面と面一となって露出している。これにより、第2の反力検出部7は、基板2と第2の押付け部材4との間に配置されている。この例では、第2の押付け部材4は内部空間4aに空気が封入された構成となっているので、第2の押付け部材4の一部のみが人体から反力を受けた場合であっても、当該反力を受けることにより高まる内部空間4aの圧力は空気を介して第2の押付け部材4の全体に伝達されるので、当該圧力の変化を1つの第2の反力検出部7によって正確に検出することができる。
Further, in order to detect the reaction force (pressure) that the second pressing
このように、この例では第2の押付け部材4を空気が封入された袋状に形成するようにしたので、この第2の押付け部材4を環状の突起形状に形成するようにしても、1つの第2の反力検出部7で第2の押付け部材4に加わる反力(圧力)を検出することができる。なお、上記のように、第2の押付け部材4を、第1の押付け部材3の周りに周方向に沿って間欠状に並べて配置される複数の分離部分で形成される構成とした場合には、第2の押付け部材4のそれぞれの分離部分をチューブ等で接続して互いの内圧が同一となる構成とすることで、第2の押付け部材4が人体から受ける反力(圧力)を1つの第2の反力検出部7によって検出する構成とすることができる。なお、第2の押付け部材4を、第1の押付け部材3の周りに周方向に沿って間欠状に並べて配置される複数の分離部分で形成される構成とした場合には、第2の押し付け部材4の分離部分のそれぞれに対応した複数の第2の反力検出部7を設けることにより、第2の押付け部材4が人体から受ける反力(圧力)を第2の反力検出部7によって検出する構成とすることもできる。
As described above, in this example, since the second pressing
第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7としては、例えばひずみゲージ型の圧力センサなど、第1の押付け部材3や第2の押付け部材4が受ける反力を検出し、これをそれぞれ電気信号等からなる第1反力情報、第2反力情報として出力することができる、任意のタイプの圧力センサを用いることができる。
The first reaction
第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7は、それぞれ配線6b、7bを介して処理部40に接続される。
処理部40は、第1の反力検出部6から出力される第1反力情報と、第2の反力検出部7から出力される第2反力情報とに基づいて、検出対象部分の筋活動を検出する。例えば、処理部40は、第1反力情報と第2反力情報とに基づいて、第1の押付け部材3が人体から受ける反力と第2の押付け部材4が人体から受ける反力との差または比が変化したことに基づいて、検出対象部分の筋肉の収縮を検出する。
The first reaction
The
ここで、図6に基づいて、この筋活動センサ10を用いて筋肉の収縮を検出する方法の一例について説明する。図6(a)は、筋活動センサ10が検出対象部分に装着された状態において、筋肉Mが収縮していないときの様子を示しており、図6(b)は、筋活動センサ10が検出対象部分に装着された状態において、筋肉Mが収縮したときの様子を示している。なお、図の例では、筋活動センサ10は、衣服Cを介して検出対象部分の皮膚SKに当たっているが、衣服Cの有無は筋活動センサ10の動作に影響を与えないため、以下では、説明の便宜上、衣服Cについては言及しない。
Here, an example of a method of detecting muscle contraction using the
図6(a)の状態では、第1の押付け部材3及び第2の押付け部材4はそれぞれ人体の皮膚SKから反力を受けて若干変形している。この状態においても、無負荷状態のときと同様に、第1の押付け部材3の基板2の上面からの突出高さは第2の押付け部材4の基板2の上面からの突出高さよりも高くなっている。
このとき、皮膚SKが柔軟に撓んで第1の押付け部材3及び第2の押付け部材4の両方に当接するので、第1の押付け部材3に皮膚からの反力FBが加わるとともに、第2の押付け部材4に皮膚SKからの反力FDが加わることになる。これらの反力FB、FDは、それぞれ、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7により検出され、第1反力情報、第2反力情報として、処理部40に出力される。この押付け状態においては、第1の押付け部材3の基板2の上面からの突出高さが第2の押付け部材4の基板2の上面からの突出高さよりも高くなっていることに起因して、第1の押付け部材3が人体から受ける反力FBは、第2の押付け部材4が人体から受ける反力FDよりも大きくなっている。処理部40は、反力FBと反力FDとの差又は比の変化に基づいて検出対象部分の筋肉の収縮を検出する。
In the state of FIG. 6A, the first pressing
At this time, since the contact on both the first pressing
本例においては、処理部40は、より正確に筋肉の収縮を検出するために、第1の押付け部材3が人体から受ける反力FBと第2の押付け部材4が人体から受ける反力FDとの和FTを算出し、反力FBを和FTで除した値を筋肉の収縮の度合いのパラメータ値Sとして筋肉の収縮を検出する。パラメータ値Sの算出式となる数式(1)を以下に示す。パラメータ値Sは0〜1の範囲で変化する無次元の変数である。
[数1]
S=FB/(FB+FD)=FB/FT・・・数式(1)
In this example, in order to detect muscle contraction more accurately, the
[Number 1]
S = F B / (F B + F D) = F B / F T ··· Equation (1)
処理部40は、図6(a)に示す状態におけるパラメータ値Sを算出し、これを基準としたパラメータ値Sの変化に基づき筋肉の収縮を検出する。ここで、パラメータ値Sは、第1の押付け部材3が受ける反力FBと第2の押付け部材4が受ける反力FDとの比の変化に基づいて変化する値であるので、パラメータ値Sの変化に基づいて筋肉の収縮を検出することは、第1の押付け部材3が受ける反力FBと第2の押付け部材4が受ける反力FDとの比の変化に基づいて筋肉の収縮を検出することと同じでことある。なお、処理部40は、第1の押付け部材3が受ける反力FBと第2の押付け部材4が受ける反力FDとの比の変化に基づいて筋肉の収縮を検出する構成に限らず、第1の押付け部材3が受ける反力FBと第2の押付け部材4が受ける反力FDとの差の変化に基づいて筋肉の収縮を検出する構成とすることもできる。
The
図6(a)に示す状態から徐々に筋肉Mが収縮していくと、皮膚SKは、より基板2からの突出高さが高い第1の押付け部材3に強く接してこれを弾性変形させるとともに、第2の押付け部材4からは徐々に離れることになる。そのため、筋肉の収縮に伴って和FTに対する反力FBの割合が徐々に高まり、反対に反力FDの割合が徐々に減少することになる。すなわち、筋肉の収縮に伴ってパラメータ値Sは基準とした値に徐々に増加することになる。そして、さらに筋肉が収縮した状態となると、図6(b)に示すように、皮膚SKは第1の押付け部材3にこれを弾性変形させながら強く接し、第2の押付け部材4には弱く接した状態となってパラメータ値Sの値は1に近い値となり、さらに筋肉が収縮すると、皮膚SKが第1の押付け部材3にのみ接してパラメータ値Sの値は1となる。このように、パラメータ値Sは、基準値から1の間で当該筋肉の収縮に伴って増加することになる。したがって、処理部40はパラメータ値Sの増加から筋肉が収縮していることを検出することができるとともに、そのときのパラメータ値Sから筋肉の収縮の程度も検出することができる。
When the muscle M gradually contracts from the state shown in FIG. 6A, the skin SK strongly contacts the first pressing
反対に、図6(b)に示す状態から筋肉が弛緩して収縮が解消されると、和FTに対する反力FBの割合が徐々に低下し、パラメータ値Sは1から基準値に向けて徐々に低下する。したがって、処理部40は、パラメータ値Sの減少から筋肉が弛緩していることを検出することができるとともに、そのときのパラメータ値Sから筋肉の弛緩の程度も検出することができる。
Conversely, when the muscles from the state shown in FIG. 6 (b) is relaxed shrinkage is eliminated, and gradually decreases the rate of the reaction force F B to the sum F T, the parameter value S toward the reference value from 1 And gradually decrease. Therefore, the
パラメータ値Sは、例えばS=FD/(FB+FD)=FD/FTに設定することもできる。この場合、筋肉の収縮に伴ってパラメータ値Sは徐々に減少することになるので、処理部40はパラメータ値Sの減少から筋肉が収縮していることを検出することができる。
Parameter value S can be set to, for example, S = F D / (F B + F D) = F D / F T. In this case, since the parameter value S gradually decreases with the contraction of the muscle, the
上記の通り、本例の筋活動センサ10は、第1の押付け部材3が受ける反力FBと第2の押付け部材4が受ける反力FDとの差または比の変化(パラメータ値Sの変化)に基づき筋肉の動き、例えば筋肉の収縮が生じているか否かを、検出する。これにより、当該反力FB、FDの値自体を正確に検出する必要がなく、よって、この筋活動センサ10を衣服Cの上から人体に装着するようにしても筋肉の収縮を精度よく検出することができる。
As described above, the
図7(a)〜(c)は、それぞれ図3に示す筋活動センサ10の別々の変形例の断面図である。なお、図7においては前述した部材に対応する部材に同一の符号を付してある。
図7(a)に示す変形例の筋活動センサ10のように、第1の押付け部材3を横断面が円形となる突起形状に形成し、第2の押付け部材4を第1の押付け部材3を囲う円環状に形成するとともに、第1の押付け部材3の基板2の上面からの突出高さを、第2の押付け部材4の基板2の上面からの突出高さよりも低くすることにより、この筋活動センサ10を人体の所定部位に取り付けたときに、第1の押付け部材3が人体から受ける反力FBが、第2の押付け部材4が人体から受ける反力FDよりも小さくなるようにすることもできる。このような構成により、第1の押付け部材3よりも高い突出高さを有する第2の押付け部材4によって基板2をさらに安定的に人体に対して支持させることができる。
7 (a) to 7 (c) are cross-sectional views of different modified examples of the
Like the
また、図7(b)に示す変形例の筋活動センサ10のように、第1の押付け部材3と第2の押付け部材4とを一体とせずに別体に構成し、これらを個別に基板2の上面に接着等の手段により固定した構成とすることもできる。このような構成により、第1の押付け部材3と第2の押付け部材4との間で、これらが受けた反力が互いに伝達されることをなくすことができる。
Further, as in the
さらに、図7(c)に示す変形例の筋活動センサ10のように、第2の押付け部材4は袋状のままとしつつ、第1の押付け部材3を、シリコン等の軟材質によって、先端が半球状であるとともに横断面が円形となる突起形状に形成した構成とすることもできる。この場合、第1の押付け部材3と第1の反力検出部6との間にゴムシート11を配置するのが好ましい。
Further, as in the
また、図8に示す別の変形例ように、基板2に、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7からそれぞれ入力される検出信号(第1反力情報及び第2反力情報)を増幅して処理部40に向けて出力する増幅回路120を内蔵してもよい。この場合、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7からそれぞれ入力される検出信号(第1反力情報及び第2反力情報)が、増幅回路120を介して処理部40に出力される。なお、基板2を、表側の板材と裏側の板材との間にスペーサを備えることで内部に空間を有する構成とし、この空間内に増幅回路120を配置した構成とすることができる。このような構成とすることにより、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7が出力する検出信号が微弱な場合であっても、当該検出信号を増幅回路120によって基板2の内部で増幅することで、検出信号がノイズから受ける影響を抑制することができる。なお、増幅回路120は、検出信号を増幅する機能に加えて、検出信号に含まれるノイズ成分を低減させる機能を含んだ回路に構成としてもよい。また、増幅回路120とは別に構成されるとともに、第1の反力検出部6及び第2の反力検出部7と処理部40との間に接続されるノイズ低減回路(不図示)を、増幅回路120と同様に基板2に内蔵させ、または基板2の外に配置した構成とすることもできる。
Further, as in another modification shown in FIG. 8, detection signals (first reaction force information and second reaction force information and second reaction force information) input to the
また、第1の押付け部材3を第2の押付け部材4よりも高い弾力ないし反発力を有する構成等とすることにより、無負荷状態における突出高さに拘わらず、筋肉に向けて押し付けられた押付け状態において第1の押付け部材3が人体から受ける反力が第2の押付け部材4が人体から受ける反力よりも大きくなるように構成されていれば、無負荷状態における第1の押付け部材3の基板2からの突出高さを、無負荷状態における第2の押付け部材4の基板2からの突出高さと同一とし、または、無負荷状態における第2の押付け部材4の基板2からの突出高さよりも低く構成することもできる。
Further, by making the first pressing
本発明の腰痛予防装置は、例えば介護現場や医療現場等で好適に利用できる。 The low back pain preventive device of the present invention can be suitably used in, for example, a nursing care site or a medical site.
1 腰痛予防装置
2 基板
2a 第1の円形溝
2b 第2の円形溝
3 第1の押付け部材
3a 内部空間
4 第2の押付け部材
4a 内部空間
5 カバー体
5a 基材シート
5b 表面シート
5c 折返し部
6 第1の反力検出部
6a 圧力検知面
6b 配線
7 第2の反力検出部
7a 圧力検知面
7b 配線
10 筋活動センサ
11 ゴムシート
20 装着部材
30 姿勢センサ
31 配線
40 処理部
50 通知部
60 記憶部
70 コンピュータ部
100 装着部
120 増幅回路
M 筋肉
SK 皮膚
1 Low back
Claims (11)
前記装着部材が前記体幹に装着される時に、前記装着部材と前記体幹の腰又は背中に位置する検出対象部分との間に配置され、前記検出対象部分の筋活動により入力される力に基づき前記筋活動に関する情報を出力する、筋活動センサと、
前記体幹の姿勢に関する情報を出力する、姿勢センサと、
前記筋活動センサから出力される情報と前記姿勢センサから出力される情報とに基づいて、前記装着部材の着用者の腰痛予防を支援するための処理を行う処理部と、
前記装着部材の着用者への通知を行う通知部と、
を備え、
前記処理部は、前記筋活動センサから出力される情報に基づいて前記検出対象部分の筋収縮が生じたと判断し、かつ、前記姿勢センサから出力される情報に基づいて前記体幹の鉛直方向に対する傾斜角が所定範囲を超えたと判断した場合に、前記通知部により前記通知を実行させ、
前記筋活動センサは、
前記検出対象部分に対向配置される基板と、
前記基板上に配置され、前記検出対象部分に向けて押し付けられる第1の押付け部材と、
前記第1の押付け部材が受ける反力を検出する第1の反力検出部と、
前記基板上に配置され、前記検出対象部分に向けて押し付けられるとともに該押付けにより受ける反力が前記第1の押付け部材よりも小さい第2の押付け部材と、
前記第2の押付け部材が受ける反力を検出する第2の反力検出部と、
を有し、
前記処理部は、前記第1の反力検出部により検出された前記第1の押付け部材が受ける反力と前記第2の反力検出部により検出された前記第2の押付け部材が受ける反力との差または比の変化に基づいて、前記検出対象部分の筋収縮が生じたか否かを判断する、腰痛予防装置。 The mounting members that are mounted on the trunk of the human body,
When the mounting member is mounted on the trunk, it is arranged between the mounting member and a detection target portion located on the waist or back of the trunk, and the force input by the muscle activity of the detection target portion is applied. Based on the muscle activity sensor that outputs information about the muscle activity,
A posture sensor that outputs information about the posture of the trunk, and
Based on the information output from the muscle activity sensor and the information output from the posture sensor, a processing unit that performs processing to support the prevention of low back pain of the wearer of the mounting member, and a processing unit.
A notification unit that notifies the wearer of the mounting member, and
Bei to give a,
The processing unit determines that the muscle contraction of the detection target portion has occurred based on the information output from the muscle activity sensor, and the processing unit with respect to the vertical direction of the trunk based on the information output from the posture sensor. When it is determined that the inclination angle exceeds a predetermined range, the notification unit executes the notification.
The muscle activity sensor
A substrate that is placed facing the detection target portion and
A first pressing member arranged on the substrate and pressed toward the detection target portion,
A first reaction force detecting unit that detects the reaction force received by the first pressing member, and
A second pressing member arranged on the substrate, pressed toward the detection target portion, and the reaction force received by the pressing is smaller than that of the first pressing member.
A second reaction force detecting unit that detects the reaction force received by the second pressing member, and
Have,
The processing unit receives a reaction force received by the first pressing member detected by the first reaction force detecting unit and a reaction force received by the second pressing member detected by the second reaction force detecting unit. A low back pain preventive device that determines whether or not muscle contraction of the detection target portion has occurred based on a change in the difference or ratio with the above.
The low back pain prevention device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the posture sensor is provided on the substrate of the muscle activity sensor.
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