JP2007307180A - Rehabilitation apparatus - Google Patents

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Munehiko Tokumoto
棟彦 徳本
Masato Tanida
正人 谷田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rehabilitation apparatus which applies no excessive load on a user and applies a proper load on the user according to the physical capacity of the user while using relatively simple control. <P>SOLUTION: The rehabilitation apparatus is equipped with an outer load generating section generating outer load, a load acting section 3 acting the outer load to a human body via an outer load output shaft 12, an actual load detecting section detecting the actual load applied to the load acting section 3 from the user, a load setting section 5 setting the magnitude of the outer load practical load allowable amount allowable to be applied to the load acting section 3 from the user, and a load control section 6 controlling so as to stop the movement or reversing the moving direction of the load acting section 3 when the actual load reaches or comes closer to the actual load allowable amount while the load is applied to the load acting section such that the load acting section 3 moves in a predetermined direction, the actual load detecting section detects the actual load by measuring the torsional torque of the outer load output shaft 12 using a magnetostrictive sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、身体的な障害をもつ人の機能回復訓練などに適したリハビリテーション装置に関するものである。   The present invention relates to a rehabilitation apparatus suitable for functional recovery training for a person with a physical disability.

人の現状の機能を向上させる点でリハビリテーション(以下、リハビリと略す)にも用いることができる周知のトレーニング装置としては、例えば、図11に示すものがある。同図に示すトレーニング装置は、フレーム72に回転自在に取り付けた2つの滑車74にワイヤー73をかけ、ワイヤー73の一端に一定重量のウェイト71を接続し、ワイヤー73の他端をハンドル75に接続し、トレーニング装置を利用する利用者がハンドル75を引くことによりウェイト71を引き上げて筋力トレーニングを行うように構成されている。このような機器を用いて、リハビリ対象の利用者に対して、一定の大きさおよびストロークの外力(この場合には、ウェイト71に対応する上向きの力)を加えて、利用者の上肢などの患部を強制的にストレッチさせる(延ばす)ことが可能である。   As a well-known training apparatus that can be used for rehabilitation (hereinafter abbreviated as rehabilitation) in terms of improving a person's current functions, for example, there is the one shown in FIG. In the training apparatus shown in the figure, a wire 73 is hung on two pulleys 74 rotatably attached to a frame 72, a weight 71 having a constant weight is connected to one end of the wire 73, and the other end of the wire 73 is connected to a handle 75. The user who uses the training apparatus pulls up the handle 75 to raise the weight 71 and perform strength training. Using such a device, an external force of a certain magnitude and stroke (in this case, an upward force corresponding to the weight 71) is applied to the rehabilitation target user, such as the user's upper limb. It is possible to forcibly stretch (extend) the affected area.

しかしながら、前記図11に示すような機器を用いた場合では、常にウェイト71に対応する一定の大きさの負荷を利用者に対して作用させる構成であるため、利用者の体力・健康状態の変化に合わせた微妙な負荷の調整ができず、場合によっては過大の負荷となり、かえって利用者の患部に疲労を生じて、筋肉をいためる恐れがある。   However, when a device such as that shown in FIG. 11 is used, a load having a constant magnitude corresponding to the weight 71 is always applied to the user. In some cases, the load cannot be adjusted finely, and in some cases, the load is excessive, which may cause fatigue in the affected area of the user and may damage the muscles.

これに対処可能なものとして、特許文献1には、リハビリ対象者の足が固定された固定器具を移動させることで、そのリハビリ対象者の足を屈伸させる移動手段と、運転時間に対応する位置指令およびトルク上限値を格納する格納手段と、上記固定器具の現在位置を検出するとともに、上記移動手段の駆動トルクを検出する検出手段と、上記格納手段により格納されている位置指令と上記検出手段により検出された現在位置の偏差に基づいてトルク指令を決定し、そのトルク指令が当該トルク上限値を上回る場合には、そのトルク上限値をトルク指令にするトルク指令決定手段と、上記移動手段の駆動トルクを上記トルク指令決定手段により決定されたトルク指令に一致させる制御手段とを備えたリハビリ装置が開示されている。   In order to cope with this, Patent Document 1 discloses a moving means for bending and extending the rehabilitation subject's foot by moving a fixing device to which the rehabilitation subject's foot is fixed, and a position corresponding to the driving time. Storage means for storing the command and torque upper limit value, detection means for detecting the current position of the fixing device and detecting the driving torque of the moving means, position command and detection means stored by the storage means A torque command is determined based on the deviation of the current position detected by the step, and when the torque command exceeds the torque upper limit value, a torque command determination unit that sets the torque upper limit value as a torque command; There is disclosed a rehabilitation device comprising control means for causing drive torque to coincide with the torque command determined by the torque command determination means.

そして、運転時間に対応する位置指令と、移動手段により移動される固定器具の現在位置との偏差に基づいて(または運転時間に対する角度指令と現在角度との偏差に基づいて)、移動手段に対するトルク指令を決定し、そのトルク指令が運転時間に対応するトルク上限値を上回る場合には、そのトルク上限値をトルク指令にすることで、患者に必要以上の苦痛を与えることなく、リハビリ対象者の回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現するよう図っている。
特開平10−248891号公報
Then, based on the deviation between the position command corresponding to the operating time and the current position of the fixed device moved by the moving means (or based on the deviation between the angle command and the current angle with respect to the operating time), the torque to the moving means When the command is determined and the torque command exceeds the torque upper limit value corresponding to the operation time, the torque upper limit value is set to the torque command, so that the patient can be rehabilitated without causing more pain than necessary. We are trying to realize appropriate rehabilitation treatment according to the recovery situation.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-248891

しかしながら、前記特許文献1に開示されているリハビリ機器および方法では、固定器具の現在位置の偏差(または角度偏差)に基づいて、速度指令およびトルク指令を決定し、前記トルク指令が前記トルク上限値を上回ることがないように構成されているため、極めて複雑な演算処理や制御処理を要し、この結果、製造コストの増加を招いたり、移動手段に対するトルク指令の応答性の低下を招いたりするおそれがあった。   However, in the rehabilitation device and method disclosed in Patent Document 1, the speed command and the torque command are determined based on the deviation (or angle deviation) of the current position of the fixture, and the torque command is the torque upper limit value. Therefore, extremely complicated calculation processing and control processing are required, resulting in an increase in manufacturing cost and a decrease in torque command response to the moving means. There was a fear.

本発明は上記課題を解決するもので、比較的簡単な制御を用いながら、利用者に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせて適切な荷重を負荷するよう制御できて安全に機能回復させることができるリハビリテーション装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and can be controlled so that an appropriate load is applied according to the physical strength of the user without overloading the user while using a relatively simple control. An object of the present invention is to provide a rehabilitation device that can restore its function.

上記課題を解決するために、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した若しくは近づいた際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the rehabilitation device of the present invention is provided with an external load generating unit that generates an external load that acts on the human body of the user, and is movably disposed along a predetermined direction. A load application unit that causes the generated external load to act on the human body via the external load output shaft; an actual load detection unit that detects an actual load that is a force applied by the user to the load application unit; and With a load setting unit that sets the size and the actual load allowable amount that can be allowed to be added from the user to the load acting unit, and in a state that the load acting unit is moved in a predetermined direction by an external load, A load control unit that controls the movement of the load acting unit to stop or reverse the movement direction when the actual load reaches or approaches the allowable load, and the actual load detection unit is external negative Characterized by being configured to detect the actual load by measuring the torsional torque of the output shaft with a magnetostrictive sensor.

また、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。   The rehabilitation device of the present invention includes an external load generating unit that generates an external load that acts on the human body of the user, and a load operation that causes the external load generated by the external load generating unit to act on the human body via the external load output shaft. An actual load detecting unit that detects an actual load that is a force applied by the user to the load acting unit, and an actual load that can be allowed to be applied from the user to the magnitude of the external load and the load acting unit. A load setting unit that sets a load allowable amount; and a load control unit that controls an external load of the load generating unit so that the actual load does not become larger than the actual load allowable amount. The present invention is characterized in that the actual load is detected by measuring the torsion torque of the external load output shaft using a magnetostrictive sensor.

この構成により、外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、簡単な制御で、人体に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせながら、外部負荷をリハビリテーション装置で制御しながら、利用者に対して安全に機能回復させるリハビリテーションを行うことができる。   With this configuration, the torsion torque of the external load output shaft is configured to detect the actual load at the location where the user's force is applied using a magnetostrictive sensor, so an excessive load is applied to the human body with simple control. Therefore, it is possible to perform rehabilitation that allows the user to safely recover the function while controlling the external load with the rehabilitation device while matching the physical strength of the user.

本発明のリハビリテーション装置によれば、外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、比較的簡単な制御を用いて製造コストの増加を最小限に抑えながら、利用者の体力許容範囲内で、安全に機能回復させることができ、この場合の制御を比較的簡単に行うことができるので、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷を良好な応答性で制御することができて、安全性および信頼性を向上させることができる。すなわち、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労、あるいは患部の損傷の心配がなくなり、安全で効果的で経済的なリハビリテーション装置を提供することができる。   According to the rehabilitation device of the present invention, the configuration is such that the actual load at the location where the user's force is applied is detected by measuring the torsion torque of the external load output shaft using the magnetostrictive sensor, so that it is relatively simple. The control can be safely recovered within the tolerance of the user's physical strength while minimizing the increase in manufacturing cost by using simple control, and the control in this case can be performed relatively easily. The increase in cost can be minimized, and the external load on the user can be controlled with good responsiveness to the actual load, thereby improving safety and reliability. That is, it is possible to provide a safe, effective, and economical rehabilitation apparatus that eliminates excessive fatigue caused by applying an excessive external load or worry about damage to the affected area.

本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。   The rehabilitation device of the present invention includes an external load generating unit that generates an external load that acts on the human body of a user, and an external load generated by the external load generating unit that is movably disposed along a predetermined direction. A load acting part that acts on the human body via the shaft, an actual load detecting part that detects an actual load that is a force applied by the user to the load acting part, and a magnitude and a load acting part of the external load. A load setting unit that sets an allowable actual load that can be added by a user, and the actual load is allowed to move in a predetermined direction due to an external load. A load control unit that controls the movement of the load acting unit to stop or reverse the moving direction when the capacity is reached, and the actual load detecting unit uses a magnetostrictive sensor to detect the torsion torque of the external load output shaft. The Characterized by being configured to detect the actual load by measuring.

また、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた実際のトルクである実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさおよび作用方向と負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。   The rehabilitation device of the present invention includes an external load generating unit that generates an external load that acts on the human body of the user, and a load operation that causes the external load generated by the external load generating unit to act on the human body via the external load output shaft. , An actual load detection unit that detects an actual load that is an actual torque applied from the user to the load application unit, and a magnitude and direction of external load and an application from the user to the load application unit A load setting unit that sets an allowable actual load that can be permitted, and a load control unit that controls an external load of the load generating unit so that the actual load does not become larger than the allowable actual load, The actual load detector is configured to detect an actual load by measuring a torsion torque of an external load output shaft using a magnetostrictive sensor.

このように外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したことにより、簡単な制御で、人体に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせながら、外部負荷をリハビリテーション装置で制御しながら、利用者に対して安全に機能回復させるリハビリテーションを行うことができ、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷を良好な応答性で制御することができて、安全性および信頼性を向上させることができる。   By measuring the torsion torque of the external load output shaft using a magnetostrictive sensor in this way, it is configured to detect the actual load at the location where the user's force is applied. It is possible to perform rehabilitation that allows the user to safely recover the function while controlling the external load with the rehabilitation device, while adjusting the physical strength of the user without imposing a heavy load, minimizing the increase in manufacturing cost. The external load on the user can be controlled with good responsiveness to the actual load, and safety and reliability can be improved.

また、本発明のリハビリテーション装置は、実負荷状態を表示する表示部を設けたことを特徴とする。
この構成により、利用した際の実負荷状態が表示部で表示されるので、実負荷状態を、利用者や、利用者にリハビリテーションを行わせている者が、利用者の実負荷状態を目で見て容易に認識することができる。また、実負荷とともに、外部負荷や実負荷許容量も表示させることで、予め設定している外部負荷量や実負荷許容量と比較して観察することも可能であり、外部負荷量や実負荷許容量が実負荷に見合った値であるかどうかについても確認することができる。
Moreover, the rehabilitation device of the present invention is characterized in that a display unit for displaying the actual load state is provided.
With this configuration, the actual load status when used is displayed on the display unit, so the user or the person who is performing rehabilitation on the user can see the actual load status of the user. Easy to see and recognize. In addition to displaying the actual load and the external load and the allowable actual load, it is also possible to observe in comparison with the preset external load and the allowable actual load. It can also be confirmed whether the allowable amount is a value commensurate with the actual load.

また、本発明のリハビリテーション装置は、負荷設定部に、負荷作用部を外部負荷により移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を加えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチとを設けたことを特徴とする。   In the rehabilitation apparatus of the present invention, the load setting unit is provided with a mode changeover switch for switching between a rehabilitation mode for controlling the load acting unit to move by an external load and a training mode for applying an external load in a predetermined direction. It is characterized by that.

この構成により、リハビリテーションモードに切り替えることによって、負荷作用部の移動方向に対して追従させるリハビリテーション運動を良好に行うことができ、また、トレーニングモードに切り替えることによって、負荷作用部の移動方向と反対方向へ押し戻すように外部負荷を作用させるトレーニングを良好に行うことができる。   With this configuration, by switching to the rehabilitation mode, the rehabilitation motion that follows the moving direction of the load acting part can be performed well, and by switching to the training mode, the direction opposite to the moving direction of the load acting part can be achieved. Training that applies an external load so as to push back to the back can be performed well.

また、本発明のリハビリテーション装置は、実負荷検出部からの出力情報または負荷作用部の位置情報に基づいて、実負荷の作用方向を検知可能に構成し、リハビリテーションモードとトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチを設け、リハビリテーションモードでは、実負荷の作用方向に応じて負荷作用部を前記作用方向に沿った方向へ外部負荷により移動させ、トレーニングモードでは、負荷作用部の移動方向と反対方向へ外部負荷を作用させることを特徴とする。   Further, the rehabilitation device of the present invention is configured to detect the action direction of the actual load based on the output information from the actual load detection unit or the position information of the load action unit, and mode switching for switching between the rehabilitation mode and the training mode. In the rehabilitation mode, the load acting part is moved by the external load in the direction along the acting direction in the rehabilitation mode. In the training mode, the external load is moved in the direction opposite to the moving direction of the load acting part. It is characterized by acting.

この構成により、モード切替スイッチで設定したモードに応じて、また、利用者が加えた力の方向に応じて良好にリハビリテーションまたはトレーニングを行うことができる。
また、本発明のリハビリテーション装置に係る負荷設定部は、プログラムされた任意のパターンに基づいて、外部負荷量、実負荷許容量および負荷作用部の動作ストロークを設定可能に構成したことを特徴とする。
With this configuration, rehabilitation or training can be performed satisfactorily according to the mode set by the mode switch and according to the direction of the force applied by the user.
Further, the load setting unit according to the rehabilitation apparatus of the present invention is configured to be able to set the external load amount, the actual load allowable amount, and the operation stroke of the load action unit based on a programmed arbitrary pattern. .

この構成により、使用ニーズに応じてきめ細かくプログラムした外部負荷を人体に作用させることができるとともに、外部負荷に応じて実負荷許容量も適宜プログラムして設定でき、この結果、トレーニングおよびリハビリテーションの効率をさらに向上することができる。   With this configuration, it is possible to apply an external load that is finely programmed according to usage needs to the human body, and the actual load allowance can also be appropriately programmed according to the external load, thereby improving the efficiency of training and rehabilitation. This can be further improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1〜図5は本発明の実施の形態に係るリハビリテーション装置を示すもので、図1はリハビリテーション装置を使用している状態を概略的に示す側面図、図2は同リハビリテーション装置の負荷制御に関するブロック図、図3および図4は同リハビリテーション装置の部分切欠要部斜視図および平面断面図、図5は同リハビリテーション装置に設けられた負荷設定部の正面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(Embodiment 1)
1 to 5 show a rehabilitation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a side view schematically showing a state in which the rehabilitation apparatus is used, and FIG. 2 relates to load control of the rehabilitation apparatus. FIG. 3 is a partial cutaway perspective view of the rehabilitation device, and FIG. 5 is a front sectional view of a load setting unit provided in the rehabilitation device.

図1および図2に示すように、本発明の実施の形態に係るリハビリテーション装置1は、リハビリテーション(以下、リハビリと略す)対象の利用者Xに対してリハビリテーション装置1側から作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部2と、外部負荷発生部2により発生した外部負荷を利用者Xへ作用させる負荷作用部3と、負荷作用部3に対して利用者Xから加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部4と、利用者Xへ負荷させる外部負荷の大きさおよび作用方向と負荷作用部3に対して利用者Xから加えることが許容され得る最大の実負荷量である実負荷許容量とを設定する負荷設定部5と、負荷に関する制御を行う負荷制御部6とを備えている。ここで、負荷制御部6は、外部負荷により負荷作用部3が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部3の移動方向を反転させるように制御する。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the rehabilitation device 1 according to the embodiment of the present invention generates an external load that acts on a rehabilitation (hereinafter abbreviated as “rehabilitation”) user X from the rehabilitation device 1 side. An external load generating unit 2, a load operating unit 3 that causes the external load generated by the external load generating unit 2 to act on the user X, and an actual load that is a force applied from the user X to the load operating unit 3 The actual load detecting unit 4 that detects the load, the magnitude and direction of the external load to be loaded on the user X, and the maximum actual load that can be allowed to be applied from the user X to the load acting unit 3 A load setting unit 5 that sets a load allowable amount and a load control unit 6 that performs control related to the load are provided. Here, the load control unit 6 is configured so that when the actual load reaches the actual load allowable amount in a state in which the load application unit 3 is loaded by an external load so as to move in a predetermined direction, Control to reverse the direction of movement.

以下、各部について説明する。
図3、図4にも示すように、外部負荷発生部2は、負荷制御部6の指示内容に応じて駆動力を発生するモータ10と、このモータ10からの出力駆動力を減速して一定比率で増大させて出力する減速機11と、減速機11から外部負荷を出力する外部負荷出力軸12とから構成されており、外部負荷出力軸12が減速機11から側方に突出された状態で配設されている。また、外部負荷出力軸12の端部に、側面視して湾曲形状に延びる負荷用アーム13の基端部が連結され、負荷出力軸12を中心として、負荷用アーム13が図1に示す矢印ab方向に沿って一体的に揺動するよう配設されている。
Hereinafter, each part will be described.
As shown also in FIGS. 3 and 4, the external load generator 2 decelerates the output drive force from the motor 10 that generates the drive force in accordance with the instruction content of the load control unit 6 and keeps constant. It is comprised from the reduction gear 11 which increases by a ratio and outputs, and the external load output shaft 12 which outputs an external load from the reduction gear 11, The state which the external load output shaft 12 protruded from the reduction gear 11 to the side It is arranged by. Further, the end of the external load output shaft 12 is connected to the base end of the load arm 13 that extends in a curved shape when viewed from the side, and the load arm 13 is centered on the load output shaft 12 and the arrow shown in FIG. It arrange | positions so that it may rock | fluctuate integrally along ab direction.

また、負荷用アーム13の先端部には、リハビリ対象の利用者Xが掴む把持部からなる棒状の負荷作用部3が設けられており、この負荷作用部3を利用者Xが掴んだ状態で、負荷用アーム13からの外部負荷が作用することによって、利用者Xの腕部等の上肢が伸ばされる方向または曲げられる方向に力が加えられる。   Moreover, the rod-shaped load action part 3 which consists of the holding part which the user X of rehabilitation object grasps is provided in the front-end | tip part of the arm 13 for load, In the state where the user X grasped this load action part 3 By applying an external load from the load arm 13, a force is applied in the direction in which the upper limb of the user X such as the arm portion is extended or bent.

また、負荷用アーム13は、所定位置に固定されて配設された上限揺動位置規制ストッパ14および下限揺動位置規制ストッパ15により揺動範囲が規制されている。また、上限揺動位置規制ストッパ14には上限ストローク規制リミットスイッチ21が、また、下限揺動位置規制ストッパ15には下限ストローク規制リミットスイッチ22が設けられ、これらの規制ストッパ14、15の各位置に負荷用アーム13が達したことが負荷制御部6に出力されて通知されるよう構成されている。   Further, the swing range of the load arm 13 is restricted by an upper limit swing position restricting stopper 14 and a lower limit swing position restricting stopper 15 which are fixedly disposed at predetermined positions. The upper limit swing position restriction stopper 14 is provided with an upper limit stroke restriction limit switch 21, and the lower limit swing position restriction stopper 15 is provided with a lower limit stroke restriction limit switch 22. The load control unit 6 is notified that the load arm 13 has been reached.

図4において簡略的に示すように、負荷出力軸12には、例えば、負荷出力軸12の表面に設けられたアモルファス等の磁性薄膜16aと、この磁性薄膜16aに臨むように負荷出力軸12の外周に配設されたコイル16bとからなり、負荷出力軸12に作用する人力トルクにより負荷出力軸12の表面に発生する歪の変化を透磁率変化に基づいて検知する磁歪センサ16が設けられ、この磁歪センサ16からの信号に基づいて負荷出力軸12に生じる微小ねじり歪を測定することにより、負荷出力軸12に生じるねじりトルク、ひいては負荷作用部3に対して利用者Xから加えられた力である実負荷を実負荷検出部4で検出するよう構成されている。   4, the load output shaft 12 includes, for example, an amorphous magnetic thin film 16a provided on the surface of the load output shaft 12, and the load output shaft 12 facing the magnetic thin film 16a. A magnetostrictive sensor 16 is provided, which includes a coil 16b disposed on the outer periphery, and detects a change in strain generated on the surface of the load output shaft 12 by a human torque acting on the load output shaft 12, based on a change in permeability. By measuring the minute torsional strain generated in the load output shaft 12 based on the signal from the magnetostrictive sensor 16, the torsional torque generated in the load output shaft 12, and hence the force applied from the user X to the load acting unit 3. The actual load is detected by the actual load detection unit 4.

また、負荷出力軸12の回転中心部近傍端面には角度センサ24が設けられ、負荷出力軸12および負荷用アーム13の回転方向に対する現在位置を検出可能に構成されている。なお、さらに、負荷用アーム13の基端部に、ロータリーエンコーダまたはポテンショメータ等からなる回転量検出センサを設けて、移動積算量などを検知可能に構成してもよい。   In addition, an angle sensor 24 is provided on the end surface near the rotation center of the load output shaft 12 so that the current position with respect to the rotation direction of the load output shaft 12 and the load arm 13 can be detected. Furthermore, a rotation amount detection sensor composed of a rotary encoder, a potentiometer, or the like may be provided at the base end portion of the load arm 13 so as to be able to detect the movement integrated amount.

図5に示すように、負荷設定部5には、利用者Xへ負荷させる外部負荷の大きさ(外部負荷量)を設定する外部負荷調整つまみ7と、実負荷許容量を設定する許容量設定つまみ8と、運転の起動・停止を行う運転スイッチ9とが設けられている。そして、負荷設定部5から、外部負荷量、負荷許容量などの設定信号とリハビリテーション装置1の運転操作信号とを負荷制御部6に出力するように構成されている。   As shown in FIG. 5, the load setting unit 5 includes an external load adjustment knob 7 for setting the magnitude of the external load (external load amount) to be loaded on the user X, and an allowable amount setting for setting the actual load allowable amount. A knob 8 and an operation switch 9 for starting and stopping the operation are provided. The load setting unit 5 is configured to output a setting signal such as an external load amount and a load allowable amount and a driving operation signal of the rehabilitation apparatus 1 to the load control unit 6.

なお、図3、図4に示すように、モータ10および減速機11よりなる外部負荷発生部2と負荷制御部6と実負荷検出部4とはごく近傍に配置され、ケース25内に一体に収納されてユニット化された構成となっている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the external load generation unit 2, the load control unit 6, and the actual load detection unit 4 including the motor 10 and the speed reducer 11 are arranged very close to each other and integrally formed in the case 25. It is housed and unitized.

次に、このリハビリテーション装置1の動作および作用について説明する。
例えば、利用者Xがリハビリテーション対象者である場合、予め、利用者Xの屈伸できる状況や筋力等に応じた実負荷許容量(例えば9kg)と外部負荷(例えば10kg)とを決定する。そして、これに対応するように、負荷設定部5の外部負荷調整つまみ7、許容量設定つまみ8を操作して希望の外部負荷量と負荷許容量を設定した後に、運転スイッチ9を操作してリハビリテーション装置1の運転を開始させる。なお、リハビリテーション装置1は、例えば、負荷用アーム13が下限揺動位置規制ストッパ15に接した状態で停止されている。
Next, the operation and action of the rehabilitation device 1 will be described.
For example, when the user X is a rehabilitation target person, an actual load allowable amount (for example, 9 kg) and an external load (for example, 10 kg) are determined in advance according to the situation in which the user X can bend and stretch, muscle strength, and the like. In response to this, after operating the external load adjustment knob 7 and the allowable amount setting knob 8 of the load setting unit 5 to set the desired external load amount and allowable load amount, the operation switch 9 is operated. The operation of the rehabilitation device 1 is started. The rehabilitation device 1 is stopped in a state where the load arm 13 is in contact with the lower limit swing position regulating stopper 15, for example.

負荷作用部3を利用者Xが把持した状態で、運転スイッチ9をON状態に切り替えると、設定された外部負荷量と負荷許容量とが読み込まれ、所定時間後(例えば5秒後)に、負荷用アーム13がa方向に移動する方向へ向けて外部負荷が外部負荷発生部2から発生され、この外部負荷が外部負荷出力軸12および負荷用アーム13を介して負荷作用部3に加えられ、これにより、負荷用アーム13がa方向に自動的に移動される。なお、この場合に、リハビリテーション運動を行うに際しては、徐々に患部を伸ばしたり、屈曲させたりすることが望ましいので、急激に大きな力を作用させるのではなくて、外部負荷量が徐々に増加するように制御することが好ましい。   When the operation switch 9 is switched to the ON state with the user X holding the load acting unit 3, the set external load amount and allowable load amount are read, and after a predetermined time (for example, after 5 seconds), An external load is generated from the external load generator 2 in the direction in which the load arm 13 moves in the direction a, and this external load is applied to the load action unit 3 via the external load output shaft 12 and the load arm 13. As a result, the load arm 13 is automatically moved in the direction a. In this case, when performing rehabilitation exercises, it is desirable to gradually stretch or bend the affected area, so that a large force is not applied suddenly, so that the external load gradually increases. It is preferable to control.

上記動作により、負荷用アーム13を把持した利用者Xの上肢を伸ばす方向に外部負荷が印加され、リハビリテーション対象の利用者Xは、負荷用アーム13の移動動作に伴って追従するように、徐々に利用者Xの上肢を伸ばすなどしてリハビリテーション運動を行う。また、負荷用アーム13がa方向に移動され続けて、負荷用アーム13が上限揺動位置規制ストッパ14に達した場合には、この状態が上限ストローク規制リミットスイッチ21により検知され、負荷用アーム13の移動方向がb方向に切り替えられ、負荷用アーム13の移動動作に伴って、徐々に利用者の上肢を曲げるようにリハビリテーション運動が行われる。   With the above operation, an external load is applied in the direction of extending the upper limb of the user X holding the load arm 13, and the user X to be rehabilitated gradually follows the movement operation of the load arm 13. Rehabilitation exercise is performed by extending the upper limb of user X. When the load arm 13 continues to move in the direction a and the load arm 13 reaches the upper limit swing position restriction stopper 14, this state is detected by the upper limit stroke restriction limit switch 21, and the load arm 13 The movement direction of 13 is switched to the b direction, and the rehabilitation exercise is performed so that the upper limb of the user is gradually bent along with the movement operation of the load arm 13.

ここで、リハビリテーション装置1の運転時には、随時、実負荷検出部4により、負荷作用部3に対して利用者Xから加えられた力である実負荷が検出されて負荷制御部6において認識されている。そして、利用者Xの例えば上肢が延び難いなどの理由から、負荷用アーム13のa方向に移動に追従し難くなって、実負荷が増加し、予め設定した負荷許容量に達した場合には、外部負荷発生部2のモータ10が反転されて、負荷作用部3の移動方向が反転される。これにより、利用者Xは、負荷許容量の範囲内で上肢の屈伸等の機能回復運動(リハビリテーション)を良好に行うことができ、患者である利用者Xに必要以上の苦痛を与えることなく、回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現できる。   Here, during the operation of the rehabilitation device 1, the actual load detection unit 4 detects an actual load that is a force applied from the user X to the load acting unit 3 and is recognized by the load control unit 6. Yes. For example, when it is difficult for the user X to extend the upper limb, it becomes difficult to follow the movement of the load arm 13 in the direction a, and the actual load increases and reaches a preset load allowable amount. The motor 10 of the external load generating unit 2 is reversed, and the moving direction of the load acting unit 3 is reversed. Thereby, the user X can perform functional recovery exercises (rehabilitation) such as flexion and extension of the upper limbs within the range of the allowable load amount, without giving the patient user X more pain than necessary. Appropriate rehabilitation treatment according to the recovery situation can be realized.

また、本発明によれば、外部負荷出力軸12のねじりトルクを磁歪センサ16を用いて計測することで、利用者Xの力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、比較的簡単な制御を用いながら、利用者Xの体力許容範囲内で、安全に機能回復させることができる。このように制御を比較的簡単に行うことができるので、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷の作用方向等を良好な応答性で制御することができて、良好な安全性および信頼性を維持することができる。   In addition, according to the present invention, the torsion torque of the external load output shaft 12 is measured using the magnetostrictive sensor 16 so that the actual load at the location where the user X force is applied is detected. It is possible to safely recover the function within the allowable range of the physical strength of the user X while using a simple control. In this way, control can be performed relatively easily, so that the increase in manufacturing cost can be minimized, and the direction of action of external load on the user with good response to the actual load. It can be controlled and good safety and reliability can be maintained.

なお、リハビリテーション装置1の動作としては、運転スイッチ9をON状態に切り替えられて所定時間駆動された後に自動的に停止されるように構成したり、所定回数だけ、a方向とb方向とに往復運動したら停止されるように構成したりするとよいが、これに限るものではなく、運転スイッチ9をOFF状態に切り替えるまで、前記a方向とb方向との往復移動動作を継続して行わせてもよい。また、これと反対に、単に、a方向またはb方向に一回移動して停止するように構成してもよく、これらの連続動作と、非連続動作とを切り替えるスイッチを設けてもよい。   The operation of the rehabilitation device 1 is configured such that the operation switch 9 is switched to the ON state and is automatically stopped after being driven for a predetermined time, or is reciprocated in the a direction and the b direction a predetermined number of times. It may be configured to stop after exercise, but is not limited to this, and the reciprocating operation in the a direction and the b direction may be continuously performed until the operation switch 9 is switched to the OFF state. Good. On the contrary, it may be configured to move once in the direction a or b and stop, and a switch for switching between these continuous operations and non-continuous operations may be provided.

また、上記実施の形態では、負荷設定部5に、外部負荷調整つまみ7と許容量設定つまみ8とを1つずつ設けた場合を述べ、この場合には、負荷用アーム13がa方向に移動する場合と、b方向に移動する場合とでの、各外部負荷量と各許容量設定量とがそれぞれ同等に設定されることとなるが、これに限るものではなく、負荷用アーム13がa方向に移動する場合と、負荷用アーム13がb方向に移動する場合との、それぞれに対して、外部負荷を調整する外部負荷調整つまみ7と実負荷を調整する許容量設定つまみ8とを別個に設けて、それぞれ動作させる方向に対して個別に、外部負荷や実負荷許容量を設定できるように構成してもよい。これにより、上肢の屈伸運動を行うに際して、伸ばす機能を回復させたい利用者Xや、屈曲させる機能を回復させたい利用者Xに対して、移動方向に対して最適な実負荷や外部負荷を個別に合わせて良好に機能回復運動(リハビリテーション)を行わせることができる。   In the above embodiment, the load setting unit 5 is provided with one external load adjustment knob 7 and one allowable amount setting knob 8, and in this case, the load arm 13 moves in the direction a. In this case, the external load amount and the permissible amount set amount in the case of moving in the b direction are set to be equal to each other. However, the present invention is not limited to this. The external load adjustment knob 7 for adjusting the external load and the allowable amount setting knob 8 for adjusting the actual load are separately provided for each of the case where the load arm 13 moves in the direction b and the case where the load arm 13 moves in the direction b. The external load and the actual load allowable amount may be set individually for each operating direction. As a result, when performing the flexion / extension movement of the upper limb, the optimum actual load and external load in the moving direction are individually set for the user X who wants to recover the function of extending and the user X who wants to recover the function of bending. The function recovery exercise (rehabilitation) can be performed well in accordance with the above.

なお、上記実施の形態においては、実負荷許容量が外部負荷よりも小さく設定されることを想定した場合を述べているが、これに限るものではなく、単に、実負荷許容量のみ設定できるように構成して、すなわち、外部負荷調整つまみ7を省いて、実負荷許容量と外部負荷とを同一に設定したり、実負荷許容量に対して所定量増加させ(または減少させ)た値に自動設定されるよう構成してもよい。さらに、単に、伸ばす方向や屈曲させる方向に移動させるに際し、徐々に外部負荷を増加させるように構成して、所定の実負荷に達した状態で負荷用アーム13の移動方向を反転させるように構成してもよい。また、上記の実施の形態のように、外部負荷調整つまみ7と許容量設定つまみ8とを個別に設けた場合に、実負荷許容量が外部負荷よりも大きく設定されている場合や、実負荷許容量と外部負荷が同等の値に設定されている場合には、実負荷許容量を外部負荷よりも所定量が小さな値となるように自動的に補正するように構成してもよい。   In the above embodiment, the case where the actual load allowable amount is assumed to be set smaller than the external load is described. However, the present invention is not limited to this, and only the actual load allowable amount can be set. In other words, the external load adjustment knob 7 is omitted, and the actual load allowable amount and the external load are set to the same value, or the value is increased (or decreased) by a predetermined amount with respect to the actual load allowable amount. You may comprise so that it may set automatically. In addition, when moving in the extending direction or bending direction, the external load is gradually increased, and the moving direction of the load arm 13 is reversed when a predetermined actual load is reached. May be. Further, when the external load adjustment knob 7 and the allowable amount setting knob 8 are individually provided as in the above embodiment, the actual load allowable amount is set larger than the external load, or the actual load When the allowable amount and the external load are set to the same value, the actual load allowable amount may be automatically corrected so that the predetermined amount is smaller than the external load.

また、上記のように、外部負荷を発生する外部負荷発生部2の構成部品や実負荷を検知する実負荷検出部4の磁歪センサ16などをケース25内に一体に収納することにより、リハビリテーション装置1全体をコンパクト化した構成とすることができる。   In addition, as described above, the rehabilitation apparatus is configured such that the components of the external load generator 2 that generates the external load, the magnetostrictive sensor 16 of the actual load detector 4 that detects the actual load, and the like are integrally stored in the case 25. The whole 1 can be made compact.

(実施の形態2)
さらに、上記の実施の形態1の構成に加えて、利用者Xがリハビリテーション対象者ではなくて、健常者であり、体力の増強用、いわゆるトレーニング用として用いたい利用者Xに対して使用できるように、以下のように構成してもよい。すなわち、上記実施の形態1においては、利用者Xが、負荷用アーム13の移動に追従するリハビリテーション運動に最適な構成であるが、これに加えて、外部負荷による負荷用アーム13の移動方向とは、反対の方向に押戻すように移動させることで筋力の増強などを図るトレーニングを行う場合に適したモードを備えるよう構成してもよい。
(Embodiment 2)
Furthermore, in addition to the configuration of the first embodiment described above, the user X is not a rehabilitation target person, but is a healthy person, and can be used for the user X who wants to use for physical strength enhancement, so-called training. In addition, the following configuration may be adopted. That is, in the first embodiment, the configuration is optimal for the rehabilitation movement in which the user X follows the movement of the load arm 13, but in addition to this, the movement direction of the load arm 13 by the external load May be configured to have a mode suitable for training to increase muscle strength by moving it back in the opposite direction.

すなわち、図6に簡略的に示すように、トレーニングモードとリハビリテーションモードとを切り替えるモード切替スイッチ26を設ける。そして、モード切替スイッチ26をトレーニングモード側に切り換えた状態では、利用者Xが外部負荷による負荷用アーム13の移動方向とは、反対の方向に移動させることで筋力の増強などを図る目的で使用すると想定し、利用者Xの体力に合わせて、外部負荷Wと負荷許容量Waとを、負荷許容量Waが外部負荷Wよりも大きくなるように設定する。   That is, as schematically shown in FIG. 6, a mode changeover switch 26 for switching between the training mode and the rehabilitation mode is provided. When the mode changeover switch 26 is switched to the training mode side, the user X is used for the purpose of enhancing muscle strength by moving the load arm 13 in the direction opposite to the moving direction of the load arm 13 due to the external load. Assuming that, according to the physical strength of the user X, the external load W and the allowable load amount Wa are set so that the allowable load amount Wa is larger than the external load W.

これにより、モード切替スイッチ26をトレーニングモード側に切り換えた状態で、運転スイッチ9をON状態にすると、例えば、初期設定としてまず負荷用アーム13が下限揺動位置規制ストッパ15に接触するまで下降されて停止し、この状態でb方向に外部負荷Wが作用するように制御される。そして、この状態で、利用者Xは、負荷用アーム13の先端の負荷作用部3をa方向に押し上げるように力を加えて、負荷用アーム13をa方向に移動させてトレーニングを行うが、負荷作用部3をa方向に押し上げる際に、負荷許容量Waに達した場合には、負荷制御部6により外部負荷Wを所定量だけ低減させる。これにより、実負荷Fが、外部負荷W<実負荷F<負荷許容量Waとなるように制御され、この結果、利用者Xは、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労を生じることなく、筋力の向上を図ることができる良好な状態でトレーニングすることができる。   As a result, when the operation switch 9 is turned on with the mode switch 26 switched to the training mode side, for example, as an initial setting, the load arm 13 is first lowered until it contacts the lower limit swing position restriction stopper 15. In this state, the external load W is controlled to act in the b direction. In this state, the user X applies a force to push up the load acting portion 3 at the tip of the load arm 13 in the direction a, and moves the load arm 13 in the direction a to perform training. When the load acting unit 3 is pushed up in the direction a and the allowable load Wa is reached, the load control unit 6 reduces the external load W by a predetermined amount. As a result, the actual load F is controlled so that the external load W <the actual load F <the load allowable amount Wa, and as a result, the user X does not experience excessive fatigue due to applying an excessive external load. It is possible to train in a good state that can improve muscle strength.

なお、負荷用アーム13が上限揺動位置規制ストッパ14につくまで押し上げられた場合には、この状態が上限ストローク規制リミットスイッチ21で検知されるが、この場合に、例えば、自動的に、負荷用アーム13がa方向に力が加えられるように切り換えられるよう構成するとよい。これにより、今度は、利用者Xがb方向に下降させるよう力を加えてトレーニングできることとなる。しかしこれに限るものではなく、外部負荷の負荷方向を指定する切り換えスイッチを設けて、常に負荷用アーム13の先端の負荷作用部3がa方向(またはb方向)に付勢されるよう設定可能に構成してもよい。   When the load arm 13 is pushed up to reach the upper limit swing position restricting stopper 14, this state is detected by the upper limit stroke restricting limit switch 21. The arm 13 may be configured to be switched so that a force is applied in the direction a. As a result, this time, the user X can train by applying a force to lower the user X in the b direction. However, the present invention is not limited to this, and a changeover switch for specifying the load direction of the external load can be provided so that the load acting portion 3 at the tip of the load arm 13 can always be urged in the a direction (or b direction). You may comprise.

上記の構成によれば、負荷設定部5に、負荷作用部3を自動的に移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を与えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチ26を設けたので、リハビリテーションモードに切り替えることによって、負荷作用部3の移動方向に対して追従させるリハビリテーション運動を良好に行うことができ、また、トレーニングモードに切り替えることによって、負荷作用部3の移動方向と反対方向へ押し戻すように外部負荷を作用させるトレーニングを良好に行うことができる。   According to the above configuration, the load setting unit 5 is provided with the mode changeover switch 26 for switching between the rehabilitation mode for controlling the load acting unit 3 to automatically move and the training mode for applying an external load in a predetermined direction. Therefore, by switching to the rehabilitation mode, the rehabilitation exercise to follow the moving direction of the load acting unit 3 can be performed favorably, and by switching to the training mode, the direction opposite to the moving direction of the load acting unit 3 is achieved. Training that applies an external load so as to push back to the back can be performed well.

(実施の形態3)
上記の実施の形態1、2のリハビリテーション装置1では、上肢に対してリハビリテーションとトレーニングを行うことのできる装置構成としたが、これに限るものではない。例えば、図7に簡略的に示すように、負荷作用部としてのペダル31が先端に設けられた負荷用アーム32を所定方向に回動自在に支持するとともに、この負荷用アーム32に対して、図示しないモータや減速機からなる外部負荷発生部2から外部負荷を加えることができるよう構成し、負荷用アーム32に外部負荷を出力する負荷出力軸33に磁歪センサを取り付けて利用者からの実負荷を検出するよう構成してもよい。これにより、利用者Xの下肢に対して同様の作用、効果を発揮することができる。
(Embodiment 3)
In the rehabilitation device 1 according to the first and second embodiments described above, the device configuration can perform rehabilitation and training on the upper limb, but is not limited thereto. For example, as schematically shown in FIG. 7, a pedal 31 as a load acting portion supports a load arm 32 provided at the tip so as to be rotatable in a predetermined direction, and with respect to the load arm 32, An external load can be applied from an external load generating unit 2 including a motor and a speed reducer (not shown), and a magnetostrictive sensor is attached to a load output shaft 33 that outputs the external load to the load arm 32. You may comprise so that a load may be detected. Thereby, the same effect | action and effect with respect to the user's X leg can be exhibited.

(実施の形態4)
図8は、本発明の第4の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a front view of the load setting unit of the rehabilitation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

図8に簡略的に示すように、この実施の形態に係るリハビリテーション装置においては、負荷設定部5に、外部負荷の大きさを調整する外部負荷調整つまみ7と、実負荷許容量を可変して設定できる許容量設定つまみ8と、運転スイッチ9とに加えて、前記外部負荷の大きさおよび前記負荷許容量などの負荷状態を表示する表示部40と、負荷用アームの揺動範囲(移動範囲)を設定するストローク設定部41と、外部負荷の方向および負荷印加開始タイミングをトレーニングモードあるいはリハビリモードに切り替えるモード切替スイッチ26とが設けられている。ここで、表示部40には外部負荷設定値、実負荷許容量および実負荷の現在値の変化が表示されるように構成されている。   8, in the rehabilitation apparatus according to this embodiment, the load setting unit 5 is provided with an external load adjustment knob 7 for adjusting the magnitude of the external load, and an actual load allowable amount. In addition to the allowable amount setting knob 8 and the operation switch 9 that can be set, the display unit 40 that displays the load state such as the magnitude of the external load and the load allowable amount, and the swing range (movement range) of the load arm ) And a mode changeover switch 26 for switching the external load direction and load application start timing to the training mode or the rehabilitation mode. Here, the display unit 40 is configured to display changes in the external load set value, the actual load allowable amount, and the actual value of the actual load.

また、モード切替スイッチ26をトレーニングモード側にすると、運転スイッチ9が操作されて運転が開始された際に、利用者Xが負荷作用部3を動かすことによって生じた負荷出力軸12のねじりトルクを実負荷検出部4の磁歪センサ16が感知して、利用者Xの運動方向と逆方向に外部負荷を作用させるように制御される。なお、負荷作用部3(負荷用アーム13)の移動方向は、実負荷検出部4の磁歪センサ16からの出力情報から判断すればよいが、これに変えて、負荷作用部3の角度(位置)を検出する角度センサ24からの情報に基づいて判定してもよい。   Further, when the mode changeover switch 26 is set to the training mode side, the torsional torque of the load output shaft 12 generated when the user X moves the load acting unit 3 when the operation switch 9 is operated and the operation is started. The magnetostriction sensor 16 of the actual load detection unit 4 senses and is controlled so as to apply an external load in the direction opposite to the movement direction of the user X. The moving direction of the load acting unit 3 (load arm 13) may be determined from the output information from the magnetostrictive sensor 16 of the actual load detecting unit 4, but instead, the angle (position) of the load acting unit 3 is determined. ) May be determined based on information from the angle sensor 24 that detects.

また、モード切替スイッチ26をリハビリモード側にすると、運転スイッチ9が操作されて運転が開始された際に、利用者Xによって負荷作用部3が移動された方向が検知され、この方向と同方向に負荷作用部3を自動的に移動させるように制御される。   Further, when the mode changeover switch 26 is set to the rehabilitation mode side, when the operation switch 9 is operated and the operation is started, the direction in which the load acting unit 3 is moved by the user X is detected, and the same direction as this direction is detected. The load acting unit 3 is controlled to automatically move.

そして、モード切替スイッチ26がトレーニングモード側である場合には、負荷作用部3に抗する利用者Xの実負荷が負荷許容量に達した場合には、負荷制御部6により外部負荷を所定量だけ低減させるよう制御される。   When the mode changeover switch 26 is on the training mode side, when the actual load of the user X against the load acting unit 3 reaches the load allowable amount, the load control unit 6 reduces the external load to a predetermined amount. Is controlled to reduce only.

一方、モード切替スイッチ26がリハビリモード側である場合には、負荷作用部3に作用する利用者Xの実負荷が負荷許容量に達した際には、外部負荷発生部2のモータ10が反転されて、負荷作用部3の移動方向が反転される。   On the other hand, when the mode changeover switch 26 is in the rehabilitation mode side, when the actual load of the user X acting on the load acting unit 3 reaches the load allowable amount, the motor 10 of the external load generating unit 2 is reversed. Thus, the moving direction of the load acting unit 3 is reversed.

これにより、トレーニングを行う利用者Xについては、その体力に合った外部負荷量と実負荷許容量とを設定した状態で、モード切替スイッチ26をトレーニングモード側に切り換えることで、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労を生じることなく、筋力の向上を図ることができる。   Thereby, for the user X who performs training, with the external load amount matching the physical strength and the actual load allowable amount set, by switching the mode changeover switch 26 to the training mode side, excessive external load is reduced. The muscular strength can be improved without causing excessive fatigue due to the application.

また、リハビリテーションを行う利用者Xについては、負荷許容量の範囲内で上肢の屈伸等の機能回復運動(リハビリテーション)を良好に行うことができ、患者である利用者Xに必要以上の苦痛を与えることなく、回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現できる。   Moreover, about the user X who performs rehabilitation, functional recovery exercises (rehabilitation), such as bending and stretching of the upper limbs, can be performed well within the allowable load range, and the user X who is a patient is suffered more than necessary. Therefore, appropriate rehabilitation treatment according to the recovery situation can be realized.

また、何れの場合においても、リハビリテーション装置1を動作させている際には、利用している際の実負荷状態が表示部40に表示される。これにより、実負荷状態を利用者Xや、利用者Xにリハビリテーションを行わせている者が、利用者Xの実負荷状態を目で見て容易に認識することができ、この結果、トレーニングを行っている利用者Xが自分の体力の増強状態を確認したり、リハビリテーションを行っている利用者Xやリハビリテーションを行わせている者が、利用者Xの機能の回復度合いを確認したりすることができる。また、実負荷を、予め設定している外部負荷量や実負荷許容量と比較して観察できるので、前記外部負荷量や実負荷許容量が実負荷に見合った値であるかどうかについても確認することができる。   In any case, when the rehabilitation device 1 is operated, the actual load state during use is displayed on the display unit 40. As a result, the actual load state of the user X and the person who is causing the user X to perform rehabilitation can easily recognize the actual load state of the user X visually. The user X who is performing confirms the state of enhancement of his / her physical strength, the user X who is performing rehabilitation, and the person who is performing rehabilitation confirms the degree of recovery of the function of the user X Can do. In addition, since the actual load can be observed in comparison with the preset external load amount and the actual load allowable amount, it is also confirmed whether the external load amount and the actual load allowable amount are values that match the actual load. can do.

このように、このリハビリテーション装置1によれば、1台の機械を用途に応じて、トレーニング用とリハビリ用の2種類に簡単に切り換えて利用することができ、また利用者X、もしくはトレーナーが予め利用者Xの体力や健康状態に応じて調整設定することができ、無理のない効率のよいトレーニングあるいはリハビリテーションを省スペースで、経済的に行うことができる。また、実負荷状態をその場で認識でき、体力限界を超えない負荷設定も容易となる。   As described above, according to the rehabilitation apparatus 1, one machine can be used by easily switching between two types of training and rehabilitation depending on the application. It can be adjusted and set according to the physical strength and health condition of the user X, and efficient and efficient training or rehabilitation can be performed economically in a small space. Moreover, the actual load state can be recognized on the spot, and the load setting that does not exceed the physical strength limit becomes easy.

(実施の形態5)
図9は、本発明の第5の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a front view of the load setting unit of the rehabilitation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

図9に簡略的に示すように、この実施の形態のリハビリテーション装置では、負荷設定部5に、外部負荷と実負荷許容量と負荷作用部3の動作ストロークとを、図10に一例を示すようなプログラムされた任意のパターンに基づいて設定して外部負荷制御部2に出力するプログラム負荷設定部43を有する構成となっている。   As schematically shown in FIG. 9, in the rehabilitation device of this embodiment, the load setting unit 5 has an external load, an actual load allowable amount, and an operation stroke of the load acting unit 3 as shown in FIG. 10 as an example. The program load setting unit 43 is configured to set and output to the external load control unit 2 based on an arbitrary programmed pattern.

この構成によって、使用ニーズに応じてきめ細かくプログラムした外部負荷を人体に作用させることができるとともに、外部負荷に応じて実負荷許容量も適宜プログラムして設定でき、この結果、トレーニングおよびリハビリテーションの効率をさらに向上することができる。   With this configuration, it is possible to apply an external load that is finely programmed according to usage needs to the human body, and also to set the actual load allowance appropriately according to the external load, thereby improving the efficiency of training and rehabilitation. This can be further improved.

なお、本実施の形態ではプログラム負荷設定部43を負荷設定部5の内部に設けた場合を図示したが、これに限るものではなく、プログラム負荷設定部43を負荷設定部5の外部に接続した構成としてもよく、この場合でも同様の作用効果を得ることができる。   In this embodiment, the case where the program load setting unit 43 is provided inside the load setting unit 5 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the program load setting unit 43 is connected to the outside of the load setting unit 5. It is good also as a structure, The same effect can be obtained also in this case.

また、別途構成として、トレーニングモードがリハビリテーションモードに切り替えられた際に、外部負荷や負荷許容量が良好な値に変更することを忘れた際に、リハビリテーションモードにおいて大きな外部負荷が作用したり、大きな負荷許容量となったままとなったりすることを防止すべく、リハビリテーションモードにおける最大外部負荷許容量や、最大負荷許容量を予め設定したり、初期値として記憶させておいてもよく、これによれば、安全性がさらに向上する。   In addition, as a separate configuration, when the training mode is switched to the rehabilitation mode, if you forget to change the external load or load tolerance to a good value, a large external load acts in the rehabilitation mode, In order to prevent the load allowable amount from remaining, the maximum external load allowable amount and the maximum load allowable amount in the rehabilitation mode may be set in advance or stored as an initial value. According to this, safety is further improved.

以上のように、本発明に係るリハビリテーション装置は、身体的な障害をもつ人の機能回復訓練などに最適であるが、これに限るものではなく、各種の体力の増強を図るトレーニング用装置としても適用することができ、人体の上肢、下肢、その他各部の筋力向上トレーニング、あるいはリハビリテーション用の装置として広く利用できるものである。   As described above, the rehabilitation apparatus according to the present invention is optimal for functional recovery training for persons with physical disabilities, but is not limited thereto, and may be used as a training apparatus for enhancing various physical strengths. It can be applied, and can be widely used as a device for muscle strength improvement training or rehabilitation of the upper limbs, lower limbs, and other parts of the human body.

本発明の第1の実施の形態に係るリハビリテーション装置の使用状態を概略的に示す側面図The side view which shows roughly the use condition of the rehabilitation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention 同リハビリテーション装置の負荷制御に関するブロック図Block diagram for load control of the rehabilitation device 同リハビリテーション装置の部分切欠要部斜視図Partial cutaway perspective view of the rehabilitation device 同リハビリテーション装置の平面断面図Plan sectional view of the rehabilitation device 同リハビリテーション装置に設けられた負荷設定部の正面図Front view of the load setting unit provided in the rehabilitation device 本発明の第2の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図The front view of the load setting part of the rehabilitation apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施の形態に係るリハビリテーション装置の使用状態を概略的に示す側面図The side view which shows roughly the use condition of the rehabilitation apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図The front view of the load setting part of the rehabilitation apparatus concerning the 4th Embodiment of this invention 本発明の第5の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図The front view of the load setting part of the rehabilitation apparatus concerning the 5th Embodiment of this invention 同リハビリテーション装置における負荷設定部のプログラム負荷の状態を概略的に示す図The figure which shows schematically the state of the program load of the load setting part in the rehabilitation apparatus 従来のトレーニング装置の使用状態を概略的に示す側面図Side view schematically showing the state of use of a conventional training device

符号の説明Explanation of symbols

1 リハビリテーション装置
2 外部負荷発生部
3 負荷作用部
4 実負荷検出部
5 負荷設定部
6 負荷制御部
7 外部負荷調整つまみ
8 許容量設定つまみ
9 運転スイッチ
10 モータ
11 減速機
12 外部負荷出力軸
13 負荷用アーム
14 上限揺動位置規制ストッパ
15 下限揺動位置規制ストッパ
16 磁歪センサ
21 上限ストローク規制リミットスイッチ
22 下限ストローク規制リミットスイッチ
24 角度センサ
26 モード切替スイッチ
40 表示部
43 プログラム負荷設定部
X 利用者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rehabilitation apparatus 2 External load generation part 3 Load action part 4 Actual load detection part 5 Load setting part 6 Load control part 7 External load adjustment knob 8 Allowable amount setting knob 9 Operation switch 10 Motor 11 Reducer 12 External load output shaft 13 Load Arm 14 Upper limit swing position restricting stopper 15 Lower limit swing position restricting stopper 16 Magnetostrictive sensor 21 Upper limit stroke restricting limit switch 22 Lower limit stroke restricting limit switch 24 Angle sensor 26 Mode selector switch 40 Display unit 43 Program load setting unit X User

Claims (6)

利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたリハビリテーション装置。   An external load generator that generates an external load that acts on the human body of the user, and an external load generated by the external load generator that acts on the human body via the external load output shaft. The load acting part to be applied, the actual load detecting part for detecting the actual load that is the force applied by the user to the load acting part, and the external load size and the load acting part are allowed to be applied by the user. When the actual load reaches the actual load allowable amount in a state where the load setting unit sets the actual load allowable amount that can be performed and the load acting unit is moved by an external load so as to move in a predetermined direction, A load control unit that controls the movement of the load acting unit to stop or reverse the moving direction, and the actual load detecting unit measures the torsion torque of the external load output shaft by using a magnetostrictive sensor. Configuration to detect The rehabilitation device. 利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたリハビリテーション装置。   An external load generator that generates an external load that acts on the human body of the user, and an external load generated by the external load generator that acts on the human body via the external load output shaft. The load acting part to be applied, the actual load detecting part for detecting the actual load that is the force applied by the user to the load acting part, and the external load size and the load acting part are allowed to be applied by the user. A load setting unit configured to set an actual load allowable amount, and a load control unit configured to control an external load of the load generation unit so that the actual load does not become larger than the actual load allowable amount. A rehabilitation device configured to detect an actual load by measuring a torsion torque of an external load output shaft using a magnetostrictive sensor. 実負荷状態を表示する表示部を設けた請求項1または2に記載のリハビリテーション装置。   The rehabilitation apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays an actual load state. 負荷設定部に、負荷作用部を外部負荷により移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を加えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチとを設けた請求項1〜3の何れか1項に記載のリハビリテーション装置。   The load setting unit is provided with a mode changeover switch for switching between a rehabilitation mode for controlling the load acting unit to move by an external load and a training mode for applying an external load in a predetermined direction. The rehabilitation device according to item. 実負荷検出部からの出力情報または負荷作用部の位置情報に基づいて、実負荷の作用方向を検知可能に構成し、
リハビリテーションモードとトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチを設け、
リハビリテーションモードでは、実負荷の作用方向に応じて負荷作用部を前記作用方向に沿った方向へ外部負荷により移動させ、
トレーニングモードでは、負荷作用部の移動方向と反対方向へ外部負荷を作用させる請求項1〜3の何れか1項に記載のリハビリテーション装置。
Based on the output information from the actual load detection unit or the position information of the load action unit, the action direction of the actual load can be detected,
A mode selector switch is provided to switch between rehabilitation mode and training mode.
In the rehabilitation mode, the load acting part is moved by the external load in the direction along the acting direction according to the acting direction of the actual load,
The rehabilitation device according to any one of claims 1 to 3, wherein in the training mode, an external load is applied in a direction opposite to a moving direction of the load acting unit.
負荷設定部は、プログラムされた任意のパターンに基づいて、外部負荷量、実負荷許容量および負荷作用部の動作ストロークを設定可能に構成した請求項1〜5の何れか1項に記載のリハビリテーション装置。   The rehabilitation according to any one of claims 1 to 5, wherein the load setting unit is configured to be able to set the external load amount, the actual load allowable amount, and the operation stroke of the load acting unit based on an arbitrary programmed pattern. apparatus.
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