JP2008029424A - Knee pain alleviating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a knee pain alleviating device which improves fixing force of a knee joint and attachability. <P>SOLUTION: The knee pain alleviating device is equipped with an actuator 8 attached to a lower limb of a human body, a shear force detecting means 1 for detecting shear force applied on a knee of the lower limb to which the actuator 8 is attached, and a control means 7 for controlling the actuator 8 from a detected output of the means 1. The control means 7 is constituted to control the actuator 8 in a manner to fix the knee joint of the lower limb when the detected output is equal to or greater than a prescribed threshold value and to control the actuator 8 in a manner not to fix the knee joint of the lower limb when the detected value is less than the prescribed threshold value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、人体に装着されて、歩行時等に生じる膝痛を緩和するための膝痛緩和装置に関するものである。   The present invention relates to a knee pain relieving device that is worn on a human body and relieves knee pain that occurs during walking.

従来から、歩行時等に生じる膝痛を緩和するために膝に装着される膝痛緩和装置が提供されている。   Conventionally, there has been provided a knee pain relieving device that is worn on a knee in order to relieve knee pain that occurs during walking or the like.

このような膝痛緩和装置は、主に、膝関節の運動を矯正、制御することにより、膝関節の運動方向の不安定性を支持、又は固定によって改善し、これにより膝関節の痛みを緩和するものであり、主として、硬性膝装具と、軟性膝装具とに大別される(例えば、非特許文献1)。
加倉井周一著、「新編 装具治療マニュアル−疾患別・症状別適応−」、第1版、医歯薬出版株式会社、2004年10月10日、p.249−258
Such a knee pain relieving device mainly improves and stabilizes the instability of the motion direction of the knee joint by correcting and controlling the motion of the knee joint, thereby relieving the pain of the knee joint. It is mainly classified into a hard knee brace and a soft knee brace (for example, Non-Patent Document 1).
Shuichi Kakura, “New edition of orthopedic treatment manual-indication by disease / symptom-”, 1st edition, Ishiyaku Shuppan Publishing Co., Ltd., October 10, 2004, p.249-258

前者の硬性膝装具は、大腿から下腿を支持する金属製フレーム構造(支柱)を有するものであり、固定力や変形矯正力に優れているが、装着性や簡便性が悪かった。   The former rigid knee brace has a metal frame structure (support) that supports the lower leg from the thigh, and is excellent in fixing force and deformation correcting force, but is poor in wearability and simplicity.

一方、後者の軟性膝装具は、硬性膝装具とは異なり金属製フレーム構造を有しておらず、伸縮性等を有する素材を用いて膝やその周辺を圧迫することにより固定力を持たせた弾性サポータ型の装具である。このような軟性膝装具は、硬性膝装具に比べて装着性や簡便性に優れているが、固定力は硬性膝装具より劣っていた。   On the other hand, unlike the rigid knee brace, the latter soft knee brace does not have a metal frame structure, and has a fixing force by compressing the knee and its surroundings using a stretchable material. It is an elastic supporter-type appliance. Such a soft knee brace is superior to the hard knee brace in terms of wearability and simplicity, but the fixing force is inferior to that of the hard knee brace.

以上述べたように、従来の膝痛緩和装置では、膝関節の固定力の向上と、装着性の向上とを両立することができていなかった。   As described above, in the conventional knee pain relieving device, it has been impossible to achieve both the improvement of the knee joint fixing force and the improvement of the wearability.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、膝関節の固定力を向上できるとともに、装着性を向上できる膝痛緩和装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and it is an object of the present invention to provide a knee pain relieving device that can improve the fixing force of the knee joint and improve the wearability.

上述の課題を解決するために、請求項1の膝痛緩和装置の発明では、人体の下肢に装着されるアクチュエータと、該アクチュエータが装着された下肢の膝にかかる剪断力を検出する剪断力検出手段と、該剪断力検出手段の検出出力を元に前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検出出力が所定の閾値以上であれば、前記下肢の膝関節を固定するように前記アクチュエータを制御し、前記検出出力が所定の閾値未満であれば、前記下肢の膝関節を固定しないように前記アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the invention of the knee pain relieving device according to claim 1, an actuator attached to a lower limb of a human body and a shear force detection for detecting a shear force applied to a knee of the lower limb on which the actuator is attached. And a control means for controlling the actuator based on the detection output of the shear force detection means. The control means fixes the knee joint of the lower limb if the detection output is equal to or greater than a predetermined threshold. The actuator is controlled as described above, and if the detection output is less than a predetermined threshold, the actuator is controlled so as not to fix the knee joint of the lower limb.

請求項2の膝痛緩和装置の発明では、請求項1の構成に加えて、前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢にかかる床反力とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする。   According to the invention of the knee pain alleviating device of claim 2, in addition to the configuration of claim 1, the shear force detecting means includes an angle of a joint of a lower limb to which the actuator is attached and a floor reaction force applied to the lower limb. It has a detection means for detecting each, and is configured to calculate a shear force applied to the knee of the lower limb using a detection result of the detection means.

請求項3の膝痛緩和装置の発明では、請求項1の構成に加えて、前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢の加速度とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the invention of the knee pain alleviating device, in addition to the configuration of the first aspect, the shear force detecting means detects an angle of a joint of the lower limb to which the actuator is attached and an acceleration of the lower limb. It has a detection means, It is comprised so that the shearing force concerning the knee of the said leg may be calculated using the detection result of this detection means.

請求項4の膝痛緩和装置の発明では、請求項1の構成に加えて、前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢にかかる床反力と、前記下肢の加速度とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする。   In the invention of the knee pain alleviating device of claim 4, in addition to the configuration of claim 1, the shear force detecting means includes an angle of a joint of a lower limb to which the actuator is attached, a floor reaction force applied to the lower limb, It has a detection means for detecting the acceleration of the lower limbs respectively, and is configured to calculate a shear force applied to the knee of the lower limbs using a detection result of the detection means.

請求項5の膝痛緩和装置の発明では、請求項1〜4のいずれか1項の構成に加えて、前記アクチュエータは、人体の下肢の膝を囲繞する筒状に形成されていることを特徴とする。   In addition to the structure of any one of Claims 1-4, in the invention of the knee pain alleviation apparatus of Claim 5, the said actuator is formed in the cylinder shape surrounding the knee of the lower limbs of a human body. And

請求項1〜4の膝痛緩和装置の発明は、膝にかかる剪断力が所定の閾値以上である場合には、アクチュエータにより下肢の膝関節を固定し、剪断力が所定の閾値未満である場合には、アクチュエータにより下肢の膝関節を固定しないようにしているので、膝痛が発生するおそれがあるときのみ膝関節を固定できるようになり、これにより膝痛が発生するおそれがあるときには従来の軟性膝装具に比べて固定力を向上できて、膝痛を緩和できるという効果を奏する上に、膝痛が発生するおそれがないときには従来の硬性の膝痛膝装具に比べて下肢を自由に動かすことができ、これにより装着性を向上できるという効果を奏する。また、膝痛の発生に深い係わりがある膝にかかる剪断力を元にアクチュエータを制御して、膝関節の固定/非固定を行うので、本当に膝関節を固定する必要があるときのみ、アクチュエータにより膝関節の固定を行わせることができるから、好適なタイミングで膝関節を固定でき、これにより膝痛の緩和を確実に行えるとともに、装着性のさらなる向上を図ることができるという効果を奏する。   When the shear force applied to the knee is equal to or greater than a predetermined threshold, the knee joint of the lower limb is fixed by the actuator, and the shear force is less than the predetermined threshold. Since the knee joint of the lower limb is not fixed by the actuator, the knee joint can be fixed only when there is a possibility that the knee pain may occur. In addition to the effect of improving the fixation force and relieving knee pain compared to soft knee orthosis, when there is no risk of knee pain, move the lower limbs freely compared to conventional rigid knee pain knee orthosis Thus, there is an effect that the wearability can be improved. Also, the actuator is controlled based on the shear force applied to the knee, which is deeply related to the occurrence of knee pain, and the knee joint is fixed / unfixed. Since the knee joint can be fixed, it is possible to fix the knee joint at a suitable timing, thereby reliably relieving the knee pain and further improving the wearability.

請求項5の膝痛緩和装置の発明は、アクチュエータが人体の下肢の膝を囲繞する筒状に形成されているので、膝を全周に亘って押さえ込むことができ、これにより膝関節の固定力を向上できて、膝痛をさらに緩和できるという効果を奏する。   In the invention of the knee pain relieving device according to claim 5, since the actuator is formed in a cylindrical shape surrounding the knee of the lower limbs of the human body, the knee can be pressed over the entire circumference, thereby fixing the knee joint. Can be improved and knee pain can be further reduced.

以下に、本発明の膝痛緩和装置の一実施形態について図1〜図6を参照して説明する。   Below, one Embodiment of the knee pain relieving apparatus of this invention is described with reference to FIGS.

本実施形態の膝痛緩和装置は、図1に示すように、人体9の下肢90(図2(a)参照)に装着されるアクチュエータ8と、該アクチュエータ8が装着された下肢90の膝にかかる剪断力Fs(図3(a)参照)を検出する剪断力検出手段1と、該剪断力検出手段1の検出出力である剪断力Fsを元にアクチュエータ8を制御する制御手段7とを備えている。   As shown in FIG. 1, the knee pain relieving device of the present embodiment has an actuator 8 attached to a lower limb 90 (see FIG. 2A) of a human body 9 and a knee of the lower limb 90 to which the actuator 8 is attached. A shearing force detecting means 1 for detecting the shearing force Fs (see FIG. 3A) and a control means 7 for controlling the actuator 8 based on the shearing force Fs that is a detection output of the shearing force detecting means 1 are provided. ing.

まず、剪断力検出手段1について説明する。本実施形態では、図2(b)及び図3(a),(b)に示すようなリンクモデルを用いて剪断力Fsの検出を行うように構成されており、剪断力Fsを検出するために必要な運動データを得るための検出手段2と、検出手段2で検出した運動データと人体9の身体データを元に剪断力Fsの算出を行う演算手段6とを備えている。   First, the shearing force detection means 1 will be described. In the present embodiment, the shear force Fs is detected using a link model as shown in FIGS. 2B, 3A, and 3B, and the shear force Fs is detected. Detection means 2 for obtaining necessary exercise data, and calculation means 6 for calculating the shear force Fs based on the exercise data detected by the detection means 2 and the body data of the human body 9.

検出手段2は、人体9に装着されるセンサ群からなり、具体的には、アクチュエータ8が装着される下肢(図2では左下肢)90の足90aの裏に装着される圧力センサ3と、下肢90の足90aに装着される足用センサユニット4と、下肢90の下腿90bに装着される下腿用センサユニット5とを備えている。   The detection means 2 includes a group of sensors attached to the human body 9, and specifically, a pressure sensor 3 attached to the back of the foot 90a of the lower limb (left lower limb in FIG. 2) 90 to which the actuator 8 is attached, The foot sensor unit 4 is mounted on the leg 90a of the lower limb 90, and the lower leg sensor unit 5 is mounted on the lower leg 90b of the lower limb 90.

圧力センサ(フットセンサ)3は、人体9が歩行等の運動を行った際に、下肢90の足90aにかかる床反力を検出するためのものであり、図2(a)に示すように、アクチュエータ8が装着される下肢(図2(a)では、左下肢)90の足90aの裏に装着される。   The pressure sensor (foot sensor) 3 is for detecting a floor reaction force applied to the foot 90a of the lower limb 90 when the human body 9 performs an exercise such as walking, as shown in FIG. 2 (a). The lower limb (left limb in FIG. 2A) 90 to which the actuator 8 is attached is attached to the back of the foot 90a.

足用センサユニット4は、下肢90の足90aにそれぞれ装着される加速度センサ4a及びジャイロセンサ4bを有し、これらは一ユニット化されている。   The foot sensor unit 4 includes an acceleration sensor 4a and a gyro sensor 4b that are respectively attached to the foot 90a of the lower limb 90, and these are unitized.

加速度センサ4aは、人体9が歩行等の運動を行った際に、下肢90の足90aの加速度を検出するためのものであり、ジャイロセンサ4bは、人体9が歩行等の運動を行った際に、下肢90の足90aの角速度を検出するためのものである。   The acceleration sensor 4a is for detecting the acceleration of the leg 90a of the lower limb 90 when the human body 9 performs a movement such as walking. The gyro sensor 4b is used when the human body 9 performs a movement such as walking. In addition, the angular velocity of the leg 90a of the lower limb 90 is detected.

また、ジャイロセンサ4bは、加速度センサ4aにより得られた加速度(足用センサユニット4が装着された足90aの位置における加速度)を足90aの重心位置における加速度に補正するために用いられる。ここで、加速度センサ4aにより得られた加速度をa、ジャイロセンサ4bにより得られた角速度をθ’、足用センサユニット4の装着位置(加速度センサ4aの装着位置)と足90aの重心位置との距離をrとすると、足90aの重心位置における加速度aは、a+θ”×r+θ’×(θ’×r)で与えられる(後述の参考文献1参照)。 The gyro sensor 4b is used to correct the acceleration (acceleration at the position of the foot 90a to which the foot sensor unit 4 is attached) obtained by the acceleration sensor 4a into the acceleration at the center of gravity position of the foot 90a. Here, the acceleration obtained by the acceleration sensor 4a is a 0 , the angular velocity obtained by the gyro sensor 4b is θ ′, the mounting position of the foot sensor unit 4 (mounting position of the acceleration sensor 4a), and the center of gravity position of the foot 90a If the distance is r, the acceleration a g at the center of gravity of the foot 90a is given by a 0 + θ ″ × r + θ ′ × (θ ′ × r) (see Reference 1 described later).

下腿用センサユニット5は、下肢90の下腿90bにそれぞれ装着される加速度センサ5a及びジャイロセンサ5bを有し、これらは一ユニット化されている。   The lower leg sensor unit 5 includes an acceleration sensor 5a and a gyro sensor 5b that are respectively attached to the lower leg 90b of the lower leg 90, and these are integrated into a single unit.

加速度センサ5aは、上記の加速度センサ4aと同様のものであって、人体9が歩行等の運動を行った際に、下肢90の下腿90bの加速度を検出するために用いられる。また、ジャイロセンサ5bは、上記のジャイロセンサ4bと同様のものであって、人体9が歩行等の運動を行った際に、下肢90の下腿90bの角速度を検出するために用いられる。   The acceleration sensor 5a is the same as the acceleration sensor 4a described above, and is used to detect the acceleration of the lower leg 90b of the lower limb 90 when the human body 9 exercises such as walking. The gyro sensor 5b is similar to the gyro sensor 4b described above, and is used to detect the angular velocity of the lower leg 90b of the lower limb 90 when the human body 9 exercises such as walking.

さらに、ジャイロセンサ5bは、加速度センサ5aにより得られた加速度(下腿用センサユニット5が装着された下腿90bの位置における加速度)を下腿90bの重心位置における加速度に補正するために用いられる。尚、このような加速度の補正方法は、足用センサユニット4の場合と同様の方法を用いている。   Further, the gyro sensor 5b is used to correct the acceleration obtained by the acceleration sensor 5a (acceleration at the position of the lower leg 90b to which the lower leg sensor unit 5 is attached) into an acceleration at the center of gravity position of the lower leg 90b. Note that the acceleration correction method uses the same method as that for the foot sensor unit 4.

尚、これら圧力センサ3、加速度センサ4a,5a、及びジャイロセンサ4b,5bとしては、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用した半導体センサを用いている。また尚、ジャイロセンサを用いる代わりに、角度センサを用いるようにしてもよい。   As the pressure sensor 3, acceleration sensors 4a and 5a, and gyro sensors 4b and 5b, semiconductor sensors using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology are used. Further, instead of using the gyro sensor, an angle sensor may be used.

演算手段6は、検出手段2の圧力センサ3と、足用センサユニット4の加速度センサ4a及びジャイロセンサ4bと、下腿用センサユニット5の加速度センサ5a及びジャイロセンサ5bとからそれぞれ得られる運動データ、及び予め入力された人体9の身体データ(体重や、身長等)を用いて、膝にかかる剪断力Fsの算出を行うように構成されている。尚、この演算手段6は、人体9の下肢90の足90a、下腿90b、及び大腿90cの各質量や、重心位置等の統計データを有しており、入力された人体9の身体データに適応する統計データを取り出して使用するようになっている。   The calculation means 6 includes motion data obtained from the pressure sensor 3 of the detection means 2, the acceleration sensor 4a and the gyro sensor 4b of the foot sensor unit 4, and the acceleration sensor 5a and the gyro sensor 5b of the crus sensor unit 5, respectively. In addition, using the body data (weight, height, etc.) of the human body 9 inputted in advance, the shear force Fs applied to the knee is calculated. The calculation means 6 has statistical data such as the masses of the legs 90a, the lower legs 90b, and the thighs 90c of the lower limb 90 of the human body 9 and the position of the center of gravity, and is adapted to the inputted body data of the human body 9. Statistical data to be extracted is used.

以下に、演算手段6における剪断力Fsの算出方法について図3(a),(b)を参照して説明する。ここで、図3(a)は、下腿90bのリンクモデルの説明図であり、図3(b)は、足90aのリンクモデルの説明図であり、図3(a)においてHは、水平面(xy平面)を示している。尚、図3(a),(b)に示すリンクモデルでは、水平面内における人体9の左右方向をx軸方向、水平面内における人体9の前後方向をy軸方向、鉛直方向をz軸方向と規定している。   Below, the calculation method of the shearing force Fs in the calculating means 6 is demonstrated with reference to Fig.3 (a), (b). 3A is an explanatory diagram of the link model of the lower leg 90b, FIG. 3B is an explanatory diagram of the link model of the foot 90a, and in FIG. 3A, H is a horizontal plane ( xy plane). In the link model shown in FIGS. 3A and 3B, the horizontal direction of the human body 9 in the horizontal plane is the x-axis direction, the front-rear direction of the human body 9 in the horizontal plane is the y-axis direction, and the vertical direction is the z-axis direction. It prescribes.

図3(a),(b)に示すリンクモデルでは、人体9の下肢90における直進運動(y軸方向及びz軸方向)の運動方程式を用いて、膝(すなわち、大腿90cと下腿90bの節点N)にかかる剪断力Fsを算出する。ここで、剪断力Fsは、yz平面内で、大腿90cと下腿90bの節点N3に働く力のうち、下腿90bの長軸方向に直交する方向の力成分として定義している。 In the link model shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), using the equation of motion of the straight movement (y-axis direction and z-axis direction) in the lower limb 90 of the human body 9, the knees (ie, the nodes of the thigh 90c and the lower leg 90b) are used. The shearing force Fs applied to N 3 ) is calculated. Here, the shearing force Fs is defined as a force component in a direction orthogonal to the major axis direction of the lower leg 90b among the forces acting on the node N3 of the lower leg 90c and the lower leg 90b in the yz plane.

まず、人体9の足90aにおける直進運動(y軸方向及びz軸方向)の運動方程式は、図3(b)に示すように、位置Pにおいて足90aが床面(接地面)から受ける力(以下、「床反力」と称する)のy軸成分をF0y、z軸成分をF0zとし、足90aのつま先(足90aと床面(又は地面)等との節点)Nの関節反力のy軸成分をF1y、z軸成分をF1zとし、下腿90bと足90aとの節点N2の関節反力のy軸成分をF2y、z軸成分をF2zとし、足90aの重心位置gにおける加速度のy軸成分をa1y、z軸成分をa1zとし、足90aの質量をmとし、重力加速度をgとすると、それぞれ次式(1),(2)で表すことができる。 First, as shown in FIG. 3B, the equation of motion of the straight movement (y-axis direction and z-axis direction) in the foot 90a of the human body 9 is the force (at which the foot 90a receives from the floor surface (grounding surface) at the position P ( Hereinafter, the y-axis component of the “floor reaction force” is F 0y , the z-axis component is F 0z, and the joint reaction of the toe of the foot 90a (the node between the foot 90a and the floor surface (or the ground)) N 1 The y-axis component of the force is F 1y , the z-axis component is F 1z , the y-axis component of the joint reaction force at the node N2 between the lower leg 90b and the foot 90a is F 2y , the z-axis component is F 2z, and the center of gravity of the foot 90a When the y-axis component of acceleration at the position g 1 is a 1y , the z-axis component is a 1z , the mass of the foot 90a is m 1 , and the gravitational acceleration is g, the following expressions (1) and (2) are respectively expressed. Can do.

Figure 2008029424
Figure 2008029424

ここで、剪断力Fsを算出する際には、境界条件として、F1y=F1Z=0を用いる。すなわち、つま先に関節反力がかかっていないとする。 Here, when calculating the shear force Fs, F 1y = F 1Z = 0 is used as the boundary condition. That is, it is assumed that no joint reaction force is applied to the toes.

また、上記式(1),(2)において、床反力のy軸成分F0y、及びz軸成分F0zは、圧力センサ3より得ることができ、足90aの質量mは、人体9の身体データより得ることができる。さらに、足90aの加速度のy軸成分a1y、及びz軸成分a1zは、足90aに装着された足用センサユニット4の加速度センサ4a及びジャイロセンサ4bと、足用センサユニット4の装着位置と足90aの重心位置との距離を用いて算出することができる。尚、足用センサユニット4の装着位置と足90aの重心位置との距離は、足用センサユニット4の取り付け時に入力しておく。 In the above formulas (1) and (2), the y-axis component F 0y and the z-axis component F 0z of the floor reaction force can be obtained from the pressure sensor 3, and the mass m 1 of the foot 90 a is the human body 9 Can be obtained from body data. Furthermore, the y-axis component a 1y and the z-axis component a 1z of the acceleration of the foot 90a are the acceleration sensor 4a and gyro sensor 4b of the foot sensor unit 4 mounted on the foot 90a, and the mounting position of the foot sensor unit 4. And the distance between the center of gravity of the foot 90a. The distance between the mounting position of the foot sensor unit 4 and the position of the center of gravity of the foot 90a is input when the foot sensor unit 4 is attached.

したがって、上記式(1),(2)により、節点N2に働く関節反力のy軸成分F2y、及びz軸成分F2zが得られる。 Therefore, the y-axis component F 2y and the z-axis component F 2z of the joint reaction force acting on the node N2 are obtained by the above formulas (1) and (2).

次に、人体9の下腿90bにおける直進運動(y軸方向及びz軸方向)の運動方程式は、図3(a)に示すように、大腿90cと下腿90bの節点Nの関節反力のy軸成分をF3y、z軸成分をF3zとし、下腿90bの重心位置gにおける加速度のy軸成分をa2y、z軸成分をa2zとし、下腿90bの質量をmとすると、それぞれ次式(3),(4)で表すことができる。 Next, the motion equation of the rectilinear motion in the lower leg 90b of the body 9 (y-axis direction and the z-axis direction), as shown in FIG. 3 (a), the joint reaction force of the node N 3 of the thigh 90c and the lower leg 90b y Assuming that the axial component is F 3y , the z-axis component is F 3z , the y-axis component of acceleration at the center of gravity g 2 of the lower leg 90b is a 2y , the z-axis component is a 2z, and the mass of the lower leg 90b is m 2 , respectively. It can represent with following Formula (3) and (4).

Figure 2008029424
Figure 2008029424

上記式(3),(4)において、下腿90bの加速度のy軸成分a2y、及びz軸成分a2zは、下腿90bに装着された下腿用センサユニット5の加速度センサ5a及びジャイロセンサ5bと、下腿用センサユニット5の取り付け位置と下腿90bの重心位置との距離を用いて算出することができる。尚、下腿用センサユニット5の装着位置と下腿90bの重心位置との距離は、下腿用センサユニット5の装着時に入力しておく。 In the above equations (3) and (4), the y-axis component a 2y and the z-axis component a 2z of the acceleration of the lower leg 90b are the acceleration sensor 5a and the gyro sensor 5b of the lower leg sensor unit 5 attached to the lower leg 90b. The distance between the attachment position of the sensor unit 5 for the lower leg and the position of the center of gravity of the lower leg 90b can be calculated. The distance between the position where the lower leg sensor unit 5 is mounted and the position of the center of gravity of the lower leg 90b is input when the lower leg sensor unit 5 is mounted.

また、下腿90bの質量mは、人体9の身体データより得ることができる。 Further, the mass m 2 of the lower leg 90b can be obtained from the body data of the human body 9.

加えて上記式(1),(2)によりF2y及びF2zが得られているため、上記式(3),(4)により節点Nに働く関節反力のy軸成分F3y、及びz軸成分F3zをそれぞれ算出することができる。 In addition, since F 2y and F 2z are obtained by the above equations (1) and (2), the y-axis component F 3y of the joint reaction force acting on the node N 3 by the above equations (3) and (4), and Each z-axis component F 3z can be calculated.

ところで、本実施形態では、上述したように人体9の下肢90の膝にかかる剪断力Fsを、図3(a)に示すように、yz平面内で、大腿90cと下腿90bの節点Nに働く関節反力のうち、下腿90bの長軸方向に直交する方向の力成分としているから、剪断力Fsは次式(5)で表される。 By the way, in the present embodiment, as described above, the shear force Fs applied to the knee of the lower limb 90 of the human body 9 is applied to the node N 3 of the thigh 90c and the lower leg 90b in the yz plane as shown in FIG. Among the working joint reaction forces, the force component in the direction orthogonal to the long axis direction of the lower leg 90b is used, so the shear force Fs is expressed by the following equation (5).

Figure 2008029424
Figure 2008029424

上記式(5)に、上記式(3),(4)により得られた節点Nに働く関節反力のy軸成分F3y、及びz軸成分F3zと、ジャイロセンサ5bより得られる角速度θ’より算出されるθとを代入することによって、人体9の下肢90の膝にかかる剪断力Fsを得ることができる。 In the above equation (5), the y-axis component F 3y and z-axis component F 3z of the joint reaction force acting on the node N 3 obtained by the above equations (3) and (4), and the angular velocity obtained from the gyro sensor 5b By substituting θ calculated from θ ′, the shearing force Fs applied to the knee of the lower limb 90 of the human body 9 can be obtained.

そして、演算手段6は、以上述べたようにして下肢90の膝にかかる剪断力Fsを検出し、この剪断力Fsの値を、制御手段7に検出出力として出力する。   The computing means 6 detects the shearing force Fs applied to the knee of the lower limb 90 as described above, and outputs the value of the shearing force Fs to the control means 7 as a detection output.

アクチュエータ8は、図4(a)〜(e)に示すように、人体9の下肢90の膝を覆うような筒状の本体部80と、本体部80の内面に複数設けられるエアバッグ81とを備えている。ここで、本体部80は、伸縮性を有する布材等を用いて形成されており、これにより装着が容易に行えるようになっている。また、エアバッグ81は、制御手段7により厚みが制御されるように構成されている。   As shown in FIGS. 4A to 4E, the actuator 8 includes a cylindrical main body 80 that covers the knee of the lower limb 90 of the human body 9, and a plurality of airbags 81 that are provided on the inner surface of the main body 80. It has. Here, the main body portion 80 is formed using a stretchable cloth material or the like, and can be easily attached. The airbag 81 is configured such that the thickness is controlled by the control means 7.

次にアクチュエータ8の動作について説明する。例えば、図4(b),(c)に示すように、エアバッグ81の内部が減圧されてエアバッグ81が縮んだ状態(厚みが薄くなった状態)では、アクチュエータ8内においてエアバッグ81で囲まれる空間部が広くなり、これによりアクチュエータ8を装着した場合でも膝関節を自由に動かすことができるようになっている。一方、図4(d),(e)に示すように、エアバッグ81の内部が加圧されてエアバッグ81が膨らんだ状態(厚みが厚くなった状態)では、アクチュエータ8内においてエアバッグ81で囲まれる空間部が狭くなり、これにより膝関節を締め付けて、固定できるようになっている。   Next, the operation of the actuator 8 will be described. For example, as shown in FIGS. 4B and 4C, in a state where the inside of the airbag 81 is depressurized and the airbag 81 is contracted (a state where the thickness is reduced), The enclosed space is widened, so that the knee joint can be freely moved even when the actuator 8 is mounted. On the other hand, as shown in FIGS. 4D and 4E, in the state in which the inside of the airbag 81 is pressurized and the airbag 81 is inflated (thickness is increased), the airbag 81 is within the actuator 8. The space surrounded by is narrowed, so that the knee joint can be tightened and fixed.

制御手段7は、ベルト等を用いて人体9の腰部に装着されるものであり、剪断力検出手段1から得た検出出力(剪断力Fsの値)を元に、アクチュエータ8に制御信号を伝送して、アクチュエータ8の動作を制御するように構成されている。   The control means 7 is attached to the waist of the human body 9 using a belt or the like, and transmits a control signal to the actuator 8 based on the detection output (value of the shear force Fs) obtained from the shear force detection means 1. Thus, the operation of the actuator 8 is controlled.

ここで、剪断力Fsを膝痛発生の判断基準として用いるのは以下の理由による。すなわち、各種センサを用いて被験者の膝にかかる剪断力Fsを計測しながら、膝痛が発生した際に、被験者にスイッチを押してもらうという実験を行ったところ、図5(a)に示すように、被験者がスイッチを押した時間t0で、剪断力Fsがピーク付近に位置しているという結果が得られたからである。   Here, the reason why the shear force Fs is used as a criterion for determining the occurrence of knee pain is as follows. That is, when measuring the shearing force Fs applied to the subject's knee using various sensors and performing an experiment in which the subject presses the switch when knee pain occurs, as shown in FIG. This is because the result that the shearing force Fs is located near the peak at the time t0 when the subject presses the switch is obtained.

以下に、本実施形態の制御手段7についてさらに詳しく説明する。制御手段7は、剪断力検出手段1の検出出力、すなわち剪断力Fsが所定の閾値Th以上であれば、人体9の下肢90の膝関節を固定するようにアクチュエータ8を制御し、剪断力Fsが所定の閾値Th未満であれば、下肢90の膝関節を固定しないようにアクチュエータ8を制御するように構成されている。   Below, the control means 7 of this embodiment is demonstrated in detail. The control means 7 controls the actuator 8 so as to fix the knee joint of the lower limb 90 of the human body 9 when the detection output of the shear force detection means 1, that is, the shear force Fs is equal to or greater than a predetermined threshold Th, and the shear force Fs. Is less than a predetermined threshold Th, the actuator 8 is controlled so as not to fix the knee joint of the lower limb 90.

例えば、図5(b)に示す場合では、剪断力Fsが閾値Th以上となる時間t1〜時間t2までの間、アクチュエータ8を制御して膝関節の固定を行う。この他の剪断力Fsが閾値Th未満となっている間は、膝関節を固定しないようにアクチュエータ8を制御するのである。   For example, in the case shown in FIG. 5B, the knee joint is fixed by controlling the actuator 8 from time t1 to time t2 when the shearing force Fs becomes equal to or greater than the threshold Th. While the other shear force Fs is less than the threshold value Th, the actuator 8 is controlled so as not to fix the knee joint.

ところで、制御手段7からアクチュエータ8に制御信号を伝送してから実際にアクチュエータ8が動作して膝関節の固定が行われるまでにはタイムラグがある。そのため、アクチュエータ8の動作は、実際に膝痛が発生する剪断力Fsのピークタイミングよりも前の時点から行わせることが好ましい。この点は、閾値Thを小さくして、アクチュエータ8の動作のタイミングを早めることで対処することができる。   By the way, there is a time lag after the control signal is transmitted from the control means 7 to the actuator 8 until the actuator 8 actually operates and the knee joint is fixed. Therefore, it is preferable that the operation of the actuator 8 is performed from a point before the peak timing of the shearing force Fs at which knee pain actually occurs. This point can be dealt with by reducing the threshold Th to advance the operation timing of the actuator 8.

また、閾値Thは、人体9が自分に適した値となるように変更できるようにしてもよい。或いは、アクチュエータ8の動作がチャタリング等を起こさないように、剪断力Fsが閾値Th以上となった際には、一定期間アクチュエータ8の動作を継続するようにしてもよく、また閾値Thを変化させることでチャタリングを防止するようにしてもよい。   Further, the threshold Th may be changed so that the human body 9 has a value suitable for oneself. Alternatively, the operation of the actuator 8 may be continued for a certain period when the shearing force Fs becomes equal to or greater than the threshold Th so that the operation of the actuator 8 does not cause chattering or the like, and the threshold Th is changed. Thus, chattering may be prevented.

尚、制御手段7と、剪断力検出手段1及びアクチュエータ8とは、それぞれ図示しないケーブル等を用いて接続されている。また尚、制御手段7と、剪断力検出手段1及びアクチュエータ8との接続は、ケーブル等の有線式のものに限らず、無線等を用いて接続するようにしてもよい。   The control means 7, the shearing force detection means 1 and the actuator 8 are connected to each other using a cable or the like (not shown). In addition, the connection between the control means 7 and the shearing force detection means 1 and the actuator 8 is not limited to a wired type such as a cable, but may be connected using wireless or the like.

以上述べた本実施形態の膝痛緩和装置によれば、膝にかかる剪断力Fsが所定の閾値Th以上である場合には、アクチュエータ8により下肢90の膝関節を固定し、剪断力Fsが所定の閾値Th未満である場合には、アクチュエータ8により下肢90の膝関節を固定しないようにしているので、膝痛が発生するおそれがあるときのみ膝関節を固定することができるようになり、これにより膝痛が発生するおそれがあるときには従来の軟性膝装具に比べて固定力を向上できて、膝痛を緩和できるという効果を奏する。その上、膝痛が発生するおそれがないときには従来の硬性の膝痛膝装具に比べて下肢90を自由に動かすことができ、これにより装着性を向上できるという効果を奏する。   According to the knee pain alleviating device of the present embodiment described above, when the shearing force Fs applied to the knee is equal to or greater than the predetermined threshold Th, the knee joint of the lower limb 90 is fixed by the actuator 8, and the shearing force Fs is predetermined. If it is less than the threshold Th, the knee joint of the lower limb 90 is not fixed by the actuator 8, so that the knee joint can be fixed only when there is a risk of causing knee pain. When there is a possibility that knee pain may occur due to this, it is possible to improve the fixing force as compared with the conventional soft knee orthosis and to relieve knee pain. In addition, when there is no risk of knee pain, the lower limb 90 can be freely moved as compared with the conventional rigid knee pain knee brace, thereby improving the wearability.

また、膝痛の発生に深い係わりがある膝にかかる剪断力Fsを元にアクチュエータ8を制御して、膝関節の固定/非固定を行うので、本当に膝関節を固定する必要があるときのみ、アクチュエータ8により膝関節の固定を行わせることができるから、好適なタイミングで膝関節を固定でき、これにより膝痛の緩和を確実に行えるとともに、装着性のさらなる向上を図ることができるという効果を奏する。   Also, the actuator 8 is controlled based on the shearing force Fs applied to the knee, which is deeply related to the occurrence of knee pain, and the knee joint is fixed / unfixed. Therefore, only when the knee joint really needs to be fixed, Since the knee joint can be fixed by the actuator 8, the knee joint can be fixed at a suitable timing, whereby the knee pain can be reliably relieved and the wearability can be further improved. Play.

加えて、アクチュエータ8が人体9の下肢90の膝を囲繞する筒状に形成されているので、膝を全周に亘って押さえ込むことができ、これにより膝関節の固定力を向上できて、膝痛による痛みをさらに緩和できるという効果を奏する。尚、アクチュエータ8は筒状に形成されているものに限らず、帯状のものを膝に巻きつけることで、膝を囲繞するものであってもよいし、その他の形状であってもよく、要は、膝関節の固定/非固定の切換えを行うことができ、かつ、非固定時には、膝関節の運動の邪魔にならないようなものであればよい。   In addition, since the actuator 8 is formed in a cylindrical shape that surrounds the knee of the lower limb 90 of the human body 9, the knee can be pressed over the entire circumference, thereby improving the fixation force of the knee joint, It has the effect of further relieving pain caused by pain. The actuator 8 is not limited to the cylindrical shape, and may be one that surrounds the knee by wrapping a belt-shaped one around the knee, or may have other shapes. It is sufficient that the knee joint can be fixed / non-fixed and does not interfere with the movement of the knee joint when the knee joint is not fixed.

さらに、足用センサユニット4には、ジャイロセンサ4bが設けられているので、足用センサユニット4を正確に足90aの重心位置に取り付けなくても、足90aの重心位置における加速度を得ることができ、これにより足用センサユニット4の取り付けの自由度が向上するという効果を奏する。この点は、下腿用センサユニット5においても同様である。   Further, since the foot sensor unit 4 is provided with the gyro sensor 4b, acceleration at the center of gravity position of the foot 90a can be obtained without attaching the foot sensor unit 4 to the center of gravity position of the foot 90a accurately. This provides an effect that the degree of freedom of attachment of the foot sensor unit 4 is improved. This also applies to the crus sensor unit 5.

ところで、上記の例では、剪断力検出手段1は、アクチュエータ8が装着された下肢90の関節の角度(すなわち下腿90bの水平面Hに対する角度θ)と、下肢90の足90aにかかる床反力のy軸成分F0Y及びz軸成分F0Zと、下肢90の足90a及び下腿90bのそれぞれの加速度のy軸成分a1y,a2y及びz軸成分a1z,a2zとをそれぞれ検出する検出手段2として、圧力センサ3と、加速度センサ4a,5aと、ジャイロセンサ4b,5bとを有しており、この検出手段2の検出結果を用いて下肢90の膝にかかる剪断力Fsを算出するように構成されている。 By the way, in the above example, the shearing force detection means 1 has the joint angle of the lower limb 90 to which the actuator 8 is attached (that is, the angle θ with respect to the horizontal plane H of the lower leg 90b) and the floor reaction force applied to the leg 90a of the lower limb 90. Detection means for detecting the y-axis component F 0Y and the z-axis component F 0Z and the y-axis components a 1y and a 2y and the z-axis components a 1z and a 2z of the accelerations of the legs 90a and the lower legs 90b of the lower limb 90, respectively. 2 includes a pressure sensor 3, acceleration sensors 4 a and 5 a, and gyro sensors 4 b and 5 b, and the shear force Fs applied to the knee of the lower limb 90 is calculated using the detection result of the detection means 2. It is configured.

ここで、関節反力は、例えば上記式(1),(2)等に示されるように、床反力による項と、加速度による項とを有しており、関節反力を床反力と加速度とを用いて算出した場合と、関節反力を床反力のみを用いて算出した場合と、関節反力を加速度のみを用いて算出した場合との各場合において、関節反力の値を比較すると、図6に示すようなグラフが得られた。   Here, the joint reaction force has a term due to the floor reaction force and a term due to acceleration, as shown in the above formulas (1) and (2), for example. The value of the joint reaction force is calculated in each of the case where the calculation is performed using acceleration, the case where the joint reaction force is calculated using only the floor reaction force, and the case where the joint reaction force is calculated using only the acceleration. In comparison, a graph as shown in FIG. 6 was obtained.

図6に示すグラフを参照すれば明らかなように、加速度による項の影響は、床反力の影響に比べて小さい。   As apparent from the graph shown in FIG. 6, the influence of the term due to the acceleration is smaller than the influence of the floor reaction force.

そこで、剪断力検出手段1としては、アクチュエータ8が装着された下肢90の関節の角度と、下肢90の足90aにかかる床反力のy軸成分F0Y及びz軸成分F0Zとをそれぞれ検出する検出手段として、ジャイロセンサ5bと、圧力センサ3とを有し、この検出手段の検出結果を用いて下肢90の膝にかかる剪断力Fsを算出するように構成されたものであってもよい。 Accordingly, as the shearing force detecting means 1, detection and joint angle of the lower limb 90 the actuator 8 is mounted, such floor reaction force on the foot 90a of the leg 90 y-axis component F 0Y and z-axis and a component F 0Z respectively As the detecting means, the gyro sensor 5b and the pressure sensor 3 may be provided, and the shearing force Fs applied to the knee of the lower limb 90 may be calculated using the detection result of the detecting means. .

このようにすれば、加速度センサの分だけ構成を簡略化でき、また、加速度を含む計算を省略できるという効果が得られる。   In this way, the configuration can be simplified by the amount corresponding to the acceleration sensor, and the calculation including the acceleration can be omitted.

一方、床反力は、両下腿の質量をそれぞれms、左下腿の重心位置における加速度をas、右下腿の重心位置における加速度をasとし、両大腿の質量をそれぞれmt、左大腿の重心位置における加速度をat、右大腿の重心位置における加速度をatとし、頭部及び上肢を含む体幹の質量をmu、該体幹の重心位置における加速度をauとすれば、床反力Frfは、次式(6)で表すことができる。この点については、参考文献1(大瀧保明、佐川貢一、猪岡光、「加速度センサとジャイロセンサを用いた連続歩行分析アルゴリズム」、日本機械学会論文集(C編)、社団法人日本機械学会、2001年3月、67巻、655号、p782−788)に詳細に記載されている。 On the other hand, the floor reaction force is ms for the mass of both lower legs, as L for the acceleration at the center of gravity of the left lower leg, as R for the acceleration at the center of gravity of the right lower leg, mt for the mass of both thighs, and the center of gravity of the left thigh, respectively. If the acceleration at the position is at L , the acceleration at the center of gravity of the right thigh is at R , the mass of the trunk including the head and upper limbs is mu, and the acceleration at the center of gravity of the trunk is au, then the floor reaction force Frf Can be expressed by the following equation (6). Regarding this point, Reference 1 (Yasuaki Ohtsuki, Koichi Sagawa, Hikaru Sasaoka, “Continuous Gait Analysis Algorithm Using Accelerometer and Gyro Sensor”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Japan Society of Mechanical Engineers, March 2001, Vol. 67, No. 655, p. 782-788).

Figure 2008029424
Figure 2008029424

つまり、左右の下腿と、左右の大腿と、体幹とにそれぞれ加速度センサを設けることで、床反力Frfを求めることができる。   That is, the floor reaction force Frf can be obtained by providing acceleration sensors on the left and right lower legs, the left and right thighs, and the trunk.

したがって、剪断力検出手段1としては、アクチュエータ8が装着された下肢90の関節の角度と、アクチュエータ8が装着された下肢の足、左右の下腿、左右の大腿、及び体幹の加速度をそれぞれ検出する検出手段2として、ジャイロセンサと、加速度センサとを有し、この検出手段の検出結果を用いて下肢90の膝にかかる剪断力Fsを算出するように構成されるものであってもよい。   Therefore, as the shear force detecting means 1, the joint angle of the lower limb 90 to which the actuator 8 is attached and the acceleration of the legs, left and right lower legs, left and right thighs, and the trunk of the lower limb to which the actuator 8 is attached are detected. The detection unit 2 may include a gyro sensor and an acceleration sensor, and may be configured to calculate the shear force Fs applied to the knee of the lower limb 90 using the detection result of the detection unit.

このようにすれば、圧力センサ3を省略することができ、足の裏にセンサがあることによる違和感等が生じることがなくなる。   In this way, the pressure sensor 3 can be omitted, and a sense of incongruity caused by the presence of the sensor on the sole of the foot does not occur.

尚、本実施形態では、x軸方向を無視した例を示しているが、当然ながらx軸方向を考慮して剪断力Fsの検出を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, an example in which the x-axis direction is ignored is shown, but naturally the shearing force Fs may be detected in consideration of the x-axis direction.

また尚、検出手段2では、圧力センサ3や、加速度センサ4a,5a、ジャイロセンサ4b,5bを用いているが、これらの代わりにビデオカメラを用い、画像処理により床反力や、加速度、角速度等を算出するようにしてもよい。   The detection means 2 uses the pressure sensor 3, the acceleration sensors 4a and 5a, and the gyro sensors 4b and 5b, but instead of these, a video camera is used, and floor reaction force, acceleration, angular velocity is obtained by image processing. Etc. may be calculated.

本発明の一実施形態の膝痛緩和装置のブロック図である。It is a block diagram of the knee pain relieving device of one embodiment of the present invention. (a)は、膝痛緩和装置を装着した状態を示す説明図であり、(b)は、リンクモデルの説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the state which mounted | wore the knee pain relief apparatus, (b) is explanatory drawing of a link model. (a)は、下腿のリンクモデルの説明図であり、(b)は、足のリンクモデルの説明図である。(A) is explanatory drawing of the link model of a leg, (b) is explanatory drawing of the link model of a leg. (a)は、アクチュエータを装着した状態を示す説明図であり、(b),(c)は、通常時のアクチュエータの説明図であり、(d),(e)は、固定時のアクチュエータの説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the state with which the actuator was mounted | worn, (b), (c) is explanatory drawing of the actuator at the time of normal, (d), (e) is the actuator at the time of fixation It is explanatory drawing. (a)は、剪断力の時間変化と膝痛の発生タイミングを示すグラフであり、(a)は、剪断力の時間変化と膝痛緩和装置の動作タイミングを示すグラフである。(A) is a graph which shows the time change of a shearing force, and the generation timing of a knee pain, (a) is a graph which shows the time change of a shearing force, and the operation timing of a knee pain relief apparatus. 関節反力を示すグラフである。It is a graph which shows a joint reaction force.

符号の説明Explanation of symbols

1 剪断力検出手段
7 制御手段
8 アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shear force detection means 7 Control means 8 Actuator

Claims (5)

人体の下肢に装着されるアクチュエータと、該アクチュエータが装着された下肢の膝にかかる剪断力を検出する剪断力検出手段と、該剪断力検出手段の検出出力を元に前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検出出力が所定の閾値以上であれば、前記下肢の膝関節を固定するように前記アクチュエータを制御し、前記検出出力が所定の閾値未満であれば、前記下肢の膝関節を固定しないように前記アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする膝痛緩和装置。   An actuator to be worn on the lower limb of a human body, a shearing force detecting means for detecting a shearing force applied to a knee of the lower limb to which the actuator is attached, and a control means for controlling the actuator based on a detection output of the shearing force detecting means The control means controls the actuator to fix the knee joint of the lower limb if the detection output is equal to or greater than a predetermined threshold, and if the detection output is less than the predetermined threshold, A knee pain relieving device configured to control the actuator so as not to fix a knee joint of a lower limb. 前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢にかかる床反力とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の膝痛緩和装置。   The shearing force detecting means includes detecting means for detecting an angle of a joint of a lower limb to which the actuator is mounted and a floor reaction force applied to the lower limb, and using the detection result of the detecting means, The knee pain relieving device according to claim 1, wherein the device is configured to calculate a shear force applied to the knee. 前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢の加速度とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の膝痛緩和装置。   The shearing force detecting means has detecting means for detecting the joint angle of the lower limb to which the actuator is attached and the acceleration of the lower limb, respectively, and is applied to the knee of the lower limb using the detection result of the detecting means. The knee pain relieving apparatus according to claim 1, wherein the knee pain relieving apparatus is configured to calculate a shearing force. 前記剪断力検出手段は、前記アクチュエータが装着された下肢の関節の角度と、前記下肢にかかる床反力と、前記下肢の加速度とをそれぞれ検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果を用いて前記下肢の膝にかかる剪断力を算出するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の膝痛緩和装置。   The shear force detection means includes detection means for detecting an angle of a joint of a lower limb to which the actuator is mounted, a floor reaction force applied to the lower limb, and an acceleration of the lower limb, and a detection result of the detection means The knee pain relieving device according to claim 1, wherein the device is configured to calculate a shearing force applied to the knee of the lower limb by using an arm. 前記アクチュエータは、人体の下肢の膝を囲繞する筒状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の膝痛緩和装置。   The knee pain relieving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the actuator is formed in a cylindrical shape surrounding a knee of a lower limb of a human body.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012086202A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 株式会社uDesign Joint support brace and rehabilitation device
JP7358569B1 (en) 2022-06-24 2023-10-10 株式会社BOC Technology Knee care walking assist supporter for the elderly

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305052A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Sumitomo Rubber Ind Ltd Knee supporter
JP2903509B1 (en) * 1998-06-19 1999-06-07 保 佐喜眞 Knee orthosis
JP2000317002A (en) * 1999-05-12 2000-11-21 Japan Steel Works Ltd:The Method and device for detecting and preventing fall of body
JP2004008449A (en) * 2002-06-06 2004-01-15 Japan Science & Technology Corp Bow tube actuator and joint exercise support device using the same
JP3530959B2 (en) * 1993-12-13 2004-05-24 株式会社東京アールアンドデー Electric assist device for flatland walking and stair walking
JP2004261525A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Microstone Corp Judging method and judging device for gonarthorosis
WO2004087033A1 (en) * 2003-03-28 2004-10-14 Hitachi Medical Corporation Wear-type joint drive device
WO2004110568A1 (en) * 2003-05-21 2004-12-23 Matsushita Electric Works, Ltd. Leg portion training device
JP2006034640A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Matsushita Electric Works Ltd Exercise assistant device
JP2006175143A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Eiji Takubo Knee support member and knee brace

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3530959B2 (en) * 1993-12-13 2004-05-24 株式会社東京アールアンドデー Electric assist device for flatland walking and stair walking
JPH10305052A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Sumitomo Rubber Ind Ltd Knee supporter
JP2903509B1 (en) * 1998-06-19 1999-06-07 保 佐喜眞 Knee orthosis
JP2000317002A (en) * 1999-05-12 2000-11-21 Japan Steel Works Ltd:The Method and device for detecting and preventing fall of body
JP2004008449A (en) * 2002-06-06 2004-01-15 Japan Science & Technology Corp Bow tube actuator and joint exercise support device using the same
JP2004261525A (en) * 2003-03-04 2004-09-24 Microstone Corp Judging method and judging device for gonarthorosis
WO2004087033A1 (en) * 2003-03-28 2004-10-14 Hitachi Medical Corporation Wear-type joint drive device
WO2004110568A1 (en) * 2003-05-21 2004-12-23 Matsushita Electric Works, Ltd. Leg portion training device
JP2006034640A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Matsushita Electric Works Ltd Exercise assistant device
JP2006175143A (en) * 2004-12-24 2006-07-06 Eiji Takubo Knee support member and knee brace

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012086202A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 株式会社uDesign Joint support brace and rehabilitation device
JPWO2012086202A1 (en) * 2010-12-22 2014-05-22 株式会社 uDesign Joint support orthosis and rehabilitation device
JP7358569B1 (en) 2022-06-24 2023-10-10 株式会社BOC Technology Knee care walking assist supporter for the elderly
JP2024002739A (en) * 2022-06-24 2024-01-11 株式会社BOC Technology Knee care type walking assist supporter for elderly people

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