JP2012081124A - Walking assist device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力発生装置の動力を使用者の下肢に歩行補助力として付与する歩行補助装置に関する。 The present invention relates to a walking assistance device that applies power of a power generation device to a lower limb of a user as a walking assistance force.
下肢部の筋力低下者のための歩行補助や歩行リハビリテーション等のために、使用者(着用者)の下肢部、特に大腿部に動力発生装置の動力を歩行補助力(歩行アシスト力)として付与する歩行補助装置が公知となっている(例えば、特許文献1〜4)。この種の歩行補助装置は、使用者の腰部に装着されて使用者の腰背部から左右の腰側部に延在する略C字形の腰部フレームと、腰部フレームの左右の腰側部に対応する部分に取り付けられた左右の動力発生装置と、動力発生装置が発生する動力を大腿部運動の補助力(歩行補助力)として大腿部に伝達する大腿部装具(アーム)とを含む。 Power of the power generator is applied to the lower limbs of the user (wearer), especially the thigh as walking assistance (walking assistance) for walking assistance and walking rehabilitation for those with weak muscles in the lower limbs A walking assist device is known (for example, Patent Documents 1 to 4). This type of walking assist device corresponds to the substantially C-shaped waist frame that is attached to the user's waist and extends from the user's waist back to the left and right waist sides, and the left and right waist sides of the waist frame. It includes a left and right power generation device attached to the part, and a thigh orthosis (arm) that transmits the power generated by the power generation device to the thigh as an assist force for thigh movement (walking assist force).
歩行補助装置は、使用者や使用者を補助する介助者から見て、簡単に状態が把握できることが好ましい。ここでの歩行補助装置の状態とは、電源が切られた状態、電源が入っているが動力発生装置の作動が禁止された待機状態、動力発生装置が作動可能である作動可能状態、歩行補助装置に異常が発生したエラー状態、システムチェック中であるシステムチェック状態等をいう。特に、歩行補助装置は、使用者の大腿部の動きを検知した後に、その大腿部の動きに応じた歩行補助力を与えるため、使用者が大腿部を動かしてみるまで歩行補助装置の状態がわからないという問題がある。 It is preferable that the walking assist device can easily grasp the state when viewed from the user or an assistant who assists the user. The state of the walking assistance device here is a state where the power is turned off, a standby state where the power is turned on but the operation of the power generation device is prohibited, an operable state where the power generation device is operable, and a walking assistance An error state in which an error has occurred in the device, a system check state during system check, etc. In particular, the walking assistance device provides a walking assistance force corresponding to the movement of the thigh after detecting the movement of the user's thigh, and therefore the walking assistance device until the user tries to move the thigh. There is a problem of not knowing the state of.
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、使用者や介助者が歩行補助装置の状態を簡単に認識することができるようにすることを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above background, Comprising: It makes it a subject that a user and a caregiver can recognize the state of a walking assistance apparatus easily.
上記課題を解決するために、使用者の腰部に装着され、腰背部から左右の腰側部へと延出した略C字状の腰部フレーム(22)と、前記腰部フレームに支持された左右一対の動力発生装置(26、28)と、前記動力発生装置の出力軸に結合され、前記動力発生装置の出力を使用者の脚部に伝達する左右一対のアーム(60、62)と、前記腰部フレームに支持され、前記動力発生装置を制御する電装ユニット(14)とを備えた歩行補助装置(10)であって、前記腰部フレームの前記腰背部に対応する部分の後面に、後方へと露呈するように設けられた第1表示部(101)と、前記腰部フレームの左側の端部に、前方および左方へと露呈するように設けられた第2表示部(102)と、前記腰部フレームの右側の端部に、前方および右方へと露呈するように設けられた第3表示部(103)とを有し、前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて前記第1〜第3表示部の表示態様を制御し、かつ前記第1〜第3表示部の表示態様が互いに同一となるように制御することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a substantially C-shaped waist frame (22) attached to the user's waist and extending from the back of the waist to the left and right waist sides, and a pair of left and right supported by the waist frame Power generation device (26, 28), a pair of left and right arms (60, 62) coupled to the output shaft of the power generation device and transmitting the output of the power generation device to a user's leg, and the waist A walking assistance device (10) that is supported by a frame and includes an electrical unit (14) that controls the power generation device, and is exposed rearward on a rear surface of a portion of the waist frame corresponding to the waist back portion. A first display unit (101) provided to perform, a second display unit (102) provided to be exposed forward and left at the left end of the waist frame, and the waist frame On the right end of the front and right A third display unit (103) provided so as to be exposed, and the electrical unit controls display modes of the first to third display units according to an operating state of the walking assist device. The display modes of the first to third display units are controlled to be the same.
この構成によれば、使用者および介助者は、歩行補助装置の前後左右いずれの方向からでも歩行補助装置の状態を視覚的に簡単に認識することができる。 According to this configuration, the user and the assistant can easily visually recognize the state of the walking assistance device from any of the front, rear, left, and right directions of the walking assistance device.
本発明の他の側面は、前記第1〜第3表示部は、それぞれLEDを有し、前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて、前記第1〜第3表示部の前記LEDの発光色、発光強度および発光間隔の少なくとも1つを変化させることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, each of the first to third display units has an LED, and the electrical unit is configured to change the first to third display units according to an operating state of the walking assist device. It is characterized in that at least one of the emission color, emission intensity and emission interval of the LED is changed.
この構成によれば、歩行補助装置は、使用者および介助者に視認し易い表示を与えることができる。 According to this configuration, the walking assistance device can give a display that is easily visible to the user and the assistant.
本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、少なくとも(1)前記電装ユニットが起動されているが、前記動力発生装置への電力供給が禁止されている待機状態、(2)前記待機状態において前記電装ユニットのシステムチェックが行われているシステムチェック状態、(3)前記電装ユニットが起動され、かつ前記動力発生装置への電力供給が可能となっている作動可能状態、(4)前記電装ユニットおよびまたは前記動力発生装置に異常が発生したエラー状態、に応じて前記第1〜第3表示部の前記表示態様を変化させることを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the electrical unit includes at least (1) a standby state in which the electrical unit is activated, but power supply to the power generator is prohibited, and (2) in the standby state. A system check state in which a system check of the electrical unit is performed; (3) an operable state in which the electrical unit is activated and power can be supplied to the power generation device; and (4) the electrical unit. In addition, the display mode of the first to third display units is changed according to an error state in which an abnormality has occurred in the power generation device.
この構成によれば、歩行補助装置は、使用者および介助者に各種状態を認識させることができる。 According to this configuration, the walking assistance device can make the user and the assistant recognize various states.
本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、音を発生するためのブザー(99)を有し、前記(1)〜(4)の各状態に応じて前記第1〜第3表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the electrical unit has a buzzer (99) for generating sound, and the first to third display portions are in accordance with the states (1) to (4). The display mode and the buzzer sounding mode are controlled.
この構成によれば、歩行補助装置は、視覚に加えて聴覚を利用して使用者および介助者に各種状態を認識させることができる。 According to this configuration, the walking assistance device can cause the user and the assistant to recognize various states using hearing in addition to vision.
本発明の他の側面は、前記電装ユニットは、当該電装ユニットに電力を供給するバッテリ(92)の残量に応じて、前記第1〜第3表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, the electrical unit has a display mode of the first to third display units and a sounding mode of the buzzer according to the remaining amount of the battery (92) that supplies power to the electrical unit. It is characterized by controlling.
この構成によれば、歩行補助装置は、バッテリ残量を使用者および介助者に認識させることができる。 According to this configuration, the walking assistance device can make the user and the assistant recognize the remaining battery level.
以上の構成によれば、歩行補助装置は使用者や介助者に、状態を簡単に認識させることができる。 According to the above configuration, the walking assistance device can make the user or the assistant easily recognize the state.
以下、図面を参照して、本発明を歩行補助装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、歩行補助装置の方向を各図に示す方向に基づいて説明する。歩行補助装置は、略左右対称な構造を有しており、使用者に装着された状態で、その前後方向が使用者の矢状軸に一致し、その左右方向が使用者の前額軸に一致する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a walking assistance device will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the direction of the walking assist device will be described based on the directions shown in the drawings. The walking assist device has a substantially bilaterally symmetric structure, and when attached to the user, the front-rear direction coincides with the user's sagittal axis, and the left-right direction corresponds to the user's forehead axis. Match.
図1および図2に示すように、歩行補助装置10は腰部装具12を有する。腰部装具12は、平面視で略C字形状をなす中空構造のメインフレーム(腰部フレーム)22を備えている。メインフレーム22は、使用者の腰部に装着された状態で、腰背部より左右の腰側部側かつ前方へ延出し、左前端部分22Bおよび右前端部分22Cを構成している。メインフレーム22は、プラスチックの成形品で、例えば、ポリアミド樹脂やガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性(機械的強度)を有する材料により構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、メインフレーム22の使用者の腰背部に対応する中間部分22Aには、前後方向に貫通する収容孔25が形成されており、当該収容孔25内には、電装ユニット14が収容されている。電装ユニット14は収容孔25に収容された状態で、収容孔25の周縁部にゴムブッシュを介してボルト締結されている。
As shown in FIG. 2, an
図1に示すように、メインフレーム22の中間部分22Aの前方側には、使用者の腰背部に当接する背部当て板24がヒンジを介して回動自在に取り付けられている。背部当て板24は、前方側へと回動することによって、電装ユニット14の前面を前方側に露出させる。
As shown in FIG. 1, on the front side of the
メインフレーム22の内側には使用者の腹部に巻き付けられる腹部ベルト30が設けられている。腹部ベルト30は、それぞれの後端がメインフレーム22に結合された左側ベルト36および右側ベルト38と、左側ベルト36および右側ベルト38の前端にバックル39を介して連結された前側ベルト40と、左側ベルト36および右側ベルト38の内側(使用者側)に設けられた幅広の左横腹部ベルト44および右横腹部ベルト46とにより構成されている。これらのベルト36、38、40、44、46は、織布や皮革等の可撓性材料から構成されている。左側ベルト36および右側ベルト38の前端部は、メインフレーム22の左右の前端部分22B、22Cから延出する左側スタビライザ部材48および右側スタビライザ部材49によって保持されている。
An
左右の前端部分22B、22Cの下側には、動力発生装置である左電動モータユニット26および右電動モータユニット28が前後方向軸回りに回動可能に取り付けられている。左右の電動モータユニット26、28は、電動モータ51、52と、電動モータ51、52の出力部材の回動角度を検出する角度センサ53、54をケーシング55、56内に内蔵している。
A left
電動モータユニット26、28には、電動モータ51、52の出力部材とトルク伝達関係で連結されるスイングアーム(大腿部フレーム)60、62の基端部60A、62Aが着脱可能に連結されている。
The
スイングアーム60、62は、アルミニウム等の軽金属や、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等の高剛性を有する材料により構成され、使用者の股関節部の外側から使用者の大腿部前側へと太腿に沿って延びるように捩られた形状に形成されている。
The
スイングアーム60、62の大腿部前側に位置する先端部60B、62Bには、大腿前部当て板68、70が、首振り可能に取り付けられている。大腿前部当て板68、70は、プラスチック製で、大腿前部の形状に合った湾曲形状をしており、通気性と柔軟性を高めるために、上下方向に延在する多数のスリットが形成されている。大腿前部当て板68、70には、使用者の大腿部に巻き掛けられる大腿部ベルト73、74がバックル75、76を介して結合されている。
Thigh
電装ユニット14は、CPUやメモリ等から構成されたマイクロコンピュータを含むECU91と、ECU91および左右の電動モータ51、52に電力を供給するためのバッテリ92と、ECU91によって制御される左右一対のインバータ93、94と、バッテリ92とECU91および左右の電動モータ51、52とを接続・切断する主電源スイッチ96と、バッテリ92の電圧をECU91に適した電圧に変圧するDC/DCコンバータ95と、ECU91に作動制御され、警告音を発生するブザー99とを備えている(図3参照)。
The
主電源スイッチ96は、電路を開閉する開閉器であって、押すたびにオンとオフが反転する位置保持型スイッチ(オルタネートスイッチ)の押しボタンスイッチであってよく、図2に示すように、その操作部である押しボタンは電装ユニット14の後面に、後方へと露呈するように設けられている。図3に示すように、主電源スイッチ96は、オンされた状態で、バッテリ92からECU91と、左右一対のインバータ93、94を介して左右の電動モータ51、52とに電力の供給を可能にする一方、オフ状態でバッテリ92からECU91および左右の電動モータ51、52への電力供給を遮断する。
The
主電源スイッチ96の後方に露呈した面には、第1表示部101が設けられている。第1表示部101は、押しボタンの内部に設けられた2色LEDと、2色LEDを覆う透光性のカバーとからなり、第1表示部101の発光状態は歩行補助装置10の後方に位置する者から視認可能となっている。
A
また、図3に示すように、ECU91には、メインフレーム22の左右の前端部分22B、22Cに設けられた左手元スイッチ97および右手元スイッチ98からの信号が入力される。左手元スイッチ97および右手元スイッチ98は、メインフレーム22の左右の前端部分22B、22Cに傾動可能に設けられている。左手元スイッチ97および右手元スイッチ98は、捩りばねによって一方の傾動方向に付勢されており、捩りばねの付勢力に抗して他方の傾動方向に押圧された場合に信号をECU91に出力する。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、左右の手元スイッチ97、98の前面は曲面状に形成されており、それらの前面部には、第2表示部102および第3表示部103が設けられている。第2表示部102は、2色LEDと、2色LEDを覆う透光性のカバーとからなり、第2表示部102の発光状態は歩行補助装置10の前方および左方、上方に位置する者から視認可能となっている。同様に、第3表示部103は、2色LEDおよびカバーを備え、歩行補助装置10の前方および右方、上方に位置する者から視認可能となっている。第1〜第3表示部101〜103の2色LEDは、それぞれ赤色または緑色に発光可能であり、ECU91に接続されて、発光色、発光強度および発光間隔の発光態様がECU91によって制御されている。本実施形態では、第1〜第3表示部101〜103の2色LEDは、互いに同一となる発光態様となるように制御されている。
As shown in FIG. 1, the front surfaces of the left and right hand switches 97 and 98 are formed in a curved shape, and a
主電源スイッチ96がオンされた後、左右の手元スイッチ97、98のいずれも操作されない場合には、バッテリ92からECU91および左右のインバータ93、94に電力が供給されるもののECU91が左右のインバータ93、94を構成するスイッチング素子の開閉制御しないため、左右の電動モータ51、52の作動が禁止されている。この状態を待機状態という。待機状態からの左右の手元スイッチ97、98のいずれかが操作されて、左右の手元スイッチ97、98のいずれかからECU91に信号が入力されると、ECU91が左右のインバータ93、94を制御可能になり、左右の電動モータ51、52が作動可能になる。この状態を作動可能状態という。この作動可能状態から、再び左右の手元スイッチ97、98のいずれかを操作すると、手元スイッチ97、98からECU91に信号が入力され、ECU91による左右のインバータ93、94の制御が禁止され、左右の電動モータ51、52が作動不能になる。なお、作動可能状態において、主電源スイッチ96をオフにすると、バッテリ92からECU91および電動モータ51,52への電力供給が遮断され、電動モータ51,52が駆動することはない。
If neither the left or right hand switches 97, 98 are operated after the
作動可能状態では、使用者の大腿部の動きに応じてスイングアーム60、62が回動した際に、角度センサ53が検出した角度信号に応じて、ECU91がスイングアーム60、62の回動量を決定し、左右のインバータ93、94を駆動して左右の電動モータ51、52を駆動する。これにより、左右の電動モータ51、52が発生する動力が使用者の大腿部に歩行補助力として付与される。
In the operable state, when the
ECU91は、上記の待機状態および作動可能状態に加えて、少なくともシステムチェック状態と、エラー状態とを取り得る。システムチェック状態は、ECU91が待機状態のときに取り得る状態であり、ECU91が角度センサ53や他のセンサから入力される値と所定の閾値とを比較してシステムが正常に作動しているか否かを確認している状態である。エラー状態は、システムチェック状態において異常が検出された際にとる状態であり、この状態では作動可能状態への移行が禁止されており、左右の手元スイッチ97、98からECU91に信号が入力されても作動可能状態へと変化しない。
The
第1〜第3表示部101〜103とブザー99は、歩行補助装置10が、上記の待機状態、作動可能状態、システムチェック状態、エラー状態のいずれの状態となっているのかを視覚的および聴覚的に示す。例えば、待機状態では、第1〜第3表示部101〜103がそれぞれ同じ明るさで緑色に発光し続けるとともにブザー99が鳴動せず、作動可能状態では、第1〜第3表示部101〜103がそれぞれ同じ明るさで赤色に発光し続けるとともにブザー99が鳴動せず、システムチェック状態では、第1〜第3表示部101〜103がそれぞれ同じ明るさで緑色に1秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー99が鳴動せず、エラー状態では、第1〜第3表示部101〜103がそれぞれ同じ明るさで赤色に1秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー99が警告音を発するようにしてもよい。
The first to
また、ECU91がバッテリ92から供給される電圧が所定値以下か否かを判定し、所定値以下の場合にはバッテリ残量が低下しているとして、第1〜第3表示部101〜103がそれぞれ同じ明るさで赤色に2秒間隔で点滅発光を繰り返すとともにブザー99が上記のエラー状態のときと異なる警告音を発するようにしてもよい。
Further, the
本実施形態では、歩行補助装置10の後方から視認可能な位置に第1表示部101を設け、歩行補助装置10の前方、左方および上方から視認可能な位置に第2表示部102を設け、歩行補助装置10の前方、右方および上方から視認可能な位置に第3表示部103を設け、第1〜第3表示部101〜103がいずれも同じ表示態様を示すようにしたため、歩行補助装置10の使用者を補助する介助者は、歩行補助装置10の前後左右いずれの方向からでも歩行補助装置10の状態を視覚により把握することができる。なお、歩行補助装置10の使用者は、第2表示部102または第3表示部103を上方から確認することができる。
In this embodiment, the
また、ブザー99を第1〜第3表示部101〜103と併用することによって、使用者等に伝達する状態のバリエーションを増加させることができる。特に、ブザー99による警告音は、第1〜第3表示部101〜103を見ない場合においても、使用者等に歩行補助装置10の状態を認識させることができるため、エラーが発生した場合や、バッテリの残量が少ない等、異常状態を確実に使用者に認識させる必要がある場合に有用である。
Moreover, the variation of the state transmitted to a user etc. can be increased by using the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、2色LEDは、公知の様々なLEDや発光体(電球)等で代替が可能であり、発光色を増加させる等によって、歩行補助装置10の様々な状態を表示することができる。また、実施形態では、第1〜第3表示部101〜103を主電源スイッチ96および左右の手元スイッチ97、98に設けたが、電装ユニット14の後面や、メインフレーム22に直接設けてもよい。また、実施形態では、待機状態や作動可能状態等を例に挙げて第1〜第3表示部101〜103およびブザー99の表示態様および鳴動態様を示したが、他の様々な状態に合わせて表示態様等を変更するようにしてよい。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, the two-color LED can be replaced with various known LEDs or light emitters (light bulbs), and can display various states of the walking assist
10…歩行補助装置、12…腰部装具、14…電装ユニット、22…メインフレーム(腰部フレーム)、22A…中間部分、22B…左前端部分、22C…右前端部分、26,28…電動モータユニット、51,52…電動モータ、53…角度センサ、60,62…スイングアーム、91…ECU、92…バッテリ、93…インバータ、95…DC/DCコンバータ、96…主電源スイッチ、97…左手元スイッチ、98…右手元スイッチ、99…ブザー、101…第1表示部、102…第2表示部、103…第3表示部、
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記腰部フレームの前記腰背部に対応する部分の後面に、後方へと露呈するように設けられた第1表示部と、
前記腰部フレームの左側の端部に、前方および左方へと露呈するように設けられた第2表示部と、
前記腰部フレームの右側の端部に、前方および右方へと露呈するように設けられた第3表示部と
を有し、
前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて前記第1〜第3表示部の表示態様を制御し、かつ前記第1〜第3表示部の表示態様が互いに同一となるように制御することを特徴とする歩行補助装置。 A substantially C-shaped waist frame that is mounted on the user's waist and extends from the waist back to the left and right waist sides, a pair of left and right power generators supported by the waist frame, and A walking assist device comprising a pair of left and right arms coupled to an output shaft and transmitting the output of the power generation device to a user's leg, and an electrical unit supported by the waist frame and controlling the power generation device Because
A first display portion provided on the rear surface of the portion corresponding to the waist back portion of the waist frame so as to be exposed rearward;
A second display portion provided at the left end portion of the waist frame so as to be exposed forward and leftward;
A third display portion provided at the right end of the waist frame so as to be exposed forward and to the right;
The electrical unit controls the display modes of the first to third display units according to the operating state of the walking assist device, and controls the display modes of the first to third display units to be the same. A walking assist device characterized by that.
前記電装ユニットは、当該歩行補助装置の作動状態に応じて、前記第1〜第3表示部の前記LEDの発光色、発光強度および発光間隔の少なくとも1つを変化させることを特徴とする、請求項1に記載の歩行補助装置。 Each of the first to third display units has an LED,
The electrical unit changes at least one of a light emission color, a light emission intensity, and a light emission interval of the LEDs of the first to third display units according to an operating state of the walking assist device. Item 2. The walking assist device according to Item 1.
音を発生するためのブザーを有し、
前記(1)〜(4)の各状態に応じて前記第1〜第3表示部の表示態様および前記ブザーの鳴動態様を制御することを特徴とする、請求項3に記載の歩行補助装置。 The electrical unit is
Has a buzzer to generate sound,
The walking assistance device according to claim 3, wherein the display mode of the first to third display units and the sounding mode of the buzzer are controlled according to the states (1) to (4).
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