JP2018149106A - 駆動機構付き義足装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1による義肢装着式動作補助装置は、義肢の関節の動作を支援する義肢装着式動作装置であって、駆動力の発生により異なる方向に相対的に駆動される第一、第二駆動端部を有し、前記義肢の関節の側方に配置された駆動部と、前記義肢の関節の一側に前記駆動部の第一駆動端部を連結する第一連結部と、前記義肢の関節の他側に前記駆動部の第二の駆動端部を連結する第二連結部と、前記義肢の関節の動作に応じた駆動力が前記関節に伝達されるように前記駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする義肢装着式動作補助装置が開示されている。
しかしながら、使用者の中には、このような訓練が困難であったり、また所望の生体電位を発生させることも困難なことがあった。また、義肢装着側の大腿部の動作が不完全で、所望の生体電位を取り出すことが困難な場合もあった。
図1は、本発明による駆動機構付き義足装置10(以下、義足装置という)の第一の実施形態の構成を示す図であり、図2は、図1の駆動機構付き義足装置10の要部を示す部分側面図であり、図3は、図1の駆動機構付き義足装置10の電気的構成を示すブロック図である。
図1及び図2において、義足装置10は、第一のフレーム11と、第二のフレーム12と、関節部13と、駆動部14と、制御部15と、第一の歩行センサ16と、第二の歩行センサ17と、第三の歩行センサ18とから構成されている。
ここで、義足装置10は、その一方(図示の場合、左方)の脚部21の大腿部21aを途中で切断した使用者20のためのものである。
ここで、駆動部14は、関節部13内に組み込まれて、直接に又は間接的に即ち伝動機構を介して、第二のフレーム12を第一のフレーム11に対して関節部13の揺動軸の周りに回転駆動させるようになっている。
第一の歩行センサ16,第二の歩行センサ17及び第三の歩行センサ18は、それぞれ三軸方向の加速度及び角度を検出するセンサである。各歩行センサ16,17は、使用者20の歩行時における双方の脚部21,22の大腿部21a,22aの歩行姿勢の角度変化及び速度変化として検出することができる。また、第三の歩行センサ18は、使用者20の歩行時における右脚部22の脛部22bの歩行姿勢の角度変化及び速度変化として検出することができる。
これにより、図3に示すように、第一の歩行センサ16,及び第二の歩行センサ17及び第三の歩行センサ18は、それぞれ使用者20の左脚部21の大腿部21a及び右脚部22の大腿部22aと脛部22bの歩行時の動きから、その加速度及び角度から成る歩行姿勢を検出し、それぞれ検出信号S1,S2及びS3を制御部15に送出する。
第一から第三の歩行センサ16〜18により検出される使用者20の進行方向に関して前方への傾斜角度θ1〜θ3(前方に向かって正)は、それぞれ図4に示すように、鉛直方向に対する傾斜角度(所謂鉛直角)として測定される。
図5の横軸は時間軸(ms(ミリ秒))、縦軸はθ1及びθ2の角速度である。
ここで、第一の歩行センサ16及び第二の歩行センサ17により検出される傾斜角度θ1及びθ2の角速度は、歩行時に左右の脚部を交互に前方に振り出すことから、図5のグラフに示すように、半周期分だけずれてほぼ同じである。傾斜角度θ1及びθ2の2つの角速度の変化はほぼ同じである。当然、角速度を積分した角度θ1及びθ2も半周期分だけずれてほぼ同じとなる。
以上のことから、直進歩行においては、左右の足の大腿部および脛部の動きはほぼ同じであることが分かる。それ故、義足側の大腿部の動きに合わせて、義足の第二のフレーム12を半周期前の健足側の脛部と同じに動かすことにより、健足とほぼ同じ動きをする義足を実現可能となる。
なお、地磁気センサの代わりに方位を検出することができれば、ジャイロ等の他の種類のセンサを使用することも可能である。
図7の義足装置30は、図1及び図3に示す義足装置10に対して、健足の踵部に第四のセンサと義足の接地部12aに駆動部31を付加した構成を有しており、義足装置10とほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる構成になっている。
即ち、義足装置30は、第二のフレーム12の下端に設けられた接地部12aが、第二のフレーム12に対して横方向に延びる旋回軸12bの周りに旋回可能に支持されていると共に、第二の駆動部31により旋回軸12bの周りに旋回駆動される。さらに、義足装置30は、使用者20の正常側の脚部22の(足首から下方の)足部22cに取り付けられた第四の歩行センサ32によって制御される駆動部31を備えている。
なお、この第四の歩行センサ32も、方位を検出するための地磁気センサを含むように構成されていてもよい。この場合、この地磁気センサの検出信号に基づいて、制御部15は、使用者20の歩行の際の足部22cの爪先の方向を検出することができる。これにより、第四の歩行センサ32は、図9に示すように、使用者20の正常な右脚部22の足部22cの歩行時の動きから、その加速度及び傾斜角度θ4から成る歩行姿勢を検出し、検出信号S4を制御部15に送出する。
例えば、上述した実施形態においては、各歩行センサ16,17,18及び32は、三軸方向の加速度及び角度を検出するように構成されているが、少なくとも左右方向に延びる水平軸の周りの角度変化を検出することができればよい。
また、上述した実施形態においては、駆動部14及び第二の駆動部31は、例えばステッピングモータにより構成されているが、これに限らず、回転角度及び回転速度を制御できるものであれば、他の任意の構成の駆動手段を使用することが可能である。
11 第一のフレーム
11a 固定部
12 第二のフレーム
12a 接地部
12b 第二のフレーム12に対して横方向に延びる旋回軸
13 関節部
14,31 駆動部
15 制御部
16 第一の歩行センサ
17 第二の歩行センサ
18 第三の歩行センサ
20 使用者
21 一方(義足装着側)の脚部
21a 大腿部
22 他方(正常側)の脚部
22a 大腿部
22b 脛部
22c 足部
31 第二の駆動部
32 第四の歩行センサ
S1,S2,S3,S4 検出信号
θ1,θ2,θ3,θ0 傾斜角度
θ4,θ5 床に対する足裏の角度
Δθ,Δθ1,Δθ2 角度差
Claims (7)
- 第一のフレームと、前記第一のフレームの下端に対して関節部を介して上端が揺動可能に連結された第二のフレームと、前記第一のフレームに対して前記第二のフレームを前記関節部にて回転駆動する駆動部と、前記第一のフレームの上端に使用者の一方の義足装着側の脚部の大腿部下端の断端を受容し保持する固定部と、前記駆動部を駆動制御する制御部と、から成る駆動機構付き義足装置において、
使用者の一方の大腿部の歩行姿勢を検出する第一の義足装着側の歩行センサと、使用者の他方の正常側の大腿部の歩行姿勢を検出する第二の正常側の歩行センサと、使用者の他方の正常側の脛部の歩行姿勢を検出する第三の歩行センサと、を備えており、
前記制御部が、前記第一,第二及び第三の歩行センサで検出された各歩行姿勢に基づいて、前記駆動部を駆動制御することを特徴とする、駆動機構付き義足装置。 - 前記第二のフレームの下端に横方向の旋回軸の周りに旋回可能に取り付けられた接地部と、前記接地部を前記旋回軸の周りに旋回駆動する第二の駆動部を備えており、
さらに、使用者の他方の正常側の足部の歩行姿勢を検出する第四の歩行センサを備え、
前記制御部が、前記第四の歩行センサを含む各歩行センサで検出された各歩行姿勢に基づいて、前記駆動部及び前記第二の駆動部を駆動制御することを特徴とする、請求項1に記載の駆動機構付き義足装置。 - 前記各歩行センサが、三軸方向の加速度及び角度を検出するセンサであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の駆動機構付き義足装置。
- 前記各歩行センサで検出された三軸方向の加速度が所定値より小さい場合に、前記制御部が、前記駆動部及び/又は第二の駆動部の駆動を行なわず静止状態を保持することを特徴とする、請求項3に記載の駆動機構付き義足装置。
- 前記制御部が、前記第一,第二及び第三の歩行センサそして第四の歩行センサからの検出信号に基づいて、使用者の双方の脚部の歩行姿勢を比較して、使用者の他方の脚部の歩行姿勢と半周期分だけずれるように前記駆動部及び/又は第二の駆動部を駆動制御することを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の駆動機構付き義足装置。
- 前記制御部が、前記第一,第二の歩行センサ及び第三の歩行センサそして第四の歩行センサからの検出信号に基づいて、使用者の双方の脚部の歩行姿勢の変化量の差に基づいて、左右への曲がりを検出して、前記駆動部及び/又は第二の駆動部を駆動制御することを特徴とする、請求項1〜5の何れかに記載の駆動機構付き義足装置。
- 前記第四の歩行センサを除く各歩行センサのうち、少なくとも一つの歩行センサが、方位を検出するための地磁気センサを備えていることを特徴とする、請求項1〜6の何れかに記載の駆動機構付き義足装置。
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---|---|---|---|---|
JPS5932453A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-21 | 工業技術院長 | 動力義足 |
JP2005230207A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Japan Labour Health & Welfare Organization | 健脚制御大腿義足 |
JP2006314670A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Kenichi Katsura | 歩行補助装置及びリハビリテーションシステム |
JP2009153660A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Japan Health Science Foundation | 股関節及び膝関節自動股義足 |
JP2013075342A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Equos Research Co Ltd | 関節角度予測装置及び関節角度予測方法 |
US20160074180A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Rehabilitation Institute Of Chicago | Stance Controller and Related Methods |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5932453A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-21 | 工業技術院長 | 動力義足 |
JP2005230207A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Japan Labour Health & Welfare Organization | 健脚制御大腿義足 |
JP2006314670A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Kenichi Katsura | 歩行補助装置及びリハビリテーションシステム |
JP2009153660A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Japan Health Science Foundation | 股関節及び膝関節自動股義足 |
JP2013075342A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Equos Research Co Ltd | 関節角度予測装置及び関節角度予測方法 |
US20160074180A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Rehabilitation Institute Of Chicago | Stance Controller and Related Methods |
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