JP3183923U - 免荷式リハビリテーションリフト及びスプリングハンガー - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングハンガー上方の上下方向の引張力を検出する荷重計をなくし、免荷式リハビリテーションリフトの全高を抑え、訓練者の頭上に位置する物の少数化と軽量化を図った免荷式リハビリテーションリフトを提供する。
【解決手段】免荷式リハビリテーションリフトは、フレーム２と、フレームの上部に設けられた吊り上げ機１１と、吊り上げ機の下方に設けられて吊り上げ機により吊り上げられるスプリングハンガー２０とを備える。スプリングハンガーは、支持部２１と、支持部に支持されたねじりコイルバネ３１と、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部３２と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシート１６が掛けられる掛部３３とを備える。ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重検出用のひずみゲージ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが貼付され、ひずみゲージに荷重計本体８，９が接続される。
【選択図】図１

Description

本考案は、歩行訓練を行うときに、訓練者の足にかかる荷重負荷（体重）の一部を除いて軽減（免荷）するために用いられる免荷式リハビリテーションリフト及びそれに使用するスプリングハンガーに係るものである。

脳卒中や下肢の怪我からの回復期におけるリハビリテーション等のために、歩行訓練をするとき、足に力が入らず、自分の体重を支えることが困難な場合が多い。このような場合に、足にかかる荷重（例えば体重６０Ｋｇ）を免荷して軽減する（例えば免荷量２０ｋｇ分免荷して４０ｋｇに軽減する）ことができれば、歩行訓練が容易になることから、免荷して歩行訓練を行う機器が提案されている。

本発明者らは、先に、図７に示すような、免荷式リハビリテーションリフト８０を提案した。この免荷式リハビリテーションリフト８０は、フレーム８１と、フレーム８１の上部に設けられた吊り上げ機８２と、吊り上げ機８２の下方に設けられて吊り上げ機８２により吊り上げられるスプリングハンガー９０とを備える。フレーム８１は、トレッドミルＴ（屋内でランニングやウォーキングを行うための健康器具。ルームランナー、ランニングマシン、ジョギングマシン、ウォーキングマシンなどとも呼ばれる。）をまたいで使用できる。スプリングハンガー９０は、ねじりコイルバネ９１の両端から左右に延びた一対のアーム部９２にスリングシート１６のストラップ１７を掛けるようにしたものである。このようにスプリングハンガー９０は簡単かつ安価な構成でありながら、スリングシート１６からの荷重に応じて、一対のアーム部９２の相対角度が変わり、これによって常に免荷量を制御するとともに、左右のバランスを調整することができる。

上記の免荷式リハビリテーションリフト８０においては、スプリングハンガー９０と吊り上げ機８２との間に、上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計８３を装着することで、免荷量あるいは足にかかる荷重値をリアルタイムで表示することができる。

実用新案登録第３１６７０３５号公報

しかし、上記の免荷式リハビリテーションリフト８０は、身長１７０ｃｍ以上の者が利用できるようにするには、トレッドミルＴ、スプリングハンガー９０及び吊り上げ機８２の各高さ分と余裕分とを加味して、全高が２５０ｃｍ以上は必要であるところ、スプリングハンガー９０と吊り上げ機８２との間に上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計８３を装着できるようにするには、さらに全高を荷重計８３の高さ分（例えば約１６ｃｍ）だけ高い２６６ｃｍ以上にする必要がある。そのように全高が高くなると、施設によっては天井の高さが足りないことが理由で、免荷式リハビリテーションリフト８０の導入が不可能になる場合がある。かといって、導入可能なように全高を抑えると、身長１７０ｃｍ以上の者が利用できなくなる。

また、安全性を考えると、訓練者の頭上に位置する物はできるだけ少数かつ軽量であることが望まれるが、上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計８３は強度確保のためにかなり重い。

また、荷重計８３の設置位置が高く、目視で確認しづらいという問題もあった。さらに、荷重計８３は免荷量あるいは足にかかる荷重値をリアルタイムで表示することはできても、免荷量の経時的変化を記録し、その記録データから歩行評価を行ったり治療指針につなげたりするといったことはできなかった。

そこで、本考案の目的は、簡単かつ安価な構成のスプリングハンガーによって免荷量の制御を実現するとともに、スプリングハンガーの箇所で荷重を検出することにより、スプリングハンガーの上方に上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計を設けなくても済むようにして、免荷式リハビリテーションリフトの全高を抑えるとともに、訓練者の頭上に位置する物の少数化と軽量化を図ることにある。

本項案のさらなる目的は、スプリングハンガーの箇所で検出した荷重を、目視で確認しやすい位置に表示できるようにすることにある。また、スプリングハンガーの箇所で検出した荷重を、パソコン等の外部機器に入力して免荷量の経時的変化を記録し、その記録データから歩行評価を行ったり治療指針につなげたりできるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本考案の免荷式リハビリテーションリフトは、フレームと、フレームの上部に設けられた吊り上げ機と、吊り上げ機の下方に設けられて吊り上げ機により吊り上げられるスプリングハンガーとを備え、スプリングハンガーは、支持部と、支持部に支持されたねじりコイルバネと、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシートが掛けられる掛部とを備え、ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重検出用のひずみゲージが貼付され、ひずみゲージに荷重計本体が接続されたことを特徴とする。

また、本考案のスプリングハンガーは、支持部と、支持部に支持されたねじりコイルバネと、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシートが掛けられる掛部とを備え、ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重検出用のひずみゲージが貼付されたことを特徴とする。

荷重計本体としては、次の態様を例示できる。
（１）計装アンプと表示器との組み合わせ。
（２）計装アンプとデータの記録が可能な外部機器（パソコン等）との組み合わせ。

本考案によれば、簡単かつ安価な構成のスプリングハンガーによって免荷量の制御を実現できるとともに、スプリングハンガーの箇所で荷重を検出することにより、スプリングハンガーの上方に上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計を設けなくても済むようになり、免荷式リハビリテーションリフトの全高を抑えるとともに、訓練者の頭上に位置する物の少数化と軽量化を図ることができる。

また、荷重計本体として計装アンプと表示器との組み合わせを用いることにより、スプリングハンガーの箇所で検出した荷重を、目視で確認しやすい位置に表示することができる。また、荷重計本体として計装アンプとデータの記録が可能な外部機器（パソコン等）との組み合わせを用いることにより、スプリングハンガーの箇所で検出した荷重から、免荷量の経時的変化を記録し、その記録データから歩行評価を行ったり治療指針につなげたりすることができる。

実施例の免荷式リハビリテーションリフトの（ａ）は低身長者による使用状態を示す正面図、（ｂ）は高身長者による使用状態を示す正面図、（ｃ）は右側面図である。 同リフトに用いたスプリングハンガーの斜視図である。 同スプリングハンガーの正面図である。 同スプリングハンガーの平面図である。 同スプリングハンガーの側面図及び断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はひずみゲージを組み込んだブリッジ回路図、（ｄ）は実施例が採用したブリッジ回路図と信号処理部のブロック図である。 従来の免荷式リハビリテーションリフトの（ａ）は低身長者による使用状態を示す正面図、（ｂ）は高身長者による使用状態を示す正面図である。

免荷式リハビリテーションリフトは、フレームと、フレームの上部に設けられた吊り上げ機と、吊り上げ機の下方に設けられて吊り上げ機により吊り上げられるスプリングハンガーとを備える。スプリングハンガーは、支持部と、支持部に支持されたねじりコイルバネと、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシートが掛けられる掛部とを備える。ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重データ計測用のひずみゲージが貼付され、ひずみゲージには荷重計本体が接続されている。以下、各事項の態様を例示する。

１．フレーム
フレームとしては、特に限定されないが、ベースフレームと該ベースフレームに立設された門型フレームとからなるものを例示できる。

フレームは、トレッドミルをまたいで使用できるものが好ましい。また、フレームは、その高さを調整できるものが好ましい。また、フレームは、その下部（例えば前記ベースフレーム）にキャスタを有し、移動できるものが好ましい。そのキャスタは、回転を止めるロック機構を有するものが好ましい。

２．吊り上げ機
吊り上げ機としては、特に限定されないが、電動モータで吊り上げ帯を巻き揚げる電動巻き揚げ機、電動モータでロッドを繰り出す電動伸縮機等を例示できる。

３．スプリングハンガー
ねじりコイルバネの中心から、スリングシートを支える掛部の作用点（掛部に支持されているスリングシートの部位に幅がある場合には、掛部の作用点は、支持されているスリングシートの部位の中央の位置である。）へと延びるそれぞれの仮想直線は、スリングシートが掛けられていない無荷重の場合に、水平に対し下方へ３０°までの傾斜角度で傾斜していてもよいし、水平に対し上方へ０〜４５°の傾斜角度で傾斜していてもよい。水平に対し上方へ０〜４５°の傾斜角度で傾斜していると、荷重を受けたときの一対のアーム部の相対角度の変わり代が大きくなり、免荷重が大きい場合にも対応しやすいため好ましい。この上方への傾斜角度は５〜４０°が好ましく、１０〜３０°がより好ましく、１５〜２５°が最も好ましい。

アーム部は、ねじりコイルバネと一体形成されたものでもよいし、ねじりコイルバネとは別体形成されてねじりコイルバネに取着されたものでもよい。掛部は、アーム部と一体形成されたものでもよいし、アーム部とは別体形成されてアーム部に取着されたものでもよい。

４．ひずみゲージ（荷重計センサー）
スプリングハンガーのねじりコイルバネ又はアーム部は、荷重が加わるとそれに比例して変形するため、好適な「起歪体」となる。よって、ねじりコイルバネ又はアーム部にひずみゲージを貼付すると、荷重を検出するいわゆるロードセルとして機能するようになる。ねじりコイルバネ又はアーム部のひずみゲージを貼付する箇所は、特に限定されず、スプリングハンガーに荷重がかかったときに引張ひずみが発生する箇所でも、圧縮ひずみが発生する箇所でも、その両箇所でもよい。

ひずみゲージは、電気絶縁物（例えばポリイミド、ポロエステル等）よりなる薄板状のベース上に、金属箔よりなるゲージパターンを形成し、ゲージパターンからリードを引き出したものであり、特定の抵抗値・印加電圧等に限定されない。

ねじりコイルバネ又はアーム部に貼付したひずみゲージがひずむときの微小な抵抗値の変化は、ブリッジを組んで差動電圧を計測することが好ましい。ブリッジの組み方としては、図６の（ａ）のようにブリッジ回路の１辺にひずみゲージが接続され、他の３辺に固定抵抗が接続される１ゲージ法、（ｂ）のようにブリッジ回路の２辺にひずみゲージが接続され（２枚ともアクティブゲージとしてもよいし、１枚をアクティブゲージとし他の１枚を温度補償用のダミーゲージとしてもよい。）、他の２辺に固定抵抗が接続される２ゲージ法、（ｃ）のようにブリッジ回路の４辺にひずみゲージが接続される４ゲージ法、等を例示することができる。

５．荷重計本体
荷重計本体としては、特に限定されないが、計装アンプと表示器との組み合わせ、計装アンプとデータの記録が可能な外部機器（パソコン等）との組み合わせ、これらの組み合わせの両者、等を例示できる。

（１）計装アンプ
ひずみゲージでブリッジを組んだときの差動電圧は、たかだか数ｍＶ程度と微小なので、計装アンプ（インスツルメンテーションアンプ）で１００〜１００００倍に増幅することが好ましい。

（２）表示器
表示器は、計装アンプの出力電圧をリアルタイムにアナログ表示又はデジタル表示するものである。デジタル表示する表示器はＡＤコンバータを内蔵しているものが好ましい。

（３）外部機器
計装アンプの出力電圧をＡＤコンバータによりデジタル化して、パソコン等の外部機器に取り込み、外部機器にインストールされた表示プログラムにより、出力電圧を荷重量に変換して免荷量の経時的変化を記録したりディスプレイ表示したりする。その記録データから、歩行評価を行ったり治療指針につなげたりすることができる。

本考案を具体化した実施例について、図１〜図６を参照して説明する。本実施例の免荷式リハビリテーションリフト１（以下、単に「リフト」という。）は、フレーム２と、フレーム２の上部に設けられた吊り上げ機１１としての電動巻き揚げ機と、吊り上げ機１１の下方に設けられて吊り上げ機１１により吊り上げられるスプリングハンガー２０とを備える。

フレーム２は、ベースフレーム３と該ベースフレーム３に立設された門型フレーム４とからなる。ベースフレーム３は左右に離間しており、トレッドミルＴをまたいで使用できるようになっている。ベースフレーム３の四隅には走行方向変更可能なキャスタ５が設けられ、トレッドミルＴを使用しない場合には、リフト１を歩行訓練の懸垂型歩行器として移動使用できるようになっている。また、キャスタ５は回転を止めるロック機構（図示略）を有しており、トレッドミルＴを使用する場合には、リフト１の前記移動を容易かつ強固に止められるようになっている。門型フレーム４は、その高さを調整できる構成となっており、様々な高さのトレッドミルＴに対応できるとともに、リフト１の全高を調節できるようになっている。

吊り上げ機１１としての電動巻き揚げ機は、門型フレーム４の頂部に設けられており、内蔵された電動モータによって下方へ垂下する吊り上げ帯１２を巻き揚げるように構成されている。

スプリングハンガー２０は、吊り上げ帯１２に取着された状態で、腰から臀部及び大腿部の一部を覆うように歩行訓練者Ｐに装着されたスリングシート１６の左右一対のストラップ１７が掛けられて使用される。歩行訓練は、吊り上げ機１１により吊り上げ帯１２を巻き取ってスリングシート１６を吊り上げることで、歩行訓練者Ｐの足への荷重負担（体重）が軽減されるよう免荷が行われる。

図２〜図７に示すように、スプリングハンガー２０は、吊り上げ帯１２の先端に設けられている取付部１３に取着ボルト１４によって取着された支持部２１と、支持部２１に支持された螺旋状のねじりコイルバネ３１と、ねじりコイルバネ３１の両端からねじりコイルバネ３１の接線方向へと延出して左右方向に延びる一対のアーム部３２と、一対のアーム部３２のそれぞれに設けられてスリングシート１６が掛けられる掛部３３とを備えている。本実施例のねじりコイルバネ３１とアーム部３２と掛部３３は、バネ鋼線により一体形成されている。

支持部２１は、略円柱状の支持突起２３が後面に形成された略板状の前板体２２と、支持突起２３の先端に嵌着している略板状の後板体２４とからなっている。前板体２２及び後板体２４のそれぞれの上部には、取着ボルト１４を挿通するための取着孔２２ａ、２４ａが穿設されている。支持突起２３は、それに挿着されたねじりコイルバネ３１を支持する。

ねじりコイルバネ３１は、バネ鋼線を螺旋状に複数巻（図示例は略四巻）したものである。一対のアーム部３２のそれぞれの先端には、スリングシート１６の左右一対のストラップ１７が掛けられ、掛けられたストラップ１７が位置ずれせず、且つ脱落しないように支持する略円弧状に曲げられた掛部３３が形成されている。また、ストラップ１７は幅を持った状態で掛部３３に掛けられることから、各掛部３３によるスリングシート１６の支持は、ストラップ１７の幅と略同じ範囲で行われる。そのため、スリングシート１６を支える、各掛部３３の作用点ｂ１、ｂ２は、各掛部３３による支持の範囲の略中央、即ち、ストラップ１７の幅方向の略中央に位置する。また、ねじりコイルバネ３１は、スリングシート１６からの荷重がストラップ１７から伝えられ、この荷重によりねじりコイルバネ３１が拡縮して、一対のアーム部３２の互いの相対角度を変化させる。

図３に示すように、ストラップ１７が掛けられていない状態、即ち、スリングシート１６からの荷重がアーム部３２にかかっていない無荷重状態の正面視において、右側の掛部３３の作用点ｂ１へとねじりコイルバネ３１の中心ｃから延びる仮想直線ｓ１は、水平に対する上方への傾斜角度θ１が約１９°で上方に傾斜し、左側の掛部３３の作用点ｂ２へとねじりコイルバネ３１の中心ｃから延びる仮想直線ｓ２は、水平に対する上方への傾斜角度θ２が約１９°で上方に傾斜している。なお、傾斜角度θ１と傾斜角度θ２とは、互いに異なる角度であってもよい。また、図４に示すように、二つの作用点ｂ１、ｂ２を結ぶ仮想直線Ｌが吊り上げ帯１２と略平行になるよう、一対のアーム部３２はそれぞれ中間部が屈曲している。

そして、掛部３３にストラップ１７が掛けられ、そのストラップ１７から受ける荷重が大きくなる（免荷が大きくなる）に連れて、一対のアーム部３２はねじりコイルバネ３１を弾性的に変形させながら下方へ角度を変え、やがて図１（ａ）に示すように略水平方向になり、荷重がさらに大きくなると、図１（ｂ）に示すように斜め下方向に延びるようになる。このとき、一対のアーム部３２も弾性的に下方へたわみ変形し、アーム部の上側には引張ひずみが発生し、アーム部の下側には圧縮ひずみが発生する。そこで、一方のアーム部３２の長さ方向途中箇所の上側と下側にそれぞれひずみゲージ６ａ，６ｂが接着剤により貼付され、他方のアーム部３２の長さ方向途中箇所の上側と下側にそれぞれひずみゲージ６ｃ，６ｄが接着剤により貼付され、各アーム部３２がロードセルとして機能するようになっている。

ひずみゲージ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、そのリードに接続されたリード線の結線により、図６（ｄ）に示すように、４ゲージ法によるブリッジ回路に組まれている。ブリッジ回路には直流（又は交流）が印加され、差動電圧が出力される。

上記ブリッジ回路の出力には、その出力に接続されたリード線２６がフレーム２にまで又はフレーム２外部にまで引き回されて、荷重計本体が接続されている。本実施例における荷重計本体は、計装アンプ７と表示器８との組み合わせと、計装アンプ７とパソコン９との組み合わせの両者であり、両者で計装アンプ７は共用されている。計装アンプ７は、ブリッジ回路から出力される差動電圧を、例えば約５００倍に増幅するように設定されている。

表示器８は、計装アンプ７の出力電圧を荷重値に換算してデジタル表示するものであり、ＡＤコンバータを内蔵している。デジタル表示する荷重値は、免荷量でもよいし、訓練者の足にかかる荷重（体重から免荷量を減じた値）でもよい。表示器８は、リード線２６を自在に引き回すことにより、目視で確認しやすい所望の位置に設置することができる。

パソコン９は、計装アンプ７の出力電圧をＡＤコンバータ１０によりデジタル化して取り込み、パソコン９にインストールされた表示プログラムにより、出力電圧を荷重値に変換して免荷量の経時変化を記録したりディスプレイ表示したりするものである。

以上のとおり構成された実施例のリフト１によれば、次の作用効果が得られる。
（ａ）前述のとおり、従来のリフトは、身長１７０ｃｍ以上の者が利用できるようにするとともに、スプリングハンガーと吊り上げ機との間に上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計を装着できるようにするには、全高を２６６ｃｍ以上にする必要があり、天井の高さが低い施設には導入できない場合があった。これに対し、実施例のリフト１は、スプリングハンガー２０の箇所で荷重を検出するので、スプリングハンガー２０と吊り上げ機１１との間に上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計を装着する必要がなく、全高を２５０〜２６０ｃｍ程度に抑えることができる。このため、従来は導入できなかった天井の高さが低い施設にも、身長１７０ｃｍ以上の者が利用できるリフト１を導入できるようになる。

（ｂ）また、実施例のリフト１は、かなり重い上下方向の引張力を検出するタイプの荷重計を必要としないことから、訓練者の頭上に位置する物の少数化と軽量化を図ることができる。

（ｃ）表示器８は、リード線２６を自在に引き回すことにより所望の位置に設置することができるので、スプリングハンガーの箇所で検出した荷重を、目視で確認しやすい位置に表示することができる。

（ｄ）パソコン９により免荷量の経時変化を記録したりディスプレイ表示したりすることができるので、その記録データから歩行評価を行ったり治療指針につなげたりすることができる。

（ｅ）免荷量の制御と左右のバランスの調整を、簡単かつ安価な構成のスプリングハンガー２０によって実現することができる。

なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように、考案の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）アーム部３２に代えてねじりコイルバネ３１にひずみゲージを貼付すること。
（２）汎用であるパソコン９に代えてリフト専用の外部機器を用いること。

１ 免荷式リハビリテーションリフト
２ フレーム
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ひずみゲージ
７ 計装アンプ
８ 表示器
９ パソコン
１０ ＡＤコンバータ
１１ 吊り上げ機
１６ スリングシート
２０ スプリングハンガー
３１ ねじりコイルバネ
３２ アーム部
３３ 掛部

Claims (4)

1. フレーム（２）と、フレームの上部に設けられた吊り上げ機（１１）と、吊り上げ機の下方に設けられて吊り上げ機により吊り上げられるスプリングハンガー（２０）とを備え、スプリングハンガーは、支持部（２１）と、支持部に支持されたねじりコイルバネ（３１）と、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部（３２）と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシート（１６）が掛けられる掛部（３３）とを備え、ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重検出用のひずみゲージ（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）が貼付され、ひずみゲージに荷重計本体（７，８，９，１０）が接続されたことを特徴とする免荷式リハビリテーションリフト。
2. 支持部（２１）と、支持部に支持されたねじりコイルバネ（３１）と、ねじりコイルバネの両端から左右方向に延びる一対のアーム部（３２）と、一対のアーム部のそれぞれに設けられてスリングシート（１６）が掛けられる掛部（３３）とを備え、ねじりコイルバネ又はアーム部に荷重検出用のひずみゲージ（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）が貼付されたことを特徴とするスプリングハンガー。
3. 荷重計本体は、計装アンプ（７）と表示器（８）との組み合わせである請求項１記載の免荷式リハビリテーションリフト。
4. 荷重計本体は、計装アンプ（７）とデータの記録が可能な外部機器（９，１０）との組み合わせである請求項１記載の免荷式リハビリテーションリフト。

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