JP4051505B2

JP4051505B2 - Medical equipment

Info

Publication number: JP4051505B2
Application number: JP05346897A
Authority: JP
Inventors: 広治永田; 泰輔榊
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JPH10243978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の肢体を保持して移動させ、治療、リハビリテーション、トレーニング、等の医療行為を実行する医療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間の肢体を動かす医療装置には、医療分野で使用される連続他動運動装置（ＣＰＭ装置）、リハビリテーション分野で使用される訓練装置、スポーツ・トレーニング装置等がある。このような医療装置は、一般的に人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備しており、この可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる。
このような医療装置において、肢体が過剰に移動してしまうことや、関節に負荷が過剰に作用してしまうことに対処する機能は、▲１▼対処機能なし、▲２▼動作停止機能、▲３▼駆動逆転機能、の３種類に大別される。以下に具体例を示す。
▲１▼対処機能なし
特開昭６０−１７９０６２号公報に開示されたオルトペディック社提案の「手関節部の機能回復訓練装置」には、関節に過負荷が生じた場合に対処する機能が開示されていない。
【０００３】
▲２▼動作停止機能
特開昭６１−１７０４６４号公報に開示されたインバケア社提案の「受動運動訓練装置」は、駆動制御回路において感知された誤動作、所定の限界を越える駆動軸の角変位、駆動軸の角変位方向の失敗、過剰な加速や減速、等を感知した場合に駆動軸の動作を停止させる誤動作感知手段を備えている。
▲３▼駆動逆転機能
特公平４−１４０２８号公報に開示されたトロントメディカル社提案の「人の関節を動かす装置」は、細長い支持体上で往復運動するトラベラ手段を駆動する可逆モータ手段と組合わされて、上記トラベラ手段を介して検知された負荷に応答して、上記可逆モータ手段の回転を逆転させる負荷応答手段を備えている。
【０００４】
また、特開昭６０‐２３２１５８号公報に開示されたサッター社提案の「医療装置」では、肢体に取り付けられた駆動モータの駆動力より大きな抵抗を受けたときに駆動アームが一旦停止し、その位置から引続き反対方向に動き始める機能を持っている。作動方法はモータに流れる電流により制御されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した対処機能なしの医療装置は、人間の肢体を移動させるとき、姿勢に無理が発生したり関節の負荷が過剰となっても、これに対処することができない。その点、動作停止機能を具備した医療装置は、過剰な動作を停止させることができ、駆動逆転機能を具備した医療装置では、過剰な負荷が発生すると動作を逆転させることができる。
ところが、これらの医療装置でも肢体を移動させる可動機構しか監視していないので、人体を保護するための機能が、肢体が実際に無理な姿勢となったり関節に過剰な負荷が作用してから作動することになる。特に、可動機構の応答性が低い場合、肢体が多分に無理な姿勢となったり極度に過剰な負荷が関節に作用したりすることになり、肢体や関節に悪影響が発生することがある。
【０００６】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備し、この可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、患者の肢体が無理な姿勢となったり関節に過剰な負荷が作用することを防止できる医療装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向とは相反する方向に肢体を移動させる保護機構を前記可動機構と肢体との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有する。
【０００８】
従って、医療行為として人間の肢体の姿勢を変化させる場合、駆動手段により駆動される可動機構が人間の肢体を保持して移動させる。このとき、移動される肢体の位置と負荷との少なくとも一方が監視手段により検出され、この検出情報に対応して制御手段により駆動手段が可動機構を動作させる範囲が制御されるので、人間の肢体が無理な姿勢とならない範囲で移動される。しかし、このような可動機構は、例えば、応答性が良好でない場合があるので、可動機構の移動の方向とは相反する方向に肢体を移動させる保護機構を有し、これを可動機構と肢体との間に介在させておく。そして、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では保護手段により保護機構を固定状態に維持し、可動機構が人間の肢体を移動させる医療行為が充分に実行されるようにする。しかし、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると保護手段により保護機構の固定状態を解除し、可動機構の移動の方向とは相反する方向に肢体が移動するようにして人間の肢体が無理な姿勢となることを良好に防止する。
【０００９】
なお、本発明で云う医療装置とは、人間の肢体を移動させて姿勢を変化させる装置であり、治療だけでなくリハビリテーションやトレーニングなど各種の目的に利用することが可能である。また、肢体とは脚部などを意味しており、肢体を移動させて姿勢を変化させるとは、例えば、足首を股間に接離する方向に往復させて膝部を屈伸させるようなことを意味している。
また、可動機構とは、肢体を保持して移動させるもので、例えば、スプリント等の肢体の保持具とリンク機構等の動力伝達機構と駆動モータ等の駆動源とを組み合わせたものを許容する。駆動手段は、上述のような構造の可動機構を駆動するもので、例えば、適正なプログラムが実装されたマイクロコンピュータを電源回路に接続したものを許容する。
【００１０】
監視手段は、肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出するもので、例えば、適正なプログラムが実装されたマイクロコンピュータにポジションセンサや圧力センサを接続したものを許容する。制御手段は、駆動手段が可動機構を動作させる範囲を監視手段の検出情報に対応して制御するもので、例えば、適正なプログラムが実装されたマイクロコンピュータを許容する。
保護機構は、上述した可動機構と同様な構造を許容するが、例えば、可動機構より充分に応答性が良好であることが好ましく、その動作としては受動的なものと能動的なものとを許容する。例えば、受動的に動作する保護機構としては、回転軸等に電磁クラッチ等のロック機構を組み合わせて固定状態と自由状態とに変化する構造などを許容し、能動的に動作する保護機構としては、サーボモータ等のロック可能な駆動源にリンク機構等の動力伝達機構を組み合わせて固定状態と動作状態とに変化する構造などを許容する。
【００１１】
保護手段は、保護機構を固定状態に維持することと、この固定状態を解除することを、監視手段の検出情報に対応して実行するもので、例えば、適正なプログラムが実装されたマイクロコンピュータを電源回路に接続したものを許容する。なお、保護機構の移動の方向は、可動機構による肢体の移動が無理な姿勢となることを防止できる方向であれば良く、可動機構の移動の方向と完全に反対である必要はない。また、本発明の他の形態としては、人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向とは相反する方向に前記可動機構を移動させる保護機構を有し、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有する。
【００１２】
従って、医療行為として人間の肢体の姿勢を変化させる場合、駆動手段により駆動される可動機構が人間の肢体を保持して移動させる。このとき、移動される肢体の位置と負荷との少なくとも一方が監視手段により検出され、この検出情報に対応して制御手段により駆動手段が可動機構を動作させる範囲が制御されるので、人間の肢体が無理な姿勢とならない範囲で移動される。しかし、このような可動機構は、例えば、応答性が良好でない場合があるので、可動機構の移動の方向とは相反する方向に可動機構を移動させる保護機構を有する。そして、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では保護手段により保護機構を固定状態に維持し、可動機構が人間の肢体を移動させる医療行為が充分に実行されるようにする。しかし、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると保護手段により保護機構の固定状態を解除し、可動機構の移動の方向とは相反する方向に可動機構が移動するようにして人間の肢体が無理な姿勢となることを良好に防止する。
【００１３】
さらに、上述のような医療装置における他の発明としては、保護手段は、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護機構を可動機構の移動の方向とは相反する方向に前記監視手段の検出情報に対応して動作させる。従って、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護手段により保護機構が可動機構の移動の方向とは相反する方向に能動的に動作され、人間の状態が無理な姿勢となることが確実に防止される。また、本発明の他の形態としては、人間の肢体の一部を保持して固定する固定機構と他部を保持して移動させる可動機構とを具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向と同等な方向に肢体を移動させる保護機構を前記固定機構と肢体との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有する。
【００１４】
従って、医療行為として人間の肢体の姿勢を変化させる場合、固定機構により一部が保持されて固定された肢体の他部を、駆動手段により駆動される可動機構で保持して移動させる。このとき、移動される肢体の位置と負荷との少なくとも一方が監視手段により検出され、この検出情報に対応して制御手段により駆動手段が可動機構を動作させる範囲が制御されるので、人間の肢体が無理な姿勢とならない範囲で移動される。しかし、このような可動機構は、例えば、応答性が良好でない場合があるので、可動機構の移動の方向と同等な方向に肢体を移動させる保護機構を有し、これを固定機構と肢体との間に介在させておく。そして、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では保護手段により保護機構を固定状態に維持し、可動機構が人間の肢体を移動させる医療行為が充分に実行されるようにする。しかし、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると保護手段により保護機構の固定状態を解除し、可動機構の移動の方向と同等な方向に固定機構が移動するようにして人間の肢体が無理な姿勢となることを良好に防止する。
【００１５】
なお、本発明で云う固定機構とは、可動機構により一部が移動される人間の肢体の他部を固定するもので、例えば、可動機構が脛部を保持して移動させる場合に人間の臀部が位置する台座などを許容する。また、可動機構が保持する肢体の一部とは、医療行為として肢体の姿勢を変化させる場合に、保持して移動させることに適合した肢体の部分を意味しており、例えば、膝関節を屈伸させる場合の脛部などを許容する。固定機構が保持する肢体の他部とは、上述のように可動機構により肢体の一部を移動させる場合に、可動機構とは相違する位置で固定することに適合した肢体の部分を意味しており、例えば、膝関節を屈伸させる場合の臀部などを許容する。また、可動機構と同等な保護機構の移動の方向は、可動機構による肢体の移動が無理な姿勢となることを防止できる方向であれば良く、可動機構の移動の方向と完全に同一である必要はない。
【００１６】
また、本発明の他の形態としては、人間の肢体の一部を保持して固定する固定機構と他部を保持して移動させる可動機構とを具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向と同等な方向に前記固定機構を移動させる保護機構を前記可動機構と前記固定機構との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有する。
【００１７】
従って、医療行為として人間の肢体の姿勢を変化させる場合、固定機構により一部が保持されて固定された肢体の他部を、駆動手段により駆動される可動機構で保持して移動させる。このとき、移動される肢体の位置と負荷との少なくとも一方が監視手段により検出され、この検出情報に対応して制御手段により駆動手段が可動機構を動作させる範囲が制御されるので、人間の肢体が無理な姿勢とならない範囲で移動される。しかし、このような可動機構は、例えば、応答性が良好でない場合があるので、可動機構の移動の方向と同等な方向に固定機構を移動させる保護機構を有し、これを可動機構と固定機構との間に介在させておく。そして、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では保護手段により保護機構を固定状態に維持し、可動機構が人間の肢体を移動させる医療行為が充分に実行されるようにする。しかし、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると保護手段により保護機構の固定状態を解除し、可動機構の移動の方向と同等な方向に固定機構が移動するようにして人間の肢体が無理な姿勢となることを良好に防止する。
【００１８】
さらに、上述のような医療装置における他の発明としては、保護手段は、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護機構を可動機構の移動の方向と同等な方向に前記監視手段の検出情報に対応して動作させる。従って、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護手段により保護機構が可動機構の移動の方向と同等な方向に能動的に動作され、人間の状態が無理な姿勢となることが確実に防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態の医療装置の全体構造を示す模式図、図２は医療装置の動作を示す模式図である。
まず、本実施の形態の医療装置１は、可動機構２、保護機構３、制御装置４、等を具備している。前記可動機構２は、床面５に設置されており、駆動モータやリンク機構により前記保護機構３を三自由度で移動自在に支持している。この保護機構３は、人間の脚部等の肢体６を保持するスプリント７を具備しており、このスプリント７を駆動モータやリンク機構により二自由度で移動自在に支持している。
【００２０】
前記可動機構２は、前記保護機構３を介して人間の肢体６を移動させるよう形成されており、この保護機構３は、前記可動機構２と相反する方向に肢体６を移動させるよう形成されている。前記可動機構２は、肢体６に充分な応力を作用させるよう形成されているため、ギヤ比等の関係から応答性は良好ではない。一方、前記保護機構３は、発生させる応力は小さくてすむため、ギヤ比等の関係から応答性が良好である。
前記可動機構２と前記保護機構３には、その動作状態を検出するポジションセンサ(図示せず)等が各部に設けられており、特に前記保護機構３には、前記スプリント７に作用する応力を測定する応力センサ８が設けられている。前記制御装置４は、電源回路やインターフェイス等のデバイスをマイクロコンピュータに接続したコンピュータシステムからなり、前記機構２，３の駆動モータや各種センサ８等に接続されている。
【００２１】
前記制御装置４のマイクロコンピュータには、適正なプログラムが各種のソフトウェアとして実装されており、このプログラムに対応してマイクロコンピュータが対応する処理動作を実行することにより、各種機能が各種手段として実現されている。このような各種手段として、本実施の形態の医療装置１は、駆動手段１１、監視手段１２、制御手段１３、保護手段１４、等を具備している。
前記駆動手段１１は、例えば、電源回路から前記可動機構２の駆動モータに供給される電力をマイクロコンピュータが適正なプログラムに対応して制御することにより、前記可動機構２を駆動して肢体６の姿勢を変化させる。この場合、前記駆動手段１１のプログラムは肢体６を医療行為に適正な姿勢に変化させるよう設定されており、例えば、図示するように、肢体６として脚部の姿勢を変化させる場合には、前記可動機構２により肢体６の脛部を往復させて膝部を屈伸させる。
【００２２】
前記監視手段１２は、例えば、前記応力センサ８等の前記機構２，３の各種センサの検出信号を、マイクロコンピュータが適正なプログラムに対応して処理することにより、前記可動機構２が移動させる肢体６の位置と負荷との少なくとも一方を検出する。この場合、前記監視手段１２のプログラムは肢体６の保護に必要な情報を検出するよう設定されており、例えば、前記可動機構２が移動させる肢体６の脛部から前記スプリント７に作用する反力を前記応力センサ８により検出し、脚部の各関節間の寸法を用いた運動学などに基づいて屈伸する膝部の負荷を算出する。
前記制御手段１３は、例えば、適正なプログラムに対応して動作するマイクロコンピュータが前記監視手段１２の検出情報に対応して前記駆動手段１１の動作を制御することにより、前記駆動手段１１が前記可動機構２を動作させる範囲を前記監視手段１２の検出情報に対応して制御する。この場合、前記制御手段１３のプログラムには肢体６の姿勢や負荷の許容範囲が事前に設定されており、前記可動機構２の動作により前記監視手段１２の検出情報が許容範囲を逸脱しないよう前記駆動手段１１が制御される。
【００２３】
前記保護手段１４は、例えば、適正なプログラムに対応して動作するマイクロコンピュータが前記監視手段１２の検出情報に対応して電源回路から前記保護機構３に供給される電力を制御することにより、前記監視手段１２の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では、前記保護機構３を固定状態に維持する。しかし、前記監視手段１２の検出情報が許容範囲を逸脱すると、前記保護機構３の固定状態を解除し、前記可動機構２とは相反する方向に前記監視手段１２の検出情報に対応して動作させる。
なお、上述のような構造の医療装置１が設置された床面５には、固定機構である台座２１も設置されており、この台座２１は、肢体６の一部として脚部が移動される人間の他部である臀部を保持して固定する。
【００２４】
上述のような構成において、本実施の形態の医療装置１は、医療行為として肢体６である脚部を屈伸させるよう形成されている。その場合、図２に示すように、移動させる肢体６の限界範囲Ｌ１を最初に設定し、この限界範囲Ｌ１に所定距離まで近接した位置を許容範囲Ｌ２として設定する。
このような範囲Ｌ１，Ｌ２は、例えば、姿勢を変化させる肢体６の複数の関節の各々の可動角度、複数の関節間の距離、スプリント７と台座２１との座標、スプリント７が保持した肢体６の位置、台座２１に固定された肢体６の位置、等のパラメータを利用して運動学により容易に計算される。これらのパラメータと運動学とを利用することにより、前述のように機構２，３の各種センサの検出信号から肢体６の位置Ｘも容易に推定される。
【００２５】
上述のような範囲Ｌ１，Ｌ２が医療装置１に設定された状態で、駆動手段１１が事前に設定されたプログラムに対応して可動機構２を動作させ、台座２１に座った人間の脛部が可動機構２により往復されて膝部が屈伸される。
このとき、肢体６の脛部を保持したスプリント７に作用する反力が応力センサ８により検出され、可動機構２の各部の位置がポジションセンサにより検出される。これらの検出信号に対応して上述のように移動される肢体６の負荷や位置Ｘが監視手段１２により検出され、この検出情報に対応して制御手段１３が駆動手段１１を動作制御することにより、可動機構２の動作範囲がフィードバック制御される。
このため、上述のような可動機構２による人間の肢体６の移動は、その位置Ｘが許容範囲Ｌ２を逸脱しない状態“Ｘ＜Ｌ２”で実行されるので、肢体６の姿勢は無理でない範囲で変化される。このように肢体６の位置Ｘが許容範囲Ｌ２を逸脱しない状態では、保護手段１４により保護機構３は固定状態に維持されるので、可動機構２による肢体６の移動が保護機構３により阻害されることがなく、可動機構２は肢体６を直接的に移動させることができる。
【００２６】
このような動作中、例えば、肢体６の位置Ｘが許容範囲Ｌ２を逸脱する方向に移動しても、これを防止するよう制御手段１３が監視手段１２の検出結果に対応して駆動手段１１により可動機構２をフィードバック制御する。しかし、前述のように可動機構２は応答性が良好でないので、上述のような制御に対して可動機構２の動作が遅滞することになり、肢体６の位置Ｘは許容範囲Ｌ２を逸脱した状態“Ｌ２≦Ｘ＜Ｌ１”に進行することになる。
このとき、監視手段１２の検出情報に対応して保護手段１４により保護機構３の固定状態が解除され、この保護機構３は可動機構２とは相反する方向に肢体６を移動させる。このため、肢体６の位置Ｘは許容範囲Ｌ２を満足する位置に復帰され、肢体６が無理な姿勢となることが防止される。
【００２７】
なお、このような最中にも、可動機構２の制御は実行されているので、この可動機構２が肢体６を許容範囲Ｌ２の位置まで移動させるよう動作すると、これを監視手段１２の検出情報から検知した保護機構１４は、肢体６の位置に対応して保護機構３を初期位置まで復帰させ、次回の保護動作に待機させる。
本実施の形態の医療装置１は、上述のように通常は保護機構３が固定された状態で可動機構２により肢体６を移動させるので、医療行為として肢体６の姿勢を良好に変化させることができる。そして、可動機構２が移動させる肢体６の位置Ｘが許容範囲Ｌ２を逸脱すると、この許容範囲Ｌ２に肢体６の位置Ｘが復帰するよう保護機構３が動作するので、肢体６が無理な姿勢となることが防止される。
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では医療装置１が医療行為として治療を目的とすることを想定したが、このような医療装置１をリハビリテーションやトレーニングを目的として使用することも可能である。
【００２８】
また、上記形態の医療装置１では、可動装置２および保護装置３の各部の位置とスプリント７に作用する応力とを検出して肢体６の膝部の負荷を算出することを例示したが、このような肢体６の位置や負荷を適正なデバイスにより直接に検出することも可能である。
その場合、上記形態の医療装置１では、各種パラメータから肢体６の位置を推定することを例示したが、上述のように肢体６の位置を直接に検出するならば、治療動作の直前に医療装置に肢体６を取付けて手動で移動させれば、通常の動作範囲Ｌ１を適正に設定することができ、これに基づいて治療部位の程度や治療者の判断により限界範囲Ｌ２や許容範囲も容易に設定することができる。
さらに、上記形態の医療装置１では、必要により駆動源を具備した保護機構３を可動機構２とは相反する方向に駆動することにより、肢体６の負荷を確実に防止することを例示したが、例えば、保護機構を電磁クラッチにより固定できるダンパー機構などとし、必要により保護機構の固定を解除して肢体６の負荷を防止することも可能である。
【００２９】
また、上記形態の医療装置１では、保護機構３を可動機構２と肢体６との間に介在させることを例示したが、このような保護機構３を可動機構２と床面５との間に介在させることも可能である。また、上記形態の医療装置１では、台座２１等は装置の一部ではないが、このような台座２１も医療装置の一部とすることが可能である。その場合、可動機構２と同等な方向に移動するよう保護機構を形成し、この保護機構を肢体６と台座２１との間に介在させることや、台座２１と床面５との間に介在させることも可能である。
さらに、上記形態の医療装置１では、応答性が良好でない可動機構２の不具合を応答性が良好な保護機構３でカバーすることを例示したが、本発明が解決する課題も上記内容に限定されるものではなく、例えば、何らかの理由により不安定な可動機構の動作を保護機構でカバーすることや、既存の可動機構の構成を変更することなく保護機構により安全性を向上させるようなことも可能である。
【００３０】
さらに、上記形態の医療装置１では、適正なプログラムがソフトウェアとして実装されたマイクロコンピュータにより各種手段１１〜１４を実現することを例示したが、このような各種手段１１〜１４を各々専用のハードウェアとして形成することも可能であり、一部をハードウェアとして形成するとともに一部をソフトウェアにより実現することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。請求項１記載の発明は、人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向とは相反する方向に肢体を移動させる保護機構を前記可動機構と肢体との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有することにより、可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により防止することができ、それでいて肢体が無理な姿勢でない範囲では保護機構は固定されるので、可動機構により肢体を良好に移動させて医療行為を実行することができ、医療行為を良好かつ安全に実行することができる。
【００３２】
請求項２記載の発明は、人間の肢体を保持して移動させる可動機構を具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向とは相反する方向に前記可動機構を移動させる保護機構を有し、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有することにより、可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により防止することができ、それでいて肢体が無理な姿勢でない範囲では保護機構は固定されるので、可動機構により肢体を良好に移動させて医療行為を実行することができ、医療行為を良好かつ安全に実行することができる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の医療装置であって、保護手段は、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護機構を可動機構の移動の方向とは相反する方向に前記監視手段の検出情報に対応して動作させることにより、可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により確実に防止することができる。請求項４記載の発明は、人間の肢体の一部を保持して固定する固定機構と他部を保持して移動させる可動機構とを具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構の移動の方向と同等な方向に肢体を移動させる保護機構を前記固定機構と肢体との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有することにより、可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により防止することができ、それでいて肢体が無理な姿勢でない範囲では保護機構は固定されるので、可動機構により肢体を良好に移動させて医療行為を実行することができ、医療行為を良好かつ安全に実行することができる。
【００３４】
請求項５記載の発明は、人間の肢体の一部を保持して固定する固定機構と他部を保持して移動させる可動機構とを具備し、該可動機構を駆動手段により駆動して肢体の姿勢を変化させる医療装置において、前記可動機構が移動させる肢体の位置と負荷との少なくとも一方を検出する監視手段を有し、前記駆動手段が前記可動機構を動作させる範囲を前記監視手段の検出情報に対応して制御する制御手段を有し、前記可動機構と同等な方向に前記固定機構を移動させる保護機構を前記可動機構と前記固定機構との間に介在させ、前記監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を満足する状態では前記保護機構を固定状態に維持し、許容範囲を逸脱すると前記保護機構の固定状態を解除する保護手段を有することにより、
可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により防止することができ、それでいて肢体が無理な姿勢でない範囲では保護機構は固定されるので、可動機構により肢体を良好に移動させて医療行為を実行することができ、医療行為を良好かつ安全に実行することができる。
【００３５】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の医療装置であって、保護手段は、監視手段の検出情報が事前に設定された許容範囲を逸脱すると、保護機構を可動機構の移動の方向と同等な方向に前記監視手段の検出情報に対応して動作させることにより、可動機構が移動させる肢体が無理な姿勢となることを保護機構により確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の医療装置の全体構造を示す模式図である。
【図２】医療装置の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１医療装置
２可動機構
３保護機構
４制御装置
５床面
６肢体
７スプリント
８応力センサ
１１駆動手段
１２監視手段
１３制御手段
１４保護手段
２１固定機構である台座[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a medical device that holds and moves a human limb and performs medical actions such as treatment, rehabilitation, and training.
[0002]
[Prior art]
Medical devices that move a human limb include continuous passive motion devices (CPM devices) used in the medical field, training devices, sports training devices, and the like used in the rehabilitation field. Such a medical device generally includes a movable mechanism that holds and moves a human limb, and the movable mechanism is driven by a driving unit to change the posture of the limb.
In such a medical device, functions for dealing with excessive movement of the limbs and excessive load on the joints are as follows: (1) No coping function, (2) Operation stop function, 3) It is roughly divided into three types: drive reverse function. Specific examples are shown below.
(1) No coping function
The “function recovery training apparatus for wrist joints” proposed by Orthopedic Co., Ltd. disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-179062 does not disclose a function for dealing with an overload in a joint.
[0003]
(2) Operation stop function
The “passive motion training device” proposed by Invercare, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-170464, is a malfunction detected in the drive control circuit, angular displacement of the drive shaft exceeding a predetermined limit, and angular displacement direction of the drive shaft. Malfunction detection means for stopping the operation of the drive shaft when a failure, excessive acceleration or deceleration, or the like is detected.
(3) Reverse drive function
Japanese Patent Publication No. 4-14028 discloses a device for moving a human joint proposed by Toronto Medical Co. in combination with a reversible motor means for driving a traveler means that reciprocates on an elongated support. Load response means for reversing the rotation of the reversible motor means in response to the load sensed via.
[0004]
Further, in the “medical device” proposed by Sutter, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-232158, the driving arm is temporarily stopped when receiving a resistance greater than the driving force of the driving motor attached to the limb. It has the function of starting to move in the opposite direction from the position. The operation method is controlled by the current flowing through the motor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described medical device without a coping function cannot cope with an unreasonable posture or excessive joint load when moving a human limb. In that respect, a medical device having an operation stop function can stop an excessive operation, and a medical device having a drive reversal function can reverse the operation when an excessive load occurs.
However, since these medical devices only monitor the movable mechanism that moves the limbs, the function to protect the human body is activated after the limbs are actually in an unreasonable posture or an excessive load is applied to the joints. Will do. In particular, when the responsiveness of the movable mechanism is low, the limb may be in an unreasonable posture or an excessive load may act on the joint, which may adversely affect the limb or the joint.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and includes a movable mechanism that holds and moves a human limb, and a medical device that drives the movable mechanism by a driving unit to change the posture of the limb. Therefore, an object of the present invention is to provide a medical device that can prevent the patient's limb from being in an unreasonable posture or an excessive load acting on the joint.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a movable mechanism that holds and moves a human limb, and the position and load of the limb that the movable mechanism moves in a medical device that drives the movable mechanism by a driving unit to change the posture of the limb. Monitoring means for detecting at least one of the control means, and a control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means. Direction of movement A protective mechanism that moves the limb in a direction opposite to that of the movable mechanism is interposed between the movable mechanism and the limb, and the protective mechanism is fixed when the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range. And a protective means for releasing the fixed state of the protective mechanism when it deviates from the allowable range.
[0008]
Therefore, when changing the posture of a human limb as a medical practice, a movable mechanism driven by the driving means holds and moves the human limb. At this time, at least one of the position and load of the limb to be moved is detected by the monitoring means, and the range in which the drive means operates the movable mechanism is controlled by the control means in response to this detection information. Is moved within the range that does not become an unreasonable posture. However, since such a movable mechanism may not have good responsiveness, for example, Direction of movement Has a protective mechanism for moving the limb in the opposite direction, and this is interposed between the movable mechanism and the limb. In a state where the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, the protection mechanism is maintained in a fixed state by the protection unit so that the medical action in which the movable mechanism moves the human limb is sufficiently performed. To. However, when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range, the protection mechanism releases the fixed state of the protection mechanism, and the movable mechanism Direction of movement This prevents the human limb from taking an unreasonable posture by moving the limb in the opposite direction.
[0009]
The medical device referred to in the present invention is a device that changes the posture by moving a human limb, and can be used not only for treatment but also for various purposes such as rehabilitation and training. In addition, the limb means the leg and the like, and changing the posture by moving the limb means, for example, that the knee is bent and stretched by reciprocating the ankle in the direction of contacting and separating between the crotch. is doing.
The movable mechanism is a mechanism that holds and moves a limb, and for example, a combination of a limb holder such as a splint, a power transmission mechanism such as a link mechanism, and a drive source such as a drive motor is allowed. The driving means drives the movable mechanism having the above-described structure, and for example, allows a microcomputer in which an appropriate program is mounted to be connected to a power supply circuit.
[0010]
The monitoring means detects at least one of the position of the limb and the load, and for example, permits a microcomputer in which a proper program is mounted to which a position sensor or a pressure sensor is connected. The control means controls the range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with the detection information of the monitoring means, and allows, for example, a microcomputer on which an appropriate program is mounted.
The protective mechanism allows the same structure as the movable mechanism described above, but preferably has a sufficiently good response compared to the movable mechanism, for example, allowing both passive and active operations. To do. For example, as a protective mechanism that operates passively, a structure that changes between a fixed state and a free state by combining a rotary shaft or the like with a lock mechanism such as an electromagnetic clutch, etc. A structure that changes between a fixed state and an operating state is allowed by combining a power transmission mechanism such as a link mechanism with a lockable drive source such as a servo motor.
[0011]
The protection means executes the maintenance of the protection mechanism in a fixed state and the release of the fixed state in response to the detection information of the monitoring means. Allow connected to power circuit. Note that the direction of movement of the protection mechanism may be a direction that can prevent the movement of the limbs by the movable mechanism from an unreasonable posture, and need not be completely opposite to the direction of movement of the movable mechanism. According to another aspect of the present invention, there is provided a movable mechanism that holds and moves a human limb, and the movable mechanism is driven by a driving unit to change the posture of the limb. Having a monitoring means for detecting at least one of the position and load of the limb to be moved, and having a control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means, The movable mechanism Direction of movement Has a protection mechanism that moves the movable mechanism in a direction opposite to the above, and maintains the protection mechanism in a fixed state in a state where the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range. When it deviates, it has a protection means which cancels the fixed state of the protection mechanism.
[0012]
Therefore, when changing the posture of a human limb as a medical practice, a movable mechanism driven by the driving means holds and moves the human limb. At this time, at least one of the position and load of the limb to be moved is detected by the monitoring means, and the range in which the drive means operates the movable mechanism is controlled by the control means in response to this detection information. Is moved within the range that does not become an unreasonable posture. However, since such a movable mechanism may not have good responsiveness, for example, Direction of movement And a protective mechanism that moves the movable mechanism in the opposite direction. In a state where the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, the protection mechanism is maintained in a fixed state by the protection unit so that the medical action in which the movable mechanism moves the human limb is sufficiently performed. To. However, when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range, the protection mechanism releases the fixed state of the protection mechanism, and the movable mechanism Direction of movement Therefore, it is possible to prevent the human limb from taking an unreasonable posture by moving the movable mechanism in the opposite direction.
[0013]
Furthermore, as another invention in the medical device as described above, the protection means may be configured to move the protection mechanism to a movable mechanism when detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range. Direction of movement It operates corresponding to the detection information of the monitoring means in the opposite direction. Therefore, when the detection information of the monitoring means deviates from the allowable range set in advance, the protection mechanism is moved by the protection means. Direction of movement Is actively operated in the opposite direction, and it is reliably prevented that the human state becomes an unreasonable posture. According to another aspect of the present invention, there is provided a fixing mechanism for holding and fixing a part of a human limb and a movable mechanism for holding and moving another part, and the movable mechanism is driven by a driving means. In the medical device that changes the posture of the limb, the monitoring mechanism has a monitoring unit that detects at least one of a position and a load of the limb that the movable mechanism moves, and the range in which the driving unit operates the movable mechanism is the monitoring unit Control means for controlling corresponding to the detected information of the movable mechanism, Direction of movement A protective mechanism for moving the limb in the same direction as the limb is interposed between the fixing mechanism and the limb, and when the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range, the protective mechanism is set to a fixed state. It has a protective means for maintaining and releasing the fixed state of the protective mechanism when it deviates from the allowable range.
[0014]
Therefore, when changing the posture of a human limb as a medical practice, the other part of the limb that is held and fixed by the fixing mechanism is held and moved by the movable mechanism that is driven by the driving means. At this time, at least one of the position and load of the limb to be moved is detected by the monitoring means, and the range in which the drive means operates the movable mechanism is controlled by the control means in response to this detection information. Is moved within the range that does not become an unreasonable posture. However, since such a movable mechanism may not have good responsiveness, for example, Direction of movement And a protective mechanism that moves the limb in the same direction as the limb, and this is interposed between the fixing mechanism and the limb. In a state where the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, the protection mechanism is maintained in a fixed state by the protection unit so that the medical action in which the movable mechanism moves the human limb is sufficiently performed. To. However, when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range, the protection mechanism releases the fixed state of the protection mechanism, and the movable mechanism Direction of movement Thus, it is possible to prevent the human limb from taking an unreasonable posture by moving the fixing mechanism in the same direction.
[0015]
The fixing mechanism referred to in the present invention is to fix the other part of the human limb that is partially moved by the movable mechanism. For example, when the movable mechanism moves while holding the shin, Allow pedestal etc. where is located. The part of the limb held by the movable mechanism means a part of the limb that is suitable for holding and moving when the posture of the limb is changed as a medical practice. The shin part etc. are allowed. The other part of the limb held by the fixing mechanism means a part of the limb adapted to be fixed at a position different from the movable mechanism when a part of the limb is moved by the movable mechanism as described above. For example, a buttocks or the like when the knee joint is bent and extended is allowed. In addition, the direction of movement of the protective mechanism equivalent to the movable mechanism may be a direction that can prevent the movement of the limbs by the movable mechanism from an unreasonable posture, and must be completely the same as the direction of movement of the movable mechanism. There is no.
[0016]
According to another aspect of the present invention, there is provided a fixing mechanism for holding and fixing a part of a human limb and a movable mechanism for holding and moving another part, and the movable mechanism is driven by a driving means. In the medical device that changes the posture of the limb, the monitoring mechanism has a monitoring unit that detects at least one of a position and a load of the limb that the movable mechanism moves, and the range in which the driving unit operates the movable mechanism is the monitoring unit Control means for controlling corresponding to the detected information of the movable mechanism, Direction of movement A protective mechanism for moving the fixing mechanism in the same direction as the movable mechanism is interposed between the movable mechanism and the fixing mechanism, and the protective mechanism is in a state where detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range. Is maintained in a fixed state, and has a protection means for releasing the fixed state of the protection mechanism when it deviates from the allowable range.
[0017]
Therefore, when changing the posture of a human limb as a medical practice, the other part of the limb that is held and fixed by the fixing mechanism is held and moved by the movable mechanism that is driven by the driving means. At this time, at least one of the position and load of the limb to be moved is detected by the monitoring means, and the range in which the drive means operates the movable mechanism is controlled by the control means in response to this detection information. Is moved within the range that does not become an unreasonable posture. However, since such a movable mechanism may not have good responsiveness, for example, Direction of movement And a protective mechanism for moving the fixing mechanism in the same direction as that, and this is interposed between the movable mechanism and the fixing mechanism. In a state where the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, the protection mechanism is maintained in a fixed state by the protection unit so that the medical action in which the movable mechanism moves the human limb is sufficiently performed. To. However, when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range, the protection mechanism releases the fixed state of the protection mechanism, and the movable mechanism Direction of movement Thus, it is possible to prevent the human limb from taking an unreasonable posture by moving the fixing mechanism in the same direction.
[0018]
Furthermore, as another invention in the medical device as described above, the protection means may be configured to move the protection mechanism to a movable mechanism when detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range. Direction of movement In the same direction as that corresponding to the detection information of the monitoring means. Therefore, when the detection information of the monitoring means deviates from the allowable range set in advance, the protection mechanism is moved by the protection means. Direction of movement Is actively operated in the same direction as the human body, and it is reliably prevented that the human state becomes an unreasonable posture.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall structure of the medical device of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the medical device.
First, the medical device 1 according to the present embodiment includes a movable mechanism 2, a protection mechanism 3, a control device 4, and the like. The movable mechanism 2 is installed on the floor surface 5, and supports the protection mechanism 3 with three degrees of freedom by a drive motor and a link mechanism. The protection mechanism 3 includes a sprint 7 that holds a limb body 6 such as a human leg, and the sprint 7 is supported by a drive motor and a link mechanism so as to be movable in two degrees of freedom.
[0020]
The movable mechanism 2 is formed to move the human limb 6 through the protection mechanism 3, and the protection mechanism 3 is formed to move the limb 6 in a direction opposite to the movable mechanism 2. Yes. Since the movable mechanism 2 is formed so that sufficient stress is applied to the limb 6, the responsiveness is not good due to the gear ratio and the like. On the other hand, since the protective mechanism 3 requires less stress to be generated, the responsiveness is good in terms of the gear ratio and the like.
Each of the movable mechanism 2 and the protection mechanism 3 is provided with a position sensor (not shown) or the like for detecting its operating state, and in particular, the protection mechanism 3 has a stress acting on the sprint 7. A stress sensor 8 for measurement is provided. The control device 4 comprises a computer system in which devices such as a power supply circuit and an interface are connected to a microcomputer, and is connected to the drive motors of the mechanisms 2 and 3, various sensors 8, and the like.
[0021]
In the microcomputer of the control device 4, an appropriate program is mounted as various software, and various functions are realized as various means by executing processing operations corresponding to this program. ing. As such various means, the medical device 1 according to the present embodiment includes a driving means 11, a monitoring means 12, a control means 13, a protection means 14, and the like.
For example, the driving means 11 drives the movable mechanism 2 by controlling the power supplied from the power supply circuit to the drive motor of the movable mechanism 2 in accordance with an appropriate program. Change posture. In this case, the program of the driving means 11 is set to change the limb 6 to a posture appropriate for medical practice. For example, when changing the posture of the leg as the limb 6, as shown in the figure, The knee part is bent and stretched by reciprocating the shin part of the limb 6 by the movable mechanism 2.
[0022]
The monitoring means 12 is, for example, a limb that is moved by the movable mechanism 2 when the microcomputer processes the detection signals of the various sensors of the mechanisms 2 and 3 such as the stress sensor 8 according to an appropriate program. At least one of the position 6 and the load is detected. In this case, the program of the monitoring means 12 is set so as to detect information necessary for protecting the limb 6, for example, a reaction force acting on the sprint 7 from the shin part of the limb 6 moved by the movable mechanism 2. Is detected by the stress sensor 8, and the knee load to bend and stretch is calculated based on kinematics using the dimensions between the joints of the legs.
The control means 13 is configured such that, for example, a microcomputer that operates in accordance with an appropriate program controls the operation of the drive means 11 in response to detection information of the monitoring means 12, so that the drive means 11 is movable. The range in which the mechanism 2 is operated is controlled corresponding to the detection information of the monitoring means 12. In this case, the program of the control means 13 is preset with the allowable range of the posture and load of the limb 6, so that the detection information of the monitoring means 12 does not deviate from the allowable range due to the operation of the movable mechanism 2. The drive means 11 is controlled.
[0023]
For example, the protection unit 14 controls the power supplied from the power supply circuit to the protection mechanism 3 in response to the detection information of the monitoring unit 12 by a microcomputer that operates in accordance with an appropriate program. In a state where the detection information of the monitoring unit 12 satisfies the preset allowable range, the protection mechanism 3 is maintained in a fixed state. However, when the detection information of the monitoring unit 12 deviates from the allowable range, the protection mechanism 3 is released from the fixed state and operated in a direction opposite to the movable mechanism 2 in accordance with the detection information of the monitoring unit 12. .
A pedestal 21 that is a fixing mechanism is also installed on the floor surface 5 on which the medical device 1 having the above-described structure is installed. The pedestal 21 has a leg portion that is moved as a part of the limb body 6. Hold and fix the buttocks that are the other part of humans.
[0024]
In the configuration as described above, the medical device 1 according to the present embodiment is formed so as to bend and stretch the leg portion that is the limb body 6 as a medical practice. In that case, as shown in FIG. 2, a limit range L1 of the limb 6 to be moved is set first, and a position close to the limit range L1 up to a predetermined distance is set as an allowable range L2.
Such ranges L1 and L2 include, for example, the movable angles of the plurality of joints of the limb 6 that change the posture, the distances between the plurality of joints, the coordinates of the sprint 7 and the base 21, and the limb 6 held by the sprint 7. And kinematics using parameters such as the position of the limb 6 fixed to the pedestal 21 and the like. By using these parameters and kinematics, the position X of the limb 6 is easily estimated from the detection signals of the various sensors of the mechanisms 2 and 3 as described above.
[0025]
In a state where the ranges L1 and L2 as described above are set in the medical device 1, the driving unit 11 operates the movable mechanism 2 in response to a program set in advance, and a human shin sitting on the pedestal 21 The knee is bent and stretched by the movable mechanism 2.
At this time, the reaction force acting on the sprint 7 holding the shin part of the limb 6 is detected by the stress sensor 8, and the position of each part of the movable mechanism 2 is detected by the position sensor. The monitoring means 12 detects the load and position X of the limb 6 that are moved as described above in response to these detection signals, and the control means 13 controls the operation of the driving means 11 in response to this detection information. The operation range of the movable mechanism 2 is feedback-controlled.
For this reason, the movement of the human limb 6 by the movable mechanism 2 as described above is executed in a state “X <L2” where the position X does not deviate from the allowable range L2, so that the posture of the limb 6 is within a range that is not unreasonable. Changed. Thus, in the state where the position X of the limb 6 does not deviate from the allowable range L2, the protection mechanism 3 is maintained in a fixed state by the protection means 14, and thus the movement of the limb 6 by the movable mechanism 2 is inhibited by the protection mechanism 3. The movable mechanism 2 can move the limb 6 directly.
[0026]
During such an operation, for example, even if the position X of the limb 6 moves in a direction deviating from the allowable range L2, the control means 13 causes the driving means 11 to respond to the detection result of the monitoring means 12 to prevent this. The movable mechanism 2 is feedback-controlled. However, since the responsiveness of the movable mechanism 2 is not good as described above, the operation of the movable mechanism 2 is delayed with respect to the control as described above, and the position X of the limb 6 deviates from the allowable range L2. The process proceeds to “L2 ≦ X <L1”.
At this time, the protection mechanism 3 is released from the fixed state by the protection means 14 corresponding to the detection information of the monitoring means 12, and the protection mechanism 3 moves the limb 6 in a direction opposite to the movable mechanism 2. For this reason, the position X of the limb 6 is returned to a position that satisfies the allowable range L2, and the limb 6 is prevented from being in an unreasonable posture.
[0027]
It should be noted that since the control of the movable mechanism 2 is executed even during such time, when the movable mechanism 2 moves to move the limb 6 to the position of the allowable range L2, this is detected by the monitoring means 12. The protection mechanism 14 detected from the above returns the protection mechanism 3 to the initial position corresponding to the position of the limb 6 and waits for the next protection operation.
Since the medical device 1 according to the present embodiment moves the limb body 6 by the movable mechanism 2 in a state where the protection mechanism 3 is normally fixed as described above, the posture of the limb body 6 can be favorably changed as a medical action. it can. When the position X of the limb 6 to be moved by the movable mechanism 2 deviates from the allowable range L2, the protection mechanism 3 operates so that the position X of the limb 6 returns to the allowable range L2. Is prevented.
In addition, this invention is not limited to the said form, A various deformation | transformation is accept | permitted in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, it is assumed that the medical device 1 is intended for treatment as a medical practice, but such a medical device 1 can also be used for the purpose of rehabilitation and training.
[0028]
In the medical device 1 of the above embodiment, the position of each part of the movable device 2 and the protection device 3 and the stress acting on the sprint 7 are detected and the load on the knee portion of the limb 6 is calculated. It is also possible to directly detect such a position and load of the limb 6 with an appropriate device.
In that case, in the medical device 1 of the above embodiment, the position of the limb body 6 is estimated from various parameters. However, if the position of the limb body 6 is directly detected as described above, the medical device immediately before the treatment operation. If the limb 6 is attached and moved manually, the normal operation range L1 can be set appropriately, and based on this, the limit range L2 and the allowable range can be easily determined according to the degree of the treatment site and the judgment of the therapist. Can be set.
Furthermore, in the medical device 1 of the above-described form, the protection mechanism 3 provided with a drive source is driven in a direction opposite to the movable mechanism 2 as necessary, thereby reliably preventing the load on the limb 6, For example, the protection mechanism can be a damper mechanism that can be fixed by an electromagnetic clutch, and if necessary, the protection mechanism can be released to prevent the limb 6 from being loaded.
[0029]
Moreover, in the medical device 1 of the said form, although having illustrated interposing the protection mechanism 3 between the movable mechanism 2 and the limb 6, such a protection mechanism 3 is interposed between the movable mechanism 2 and the floor surface 5. It is also possible to intervene. Moreover, in the medical device 1 of the said form, the base 21 grade | etc., Is not a part of apparatus, but such a base 21 can also be made into a part of medical device. In that case, a protection mechanism is formed so as to move in the same direction as the movable mechanism 2, and this protection mechanism is interposed between the limb body 6 and the pedestal 21 or between the pedestal 21 and the floor surface 5. It is also possible.
Furthermore, in the medical device 1 of the said form, it illustrated exemplifying covering the malfunction of the movable mechanism 2 with poor responsiveness with the protective mechanism 3 with good responsiveness, but the problem which this invention solves is also limited to the said content. For example, it is possible to cover the operation of an unstable movable mechanism for some reason with a protective mechanism, or to improve safety without changing the configuration of an existing movable mechanism. It is.
[0030]
Furthermore, in the medical device 1 of the above embodiment, the various means 11 to 14 are exemplified by a microcomputer in which an appropriate program is installed as software. It is also possible to form a part as hardware, and a part can be formed as hardware and a part can be realized by software.
[0031]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. The invention according to claim 1 includes a movable mechanism that holds and moves a human limb, and the limb that the movable mechanism moves in a medical device that drives the movable mechanism by a driving unit to change the posture of the limb. Monitoring means for detecting at least one of the position and the load, and control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means, and the movable mechanism Direction of movement A protective mechanism that moves the limb in a direction opposite to that of the movable mechanism is interposed between the movable mechanism and the limb, and the protective mechanism is fixed when the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range. The protective mechanism can prevent the limb moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture by having the protective means for releasing the fixed state of the protective mechanism when the protective mechanism is deviated from the allowable range. However, since the protection mechanism is fixed in a range where the posture is not unreasonable, the limb can be moved well by the movable mechanism to perform the medical action, and the medical action can be executed well and safely.
[0032]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a movable mechanism for holding and moving a human limb, and in the medical device for changing the posture of the limb by driving the movable mechanism by a driving means, the limb to be moved by the movable mechanism Monitoring means for detecting at least one of the position and the load, and control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means, and the movable mechanism Direction of movement Has a protection mechanism that moves the movable mechanism in a direction opposite to the above, and maintains the protection mechanism in a fixed state in a state where the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range. By having a protection means for releasing the fixed state of the protection mechanism when deviating, the protection mechanism can prevent the limb moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture, and in a range where the limb is not in an unreasonable posture. Since the protective mechanism is fixed, the limb can be moved well by the movable mechanism to execute the medical action, and the medical action can be executed well and safely.
[0033]
The invention according to claim 3 is the medical device according to claim 1 or 2, wherein the protection means moves the protection mechanism to a movable mechanism when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range. Direction of movement By operating in a direction opposite to the detection information of the monitoring means, it is possible to reliably prevent the protection mechanism from preventing the limb moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fixing mechanism for holding and fixing a part of a human limb and a movable mechanism for holding and moving another part, and the movable mechanism is driven by a driving means to In the medical device that changes the posture, the monitoring unit has a monitoring unit that detects at least one of the position and the load of the limb moved by the movable mechanism, and the detection information of the monitoring unit indicates a range in which the driving unit operates the movable mechanism Control means for controlling corresponding to the movable mechanism Direction of movement A protective mechanism for moving the limb in the same direction as the limb is interposed between the fixing mechanism and the limb, and when the detection information of the monitoring means satisfies a preset allowable range, the protective mechanism is set to a fixed state. By maintaining the protective means for releasing the fixed state of the protective mechanism when it deviates from the allowable range, the protective mechanism can prevent the limb moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture. Since the protection mechanism is fixed in a range where the posture is not unreasonable, it is possible to execute the medical action by moving the limbs well by the movable mechanism, and it is possible to execute the medical action well and safely.
[0034]
The invention according to claim 5 comprises a fixing mechanism for holding and fixing a part of a human limb and a movable mechanism for holding and moving the other part, and the movable mechanism is driven by a driving means to In the medical device that changes the posture, the monitoring unit has a monitoring unit that detects at least one of the position and the load of the limb moved by the movable mechanism, and the detection information of the monitoring unit indicates a range in which the driving unit operates the movable mechanism And a control mechanism for controlling the movement of the fixed mechanism in the same direction as the movable mechanism, a protective mechanism is interposed between the movable mechanism and the fixed mechanism. By maintaining the protection mechanism in a fixed state in a state that satisfies a preset allowable range, and having a protection means for releasing the fixed state of the protection mechanism when deviating from the allowable range,
The protection mechanism can prevent the limb that is moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture, and the protection mechanism is fixed in a range where the limb is not in an unreasonable posture. The medical practice can be performed, and the medical practice can be performed well and safely.
[0035]
The invention according to claim 6 is the medical device according to claim 4 or 5, wherein the protection means moves the protection mechanism to a movable mechanism when detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range. Direction of movement By operating in a direction equivalent to the detection information of the monitoring means, the protection mechanism can surely prevent the limb body moved by the movable mechanism from being in an unreasonable posture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall structure of a medical device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the medical device.
[Explanation of symbols]
1 Medical device
2 Movable mechanism
3 Protection mechanism
4 Control device
5 Floor
6 limbs
7 Sprint
8 Stress sensor
11 Drive means
12 Monitoring means
13 Control means
14 Protection measures
21 Pedestal that is a fixing mechanism

Claims

In a medical device comprising a movable mechanism for holding and moving a human limb, and driving the movable mechanism by a driving means to change the posture of the limb.
Monitoring means for detecting at least one of a position and a load of a limb to be moved by the movable mechanism;
Control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means;
Wherein the direction of movement of the movable mechanism is interposed a protective mechanism for moving the limbs in opposite directions between said movable mechanism and limb,
The protection mechanism is maintained in a fixed state when the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, and has a protection unit that releases the fixed state of the protection mechanism when the detection information deviates from the allowable range. Medical device.

In a medical device comprising a movable mechanism for holding and moving a human limb, and driving the movable mechanism by a driving means to change the posture of the limb.
Monitoring means for detecting at least one of a position and a load of a limb to be moved by the movable mechanism;
Control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means;
A protection mechanism that moves the movable mechanism in a direction opposite to the direction of movement of the movable mechanism, and the protection mechanism is fixed when the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range. And a protective means for releasing the fixed state of the protective mechanism when the allowable mechanism is deviated.

When the detection information of the monitoring means deviates from the preset allowable range, the protection means operates the protection mechanism in a direction opposite to the direction of movement of the movable mechanism in accordance with the detection information of the monitoring means. The medical device according to claim 1 or 2, characterized in that

In a medical device that includes a fixing mechanism that holds and fixes a part of a human limb and a movable mechanism that moves and holds another part, and the movable mechanism is driven by a driving unit to change the posture of the limb.
Monitoring means for detecting at least one of a position and a load of a limb to be moved by the movable mechanism;
Control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means;
A protective mechanism for moving the limb in a direction equivalent to the direction of movement of the movable mechanism is interposed between the fixing mechanism and the limb;
The protection mechanism is maintained in a fixed state when the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, and has a protection unit that releases the fixed state of the protection mechanism when the detection information deviates from the allowable range. Medical device.

In a medical device that includes a fixing mechanism that holds and fixes a part of a human limb and a movable mechanism that moves and holds another part, and the movable mechanism is driven by a driving unit to change the posture of the limb.
Monitoring means for detecting at least one of a position and a load of a limb to be moved by the movable mechanism;
Control means for controlling a range in which the driving means operates the movable mechanism in accordance with detection information of the monitoring means;
A protective mechanism for moving the fixing mechanism in a direction equivalent to the moving direction of the movable mechanism is interposed between the movable mechanism and the fixing mechanism;
The protection mechanism is maintained in a fixed state when the detection information of the monitoring unit satisfies a preset allowable range, and has a protection unit that releases the fixed state of the protection mechanism when the detection information deviates from the allowable range. Medical device.

The protection means operates the protection mechanism in a direction equivalent to the direction of movement of the movable mechanism in response to the detection information of the monitoring means when the detection information of the monitoring means deviates from a preset allowable range. The medical device according to claim 4 or 5.