JP4473254B2

JP4473254B2 - 牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構

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Publication number: JP4473254B2
Application number: JP2006325810A
Authority: JP
Inventors: 昇田中; 良治大友; 敏正坂神
Original assignee: Ito Co ltd
Current assignee: Ito Co ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: US8821428B2; HK1138561A1; JP2008136653A; CN101595055B; CN101595055A; KR101440082B1; KR20090108002A; US20100137772A1; WO2008068928A1

Description

本発明は、人体の頚部または腰部を牽引する治療器として使用される牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構に関するものである。

図５に示す牽引装置は人体の頚部または腰部を牽引する治療器として使用される従来の機構を示す図である。図５（Ａ）は牽引装置の概略構成を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す牽引装置を矢印Ａ方向から見た図を示している。

図５に示す従来の牽引装置において、人体の頚部または腰部を牽引する牽引ロープ（単に「ロープ」ともいう）１０は、プーリＣ４３、プーリＢ４２、プーリＤ４４、プーリ４１、プーリＡ４１の経路を通り、巻き取りドラム１１まで導かれる。なお、プーリＤ４４の回転面は、他のプーリＡ、Ｂ、Ｃの回転面に対して垂直の方向になるように構成されている。

このように、従来の牽引装置においては、牽引ロープ１０にかかる荷重を複雑に組み合わせたプーリ機構に伝達させることにより、プーリＤ４４にかかる荷重（矢印Ｂの方向の荷重）を直線変位するコイルばね４５に受け持たせ、荷重に比例して縮むコイルばね４５の変位をポテンショメータ４６の電圧変化として検出し、これにより、ロープ荷重を検出していた。なお巻き取りドラム１１は、中心軸が図示しないぜんまい（発条）と接合され、ロープ１０に常に一定の張力が懸かるように構成されており、ロープは垂れることなく図に示すように水平位置が保たれている。

上述したように、従来の牽引装置の機構は、ロープ１０を幾重にも屈曲させることによってロープ１０に負担がかかる構造になっていた。

また、ロープの巻き取りドラム１１は整然とロープ１０を巻くために、巻き取り面にロープの断面の半円形状の巻き溝１１ａが設けられており、この巻き溝１１ａの縁淵でロープが擦れ、ロープ寿命を短くしていた。また、ロープ１０が擦れることによるロープ表面の削れた屑が機構の可動部分に侵入して、故障の原因になりやすいという問題があった。

なお、この種の牽引装置として、患者の腋の下を吊る吊り上げ装置と腿を固定する固定具を有する座部とを備え、座部（患者の上半身）を上下に牽引することによって、腰椎等を治療する座位牽引装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、従来の牽引装置として、牽引力を検出するロードセルを有し、牽引力を検出するとともに、その検出信号を牽引元の駆動源であるモータの駆動制御に使用するように構成された牽引装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００３−８８５４０号公報特開昭５９−１１８１５６号公報

上述したように、従来の牽引装置の機構は、ロープを幾重にも屈曲させることによってロープに負担がかかる構造になっていた。また、ロープの巻き取りドラムの巻き取り面にはロープの断面の半円形状の巻き溝が設けられており、この巻き溝の縁淵でロープが擦れ、ロープ寿命を短くしていた。また、ロープが擦れることによるロープ表面の削れた屑が機構の可動部分に侵入して、故障の原因になりやすいという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、ロープを牽引するプーリ機構の構成を簡略化すると共に、従来のドラムのようにロープ巻き取りドラムの表面の巻き溝のエッジでロープが擦れることがない、牽引装置、および牽引装置のロープ巻き取り機構を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の牽引装置（１）は、被牽引体（２）となる人体に、装具（５）、ロープ（１０）、該ロープ（１０）の通路を形成するプーリ（１２，１３）、および前記ロープ（１０）の巻き取りドラム（１１）を含む牽引機構を介して所望の牽引力を印加する牽引装置（１）であって、前記巻き取りドラム（１１）が固定されたケース土台（１７）と、該ケース土台（１７）に繋がっている外枠（１５）と、前記巻き取りドラム（１１）と前記人体との間に設けられ、前記巻き取りドラム（１１）から水平方向に案内されるロープ（１０）を垂直方向に案内する第１のプーリ（１２）と、前記第１のプーリ（１２）を挟む一対の連結板（２１）、前記第１のプーリ（１２）を前記一対の連結板（２１）に回転可能に固定すると共に前記外枠に非接触となった第１のボルト（Ａ）、長手方向の両端部のうち一方の端部が前記一対の連結板（２１）を介して前記第１のプーリ（１２）と連結されると共に他方の端部が前記外枠（１５）に固定された板状の荷重センサ板（２２）、および前記荷重センサ板（２２）の表面に貼付されたロードセル（２３）を有する荷重センサ機構（６）と、前記第１のプーリ（１２）と前記人体との間に設けられ、前記第１のプーリ（１２）から垂直方向に案内されるロープ（１０）を前記人体に向けて水平方向に案内する第２のプーリ（１３）とを備え、前記荷重センサ板（２２）は、前記第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の両側と４５度の角度をなす方向から引っ張り荷重が印加されるように設置され、前記外枠（１５）が前記ケース土台（１７）に対して回動可能に繋がっており、前記荷重センサ機構（６）が、前記巻き取りドラム（１１）のロープ巻き取り位置に合わせて回動可能に構成されることを特徴とする。
このような構成により、ロープ荷重検出用のプーリを、牽引装置の本体側に直接には取り付けず、連結板および荷重センサ板を介して牽引装置の本体側に取り付ける。また、荷重センサ板にロードセルを貼付し、このロードセルによりロープ荷重による荷重センサ板のひずみ量を検出する。
これにより、簡易な構成によりプーリに印加されるロープ荷重を検出することができる。このため、牽引装置のプーリ機構の構成を簡略化できる。
また、荷重センサ板は、ロープ荷重検出用の第１のプーリを、このプーリにかけ渡されるロープの両側と４５度の角度をなす方向から支持するように配置される。これにより、プーリに加わるロープ荷重を荷重センサ板の方向に向けることができる。このため、荷重センサ板において、ロープ荷重を効果的に検出することができる。
このような構成により、巻き取りドラムのロープ巻き取り位置に合わせて、第１のプーリの向きが変わるようにする。
また、巻き取りドラムでは、表面に巻き溝を設けることなく、ロープを整然と巻き取ることができる。このため、従来の牽引装置で生じていた、巻き取りドラムの表面の巻き溝のエッジでロープが擦れるという問題をなくすことができる。

また、本発明の牽引装置は、前記第２のプーリは、前記荷重センサ機構の第１のプーリにかけ渡されるロープの方向と、前記被牽引体に連結されるロープの方向とに応じて回動可能に構成されることを特徴とする。
このような構成により、第２のプーリは、第１のプーリにかけ渡されるロープの方向と、被牽引体に連結されるロープの方向とに合わせて回動する。
これにより、第２のプーリでは、巻き取りドラムの巻き取り位置に応じて方向が変化する第１のプーリの向きと、被牽引体に接続されるロープの方向とに応じて、ロープをかけ渡すことができる。

また、本発明の牽引装置のロープ巻き取り機構は、被牽引体（２）となる人体に、装具（５）、およびロープ（１０）により所望の牽引力を印加する牽引装置（１）におけるロープ巻き取り機構であって、前記人体に連結されたロープ（１０）を巻き取ることにより前記人体に所望の牽引力を印加する巻き取りドラム（１１）と、前記巻き取りドラム（１１）が固定されたケース土台（１７）に繋がっている外枠（１５）と、前記巻き取りドラム（１１）と前記人体との間に設けられ、前記巻き取りドラム（１１）から水平方向に案内されるロープ（１０）を垂直方向に案内する第１のプーリ（１２）と、前記第１のプーリ（１２）と前記人体との間に設けられ、前記第１のプーリ（１２）から垂直方向に案内されるロープ（１０）を前記人体に向けて水平方向に案内する第２のプーリ（１３）と、前記第１のプーリ（１２）を保持すると共に、該第１のプーリ（１２）に印加されるロープ荷重を検出する機構を有する荷重センサ機構（６）と、を備え、前記荷重センサ機構（６）は、前記第１のプーリ（１２）を挟む一対の連結板（２１）、前記第１のプーリ（１２）を前記一対の連結板（２１）に回転可能に固定すると共に前記外枠に非接触となった第１のボルト（Ａ）、長手方向の両端部のうち一方の端部が前記一対の連結板（２１）を介して前記第１のプーリ（１２）と連結されると共に他方の端部が前記外枠（１５）に固定された板状の荷重センサ板（２２）、および前記荷重センサ板（２２）の表面に貼付されたロードセル（２３）を備え、前記荷重センサ板（２２）は、前記第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の両側と４５度の角度をなす方向から引っ張り荷重が印加されるように設置され、前記外枠（１５）が前記ケース土台（１７）に対して回動可能に繋がっており、前記荷重センサ機構（６）が、前記巻き取りドラム（１１）のロープ巻き取り位置に合わせて回動可能に構成されることを特徴とする。
このような構成により、第２のプーリにより被牽引体に連結されるロープを第１のプーリの方向に向けて案内し、ロープ荷重検出用の第１のプーリにより、ロープを巻き取りドラムの方向に向けて案内する。また、荷重センサ機構では、第１のプーリを連結板により保持し、この連結板を荷重センサ板を介して本体側に固定する。そして、荷重センサ板に設けたロードセルにより荷重センサ板のひずみ（ロープ荷重によるひずみ）を検出する。
これにより、簡易な構成によりプーリに印加されるロープ荷重を検出することができる。このため、牽引装置のプーリ機構の構成を簡略化できる。
これにより、プーリに加わるロープ荷重を荷重センサ板の方向に向けることができる。このため、荷重センサ板において、ロープ荷重を効果的に検出することができる。

また、巻き取りドラムの巻き取り面のロープ巻き取り位置に合わせて、第１のプーリの向きが変わるようにする。また、第２のプーリは、第１のプーリにかけ渡されるロープの方向と、被牽引体に接続されるロープの方向とに合わせて回転する。
これにより、巻き取りドラムでは、表面に巻き溝を設けることなく、ロープを整然と巻き取ることができる。このため、従来の牽引装置で生じていた、巻き取りドラムの表面の巻き溝のエッジでロープが擦れるという問題をなくすことができる。
また、第２のプーリでは、巻き取りドラムの巻き取り位置に応じて変化する第１のプーリの向きと、被牽引体に連結されるロープの方向とに応じて、ロープをかけ渡すことができる。

本発明の牽引装置においては、ロープを牽引するプーリ機構の構成を簡略化できると共に、従来のドラムのようにロープ巻き取りドラムの表面の巻き溝のエッジでロープが擦れることがない。

図１は本発明による牽引装置の一例を示す図である。
図１に示す牽引装置１は人体の頚部または腰部を牽引する治療器として使用されるものである。図１（Ａ）は、牽引装置は牽引装置１の概略構成を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す牽引装置１を矢印Ｘの方向から見た図である。

図１に示す牽引装置１では、固定部４の固定具３に繋がる被牽引体２に、装具５を介してロープ１０が連結されるようになっている。被牽引体２は、図１では模式的に示しているが、患者の頚部または腰部等である。

この牽引装置１では、牽引ロープ１０の先端に装具５を介して被牽引体２（患者の頚部または腰部等の牽引体）を取り付ける。そして、ロープ１０はプーリ（第２のプーリ）１３およびプーリ（第１のプーリ）１２を介して、ロープ巻き取りドラム１１に連結されており、巻き取りドラム１１をモータ（図示せず）により矢印Ｂの回転方向に回転して生ずる牽引力により、ロープ１０を牽引する。

なお、プーリ１２は、ボルトＡにより一対の連結板２１に固定されており、連結板２１はボルトＢにより荷重センサ板２２に取り付けられており、荷重センサ板２２はボルトＣにより外枠１５に固着されている。すなわち、プーリ１２は外枠１５に直接取り付けられるのではなく連結板２１および荷重センサ板２２介して外枠１５に取り付けられている。

上記構成において、ロープ１０に懸かる荷重は外枠１５に取り付けられたプーリ１２に加わる。プーリ１２の左端部分には水平方向左向きの荷重が加わり、下端部分には垂直方向上向きに荷重が加わる。従って、プーリ１２が連結板２１を介して荷重センサ板２２と連結されているため、ロードセル２３が貼られた荷重センサ板２２にプーリ１２に懸かる荷重が加わる形となる。この荷重センサ板２２が水平方向と垂直方向の中間の４５度方向に設置されているため、荷重は図示するベクトルＡの方向となり、荷重センサ板２２にかかる荷重はロープ荷重の√２倍となる。

なお荷重センサ板２２の下端部分は外枠１５にボルトＣで連結され、外枠１５は回転ベアリング１６を通じてケース土台１７に繋がっている。そして、荷重センサ板２２に貼られたロードセル２３にロープ荷重によるひずみが加わると、このひずみ量が、ロードセル２３に接続された電源と増幅器を通じて電圧信号に変換される。

またこの牽引装置１の機構では、外枠１５が回転ベアリング１６による回動機構で回動可能に構成されることにより、巻き取りドラム１１上のロープ１０の巻き取り位置に合わせて外枠１５が回転し、平面形状（表面に巻き溝のない形状）のロープ巻き取りドラム１１にロープ１０が端から整然と巻かれて行くことにより、従来のドラムのようにロープ巻き取り用の巻き溝のエッジでロープ１０が擦れることがない。

また巻き取りドラム１１は中心軸が図示しないぜんまい（発条）と接合され、ロープ１０に常に一定の張力が懸かり、ロープ１０は垂れる事なく図に示すように水平位置が保たれている。

図２は、荷重の伝達経路を示す図である。以下、図２を参照して、牽引ロープ１０に生じた荷重がロードセル２３に伝わるまでの経路を説明する。

図２において、まず牽引ロープ１０により４５度ベクトル方向に生じた荷重はプーリ１２に伝達され、これがボルトＡを介して連結板２１に伝えられる。この連結板２１はボルトＢにより荷重センサ板２２に連結されおり、これにより牽引ロープ１０に生じた荷重は荷重センサ板２２に伝達される。荷重センサ板２２の表面にはロードセル２３が貼られており、このロードセル２３に荷重に対応したひずみが現れ、ロードセル２３の抵抗変化に変換される。このロードセル２３の抵抗の変化（荷重の変化）を、ロードセル２３に接続された電源と増幅署より電圧の変化として検出する。

なお、ここで牽引装置の外枠１５はボルトＡおよびボルトＢとは繋がっておらず、ボルトＡ、Ｂが外枠１５の側面の板を貫通する部分においてはボルトＡ、Ｂの外形より大きな穴が形成されており、結果的にボルトＡ、Ｂが外枠１５に触れることはない。このため、プーリ１２に加わる荷重がボルトＡ、Ｂより外枠１５に分散されることはない。

なお、ボルトＣは外枠１５と連結されており荷重センサ板２２に伝えられた荷重をボルトＢとボルトＣで引っ張り合う形となり荷重センサ板２２に引っ張り応力によるひずみとなって現れる。なお、外枠１５は回転ベアリング１６を介してケース本体のケース土台１７に固着されている。

図３は、ロープ巻き取り機構の構成を示す図である。なお、図３は、図１（Ａ）に示す牽引装置１を矢印Ｙ方向から見た図である。

図３において、プーリ１２とプーリ１２に加わる荷重をロードセルにより検出する機構からなる荷重センサ機構６は、回転ベアリングにより回動する機構で構成され、図３に示すように巻き取りドラム１１のロープ１０がドラムの巻く位置（例えば、巻き位置１、巻き位置２）に応じて荷重センサ機構６が回動することにより、ロープ１０は整然と隣り合うロープに乗り上げることなく巻き取りドラム１１上に巻かれる。なお巻き取りドラム１１におけるロープ１０の巻き始めは巻き取りドラム面の右端にロープを通す穴を巻き取りドラム中心に向かって設け、巻き取りドラム１１がパイプ状の空洞であるため、そこでロープで結び目を作ることによりロープ１０がモータ駆動により牽引されたとき抜けない状態となっている。

また、図４は、ロードセルによる荷重検出回路の構成例を示す図である。前述したように、荷重センサ板２２に牽引ロープ１０に懸かる荷重が引っ張り方向の力となって現れ、この荷重センサ板２２に接着されているロードセル２３は図４に示すようにブリッジ回路を構成している。荷重センサ板２２が引っ張られることによるひずみがロードセル２３に伝わる。ここでこのブリッジ回路を動作させるために、ブリッジ回路に安定した一定の電圧を供給する電源回路３１が設けられる。この電源回路により通常１０Ｖ程度の電圧がブリッジ回路に供給される。例えば、ブリッジ回路の入力抵抗３５０オームである場合に、この回路に流す電流を十分に賄えるだけの電流容量を持つ電源が使用される。

そして、ロードセル２３にひずみが加わるとブリッジ回路の出力が変化し、この電圧変化が直流増幅器３３に入力されオフセット電圧と増幅度が任意に設定され荷重出力と対応した電圧信号となって出てくる。この電圧信号により、巻き取りドラム１１を回転駆動するモータを制御することにより、目標とする牽引力を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の牽引装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明による牽引装置の構成例を示す図である。荷重の伝達経路を示す図である。ロープ巻き取り機構の構成を示す図である。ロードセルによる荷重検出回路を示す図である。従来の牽引装置の例を示す図である。

符号の説明

１牽引装置
２被牽引体
３固定具
４固定部
５装具
６荷重センサ機構
１０牽引ロープ
１１巻き取りドラム
１１ａ巻き溝
１２プーリ（第１のプーリ）
１３プーリ（第２のプーリ）
１５外枠
１６回転ベアリング
１７土台
２１連結板
２２荷重センサ板
２３ロードセル
３１電源回路
３２ロードセル
３３直流増幅器

Claims

被牽引体（２）となる人体に、装具（５）、ロープ（１０）、該ロープ（１０）の通路を形成するプーリ（１２，１３）、および前記ロープ（１０）の平面形状の巻き取りドラム（１１）を含む牽引機構を介して所望の牽引力を印加する牽引装置（１）であって、
前記巻き取りドラム（１１）が固定されたケース土台（１７）と、
該ケース土台（１７）に繋がっている外枠（１５）と、
前記巻き取りドラム（１１）と前記人体との間に設けられ、前記巻き取りドラム（１１）から水平方向に案内されるロープ（１０）を垂直方向に案内する第１のプーリ（１２）と、
前記第１のプーリ（１２）を挟む一対の連結板（２１）、
前記第１のプーリ（１２）を前記一対の連結板（２１）に回転可能に固定すると共に前記外枠に非接触となった第１のボルト（Ａ）、
長手方向の両端部のうち一方の端部が前記一対の連結板（２１）を介して前記第１のプーリ（１２）と連結されると共に他方の端部が前記外枠（１５）に固定された板状の荷重センサ板（２２）、および
前記荷重センサ板（２２）の表面に貼付されたロードセル（２３）を有する荷重センサ機構（６）と、
前記第１のプーリ（１２）と前記人体との間に設けられ、前記第１のプーリ（１２）から垂直方向に案内されるロープ（１０）を前記人体に向けて水平方向に案内する第２のプーリ（１３）とを備え、
前記荷重センサ板（２２）は、前記第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の両側と４５度の角度をなす方向から引っ張り荷重が印加されるように設置され、
前記外枠（１５）が前記ケース土台（１７）に対して回動可能に繋がっており、
前記荷重センサ機構（６）が、前記巻き取りドラム（１１）のロープ巻き取り位置に合わせて回動可能に構成されること
を特徴とする牽引装置（１）。
前記一対の連結板（２１）と前記荷重センサ板（２２）とを連結する第２のボルト（Ｂ）とを備え、
前記外枠（１５）は、前記第１のボルト（Ａ）と第２のボルト（Ｂ）とを貫通させる穴が形成され、
前記外枠（１５）と、前記第１のボルト（Ａ）及び第２のボルト（Ｂ）とが非接触とされていること
を特徴とする請求項１に記載の牽引装置（１）。
前記第２のプーリ（１３）は、前記荷重センサ機構（６）の第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の方向と、前記人体に連結されるロープ（１０）の方向とに応じて回動可能に構成されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の牽引装置（１）。
被牽引体（２）となる人体に、装具（５）、およびロープ（１０）により所望の牽引力を印加する牽引装置（１）におけるロープ巻き取り機構であって、
前記人体に連結されたロープ（１０）を巻き取ることにより前記人体に所望の牽引力を印加する平面形状の巻き取りドラム（１１）と、
前記巻き取りドラム（１１）が固定されたケース土台（１７）に繋がっている外枠（１５）と、
前記巻き取りドラム（１１）と前記人体との間に設けられ、前記巻き取りドラム（１１）から水平方向に案内されるロープ（１０）を垂直方向に案内する第１のプーリ（１２）と、
前記第１のプーリ（１２）と前記人体との間に設けられ、前記第１のプーリ（１２）から垂直方向に案内されるロープ（１０）を前記人体に向けて水平方向に案内する第２のプーリ（１３）と、
前記第１のプーリ（１２）を保持すると共に、該第１のプーリ（１２）に印加されるロープ荷重を検出する機構を有する荷重センサ機構（６）と、
を備え、
前記荷重センサ機構（６）は、
前記第１のプーリ（１２）を挟む一対の連結板（２１）、
前記第１のプーリ（１２）を前記一対の連結板（２１）に回転可能に固定すると共に前記外枠に非接触となった第１のボルト（Ａ）、
長手方向の両端部のうち一方の端部が前記一対の連結板（２１）を介して前記第１のプーリ（１２）と連結されると共に他方の端部が前記外枠（１５）に固定された板状の荷重センサ板（２２）、および
前記荷重センサ板（２２）の表面に貼付されたロードセル（２３）を備え、
前記荷重センサ板（２２）は、前記第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の両側と４５度の角度をなす方向から引っ張り荷重が印加されるように設置され、
前記外枠（１５）が前記ケース土台（１７）に対して回動可能に繋がっており、
前記荷重センサ機構（６）が、前記巻き取りドラム（１１）のロープ巻き取り位置に合わせて回動可能に構成されること
を特徴とする牽引装置のロープ巻き取り機構。
前記一対の連結板（２１）と前記荷重センサ板（２２）とを連結する第２のボルト（Ｂ）とを備え、
前記外枠（１５）は、前記第１のボルト（Ａ）と第２のボルト（Ｂ）とを貫通させる穴が形成され、
前記外枠（１５）と、前記第１のボルト（Ａ）及び第２のボルト（Ｂ）とが非接触とされていること
を特徴とする請求項４に記載の牽引装置のロープ巻き取り機構。
前記第２のプーリ（１３）は、前記荷重センサ機構（６）の第１のプーリ（１２）にかけ渡されるロープ（１０）の方向と、前記人体に連結されるロープ（１０）の方向とに応じて回動可能に構成されること
を特徴とする請求項４又は５に記載の牽引装置のロープ巻き取り機構。