JP5813901B1 - Lower limb exercise assist device - Google Patents
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Abstract
【課題】構造を簡素化し、コストダウンと軽量化を図ること。【解決手段】基台12上に回転体14を垂直な軸線周りに回転可能に設け、回転体14の上面には上方開口の左足用凹部20および右足用凹部22を設け、基台12に設けられた電動モータ30によって回転体14を所定の回転角をもって往復回転駆動する。【選択図】図1[PROBLEMS] To simplify the structure, reduce costs and reduce weight. A rotating body 14 is provided on a base 12 so as to be rotatable about a vertical axis, and a left foot recess 20 and a right foot recess 22 are provided on the upper surface of the rotating body 14 and provided on the base 12. The rotating body 14 is driven to reciprocate with a predetermined rotation angle by the electric motor 30 thus generated. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、下肢運動補助装置に関し、更に詳細には、持続的他動(受動)運動式の下肢運動補助装置に関する。 The present invention relates to a lower limb exercise assist device, and more particularly to a continuous passive movement (passive) exercise type lower limb exercise assist device.
主として、膝関節の屈伸運動を行う持続的他動運動(CPM)式の下肢運動補助装置として、基台と、前記基台に一つの平面上を互いに平行に且つ前後方向に往復移動可能に設けられた左右のスライダと、前記左右のスライダを前後方向に往復駆動する駆動装置と、使用者の足を載置され、少なくとも使用者の踵の後方への移動を阻止する踵受け部を備え、当該踵受け部に対応する位置にて各々前記スライダに左右方向に水平に延在する軸線周りに、あるいは当該踵受け部に踵をつけて載せられた足の踵の関節に概ね一致する位置にて各々前記スライダに左右方向に水平に延在する軸線周りに回動可能に取り付けられた左右の足装具とを有する下肢運動補助装置が提案されている(例えば、特許文献、1、2)。 Mainly as a continuous passive movement (CPM) type lower limb movement assist device for bending and stretching the knee joint, the base and the base are provided on one plane so as to be reciprocally movable in parallel in the front-rear direction. The left and right sliders, a drive device that reciprocally drives the left and right sliders in the front-rear direction, and a heel receiving portion on which a user's foot is placed and at least preventing the user's heel from moving backward, At a position corresponding to the heel receiving portion, about an axis extending horizontally in the left-right direction to each slider, or at a position substantially corresponding to a joint of a foot heel mounted with a heel on the heel receiving portion. In particular, there has been proposed a lower limb exercise assisting device having left and right foot orthoses attached to the slider so as to be rotatable about an axis extending horizontally in the left-right direction (for example, Patent Documents 1 and 2).
上述の如き下肢運動補助装置において、スライダを前後方向に往復駆動する駆動源は電動モータであるので、電動モータの回転出力をスライダの往復運動に変換する必要があり、その分、機構が複雑になり、コストアップとなると共に装置の重量が重くなる。 In the lower limb movement assist device as described above, since the drive source for reciprocating the slider in the front-rear direction is an electric motor, it is necessary to convert the rotation output of the electric motor into the reciprocating motion of the slider, and the mechanism is complicated accordingly. This increases the cost and the weight of the apparatus.
本発明が解決しようとする課題は、下肢運動補助装置の構造を簡素化し、コストダウンと軽量化を図ることである。 The problem to be solved by the present invention is to simplify the structure of the lower limb exercise assisting device, and to reduce the cost and weight.
本発明による下肢運動補助装置は、基台(12)と、前記基台(12)上に垂直な軸線周りに回転可能に設けられた回転体(14)と、前記回転体(14)の上面の互いに離れた位置に形成され、使用者の踵の後方への移動を阻止する後壁(20B、22B)と使用者の足の内側および外側の側方への移動を阻止する内側壁(20D、22D)および外側壁(20E、22E)とを具備した上方開口の左足用凹部(20)および右足用凹部(22)と、前記基台(12)に設けられ、前記回転体(14)を所定の回転角をもって往復回転駆動する駆動装置(30)とを有する。 A lower limb exercise assisting device according to the present invention includes a base (12), a rotating body (14) provided on the base (12) so as to be rotatable around a vertical axis, and an upper surface of the rotating body (14). And rear walls (20B, 22B) that prevent the user's heel from moving backward, and inner walls (20D) that prevent the user's feet from moving laterally inside and outside. 22D) and a left foot recess (20) and a right foot recess (22) having an upper opening provided with outer walls (20E, 22E), and the base (12). And a drive device (30) that reciprocally rotates with a predetermined rotation angle.
この構成によれば、電動モータ(30)の回転出力をスライダの往復運動に変換する機構が必要でないから、構造が簡素化され、コストダウンと軽量化が図られる。 According to this configuration, since a mechanism for converting the rotational output of the electric motor (30) into the reciprocating motion of the slider is not required, the structure is simplified, and cost reduction and weight reduction are achieved.
本発明による下肢運動補助装置は、前記左足用凹部(20)および前記右足用凹部(22)は前記回転体(14)の回転中心を通る一つの直径線上にあって前記回転中心を対称点として左右対称に設けられている。 In the lower limb exercise assisting device according to the present invention, the left foot recess (20) and the right foot recess (22) are on one diameter line passing through the center of rotation of the rotating body (14), and the center of rotation is a symmetric point. It is provided symmetrically.
この構成によれば、膝関節の屈曲運動が、左脚と右脚とで均等に行われる。 According to this configuration, the bending motion of the knee joint is performed equally between the left leg and the right leg.
本発明による下肢運動補助装置は、前記左足用凹部(20)および前記右足用凹部(22)の前記外側壁はつま先側(21B、23B)の壁高が踵側(21A、21B)の壁高より低い。 In the lower limb exercise assisting device according to the present invention, the outer wall of the left foot recess (20) and the right foot recess (22) has a toe side (21B, 23B) wall height on the heel side (21A, 21B). Lower.
この構成によれば、前記左足用凹部(20)および前記右足用凹部(22)のつま先側につま先の外側への逃げ部(24、26)が形成されることになり、左足用凹部20および右足用凹部22が円弧軌跡上を移動することに対して、つま先が内側に移動する「うち股」状になるとする側のつま先が自ずと逃げ部(24、26)に位置し、膝関節に捩りの負担をかけることが回避される。 According to this configuration, the escape portions (24, 26) to the outside of the toes are formed on the toe side of the left foot recess (20) and the right foot recess (22), and the left foot recess 20 and While the right foot recess 22 moves on the arc trajectory, the toe on the side where the toe moves inwardly becomes the “crotch” shape is naturally positioned at the escape portion (24, 26) and twists at the knee joint. Is avoided.
本発明による下肢運動補助装置によれば、電動モータの回転出力をスライダの往復運動に変換する機構が必要でないから、構造が簡素化され、コストダウンと軽量化が図られる。 According to the lower limb exercise assisting device according to the present invention, since a mechanism for converting the rotation output of the electric motor into the reciprocating motion of the slider is not required, the structure is simplified, and the cost is reduced and the weight is reduced.
以下に、本発明による下肢運動補助装置の一つの実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of a lower limb exercise assisting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
下肢運動補助装置10は、床上に置かれる円盤状の基台12と、基台12上に垂直な軸線周りに回転可能に設けられた円盤状の回転体14とを有する。
The lower limb
回転体14の下底面には回転体14の回転中心と同心の円環状のカイドレール16が形成されている。カイドレール16は、回転体14の下底面より下方に突出しており、回転体14の補強リブを兼ねている。基台12にはカイドレール16に転動可能に係合して回転体14を回転可能に支持する金属製のボール18が転動可能に設けられている。
An
回転体14の上面には左右方向に互いに離れた位置に左足用凹部20および右足用凹部22が形成されている。左足用凹部20および右足用凹部22の左右方向の離れ寸法は使用者の左右の足の通常時の左右間隔にほぼ等しい。この離れ寸法(距離)は、左足用凹部20および右足用凹部22の左右方向の中央点間で340mm〜400mm程度であってよい。
A left foot recess 20 and a
より詳細には、左足用凹部20および右足用凹部22は、回転体14の回転中心を通る一つの直径線上にあって回転体14の回転中心を対称点として左右対称に設けられており、各々、平らな底壁20A、22Aと、下縁を底壁20A、22Aの後縁に接続されて使用者の踵の後方への移動を阻止する後壁20B、22Bと、下縁を底壁20A、22Aの前縁に接続されて使用者の足裏を載せられる前壁20C、22Cと、下縁を底壁20A、22Aの内側縁に接続されて使用者の足の内側方への移動を阻止する内側壁20D、22Dと、下縁を底壁20A、22Aの外側縁に接続されて使用者の足の外側方への移動を阻止する外側壁20E、22Eとを具備した上方開口の平面視で略矩形の窪みである。
More specifically, the left foot recess 20 and the
後壁20B、22Bは、前後方向に傾斜しており、底壁20A、22Aに対する傾斜角が25度〜45度程度であってよい。前壁20C、22Cは、前後方向に傾斜しており、底壁20A、22Aに対する傾斜角が45度〜75度程度であってよい。内側壁20D、22Dおよび外側壁20E、22Eは、ほぼ直立しており、底壁20A、22Aに対する傾斜角が75度〜90度程度であってよい。
The
外側壁20E、22Eはつま先側21B、23Bの壁高が踵側21A、23Aの壁高より低い。前壁20C、22Cは外側壁20E、22Eの踵側21A、23Aの壁高に等しい。これにより、左足用凹部20および右足用凹部22の前部の外側方および前方が左足用凹部20および右足用凹部22の後方(一般面)に比して一段低く、当該部分がつま先の外側への逃げ部24、26になっている。
In the
基台12には電動モータ30が取り付けられている。電動モータ30の出力軸32にはドライブプーリ34が取り付けられている。回転体14の中心軸28にはドリブンプーリ36が取り付けられている。ドライブプーリ34とドリブンプーリ36とには無端の伝動ベルト38が掛け渡されている。これにより、回転体14は電動モータ30によって自身の中心周りに回転駆動される。
An
基台12にはコントローラ40が設けられている。コントローラ40は電動モータ30を所定の回転角および所定の回転速度をもって往復回転させるモータドライバを含んでいる。コントローラ40は、赤外線通信やブルートゥース等の無線通式のものであり、外部の手持ちコントローラ(不図示)との通信によって、電源のオン・オフと、往復回転角および回転速度の可変設定を行う。下肢運動補助装置10の電源は、商用交流電源であっても、再充電可能な内部バッテリであってもよい。
A
下肢運動補助装置10は、使用者が椅子に着座した姿勢で、左足の踵が底壁20Aと後壁20Bとの隅角部近傍に位置するように、左足を左足用凹部20に入れ、右足の踵が底壁22Aと後壁22Bとの隅角部近傍に位置するように右足を右足用凹部22に入れた状態で使用される。電源がオンされると、電動モータ30によって回転体14が回転駆動され、回転体14が所定の回転角および所定の回転速度をもって往復回転する。
The lower limb
回転体14は、図4(A)に示されているように、左足用凹部20および右足用凹部22が使用者と平行な左右方向の直線上に位置する回転位置を中立位置として、図4(B)に示されているように、中立位置より回転角θaだけ時計廻り方向に回転した右回転位置と、図4(B)に示されているように、中立位置より回転角θbだけ反時計廻り方向に回転した左回転位置との間に往復回転する。
As shown in FIG. 4 (A), the
これにより、左右の足が交互にほぼ前後に移動し、膝関節の屈曲が受動的に繰り返し行われる。回転体14の回転角θaとθbとは、互い等しい角度で、25度〜45度程度であってよい。回転体14の回転速度は、左足用凹部20および右足用凹部22の左右方向の中央点の周速度で、20〜40mm/sec程度であってよい。
As a result, the left and right feet alternately move back and forth, and the knee joint is passively and repeatedly bent. The rotation angles θa and θb of the rotating
下肢運動補助装置10は、電動モータ30の回転出力をスライダの往復運動に変換する機構が必要でないから、構造が簡素化され、コストダウンと軽量化が図られる。
Since the lower limb
また、膝関節の受動的な屈曲運動に必要な左右の足の拘束部は、回転体14に形成された左足用凹部20および右足用凹部22、つまり回転体14に一体成形される窪みであるので、足の拘束部の構造が複雑になることがなく、このことも、下肢運動補助装置10のコストダウンと軽量化に寄与する。
In addition, the left and right foot restraint portions necessary for the passive flexion movement of the knee joint are the left
左足用凹部20および右足用凹部22に入れられた使用者の左右の足は、回転体14の回転による左足用凹部20および右足用凹部22の円弧軌跡上を移動する。
The left and right feet of the user placed in the
この円弧軌跡の移動において、回転体14の右回転時(時計廻り回転時)には、図4(B)に示されているように、右足はつま先が外側に移動する「がり股」状になるのに対して、左足はつま先が内側に移動する「うち股」状になろうとする。回転体14の左回転時(反時計廻り回転時)には、図4(C)に示されているように、左足はつま先が外側に移動する「がり股」状になるのに対して、右足はつま先が内側に移動する「うち股」状になろうとする。
In this movement of the circular arc locus, when the
解剖学的には、ヒトの足は、つま先が内側に移動する「うち股」になるのは「がり股」になるのに比して膝関節の自由度が低く、膝関節に捩りの負担をかけることになる。 Anatomically, the human foot has a lower degree of freedom in the knee joint than the “crotch crotch” where the toes move inward, and the torsional burden on the knee joint Will be applied.
このことに対して、下肢運動補助装置10は、逃げ部24、26が設けられているので、図4(B)および(C)に示されているように、つま先が内側に移動する「うち股」状になるとする側のつま先が自ずと逃げ部24、26に位置し、つま先が内側に移動することが回避される。なお、つま先が外側に移動する「がり股」状になることは、その方向の膝関節の自由度が高く、膝関節に捩りの負担をかけることはないので、その方向の逃げを設ける必要はない。
On the other hand, since the lower limb
これにより、回転体14の回転によって左足用凹部20および右足用凹部22が円弧運動しても、直線運動している場合と同様に、膝関節に捩りの負担をかけることなく、膝関節の屈曲運動が受動的に行われることになる。この膝関節の屈曲運動は、左足用凹部20および右足用凹部22が、回転体14の回転中心を通る一つの直径線上にあって回転体14の回転中心を対称点として左右対称に設けられていることにより、左脚と右脚とで均等に行われる。
As a result, even if the
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、基台12および回転体14の形状は、円盤形に限られることはなく、任意の形状に設定することができる。回転体14の回転駆動は、ベルト式伝動機構を含むものに限られることなく、中心軸28と同軸配置の伝動モータによるダイレクトドライブ方式を採用することも可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to such embodiments and can be deviated from the spirit of the present invention, as will be readily understood by those skilled in the art. It is possible to change appropriately within the range not to be. For example, the shapes of the
10 下肢運動補助装置
12 基台
14 回転体
16 カイドレール
18 ボール
20 左足用凹部
20A 底壁
20B 後壁
20C 前壁
20D 内側壁
20E 外側壁
22 左足用凹部
22A 底壁
22B 後壁
22C 前壁
22D 内側壁
22E 外側壁
24 逃げ部
26 逃げ部
28 中心軸
30 電動モータ
32 出力軸
34 ドライブプーリ
36 ドリブンプーリ
38 伝動ベルト
40 コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基台上に垂直な軸線周りに回転可能に設けられた回転体と、
前記回転体の上面の互いに離れた位置に形成され、使用者の踵の後方への移動を阻止する後壁と使用者の足の内側および外側の側方への移動を阻止する内側壁および外側壁とを具備した上方開口の左足用凹部および右足用凹部と、
前記基台に設けられ、前記回転体を所定の回転角をもって往復回転駆動する駆動装置とを有する下肢運動補助装置。 The base,
A rotating body provided on the base so as to be rotatable around a vertical axis;
A rear wall that prevents the user's heel from moving rearward and an inner wall and an outer wall that prevent the user's feet from moving laterally inside and outside the upper surface of the rotating body. A recess for the left foot and a recess for the right foot of the upper opening provided with a wall;
A lower limb exercise assisting device provided on the base and having a driving device that reciprocally drives the rotating body with a predetermined rotation angle.
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