JP4573798B2 - Lumbar support device - Google Patents
Lumbar support device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4573798B2 JP4573798B2 JP2006115767A JP2006115767A JP4573798B2 JP 4573798 B2 JP4573798 B2 JP 4573798B2 JP 2006115767 A JP2006115767 A JP 2006115767A JP 2006115767 A JP2006115767 A JP 2006115767A JP 4573798 B2 JP4573798 B2 JP 4573798B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- upper body
- wearer
- waist
- load
- thigh
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
Description
本発明は、身体の屈伸動作を行う際に要する腰部の筋力を軽減できるよう支援する腰部支援装置に関するものである。 The present invention relates to a lumbar support device that assists in reducing the muscle strength of the lumbar region that is required when the body bends and stretches.
たとえば、寝たきり高齢者等の被介護者の排泄や入浴の介助を行う場合は、被介護者のベッドから車椅子への移乗、車椅子から便座への移乗等の移乗介護場面が多く存在し、この際、介護者には手によって被介護者を抱く、抱える、運ぶ等の動作が求められる。そのために、前屈み等の不自然な作業姿勢での重量物の持ち上げ等が原因になり、介護者の腰にかかる負担は多大なものとなり易く、介護者の多くが腰痛を訴える要因となっている。 For example, when assisting the excretion or bathing of a caregiver such as a bedridden elderly person, there are many transfer nursing care scenes such as transfer from a caregiver's bed to a wheelchair or transfer from a wheelchair to a toilet seat. The caregiver is required to hold, carry, or carry the cared person by hand. For this reason, it is caused by lifting heavy objects in an unnatural working posture such as bending forward, and the burden on the caregiver's waist is likely to be significant, and many caregivers complain of back pain. .
このような、介護者の身体にかかる肉体的負担を軽減することを目的として、近年では、身体に装着して身体の動作や動きをアシスト(支援)する装置が開発されてきている。 In order to reduce such a physical burden on a caregiver's body, in recent years, an apparatus that is attached to the body and assists (supports) the movement and movement of the body has been developed.
この種の支援装置の1つとしては、たとえば、図6に示す如く、身体の左右の脚に装着して膝関節部を中心とする下腿部と大腿部の相互間の回動力を補助して膝関節を中心とする各脚の屈伸動作を支援する機構aと、胴に装着して身体の腰部の前後方向の屈伸動作を支援する機構bと、左右の腕に装着して肘関節部を中心とする前腕部と上腕部の相互間の回動力を補助して各腕の屈伸動作を支援する機構cとを一体に備えてなる形式の介護用筋力補助装置が提案されている。上記腰部での前後方向の屈伸動作を支援する機構bは、以下のようにしてある。すなわち、身体の腰部に配置する腰側部材dに、身体の胴の部分に装着するための胴装着部eが、脚を動かさずに上体のみを屈めた場合の腰の回転支点となる腰側ジョイント部fを介して回動自在に連結してある。又、上記腰側部材dには、背面側に突出するように駆動部材gを固定して、該駆動部材gの突出端部に、上方に延びる駆動部材hの下端部を回動自在に連結すると共に、該駆動部材hの上端部に、上記胴装着部eの上端部に回動自在に連結してある連結部材iの先端部が回動自在に連結してある。更に、上記連結部材gとhとの連結部における両者の間に、空気圧アクチュエータjを備えた構成としてある。これにより、上記空気圧アクチュエータjにより上記各駆動部材gとh同士の角度を拡縮させることにより、上記腰側ジョイントfを中心として腰側部材dと胴装着部eとが角度変更される際の該腰側部材dと胴装着部eとの相互間の回動力を補助して、人体の腰部の動きを支援するようにしてある(たとえば、特許文献1参照)。 As one of this type of support device, for example, as shown in FIG. 6, it is attached to the left and right legs of the body and assists the rotational force between the lower leg and the thigh centered on the knee joint. Then, a mechanism a that supports the bending and stretching movements of each leg centered on the knee joint, a mechanism b that is attached to the torso and supports the bending and stretching movements of the lumbar part of the body, and an elbow joint that is worn on the left and right arms There has been proposed a muscle strength assisting device for nursing care that is integrally provided with a mechanism c that assists the bending and stretching operations of each arm by assisting the rotational force between the forearm portion and the upper arm portion centering on the portion. The mechanism b that supports the bending operation in the front-rear direction at the waist is as follows. That is, the waist that becomes the rotation fulcrum of the waist when the torso mounting part e for mounting on the torso part of the body is bent to the upper body without moving the leg on the waist side member d arranged on the waist of the body It is rotatably connected via a side joint part f. Further, a driving member g is fixed to the waist side member d so as to protrude rearward, and a lower end portion of the driving member h extending upward is rotatably connected to a protruding end portion of the driving member g. In addition, the distal end portion of the connecting member i that is rotatably connected to the upper end portion of the body mounting portion e is rotatably connected to the upper end portion of the driving member h. Further, a pneumatic actuator j is provided between the connecting portions of the connecting members g and h. As a result, the angle between the driving members g and h is expanded and contracted by the pneumatic actuator j, whereby the waist side member d and the waist mounting portion e are angle-changed around the waist side joint f. By assisting the rotational force between the waist side member d and the torso mounting part e, the movement of the waist part of the human body is supported (for example, see Patent Document 1).
又、自立歩行が困難な人の歩行動作を支援するための装置としては、腰部に装着する上下方向のフレームの下端部と、左右両脚の大腿部の外側に沿わせてそれぞれ装着するフレームの上端部とを、左右の脚の股関節と対応する個所に配した腿駆動モータを介してそれぞれ連結し、更に、上記左右の大腿部の外側に沿わせて装着するためのフレームの下端部と、左右の下腿部の外側に沿わせてそれぞれ装着するフレームの上端部とを、左右の膝関節と対応する個所に配した膝駆動モータを介してそれぞれ連結してなる構成のものがあり、上記左右の腿駆動モータにより股関節を中心とする腰と大腿部との相互間の回動力を補助すると共に、上記左右の膝駆動モータにより膝関節を中心とする大腿部と下腿部との相互間の回動力を補助できるようにした装着式動作補助装置が従来提案されている。 In addition, as a device for supporting the walking movement of a person who is difficult to walk independently, the lower end of the vertical frame to be worn on the waist and the frame to be worn along the outside of the thighs of both the left and right legs, respectively. The upper ends are connected to each other via thigh drive motors arranged at positions corresponding to the hip joints of the left and right legs, and further, the lower ends of the frames for mounting along the outer sides of the left and right thighs, There is a configuration in which the upper ends of the frames to be mounted along the outer sides of the left and right lower leg portions are respectively connected via knee drive motors arranged at locations corresponding to the left and right knee joints, The left and right thigh drive motors assist the rotational force between the hip and thigh centered on the hip joint, and the left and right knee drive motors support the thigh and lower thigh centered on the knee joint. To assist the mutual turning power Wearable action assisting apparatus has been conventionally proposed that.
更に、上記装着式動作補助装置においては、該装置の制御を行う際に、上記腰部に装着するフレームと、上記大腿部に装着するフレームとの間の回動角度から検出される股関節の関節角度と、腸腰筋及び大殿筋の表面筋電位から腿駆動モータの制御を行うようにし、且つ大腿部に装着するためのフレームの下端部と、下腿部に装着するフレームとの間の回動角度から検出される各膝関節の関節角度と、大腿二頭筋及び大腿四頭筋の表面筋電位とから左右の膝駆動用モータの制御を行うようにすることも提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 Further, in the wearable movement assist device, when the device is controlled, the hip joint detected from the rotation angle between the frame worn on the waist and the frame worn on the thigh The thigh drive motor is controlled from the angle and the surface myoelectric potential of the iliopsoas and gluteal muscles, and between the lower end of the frame to be attached to the thigh and the frame to be attached to the crus It has also been proposed to control the left and right knee drive motors from the joint angle of each knee joint detected from the rotation angle and the surface myoelectric potentials of the biceps and quadriceps ( For example, see Patent Document 2).
ところが、上記特許文献1に示されている介護用筋力補助装置は、空気圧アクチュエータjにより脚部、腰部、腕部の動きを支援する機構となっているが、上記空気圧アクチュエータjは、配置スペース等の制約を受けることから、基本的には、各関節部における各自由度につき一つずつ設けるようにしてある。すなわち、上記空気圧アクチュエータjを配置しているのは個別に対応する関節部であって、支援できる動作は限定されている。そのために、上記介護用筋力補助装置では、上半身と下半身のつなぎ目となる腰部においても、脚を動かさずに上体のみを屈めた場合の腰の回転支点に位置する腰側ジョイント部fのみを中心として相対的に回動させる腰側部材dと胴装着部eによって腰部を中心とする上半身の曲げ伸ばし動作を支援させるようになっている。 However, the muscular strength assisting device for care shown in Patent Document 1 is a mechanism that supports the movement of the leg, waist, and arm by the pneumatic actuator j. Basically, one is provided for each degree of freedom in each joint. That is, the pneumatic actuators j are arranged in individually corresponding joints, and operations that can be supported are limited. Therefore, in the muscle strength assisting device for nursing, only the waist side joint part f positioned at the rotation fulcrum of the waist when only the upper body is bent without moving the legs, even in the waist part which becomes the joint between the upper body and the lower body. As described above, the waist side member d and the body mounting portion e that are relatively rotated support the bending and stretching operation of the upper body around the waist.
上記特許文献2に示された装着式動作補助装置においても、駆動モータにより支援するのは、股関節部と膝関節部という回転支点の定まった部分のみを支援するようにしてある。
Also in the wearable motion assisting device disclosed in
しかし、本発明者等が人間の上半身の曲げ伸ばし動作の画像解析を行ったところ、人間が上半身を曲げ伸ばし動作するときには、骨盤(仙骨)と腰椎との接続部分や腰椎の部分でのみ前後方向に屈曲するのではなく、より上方に位置する胸椎の部分も上記上半身の曲げ伸ばし動作に追従して前後方向に曲がるようになっている。そのために、人体の上半身の曲げ伸ばし動作を支援するときに、上記特許文献1に示された装置のように、腰部に一つしか回転支点が存在しないと、空気圧アクチュエータjによって前後方向に回動させるようにしてある腰側部材dと胴装着部eが身体から離れてしまう可能性がある。あるいは、身体に上記腰側部材dや胴装着部eをゆるみなく固定するようにした状態では、上半身の自由な(自然な)曲げ伸ばし動作が阻まれる可能性がある。 However, when the present inventors performed an image analysis of the bending and stretching operation of the upper body of the human body, when the human body bends and stretches the upper body, only the connecting part between the pelvis (sacrum) and the lumbar vertebra and the lumbar portion The portion of the thoracic vertebra located above is bent in the front-rear direction following the bending and stretching operation of the upper body. Therefore, when assisting the bending and stretching operation of the upper body of the human body, if there is only one rotation fulcrum at the waist, as in the device shown in Patent Document 1, the pneumatic actuator j rotates it back and forth. There is a possibility that the waist side member d and the torso mounting portion e which are made to move away from the body. Or in the state which fixed the said waist side member d and the trunk | drum mounting | wearing part e to the body without loosening, the free (natural) bending extension operation | movement of an upper body may be prevented.
そこで、本発明は、腰部を中心とする上半身の曲げ伸ばし動作をより自然に行うことができるようにしつつ腰部の負担を軽減できる腰部支援装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a waist support device that can reduce the burden on the waist while allowing the upper body to bend and stretch more naturally around the waist.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、人体の上半身に装着するための上半身装着具と、両脚の大腿部にそれぞれ装着するための左右一対の大腿部装着具と、回動することにより前後方向に屈伸できる関節部を上下方向の複数個所に有し、且つ該各関節部ごとに、関節部を屈曲状態から伸ばす方向へ力を付与するためのアクチュエータを具備してなる荷重伝達装置とを備えて、上記上半身装着具と各大腿部装着具とを上記荷重伝達装置を介して繋ぎ、上記上半身装着具に作用する荷重を、上記荷重伝達装置を介して各大腿部装着具へ伝達できるようにした構成とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention corresponds to claim 1 and corresponds to claim 1 wherein the upper body mounting tool for mounting on the upper body of the human body and the pair of left and right thighs for mounting on the thighs of both legs, respectively. and attachment, has a joint that can be bent and stretched in the longitudinal direction by rotating in a vertical direction of the plurality of positions, and for each respective joint, an actuator for applying a force in a direction to extend the joint from the bent state A load transmitting device comprising: the upper body wearing tool and each thigh wearing device are connected via the load transmitting device, and the load acting on the upper body wearing device is loaded with the load transmitting device. It is set as the structure which enabled it to transmit to each thigh mounting device via.
又、上記における荷重伝達装置を、上半身装着具の左右位置にそれぞれ取り付ける上部取付フレームと、左右の大腿部装着具の左右方向の外側位置にそれぞれ取り付ける下部取付フレームとの間に、単数又は複数個の連結フレームを配置して、上下方向に隣接するフレームの端部同士を関節部で前後方向に回動自在に連結して形成してなるものとした構成とする。 One or a plurality of the load transmission devices described above may be provided between an upper mounting frame that is attached to each of the left and right positions of the upper body wearing device and a lower mounting frame that is attached to each of the left and right outer positions of the left and right thigh wearing devices. by placing a number of the connecting frame, and the ends of the frame adjacent the vertical direction is the even ing formed by pivotally connected to the front-rear direction at the joint configuration.
更に、上記構成における上部取付フレームを、下端に前方から後方へ下向きに傾斜する下端傾斜面を有する形状とし、下部取付フレームを、上端に前方から後方へ上向きに傾斜する上端傾斜面を有する形状とし、更に、連結フレームを、上端に前方から後方へ上向きに傾斜する上端傾斜面を有し且つ下端に前方から後方へ下向きに傾斜する下端傾斜面を有する形状として、上下方向に連結される各フレーム同士の間に形成される前方に開いた楔状の隙間に、上下方向に伸縮可能なアクチュエータを介在させるようにした構成とする。 Further, the upper mounting frame in the above configuration has a shape having a lower end inclined surface inclined downward from the front to the rear at the lower end, and a lower mounting frame has a shape having an upper end inclined surface inclined upward from the front to the rear at the upper end. Further, each frame connected in the vertical direction has a shape in which the connecting frame has an upper end inclined surface inclined upward from the front to the rear at the upper end and a lower end inclined surface inclined downward from the front to the rear at the lower end. A wedge-shaped gap opened between the two is formed with an actuator that can be expanded and contracted in the vertical direction.
上述の各構成において、荷重伝達装置の各関節部に該各関節部における屈曲角度を検出する角度センサを備えると共に、上半身装着具を上半身に装着し且つ各大腿部装着具を左右の大腿部に装着してなる装着者の腰部で発生している力を検出するための装置を備え、更に、上記角度センサより入力される信号と、上記装着者の腰部で発生している力を検出する装置から入力される信号とを基に、荷重伝達装置の各関節部に対し対応するアクチュエータより作用させる力を制御するための制御装置を備えた構成とする。 In each of the above-described configurations, each joint portion of the load transmitting device is provided with an angle sensor that detects a bending angle at each joint portion, the upper body wearing device is attached to the upper body, and each thigh wearing device is attached to the left and right thighs. It is equipped with a device for detecting the force generated at the waist of the wearer that is worn on the part, and further detects the signal input from the angle sensor and the force generated at the waist of the wearer And a control device for controlling the force applied by the corresponding actuator to each joint portion of the load transmission device based on the signal input from the device.
更に、上記における制御装置を、各角度センサからの入力を基に装着者の上半身の姿勢を検出して、該検出される姿勢をとるときに上半身の自重を支えるために腰部に必要とされるトルクを求め、該腰部に必要とされるトルクと、装着者の腰部で発生している力を検出する装置から入力される信号を基に得られる装着者の腰部で発生している力との差分から、上記装着者の上半身の自重以外に腰部に対して作用している負荷の大きさを計算して、該負荷の荷重を上半身装着具、荷重伝達装置を介して各大腿部装着具へ伝えることができるように荷重伝達装置の各関節部に対して対応するアクチュエータより作用させる力を制御する機能を有するものとした構成とする。 Further, the above-described control device is required for the waist to detect the posture of the upper body of the wearer based on the input from each angle sensor and to support the weight of the upper body when taking the detected posture. Torque is calculated, and the torque required at the waist and the force generated at the waist of the wearer obtained based on a signal input from a device that detects the force generated at the waist of the wearer. From the difference, the magnitude of the load acting on the waist other than the weight of the upper body of the wearer is calculated, and the load of the load is applied to each thigh wearing device via the upper body wearing device and the load transmitting device. It is set as the structure which has a function which controls the force made to act from each actuator corresponding to each joint part of a load transmission device so that it can be transmitted to.
前述の各構成における上半身装着具を、上半身に巻き付けて装着できる柔軟で且つ強度を有するプラスチック製の帯状の部材を具備してなるものとし、更に、各大腿部装着具を、大腿部にそれぞれ巻き付けて装着できる柔軟で且つ強度を有するプラスチック製の帯状部材とした構成とする。 The upper body wearing device in each of the above-mentioned configurations shall be provided with a flexible and strong plastic belt-like member that can be wound around the upper body, and each thigh wearing device is attached to the thigh. A flexible and strong plastic band-like member that can be wound and mounted is used.
本発明の腰部支援装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
(1)人体の上半身に装着するための上半身装着具と、両脚の大腿部にそれぞれ装着するための左右一対の大腿部装着具と、回動することにより前後方向に屈伸できる関節部を上下方向の複数個所に有し、且つ該各関節部ごとに、関節部を屈曲状態から伸ばす方向へ力を付与するためのアクチュエータを具備してなる荷重伝達装置とを備えて、上記上半身装着具と各大腿部装着具とを上記荷重伝達装置を介して繋ぎ、上記上半身装着具に作用する荷重を、上記荷重伝達装置を介して各大腿部装着具へ伝達できるようにしてあるので、上記上半身装着具を上半身に、又、上記各大腿部装着具を左右両脚の大腿部にそれぞれ装着した装着者が上半身を屈めた姿勢となるときに、上半身より腰部に作用する荷重の一部を、上記上半身装着具、荷重伝達装置を介して、上記大腿部装着具を装着してある装着者の大腿部に伝えて支持させることができる。このため、装着者の上半身の荷重により腰部に作用するトルクを減少させて、該腰部の負担を軽減させることができる。よって、上記装着者に腰痛が発生する虞を未然に防止する効果が期待できる。
(2)又、上記荷重伝達装置は、屈曲可能な関節部を複数備えているため、上記装着者の上半身の屈め動作に伴って腰椎のみならず胸椎部分でも前後方向に曲がる胴体部の動きに容易に追従させることができる。このため、上半身装着具を上半身に、又、各大腿部装着具を左右の大腿部にゆるみなく装着していても、上半身の自然な曲げ伸ばし動作が阻害されないようにすることが可能となる。
(3)荷重伝達装置を、上半身装着具の左右位置にそれぞれ取り付ける上部取付フレームと、左右の大腿部装着具の左右方向の外側位置にそれぞれ取り付ける下部取付フレームとの間に、単数又は複数個の連結フレームを配置して、上下方向に隣接するフレームの端部同士を関節部で前後方向に回動自在に連結して形成してなるものとした構成とすることにより、複数の関節部で前後方向に屈曲可能な荷重伝達装置を容易に構成できる。
(4)上部取付フレームを、下端に前方から後方へ下向きに傾斜する下端傾斜面を有する形状とし、下部取付フレームを、上端に前方から後方へ上向きに傾斜する上端傾斜面を有する形状とし、更に、連結フレームを、上端に前方から後方へ上向きに傾斜する上端傾斜面を有し且つ下端に前方から後方へ下向きに傾斜する下端傾斜面を有する形状として、上下方向に連結される各フレーム同士の間に形成される前方に開いた楔状の隙間に、上下方向に伸縮可能なアクチュエータを介在させるようにすることにより、荷重伝達装置における各関節部に、アクチュエータより該各関節部を屈曲状態から伸ばす方向へ力を付与する構成を容易に実現できる。
(5)荷重伝達装置の各関節部に該各関節部における屈曲角度を検出する角度センサを備えると共に、上半身装着具を上半身に装着し且つ各大腿部装着具を左右の大腿部に装着してなる装着者の腰部で発生している力を検出するための装置を備え、更に、上記角度センサより入力される信号と、上記装着者の腰部で発生している力を検出する装置から入力される信号とを基に、荷重伝達装置の各関節部に対し対応するアクチュエータより作用させる力を制御するための制御装置を備えた構成とし、更に具体的には、上記制御装置が、各角度センサからの入力を基に装着者の上半身の姿勢を検出して、該検出される姿勢をとるときに上半身の自重を支えるために腰部に必要とされるトルクを求め、該腰部に必要とされるトルクと、装着者の腰部で発生している力を検出する装置から入力される信号を基に得られる装着者の腰部で発生している力との差分から、上記装着者の上半身の自重以外に腰部に対して作用している負荷の大きさを計算して、該負荷の荷重を上半身装着具、荷重伝達装置を介して各大腿部装着具へ伝えることができるように荷重伝達装置の各関節部に対して対応するアクチュエータより作用させる力を制御する機能を有するものとしたことにより、上記装着者が上半身を屈めた状態で所要の負荷を持って、該負荷の持ち上げ下げ動作を行うときに、上記荷重伝達装置を介して上記上半身装着具より左右の大腿部装着具へ伝えさせる荷重を自動的に制御することが可能になる。
(6)上半身装着具を、上半身に巻き付けて装着できる柔軟で且つ強度を有するプラスチック製の帯状の部材を具備してなるものとし、更に、各大腿部装着具を、大腿部にそれぞれ巻き付けて装着できる柔軟で且つ強度を有するプラスチック製の帯状部材とした構成とすることにより、上半身装着具を胸部に、又、各大腿部装着具を左右の大腿部にゆるみなく装着している状態であっても、装着者の上半身のねじり動作や脚の開閉動作等にもある程度対応することが可能になる。
According to the lower back support device of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) An upper body mounting tool for mounting on the upper body of a human body, a pair of left and right thigh mounting tools for mounting on the thighs of both legs, and a joint that can bend and stretch in the front-rear direction by rotating. has the vertical direction of a plurality of points, and for each respective joint, and a load transmission device in which comprises an actuator for imparting a force in a direction to extend the joint from the bent state, the upper body mounting device And each thigh attachment device are connected via the load transmission device, and the load acting on the upper body attachment device can be transmitted to each thigh attachment device via the load transmission device. One of the loads acting on the waist from the upper body when the wearer who wears the upper body wearer on the upper body and each thigh wearer on the left and right leg thighs bends the upper body. The upper body wearing device, load Through the device, it can be supported tell thighs of the wearer that is fitted with the thigh attachment. For this reason, the torque which acts on a waist | hip | lumbar part by the load of a wearer's upper body can be reduced, and the burden of this waist | hip | lumbar part can be reduced. Therefore, the effect of preventing the possibility of the occurrence of back pain in the wearer can be expected.
(2) Since the load transmission device includes a plurality of bendable joints, the body part that bends in the front-rear direction not only in the lumbar vertebrae but also in the thoracic vertebrae as the wearer bends the upper body It can be made to follow easily. For this reason, it is possible to prevent the upper body's natural bending and stretching operation from being hindered even if the upper body wearing device is attached to the upper body and each thigh wearing device is attached to the left and right thighs without looseness. Become.
(3) One or a plurality of load transmission devices between an upper mounting frame that is attached to each of the left and right positions of the upper body wearing device and a lower mounting frame that is attached to each of the left and right thigh wearing devices. by placing a connecting frame of, by making the ends of the frame adjacent the vertical direction is the even ing formed by pivotally connected to the front-rear direction at the joint arrangement, a plurality of joints It is possible to easily configure a load transmission device that can be bent in the front-rear direction.
(4) The upper mounting frame has a shape having a lower end inclined surface inclined downward from the front to the rear at the lower end, and the lower mounting frame has a shape having an upper end inclined surface inclined upward from the front to the rear at the upper end. The connecting frame has an upper end inclined surface that is inclined upward from the front to the rear at the upper end, and a lower end inclined surface that is inclined downward from the front to the rear at the lower end. By interposing an actuator that can be expanded and contracted vertically in a wedge-shaped gap opened in the front, the joints are extended from the bent state by the actuators to the joints of the load transmission device. A configuration for applying force in the direction can be easily realized.
(5) Each joint part of the load transmitting device is provided with an angle sensor for detecting a bending angle at each joint part, and the upper body wearing tool is attached to the upper body and each thigh wearing tool is attached to the left and right thighs. A device for detecting the force generated at the waist of the wearer, and a signal input from the angle sensor and a device for detecting the force generated at the waist of the wearer. Based on the input signal, it is configured to include a control device for controlling the force applied by the corresponding actuator to each joint portion of the load transmission device, and more specifically, the control device includes Based on the input from the angle sensor, the posture of the upper body of the wearer is detected, the torque required for the waist to support the weight of the upper body when the detected posture is taken, and the waist is required. Torque and the waist of the wearer From the difference with the force generated at the waist of the wearer obtained based on the signal input from the device that detects the generated force, it acts on the waist other than the weight of the wearer's upper body. Corresponding to each joint of the load transmission device so that the load of the load can be calculated and transmitted to each thigh wearing device via the upper body wearing device and the load transmitting device. By having the function of controlling the force applied by the actuator, the load transmission device can be used when the loader lifts and lowers the load while holding the required load with the upper body bent. Thus, it is possible to automatically control the load transmitted from the upper body wearing tool to the left and right thigh wearing tools.
(6) the upper body attachment, shall become comprises a plastic strip member having a flexible and intensity can be mounted by winding the upper body, further, each thigh attachment, respectively wound on the thigh By adopting a structure that is a flexible and strong plastic belt-like member that can be worn by the user, the upper body wearer is attached to the chest and each thigh wearer is attached to the left and right thighs without looseness. Even in the state, it is possible to cope with the twisting operation of the upper body of the wearer and the opening / closing operation of the legs to some extent.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図4は本発明の腰部支援装置の実施の一形態を示すものである。本発明の腰部支援装置1は、人体の上半身に装着できるようにしてある上半身装着具2と、両脚の大腿部にそれぞれ装着できるようにしてある左右一対の大腿部装着具3と、上下方向に延びて上記上半身装着具2の左右両側位置と上記左右の大腿部装着具3における左右方向の外側位置とをそれぞれ繋ぐ左右一対の荷重伝達装置4とからなる。更に、該左右の荷重伝達装置4は、上下方向の複数個所に、前後方向に回動することにより荷重伝達装置4の全体形状を屈伸できる関節部5a,5b,5cを所要間隔で備えると共に、該各関節部5a,5b,5cごとに、対応する関節部5a,5b,5cに対し屈曲状態を伸ばす方向へ力を付与するためのアクチュエータとして、たとえば、空気圧アクチュエータ6a,6b,6cを個別に具備してなる構成とする。これにより、図1に二点鎖線で示す如き装着者7の上半身に、上記上半身装着具2を装着し、又、左右の大腿部に上記各大腿部装着具3をそれぞれ装着して上記腰部支援装置1を装着させた状態とすることにより、該装着者7が図2に示すように上半身を前方へ屈めた姿勢をとるときに、この装着者7の上半身の屈め動作に伴われて各関節部5a,5b,5cで前方へ屈曲させられる上記左右の荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cに対し、対応する空気圧アクチュエータ6a,6b,6cより伸展方向への所要の力を作用させることにより、上記装着者7の上半身の荷重の一部を、上記上半身装着具2より左右の荷重伝達装置4を介し左右の大腿部装着具3へ伝えて該装着者7の左右の大腿部で支持させることができるようにする。
1 to 4 show an embodiment of a lower back support apparatus of the present invention. The lower back support device 1 of the present invention includes an upper
詳述すると、上記上半身装着具2は、装着者7の胸部の外周に周方向に巻き付けて配置できるようにしてある柔軟で且つ強度を有するプラスチック製の帯状(板状)部材2aと、該帯状部材2aと同様の素材により上記帯状部材2aの周方向前面側と背面側の左右寄り位置同士をそれぞれ前後方向に繋いで装着者7の肩に掛けることができるようにしてある肩掛け部材2bとからなる構成としてある。更に、上記上半身装着具2を装着者7が容易に装着できるようにするために、上記帯状部材2aは、左右両側位置を除く周方向の所要個所、たとえば、周方向前面側の中央部付近で左右に分割できるようにしてあると共に、該分割部分の左右の端部同士を、たとえば、所要寸法オーバーラップさせて面ファスナーやスナップ、バックル等の図示しない接続部材によって取外し可能に接続できるようにしてある。これにより、上記上半身装着具2は、上記帯状部材2aの前側の分割部分を左右に開いた状態で装着者7の背中側から巻き付けるように胸部高さ位置に配置すると共に上記左右の肩掛け部材2bをそれぞれ装着者7の肩に掛けた後、上記帯状部材2aの分割部分の左右の端部同士を装着者7の胸部の前側で閉じて接続部材を介して接続することで、該装着者7の胸部の外周にほぼ密着させて装着できるようにしてある。
More specifically, the upper
上記大腿部装着具3は、上記上半身装着具2の帯状部材2aと同様に、柔軟で且つ強度のあるプラスチック製の帯状構造としてあり、左側の大腿部装着具3は左側の外側位置を除く周方向所要個所で、又、右側の大腿部装着具3は右側の外側位置を除く周方向所要個所でそれぞれ周方向に分割すると共に、該各分割部分の端部同士を、たとえば、所要寸法オーバーラップさせて面ファスナーやスナップ、バックル等の図示しない接続部材により取外し可能に接続できるようにしてある。したがって、上記したような装着者7の胸部への上半身装着具2の装着を行い、且つ上記左右の大腿部装着具3を装着者7の左右の大腿部に巻き付けるように配置して、周方向分割部分の端部同士を閉じて上記各大腿部装着具3を装着者7の大腿部に装着することにより、上記腰部支援装置1の装着者7への装着を行うことができるようにしてある。
The
上記左右の荷重伝達装置4は、上記上半身装着具2の左右位置にそれぞれ取り付ける上部取付フレーム8と、上記左右の大腿部装着具3の左右方向の外側位置にそれぞれ取り付ける下部取付フレーム9との間に、単数又は複数個の連結フレーム、たとえば、上下二段の連結フレーム10及び11を配置すると共に、上記上部取付フレーム8の下端部と上段連結フレーム10の上端部、該上段連結フレーム10の下端部と下段連結フレーム11の上端部、及び、該下段連結フレーム11の下端部と上記下部取付フレーム9の上端部を、それぞれ前後方向に回動可能に連結して、上記各フレーム8と10の間、各フレーム10と11の間、各フレーム11と9の間に前後方向に屈伸可能な関節部5a,5b,5cを上下方向の3個所に形成した構成としてある。これにより、上記上下方向に多段に形成された各関節部5a,5b,5cで、それぞれ各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9同士の前後方向の相対的な回動角度を変えることで、上記装着者7が上半身を屈めたり伸ばす動作を行うときの胸部と大腿部の間の腰部を中心とする胴体部分の前後方向の湾曲に対応させて、該装着者7の胴体部分の左右両側位置にて上記荷重伝達装置4の全体形状を前後方向へ屈曲させたり伸ばしたりできるようにしてある。
The left and right
更に、具体的には、上記上部取付フレーム8は、下端面が前方から後方へ向けて下向きに傾斜する下端傾斜面8aとなるように、側面の形状を、たとえば、略直角三角形状として、左右方向の一端部を上記上半身装着具2の周方向における左右両端部の外面に一体に固定してある。
Further, specifically, the
又、上記下部取付フレーム9は、上端面が前方から後方へ向けて上向きに傾斜する上端傾斜面9aとなるように、側面の形状を、たとえば、略直角三角形状として、左右方向の一端部を、対応する上記左右の大腿部装着具3における左右方向の外側端部の外面に一体に固定してある。
Further, the
上記各連結フレーム10と11は、上端面が前方から後方へ向けて上向きに傾斜する上端傾斜面10a,11aとなり、且つ下端面が前方から後方へ向けて下向きに傾斜する下端傾斜面10b,11bとなるように、側面の形状を、たとえば、二等辺三角形状としてある。
The connection frames 10 and 11 have upper end inclined surfaces 10a and 11a whose upper end surfaces are inclined upward from the front to the rear, and lower end inclined
更に、上記各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9は、互いの下端部と上端部とを近接させて上下方向に配置すると共に、図4に示す如く、各関節部5a,5b,5cの下側に位置する各フレーム10,11,9の上端部に、左右方向に延びる支軸13を取付部材12を介して取り付けると共に、各関節部5a,5b,5cの上側に位置する各フレーム8,10,11の下端部に設けたブラケット14を、上記支軸13に回動自在に取り付けて互いに連結する。これにより、上記各支軸13を中心としてそれぞれ相対的に前後方向に回動可能に連結した上部取付フレーム8の下端傾斜面8aと上段連結フレーム10の上端傾斜面10aとの間、上段連結フレーム10の下端傾斜面10bと下段連結フレーム11の上端傾斜面11aとの間、下段連結フレーム11の下端傾斜面11bと下部取付フレーム9の上端傾斜面9aとの間に、それぞれ前側の開いた楔状の隙間を形成させるようにしてある。
Further, the
上記上部取付フレーム8の下端傾斜面8aと上段連結フレーム10の上端傾斜面10aとの間の隙間、上段連結フレーム10の下端傾斜面10bと下段連結フレーム11の上端傾斜面11aとの間の隙間、及び下段連結フレーム11の下端傾斜面11bと下部取付フレーム9の上端傾斜面9aとの間の隙間には、空気圧により上下方向に伸縮できるようにしてある蛇腹状の空気圧アクチュエータ6a,6b,6cをそれぞれ介装させるように配置して、該各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cの上端部を、その上側に位置するフレーム8,10,11の下端傾斜面8a,10b,11bに、又、各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cの下端部を、その下側に位置するフレーム10,11,9の上端傾斜面10a,11a,9aにそれぞれ取り付ける。上記各空気アクチュエータ6a,6b,6cには、圧力コントロールを行いつつ空気を供給できるようにしてある電空レギュレータ15を、空気給排管16を介してそれぞれ接続し、上記各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cに、上記電空レギュレータ15より空気給排管16を通して所要圧力の空気17をそれぞれ供給することにより、該各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cにより、それぞれの上下に位置する各フレーム8と10の間の隙間、各フレーム10と11の間の隙間、各フレーム11と9の間の隙間をそれぞれ押し開く方向に力を作用させるようにしてある。このように、上記左右の各荷重伝達装置4における各関節部5a,5b,5cに対し、屈曲状態から伸ばす方向への力を付与することで、左右の荷重伝達装置4を、屈曲状態としたまま上記上半身装着具2と、各大腿部装着具3との間で突っ張るように作用させることができるようにしてある。
A gap between the lower end inclined surface 8a of the
更に、上記各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cには、該各関節部5a,5b,5cにおける前後方向の屈曲角度を個別に検出するための角度センサ18を備える。具体的には、上記各関節部5a,5b,5cにおける屈曲角度は、それぞれの関節部5a,5b,5cにて上下方向に隣接する各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9の相対的な回動角度変化であることから、上記各角度センサ18は、たとえば、図4に示す如く、各関節部5a,5b,5cの下側に位置するフレーム10,11,9の上端部に取付部材12を介して固定されている支軸13の外側端部を、該各フレーム10,11,9よりも外方へ所要寸法突出させて、該突出端部に所要径の固定ギヤ19を取り付け、且つ各関節部5a,5b,5cの上側に位置するフレーム8,10,11の下端部における左右方向の外側面に設置したロータリーエンコーダ20に取り付けた従動ギヤ21を、上記固定ギヤ19に噛合させてなる構成とする。これにより、上記各関節部5a,5b,5cを挟んで上下方向に隣接する各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9がそれぞれ支軸13を中心として相対的に回動する際、該支軸13に固定された固定ギヤ19の外周を上記従動ギヤ21が公転移動させられるようになるときの該従動ギヤ21の回転角度を基に、上記ロータリーエンコーダ20にて上記各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9の相対的な回動角度を検出することで、上記各関節部5a,5b,5cにおける前後方向の屈曲角度の検出信号として出力できるようにしてある。なお、上記固定ギヤ19と従動ギヤ21の左右方向の外側位置には、図示しないカバーを設けて該各ギヤ19,21が外部に露出されないようにしてある。
Furthermore, each
更に又、上記装着者7の腰部における脊椎から多少ずれた位置に筋電位検出用電極22を貼付しておき、該筋電位検出用電極22よりプリアンプ23、生体アンプ24を介して入力される上記装着者7の腰部の筋電位信号と、上記各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cの角度センサ18より入力される信号とを基に、上記電空レギュレータ15を制御して該電空レギュレータ15より上記各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへ供給する空気の圧力コントロールを行って、各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cに対し対応するアクチュエータ6a,6b,6cより作用させる力を制御するための制御装置25を備える。
Furthermore, the myoelectric
ここで、上記制御装置25における制御の原理について説明する。
Here, the principle of control in the
上記腰部支援装置1では、胸部に上半身装着具2を、又、左右の大腿部に大腿部装着具3を装着した装着者7が上半身を前後方向に屈めたり伸ばしたりすると、その動作に追従して上記左右の各荷重伝達装置4が、各関節部5a,5b,5cにて前後方向に屈伸されるようにしてある。したがって、上記荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cの角度センサ18から入力される該各関節部5a,5b,5cごとの屈曲角度の検出信号を基に、上記腰部支援装置1を装着している装着者7の上半身の屈め方についての情報を得ることができる。
In the lumbar support device 1, when a
一方、人体の力学モデルから、人が上半身を或る角度で屈めた姿勢をとるときに、頭部や左右両腕部、上半身の重さ等の上半身より腰部にかかる荷重を算出することができ、該荷重を支えるために腰部に必要とされるトルクを算出することができる。更に、人体の腰部の筋電位信号からは、該腰部で発生させている力の度合いの情報を得ることができる。 On the other hand, when a person takes a posture in which the upper body is bent at a certain angle, the load applied to the waist from the upper body, such as the weight of the head, left and right arms, and upper body, can be calculated from the dynamic model of the human body. The torque required for the waist to support the load can be calculated. Furthermore, information on the degree of force generated at the waist can be obtained from the myoelectric potential signal at the waist of the human body.
これらのことに鑑みて、上記制御装置25では、上記各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cの角度センサ18より入力される信号を基に、上記腰部支援装置1を装着している装着者7の上半身の屈め方についての情報を得た後、人体の力学モデルを参照して、上記のように上半身を屈めた姿勢をとるときに、装着者7の上半身のみの荷重を腰部で支えるときに該腰部に必要とされるトルクを算出する。更に、該算出されたトルクと、上記筋電位検出用電極22からの信号を基にして求める装着者7の腰部で実際に発生させている力との差分から、上記装着者7の上半身の自重以外に腰部に対してどの程度の負荷が作用しているかを計算する。その上で、上記負荷を含んだ装着者7の上半身の実際の荷重の一部を、上半身装着具2、各荷重伝達装置4を介して各大腿部装着具3が装着してある装着者7の左右の大腿部で支えることができるようにするために、上記上半身装着具2と、各大腿部装着具3との間で左右の荷重伝達装置4を突っ張らせるよう作用させるために必要とされる上記各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力を求めて、この求められた供給圧力で各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの空気の供給が行われるように上記電空レギュレータ15を制御するようにしてある。なお、上記各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力を制御する際、上記各荷重伝達装置4ごとに具備された3つの空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの空気の供給圧力をそれぞれ個別に制御するようにして、各荷重伝達装置4に上下方向に長手方向の3個所に設けられている各関節部5a,5b,5cにおける前後方向の屈曲角度を、該各関節部5a,5b,5cごとに制御するようにすれば、各荷重伝達装置4を、装着者7の上半身を屈めた姿勢により正確に沿わせて屈曲させた状態で、上記上半身装着具2と各大腿部装着具3との間で突っ張らせるように作用させることができるようになることから、より好ましいが、上記各荷重伝達装置4の3つの空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへ供給する空気圧力を一律に制御するようにしても、上記各荷重伝達装置4を、装着者7の上半身を屈めた姿勢にほぼ沿わせた屈曲状態としながら上記上半身装着具2と、各大腿部装着具3との間で突っ張らせるように作用させることができる。
In view of these matters, the
更に、上記制御装置25は、上記各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cの角度センサ18より入力される信号を基に、装着者7が上半身を直立させた姿勢となっていると判断した場合には、上記各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力を抜くようにしてある。これにより、装着者7が上半身を直立状態とするときには、上記荷重伝達装置4が、該装着者7の胸部の上半身装着具2と左右両脚の大腿部の各大腿部装着具3との間で突っ張るように作用することがないようにして、装着者7が上記腰部支援装置1を装着したまま歩行できるようにしてある。
Further, the
以上の構成としてある本発明の腰部支援装置1を使用する場合は、上半身装着具2と左右の大腿部装着具3とを、上記したように装着者7の胸部と、左右両脚の大腿部にそれぞれ装着しておく。又、上記筋電位検出用電極22を、上記装着者7の腰部における脊椎から多少ずれた位置に貼付しておく。この状態にて、上記装着者7が上半身を屈めたり、伸ばしたりすると、上記装着者7の胸部と大腿部との間の腰部を中心とする胴体部分の左右両側位置で該装着者7の上半身の姿勢に沿わされて屈伸される左右の荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cの角度センサ18からの入力に基づいて、制御装置25にて上記装着者7の姿勢変化が検出されると共に、その姿勢変化に応じて装着者7の上半身のみの荷重を腰部で支えるときに該腰部に必要とされるトルクが常時算出される。一方、上記筋電位検出用電極22からの信号を基にして、装着者7の腰部で実際に発生させている力が求められる。この状態にて、上記装着者7が上半身を屈めた姿勢で重量物を持つと、この重量物の荷重が上記装着者7の腰部に対し上半身の自重以外の負荷として作用するようになることから、上記筋電位検出用電極22からの信号を基にして求められる装着者7の腰部で実際に発生させている力が、装着者7の上半身のみの荷重を腰部で支えるときに該腰部に必要とされるトルクを上回るようになる。このため、上記制御装置25より上記電空レギュレータ15へ指令が発せられて腰部支援装置1の左右の各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cに対して所要の圧力で空気17が供給されて、上記各荷重伝達装置4が、上記上半身装着具2と各大腿部装着具3との間で、上記装着者7の腰部に対して作用している上半身の自重以外の負荷の大きさに応じて突っ張るように作用させられる。これにより、上記装着者7の上半身の自重を上回る荷重、すなわち、上記重量物の荷重が、上記上半身装着具2、各荷重伝達装置4を介して各大腿部装着具3を装着してある装着者7の左右の大腿部で支えられるようになることから、上記装着者7は、自身の上半身の自重のみを腰で支えるのとほぼ同程度の力で、上記重量物を持った状態で保持することが可能になる。
When using the lumbar support device 1 of the present invention having the above-described configuration, the upper
上記装着者7が、上半身を屈めた姿勢から腰部を徐々に伸ばすようにして重量物を持ち上げようとするときには、該装着者7の腰部にて発生させる力が、装着者7が上記と同様に上半身を屈めた姿勢から腰部を徐々に伸ばすようにするときの各時点で上記重量物の高さ位置を保持するために腰部に必要とされる力よりも大きくなるため、この腰部で発生させる力の増加分に応じて上記腰部支援装置1の左右の荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力が高められる。これにより、上記腰部支援装置1の左右の各荷重伝達装置4が、上記装着者7の上半身の伸び動作に応じて各大腿部装着具3を装着してある左右の大腿部を支点として上記上半身装着具2を押し上げるように作用するようになるため、上記装着者7は、腰部にて発生させる力をわずかに増加させるのみで上記重量物の持ち上げを行うことができるようになる。
When the
一方、上記装着者7が、重量物を持った状態で上半身を徐々に屈めるようにして該重量物を下ろすときには、装着者7の腰部にて発生させる力が、装着者7が上記と同様に上半身を徐々に屈めるときの各時点で上記重量物の高さ位置を保持するために必要とされる力よりも小さくなるため、この腰部で発生させる力の減少分に応じて上記腰部支援装置1の左右の荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力が低下させられる。これにより、上記腰部支援装置1の左右の各荷重伝達装置4を突っ張るように作用させて各大腿部装着具3を装着してある左右の大腿部を支点として上記上半身装着具2を支える力が、上記装着者7の腰部にて発生させる力に応じて小さくなるため、上記装着者7は、上記重量物の荷重を上記上半身装着具2、各荷重伝達装置4を介して各大腿部装着具3を装着してある左右の大腿部で受けて支持させながら上記重量物を下ろす動作を行うことができるようになる。
On the other hand, when the
このように、本発明の腰部支援装置によれば、装着者7が上半身を屈めた姿勢で重量物を持つときに上半身より腰部に作用する荷重の一部を、胸部に装着した上半身装着具2、各荷重伝達装置4、大腿部装着具3を介して該装着者7の大腿部にて支持させることができるため、装着者7の上半身の荷重により腰部に作用するトルクを減少させて、該腰部の負担を軽減させることができる。
As described above, according to the lower back support apparatus of the present invention, when the
したがって、たとえば、寝たきり高齢者等の被介護者の移乗介護を行う介護者が上記腰部支援装置1を装着しておくようにすれば、該介護者の腰部にかかる負担を軽減できて、腰痛の発生を未然に防止する効果が期待できる。 Therefore, for example, if a caregiver who performs care for a caregiver such as a bedridden elderly person wears the waist support device 1, the burden on the waist of the caregiver can be reduced, and back pain can be reduced. The effect of preventing the occurrence can be expected.
又、上記荷重伝達装置4は、屈曲可能な関節部5a,5b,5cを複数備えているため、装着者7の上半身の屈め動作に伴って腰椎のみならず胸椎部分でも前後方向に曲がる胴体部の動きに容易に追従させることができる。更に、上記荷重伝達装置4は、装着者7の体側に沿って配置されるようにしてあるため、該荷重伝達装置4の全長を変化させることなく装着者7の上半身の屈め動作に容易に追従させることができる。したがって、上半身装着具2を胸部に、又、各大腿部装着具3を左右の大腿部にゆるみなく装着しても、上半身の自然な曲げ伸ばし動作を阻害することはない。しかも、上記上半身装着具2及び大腿部装着具3は、いずれも柔軟で且つ強度のあるプラスチック製としてあるため、上半身装着具2を胸部に、又、各大腿部装着具3を左右の大腿部にゆるみなく装着している状態であっても、装着者7の上半身のねじり動作や脚の開閉動作等にもある程度対応することが可能になる。
Further, since the
上記においては、制御装置25は、上記左右の各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力を、上記装着者7の腰部に上半身の自重以外に作用している負荷を支えることができるように上記上半身装着具2と各大腿部装着具3との間で左右の荷重伝達装置4を突っ張らせるように作用させるために必要とされる空気供給圧力となるように制御するものとして説明したが、上記上半身装着具2と、各大腿部装着具3との間で左右の荷重伝達装置4を突っ張らせることにより、上記装着者7の上半身の自重の一部をも支えることができるように、上記左右の各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力を制御するものとしてもよい。この場合には、装着者7の腰部にて発生させるべき力は、該装着者7が上半身を屈めるときに、上半身の自重によって腰部に必要とされる力よりも小さくなるため、装着者7の腰部に貼付した筋電位検出用電極22により検出される腰部の筋電位信号を基に適宜フィードバック制御を行うようにする。ある角度で上半身の自重を支えるために腰部に必要とされるトルクよりも小さいトルクを基準として予め設定しておき、これと実際の腰部の筋電位信号から算出されるトルクとの差分に応じた指令を電空レギュレータ15に与えて、上記各荷重伝達装置4の各アクチュエータ6a,6b,6cへ供給する空気17の圧力を低下、又は、増加させるよう適宜制御するようにすればよい。
In the above, the
このようにすれば、装着者7が重量物を持つときの腰部の負担を更に軽減させたり、装着者7がなにも重量物を持たない状態であっても、該装着者7の上半身の曲げ伸ばし動作を支援することができるようになる。したがって、たとえば、腰痛を既に発症していて上半身の曲げ伸ばし動作時に上半身の自重を腰部で支えることが困難な人の治療やリハビリ機器として使用できる可能性が期待できる。更には、上記各荷重伝達装置4が屈曲しないように固定できる機構を備えるようにしておけば、最初に各荷重伝達装置4を屈曲しないよう固定した状態で腰椎や下部の胸椎を骨折した際の固定具として使用した後、治癒状況に合わせて徐々に上半身の曲げ伸ばし量を変えることが可能な機能を有するギプスとしても使用できる可能性が期待される。
In this way, the burden on the lower back when the
因みに、本発明者等が行った試験によれば、図5に示す如く、上述した構成としてある腰部支援装置1を装着した装着者7が上半身を直立状態から一旦曲げた後、伸ばす動作を行う際に、各荷重伝達装置4の各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cへの供給空気圧力の制御を適切に行って上記腰部支援装置1を機能させた場合に腰部で検出される筋電位(図5に実線で示す)は、各空気圧アクチュエータ6a,6b,6cをフリーにして腰部支援装置1の作動をキャンセルした場合に腰部で検出される筋電位(図5に破線で示す)に比して明らかに低下していた。よって、本発明の腰部支援装置1が、装着者7の腰部の負担を軽減できるという効果を有することが確認された。
Incidentally, according to a test conducted by the present inventors, as shown in FIG. 5, the
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、上半身装着具2は装着者7の胸部の外周に装着するものとして示したが、該装着者7の上半身より腰部に作用する荷重の一部を、左右の各荷重伝達装置4、各大腿部装着具3へ伝えて装着者7の大腿部へ受けさせることができれば、上半身装着具2を装着者7の腹部の外周に装着させるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the upper
上記各荷重伝達装置4は、前後方向に屈曲可能な関節部5a,5b,5cを上下方向に3段備えてなるものとして示したが、たとえば、上半身装着具2に取り付けた上部取付フレーム8と、各大腿部装着具3に取り付けた下部取付フレーム9との間に、連結フレームを1つのみ介在させるよう連結して、前後方向に屈曲可能な関節部を上下2段に形成させるようにしたり、あるいは、上記各取付フレーム8と9の間に連結フレームを3つ以上連結して、前後方向に屈曲可能な関節部を上下方向に4段以上形成させてなるものとしてもよい。該各荷重伝達装置4の各関節部5a,5b,5cには、空気圧アクチュエータ6a,6b,6cを装備するものとして示したが、該各関節部5a,5b,5cに対し屈曲状態から伸展方向への力を個別に付与することができれば、油圧式アクチュエータ、高分子アクチュエータ、モータ等、空気圧アクチュエータ6a,6b,6c以外のいかなる形式のアクチュエータを採用してもよい。更には、形状記憶合金や熱変形する素材により関節部5a,5b,5cを形成するようにしてもよい。この場合には、該各荷重伝達装置4を、上下方向に配列した各フレーム8,10,11,9を連結する構成ではなく、一連の合金のような上下方向に直線的に延びる部材の何個所を屈曲できるようにする構造としてもよい。
Each of the
更に、上記各荷重伝達装置4は、空気圧アクチュエータ6a,6b,6cにより各関節部5a,5b,5cで前方に屈曲した状態から伸びる方向への力を付与する機能を有するものとして示したが、前後方向のいずれの方向に屈曲した状態からも所要のアクチュエータにより伸展方向の力を作用させることができるようにした機能を有するものとしてもよい。このようにすれば、装着者7が上半身を後方に反らせた状態から直立状態へ戻す際に腰部にかかる力を支援することが可能になる。
Furthermore, although each said
更に又、上記荷重伝達装置4は、装着者7の体側に沿って配置されるようにすることが好ましいが、上半身装着具2に作用する荷重を各大腿部装着具3へ伝達することができれば、装着者7の身体の前後方向位置に配されるように、上記上半身装着具2及び各大腿部装着具3に所要の取付部材を介在させる等して取り付けるようにしてもよい。
Furthermore, the
制御装置25では、筋電位検出用電極22より入力される装着者7の腰部の筋電位信号を基に、該装着者7の腰部で発生している力を計測するものとして示したが、たとえば、筋肉が力を発生するときの変形量を、腰部所要個所に装着した圧力センサに作用する圧力から検出して、該検出される変形量から筋肉が発生している力を算出するようにしてもよい。
In the
角度センサ18は、各関節部5a,5b,5cの上下に位置する各フレーム8と10、各フレーム10と11、各フレーム11と9の相対的な回動角度を検出することができれば、いかなる形式の角度センサを採用するようにしてもよい。その他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。
As long as the
1 腰部支援装置
2 上半身装着具
3 大腿部装着具
4 荷重伝達装置
5a,5b,5c 関節部
6a,6b,6c 空気圧アクチュエータ(アクチュエータ)
7 装着者
8 上部取付フレーム
8a 下端傾斜面
9 下部取付フレーム
9a 上端傾斜面
10 上段連結フレーム(連結フレーム)
10a 上端傾斜面
10b 下端傾斜面
11 下段連結フレーム(連結フレーム)
11a 上端傾斜面
11b 下端傾斜面
18 角度センサ
22 筋電位検出用電極(装着者の腰部で発生している力を検出するための装置)
25 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7
10a Upper end inclined
11a Upper end inclined
25 Control device
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006115767A JP4573798B2 (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Lumbar support device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006115767A JP4573798B2 (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Lumbar support device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007282991A JP2007282991A (en) | 2007-11-01 |
JP4573798B2 true JP4573798B2 (en) | 2010-11-04 |
Family
ID=38755287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006115767A Expired - Fee Related JP4573798B2 (en) | 2006-04-19 | 2006-04-19 | Lumbar support device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4573798B2 (en) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011512783A (en) * | 2008-02-19 | 2011-04-21 | メディパックス インコーポレイテッド | Pressure treatment system |
DK2332508T3 (en) * | 2009-10-05 | 2018-05-22 | Keijirou Yamamoto | LED MOVEMENT SUPPORT DEVICE |
TWI424836B (en) * | 2011-02-16 | 2014-02-01 | Ming Yih Lee | Rigid automatic control of the waist control Huju |
US9655762B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-05-23 | The Regents Of The University Of California | Trunk supporting exoskeleton and method of use |
US9744066B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-08-29 | The Regents Of The University Of California | Trunk supporting exoskeleton and method of use |
US9022956B2 (en) | 2011-06-10 | 2015-05-05 | U.S. Bionics, Inc. | Trunk supporting exoskeleton and method of use |
WO2013035814A1 (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 国立大学法人 和歌山大学 | Power-assisting robotic device and control method thereof |
JP6032644B2 (en) * | 2011-12-05 | 2016-11-30 | 国立大学法人 和歌山大学 | Power assist robot apparatus and control method thereof |
JP5979703B2 (en) * | 2012-02-23 | 2016-08-31 | 国立大学法人 筑波大学 | Wearable motion assist device |
CN106413998B (en) * | 2014-01-10 | 2019-01-04 | 山本圭治郎 | Joint motions auxiliary device |
JP6548917B2 (en) * | 2015-03-05 | 2019-07-24 | ナブテスコ株式会社 | Strength support device |
JP6490455B2 (en) * | 2015-03-05 | 2019-03-27 | ナブテスコ株式会社 | Strength assist device |
WO2016160624A1 (en) | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Other Lab Llc | Lower-leg exoskeleton system and method |
EP3778139B1 (en) * | 2016-08-17 | 2023-10-18 | Power Assist International Corporation | Wearable assist robot apparatus |
EP3576707B1 (en) | 2017-02-03 | 2024-01-31 | Roam Robotics Inc. | System and method for user intent recognition |
JP7066830B2 (en) | 2017-08-29 | 2022-05-13 | ローム ロボティクス インコーポレイテッド | Exoskeleton conformity assessment system and method |
CN111278398B (en) * | 2017-08-29 | 2022-08-23 | 漫游机械人技术公司 | Semi-supervised intent recognition system and method |
JP7360691B2 (en) * | 2019-09-18 | 2023-10-13 | 国立大学法人信州大学 | waist support wear |
CA3161113A1 (en) | 2019-12-13 | 2021-06-17 | Kyle Allen LAMSON | Powered device to benefit a wearer during skiing |
CN111265388B (en) * | 2020-02-04 | 2022-02-25 | 成都普崔克机电有限公司 | Joint device |
CN115605170A (en) | 2020-02-25 | 2023-01-13 | 漫游机械人技术公司(Us) | Fluid actuator system and method for mobile robot |
CN113425553B (en) * | 2021-06-25 | 2023-02-03 | 右江民族医学院附属医院 | Vertebra disease rehabilitation and nursing device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000051289A (en) * | 1998-08-14 | 2000-02-22 | Koganei Corp | Muscular power assisting device for caring and pneumatic actuator to be used for it |
JP2001276101A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Seiko Epson Corp | Body-mounted muscular strength assistant device |
JP2005000339A (en) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Toyota Motor Corp | Muscular strength assisting device |
JP2005230099A (en) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Yoshiyuki Yamaumi | Wearable action supporting apparatus, controlling method of drive source in wearable action supporting apparatus, and program |
-
2006
- 2006-04-19 JP JP2006115767A patent/JP4573798B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000051289A (en) * | 1998-08-14 | 2000-02-22 | Koganei Corp | Muscular power assisting device for caring and pneumatic actuator to be used for it |
JP2001276101A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Seiko Epson Corp | Body-mounted muscular strength assistant device |
JP2005000339A (en) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Toyota Motor Corp | Muscular strength assisting device |
JP2005230099A (en) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Yoshiyuki Yamaumi | Wearable action supporting apparatus, controlling method of drive source in wearable action supporting apparatus, and program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007282991A (en) | 2007-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4573798B2 (en) | Lumbar support device | |
JP4407632B2 (en) | Strength assist device | |
JP3771056B2 (en) | Strength support device for care | |
JP2007097636A (en) | Muscular strength assisting apparatus | |
JP5075759B2 (en) | Walking assist device | |
US8968220B2 (en) | Wearable robotic system for rehabilitation training of the upper limbs | |
CN103379887B (en) | Device for assisting joint exercise | |
JP6105091B2 (en) | Joint motion assist device | |
JP2007130234A (en) | Human body motion aid | |
KR102146363B1 (en) | Wearable robot and control method for the same | |
KR20130037084A (en) | Exoskeleton mechanism for limb power assistance | |
JP2006061460A (en) | Controller of walking assistant apparatus | |
WO2016146960A1 (en) | A modular universal joint with harmonised control method for an assistive exoskeleton | |
KR101774152B1 (en) | Wearable apparatus for support holding posture | |
JP6030737B2 (en) | Joint drive device | |
JP6495128B2 (en) | Work assist device | |
KR101435514B1 (en) | Human power amplification robot estimating user's intension by detecting joint torque and control method thereof | |
US8968223B2 (en) | Motion assist device | |
JP2013070784A (en) | Walking aid device | |
JP7450895B2 (en) | ankle assist exoskeleton device | |
Beekhuis et al. | Design of a self-aligning 3-DOF actuated exoskeleton for diagnosis and training of wrist and forearm after stroke | |
JP6086603B2 (en) | Joint motion assist device | |
JP4112543B2 (en) | Walking assist device | |
CN111096875A (en) | Flexible bearing waist and back mechanism, power-assisted support and portable power-assisted equipment thereof | |
KR102207991B1 (en) | Flexible Sheet Type Muscular Strength Assisting Suit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100518 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100817 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100817 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |