JP7380487B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置に関し、例えば、歩行補助装置の検出装置に関する。

特許文献１には、ユーザに装着される歩行補助装置が記載されている。特許文献１の歩行補助装置は、大腿リンク及び下腿リンク、並びに、モータ及びコントローラを備え、下腿リンクの膝屈曲方向の回転に対して抵抗力を発生するダンパを備える。

特許第５３１６７０８号公報

特許文献１の歩行補助装置は、膝サポータ型のロボット装具のため、仮に、重量や歩行の繰り返し動作で、徐々に位置ずれが発生した場合には、麻痺脚に歩行補助装置を装着しているユーザ自身は、位置ずれに気づきにくい。

本発明は、そのような課題を解決するためになされたものであり、麻痺脚に装着しているユーザにも、位置ずれを気づかせることができる検出装置を提供する。

本実施形態に係る検出装置は、一方向に延びた骨の周りに装着する装具に配置された測定部と、前記骨に沿った直線上の所定の位置に固定された基準部と、前記測定部及び前記基準部間の相対位置の変化に伴って状態が変化する検知部材と、を備え、前記検知部材の状態の変化によって、前記測定部と前記基準部との間の距離の変化を検知し、前記装具の位置のずれを検出する。このような構成により、麻痺脚に装着しているユーザにも、位置ずれを気づかせることができる。

本実施形態によれば、麻痺脚に装着しているユーザにも、位置ずれを気づかせることができる検出装置を提供することができる。

実施形態１に係る検出装置を例示した図である。 実施形態１に係る別の検出装置を例示した図である。 実施形態１に係る歩行補助装置及び測定部を例示した正面図である。 実施形態１に係る歩行補助装置及び測定部を例示した側面図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（実施形態１）
実施形態１に係る検出装置を説明する。本実施形態の検出装置は、例えば、ユーザの脚部に装着された歩行補助装置、機能的電気刺激装置等の装具の位置ずれを検出する。図１は、実施形態１に係る検出装置を例示した図である。図１に示すように、検出装置１は、測定部４０と、基準部５０と、検知部材６０とを備えている。

測定部４０は、装具Ｄ１１に配置されている。装具Ｄ１１は、例えば、歩行補助装置をユーザの脚部Ｕ１０に装着するものである。なお、装具Ｄ１１は、歩行補助装置をユーザの脚部Ｕ１０に装着するものに限らない。例えば、装具Ｄ１１は、歩行補助装置の代わりに、機能的電気刺激装置を、ユーザの脚部Ｕ１０に装着するものでもよいし、脚部Ｕ１０の代わりに、ユーザの腕部に機能的電気刺激装置を装着するものでもよい。

装具Ｄ１１は、一方向に延びた骨の周りに装着する。例えば、装具Ｄ１１は、一方向に延びた大腿骨Ｕ１３の周りに装着される。なお、装具Ｄ１１は、一方向に延びた骨であれば、大腿骨Ｕ１３の代わりに、脛骨Ｕ１４の周りに装着されてもよいし、上腕骨の周りに装着されてもよい。

検知部材６０は、一端６０ａ及び他端６０ｂを有する一方向に延びたスティック状の部材である。測定部４０は、例えば、移動量センサである。測定部４０は、検知部材６０の一端６０ａを可動な状態で差し込まれている。測定部４０は、検知部材６０が差し込まれた長さを測定することにより、検知部材６０に対する移動量を検知する。測定部４０は、例えば、エンコーダでもよい。

基準部５０は、一方向に延びた骨に沿った直線上の所定の位置に配置されている。基準部５０は、例えば、検知部材６０の他端６０ｂが固定された粘着性のパッドである。基準部５０は、例えば、上腿に貼り付けることにより、大腿骨Ｕ１３に沿った直線上に固定されている。基準部５０は、測定部４０が配置された装具Ｄ１１の上方に固定されている。なお、基準部５０は、一方向に延びた骨に沿った直線上の位置に配置されれば、装具Ｄ１１の下方に固定されてもよい。

なお、測定部４０と基準部５０との配置位置を取り替えてもよい。例えば、測定部４０を、上腿に貼り付けられた粘着性のパッド上に配置し、検知部材６０の他端６０ｂを装具Ｄ１１に固定して基準部５０としてもよい。しかしながら、上腿に貼り付ける粘着性のパッド上には、剥がれ落ちないように、測定部４０より軽い基準部５０を配置することが好ましい。

検出装置１は、測定部４０に検知部材６０が差し込まれる長さによって、状態の変化を検知する。測定部４０と基準部５０との間の距離が大きくなると、検知部材６０が差し込まれる長さが小さくなる。したがって、検知部材６０は、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化に伴って状態が変化する。

次に、検出装置１の動作を説明する。装具Ｄ１１が予め設定した装着位置に装着されている場合に、検知部材６０が測定部４０に差し込まれた長さを基準値に設定する。基準値に対して、誤検出を抑制するために、ある程度の余裕を持たせた所定の範囲の値を閾値として設定する。

装具Ｄ１１を装着したユーザが歩行している場合に、装具Ｄ１１がユーザの脚部Ｕ１０の所定の装着位置に位置している限り、測定部４０と基準部５０との間の距離は、閾値の範囲内の長さを保つ。一方向に延びた骨に沿った直線上に位置する測定部４０と、基準部５０との間の距離は変化しないからである。

一方、装具Ｄ１１がユーザの脚部Ｕ１０の装着位置からずれた場合には、測定部４０と基準部５０との間の距離に変化が生じる。例えば、装具Ｄ１１が重力で下方にずれた場合には、測定部４０と基準部５０との間の距離は、閾値の範囲外の長さとなる。したがって、検知部材６０は、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化に伴って状態が変化する。検出装置１は、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知し、装具Ｄ１１の位置ずれを検出する。例えば、検出装置１は、検知部材６０が測定部４０に差し込まれた長さより、装具Ｄ１１の位置ずれの大きさを検出する。

また、ユーザが歩行中に右回転または左回転することで、装具Ｄ１１が装着位置よりも大腿骨Ｕ１３の周りで回転する場合もある。このような水平方向にずれた場合にも、測定部４０と基準部５０との間の距離は、閾値の範囲外の長さとなる場合がある。したがって、検知部材６０は、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化によって状態が変化する。

このように、検出装置１は、検知部材６０の状態の変化によって、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知し、装具Ｄ１１の位置のずれを検出する。よって、ユーザは、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知することができるので、麻痺脚に装着していても、位置ずれに気づくことができる。

本実施形態の検出装置１は、脚部Ｕ１０の側方、すなわち、脚部Ｕ１０の内股と反対側に配置されている。これにより、ユーザ以外の介護者等は、検出装置１の装着、設定等を容易に行うことができる。しかしながら、検出装置１は、脚部Ｕ１０の内股に配置してもよい。これにより、歩行補助装置１００を装着していない非麻痺側から、ユーザＵは、検出装置１の装着、設定等を行うことができる。

（変形例）
検出装置１は、測定部４０に検知部材６０が差し込まれる長さを検知することによって、位置ずれを検出するが、これに限らない。例えば、基準部５０に、発光素子等の発光部材を接続させ、測定部４０に光センサを設けてもよい。この場合には、検知部材６０は、発光部材及び発光部材が出射した光であり、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化に伴って、光の光路長の状態が変化する。よって、検出装置１は、光の光路長の状態の変化によって、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知し、装具Ｄ１１の位置ずれを検出することができる。また、発光部材の代わりに、超音波等の音波を発生する音波発生部材を基準部５０に接続させ、光センサの代わりに音波センサとしてもよい。

さらに、測定部４０及び基準部５０にマーカを設け、外部から測定した各マーカ間の距離の変化を検知してもよい。この場合には、検知部材６０は、各マーカであり、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化に伴って、各マーカ間の距離の状態が変化する。よって、検出装置１は、各マーカ間の状態の変化によって、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知し、装具Ｄ１１の位置ずれを検出することができる。

検出装置１が装具Ｄ１１の位置ずれを検出した場合には、音を鳴らしてユーザに知らせてもよいし、発光素子等の発光によりユーザに知らせてもよい。さらに、メカロック等により、歩行補助装置、機能的電気刺激装置を停止させてもよい。

図２は、実施形態１に係る別の検出装置を例示した図である。図２に示すように、検出装置１ａにおいて、装具Ｄ１１は、一方向に延びた骨の周りに装着されている。検知部材６１は、Ｌ字状の部材であり、基準部５１上の他端６１ｂから角部６１ｃまでは、一方向に延び、角部６１ｃから一端６１ａまでは、一方向に直交した他方向に延びている。測定部４１は、例えば、移動量センサである。測定部４１は、検知部材６１の一端６１ａを可動な状態で他方向から差し込まれている。測定部４１は、検知部材６１が差し込まれた他方向における長さを測定することにより、検知部材６１に対する移動量を検知する。検出装置１ａによれば、一方向に延びた骨の周りの回転方向の位置ずれを検出する際に、検出精度を向上させることができる。なお、検出装置１及び１ａを併用してもよい。

次に、装具Ｄ１１によってユーザに装着されるものの一例として、歩行補助装置１００を説明する。図３は、実施形態１に係る歩行補助装置及び測定部を例示した正面図である。図４は、実施形態１に係る歩行補助装置及び測定部を例示した側面図である。

図３及び図４に示すように、歩行補助装置１００は、ユーザの脚部Ｕ１０に装着されている。歩行補助装置１００は、例えば、歩行訓練を行うユーザに装着される。ユーザは、歩行補助装置１００を装着した状態で歩行訓練を行う。

歩行補助装置１００は、上腿サポータ１１１、下腿サポータ１１２、上腿フレーム１１３、下腿フレーム１１４、ダンパ１１５を備えている。なお、これらの歩行補助装置１００の構成は、一例であり、装着したユーザの歩行の補助を行うことができれば、これ以外の構成を含んでもよいし、いくつかの構成を省略してもよい。

上腿サポータ１１１は、ユーザの脚部Ｕ１０の上腿に巻き付けるように装着され、下腿サポータ１１２は、ユーザの脚部Ｕ１０の下腿に巻き付けるように装着される。よって、上腿サポータ１１１及び下腿サポータ１１２は、膝関節の周辺、具体的には、上腿及び下腿に渡って配置されている。なお、上腿は股関節よりも下方から膝関節までの部分を示し、下腿は、膝関節から足首関節までの部分を示す。足首関節は、くるぶしを含む。下腿は、すねを含む。足首関節から下側、つまり、脚部の先端側の部分を足平とする。

上腿サポータ１１１及び下腿サポータ１１２は、樹脂材料や繊維材料などの伸縮可能な材料により形成されている。上腿サポータ１１１及び下腿サポータ１１２は、それぞれ、上腿及び下腿に巻き付けて歩行補助装置１００を装着させる。上腿サポータ１１１及び下腿サポータ１１２は、上腿及び下腿に装着するための面ファスナ１１１ａ及び１１２ａを有してもよい。ユーザは、上腿サポータ１１１及び下腿サポータ１１２を、脚部Ｕ１０の周りに巻き回して、面ファスナ１１１ａ及び１１２ａで固定する。

面ファスナ１１１ａは、上腿の前側に設けられている。面ファスナ１１２ａは、下腿の前側に設けられている。面ファスナ１１１ａ及び１１２ａを用いることで、ユーザは、歩行補助装置１００を容易に脱着することができる。面ファスナ１１１ａ及び１１２ａにより、ユーザは、圧迫度合いを調整することができる。

なお、歩行補助装置１００の脚部への固定は、面ファスナ１１１ａ及び１１２ａに限られるものではない。例えば、ベルト、ボタン、ピン、バンドなどの固定手段を用いて、歩行補助装置１００を、上腿及び下腿に固定してもよい。このような固定手段を用いても、ユーザが歩行補助装置１００を装着することができる。

上腿サポータ１１１の側部には上腿フレーム１１３が取り付けられている。上腿フレーム１１３は、上腿に沿って配置されている。下腿サポータ１１２の側部には下腿フレーム１１４が取り付けられている。下腿フレーム１１４は、下腿に沿って配置されている。上腿フレーム１１３と下腿フレーム１１４とが、ダンパ１１５を介して連結されている。具体的には、ダンパ１１５の回転軸Ａｘが膝関節の回転軸Ｃ１１とほぼ一致するように、膝関節Ｕ１１の高さにダンパ１１５が配置される。上腿フレーム１１３及び下腿フレーム１１４は、ダンパ１１５の回転軸Ａｘ周りに回転可能なリンク機構を構成している。

ダンパ１１５は、ユーザの脚部Ｕ１０における膝関節の屈曲方向に抵抗力を与える。屈曲方向は、膝関節の回転方向において、膝関節が屈曲する向きである。ダンパ１１５は、例えば、ロータリーダンパであり、膝関節の側部に位置する。ダンパ１１５は、例えば、オイル等の流体の粘性抵抗、バネ等の弾性抵抗、ディスク等の摩擦抵抗等を利用して、膝関節の屈曲方向の回転を減速させる。ダンパ１１５は、抵抗を可変とすることにより、抵抗力を切替えることができる。ダンパ１１５は抵抗力を徐々に変化させることができる。

ダンパ１１５は、一方向にのみ抵抗力を与える一方向ダンパとすることが好ましい。よって、ダンパ１１５は、膝関節の伸展方向には抵抗力を与えないようにフリーとなっている。伸展方向は、膝関節の回転方向において、膝関節が伸展する向きである。

歩行補助装置１００は、ダンパ１１５の動作を制御する制御部を備えてもよい。制御部は、ダンパ１１５を含む歩行補助装置１００の本体から分離され、通信回線のみ接続されて配置されてもよいし、ダンパ１１５とともに本体に取付けられてもよい。また、歩行補助装置１００は、地面と下腿との角度を検出し、ユーザの歩行動作におけるタイミングを検出するセンサを備えてもよい。したがって、制御部は、センサから出力された切替タイミングに基づいて、ダンパ１１５を制御する。

例えば、上腿サポータ１１１は、一方向に延びた骨の周りに装着する。よって、検出装置１の測定部４０は、例えば、歩行補助装置１００の上腿サポータ１１１に配置される。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の検出装置１は、測定部４０及び基準部５０間の相対位置の変化に伴って状態が変化する検知部材６０を備えている。検出装置１は、検知部材６０の状態の変化によって、測定部４０と基準部５０との間の距離の変化を検知する。よって、ユーザの脚部Ｕ１０に装着された装具Ｄ１１の位置ずれを検出することができる。これにより、麻痺脚に装着しているユーザにも、位置ずれを気づかせることができる。

これに対して、例えば、歩行補助装置１００の装具Ｄ１１が適切な位置にあるか判断するために、脚長をあらかじめ計測しておき、地面に載置された治具で歩行補助装置１００の位置を測定することが考えられる。しかしながら。このような方法では、地面との距離が変化する歩行中は測定が困難なため、停止時にしか測定できない。

一方、本実施形態の検出装置１では、測定部４０に検知部材６０が差し込まれる長さによって、位置ずれを検出することができる。よって、歩行中でも、装具Ｄ１１の位置ずれを検出することができる。

また、検出装置１は、大腿骨Ｕ１３、脛骨Ｕ１４、上腕骨等、一方向に延びた骨の周りに装着するものであれば、歩行補助装置１００の装具Ｄ１１に限らず、機能的電気刺激装置の装具等、他の装具の位置ずれを検出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態１及び変形例の各構成を組み合わせたものも、本実施形態の技術的思想の範囲に含まれる。

１、１ａ 検出装置
４０、４１ 測定部
５０、５１ 基準部
６０、６１ 検知部材
６０ａ、６１ａ 一端
６０ｂ、６１ｂ 他端
６１ｃ 角部
１００ 歩行補助装置
１１１ 上腿サポータ
１１１ａ、１１２ａ 面ファスナ
１１２ 下腿サポータ
１１３ 上腿フレーム
１１４ 下腿フレーム
１１５ ダンパ
Ｃ１１ 回転軸
Ｄ１１ 装具
Ｕ１０ 脚部
Ｕ１３ 大腿骨
Ｕ１４ 脛骨

Claims (1)

1. 一方向に延びた骨の周りに装着する装具に配置された第１測定部及び第２測定部と、
   前記骨に沿った第１直線上の所定の第１位置に固定された第１基準部と、
   前記骨に沿った第２直線上の所定の第２位置に固定された第２基準部と、
   前記第１測定部及び前記第１基準部間の相対位置の変化に伴って状態が変化する第１検知部材と、
   前記第２測定部及び前記第２基準部間の相対位置の変化に伴って状態が変化する第２検知部材と、
   を備え、
   前記第１検知部材は、第１一端及び第１他端を有する前記一方向に延びたスティック状の部材であり、
   前記第１基準部は、前記第１検知部材の前記第１他端を固定され、
   前記第１測定部は、前記第１検知部材の前記第１一端を可動な状態で差し込まれ、前記第１検知部材が差し込まれた長さを測定することにより、前記第１検知部材に対する移動量を検知し、
   前記第２検知部材は、第２一端、角部及び第２他端を有するＬ字状の部材であり、
   前記角部から前記第２他端までの部分は、前記一方向に延び、
   前記角部から前記第２一端までの部分は、前記一方向に直交した他方向に延び、
   前記第２基準部は、前記第２検知部材の前記第２他端を固定され、
   前記第２測定部は、前記第２検知部材の前記第２一端を可動な状態で前記他方向から差し込まれ、前記第２検知部材が差し込まれた前記他方向の長さを測定することにより、前記第２検知部材に対する前記移動量を検知し、
   前記移動量によって、前記第１測定部と前記第１基準部との間の距離の変化及び前記第２測定部と前記第２基準部との間の距離の変化を検知し、前記装具の位置のずれを検出する、
   検出装置。

Images