JPS6345828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人体における足関節部の障害により
運動麻痺した患者の該関節部の機能回復訓練、特
に該関節部の可動域を拡大することを目的とする
関節可動域訓練のために使用される電動関節運動
装置に関する。

一般に関節部患者の多くは、単に関節部だけの
症患ではなく、全身的な病気を伴い、身体、精神
面に機能障害を起し、その治癒も複雑となつてい
る。

現在、この機能回復訓練としては、理学療法士
等の医療従事者により人体の各関節部に対して徒
手的な操作による治療が行なわれている。

しかしながら、徒手的治療法では、長時間連続
して治療を維持することは難かしく、又、治療時
間や回数等、多くの制約条件があるので、この問
題の解決のため自動的に治療等が行なえる関節運
動装置等の出現が望まれていた。

このような要望に対し、例えば、実公昭48−
18556号公報（実願昭44−35642号）には、第５図
で示すような患者の身体を支えるためのバツクボ
ードａに足受台ｂを揺動可能に取付けるととも
に、該足受台ｂに患者の足をのせて駆動モータに
より揺動させる装置が開示されており、その揺動
角は患者の矯正範囲に応じて調整できる旨記載さ
れている。

又、特公昭52−28315号公報（特願昭47−
128913号）には、第６図として示す作業台ｃに両
足板ｄが揺動自在に枢支され、且つ、足板駆動機
構により該足板ｄを揺動作動させる足関節の機能
回復訓練装置が開示され、自動加療を可能とさせ
ている。

しかし、これらの装置においては、いずれもそ
の構成から、前記従来の徒手的治療における回復
訓練時の背屈点と座屈点での微細な治療操作、即
ち、その運動量の微調整と、最大屈点伸点での一
時静止保持動作機構が組込まれていないので、治
療者に負荷される運動は、背屈、座屈点での折返
しによる画一的な往復動に過ぎなく、人体関節部
の異常筋緊張緩和等の効果的な治療が適正に行え
ないという欠点があつた。

本発明は、上述の問題点の解消のためになされ
たもので、人体の足関節上部の下腿部を保持する
保持台と連系し、運動時において前記最大屈点伸
点で静止保持可能とした駆動機構に関係づけられ
た被可動部保持体を介して、治療対象人体足関節
部に適合した運動力を付与させることにより関節
部症患等を矯正し治療させることのできる電動関
節運動装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的の達成のため、人体の足関
節上部の下腿部を保持するための保持台と；前記
保持台の前方にあつて、可動箇所を受け入れ、且
つ、固定するとともに、関節部回転軸を中心に上
下に回動可動とした被可能部保持体と；前記被可
動部保持体に関係付け、該被可動部保持体を上下
に逆転運動可能としてなる駆動手段と；前記被可
動部保持体の運動角度の設定を行う角度調節器
と、前記被可動部保持体の関節回転軸に関係付け
た角度センサーと、前記被可動部保持体の駆動力
を調節し、被可動部保持体の運動時における最大
トルクを設定するための動作力設定部と、前記駆
動手段に流れる駆動電流値を電圧値に変換して検
出する負荷量検出部と、該負荷量検出部で検出し
た電圧をデイジタル量に変換するAD（アナログ
デイジタル）変換部と、からなる限界運動付加量
調節手段と；前記限界運動付加量調整手段と関係
付けて設定され、前記被可動部保持体に運動始点
又は終点での限界運動時に、その状態を一定時間
持続させるための休止タイマーと、該休止タイマ
ーによる休止時間を設定する休止時間設定器とか
らなる運動休止手段と；前記駆動手段、限界運動
付加量調節手段及び運動休止手段との間で作動系
統及び指示系統とを集中制御してなる制御部と；
よりなり、被可動部保持体の運動時において角度
センサーで測定した被可動部保持体の運動角度が
角度調節器で設定した角度に一致するか又は前記
負荷量検出部及びAD変換部からの信号を制御部
でトルクに変換して該トルク値が動力設定部で設
定した最大トルクに達したときに、休止タイマー
にて被可動部保持体の運動を停止することによ
り、被可動部保持体の運動時において、その設定
角度又は設定動作力のうち早く到達した設定値に
起因する起動により被可動部保持体の運動を停止
させ、休止時間設定器で設定した休止時間を休止
した後再び被可動部保持体を反対方向へ運動させ
ることを特徴とする電動関節運動装置を提供する
ことを要旨とする。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づき具体
的に説明する。

第１図は、本発明に係る電動関節運動装置の全
体構成を示す概略斜視図、第２図は、その駆動機
構の概要を示す説明図、第３図は、装置の制御系
統を示すブロツク図、第４図は、使用状態を示す
説明図である。

即ち、図中１は人体の足関節上部の下腿部を保
持するための保持台を示し該保持台１は人体足関
節上部の下腿部を保持できるように弾性体からな
り、且つ足関節上部の下腿部を静置できるように
該底面１ａを曲状となし、更に両側面から固定で
きるように固定バンド１ｂを取着してなる。

２は、保持台１の前方に隣接して設置した被可
動部保持体で、該保持台２は、人体の関節部を含
む可動箇所を受け入れ、且つ、該関節部とその先
端部を両側面から固定できるように、固定バンド
２ａ，２ｂを取着するとともに、静置される治療
者の生理的関節軸に一致もしくは近似して設定で
きるように適宜の幅をあけて基端３側を相対向し
て凸状５となし、更に、該基端先方にかかと部を
保持できる収容スペースを設けるとともに、該先
端部４を上方へ側面視略く字形に屈曲させてなる
被可動部保持体である。

そして、被可動部保持体２の内部には、第２図
として示すように、モータ１９と、該モータ１９
の作動により駆動し、且つ、ラツク押え調整金具
６と、過運動停止スイツチ７等により制御される
被可動部保持体駆動ラツク８等が内蔵されてお
り、この駆動ラツク８の駆動により前記被可動部
保持体２が上下動等の運動を行なうのである。

この場合、前記被可動部保持体２の基端３に位
置する凸部５一側上部に設けた関節部回転軸９
と、その対向面の凸部５上部に取付けた角度セン
サー１１（第１図参照）とが該運動と一体となつ
て回転し、且つ、両者は同軸状に配置しているの
で、下記制御系統Ｃとの連係により前記関節部回
転軸９に一致又は近似して保持体２に収容されて
いる治療の関節部に応じた適正治療のための運
動、即ち、関節部回転軸９を中心とした座屈、背
屈運動と、その一時静止保持機能及び角度センサ
ー１１からの信号による該運動系統の調整が適格
になされるようになる。

尚、該装置Ａは、前記人体足関節上部の下腿部
を装着する保持台１の装入開口一側１Ｃを除き、
その外側面に枠体Ｆを設置し、その内部に駆動機
構等の諸機能体を内蔵させるようにしている。

一方、本発明に係る装置Ａの制御部２０及び制
御系統Ｃ等は、第３図で示す構成からなり、その
操作は、治療動作開止前に治療者の病態等に応じ
た矯正範囲の設定を行なうことから進められる。

即ち、図中、１２で示す背屈角度調整器と、１
３で示す底屈角度調整器により治療対象者に応じ
た運動負荷時の背屈角と底屈角の設定を行なう。

この設定範囲は、人体の足関節部可動域を基準
として決定され、治療者の矯正範囲に応じて微調
整可能としている。

次に、前記背屈点、底屈点での休止時間を設定
する背屈休止時間設定器１４と底屈休止時間設定
器１５でそれぞれの休止時間を設定する。

即ち、人体関節部疾患の根源である脳卒中片麻
痺病態等の治療においては、神経生理学的な観点
からもその異常筋緊張緩和運動を進めることが効
果的であり、特にこの関節部背屈位伸張可動運動
時において、前記のように休止時間、即ち、静止
保持時間を加えることは緩和効果が大きくなるの
で、その病態異常筋緊張の程度に応じ、伸張可動
静止時間を設定するものである。

続いて、前記被可動部保持体２の駆動力を調節
し、被可動部保持体２の運動時における最大トル
クを設定して、治療者の関節部筋へ付与する運動
付加を調整する動作力設定部１６の設定を行な
う。

この動作力設定部１６における設定は、被治療
者の病態に応じた動作力により加療が適切に行な
えるようになされるものであり、又、治療者が苦
痛を覚えない程度に勘案され、無理のない最大ト
ルク値が設定され、且つ、設定後の前記被可動部
保持体２の運動始点又は終点における限界運動付
加時において、休止タイマー１４ａ，１５ａと連
係し、その運動状態を一定時間持続させ、静止保
持できるように構成している。

なお、これらの治療時間は、病態等を考慮し治
療時間設定器１８で適宜設定する。

しかして、第３図に示す電源１０に連結後動作
スイツチ１７を押下させると、駆動モータ１９が
駆動し、これに伴い前記関節部回転軸９と該回転
軸９に同軸状に設けた角度センサー１１が回転す
るとともに、被可動部保持体２がまず、背屈方向
に運動を始める。

即ち、この運動時において、角度センサー１１
からの出力信号が比較回路２７に入力され、前記
背屈角度調整器１２で設定した背屈角度に一致し
たときには制御部２０の指示系統即ち、背屈休止
タイマー１４ａにより該運動を一時停止し、同時
に該休止タイマー１４ａの休止動作により前記背
屈休止時間設定器１４で設定した休止時間に達す
る迄この状態を静止保持させる。

又、休止後は、駆動モータ１９を逆転させて底
屈方向に被可動部保持体２を駆動させ、該運動時
の動作制御を制御部２０の指示系統、即ち、底屈
休止タイマー１５ａにより行なう。即ち、前記底
屈角度調節器１３で設定した底屈角度に到達した
ときには底屈休止タイマー１５ａにより該運動を
一時停止し、同時に該休止タイマー１５ａの作動
により前記底屈休止時間設定器１５で設定した休
止時間に達する迄この状態を静止保持させる。

そして再び背屈、更に底屈運動が繰返される
が、この運動回数は制御部２０にインプツトさ
れ、その値は表示器２１に入力される。

又、前述の動作スイツチ１７の押下と同時に起
動される治療時間設定タイマー２２が治療時間設
定器１８で設定した治療時間に達すると制御部２
０に信号を送り、前記駆動モータ１９等の駆動系
を停止させ、ブザーを鳴動し終了を知らせるよう
になる。

尚、前記動作を途中で停止させたい場合は、図
示した停止スイツチ２３を押下すると、その信号
が制御部２０にインプツトされ、同時に制御部２
０の指示系統Ｃによりモータ１９の駆動を停止さ
せることができる。

通常、前述の各治療項目の設定は、本運動装置
Ａの動作開始前に行なうことを基本とするが、目
的により動作開始後においても前記設定の変更操
作を可能としている。

例えば、被可動部保持体２の運動中に動作力の
設定変更を動作力設定部１６の調整により行なつ
た場合、変更前の設定トルク値に対して新たにト
ルク値が変更されて設定されたことを制御部２０
で検出し、この変化値を変化時点より５秒間新設
定トルク値として組み込み、表示部２１ａに送信
するとともに、制御部２０においてもこのトルク
値を記憶し、且つ、変更トルク値でもつて前記同
様被可動保持体２への運動を行なわせるものとな
る。

尚、前記変更直後のトルク値の表示は、前記の
ように５秒間程度を表示期間とし、その後は、動
作中の負荷トルク値を表示するように制御させて
いる。

又、その他の設定値の変更も該変更動作と同様
に行なうことができる。更に、制御部２０におい
ては、前記設定されたトルク値に従つて被可動部
保持体２が適正に駆動されるよう駆動モータ１９
の駆動力の制御機能を保有する。

即ち、前記駆動モータ１９は直流電動機構で構
成され、その発生するトルクは電流値に比例する
ので、この電流値を制御することにより、被可動
部保持体２に負荷される駆動力を設定した値以下
で駆動させ得ることができるのである。

一方、図示した負荷量検出部２３は、前記駆動
モータ１９に流れる駆動電流値を制御回路に直列
に挿入した抵抗の両端より電圧として取出し、こ
れをAD（アナログデイジタル）変換部２４でデ
イジタル量に変換した後、制御部２０に取込み、
制御部２０内でトルク値に換算変換して、このト
ルク値と前記動作力設定部１６で設定した設定値
と対照し、該トルク値が設定値以下であれば継続
した駆動を続けさせ、又、設定値以上であれば一
たんその値を監視（0.2秒程度）して確認後、や
はり設定値以上であれば制御部２０の指示系統Ｃ
により駆動を停止させる。即ち、駆動源のトルク
は、負荷に抗して発生するものであるから、トル
ク値が大きくなつたということは、負荷が大きく
なつたことを示すものである。

換言すれば、治療者が、被可動部において、抵
抗を示していることになるので、それ以上の力が
加わらないようその時点で進行（駆動）を停止さ
せるのである。

尚、停止後は、前記被可動部保持体２の背屈、
座屈運動時において設定した背屈角、底屈角に達
したときと同様に、背屈角休止時間設定器１４又
は底屈角休止時間設定器１５で設定した休止時間
を休止した後、反対方向への駆動を開始する。

この際、背屈、底屈の角度設定と、動作力の設
定の両方の設定操作を行なつた場合の駆動形態
は、その動作過程で早く到達した設定値の起動に
より停止し、且つ、一時休止、即ち、静止保持動
作後逆転動作に移ることになる。

前記モータ１９の駆動によるトルク力は、前記
駆動系の各部の摩擦力等と負荷トルクの和で表わ
され、且つ、制御部２０で該負荷トルクに対して
摩擦トルク分を差引いて表示部２１ａへ送信する
ので、表示部２１ａに表示されたトルク値を知見
することで、治療者の関節部における異常筋緊張
の程度を客観的に評価することができるのであ
る。

このように、被可動部保持体２の運動時に生ず
る麻痺した人体関節部筋張力抵抗負荷量を負荷量
検出部２３等により検出し、制御部２０でトルク
値に換算したものを表示部２１ａに送り、この表
示を知見することによつて治療者の異常筋緊張の
程度を確認できるので、この表示状況から、例え
ば背屈、底屈運動付加量と、その折返し点を既設
定範囲内の所定区分において適宜ランダムに変更
して治療者の病態に即応した局部的な治療もでき
るようになり、従つて、従来の装置のように、設
定範囲内の画一的な往復動の繰返し運動でなく、
病態に応じた微細な操作ができる徒手的な治療法
に近い動作により治療が可能となる。

前記負荷量検出部２３は、治療者に対する適切
な運動量を付加させるように作動するだけでな
く、又、安全面に対しても考慮され配置されてい
る。

例えば、前記動作力設定部１６の故障により前
記被可動部保持体２の運動が過負荷になつたこと
を検知した場合は、この信号を過負荷検出部２５
に送り、この負荷量を検出させるとともに、異常
値検出信号を制御部２０に送り、被可動部保持体
２の駆動を緊急停止させるようにしている。

又、前記負荷量検出部２３、過負荷検出部２５
等の制御部信号系の故障の場合は、この時点で過
動運動停止スイツチ２６が作動し、モータ１９の
駆動電流を遮断させ、事故を防止するとともに、
直接制御部２０に信号を送りブザーを鳴動し故障
があつたことを周知させる。

この他、治療者が何らかの原因により痛みを感
じたときに、直ちに運動を停止できるように手元
非常停止スイツチ２８を備え、制御部２０に接続
している。

このように、本発明に係る電動関節運動装置Ａ
は、複数の安全機構を有し、事故防止に万全を期
している。

尚、前記実施例の説明において、角度調整器１
２，１３は背屈用、底屈用の二体の設定であり、
休止時間設定器１４，１５も２つで構成したが、
これをフアンクシヨンキーと10キとの組合わせに
よる設定等の採用で、簡略化が可能であり、又、
休止タイマー１４ａ，１５ａも同じく２つの例を
示したが１つで兼用することは可能である。

かくして、第４図に示すように、足関節部の治
療に際しては、図示のように保持台１に治療者の
足関節上部の下腿部を保持させるとともに、その
前方の関節部、即ち、生理的関節軸を保持台１の
前方に隣接させた被可動部保持体２の回転軸９に
一致或は近似するように該保持体２内に該関節部
を含む可動個所を収容し、更に前記駆動手段等に
より駆動させて該被治療者の関節部筋へ運動を付
与し加療に供するものである。

以上のように、本発明に係る電動関節運動装置
は、人体の足関節部の変形や拘縮の矯正等のた
め、該足関節上部の下腿部を保持する保持台の前
方にあつて、関節部を含む可動個所を受け入れ、
且つ、駆動手段と関係づけられた被可動部保持体
に、限界運動付加量調整手段と、該調整手段と関
係づけて前記被可動部保持体の運動始点又は終点
での限界運動付加状態を一定時間持続させるため
のタイマー等とを系統づけてなるものであるか
ら、治療者個人個人の病態に合わせた適切な運動
を、対象とする人体各関節部に付与させることが
できるとともに、該運動時においても、治療者の
関節部筋へ付与する運動付加量を容易に微調整で
きるのである。

又、タイマーの作動系統により前記被可動部保
持体の運動始点又は終点における限界運動付加時
に、その状態を一定時間持続できるので、人体関
節部の異常筋緊張緩和等の効果的な治療が行なえ
特に関節可動域を拡大することを目的とする関節
可動域訓練において、その運動はあたかも理学療
法士や作業療法士等の徒手的治療による微細な揺
動動作に近いものとなる。そして、この運動が継
続して所定時間実施できるので、人体関節部の治
療には好適な装置として医療機関等へ提供できる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動関節運動装置の全体
構成を示す概略斜視図、第２図は装置における駆
動機構の概略構成を示す説明図、第３図は装置の
制御系統を示すブロツク図、第４図は足関節部の
治療状態を示す説明図、第５図、第６図は、各々
従来の電動関節運動装置の概略を示す説明図であ
る。 １……保持台、２……被可動部保持体、３……
基端、４……先端部、５……凸部、６……ラツク
押え調整金具、７……過運動停止スイツチ、８…
…駆動ラツク、９……関節部回転軸、１０……電
源、１１……角度センサー、１２……背屈角度調
整器、１３……底屈角度調整器、１４……背屈休
止時間設定器、１５……底屈休止時間設定器、１
６……動作力設定器、１７……動作スイツチ、１
８……治療時間設定器、１９……駆動モータ、２
０……制御部、２１……表示器、２２……治療時
間設定タイマー、２３……負荷量検出部、２４…
…AD変換部、２５……過負荷検出部、２６……
過動運動停止スイツチ、２７……比較回路、Ａ…
…電動関節運動装置、Ｃ……制御（指示）系統。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体の足関節上部の下腿部を保持するための
   保持台と、 前記保持台の前方にあつて、可動箇所を受け入
   れ、且つ、固定するとともに、関節部回転軸を中
   心に上下に回動可動とした被可動部保持体と、 前記被可動部保持体に関係付け、該被可動部保
   持体を上下に逆転運動可能としてなる駆動手段
   と、 前記被可動部保持体の運動角度の設定を行う角
   度調節器と、前記被可動部保持体の関節回転軸に
   関係付けた角度センサーと、前記被可動部保持体
   の駆動力を調節し、被可動部保持体の運動時にお
   ける最大トルクを設定するための動作力設定部
   と、前記駆動手段に流れる駆動電流値を電圧値に
   変換して検出する負荷量検出部と、該負荷量検出
   部で検出した電圧をデイジタル量に変換するAD
   （アナログデイジタル）変換部と、からなる限界
   運動付加量調節手段と、 前記限界運動付加量調整手段と関係付けて設定
   され、前記被可動部保持体に運動始点又は終点で
   の限界運動時に、その状態を一定時間持続させる
   ための休止タイマーと、該休止タイマーによる休
   止時間を設定する休止時間設定器とからなる運動
   休止手段と、 前記駆動手段、限界運動付加量調節手段及び運
   動休止手段との間で作動系統及び指示系統とを集
   中制御してなる制御部と、 よりなり、被可動部保持体の運動時において角度
   センサーで測定した被可動部保持体の運動角度が
   角度調節器で設定した角度に一致するか又は負荷
   量検出部及びAD変換部からの信号を制御部でト
   ルクに変換して該トルク値が動力設定部で設定し
   た最大トルクに達したときに、休止タイマーにて
   被可動部保持体の運動を停止することにより、被
   可動部保持体の運動時において、その設定角度又
   は設定動作力のうち早く到達した設定値に起因す
   る起動により被可動部保持体の運動を停止させ、
   休止時間設定器で設定した休止時間を休止した後
   再び被可動部保持体を反対方向へ運動させること
   を特徴とする電動関節運動装置。