JP2018033641A - Device for preventing leg muscle atrophy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脚の筋肉の萎縮を防止する装置に関するものであり、より詳しくは、無重力環境下や低重力環境下などで下腿の筋肉の萎縮を防止できるようにした筋肉萎縮防止装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for preventing leg muscle atrophy, and more particularly to a muscle atrophy prevention apparatus capable of preventing atrophy of leg muscles in a zero-gravity environment or a low-gravity environment. is there.
通常、人間が重力環境下で歩行する場合、足部の接地や、その足部での体重支持、その後の体重移動、床面への蹴り出し、次の接地準備などの運動を周期的に行っている。このような歩行を行う際において、足部を接地させる場合、主に前脛骨筋を作用させて足部を背屈させるとともに、足部で床面を蹴り出す場合、主にヒラメ筋を作用させて足部を底屈させるようにしている。また、これらの背屈や底屈の他に、一部、外がえしや内がえし、外転、内転などの運動も行うようにしている。 Normally, when a human walks in a gravitational environment, exercises such as grounding of the foot, weight support on the foot, subsequent weight transfer, kicking to the floor, and preparation for the next grounding are performed periodically. ing. When walking like this, when the foot is grounded, the anterior tibialis muscle is mainly acted to cause the foot to dorsiflex, and when the foot is kicked off the floor, the sole is mainly acted on. The bottom of the foot is bent. Moreover, in addition to these dorsiflexion and bottom flexion, some exercises such as outer and inner flexures, abduction and adduction are also performed.
ところで、宇宙空間などの無重力環境下や低重力環境下においては、歩行時に足部に体重が掛からないため、足部の爪先だけで飛び跳ねるように歩行することが多くなる。このため、このような環境下で滞在期間が長くなると、足部を背屈させるための運動量が少なくなり、足部を背屈させる筋肉が萎縮してしまうことが指摘されている。 By the way, in a zero-gravity environment such as outer space or in a low-gravity environment, since the weight is not applied to the foot during walking, walking is often performed so as to jump only with the toe of the foot. For this reason, it has been pointed out that when the staying period becomes longer in such an environment, the amount of exercise for bending the foot is reduced, and the muscle for bending the foot is shrunken.
一方、足部の背屈と底屈を繰り返し行わせることで、大腿部、アキレス腱、腓腹筋、ヒラメ筋などを伸展させて健康な身体を維持させるようにした器具も提案されている（下記特許文献１など）。 On the other hand, a device has also been proposed that maintains a healthy body by extending the thigh, Achilles tendon, gastrocnemius, soleus, etc. by repeatedly performing dorsiflexion and plantar flexion of the foot (the following patents) Reference 1).
この装置は、図７に示すように、基台に対して傾斜可能に設けられた左右一対の踏み台８１と、その踏み台８１の傾斜角度や高さを調整する調整部材８２などを設けて構成されるものであって、踏み台８１の角度や高さなどを調整して傾動させることで、筋肉を伸展させるようにしたものである。
As shown in FIG. 7, this apparatus includes a pair of left and right step stands 81 provided so as to be tiltable with respect to a base, and an
しかしながら、このような器具を用いた場合であっても、無重力状態においては踏み台８１に重力を掛けることができないため、踏み台８１を傾動させることができず、筋肉の萎縮などを防止することができない。
However, even when such an instrument is used, gravity cannot be applied to the
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、無重力環境下や低重力環境下においても脚の筋肉の萎縮を低減させることができるような脚の筋肉萎縮防止装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-described problem, and provides a leg muscle atrophy prevention device capable of reducing leg muscle atrophy even in a zero-gravity environment or a low-gravity environment. Objective.
すなわち、本発明の脚の筋肉萎縮防止装置は、上記課題を解決するために、人間の下腿部に装着される下腿装着部と、足部に装着される足装着部と、前記下腿装着部と足装着部との屈曲角度を変える第一アクチュエーターと、当該アクチュエーターを周期的に駆動させて足装着部の屈曲角度を変える制御部とを設けるようにしたものである。 That is, in order to solve the above problems, the leg muscle atrophy prevention device of the present invention includes a lower leg mounting part to be mounted on a human lower leg part, a foot mounting part to be mounted on a foot part, and the lower leg mounting part. A first actuator that changes the bending angle between the foot mounting portion and a control unit that periodically drives the actuator to change the bending angle of the foot mounting portion.
このように構成すれば、足部を強制的に背屈および底屈させることができ、無重力下や低重力下、あるいは寝たきりの状態においても脚の筋肉を伸展および収縮させて、筋肉の萎縮を防止することができるようになる。 With this configuration, the foot can be forced to dorsiflexion and plantar flexion, and the muscles of the legs can be stretched and contracted even in a zero-gravity, low-gravity, or bedridden state to reduce muscle atrophy. Can be prevented.
また、このような発明において、さらに、人間の大腿部に装着される大腿装着部と、当該大腿装着部と前記下腿装着部との角度を変える第二アクチュエーターとを設け、前記制御部を用いて、前記第一アクチュエーターで足部を背屈させると同時に第二アクチュエーターを用いて大腿部と下腿部を屈曲させるようにする。 Further, in such an invention, a thigh attachment part to be attached to a human thigh and a second actuator for changing an angle between the thigh attachment part and the crus attachment part are provided, and the control unit is used. Then, the foot is bent back with the first actuator and at the same time the thigh and lower leg are bent using the second actuator.
このように構成すれば、足部を背屈させると同時に膝関節を曲げることで、効果的にヒラメ筋を伸展させることができ、ヒラメ筋の萎縮を防止することができるようになる。 If comprised in this way, a sole part can be bent at the same time, and a knee joint can be bent, and a soleus muscle can be effectively extended now, and atrophy | strain of a soleus muscle can be prevented.
さらに、前記制御部で第一アクチュエーターを駆動させる場合、足装着部の背屈と底屈の速度を変えて駆動させる。 Further, when the first actuator is driven by the control unit, it is driven by changing the speed of dorsiflexion and bottom flexion of the foot mounting portion.
具体的には、背屈側に速く駆動させ、底屈側に遅くさせるように第一アクチュエーターを制御する。 Specifically, the first actuator is controlled so that it is driven faster on the dorsiflexion side and slower on the bottom flexion side.
このようにすれば、遅筋であるヒラメ筋をゆっくりとした速度で伸展させることができるとともに、速筋である前脛骨筋を速い速度で動かすことで、筋肉の種類に応じた萎縮の防止を図ることができるようになる。 In this way, the soleus, which is the slow muscle, can be extended at a slow speed, and the anterior tibial muscle, which is the fast muscle, can be moved at a high speed to prevent atrophy according to the type of muscle. It becomes possible to plan.
本発明によれば、人間の下腿部に装着される下腿装着部と、足部に装着される足装着部と、前記下腿装着部と足装着部との屈曲角度を変える第一アクチュエーターと、当該アクチュエーターを周期的に駆動させて足装着部の屈曲角度を変える制御部とを設けるようにしたので、足部を強制的に背屈および底屈させることができ、無重力下や低重力下、あるいは寝たきりの状態においても脚の筋肉を伸展および収縮させて、筋肉の萎縮を防止することができるようになる。 According to the present invention, a lower leg mounting part to be mounted on a human lower leg part, a foot mounting part to be mounted on a foot part, a first actuator that changes a bending angle between the lower leg mounting part and the foot mounting part, Since the actuator is periodically driven to provide a control unit that changes the bending angle of the foot mounting part, the foot part can be forcibly bent back and bottom bent, under zero gravity or low gravity, Alternatively, even in a bedridden state, the muscles of the legs can be stretched and contracted to prevent muscle atrophy.
まず、人間が重力環境下で歩行する際における時系列の運動状態を図６を用いて説明する。 First, a time-series motion state when a human walks in a gravitational environment will be described with reference to FIG.
通常、重力環境下で人間が歩行する場合、足部の接地、接地した状態から立位姿勢への体重移動、立脚姿勢の維持、前方への体重移動、踏み出し、足部を浮かせた状態での移動などを次のように繰り返すようにしている。 Normally, when a human walks in a gravitational environment, the feet are grounded, the weight is transferred from the grounded state to the standing posture, the standing posture is maintained, the weight is moved forward, the foot is lifted, and the feet are lifted. The movement is repeated as follows.
（１）イニシャルコンタクト（ＩＣ）
イニシャルコンタクトでは、足部を地面の数センチの高さから接地させる。この際、足関節角度は０度となる。
(1) Initial contact (IC)
In the initial contact, the foot is grounded from a height of several centimeters on the ground. At this time, the ankle joint angle is 0 degree.
（２）ローディングレスポンス（ＬＲ）
ローディングレスポンスでは、床へ接地させた状態から体重を６０％掛けた状態までの動作を行う。この際、足関節は底屈５度ほどとなる。
(2) Loading response (LR)
In the loading response, an operation is performed from the state of being grounded to the floor to the state of applying a weight of 60%. At this time, the ankle joint has a plantar flexion of about 5 degrees.
（３）ミッドスタンス（ＭＳｔ）
ミッドスタンスでは、全荷重を支持するための立位状態となるように運動し、身体を支えるために、内反筋群を活動させるとともに、側方安定のために腓骨筋群を活動させる。この際、足部関節は背屈方向に５度ほどとなる。
(3) Midstance (MSt)
In the mid stance, the club muscles are activated to support the body while exercising the club muscles to support the body, and the rib muscles are activated for lateral stability. At this time, the foot joint is about 5 degrees in the dorsiflexion direction.
（４）ターミナルスタンス（ＴＳｔ）
ターミナルスタンスでは、支えていた体重を前方に移動させる運動を行う。この際、床を蹴り出す動作のために、下腿三頭筋が活動するとともに、長祉伸筋と長母祉伸筋も活動する。また、足関節は背屈方向に１０度ほどとなる。
(4) Terminal stance (TSt)
In the terminal stance, the body weight that was supported is moved forward. At this time, the triceps surae muscles are activated for the action of kicking the floor, and the long and long mother extensors are also activated. Also, the ankle joint is about 10 degrees in the dorsiflexion direction.
（５）プレスイング（ＰＳｗ）
プレスイングでは、荷重が完全になくなった状態において、膝関節を素早く屈曲させて遊脚期への準備がなされる。この際、足部関節は底屈方向に１５度ほどとなる。
(5) Pressing (PSw)
In pressing, the knee joint is quickly bent in a state where the load is completely eliminated, and preparation for the swing phase is made. At this time, the foot joint is about 15 degrees in the plantar flexion direction.
（６）イニシャルスイング（ＩＳｗ）
イニシャルスイングでは、足部が床から離れて大腿を素早く前方へ振り出す動作を行う。このとき、前脛骨筋群が活動し、足部関節は底屈方向に５度ほどとなる。
(6) Initial swing (ISw)
In the initial swing, the foot moves away from the floor and quickly swings the thigh forward. At this time, the anterior tibial muscle group is active, and the foot joint is about 5 degrees in the plantar flexion direction.
（７）ミッドスイング（ＭＳｗ）
ミッドスイングでは、足部が前方に振り出される。このとき、膝関節は振り出された勢いによって伸展され、必要に応じて大腿二頭筋短頭が収縮し、前脛骨筋群が活動する。また、足部関節は０度となる。
(7) Mid swing (MSw)
In the mid swing, the foot is swung forward. At this time, the knee joint is extended by the swinging momentum, the biceps femoris short head contracts as necessary, and the anterior tibial muscle group is activated. In addition, the foot joint is 0 degree.
（８）ターミナルスイング（ＴＳｗ）
ターミナルスイングでは、足部が完全に振り出されて踵を接地させる。このとき、次の立脚支持期に備えて、大腿四頭筋とハムストリングが同時に活動して支持性を高める。また、足部関節はほぼ０度の状態のままとなる。
(8) Terminal swing (TSw)
In the terminal swing, the feet are completely swung out and the heel is grounded. At this time, in preparation for the next stance support period, the quadriceps muscle and the hamstring simultaneously act to enhance supportability. In addition, the foot joint remains in a substantially 0 degree state.
このような周期的な歩行運動において、足部は背屈や底屈の動作を行うようになるが、このとき、次のような筋肉が活動する。 In such a periodic walking motion, the foot part performs dorsiflexion and plantar flexion, and at this time, the following muscles are active.
（Ａ）背屈
足部を背屈させる場合、主筋として前脛骨筋が働き、また、協力筋として長祉伸筋や第三琲骨筋、長母祉伸筋などが働く。この背屈動作では、接地状態から背屈方向に向かって約０〜２０度の範囲内で足部が背屈するようになる。
(A) When the dorsiflexion foot is dorsiflexed, the anterior tibial muscle acts as the main muscle, and the long striated extensor, the third peroneal, the long welfare extensor, etc. act as the cooperating muscles. In this dorsiflexion operation, the foot is dorsiflexed within a range of about 0 to 20 degrees in the dorsiflexion direction from the ground contact state.
（Ｂ）底屈
足部を底屈させる場合、主筋として腓腹筋やヒラメ筋が働き、協力筋として後脛骨筋、足部底筋、長腓骨筋、短腓骨筋、長母趾伸筋、長趾屈筋などが働く。この底屈では、接地状態から底屈方向に向かって０〜４５度の範囲で足部が底屈するようになる。
(B) When the plantar flexor is bent, the gastrocnemius and soleus work as the main muscles, and the posterior tibial muscle, the plantar sole, the long peroneal, the short peroneal, the long mother extensor, the long flexor Etc. work. In this buckling, the foot is bent in the range of 0 to 45 degrees from the ground contact state toward the bottom bending direction.
このような歩行運動を無重力や低重力環境下で行う場合、足部に体重がかからないために、足部を背屈させる運動機能が著しく低下していき、特に、ヒラメ筋を伸展させる動作が少なくなるため、ヒラメ筋が萎縮してしまう。そこで、この筋肉萎縮防止装置１では、強制的に足部を背屈と底屈させることによって、脚の筋肉の萎縮を防止できるようにしている。具体的には、この実施の形態における筋肉萎縮防止装置１は、図１に示すように、人間の下腿に装着させる下腿装着部２と、人間の足部に装着させる足装着部３と、これらの下腿装着部２と足装着部３の角度を変える第一アクチュエーター５とを備え、特徴的に、その第一アクチュエーター５を用いて足装着部３を周期的に屈曲させるようにしている。そして、このように足部を背屈させることによって、無重力下で筋肉を伸縮させて筋肉の萎縮を防止できるようにしている。以下、本実施の形態における筋肉萎縮防止装置１の構成について詳細に説明する。
When such a walking movement is performed in a zero-gravity or low-gravity environment, the weight of the foot does not apply to the weight, so the function of dorsiflexing the foot significantly decreases, and in particular, there is little movement to extend the soleus muscle. Therefore, the soleus muscle is atrophied. Therefore, in the muscle
まず、下腿装着部２は、前下腿部（脛側）側に取り付けられる固定体２１と、その固定体２１を下腿部に固定するためのバンド２２などを有するように構成される。この固定体２１は、後述する第一アクチュエーター５を取り付けるようにするために樹脂や金属などの固い素材で構成され、その内側にクッション材などを取り付けて下腿部を包み込めるようにしている。一方、バンド２２は、上下複数か所で下腿部を面ファスナーなどで固定できるようにしている。なお、固定体２１を下腿部に取り付ける場合、後下腿部（ふくら脛側）に取り付けるようにしてもよいが、このように後ろ側に固定体２１を取り付けると、第一アクチュエーター５もその固定体２１に対応して後ろ側に付けなければならない。すると、第一アクチュエーター５が、就寝時などに邪魔になるばかりでなく、足部を屈曲させる際に、踵を中心として大きなモーメントを与えることが難しくなる。そこで、この実施の形態では、前下腿部側に固定体２１を設けるようにするとともに、その固定体２１の前面から足部の甲側に第一アクチュエーター５を設けるようにしている。このような位置に第一アクチュエーター５を取り付けるようにすれば、就寝時などに第一アクチュエーター５などが邪魔になるようなことがなくなるとともに、くるぶしから第一アクチュエーター５の端部までの距離を大きくとることで、大きなモーメントを与えて足部を背屈・底屈させることができるようになる。
First, the lower
一方、足装着部３は、人間の足部を載置する載置部３１と、その足部の甲側を固定する固定体３２と、これらの載置部３１と固定体３２を固定するバンド３３などを設けて構成される。ここで、載置部３１については、靴のまま足部を載置させるようにしてもよく、あるいは、素足の状態で足部を載置させるようにしてもよい。一方、足部の甲側に設けられる固定体３２は、第一アクチュエーター５を取り付けるために、樹脂や金属などの比較的固い素材で構成されており、これによって、固定体３２に力を作用させて背屈や底屈をさせるようにしている。固定体３２や載置部３１は、バンド３３で連結され、これによって使用者の足部を挟み込んで固定できるようになっている。
On the other hand, the
これらの下腿装着部２や足装着部３は、連結部２４を介して回動可能に連結される。この連結部２４は、人間の足部のくるぶし付近に設けられるものであって、下腿装着部２と足装着部３を連結した状態で回動させるように構成されている。この連結部２４は、内側と外側のくるぶしに設けられ、また、使用時にくるぶし付近への圧迫などを防止できるように、皮膚との隙間に所定の空間を設けるか、あるいは、その空間にクッション材などを入れるようにしておく。
These lower
これらの下腿装着部２や足装着部３に取り付けられる第一アクチュエーター５は、下腿部と足部との距離を縮めたり伸ばしたりすることで足部を背屈および底屈させるようにしたものであり、駆動部５１と連結部材５２などを有して構成される。このうち、駆動部５１はシリンダーなどによって連結部材５２を伸縮させるようにしており、下腿装着部２の取付部２３に取り付けて使用される。一方、その駆動部５１から伸びる連結部材５２は、ロッドやワイヤー（図ではロッドを示す）などで構成され、足装着部３の固定体３２の前方側に取り付けられる。ここで、連結部材５２をロッドで構成した場合は、駆動部５１でロッドを伸展させることで、足部を底屈させることができるとともに、ロッドを収縮させることで、足部を背屈させることができるようになる。一方、連結部材５２をワイヤーで構成した場合は、ワイヤーを縮めることで足部を背屈させることのみが可能となるが、ワイヤーの自由度によって、足部の外転や内転の運動などを自由に行わせることができるというメリットがある。
The
これらの第一アクチュエーター５の取り付け位置については、使用者の体格に応じて種々変更する必要がある。このため、ここでは、足装着部３の長手方向に沿った位置に複数の取付部３４を設けるとともに、下腿装着部２の長手方向に沿った位置に複数の取付部２３を設け、これらの取付部２３、３４の位置を選択して第一アクチュエーター５を取り付けるようにする。
About the attachment position of these
制御部７は、この駆動部５１を用いて、図２に示すような背屈や底屈を行わせるための連結部材５２の伸展あるいは収縮のための制御を行う。このような制御については、次のような制御を行う。
The
（ａ）伸展および収縮の周期的駆動
連結部材５２がロッドで構成されている場合、図２（ａ）に示すように、駆動部５１を用いてロッドを収縮させて足部を背屈させるとともに、図２（ｂ）に示すように、ロッドを伸展させて足部を底屈させるような制御を行う。このような背屈と底屈の動作は、周期的に行うようにするとともに、背屈と底屈の際に使われる筋肉の種類に応じて速度を変えるようにするのが好ましい。具体的には、足部を背屈させる場合、速筋である前脛骨筋に対応して、速い速度で背屈を行わせ、また、足部を底屈させる場合は、遅筋であるヒラメ筋に対応して、相対的に遅い速度で底屈させる。このような周期や速度は、各種設定できるようにしておき、使用者の状態に応じて周期や速度を変更できるようにする。
(A) When the extension and contraction periodic
（Ｂ）収縮のみの周期的駆動
連結部材５２がワイヤーなどで構成されている場合、駆動部５１を用いてワイヤーを収縮させる動作のみを行わせる。一方、足部を底屈させる場合は、使用者自身の筋肉を用いて自由に足部を底屈させるようにする。この連結部材５２を収縮させる場合、同様に、周期的に連結部材を収縮させるようにするとともに、足部を底屈させる際には、フリーな状態にして連結部材５２を伸展させるようにする。この時も同様に、周期や速度を設定できるようにしておき、使用者の状態に応じて周期や速度を変更できるようにする。
(B) In the case where the periodic
なお、このように足部を背屈させる場合、使用者の関節の骨格に応じて背屈可能な角度が異なる場合があるため、一律に足部を強制的に背屈させると筋肉や関節を痛めてしまう場合がある。そこで、一定の荷重が掛かった場合に背屈を停止させるように制御することもできる。このような荷重を検出する場合、図３に示すように、第一アクチュエーター５と足装着部３との連結部分などに荷重センサＳを取り付け、その荷重センサＳで予め設定された荷重値が検出された場合に背屈動作を停止させるようにすることもできる。また、同様に、この荷重センサＳは、足部を底屈させる場合においても、所定の荷重値が検出された場合に底屈動作を停止させる。
Note that when the foot is dorsiflexed in this way, the angle at which the dorsiflexion is possible may vary depending on the skeleton of the user's joint. It may hurt. Therefore, it is possible to control to stop the dorsiflexion when a certain load is applied. When detecting such a load, as shown in FIG. 3, a load sensor S is attached to a connecting portion of the
このように足部を背屈させてヒラメ筋をストレッチさせる場合、膝関節を屈曲させながら足部を背屈させることが好ましいことが知られている。このため、膝関節の屈曲と同時に足部関節を屈曲させるようにすることもできる。 In this way, when the sole is bent back and the soleus muscle is stretched, it is known that it is preferable to bend the foot while bending the knee joint. Therefore, the foot joint can be bent simultaneously with the knee joint.
このように膝関節を屈曲させる場合、図４に示すように、大腿部に装着される大腿装着部４と、その大腿装着部４と下腿装着部２との角度を変える第二アクチュエーター６を設けて膝関節を屈曲させるようにすることもできる。
When the knee joint is bent in this manner, as shown in FIG. 4, a
この大腿装着部４は、大腿部を挟み込むように取り付けられるものであって、樹脂や金属などのような比較的固い素材で形成された固定体４１と、この固定体４１を大腿部に取り付けるためのバンド４２などを有して構成される。
The
一方、第二アクチュエーター６は、この大腿装着部４の固定体４１と、下腿装着部２の固定体２１との間に設けられ、同様に膝関節を屈曲させるための駆動部６１などを有して構成される。このような第二アクチュエーター６を設ける場合、就寝時などにおいてその第二アクチュエーター６が邪魔にならないように、膝の裏側である後大腿部から後下腿部に第二アクチュエーター６を設けるようにしてもよいが、このような位置に第二アクチュエーター６を設けると、大腿部と下腿部を密着させることができなくなる。このため、下腿装着部２と大腿装着部４とを回動可能に連結部６２で連結しておき、この連結部６２にモーターなどを取り付けて０度〜１６０度の範囲内で膝関節を回動させるようにしておく。そして、この第二アクチュエーター６と第一アクチュエーター５と連動して動作させるように制御する。
On the other hand, the
このように第二アクチュエーター６を制御する場合、膝関節を曲げた状態の動作と足部を背屈させた状態の動作が同時に行わせるようにする。具体的には、第一アクチュエーター５が連結部材５２を収縮させると同時に第二アクチュエーター６を用いて膝関節を屈曲させる。このようにすることによって、ヒラメ筋を効果的にストレッチさせて、筋肉の萎縮を防止することができる。もしくは、第一アクチュエーター５の連結部材５２を収縮させた状態（すなわち、足部を背屈させた状態）にしておき、その状態で第二アクチュエーター６を用いて膝関節を屈曲させるようにしてもよい。このように第二アクチュエーター６を動作させる場合も同様に、周期的に膝関節を屈曲させるようにする。また、逆に膝関節を屈曲させた状態を維持しておき、その状態で第一アクチュエーター５を用いて足部を背屈させるようにしてもよい。
When the
このように構成された筋肉萎縮防止装置１の使用方法について説明する。
The usage method of the muscular
まず、図１に示される筋肉萎縮防止装置１を使用する場合は、足装着部３と下腿装着部２の固定体２１、３２を足部の甲側と前下腿部側に取り付ける。そして、その状態でバンド２２、３３を用いて足部や下腿部に取り付け、また、その使用者の体格に応じて足装着部３や下腿装着部２の取付部２３、３４の位置を選択して、第一アクチュエーター５を取り付けるようにする。
First, when the muscular
そして、その状態で制御部７を介して第一アクチュエーター５を駆動させる。この駆動においては、足部を速く背屈させるように連結部材５２を収縮させ、所定の位置で停止させる。この収縮を停止させる場合、足部が２０度ほど背屈した位置で停止させるか、あるいは、図３に示すような荷重センサＳを設けている場合は、あらかじめ設定された荷重が検出される位置で停止させる。
In this state, the
次に、第一アクチュエーター５を逆に駆動させて、連結部材５２を伸展させる。この伸展動作においては、足関節が０度の位置（立位姿勢の位置）にくるまで速い速度で動かし、その後、背屈時よりも遅い速度で伸展させ、所定の位置で停止させる。この停止位置としては、足部が４０度ほど底屈した位置とし、あるいは、荷重センサＳを設けている場合は、あらかじめ設定された荷重が検出された位置で停止させる。そして、今度は、その位置からゆっくりとした速度で足関節が０度の位置にくるまで連結部材５２を収縮させ、以下同様にして周期的に足部の背屈と底屈を繰り返させるようにする。
Next, the
もしくは、足部を背屈のみさせる場合は、足関節が０度の状態から、速い速度で連結部材５２を収縮させ、足部を背屈させる。そして、足部を２０度ほど背屈させた位置、もしくは、荷重センサＳであらかじめ設定された荷重が検出される位置で駆動を停止させる。そして、その状態で第一アクチュエーター５をフリーの状態にして、連結部材５２を自由に伸展させ、使用者自身で足部を底屈させるようにする。そして、一定時間経過後、同様にして連結部材５２を引っ張り、足部を背屈させる。以下同様にして周期的に足部を背屈させる。
Alternatively, when only the dorsiflexion of the foot portion is performed, the connecting
次に、図４に示すような大腿装着部４や第二アクチュエーター６を設けている場合の使用例について、図５を用いて説明する。
Next, a usage example in the case where the
まず、大腿装着部４や第二アクチュエーター６を取り付けた状態で、第一アクチュエーター５や第二アクチュエーター６を駆動させる場合、足部を速い速度で背屈させるように、連結部材５２を収縮させるとともに、第二アクチュエーター６を用いて膝関節を屈曲させる方向に回動させる。そして、足部が２０度ほど背屈した位置、あるいは、荷重センサＳがあらかじめ設定された荷重を検出した位置で第一アクチュエーター５や第二アクチュエーター６の駆動を停止させる。
First, when the
そして、今度は、第一アクチュエーター５や第二アクチュエーター６を逆に駆動させて、足部を底屈させると同時に膝関節を伸ばす方向に回動させる。このとき、足関節が０度の位置にくるまで連結部材５２を伸展させ、その後は、背屈時よりも遅い速度で連結部材５２を伸展させる。そして、足関節が４０度ほど底屈した位置、もしくは、荷重センサＳがあらかじめ設定された荷重を検出した位置で第一アクチュエーター５や第二アクチュエーター６の駆動を停止させる。そして、その位置からゆっくりとした速度で足関節が０度の位置にくるまで戻し、以下同様にして周期的に足部の背屈と底屈を繰り返させるようにする。
Then, this time, the
このように上記実施の形態によれば、人間の下腿部に装着される下腿装着部２と、足部に装着される足装着部３と、前記下腿装着部２と足装着部３との屈曲角度を変える第一アクチュエーター５と、当該アクチュエーターを周期的に駆動させて足装着部３の屈曲角度を変える制御部７とを設けるようにしたので、下腿部と足部を強制的に屈曲させることができ、無重力下や低重力下、あるいは寝たきりの状態においても脚の筋肉の萎縮を防止することができるようになる。
Thus, according to the above-described embodiment, the lower
また、人間の大腿部に装着される大腿装着部４と、当該大腿装着部４と前記下腿装着部２との角度を変える第二アクチュエーター６とを設け、前記制御部７を用いて、前記第一アクチュエーター５で足部を背屈させると同時に第二アクチュエーター６を用いて大腿部と下腿部を屈曲させるようにした場合は、足部を背屈させると同時に膝関節を曲げるようにすることで、効果的にヒラメ筋を伸展させることができ、よりヒラメ筋の萎縮を防止することができるようになる。
Further, a
さらに、制御部７で第一アクチュエーター５を駆動する場合、背屈側に速く駆動させ、底屈側に遅く駆動させるように第一アクチュエーター５を駆動させるようにすれば、遅筋であるヒラメ筋をゆっくりとした速度で動かすことができるとともに、速筋である前脛骨筋を速い速度で動かすことで、筋肉の種類に応じた動きで筋肉の萎縮を防止することができるようになる。
Furthermore, when the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in a various aspect.
例えば、上記実施の形態では、下腿装着部２について固定体２１を前下腿部に設けるようにしたが、これについては逆の後下腿部に設けるようにしてもよい。また、これに対応して、第一アクチュエーター５を後下腿部の後方に設けるようにしてもよい。あるいは、この第一アクチュエーター５については、くるぶし付近の連結部を回動させるようなものとしてもよい。
For example, in the above embodiment, the fixed
また、上記実施の形態では、制御部７で第一アクチュエーター５や第二アクチュエーター６を制御する場合、足部の背屈と底屈の動作を行わせるようにしたが、足指関節を屈曲させるような別のアクチュエーターを取り付けて、これも屈曲させるようにして筋肉のストレッチを行わせるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, when controlling the
１・・・筋肉萎縮防止装置
２・・・下腿装着部
２１・・・固定体
２２・・・バンド
２３・・・取付部
２４・・・連結部
３・・・足装着部
３１・・・載置部
３２・・・固定体
３３・・・バンド
３４・・・取付部
４・・・大腿装着部
４１・・・固定体
４２・・・バンド
５・・・第一アクチュエーター
５１・・・駆動部
５２・・・連結部材
５３・・・ワイヤー
６・・・第二アクチュエーター
６１・・・駆動部
６２・・・連結部
７・・・制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
足部に装着される足装着部と、
前記下腿装着部と足装着部との角度を変える第一アクチュエーターと、を有し、
当該アクチュエーターを周期的に駆動させて足装着部の屈曲角度を変える制御部を設けるようにしたことを特徴とする脚の筋肉萎縮防止装置。 A lower leg attachment part to be attached to a human lower leg;
A foot attachment part to be attached to the foot part;
A first actuator that changes the angle between the lower leg attachment part and the foot attachment part,
A leg muscle atrophy prevention device, characterized in that a control unit is provided for periodically driving the actuator to change the bending angle of the foot mounting portion.
人間の大腿部に装着される大腿装着部と、
当該大腿装着部と前記下腿装着部との角度を変える第二アクチュエーターと、を有し、
前記制御部が、前記第一アクチュエーターを用いて足部を背屈させると同時に第二アクチュエーターを用いて大腿部と下腿部を屈曲させるようにしたものである脚の筋肉萎縮防止装置。 The foot muscle atrophy prevention device according to claim 1, further comprising:
A thigh attachment part to be attached to a human thigh;
A second actuator that changes the angle between the thigh attachment part and the crus attachment part,
An apparatus for preventing muscle atrophy of a leg, wherein the control unit is configured to bend the foot using the first actuator and simultaneously bend the thigh and the lower leg using the second actuator.
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