JP2021083765A - Joint driving device - Google Patents

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利弘 一関
Toshihiro Ichinoseki
利弘 一関
太輔 小川
Tasuke Ogawa
太輔 小川
侑士 市川
Yuji Ichikawa
侑士 市川
幸次 吉原
Koji Yoshihara
幸次 吉原
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Abstract

To provide a joint driving device which allows a plurality of exercises to be performed easily.SOLUTION: A rehabilitation apparatus 10 comprises: a first holding part 20 capable of holding a front arm 1; a second holding part 30 capable of holding a hand 3; a first rotation drive mechanism 40 constituted so as to rotate the first holding part 20 and the second holding part 30 about a first rotation axis C1 to pronate or supinate the held front arm 1; and a second rotation drive mechanism 50 constituted so as to rotate the second holding part 30 about a second rotation axis C2 crossing the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、人体の関節駆動装置、特に前腕の関節駆動装置に関する。 The present invention relates to a joint drive device of the human body, particularly a joint drive device of the forearm.

怪我や高齢のために狭くなった関節の可動範囲を広げるために、関節回りの屈曲運動及び伸展運動を繰り返し行うというリハビリテーションが必要である。一般的に、関節のリハビリテーションは、設備が整った病院に通わないと適切に行うことは難しい。そのため、通院に要する費用や時間が負担となり、それが原因で数多くの人が、リハビリテーションを中途半端に行ってしまう。中途半端なリハビリテーションの結果、患部が完治しないままに通常の生活に復帰すると、怪我の再発や患部の関節の可動域が狭くなってしまう等、患部を悪化させてしまう。 In order to widen the range of motion of joints that have become narrow due to injury or old age, rehabilitation is required by repeatedly performing flexion and extension movements around the joints. In general, joint rehabilitation is difficult to perform properly without going to a well-equipped hospital. As a result, the cost and time required to go to the hospital becomes a burden, and as a result, many people perform rehabilitation halfway. As a result of half-finished rehabilitation, if the affected area returns to normal life without being completely healed, the affected area will worsen, such as recurrence of injuries and narrowing of the range of motion of the joints of the affected area.

そこで、通院費用や通院時間軽減のため、自宅に居ながらにして行う在宅リハビリテーションが切望されている。例えば特許文献１には、足関節、具体的には足首を動かす関節駆動装置が開示されている。特許文献１には、前腕、特に手首の関節を動かすための具体的な構成について開示されていない。前腕を動かすための装置として、酒井医療株式会社製の装置（ＣＰＭ−００５０）が公知である。 Therefore, in order to reduce hospital visit costs and hospital visit time, home rehabilitation performed while staying at home is eagerly desired. For example, Patent Document 1 discloses an ankle joint, specifically, a joint driving device that moves an ankle. Patent Document 1 does not disclose a specific configuration for moving the forearm, particularly the wrist joint. As a device for moving the forearm, a device (CPM-0050) manufactured by Sakai Medical Co., Ltd. is known.

実開平０５−０６８５５９号公報Jikkenhei 05-086559

しかしながら、こうした装置によれば、手首の掌屈運動及び背屈運動や前腕の回内運動及び回外運動等の運動に応じて、装置に対する前腕の配置を変更する必要がある。すなわち、使用者の身体の位置や姿勢をその都度変更しなければならず、装置に対する装着も変更する必要があることから、複数の運動を容易に行うことができない。 However, according to such a device, it is necessary to change the arrangement of the forearm with respect to the device according to the palmar flexion motion and the dorsiflexion motion of the wrist, the supination movement and the supination movement of the forearm. That is, since the position and posture of the user's body must be changed each time and the attachment to the device must be changed, it is not possible to easily perform a plurality of exercises.

本発明は、複数の運動を容易に行うことができる関節駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a joint driving device capable of easily performing a plurality of exercises.

本発明の一態様によれば、前腕を保持可能な第１保持部と、手部を保持可能な第２保持部と、保持された前腕を回内又は回外させるために前記第１保持部及び前記第２保持部を第１回転軸線周りに回転させるように構成された第１回転駆動機構と、前記第１回転駆動機構の第１回転軸線に対して交差する第２回転軸線周りに前記第２保持部を回転させるように構成された第２回転駆動機構と、を具備することを特徴とする関節駆動装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first holding portion capable of holding the forearm, a second holding portion capable of holding the hand portion, and the first holding portion for rotating the held forearm inward or outward. And the first rotation drive mechanism configured to rotate the second holding portion around the first rotation axis, and the second rotation axis intersecting the first rotation axis of the first rotation drive mechanism. Provided is a joint driving device including a second rotation driving mechanism configured to rotate the second holding portion.

前記第２保持部が、手部によって把持可能な把持部を有していてもよい。前記第２保持部が、近位方向及び遠位方向に移動可能に構成されていてもよい。前記第１回転駆動機構が、前腕を配置可能に上方に開いた断面Ｕ字状に形成された筐体と、前記第１保持部及び前記第２保持部の回転をガイドするように構成されたガイド部を有していてもよい。 The second holding portion may have a grip portion that can be gripped by a hand portion. The second holding portion may be configured to be movable in the proximal direction and the distal direction. The first rotation drive mechanism is configured to guide the rotation of the first holding portion and the second holding portion with a housing formed in a U-shaped cross section that opens upward so that the forearm can be arranged. It may have a guide portion.

本発明の態様によれば、複数の運動を容易に行うことができる関節駆動装置を提供するという共通の効果を奏する。 According to the aspect of the present invention, a common effect of providing a joint driving device capable of easily performing a plurality of exercises is obtained.

図１は、本発明の実施形態による前腕のリハビリテーション装置の概念図であって、前腕及び手首の中立状態を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a forearm rehabilitation device according to an embodiment of the present invention, and is a conceptual diagram showing a neutral state of the forearm and the wrist. 図２は、前腕の回内状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a rehabilitation device in a supination state of the forearm. 図３は、前腕の回外状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of the rehabilitation device in the supination state of the forearm. 図４は、手首の掌屈状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of the rehabilitation device in the palmar flexion state of the wrist. 図５は、手首の背屈状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of the rehabilitation device in the dorsiflexion state of the wrist. 図６は、前腕及び手首の別の中立状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a rehabilitation device in another neutral state of the forearm and the wrist. 図７は、図１に対応する前腕のリハビリテーション装置全体の斜視図であって、前腕及び手首の中立状態を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the entire forearm rehabilitation device corresponding to FIG. 1, and is a perspective view showing a neutral state of the forearm and the wrist. 図８は、図７のリハビリテーション装置の部分斜視図である。FIG. 8 is a partial perspective view of the rehabilitation device of FIG. 7. 図９は、図７のリハビリテーション装置の別の部分斜視図である。FIG. 9 is another partial perspective view of the rehabilitation device of FIG. 7. 図１０は、前腕の回外状態におけるリハビリテーション装置の部分斜視図である。FIG. 10 is a partial perspective view of the rehabilitation device in the supination state of the forearm. 図１１は、手首の背屈状態におけるリハビリテーション装置の部分斜視図である。FIG. 11 is a partial perspective view of the rehabilitation device in the dorsiflexion state of the wrist.

以下、本発明の関節駆動装置について、リハビリテーション装置を例に、図面を参照しながら詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。 Hereinafter, the joint driving device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a rehabilitation device as an example. A common reference code is attached to the corresponding components throughout the drawings.

図１は、本発明の実施形態による前腕のリハビリテーション装置１０の概念図であって、前腕１及び手首２の中立状態を示す概念図である。前腕１及び手首２の中立状態とは、前腕１の回内及び回外、並びに、手首２の屈曲及び伸展が実質的に行われていない状態をいう。手首２の屈曲及び伸展は、具体的には、手首２の掌屈、背屈、撓屈及び尺屈である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of the forearm rehabilitation device 10 according to the embodiment of the present invention, and is a conceptual diagram showing a neutral state of the forearm 1 and the wrist 2. The neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 means a state in which the forearm 1 is inward and outward, and the wrist 2 is not substantially bent and extended. The flexion and extension of the wrist 2 is specifically the palmar flexion, dorsiflexion, flexion and flexor carpi ulnaris of the wrist 2.

リハビリテーション装置１０は、前腕１を保持可能な第１保持部２０と、掌、すなわち手部３を保持可能な第２保持部３０と、保持された前腕１を回内又は回外させるために第１保持部２０及び第２保持部３０を第１回転軸線Ｃ１周りに回転させるように構成された第１回転駆動機構４０と、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１に対して交差する第２回転軸線Ｃ２周りに第２保持部３０を回転させるように構成された第２回転駆動機構５０と、を有している。第２保持部３０は、手部３によって把持可能な把持部６０を有している。また、リハビリテーション装置１０は、制御部７０を有している。 The rehabilitation device 10 has a first holding portion 20 capable of holding the forearm 1, a second holding portion 30 capable of holding the palm, that is, the hand portion 3, and a first holding portion 30 for turning the held forearm 1 in and out. The first rotation drive mechanism 40 configured to rotate the first holding portion 20 and the second holding portion 30 around the first rotation axis C1 intersects with the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40. It has a second rotation drive mechanism 50 configured to rotate the second holding portion 30 around the second rotation axis C2. The second holding portion 30 has a grip portion 60 that can be gripped by the hand portion 3. Further, the rehabilitation device 10 has a control unit 70.

制御部７０は、１つ又は複数のプロセッサ及びその周辺回路を有し、リハビリテーション装置１０の全体的な動作を統括的に制御する。制御部７０は、記憶部（図示せず）に記憶されているコンピュータプログラムに基づいて処理を行う。その処理の際に、制御部７０は、角度センサ等の各種センサ及びリミットスイッチから信号を受信し、受信した信号に基づいて、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０へ制御信号を送信する。制御部７０は、入出力部、例えば、ディスプレイ等の表示部や、操作ボタンやタッチパネル等の入力インターフェースを有していてもよい。なお、図２以降において、制御部７０の描写は省略されている。 The control unit 70 has one or more processors and peripheral circuits thereof, and controls the overall operation of the rehabilitation device 10 in an integrated manner. The control unit 70 performs processing based on a computer program stored in a storage unit (not shown). At the time of the processing, the control unit 70 receives a signal from various sensors such as an angle sensor and a limit switch, and based on the received signal, sends a control signal to the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50. Send. The control unit 70 may have an input / output unit, for example, a display unit such as a display, or an input interface such as an operation button or a touch panel. In addition, in FIG. 2 and later, the depiction of the control unit 70 is omitted.

図２は、前腕１の回内状態におけるリハビリテーション装置１０の概念図である。リハビリテーション装置１０では、第１回転駆動機構４０によって、第１保持部２０及び第２保持部３０を一方に回転させると、図２に示されるように、前腕１は回内状態となる。このとき、第２回転駆動機構５０を動作させていないことから、手首２の屈曲又は伸展は行われていない。 FIG. 2 is a conceptual diagram of the rehabilitation device 10 in the inward state of the forearm 1. In the rehabilitation device 10, when the first holding portion 20 and the second holding portion 30 are rotated in one direction by the first rotation driving mechanism 40, the forearm 1 is in the inward state as shown in FIG. At this time, since the second rotation drive mechanism 50 is not operated, the wrist 2 is not bent or extended.

図３は、前腕１の回外状態におけるリハビリテーション装置１０の概念図である。リハビリテーション装置１０では、第１回転駆動機構４０によって、第１保持部２０及び第２保持部３０を他方に回転させると、図３に示されるように、前腕１は回外状態となる。このとき、第２回転駆動機構５０を動作させていないことから、手首２の屈曲又は伸展は行われていない。 FIG. 3 is a conceptual diagram of the rehabilitation device 10 in the supination state of the forearm 1. In the rehabilitation device 10, when the first holding portion 20 and the second holding portion 30 are rotated to the other by the first rotation driving mechanism 40, the forearm 1 is in the supination state as shown in FIG. At this time, since the second rotation drive mechanism 50 is not operated, the wrist 2 is not bent or extended.

図４は、手首２の掌屈状態におけるリハビリテーション装置１０の概念図である。リハビリテーション装置１０では、第２回転駆動機構５０によって、第２保持部３０を一方に回転させると、図４に示されるように、手首２は掌屈状態となる。このとき、第１回転駆動機構４０を動作させていないことから、前腕１の回内又は回外は行われていない。 FIG. 4 is a conceptual diagram of the rehabilitation device 10 in the palmar flexion state of the wrist 2. In the rehabilitation device 10, when the second holding portion 30 is rotated in one direction by the second rotation driving mechanism 50, the wrist 2 is in a palmar flexion state as shown in FIG. At this time, since the first rotation drive mechanism 40 is not operated, the forearm 1 is not rotated in or out.

図５は、手首２の背屈状態におけるリハビリテーション装置１０の概念図である。リハビリテーション装置１０では、第２回転駆動機構５０によって、第２保持部３０を他方に回転させると、図５に示されるように、手首２は背屈状態となる。このとき、第１回転駆動機構４０を動作させていないことから、前腕１の回内又は回外は行われていない。 FIG. 5 is a conceptual diagram of the rehabilitation device 10 in the dorsiflexion state of the wrist 2. In the rehabilitation device 10, when the second holding portion 30 is rotated to the other side by the second rotation driving mechanism 50, the wrist 2 is in a dorsiflexion state as shown in FIG. At this time, since the first rotation drive mechanism 40 is not operated, the forearm 1 is not rotated in or out.

図４及び図５において、リハビリテーション装置１０によって手首２の掌屈又は背屈を行うことができるように、前腕１及び手首２が配置されている。すなわち、手首２の掌屈運動及び背屈運動の回転軸線（回転中心）と、第２回転駆動機構５０の第２回転軸線Ｃ２とが一致するように、リハビリテーション装置１０に対して前腕１及び手首２が配置されている。これら軸線が一致しないと、手首２に対して不自然な力が作用するため好ましくない。 In FIGS. 4 and 5, the forearm 1 and the wrist 2 are arranged so that the rehabilitation device 10 can perform palmar flexion or dorsiflexion of the wrist 2. That is, the forearm 1 and the wrist with respect to the rehabilitation device 10 so that the rotation axis (rotation center) of the palmar flexion motion and the dorsiflexion motion of the wrist 2 coincides with the second rotation axis C2 of the second rotation drive mechanism 50. 2 is arranged. If these axes do not match, an unnatural force acts on the wrist 2, which is not preferable.

図２乃至図５では、前腕１及び手首２のいずれか一方のみが運動するように、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０のいずれか一方のみを動作させている。しかしながら、前腕１及び手首２の両方が、運動するように第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０の両方を同時に又は順に動作させてもよい。 In FIGS. 2 to 5, only one of the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 is operated so that only one of the forearm 1 and the wrist 2 moves. However, both the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 may be operated simultaneously or sequentially so that both the forearm 1 and the wrist 2 move.

詳細には、図２に示されるような前腕１の回内状態で、手首２が掌屈又は背屈するように第２回転駆動機構５０を動作させてもよい。同様に、図３に示されるような前腕１の回外状態で、手首２が掌屈又は背屈するように第２回転駆動機構５０を動作させてもよい。また、図４に示されるような手首２の掌屈状態で、前腕１が回内又は回外するように第１回転駆動機構４０を動作させてもよい。同様に、図５に示されるような手首２の背屈状態で、前腕１が回内又は回外するように第１回転駆動機構４０を動作させてもよい。要するに、第１回転駆動機構４０を動作させた後に、第２回転駆動機構５０を動作させてもよく、第２回転駆動機構５０を動作させた後に第１回転駆動機構４０を動作させてもよい。 Specifically, the second rotation drive mechanism 50 may be operated so that the wrist 2 bends palm or dorsiflexively in the inward state of the forearm 1 as shown in FIG. Similarly, the second rotation drive mechanism 50 may be operated so that the wrist 2 is palm-flexed or dorsiflexed in the supination state of the forearm 1 as shown in FIG. Further, the first rotation drive mechanism 40 may be operated so that the forearm 1 rotates inward or outward in the palmar flexion state of the wrist 2 as shown in FIG. Similarly, the first rotation drive mechanism 40 may be operated so that the forearm 1 rotates inward or outward in the dorsiflexion state of the wrist 2 as shown in FIG. In short, the second rotation drive mechanism 50 may be operated after the first rotation drive mechanism 40 is operated, or the first rotation drive mechanism 40 may be operated after the second rotation drive mechanism 50 is operated. ..

さらに、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０を同時に動作させることによって、前腕１の回内又は回外、及び、手首２の掌屈又は背屈を同時に行うようにしてもよい。例えば、図１に示されるような前腕１及び手首２の中立状態から、前腕１が回内するように第１回転駆動機構４０を動作させながら、手首２が掌屈するように第２回転駆動機構５０を動作させてもよい。さらに、図１に示されるような前腕１及び手首２の中立状態から、前腕１が回内するように第１回転駆動機構４０を動作させながら、手首２が掌屈及び背屈の両方を順に行うように第２回転駆動機構５０を動作させてもよい。同様に、例えば、図１に示されるような前腕１及び手首２の中立状態から、手首２が掌屈するように第２回転駆動機構５０を動作させながら、前腕１が回内するように第１回転駆動機構４０を動作させてもよい。さらに、図１に示されるような前腕１及び手首２の中立状態から、手首２が掌屈するように第２回転駆動機構５０を動作させながら、前腕１が回内及び回外の両方を順に行うように第１回転駆動機構４０を動作させてもよい。 Further, by operating the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 at the same time, the forearm 1 may be rotated in or out, and the wrist 2 may be flexed or dorsiflexed at the same time. For example, from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 as shown in FIG. 1, the second rotation drive mechanism is operated so that the wrist 2 bends while operating the first rotation drive mechanism 40 so that the forearm 1 rotates inward. 50 may be operated. Further, from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 as shown in FIG. 1, the wrist 2 sequentially performs both palm flexion and dorsiflexion while operating the first rotation drive mechanism 40 so that the forearm 1 rotates inward. The second rotation drive mechanism 50 may be operated as it does. Similarly, for example, from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 as shown in FIG. 1, the first rotation drive mechanism 50 is operated so that the wrist 2 bends, and the forearm 1 rotates inward. The rotation drive mechanism 40 may be operated. Further, from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 as shown in FIG. 1, the forearm 1 performs both inversion and supination in order while operating the second rotation drive mechanism 50 so that the wrist 2 bends. The first rotation drive mechanism 40 may be operated as described above.

要するに、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０を同時に又は順に動作させることによって、前腕１の回内及び回外、並びに、手首２の掌屈及び背屈のうちの任意の２つ運動を同時に又は順に行うように、すなわち複合的な運動を行うようにしてもよい。複合的な運動を行うことによって、リハビリテーションの効果がより向上する。 In short, by operating the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 simultaneously or in sequence, any two of the inward and outward rotations of the forearm 1 and the palmar flexion and dorsiflexion of the wrist 2 The exercises may be performed simultaneously or sequentially, that is, multiple exercises may be performed. The effect of rehabilitation is further improved by performing complex exercise.

図６は、前腕１及び手首２の別の中立状態におけるリハビリテーション装置の概念図である。図１に示された前腕１及び手首２の中立状態では、手首２の掌屈及び背屈を行うため、把持部６０は、手部３によって側方から把持されていた。図６に示された前腕１及び手首２の中立状態では、手首２の撓屈及び尺屈を行うため、把持部６０は、手部３によって上方から把持されている。すなわち、第２回転駆動機構５０によって、第２保持部３０を一方に回転させると、手首２は撓屈状態となり、第２回転駆動機構５０によって、第２保持部３０を他方に回転させると、手首２は尺屈状態となる。 FIG. 6 is a conceptual diagram of a rehabilitation device in another neutral state of the forearm 1 and the wrist 2. In the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 1, the grip portion 60 was gripped from the side by the hand portion 3 in order to perform palmar flexion and dorsiflexion of the wrist 2. In the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 6, the grip portion 60 is gripped from above by the hand portion 3 in order to flex and flex the wrist 2. That is, when the second rotation drive mechanism 50 rotates the second holding portion 30 in one direction, the wrist 2 is in a flexed state, and when the second rotation drive mechanism 50 rotates the second holding portion 30 in the other direction, the wrist 2 is in a flexed state. Wrist 2 is in a flexed state.

そして、上述したように手首２を掌屈及び背屈させるときと同様に、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０を同時に又は順に動作させることによって、前腕１の回内及び回外、並びに、手首２の撓屈及び尺屈のうちの任意の２つ運動を同時に又は順に行うように、すなわち複合的な運動を行うようにしてもよい。複合的な運動を行うことによって、リハビリテーションの効果がより向上する。 Then, as described above, by operating the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 simultaneously or in sequence in the same manner as when the wrist 2 is flexed and dorsiflexed, the forearm 1 is rotated inward and outward. , And any two movements of the wrist 2 flexion and flexor carpi ulnaris may be performed simultaneously or sequentially, that is, a combination of movements may be performed. The effect of rehabilitation is further improved by performing complex exercise.

リハビリテーション装置１０によれば、前腕１の回内及び回外並びに手首２の掌屈及び背屈の運動を、又は、前腕１の回内及び回外並びに手首２の撓屈及び尺屈という運動を、使用者の身体の位置や姿勢を変更することなく、さらには装置に対する装着も変更することなく行うことができる。すなわち、リハビリテーション装置１０によれば、複数の運動を容易に行うことができる。 According to the rehabilitation device 10, the inward and outward movements of the forearm 1 and the palmar flexion and dorsiflexion of the wrist 2 or the inward and outward movements of the forearm 1 and the flexion and flexion of the wrist 2 are performed. , The position and posture of the user's body can be changed, and the attachment to the device can be changed. That is, according to the rehabilitation device 10, a plurality of exercises can be easily performed.

以下、リハビリテーション装置１０の具体的構成について、図７乃至図１１を参照しながら説明する。 Hereinafter, the specific configuration of the rehabilitation device 10 will be described with reference to FIGS. 7 to 11.

図７は、図１に対応する前腕１のリハビリテーション装置１０全体の斜視図であって、前腕及び手首の中立状態を示す斜視図であり、図８は、図７のリハビリテーション装置１０の部分斜視図であり、図９は、図７のリハビリテーション装置１０の別の部分斜視図である。上述したように、図７乃至図１１では、図１乃至図６において説明した構成要素の参照符号と、共通の参照符号が付されている。 FIG. 7 is a perspective view of the entire rehabilitation device 10 of the forearm 1 corresponding to FIG. 1, and is a perspective view showing a neutral state of the forearm and the wrist. FIG. 8 is a partial perspective view of the rehabilitation device 10 of FIG. 9 is another partial perspective view of the rehabilitation device 10 of FIG. 7. As described above, in FIGS. 7 to 11, reference numerals for the components described in FIGS. 1 to 6 and common reference numerals are attached.

リハビリテーション装置１０は、上述したように、第１保持部２０と、第２保持部３０と、第１回転駆動機構４０と、第２回転駆動機構５０と、把持部６０とを有している。また、リハビリテーション装置１０は、スタンド８０を有している。スタンド８０は、高さ調節機構８１と、傾き調節機構８２とを有している。高さ調節機構８１及び傾き調節機構８２によって、様々な体型の使用者にとって最適な姿勢でリハビリテーション装置１０が使用できるようになる。なお、図７乃至図１１において、制御部７０の描写は省略されている。また、図８乃至図１１において、スタンド８０の描写は省略されている。 As described above, the rehabilitation device 10 includes a first holding portion 20, a second holding portion 30, a first rotation drive mechanism 40, a second rotation drive mechanism 50, and a grip portion 60. Further, the rehabilitation device 10 has a stand 80. The stand 80 has a height adjusting mechanism 81 and a tilt adjusting mechanism 82. The height adjusting mechanism 81 and the tilt adjusting mechanism 82 enable the rehabilitation device 10 to be used in the optimum posture for users of various body shapes. In addition, in FIGS. 7 to 11, the depiction of the control unit 70 is omitted. Further, in FIGS. 8 to 11, the description of the stand 80 is omitted.

第１保持部２０は、前腕支持プレート２１と前腕支持帯２２とを有している。第２保持部３０は、後述するように、前腕支持プレート２１の遠位端に対して移動可能に取り付けられている。したがって、第２保持部３０は、第１保持部２０と一体的に移動可能である。 The first holding portion 20 has a forearm support plate 21 and a forearm support band 22. The second holding portion 30 is movably attached to the distal end of the forearm support plate 21, as described below. Therefore, the second holding portion 30 can move integrally with the first holding portion 20.

第１回転駆動機構４０は、第１駆動部４１（図８）と、筐体４２と、筐体４２に設けられ且つ円弧状の溝であるガイド部４３と、第１角度センサ４４と、第１リミットスイッチ４５とを有している。筐体４２は、前腕１を配置可能に上方に開いた断面Ｕ字状に形成されている。ガイド部４３は、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１周りの第１保持部２０の回転を、すなわち第１保持部２０及び第２保持部３０の回転をガイドするように構成されている。したがって、第２保持部３０は、第１保持部２０と一体的に、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１周りに回転可能である。 The first rotation drive mechanism 40 includes a first drive unit 41 (FIG. 8), a housing 42, a guide unit 43 provided in the housing 42 and an arcuate groove, a first angle sensor 44, and a first. It has one limit switch 45. The housing 42 is formed in a U-shaped cross section that is open upward so that the forearm 1 can be arranged. The guide portion 43 is configured to guide the rotation of the first holding portion 20 around the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40, that is, the rotation of the first holding portion 20 and the second holding portion 30. There is. Therefore, the second holding portion 30 can rotate around the first rotation axis C1 of the first rotation driving mechanism 40 integrally with the first holding portion 20.

前腕支持帯２２は、第１回転駆動機構４０の筐体４２に設けられた２つの支持軸４６に対して取り付けられ、前腕１及び前腕支持プレート２１を支持する帯状の部材である。前腕支持帯２２は、支持軸４６において折り返された環状を形成することによって、二重に構成されている。また、前腕支持帯２２は、遠位側２２ａ及び近位側２２ｂの２つに分割されている。前腕支持帯２２は、前腕１に対して密着し且つ適度な摩擦抵抗を有している。したがって、前腕支持帯２２は、第１回転駆動機構４０による前腕支持プレート２１の移動に応じて前腕１の動作に追従するように構成されている。特に、前腕支持帯２２が二重に構成されていることによって、前腕１の回内運動及び回外運動のときに、前腕支持帯２２が支持軸４６周りに繰り出され又は繰り戻され、前腕１の動作に追従する。すなわち、前腕支持帯２２の表裏で隣接する二重の構成部分は、互いに反対方向に移動する。また、前腕支持帯２２が２つに分割されていることによって、分割されていない場合と比較して前腕支持帯２２は、前腕１、さらには手首２の動作により追従することができる。したがって、前腕支持帯２２を、３分割以上、例えば４分割されていてもよい。前腕支持帯２２をより分割することによって、より追従性を向上させることができ、前腕１及び手首２の動作による前腕１の擦れを防止することができる。前腕支持プレート２１の表面が前腕支持帯２２によって覆われていることによって、前腕１の回内又は回外の際の前腕１の擦れを防止することができる。また、前腕支持プレート２１は、手首２を支持するクッション性のあるクッション部２１ａを有している。前腕支持プレート２１がクッション部２１ａを有していることによって、手首２が安定的に支持され、手首２近傍の擦れを防止することができる。 The forearm support band 22 is a band-shaped member that is attached to two support shafts 46 provided in the housing 42 of the first rotation drive mechanism 40 and supports the forearm 1 and the forearm support plate 21. The forearm support band 22 is doubly configured by forming an annular shape that is folded back at the support shaft 46. The forearm support band 22 is divided into two parts, a distal side 22a and a proximal side 22b. The forearm support band 22 is in close contact with the forearm 1 and has an appropriate frictional resistance. Therefore, the forearm support band 22 is configured to follow the movement of the forearm 1 in response to the movement of the forearm support plate 21 by the first rotation drive mechanism 40. In particular, because the forearm support band 22 is doubly configured, the forearm support band 22 is extended or retracted around the support shaft 46 during the inward and outward movements of the forearm 1, and the forearm 1 is extended or retracted. Follow the movement of. That is, the double components adjacent to each other on the front and back of the forearm support band 22 move in opposite directions. Further, since the forearm support band 22 is divided into two, the forearm support band 22 can follow the movement of the forearm 1 and the wrist 2 as compared with the case where the forearm support band 22 is not divided. Therefore, the forearm support band 22 may be divided into three or more, for example, four. By further dividing the forearm support band 22, the followability can be further improved, and the rubbing of the forearm 1 due to the movement of the forearm 1 and the wrist 2 can be prevented. By covering the surface of the forearm support plate 21 with the forearm support band 22, it is possible to prevent the forearm 1 from rubbing during the inward or outward supination of the forearm 1. Further, the forearm support plate 21 has a cushion portion 21a having a cushioning property that supports the wrist 2. Since the forearm support plate 21 has the cushion portion 21a, the wrist 2 is stably supported, and rubbing in the vicinity of the wrist 2 can be prevented.

第２回転駆動機構５０は、第１保持部２０及び第２保持部３０に対して取り付けられている。したがって、第２回転駆動機構５０は、第１保持部２０及び第２保持部３０と一体的に移動可能である。第２回転駆動機構５０は、第２駆動部５１と、ギヤ部５２と、第２角度センサ５３と、第２リミットスイッチ５４とを有している。第２駆動部５１は、第１保持部２０の前腕支持プレート２１の下方に配置されている。 The second rotation drive mechanism 50 is attached to the first holding portion 20 and the second holding portion 30. Therefore, the second rotation drive mechanism 50 can move integrally with the first holding portion 20 and the second holding portion 30. The second rotation drive mechanism 50 includes a second drive unit 51, a gear unit 52, a second angle sensor 53, and a second limit switch 54. The second drive unit 51 is arranged below the forearm support plate 21 of the first holding unit 20.

第２保持部３０は、ギヤ部５２を介して、上述したように前腕支持プレート２１の遠位端に対して移動可能に取り付けられている。ギヤ部５２は、第２駆動部５１の回転駆動を、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１に対して交差する第２回転軸線Ｃ２周りの第２保持部３０の回転に変換するように構成されている。したがって、第２保持部３０は、第１保持部２０に対して、第２回転軸線Ｃ２周りに回転可能である。 The second holding portion 30 is movably attached to the distal end of the forearm support plate 21 as described above via the gear portion 52. The gear unit 52 converts the rotational drive of the second drive unit 51 into the rotation of the second holding unit 30 around the second rotation axis C2 that intersects the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40. It is configured in. Therefore, the second holding portion 30 is rotatable around the second rotation axis C2 with respect to the first holding portion 20.

なお、回転軸線が交差するとは、実際に交差する関係にあるのみならず、リハビリテーション装置１０に配置した前腕１に対して、手首２の掌屈、背屈、撓屈及び尺屈が実質的に可能な程度に略交差する関係を含む。 It should be noted that the fact that the rotation axes intersect not only means that they actually intersect, but also that the palm 2 flexion, dorsiflexion, flexor carpi ulnaris and flexor carpi ulnaris of the wrist 2 are substantially relative to the forearm 1 arranged in the rehabilitation device 10. Includes relationships that intersect approximately to the extent possible.

第１駆動部４１及び第２駆動部５１は、好ましくはブラシレスＤＣモータである。ブラシレスＤＣモータを採用することによって、ブラシ付きＤＣモータの場合と比べ、回転速度制御及びトルク制御を容易に行うことが可能となる。したがって、制御部７０に対して、前腕１の回内及び回外、並びに、手首２の屈曲又は伸展の最大角度変位及び角速度等を数値的に入力することによって、入力値に従った制御を容易に行うことができる。また、ブラシレスＤＣモータを採用することによって、小型で且つ大きなトルクを出力することができる。なお、第１駆動部４１及び第２駆動部５１に、ステッピングモータ又はサーボモータを採用してもよい。 The first drive unit 41 and the second drive unit 51 are preferably brushless DC motors. By adopting a brushless DC motor, it becomes possible to easily perform rotational speed control and torque control as compared with the case of a brushed DC motor. Therefore, by numerically inputting the inward and outward rotations of the forearm 1 and the maximum angular displacement and angular velocity of the flexion or extension of the wrist 2 to the control unit 70, it is easy to control according to the input values. Can be done. Further, by adopting a brushless DC motor, it is possible to output a small size and a large torque. A stepping motor or a servomotor may be used for the first drive unit 41 and the second drive unit 51.

把持部６０は、プランジャ６１を介して第２保持部３０に対して着脱可能に、すなわち交換可能に取り付けられている。それによって、手部３の大きさや形状、リハビリテーションの状況等に応じた最適な把持部６０を使用することができる。例えば、把持部６０を適度な弾性を備えた材料で形成することによって、握力を鍛える運動を行うことができる。また、把持部６０の表面に複数の突起を設けることによって、掌に刺激を与えることができる。 The grip portion 60 is detachably attached to the second holding portion 30 via the plunger 61, that is, is replaceably attached. Thereby, the optimum grip portion 60 can be used according to the size and shape of the hand portion 3, the rehabilitation situation, and the like. For example, by forming the grip portion 60 with a material having appropriate elasticity, it is possible to perform an exercise for strengthening the grip strength. Further, by providing a plurality of protrusions on the surface of the grip portion 60, the palm can be stimulated.

第２保持部３０を、近位方向及び遠位方向に移動可能に構成してもよい。具体的には、第２保持部３０を、スライド機構９０を介して第１保持部２０に対して移動可能に取り付けてもよい。それによって、第２回転駆動機構５０の第２回転軸線Ｃ２に対する、前腕１の回外又は回外に起因する手首２の掌屈、背屈、撓屈又は尺屈の回転軸線の移動及び手部３の大きさ等に起因する回転軸線のずれが調整される。 The second holding portion 30 may be configured to be movable in the proximal direction and the distal direction. Specifically, the second holding portion 30 may be movably attached to the first holding portion 20 via the slide mechanism 90. As a result, the movement of the rotation axis of the wrist 2 due to the supination or supination of the forearm 1 and the movement of the rotation axis of the wrist 2 with respect to the second rotation axis C2 of the second rotation drive mechanism 50 and the hand portion. The deviation of the rotation axis due to the size of 3 or the like is adjusted.

リハビリテーション装置１０の具体的な動作について、前腕１の回外運動及び手首２の背屈運動を例に、図１０及び図１１を参照しながら説明する。 The specific operation of the rehabilitation device 10 will be described with reference to FIGS. 10 and 11 by taking the supination movement of the forearm 1 and the dorsiflexion movement of the wrist 2 as examples.

図１０は、前腕１の回外状態におけるリハビリテーション装置１０の部分斜視図であり、図１１は、手首２の背屈状態におけるリハビリテーション装置１０の部分斜視図である。図１０は、図３に示された概念図の状態に相当し、図１１は、図５に示された概念図の状態に相当する。 FIG. 10 is a partial perspective view of the rehabilitation device 10 in the supination state of the forearm 1, and FIG. 11 is a partial perspective view of the rehabilitation device 10 in the dorsiflexion state of the wrist 2. FIG. 10 corresponds to the state of the conceptual diagram shown in FIG. 3, and FIG. 11 corresponds to the state of the conceptual diagram shown in FIG.

図９に示された前腕１及び手首２の中立状態から、第１回転駆動機構４０によって、第１保持部２０及び第２保持部３０を一方に回転させると、図１０に示されるように、前腕１は回外状態となる。詳細には、第１回転駆動機構４０の第１駆動部４１を一方に駆動させることによって、図示しないギヤ機構を介して第１保持部２０をガイド部４３に沿って移動させる。それによって、第１保持部２０、第２保持部３０及び第２回転駆動機構５０を、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１周りの一方に回転させることができる。その結果、前腕支持帯２２によって支持された前腕１を回外させることができる。 When the first holding portion 20 and the second holding portion 30 are rotated in one direction by the first rotation drive mechanism 40 from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 9, as shown in FIG. The forearm 1 is in a supination state. Specifically, by driving the first drive unit 41 of the first rotation drive mechanism 40 to one side, the first holding unit 20 is moved along the guide unit 43 via a gear mechanism (not shown). Thereby, the first holding portion 20, the second holding portion 30, and the second rotation drive mechanism 50 can be rotated to one of the circumferences of the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40. As a result, the forearm 1 supported by the forearm support band 22 can be supinated.

図１０に示された状態において、第１回転駆動機構４０の第１駆動部４１を他方に駆動させることによって、図９に示された前腕１及び手首２の中立状態に復帰する。さらに第１駆動部４１を駆動させることによって、第１保持部２０、第２保持部３０及び第２回転駆動機構５０を、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１周りの他方に回転させることができる。その結果、前腕支持帯２２によって支持された前腕１を回内させることができる。 In the state shown in FIG. 10, by driving the first drive unit 41 of the first rotation drive mechanism 40 to the other side, the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 9 are returned to the neutral state. Further, by driving the first drive unit 41, the first holding unit 20, the second holding unit 30, and the second rotation drive mechanism 50 are rotated to the other side around the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40. be able to. As a result, the forearm 1 supported by the forearm support band 22 can be rotated.

図９に示された前腕１及び手首２の中立状態から、第２回転駆動機構５０によって、第２保持部３０を一方に回転させると、図１１に示されるように、手首２は背屈状態となる。詳細には、第２回転駆動機構５０の第２駆動部５１を一方に駆動させることによって、ギヤ部５２を介して第２保持部３０を第１保持部２０に対して回転させる。それによって、第２保持部３０、ひいては把持部６０を、第２回転駆動機構５０の第２回転軸線Ｃ２周りの一方に回転させることができる。その結果、把持部６０を把持した状態で、手首２を背屈させることができる。 When the second holding portion 30 is rotated in one direction by the second rotation drive mechanism 50 from the neutral state of the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 9, the wrist 2 is in a dorsiflexion state as shown in FIG. It becomes. Specifically, by driving the second drive portion 51 of the second rotation drive mechanism 50 to one side, the second holding portion 30 is rotated with respect to the first holding portion 20 via the gear portion 52. Thereby, the second holding portion 30, and thus the grip portion 60, can be rotated around the second rotation axis C2 of the second rotation drive mechanism 50. As a result, the wrist 2 can be dorsiflexed while the grip portion 60 is gripped.

図１１に示された状態において、第２駆動部５１の第２駆動部５１を他方に駆動させることによって、図９に示された前腕１及び手首２の中立状態に復帰する。さらに第２駆動部５１を駆動させることによって、第２保持部３０、ひいては把持部６０を、第２回転駆動機構５０の第２回転軸線Ｃ２周りの他方に回転させることができる。その結果、把持部６０を把持した状態で、手首２を掌屈させることができる。 In the state shown in FIG. 11, by driving the second drive unit 51 of the second drive unit 51 to the other side, the forearm 1 and the wrist 2 shown in FIG. 9 are returned to the neutral state. Further, by driving the second drive unit 51, the second holding unit 30, and thus the grip portion 60, can be rotated to the other side around the second rotation axis C2 of the second rotation drive mechanism 50. As a result, the wrist 2 can be flexed while gripping the grip portion 60.

上述したように、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０を同時に又は順に動作させることによって、複合的な運動を行うことができ、複合的な運動を行うことによって、リハビリテーションの効果がより向上する。 As described above, by operating the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 simultaneously or in sequence, a complex exercise can be performed, and by performing the composite exercise, the effect of rehabilitation can be obtained. Improve more.

リハビリテーション装置１０が第１角度センサ４４及び第２角度センサ５３並びに第１リミットスイッチ４５及び第２リミットスイッチ５４を有することによって、前腕１及び手首２の可動範囲を超えないように、制御部７０によって第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０を制御することができる。リハビリテーション装置１０は、第１角度センサ４４及び第２角度センサ５３によって検出された検出値を角度として表示する表示部を有していてもよい。それによって、使用者は、第１回転駆動機構４０及び第２回転駆動機構５０による動作量、すなわち回内及び掌屈等の運動量を客観的に把握することができる。また、リハビリテーション装置１０を使用者の使用者の自動運動装置とすることもできる。すなわち、第１駆動部４１及び第２駆動部５１による駆動力を、使用者の自動運動に対する負荷として作用させるように制御してもよい。すなわち、当該関節駆動装置を、リハビリテーション装置ではなく、トレーニング装置として使用してもよい。 By having the first angle sensor 44 and the second angle sensor 53, and the first limit switch 45 and the second limit switch 54, the rehabilitation device 10 is controlled by the control unit 70 so as not to exceed the movable range of the forearm 1 and the wrist 2. The first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50 can be controlled. The rehabilitation device 10 may have a display unit that displays the detected values detected by the first angle sensor 44 and the second angle sensor 53 as angles. Thereby, the user can objectively grasp the momentum of the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation drive mechanism 50, that is, the momentum such as inward rotation and palmar flexion. Further, the rehabilitation device 10 can be used as an automatic exercise device for the user. That is, the driving force of the first driving unit 41 and the second driving unit 51 may be controlled to act as a load on the automatic movement of the user. That is, the joint driving device may be used as a training device instead of a rehabilitation device.

上述した実施形態では、右腕のリハビリテーションを行う場合を例にリハビリテーション装置１０を説明したが、装置の基本的な構成を変更することなく、左腕のリハビリテーションを行うことができる。この場合、例えば、図７に示された傾き調節機構８２を調節することによって、左腕のリハビリテーションにより適した状態にリハビリテーション装置１０を調節することができる。第１駆動部４１及び第２駆動部５１は、第１回転駆動機構４０の第１回転軸線Ｃ１及び第２回転駆動機構５０の第２回転軸線Ｃ２を実現することができる限りにおいて、任意の位置に配置することができる。 In the above-described embodiment, the rehabilitation device 10 has been described by taking the case of performing rehabilitation of the right arm as an example, but the rehabilitation of the left arm can be performed without changing the basic configuration of the device. In this case, for example, by adjusting the inclination adjusting mechanism 82 shown in FIG. 7, the rehabilitation device 10 can be adjusted to a state more suitable for rehabilitation of the left arm. The first drive unit 41 and the second drive unit 51 are positioned at arbitrary positions as long as the first rotation axis C1 of the first rotation drive mechanism 40 and the second rotation axis C2 of the second rotation drive mechanism 50 can be realized. Can be placed in.

リハビリテーション装置１０によれば、第１回転駆動機構４０の筐体４２が前腕１を配置可能に上方に開いた断面Ｕ字状に形成されていることによって、リハビリテーション装置１０に対して上肢を固定することなく使用することが可能となる。したがって、転倒など不測の事態が発生しても、即座にリハビリテーション装置１０から離れることが可能となる。また、リハビリテーション装置１０は、前腕１周辺に配置される装置であることから、装置全体をコンパクトにすることができ、寝室のベッドサイドの横、リビングルームのテーブルの横等、様々な場所に設置して使用することができる。 According to the rehabilitation device 10, the upper limbs are fixed to the rehabilitation device 10 by forming the housing 42 of the first rotation drive mechanism 40 into a U-shaped cross section that opens upward so that the forearm 1 can be arranged. It can be used without any problems. Therefore, even if an unexpected situation such as a fall occurs, it is possible to immediately leave the rehabilitation device 10. Further, since the rehabilitation device 10 is a device arranged around the forearm 1, the entire device can be made compact, and the rehabilitation device 10 can be installed in various places such as next to the bedside in the bedroom and next to the table in the living room. Can be used.

１ 前腕
２ 手首
３ 手部
１０ リハビリテーション装置
２０ 第１保持部
３０ 第２保持部
４０ 第１回転駆動機構
５０ 第２回転駆動機構
６０ 把持部 1 Forearm 2 Wrist 3 Hand 10 Rehabilitation device 20 1st holding part 30 2nd holding part 40 1st rotation drive mechanism 50 2nd rotation drive mechanism 60 Grip

Claims (4)

前腕を保持可能な第１保持部と、
手部を保持可能な第２保持部と、
保持された前腕を回内又は回外させるために前記第１保持部及び前記第２保持部を第１回転軸線周りに回転させるように構成された第１回転駆動機構と、
前記第１回転駆動機構の第１回転軸線に対して交差する第２回転軸線周りに前記第２保持部を回転させるように構成された第２回転駆動機構と、を具備することを特徴とする関節駆動装置。 The first holding part that can hold the forearm and
A second holding part that can hold the hand part and
A first rotation drive mechanism configured to rotate the first holding portion and the second holding portion around the first rotation axis in order to rotate the held forearm in and out.
It is characterized by including a second rotation drive mechanism configured to rotate the second holding portion around a second rotation axis intersecting with the first rotation axis of the first rotation drive mechanism. Joint drive device. 前記第２保持部が、手部によって把持可能な把持部を有している請求項１に記載の関節駆動装置。 The joint driving device according to claim 1, wherein the second holding portion has a grip portion that can be gripped by a hand portion. 前記第２保持部が、近位方向及び遠位方向に移動可能に構成されている請求項１又は２に記載の関節駆動装置。 The joint driving device according to claim 1 or 2, wherein the second holding portion is configured to be movable in the proximal direction and the distal direction. 前記第１回転駆動機構が、前腕を配置可能に上方に開いた断面Ｕ字状に形成された筐体と、前記第１保持部及び前記第２保持部の回転をガイドするように構成されたガイド部を有している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の関節駆動装置。 The first rotation drive mechanism is configured to guide the rotation of the first holding portion and the second holding portion with a housing formed in a U-shaped cross section that opens upward so that the forearm can be arranged. The joint driving device according to any one of claims 1 to 3, which has a guide portion.
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