JP4041898B2 - Ankle exercise device - Google Patents
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Description
この発明は、足関節機能のリハビリテーション等に用いて好適な足関節運動装置に関するものである。 The present invention relates to an ankle joint exercise apparatus suitable for use in rehabilitation of ankle function.
従来の上述の如き装置としては、特許文献1記載の脚部ストレッチ器具が公知であり、この脚部ストレッチ器具は、上下方向揺動可能に支持された、両足を同時に乗せるための一つのペダルと、そのペダルの揺動限位置を規制するストッパピンと、手で持ってペダル上の体を支えるためのハンドルとを具えている。
しかしながら上記従来の器具は、筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりすると充分にペダルを揺動させられないという問題や、障害があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に対応できないという問題があった。 However, the above-mentioned conventional devices have a problem that the pedal cannot be swung sufficiently if the muscle strength is weak or the joint is stiff, and the right and left ankle joints need to be carefully rehabilitated especially for one leg due to obstacles. There was a problem that it was not possible to cope with the case where the range that can be bent was different.
この発明は、上記課題を有利に解決する多機能な足関節運動装置を提供することを目的とするものであり、この発明の足関節運動装置は、フレームを有する基台と、前記フレームに、前端部が上下方向揺動可能な状態で、当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持された左右二つのペダルと、前記二つのペダルをそれぞれその後端部を支点に上下方向揺動駆動する二台のアクチュエータと、前記二台のアクチュエータをそれぞれ独立に駆動し、前記二つのペダルの揺動駆動範囲および揺動駆動速度を別個に制御する制御手段と、前記基台に立設された、当該装置の利用者が立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支えるための支持手段と、を具えてなるものである。 An object of the present invention is to provide a multifunctional ankle exercise device that advantageously solves the above problems, and an ankle exercise device of the present invention includes a base having a frame, and the frame , With the front end swingable in the vertical direction , the left and right pedals supported by the rear end adjacent to the heel of the user of the device, and the two pedals swinging in the vertical direction with the rear end as a fulcrum, respectively. and secondary units of an actuator for moving the drive, the drives two sets of actuators independently, and control means for separately controlling the swing driving range and swing drive speed of the two pedals, erected on the base And supporting means for supporting the user's body so as to maintain the user's standing posture .
かかる足関節運動装置にあっては、当該装置の利用者が、基台に上下方向揺動可能に後端部を支持されたペダルの上にそのペダル後端部にかかとを隣接させて立つと、基台に立設された支持手段がその利用者の体を支え、アクチュエータが、制御手段による作動制御下でそのペダルを、ペダル後端部を支点にして揺動駆動する。 In such an ankle exercise device, when the user of the device stands on a pedal whose rear end is supported by the base so as to be swingable in the vertical direction , the heel is adjacent to the rear end of the pedal. The support means standing on the base supports the user's body, and the actuator swings and drives the pedal with the rear end of the pedal as a fulcrum under the operation control by the control means.
従って、この発明の足関節運動装置によれば、利用者の筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータの助力によって充分にペダルを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。 Therefore, according to the ankle joint exercise device of the present invention, even if the user's muscular strength is weakened or the joint is stiff, the pedal can be sufficiently swung by the assistance of the actuator. Can exercise enough.
しかも、この発明の足関節運動装置によれば、前記ペダルが左右二つ設けられるとともに前記アクチュエータが左右二台設けられていて、制御手段がそれら二台のアクチュエータをそれぞれ独立に駆動するので、故障があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合にも対応することができる。 Moreover, according to the foot articulation device of the present invention, the pedal said actuator is provided two units left and right with provided two left and right, the control means is driven independently thereof two sets of actuators, respectively, fault Therefore, it is possible to cope with a case where the range where the right and left ankle joints can be bent is different, for example, careful rehabilitation is required for one leg.
さらに、この発明の足関節運動装置によれば、前記制御手段は、前記二つのペダルの揺動駆動範囲を別個に制御するので、利用者の左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に容易に対応することができる。 Furthermore, according to the ankle joint exercise device of the present invention, the control means separately controls the swing drive range of the two pedals, so that the range where the user can bend at the left and right ankle joints is different. It can be easily handled .
さらに、この発明の足関節運動装置によれば、前記制御手段は、前記二つのペダルの揺動駆動速度を別個に制御するので、利用者の体調に合わせてペダルを揺動させ得て、無理なく足関節の運動を行うことができる。 Furthermore, according to the ankle joint exercise device of the present invention, since the control means separately controls the swing drive speeds of the two pedals, the pedal can be swung in accordance with the physical condition of the user. Can exercise the ankle joints .
さらに、この発明の足関節運動装置によれば、前記制御手段は、前記二つのペダルの揺動駆動速度を別個に制御するので、左右のペダルの揺動駆動速度を異ならせ得て、利用者の左右の足関節の具合に合わせて運動を行うことができる。 Furthermore, according to the ankle motion apparatus of the present invention, the control means separately controls the swing drive speeds of the two pedals, so that the swing drive speeds of the left and right pedals can be made different. It is possible to exercise according to the condition of the left and right ankle joints .
なお、この発明の足関節運動装置においては、前記ペダルは、かかと押さえ部材が一体的に固定されたものであっても良い。このようにすれば、そのかかと押さえ部材にかかとを突き当てることでかかとの位置が固定されるので、利用者の足がペダルからずり落ちるの防止し得るとともに、そのかかと押さえ部材がペダルと一体で揺動するので、かかとがかかと押さえ部材でこすれて痛くなったり皮が剥けたりするのを防止することができる。 In the ankle joint exercise device of the present invention, the pedal may be one in which a heel pressing member is integrally fixed . In this way, the position of the heel is fixed by abutting the heel against the heel holding member , so that it is possible to prevent the user's foot from slipping off the pedal and the heel holding member swings integrally with the pedal. Since it moves, it can prevent that a heel rubs with a heel pressing member and it becomes painful and a skin peels off .
さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記アクチュエータは、トグル機構を介して前記ペダルを駆動するものであっても良い。このようにすれば、特に力が必要な、ペダルの傾斜角度を大きくするときに、トグル機構で大きな力を出せるので、アクチュエータを小型化することができる。 Furthermore, in the ankle joint exercise device of the present invention, the actuator may drive the pedal via a toggle mechanism . In this way, when the tilt angle of the pedal, which requires a particularly large force, is increased, a large force can be produced by the toggle mechanism, so that the actuator can be downsized .
さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記制御手段は、前記ペダルの揺動回数を表示するものであっても良い。このようにすれば、利用者は足関節の運動の程度を容易に知ることができる。
Furthermore, in the ankle joint exercise device of the present invention, the control means may display the number of swings of the pedal . In this way, the user can easily know the degree of movement of the ankle joint .
そして、この発明の足関節運動装置においては、前記支持手段は、前記基台の前部から上方に延在する支柱部と、その支柱部の上端部から後方へ延在する手摺り部と、その手摺り部の後端部から左右方向へ延在して体の背面を支持する背面支持部とを有するものであっても良い。このようにすれば、手摺り部と背面支持部とを有する支持手段を、基台上に前後方向にコンパクトに配設し得て、当該足関節運動装置を、狭い置き場所でも置けるコンパクトな構成のものとすることができる。 And in the ankle joint exercise device of the present invention, the support means includes a column portion extending upward from the front portion of the base, and a handrail portion extending backward from the upper end portion of the column portion, You may have a back surface support part extended in the left-right direction from the rear-end part of the handrail part, and supporting the back surface of a body. In this way, the support means having the handrail portion and the back support portion can be compactly arranged in the front-rear direction on the base, and the ankle joint exercise device can be placed even in a narrow place. Can be.
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、この発明の足関節運動装置の一実施例を一部切り欠いて示す側面図、図2は、その実施例の足関節運動装置を示す平面図、そして図3(a),(b)は、その実施例の足関節運動装置のアクチュエータによるペダルの動きを図1におけるペダル傾斜角度と異なる角度でそれぞれ示す説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a side view showing a part of an ankle joint exercise device according to the present invention with a part cut away, FIG. 2 is a plan view showing the ankle joint exercise device of the embodiment, and FIG. (B) and (b) are explanatory diagrams respectively showing the movement of the pedal by the actuator of the ankle joint exercise device of the embodiment at an angle different from the pedal inclination angle in FIG.
この実施例の足関節運動装置は、図1および図2に示すように、薄い箱状の基台1と、その基台1の略中央部に嵌めこまれたペダルユニット2とを具え、そのペダルユニット2は、側方から見て略L字状のフレーム2aと、そのフレーム2aにそれぞれ後端部を上下方向揺動可能に支持された左右二つのペダル2bと、一端部をペダル2bに連結した上リンク部材と一端部をフレーム2aに連結した下リンク部材との他端部同士を互いに連結してなるトグル機構2cを介してそれらのペダル2bをそれぞれ揺動駆動する二台のアクチュエータ2dとを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the ankle joint exercise device of this embodiment includes a thin box-like base 1 and a
ここで、二台のアクチュエータ2dは各々、減速機付き電動モータでボールねじを回動させてそのボールねじに螺合したボールナットを直線移動させることにより、そのボールナットに結合した作動ロッド2eを進退移動させるとともに、電動モータに設けたロータリエンコーダでボールねじの回動量ひいては作動ロッド2eの進退移動位置を検出する通常のものであり、その作動ロッド2eの先端部でトグル機構2cの上下リンク部材の上記他端部同士の連結部を引くことで、図3(a)および(b)に示すように、ペダル2bの傾斜角度を大きくでき、逆にその連結部を押すことでペダル2bの傾斜角度を小さくでき、それによってペダル2bをその後端部(図1では左端部)周りに揺動させることができる。なお、二つのペダル2bの後端部にはそれぞれ、板状のかかと押さえ部材2fがペダル2bの上面に対し略直角をなすように一体的に固定されている。
Here, each of the two
この実施例の足関節運動装置はさらに、それらのアクチュエータ2dの作動を制御する制御手段としての、あらかじめ与えられたプログラムに基づき作動する通常のマイクロコンピュータを有する制御装置3を基台1内に具えており、この制御装置3は、各アクチュエータ2dの上記電動モータを駆動して各ペダル2bを揺動させるとともに、各アクチュエータ2dの上記ロータリエンコーダからの信号によって検出する作動ロッド2eの進退移動位置から各ペダル2bの傾斜角度を求め、それらの傾斜角度をそれぞれ、後述するサポートパイプ4に固定された表示器3aにより、例えば図3(a)に仮想線で示す水平から10度傾斜したスタート位置で0度、そのスタート位置から下方へ揺動した同図に実線で示す水平な原点位置で−10度、上記スタート位置から上方へ揺動した図3(b)に仮想線で示す水平から25度傾斜した位置で+15度というように表示する。
The ankle joint exercise device of this embodiment further includes a
なお、水平から10度傾斜した位置をスタート位置としているのは、図1に仮想線で示すように、当該装置の利用者Uがペダル2b上に立ってサポートパイプ4の後ろ向きに寄り掛かると、その利用者Uの体軸と足の裏とが直角になった状態で足の裏が10度傾斜するように、ペダル2bとサポートパイプ4との位置関係を設定してあるからであり、これにより当該装置の利用者は、ペダル2b上に立ってサポートパイプ4の後ろ向きに寄り掛かりながら、そのスタート位置で足を自然な状態にすることができる。
In addition, the position inclined 10 degrees from the horizontal is the start position, as shown by the phantom line in FIG. 1, when the user U of the device stands on the
また、この制御装置3は、各アクチュエータ2dの上記電動モータの駆動制御の繰り返し回数から各ペダル2bの揺動回数を計数して、それらの揺動回数も上記表示器3aにより表示する。
The
さらに、この制御装置3は、上記電動モータの駆動制御により各ペダル2bの揺動角度を別個に制御し得るので、この制御装置3に対しては、上記表示器3aに接続されたリモートコントローラ3bからの利用者等の操作入力により、上記求めた各ペダル2bの傾斜角度に基づき各ペダル2bを別個に、例えば当初は図3(a)に仮想線で示す水平から10度傾斜したスタート位置まで揺動させ、次いでそのスタート位置から、下方へは最大で例えば同図に実線で示す水平な原点位置まで揺動させるとともに、上方へは最大で例えば図3(b)に仮想線で示す、上記スタート位置から15度(水平から25度)傾斜した位置まで揺動させてからそのスタート位置に戻すように、ペダル2bの揺動駆動範囲を設定したり、あるいはその上方への最大揺動角度を、例えば図1に仮想線で示す、上記スタート位置から44.33度(水平から54.33度)に設定したりすることができる。
Further, since the
さらに、この制御装置3は、上記電動モータの駆動制御により各ペダル2bの揺動駆動速度も別個に制御し得るので、この制御装置3に対しては、上記リモートコントローラ3bからの利用者等の操作入力により、各ペダル2bの揺動駆動速度を別個に可変設定することもできる。
Further, since the
そして、この実施例の足関節運動装置はさらに、図1に示すように、ペダル2b上に当該装置の利用者Uが立って後ろ向きに寄り掛かった状態でその利用者Uの体を支えるために、全体的に僅かに後傾するように基台1の前端部に立設された、支持手段としての上記サポートパイプ4を具えている。このサポートパイプ4は、基台1の前端部から僅かに後傾するように上方に延在する各々二重管式の二本の支柱部4aを有しており、それらの支柱部4aは、基台1に固定された外パイプ4bと、その外パイプ4bに摺動自在に差し込まれた内パイプ4cとを持つとともに、その外パイプ4bに各々左右方向に貫通形成されてパイプ長手方向へ整列する多数の調節孔4dの任意の一つと内パイプ4cに左右方向に貫通形成された一つのピン孔とを抜き差し可能に貫通するロックピン4eを持っており、そのロックピン4eを抜いた状態で外パイプ4bに対し内パイプ4cを上げ下げすることでサポートパイプ4の高さを利用者Uに合わせて調節することができ、その調節後にその外パイプ4bの調節孔4dとそこに整列した内パイプ4cの調節孔とにロックピン4eを貫通させることでサポートパイプ4の高さを固定することができる。なお、ロックピン4eは、パイプ4b,4cからの抜け止めのため先端部を折り曲げることができる。
In addition, as shown in FIG. 1, the ankle joint exercise apparatus of this embodiment further supports the user U's body with the user U standing on the
このサポートパイプ4はまた、上記二本の支柱部4aの上端部からそれぞれ後方へ水平に延在する左右二本の手摺り部4fと、それらの手摺り部4fの後端部から一旦中央寄りに曲がった後斜め下方に曲がって二本の支柱部4aと平行に下がり、さらに中央寄りに曲がって左右方向へ水平に延在して利用者Uの体の背面を支持する背面支持部4gとを有しており、その背面支持部4gの前面側には、利用者Uの体の背面を柔らかく支持するようにクッションパッド5が装着されている。
The support pipe 4 also includes two left and
かかる構成のこの実施例の足関節運動装置にあっては、当該装置の利用者Uが、基台1に上下方向揺動可能に支持された二つのペダル2bの上に立つと、基台1に立設されたサポートパイプ4がその利用者Uの体を支え、二台のアクチュエータ2dが、制御装置3による作動制御下でそれらのペダル2bを揺動駆動する。
In the ankle joint exercise device of this embodiment having such a configuration, when the user U of the device stands on the two
従って、この実施例の足関節運動装置によれば、利用者Uの筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータ2dの助力によって充分にペダル2bを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。
Therefore, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, even if the muscle strength of the user U is weakened or the joint is hard, the
しかも、この実施例の足関節運動装置によれば、ペダル2bおよびアクチュエータ2dは、片足分ずつ二組設けられているので、故障があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合にも対応することができる。
In addition, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, since two sets of
また、この実施例の足関節運動装置によれば、各ペダル2bにはかかと押さえ部材2fが一体的に固定されていることから、そのかかと押さえ部材2fにかかとを突き当てることでかかとの位置が固定されるので、利用者Uの足がペダル2bからずり落ちるの防止し得るとともに、そのかかと押さえ部材2fがペダル2bと一体で揺動するので、かかとがかかと押さえ部材2fでこすれて痛くなったり皮が剥けたりするのを防止することができる。
Further, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, since the
さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、各アクチュエータ2dは、トグル機構2cを介して各ペダル2bを駆動することから、特に力が必要な、ペダル2bの傾斜角度を大きくするときに、トグル機構2cで大きな力を出せるので、各アクチュエータ2dを小型化することができる。
Furthermore, according to the ankle motion apparatus of this embodiment, each
さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置3は、各ペダル2bの揺動駆動範囲を可変設定できるので、利用者Uの左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に容易に対応することができる。
Further, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, the
さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置3は、二つのペダル2bの揺動駆動速度を可変設定できるので、利用者Uの体調に合わせてペダルを揺動させ得て、利用者Uは無理なく足関節の運動を行うことができる。
Furthermore, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, the
さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置3は、各ペダル2bの揺動回数を表示器3aにより表示するので、利用者Uは足関節の運動の程度を容易に知ることができる。
Furthermore, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, the
さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置3は、左右のペダル2bの揺動駆動速度を異ならせることができるので、利用者Uは左右の足関節の具合に合わせて運動を行うことができる。
Furthermore, according to the ankle joint exercise device of this embodiment, the
そして、この実施例の足関節運動装置によれば、サポートパイプ4は、基台1の前端部から僅かに後傾するように上方に延在する支柱部4aと、その支柱部4aの上端部から後方へ延在する手摺り部4fと、その手摺り部4fの後端部から左右方向へ延在して体の背面を支持する背面支持部4gとを有する構成になっているので、手摺り部4fと背面支持部4gとを有するサポートパイプ4を、基台1上に前後方向にコンパクトに配設し得て、当該足関節運動装置を、狭い置き場所でも置けるコンパクトな構成のものとすることができる。
And according to the ankle joint exercise device of this embodiment, the support pipe 4 includes the
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、アクチュエータは電動モータで作動ロッドを駆動するものでなく、流体圧シリンダで作動ロッドを駆動するものでも良く、その場合に制御手段は、その流体圧をマイクロコンピュータ等の電気回路で、流体回路を介して制御するものでも良い。 Although the present invention has been described based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples, and can be appropriately changed within the scope of the claims. For example, the actuator is an electric motor and is an operating rod. In this case, the control means may control the fluid pressure with an electric circuit such as a microcomputer via the fluid circuit.
さらに、支持手段は、基台1の前端部から上方に延在する支柱の上端部に前端部を装着されたU字状のベルトを有し、そのベルトで利用者の体を支持するものでも良い。そしてペダルと基台との間には、物や足が挟まらないように伸縮式のカバーが設けられていても良い。 Further, the supporting means has a U-shaped belt having a front end portion mounted on the upper end portion of the support column extending upward from the front end portion of the base 1, and supports the user's body with the belt. good. An extendable cover may be provided between the pedal and the base so that objects and feet are not caught.
かくしてこの発明の足関節運動装置によれば、利用者の筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータの助力によって充分にペダルを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。 Thus, according to the ankle joint exercise device of the present invention, even if the user's muscular strength is weakened or the joint is stiff, the pedal can be sufficiently swung by the assistance of the actuator. Can exercise.
1 基台
2 ペダルユニット
2a フレーム
2b ペダル
2c トグル機構
2d アクチュエータ
2e 作動ロッド
2f かかと押さえ部材
3 制御装置
3a 表示器
3b リモートコントローラ
4 サポートパイプ
4a 支柱部
4b 外パイプ
4c 内パイプ
4d 調節孔
4e ロックピン
4f 手摺り部
4g 背面支持部
5 クッションパッド
U 利用者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記フレームに、前端部が上下方向揺動可能な状態で、当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持された左右二つのペダルと、
前記二つのペダルをそれぞれその後端部を支点に上下方向揺動駆動する二台のアクチュエータと、
前記二台のアクチュエータをそれぞれ独立に駆動し、前記二つのペダルの揺動駆動範囲および揺動駆動速度を別個に制御する制御手段と、
前記基台に立設された、当該装置の利用者が立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支えるための支持手段と、
を具えてなる、足関節運動装置。 A base having a frame ;
Two left and right pedals supported by the frame , with the rear end adjacent to the heel of the user of the device , with the front end swingable in the vertical direction
And secondary units of an actuator for vertically swinging drive the two pedal fulcrum its rear end, respectively,
Control means for driving said two sets of actuators independently, separately control the swing drive range and the swing drive speed of the two pedals,
A support means installed on the base for supporting the user's body so as to maintain a standing posture of the user of the apparatus;
An ankle joint exercise device.
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