JP5475838B2 - Lower limb exercise assist device - Google Patents
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Description
本発明は、下肢運動補助装置に関し、更に詳細には、持続的他動(受動)運動式の下肢運動補助装置に関する。 The present invention relates to a lower limb exercise assist device, and more particularly to a continuous passive movement (passive) exercise type lower limb exercise assist device.
下肢運動補助装置として、股関節、膝関節、足関節等の下肢関節を持続的に受動的に運動させることにより、下肢関節の拘縮を防止する持続的他動運動(CPM)装置が種々提案されている。 A variety of continuous passive motion (CPM) devices have been proposed as lower limb exercise assisting devices that continuously and passively exercise lower limb joints such as hip joints, knee joints, and ankle joints to prevent contracture of the lower limb joints. ing.
しかしながら、従来のCPM装置は、構造が複雑で、取り扱いが難しかったり、仰臥姿勢あるいは椅子に着座した姿勢の何れかでしか使用することができず汎用性に欠けるものであったりしていた。 However, the conventional CPM device has a complicated structure, is difficult to handle, and can only be used in either a supine posture or a seated posture on a chair and lacks versatility.
本発明が解決しようとする課題は、CPM装置を、構造が簡単で、取り扱い易く、しかも、仰臥姿勢と椅子に着座した姿勢の何れでも使用できるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is to make the CPM device simple in structure, easy to handle, and usable in either a supine posture or a posture seated on a chair.
本発明による下肢運動補助装置は、基台(10)と、前記基台(10)に一つの平面上を互いに平行に且つ前後方向に往復移動可能に設けられた左右のスライダ(16、18)と、前記左右のスライダ(16、18)を前後方向に往復駆動する駆動装置(58)と、使用者の足を載置され、少なくとも使用者の踵の後方への移動を阻止する踵受け部(24B、26B)を有し、当該踵受け部(24B、26B)に対応する位置にて各々前記スライダ(16、18)に左右方向に水平に延在する第1の軸線(A)周りに回動可能に取り付けられた左右の足装具(24、26)とを有する。 The lower limb exercise assisting device according to the present invention includes a base (10) and left and right sliders (16, 18) provided on the base (10) so as to be reciprocally movable in parallel in the front-rear direction on one plane. And a drive device (58) for reciprocating the left and right sliders (16, 18) in the front-rear direction, and a heel receiving portion on which a user's foot is placed and which at least prevents the user's heel from moving backward (24B, 26B) around the first axis (A) extending horizontally in the left-right direction on the slider (16, 18) at a position corresponding to the flange receiving portion (24B, 26B). And left and right foot braces (24, 26) mounted for rotation.
この構成によれば、足装具(24、26)が踵受け部(24B、26B)に対応する位置にて各々スライダ(16、18)に第1の軸線(A)周りに回動可能に取り付けられていることにより、踵受け部(24B、26B)に踵をつけて足装具(24、26)に載せた足は、足関節(踵)が概ね第1の軸線(A)と同軸上に位置するようになり、足関節の動きを束縛されないので、着座姿勢と仰臥姿勢の何れでも、自然な足関節の動きのもとに、受動的な屈伸運動を行うことができる。 According to this configuration, the foot orthosis (24, 26) is attached to the slider (16, 18) so as to be rotatable around the first axis (A) at a position corresponding to the heel receiving portion (24B, 26B). As a result, the foot joint (heel) is generally coaxial with the first axis (A) of the foot placed on the foot orthosis (24, 26) with the heel attached to the heel receiving portion (24B, 26B). Since it is positioned and the movement of the ankle joint is not restricted, passive bending and stretching movements can be performed based on the natural movement of the ankle joint in either the sitting posture or the supine posture.
本発明による下肢運動補助装置は、好ましくは、前記足装具(24、26)は、更に、前記第1の軸線(A)と直交し、且つ前記スライダ(16、18)の移動平面を貫通する第2の軸線(B)周りに回動可能に前記スライダ(16、18)に取り付けられている。 In the lower limb exercise assisting device according to the present invention, preferably, the foot orthosis (24, 26) is further orthogonal to the first axis (A) and penetrates the moving plane of the slider (16, 18). The slider (16, 18) is attached to be rotatable about a second axis (B).
この構成によれば、足装具(24、26)の自由度が増し、着座姿勢、仰臥姿勢の何れの下肢の受動的な屈伸運動においても足関節がより自然な動きになる。 According to this configuration, the degree of freedom of the foot orthoses (24, 26) is increased, and the ankle joint becomes a more natural movement in the passive flexion and extension movements of the lower limbs in either the sitting posture or the supine posture.
本発明による下肢運動補助装置は、好ましくは、前記足装具(24、26)は、更に、左右方向に傾動可能である。 In the lower limb exercise assisting device according to the present invention, preferably, the foot orthosis (24, 26) is further tiltable in the left-right direction.
この構成によれば、足装具(24、26)の自由度が増し、着座姿勢、仰臥姿勢の何れの下肢の受動的な屈伸運動においても足関節がより自然な動きになる。 According to this configuration, the degree of freedom of the foot orthoses (24, 26) is increased, and the ankle joint becomes a more natural movement in the passive flexion and extension movements of the lower limbs in either the sitting posture or the supine posture.
本発明による下肢運動補助装置によれば、足装具が踵受け部に対応する位置にて各々スライダに左右方向に水平に延在する第1の軸線周りに回動可能に取り付けられていることにより、踵受け部に踵をつけて足装具に載せた足は、足関節が概ね第1の軸線と同軸上に位置するようになり、足関節の動きを束縛されないので、着座姿勢と仰臥姿勢の何れでも、自然な足関節の動きのもとに、受動的な屈伸運動を行うことができる。 According to the lower limb exercise assisting device of the present invention, the foot orthosis is attached to the slider so as to be rotatable around the first axis extending horizontally in the left-right direction at a position corresponding to the heel receiving portion. The foot placed on the foot brace with a heel on the heel receiving portion is positioned on the same axis as the first axis, and the movement of the ankle joint is not restrained. In any case, passive bending and stretching can be performed under the natural movement of the ankle joint.
以下に、本発明による下肢運動補助装置の一つの実施形態を、図1、図2を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of a lower limb exercise assisting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
下肢運動補助装置1は、図1に示されているように、四角板状の基台10を有する。基台10の上面部には前後方向に長いスリット状の左右の開口12、14が形成されている。開口12、14は左右方向に所定の間隔をおいて互いに平行に延在している。開口12と14との左右方向の間隔(離間寸法)は、成人した人が通常歩行する際の左右の足の左右間隔と同等であってよい。
As shown in FIG. 1, the lower limb
基台10には、開口12に案内されて前後方向に往復移動可能な左側のスライダ16と、開口14に案内されて前後方向に往復移動可能な右側のスライダ18とが設けられている。左右のスライダ16、18は、各々、開口12、14に案内されて基台10の上面と平行な一つの平面上を互いに平行に且つ前後方向に往復移動可能である。
The
スライダ16、18は、各々、上部にステープル形状のブラケット部16A、18Aを有している。ブラケット部16A、18Aには左右方向に水平に延在する支持軸20、22によって左右の足装具24、26が支持軸20、22の中心軸線周りに回動可能に取り付けられている。換言すると、左右の足装具24、26はスライダ16、18に前後方向に傾動可能に取り付けられている。尚、これより以降、支持軸20、22の中心軸線を第1の軸線Aと云う。
The
足装具24、26は、使用者の足を載置されるものであり、踵部分〜足先部分を載せられる足裏受け部24A、26Aと、足裏受け部24A、26Aの後端側の端部より90度屈曲した方向に延在し、使用者の踵を受け止めて踵の後方への移動を阻止する踵受け部24B、26Bとを一体に有し、足の左右方向のずれ動きを阻止するように、全体が溝形断面形状をしている。
The
足装具24、26は、踵受け部24B、26Bにて支持軸20、22によってスライダ16、18に対して第1の軸線A周りに回動可能になっている。支持軸20、22の配置位置は、足装具24、26に載せられた使用者の足関節(くるぶし)の位置に対応する位置であり、理想的には、第1の軸線Aと足装具24、26に載せられた使用者の足関節の中心とが同一軸線上になる位置である。足関節の位置には個人差があるから、標準的な足関節の位置を同定して第1の軸線Aの位置が設定されればよい。
The
足装具24、26の第1の軸線A周りの回動範囲は、足裏受け部24A、26Aが水平になる回動位置(図3参照)と、足裏受け部24A、26Aが垂直(鉛直)になる回動位置(図4参照)との範囲で、最大回動角度が90度であればよい。
The rotation range of the
基台10内には、図2に示されているように、前後左右の4個の従動プーリ50、52、54、56と、電動モータ58と、電動モータ58の出力軸60に取り付けられた駆動プーリ62と、従動プーリ50、52、54、56と駆動プーリ62とに間に掛け渡された歯付き伝動ベルト64とが設けられている。
In the
従動プーリ50は開口12の前端より前方にあり、従動プーリ52は開口12の後端より後方にあり、従動プーリ54は開口14の前端より前方にあり、従動プーリ56は開口14の後端より後方にある。これにより、歯付き伝動ベルト64は、従動プーリ50と52との間において開口12の真下を前後方向に延在する左側区間Lと、従動プーリ54と56との間において開口14の真下を前後方向に延在する右側区間Rとを有する。
The driven
歯付き伝動ベルト64の左側区間Lには左側のスライダ16が固定され、右側区間Rには右側のスライダ18が固定されている。左側区間L、右側区間Rの前後長さは、それぞれ開口12、14の前後長さより少し長いことにより、スライダ16、18は、開口12、14の前後方向の全域に亘って往復移動することができる。
The
左側のスライダ16と右側のスライダ18との位置関係は、本実施形態では、左側のスライダ16が開口12の後端位置に対応する後側ストロークエンド位置に位置すれば、右側のスライダ18が開口14の前端位置に対応する前側ストロークエンド位置に位置し、これとは反対に、左側のスライダ16が開口12の前端位置に対応する前側ストロークエンド位置に位置すれば、右側のスライダ18が開口14の後端位置に対応する後側ストロークエンド位置に位置する位置関係に設定されている。これにより、左側のスライダ16と右側のスライダ18とは左側区間Lと右側区間Rとを互いに逆方向に往復移動する。
In the present embodiment, the positional relationship between the
この位置関係の下に、電動モータ58が図2で見て反時計廻り方向に駆動されると、左側のスライダ16が左側区間Lを後方へ向けて移動すると同時に右側のスライダ18が左側のスライダ16の移動速度と同速度で右側区間Rを前方へ向けて移動し、これとは逆に、電動モータ58が図2で見て時計廻り方向に駆動されると、左側のスライダ16が左側区間Lを前方へ向けて移動すると同時に右側のスライダ18が左側のスライダ16の移動速度と同速度で右側区間Rを後方へ向けて移動する。
Under this positional relationship, when the
図1に示されているように、基台10の後部には持ち運び用の手持ちハンドル11が取り付けられている。基台10の前部には、スライダ16、18の移動速度、前後ストロークを可変制御する制御装置(図示省略)や電動モータ58の駆動回路(図示省略)を内蔵した電気ボックス70が設けられている。電気ボックス70からは外部電源(商用交流電源)との接続用のプラグ付き電源コード72が延出している。電気ボックス70には電源スイッチ74が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a hand-held
基台10にはリモートコントローラ80が接続されている。リモートコントローラ80には、手元の電源スイッチ82と、スライダ16、18の移動速度を連続的に可変設定する速度設定ダイヤル84と、スライダ16、18の前後ストロークを連続的に可変設定するストローク設定ダイヤル86とが設けられている。
A
図3は、椅子100に着座した姿勢での下肢運動補助装置1の使用状態を示している。使用者は、電源スイッチ74をオンにして椅子100に浅く腰掛け、左脚の踵部分が左側の足装具24の踵受け部24Bに付くようにして踵部分〜足先部分を足裏受け部24A上に載せる。同様に、右脚の踵部分が右側の足装具26の踵受け部26Bに付くようにして踵部分〜足先部分を足裏受け部26A上に載せる。
FIG. 3 shows a use state of the lower limb
この状態でリモートコントローラ80の電源スイッチ82をオンすると、電動モータ58が、速度設定ダイヤル84によって決められた速度をもって且つストローク設定ダイヤル86によって決められたストロークに応じた時間をもって正逆回転を繰り返す。これにより、左右のスライダ16、18が所定の速度と所定のストロークをもって前後に互いに逆位相で往復移動する。このスライダ16、18の往復移動により、踵受け部24B、26Bによって踵の後方への移動を止められた状態で、左右の下肢が受動的に交互に屈伸され、股関節、膝関節、足関節の屈伸運動が左右交互に受動的に行われる。
When the
この受動的な屈伸運動において、スライダ16、18が後方(使用者の手前側)に移動し、下腿が鉛直姿勢になるほど足裏が水平に近付き、足裏受け部24A、26Aが水平に近付く方向に足装具24、26が第1の軸線A周りの回動する。これとは反対に、スライダ16、18が前方に移動し、下腿が前傾斜姿勢になるほど足裏が前上がりなり、足裏受け部24A、26Aが前上がりになる方向に足装具24、26が第1の軸線A周りに回動する。これにより、着座姿勢での下肢の受動的な屈伸運動が自然な足関節の動きのもとに行われる。
In this passive flexion and extension movement, the
図4(A)、(B)は、床上に仰臥した姿勢での下肢運動補助装置1の使用状態を示している。使用者は、電源スイッチ74をオンにして仰臥姿勢になり、左脚の踵部分が左側の足装具24の踵受け部24Bに付くようにして踵部分〜足先部分を足裏受け部24A上に載せる。同様に、右脚の踵部分が右側の足装具26の踵受け部26Bに付くようにして踵部分〜足先部分を足裏受け部26A上に載せる。
4 (A) and 4 (B) show the usage state of the lower limb
この状態でリモートコントローラ80の電源スイッチ82をオンすると、電動モータ58が、速度設定ダイヤル84によって決められた速度をもって且つストローク設定ダイヤル86によって決められたストロークに応じた時間をもって正逆回転を繰り返す。これにより、左右のスライダ16、18が所定の速度と所定のストロークをもって前後に互いに逆位相で往復移動する。このスライダ16、18の往復移動により、踵受け部24B、26Bによって踵の後方への移動を止められた状態で、左右の下肢が受動的に交互に屈伸され、股関節、膝関節、足関節の屈伸運動が左右交互に受動的に行われる。
When the
この受動的な屈伸運動において、図4(A)に示されているように、スライダ16、18が後方(使用者の手前側)に移動し、膝関節が曲げられるほど足裏が水平に近付き、足裏受け部24A、26Aが水平に近付く方向に足装具24、26が第1の軸線A周りの回動する。これとは反対に、スライダ16、18が前方に移動し、膝関節が伸ばされるほど足裏が鉛直に近付き、足裏受け部24A、26Aが鉛直に近付く方向に足装具24、26が第1の軸線A周りの回動する。これにより、仰臥姿勢での下肢の受動的な屈伸運動も自然な足関節の動きのもとに行われる。
In this passive bending and stretching movement, as shown in FIG. 4 (A), the
つまり、足装具24、26が踵受け部24B、26Bに対応する位置にて各々スライダ16、18に左右方向に水平に延在する第1の軸線A周りに回動可能に取り付けられていることにより、踵受け部24B、26Bに踵をつけて足装具24、26に載せた足は、足関節(踵)が概ね第1の軸線Aと同軸上に位置するようになり、足関節の動きを束縛されないので、着座姿勢と仰臥姿勢の何れでも、自然な足関節の動きのもとに、受動的な屈伸運動が行われる。
That is, the
このように、下肢運動補助装置1は、従来のものに比して構造が簡単で、取り扱い易く、しかも、仰臥姿勢と椅子に着座した姿勢の何れでも使用することができる。
Thus, the lower limb
なお、スライダ16、18が前方へ移動する際には、足裏を足裏受け部24A、26Aに軽く押し付けることにより、足が足装具24、26に対して前方にずれ動いたり、落ちたりすることはない。このスライダ16、18の前方への移動時に、足が足装具24、26に対して前方にずれ動くことを、より確実に防ぐ必要がある場合には、図5に示されているように、足装具24、26に足先を覆うトウカバー部24C、26Cが設けられ、足装具24、26が第1の軸線A周り回動可能な靴状をしていればよい。
In addition, when the
図6は本発明による下肢運動補助装置1に用いられるスライダ16、18の他の実施形態を示している。この実施形態では、スライダ16、18は、伝動ベルト64を接続される下部部材17、19と、ブラケット部16A、18Aを有して足装具24、26を支持軸20、22によって第1の軸線A周り回動可能に支持する上部部材21、23とに分割されている。上部部材21、23の底部には鉛直方向に垂下された回転軸21A、23Aが固定されており、下部部材17、19には回転軸21A、23Aを回転可能に受け入れる鉛直方向の軸受孔17A、19Aが形成されている。回転軸21A、23Aが軸受孔17A、19Aに回転可能に嵌合することにより、足装具24、26は、第1の軸線A周り回動可能であることに加えて、第1の軸線Aと直交し、且つスライダ16、18の移動平面を貫通する第2の軸線B周りに回動可能になる。
FIG. 6 shows another embodiment of
このように足装具24、26の自由度が増すことにより、着座姿勢、仰臥姿勢の何れの下肢の受動的な屈伸運動においても足関節がより自然な動きになる。なお、第2の軸線B周りの回動は、足関節の第2の軸線B周り相当の動きを自然な動きの範囲に制限するために、上部部材21、23に固定されたストッパピン21B、23Bが下部部材17、19に形成された円弧状開口17B、19Bに係合することにより、所定の角度範囲に制限されていてよい。
As the degree of freedom of the foot braces 24 and 26 increases in this way, the ankle joint becomes more natural in passive bending and stretching movements of the lower limbs in either the sitting posture or the supine posture. The rotation around the second axis B is limited to the stopper pins 21B fixed to the
足装具24、26の自由度を更に増す必要があるならば、図7に示されているように、下部部材17、19と上部部材21、23とが球面継手式に接続されればよい。この場合には、下部部材17、19の上部に球面状凹部17C、19Cが形成され、上部部材21、23の下底部に球面凸部21C、23Cが形成され、球面状凹部17C、19Cと球面凸部21C、23Cとが球面嵌合すればよい。更に、下部部材17、19と上部部材21、23との間にゴム状弾性材による弾性部材25、27が挟まれている。
If it is necessary to further increase the degree of freedom of the
上部部材21、23は、弾性部材25、27の挟み込みによって水平な初期姿勢をなし、弾性部材25、27の弾性変形を伴って下部部材17、19に対して左右方向に傾動を含めて球面継手式に全方向に傾動する。
The
以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、左右のスライダ16、18は個別の電動モータによって往復駆動されてもよい。この場合には、左右のスライダ16、18を、互いに逆位相で往復移動させることと、互いに同位相で往復移動させることとを選択することができる。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to such embodiments so that those skilled in the art can easily understand, and departs from the spirit of the present invention. It is possible to change appropriately within the range not to be. For example, the left and
また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。 In addition, all the components shown in the above embodiment are not necessarily essential, and can be appropriately selected without departing from the gist of the present invention.
10 基台
16 スライダ
17 下部部材
17A 軸受孔
17C 球面状凹部
18 スライダ
20 支持軸
21 上部部材
21A 回転軸
21B ストッパピン
21C 球面凸部
24 足装具
24A 足裏受け部
24B 踵受け部
26 足装具
26A 足裏受け部
26B 踵受け部
58 電動モータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基台に一つの平面上を互いに平行に且つ前後方向に往復移動可能に設けられた左右のスライダと、
前記左右のスライダを前後方向に往復駆動する駆動装置と、
使用者の足を載置され、少なくとも使用者の踵の後方への移動を阻止する踵受け部を有し、当該踵受け部に対応する位置にて各々前記スライダに左右方向に水平に延在する第1の軸線周りに回動可能に、且つ前記第1の軸線と直交し、前記スライダの移動平面を貫通する第2の軸線周りに回動可能に取り付けられた左右の足装具と、
を有する下肢運動補助装置。 The base,
Left and right sliders provided on the base so as to be able to reciprocate in a back-and-forth direction parallel to each other on one plane;
A drive device for reciprocating the left and right sliders in the front-rear direction;
A user's foot is placed and has at least a heel receiving portion that prevents the heel of the user from moving backward, and each slider extends horizontally in the left-right direction at a position corresponding to the heel receiving portion. Left and right foot braces attached to be rotatable about a second axis that is rotatable about a first axis and that is orthogonal to the first axis and penetrates the moving plane of the slider ;
Lower limb exercise assisting device.
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