JP6876209B2 - Finger function recovery training device - Google Patents
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Description
本発明は、手の指の機能を回復するための指機能回復訓練装置に関する。 The present invention relates to a finger function recovery training device for recovering the function of fingers of a hand.
従来、手の指の機能を回復するために、対象となる指を屈曲・伸展(屈伸)運動させる片麻痺指機能回復訓練装置が、特許文献1に開示されている。
Conventionally,
この片麻痺指機能回復訓練装置においては、指屈曲機構は、第1軸を中心に上下に旋回する第1アーム、この第1アームを旋回させる第1サーボモータ、及び第1アームに加わるトルクを検出する第1トルク計測機構を備え、また、第2軸を中心に上下に旋回する第2アーム、この第2アームを旋回させる第2サーボモータ、及び第2アームに加わるトルクを検出する第2トルク計測機構を備えている。さらに、第1アームと第2アームとの交点に配置されて、第1アームの軸方向、及び第2アームの軸方向に移動可能なスライダを備えており、このスライダには、指を押し下げる指押し部が取り付けられている。 In this hemiplegic finger function recovery training device, the finger flexion mechanism applies torque applied to the first arm that swivels up and down around the first axis, the first servomotor that swivels the first arm, and the first arm. It is equipped with a first torque measuring mechanism to detect, a second arm that swivels up and down around the second axis, a second servomotor that swivels the second arm, and a second arm that detects torque applied to the second arm. It is equipped with a torque measurement mechanism. Further, it is provided at the intersection of the first arm and the second arm and is provided with a slider that can be moved in the axial direction of the first arm and the axial direction of the second arm, and the slider is a finger that pushes down a finger. The push part is attached.
この片麻痺指機能回復訓練装置には、制御部が設けられている。制御部は、第1・第2トルク計測機構からトルク情報を取得して、第1・第2サーボモータを制御することにより、スライダを介して、指押し部に所望の動作をさせる。つまり、指押し部により指を屈曲し、指叩き機構パンチで伸展させる。 A control unit is provided in this hemiplegic finger function recovery training device. The control unit acquires torque information from the first and second torque measurement mechanisms and controls the first and second servomotors to cause the finger pressing unit to perform a desired operation via the slider. That is, the finger is bent by the finger pressing portion and extended by the finger tapping mechanism punch.
なお、この片麻痺指機能回復訓練装置においては、手を載せる手載せ台は、手の指を屈曲・伸展(屈伸)させる際に、手首の近傍が起点(揺動中心)となるように構成されている。 In this hemiplegic finger function recovery training device, the hand rest on which the hand is placed is configured so that the vicinity of the wrist is the starting point (swing center) when the fingers of the hand are flexed / extended (bent / extended). Has been done.
しかしながら、上述の片麻痺指機能回復訓練装置は、指を屈伸させる際の起点(揺動中心)が手首近傍に設定されているため、屈伸時の指が、指の付け根及び手首近傍を起点として大きく動いてしまう。このため、指を屈伸させる指押し部が、指における好適な位置を押し下げるのが難しいという問題があった。
このため、さらに構成及び制御が複雑であるという問題があった。
However, in the above-mentioned hemiplegic finger function recovery training device, since the starting point (swing center) when bending and stretching the finger is set near the wrist, the finger at the time of bending and stretching starts from the base of the finger and the vicinity of the wrist. It moves a lot. Therefore, there is a problem that it is difficult for the finger pressing portion that bends and stretches the finger to push down a suitable position on the finger.
Therefore, there is a problem that the configuration and control are further complicated.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成及び制御により、指の好適な位置(部位)を確実に押圧して指の屈伸を行うことができる指機能回復訓練装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is a finger function recovery training device capable of reliably pressing a suitable position (site) of a finger to bend and stretch the finger with a simple configuration and control. The purpose is to provide.
請求項1に係る発明は、指機能回復訓練装置において、所定の指の第3関節近傍を支持して、前記所定の指を自然に伸ばした状態で位置決めする位置決め手段と、位置決めされた前記所定の指を屈曲させる屈曲手段と、屈曲された所定の指を伸展させる伸展手段と、前記屈曲手段及び前記伸展手段の動作を制御する制御装置と、を備え、前記屈曲手段は、左右方向の軸心が前記所定の指の第2関節近傍に設けられた第1の回転ベースと、位置決めされた前記所定の指の末節又は中節を前記第1の回転ベースの回転により指の背側から押圧することで前記所定の指を屈曲させる第1の押圧部材とを有し、前記伸展手段は、屈曲された前記所定の指の基節を前記指の背側から押圧することで前記所定の指を伸展させる第2の押圧部材を有する、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る指機能回復訓練装置において、前記第1の押圧部材と前記第2の押圧部材とのうちの少なくとも一方は、前記所定の指に対して交差する方向の中心軸を有する柱状又は筒状の弾性変形可能な部材である、ことを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, in the finger function recovery training device according to the first aspect, at least one of the first pressing member and the second pressing member intersects the predetermined finger. It is a columnar or tubular elastically deformable member having a central axis in the direction.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る指機能回復訓練装置において、前記第1の押圧部材は、前記末節及び前記中節にそれぞれ対応して配設され、前記第1の押圧部材は、前記所定の指の前記第2関節近傍に左右方向の回転中心を有するとともに、前記所定の指の屈曲終了時には、前記所定の指の付け根の直下近傍に位置する、ことを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, in the finger function recovery training device according to the first or second aspect, the first pressing member is arranged corresponding to the last section and the middle section, respectively, and the first pressing member is provided. The member has a center of rotation in the left-right direction in the vicinity of the second joint of the predetermined finger, and is located immediately below the base of the predetermined finger at the end of flexion of the predetermined finger. ..
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記位置決め手段は、掌を載せる手載せ台を有し、前記手載せ台は、前記所定の指を屈伸させる掌の筋に対応する部分に、逃げ部を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the finger function recovery training device according to any one of
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記屈曲手段は、前記制御装置によって正回転・逆回転が制御される第1のモータと、前記第1のモータの回転を伝達する第1の伝達部材と、前記軸心を中心として前記第1のモータの前記正回転・逆回転により前記第1の伝達部材を介して前回転・後回転する第1の回転ベースと、前記第1の回転ベースに基端側が取り付けられた前記第1の押圧部材と、を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the finger function recovery training device according to any one of
請求項6に係る発明は、請求項1ないし5のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記制御装置は、前記第1の回転ベースの回転角度を検出する第1の検出装置を有し、前記第1の検出装置は、屈曲範囲を設定すべく、前記所定の指の屈曲時に前記第1の回転ベースを第1の所定トルクで正回転させて前記第1の回転ベースが回転しなくなったときの角度を検出する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the finger function recovery training device according to any one of
請求項7に係る発明は、請求項1ないし6のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記伸展手段は、前記制御装置によって正回転・逆回転が制御される第2のモータと、前記第2のモータの回転を伝達する第2の伝達部材と、前記所定の指の前記第2関節近傍に左右方向の軸心を有し、前記軸心を中心として前記第2のモータの前記正回転・逆回転により前記第2の伝達部材を介して前回転・後回転する第2の回転ベースと、前記第2の回転ベースに基端側が取り付けられた前記第2の押圧部材と、を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the finger function recovery training device according to any one of
請求項8に係る発明は、請求項1ないし7のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記制御装置は、前記第1の回転ベースの回転角度を検出する第2の検出装置を有し、前記第2の検出装置は、前記所定の指の伸展後に時間を空けずに次の屈曲を開始すべく、前記所定の指の伸展時に前記第1の回転ベースを第2の所定トルクで指示角度を固定したまま、前記第1の回転ベースが回転しなくなったタイミングを検出する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the finger function recovery training device according to any one of
請求項9に係る発明は、請求項7又は8に係る指機能回復訓練装置において、前記第1のモータと前記第2のモータ、前記第1の伝達部材と前記第2の伝達部材、及び前記第1の回転ベースと前記第2の回転ベースとがそれぞれ共通である、ことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the finger function recovery training device according to claim 7 or 8, the first motor and the second motor, the first transmission member and the second transmission member, and the second transmission member. The first rotation base and the second rotation base are common to each other.
請求項10に係る発明は、請求項1ないし9のいずれか1項に係る指機能回復訓練装置において、前記位置決め手段は、前記所定の指に隣接する指の第3関節近傍を位置決め保持するとともに、前記隣接する指が前記屈曲手段及び前記伸展手段に接触するのを防止するカバー部材を有する、ことを特徴とする。
The invention according to
本発明に係る指機能回復訓練装置は、使用の対象として、左手又は右手の5本の指のうち、親指を除く4本の指(人差し指、中指、薬指、小指)を想定している。 The finger function recovery training device according to the present invention is intended to be used on four fingers (index finger, middle finger, ring finger, little finger) other than the thumb among the five fingers of the left or right hand.
ここで、4本の各指の各関節のうち、指の先端に近い遠位指節間関節(DIP関節)を「第1関節」、また、指の根元に近い近位指節間関節(PIP関節)を「第2関節」、そして、指の付け根の中手指節間関節(MP関節)を「第3関節」とする。さらに、4本の各指のうち、第1関節よりも先の部位を「末節」、また、第1関節と第2関節との間の部位を「中節」、そして、第2関節と第3関節との間の部位を「基節」とする。
請求項1の指機能回復訓練装置によれば、位置決め手段、屈曲手段、伸展手段、及び制御装置を備えている。
Here, among the joints of each of the four fingers, the distal interphalangeal joint (DIP joint) near the tip of the finger is the "first joint", and the proximal interphalangeal joint near the base of the finger (the proximal interphalangeal joint). The PIP joint) is referred to as the "second joint", and the middle finger internodal joint (MP joint) at the base of the finger is referred to as the "third joint". Furthermore, of each of the four fingers, the part before the first joint is the "end segment", the part between the first joint and the second joint is the "middle phalanx", and the second joint and the second joint. The part between the three joints is called the "proximal phalanx".
According to the finger function recovery training device of
これらのうち、位置決め手段は、所定の指の第3関節(指の付け根)近傍を支持して、所定の指を自然に伸ばした状態で位置決めするものである。また、屈曲手段は、位置決めされた所定の指を屈曲させるものである。また、伸展手段は、屈曲された所定の指を伸展させるものである。そして、制御装置は、屈曲手段及び伸展手段の動作を制御するものである。 Of these, the positioning means supports the vicinity of the third joint (base of the finger) of the predetermined finger and positions the predetermined finger in a naturally extended state. Further, the bending means bends a predetermined finger that has been positioned. Further, the extension means extends a predetermined bent finger. Then, the control device controls the operation of the bending means and the extending means.
さらに、屈曲手段は、左右方向の軸心が所定の指の第2関節近傍に設けられた第1の回転ベースと、位置決めされた所定の指の末節又は中節(第2関節よりも指先側)を第1の回転ベースの回転により指の背側から押圧することで所定の指を屈曲させる第1の押圧部材とを有している。また、伸展手段は、屈曲された所定の指の基節(第2関節よりも付け根側)を指の背側から押圧することで所定の指を伸展させる第2の押圧部材を有している。 Further, the flexion means includes a first rotation base whose axial center in the left-right direction is provided near the second joint of a predetermined finger, and a terminal or middle phalanx of the predetermined finger (on the fingertip side of the second joint). ) Is pressed from the back side of the finger by the rotation of the first rotation base to bend a predetermined finger. Further, the extending means has a second pressing member that extends a predetermined finger by pressing the proximal phalanx of the bent predetermined finger (the base side of the second joint) from the dorsal side of the finger. ..
以上のように、指機能回復訓練装置は、位置決め手段が所定の指の第3関節近傍を支持して位置決めするので、指の屈伸時の起点が、従来技術では手首近傍であったのとは異なり、第3関節近傍となる。このため、屈伸時の指の動作範囲を狭めて単純化することができる。すなわち、指における第3関節よりも先端側に位置する部位である、基節、第2関節、中節、第1関節、及び末節の移動範囲を狭めるとともに移動経路を単純化することができる。さらに言うと、第2関節及び第3関節と比較して、第1関節の屈曲可能範囲が狭いことを考慮すると、ほとんど第3関節を基準とした末節の回転動作、及び第2関節を基準とした中節の回転動作に還元することができる。 As described above, in the finger function recovery training device, since the positioning means supports and positions the vicinity of the third joint of the predetermined finger, the starting point at the time of bending and stretching of the finger is the vicinity of the wrist in the prior art. Unlike, it is near the third joint. Therefore, the range of movement of the finger during bending and stretching can be narrowed and simplified. That is, it is possible to narrow the movement range of the proximal phalanx, the second joint, the middle phalanx, the first joint, and the distal phalanx, which are the parts located on the distal end side of the third joint in the finger, and to simplify the movement path. Furthermore, considering that the flexible range of the 1st joint is narrower than that of the 2nd and 3rd joints, the rotational movement of the distal phalanx almost based on the 3rd joint and the 2nd joint as a reference. It can be reduced to the rotational movement of the middle section.
このため、末節又は中節をその背側から押圧することで、主に第2関節及び第3関節を屈曲させることができる。また、基節をその背側から押圧することで、屈曲していた指を伸展させることができる。 Therefore, by pressing the distal phalanx or the intermediate phalanx from the dorsal side thereof, the second joint and the third joint can be mainly flexed. Further, by pressing the proximal phalanx from its dorsal side, the bent finger can be extended.
上述のように、屈伸動作時の指の移動範囲が狭くて単純であるため、第1の押圧部材及び第2の押圧部材の単純な動作によって、指の伸展を確実に行うことができ、さらに、指機能回復訓練装置の全体構成及び制御の簡素化を図ることができる。 As described above, since the movement range of the finger during the bending / stretching operation is narrow and simple, the finger can be reliably extended by the simple operation of the first pressing member and the second pressing member. , The overall configuration and control of the finger function recovery training device can be simplified.
請求項2の指機能回復訓練装置によれば、第1,第2の押圧部材のうちの少なくとも一方は、所定の指に対して交差する方向の中心軸を有する柱状又は筒状の弾性変形可能な部材であるので、所定の指を確実に押圧することができ、かつ所定以上の力に対しては、変形して所定の指に過大な力がかからないようにすることができる。
According to the finger function recovery training device of
請求項3の指機能回復訓練装置によれば、第1の押圧部材は、末節及び中節にそれぞれ対応して配設され、第1の押圧部材は、所定の指の第2関節近傍に左右方向の回転中心を有するとともに、所定の指の屈曲終了時には、所定の指の付け根の直下近傍に位置する。
According to the finger function recovery training device of
ここで、一般に、掌を水平に保った状態で、例えば、人差指や中指を大きく屈曲させると、末節と中節との間の第1関節が指の付け根の直下近傍に位置することになる。 Here, in general, when the index finger or the middle finger is greatly bent while the palm is kept horizontal, the first joint between the distal phalanx and the middle phalanx is located in the immediate vicinity of the base of the finger.
そこで、上述のように、第1の押圧部材を、末節及び中節にそれぞれ対応するように配置して、屈曲終了時には、所定の指の付け根の直下近傍に位置するようにしておけば、手の大きさや指の長さが異なる場合でも、所定の指の押圧動作を確実なものとすることができる。 Therefore, as described above, if the first pressing member is arranged so as to correspond to the distal phalanx and the intermediate phalanx, respectively, and at the end of bending, the first pressing member is located in the vicinity immediately below the base of a predetermined finger. Even if the size and the length of the finger are different, the pressing operation of the predetermined finger can be ensured.
請求項4の指機能回復訓練装置によれば、位置決め手段は、掌を載せる手載せ台を有し、手載せ台は、所定の指を屈伸させる掌の筋に対応する部分に、逃げ部を有しているので、所定の指の屈伸時に筋が手載せ台に当たって指の屈伸動作の妨げとなることを防止できる。 According to the finger function recovery training device of claim 4, the positioning means has a hand rest on which the palm is placed, and the hand rest has an escape portion at a portion corresponding to the muscle of the palm that bends and stretches a predetermined finger. Since it has, it is possible to prevent the muscle from hitting the hand rest and hindering the bending and stretching movement of the finger when bending and stretching the predetermined finger.
請求項5の指機能回復訓練装置によれば、屈曲手段は、制御装置によって正回転・逆回転が制御される第1のモータと、第1のモータの回転を伝達する第1の伝達部材と、軸心を中心として第1のモータの正回転・逆回転により第1の伝達部材を介して前回転・後回転する第1の回転ベースと、第1の回転ベースに基端側が取り付けられた第1の押圧部材とを有している。 According to the finger function recovery training device of claim 5, the bending means includes a first motor whose forward rotation and reverse rotation are controlled by a control device, and a first transmission member that transmits the rotation of the first motor. The base end side is attached to the first rotation base that rotates forward and backward via the first transmission member by the forward rotation and reverse rotation of the first motor around the axis, and the first rotation base. It has a first pressing member.
これにより、第1のモータの正回転が、第1の伝達部材及び第1の回転ベースを介して、第1の押圧部材の前回転動作(押圧動作)となる。また、第1のモータの逆回転が、第1の伝達部材及び第1の回転ベースを介して、第1の押圧部材の後回転動作(復帰動作)となる。
つまり、単純な回転動作の組合せによって第1の押圧部材の押圧動作・復帰動作を実行することができ、構成を簡略化することができる。
As a result, the forward rotation of the first motor becomes the forward rotation operation (pressing operation) of the first pressing member via the first transmission member and the first rotation base. Further, the reverse rotation of the first motor becomes a backward rotation operation (return operation) of the first pressing member via the first transmission member and the first rotation base.
That is, the pressing operation and the returning operation of the first pressing member can be executed by a combination of simple rotation operations, and the configuration can be simplified.
請求項6の指機能回復訓練装置によれば、制御装置は、第1の回転ベースの回転角度を検出する第1の検出装置を有し、第1の検出装置は、屈曲範囲を設定すべく、所定の指の屈曲時に第1の回転ベースを第1の所定トルクで正回転させて第1の回転ベースが回転しなくなったときの角度を検出するので、屈曲時の屈曲範囲を適宜に設定することができる。なお、この設定は、屈伸する指を換えるごとに行うものとする。 According to the finger function recovery training device of claim 6, the control device has a first detection device for detecting the rotation angle of the first rotation base, and the first detection device is for setting a bending range. , When the predetermined finger is bent, the first rotation base is rotated forward with the first predetermined torque and the angle when the first rotation base stops rotating is detected. Therefore, the bending range at the time of bending is appropriately set. can do. It should be noted that this setting shall be made each time the bending and stretching fingers are changed.
請求項7の指機能回復訓練装置によれば、伸展手段は、制御装置によって正回転・逆回転が制御される第2のモータと、第2のモータの回転を伝達する第2の伝達部材と、所定の指の第2関節近傍に左右方向の軸心を有し、軸心を中心として第2のモータの正回転・逆回転により第2の伝達部材を介して前回転・後回転する第2の回転ベースと、第2の回転ベースに基端側が取り付けられた第2の押圧部材とを有している。 According to the finger function recovery training device of claim 7, the extension means includes a second motor whose forward rotation and reverse rotation are controlled by the control device, and a second transmission member that transmits the rotation of the second motor. A second motor that has a left-right axis near the second joint of a predetermined finger and rotates forward and backward via a second transmission member by forward and reverse rotation of the second motor around the axis. It has two rotation bases and a second pressing member whose base end side is attached to the second rotation base.
これにより、第2のモータの逆回転が、第2の伝達部材及び第2の回転ベースを介して、第2の押圧部材の後回転動作(押圧動作)となる。また、第2のモータの正回転が、第2の伝達部材及び第2の回転ベースを介して、第2の押圧部材の前回転動作(復帰動作)となる。
つまり、単純な回転動作の組合せによって第2の押圧部材の押圧動作・復帰動作を実行することができ、構成を簡略化することができる。
As a result, the reverse rotation of the second motor becomes a backward rotation operation (pressing operation) of the second pressing member via the second transmission member and the second rotation base. Further, the forward rotation of the second motor becomes a forward rotation operation (return operation) of the second pressing member via the second transmission member and the second rotation base.
That is, the pressing operation and the returning operation of the second pressing member can be executed by a combination of simple rotation operations, and the configuration can be simplified.
請求項8の指機能回復訓練装置によれば、制御装置は、第1の回転ベースの回転角度を検出する第2の検出装置を有し、第2の検出装置は、所定の指の伸展後に時間を空けずに次の屈曲を開始すべく、所定の指の伸展時に第1の回転ベースを第2の所定トルクで指示角度を固定したまま、第1の回転ベースが回転しなくなったタイミングを検出する。そして、検出後、直ちに次の屈曲に移る。
これにより、指の伸展から次の屈曲までの間のタイムロスを低減することができる。なお、このタイミングの検出は、毎回の指の伸展時に行うとよい。
According to the finger function recovery training device of claim 8, the control device has a second detection device that detects the rotation angle of the first rotation base, and the second detection device is after the extension of a predetermined finger. In order to start the next bending without a gap, the timing at which the first rotation base stops rotating while the designated angle of the first rotation base is fixed by the second predetermined torque when the predetermined finger is extended is set. To detect. Then, immediately after the detection, the next bending is started.
This makes it possible to reduce the time loss between the extension of the finger and the next flexion. It is preferable to detect this timing every time the finger is extended.
請求項9の指機能回復訓練装置によれば、第1のモータと第2のモータ、第1の伝達部材と第2の伝達部材、及び第1の回転ベースと第2の回転ベースとがそれぞれ共通である。
このようにモータ、伝達部材、及び回転ベースを共通化することにより、さらに、構成の簡略化を図ることができる。
According to the finger function recovery training device of claim 9, the first motor and the second motor, the first transmission member and the second transmission member, and the first rotation base and the second rotation base are respectively. It is common.
By sharing the motor, the transmission member, and the rotation base in this way, the configuration can be further simplified.
請求項10の指機能回復訓練装置によれば、位置決め手段は、所定の指に隣接する指の第3関節近傍を位置決め保持するとともに、隣接する指が屈曲手段及び伸展手段に接触するのを防止するカバー部材を有している。
これにより、カバー部材が、所定の指の位置決めと、屈曲手段及び伸展手段への接触防止とを兼ねるので、構成を簡略化することができる。
According to the finger function recovery training device of
As a result, the cover member also serves as positioning of a predetermined finger and prevention of contact with the bending means and the extending means, so that the configuration can be simplified.
以下、本発明を適用した実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、各図面において、同じ符号を付した部材等は、同一又は類似の構成のものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。また、各図面においては、説明に不要な部材等は適宜、図示を省略している。
<実施形態1>
図1〜図7を参照して本発明を適用した実施形態1に係る指機能回復訓練装置1について説明する。
Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the members and the like having the same reference numerals have the same or similar configurations, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate. Further, in each drawing, members and the like that are not necessary for explanation are omitted as appropriate.
<
The finger function
図1〜図5のうち、図1は、右手HRの人差指F2に装着した指機能回復訓練装置1を上方から見た図である。また、図2は、右手HRの人差指F2に装着した指機能回復訓練装置1を右側方から見た図である。また、図3(A)〜(C)は指機能回復訓練装置1を左側方から見た動作説明図であり、このうち、(A)は第1,第2の押圧部材61,62のホームポジションHPを、また(B)は人差指F2の屈曲動作を、また(C)は人差指F2の伸展動作を説明する図である。また、図4(A),(B)は、押圧部材61と人差指F2の長さとの関係を説明する左側方から見た図である。また、図5は、指機能回復訓練装置1の動作の流れを説明する図である。
Of FIGS. 1 to 5, FIG. 1 is a view of the finger function
なお、以下では、説明の便宜上、図1、図2、及び図3(A)中に矢印で示す前後上下左右が、指機能回復訓練装置1及び人差指(所定の指)F2の前後上下左右に対応するものとして説明する。また、図3(A)に示す、回転ベース50、押圧部材61、及び押圧部材62の位置を、これらのホームポジションHPとする。また、図3(A)中に示す人差指F2の位置を初期位置(待機位置)P1とする。
In the following, for convenience of explanation, the front-back, up-down, left-right directions indicated by the arrows in FIGS. It will be described as corresponding. Further, the positions of the
指機能回復訓練装置1は、患者の親指F1(図6(C)参照)以外の4本の指(人差指F2,中指F3,薬指F4,及び小指F5)を対象として、屈伸(屈曲・伸展)させるための装置である。
The finger function
なお、本実施形態では、指機能回復訓練装置1によって屈伸(屈曲・伸展)される所定の指Fが、右手HRの人差指F2である場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、人差指F2に代えて、中指F3、薬指F4、又は小指F5であってもよく、さらには、右手HRの指に代えて左手HL(図9〜図11参照)の指であってもよい。
In the present embodiment, the case where the predetermined finger F to be bent / extended (flexed / extended) by the finger function
指機能回復訓練装置1は、図1〜図3に示すように、位置決め手段としてのフレーム40、屈曲手段BE、伸展手段EX、及び制御装置20を備えており、さらに、屈曲手段BEは押圧部材61を有し、伸展手段EXは押圧部材62を有している。
このうち、フレーム(位置決め手段)40は、手載せ台41を有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the finger function
Of these, the frame (positioning means) 40 has a
手載せ台41は、掌を載せる上面41cが平面状に形成されていて、前端41b近傍の左端側には、当接部41aが上方に向けて突設されている。使用者は、上面41cに掌を載せ、人差指F2の第3関節f3の左側面を軽く当てて左右方向の位置決めを行うとともに、第3関節f3を前端41b近傍に配置することにより、前後方向の位置決めを行うことができる。この位置決め状態で、使用者が力を抜いて自然に人差指F2を前方に向けて延ばした状態が屈曲動作の初期位置P1となる。なお、実際には人差指F2は、前方に向かって真っ直ぐに延びるのではなく、指先f4がやや下降に位置して全体としては緩やかに湾曲した状態となる。なお、以下では説明の便宜上、ほぼ真っ直ぐに延びるものとして説明する。
In the
図1〜図3に示すように、フレーム40には、サイドガイド43が設けられている。サイドガイド43は、左右一対のガイド板43aによって構成されている。ガイド板43aは、側面視において、先端近傍がほぼ円形で、基端側が後方斜め下方に延びている。ここで、この先端の円形部分の中心を左右方向に貫く線を中心線C2とする。初期位置P1に位置決めされた人差指F2は、第2関節f2が、左右のガイド板43aの間に、適宜な間隙をもって配置され、第2関節f2の中心が、ほぼ中心線C2上に位置することになる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
左右のガイド板43aは、人差指F2の屈曲動作を左右方向からガイドして、左右方向の不要な振れを抑制するものである。なお、左右のガイド板43aの基端側における下側には第1のストッパ43bが形成され、上側には第2のストッパ43cが形成されている。第1のストッパ43bは、後述する第1の押圧部材61の前回転R1の限度を規制するものであり、第2のストッパ43cは、後述する第2の押圧部材62の後回転R2の限度を規制するものである。
The left and
なお、当接部41aは、左右一対のガイド板43aに対して左右方向移動可能となっている。例えば、中指F3を屈伸する場合には、当接部41aをほぼ人差指F2の太さB分だけ左側に移動させて、これに人差指F2の左側面を当接させると、中指F3の第2関節f2がちょうど左右一対のガイド板43a間に位置するようになっている。
The
フレーム40の下端には、平板上の基台44が設けてある。この基台44に後述するモータ11や、回転板51を回転可能に支持する支柱(不図示)が取り付けられている。
A base 44 on a flat plate is provided at the lower end of the
屈曲手段BEは、駆動手段としてのモータ11、伝達部材としてのベルト31、回転ベース50、及び第1の押圧部材61(以下単に、押圧部材61という。)を有している。屈曲手段BEの動作は、後述する制御装置20によって制御される。
The bending means BE includes a
モータ11としては、正逆回転可能なサーボモータ、ステッピングモータ等を使用することができる。モータ11の出力軸11aには、駆動プーリ12(図3(A)参照)が固定されている。
As the
モータ11の動作は、制御装置20によって制御される。制御装置20によって、正回転r1(図3(A)中の反時計回り)及び逆回転r2(同じく時計回り)の回転方向及び回転角度が制御され、また、正回転・逆回転の開始・停止のタイミングが制御される。
The operation of the
ベルト31は、モータ11の出力軸11aに固定された駆動プーリ12と、後述する回転ベース50と一体の従動プーリ55(図2参照)との間に架け渡されている。ベルト31は、モータ11の正回転r1及び逆回転r2により、それぞれ回転ベース50を前回転R1(図3(A)中の反時計回り)及び後回転R2(同じく、時計回り)させる。
The
回転ベース50は、左右方向を向いた軸心(回転中心)C0を基準(中心)として前回転R1及び後回転R2が可能に配設されている。軸心C0は、上述の中心線C2の近傍に配置されている。
回転ベース50は、回転板51、回転軸52、及び2個の嵌合凸部53,54を有している。
The
The
回転板51は、側面視の形状が、3つの角部51a,51b,51cを有するほぼ三角形の板状に形成されている。この回転板51は、人差指F2の右側方における、右のガイド板43aよりもさらに右側に配設されている。
The rotating
回転軸52は、円筒状に形成されていて、回転ベース50が図2に示すホームポジションHPに配置された状態において、回転板51の下側に位置する角部51aから、図1に示すように右方に向かって突設されている。この回転軸52の中心を、軸心C0が通っている。軸心C0は、左右方向に向けて配置されていて、その左方への延長線は、上述のように、一対のガイド板43aの先端部の中心、及び人差指F2の第2関節f2のほぼ中心を通っている。なお、回転軸52は、フレーム40の基台44に立設された支柱(不図示)によって回転可能に支持されている。また、回転軸52には従動プーリ55が固定されている。従動プーリ55には、上述のモータ11側の駆動プーリ12との間に、ベルト31が巻き掛けられている。
The rotating
嵌合凸部53,54は、回転板51の上側に位置する2つの角部51b,51c近傍から左方に向かって柱状に突設されている。これら嵌合凸部53,54のうち、前側に位置する嵌合凸部53には、押圧部材61の基端部が取り付けられ、また、後側に位置する嵌合凸部54には、第2の押圧部材62(以下単に、押圧部材62という。)が取り付けられている。嵌合凸部53,54の中心を、それぞれ左右方向に向いた中心線C1,C2が通っている。これら嵌合凸部53,54は、それぞれ、後述する押圧部材61,62に嵌合されて、これらを保持するものである。
The fitting
以上説明した、回転ベース50には、ベルト31を介して、モータ11の回転が伝達される。回転ベース50は、モータ11の正回転r1により、ベルト31を介して、前回転R1し、また、モータ11の逆回転r2により、後回転R2する。
The rotation of the
なお、回転ベース50の回転角度は、図3(A)に示すホームポジションHPを基準として前回転側と後回転側との回転角度の和についてみると、全体で360度以下である。このため、回転ベース50及び次に説明する押圧部材61,押圧部材62の回転動作は、揺動動作と言い換えることもできる。
The rotation angle of the
押圧部材61は、回転ベース50から左方に向けて突設されている。押圧部材61は、軸心C0に平行で嵌合凸部53の中心を通る中心線C1を基準(中心)とした、底面がほぼ楕円形の柱状に形成されている。押圧部材61は、その基端部(底部)の中心に嵌合凹部61aが形成されていて、これに嵌合凸部53が挿入されることで、回転ベース50に取り付けられている。押圧部材61は、この取付状態において、中心線C1に直交する断面の楕円の長軸L1がほぼ前後方向を向き、短軸L2がほぼ上下方向を向く姿勢をとっている。また、押圧部材61は、この取付状態において、その先端側(左端側)が、人差指F2の末節faに対し、その少し上方に位置するように配置されている。
The pressing
なお、押圧部材61は、第1関節fを挟むようにして2個、すなわち、末節faと中節fbのそれぞれに対応するようにして2個配設するようにしてもよい。この場合には、所定の指Fの屈曲動作を一層確実なものとすることができる。
押圧部材62は、全体の形状が円柱形である点を除いて、押圧部材61とほぼ同様である。
It should be noted that two
The pressing
すなわち、押圧部材62は、回転ベース50から左方に向けて突設されている。押圧部材62は、軸心C0に平行で嵌合凸部54の中心を通る中心線C2を基準(中心)とした、底面がほぼ円形の円柱状に形成されている。押圧部材62は、その基端部(底部)の中心に嵌合凹部62aが形成されていて、これに嵌合凸部54が挿入されることで、回転ベース50に取り付けられている。押圧部材62は、この取付状態において、その先端側(左端側)が、人差指F2における第2関節f2の少し上方に位置するように配置されている。
以上では、押圧部材61及び押圧部材62が柱状である場合を説明したが、これに代えて、筒状であってもよい。
That is, the pressing
In the above, the case where the pressing
ここで、押圧部材62は、人差指F2を屈曲するための屈曲手段BEに含まれるものではなく、人差指F2を伸展するための伸展手段EXに含まれるものである。
伸展手段EXは、駆動手段としてのモータ11、伝達部材としてのベルト31、回転ベース50、及び押圧部材62を有している。
Here, the pressing
The extending means EX includes a
すなわち、モータ11、ベルト31、及び回転ベース50については、上述の屈曲手段BEのものを使用している。言い換えると、仮に屈曲手段BEのこれらを第1のモータ、第1のベルト、及び第1の回転ベースと呼び、また、伸展手段EXのこれらを第2のモータ、第1のベルト、及び第2の回転ベースと呼んだ場合には、第1のモータと第2のモータ、第1のベルトと第2のベルト、及び第1の回転ベースと第2の回転ベースがそれぞれ共通のモータ11、ベルト31、及び回転ベース50となっているといえる。また、屈曲手段BEと同様、伸展手段EXも制御装置20によって制御される。
That is, as the
ここで、制御装置20による屈曲手段BE及び伸展手段EXの動作について着目する。屈曲手段BEの動作とは、モータ11の正回転r1、ベルト31を介しての回転ベース50と押圧部材61のホームポジションHPからの前回転R1、及びこれに続く、モータ11の逆回転r2、ベルト31を介しての回転ベース50と押圧部材61の後回転R2によるホームポジションHPへの復帰である。一方、伸展手段EXの動作とは、モータ11の逆回転r2、ベルト31を介しての回転ベース50、押圧部材62のホームポジションHPからの後回転R2、及びこれに続く、モータ11の正回転r1、ベルト31を介しての回転ベース50と押圧部材62の前回転R1によるホームポジションHPへの復帰である。
つづいて、図4を参照して、押圧部材61,62の太さB1,B2について説明する。
Here, attention will be paid to the operation of the bending means BE and the extending means EX by the
Subsequently, the thicknesses B1 and B2 of the
まず、押圧部材61,62の太さB1,B2については、『AIST日本人の手の寸法データ』を参考にする。これによると、18〜64歳の健常な日本人530人を対象として調査したところ、人差指F2の長さは、最大と最小とで約30mm程度の差があるとしている。
First, for the thicknesses B1 and B2 of the
そこで、仮に、人差指F2が第1関節f1と第2関節f2と第3関節f3とによって3等分されていて、第3関節f3と第2関節f2と間の基節fcで10mm、また、第2関節f2よりも先端側の中節fb及び末節faで20mmの差が生じるものと仮定する。これによると、押圧部材61の太さB1として20mm、また、押圧部材62の太さB2として10mm程度、確保して、それぞれを適宜な位置に配置することにより、数値的には、最大から最小までの人差指F2の中節fb又は末節faを押圧部材61によって下方に押圧し、また、第2関節f2を含む基節fcを押圧部材62によって下方に押圧することが可能となる。
Therefore, suppose that the index finger F2 is divided into three equal parts by the first joint f1, the second joint f2, and the third joint f3, and the proximal phalanx fc between the third joint f3 and the second joint f2 is 10 mm. It is assumed that a difference of 20 mm occurs between the middle phalanx fb and the end phalanx fa on the distal end side of the second joint f2. According to this, by securing about 20 mm as the thickness B1 of the pressing
以上より、押圧部材61の長軸L1の長さを20mm程度とすることにより、押圧部材61で人差指F2を押圧するに際し、図4(A)に示す短い人差指F2に対しては、押圧部材61における軸心C0に近い部分(内側部)で押圧できる。一方、長い人差指F2に対しては、軸心C0から遠い部分(外側部)で押圧することができる。つまり、人差指F2の長さの最大と最小との差が30mmである場合も対応することが可能である。
次に、図1を参照して、押圧部材61,62の長さWについて説明する。
From the above, by setting the length of the long axis L1 of the pressing
Next, the lengths W of the
押圧部材61は、その中心線C1に沿った長さWが、人差指F2の太さBよりも、かなり長く(例えば、2倍程度)に設定されていて、回転ベース50の左側面と人差指F2との間に大きなギャップGが確保されている。同様に、押圧部材62は、その中心線C2に沿った長さWが、人差指F2の太さBよりも長く(例えば、2倍程度)に設定されていて、回転ベース50の左側面と人差指F2との間に大きなギャップGが確保されている。
これは、次に説明するように、押圧部材61,62が弾性変形可能であることと大きくかかわっている。
The length W of the pressing
This is largely related to the fact that the
押圧部材61,62は、ゴム等の、硬度が低くて比較的弾性変形が容易な材質で形成されている。このため、後述のように人差指F2を押圧した際、人差指F2に対して過剰な力が作用した場合に変形するように構成されている。さらに、上述のように、ギャップGを大きくとることで、変形するばかりでなく、変形状態を維持して人差指F2の右側部を通過できるようになっている。これにより、高い安全性を確保している。
The
次に、図2を参照して、回転ベース50、押圧部材61,62がホームポジションHPに配置された際のこれらの位置関係について説明する。なお、図2において、軸心C0と中心線C1とを通る直線を第1の基準線S1、軸心C0と中心線C2とを通る直線を第2の基準線S2、押圧部材62の長軸L1及びその延長線を第3の基準線S3とする。
Next, with reference to FIG. 2, the positional relationship between the
図2に示すように、押圧部材62は、回転ベース50の回転軸52の直上よりも少し後側に配置されている。すなわち、押圧部材62の中心を通る中心線C2は、回転ベース50の回転軸52及び人差指F2の第2関節f2の中心を通る軸心C0の直上よりも少し後側に配置されている。このため、第2の基準線S2は、上端側が後方に位置するように傾斜している。また、押圧部材61は、人差指F2における第2関節f2よりも指先f4側の上方に配置されている。すなわち、押圧部材61の中心を通る中心線C1は、第2関節f2と指先f4との間の末節faの上方に配置されている。
As shown in FIG. 2, the pressing
また、第1の基準線S1と、第2の基準線S2とは、角度αをもって交差している。この角度αは、50〜70度(例えば、60度)に設定されている。さらに、第1の基準線S1と第3の基準線S3とは、角度βをもって交差している。この角度βは、25〜35度(例えば、30度)に設定されている。この角度βは、直径方向に対する、押圧部材61の長軸L1の傾斜角度となる。このように角度βを設けることにより、押圧部材61による、人差指F2の屈曲時に、末節faを押圧して、第1関節f1を積極的に屈曲させることが可能となる。
Further, the first reference line S1 and the second reference line S2 intersect at an angle α. This angle α is set to 50 to 70 degrees (for example, 60 degrees). Further, the first reference line S1 and the third reference line S3 intersect at an angle β. This angle β is set to 25 to 35 degrees (for example, 30 degrees). This angle β is the inclination angle of the long axis L1 of the pressing
以上説明した屈曲手段BE、及び伸展手段EXは、その動作が制御装置20によって制御される。制御装置20は、モータ11の正回転r1、逆回転r2、これらの回転の開始・停止タイミング、回転角度、回転速度等を制御する。
The operation of the bending means BE and the extending means EX described above is controlled by the
制御装置20は、回転ベース50の回転角度を検出する第1の検出装置21を有し、第1の検出装置21は、屈曲範囲を設定すべく、所定の指Fの屈曲時に回転ベース50を第1の所定トルクで回転させて回転ベース50が回転しなくなったときの角度を検出している。これにより、屈曲時の屈曲範囲を適宜に設定することができる。
The
図3、図5を参照して、以上説明した指機能回復訓練装置1の動作を説明する。なお、指機能回復訓練装置1の動作は、制御装置20によってモータ11の回転を制御することによって行われる。なお、電源投入に先立ち、人差指F2が初期位置P1に配置される。
1.電源投入
操作者(指機能回復訓練装置1を操作する人)により、電源(不図示)が投入される。
1−1 ホームポジションHPへ移動
The operation of the finger function
1. 1. Power-on The power (not shown) is turned on by the operator (the person who operates the finger function recovery training device 1).
1-1 Move to home position HP
電源投入により、制御装置20は、モータ11を正回転r1又は逆回転r2する。この回転がベルト31を介して回転ベース50に伝達され、回転ベース50は、前回転R1又は後回転R2してホームポジションHPに配置される。これに伴い、押圧部材61,62がホームポジションHPに配置される。
2.スタートボタン(不図示)の押下
操作者によってスタートボタンが押下される。
3.1回目の指屈曲開始
When the power is turned on, the
2. Pressing the start button (not shown) The start button is pressed by the operator.
3. Start of first finger flexion
スタートボタンの押下により、制御装置20は、モータ11を低速で正回転r1する。このモータ11の正回転r1により、回転ベース50が低速で前回転R1される。この前回転R1により、押圧部材61が前回転R1する。人差指F2は、この押圧部材61により、末節faがゆっくりと下方に押圧される。この結果、人差指F2は、第3関節f3、第2関節f2、第1関節f1からゆっくりと屈曲される。
By pressing the start button, the
なお、このときの人差指F2の屈曲動作は、一対のガイド板43aによってガイドされるため、左右方向への不要な振れが抑制される。また、押圧部材61は、第1のストッパ43bにより過剰な前回転R1が防止される。
4.指屈曲停止
Since the bending motion of the index finger F2 at this time is guided by the pair of
4. Stop finger flexion
制御装置20は、回転ベース50の前回転R1の回転角度が所定の回転角度に達したときに、モータ11の正回転r1を停止して、回転ベース50の前回転R1を停止させる。
5.第2関節f2の後ろに移動
When the rotation angle of the front rotation R1 of the
5. Move behind the second joint f2
制御装置20は、モータ11の正回転r1を停止した後、直ちにモータ11を逆回転r2する。この逆回転r2は、上述の正回転r1よりも素早いものとする。このモータ11の素早い逆回転r2により、回転ベース50が後回転R2して、押圧部材62が素早く第2関節f2を含む基節fcに移動する。
6.基節fcを押す
The
6. Press the proximal phalange fc
制御装置20は、押圧部材62が基節fcに移動した後も、さらにモータ11の素早い逆回転r2を続ける。これにより、回転ベース50がさらに後回転R2して、押圧部材62が基節fcを素早く叩くようにして下方に押圧する。この結果、屈曲されていた人差指F2が伸展される。
The
なお、このときの人差指F2の伸展動作は、一対のガイド板43aによってガイドされるため、左右方向への不要な振れが抑制される。また、押圧部材62は、第2のストッパ43cにより過剰な前回転R1が防止される。
7.ホームポジションHPに戻す。
Since the extension operation of the index finger F2 at this time is guided by the pair of
7. Return to home position HP.
制御装置20は、回転ベース50の後回転R2の回転角度が所定の回転角度に達したときに、モータ11の逆回転r2を停止して、直ちに正回転r1を開始し、回転ベース50をホームポジションHPに戻す。そして、人差指F2が伸展するまで、2〜3秒待つ。
8.2回目の指屈曲開始
以下、上述と同様の動作を設定回数(例えば、100回)繰り返す。
その後、電源を切って指機能回復訓練装置1の動作を終了する。
図6(A)〜(C)は、被覆部材CVを説明する図であり、(A)は左側方から見た図、(B)は前方から見た図、(C)は上方から見た図である。
指機能回復訓練装置1の基本的な構成及び動作は、上述の通りであるが、安全性を向上させるために、例えば、図6に示すような被覆部材CVを設けるとよい。
When the rotation angle of the rear rotation R2 of the
8. Start of second finger flexion The same operation as described above is repeated a set number of times (for example, 100 times).
After that, the power is turned off to end the operation of the finger function
6 (A) to 6 (C) are views for explaining the covering member CV, (A) is a view seen from the left side, (B) is a view seen from the front, and (C) is a view seen from above. It is a figure.
The basic configuration and operation of the finger function
被覆部材CVは、屈伸を行う人差指F2とその他の指Fとを区画するものである。屈曲を行う人差指F2は、被覆部材CVの内側に挿入し、残る他の指は、被覆部材CVの外側に露出させる。さらに、屈曲を行う人差指F2を挿入する部分には、容積の大きい膨出部70を設け、この膨出部70の内側に、上述の屈曲手段BE、伸展手段EXを収納する。すなわち、膨出部70の内側に、モータ11、ベルト31、回転ベース50、押圧部材61,62等の可動部を収納する。これにより、屈伸を行う人差指F2以外の他の指(親指F1,中指F3,薬指F4、及び小指F5)が不用意に屈曲手段BEや伸展手段EXに不用意に触れることを防止して、安全性を高めることが可能となる。
図7(A),(B),(C)はこの順に、Lサイズ,Mサイズ,Sサイズの回転ベース50、押圧部材61,62を説明する図である。
The covering member CV separates the index finger F2 that bends and stretches from the other fingers F. The index finger F2 that bends is inserted inside the covering member CV, and the remaining fingers are exposed outside the covering member CV. Further, a bulging
7 (A), (B), and (C) are diagrams for explaining the L size, M size, and S size rotation bases 50 and pressing
図7(A)に示す軸心C0から押圧部材61の最も遠い部分までの距離を距離Aとしたときに、この距離Aは、Lサイズで最も長く、Sサイズで最も短く、そして、Mサイズではこれらの中間となっている。さらに、押圧部材61,62の太さB1,B2についても、L,M,Sサイズの順に大きくなっている。
When the distance from the axis C0 shown in FIG. 7A to the farthest portion of the pressing
このように、サイズの異なる回転ベース50、押圧部材61,62をあらかじめ準備しておいて、適宜に交換することにより、サイズの異なる所定の指Fに好適に対応することができる。ここで、サイズの異なる所定の指Fとは、手の大きさ自体が異なる別人の指ばかりでなく、同一人物の人差指F2以外の指も含まれている。
As described above, by preparing the
上述のように、サイズの異なる複数の回転ベース50等を準備しておくのに代えて、回転ベース50の回転板51に対する押圧部材61又は押圧部材62の固定位置を変更できるように構成してもよい。つまり、押圧部材61,62のうちの少なくとも一方を、軸心C0に直交する方向の位置調整可能とする。例えば、回転板51に表裏貫通する溝を設け、押圧部材61又は押圧部材62の底部におねじ部を設ける。このおねじ部を溝に貫通させた後、おねじ部の先端にナットを螺合させることで、押圧部材61又は押圧部材62を回転板51に固定することができる。ナットを緩めて、溝に沿って押圧部材61又は押圧部材62を溝に沿って移動させて位置決めし、その後、ナットを締め付けることにより、位置調整することができる。これによっても、長さの異なる所定の指Fに対応することができる。
As described above, instead of preparing a plurality of
以上では、押圧部材61,62が別体に構成されている場合を説明したが、これに代えて、押圧部材61,62を一体に構成することも可能である。この場合には、それぞれが別体の場合と比較して、構成を簡略化することができる。
ここで、以上説明した指機能回復訓練装置1の作用、効果について整理する。なお、一部重複部分が含まれている。
上述した指機能回復訓練装置1は、(a)〜(g)のような作用、効果を奏することができる。
In the above, the case where the
Here, the actions and effects of the finger function
The finger function
(a)指機能回復訓練装置1によれば、位置決め手段としてのフレーム40が所定の指Fの第3関節f3近傍を支持して位置決めするので、所定の指Fの屈伸時の起点が、従来技術では手首近傍であったのとは異なり、第3関節f3近傍となる。このため、屈伸時の所定の指Fの動作範囲を狭めて単純化することができる。すなわち、所定の指Fにおける第3関節よりも先端側の基節fc、第2関節f2、中節fb、第1関節f1、及び末節faの移動範囲を狭めるとともに移動経路を単純化することができる。さらに言うと、第2関節f2及び第3関節f3と比較して、第1関節f1の屈曲可能範囲が狭いことを考慮すると、ほとんど第3関節を基準とした末節の回転動作、及び第2関節を基準とした中節の回転動作に還元することができる。
(A) According to the finger function
このため、末節fa又は中節fbをその背側から押圧することで、主に第2関節f2及び第3関節f3を屈曲させることができる。また、基節fcをその背側から押圧することで、屈曲していた所定の指Fを伸展させることができる。 Therefore, by pressing the terminal node fa or the intermediate phalanx fb from the dorsal side thereof, the second joint f2 and the third joint f3 can be mainly flexed. Further, by pressing the proximal phalanx fc from the dorsal side thereof, a predetermined finger F that has been bent can be extended.
上述のように、屈伸動作時の所定の指Fの移動範囲が狭くて移動動作が単純であるため、押圧部材61,62の単純な動作(円運動)によって、所定の指Fの伸展を確実に行うことができ、さらに、指機能回復訓練装置1の全体構成及び制御の簡素化を図ることができる。
As described above, since the movement range of the predetermined finger F during the bending / stretching motion is narrow and the movement motion is simple, the extension of the predetermined finger F is ensured by the simple motion (circular motion) of the
(b)指機能回復訓練装置1によれば、押圧部材61,62のうちの少なくとも一方が、所定の指Fに対して交差する方向の軸(中心線C1又は中心線C2)を有する柱状又は筒状の弾性変形可能な部材であるので、所定の指Fを確実に押圧することができ、かつ所定以上の力に対しては、弾性変形して所定の指Fに過大な力がかからないようにすることができる。
(B) According to the finger function
(c)指機能回復訓練装置1は、所定の指Fの末節fa、中節fbのそれぞれに対応して押圧部材61を設けた場合には、所定の指Fの屈曲動作を一層確実なものとすることができる。
(C) When the finger function
(d)指機能回復訓練装置1によれば、屈曲手段BEは、制御装置20によって正回転・逆回転が制御されるモータ11と、モータ11の回転を伝達するベルト31と、所定の指Fの第2関節f2近傍に左右方向の軸心C0を有し、軸心C0を中心としてモータ11の正回転・逆回転によりベルト31を介して前回転・後回転する回転ベース50と、回転ベース50に基端側が取り付けられた押圧部材61とを有している。
(D) According to the finger function
これにより、モータ11の正回転r1が、ベルト31及び回転ベース50を介して、押圧部材61の前回転R1(押圧動作)となる。また、モータ11の逆回転r2が、ベルト31及び回転ベースを介して、押圧部材61の後回転R2動作(復帰動作)となる。
つまり、単純な回転動作の組合せによって押圧部材61の押圧動作・復帰動作を実行することができ、構成を簡略化することができる。
As a result, the forward rotation r1 of the
That is, the pressing operation and the returning operation of the pressing
(e)指機能回復訓練装置1によれば、制御装置20は、回転ベース50の回転角度を検出する第1の検出装置21を有し、この第1の検出装置21は、屈曲範囲を設定すべく、所定の指Fの屈曲時に回転ベース50を第1の所定トルクで回転させて回転ベース50が回転しなくなったときの角度を検出するので、屈曲時の所定の指Fの屈曲範囲を適宜に設定することができる。
(E) According to the finger function
(f)指機能回復訓練装置1によれば、伸展手段EXは、制御装置20によって正回転・逆回転が制御されるモータ11と、モータ11の回転を伝達するベルト31と、所定の指Fの第2関節f2近傍に左右方向の軸心C0を有し、軸心C0を中心としてモータ11の正回転・逆回転によりベルト31を介して前回転・後回転する回転ベース50と、回転ベース50に基端側が取り付けられた押圧部材62とを有している。
(F) According to the finger function
これにより、モータ11の逆回転r2が、ベルト31及び回転ベース50を介して、押圧部材62の後回転R2(押圧動作)となる。また、モータ11の正回転r1が、ベルト31及び回転ベース50を介して、押圧部材62の前回転R1(復帰動作)となる。
つまり、単純な回転動作の組合せによって押圧部材62の押圧動作・復帰動作を実行することができ、構成を簡略化することができる。
As a result, the reverse rotation r2 of the
That is, the pressing operation and the returning operation of the pressing
(g)指機能回復訓練装置1によれば、屈曲手段BEと伸展手段EXとにおいて、モータ11、ベルト31、及び回転ベース50が共通で使用されるため、構成の簡略化を図ることができる。
<実施形態2>
(G) According to the finger function
<
図8を参照して、本発明を適用した実施形態2に係る指機能回復訓練装置2について説明する。ここで、図8は、右手HRの人差指F2に装着した指機能回復訓練装置2を右側方から見た図である。
上述の実施形態1の指機能回復訓練装置1では、駆動手段として、正回転r1及び逆回転r2が可能なモータ11を使用した。
The finger function
In the finger function
本実施の形態では、これに代えて、駆動手段として、エアシリンダ72を使用している。エアシリンダ72は、基端側がフレーム40の基台44に固定され、先端側が回転ベース50における回転軸52からずれた部分に連結されている。また、エアシリンダ72は、コンプレッサ71からエアが供給されることにより、先端側が矢印N1方向に伸長され、また、エアを排出することにより、先端側が矢印N2方向に短縮される。そして、エアシリンダ72の矢印N1方向の伸長により、回転ベース50、押圧部材61、及び押圧部材62が前回転R1し、押圧部材61が人差指F2の末節faを押圧することで、人差指F2を屈曲する。一方、エアシリンダ72の矢印N2方向の短縮により、回転ベース50、押圧部材61、及び押圧部材62が後回転R2し、押圧部材62が人差指F2の基節fcを押圧することで、人差指F2を伸長する。
なお、指機能回復訓練装置2におけるエアシリンダ72は、伝達手段も兼ねることができるため、別個にベルト31等の伝達手段を設ける必要はない。
さらに、駆動手段として、エアシリンダ72に代えて、ソレノイド(不図示)を使用することも可能である。
<実施形態3>
In the present embodiment, instead of this, an
Since the
Further, as the driving means, a solenoid (not shown) can be used instead of the
<
図9〜図14を参照して、本発明を適用した実施形態3に係る指機能回復訓練装置3について説明する。このうち、図9は左手HLの人差指F2に装着した指機能回復訓練装置3を上方から見た図である。また、図10は、図9中のA−A線矢視図である。また、図11は、左手HLの人差指F2の屈伸動作を説明する、左側方から見た図である。また、図12は、人差指F2を屈曲させた際の第1の押圧部材161,161の位置を説明する図である。また、図13は、第1の押圧部材161の屈曲範囲(回転範囲)の検索を説明するフローチャートである。また、図14は、第1の押圧部材161による伸展終了タイミングの検索を説明するフローチャートである。
The finger function
なお、上述の実施形態1の指機能回復訓練装置1、及び実施形態2の指機能回復訓練装置2においては、右手HRの人差指F2を屈伸させる例を説明したが、実施形態3の指機能回復訓練装置3では、左手HLの人差指F2を屈伸させる例を説明する。
本実施形態の指機能回復訓練装置3は、上述の実施形態1の指機能回復訓練装置1とは次の点で大きく異なる。
In the finger function
The finger function
上述の実施形態1では、屈曲手段BEと伸展手段EXとにおいて、駆動手段としてのモータ11、伝達部材としてのベルト31、及び回転ベース50が共通であった。
In the above-described first embodiment, the bending means BE and the extending means EX have a
これに対し、本実施形態においては、屈曲手段BEと伸展手段とで、これらが個別に2個ずつ設けられている。すなわち、屈曲手段BEは、駆動手段として第1のモータ111、伝達部材として第1のベルト(第1の伝達部材)131、及び第1の回転ベース151を有している。一方、伸展手段EXは、駆動手段として第2のモータ112、伝達部材として第2のベルト(第2の伝達部材)132、及び第2の回転ベース152を有している。
On the other hand, in the present embodiment, the bending means BE and the extension means are individually provided with two of each. That is, the bending means BE has a
以下、本実施形態の指機能回復訓練装置3について詳述する。なお、以下では、指機能回復訓練装置1との相違点を主に説明し、同様の構成及び効果については説明を適宜省略する。
Hereinafter, the finger function
指機能回復訓練装置3は、図9〜図11に示すように、位置決め手段としてのフレーム140、屈曲手段BE、伸展手段EX、及び制御装置120を備えており、さらに、屈曲手段BEは第1の押圧部材161を有し、伸展手段EXは第2の押圧部材162を有している。
As shown in FIGS. 9 to 11, the finger function
このうち、フレーム(位置決め手段)140は、テーブルや机(いずれも不図示)に載せられるベースとなるフレーム本体142、このフレーム本体142の上部に設けられた位置決め手段としての手載せ台141と、フレーム本体142の前端近傍に配設された一対の左右一対のガイド板143を有している。
Of these, the frame (positioning means) 140 includes a frame
手載せ台141は、図9に示すように、水平な板状の部材であり、前端側の、左右方向の中央部には、長方形状の逃げ部141aが形成されている。逃げ部141aは、手載せ台141の前端側の中央近傍を長方形状に切り落とすようにして形成されていて、手載せ台141を表裏方向に貫通する空間となっている。この逃げ部141aは、人差指F2を屈伸させるための手の筋FS(二点鎖線参照)に対応する位置に設けられていて、筋FSが圧迫されるのを防止している。これにより、人差指F2の屈伸が円滑に行われるようにしている。なお、逃げ部141aは、長方形状に切り落とす代わりに、長方形状の凹部を設けて構成してもよい。
As shown in FIG. 9, the
一対のガイド板143は、フレーム本体142の上部の前端近傍から前方斜め上方に向かって延びるように配設されている。一対のガイド板143の左右方向に位置については、手載せ台141の左右方向に中心に対して左右に振り分けるように配設されている。一対のガイド板143は、相互に左右方向に対向していて、両者の幅は、人差指F2の太さよりも広くなるように設定されている。一対のガイド板143の上端は、図10に示すように、天板144でおおわれている。なお、図9においては、説明の便宜上、天板144を省略している。
The pair of
一対のガイド板143の上部の後端側は、図10に示すように、左右方向に長い後板145によって覆われている。また、一対のガイド板143のそれぞれの外面には、上下方向のほぼ中央に、前下がりで外側に向かって延びる取付板146が固定されている。各取付板146は、カバー部材としての指保護部材147を支持している。各指保護部材147は、円筒状に形成されて、前下がりの姿勢で支持されている。これら指保護部材147は、人差指F2に隣接する指が挿入される。図9,図10に示す例では、左の指保護部材147には、人差指F2の左に隣接する中指F3が挿入されている。なお、人差指F2の右に隣接する親指F1は、左手HLにおける他の4本の指Fとは、大きく構成が異なるため、指保護部材147には挿入されない。指保護部材147は、人差指F2に隣接する中指F3が挿入されることにより、この中指F3を前下がりの自然な形で保持するとともに、中指F3が第2のモータ112や第2のベルト132等の可動部分に接触することを防止して、安全性を高めている。
As shown in FIG. 10, the rear end side of the upper portion of the pair of
屈曲手段BEは、第1のモータ111、第1のベルト131、第1の回転ベース151、及び第1の押圧部材161を有している。なお、以下では「第1の」を省略して、モータ111、ベルト131、回転ベース151、押圧部材161のように記す。
The bending means BE includes a
また、伸展手段EXは、第2のモータ112、第2のベルト132、第2の回転ベース152、及び押圧部材162を有している。なお、以下では「第2の」を省略して単に、モータ112、ベルト132、回転ベース152、押圧部材162のように記す。
上述の屈曲手段BE及び伸展手段EXの動作は、後述する制御装置120によって制御される。
Further, the extension means EX includes a
The operations of the bending means BE and the extending means EX described above are controlled by the control device 120 described later.
モータ111,112としては、正逆回転可能なサーボモータ、ステッピングモータ等を使用することができる。右に位置するモータ111は、右のガイド板143の外側(右側面側)に固定され、また、左に位置するモータ112は、左のガイド板143の外側(左側面側)に固定されている。モータ111,112の出力軸111a,112a(ただし、111aは不図示)は、いずれも内側に向けて(ガイド板143に向けて)延びていて、先端には、駆動プーリ113が固定されている。
ベルト131,132は、回転ベース151,152とそれぞれ一体の従動プーリ155と、上述の駆動プーリ113との間に架け渡されている。
回転ベース151,152は、各ガイド板143の内面に沿うように配設されている。
As the
The
The rotation bases 151 and 152 are arranged along the inner surface of each
回転ベース151は、図11に示すように、側面視において、人差指F2の第1関節f1を軽く折り曲げたような形状に形成されている。回転ベース151は、その基端部が、右のガイド板143を左右方向に貫通する回転軸(不図示)を介して右の従動プーリ155と一体的に構成されている。なお、回転軸の中心は軸心C0となっている。回転ベース151は、右のガイド板143により、軸心C0を中心として回転可能(揺動可能)に支持されている。
As shown in FIG. 11, the
回転ベース151は、モータ111の正回転r1により、駆動プーリ113、ベルト131、従動プーリ155、及び回転軸を介して、前回転R1するようになっている。回転ベース151は、また、モータ111の逆回転r2により、駆動プーリ113、ベルト131、従動プーリ155、及び回転軸を介して、後回転R3するようになっている。
The
一方、回転ベース152は、先端が後方に位置するほぼ長板状に形成されている。回転ベース152は、その基端部が、左のガイド板143を左右方向に貫通する回転軸(不図示)を介して左の駆動プーリ113と一体的に構成されている。なお、回転軸の中心は軸心C0となっている。回転ベース152は、左のガイド板143により、軸心C0を中心として回転可能(揺動可能)に支持されている。
On the other hand, the
回転ベース152は、左のモータ112の正回転r1により、駆動プーリ113、ベルト132、従動プーリ155、及び回転軸を介して、前回転R4するようになっている。回転ベース152は、また、左のモータ112の逆回転r2により、駆動プーリ113、ベルト132、従動プーリ155、及び回転軸を介して、後回転R2するようになっている。
The
なお、本実施形態では、回転ベース151の軸心C0と、回転ベース152の軸心C0とが、左右方向に延びる同一直線上に位置するように構成されている場合を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、回転ベース151,152は、それぞれの軸心C0を、例えば、上下方向や前後方向に多少ずらした方が、後述する押圧部材161,162の動作に好ましい場合等には、必ずしも同一直線上の配置する必要はない。ただし、この場合でも、いずれの軸心C0も、人差指F2の第2関節f2の左右の側方近傍に配置するものとするものとする。
回転ベース151,152には、第1,第2のストッパ(不図示))を備えている。
In the present embodiment, the case where the axis C0 of the
The rotation bases 151 and 152 are provided with first and second stoppers (not shown).
第1のストッパは、例えば、右のガイド板143の左側面の一部を、内側(左側)に突出させて係合凸部(不図示)を設けることで構成することができる。この第1のストッパは、ホームポジションHPにある回転ベース151をあらかじめ設定された所定の回転角度だけ前回転R1させてときに、回転ベース151が当接することにより、回転ベース151がそれ以上、回転することをメカ的に防止するものである。
The first stopper can be configured, for example, by projecting a part of the left side surface of the
第2のストッパは、例えば、左のガイド板143の右側面の一部を、内側(右側)に突出させて係合凸部(不図示)を設けることで構成することができる。この第2のストッパは、ホームポジションHPにある回転ベース152をあらかじめ設定された所定の回転角度だけ後回転R2させてときに、回転ベース152が当接することにより、回転ベース152がそれ以上、回転することをメカ的に防止するものである。
The second stopper can be configured, for example, by projecting a part of the right side surface of the
図9,図11に示すように、本実施形態では、押圧部材161が、右の回転ベース151に固定されている。各押圧部材161は、円柱状又は円筒状に形成されていて、基端部が右の回転ベース151の左側面に固定されるとともに、先端部が左方に延びて自由端となっている。各押圧部材161の左右方向の長さは、右の回転ベース151の左側面と左の回転ベース152の右側面との左右方向の距離よりも少し小さくなっている。押圧部材161は、図11に示すように、右の回転ベース151の形状に倣って、相互に隣接するように配置されている。この配置は、人差指F2を第1関節f1で軽く屈曲された形状に倣っている。押圧部材161は、図11に示すホームポジションHPに配置された状態において、人差指F2の末節fa及び中節fbの上方に位置するようになっている。
As shown in FIGS. 9 and 11, in the present embodiment, the pressing
ここで、一般に、掌を水平に保った状態で、例えば、人差指F2を大きく屈曲させると、末節faと中節fbとの間の第1関節f1が人差指F2の付け根f3の直下近傍に位置することになる。この関係は、人によって手の大きさが変わった場合でも共通に成り立つ。 Here, in general, when the index finger F2 is greatly bent while the palm is kept horizontal, for example, the first joint f1 between the terminal phalanx fa and the intermediate phalanx fb is located immediately below the base f3 of the index finger F2. It will be. This relationship holds in common even when the size of the hand changes from person to person.
そこで、本実施形態では、第1の押圧部材161は、図11に示すように、回転ベース151がホームポジションHPにある場合には、それぞれ末節fa、中節fbの上方に位置し、人差指F2の屈曲終了時近くには、人差指F2の付け根f3の直下近傍に位置するようにしておけば、手の大きさや指の長さが異なる場合であっても、人差指F2の押圧動作を確実なものとすることができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the first pressing
各押圧部材161は、例えば、弾性を有するゴム、シリコーン等で形成されていて、人差指F2に所定値以上の力が作用した場合には、屈曲して逃げるようになっている。
Each pressing
一方、押圧部材162は、左の回転ベース152に固定されている。押圧部材162は、円柱状又は円筒状に形成されていて、基端部が左の回転ベース152の右側面に固定されるとともに、先端部が右方に延びて自由端となっている。押圧部材162の左右方向の長さは、右の回転ベース151の左側面と左の回転ベース152の右側面との左右方向の距離よりも少し小さくなっている。押圧部材162は、図11に示すように、左の回転ベース152の先端部近傍に配置されている。押圧部材162は、図11に示すホームポジションHPに配置された状態において、人差指F2における、第2関節f2を含む基節fcの上方に位置するようになっている。押圧部材162は、例えば、弾性を有するゴム、シリコーン等で形成されていて、人差指F2に所定値以上の力が作用した場合には、屈曲して逃げるようになっている。
On the other hand, the pressing
制御装置120は、モータ111の正回転r1(図11中の反時計回り)、逆回転r2(同じく時計回り)、これら正回転・逆回転の回転開始及び回転停止のタイミング、正回転・逆回転の回転速度、正回転・逆回転の回転角度等を制御する。
The control device 120 includes forward rotation r1 (counterclockwise in FIG. 11), reverse rotation r2 (also clockwise) of the
制御装置120は、回転ベース151の回転角度を検出する第1の検出装置121を有し、第1の検出装置121は、屈曲範囲を設定すべく、所定の指Fの屈曲時に回転ベース151を第1の所定トルクで回転させて回転ベース151が回転しなくなったときの角度を検出するので、屈曲時の屈曲範囲を適宜に設定することができる。なお、第1検出装置121の動作の詳細は、後に、図13のフローチャートを参照して詳述する。
The control device 120 has a first detection device 121 that detects the rotation angle of the
また、制御装置120は、回転ベース151の回転角度を検出する第2の検出装置122を有し、第2の検出装置122は、所定の指Fの伸展後に、再度時間を空けずに屈曲を開始すべく、所定の指Fの伸展時に回転ベース151の角度を保持したまま、回転ベース151が回転しなくなったタイミングを検出する。これにより、所定の指Fの伸展から次の屈曲までの間のタイムロスを低減することができる。なお、第2検出装置122の動作の詳細は、後に、図14のフローチャートを参照して詳述する。
Further, the control device 120 has a second detection device 122 that detects the rotation angle of the
次に、以上説明した指機能回復訓練装置3の動作を説明する。なお、指機能回復訓練装置3の動作は、制御装置120によりモータ111,112の回転を制御することによって行われる。
1.人差指F2(所定の指F)の初期位置P1へのセット
Next, the operation of the finger function
1. 1. Set the index finger F2 (predetermined finger F) to the initial position P1
指機能回復訓練装置3の左右一対のガイド板143の間に後方から人差指F2を挿入し、また、中指F3を左の指保護部材147に挿入して、左手HLを手載せ台141に載せる。このとき、左手HLの前後方向の位置決めは、左のガイド板143又は左の指保護部材147の後端に、左手HLの人差指F2と中指F3との間の指の股に当接させることで行う。これにより、人差指F2は、第3関節f3を基準とした屈伸が可能となり、また、回転ベース151,152の回転中心となる軸心C0が人差指F2の第2関節f2の左右の側方近傍に位置するので、押圧部材161,162による人差指F2の屈伸は、第2関節f2近傍を基準として行うことが可能となる。
2.電源投入
操作者(指機能回復訓練装置1を操作する人)により、電源(不図示)が投入される。
2−1 ホームポジションHPへ移動
The index finger F2 is inserted from behind between the pair of left and
2. Power-on The power (not shown) is turned on by the operator (the person who operates the finger function recovery training device 1).
2-1 Move to home position HP
電源投入により、制御装置120は、モータ111,112を正回転r1又は逆回転r2する。この回転がベルト131,132を介して回転ベース151,152に伝達され、回転ベース151,152は、前回転R1,R4又は後回転R2,R3してホームポジションHPに配置される。これに伴い、押圧部材161,162がホームポジションHPに配置される。
3.スタートボタン(不図示)の押下
操作者によってスタートボタンが押下される。
4.人差指F2の屈曲
4−1 人差指F2の屈曲範囲の検索
When the power is turned on, the control device 120 rotates the
3. 3. Pressing the start button (not shown) The start button is pressed by the operator.
4. Flexion of index finger F2 4-1 Search for flexion range of index finger F2
スタートボタンの押下により、制御装置120は、モータ111を駆動して、回転ベース151を、0.1N(ニュートン)程度の軽い負荷で前回転R1させて、人差指F2を屈曲させる。そして、このとき、回転ベース151が回転しなくなった角度を記憶する。この角度を、人差指F2を屈曲させる際の屈曲範囲とする。
By pressing the start button, the control device 120 drives the
上述の場合、回転ベース151にかかったトルクよりも人差指F2の抵抗の方が大きい場合には、モータ111が空回りするようになっている。制御装置120が指示した角度、及びの角度が分かるので、その角度の差がでたところは、人差指F2が抵抗した角度(=そこまでが屈曲範囲)であることが分かる。安全に検出するため、極、軽い負荷(通常の屈曲時の1/3程度)で回転させて検出する。
ここで、図13のフローチャートを参照して、人差指F2の屈曲範囲の検索について詳述する。
屈曲範囲の検索を開始する(ステップS11、以下単にS11のように記す)。
軽い負荷(例えば、0.1N)出所定の角度分屈曲させる(S12)。
第1のモータ(屈曲側サーボモータ)111の角度をチェックする(S13)。
In the above case, when the resistance of the index finger F2 is larger than the torque applied to the
Here, the search for the bending range of the index finger F2 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
The search for the bending range is started (step S11, hereinafter simply referred to as S11).
A light load (for example, 0.1 N) is discharged and bent by a predetermined angle (S12).
The angle of the first motor (bending side servomotor) 111 is checked (S13).
指示した角度(目標の角度)と現在角度(実際の角度)とが等しいか否かを判断する(S14)。等しい場合、つまり人差指F2の抵抗が小さい場合(S14のYES)は、現在角度が屈曲終了角度に達しているか否かを判断する(S15)。ここで、屈曲終了角度とは、例えば、機械的に設定されている最大の屈曲角度である。現在角度が屈曲終了角度に達していない場合(S15のNO)は、上述のS12に戻る。
一方、S15において、現在角度が屈曲終了角度に達している場合(S15のYES)は、その現在角度を屈曲限度角度とする(S16)。
It is determined whether or not the instructed angle (target angle) and the current angle (actual angle) are equal (S14). If they are equal, that is, if the resistance of the index finger F2 is small (YES in S14), it is determined whether or not the current angle has reached the bending end angle (S15). Here, the bending end angle is, for example, the maximum bending angle that is mechanically set. If the current angle has not reached the bending end angle (NO in S15), the process returns to S12 described above.
On the other hand, in S15, when the current angle has reached the bending end angle (YES in S15), the current angle is set as the bending limit angle (S16).
S14において、指示角度と現在角度とが等しくない場合、つまり人差指F2の抵抗が大きくて、現在角度が指示角度を下回る場合(S14のNO)は、その現在角度を屈曲限界角度とする。
以上で、屈曲範囲の検索を終了する(S17)。
In S14, when the indicated angle and the current angle are not equal, that is, when the resistance of the index finger F2 is large and the current angle is lower than the indicated angle (NO in S14), the present angle is set as the bending limit angle.
This completes the search for the bending range (S17).
なお、この屈曲範囲の検索は、指(例えば、人差指F2)を屈伸する際には、その指(人差指F2)について最初の1回だけ行い、その後は、同じ指(人差指F2)については、検索した屈曲範囲だけ動作させる。そして、指を換えた場合(例えば、人差指F2から中指F3)には、新たに、同様の屈曲範囲の検索を行う。
4−2 人差指F2の屈曲
上述の4−1で検索した屈曲範囲で、人差指F2の1回目の屈曲を行う。
5.人差指F2の伸展
5−1 伸展終了タイミングの検索
When the finger (for example, the index finger F2) is bent and stretched, the search of this bending range is performed only once for the finger (index finger F2), and then the same finger (index finger F2) is searched. Operate only the bending range. Then, when the fingers are changed (for example, the index finger F2 to the middle finger F3), the same bending range is newly searched.
4-2 Bending of the index finger F2 The first bending of the index finger F2 is performed in the bending range searched in 4-1 above.
5. Index finger F2 extension 5-1 Search for extension end timing
人差指F2の伸展終了を検索する際には、回転ベース151を伸展終了判定の開始角度の回転後、0.05N程度の軽い負荷をかけながら、指示角度を固定する。モータ111の現在角度がずれなくなったところを検出することで、人差指F2を伸ばし切ったことを確認する。
When searching for the extension end of the index finger F2, the
モータ112を逆回転r2し、回転ベース152を後回転R2させて、押圧部材162によって第2関節f2を含む基節fcを叩く。これにより、人差指F2が伸展されて回転ベース151が回転しなくなった伸展終了タイミングを検索する。検索後、上述の回転ベース151を回転させて押圧部材161により、人差指F2を屈曲させる。
The
上述の伸展終了タイミングを検出することにより、指ごと、あるいは人ごとの動作速度の違いを検出して、伸展動作から素早く屈曲動作に移行することができる。 By detecting the above-mentioned extension end timing, it is possible to detect the difference in motion speed for each finger or each person and quickly shift from the extension motion to the flexion motion.
仮に、一定のインターバル後に伸展動作から屈曲動作に移行したとすると、一番遅いケースに合わせる必要があるため、単位時間当たりの屈伸回数が少なくなってしまう。
図14のフローチャートを参照して、上述の伸展終了タイミングの検索について詳述する。
伸展終了タイミングの検索を開始する(S21)。
If the extension motion is changed to the flexion motion after a certain interval, the number of bending and stretching per unit time is reduced because it is necessary to match the slowest case.
The above-mentioned search for the extension end timing will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
The search for the extension end timing is started (S21).
屈曲終了後、伸展終了判定の開始角度に回転し、第1のモータ111の指示角度は変えずに、押圧部材161により、人差指F2に軽い負荷(0.05N程度)をかける(S22)。
なお、伸展終了判定の開始角度のデフォルトは屈曲範囲の検索で決定した屈曲限界角度とする。
After the bending is completed, the rotation ends at the start angle of the extension end determination, and a light load (about 0.05 N) is applied to the index finger F2 by the pressing
The default start angle for determining the end of extension is the flexion limit angle determined by searching for the flexion range.
第2のモータ112を逆回転r2し、回転ベース152を後回転R2させて、押圧部材162により、人差指F2の基節fcを押して伸展を開始する(S23)。
第1のモータ(屈曲側サーボモータ)111の角度を、100msごとにチェックする(S24)。
角度ずれ=指示角度(目標角度)−現在角度(チェックした実際の角度)として、この角度ずれを算出する(S25)。
角度ズレがないときは、現在角度が伸展終了判定の開始角度まで未到達で押圧部材を押し上げていないと判定してS24に戻る(S26)。
100msごとの角度ずれが増加しているか否かを判断する(S27)。増加している場合(S27のYES)は、S24に戻る。
The
The angle of the first motor (bending side servomotor) 111 is checked every 100 ms (S24).
This angle deviation is calculated as the angle deviation = indicated angle (target angle) -current angle (actual angle checked) (S25).
When there is no angle deviation, it is determined that the current angle has not reached the start angle of the extension end determination and the pressing member has not been pushed up, and the process returns to S24 (S26).
It is determined whether or not the angle deviation increases every 100 ms (S27). If it is increasing (YES in S27), the process returns to S24.
一方、増加していない場合(S27のNO)は、人差指F2が十分に伸展されたものとして、押圧部材162等による伸展動作を終了して、現在角度から所定の角度を引いた角度(伸展時に必ず指が当たる角度)を伸展終了判定の開始角度に保持し、屈曲動作の開始を許可する(S28)。
以上で、伸展終了タイミングの検索を終了する(S29)。
なお、この伸展終了タイミングの検索は、人差指F2の伸展を行うごとに行う。
5−2 人差指F2の伸展
上述の5−1の伸展終了タイミングの検索が終了すると同時に、伸展動作も終了する。
6.屈伸動作の繰り返し
以上と同様の屈伸動作(屈曲動作・伸展動作)を設定回数(例えば、100回)繰り返す。
その後、電源を切って指機能回復訓練装置3の動作を終了する。
ここで、以上説明した指機能回復訓練装置3の作用、効果について整理する。なお、一部重複部分が含まれている。
上述した指機能回復訓練装置3は、実施形態1で述べた作用、効果(a)〜(f)に加え,さらに、次の(h)〜(j)を作用、効果を奏することができる。
On the other hand, when it does not increase (NO in S27), it is assumed that the index finger F2 is sufficiently extended, the extension operation by the pressing
This completes the search for the extension end timing (S29).
The search for the extension end timing is performed every time the index finger F2 is extended.
5-2 Extension of index finger F2 At the same time as the search for the extension end timing of 5-1 described above is completed, the extension operation is also completed.
6. Repeating the bending and stretching motion The same bending and stretching motion (bending and stretching motion) as described above is repeated a set number of times (for example, 100 times).
After that, the power is turned off to end the operation of the finger function
Here, the actions and effects of the finger function
The finger function
(h)指機能回復訓練装置3によれば、位置決め手段としてのフレーム140は、掌を載せる手載せ台141を有し、手載せ台141は、所定の指Fを屈伸させる掌の筋FSに対応する部分に、逃げ部141aを有しているので、所定の指Fの屈伸時に筋FSが手載せ台141に当たって所定の指Fの屈伸動作の妨げとなることを防止できる。
(H) According to the finger function
(i)指機能回復訓練装置3によれば、制御装置120は、回転ベース151の回転角度を検出する第2の検出装置122を有し、第2の検出装置122は、時間を空けずに、再度の(次の)所定の指Fの屈曲を開始すべく、所定の指Fの伸展時に回転ベース151を第2の所定トルクで回転させて、回転ベース151が回転しなくなった伸展終了タイミングを検出する。
これにより、所定の指Fの伸展から次の屈曲までの間のタイムロスを低減することができる。
(I) According to the finger function
This makes it possible to reduce the time loss between the extension of the predetermined finger F and the next flexion.
(j)指機能回復訓練装置3によれば、位置決め手段としてのフレーム140は、所定の指Fに隣接する指の第3関節f3近傍を位置決め保持するとともに、隣接する指が屈曲手段BE及び伸展手段EXに接触するのを防止する指保護部材(カバー部材)147を有している。
これにより、指保護部材147が、所定の指Fの位置決めと、屈曲手段BE及び伸展手段EXへの接触防止とを兼ねるので、構成を簡略化することができる。
(J) According to the finger function
As a result, the
1 実施形態1の指機能回復訓練装置
2 実施形態2の指機能回復訓練装置
3 実施形態3の指機能回復訓練装置
11 モータ(第1のモータ、第2のモータ)
20,120 制御装置
21,121 第1の検出装置
31 ベルト(伝達部材、第1の伝達部材、第2の伝達部材)
40,140 フレーム(位置決め手段)
41,141 手載せ台
50 回転ベース(第1の回転ベース、第2の回転ベース)
61,161 第1の押圧部材
62,162 第2の押圧部材
111 第1のモータ
112 第2のモータ
122 第2の検出装置
131 第1のベルト(第1の伝達部材)
132 第2のベルト(第2の伝達部材)
141a 逃げ部
147 指保護部材(カバー部材)
151 第1の回転ベース
152 第2の回転ベース
BE 屈曲手段
C0 軸心(回転中心)
C1 第1の押圧部材の中心軸
C2 第2の押圧部材の中心軸
EX 伸展手段
F 所定の指
F1 親指
F2 人差指
F3 中指
F4 薬指
F5 小指
f1 第1関節
f2 第2関節
f3 第3関節
f4 指先
fa 末節
fb 中節
fc 基節
R1,R4 前回転
R2,R3 後回転
r1 正回転
r2 逆回転
1 Finger function recovery training device of the
20,120 Control device 21,121
40,140 frames (positioning means)
41,141
61,161 First pressing member 62,162
132 Second belt (second transmission member)
151
C1 Central axis of the first pressing member C2 Central axis of the second pressing member EX Extension means F Predetermined finger F1 Thumb F2 Index finger F3 Middle finger F4 Ring finger F5 Little finger f1 First joint f2 Second joint f3 Third joint f4 Fingertip fa End joint fb Middle joint fc Base joint R1, R4 Front rotation R2, R3 Back rotation r1 Forward rotation r2 Reverse rotation
Claims (4)
位置決めされた前記所定の指を屈曲させる屈曲手段と、
屈曲された所定の指を伸展させる伸展手段と、
前記屈曲手段及び前記伸展手段の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記位置決め手段は、前記所定の指の側面に左右一対で構成され前記所定の指の屈曲伸展動作をガイドして左右方向の不要な振れを抑制するガイド板、または、前記所定の指に隣接する指の基節を保持するとともに前記隣接する指が前記屈曲手段及び前記伸展手段に接触するのを防止するカバー部材、の少なく とも一方を有し、前記ガイド板または前記カバー部材の少なくとも一方の後端に前記所定の指と前記隣接する指との間の指の股を当接させることで、前記所定の指の第3関節近傍を支持して当該指の屈伸時の起点が第3関節となるように位置決めするものであり、
前記屈曲手段は、左右方向の軸心が前記所定の指の第2関節のほぼ中心に位置するように設けられた第1の回転ベースと、位置決めされた前記所定の指の末節又は中節を前記第1の回転ベースの回転により指の背側から押圧することで前記所定の指を屈曲させる第1の押圧部材とを有し、
前記伸展手段は、屈曲された前記所定の指の基節を前記指の背側から押圧することで前記所定の指を伸展させる第2の押圧部材を有する、
ことを特徴とする指機能回復訓練装置。A positioning means that positions a predetermined finger in a naturally extended state,
A bending means for bending the positioned predetermined finger, and
An extension means for extending a predetermined bent finger,
A control device for controlling the operation of the bending means and the extending means is provided.
The positioning means is composed of a pair of left and right sides on the side surface of the predetermined finger, and is adjacent to a guide plate that guides the flexion / extension operation of the predetermined finger and suppresses unnecessary swing in the left-right direction, or is adjacent to the predetermined finger. cover member is the adjacent finger holds the proximal phalanx of the finger prevented from contact with the bending means and said expanding means, least also have one, after at least one of said guide plate or said cover member By bringing the crotch of the finger between the predetermined finger and the adjacent finger into contact with the end, the vicinity of the third joint of the predetermined finger is supported, and the starting point at the time of bending and stretching of the finger is the third joint. It is positioned so that
The bending means has a first rotation base provided so that the axis in the left-right direction is located substantially at the center of the second joint of the predetermined finger, and the terminal or middle phalanx of the predetermined finger positioned. It has a first pressing member that bends the predetermined finger by pressing from the back side of the finger by the rotation of the first rotation base.
The extending means has a second pressing member that extends the predetermined finger by pressing the flexed proximal phalanx of the predetermined finger from the dorsal side of the finger.
A finger function recovery training device characterized by this.
前記手載せ台は、前記所定の指を屈伸させる掌の筋に対応する部分に、逃げ部を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の指機能回復訓練装置。The positioning means has a hand rest on which the palm is placed.
The hand rest has a relief portion at a portion corresponding to a palm muscle that bends and stretches the predetermined finger.
The finger function recovery training device according to claim 1.
前記制御装置によって正回転・逆回転が制御される第1のモータと、
前記第1のモータの回転を伝達する第1の伝達部材と、
前記軸心を中心として前記第1のモータの前記正回転・逆回転により前記第1の伝達部材を介して前回転・後回転する第1の回転ベースと、
前記第1の回転ベースに基端側が取り付けられた前記第1の押圧部材と、を有し、
前記制御装置は、前記第1の回転ベースの回転角度を検出する第1の検出装置を有し、
前記第1の検出装置は、屈曲範囲を設定すべく、前記所定の指の屈曲時に前記第1の回転ベースを前記第1のモータにより第1の所定トルクで正回転させて、前記第1の回転ベースが回転しなくなったときの角度を検出する、
ことを特徴とする請求項1ないし2のいずれか1項に記載の指機能回復訓練装置。The bending means
A first motor whose forward rotation and reverse rotation are controlled by the control device, and
The first transmission member that transmits the rotation of the first motor and
A first rotation base that rotates forward and backward through the first transmission member by the forward rotation and reverse rotation of the first motor around the axis.
It has the first pressing member whose base end side is attached to the first rotating base, and has.
The control device includes a first detection device that detects the rotation angle of the first rotation base.
In order to set the bending range, the first detection device causes the first rotation base to rotate forward with the first predetermined torque by the first motor when the predetermined finger is bent, and the first detection device rotates the first rotation base in the forward direction with the first predetermined torque. Detects the angle when the rotation base stops rotating,
The finger function recovery training device according to any one of claims 1 and 2, wherein the finger function recovery training device is characterized.
前記第2の検出装置は、前記所定の指の伸展後に時間を空けずに次の屈曲を開始すべく、屈曲終了後は第1のモータの指示角度を変えずに第2の所定トルクで前記所定の指に軽い負荷をかけたまま前記所定の指の伸展を開始して、前記第1の回転ベースが回転しなくなったタイミングを検出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の指機能回復訓練装置。The control device has a second detection device that detects the rotation angle of the first rotation base.
The second detection device uses a second predetermined torque without changing the indicated angle of the first motor after the bending is completed so that the next bending can be started without a time after the extension of the predetermined finger. The extension of the predetermined finger is started while a light load is applied to the predetermined finger, and the timing at which the first rotation base stops rotating is detected.
The finger function recovery training device according to claim 3.
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