JPS6152868A - 電動関節運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人体における肩、肘、手、足等の関節部の障
害により運動麻痺した患者の該関節部の機能回復、訓練
等のために使用される電動関節運動装置に関するもので
ある。

一般に関節部患者の多くは、単に関節部だけの症患では
なく、全身的な病気を伴い、身体、精神面に機能障害を
起し、その治癒も複雑となっている。

現在、この機能回復訓練としては、理学療法士等の医療
従事者により人体の各関節部に対して徒手的な操作によ
る治療が行なわれている。

しかしながら、徒手的治療法では、長時間連続して治療
を維持することは難かしく、又、治療時間や回数等、多
くの１ｌｉｌｒ約条件があるので、この問題の解決のた
め自動的に治療等が行なえる関節運動装置等の出現が望
まれていた。

このような要望に対し、例えば、実公昭４８−１８５５
６号公報（実願昭４４−３５６４２号）には、第５図で
示すような患者の身体を支えるためのハックボードａに
足受台すを揺動可能に取付けるとともに、該足受台すに
患者の足をのせて駆動モータにより揺動させる装置が開
示されており、その揺動角は患者の矯正範囲に応じて調
整できる旨記載されている。

又、特公昭５２−２８３１５号公報（特願昭４７−１２
８９１３号）には、第６図として示す作業台Ｃに両足板
ｄが揺動自在に枢支され、且つ、足板駆動機構により該
足板ｄを揺動作動させる足関節の機能回復訓練装置が開
示され、自動加療を可能とさせている。

しかし、これらの装置においては、いずれもその構成か
ら、前記従来の徒手的治療における回復訓練時の背屈点
と座屈点での微細な治療操作、即ち、その運動量の微調
整と、最大屈点伸点での一時静止保持動作機構が組込ま
れていないので、治療者に負荷される運動は、背屈、座
屈点での折返しによる画一的な往復動に過ぎなく、人体
関節部の異常筋緊張緩和等の効果的な治療が適正に行え
ないという欠点があった。

本発明は、上述の問題点の解消のためになされたもので
、人体の各関節部前位を保持する保持台と連系し、運動
＋＋：１′において前記最大屈点伸点で静止保持可能と
した駆動機構に関係づけられた被可動部保持体を介して
、治療対象人体関節部に適合した運動力を伺与させるこ
とにより関節部症患等を矯正し治療させることのできる
電動関節運動装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的の達成のため、人体の肩、肘、手、
足等の関節部前位の非運動個所を保持するための保持台
と、前記保持台の前方にあって、可動個所を受け入れ、
且つ、固定するとともに、駆動手段と関係づけて前後又
は左右等の運動を与えることを可能とした被可動部保持
体と、前記被可動部保持体の運動始点と運動終点におい
て、治療者の関節部筋へ付与する運動付加を調整する限
界運動付加量調節手段と、前記限界運動付加時調　　　
　　ｌ。

整手段と関係づけて設定し、前記被可動部保持体に運動
始点又は終点で、限界運動付加時に、その状態を一定時
間持続させるためのタイマーと、から主構成した電動関
節運動装置を提供することを要旨とする。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づき具体的に説明
する。

第１図は、本発明に係る電動関節運動装置の全体構成を
示す概略斜視図、第２図は、その駆動機構の概要を示す
説明図、第３図は、装置の制御系統を示すブロック図、
第４図は、使用状態を示す説明図である。

即ち、図中１は人体の肩、肘、手、足等の関節部前位の
非運動個所を保持するための保持台を示し該保持台１は
人体関節部前位を保持できるように弾性体からなり、且
つ、足間節部前位を静置できるように該底面１ａを曲状
となし、更に両側面から固定できるように固定パントド
ｂを取着してなる。

２は、保持台１の前方に隣接して設置した被可動部保持
体で、該保持体２は、人体の関節部を含む可動個所を受
け入れ、且つ、該関節部とその先端部を両側面から固定
できるように、固定バンド２ａ、２ｂを取着するととも
に、静置される治療者の生理的関節軸に一致もしくは近
似して設置できるように適宜の幅をあけて基端３側を相
対向し　　、て凸状５となし、更に、該基端先方に人体
関節部後位を保持できる収容スペースを設けるとともに
、該先端部４を上方へ側面視略く字形に屈曲させてなる
被可動部保持体である。

そして、被可動部保持体２の内部には、第２図として示
すように、モータ１９と、該モータ１９の作動により駆
動し、且つ、ラック押え調整金具６と、通運動停止スイ
ッチ７等により制御される被可動部保持体駆動ラック８
等が内蔵されており、この駆動ラック８の駆動により前
記被可動部保持体２が上下動等の運動を行なうのである
。

この場合、前記被可動部保持体２の基端３に位置する凸
部５−側上部に設けた関節部回転軸９と、ぞの対向面の
凸部５上部に取付けた角度センサー１１（第１図参照）
とが該運動と一体となって回転し、且つ、雨音は同軸状
に配置しているので、下記制御系統Ｃとの連係により前
記関節部回転軸９に一致又は近似して保持体２に収容さ
れている治療者の関節部に応じた適正治療のための運動
、即ち、関節部回転軸９を中心としだ座屈１．背屈運動
と、その一時静止保持機能及び角度センサー１１からの
信号による該運動系統の調整が適格になされるようにな
る。

尚、該装置Ａは、前記人体関節部の前位部を装着する保
持台１の装入開口−側ＩＣを除き、その外側面に枠体Ｆ
を設置し、その内部に駆動機構等の諸機能体を内蔵させ
るようにしている。

一方、本発明に係る装置Ａの制御部２０及び制御系統Ｃ
等は、第３図で示す構成からなり、その操作は、治療動
作開始前に治療者の病態等に応じた矯正範囲の設定を行
なうことから進められる。

即ち、図中、１２で示す背屈角度調整器と、１３で示す
底屈角度ｉＦ］整器により治療対象者に応じた運動負荷
時の背屈角と底屈角の設定を行なう。

この設定範囲は、人体の各関連部可動域を基準として決
定され、治療者の矯正範囲に応じて微調整可能としてい
る。

次に、前記背屈点、底屈点での休止時間を設定する背屈
休止時間設定器１４と底屈休止時間設定器１５でそれぞ
れの休止時間を設定する。

即ち、人体関節部疾患の根源である脳卒中片麻３・Ｆ病
態等の治療においては、神経生理学的な観点からもその
異常筋緊張緩和運動を進めることが効果的であり、特に
この関節部背屈位伸張可動運動時において、前記のよう
に休止時間、即ち、静止保持時間を加えることは緩和効
果が大きくなるので、その病態異常筋緊張の程度に応じ
、伸張可動静止時間を設定するものである。

続いて、前記被可動部保持体２の駆動力を調整する限界
運動付加量調整手段、即ち該被可動部保持体の運動始点
と運動終点において、治療者の関節部筋へ付与する運動
付加を調整する動作力設定部１６の設定を行なう。

この動作力設定部１６における設定は、被治療者の病態
に応じた動作力により加療が適切に行なえ　　　　　　
　トるようになされるものであり、又、治療者が苦痛を
覚えない程度に勘案され、無理のない最大トルク値が設
定され、且つ、設定後の前記被可動部保持体２の運動始
点又は終点における限界運動付加時において、休止タイ
マー１４ａ　、　１５ａ　ｌ連係し、その運動状態を一
定時間持続させ、静止保持できるように構成している。

′　なお、これらの治療時間は、病態等を考慮し治療時
間設定器１８で適宜設定する。

しかして、第３図に示す電源１０に連結後動作スイッチ
１７を押下させると、駆動モータ１９が駆動し、これに
伴い前記関節部回転軸９と該回転軸９に同軸状に設けた
角度センサー１１が回転するとともに、被可動部保持体
２かまず、背屈方向に運動を始める。

即ち、この運動時において、角度センサー１１からの出
力信号が比較回路２７に入力され、前記背屈角度調整器
１２で設定した背屈角度に一致したときには制御部２０
の指示系統即ち、背屈休止タイマー１４２により該運動
を一時停止し、同時に該休止タイマー１４ａの休止動作
により前記背屈休止時間設定器１４で設定した休止時間
に達する迄この状態を静止保持させる。

又、休止後は、駆動モータ１９を逆転させて底屈方向に
被可動部保持体２を駆動させ、該運動時の動作制御を制
御部２０の指示系統、即ち、底屈休止タイマー１５ａに
より行なう。即ち、前記底屈休止時間設定器１５で設定
した底屈角度に到達したときには底屈体止夕・ｆマー１
５ａにより該運動を一時停止し、同時に該休止タイマー
１５ａの作動により前記底屈休止時間設定器１５で設定
した休止時間に達する迄この状態を静止保持させる。

そして再び背屈、更に底屈運動が繰返されるが、この運
動回数は制御部２０にインプットされ、その値は表示器
２１に入力される。

又、前述の動作スイッチ１７の押下と同時に起動される
治療時間設定タイマー２２が治療時間設定器１８で設定
した治療時間゛に達すると制御部２０に信号を送り、前
記駆動モータ１９等の駆動系を停止させ、ブザーを鳴動
し終了を知らせるようになる。

尚、前記動作を途中で停止させたい場合は、図示した停
止スイッチ２３を押下すると、その信号が制御部２０に
インプ・ントされ、同時に制御部２０の指示系統Ｃによ
りモータ１９の駆動を停止させることができる。

通常、前述の各治療項目の設定は、本運動装置Ａの動作
開始前に行なうことを基本とするが、目的により動作開
始後においても前記設定の変更操作を可能としている。

例えば、被可動部保持体２の運動中に動作力の設定変更
を動作力設定部１６の調整により行なった場合、変更前
の設定トルク値に対して新たにトルク値が変更されて設
定されたことを制御部２０で検出し、この変化値を変化
時点より５秒間新設定トルク値として組み込み、表示部
２１ａに送信するとともに、制御部２０においてもこの
トルク値を記憶し、且つ、変更トルク値でもって前記同
様被可動部保持体２への運動を行なわせるものとなる。

尚、前記変更直後のトルク値の表示は、前記のように５
秒間程度を表示期間とし、その後は、動作中の負荷トル
ク値を表示するように制御させている。

又、その他の設定値の変更も該変更動作と同様に行なう
ことができる。更に、制御部２０においては、前記設定
されたトルク値に従って被可動部保持体２が適正に駆動
されるよう駆動モータ１９の駆動力の制御機能を保有す
る。

即ち、前記駆動モータ１９は直流電動機構で構成され、
その発生するトルクは電流値に比例するので、この電流
値を制御することにより、被可動部保持体２に負荷され
る駆動力を設定した値以下で駆動させ得ることができる
のである。

一方、図示した負荷量検出部２３は、前記駆動モータ１
９に流れる駆動電流値を制御回路に直列に挿入した抵抗
の両端より電圧として取出し、これをＡＤ　（アナログ
ディジタル）変換部２４でディジタル量に変換した後、
制御部２０に取込み、制御部２０内でトルク値に換算変
換して、このトルク値と前記動作力設定部１６で設定し
た設定値と対照し、該トルク値が設定値以下であれば継
続した駆動を続　　　　　Ｆけさせ、又、設定値以上で
あれば−たんその値を監視（０，２秒程度）して確認後
、やはり設定値以上であれば制御部２０の指示系統Ｃに
より駆動を停止させる。即ち、駆動源のトルクは、負荷
に抗して発生するものであるから、トルク値が大きくな
ったということは、負荷が大きくなったことを、示すも
のである。

換言すれば、治療者が、被可動部において、抵抗を示し
ていることになるので、それ以上の力が加わらないよう
その時点で進行（駆動）を停止させるのである。

尚、停止後は、前記被可動部保持体２の背屈、座屈運動
時において設定した背屈角、底屈角に達したときと同様
に、背屈角体止時間設定器１４は底屈角休止時間設定器
１５で設定した休止時間を休止した後、反対方向への駆
動を開始する。

この際、背屈、底屈の角度設定・と、動作力の設定の両
方の設定操作を行なった場合の駆動形態は、その動作過
程で早く到達した設定値の起動により停止し、且つ、一
時休止、即ち、静止保持動作後送転動作に移ることにな
る。

前記モータ１９の駆動によるトルク力は、前記駆動系の
各部の摩擦力等と負荷トルクの和で表わされ、且つ、制
御部２０で該負荷トルクに対して摩擦トルク分を差引い
て表示部２１ａへ送信するので、表示部２１ａに表示さ
れたトルク値を知見することで、治療者の関節部におけ
る異常筋緊張の程度を客観的に評価することができるの
である。

このように、被可動部保持体２の運動時に生ずる麻痺し
た人体関節部筋張力抵抗負荷量を負荷量検出部２３等に
より検出し、制御部２０でトルク値に換算したものを表
示部２１ａに送り、この表示を知見することによって治
療者の異常筋緊張の程°度を確認できるので、この表示
状況から、例えば背屈、底屈運動付加量と、その折返し
点を既設定範囲内の所定区分において適宜ランダムに変
更して治療者の病態に即応した局部的な治療もできるよ
うになり、従って、従来の装置のように、設定範囲内の
画一的な往復動の繰返し運動でなく、病態に応じた微細
な操作ができる徒手的な治療法に近い動作により治療が
可能となる。

前記負荷量検出部２３は、治療者に対する適切な運動量
を付加させるように作動するだけでな（、又、安全面に
対しても考慮され配置されている。

例えば、前記動作力設定部１６の故障により前記被可動
部保持体２の運動が過負荷になったことを検知した場合
は、この信号を過負荷検出部２５に送り、この負荷量を
検出させるとともに、異常値検出信号を制御部２０に送
り、被可動部保持体２の駆動を緊急停止させるようにし
ている。

又、前記負荷量検出部２３、過負荷検出部２５等の制御
部信号系の故障の場合は、この時点で渦動運動停止スイ
ッチ２６が作動し、モータ１９の駆動電流を遮断させ、
事故を防止するとともに、直接制御部２０に信号を送り
ブザーを鳴動し故障があったことを周知させる。

この他、治療者が何らかの原因により痛みを感じたとき
に、直ちに運動を停止できるように手元非常停止スイッ
チ２８を備え、制御部２０に接続している。

このよう、に、本発明に係る電動関節運動装置Ａは、複
数の安全機構を有し、事故防止に万全を期している。

尚、前記実施例の説明において、角度調整器１２．１３
は背屈用、底屈用の二律の設定であり、休止時間設定器
１４．１５も２つで構成したが、これをファンクション
キーと１０ギとの組合わせによる設定等の採用で、簡略
化が可能であり、又、休止タイマー１４ａ、１５ａも同
じく２つの例を示したが１つで兼用することは可能であ
る。

かくして、第４図に示す使用例のように、足関節部の治
療の場合には、図示のように保持台１に治療者の足間節
部前位の非運動個所を保持させるとともに、その前方の
関節部、即ち、生理的関節軸を保持台１の前方に隣接さ
せた被可動部保持体２の回転軸９に一致或は近似するよ
うに該保持体２内に該関節部を含む可動個所を収容し、
更に前記駆動手段等により駆動させて該被治療者の関節
部属へ運動を付与し加療に供するものであり、又、　　
　　　　１図示しない別の態様として、手首関節部の治
療に際しては、前記同様、手首関節部前位を保持台１に
保持させるとともに、その前方の手首関節部における生
理的関節軸を該保持台１の前方に位置する被可動部保持
体２の回転軸９に一致或は近似するように該保持体ｚ内
に該関節部を含む可動個所を収容し、前記足関節部の治
療と同様操作により加療を行なうものである。

以上のように、本発明に係る電動関節運動装置は、人体
の肩、肘、手、足等の関節部の変形や拘縮の矯正等のた
め、該関節部前位の非運動個所を保持する保持台の前方
にあって、関節部を含む可　４゜動個所を受け入れ、且
つ、駆動手段と関係づけられた被可動部保持体に、限界
運動付加ｆｆ１ｌＪ１整手段と、該調整手段と関係づけ
て前記被可動部保持体の運動始点又は終点での限界運動
付加状態を一定時間持続させるためのタイマー等とを系
統づけてなるものであるから、治療者個人個人の病態に
合わせた適切な運動を、対象とする人体各間節部に付与
させることができるとともに、該運動時においても、治
療者の関節部属へ付与する運動付加量を容易に微調整で
きるのである。

又、タイマーの作動系統により前記被可動部保持体の運
動始点又は終点における限界運動付加時に、その状態を
一定時間持続できるので、人体関節部の異常筋緊張緩和
等の効果的な治療が行なえるので、その運動はあたかも
理学療法士や作業療法士等の徒手的治療による微細な揺
動動作に近いものとなる。そして、この運動が継続して
所定時間実施できるので、人体関節部の治療には好適な
装置として医療機関等へ提供できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動関節運動装置の全体構成を示
す概略斜視図、第２図は装置における駆動機構の概略構
成を示す説明図、第３図は装置の制御系統を示すブロッ
ク図、第４図は足関節部の・・・基端、４・・・先端部
、５・・・凸部、６・・・ランク押え調整金具、７・・
・通運動停止スイッチ、８・・・駆動ラック、９・・・
関節部回転軸、１０・・・電源、１１・・・角度センサ
ー、１２・・・背屈角度調整器、１３・・・底屈角度調
整器、１４・・・背屈休止時間設定器、１５・・・底屈
休止時間設定器、１６・・・動作力設定部、１７・・・
動作スイッチ、１８・・・治療時間設定器、１９・・・
駆動モータ、２０・・・制御部、２１・・・表示器、２
２・・・治療時間設定タイマー、２３・・・負荷量検出
部、２４・・・ＡＤ変換部、２５・・・過負荷検出部、
２６・・・渦動運動停止スイッチ、２７・・・比較回路
。 Ａ・・・電動関節運動装置、Ｃ・・・制御（指示）系統
。 特許出願人　　山陽電子工業株式会社 〃　　森中義広 同代理人　　弁理士　柳　野　隆　生：’　”’ｑ°ユ
ニｉ−１・１．ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）人体の肩、肘、手、足等の関節部、前位側の非運
   動個所を保持するための保持台と、 前記保持台の前方にあって、可動個所を受け入れ、且つ
   、固定するとともに、駆動手段と関係づけて上下、又は
   前後等の運動を与えることを可能とした被可動部保持体
   と、 前記被可動部保持体の運動始点と運動終点において、治
   療者の関節部筋へ付与する運動付加を調整する限界運動
   付加量調整手段と、 前記限界運動付加量調整手段と関係づけて設定し、前記
   被可動部保持体に運動始点又は終点で、限界運動付加時
   に、その状態を一定時間持続させるためのタイマーと、 からなる電動関節運動装置。
2. （２）被可動部保持体の回転軸と、前記人体の関節軸と
   を一致又は近似させてなる特許請求の範囲第１項記載の
   電動関節運動装置。