WO2019045051A1

WO2019045051A1 - 片麻痺前腕機能回復訓練装置及び方法

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Publication number: WO2019045051A1
Application number: PCT/JP2018/032373
Authority: WO
Inventors: 永余; 森本　隆志; 俊一前田; 光栄五十嵐
Original assignee: 国立大学法人鹿児島大学; 株式会社マルマエ
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-07
Also published as: US20210154080A1; JP7149539B2; CN111093588A; US11583463B2; JPWO2019045051A1; CN111093588B

Abstract

片麻痺前腕機能回復訓練装置は、前腕部（Ｓ）を装着する前腕装着部（２）を備える。前腕装着部（２）は、前腕部（Ｓ）を装着する前腕固定部（２２）と、前腕部（Ｓ）の手で把持可能な把持機構（２３）とを有する装着体（２０）と、装着体（２０）と嵌合し、前腕部（Ｓ）を中心として回転可能な内枠部（２Ｂ）と、内枠部（２Ｂ）をその回転方向に案内する外枠部（２Ａ）と、内枠部（２Ｂ）の回転角情報を取得しつつ内枠部（２Ｂ）の正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、正転では筋緊張とその上の伸張反射を引き起こす前腕装着部（２）の訓練目標筋を刺激とするために内枠部（２Ｂ）の角速度又は加速度を制御し、逆転では訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を内枠部（２Ｂ）に付与する一連の制御を行う制御部と、を備える。

Description

片麻痺前腕機能回復訓練装置及び方法

　本発明は、片麻痺前腕機能回復訓練装置及び方法に関する。

　脳卒中を発症すると左半身と右半身の一方に麻痺が残ることがある。左半身と右半身の一方に残る麻痺は、片麻痺と呼ばれる。この片麻痺は、リハビリテーションにより、機能の一部を回復させることが可能である。このリハビリテーションは、熟練した医師の手や療法士の手で行われる。しかしながら、訓練が長時間、長期間にわたるため、医師や療法士の身体的な負担が大きい。この負担を解消することを目的に、様々な訓練装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特開２０１２－０６１１０１号公報国際公開第２０１４／０９２０７６号特開２０１６－１０１４９７号公報

　しかしながら、上記特許文献１乃至３に開示された訓練装置においては、前腕部を装置に装着する必要があるが、前腕部の形や状態は被検者によって様々であり、場合によっては、前腕部の筋が萎縮して手首を真っ直ぐに伸ばすことが困難なこともある。したがって、前腕部を装置に装着する作業は煩雑であり、その作業は時間を要するものとなっていることから、訓練の効率の低下が懸念されている。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、訓練を効率良く行うことができる片麻痺前腕機能回復訓練装置及び方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置は、
　半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部を訓練して回復を促す片麻痺前腕機能回復訓練装置であって、
　前腕部を装着する前腕装着部を備え、
　前記前腕装着部は、
　前記前腕部を固定する前腕固定部と、前記前腕固定部で前記前腕部が固定された手で把持可能な把持機構とを有する装着体と、
　前記装着体と嵌合し、前記前腕部を中心として回転可能な内枠部と、
　前記内枠部をその回転方向に案内する外枠部と、
　前記内枠部の回転角情報を取得しつつ前記内枠部の正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、前記正転では前記前腕部の訓練目標筋を刺激するために前記内枠部の角速度又は加速度を制御し、前記逆転では前記訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を前記内枠部に付与する一連の制御を行う制御部と、
　を備える。

　この場合、前記把持機構は、
　前記前腕部の手で把持可能なように一方向に延びる棒状の部材であり、その長手方向に直交する断面が楕円状又は長円状であるグリップを、備え、
　前記長手方向に延びる回転軸回りの前記グリップの回転位置を調整する第１の調整機構と、
　前記内枠部の回転中心の中心軸を基準とする前記グリップのオフセットを調整する第２の調整機構と、
　前記内枠部の回転中心の中心軸の方向に関する前記グリップの位置を調整する第３の調整機構と、
　のいずれかをさらに備える、
　こととしてもよい。

　また、前記前腕固定部は、
　前記内枠部と嵌合するベース部と、
　両側から前記前腕部を狭持する一対のパッド部と、
　前記各パッド部を前記前腕部に押し付け可能であるとともにワンタッチ操作で前記前腕部への押し付けを解除可能に前記ベース部に取り付けられたラチェット機構と、
　を備える、
　こととしてもよい。

　前記ラチェット機構は、
　前記ベース部に対しスライド可能で、先端に前記パッド部が設けられたスライダを備え、
　前記スライダに目盛りが設けられている、
　こととしてもよい。

　前記内枠部又は前記前腕装着部には、前記前腕部の肘を付く肘付き台が設けられている、
　こととしてもよい。

　先端に、前記前腕固定部と連結する第１の連結部が設けられ、基端に、基台に取り付けられる取付部と連結する第２の連結部が設けられたアーム部を備え、
　前記第１の連結部と前記第２の連結部とにより、前記前腕固定部の位置を５自由度で調整可能である、
　こととしてもよい。

　前記取付部が、板状の部材に取り付け可能なバイス機構を備える、
　こととしてもよい。

　本発明の第２の観点に係る片麻痺前腕機能回復訓練方法は、
　半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部を訓練して回復を促す片麻痺前腕機能回復訓練方法であって、
　前記前腕部を固定する前腕固定部と、前記前腕固定部で前記前腕部が固定された手で把持可能な把持機構とを備える装着体に前記前腕部を装着する装着工程と、
　前記前腕部を中心として回転可能な内枠部に、前記装着体を挿入する挿入工程と、
　前記内枠部の回転角情報を取得しつつ前記内枠部の正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、前記正転では前記前腕部の訓練目標筋を刺激するために前記内枠部の角速度又は加速度を制御し、前記逆転では前記訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を前記内枠部に付与する一連の制御を行う制御工程と、
　を含む。

　本発明によれば、前腕部を装着する前腕装着部が、回転する内枠部と前腕部を装着する装着体とに分割されているので、装着体に前腕部を装着してから、内枠部に装着体を挿入するだけで、前腕部を装置内に容易に装着することができる。この結果、訓練を効率良く行うことができる。

本発明の実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置の構成を示す斜視図である。前腕装着部の外観を示す斜視図である。前腕装着部の内部構成（その１）を示す斜視図である。前腕装着部の内部構成（その２）を示す斜視図である。前腕装着部の内部構成（その３）を示す斜視図である。装着体の構成を示す斜視図である。装着体が内枠部に嵌め込まれる様子を示す図である。装着体が内枠部に嵌め込まれた様子を示す図である。前腕部が装着体に装着された状態を示す図である。装着体の上面図である。ラチェット機構の内部構成を示す透過図である。ラチェット機構の動作（その１）を示す模式図である。ラチェット機構の動作（その２）を示す模式図である。ラチェット機構の動作（その３）を示す模式図である。ラチェット機構の動作（その４）を示す模式図である。ラチェット機構の動作（その５）を示す模式図である。前腕固定部に設けられた目盛りの一例を示す図である。把持機構の内部構成（その１）を示す模式図である。把持機構の内部構成（その２）を示す模式図である。把持機構の調整機構による調整の様子を示す模式図である。肘付き台の設置例（その１）を示す図である。肘付き台の設置例（その２）を示す図である。ハンド部の構成（その１）を示す模式図である。ハンド部の構成（その２）を示す模式図である。前腕装着部とアーム部との連結部分の内部構成を示す模式図である。アーム部と取付部との連結部分の内部構成を示す模式図である。取付部の内部構成を示す模式図である。取付部が机に取り付けられた様子を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置の使用方法のフローチャートである。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その１）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その２）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その３）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その４）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その５）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その６）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その７）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その８）を示す図である。前腕装着部を分離できない一体型とした場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その９）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その１）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その２）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その３）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その４）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その５）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その６）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その７）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その８）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の前腕部の装着時間を計測する様子（その９）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その１）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その２）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その３）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その４）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その５）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その６）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その７）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その８）を示す図である。本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測する様子（その９）を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　図１に示すように、片麻痺前腕機能回復訓練装置１は、半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部Ｓ（図９参照）を訓練して回復を促す装置である。片麻痺前腕機能回復訓練装置１は、前腕装着部２と、アーム部３と、取付部４と、を備える。前腕装着部２には被検者の前腕部Ｓが装着される。アーム部３は、一方向に延びる棒状の部材である。取付部４は、机５に取り付けられる。

　アーム部３の基端は、取付部４に取り付けられる。前腕装着部２は、アーム部３の先端に取り付けられる。アーム部３は、取付部４に対して回動可能であり、前腕装着部２は、アーム部３に対して回動可能である。したがって、片麻痺前腕機能回復訓練装置１では、取付部４が机５に取り付けられた状態で、前腕装着部２を前腕部Ｓを動かし易い位置に位置決め可能である。そのような位置に前腕装着部２が位置決めされて、前腕部Ｓが装着される。

　まず、前腕装着部２の構成について説明する。前腕装着部２は、図２に示すように、外枠部２Ａと、内枠部２Ｂと、制御部２Ｃと、を備える。内枠部２Ｂは、制御部２Ｃの駆動により、外枠部２Ａに対して回転する。

　図２では、外枠部２Ａの筐体２Ａａが示されている。この筐体２Ａａを取り除くと、図３に示すように、外枠部２Ａの回転ガイド２Ａｂが外部に露出する。外枠部２Ａの回転ガイド２Ａｂは、最上部でアーム部３に連結されている。回転ガイド２Ａｂは、円環状の部材であり、内枠部２Ｂをその円周方向に案内する。

　外枠部２Ａの回転ガイド２Ａｂには、図４に示すように、複数のベアリング２Ａｃが設けられている。これに対応して、内枠部２Ｂの外周には、円周方向に沿ってベアリング２Ａｃと嵌合する溝部２Ｂａが設けられている。ベアリング２Ａｃは、溝部２Ｂａに嵌まりつつ、内枠部２Ｂを円滑に回転させる。

　内枠部２Ｂは、回転ガイド２Ａｂに沿って回転する。内枠部２Ｂには、後述する制御部２Ｃのタイミングベルト２Ｃａが巻回されるプーリ２Ｂｂが設けられている。プーリ２Ｂｂの外周には、タイミングベルト２Ｃａと係合する溝が形成されている。タイミングベルト２Ｃａがこの溝と係合し、プーリ２Ｂｂとタイミングベルト２Ｃａとは滑りなく回転する。

　制御部２Ｃは、図５に示すように、タイミングベルト２Ｃａと、プーリ２Ｃｂと、回転駆動部２Ｃｃと、を備える。タイミングベルト２Ｃａは、前述のように、プーリ２Ｂｂと、プーリ２Ｃｂとに巻回され、両者を連結している。プーリ２Ｃｂは、回転駆動部２Ｃｃの回転軸に接続されている。

　回転駆動部２Ｃｃは、外枠部２Ａに取り付けられており、モータ及びエンコーダを有している。回転駆動部２Ｃｃのモータが回転すると、プーリ２Ｃｂが回転し、タイミングベルト２Ｃａを介してプーリ２Ｃｂ、すなわち内枠部２Ｂが外枠部２Ａに対して回転する。回転駆動部２Ｃｃのエンコーダは、回転駆動部２Ｃｃの回転軸の回転角度を検出する。一方、内枠部２Ｂが回転すると、タイミングベルト２Ｃａを介してプーリ２Ｃｂが回転可能となっている。

　制御部２Ｃは、内枠部２Ｂの回転を制御する。具体的には、制御部２Ｃは、エンコーダで内枠部２Ｂの回転角情報を取得しつつモータで内枠部２Ｂの正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、正転では筋緊張とその上の伸張反射を引き起こす前腕部の訓練目標筋を刺激するために内枠部２Ｂの角速度又は加速度を制御し、逆転では訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を内枠部２Ｂに付与する一連の制御を行う。

　図４に示すように、前腕装着部２は、装着体２０を備える。装着体２０は、前腕部Ｓに装着された後、内枠部２Ｂに嵌合される。装着体２０が装着されることで、内枠部２Ｂは、前腕部Ｓを中心として回転可能となる。図６に示すように、装着体２０は、ベース部２１と、前腕固定部２２と、把持機構２３とを備える。

　ベース部２１は、図７に示すように、内枠部２Ｂに嵌合される。内枠部２Ｂの内側壁には、内側に向けて突出する一対の突出部２Ｂｃが設けられている。一方、ベース部２１には、一対の突出部２１Ｂｃが設けられている。図７に示すように、装着体２０が内枠部２Ｂ内に挿入されると、図８に示すように、内枠部２Ｂの一対の突出部２Ｂｃと、装着体２０の一対の突出部２１Ｂｃとが、装着体２０の挿入方向と内枠部２Ｂの回転方向とに当接する。これにより、装着体２０と内枠部２Ｂとは、一体となって、外枠部２Ａに対して回転可能となる。

　前腕固定部２２は、図９に示すように、前腕部Ｓを固定する。前腕固定部２２は、一対のパッド部２２Ａと、一対のラチェット機構２２Ｂと、を備える。図１０に示すように、一対のパッド部２２Ａは、互いに対向して配置され、両側から前腕部Ｓを狭持する。ラチェット機構２２Ｂは、各パッド部２２Ａを前腕部Ｓに押し付け可能であるとともにワンタッチ操作で前腕部Ｓへの押し付けを解除可能にベース部２１に取り付けられている。

　図１０に示すように、ラチェット機構２２Ｂは、スライダ２２Ｂａと、筐体２２Ｂｂと、を備える。図１１に示すように、筐体２２Ｂｂは、係止枠２２Ｂｂａと、突出部２２Ｂｂｂと、スプリング２２Ｂｂｃと、解除部２２Ｂｂｄと、を備える。スライダ２２Ｂａは、棒状体であり、一端にパッド部２２Ａが取り付けられている。スライダ２２Ｂａの下面には、長手方向に沿って複数の穴２２Ｂａａが設けられている。係止枠２２Ｂｂａは、筐体２２Ｂｂの矩形状の内部空間に挿入されている。係止枠２２Ｂｂａは、矩形状の枠であり、この係止枠２２Ｂｂａの枠内をスライダ２２Ｂａが通過している。また、係止枠２２Ｂｂａの枠内には突出部２２Ｂｂｂが設けられている。突出部２２Ｂｂｂがスライダ２２Ｂａの穴２２Ｂａａに入り込むことにより、スライダ２２Ｂａが位置決めされる。

　解除部２２Ｂｂｄは、係止枠２２Ｂｂａの上部に設けられている。突出部２２Ｂｂｂでは、パッド部２２Ａ側の面がスライダ２２Ｂａの移動方向に対して直交しており、パッド部２２Ａと反対側の面がスライダ２２Ｂａの移動方向に対して傾斜している。したがって、図１２Ａに示すように、解除部２２Ｂｂｄが押下されていない状態でも、図１２Ｂに示すように、スライダ２２Ｂａは、パッド部２２Ａ側にスライドすることが可能である一方、図１２Ｃに示すように、スライダ２２Ｂａは、パッド部２２Ａと反対側にスライドすることが制限される。

　また、係止枠２２Ｂｂａは、スプリング２２Ｂｂｃで支持されており、筐体２２Ｂｂ内の内部空間を上下方向に変位可能となっている。したがって、図１２Ｄ及び図１２Ｅに示すように、解除部２２Ｂｂｄが押下された場合には、係止枠２２Ｂｂａが下側に移動し、突出部２２Ｂｂｂと穴２２Ｂａａとのロックが解除され、スライダ２２Ｂａをパッド部２２Ａの反対側にスライドさせることが可能となる。

　このように、前腕固定部２２では、ラチェット機構２２Ｂにより、容易に一対のパッド部２２Ａで挟み込むことができるようになっている。

　また、スライダ２２Ｂａには、目盛り２２Ｂａｂが設けられている。図１３に示すように、目盛り２２Ｂａｂが色付けされており、その色によるパターンが目盛りとなっている。この目盛り２２Ｂａｂにより、前腕部Ｓを装着体２０の中心に合わせやすくなっている。なお、目盛り２２Ｂａｂは色付けされてなくてもよく、等間隔で線が配列されて目盛りが構成されていてもよい。

　把持機構２３は、前腕部Ｓが前腕固定部２２に固定された状態で、前腕部Ｓの手が把持可能な位置に設けられている。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、把持機構２３は、グリップ部２３Ａと、第１の調整機構２３Ｂと、第２の調整機構２３Ｃと、第３の調整機構２３Ｄと、を備える。

　グリップ部２３Ａは、前腕部Ｓの先端の手で把持可能に一方向に延びる棒状の部材であり、長手方向に直交する断面が楕円状又は長円状である。第１の調整機構２３Ｂは、図１５に示すように、長手方向に延びる回転軸回り（矢印αの回転方向）のグリップ部２３Ａの回転位置を調整する。第１の調整機構２３Ｂは、グリップ部２３Ａの向きを固定可能である。この第１の調整機構２３Ｂにより、グリップ部２３Ａの向き（回転位置）を位置決めして、グリップ部２３Ａの幅を調整し、手で握り易くすることができる。

　第２の調整機構２３Ｃは、内枠部２Ｂの回転中心の中心軸を基準とするグリップ部２３Ａのオフセットを調整する。具体的には、第２の調整機構２３Ｃは、回転中心軸２３Ｅを中心に回転可能な板状部材であり、板状部材の回転（矢印βの方向の回転）により、グリップ部２３Ａのオフセットを調整する。第２の調整機構２３Ｃは、グリップ部２３Ａの矢印βの方向の位置を固定可能である。この第２の調整機構２３Ｃにより、前腕部Ｓの手首の角度に応じてグリップ部２３Ａを握り易い位置に位置決めすることができる。

　第３の調整機構２３Ｄは、内枠部２Ｂの回転中心の中心軸の方向（矢印γの方向）に関するグリップ部２３Ａの位置を調整する。具体的には、回転中心軸２３Ｅが矢印γの方向に移動することにより、グリップ部２３Ａの位置が調整される。第３の調整機構２３Ｄは、グリップ部２３Ａの矢印γの方向の位置を固定可能である。この第３の調整機構２３Ｄにより、前腕部Ｓの長さ（距離）に応じてグリップ部２３Ａを握り易い位置に位置決めすることができる。

　このように、把持機構２３では、グリップ部２３Ａの向き及び位置を調整して、手で握り易くすることができる。なお、本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置１は、第１の調整機構２３Ｂ、第２の調整機構２３Ｃ及び第３の調整機構２３Ｄを備えるものとしたが、いずれかを備えているだけでもよい。

　なお、図１６Ａに示すように、装着体２０に、肘付き台２４が取り付けられるようにしてもよい。肘付き台２４において、実際に肘が付く場所にはパッド部２４Ａが設けられている。また、図１６Ｂに示すように、内枠部２Ｂに、肘付き台２５が取り付けられるようにしてもよい。肘付き台２５において、実際に肘が付く場所には、パッド部２５Ａが設けられている。このように、肘付き台２４，２５を設けることにより、前腕装着部２に装着された前腕部Ｓを無理なく支えることができる。

　次に、アーム部３の構成について説明する。図１８に示すように、アーム部３は、アーム本体３Ａを備える。アーム本体３Ａは、その基端部から先端に向かって一方向に延びる棒状の部材である。

　アーム部３は、前腕装着部２と連結される部分において、先端カバー３Ｂと、球体部３Ｃと、取付部３Ｄと、を備える。先端カバー３Ｂと、球体部３Ｃと、取付部３Ｄとで、前腕固定部２２と連結する第１の連結部が構成される。

　アーム本体３Ａには、先端カバー３Ｂが取り付けられており、球体部３Ｃは、アーム本体３Ａと、先端カバー３Ｂとの間に、球体部３Ｃが回転可能に狭持されている。球体部３Ｃは、取付部３Ｄと一体化しており、取付部３Ｄに前腕装着部２が接続されている。したがって、球体部３Ｃにより、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、前腕装着部２は、アーム部３に対して、３自由度に回転可能である。球体部３Ｃは、アーム本体３Ａと先端カバー３Ｂとのねじの締め付けにより、固定される。取付部３Ｄと球体部３Ｃは一直線ではなく、ずらして接続しているため、球体部３Ｃの鉛直方向を中心とした回転により、距離の微調整が可能となっている。

　アーム部３は、図１９に示すように、取付部４と連結される部分において、回転部３Ｅと、回転部３Ｆと、を備える。回転部３Ｅと、回転部３Ｆとで第２の連結部が構成される。回転部３Ｅは、取付部４の取付面（例えば机５の上面）と垂直な回転軸を有し、アーム部３をその回転軸まわりに回転させる。さらに、回転部３Ｆは、回転部３Ｅの回転軸に垂直な回転軸まわりにアーム部３を回転させる。これにより、アーム部３の先端の前腕装着部２の位置調整が可能である。回転部３Ｅ，３Ｆは、それぞれの回転軸方向のアーム部３の向きをねじ締めにより固定可能である。

　このように、アーム部３では、第１の連結部と第２の連結部とにより、前腕固定部２２の位置を５自由度で調整可能である。

　次に、取付部４の構成について説明する。取付部４は、アーム部３の基端部（第２の連結部）を机５等の板状の部材（基台）に取り付け可能なバイス機構である。図２０に示すように、取付部４は、筐体４Ａと、下板部４Ｂと、パッド部４Ｃと、締結部４Ｄと、補助締結部４Ｅと、を備える。

　筐体４Ａには、アーム部３が載置されており、取付対象の机５の上に設置される。下板部４Ｂは、取付対象の机５の下部に設置される。下板部４Ｂには、机５の板の裏側に当接するパッド部４Ｃが接続されている。机５の板が、筐体４Ａの裏面と下板部４Ｂとに挟まれた状態で締結部４Ｄ及び補助締結部４Ｅによって締結されることによって、すなわち筐体４Ａの裏面と、パッド部４Ｃとが机面を狭持することによって、図２１に示すように、取付部４が、机５等に固定される。

　次に、片麻痺前腕機能回復訓練装置１の動作について説明する。

　図２２に示すように、まず、取付部４を机５等に取り付ける（ステップＳ１；取付工程）。具体的には、机５の板状の部分に、筐体４Ａを机面の上に配置するとともに、下板部４Ｂを机面の下に配置して、締結部４Ｄ及び補助締結部４Ｅで、筐体４Ａと下板部４Ｂとを挟み込んで、取付部４を机５に取り付ける。なお、この取り付け前に、アーム部３が取付部４に接続されるようにしてもよいし、取付部４が机５に固定された後にアーム部３が取付部４に接続されるようにしてもよい。

　続いて、アーム部３を動かして、前腕装着部２を適切な位置に位置決めする（ステップＳ２；位置決め工程）。具体的には、回転部３Ｅ，３Ｆを回転させてアーム部３の延びる方向を決めた後、球体部３Ｃを回転させて、前腕装着部２の姿勢を変更して、前腕装着部２を、挿入した前腕部Ｓが動かし易い位置に位置決めする。

　続いて、装着体２０に前腕部Ｓを装着する（ステップＳ３；装着工程）。まず、手でグリップ部２３Ａを握った状態で、前腕部Ｓをベース部の上に載せる。この場合、グリップ部２３Ａを握るのが困難な場合には、グリップ部２３Ａの向き及び位置を、第１の調整機構２３Ｂ、第２の調整機構２３Ｃ、第３の調整機構２３Ｄにより調整することができる。

　その後、前腕固定部２２を用いて、前腕部Ｓを装着体２０に固定する。具体的には、一対のラチェット機構２２Ｂのスライダ２２Ｂａを前腕部Ｓの方向にスライドさせて、パッド部２２Ａを前腕部Ｓに押し当てる。この場合、前腕部Ｓは、装着体２０の中心に位置するのが望ましい。

　続いて、装着体２０を前腕装着部２の内枠部２Ｂに挿入する（ステップＳ４；挿入工程）。具体的には、装着体２０の突出部２１Ｂｃを、内枠部２Ｂの突出部２Ｂｃに当接するように、装着体２０を前腕装着部２内に挿入する。

　続いて、前腕部Ｓの訓練を行う（ステップＳ５；制御工程）。具体的には、制御部２Ｃは、制御部２Ｃのエンコーダで回転角情報を取得しつつモータを駆動して内枠部２Ｂの正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、正転では筋緊張とその上の伸張反射を引き起こす前腕部Ｓの訓練目標筋を刺激とするために内枠部２Ｂの角速度又は加速度を制御し、逆転では筋の刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を内枠部２Ｂに付与する一連の制御を行う。

　これにより、例えば、前腕部Ｓについて急加速回内（又は回外）他動運動を行い、回外（または回内）の随意的自動運動を行わせる。ここで、随意的回外（又は回内）をさせる前に回内（又は回外）方向に急加速の促通刺激を与えることができる。急加速促通刺激によって、伸張反射が促され、効果的な訓練が期待できる。

　以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、前腕部Ｓを装着する前腕装着部２が、回転する内枠部２Ｂと前腕部Ｓを装着する装着体２０とに分割されているので、装着体２０に前腕部Ｓを装着してから、内枠部２Ｂに装着体２０を挿入するだけで、前腕部Ｓを装置内に容易に装着することができる。この結果、訓練を効率良く行うことができる。

　また、本実施の形態によれば、手首の屈曲・進展の状態に対応してグリップ部２３Ａの向き及び位置を調整することができるので、手でグリップ部２３Ａを握り易くなっている。これにより、訓練を効率良く行うことができる。

　また、本実施の形態によれば、ラチェット機構２２Ｂにより、前腕部Ｓを装着体２０に固定しているので、前腕部Ｓを固定する作業が容易になる。ラチェット機構２２Ｂでなく、ねじ締めにより前腕部Ｓを固定するよりも迅速に前腕部Ｓを固定することが可能であり、解除もワンタッチで行うことができる。

　また、本実施の形態によれば、アーム部３により、前腕装着部２の位置を、訓練をし易い位置（前腕部の回内、回外運動がし易い位置）に位置決めすることができるので、訓練の効果を最大限に発揮することができる。

　また、本実施の形態によれば、取付部４により、様々な場所に片麻痺前腕機能回復訓練装置１を設置することができるので、その汎用性を高めることができる。取付部４を固定していた専用台には電源ボックスと制御ユニットを収納することができ、さらに、振動・電気刺激などの補助刺激装置を収納することができる。このような専用台は一般的な机より背が低いため、机の下などの台ごと入れることができる。

　図２３Ａ～図２３Ｉに示すように、従来のように、前腕装着部２を分離できない一体型のものとした場合の前腕部Ｓの装着時間を計測した。前腕部Ｓを前腕装着部２の前に置いた状態で装着を開始する（図２３Ａ；００分００秒）。手首を伸ばしながら前腕部Ｓを前腕装着部２に挿入する（図２３Ｂ；００分１５秒）。前腕装着部２に前腕部Ｓを押し入れようとすると（図２３Ｃ；００分２５秒）、手が把持機構２３にあたるので（図２３Ｄ；００分４１秒）、把持機構２３を取り外した後（図２３Ｅ、図２３Ｆ；００分４１秒～００分４４秒）、手を開いて把持機構２３を入れてから（図２３Ｇ；００分５０秒）、把持機構２３を固定した（図２３Ｈ；０１分０２秒）。その後、手首を固定し装着が完了した（図２３Ｉ；０１分２８秒）。このように、一体のままで前腕部Ｓを前腕装着部２に装着した場合には、１分２８秒を要した。

　これに対して、図２４Ａ～図２４Ｉに示すように、本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置１を用いた場合の前腕部Ｓの装着時間を計測した。装着が開始された後（図２４Ａ；００分００秒）、手の下から把持機構２３を入れ（図２４Ｂ；００分０１秒）、把持機構２３を手で握らせ（図２４Ｃ；００分０４秒）、手首を左右の前腕固定部２２で押さえる（図２４Ｄ；００分０８秒）。そして、手首を固定し前腕部Ｓの装着体２０への装着が完了する（図２４Ｅ；００分１５秒）。そして、装着体２０を前腕装着部２に嵌め込む（図２４Ｆ、図２４Ｇ、図２４Ｈ；００分１８秒～００分１９秒～００分２１秒）。装着体２０を前腕装着部２の最奥まで嵌め込むと、装着が完了する（図２４Ｉ；００分２４秒）。このように、本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置１では、装着に２４秒しか要しなかった。

　また、図２５Ａ～図２５Ｉに示すように、本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置１を用いた場合の重度の患者の前腕部の装着時間を計測した。まず、指、手首を伸ばしながら装着体２０を前腕部Ｓの下から入れ（図２５Ａ；００分００秒）、前腕部Ｓを装着体２０の上に置く（図２５Ｂ；００分０３秒）。さらに、手首を押しながら真っ直ぐに伸ばしながら（図２５Ｃ；００分１５秒）、手首を前腕固定部２２で挟んで前腕部Ｓを装着体２０に固定する（図２５Ｄ；００分３９秒）。続いて、指を１本ずつ把持機構２３にかけ（図２５Ｅ；０１分０３秒）、装着体２０の装着を完了させる（図２５Ｆ；０１分１６秒）。この状態で、装着体２０を前腕装着部２の中に嵌め込み（図２５Ｇ、図２５Ｈ；０１分１９秒～０１分２５秒）。装着体２０が前腕装着部２の最奥まで入ると、装着が完了する（図２４Ｉ；０１分２７秒）。このように、本実施の形態に係る片麻痺前腕機能回復訓練装置１では、重度の患者でも、その装着時間は１分２７秒であった。

　この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

　なお、本願については、２０１７年８月３１日に出願された日本国特許出願２０１７－１６７５４０号を基礎とする優先権を主張し、本明細書中に日本国特許出願２０１７－１６７５４０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

　本発明は、半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部を訓練して回復を促すのに適用することができる。

　１　片麻痺前腕機能回復訓練装置、２　前腕装着部、２Ａ　外枠部、２Ａａ　筐体、２Ａｂ　回転ガイド、２Ａｃ　ベアリング、２Ｂ　内枠部、２Ｂａ　溝部、２Ｂｂ　プーリ、２Ｂｃ　突出部、２Ｃ　制御部、２Ｃａ　タイミングベルト、２Ｃｂ　プーリ、２Ｃｃ　回転駆動部、３　アーム部、３Ａ　アーム本体、３Ｂ　先端カバー、３Ｃ　球体部、３Ｄ　取付部、３Ｅ，３Ｆ　回転部、４　取付部、４Ａ　筐体、４Ｂ　下板部、４Ｃ　パッド部、４Ｄ　締結部、４Ｅ　補助締結部、５　机、２０　装着体、２１　ベース部、２１Ｂｃ　突出部、２２　前腕固定部、２２Ａ　パッド部、２２Ｂ　ラチェット機構、２２Ｂａ　スライダ、２２Ｂａａ　穴、２２Ｂａｂ　目盛り、２２Ｂｂ　筐体、２２Ｂｂａ　係止枠、２２Ｂｂｂ　突出部、２２Ｂｂｃ　スプリング、２２Ｂｂｄ　解除部、２３　把持機構、２３Ａ　グリップ部、２３Ｂ　第１の調整機構、２３Ｃ　第２の調整機構、２３Ｄ　第３の調整機構、２３Ｅ　回転中心軸、２４，２５　肘付き台、２４Ａ，２５Ａ　パッド部、Ｓ　前腕部

Claims

　半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部を訓練して回復を促す片麻痺前腕機能回復訓練装置であって、
　前腕部を装着する前腕装着部を備え、
　前記前腕装着部は、
　前記前腕部を固定する前腕固定部と、前記前腕固定部で前記前腕部が固定された手で把持可能な把持機構とを有する装着体と、
　前記装着体と嵌合し、前記前腕部を中心として回転可能な内枠部と、
　前記内枠部をその回転方向に案内する外枠部と、
　前記内枠部の回転角情報を取得しつつ前記内枠部の正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、前記正転では前記前腕部の訓練目標筋を刺激するために前記内枠部の角速度又は加速度を制御し、前記逆転では前記訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を前記内枠部に付与する一連の制御を行う制御部と、
　を備える、
　片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　前記把持機構は、
　前記前腕部の手で把持可能なように一方向に延びる棒状の部材であり、その長手方向に直交する断面が楕円状又は長円状であるグリップを、備え、
　前記長手方向に延びる回転軸回りの前記グリップの回転位置を調整する第１の調整機構と、
　前記内枠部の回転中心の中心軸を基準とする前記グリップのオフセットを調整する第２の調整機構と、
　前記内枠部の回転中心の中心軸の方向に関する前記グリップの位置を調整する第３の調整機構と、
　のいずれかをさらに備える、
　請求項１に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　前記前腕固定部は、
　前記内枠部と嵌合するベース部と、
　両側から前記前腕部を狭持する一対のパッド部と、
　前記各パッド部を前記前腕部に押し付け可能であるとともにワンタッチ操作で前記前腕部への押し付けを解除可能に前記ベース部に取り付けられたラチェット機構と、
　を備える、
　請求項１又は２に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　前記ラチェット機構は、
　前記ベース部に対しスライド可能で、先端に前記パッド部が設けられたスライダを備え、
　前記スライダに目盛りが設けられている、
　請求項３に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　前記内枠部又は前記前腕装着部には、前記前腕部の肘を付く肘付き台が設けられている、
　請求項１から４のいずれか一項に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　先端に、前記前腕固定部と連結する第１の連結部が設けられ、基端に、基台に取り付けられる取付部と連結する第２の連結部が設けられたアーム部を備え、
　前記第１の連結部と前記第２の連結部とにより、前記前腕固定部の位置を５自由度で調整可能である、
　請求項１から５のいずれか一項に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　前記取付部が、板状の部材に取り付け可能なバイス機構を備える、
　請求項６に記載の片麻痺前腕機能回復訓練装置。
　半身が麻痺した患者において、麻痺している方の前腕部を訓練して回復を促す片麻痺前腕機能回復訓練方法であって、
　前記前腕部を固定する前腕固定部と、前記前腕固定部で前記前腕部が固定された手で把持可能な把持機構とを備える装着体に前記前腕部を装着する装着工程と、
　前記前腕部を中心として回転可能な内枠部に、前記装着体を挿入する挿入工程と、
　前記内枠部の回転角情報を取得しつつ前記内枠部の正転、停止、逆転、停止を繰り返し行い、前記正転では前記前腕部の訓練目標筋を刺激するために前記内枠部の角速度又は加速度を制御し、前記逆転では前記訓練目標筋への刺激を持続して筋緊張を維持するために抵抗力を前記内枠部に付与する一連の制御を行う制御工程と、
　を含む、
　片麻痺前腕機能回復訓練方法。