CN105338943A - 训练装置 - Google Patents

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CN105338943A CN201480028956.0A CN201480028956A CN105338943A CN 105338943 A CN105338943 A CN 105338943A CN 201480028956 A CN201480028956 A CN 201480028956A CN 105338943 A CN105338943 A CN 105338943A
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富崎秀德
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Kagoshima University NUC
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

训练装置(1)是用于训练肢体部位的装置，该训练装置(1)具备：开关(25、26)，其供肢体部位进行操作；以及减负机构(3)，其在容许肢体部位的上下运动的同时产生针对其自重的阻力。

Description

训练装置
技术领域
本文公开的内容涉及用于训练需要恢复运动功能的患者的肢体部位的装置。
背景技术
对于脑中风等脑血管疾病的患者，作为后遗症，存在着在身体的一部分残留有麻痹的情况。为了使残留有麻痹的身体的运动功能恢复，提出了各种各样的装置。例如在专利文献1中，公开了具备供患者的上肢进行操作的2个开关的训练装置。该训练装置通过使患者的上肢反复操作2个开关，来反复产生上肢的伸展运动及弯曲运动。此外，在专利文献2中，公开了具备安装于患者上肢的安装部以及悬吊安装部的4根线的训练装置。该训练装置按照上肢的运动进行4根线的卷绕及放出，由此辅助上肢的运动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-346108号公报
专利文献2：日本特开2012-61101号公报
发明内容
发明要解决的课题
对于使用专利文献1中记载的训练装置的训练而言，可以设想到无法通过患者自身的力量将上肢移动到开关处的情况。这种情况下，无法得到期待的效果。另一方面，对于专利文献2中记载的训练装置而言，为了按照上肢的运动同时进行4根线的卷绕或者放出，需要较多的力传感器及马达。此外，需要协调这些力传感器及马达的复杂控制。因此，装置复杂化及高成本化的可能性较高。
因此，本文公开的目的在于提供一种能够以简单的结构实施有效的训练的装置。
用于解决课题的手段
本文公开的训练装置是用于训练肢体部位的装置，其中，该训练装置具备：供肢体部位进行操作的开关；以及减负机构，其在容许肢体部位的上下运动的同时产生针对肢体部位的自重的阻力。
发明效果
根据本文公开的内容，能够通过简单的结构实施有效的训练。
附图说明
图1是训练装置的立体图。
图2是示出开关的位置的调节机构的侧视图。
图3是示出护胸部的变形例的立体图。
图4是示出训练中的状态的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细的说明。在说明中，对具有相同要素或者相同功能的要素赋予相同的标号，并省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式的训练装置1用于训练需要恢复运动功能的患者的上肢。作为需要恢复运动功能的患者，可以列举出例如由脑中风等脑血管疾病而在身体的一部分残留有麻痹的患者。训练装置1具备作业台2、减负机构3、电刺激产生部4、振动刺激产生部5、控制部6。
作业台2设置在地面上，在作业台2周围配置有患者用的椅子11(参照图4)。以下说明中的“前后左右”是指以从患者观察的近前侧为后侧，里侧为前侧的方向。作业台2由铝框架等构成，呈现大致长方体的外形。作业台2的长边沿着左右方向。在作业台2的下部的四角分别设有脚部20。
作业台2的上部2a位于坐在椅子11上的患者的胸部的高度。上部2a设有顶板21、第1支承板22、第2支承板23、护胸部24。顶板21配置为水平，在左右方向上位于作业台2的中央，并且，靠近作业台2的后缘。
第1支承板22与顶板21的后侧相邻，并且从作业台2的后缘呈舌状地伸出。在第1支承板22上设有供患者的上肢进行操作的第1开关25。即，训练装置1还具备第1开关25。第1开关25具有圆顶状的按钮25a，通过按下按钮25a来切换第1开关25的开/关。
如图1及图2所示，在顶板21上设有在前后方向上延伸的引导部21a以及安装在引导部21a上的前后滑动部21c。前后滑动部21c的位置能够沿着引导部21a而变更。前后滑动部21c上设有铅直的支柱21b以及安装在支柱21b上的上下滑动部21d。上下滑动部21d的位置能够沿着支柱21b变更。
第2支承板23安装在上下滑动部21d上，并且向后方伸出而与顶板21对置。在第2支承板23上设有供患者的上肢进行操作的第2开关26。即，训练装置1还具备第2开关26。第2开关26具有圆顶状的按钮26a，通过按下按钮26a来切换第2开关26的开/关。第2开关26比第1开关25靠前方，并且比第1开关25靠上方。
在第2支承板23的后部形成有朝向后方变低的倾斜部23a。通过该倾斜部23a，想要按下第2开关26的按钮26a的患者的上肢不容易挂到第2支承板23的后部。在第2支承板23的前部形成有铅直的立起壁23b。通过该立起壁23b，防止了患者的上肢向前方过度移动而从第2支承板23脱落。
能够通过变更前后滑动部21c的位置来调节前后方向上的第2支承板23及第2开关26的位置。即，前后滑动部21c构成了前后方向上的第2开关26的位置的调节机构A1。此外，能够通过变更上下滑动部21d的位置来调节第2支承板23及第2开关26的高度。即，上下滑动部21d构成了第2开关26的高度的调节机构A2。这样，训练装置1还具备在前后方向及上下方向上调节第2开关26的位置的调节机构A1、A2。
另外，在比前后滑动部21c靠后方的位置，在引导部21a上覆盖有褶皱状的罩27。罩27的后侧端部被固定在引导部21a的后侧端部，罩27的前侧端部被固定在前后滑动部21c上。罩27随着前后滑动部21c的位置的变更而伸缩。通过罩27，防止了患者的上肢接触引导部21a。
此外，在支柱21b的上端部设有下落防止部28，该下落防止部28产生阻碍调节高度时第2开关26的下降的力。下落防止部28具有从支柱21b向前方突出的卷绕轴28a以及卷绕在卷绕轴28a上的板簧28b，板簧28b的端部被固定在上下滑动部21d上。随着上下滑动部21d向下方移动，板簧28b被从卷绕轴28a拉出，针对上下滑动部21d的下降产生阻力。由此，第2开关26及其支承部件(第2支承板23及上下滑动部21d)的重量减轻，因此，容易调节第2开关26的高度。
护胸部24具有沿着第1支承板22的周缘延伸的护胸框架24a以及包覆护胸框架24a的缓冲部24b。护胸框架24a的两端部被固定在作业台2的上部2a。护胸部24限制患者的胸部向开关25、26侧移动。在想要操作开关25、26时，如果限制了胸部向开关25、26侧移动，则需要使上肢相应地多运动。因此，通过限制胸部的移动，能够确保上肢的运动量。
如图3所示，第1支承板22也可以呈长边沿着前后方向的长方形。护胸部24也可以由只设置于第1支承板22的近前侧的短边的缓冲部24c构成。根据这样的结构，第1支承板22及护胸部24在左右方向上的占有范围变小，不会妨碍不能抬肘的患者的上肢的动作。
如图1所示，减负机构3具有吊带30、线31、线引导部32、张力赋予部33、张力传感器34、张力调节机构35。吊带30是安装于患者的手腕的安装部，呈包围手腕的带状。线31与吊带30连接，并且从吊带30向上方延伸。
线引导部32具有框体36A、2个连结框架36B、2块顶板37A，37B、2个滑轮38A、38B。框体36A例如由铝框架构成，呈长方形。框体36A以其长边沿着前后方向的状态，水平地配置在作业台2的上方。连结框架36B例如是铝框架，在左右方向上并列地分别沿铅直方向延伸，并且连结框体36A的前缘部与作业台2的前缘部。
顶板37A、37B分别架设在框体36A的上部，顶板37A靠近框体36A的后缘，顶板37B靠近框体36A的前缘。滑轮38A安装在顶板37A的下部的中央，并且位于吊带30的上方。滑轮38A相对于顶板37A的安装位置能够在前后方向上调节。即，减负机构3还具有调节滑轮38A在前后方向上的位置的调节机构A3。滑轮38B安装在顶板37B的下部的中央。
从吊带30向上方延伸的线31被挂在滑轮38A上而朝向前侧，并且被挂在滑轮38B上而朝向下侧。挂在滑轮38B上而朝向下侧的线31的前侧的端部与张力赋予部33连接。
张力赋予部33被固定在连结框架36B的下端部，并且在容许吊带30的上下运动的同时对线31赋予张力。具体而言，张力赋予部33具有作为被动元件的恒载荷弹簧元件39，通过恒载荷弹簧元件39的反作用力对线31赋予张力。即，张力赋予部33通过蓄积在恒载荷弹簧元件39中的弹性能量对线31赋予张力。被动元件是指只要不受外力就不运动的元件。
恒载荷弹簧元件39具有以沿着前后方向的轴线为中心自由旋转的卷轴39a，并且，内置有阻止卷轴39a的旋转的发条状的板簧。线31的前侧部分缠绕在卷轴39a上。恒载荷弹簧元件39通过板簧的反作用力对线31赋予大致恒定的张力，并且，按照吊带30的上下运动来进行线31的卷绕或者送出。
能够应用于张力赋予部33的被动元件不限于恒载荷弹簧元件39。被动元件只要能够蓄积势能，并通过该势能对线31赋予张力即可。例如，被动元件也可以是按照吊带30的上下运动而伸缩的线性弹簧元件。这种情况下，也是能够通过蓄积在线性弹簧元件中的弹性能量对线31赋予张力。此外，被动元件也可以是锤。这种情况下，能够通过蓄积在锤中的重力势能对线31赋予张力。
此外，也可以不使用被动元件来构成张力赋予部33。例如，可以使用卷绕线31的电动马达，通过对该电动马达进行转矩控制来对线31赋予张力。
张力赋予部33对线31赋予的张力成为针对安装有吊带30的患者上肢的自重的阻力，减负机构3在容许患者上肢的上下运动的同时产生针对患者上肢的自重的阻力。
张力传感器34例如内置有测力计，检测线31的张力。张力传感器34设置在线31的位于滑轮38B与恒载荷弹簧元件39之间的位置。
张力调节机构35是通过使恒载荷弹簧元件39内的板簧的固定位置偏移来调节赋予给线31的张力的机构。张力调节机构35与恒载荷弹簧元件39的后侧相邻，并且面对患者侧。因此，容易从患者侧调节张力。
电刺激产生部4具有柔软的片状的一对电极40A、40B以及分别与电极40A，40B连接的供电缆线41。电极40A、40B粘贴在患者的上肢中与训练中的运动相关的部位。电刺激产生部4经由供电缆线41接受电力的供给，使电极40A、40B之间产生电流，由此，对患者的肌肉赋予电刺激。在供电缆线41上，在与电极40A、40B相反侧的端部设有连接器42。
振动刺激产生部5具有例如内置有振动马达的振动体50以及与振动体50连接的供电缆线51。振动体50通过粘合带等而粘贴在患者的上肢中与训练中的运动相关的部位。振动刺激产生部5经由供电缆线51接受电力的供给，并且从振动体50对患者的上肢赋予振动刺激。在供电缆线51上，在与振动体50相反侧的端部设有连接器52。
电刺激产生部4的个数与振动刺激产生部5的个数没有特别限制，可以分别是1个或多个。图1例示出了设有1个电刺激产生部4与2个振动刺激产生部5的情况。
控制部6具有主体60、接头61、监视器62，该控制部6控制电刺激产生部4及振动刺激产生部5。主体60内置有控制用计算机，并且配置在作业台2内的左侧。主体60的后表面(近前侧的面)的上部设有与控制用计算机连接的多个连接器63A。连接器63A连接有电刺激产生部4的连接器42或者振动刺激产生部5的连接器52。由此，电刺激产生部4及振动刺激产生部5与主体60内的控制用计算机连接。在主体60内的控制用计算机上，经由未图示的缆线还连接有开关25，26、张力传感器34、及监视器62。
接头61是具有与连接器63A相同的多个连接器63B的连接器单元。连接器63B设置在接头61的后表面(近前侧的面)上。接头61固定在作业台内的右侧。即，从患者侧观察，主体60与接头61以夹着开关25、26的方式而配置。
连接器63B经由缆线(未图示)与主体60内的控制用计算机连接，并且，相对于控制用计算机，与主体60的连接器63A并列。因此，即使将连接器42及连接器52连接在连接器63B上，也与连接在连接器63A上同样地，能够将电刺激产生部4及振动刺激产生部5连接到控制用计算机上。由此，能够根据训练对象是左右哪一个上肢，针对开关25、26，选择将电刺激产生部4及振动刺激产生部5连接到左侧与右侧中的哪一个上。
监视器62例如是液晶显示器，并且在朝向患者侧的状态下固定在连结框架36B上。另外，监视器62作为触摸面板，可以作为针对控制用计算机的输入装置来使用。
控制部6经由供电缆线41、51供给电力，驱动电刺激产生部4及振动刺激产生部5。提供给电刺激产生部4的电力能够通过键盘等输入装置(未图示)来预先设定。对振动刺激产生部5供给电力的时机也能够通过键盘等输入装置来预先设定。
作为驱动振动刺激产生部5的时机的设定例，可以举出根据开关25、26的开/关来进行驱动的设定。根据该设定，振动刺激产生部5根据开关25、26的开/关来对上肢赋予振动刺激。例如，可以举出这样的设定：如果开关25、26的一方被按下，则开始驱动，如果开关25、26的另一方被按下，则停止驱动。也可以进行这样的设定：使得多个振动刺激产生部5彼此之间的驱动时机错开。此外，在训练中，既可以设定为持续驱动振动刺激产生部5，也可以设定为完全不驱动振动刺激产生部5。
可以与驱动振动刺激产生部5的时机同样地设定驱动电刺激产生部4的时机。作为驱动电刺激产生部4的时机的设定例，可以举出按照开关25、26的开/关来进行驱动的设定。根据该设定，电刺激产生部54根据开关25、26的开/关对上肢赋予电刺激。例如，可以举出这样的设定：如果开关25、26的一方被按下，则开始驱动，如果开关25、26的另一方被按下，则停止驱动。在训练中，既可以设定为持续驱动电刺激产生部4，也可以设定为完全不驱动电刺激产生部4。
控制部6将与训练有关的各种各样的信息显示在监视器62上。作为显示的信息，例如可以列举出开关25、26的开/关次数、开关25、26的开/关的时间间隔及由传感器34检测到的张力等。
接下来，对使用训练装置1的训练步骤进行说明。首先，如图4所示，让患者P坐在作业台2的后侧的椅子11上。接下来，在患者P的手腕上安装吊带30，在患者P的上肢上，在与运动相关的部位粘贴电刺激产生部4的电极40A、40B及振动刺激产生部5的振动体50。
接下来，通过张力调节机构35，按照患者P的上肢的自重来调节减负机构3产生的阻力。此时，在不超过患者P的上肢的自重的范围内，将阻力设定为患者P能够通过自己的肌力支承上肢的程度。在调整阻力时，能够参照由张力传感器34检测到的显示在监视器62上的张力值。通过参照张力值，能够正确地把握患者P的上肢的自重，并按照上肢的自重设定适当的条件。
接下来，设定从控制部6向电刺激产生部4供给的电流值。此时，将电流值设定为上肢的关节不会因电刺激而运动的程度。此外，设定从控制部6向振动刺激产生部5供给电力的时机。以上，完成训练的准备。吊带30的安装、电极40A，40B的粘贴、振动体50的粘贴及各种设定的顺序不限于上述顺序。
接下来，使患者P进行交替按压开关25、26的反复运动，训练患者P的上肢。如果反复运动到达目标次数，则1组训练结束。也可以在经过了预先设定的时间时结束1组训练。
在反复运动中，减负机构3在容许上肢的上下运动的同时产生相对于其自重的阻力。因此，反复运动中的上肢的自重被持续减轻。由于减负机构3只产生相对于自重的阻力即可，因此，能够实现结构的简化。例如，如上所述，能够由一组吊带30、线31及张力赋予部33构成减负机构3。作为目标的上肢的动作被限于按压开关25、26这样的简单动作，因此，只需利用减负机构3持续减轻自重，即可大幅提高训练的执行容易度。由于减负机构3不是强制地使上肢运动，因此，上肢的伸展运动及弯曲运动能够通过患者P自己的力量来执行。因此，训练的执行对上肢的运动功能的恢复是非常有效的。因此，能够通过简单的结构来实施有效的训练。
减负机构3在容许上肢的上下运动的同时，只通过1根线31的张力来产生针对上肢的自重的阻力。根据这样的结构，由于上肢的姿势不容易被拘束，因此，能够进一步促进基于患者P的自己的力量的运动。
减负机构3的张力赋予部33使用恒载荷弹簧元件39作为被动元件，通过蓄积在恒载荷弹簧元件39中的弹性能量对线31赋予张力。假设张力赋予部33使用锤作为被动元件，并通过锤的重力势能对线赋予张力时，由于与上肢运动的加减速相伴地产生的锤的慣性力，张力容易产生急剧的变动。与此相对，通过使用弹簧元件的弹性能量，能够降低惯性力的影响，抑制张力的急剧变动。此外特别是，使用恒载荷弹簧元件39作为弹簧元件，因此，也能够抑制与上肢的位置相应的张力变动。因此，能够以稳定的阻力减轻上肢的自重。
在反复运动中，通过电刺激产生部4对患者P的上肢赋予电刺激。由此，刺激患者P的肌肉，能够进一步提高训练的执行容易度。另外，由于流向电刺激产生部4的电流值被设定为不产生关节运动的程度，因此，不会强制地使上肢运动。因此，促进患者P基于自己的力量进行运动的效果不会被损害。
在反复运动中，通过振动刺激产生部5对患者P的上肢赋予振动刺激。振动刺激有效地作用于患者P的肌肉的深部感觉，使得从大脑至肌肉的神经兴奋。因此，能够更有效地恢复运动功能。特别是在根据开关25、26的操作来驱动振动刺激产生部5的情况下，根据上肢的反复运动来反复产生神经的兴奋，能够更有效地恢复运动功能。
如上所述，训练装置1具备第2开关26的位置的调节机构A1、A2。能够利用调节机构A2，在上下方向上调节第2开关26针对第1开关25的相对位置。因此，能够按照患者P的麻痹程度或者运动功能的恢复程度来调节第1开关25与第2开关26的高低差。例如，在麻痹程度轻的情况下，可以使第1开关25与第2开关26的高低差变大，使训练的负荷变大。也可以与训练的反复进行、运动功能的恢复的进展相应地，使第1开关25与第2开关26之间的高低差变大，使训练的负荷变大。
此外，还能够利用调节机构A1，在前后方向上调节第2开关26相对于第1开关25的相对位置。因此，能够根据患者P的麻痹程度或者运动功能的恢复程度，来调节第1开关25与第2开关26在前后方向上的距离。例如，在麻痹程度轻的情况下，可以使第1开关25与第2开关26在前后方向上的距离变大，使上肢的移动距离变大。可以与训练的反复进行、运动功能的恢复的进展相应地，使第1开关25与第2开关26在前后方向上的距离变大，使上肢的移动距离变大。
这样，通过利用调节机构A1、A2调节第2开关26的位置，能够调节训练执行的难易度，实施更有效的训练。调节机构A1、A2可以替代第2开关26而调节第1开关25的位置，也可以调节第1开关25与第2开关26双方的位置。
训练装置1具备前后方向上的滑轮38A的位置的调节机构A3。由此，能够按照第1开关25及第2开关26的位置来调节从滑轮38A垂下的吊带30的位置，更顺利地执行反复运动。
可以根据患者P的麻痹程度或者运动功能的恢复程度，来调节线31的张力的大小，即由减负机构3产生的阻力的大小。例如，可以在麻痹程度轻的情况下，使阻力变小，使训练的负荷变大。此外，可以与运动功能的恢复的进展相应地，使阻力变小，使训练的负荷变大。
可以通过控制部6记录训练数据。作为训练数据，可以举出反复运动的周期及线31的张力等。通过事后分析这样的训练数据，能够掌握运动功能的恢复程度。例如，能够根据反复运动的周期变短，掌握运动功能的恢复已经取得进展。
以上，对实施方式进行了说明，但是本发明不被上述实施方式限定，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变形。例如，训练装置不是一定具备电刺激产生部4及振动刺激产生部5。供患者的上肢进行操作的开关的个数不限于2个，可以是1个也可以是3个以上。本发明也能够应用于患者的下肢的训练。即，本发明能够应用于包含上肢及下肢在内的肢体部位的训练。
产业上的可利用性
本文公开的内容能够在用于训练需要恢复运动功能的患者的肢体部位的装置加以利用。
标号说明
1：训练装置；3：减负机构；5：振动刺激产生部；25：第一开关；26：第二开关；30：吊带(安装部)；31：线；33：张力赋予部；34：张力传感器；35：张力调节机构；39：恒载荷弹簧元件(被动元件)；A1、A2：开关的位置的调节机构。

Claims (11)

1.一种训练装置，该训练装置是用于训练肢体部位的装置，其中，
该训练装置具备：
开关，其供所述肢体部位进行操作；以及
减负机构，其在容许所述肢体部位的上下运动的同时产生针对所述肢体部位的自重的阻力。
2.根据权利要求1所述的训练装置，其中，
该训练装置还具备根据所述开关的操作对所述肢体部位施加振动刺激的振动刺激产生部。
3.根据权利要求1或2所述的训练装置，其中，
该训练装置还具备电刺激产生部，该电刺激产生部以不产生关节运动的程度的电流值对所述肢体部位赋予电刺激。
4.根据权利要求3所述的训练装置，其中，
所述电刺激产生部根据所述开关的操作对所述肢体部位赋予所述电刺激。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的训练装置，其中，
所述减负机构具有：
安装于所述肢体部位的安装部；
线，其从所述安装部向上方延伸；以及
张力赋予部，其在容许所述安装部的上下运动的同时对所述线赋予张力来产生针对所述自重的阻力。
6.根据权利要求5所述的训练装置，其中，
所述张力赋予部通过蓄积在被动元件中的势能来赋予所述张力。
7.根据权利要求6所述的训练装置，其中，
所述张力赋予部通过蓄积在弹簧元件中的弹性能量来赋予所述张力。
8.根据权利要求7所述的训练装置，其中，
所述张力赋予部通过蓄积在恒载荷弹簧元件中的弹性能量来赋予所述张力。
9.根据权利要求5～8的任意一项所述的训练装置，其中，
所述减负机构还具有所述线的张力传感器以及所述张力的调节机构。
10.根据权利要求1～9的任意一项所述的训练装置，其中，
该训练装置还具备所述开关的位置的调节机构。
11.根据权利要求10所述的训练装置，其中，
该训练装置具备所述开关的高度的调节机构作为所述调节机构，并且，该训练装置还具备下落防止部，该下落防止部产生阻止所述高度的调节中的所述开关的下降的力。
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