JP2001029409A - 足関節訓練装置とその制御方法 - Google Patents
足関節訓練装置とその制御方法Info
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- JP2001029409A JP2001029409A JP11207037A JP20703799A JP2001029409A JP 2001029409 A JP2001029409 A JP 2001029409A JP 11207037 A JP11207037 A JP 11207037A JP 20703799 A JP20703799 A JP 20703799A JP 2001029409 A JP2001029409 A JP 2001029409A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 足部の背屈・底屈方向および回内・回外方向
の運動を行える足関節訓練装置であって、患者の体に装
着した状態で患者が歩行できる装置を提供するこ 【解決手段】 下肢保持部（１１）と足部保持部（１
２）を備え、下肢保持部（１１）に足部保持部（１２）
を足関節の内外転方向にひねる回転駆動手段（１１２）
を備えるとともに、足部保持部（１２）は下腿部（１２
１）と足部（１２２）からなり、下腿部（１２１）に
は、足部を足関節回りに屈曲・伸展させる揺動駆動手段
（１２４）を備える。
の運動を行える足関節訓練装置であって、患者の体に装
着した状態で患者が歩行できる装置を提供するこ 【解決手段】 下肢保持部（１１）と足部保持部（１
２）を備え、下肢保持部（１１）に足部保持部（１２）
を足関節の内外転方向にひねる回転駆動手段（１１２）
を備えるとともに、足部保持部（１２）は下腿部（１２
１）と足部（１２２）からなり、下腿部（１２１）に
は、足部を足関節回りに屈曲・伸展させる揺動駆動手段
（１２４）を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば整形外科
手術後やリハビリテーションにおいて、足関節の関節可
動域訓練、筋力増強訓練、持続力増強訓練その他の訓練
を行うため、関節の他動運動を行う足関節訓練装置に関
する。
手術後やリハビリテーションにおいて、足関節の関節可
動域訓練、筋力増強訓練、持続力増強訓練その他の訓練
を行うため、関節の他動運動を行う足関節訓練装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】本願の出願人は、特開平１１−８９８９
７号公報において、足部の背屈・底屈方向の他動運動を
行う関節駆動装置を提案している。また特開平５−１４
６４７６号公報には３つの異なる軸線で足首まわりの運
動を行える３軸受動運動用運動器具が開示されている。
７号公報において、足部の背屈・底屈方向の他動運動を
行う関節駆動装置を提案している。また特開平５−１４
６４７６号公報には３つの異なる軸線で足首まわりの運
動を行える３軸受動運動用運動器具が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１１
−８９８９７号公報の関節駆動装置は足部の背屈・底屈
方向の他動運動を行うのみであって、回内・回外方向の
運動は行えなかった。また、特開平５−１４６４７６号
公報の３軸受動運動用運動器具は大がかりな装置であ
り、患者の体に装着した状態で患者が歩行できるような
ものではなかった。そこで、本発明は足部の背屈・底屈
方向および回内・回外方向の運動を行える足関節訓練装
置であって、患者の体に装着した状態で患者が歩行でき
る装置を提供することを目的とするものである。
−８９８９７号公報の関節駆動装置は足部の背屈・底屈
方向の他動運動を行うのみであって、回内・回外方向の
運動は行えなかった。また、特開平５−１４６４７６号
公報の３軸受動運動用運動器具は大がかりな装置であ
り、患者の体に装着した状態で患者が歩行できるような
ものではなかった。そこで、本発明は足部の背屈・底屈
方向および回内・回外方向の運動を行える足関節訓練装
置であって、患者の体に装着した状態で患者が歩行でき
る装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は、人間の下肢に固縛される下肢保持部と
足部に取り付けられる足部保持部を備え、前記下肢保持
部に前記足部保持部を足関節の内外転方向にひねる回転
駆動手段を備えるとともに、前記足部保持部は下腿部と
足部からなり、前記下腿部には、前記足部を足関節回り
に屈曲・伸展させる揺動駆動手段を備えて足関節訓練装
置を構成するものである。また、前記足部から足が受け
る反力を測定する反力測定手段を備えるものである。ま
た、前記回転駆動手段および前記揺動駆動手段を一定速
度で駆動するように制御するものである。また、前記回
転駆動手段および前記揺動駆動手段を速度を任意に変化
するように制御するものである。また、前記回転駆動手
段および前記揺動駆動手段の速度を健常者の歩行を模擬
するプログラムにしたがって制御するものである。
めに、本発明は、人間の下肢に固縛される下肢保持部と
足部に取り付けられる足部保持部を備え、前記下肢保持
部に前記足部保持部を足関節の内外転方向にひねる回転
駆動手段を備えるとともに、前記足部保持部は下腿部と
足部からなり、前記下腿部には、前記足部を足関節回り
に屈曲・伸展させる揺動駆動手段を備えて足関節訓練装
置を構成するものである。また、前記足部から足が受け
る反力を測定する反力測定手段を備えるものである。ま
た、前記回転駆動手段および前記揺動駆動手段を一定速
度で駆動するように制御するものである。また、前記回
転駆動手段および前記揺動駆動手段を速度を任意に変化
するように制御するものである。また、前記回転駆動手
段および前記揺動駆動手段の速度を健常者の歩行を模擬
するプログラムにしたがって制御するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例を示す足関
節訓練装置の斜視図であり、人間の下肢に取り付けた状
態を示す。以下、この図に基づいて本発明の実施例を説
明する。図１において１は足関節訓練装置であり、足関
節訓練装置１は下肢保持部１１と足部保持部１２からな
る。２は人間の下肢であり、２１は下腿、２２は足であ
る。下肢保持部１１は、下腿２１の背面、いわゆるふく
らはぎを覆って剛に保持する略Ｕ字型の断面を持つ剛体
であり、バンド１１１で下腿２１に固縛されている。１
１２は下肢保持部１１に固定された回転駆動手段であ
り、図示しないサーボモータの動力を図示しない減速機
を介して平歯車１１３に伝えて回転駆動する装置であ
る。足部保持部１２は、下腿部１２１と足部１２２から
なる。下腿部１２１は下腿２１の先端、いわゆる足首の
背面を覆って剛に保持する略Ｕ字型の断面を持つ剛体で
あり、足部１２２は足２２を覆って剛に保持する靴形の
剛体であり、バンド１２３で足２２に固縛される。下腿
部１２１と足部１２２は揺動駆動手段１２４を介して結
合されている。揺動駆動手段１２４は足部１２２に固定
され、その内部に図示しないサーボモータと減速機を備
え、前記サーボモータの動力を前記減速機を介して下腿
部１２１に伝えて、足部１２２を下腿部１２１に対し
て、足関節まわりに揺動駆動する。１２５は下腿部１２
１の略Ｕ字型の断面の外周にそった円弧をなす歯車であ
り、下腿部１２１に固定され、平歯車１１３と噛み合っ
ている。したがって、足部保持部１２は回転駆動手段１
１２によって、下肢保持部１１に対して、足関節の内転
・外転にひねるように回転駆動される。回転駆動手段１
１２および揺動駆動手段１２４に内蔵された図示しない
前記サーボモータは、図示しない制御装置に接続され、
その速度、回転角度およびトルクを自在に制御される。
図２は足関節訓練装置１の側断面図である。図におい
て、１２６は力センサであり、足部１２２の内部の前後
２カ所に取付けられ、足２２が足部１２２から受ける反
力を測定する反力測定手段である。なお、反力測定手段
はこのような力センサに代えて、足部１２２の内部全体
をカバーする面圧センサとして、足２２の裏が足部１２
２から受ける反力の分布を圧力の分布として直接測れる
ようにしてもよい。
節訓練装置の斜視図であり、人間の下肢に取り付けた状
態を示す。以下、この図に基づいて本発明の実施例を説
明する。図１において１は足関節訓練装置であり、足関
節訓練装置１は下肢保持部１１と足部保持部１２からな
る。２は人間の下肢であり、２１は下腿、２２は足であ
る。下肢保持部１１は、下腿２１の背面、いわゆるふく
らはぎを覆って剛に保持する略Ｕ字型の断面を持つ剛体
であり、バンド１１１で下腿２１に固縛されている。１
１２は下肢保持部１１に固定された回転駆動手段であ
り、図示しないサーボモータの動力を図示しない減速機
を介して平歯車１１３に伝えて回転駆動する装置であ
る。足部保持部１２は、下腿部１２１と足部１２２から
なる。下腿部１２１は下腿２１の先端、いわゆる足首の
背面を覆って剛に保持する略Ｕ字型の断面を持つ剛体で
あり、足部１２２は足２２を覆って剛に保持する靴形の
剛体であり、バンド１２３で足２２に固縛される。下腿
部１２１と足部１２２は揺動駆動手段１２４を介して結
合されている。揺動駆動手段１２４は足部１２２に固定
され、その内部に図示しないサーボモータと減速機を備
え、前記サーボモータの動力を前記減速機を介して下腿
部１２１に伝えて、足部１２２を下腿部１２１に対し
て、足関節まわりに揺動駆動する。１２５は下腿部１２
１の略Ｕ字型の断面の外周にそった円弧をなす歯車であ
り、下腿部１２１に固定され、平歯車１１３と噛み合っ
ている。したがって、足部保持部１２は回転駆動手段１
１２によって、下肢保持部１１に対して、足関節の内転
・外転にひねるように回転駆動される。回転駆動手段１
１２および揺動駆動手段１２４に内蔵された図示しない
前記サーボモータは、図示しない制御装置に接続され、
その速度、回転角度およびトルクを自在に制御される。
図２は足関節訓練装置１の側断面図である。図におい
て、１２６は力センサであり、足部１２２の内部の前後
２カ所に取付けられ、足２２が足部１２２から受ける反
力を測定する反力測定手段である。なお、反力測定手段
はこのような力センサに代えて、足部１２２の内部全体
をカバーする面圧センサとして、足２２の裏が足部１２
２から受ける反力の分布を圧力の分布として直接測れる
ようにしてもよい。
【０００６】つぎに、この足関節訓練装置１の制御方法
および使用方法を説明する。足関節訓練装置１は前記の
図示しない制御装置とサーボモータで制御および駆動さ
れるので、回転駆動手段１１２および揺動駆動手段１２
４の角度、速度あるいはトルク等を足関節の可動範囲内
で自由に選ぶことができる。前記の角度、速度、トルク
をあらかじめ前記制御装置にプログラムしておけば、足
関節訓練装置１を自動的に繰り返し動かすことができ
る。また、足部１２２の内部の前後２カ所に取り付けた
力センサ１２６から得られる反力から、訓練中に足関節
に負荷されるトルクを計算できる。また、力センサ１２
６に代えて前述の面圧センサを取り付ければ、前記トル
クをより精密に測定できる。前記速度は常に一定になる
ように制御してもよいし、速度が変化するような制御、
例えば角度が小さい時は高速で駆動し、角度が大きい時
つまり足関節の可動範囲の限界近くでは低速で駆動する
ような制御を選んでもよい。また、足関節訓練装置１の
回転駆動手段１２２および揺動駆動手段１２４を外力に
従って自由に回転するようにして、その変位をサーボモ
ータのエンコーダで計測できるようにして、両下肢に装
着して歩けば、歩行中の足関節の挙動と足関節に負荷さ
れるトルクを測定する装置として使用できる。この時、
サーボモータに対していわゆるインピーダンス制御、コ
ンプライアンス制御を行うようにすれば、回転駆動手段
１２２および揺動駆動手段１２４を外力に従って自由に
回転するようにするのは容易である。また、このように
して、健常者が歩行する時の足関節の角度、速度等を予
め計測しておき、健常者の歩行を模擬する速度、角度、
トルクの変化を訓練用にプログラムすることもできる。
プログラムは通常キーボート等から入力するが、足関
節訓練装置１を患者の下肢に装着した状態で理学療法士
が患者の足をつかんで動かして、その時の動きをサーボ
モータから制御装置に逆に送って記録することによって
プログラムすることにしてもよい。
および使用方法を説明する。足関節訓練装置１は前記の
図示しない制御装置とサーボモータで制御および駆動さ
れるので、回転駆動手段１１２および揺動駆動手段１２
４の角度、速度あるいはトルク等を足関節の可動範囲内
で自由に選ぶことができる。前記の角度、速度、トルク
をあらかじめ前記制御装置にプログラムしておけば、足
関節訓練装置１を自動的に繰り返し動かすことができ
る。また、足部１２２の内部の前後２カ所に取り付けた
力センサ１２６から得られる反力から、訓練中に足関節
に負荷されるトルクを計算できる。また、力センサ１２
６に代えて前述の面圧センサを取り付ければ、前記トル
クをより精密に測定できる。前記速度は常に一定になる
ように制御してもよいし、速度が変化するような制御、
例えば角度が小さい時は高速で駆動し、角度が大きい時
つまり足関節の可動範囲の限界近くでは低速で駆動する
ような制御を選んでもよい。また、足関節訓練装置１の
回転駆動手段１２２および揺動駆動手段１２４を外力に
従って自由に回転するようにして、その変位をサーボモ
ータのエンコーダで計測できるようにして、両下肢に装
着して歩けば、歩行中の足関節の挙動と足関節に負荷さ
れるトルクを測定する装置として使用できる。この時、
サーボモータに対していわゆるインピーダンス制御、コ
ンプライアンス制御を行うようにすれば、回転駆動手段
１２２および揺動駆動手段１２４を外力に従って自由に
回転するようにするのは容易である。また、このように
して、健常者が歩行する時の足関節の角度、速度等を予
め計測しておき、健常者の歩行を模擬する速度、角度、
トルクの変化を訓練用にプログラムすることもできる。
プログラムは通常キーボート等から入力するが、足関
節訓練装置１を患者の下肢に装着した状態で理学療法士
が患者の足をつかんで動かして、その時の動きをサーボ
モータから制御装置に逆に送って記録することによって
プログラムすることにしてもよい。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、足
関節の背・底屈方向および回内・外方向の他動訓練を所
定のプログラムにしたがって実施することができると言
う効果がある。また、本発明の足関節訓練装置は理学療
法士が直接患者の足を動かすことによってプログラムで
きるので、理学療法士の行う訓練をそのまま再現できる
という効果がある。
関節の背・底屈方向および回内・外方向の他動訓練を所
定のプログラムにしたがって実施することができると言
う効果がある。また、本発明の足関節訓練装置は理学療
法士が直接患者の足を動かすことによってプログラムで
きるので、理学療法士の行う訓練をそのまま再現できる
という効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す足関節訓練装置の斜視図
である。
である。
【図２】本発明の実施例を示す足関節訓練装置の側断面
図である。
図である。
１：足関節訓練装置 ２：下肢 １１：下肢保持部 １２：足部保持部 ２１：下腿 ２２：足 １１１：バンド １１２：回転駆動手段 １１３：平歯
車 １２１：下腿部 １２２：足部 １２３：バンド １２
４：揺動駆動手段 １２５：歯車 １２６：力センサ
車 １２１：下腿部 １２２：足部 １２３：バンド １２
４：揺動駆動手段 １２５：歯車 １２６：力センサ
Claims (5)
- 【請求項１】 人間の下肢に固縛される下肢保持部と足
部に取り付けられる足部保持部を備える足関節訓練装置
において、前記下肢保持部に前記足部保持部を足関節の
内外転方向にひねる回転駆動手段を備えるとともに、前
記足部保持部は下腿部と足部からなり、前記下腿部に
は、前記足部を足関節回りに屈曲・伸展させる揺動駆動
手段を備えたことを特徴とする足関節訓練装置。 - 【請求項２】 前記足部から足が受ける反力を測定する
反力測定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載
の足関節訓練装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の足関節
訓練装置の制御方法において、 前記回転駆動手段および前記揺動駆動手段を一定速度で
駆動することを特徴とする足関節訓練装置の制御方法。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の足関節
訓練装置の制御方法において、 前記回転駆動手段および前記揺動駆動手段を速度を任意
に変化させることを特徴とする足関節訓練装置の制御方
法。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の足関節
訓練装置の制御方法において、 前記回転駆動手段および前記揺動駆動手段の速度および
角度を健常者の歩行を模擬するプログラムにしたがって
変化させることを特徴とする足関節訓練装置の制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11207037A JP2001029409A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 足関節訓練装置とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11207037A JP2001029409A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 足関節訓練装置とその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001029409A true JP2001029409A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16533170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11207037A Pending JP2001029409A (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 足関節訓練装置とその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001029409A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005074063A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Yaskawa Electric Corp | 歩行訓練装置 |
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| JP2007209660A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Yukako Sanuki | 下肢マッサージ器及び下肢マッサージ装置 |
| JP2008061965A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Hiroshima Univ | 足関節運動装置 |
| JP2008061964A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Hiroshima Univ | 足関節運動装置 |
| JP2011125601A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Tokai Rubber Ind Ltd | 下半身の拘縮防止装置 |
| KR101422395B1 (ko) * | 2013-02-25 | 2014-07-22 | 인제대학교 산학협력단 | 자동 하퇴삼두근 신장운동 장치 |
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| CN111166616A (zh) * | 2020-02-05 | 2020-05-19 | 夏喜明 | 一种骨科病人用踝关节训练装置 |
| CN112618263A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 宁夏医科大学 | 一种足部多用途康复装置 |
-
1999
- 1999-07-22 JP JP11207037A patent/JP2001029409A/ja active Pending
Cited By (20)
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| US10028879B2 (en) | 2013-02-25 | 2018-07-24 | Inje University Industry-Academic Cooperation Foundation | Apparatus for automatically lengthening calf muscle |
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