JP2003199799A - 歩行機能回復用肢体駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者の上肢を支持・駆動することができ
て、しかも上肢と下肢の協調的な運動訓練を実施するこ
とができるようにする。 【解決手段】全体機構ベース部101と、体幹支持機構回
転機構ベース部102と体幹支持機構回転機構103を備えて
患者109の体幹を任意の傾斜角度で支持する体幹支持機
構106と、下肢駆動機構駆動ベース回転機構104と患者10
9の右下肢と左下肢とをそれぞれ独立に支持・駆動する
下肢駆動機構105と、下肢の環境を提示する下肢環境提
示機構108から構成される歩行機能回復用肢体駆動装置
において、患者109の上肢を支持・駆動する上肢駆動機
構110を体幹支持機構106に設け、下肢駆動機構105およ
び下肢環境提示機構108と協調して動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全身機能低下を矯
正し筋・骨格系統の機能を改善し健康状態を維持・改善
する目的でリラクセーションや関節可動域訓練や筋力増
強訓練や持続力増強訓練や協調性訓練や神経筋再教育の
うち、特に歩行機能回復を支援するための訓練を行う、
医学的リハビリテーションにおける運動療法を実施する
ための肢体駆動装置、あるいは整形外科における関節軟
組織修復と関節可動域維持・拡大を目的とする関節他動
運動を実施するための肢体駆動装置、あるいは体力向上
など健康増進のための訓練を目的とする肢体駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、関節の可動域を確保するためのい
わゆる関節可動域訓練や、筋力のストレッチと増強など
の訓練を目的としたものに、整形外科で用いられている
関節運動装置や、理学療法科で用いられている運動療法
装置、健康増進のための訓練装置がある。

【０００３】これらの器具・機械による訓練および療法
士の徒手も含めた訓練の流れとしては、通常、発症直後
におけるベッド上の臥位での訓練である関節可動域訓練
から自動介助訓練・自動訓練・抵抗運動訓練へ続き、ベ
ッド上で上体を起こしてのバランス訓練、さらに立位バ
ランス訓練、立位での歩行訓練へと続く。以上の訓練に
は通常、理学療法士が患者の側について訓練を指導し、
各立位訓練の最初は平行棒などに捕まりながら実施す
る。最終的には、患者単独での歩行訓練を実施し、歩行
機能を回復させていく。

【０００４】ところがこれらの従来技術では、臥位での
訓練から立位バランス訓練への間の、つなぎとなる訓練
ができない点で問題があり、患者の回復状態に応じて、
柔軟に訓練メニューを組み立てて訓練期間を短縮するこ
とが難しい。また、臥位での訓練は関節可動域訓練や自
動訓練に限られ、臥位での歩行パターンを再学習する訓
練ができないため、関節可動域訓練や自動訓練を行った
後、すぐに立位バランス訓練に入らざるをえない。すな
わち、立位バランス訓練を通過しないと、歩行パターン
の再学習訓練ができず、臥位での通常の訓練と並行して
歩行訓練を行うことができないため、歩行パターンの再
学習が立位バランス機能よりも早い場合にも、従来技術
では、立位バランス訓練を先行させねばならず、回復が
早い機能から先に進めておくことができないという問題
があった。これでは、立位バランス訓練後の歩行訓練の
準備として、ある程度、歩行パターンの訓練を先取りし
て行うような訓練、例えば臥位において下肢を踏ん張る
訓練など、柔軟に訓練メニューを調整することができな
いのである。このような固定した訓練の流れでは、訓練
期間の短縮が困難となる。

【０００５】上記問題を解決する発明「歩行機能回復用
肢体駆動装置」が本出願人によって提案されており、既
に出願されている。その歩行機能回復用肢体駆動装置
は、図１１、１２に示すように、全体機構ベース部101
と、体幹支持機構106、下肢駆動機構105、下肢環境提示
機構108、ディスプレイ107から構成されている。体幹支
持機構106は全体機構ベース部101の上に設けられてお
り、体幹支持機構回転機構ベース部102と体幹支持機構
回転機構103を備えて患者109の体幹を任意の傾斜角度で
支持することができる。体幹支持機構回転機構103は体
幹支持機構矢状面内回転機構1031と体幹支持機構前頭面
内回転機構1032から構成されている。下肢駆動機構105
は体幹支持機構106に連結され、下肢駆動機構駆動ベー
ス回転機構104と、右下肢を支持・駆動する右下肢駆動
機構1051、左下肢を支持・駆動する左下肢駆動機構1052
とを備えて両下肢を駆動することができる。下肢駆動機
構駆動ベース回転機構104は右下肢駆動機構ベース股外
転方向回転機構1041と左下肢駆動機構ベース股外転方向
回転機構、右下肢駆動機構ベース矢状面内回転機構104
3、左下肢駆動機構ベース矢状面内回転機構1044から構
成されている。下肢環境提示機構108は右下肢環境提示
機構1081と左下肢環境提示機構1082から構成されてお
り、全体機構ベース部101に設けられて下肢の環境を提
示することができる。

【０００６】上記歩行機能回復用肢体駆動装置の制御系
統は図１２に示すブロック図のようになっており、上記
の各機構1051、1052、1041、1042、1043、1044、1031、
1032、1081、1082にはそれぞれを駆動するアクチュエー
タ部と、その駆動源となるドライブ部を備えており、さ
らにディスプレイ107を制御するためのディスプレイ制
御器をも備えている。各ドライブ部とディスプレイ制御
器は上位コントローラ305に接続されており、上位コン
トローラ305が各ドライブ部に指令を与えると各アクチ
ュエータ部を駆動して所望の動作をさせることができ、
ディスプレイ制御器に指令を与えればディスプレイに表
示させることができて、全体機構を統合的に制御できる
ようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、もっぱら患者の下肢を駆動する機能しか備えて
いないため患者の上肢を支持・駆動することはできず、
上肢と下肢の協調的な運動をすることができなかった。
そこで本発明は、患者の上肢を支持・駆動することがで
きて、しかも上肢と下肢の協調的な運動訓練を実施する
ことができるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の歩行機能回復用肢体駆動装置は、全体機構
ベース部と、その全体機構ベース部の上に設けられ、体
幹支持機構回転機構ベース部と体幹支持機構回転機構を
備えて患者の体幹を任意の傾斜角度で支持することがで
きる体幹支持機構と、その体幹支持機構に連結され、下
肢駆動機構駆動ベース回転機構と患者の右下肢と左下肢
とをそれぞれ独立に支持・駆動する下肢駆動機構と、前
記全体機構ベース部に設けられ、前記下肢の環境を提示
することができる下肢環境提示機構とから構成されるこ
とを特徴とする歩行機能回復用肢体駆動装置において、
患者の上肢を支持・駆動する上肢駆動機構を備え、前記
上肢駆動機構が前記下肢駆動機構、および前記下肢環境
提示機構と協調して動作することを特徴とする、歩行機
能回復用肢体駆動装置とするものである。また、本発明
の歩行機能回復用肢体駆動装置は、前記上肢駆動機構
が、前記体幹支持機構に連結して備えられ、前記上肢を
支持する上肢支持部と、その上肢支持部を駆動する上肢
回転駆動部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載
の歩行機能回復用肢体駆動装置とするものである。

【０００９】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、前記上肢回転駆動部が、前記上肢支持部に固定され
た上肢支持内歯車と、前記上肢支持内歯車に固定された
上肢支持部用半円形ベアリングと、前記上肢支持部用半
円形ベアリングと互いに摺動する上肢支持部用半円形ベ
アリングはめあい部材と、前記上肢支持部用半円形ベア
リングはめあい部材を固定しかつ前記上肢支持内歯車を
介して前記上肢支持部を左右へ揺動する上肢支持部駆動
モータを固定する上肢回転駆動部支持部材とを備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の歩行機能回復用肢体駆
動装置とするものである。

【００１０】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、前記上肢支持部駆動モータが、前記上肢支持内歯車
とかみあうギアヘッドと、前記ギアヘッドを回転させる
モータと、前記モータの回転角度を計測するエンコーダ
と、前記モータを駆動しかつ前記エンコーダからの信号
を回転角度情報に変換する上肢支持部ドライブ部とを備
えたことを特徴とする請求項１に記載の歩行機能回復用
肢体駆動装置とするものである。以上のようにしている
ので、患者の下肢の運動とともに、上肢を支持・駆動し
て上肢の運動訓練を実施することができる。

【００１１】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、前記上肢駆動機構が、患者の手によって把持された
上肢支持部を左右へ揺動する上肢駆動機構を備え、患者
の体幹の正面に位置する上肢支持部基準位置に対し左右
に揺動した角度である上肢支持部回転角度αusを前記エ
ンコーダにより計測することを特徴とする請求項１に記
載の歩行機能回復用肢体駆動装置とするものである。

【００１２】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、前記上肢駆動機構が、あらかじめ指定した前記上肢
支持部回転角度αusに対し前記上肢駆動機構により前記
上肢支持部を左右へ揺動することを特徴とする請求項１
に記載の歩行機能回復用肢体駆動装置とするものであ
る。また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動は、前記上
肢駆動機構が、前記エンコーダにより計測した前記上肢
支持部回転角度αusに応じて前記下肢駆動機構を駆動す
るか、または、前記下肢駆動機構の動作の位相に応じて
前記上肢支持部を左右へ揺動することを特徴とする請求
項１に記載の歩行機能回復用肢体駆動装置とするもので
ある。

【００１３】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、ディスプレイおよびそれを制御するディスプレイ制
御器を備え、前記右下肢駆動機構と、前記左下肢駆動機
構、また下肢駆動機構駆動ベース回転機構を構成する右
下肢駆動機構ベース股外転方向回転機構、左下肢駆動機
構ベース股外転方向回転機構、右下肢駆動機構ベース矢
状面内回転機構、左下肢駆動機構ベース矢状面内回転機
構、また体幹支持機構回転機構を構成する体幹支持機構
矢状面内回転機構、体幹支持機構前頭面内回転機構、ま
た下肢環境提示機構を構成する右下肢環境提示機構、左
下肢環境提示機構の各機構には各々ドライブ部を備え、
前記各ドライブ部に指令を与え、前記各機構に設けられ
たアクチュエータ部を駆動して所望の動作をさせ、前記
ディスプレイ制御器に指令を与えて前記ディスプレイに
表示させ、全体機構を統合的に制御する上位コントロー
ラを備え、かつ、前記上肢駆動機構に対してこれを制御
する前記上肢支持部ドライブ部を備え、前記上位コント
ローラによって前記上肢支持部ドライブ部が制御される
ことを特徴とする、請求項１に記載の歩行機能回復用肢
体駆動装置とするものである。以上のようにしているの
で、下肢と共に上肢の運動訓練を実施するときに、上肢
と下肢の協調的な運動訓練を実施することができる。

【００１４】また、本発明の歩行機能回復用肢体駆動
は、前記上肢支持部201において、その形状が半円形ま
たは半楕円径、もしくはコの字型としたことを特徴とす
る請求項１に記載の歩行機能回復用肢体駆動装置とする
ものである。以上のようにしているので、上肢と下肢の
協調的な運動訓練を実施するときに、上肢支持部が安定
して上肢を把持することができ、安定した協調運動を行
うことができる。また、本発明の歩行機能回復用肢体駆
動は、前記上肢支持部において、上肢の手で把持する部
分における上肢支持部の内側または外側に、上肢支持部
左側入力ＳＷと上肢支持部左側入力ＳＷとを備え、それ
らＳＷの状態に応じて前記下肢駆動機構を駆動するか、
または、前記下肢駆動機構の動作の位相に応じて前記上
肢支持部を左右へ揺動することを特徴とする請求項１に
記載の歩行機能回復用肢体駆動装置とするものである。
以上のようにＳＷを代替入力しているので、上肢と下肢
の協調的な運動訓練を実施するときに上肢を安定したリ
ズムで動かすことができない患者についても、上肢と下
肢を協調させた訓練を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明の歩行機能回復用肢体
駆動装置の全体構成を示したものである。本発明は、大
まかに分けると、全体機構ベース部101と、体幹支持機
構106、下肢駆動機構105、下肢環境提示機構108とから
構成される。体幹支持機構106は、体幹支持ベッド機構
と、体幹支持機構106に連結した体幹支持機構回転機構
ベース部102と、体幹支持機構回転機構ベース部102に連
結した体幹支持機構回転機構103とを備えている。体幹
支持機構回転機構ベース部102は全体機構ベース部101と
機構的に連結しており、体幹支持機構回転機構103は体
幹支持機構回転機構ベース部102と機構的に連結してい
る。体幹支持機構回転機構103は体幹支持ベッド機構106
を体幹支持機構回転機構ベース部102に対して回転さ
せ、体幹支持ベッド機構106に支持・固定された患者109
の体幹姿勢を変化させ、地面に対して水平な臥位の状態
から地面に対して垂直な立位の状態までの任意の姿勢を
調整することができる。図１は臥位から立位へ至る途中
の姿勢を示したものである。下肢駆動機構105は両下肢
を支持・保持して駆動することができるようになってい
る。下肢駆動機構駆動ベース回転機構104は、体幹支持
機構106に機構的に連結されており、体幹支持機構106と
下肢駆動機構105との相対的な位置関係を変更すること
ができる。具体的には、股関節外転と股過伸展方向に患
者109の下肢が動作する可動範囲を確保できるようにな
っている。下肢環境提示機構108は下肢駆動機構の動作
に同期して仮想的な地面などの仮想環境を足底に提示す
るとともに、下肢への負荷等の情報をディスプレイ107
によって患者の視覚にフィードバックすることができ
る。これらの構成の多くは図１１に示した従来技術と同
じであり、患者109の上肢を支持・駆動する上肢駆動機
構110を備えている点だけが異なって本願発明の特徴と
なっている。

【００１６】この構成の特徴の一つとして、上肢駆動機
構110は下肢駆動機構105及び下肢環境提示機構108と協
調して動作することができる。そして、右下肢を支持・
駆動する右下肢駆動機構1051と、左下肢を支持・駆動す
る左下肢駆動機構1052は互いに独立して動くことができ
る。

【００１７】次に、上肢駆動機構110の構成を図２〜４
を用いて説明する。図２に示すように、上肢駆動機構11
0は、体幹支持機構106に連結して備えられ、上肢を支持
する上肢支持部201と、その上肢支持部201を駆動する上
肢回転駆動部202とから成る。図２はその構成を上・下
・横から見た図であり、図３はその詳細を示している。
上肢回転駆動部202は、上肢支持部201に固定された上肢
支持内歯車203と、上肢支持内歯車203に固定された上肢
支持部用半円形ベアリング204と、上肢支持部用半円形
ベアリング204と互いに摺動する上肢支持部用半円形ベ
アリングはめあい部材205と、上肢支持部用半円形ベア
リングはめあい部材205を固定しかつ上肢支持内歯車203
を介して上肢支持部201を左右へ揺動する上肢支持部駆
動モータ206を固定する上肢回転駆動部支持部材207とか
ら構成されている。また、図４は、上肢支持部駆動モー
タ206の構成を示した図であり、上肢支持内歯車203とか
みあうギアヘッド203と、ギアヘッド203を回転させるモ
ータ303、モータ303の回転角度を計測するエンコーダ30
4、モータ303を駆動しかつエンコーダ304からの信号を
回転角度情報に変換する上肢支持部ドライブ部301から
構成されていることを示している。なお、上肢支持部ド
ライブ部301はその上記のコントローラである上位コン
トローラ305に接続される。

【００１８】次に、上肢駆動機構110の動作例とフロー
を、図５，６を用いて説明する。図５に示すように、上
肢駆動機構110は、患者の手401によって把持された上肢
支持部201を左右へ揺動する上肢駆動機構202を備えてお
り、患者109の体幹の正面に位置する上肢支持部基準位
置402に対し左右に揺動した角度である上肢支持部回転
角度αusがエンコーダ304によって計測される。ここ
で、上肢支持部基準位置402に上肢支持部201があるとき
はαus＝０、上肢支持部201が右に振れた場合はαus＞
０、左に振れたときはαus＜０と定義する。また、上肢
駆動機構110は、あらかじめ指定した上肢支持部回転角
度αusに対し上肢駆動機構202により上肢支持部201を左
右へ揺動することもできる。

【００１９】図６は上肢駆動機構110の動作手順を示す
フローチャートである。この図からわかるように、上肢
駆動機構110は、エンコーダ304によって計測された上肢
支持部回転角度αusに応じて下肢駆動機構105を駆動す
るか、または、下肢駆動機構105の動作の位相に応じて
上肢支持部201を左右へ揺動する。以下、順を追って説
明する。

【００２０】まず、処理４−Aで上肢動作をSWとして用
いるかどうかを判定する。これはあらかじめ操作者が設
定しておく条件である。処理４−Aの判定結果が肯定さ
れる場合、上肢の動作に協調して下肢を運動することに
なる。まず、処理４−Bでαup＞０か否かを判定する。
これが肯定される場合は、処理４−Cで上位コントロー
ラ305が右下肢駆動機構1051を前方へ振るよう指示する
と同時に左下肢駆動機構1052を後方へ振るよう指示す
る。また、処理４―Bの判定結果が否定の場合は、処理
４−Dで上位コントローラ305が右下肢駆動機構1051を後
方へ振るよう指示すると同時に左下肢駆動機構1052を前
方へ振るよう指示する。なお、処理４−C、処理４−Dの
各処理が完了すると、処理４−Eで上位コントローラ305
が右下肢駆動機構1051と左下肢駆動機構1052を自然な立
位となる両下肢がそろった基準位置へ戻すよう指示す
る。その後、処理４−Fで上肢支持部201が上肢支持部基
準位置402にもどるまで下肢駆動機構105の動作を待機す
る。その後、動作完了の指示が出るまで処理４−B以下
の動作を繰り返す。

【００２１】一方、処理４−Aの判定結果が否定の場
合、上述したフローとは逆に下肢の動作に協調して上肢
を動作することになる。まず、処理４−Gで右下肢駆動
機構1051を前方へ駆動中か否かを判定する。これが肯定
される場合は、処理４−Hで上位コントローラ305が上肢
支持部201を右へ振るよう指示し、上肢駆動部ドライブ
部301を通じて上肢支持部駆動モータ206を駆動する。ま
た、処理４−Gの判定結果が否定の場合には、逆に処理
４−Iで上位コントローラ305が上肢支持部201を左へ振
るよう指示し、上肢駆動部ドライブ部301を通じて上肢
支持部駆動モータ206を駆動する。処理４−H,処理４−I
の動作が完了すると、処理４−Jで上位コントローラ305
が上肢支持部201を上肢支持部基準位置402にもどすよう
指示し、上肢駆動部ドライブ部301を通じて上肢支持部
駆動モータ206を駆動する。その後、処理４−Kで上位コ
ントローラ305が右下肢駆動機構1051と左下肢駆動機構1
052とが自然な立位となる両下肢がそろった基準位置へ
戻すよう指示し、その位置に来るまで上肢駆動機構110
の動作を待機する。その後、動作完了の指示が出るまで
処理４−G以下の動作を繰り返す。

【００２２】次に歩行機能回復用肢体駆動装置の全体の
制御系統について図７を用いて説明する。図のほとんど
は図１２と同じであり、上肢駆動機構１１０を駆動する
上肢支持部駆動モータ２０６と上肢支持部ドライブ部３
０１を備えた点が異なっている。そして、上位コントロ
ーラ305が上肢支持部ドライブ部301を制御している。次
に他の実施例について説明する。図８に示すように、本
発明の歩行機能回復用肢体駆動は、上肢支持部201の形
状が半円形または半楕円径、もしくはコの字型であって
も良い。このようにすると、図２と図５で示したような
上肢支持部201が半円形の場合と同様に、上肢回転駆動
部202の半円形状に沿って上肢支持部201が動作できる。
以上のようにすることで、上肢と下肢との協調的な運動
訓練を実施する際に、上肢をより安定して上肢支持部20
1を把持することができ、より安定した協調運動を行う
ことができる。

【００２３】また図９に示すように、上肢支持部201に
は、その内側に上肢支持部左側入力ＳＷ250と上肢支持
部左側入力ＳＷ251とを備えてもよく、これらを上肢支
持部201の外側に設けてもよい。このときの動作手順
は、図１０のフローチャートに示すように、それらＳＷ
の状態に応じて下肢駆動機構105を駆動するか、また
は、下肢駆動機構105の動作の位相に応じて上肢支持部2
01を左右へ揺動する。このときの動作手順を以下に示
す。

【００２４】まず、処理11−Aで上肢動作をSWとして用
いるかどうかを判定する。これはあらかじめ操作者が設
定しておく条件である。処理11−Aの判定結果が肯定さ
れる場合、上肢の動作に協調して下肢を運動することに
なる。まず、処理11−Bで上肢支持部右側ＳＷがＯＮか
否かを判定する。これが肯定される場合は、処理11−C
で上位コントローラ305が右下肢駆動機構1051を前方へ
振るよう指示すると同時に左下肢駆動機構1052を後方へ
振るよう指示し、処理11-Fへ進む。また、処理11―Bの
判定結果が否定の場合は、処理11−Dで上肢支持部左側
ＳＷがＯＮか否かを判定する。これが肯定される場合
は、上位コントローラ305が右下肢駆動機構1051を後方
へ振るよう指示すると同時に左下肢駆動機構1052を前方
へ振るよう指示し処理11-Fへ進む。また、処理11―Dの
判定結果が否定の場合は、処理11-Fへ進む。処理11−
C、処理11−Eの各処理が完了すると、処理11−Fで上位
コントローラ305が右下肢駆動機構1051と左下肢駆動機
構1052を自然な立位となる両下肢がそろった基準位置へ
戻すよう指示する。その後、処理11−Gで上肢支持部201
が上肢支持部基準位置402にもどるまで下肢駆動機構105
の動作を待機する。その後、動作完了の指示が出るまで
処理11−B以下の動作を繰り返す。

【００２５】一方、処理11−Aの判定結果が否定の場
合、上述したフローとは逆に下肢の動作に協調して上肢
を動作することになる。まず、処理11−Hで右下肢駆動
機構1051を前方へ駆動中か否かを判定する。これが肯定
される場合は、処理11−Iで上位コントローラ305が上肢
支持部201を右へ振るよう指示し、上肢駆動部ドライブ
部301を通じて上肢支持部駆動モータ206を駆動する。ま
た、処理11−Hの判定結果が否定の場合は、逆に処理11
−Jで上位コントローラ305が上肢支持部201を左へ振る
よう指示して上肢駆動部ドライブ部301を通じて上肢支
持部駆動モータ206を駆動する。処理11−I,処理11−Jの
動作が完了すると、処理11−Kで上位コントローラ305が
上肢支持部201を上肢支持部基準位置402にもどすよう指
示し、上肢駆動部ドライブ部301を通じて上肢支持部駆
動モータ206を駆動する。その後、処理11−Lで上位コン
トローラ305が右下肢駆動機構1051と左下肢駆動機構105
2とが自然な立位となる両下肢がそろった基準位置へ戻
すよう指示し、その位置に来るまで上肢駆動機構110の
動作を待機する。その後、動作完了の指示が出るまで処
理11−H以下の動作を繰り返す。

【００２６】以上のようにすると、上肢と下肢の運動を
するときに、上肢を安定したリズムで動かすことができ
ない患者に対しても、ＳＷを代替入力として、上肢と下
肢の協調した訓練を行うことができる。なお、以上の実
施例においては、肢体駆動手段として電気式モータを想
定できるが、これに限らず油圧式サーボ駆動手段、空気
圧式サーボ駆動手段を用いても同様な効果が得られる。

【００２７】

【本発明の効果】以上述べたように、本発明によると、
患者の上肢を支持・駆動する上肢駆動機構を体幹支持機
構に設けて、下肢駆動機構と下肢環境提示機構と協調し
て動作させており、上肢駆動機構には患者の手で把持さ
れる上肢支持部とその上肢支持部を駆動して左右へ揺動
する上肢回転駆動部とを備える等しているので、患者の
上肢を支持・駆動することができて、しかも上肢と下肢
の協調的な運動訓練を実施すること可能になるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歩行機能回復用肢体駆動装置の主要部
構成図

【図２】上肢駆動機構の構成を示す図

【図３】上肢回転駆動部の構成を示す図

【図４】上肢支持部駆動モータの構成を示す図

【図５】上肢駆動機構の動作説明図

【図６】上肢駆動機構と下肢駆動機構との協調動作順序
を示すフローチャート

【図７】制御系の構成を示すブロック図

【図８】上肢支持部の構成を示す図

【図９】上肢駆動機構の別の構成を示す図

【図１０】上肢駆動機構の別の動作順序を示すフローチ
ャート

【図１１】従来の歩行機能回復用肢体駆動装置の主要部
構成図

【図１２】従来の制御系の構成を示すブロック図

【符号の説明】

101：全体機構ベース部。 102：体幹支持機構回転機構ベース部。 103：体幹支持機構回転機構。 104：下肢駆動機構駆動ベース回転機構。 105：下肢駆動機構。 106：体幹支持機構（体幹支持ベッド機構）。 107：ディスプレイ。 108：下肢環境提示機構。 109：患者。 110：上肢駆動機構。 201：上肢支持部。 202：上肢回転駆動部。 203：上肢支持内歯車。 204：上肢支持部用半円形ベアリング。 205：上肢支持部用半円形ベアリングはめあい部材。 206：上肢支持部駆動モータ。 207：上肢回転駆動部支持部材。 250：上肢支持部左側入力ＳＷ。 251：上肢支持部右側入力ＳＷ。 301：上肢支持部ドライブ部。 302：ギアヘッド。 303：モータ。 304：エンコーダ。 305：上位コントローラ。 401：患者の手。 402：上肢支持部基準位置。 1031：体幹支持機構矢状面内回転機構。 1032：体幹支持機構前頭面内回転機構。 1041：右下肢駆動機構駆動ベース股外転方向回転機構。 1042：左下肢駆動機構駆動ベース股外転方向回転機構。 1043：右下肢駆動機構ベース矢状面内回転機構。 1044：左下肢駆動機構ベース矢状面内回転機構。 1051：右下肢駆動機構。 1052：左下肢駆動機構。 1081：右下肢環境提示機構。 1082：左下肢環境提示機構。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全体機構ベース部と、 その全体機構ベース部の上に設けられ、体幹支持機構回
   転機構ベース部と体幹支持機構回転機構を備えて患者の
   体幹を任意の傾斜角度で支持することができる体幹支持
   機構と、 その体幹支持機構に連結され、下肢駆動機構駆動ベース
   回転機構と前記患者の右下肢と左下肢とをそれぞれ独立
   に支持・駆動する下肢駆動機構と、 前記全体機構ベース部に設けられ、前記下肢の環境を提
   示することができる下肢環境提示機構とから構成される
   歩行機能回復用肢体駆動装置において、 前記体幹支持機構には前記患者の上肢を支持・駆動する
   上肢駆動機構が設けられて、前記下肢駆動機構および前
   記下肢環境提示機構と協調して動作することを特徴とす
   る歩行機能回復用肢体駆動装置。
2. 【請求項２】前記上肢駆動機構は、前記患者の手で把持
   される上肢支持部と、その上肢支持部を駆動して左右へ
   揺動する上肢回転駆動部とを備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の歩行機能回復用肢体駆動装置。
3. 【請求項３】前記上肢支持部の形状は半円形または半楕
   円形、もしくはコの字型であることを特徴とする請求項
   ２に記載の歩行機能回復用肢体駆動装置。
4. 【請求項４】前記上肢支持部は、その内側か外側のいず
   れかに、上肢支持部左側入力ＳＷと上肢支持部右側入力
   ＳＷとを備えており、それらＳＷの状態に応じて前記下
   肢駆動機構を駆動するか、または、前記下肢駆動機構の
   動作に応じて前記上肢支持部を左右へ揺動するか、の何
   れかの動作をすることを特徴とする請求項２に記載の歩
   行機能回復用肢体駆動装置。
5. 【請求項５】前記上肢回転駆動部は、 前記上肢支持部に固定された上肢支持内歯車と、 その上肢支持内歯車に固定された上肢支持部用半円形ベ
   アリングと、 その上肢支持部用半円形ベアリングと互いに摺動する上
   肢支持部用半円形ベアリングはめあい部材と、 その上肢支持部用半円形ベアリングはめあい部材と上肢
   支持部駆動モータを固定する上肢回転駆動部支持部材と
   を備えており、前記上肢支持部駆動モータが前記上肢支
   持内歯車を介して前記上肢支持部を左右へ揺動すること
   を特徴とする請求項２に記載の歩行機能回復用肢体駆動
   装置。
6. 【請求項６】前記上肢支持部駆動モータは、前記上肢支
   持内歯車とかみあうギアヘッドと、そのギアヘッドを回
   転させるモータと、そのモータの回転角度を計測するエ
   ンコーダと、前記モータを駆動するとともに前記エンコ
   ーダの信号を回転角度情報に変換する上肢支持部ドライ
   ブ部とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の歩行
   機能回復用肢体駆動装置。
7. 【請求項７】前記エンコーダは、前記患者の正面方向の
   上肢支持部基準位置を基準とする上肢支持部回転角度α
   usを計測することを特徴とする請求項６に記載の歩行機
   能回復用肢体駆動装置。
8. 【請求項８】前記上肢駆動機構は、あらかじめ指定した
   前記上肢支持部回転角度αusだけ前記上肢支持部を左右
   へ揺動することを特徴とする請求項７に記載の歩行機能
   回復用肢体駆動装置。
9. 【請求項９】前記上肢駆動機構は、前記エンコーダが計
   測した前記上肢支持部回転角度αusの値に応じて前記下
   肢駆動機構を駆動するか、または、前記下肢駆動機構の
   動作に応じて前記上肢支持部を左右へ揺動するか、のい
   ずれかの動作をすることを特徴とする請求項７に記載の
   歩行機能回復用肢体駆動装置。
10. 【請求項１０】請求項１に記載の前記歩行機能回復用肢
    体駆動装置は、 ディスプレイとその制御をするディスプレイ制御器と前
    記上肢駆動機構を制御する上肢支持部ドライブ部を備え
    るとともに、 前記下肢駆動機構を構成する右下肢駆動機構と左下肢駆
    動機構、前記下肢駆動機構駆動ベース回転機構を構成す
    る右下肢駆動機構ベース股外転方向回転機構と左下肢駆
    動機構ベース股外転方向回転機構と右下肢駆動機構ベー
    ス矢状面内回転機構と左下肢駆動機構ベース矢状面内回
    転機構、前記体幹支持機構回転機構を構成する体幹支持
    機構矢状面内回転機構と体幹支持機構前頭面内回転機
    構、前記下肢環境提示機構を構成する右下肢環境提示機
    構と左下肢環境提示機構の各機構に各々ドライブ部とア
    クチュエータ部を備えており、 上位コントローラが前記各ドライブ部に指令を与えると
    前記各機構に設けられた前記ドライブ部と前記アクチュ
    エータ部によって前記各機構に所望の動作をさせること
    ができ、 上位コントローラが前記ディスプレイ制御器に指令を与
    えれば前記ディスプレイに下肢の各関節角度、下肢の位
    置・姿勢、下肢各関節への負荷トルクと足底への負荷、
    下肢各筋の筋電図等の情報を表示させることができる、 ことを特徴とする請求項１に記載の歩行機能回復用肢体
    駆動装置。