JP2007020617A - 屈曲型関節拘縮治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、関節に対して安定した外力を長時間加えることができる屈曲型関節拘縮治療装置を得ることを目的とするものである。
【解決手段】近位部１２には、ベース１４が装着されている。遠位部１３には、可動体１５が装着されている。ベース１４には、エアシリンダ３が支持されている。ベース１４には、伝達部材２３が軸２４を中心に回動可能に連結されている。伝達部材２３は、エアシリンダ３の直線運動を可動体１５の回動動作に変換して伝達する。
【選択図】図２

Description

この発明は、人体の関節部分に屈曲・伸展力を加えることにより関節拘縮を治療するために用いられる屈曲型関節拘縮治療装置に関するものである。

従来、例えば外傷、手術、固定又は廃用性症候群等の原因により、人体の関節部分に拘縮が生じた場合、主に徒手による治療が施されていた。また、電動機の駆動力により関節部分を屈曲・伸展させるＣＰＭ装置（持続的他動運動装置）が用いられることもあった（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−６８７号公報

拘縮が生じた関節部分の可動域を拡大するためには、対象となる関節部分に「痛みを感じない程度の一定の弱い外力を長時間加え続ける」、「１〜２時間に１度は外力を抜いて、関節液潤滑を促すために関節運動を行う」という治療手法を数週間に渡って実施することが有効であり、かつ患者への痛み等の負担が少ないことがわかっている。しかし、従来の徒手による屈曲・伸展では、力の加減は可能であるが、長時間に渡って安定して力を加え続けることは困難であった。
また、従来のＣＰＭ装置では、関節可動域を維持することは可能であるが、拘縮改善効果はなく、弱い屈曲・伸展力を長時間加えることはできず、また力の調整も容易でなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、関節に対して安定した外力を長時間加えることができる屈曲型関節拘縮治療装置を得ることを目的とする。

この発明に係る屈曲型関節拘縮治療装置は、治療対象となる関節部分の両側に位置する人体の近位部及び遠位部のうち、近位部に装着されるベース、主回動軸を中心に回動可能にベースに連結され、遠位部に装着される可動体、ベースに搭載され、ベースに対して可動体を回動させるための駆動力を発生する流体圧式シリンダ、及びベースに回動可能に連結されているとともに、流体圧式シリンダ及び可動体に連結され、流体圧式シリンダの直線運動を可動体の回動動作に変換して伝達する伝達部材を備えたものである。

この発明の屈曲型関節拘縮治療装置は、流体圧式シリンダの直線運動を伝達部材により可動体の回動動作に変換して伝達するようにしたので、関節に対して安定した外力を長時間加えることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による屈曲型関節拘縮治療装置を示すシステム構成図である。この例では、人体の手指関節部分を治療対象とする装置を示している。

図において、人体の指部に装着される指装着部１には、複数のバルーン２ａ，２ｂ、流体圧式シリンダであるエアシリンダ３、及び変位センサ４が設けられている。バルーン２ａ，２ｂは、空気を供給されて膨張することにより指部への締付力（拘束力）を確保する。エアシリンダ３は、関節部分である手指関節を屈伸させるための駆動力を発生する。変位センサ４は、手指関節の屈曲角度に対応したエアシリンダ３のインナロッドの移動量を検出する。

エアシリンダ３に供給される空気の圧力は、電空レギュレータ５により制御される。電空レギュレータ５は、制御コンピュータ６により制御される。変位センサ４からの検出信号は、制御コンピュータ６に入力される。制御コンピュータ６には、制御コンピュータ６の入出力の確認や制御プログラムの変更を行うためのパーソナルコンピュータ７が接続可能である。

制御コンピュータ６は、パーソナルコンピュータ７から入力された制御プログラムと変位センサ４からのフィードバック信号とに基づいて、電空レギュレータ５を制御する。また、制御コンピュータ６は、制御プログラムによって、手指関節が０度から１２０度まで屈曲される間にエアシリンダ３が指部に一定のトルクを加えるように電空レギュレータ５を制御する。具体的には、手指関節の屈曲角度が大きくなるに従って、エアシリンダ３による押付力が徐々に大きくされる。

電空レギュレータ５には、ボンベ８から空気が供給される。バルーン２ａ，２ｂには、圧力ゲージ付減圧レギュレータ９を介してボンベ８から空気が供給される。電空レギュレータ５及び圧力ゲージ付減圧レギュレータ９とボンベ８との間には、空気出力口を決定する複数の電磁弁１０が設けられている。電磁弁１０の開閉は、制御コンピュータ６により制御されている。

図２は図１の指装着部１を一部断面で示す側面図、図３は図２の手指関節を約４５度屈曲させた状態を示す側面図、図４は図２の手指関節を約９０度屈曲させた状態を示す側面図、図５は図２の手指関節を約１２０度屈曲させた状態を示す側面図である。

図において、治療対象となる手指関節１１を挟んで隣接する手指部分を近位部１２及び遠位部１３とする。近位部１２には、ベース１４が装着されている。遠位部１３には、手指関節１１を屈曲する方向へベース１４に対して回動可能な可動体１５が装着されている。

ベース１４は、近位部１２が挿入される円筒状のベース側保持部（ストラップ部）１６と、ベース側保持部１６に固定された支持部材１７とを有している。ベース側保持部１６には、バルーン２ａが内蔵されている。支持部材１７には、エアシリンダ３が支持されている。また、支持部材１７には、エアシリンダ３を覆うカバー１８が取り付けられている。

可動体１５は、遠位部１３が挿入される円筒状の可動体側保持部（ストラップ部）１９と、可動体側保持部１９に固定され、支持部材１７に主回動軸２１を中心として回動可能に連結された回動部材２０とを有している。主回動軸２１は、使用時には、手指関節部１１の回転中心近傍に位置する。可動体側保持部１９には、バルーン２ｂが内蔵されている。回動部材２０には、遠位部１３に対してほぼ平行な直線状の第１のガイド孔２０ａが設けられている。

支持部材１７及び回動部材２０の少なくともいずれか一方には、主回動軸２１が挿通される長孔２２が設けられている。これにより、回動部材２０は、支持部材１７に対して約４５度の方向へ僅かな範囲でスライド可能になっている。

支持部材１７には、伝達部材２３が軸２４を中心に回動可能に連結されている。伝達部材２３は、エアシリンダ３の直線運動を可動体１５の回動動作に変換して伝達する。また、伝達部材２３は、手指関節１１の屈伸に伴って軸２４を中心として回動される。伝達部材２３の先端部には、第１のガイド孔２０ａに挿入された第１のガイドピン２３ａが設けられている。第１のガイドピン２３ａは、手指関節１１の屈伸に伴って第１のガイド孔２０ａ内をスライド移動される。

伝達部材２３の軸２４近傍には、伝達部材２３をエアシリンダ３に連結するための第２のガイド孔２３ｂが設けられている。第２のガイド孔２３ｂは、軸２４を中心とする円弧の半径方向へ延びる直線状である。また、第２のガイド孔２３ｂの角度は、手指関節１１の屈伸に伴って変化される。

エアシリンダ３と伝達部材２３とは、第２のガイド孔２３ｂに挿入された第２のガイドピン２５を介して連結されている。第２のガイドピン２５は、手指関節１１の屈伸に伴って第２のガイド孔２３ｂ内をスライド移動される。

次に、動作について説明する。近位部１２にベース側保持部１６を装着するとともに、遠位部１３に可動体側保持部１９を装着した後、制御コンピュータ６の制御プログラムをスタートさせることにより、まずバルーン２ａ，２ｂに空気が供給され、近位部１２及び遠位部１３に対する拘束力が強められ、ベース側保持部１６及び可動体側保持部１９の手指に対する位置ずれが防止される。バルーン２ａ，２ｂによる拘束力が予め設定された大きさに達すると、バルーン２ａ，２ｂへの空気の供給が停止され、以後はその拘束力が維持される。

この後、エアシリンダ３のアウタパイプ内に空気が供給される。これにより、エアシリンダ３のインナロッドがアウタパイプから突出する方向へ押し出され、エアシリンダ３のインナロッドに結合された第２のガイドピン２５に作用する力によって、伝達部材２３が軸２４を中心に回動される。そして、伝達部材２３の回転力が第１のガイドピン２３ａを介して可動体１５へ伝達され、可動体１５は、第１のガイドピン２３ａの位置によって規定される角度まで主回動軸２１を中心に回動され、手指関節１１が屈曲される。エアシリンダ３のインナロッドの移動量を検出する変位センサ４の検出値によって、図３、図４、図５に示されるいずれかの予め設定された角度まで手指関節１１が屈曲されたと制御コンピュータ６によって判定されると、エアシリンダ３への空気の供給が停止され、手指関節１１の屈曲状態が維持される。

また、エアシリンダ３のインナロッドを後退させることにより、伝達部材２３及び可動体１５が屈曲動作時とは逆に動作し、手指関節１１の屈曲が解除（手指関節１１が伸展）される。

エアシリンダ３に対する空気の供給・排出は、制御プログラムに従って行われる。例えば、手指関節１１に対して１時間継続して屈曲力を加えた後、５分間屈曲力を解除するという動作が繰り返して行われる。屈曲力を解除した休止時間においては、バルーン２ａ，２ｂ内の空気も排出され、拘束力が解除される。即ち、所定の休止時間を挟みながら、屈曲力及び伸展力の少なくともいずれか一方を断続的に加えることができる。

このような屈曲型関節拘縮治療装置によれば、エアシリンダ３の直線運動を伝達部材２３により可動体１５の回動動作に変換して伝達するようにしたので、手指関節１１に対して安定した外力を長時間加えることができる。従って、手指関節１１に「痛みを感じない程度の一定の弱い外力を長時間加え続ける」ことができる。また、「１〜２時間に１度は外力を抜いて関節を動かす」こともできる。このため、手指関節１１の関節軟骨の二次的な損傷を防止しつつ、手指関節１１の可動域を拡大する治療を行うことができる。

また、アクチュエータとして流体圧式シリンダを用いたので、より容易に、一定の弱い屈曲力を長時間加え続けることが可能となる。また、流体の圧力を減圧することにより、屈曲力の定期的な解除も容易である。
さらに、流体圧式シリンダとしてエアシリンダ３を用いたので、構造の簡素化及び軽量化を図ることができる。さらにまた、衝撃力に対する耐久性が高く、軽量であるとともに耐水性も確保し易く、日常生活の中での使用が容易である。

さらにまた、可動体１５は、伝達部材２３に対してスライド可能に連結されているので、可動体１５をスムーズに回動させることができる。
また、ベース１４及び可動体１５の少なくともいずれか一方には、主回動軸２１が挿入される長孔２２が設けられているので、支持部材１７の指関節に対する取付位置が多少ずれても、手指関節１１をスムーズに屈伸させることができる。
さらに、伝達部材２３は、伝達部材２３の回動軸２４を中心とする円弧の半径方向へスライド可能にエアシリンダ３に連結されているので、これによっても手指関節１１をスムーズに屈伸させることができる。

さらにまた、制御コンピュータ６は、所定時間の休止状態を挟みながら手指関節１１に対して屈伸力を断続的に加えるようになっているので、手指関節１１の拘縮を効果的に治療することができる。
また、ベース側保持部１６及び可動体側保持部１９の内側には、空気が供給されることにより膨張して近位部１２及び遠位部１３への拘束力を強め、空気が排出されることにより収縮して拘束力を弱めるバルーン２ａ，２ｂが配置されているので、簡単かつ軽量な構成により、ベース側保持部１６及び可動体側保持部１９の装置使用中の位置ずれを防止し、手指関節１１に対して力を効率良く加えることができる。

さらに、就寝中にも治療を継続することができ、必要な可動域を確保するまでの治療期間を短縮することが可能である。
さらにまた、エアシリンダ３、支持部材１７、回動部材２０及び伝達部材２３等の主要部品は、掌側ではなく、手指の背側に配置されているので、装置を装着した状態で、日常生活動作を支障なく行える。

実施の形態２．
次に、図６はこの発明の実施の形態２による屈曲型関節拘縮治療装置の指装着部を一部断面で示す側面図である。図において、近位部１２の骨には、支持部材１７を固定するために複数の第１の固定ピン３１が設けられている。また、遠位部１３の骨には、回動部材２０を固定するために複数の第２の固定ピン３２が設けられている。これらの固定ピン３１，３２の中間部は、骨に穿設された複数の微小な穴に挿通されている。そして、近位部１２及び遠位部１３の側部から突出した固定ピン３１，３２の両端部は、支持部材１７及び回動部材２０側へそれぞれほぼ直角に折り曲げられている。即ち、固定ピン３１，３２は、コ字形に折り曲げられている。

支持部材１７及び回動部材２０の幅方向両側には、固定ピン３１，３２の両端部を挟持する第１及び第２の押さえ板３３，３４が取り付けられている。支持部材１７及び回動部材２０の側面と押さえ板３３，３４の少なくともいずれか一方には、固定ピン３１，３２が挿入される複数の溝（図示せず）が設けられている。これらの溝により、固定ピン３１，３２に対するベース１４及び可動体１５の位置ずれが防止されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような屈曲型関節拘縮治療装置では、近位部１２及び遠位部１３に対するベース１４及び可動体１５の位置が固定ピン３１，３２により固定されるため、ベース１４及び可動体１５の位置ずれを防止することができ、長時間装着したままでも安定した治療を続けることができる。また、場合によっては、ベース側保持部１６及び可動体側保持部１９を省略することもできる。

なお、上記の例では、ベース側保持部１６及び可動体側保持部１９にバルーン２ａ，２ｂを配置したが、単にシリコンゴム等の弾性部材を配置するだけでもよい。
また、上記の例では制御プログラムを用いて屈曲力の印加・解除を自動的に行ったが、使用者が手動で行ってもよい。これにより、システム構成をさらに簡素化することができ、コストを低減できる。
さらに、流体圧式シリンダとして、空気以外の気体やオイル等の液体の圧力を利用するシリンダを用いることもできる。
さらにまた、上記の例では、手指の近位指節関節を治療対象とする屈曲型関節拘縮治療装置を示したが、例えば手指の他関節、手関節、肘関節、肩関節、又は膝関節など、人体の他関節の治療にも、この発明は適用できる。

この発明の実施の形態１による屈曲型関節拘縮治療装置を示すシステム構成図である。 図１の指装着部を一部断面で示す側面図である。 図２の手指関節を約４５度屈曲させた状態を示す側面図である。 図２の手指関節を約９０度屈曲させた状態を示す側面図である。 図２の手指関節を約１２０度屈曲させた状態を示す側面図である。 この発明の実施の形態２による屈曲型関節拘縮治療装置の指装着部を一部断面で示す側面図である。

符号の説明

３ エアシリンダ（流体圧式シリンダ）、１１ 手指関節、１２ 近位部、１３ 遠位部、１４ ベース、１５ 可動体、２１ 主回動軸、２２ 長孔、２３ 伝達部材。

Claims (4)

1. 治療対象となる関節部分の両側に位置する人体の近位部及び遠位部のうち、上記近位部に装着されるベース、
   主回動軸を中心に回動可能に上記ベースに連結され、上記遠位部に装着される可動体、
   上記ベースに搭載され、上記ベースに対して上記可動体を回動させるための駆動力を発生する流体圧式シリンダ、及び
   上記ベースに回動可能に連結されているとともに、上記流体圧式シリンダ及び上記可動体に連結され、上記流体圧式シリンダの直線運動を上記可動体の回動動作に変換して伝達する伝達部材
   を備えていることを特徴とする屈曲型関節拘縮治療装置。
2. 上記伝達部材は、上記可動体に対して、上記可動体の回動に伴ってスライド可能に連結されていることを特徴とする請求項１記載の屈曲型関節拘縮治療装置。
3. 上記ベース及び上記可動体の少なくともいずれか一方には、上記主回動軸が挿入される長孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屈曲型関節拘縮治療装置。
4. 上記伝達部材は、上記伝達部材の回動軸を中心とする円弧の半径方向へスライド可能に上記流体圧式シリンダに連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の屈曲型関節拘縮治療装置。

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