JP2007289714A - 足関節運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても足関節の充分な運動を行えるとともに、小型のアクチュエータでも大きな力を出せる足関節運動装置の提供。
【解決手段】足関節運動装置は、フレーム２ａを有する基台１と、前記フレームに、前端部が上下方向揺動可能な状態で、当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持されたペダル２ｂと、前記ペダルの前端部側をトグル機構２ｃを介して揺動駆動するアクチュエータ２ｄと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手段３と、前記基台に立設された、利用者Ｕが立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支えるためのサポートパイプ４とを具える。前記アクチュエータ２ｄは、前記フレーム２ａに支持された電動モータと、その電動モータにより駆動されて進退移動する作動ロッド２ｅとを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、足関節機能のリハビリテーション等に用いて好適な足関節運動装置に関するものである。

従来の上述の如き装置としては、特許文献１記載の脚部ストレッチ器具が公知であり、この脚部ストレッチ器具は、上下方向揺動可能に支持された、両足を同時に乗せるための一つのペダルと、そのペダルの揺動限位置を規制するストッパピンと、手で持ってペダル上の体を支えるためのハンドルとを具えている。
実用新案登録３０３０８９７号

しかしながら上記従来の器具は、筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりすると充分にペダルを揺動させられないという問題や、障害があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に対応できないという問題があった。

この発明は、上記課題を有利に解決する多機能な足関節運動装置を提供することを目的とするものであり、この発明の足関節運動装置は、フレームを有する基台と、前記フレームに、前端部が上下方向揺動可能な状態で、当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持されたペダルと、前記ペダルの前端部側をトグル機構を介して揺動駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、前記基台に立設された、当該装置の利用者が立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支えるための支持手段と、を具える足関節運動装置であって、前記アクチュエータが、前記フレームに支持された電動モータと、その電動モータにより駆動されて進退移動する作動ロッドとを有し、前記トグル機構が、一端部を前記ペダルに連結された上リンク部材と、一端部を前記フレームに連結された下リンク部材とを有し、前記上リンク部材の他端部と前記下リンク部材の他端部とが、互いに連結されるとともに前記作動ロッドに連結されている、というものである。

かかる足関節運動装置にあっては、基台が有するフレームに、前端部が上下方向揺動可能なように当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持されたペダルの上に、当該装置の利用者が立つと、基台に立設された支持手段が、その利用者が立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支え、アクチュエータが、制御手段による作動制御下でそのペダルを揺動駆動する。

従って、この発明の足関節運動装置によれば、利用者の筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータの助力によって充分にペダルを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。

さらに、この発明の足関節運動装置によれば、前記アクチュエータが、前記フレームに支持された電動モータと、その電動モータにより駆動されて進退移動する作動ロッドとを有し、トグル機構を介して前記ペダルの前端部側を揺動駆動するものであり、またそのトグル機構が、一端部を前記ペダルに連結された上リンク部材と、一端部を前記フレームに連結された下リンク部材とを有し、前記上リンク部材の他端部と前記下リンク部材の他端部とが互いに連結されるとともに前記作動ロッドに連結されているものであることから、特に力が必要な、ペダルの傾斜角度を大きくするときに、トグル機構で大きな力を出せるので、アクチュエータを小型化することができる。

なお、この発明の足関節運動装置においては、前記ペダルおよび前記アクチュエータは、片足分ずつ二組設けられていても良い。このようにすれば、故障があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合にも対応することができる。

また、この発明の足関節運動装置においては、前記ペダルは、かかと押さえ部材が一体的に固定されたものであっても良い。このようにすれば、そのかかと押さえ部材にかかとを突き当てることでかかとの位置が固定されるので、利用者の足がペダルからずり落ちるの防止し得るとともに、そのかかと押さえ部材がペダルと一体で揺動するので、かかとがかかと押さえ部材でこすれて痛くなったり皮が剥けたりするのを防止することができる。

さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記制御手段は、前記ペダルの揺動駆動範囲を可変設定できるものであっても良い。このようにすれば、利用者の左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に容易に対応することができる。

さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記制御手段は、前記ペダルの揺動駆動速度を可変設定できるものであっても良い。このようにすれば、利用者の体調に合わせてペダルを揺動させることができるので、無理なく足関節の運動を行うことができる。

さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記制御手段は、前記ペダルの揺動回数を表示するものであっても良い。このようにすれば、利用者は足関節の運動の程度を容易に知ることができる。

さらに、この発明の足関節運動装置においては、前記制御手段は、左右の前記ペダルの揺動駆動速度を異ならせ得るものであっても良い。このようにすれば、利用者の左右の足関節の具合に合わせて運動を行うことができる。

そして、この発明の足関節運動装置においては、前記支持手段は、前記基台の前部から上方に延在する支柱部と、その支柱部の上端部から後方へ延在する手摺り部と、その手摺り部の後端部から左右方向へ延在して体の背面を支持する背面支持部とを有するものであっても良い。このようにすれば、手摺り部と背面支持部とを有する支持手段を、基台上に前後方向にコンパクトに配設し得て、当該足関節運動装置を、狭い置き場所でも置けるコンパクトな構成のものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の足関節運動装置の一実施例を一部切り欠いて示す側面図、図２は、その実施例の足関節運動装置を示す平面図、そして図３（ａ），（ｂ）は、その実施例の足関節運動装置のアクチュエータによるペダルの動きを図１におけるペダル傾斜角度と異なる角度でそれぞれ示す説明図である。

この実施例の足関節運動装置は、図１および図２に示すように、薄い箱状の基台１と、その基台１の略中央部に嵌めこまれたペダルユニット２とを具え、そのペダルユニット２は、側方から見て略Ｌ字状のフレーム２ａと、そのフレーム２ａにそれぞれ後端部を上下方向揺動可能に支持された左右二つのペダル２ｂと、一端部をペダル２ｂに連結した上リンク部材と一端部をフレーム２ａに連結した下リンク部材との他端部同士を互いに連結してなるトグル機構２ｃを介してそれらのペダル２ｂをそれぞれ揺動駆動する二台のアクチュエータ２ｄとを有している。

ここで、二台のアクチュエータ２ｄは各々、減速機付き電動モータでボールねじを回動させてそのボールねじに螺合したボールナットを直線移動させることにより、そのボールナットに結合した作動ロッド２ｅを進退移動させるとともに、電動モータに設けたロータリエンコーダでボールねじの回動量ひいては作動ロッド２ｅの進退移動位置を検出する通常のものであり、その作動ロッド２ｅの先端部でトグル機構２ｃの上下リンク部材の上記他端部同士の連結部を引くことで、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ペダル２ｂの傾斜角度を大きくでき、逆にその連結部を押すことでペダル２ｂの傾斜角度を小さくでき、それによってペダル２ｂをその後端部（図１では左端部）周りに揺動させることができる。なお、二つのペダル２ｂの後端部にはそれぞれ、板状のかかと押さえ部材２ｆがペダル２ｂの上面に対し略直角をなすように一体的に固定されている。

この実施例の足関節運動装置はさらに、それらのアクチュエータ２ｄの作動を制御する制御手段としての、あらかじめ与えられたプログラムに基づき作動する通常のマイクロコンピュータを有する制御装置３を基台１内に具えており、この制御装置３は、各アクチュエータ２ｄの上記電動モータを駆動して各ペダル２ｂを揺動させるとともに、各アクチュエータ２ｄの上記ロータリエンコーダからの信号によって検出する作動ロッド２ｅの進退移動位置から各ペダル２ｂの傾斜角度を求め、それらの傾斜角度をそれぞれ、後述するサポートパイプ４に固定された表示器３ａにより、例えば図３（ａ）に仮想線で示す水平から１０度傾斜したスタート位置で０度、そのスタート位置から下方へ揺動した同図に実線で示す水平な原点位置で−１０度、上記スタート位置から上方へ揺動した図３（ｂ）に仮想線で示す水平から２５度傾斜した位置で＋１５度というように表示する。

なお、水平から１０度傾斜した位置をスタート位置としているのは、図１に仮想線で示すように、当該装置の利用者Ｕがペダル２ｂ上に立ってサポートパイプ４に後ろ向きに寄り掛かると、その利用者Ｕの体軸と足の裏とが直角になった状態で足の裏が１０度傾斜するように、ペダル２ｂとサポートパイプ４との位置関係を設定してあるからであり、これにより当該装置の利用者は、ペダル２ｂ上に立ってサポートパイプ４の後ろ向きに寄り掛かりながら、そのスタート位置で足を自然な状態にすることができる。

また、この制御装置３は、各アクチュエータ２ｄの上記電動モータの駆動制御の繰り返し回数から各ペダル２ｂの揺動回数を計数して、それらの揺動回数も上記表示器３ａにより表示する。

さらに、この制御装置３は、上記電動モータの駆動制御により各ペダル２ｂの揺動角度を別個に制御し得るので、この制御装置３に対しては、上記表示器３ａに接続されたリモートコントローラ３ｂからの利用者等の操作入力により、上記求めた各ペダル２ｂの傾斜角度に基づき各ペダル２ｂを別個に、例えば当初は図３（ａ）に仮想線で示す水平から１０度傾斜したスタート位置まで揺動させ、次いでそのスタート位置から、下方へは最大で例えば同図に実線で示す水平な原点位置まで揺動させるとともに、上方へは最大で例えば図３（ｂ）に仮想線で示す、上記スタート位置から１５度（水平から２５度）傾斜した位置まで揺動させてからそのスタート位置に戻すように、ペダル２ｂの揺動駆動範囲を設定したり、あるいはその上方への最大揺動角度を、例えば図１に仮想線で示す、上記スタート位置から４４．３３度（水平から５４．３３度）に設定したりすることができる。

さらに、この制御装置３は、上記電動モータの駆動制御により各ペダル２ｂの揺動駆動速度も別個に制御し得るので、この制御装置３に対しては、上記リモートコントローラ３ｂからの利用者等の操作入力により、各ペダル２ｂの揺動駆動速度を別個に可変設定することもできる。

そして、この実施例の足関節運動装置はさらに、図１に示すように、ペダル２ｂ上に当該装置の利用者Ｕが立って後ろ向きに寄り掛かった状態でその利用者Ｕの体を支えるために、全体的に僅かに後傾するように基台１の前端部に立設された、支持手段としての上記サポートパイプ４を具えている。このサポートパイプ４は、基台１の前端部から僅かに後傾するように上方に延在する各々二重管式の二本の支柱部４ａを有しており、それらの支柱部４ａは、基台１に固定された外パイプ４ｂと、その外パイプ４ｂに摺動自在に差し込まれた内パイプ４ｃとを持つとともに、その外パイプ４ｂに各々左右方向に貫通形成されてパイプ長手方向へ整列する多数の調節孔４ｄの任意の一つと内パイプ４ｃに左右方向に貫通形成された一つのピン孔とを抜き差し可能に貫通するロックピン４ｅを持っており、そのロックピン４ｅを抜いた状態で外パイプ４ｂに対し内パイプ４ｃを上げ下げすることでサポートパイプ４の高さを利用者Ｕに合わせて調節することができ、その調節後にその外パイプ４ｂの調節孔４ｄとそこに整列した内パイプ４ｃの調節孔とにロックピン４ｅを貫通させることでサポートパイプ４の高さを固定することができる。なお、ロックピン４ｅは、パイプ４ｂ，４ｃからの抜け止めのため先端部を折り曲げることができる。

このサポートパイプ４はまた、上記二本の支柱部４ａの上端部からそれぞれ後方へ水平に延在する左右二本の手摺り部４ｆと、それらの手摺り部４ｆの後端部から一旦中央寄りに曲がった後斜め下方に曲がって二本の支柱部４ａと平行に下がり、さらに中央寄りに曲がって左右方向へ水平に延在して利用者Ｕの体の背面を支持する背面支持部４ｇとを有しており、その背面支持部４ｇの前面側には、利用者Ｕの体の背面を柔らかく支持するようにクッションパッド５が装着されている。

かかる構成のこの実施例の足関節運動装置にあっては、当該装置の利用者Ｕが、基台１に上下方向揺動可能に支持された二つのペダル２ｂの上に立つと、基台１に立設されたサポートパイプ４がその利用者Ｕの体を支え、二台のアクチュエータ２ｄが、制御装置３による作動制御下でそれらのペダル２ｂを揺動駆動する。

従って、この実施例の足関節運動装置によれば、利用者Ｕの筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータ２ｄの助力によって充分にペダル２ｂを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。

しかも、この実施例の足関節運動装置によれば、ペダル２ｂおよびアクチュエータ２ｄは、片足分ずつ二組設けられているので、故障があるため特に片足について慎重なリハビリが必要等、左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合にも対応することができる。

また、この実施例の足関節運動装置によれば、各ペダル２ｂにはかかと押さえ部材２ｆが一体的に固定されていることから、そのかかと押さえ部材２ｆにかかとを突き当てることでかかとの位置が固定されるので、利用者Ｕの足がペダル２ｂからずり落ちるの防止し得るとともに、そのかかと押さえ部材２ｆがペダル２ｂと一体で揺動するので、かかとがかかと押さえ部材２ｆでこすれて痛くなったり皮が剥けたりするのを防止することができる。

さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、各アクチュエータ２ｄは、トグル機構２ｃを介して各ペダル２ｂを駆動することから、特に力が必要な、ペダル２ｂの傾斜角度を大きくするときに、トグル機構２ｃで大きな力を出せるので、各アクチュエータ２ｄを小型化することができる。

さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置３は、各ペダル２ｂの揺動駆動範囲を可変設定できるので、利用者Ｕの左右の足関節で曲げて良い範囲が異なる場合に容易に対応することができる。

さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置３は、二つのペダル２ｂの揺動駆動速度を可変設定できるので、利用者Ｕの体調に合わせてペダルを揺動させ得て、利用者Ｕは無理なく足関節の運動を行うことができる。

さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置３は、各ペダル２ｂの揺動回数を表示器３ａにより表示するので、利用者Ｕは足関節の運動の程度を容易に知ることができる。

さらに、この実施例の足関節運動装置によれば、制御装置３は、左右のペダル２ｂの揺動駆動速度を異ならせることができるので、利用者Ｕは左右の足関節の具合に合わせて運動を行うことができる。

そして、この実施例の足関節運動装置によれば、サポートパイプ４は、基台１の前端部から僅かに後傾するように上方に延在する支柱部４ａと、その支柱部４ａの上端部から後方へ延在する手摺り部４ｆと、その手摺り部４ｆの後端部から左右方向へ延在して体の背面を支持する背面支持部４ｇとを有する構成になっているので、手摺り部４ｆと背面支持部４ｇとを有するサポートパイプ４を、基台１上に前後方向にコンパクトに配設し得て、当該足関節運動装置を、狭い置き場所でも置けるコンパクトな構成のものとすることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、アクチュエータは電動モータで作動ロッドを駆動するものでなく、流体圧シリンダで作動ロッドを駆動するものでも良く、その場合に制御手段は、その流体圧をマイクロコンピュータ等の電気回路で、流体回路を介して制御するものでも良い。

さらに、支持手段は、基台１の前端部から上方に延在する支柱の上端部に前端部を装着されたＵ字状のベルトを有し、そのベルトで利用者の体を支持するものでも良い。そしてペダルと基台との間には、物や足が挟まらないように伸縮式のカバーが設けられていても良い。

かくしてこの発明の足関節運動装置によれば、利用者の筋力が衰えていたり関節が硬くなっていたりしても、アクチュエータの助力によって充分にペダルを揺動させることができるので、足関節の充分な運動を行うことができる。しかも、特に力が必要な、ペダルの傾斜角度を大きくするときに、トグル機構で大きな力を出せるので、アクチュエータを小型化することができる。

この発明の足関節運動装置の一実施例を示す一部切り欠き側面図である。 上記実施例の足関節運動装置を示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は、その実施例の足関節運動装置のアクチュエータによるペダルの動きを図１におけるペダル傾斜角度と異なる角度でそれぞれ示す説明図である。

符号の説明

１ 基台
２ ペダルユニット
２ａ フレーム
２ｂ ペダル
２ｃ トグル機構
２ｄ アクチュエータ
２ｅ 作動ロッド
２ｆ かかと押さえ部材
３ 制御装置
３ａ 表示器
３ｂ リモートコントローラ
４ サポートパイプ
４ａ 支柱部
４ｂ 外パイプ
４ｃ 内パイプ
４ｄ 調節孔
４ｅ ロックピン
４ｆ 手摺り部
４ｇ 背面支持部
５ クッションパッド
Ｕ 利用者

Claims (8)

1. フレームを有する基台と、
   前記フレームに、前端部が上下方向揺動可能な状態で、当該装置の利用者のかかとに隣接する後端部を支持されたペダルと、
   前記ペダルの前端部側をトグル機構を介して揺動駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの作動を制御する制御手段と、
   前記基台に立設された、当該装置の利用者が立った姿勢を維持するようにその利用者の体を支えるための支持手段と、
   を具える足関節運動装置であって、
   前記アクチュエータは、前記フレームに支持された電動モータと、その電動モータにより駆動されて進退移動する作動ロッドとを有し、
   前記トグル機構は、一端部を前記ペダルに連結された上リンク部材と、一端部を前記フレームに連結された下リンク部材とを有し、
   前記上リンク部材の他端部と前記下リンク部材の他端部とは、互いに連結されるとともに前記作動ロッドに連結されている、足関節運動装置。
2. 前記ペダルおよび前記アクチュエータは、片足分ずつ二組設けられている、
   請求項１記載の足関節運動装置。
3. 前記ペダルは、かかと押さえ部材が一体的に固定されたものである、請求項１または２記載の足関節運動装置。
4. 前記制御手段は、前記ペダルの揺動駆動範囲を可変設定できるものである、請求項１から３までの何れか記載の足関節運動装置。
5. 前記制御手段は、前記ペダルの揺動駆動速度を可変設定できるものである、請求項１から４までの何れか記載の足関節運動装置。
6. 前記制御手段は、前記ペダルの揺動回数を表示するものである、請求項１から５までの何れか記載の足関節運動装置。
7. 前記制御手段は、左右の前記ペダルの揺動駆動速度を異ならせ得るものである、請求項２から６までの何れか記載の足関節運動装置。
8. 前記支持手段は、前記基台の前部から上方に延在する支柱部と、その支柱部の上端部から後方へ延在する手摺り部と、その手摺り部の後端部から左右方向へ延在して体の背面を支持する背面支持部とを有するものである、請求項１から７までの何れか記載の足関節運動装置。

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