JP2008302019A - 他動運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、内返し・外返し用の中心軸の急激な運動を抑制する手段を備えることにより、足部を安定に保持しながらも患者の苦痛を軽減することのできる他動運動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の他動運動装置は、足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、底屈・背屈用の回転軸を支持する基体部と、前記底屈・背屈用の回転軸に支持され底屈方向および背屈方向に回動することができるアーム部と、該アーム部に連結された外枠と、該外枠に支持された内返し・外返し用の回転軸と、該内返し・外返し用の回転軸に支持され内返し方向及び外返し方向に回動することができ、前記足底を保持する足底板とを備え、該足底板に内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、病気や外傷によって生じる足関節の拘縮、循環不良等を改善・予防するための他動運動装置に関するものである。

一般に、動力を用いる足関節運動訓練装置は、図１に示すように、足裏全体が平板に接した状態になるように、足部を平板に載せてベルト等により固定し、この平板を駆動軸を中心に動力で回転させる方式をとる。駆動軸は平板と平行に配置されることがほとんどである。また装置自体は、駆動軸が下腿の長軸と垂直になるように置かれることが多く、駆動軸の支持体等もこれを前提とした配置となっている。
例えば足関節に内反を生じた状態でこのような運動訓練装置を用いようとした場合、下腿支持部に下腿を載せた状態では足裏の外縁側だけが平板に接した状態をとることになる。この状態で駆動軸を駆動した場合、足裏の外縁側のみに外力による圧迫が加わるため、患者に苦痛が生じる可能性がある。
患者の苦痛を軽減するために、足裏全体が平板に接した状態になるように、身体に対する装置の姿勢を変更する方法が考えられるが、前述のように駆動軸支持体の配置が、駆動軸が下腿の長軸と垂直になることを前提としているため、下腿の長軸がずれることにより装置と身体とが干渉することになる。
患者の苦痛を軽減するために、足裏全体が平板に接した状態になるように、平板の固定角度を変える方法も考えられる。しかし、矢状面（身体を左右に二分する面）で足を底屈（つま先を下げる運動）すると足の外縁の方が内縁よりも早く底屈するため、ある時点で駆動軸に対する平板の固定角度を適切に設定したとしても、運動実施中常に足裏が平板に接した状態を保つことは困難である。
以上のことは健常者の場合にも言えるが、健常者は関節の運動制限がないため、一定の範囲内で機械の動きに身体の動きを自然に追従させることが可能である。
これに対して、運動訓練装置を必要とする程度の患者では、身体の動きを機械の動きに合わせること自体がそもそも困難である。そこで、足を載せる平板（足底板）を内返し・外返し軸周りに動的に動かすことで、足裏が常に平板に接した状態で訓練動作を実現することが望ましい方法である。

本出願人らは、先に、関節拘縮による足部変形を生じている患者でも苦痛を軽減した状態で足関節の他動運動、特に、底屈・背屈運動を行うことができる他動運動装置を出願している（以下「従来技術」という。特許文献１参照）。
この従来技術は、図２に示すように、足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、回転軸７が回転可能に取り付けられた基盤部２と、回転軸７と一体に底屈方向及び背屈方向に回動することができる一対のアーム部３と、一対のアーム部３に連結され、足部を保持する保持プレート部４とを備え、保持プレート部４は、一対のアーム部３に直接連結された外枠プレート１０と、外枠プレート１０に回転可能に取り付けられた中心軸１１と、中心軸１１と一体に内返し方向及び外返し方向に回動することができ、足部を直接保持する回動プレート１２とを備えている。
特開２００５−２３７７６２号公報

上記した従来技術においては、底屈・背屈用の回転軸７は、モータ９によって駆動され、このときの動作にともない、内返し・外返し用の中心軸１１の周りに回動プレート１２が回転し、関節拘縮による足部変形を生じている患者でも苦痛を軽減した状態で足関節の底屈・背屈運動を行うことができる。しかしながら、内返し・外返し用の中心軸１１周りの運動を抑制する手段を持たないため、この中心軸１１周りの運動が急激なものとなるおそれがある。特に、痙性を有する患者にとっては、この急激な動作により痙性反応が誘発され、危険を生じる恐れがあった。

本発明は、上記従来技術のメリットを生かしつつ、内返し・外返し用の中心軸の急激な運動を抑制する手段を備えることにより、足部を安定に保持しながらも患者の苦痛を軽減することのできる他動運動装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明の他動運動装置は、足関節の底背屈訓練を行う際に、内返し・外返しの軸周りに動力を持たない受動的な自由度を有し、さらにこの軸周りに減衰要素を使用することを原理とするもので、解決手段は、次のとおりである。
（１）足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、底屈・背屈用の回転軸を支持する基体部と、前記底屈・背屈用の回転軸に支持され底屈方向および背屈方向に回動することができるアーム部と、該アーム部に連結された外枠と、該外枠に支持された内返し・外返し用の回転軸と、該内返し・外返し用の回転軸に支持され内返し方向及び外返し方向に回動することができ、前記足底を保持する足底板とを備え、該足底板に内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることを特徴としている。

（２）上記（１）において、内返し・外返し用の回転軸を、足底を保持する足底板の保持面に平行かつ近接して設けることを特徴としている。
（３）上記（１）または（２）において、減衰手段が、一対の直動式の減衰機構を足底板の左右に連結してなることを特徴としている。
（４）上記（１）または（２）において、減衰手段が、回転式の減衰機構を内返し・外返し用の回転軸に設けてなることを特徴としている。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることにより急激な姿勢変化を緩和し、より安全に訓練を行うことができる。
（２）内返し・外返し用の回転軸を、足底を保持する足底板の保持面に平行かつ近接して設けることにより、足部の左右方向の移動を少なくして内返し・外返しの運動を効率良く行うことができる。
（３）減衰手段が、一対の直動式の減衰機構を足底板の左右に連結してなることにより、左右の減衰の強度を別個に調節することができるという効果も有する。
この場合、一対の直動式の減衰機構を足底板に左右位置を調節可能に連結すると、内返し・外返しの最大回転角度を別個に調節することができるという効果も有する。

本発明に係る他動運動装置の最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図３及び図４は、本発明に係る他動運動装置の第１の実施の形態を示す概略図で、図３は図４のＢ−Ｂ断面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。また、図５は、足関節の骨格を示す側面図である。さらに、図６及び図７は、本発明に係る他動運動装置の第２の実施の形態を示す概略図で、図６は側面図、図７は正面図である。

（第１の実施の形態）
図３及び図４において、符号２０は、本発明にかかる、足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置を示しており、人間（患者）の仰臥位（仰向けに寝た状態）または座位（座った状態）の足４０が他動運動装置の所定位置に載置されている。
他動運動装置２０は、基体部２１、底屈・背屈用の回転軸２２、アーム部２３、外枠２４、内返し・外返し用の回転軸２５、足底板２６及び減衰手段２７から主に構成されている。底屈・背屈用の回転軸２２とアーム部２３とは垂直になるように配されており、また、患者の下腿の長軸が底屈・背屈用の回転軸２２と垂直になるように置かれる。

基体部２１は、図示しない基盤から立設されて、一対の支持部を形成しており、支持部には、底屈・背屈用の回転軸２２が回転可能に取り付けられている。
基体部２１に回転可能に支持された底屈・背屈用の回転軸２２は支持部を貫通しており、各支持部の内側部分には、一対のアーム部２３の一端部がそれぞれ取り付けられている。この一対のアーム部２３は、底屈・背屈用の回転軸２２と一体に底屈方向及び背屈方向（図３参照）に回動することができるようになっている。換言すれば、底屈・背屈用の回転軸２２を中心として、該回転軸２２に支持された一対のアーム部２３が底屈方向及び背屈方向（図３参照）に回動することができるようになっている。底屈・背屈用の回転軸２２の一端は、駆動源と連結されており、駆動源の駆動力によって底屈・背屈用の回転軸２２を回転するようになっている。駆動源によって底屈・背屈用の回転軸２２を正逆回転させることにより、一対のアーム部２３が底屈方向及び背屈方向（図３参照）に回動することができる。

図４に示すように、一対のアーム部２３の他端部には、患者の足底を保持する足底板２６を支持する矩形状の外枠２４がそれぞれ連結されている。足底板２６は、外枠２４の内側寸法より小さく形成されており、前記底屈・背屈用の回転軸２２と直交する方向に外枠２４の中心位置に回転自在に支持された内返し・外返し用の回転軸２５に支持されている。内返し・外返し用の回転軸２５は、外枠２４に装着された公知の回転軸受、例えば、ボールベアリングに支持されている。また、内返し・外返し用の回転軸２５は、足底板２６の足底を保持する保持面２８に平行かつ近接して配置されることが望ましく、この例では、足底板２６の厚さ方向の中心に配置されている。
従って、足底板２６は、一対のアーム部２３及び外枠２４と共に底屈方向及び背屈方向（図３参照）に回動することができるとともに、外枠２４に回転可能に取り付けられた内返し・外返し用の回転軸２５と一体に内返し方向及び外返し方向（図４参照）に回動することができる。その際、足底と内返し・外返し用の回転軸２５との距離が近接しているため、足部の左右方向の移動が少なくて済み、内返し・外返しの運動を効率良く行うことができる。

また、足底板２６には、患者の足部を該足底板２６に固定保持するための足部固定部３２が設けられており、この足部固定部３２によって、患者は、自身の足部を足底板２６に容易に固定させることができる。足部の固定は、足関節の底背屈回転中心位置（図５に示す脛骨及び腓骨と、距骨との間の関節）が上記底屈・背屈用の回転軸２２と略一致するように行う。
これによって、駆動源の駆動力による底屈方向及び背屈方向の足関節の訓練動作を可能とする。

足底板２６には、該足底板２６の内返し・外返し用の回転軸２５の軸周りの運動を減衰させる減衰手段２７が設けられている。
図３、図４に示した減衰手段２７は、外枠２４に連結された支持板２９に支持された流体式ダンパー３０及びコイルスプリング３１等の弾性部材からなる一対の直動式の減衰機構を足底板２６の裏側に、かつ、内返し・外返し用の回転軸２５の左右に対称に連結して形成されている。
減衰手段２７は、直動式の減衰機構の左右位置を調整可能に連結して形成することもできる。この場合、左右に同じ減衰機構を用いても、足底板２６の動作を制限する位置が非対称となるため、足底板２６の内返し・外返しの最大回転角度を別個に調節することができる。一般に足関節の内返し方向の可動範囲と外返し方向の可動範囲は等しくない（標準的には外返し20度、内返し30度とされている）。そのため、関節が特に不安定な状態にある患者に対しては、足底板が内返し・外返し方向に対称的に動作することで、足関節の過剰な運動を招いたり、逆に足裏と足底板との接触が十分に得られなかったりするおそれがある。減衰機構の左右位置を調節可能とすることで、こうした状態の患者に対しても、よりきめ細かい動作の設定を行うことができる。
この減衰手段としては、上記した直動式に限らず公知の回転式の減衰機構、例えば、ロータリーダンパーを内返し・外返し用の回転軸２５に設けたもので構成してもよい。

図３及び図４に示す他動運動装置を用いて底屈・背屈運動を行う場合、他動運動を行おうとする患者は、その下腿の長軸と底屈・背屈用の回転軸２２とが垂直になるようにするとともに、足裏全体が足底板２６に接した状態になるように、足部４０を足底板２６に載せて足部固定部３２により固定し、この足底板２６を底屈・背屈用の回転軸２２を中心に動力で回転させる。
今、例えば、患者が足関節に内反を生じた状態の場合、足底板２６が固定されていると、足裏の外縁側だけが足底板２６に接した状態をとることになるが、足底板２６は内返し・外返し用の回転軸２５と一体に内返し方向及び外返し方向に回動することができるため、足裏全体が足底板２６に接した状態、すなわち、図４に示すように、足底板２６は内側が高く、外側が低い状態となる。
この状態で足底板２６を底屈・背屈用の回転軸２２を中心に底屈方向及び背屈方向に交互に回動させると、足底板２６は患者の足の動きに連動して内返し方向及び外返し方向に交互に回動する。
その際、上記した減衰手段２７が足底板２６に設けられていない場合、足底板２６は内返し方向及び外返し方向に急激なあるいは過剰な動きをするが、減衰手段２７が足底板２６に設けられているため、その動きは減衰されて適切に調節され、足部を安定に保持しながら患者の苦痛を軽減することができるものである。

（第２の実施の形態）
図６及び図７は、本発明に係る他動運動装置の第２の実施の形態を示すもので、図３及び図４における符号と同じ符号は同じ部材を示している。本実施の形態では、一対のアーム部３３、３３の底部を底板３４で連結してアーム部と底板とを一体に形成したものである。より具体的に説明すると、このアーム部３３、３３は、底板３４で一体的に連結され、内返し・外返し用の回転軸３５の軸線方向において横断面がコ字状のフレーム構造をしている。図６に示すように、底板３４から立設した１対の軸支部３６、３６に内返し・外返し用の回転軸３５が回転自在に支持されており、この内返し・外返し用の回転軸３５に足底板２６の裏面から下方に延びた１対の連結部材３７、３７が嵌合し、足底板２６がアーム部３３、３３と底板３４と形成されたコ字状のフレーム構造内において内返し・外返し用の回転軸３５を中心として内返し方向及び外返し方向に回動することができるように取り付けられている。
本形態においては、減衰手段２７を支持する支持板２９は底板３４に連結支持されている。

（従来技術との比較試験結果）
図８及び図９は、底背屈訓練動作を連続１２回行った際の、足関節の内返し・外返し角度と底屈・背屈角度をそれぞれ示したものであり、図８は従来技術に係る装置を、また、図９は本発明に係る装置を用いた際の試験結果を示したものである。
図８の従来技術のように、内返し・外返し軸周りに揺動自由とした場合には、内返し・外返しの関節角度が訓練動作中を通じて変動しており、関節が不安定な状態にあると考えられる。
これに対して、図９の本発明のように、内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けたものでは、いずれも内返し・外返しの角度は周期的な変化を示しており、関節が安定して保持されていると考えられる。

本発明は病院、介護施設、公共施設、一般家庭における機能訓練等に使用可能であり、患者の身体状況に合わせて仰臥位または座位のいずれかの姿勢で訓練が可能な構造である。

図１は、動力を用いる足関節運動訓練装置を説明するための概略図である。 図２は、従来の底屈・背屈運動を行うことができる他動運動装置を示す正面図である。 図３は、本発明に係る他動運動装置の第１の実施の形態を示す概略図で、図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。 図５は、足関節の骨格を示す側面図である。 図６は、本発明に係る他動運動装置の第２の実施の形態を示す概略図で、側面図である。 図７は、本発明に係る他動運動装置の第２の実施の形態を示す概略図で、正面図である。 図８は、従来技術に係る装置を用いて底背屈訓練動作を連続１２回行った際の、足関節の内返し・外返し角度と底屈・背屈角度をそれぞれ示したものである。 図９は本発明に係る装置を用いて底背屈訓練動作を連続１２回行った際の、足関節の内返し・外返し角度と底屈・背屈角度をそれぞれ示したものである。

符号の説明

２０ 他動運動装置
２１ 基体部
２２ 底屈・背屈用の回転軸
２３ アーム部
２４ 外枠
２５ 内返し・外返し用の回転軸
２６ 足底板
２７ 減衰手段
２８ 足底を保持する保持面
２９ 支持板
３０ 流体式ダンパー
３１ コイルスプリング
３２ 足部固定部
３３ アーム部
３４ 底板
３５ 内返し・外返し用の回転軸
３６ 軸支部
３７ 連結部材
４０ 足

Claims (4)

1. 足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、
   底屈・背屈用の回転軸を支持する基体部と、前記底屈・背屈用の回転軸に支持され底屈方向および背屈方向に回動することができるアーム部と、該アーム部に連結された外枠と、該外枠に支持された内返し・外返し用の回転軸と、該内返し・外返し用の回転軸に支持され内返し方向及び外返し方向に回動することができ、前記足底を保持する足底板とを備え、該足底板に内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることを特徴とする他動運動装置。
2. 内返し・外返し用の回転軸を、足底を保持する足底板の保持面に平行かつ近接して設けることを特徴とする請求項１記載の他動運動装置。
3. 減衰手段が、一対の直動式の減衰機構を足底板の左右に連結してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の他動運動装置。
4. 減衰手段が、回転式の減衰機構を内返し・外返し用の回転軸に設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の他動運動装置。

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