JP2014014493A - 足首関節運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に足首関節の持続受動運動を心地よく行うことができ、シンプルな構造で安価な足首関節運動装置を提供する。
【解決手段】使用者Ｍが着座する座部１２ａから離れて配置される基台部１４を備える。基台部上面１４ａに取り付けられ、下腿のアキレス腱部分を下方から支持し、踵部分を基台部上面１４ａから浮かせる足支持部１６を備える。足裏の指先側の部分が当接する足裏支持面１８を有する揺動部材２０を備える。揺動部材２０を基台部１４に対して揺動させることにより、使用者Ｍの足が踝付近を軸として揺動可能に揺動部材２０を支持した揺動軸２２ｂを備える。揺動部材２０を往復揺動させるための動力を供給する駆動装置と、座部１２ａと基台部１４との相対位置を固定する連結部材２７を備える。揺動部材２０が往復揺動することによって、足首関節の屈伸運動を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、足首の機能回復のリハビリテーションや足首関節の拘縮予防のために使用する足首関節運動装置に関する。

ベッドに寝たきりの入院患者や高齢者等は、関節が固くなって可動域が狭くなる関節拘縮になりやすい。足首の関節拘縮は、日頃から足首を動かすことで防止できることが知られているが、麻痺が残った患者やまだ体力が回復していない患者等は自発的に足首の運動をするのが難しい。そこで、従来から、理学療法士の施術により患者等の足首関節を屈伸させる持続受動運動法によるリハビリが行われていた。

近年、理学療法士がいなくても足首関節の受動運動ができるようにするため、リハビリ用の足首関節運動装置が複数提案されている。例えば、特許文献１に開示されているように、所定の揺動機構に駆動されて揺動する足裏支持面と、クッションを敷いた下腿固定部とを備え、足裏支持面が足首の踝付近を中心に足関節を背屈及び伸展運動させる血栓症予防装置がある。この血栓症予防装置を使用するとき、使用者の足先が、踵受と足先ホルダーにより足裏支持面にしっかり固定され、下腿が、下腿ホルダーにより下腿固定部にしっかり固定されるので、足先が足裏支持面から離れない。また、揺動機構にスライダー機構が設けられ、足裏支持面の上下動及び左右動をほぼフリーにすることによって、足裏支持面が足関節を背屈させる方向に揺動したとき、踵受や各ホルダーによって足が圧迫されるのを防止している。

また、特許文献２に開示されているように、使用者の足先が固定される足裏板と、足裏板を複数の軸線で可動させるための複数の電動機を備えた多軸受動運動用運動器具がある。

特開２０１２−２９７８７号公報 特開平５−１４６４７６号公報

この種のリハビリ用の足首関節運動装置は、病院に入院中の患者や、自宅療養中の高齢者等が、自室で日常的に気軽に使用できることが望ましい。

しかしながら、特許文献１の血栓症予防装置は、踵受と足先ホルダーを有する足裏支持面を設け、下腿ホルダーを有する下腿固定部を設け、さらに、所定のスライダー機構を備えた揺動機構を設けなければならず、安価に製作することが難しいので一般家庭に広く普及させにくいものである。また、揺動機構にスライダー機構を設けているが、足を固定して強制的に動かそうとするので、踵等の可動部が器具に強くあたり、患者に苦痛を与える原因となっていた。さらに、使用者の体形（大人と子供、足先のサイズ、下腿の太さなど）が異なると、やはり踵受や各ホルダーによって足が圧迫されるケースが考えられる。

また、特許文献２の多軸受動運動用運動器具は、非常に機能が多く構造が複雑なので、高価なものになってしまう。また、外形が大きいので、病院等の施設に設置する場合に広いリハビリテーション室等に設置しなければならず、病室にいる患者の身近に置いて使用することが難しい。また、使用中、使用者の足先が足裏板にしっかり固定される旨が記載されているが、特許文献１と同様に、それに伴って発生する足の圧迫の問題が発生する。

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、自動的に足首関節の持続受動運動を心地よく行わせることができ、シンプルな構造で安価な足首関節運動装置を提供することを目的とする。

この発明は、使用者が着座する座部から離れて配置される基台部と、前記基台部上面に取り付けられ、使用者の下腿のアキレス腱部分を下方から支持し、使用者の踵部分を前記基台部上面から浮かせる足支持部と、使用者の足裏の指先側の部分が当接する足裏支持面を有する揺動部材と、前記揺動部材を前記基台部に対して揺動させることにより、使用者の足が踝付近を軸として揺動可能に前記揺動部材を支持した揺動軸と、前記揺動部材を往復揺動させるための動力を供給する駆動装置と、前記座部と前記基台部との相対位置を固定する位置固定部とを備え、前記揺動部材が往復揺動することによって、使用者の足首関節の屈伸運動を行う足首関節運動装置である。

前記揺動軸は、前記基台部に取り付けられ、使用者の踝付近を軸として前記足裏支持面を揺動可能にする揺動部材支持部に設けられている。

前記揺動部材は、使用者の足裏に当接する前記足裏支持面の取り付け角度を、内反及び外反の方向に揺動駆動可能に設けられている。前記揺動部材は、使用者の足裏の母指球及び子指球を含む部分に当接するものである。また、前記位置固定部は、前記座部と前記基台部との距離を可変できることが好ましい。

さらに、前記座部の座面に対する前記基台部の高さを調節するための高さ調節機構を備えていることが好ましい。また、前記位置固定部が着脱自在な連結部材で成り、前記基台部、前記足支持部、前記揺動部材、前記揺動部材支持部及び前記高さ調節機構が組み立てられて一体の構造物となり、その下方に移動用キャスタが取り付けられ、前記一体の構造物が、前記連結部材を介して前記座部に位置固定されていてもよい。

この発明の足首関節運動装置は、揺動部材が使用者の足首関節を背屈させる方向に揺動したとき、足裏支持面が母指球及び子指球の部分を斜め下向きに押圧するので、使用者の身体全体を後方に押す力が小さくなる。しかも、座部は着座した使用者の自重により移動せず、その座部と基台部との間の位置関係が位置固定部によって固定されているので、使用者の足裏と足裏支持面とが離れにくい。従って、使用者の下腿や足先を締め付けて固定する必要がなく、さらに、使用者の下腿が足支持部によって支持され踵の上下動が自由なことから、従来技術のように足が圧迫される心配がなく、理学療法士等が行うのと同様に心地よい持続受動運動を行うことができる。

また、構造がシンプルなので安価で軽量に製作することができ、また、座部として普通の椅子やベッドを利用することも可能なので、広く一般に普及させ、寝たきりの入院患者や自宅療養中の高齢者などが日常的に気軽に使用できる環境を作ることができる。

この発明の足首関節運動装置の第一実施形態を示す正面図である。 第一実施形態の足首関節運動装置の揺動部材によって、使用者の足首の関節を背屈させる様子を示す図（ａ）、足首の関節を伸展させる様子を示す図（ｂ）である。 使用者が足首の持続受動運動を行っているときのヒラメ筋の筋電図であって、第一実施形態の足首関節運動装置を使用した場合のグラフ（ａ）、理学療法士が行った場合のグラフ（ｂ）である。 この発明の足首関節運動装置の第二実施形態を示す正面図である。 第二実施形態の足首関節運動装置の足裏支持面を、内反の方向に傾けたときの図（ａ）、標準状態の図（ｂ）、及び外反の方向に傾けたときの図（ｃ）である。 第二実施形態の足首関節運動装置の変形例を示す正面図（ａ），（ｂ）である。

以下、この発明の足首関節運動装置の第一実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。この実施形態の足首関節運動装置１０は、図１に示すように、使用者Ｍが着座する座部１２ａから離れて配置される基台部１４を備えている。座部１２ａは普通の椅子１２の一部であり、上面側が座面１２ｂで、下面側に脚部が設けられ、座面１２ｂの端部に背もたれ設けられている。基台部１４は、例えば一定の強度を有した板部材である。

基台部上面１４ａの座部１２ａ寄りの端部には、使用者Ｍの下腿のアキレス腱部分を下方から支持し、使用者Ｍの踵部分を基台部上面１４ａから浮かせる足支持部１６が設けられている。足支持部１６は、例えば、芯棒の外周面をクッションで厚く覆った円柱状部材であり、基台部上面１４ａに立設された一対の脚により、横倒した円柱状部材が略水平に支持固定されている。クッションは、使用者Ｍのアキレス腱部分を保護すると共に、支持している位置がずれるのを防止する働きをする。

基台部上面１４ａの上方には、使用者Ｍの足裏の踵以外の指先側の部分であって、少なくとも母指球及び子指球を含む部分が当接する足裏支持面１８を有した揺動部材２０が設けられ、揺動部材支持部２２によって支持されている。揺動部材２０は、コの字状に形成された揺動パイプ２０ａを有し、その内側に、足裏支持面１８が揺動パイプ２０ａの三辺と略平行に取り付けられている。足裏支持面１８は、使用者Ｍの足裏に当接する面をクッションで覆った板状部材等であり、揺動パイプ２０ａの上記三辺から座部１２ａ側に突出するように取り付けられ、足裏が揺動パイプ２０ａに接触しないようになっている。クッションは、使用者Ｍの足裏に当接している部分を保護すると共に、当接している位置がずれるのを防止する働きをする。さらに、揺動パイプ２０ａの両端は、上記三辺から足裏支持面１８を突出させた方向にＬ字状に屈曲している。

揺動部材支持部２２は、基台部１４から上方に真っ直ぐ立設され、途中で座部１２ａ側に向けて略水平に屈曲した一対の支持パイプ２２ａを有し、一対の支持パイプ２２ａの先端の各揺動軸２２ｂに、揺動パイプ２０ａの両端がそれぞれ取り付けられている。揺動軸２２ｂは、使用者Ｍの踝付近に配置され、足裏支持面１８が足裏と当接する方向に揺動可能に揺動部材２０を支持している。

基台部１４には、図示しない駆動装置が取り付けられている。駆動装置は、例えばモータ等の電動機であり、揺動部材２０を往復揺動させる動力を供給し、図２に示すように、駆動装置から動力を受けた揺動部材２０がＡ，Ｂ方向に往復揺動する。足裏支持面１８がＡ方向に移動すると、使用者Ｍの足裏の母指球及び子指球を斜め下向きに押圧し、踝を軸として足関節を安定に背屈させることができる。また、力をかけない場合足首は伸展しようとするので、足裏支持面１８がＢ方向に移動すると、背屈させる押圧が解除され、足関節を自然な形で伸展させることができる。

基台部１４には、座部１２ａの座面１２ｂに対する基台部１４の高さを調節するための高さ調節機構２４が設けられている。高さ調節機構２４は、略水平に配置された本体板２４ａと、本体板２４ａの上面に立設された外パイプ２４ｂと、基台部下面１４ｂに立設された内パイプ２４ｃとで構成され、内パイプ２４ｃの先端部が外パイプ２４ｂの上端開口内に挿入される深さを調節することによって、基台部１４の高さを可変することができる。

本体板２４ａの下面に移動用キャスタ２６が設けられている。移動用キャスタ２６は、基台部１４、足支持部１６、揺動部材２０、揺動部材支持部２２及び高さ調節機構２４が組み立てられた後、それら一体の構造物を他の部屋等に移動させるのを容易にする働きをする。

座部１２ａと基台部１４は、着脱自在な位置固定部である連結部材２７で連結され、相対位置が固定されている。連結部材２７は、外パイプ２８と内パイプ３０とで構成され、外パイプ２８は、一端に形成された取付部２８ａにより座部１２ａに対して回動自在に固定され、内パイプ３０は、一端が外パイプ２８の開口端の内側に挿入され、他端に形成された取付部３０ａにより基台部１４に対して回動自在に固定されている。そして、内パイプ２４ｃが外パイプ２４ｂの内側に挿入される深さを調節することによって、座部１２ａと基台部１４との間隔を可変することができる。

図３（ａ）は、足首関節運動装置１０を使用して使用者Ｍの足首関節の持続受動運動（背屈及び伸展を繰り返す運動）を行ったときの、ヒラメ筋の筋電の強さを示す筋電値の推移を示すグラフである。比較例として、図３（ｂ）に、理学療法士が患者の足首関節の持続受動運動を行ったときのグラフを示す。ヒラメ筋の筋電値が高いときは、使用者又は患者が処置に対して緊張や恐怖心等によりヒラメ筋に力を入れていることを示していると。

図３（ａ），（ｂ）のグラフは形状が類似しており、いずれのグラフも、足指部がＡ方向に揺動して足首関節を背屈させたときに筋電値が上昇し、Ｂ方向に揺動して足首関節を伸展させたときに筋電値が低下している。また、背屈と伸展とを繰り返すうちに、筋電値のピークがP1→P2→P3のように徐々に低下している。

理学療法士の場合、患者に声をかけて具合を聞いたり、足首の筋肉の硬さを触診したりしながら処置を行うという特徴があり、患者の恐怖心を和らげて処置を開始する。さらに、背屈と伸展とを繰り返すうちに患者の心に安心感が生じ、背屈の度に反射的に足に力を入れてしまう動作が弱くなっていく。その結果、図３（ｂ）に示すように、ピークがP1→P2→P3のように徐々に低下する筋電値のグラフが得られる。

足首関節運動装置１０の場合も、理学療法士の場合のグラフに類似した形状になっていることから、利用者が特別な恐怖心や痛みを感じることなく、安心して装置に身体を任せていることが分かる。

以上説明したように、足首関節運動装置１０は、揺動部材２０が使用者Ｍの足関節を背屈させる方向に揺動したとき、足裏支持面１８が母指球及び子指球の部分を斜め下向きに押圧するので、使用者Ｍの身体全体を後方に押す力が小さくなる。しかも、座部１２ａは着座した使用者Ｍの自重により移動せず、その座部１２ａと基台部１４との間の位置関係が連結部材２７によって固定されているので、使用者Ｍの足裏と足裏支持面１８とが離れにくい。従って、使用者Ｍの下腿や足先を締め付けて固定する必要がなく、さらに、使用者Ｍの下腿が足支持部１６によって支持され、踵の揺動が自由で踵部分の動きを妨げないことから、従来技術のように足が圧迫される心配がなく、理学療法士等が行うのと同様に心地よい持続受動運動を行うことができる。

また、構造がシンプルなので安価で軽量に製作することができ、また、座部１２ａとして普通の椅子１２が使用できるので、広く一般家庭にも普及させやすい。また、移動用キャスタ２６が設けられているので、移動も容易である。従って、自宅療養中の高齢者や入院患者などが日常的に気軽に使用できる環境を作ることができる。さらに、高さ調節機構２４が設けられているので、基台部１４の高さを調節することによって、使用者Ｍの足首関節の運動と同時に、下腿の特定の筋肉に対するストレッチも行うことができる。なお、基台部１４の高さを変更すると、取付部２８ａ，３０ａが外パイプ２８及び内パイプ３０を回動ざせる構造により、連結部材２７の床面に対する角度を自在に変化させることができる。

次に、この発明の足首関節運動装置の第二実施形態について、図４、図５に基づいて説明する。ここで、第一実施形態の足首関節運動装置１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。第二実施形態の足首関節運動装置３２は、上記の足首関節運動装置１０の構造をよりシンプルにしたものであり、高さ調節機構２４と移動用キャスタ２６を省略が省略されている。座部１２ａは、ここでは平坦な板状の座台であり、基台部１４と同様に床面に置いて使用される構造になっている。また、揺動部材２０は、図５に示すように、足裏支持面１８を揺動部材支持部２２に対して揺動可能に設け、図示しないモータ等の駆動装置により、足裏面に対して内反〜標準〜外反の方向に揺動運動させることができるようになっている。その他の構成は、足首関節運動装置１０と同様である。

足首関節運動装置３２によれば、上記の足首関節運動装置１０の機能を絞ることにより構成をよりシンプルにし、さらに小型化とコストダウンを図ることができる。また、足裏支持面１８の内外方向の角度を変更し、足裏支持面１８を内外方向にも揺動させることにより、膨ら脛の他の筋肉を動かすことができ、使用者Ｍごとの足首関節の形状や回復状況に合わせ、より適切な持続受動運動を行うことが可能になる。しかも、使用者Ｍの下腿が足支持部１６によって支持され、踵の上下動だけでなく左右動も自由なことから、従来技術のように足が圧迫される心配もない。

なお、この発明の足首関節運動装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示す足首関節運動装置３４のように、第二実施形態の足首関節運動装置３２の構成に加えて、基台部１４の下方に高さ調節機構２４を設けてもよい。これにより、第一実施形態の足首関節運動装置１０よりもシンプルな構成で、使用者Ｍの下腿の特定の筋肉のストレッチを行うことができる。また、図６（ｂ）の足首関節運動装置３６のように、第二実施形態の足首関節運動装置３２の構成に加えて、座部１２ａに背もたれ３８を設けてもよい。これにより、使用者Ｍが楽に上半身の姿勢を保つことができるようになる。

その他、足の揺動は、足支持部１６で足首を支持した状態で、揺動部材２０の揺動に対して踵が自由に従動可能であればよいので、揺動支持部材２２を省いて、揺動部材２０の揺動軸２２ｂを基台部１４に設けてもよく、揺動軸２２ｂの位置は特に限定されるものではないが、踝付近にあれば好ましい。

また、第一実施形態の足首関節運動装置１０は、連結部材２７の取付部３０ａの取り付け位置を、移動用キャスタ２６で移動可能な一体の構造物の他の部分に変更してもよい。すなわち、図１では取付部３０ａを基台部１４に取り付けてあるが、例えば、高さ調節機構２４の本体板２４ａに取り付けてもよい。また、座部１２ａとして通常の椅子１２を使用しているが、使用者Ｍが使用している車椅子やベッドを使用してもよい。これにより、使用者Ｍが足首関節運動装置１０に乗る際に、立ち上ったり、歩いたり、しゃがんだりする負担を軽減することができる。

第二実施形態の足首関節運動装置３２は、伸縮自在な連結部材２７に代えて、長さが固定された別構造の位置固定部を設け、座部１２ａと基台部１４との位置関係を固定してもよい。その場合、位置固定部の長さを短めにし、座部１２ａの長さを長めにしておけば、足の長さが違う使用者でも支障なく使用することができる。

さらに、足裏支持面を含む揺動部材、揺動部支持部、基台部の個々の構造は、上述した機能を発揮できる範囲で変更できることは言うまでもない。高さ調節機構の構成、移動用キャスタの数や取り付け位置についても同様である。

１０，３２，３４，３６ 足首関節運動装置
１２ 椅子
１２ａ 座部
１２ｂ 座面
１４ 基台部
１６ 足支持部
１８ 足裏支持面
２０ 揺動部材
２０ａ 揺動パイプ
２２ 揺動部材支持部
２２ａ 支持パイプ
２２ｂ 揺動軸
２４ 高さ調節機構
２６ 移動用キャスタ
２７ 連結部材（位置固定部）
２８ 外パイプ
２８ａ 連結部
３０ 内パイプ
３０ａ 連結部
Ｍ 使用者

Claims (7)

1. 使用者が着座する座部から離れて配置される基台部と、
   前記基台部上面に取り付けられ、使用者の下腿のアキレス腱部分を下方から支持し、使用者の踵部分を前記基台部上面から浮かせる足支持部と、
   使用者の足裏の指先側の部分が当接する足裏支持面を有する揺動部材と、
   前記揺動部材を前記基台部に対して揺動させることにより、使用者の足が踝付近を軸として揺動可能に前記揺動部材を支持した揺動軸と、
   前記揺動部材を往復揺動させるための動力を供給する駆動装置と、
   前記座部と前記基台部との相対位置を固定する位置固定部とを備え、
   前記揺動部材が往復揺動することによって、使用者の足首関節の屈伸運動を行うこと特徴とする足首関節運動装置。
2. 前記揺動軸は、前記基台部に取り付けられ、使用者の踝付近を軸として前記足裏支持面を揺動可能にする揺動部材支持部に設けられている請求項１記載の足首関節運動装置。
3. 前記揺動部材は、使用者の足裏に当接する前記足裏支持面の取り付け角度を、内反及び外反の方向に揺動駆動可能に設けられている請求項１又は２記載の足首関節運動装置。
4. 前記揺動部材は、使用者の足裏の母指球及び子指球を含む部分に当接する請求項１乃至３のいずれか記載の足首関節運動装置。
5. 前記位置固定部は、前記座部と前記基台部との距離を可変できる請求項１乃至４のいずれか記載の足首関節運動装置。
6. 前記座部の座面に対する前記基台部の高さを調節するための高さ調節機構を備えた請求項１乃至５のいずれか記載の足首関節運動装置。
7. 前記位置固定部が着脱自在な連結部材で成り、
   前記基台部、前記足支持部、前記揺動部材、前記揺動部材支持部及び前記高さ調節機構が組み立てられて一体の構造物となり、その下方に移動用キャスタが取り付けられ、
   前記一体の構造物が、前記連結部材を介して前記座部に位置固定されている請求項６記載の足首関節運動装置。
   

Images