JP2015226609A - 足首関節運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構造を特別強固にすることなく、良好な足首の屈伸運動を安定的に行うことができるシンプルな構造の足首関節運動装置を提供する。
【解決手段】保持部１２ａから離れて配置される基台部１４と、基台部１４上面に取り付けられ、下腿のアキレス腱部分を支持する足支持部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。長手方向の一端部に、保持部１２ａに係止させるための係止部３４を有し、他端部側に、揺動部材２０を回動可能に支持する第一の揺動軸３６を有し、係止部３４と第一の揺動軸３６の間の、第一の揺動軸３６に近い位置に第二の揺動軸３８を有する連結部材３２を備える。基台部１４上面に連結部材支持部４０が立設され、連結部材３２を第二の揺動軸３８で回動自在に軸止する。揺動部材２０を往復揺動させる駆動装置を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、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。

本願の発明者らは、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の検討を行っている。以下、先に試作した足首関節運動装置１０について、図４に基づいて説明する。

足首関節運動装置１０は、図４に示すように、椅子１２から離れて配置される基台部１４上面に足支持部１６が取り付けられ、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１４上面から浮かせる。基台部１４の上方には、使用者Ｍの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が配設され、揺動部材２０は、基台部１４上面に立設された揺動部材支持部２２に取り付けられ、揺動軸２２ａの周りを回動自在に支持されている。また、基台部１４に、揺動部材２０を往復揺動させる動力を供給するための図示しないモータ（駆動装置）が設けられている。基台部１４には、高さ調節機構２４の上端部に固定され、高さ調節機構２４の下面には移動用キャスタ２６が取り付けられている。椅子１２の座部１２ａと基台部１４は、それぞれ連結部材２８の両端の連結部２８ａに接続され、位置決めされている。

足首関節運動装置１０によれば、揺動部材２２が揺動軸２２ａの周りを往復揺動することによって使用者Ｍの足が踝付近を軸に背屈及び伸展し、足首関節の屈伸運動を行うことができる。この足首関節運動装置１０は、本願発明者らによる発明として特許文献１に詳しく開示されている。

特開２０１４−１４４９３号公報

しかし、従来の足首関節運動装置１０は、使用中に、座部１２ａと基台部１４を連結部材２８で固定する構造に対して大きい負荷が加わるという問題があった。

図５に示すように、揺動部材２０をＡ方向に駆動して足首の関節を背屈させるとき、足の裏に強い押圧力（例えば、約１ｋＮ）を加える。この力は、図示しないモータの強い駆動トルクによるもので、このトルクに対して足が揺動部材２０を押し返す反力fが発生し、反力fがほとんど吸収又は緩和されることなく、揺動部材２２から揺動軸２２ａ、揺動部材支持部２２、基台部１２、高さ調節機構２４へと伝わり、基台部１４及び高さ調節機構２４等をＡ方向と反対方向に揺動させるモーメントして作用する。この結果、連結部２８ａと基台部１４との固定が弱いと、図５に示すように、揺動部材２２から高さ調節機構２４までの部分が一体に傾いて足の背屈状態が不安定になり、適切な足首の屈伸運動ができなくなる。

したがって、従来の足首関節運動装置１０は、座部１２ａ及び基台部１４を連結部材２８で固定する構造に大きい負荷が加わるため、この部分の構造を特に強固にしなければならず、装置が大型化重量化し、可搬性にも劣るものとなった。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、装置の構造を格別強固にすることなく、良好な足首の屈伸運動を安定的に行うことができるシンプルな構造の足首関節運動装置を提供することを目的とする。

本発明は、使用者の体重の一部が載せられる保持部と、前記保持部から前記使用者の脚側に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する足支持部と、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、前記基台部を前記保持部に連結するための部材であって、長手方向の一端部側に、前記保持部に係止するための係止部が設けられ、他端部側に、前記揺動部材を回動自在に支持する第一の揺動軸が設けられ、前記係止部と前記第一の揺動軸の間の、前記第一の揺動軸の側に偏った位置に第二の揺動軸が設けられた連結部材と、前記基台部に設けられ、前記連結部材を前記第二の揺動軸で回動自在に軸止する連結部材支持部と、前記揺動部材を前記第一の揺動軸の周りに往復揺動させる駆動装置とを備え、前記揺動部材が前記第一の揺動軸の周りを往復揺動することによって使用者の足が踝付近を軸に背屈及び伸展し、足首関節の屈伸運動が行われる足首関節運動装置である。

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構造にすることが好ましい。また、前記連結部材は、長手方向の長さを可変可能に設けられていてもよい。また、前記基台部には、前記保持部の保持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が設けられていてもよい。

本発明の足首関節運動装置は、使用者の下腿や足先を締め付けて固定する必要がなく、下腿が足支持部で支持されたときに踵の上下動も自由なことから、足が圧迫されず、理学療法士の施術に近い感覚で心地よい持続受動運動を行うことができる。しかも、揺動部材を駆動して足首の関節を背屈させるとき、足が揺動部材を押し返す反力が発生しても、第二の揺動軸に吸収されて基台部に伝わらないので、基台部が浮き上がったり傾いたりしない。したがって、適切な足首の屈伸運動を安定に継続することができる。また、この反力は、第二の揺動軸と連結部材を介して保持部側に梃子の原理で伝わり、保持部上の使用者の体重により、容易に抑え込むことができる。したがって、連結部材の係止部と保持部とを接続する構造や、連結部材の第二の揺動軸と基台部とを接続する構造を特別強固にする必要がなくなり、これらをシンプルな構造にして装置の軽量化やコストダウンを図ることができる。

本発明の足首関節運動装置の第一の実施形態を示す正面図（ａ）、連結部材を示す平面図（ｂ）である。 第一の実施形態の足首関節運動装置の揺動部材を駆動することによって、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。 本発明の足首関節運動装置の第二の実施形態を示す正面図（ａ）、連結部材を示す平面図（ｂ）である。 従来の足首関節運動装置を示す正面図である。 従来の足首関節運動装置の揺動部材を駆動することによって、使用者の足首の関節を背屈させる様子を示す図である。

以下、本発明の足首関節運動装置の第一の実施形態について、図１、図２に基づいて説明する。ここで、従来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する。

第一の実施形態の足首関節運動装置３０は、図１に示すように、使用者Ｍの体重が載せられて、後述する連結部材３２の係止部３４を保持する保持部である座部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、例えば一定の剛性を有する板部材であり、後述する高さ調節機構２４の上部に取り付けられている。

基台部１４の上面１４ａ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の部材であり、基台部上面１４ａに立設された図示しない一対の脚によって、略水平に支持され固定されている。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、支持している部分の位置ずれを防止する働きをする。

基台部１４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を有する揺動部材２０が配設されている。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、例えば、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、当接している足裏の位置ずれを防止する働きをする。さらに、揺動パイプ２０ａの両端部は、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、各先端部分が連結部材３２に取り付けられている。

連結部材３２は、基台部１４を座部１２ａに連結するための長尺の部材である。本体部分の素材は一般的なステンレスパイプ等であり、図１に示すように、平面視でＹ字状、正面視でヘの字状に形成されている。二股に分岐していない側の端部は、座部１２ａの下面に取り付けるための係止部３４が設けられている。座部１２ａと係止部３４との接続構造は特別強固である必要はなく、例えば、座部１２ａの下面の受け部に係合させるようなシンプルな構造でもよい。二股に分岐している側の端部には、第一の揺動軸３６が一対に設けられている。

第一の揺動軸３６は、揺動部材２０の左右の側端部を図示しない駆動装置により揺動可能に支持する部分であり、揺動パイプ２０ａの両先端部分がそれぞれ軸着されている。揺動部材２０を往復揺動させる図示しない駆動装置は、基台部１４に取り付けられた図示しないモータなどの電動機等から成る。

さらに、係止部３４と第一の揺動軸３６の間の、第一の揺動軸３６に近い位置には、第二の揺動軸３８が一対に設けられている。第二の揺動軸３８は、基台部１４の上面１４ａに立設された一対の連結部材支持部４０の上端部に取り付けられ、連結部材３２を自由回転可能に軸支している。

したがって、図１（ａ）に示すように、第一の揺動軸３６は、使用者Ｍの踝付近に位置し、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を軸支する形となる。そして、第一の揺動軸３６は、揺動部材２０を図示しない駆動装置により揺動可能に支持し、自由には回動せず、第一の揺動軸３６を介して揺動部材２０が設けられた連動部材３２が、第二の揺動軸３８を中心に自由に揺動可能に設けられている。

基台部１４の下部には、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１４の下面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り、基台部１４の高さを可変することができる。さらに、本体板２４ａの下面には、移動用キャスタ２６が設けられている。

足首関節運動装置３０を使用するとき、駆動装置の動力で揺動部材２０を駆動すると、図２に示すように、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方向に揺動すると、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、踝を軸として足首の関節を背屈させる。このとき、駆動装置の強い駆動トルクに抗して、足が揺動部材２０を押し返す反力が発生するが、この反力は第二の揺動軸３８で吸収されて基台部１４に伝わらないので、基台部１４が浮き上がったり傾いたりする心配はない。一方、連結部材３２に対しては、第二の揺動軸３８を支点とする回転モーメントが働き、係止部３４を持ち上げようとするが、第二の揺動軸３８から作用点である揺動部材２０の足裏支持面１８の中心までの距離よりも、第二の揺動軸３８から係止部３４の先端部までの距離の方が十分長いので、座部１２ａに着座している使用者Ｍの体重によって容易に抑え込まれる。その後、足裏支持面１８がＢ方向に揺動すると、足裏への押圧が解除され、足首の関節を自然な形で伸展させることができる。

以上説明したように、足首関節運動装置３０は、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、下腿が足支持面１８で支持されたときに踵の上下動も自由なことから、足が圧迫されず、理学療法士の施術に近い感覚で心地よい持続受動運動を行うことができる。しかも、揺動部材２０を駆動して足首の関節を背屈させるとき、足からの反力により揺動部材２０を押し返す力が発生しても、第二の揺動軸３８に吸収されて基台部１４に伝わらないので、基台部１４が浮き上がったり傾いたりしない。したがって、適切な足首の屈伸運動を安定に継続することができる。

また、この反力は、第二の揺動軸３８と連結部材３２を介して座部１２ａ側に梃子の原理で伝わるが、座部１２ａに着座している使用者Ｍの体重により、容易に抑え込むことができる。したがって、連結部材３２の係止部３４と座部１２ａとを接続する構造や、連結部材３２の第二の揺動軸３８と基台部１４とを接続する構造を特別強固にする必要がなくなり、これらをシンプルな構造にして装置の軽量化やコストダウンを図ることができる。

また、座部１２ａとして普通の椅子１２を使用できる汎用性を備え、移動用キャスタ２６が設けられているので移動も容易で非常に便利である。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することができ、広く普及させやすいものである。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。

次に、本発明の足首関節運動装置の第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。ここで、上記の足首関節運動装置３０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４２は、足首関節運動装置３０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が省略されている。また、座部１２ａは平坦な板状の座台であり、基台部１４と共に床面に置いて使用される構造になっている。大きく異なるのは、Ｙ字状の連結部材３２に代えて、一対の連結部材４４ａ，４４ｂが設けられている点である。

連結部材４４ａ，４４ｂはほぼ同じものであり、本体部分は、長尺のステンレスパイプ等をヘの字状に屈曲させて形成されている。一方の端部には、座部１２ａに取り付けるための係止部４６が設けられている。座部１２ａと係止部４６との接続構造は特別強固である必要はなく、例えば、座部１２ａの左右側面の受け部に係合させるようなシンプルな構造でもよい。反対側の端部には、第一の揺動軸３６が設けられている。第一の揺動軸３６は、揺動部材２０の左右の側端部を回動自在に支持する部分であり、揺動パイプ２０ａの両先端部分がそれぞれ軸着されている。

さらに、係止部４６と第一の揺動軸３６の間の、第一の揺動軸３６に近い位置には、第二の揺動軸３８が設けられている。第二の揺動軸３８は、基台部１４の上面１４ａに立設された一対の連結部材支持部４０の上端部に取り付けられている
したがって、図３（ａ）に示すように、第一の揺動軸３６は、使用者Ｍの踝付近に位置し、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を軸支する形となる。また、連結部材４４ａ，４４ｂは、揺動部材２０が回動する向きに回動自在に支持される形となる。揺動部材２０を往復揺動させる動力は、基台部１４に取り付けられた図示しない駆動装置（モータなどの電動機）から供給される。足首関節運動装置４２の基本的な動作は、上記の足首関節運動装置３０と同様である。

足首関節運動装置４２によれば、使い勝手をよくする付属機能が足首関節運動装置３０より絞られるものの、構造をよりシンプルにすることができ、さらなる小型化とコストダウンを図ることができる。

なお、本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。使用者の体重が載せられる保持部は、椅子の座部以外に、使用者が寝た状態で、臀部等や上半身の下に位置する部材を保持部として用い、その保持部から連結部材が使用者の足の方へ伸びている形態でも良く、連結部材の係止部が保持部と兼用されていても良い。これにより、寝たきりの人や上半身を起こすことが困難な患者等の使用者のリハビリ運動にも使用可能となる。

その他、連結部材は、基台部を保持部に連結するための部材であって、長手方向の一端部側に、保持部に係止させるための係止部が設けられ、他端部側に、揺動部材を回動自在に支持する第一の揺動軸が設けられ、係止部と第一の揺動軸の間の、第一の揺動軸の側に偏った位置に第二の揺動軸が設けられたものであればよく、使い勝手やデザイン性を考慮して、上記の連結部材３２や連結部材４４ａ，４４ｂ以外の構造に変更することができる。また、使用者Ｍの体形に合わせて基台部と保持部との間隔を可変できるように、連結部材の本体部分の長さを可変できる構造にしてもよい。その他、足裏支持面を含む揺動部材、連結部材支持部、基台部の各構造についても、上述した機能を発揮できる範囲で、自由に変更することができる。

図３に示す足首関節運動装置４２の構成に加え、基台部１４の下方に高さ調節機構２４を付設してもよい。これにより、図１の足首関節運動装置３０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、揺動部材の足裏支持面を内外方向に揺動させる機構を付設してもよい。これによって、膨ら脛の他の筋肉を動かす運動が可能になるので、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できる。しかも、使用者Ｍの下腿が足支持部によって支持され、踵の上下動だけでなく左右動も自由なことから、足が圧迫される心配もない。

１０，３０，４２ 足首関節運動装置
１２ａ 座部
１２ｂ 座面
１４ 基台部
１４ａ 上面
１６ 足支持部
１８ 足裏支持面
２０ 揺動部材
２４ 高さ調節機構
３２，４４ａ，４４ｂ 連結部材
３４，４６ 係止部
３６ 第一の揺動軸
３８ 第二の揺動軸
４０ 連結部材支持部
Ｍ 使用者

Claims (4)

1. 使用者の体重の一部が載せられる保持部と、
   前記保持部から前記使用者の脚側に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する足支持部と、
   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、
   前記基台部を前記保持部に連結するための部材であって、長手方向の一端部側に、前記保持部に係止させるための係止部が設けられ、他端部側に、前記揺動部材を回動可能に支持する第一の揺動軸が設けられ、前記係止部と前記第一の揺動軸の間の、前記第一の揺動軸の側に偏った位置に第二の揺動軸が設けられた連結部材と、
   前記基台部に設けられ、前記連結部材を前記第二の揺動軸で回動自在に軸止する連結部材支持部と、
   前記揺動部材を前記第一の揺動軸の周りに往復揺動させる駆動装置とを備え、
   前記揺動部材が前記第一の揺動軸の周りを往復揺動することによって使用者の足が踝付近を軸に背屈及び伸展し、足首関節の屈伸運動が行われること特徴とする足首関節運動装置。
2. 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記載の足首関節運動装置。
3. 前記連結部材は、長手方向の長さを可変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. 前記基台部には、前記保持部の保持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が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。

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