JP2016030049A

JP2016030049A - 脚部訓練用具

Info

Publication number: JP2016030049A
Application number: JP2014153450A
Authority: JP
Inventors: 省三原田; Shozo Harada
Original assignee: CHUGOKU BF CO Ltd
Current assignee: CHUGOKU BF CO Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-03-07

Abstract

【課題】仰向け又は座った姿勢で、脚部の屈伸力が極めて弱った人に対して、安全な速度範囲で脚部の屈伸を支援することができる脚部訓練用具を提供する。【解決手段】訓練者の脚部の足を載せる脚台と、前記脚台に連結された動力伝達手段を介して前記脚台を脚部の屈伸運動する方向に往復動させるモータと、前記脚台が往復動するときの軌跡を規制する棒状のガイドと、脚台の前進端検出器と、脚台の後退端検出器とを備え、往復動時にモータの回転トルクが所定値を超えた場合に前記モータを停止させる過負荷保護手段を設け、自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、この間で３〜５段階の脚台の往復動の速度設定をした脚部訓練用具により課題解決できた。【選択図】図１

Description

本発明は、入院患者や高齢者がベッド上に寝た状態で、脚力が低下した人のリバビリや脚力向上を図ることができる脚部訓練用具に関するものである。

脚力が低下した人の、ベッド上で寝た状態でリバビリや脚力向上を図る技術として、特許文献１に、略平板状をなす基台の上面側に回転ベルトを平行に設け、これら回転ベルトが互いに逆方向に回転するようにギアを介してモータに接続すると共に、両回転ベルトにそれぞれ可動板を取付け、この足載せ台と前記可動板とをダンパーを介して回転自在に連結した足筋肉関節トレーニング装置が開示されている。

特開２００３−１１６９４０号公報

特許文献１に記載の技術は、特許文献１の段落［００２０］に「モータの回転により強制的に足載せ台が交互に前後進するので足腰の弱った人や、長期間病床にあった人など、足の筋肉が弱った人でもトレーニングをすることができる。」と記載されていることから、足筋肉関節トレーニング装置が作動時に、寝たきりの訓練者が足に何らかの負荷を異常に感じたときにも足筋肉関節トレーニング装置は強制的に作動するので危険な状態が発生するという問題があった。

また、特許文献１の段落［００２１］に「ステッピングモータを用いることにより、回転速度や回転数、回転方向の制御を任意に行うことができる。」と記載されていることから、寝たきりの人やその家族らが任意の回転速度や回転数、回転方向に自由に設定できる。このため、使用者は適正な屈曲速度に設定することができず脚の屈曲速度が早い設定をしてしまい、足に悪影響がでるという懸念があった。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、仰向け又は座った姿勢で、脚部の屈伸力が極めて弱った人に対しては安全な速度範囲で脚部の屈伸を支援することができ、脚部に負荷がかかったときには停止させることができる脚部訓練用具を提供することを課題とする。

請求項１に記載の脚部訓練用具１は、仰向けや座った姿勢で脚部の屈伸運動を行うための脚部訓練用具１であって、訓練者の脚部の足８０を載せる脚台２と、前記脚台２に連結された動力伝達手段３を介して前記脚台２を脚部の屈伸運動する方向に往復動させるモータ４と、前記脚台２が往復動するときの軌跡を規制する棒状のガイド５と、前記脚台２が脚部を伸ばし切った位置に到達したのを検出する前進端検出器６と、前記脚台２が脚部を屈曲し切った位置に到達したのを検出する後退端検出器７とを備え、往復動時にモータ４の回転トルクが所定値を超えた場合に前記モータ４を停止させる過負荷保護手段８を設け、自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、３〜５段階の脚台２の往復動の速度設定をすることを特徴とする。

請求項２に記載の脚部訓練用具１は、請求項１において、前記脚台２には足８０を載せるステップユニット４０を交換可能に固設でき、前記ステップユニット４０として、かかと部２２を中心に足指側を前後方向に訓練者の自由に動かせる自由ステップユニット４１、かかと部２２を中心に足指側を左右方向にモータによって繰り返し旋回運動をする左右ステップユニット４２、かかと部２２を中心に足指側を前後方向にモータによって繰り返し旋回運動をする前後ステップユニット４３、及び、複数の円柱状の回転体を回転させて土踏まずに刺激を与える土踏まずステップユニット４４を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の脚部訓練用具１は、訓練者が自らの脚力では屈伸ができないレベルのときには、モータ２駆動で、足８０を載せた脚台２を最遅速度で往復動させることによって脚力の低下した脚の屈曲させる筋肉のリハビリを図ることができる。そして、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲速度を最大速度として制限しているので、誤って脚を載せた脚台２の往復動の移動速度を早足レベルにしてしまい脚を骨折や捻挫させてしまい悪化させるという事態が生じないという効果を奏する。

そして、自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、あらかじめ３〜５段階の脚台の往復動の速度設定をしているので、訓練者は、脚力の回復に応じて予め段階的に設定された速度設定を選択することができ、脚力の回復レベルに応じて、無理なく少しずつ回復レベルを向上させていくことができる。歩行困難な脚力を無理なく回復させるには、設定された最遅速度のレベルの脚の屈曲する速さに脚を慣れさせていって、脚が設定された速度に慣れてその段階を無理なく屈曲できるようになったら、次に設定された少し早い速度で脚の屈曲の訓練をしていくように、少しずつ段階的に脚の屈曲を速くしていくことが脚力回復のポイントであり、本発明はそれを実現させた。訓練者はあらかじめ設定した脚台２の速度を選択して脚部訓練用具１を使用する。なお、脚台２の速度設定は訓練者に応じて設定変更することもできる。

さらに、往復動時にモータ２の回転トルクが所定値を超えた場合に前記モータ２を停止させる過負荷保護手段８として、トルクリミッタ１４や、過負荷になるとスライドする部位をリミットで検出する装置を設けているので、訓練者が脚の屈曲が脚台２の移動速度に追いついていかないときは、モータ２の回転トルクが所定値を超えるので、この所定値を超えた瞬時にモータ２駆動を停止させるため、訓練者の脚に負担がかからないという効果を奏する。

請求項２に記載の脚部訓練用具１は、請求項１と同じ効果を奏するとともに、脚台２に、足８０を載せる台であるステップユニット４０を選択して設置することができ、ステップユニット４０によって、かかとを中心に足指側を前後方向に訓練者が自由に動かせ、かかとを中心に足指側を前後方向にモータ等によって繰り返し旋回運動をし、かかとを中心に足指側を左右方向にモータ等によって繰り返し旋回運動をし、又は、表面が凹凸形状の回転体を回転させて土踏まずを刺激させることができる。

本発明の脚部訓練用具の概要を示した平面図である。自由ステップユニットの概要を示した側面図である。使用時の自由ステップユニットの概要を示した側面図である。左右ステップユニットの概要を示した説明図で、（ａ）が左側面説明図で、（ｂ）が正面説明図である。前後ステップユニットの概要を示した説明図で、（ａ）が左側面説明図で、（ｂ）が正面説明図である。土踏まずステップユニットの概要を示した表皮を除いた状態の説明図で、（ａ）が左側面説明図で、（ｂ）が正面説明図である。

本発明に係る脚部訓練用具１は、図１に示すように、仰向けや座った姿勢で脚部の屈伸運動を行うための脚部訓練用具１であって、訓練者の脚部の足８０を載せる脚台２と、前記脚台２に連結された動力伝達手段３を介して前記脚台２を脚部の屈伸運動する方向に往復動させるモータ４と、前記脚台２が往復動するときの軌跡を規制する棒状のガイド５と、前記脚台２が脚部を伸ばし切った位置に到達したのを検出する前進端検出器６と、前記脚台２が脚部を屈曲し切った位置に到達したのを検出する後退端検出器７とを備え、往復動時にモータ４の回転トルクが所定値を超えた場合に前記モータ４を停止させる過負荷保護手段８を設け、自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、３〜５段階の脚台２の往復動の速度設定をする。

脚部訓練用具１は、ベッド等に寝た姿勢又は椅子などに座った姿勢で脚部の屈伸運動を訓練する用具であり、高齢者で寝た状態が長く続いて脚力が弱っている人、中高年又は若年者で病気で寝た状態が長く続いている人、あるいは片方の脚部又は両方の脚部の障害で歩行が一時的に困難な人などが脚部の屈伸運動のリハビリをすることができる。

脚部訓練用具１は、片脚用であるが、同一の構成からなる脚台往復動部１を２つ併設して左脚用と右脚用とすることもできる。この場合に、訓練者は、左右の脚部を揃えて同時に伸長させたり屈曲させたりすることができ、又は左脚と右脚とを別々に伸長させたり屈曲させたりすることができる。

基台９は脚部訓練用具１の基礎部分を構成し、基台９上部には、モータ４、プーリー１１、アイドラー１２、脚台２などが配設されている。

脚台２は、図１に示すように、脚部の足８０を載せる台であり、モータ２駆動により棒状ガイド５に沿って往復動する。脚台２には、ボルトナットａで交換可能な、足裏と接するステップユニット４０を固設している。前記ステップユニット４０には、図２または図３に示すように、かかと部２２を中心に足指側を前後方向に訓練者の自由に動かせる自由ステップユニット４１、図４に示すように、かかと部２２を中心に足指側を左右方向にモータ等によって繰り返し旋回運動をする左右ステップユニット４２、図５に示すように、かかと部２２を中心に足指側を前後方向にモータ等によって繰り返し旋回運動をする前後ステップユニット４３、図６に示すように、複数の円柱状の回転体を回転させて土踏まずに刺激を与える土踏まずステップユニット４４を備えている。

訓練者が、使用したいステップユニット４０を選択し、脚台２にボルトナットａで締結する。各ステップユニット４０にはバンド部２０（図示していないものもある。）を設けており、図３に示すように、バンド部２０に足８０を挿入させて載せると、座位又は仰向けになった姿勢で脚部の屈伸運動を実施するときに足８０を脚台２にしっかりと拘束できる。

左右ステップユニット４２について説明する。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、モータ部５０の作動により、主回転部５１が回転し、これに伴って従回転部５２の一端が回転し足載置部２１に連結された他端が旋回する。これによって、足載置部２１は、かかと部２２に該当する軸５３を中心に左右方向の旋回運動を繰り返す。

前後ステップユニット４３について説明する。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、モータ部６０の作動により、主回転部６１が回転し、これに伴って従回転部６２の一端が回転し足載置部２１に連結された他端が旋回する。これによって、足載置部２１は、かかと部２２に該当する軸６３を中心に前後方向の旋回運動を繰り返す。

土踏まずステップユニット４４について説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、モータ部７０の作動により、主回転部７１が回転し、これに伴って従回転部７２、７３及び７４が回転する。これによって、足載置部２１に置いた足裏は、従回転部７２、７３及び７４を凸と感じ、前記従回転部７２、７３及び７４の間は凹と感じ、足裏は刺激を感じる。

脚台２には動力伝達手段８であるベルト又はロープが取り付けられ、駆動源であるモータ２の回転により脚台２は棒状のガイド５に沿って移動する。

棒状のガイド６は、前記脚台２を往復動させるときのガイドであり、１本又は２本が配設され、前記脚台２の両サイドに配設されるか、又は前記脚台２の内部に貫通させて配設される。いずれの配設状態においても前記脚台２は前記ガイド６に沿って滑動して往復動をする。前記ガイド５と前記脚台２とが接触する滑り面は、ガイド６の表面形状が円状であればベアリングを使用しスムースに滑動させることができ、ガイド５の表面形状が平面状であればすべり抵抗を減じるように両者のすべり面を仕上げ加工することによってスムースに滑動させることができる。

次に、脚部訓練用具１には、前記脚台２の往復動の前後端の位置を規制する前進端検出器６又は後退端検出器７を設置する。前進端検出器６又は後退端検出器７は側壁１９に設けられた前後方向に長細い貫通孔の任意の位置にボルトナットで固定させることができる。前進端検出器６は訓練者が脚部を伸ばし切った位置に到達した脚台２の位置を検出するように訓練者の脚部の長さに合わせて位置調整でき、後退端検出器７は訓練者が脚部を屈曲し切った位置に到達した脚台２の位置を検出するように訓練者の屈曲させた脚部の位置に合わせて位置調整できる。訓練者によって各人に適する位置に容易に設定することができるので、訓練者の身長や脚部の長さが異なっても適応させて使用することができる。

前進端検出器６又は後退端検出器７で脚台２を検出すると、脚台２の往復動の方向を逆転させるように制御している。これにより、例えば、脚力が極めて弱っている訓練者の場合に、脚台２が往復動することによって脚部の屈伸運動を強制的にさせることができ、脚力の回復につなげることができる。

動力伝達手段３としてはベルト又はロープがある。ベルト又はロープは、一方の端部が脚台２の一端に固定され、モータ２駆動で回転するプーリー１１に巻き付けられ、他端側のアイドラー１２に巻き付けられ、他方の端部が脚台２の他端に固定されている。

脚台２の往復動は、モータ４が駆動し、モータ４からの回転がモータ４側に取り付けられているプーリー１１に伝達され、プーリー１１の回転によってベルト又はロープが回転し、ベルト又はロープが回転すると脚台２が移動し、脚台２が前進端検出位置又は後退端検出位置に到達し前進端又は後退端を検出するとモータ２が逆回転し、ベルト又はロープは逆回転する。この繰り返しで脚台２は往復動する。

次に、脚台２の移動速度については、自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する脚台２の速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、この間で３〜５段階の脚台２の往復動の速度設定をする。訓練者が任意に自由に速度設定しないようにしている。これは、訓練者が任意に速度設定ができると、誤って早足レベルの高速設定をして足に災害が発生する危険があるが、予め規制した最大速度内の速度でしか運転できないように制限をかけるので安心して安全に使用することができる。

また、最大速度と最遅速度との間に、最大速度と最遅速度を含めて３〜５段階に速度設定をあらかじめ設定しておくので、訓練者は、脚の屈曲症状に応じて、まず自己の症状のレベルに最も適した速度を選択し、無理なく屈曲運動ができるようになれば、次に早い速度を選択し脚部の屈曲運動をする。そして、この速度で無理なく屈曲運動ができるようになれば、さらに次に早い速度を選択し脚部の屈曲運動をする。そして、この速度で無理なく屈曲運動ができるようにならば、さらに次に早い速度で訓練をする。このようなパターンを繰り返して脚部のリハビリを無理なく進めることができる。

次に、脚台２の往復動時にモータ４の回転トルクが所定値を超えた場合には、前記モータ４を停止させる過負荷保護手段８を設けている。例えば４ｋｇの荷重を検出すれば過負荷状態になったと設定する。過負荷保護手段８としては、トルクリミッタ１４や、過負荷になるとスライドする部位をリミットで検出する装置を設けている。トルクリミッタ１４はプーリー１１側でありモータ４側に取り付けられ、アイドラー１２側には、通常はスプリング１３で引っ張られているが、過負荷が発生してアイドラー１２がプーリー１１側に引き寄せられるとリミットが異常を検出するようにしている。これにより、訓練者が脚の屈曲が脚台２の移動速度に追いついていかないときは、モータ４の回転トルクが所定値を超えるので、この所定値を超えた瞬時にモータ４駆動を停止させるため、訓練者の脚に負担がかからない。

過負荷を検出すると、脚台２は原点復帰するようにし次の指示まで作動しないように制御している。また、非常停止ボタンも設け、訓練者又は周囲の人が異常に気付いたら脚台２の作動を即停止させるようにしている。

次に、脚部訓練用具１には、制御部３０が配設されている。制御部３０は、前進端検出器６又は後退端検出器７からの検出情報、予め設定された３〜５段階の速度情報、及び訓練者の操作情報から、駆動部であるモータ４の速度や回転方向を変え、モータ４の回転トルクが所定値を超えた場合等の異常時に前記モータ４を停止させる制御を行う。制御部３０の他には、図１に示すように、電源３２やスピードコントローラ３１を配設している。

次に、脚部訓練用具１には非常停止機能を備えたリモートコントローラー（図示なし）を設けることもできる。リモートコントローラーは、前記制御部３０から離れた位置であっても前記制御部３０に指示を与えることができ、例えば、訓練者がベッドに寝た状態で、一人で容易に脚部訓練用具１を使用することができる。

次に、脚部訓練用具１の使用例について説明する。まず、脚部訓練用具１をベッド上に載置する。次に脚部訓練用具１の電源３２を入れ、訓練者が脚台２のバンド部２０に足８０を入れ足載置部２１上に足裏をしっかりと密着させる。そして、訓練者が脚部を伸ばし切ったときの脚台２の位置を検出するように前進端検出器６を側壁１９の貫通孔に沿って滑動させて固定し、訓練者が脚部を屈曲し切ったときの脚台２の位置を検出するように後退端検出器７を側壁１９の貫通孔に沿って滑動させて固定する。

次に、訓練者は、リモートコントローラーで使用条件をインプットする。例えば、高齢者で寝た状態が長く続いて両脚部の脚力が弱って自己の脚力のみでは屈伸が困難な人の場合は、脚台２が最遅速度で移動するのを選択する。次に、訓練者はリモートコントローラーで起動釦をオンにし脚部の屈伸運動を開始する。そして、適度な屈伸運動をしたらリモートコントローラーで起動釦をオフにする。

１脚部訓練用具
２脚台
３動力伝達手段
４モータ
５ガイド
６前進端検出器
７後退端検出器
８過負荷保護手段
９基台
１１プーリー
１２アイドラー
１３スプリング
１４トルクリミッタ
１９側壁
２０バンド部
２１足載置部
２２かかと部
３０制御部
３１スピードコントローラ
３２電源
４０ステップユニット
４１自由ステップユニット
４２左右ステップユニット
４３前後ステップユニット
４４土踏まずステップユニット
５０モータ部
５１主回転部
５２従回転部
５３軸
６０モータ部
６１主回転部
６２従回転部
６３軸
７０モータ部
７１主回転部
７２従回転部
７３従回転部
７４従回転部
８０足

Claims

仰向けや座った姿勢で脚部の屈伸運動を行うための脚部訓練用具であって、
訓練者の脚部の足を載せる脚台と、前記脚台に連結された動力伝達手段を介して前記脚台を脚部の屈伸運動する方向に往復動させるモータと、前記脚台が往復動するときの軌跡を規制する棒状のガイドと、前記脚台が脚部を伸ばし切った位置に到達したのを検出する前進端検出器と、前記脚台が脚部を屈曲し切った位置に到達したのを検出する後退端検出器と、を備え、
往復動時にモータの回転トルクが所定値を超えた場合に前記モータを停止させる過負荷保護手段を設け、
自力で屈曲できないときの脚の屈曲を支援する脚台の速度として５ｃｍ／秒を最遅速度とし、歩行ができるまでに脚力が回復したときの脚の屈曲を支援する脚台の速度として５０ｃｍ／秒を最大速度とし、段階的に徐々に回復していくために、この間で３〜５段階の脚台の往復動の速度設定をすることを特徴とする脚部訓練用具。
前記脚台には足を載せるステップユニットを交換可能に固設でき、前記ステップユニットとして、かかと部を中心に足指側を前後方向に訓練者の自由に動かせる自由ステップユニット、かかと部を中心に足指側を左右方向にモータによって繰り返し旋回運動をする左右ステップユニット、かかと部を中心に足指側を前後方向にモータによって繰り返し旋回運動をする前後ステップユニット、及び、複数の円柱状の回転体を回転させて土踏まずに刺激を与える土踏まずステップユニットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の脚部訓練用具。