JP2019000218A - Cpm装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】CMP装置の小型化、及び軽量化を図る。
【解決手段】CPM装置100は、手に固定されて手指を他動的に運動させるための補助具1と、補助具1を駆動する補助具駆動装置2と、を備える。補助具は、屈曲させた手指の形状に沿うように成形された弾性変形可能な板ばね20と、膨張、及び収縮が可能な袋体30と、板ばね20の表面22に袋体30が配置されるように、板ばね20と袋体30とを収納するカバー10と、を備え、補助具駆動装置2は、袋体30に作動流体を供給して袋体30を膨張させることで、板ばね20を伸展させて補助具1を駆動するように構成される。
【選択図】図1
【解決手段】CPM装置100は、手に固定されて手指を他動的に運動させるための補助具1と、補助具1を駆動する補助具駆動装置2と、を備える。補助具は、屈曲させた手指の形状に沿うように成形された弾性変形可能な板ばね20と、膨張、及び収縮が可能な袋体30と、板ばね20の表面22に袋体30が配置されるように、板ばね20と袋体30とを収納するカバー10と、を備え、補助具駆動装置2は、袋体30に作動流体を供給して袋体30を膨張させることで、板ばね20を伸展させて補助具1を駆動するように構成される。
【選択図】図1
Description
本発明はCPM(Continuous Passive Motion:持続的他動運動)装置に関する。
特許文献1には、随意的な手指の関節運動が困難な患者の手指の関節を、他動的に運動させることが可能なCPM装置が開示されている。
脳卒中発症直後の急性期の患者などの絶対安静が必要な患者は、ベッドで寝たままの状態であることが多く、このような患者に対してCPM装置を使用する場合は、ベッド上でCPM装置を使用する必要がある。しかしながら、特許文献1に記載のCPM装置は、リンク機構をモータで駆動することによって患者の手指の関節を他動的に運動させるように構成されたものであり、構造が複雑でCPM装置の小型化、及び軽量化を図ることが難しく、ベッド上で使用するのが難しいという問題点があった。
本発明はこのような問題に着目してなされたものであり、患者が寝たままの状態でも使用できる程度にCMP装置の小型化、及び軽量化を図ることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のある態様によるCPM装置は、手に固定されて手指を他動的に運動させるための補助具と、補助具を駆動する補助具駆動装置と、を備える。補助具は、屈曲させた手指の形状に沿うように成形された弾性変形可能な板ばねと、膨張、及び収縮が可能な袋体と、板ばねの表面に袋体が配置されるように、板ばねと袋体とを収納するカバーと、を備え、補助具駆動装置は、袋体に作動流体を供給して袋体を膨張させることで、板ばねを伸展させて補助具を駆動するように構成される。
本発明のこの態様によるCPM装置によれば、患者が寝たままの状態でも使用できる程度にCMP装置の小型化、及び軽量化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
図1は、本発明の第1実施形態によるCPM装置100の概略構成図である。
CPM装置100は、母指を除く四指を主に伸展させることを目的として、四指を他動的に運動させるための四指用伸展補助具1と、四指用伸展補助具1を駆動するための補助具駆動装置2と、を備える。
図1に示すように四指用伸展補助具1は、例えば母指だけが分離したミトン状の手袋3に固定されて、四指を他動的に伸展させることができるようになっている。
以下では、まず図1に加えて図2及び図3を参照して四指用伸展補助部の詳細な構成について説明した後、補助具駆動装置2の詳細な構成について説明する。
図2は、四指用伸展補助具1の各構成部品をそれぞれ別個に示した図である。
図2に示すように、四指用伸展補助具1は、カバー10と、屈曲板ばね20と、袋体30と、を備える。
カバー10は、その内部に屈曲板ばね20と袋体30(より詳細には後述する袋体30の膨張部31)とを収容するためのものであり、任意の箇所に屈曲板ばね20と袋体30とを内部に挿入するための開口11(図1参照)が設けられる。図3は、カバー10の内部に屈曲板ばね20と袋体30とを収容した状態の四指用伸展補助具1を示した図である。
屈曲板ばね20は、手指を折り曲げた状態の手の甲及び四指に沿うような形状に成形された板ばねであって、四指用伸展補助具1を手に装着したときに、四指の中手指節関節(MP関節)と対向する部分に設けられた屈曲部21を備える。屈曲板ばね20は、例えば熱可塑性プラスチックなどの柔軟、かつ軽量な素材によって構成されており、一度所望の形状に成形された後は、外力が加えられて弾性変形しても、除荷すれば弾性変形前の形状に戻るようになっている。
袋体30は、例えばゴムなど弾性素材によって構成された膨張部31と、膨張部31の内部と連通するチューブ32と、を備える。
膨張部31は、カバー10の内部に収容されたときに、屈曲板ばね20の表面22に配置されて、その内部に供給される作動流体によって膨張する。本実施形態では、膨張部31の内部に供給する作動流体として空気を使用しており、膨張部31は数十[kPa]程度の空気圧で十分に膨張し、かつ破裂しない強度を有する素材によって構成されている。なお作動流体としては、空気に限らずその他の気体や液体を使用しても良い。
膨張部31を屈曲板ばね20の表面22に配置して膨張させることで、屈曲板ばね20に対して、その屈曲部21を表面22側から押す外力を膨張部31から加えることができる。これにより、屈曲部21を支点として、屈曲板ばね20の四指と対向している部分23を外側、すなわち四指を伸展させる側に向かって開かせることができる。このように膨張部31は、屈曲板ばね20の屈曲部21に対して外力を加えて屈曲板ばね20を外側に向かって開かせるためのアクチュエータとして機能する。
チューブ32は、膨張部31を膨張させるときに膨張部31の内部に供給されると共に、膨張部31を収縮させるときに膨張部31の内部から排出される作動流体が流れる流路である。チューブ32の先端は、後述する補助具駆動装置2の給排通路54(図1参照)に接続されている。
図1に戻り、補助具駆動装置2は、低圧ポンプ40と、低圧ポンプ40と袋体30の膨張部31とを連結するための流体回路50と、コントローラ60と、を備える。
低圧ポンプ40は、袋体30の膨張部31を膨張させるときにコントローラ60によって駆動されて、膨張部31に作動流体としての空気を圧送する。
作動流体の流路としての流体回路50は、流路切替弁51と、供給通路52と、排出通路53と、給排通路54と、を備える。流体回路50は、流路切替弁51によって、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を袋体30の膨張部31に供給することが可能な供給回路と、袋体30の膨張部31に供給された作動流体を膨張部31から排出することが可能な排出回路と、に切り替えることができるように構成される。以下、流体回路50を構成する各部品について説明する。
流路切替弁51は、袋体30の膨張部31に対する作動流体の供給及び排出を制御するためのものである。本実施形態では流路切替弁51として、第1ポート51a、第2ポート51b及び第3ポート51cの3つのポートを備える3ポート電磁弁を使用しており、コントローラ60によって流路切替弁51のソレノイド511に対する通電、及び非通電を制御することで、流路切替弁51を、第1ポート51aと第3ポート51cとを連通した状態Aと、第3ポート51cと第2ポート51bとを連通した状態Bと、に切り替えることができるようになっている。
供給通路52は、袋体30の膨張部31に供給される作動流体が流れる流路であって、その一端が低圧ポンプ40に接続されて、他端が流路切替弁51の第1ポート51aに接続される。
排出通路53は、袋体30の膨張部31から排出された作動流体が流れる流路であって、その一端が流路切替弁51の第2ポート51bに接続されて、他端が外気に開口している。
給排通路54は、袋体30の膨張部31に供給される作動流体、及び袋体30の膨張部31から排出された作動流体がそれぞれ流れる流路であって、その一端が流路切替弁51の第3ポート51cに接続され、他端がチューブ32の先端と接続される。
コントローラ60によって流路切替弁51のソレノイド511に対する通電が行われると、流路切替弁51が状態Aに切り替わる。これにより、供給通路52、流路切替弁51、及び給排通路54が連通した状態となり、流体回路50が、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を袋体30の膨張部31に供給することが可能な供給回路となる。流路切替弁51が状態Aに切り替えられている状態、すなわち流体回路50が供給回路となっている状態で低圧ポンプ40が駆動されると、供給通路52、流路切替弁51、給排通路54、及びチューブ32を介して袋体30の膨張部31に作動流体が供給されて、膨張部31が膨張する。
これにより、前述したように屈曲板ばね20の屈曲部21に対して外力が加えられ、屈曲板ばね20を、屈曲部21を支点として四指を伸展させる側に向かって開かせることができる。その結果、図4に示すように、ミトン状の手袋3に固定された四指用伸展補助具1が伸展し、四指を他動的に伸展させることができる。
一方でコントローラ60による流路切替弁51のソレノイド511に対する通電が停止されると、流路切替弁51が状態Bに切り替わる。これにより、給排通路54、流路切替弁51、及び排出通路53が連通した状態となり、流体回路50が、袋体30の膨張部31に供給された作動流体を膨張部31から排出することが可能な排出回路となる。流路切替弁51が状態Bに切り替えられ、流体回路50が排出回路になると、袋体30の膨張部31に供給されていた作動流体が、チューブ32、給排通路54、流路切替弁51、及び排出通路53を介して外気に排出されて、膨張部31が収縮する。
これにより、屈曲板ばね20に加えられていた外力が徐々に除荷され、屈曲板ばね20が弾性変形前の形状、すなわち手指を折り曲げた状態の手の甲及び四指に沿うような形状に戻る。その結果、図5に示すように、ミトン状の手袋3に固定された四指用伸展補助具1が屈曲し、四指を他動的に屈曲させることができる。
コントローラ60は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
コントローラ60は、低圧ポンプ40及び流路切替弁51のソレノイド511と電気的に接続されており、予め定められた順序及び時間に従って、シーケンス的に低圧ポンプ40を駆動すると共に流路切替弁51のソレノイド511に対して通電を行うように構成される。これにより、袋体30の膨張部31の膨張及び収縮を周期的に繰り返すことができ、四指用伸展補助具1による四指の伸展及び屈曲を自動的に繰り返すことができる。
以上説明した本実施形態によるCPM装置100は、手に固定されて手指を他動的に運動させるための四指用伸展補助具1(補助具)と、四指用伸展補助具1を駆動する補助具駆動装置2と、を備える。四指用伸展補助具1は、屈曲させた手指の形状に沿うように成形された弾性変形可能な屈曲板ばね20(板ばね)と、膨張、及び収縮が可能な袋体30と、屈曲板ばね20の表面22に袋体30が配置されるように、屈曲板ばね20と袋体30とを収納するカバー10と、を備え、補助具駆動装置2は、袋体30に作動流体を供給して袋体30を膨張させることで、屈曲板ばね20を伸展させて四指用伸展補助具1を駆動するように構成されている。
より具体的には、屈曲板ばね20は屈曲部21を有し、袋体30は膨張したときに屈曲部21に外力を加え、屈曲部21を支点として屈曲板ばね20を伸展させることができるように屈曲板ばね20の表面22に配置されている。また補助具駆動装置2は、作動流体を圧送する低圧ポンプ40(ポンプ)と、低圧ポンプ40と袋体30とを連結する流体回路50と、を備えており、流体回路50は、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を袋体30に供給することが可能な供給回路と、袋体30に供給された作動流体を袋体30から排出することが可能な排出回路と、に切り替えることができるように構成されている。
この本実施形態によるCPM装置100によれば、手に固定されて手指を他動的に運動させるための四指用伸展補助具1が、軽量な屈曲板ばね20、袋体30、及びカバー10から構成され、袋体30を膨張、及び収縮させることで屈曲板ばね20を伸展、及び屈曲させる簡易な構成となっているため、CPM装置100の小型化、及び軽量化を図ることができる。そのため、患者が寝たままの状態でも容易にCPM装置100を使用することができる。
また、カバー10や袋体30は、一般的に使用されている布性のカバーやゴム袋(例えばマンシェットゴム袋)などを流用することができるため、CPM装置100の製造コストを抑えることができる。
また、屈曲板ばね20は成形が容易であるため、患者の家族や医療現場のスタッフ等が必要に応じて屈曲板ばね20の形状を微調整することができる。
また、四指用伸展補助具1にモータ等の電磁アクチュエータや、硬い機械部品を使用していないため、患者の身体上で使用したときに、患者に褥瘡等が生じるのを抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態によるCPM装置100について説明する。本実施形態によるCPM装置100は、四指に加えて、母指を他動的に伸展、及び外転させることができるように構成されている点で、第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
次に、本発明の第2実施形態によるCPM装置100について説明する。本実施形態によるCPM装置100は、四指に加えて、母指を他動的に伸展、及び外転させることができるように構成されている点で、第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
図6は、本発明の第2実施形態によるCPM装置100の概略構成図である。
本実施形態によるCPM装置100は、四指用伸展補助具1に加えて、母指を主に伸展させることを目的として他動的に運動させるための母指用伸展補助具4と、母指を主に外転させることを目的として他動的に運動させるための母指用外転補助具5と、をさらに備える。
図6に示すように、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5は、四指用伸展補助具1と同様にミトン状の手袋3に固定されて、それぞれ母指を他動的に伸展、及び外転させることができるように構成されている。すなわち本実施形態によるCPM装置100は、母指の複合的他動運転を行うことができるように構成されている。
母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5は、基本的に四指用伸展補助具1と同様の構成をしているため、ここでは四指用伸展補助具1との相違点のみを簡単に説明する。
母指用伸展補助具4は、四指用伸展補助具1と同様にカバー10、屈曲板ばね20、及び袋体30を備えているが、屈曲板ばね20の形状が四指用伸展補助具1の屈曲板ばね20と相違している。具体的には、母指用伸展補助具4の屈曲板ばね20は、母指用伸展補助具4を手に装着したときに、屈曲させた状態の母指に沿うような形状に成形されている点で、四指用伸展補助具1の屈曲板ばね20と相違している。
また母指用外転補助具5も、四指用伸展補助具1と同様にカバー10、屈曲板ばね20、及び袋体30を備えているが、屈曲板ばね20の形状が四指用伸展補助具1の屈曲板ばね20と相違している。具体的には、母指用外転補助具5の屈曲板ばね20は、母指用外転補助具5を手に装着したときに、内転させた状態の母指に沿うような形状に成形されている点で、四指用伸展補助具1の屈曲板ばね20と相違している。
また本実施形態による補助具駆動装置2は、流体回路50の構成が第1実施形態と相違している。本実施形態による流体回路50は、第1実施形態と同様の低圧ポンプ40、流路切替弁51、供給通路52、排出通路53、及び給排通路54に加えて、第2流路切替弁55と、接続通路56と、第2給排通路57と、をさらに備える。なお以下の説明では、流路切替弁51と第2流路切替弁55とを明確に区別するために、流路切替弁51のことを「第1流路切替弁51」という。また同様に、給排通路54と第2給排通路57とを明確に区別するために、給排通路54のことを「第1給排通路54」という。
本実施形態による流体回路50は、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給することが可能な第1供給回路と、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給することが可能な第2供給回路と、に切り替えることができるように構成される。また本実施形態による流体回路50は、四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給された作動流体を、当該膨張部31から排出することが可能な第1排出回路と、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給された作動流体を、各袋体30の膨張部31から排出することが可能な第2排出回路と、に切り替えることができるように構成される。
第2流路切替弁55は、例えば第4ポート55a、第5ポート55b、及び第6ポート55cの3つのポートを備える3ポート電磁弁であり、コントローラ60によって第2流路切替弁55のソレノイド551に対する通電、及び非通電を制御することで、第4ポート55aと第5ポート55bとを連通した状態Cと、第4ポート55aと第6ポート55cとを連通した状態Dと、に切り替えることができるように構成される。
接続通路56は、四指用伸展補助具1、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給される作動流体と、各袋体30の膨張部31から排出された作動流体と、がそれぞれ流れる流路であって、その一端が第1流路切替弁51の第3ポート51cに接続され、他端が第2流路切替弁55の第4ポート55aに接続される。
第1給排通路54は、四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給される作動流体、及び当該袋体30の膨張部31から排出された作動流体がそれぞれ流れる流路であって、その一端が第2流路切替弁55の第5ポート55bに接続され、他端が四指用伸展補助具1の袋体30のチューブ32の先端と接続される。
第2給排通路57は、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給される作動流体と、各袋体30の膨張部31から排出された作動流体と、がそれぞれ流れる流路であって、その一端が第2流路切替弁55の第6ポート55cに接続され、他端が母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30のチューブ32の先端と接続される。
コントローラ60によって第1流路切替弁51及び第2流路切替弁55の各ソレノイド511,551に対する通電が行われると、第1流路切替弁51が状態Aに切り替えられ、第2流路切替弁55が状態Cに切り替えられる。
これにより供給通路52、第1流路切替弁51、接続通路56、第2流路切替弁55、及び第1給排通路54が連通した状態となり、流体回路50が、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給することが可能な第1供給回路となる。流体回路50が第1供給回路となっている状態で低圧ポンプ40が駆動されると、四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に作動流体が供給されて、四指用伸展補助具1が四指を伸展させる方向に駆動される。
そして第2流路切替弁55のソレノイド551に対する通電が行われている状態で、第1流路切替弁51のソレノイド511に対する通電が停止されると、第2流路切替弁55が状態Cに維持された状態で、第1流路切替弁51が状態Bに切り替わる。
これにより、第1給排通路54、第2流路切替弁55、接続通路56、第1流路切替弁51、及び排出通路53が連通した状態となり、流体回路50が、四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給された作動流体を当該膨張部31から排出することが可能な第1排出回路となる。流体回路50が第1排出回路になると、四指用伸展補助具1の袋体30の膨張部31に供給されていた作動流体が外気に排出されて、四指用伸展補助具1が四指を屈曲させる方向に駆動される。
また第1流路切替弁51のソレノイド511に対する通電を行うと共に第2流路切替弁55のソレノイド551に対する通電を停止すると、第1流路切替弁51が状態Aに切り替えられ、第2流路切替弁55が状態Dに切り替えられる。
これにより供給通路52、第1流路切替弁51、接続通路56、第2流路切替弁55、及び第2給排通路57が連通した状態となり、流体回路50が、低圧ポンプ40から圧送された作動流体を母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給することが可能な第2供給回路となる。流体回路50が第2供給回路となっている状態で低圧ポンプ40が駆動されると、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に作動流体に供給されて、母指用伸展補助具4が母指を伸展させる方向に駆動されると共に、母指用外転補助具5が母指を外転させる方向に駆動される。
そして第1流路切替弁51及び第2流路切替弁55の各ソレノイド511,551に対する通電を停止すると、第1流路切替弁51が状態Bに切り替えられ、第2流路切替弁55が状態Dに切り替えられる。
これにより第2給排通路57、第2流路切替弁55、接続通路56、第1流路切替弁51、及び排出通路53が連通した状態となり、流体回路50が、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給された作動流体を当該各袋体30の膨張部31から排出することが可能な第2排出回路となる。流体回路50が第2排出回路になると、母指用伸展補助具4、及び母指用外転補助具5の各袋体30の膨張部31に供給されていた作動流体が外気に排出されて、母指用伸展補助具4が母指を屈曲させる方向に駆動されると共に、及び母指用外転補助具5が母指を内転させる方向に駆動される。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる他、四指の他動運動と、母指の複合的他動運転と、を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
1 四指用伸展補助具(補助具)
2 補助具駆動装置
4 母指用伸展補助具(補助具)
5 母指用外転補助具(補助具)
10 カバー
20 屈曲板ばね(板ばね)
21 屈曲部
30 袋体
40 低圧ポンプ(ポンプ)
50 流体回路
2 補助具駆動装置
4 母指用伸展補助具(補助具)
5 母指用外転補助具(補助具)
10 カバー
20 屈曲板ばね(板ばね)
21 屈曲部
30 袋体
40 低圧ポンプ(ポンプ)
50 流体回路
Claims (4)
- 手に固定されて手指を他動的に運動させるための補助具と、
前記補助具を駆動する補助具駆動装置と、
を備えるCPM装置であって、
前記補助具は、
屈曲させた手指の形状に沿うように成形された弾性変形可能な板ばねと、
膨張、及び収縮が可能な袋体と、
前記板ばねの表面に前記袋体が配置されるように、前記板ばねと袋体とを収納するカバーと、
を備え、
前記補助具駆動装置は、
前記袋体に作動流体を供給して前記袋体を膨張させることで、前記板ばねを伸展させて前記補助具を駆動するように構成される、
CPM装置。 - 前記板ばねは屈曲部を有し、
前記袋体は、膨張したときに前記屈曲部に外力を加え、前記屈曲部を支点として前記板ばねを伸展させることができるように前記板ばねの表面に配置される、
請求項1に記載のCPM装置。 - 前記補助具駆動装置は、
作動流体を圧送するポンプと、
前記ポンプと前記袋体とを連結する流体回路と、
を備え、
前記流体回路は、
前記ポンプから圧送された作動流体を前記袋体に供給することが可能な供給回路と、
前記袋体に供給された作動流体を前記袋体から排出することが可能な排出回路と、
に切り替えることができるように構成される、
請求項1又は請求項2に記載のCPM装置。 - 前記補助具として、母指を除く四指を他動的に伸展させる四指伸展補助具と、母指を他動的に伸展させる母指伸展補助具と、母指を他動的に外転させる母指外転補助具と、を備え、
前記補助具駆動装置は、
作動流体を圧送するポンプと、
前記ポンプと、前記四指伸展補助具、前記母指伸展補助具、及び前記母指外転補助具の各袋体と、を連結する流体回路と、
を備え、
前記流体回路は、
前記ポンプから圧送された作動流体を前記四指伸展補助具の袋体に供給することが可能な第1供給回路と、
前記ポンプから圧送された作動流体を前記母指伸展補助具、及び前記母指外転補助具の各袋体に供給することが可能な第2供給回路と、
前記四指伸展補助具の袋体に供給された作動流体を当該袋体から排出することが可能な第1排出回路と、
前記母指伸展補助具、及び前記母指外転補助具の各袋体に供給された作動流体を当該各袋体から排出することが可能な第2排出回路と、
に切り替えることができるように構成される、
請求項1又は請求項2に記載のCPM装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017115923A JP2019000218A (ja) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Cpm装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=65005202
Family Applications (1)
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-
2017
- 2017-06-13 JP JP2017115923A patent/JP2019000218A/ja active Pending
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