JP3230157U - 下肢トレーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下肢（足）の底背屈運動を同時に実現でき、また、それらを低コスト、安全、軽量な装置を提供する。【解決手段】床または所定の装置に載せる台座２０と、台座に連結され、ユーザの足底を載せる足載せ部３０と、台座と足載せ部とを回動可能に連結し、台座と足載せ部との回動において、足載せ部が、基準位置から底屈方向および背屈方向に可動であって、足載せ部が基準位置から遠ざかる方向に動くときに、抵抗を作用させる２軸バネヒンジ型連結部４０と、を備える下肢トレーニング装置であって、ユーザーが踵を支点に、底屈動作をすると２軸バネヒンジ型連結部の前側のスプリング軸が開き、足載せ部が底屈方向（下方向）に動き、ユーザーが踵を支点に、背屈動作をすると２軸バネヒンジ型連結部の後側のスプリング軸が開き、足載せ部が背屈方向（上方向）に動く。【選択図】図１

Description

本考案は、下肢トレーニング装置に係り、特に下肢の底背屈運動を行う下肢トレーニング装置に関する。

下肢の運動機能に障がいがある患者に対するリハビリを支援する様々な技術が提案されている（例えば特許文献１参照。）

特許文献１に開示の技術では、足首ストレッチについて、下腿を保持しつつ、足首の関節を他動的に動かして、上記足首関節の関節可動域訓練を行うと共に上記足首周辺にある筋肉のストレッチ運動を行う機能について説明している。

特開２０１７−１６９６８４号公報

リハビリには、足を踏み込む動作（すなわち底屈）に負荷を掛けるトレーニングが採り入れられている。この底屈訓練は、例えば、つま先立ちの運動により、特に器具等を使わなくても比較的簡単に行うことができる。しかし、体重全体をつま先立ちで支える必要があるため、下肢に麻痺がある患者には困難な場合がある。また、歩行に必要な下肢の全脛骨筋を鍛えるには、足先を上げる動作（背屈）のトレーニングが有効であり、そのようなトレーニングを支援する技術が求められていた。

本考案は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、下肢の底背屈運動を両方とも支援でき、また、それらを低コスト、安全、軽量な装置を提供することを目的とする。

本考案の下肢トレーニング装置は、床または所定の装置に載せる台座と、前記台座に連結され、ユーザの足底を載せる足載せ部と、前記台座と前記足載せ部とを回動可能に連結する連結部と、前記台座と前記足載せ部との回動において、前記足載せ部が、基準位置から底屈方向および背屈方向に可動であって、前記足載せ部が前記基準位置から遠ざかる方向に動くときに、抵抗を作用させる抵抗部と、を備える。
また、前記連結部と前記抵抗部は、それらが一体として構成された２軸バネヒンジ機構であってもよい。
前記連結部と前記抵抗部は、それらが一体として構成された板バネまたはコイルスプリングであってもよい。
前記足載せ部の動きを検知するセンサと、前記センサによる検知結果を表示する制御部と、を備えてもよい。
前記制御部は、前記センサの動きに対応して表示する映像を変化させるゲーム機能を備えてもよい。

本考案によると、下肢（足）の底背屈運動を両方とも支援でき、また、それらを低コスト、安全、軽量で実現できる下肢トレーニング装置１０を提供できる。

本実施形態に係る、下肢トレーニング装置を示す図である。 本実施形態に係る、足載せ部に載せた足の底背屈運動に着目した図である。 本実施形態に係る、下肢トレーニング装置の前後の位置調整機能に着目した図である。 本実施形態に係る、ゲーム機能を有する下肢トレーニング装置を示す図である。 本実施形態の変形例に係る、下肢トレーニング装置を示す図である。

次に、本考案を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は本実施形態に係る下肢トレーニング装置１０を示す図であって、図１（ａ）は側面図であり、図１（ｂ）は平面図である。

下肢トレーニング装置１０は、下肢（足１）の底背屈運動を同時に実現する機能を有し、その機能を実現する構成として、台座２０と、二つの足載せ部３０と、２軸バネヒンジ型連結部４０とを備える。これら構成要素は、足１を載せることを考慮した構造・強度を有する。ここでは両足タイプの下肢トレーニング装置１０について例示している。片足に用いる場合には、足載せ部３０が一つのみの下肢トレーニング装置１０として構成すればよい。

台座２０は、床や所定の装置に配置されるプレート状のベース部２１と、ベース部２１に取り付けられた所定高さの台座本体２２とを備える。台座本体２２の高さは、足１を底背屈運動したときに、床等に足先が接触しないように設定され、調整可能であってもよい。

台座本体２２の上面２２ａの前方には、二つの足載せ部３０が、それぞれ２軸バネヒンジ型連結部４０を介して、回動可能に取りつけられている。それぞれの足載せ部３０は片足を載せることができる板状であって、さらに、載せた足を固定する固定バンド３１が設けられている。

２軸バネヒンジ型連結部４０は、いわゆるスプリング自由蝶番であって、拮抗状態（ここでは水平の基準状態）から上下に回動することができる。すなわち、台座本体２２に取り付けられた足載せ部３０は、水平の基準位置から底屈方向（下方向）及び背屈方向（上方向）の両方に回動可能であり、回動（すなわち底背屈）で基準位置から離れると基準位置に戻る作用が働く。

図２は足載せ部３０に載せた足１の底背屈運動に着目した図である。なお、図中の吹き出しの内部に、２軸バネヒンジ型連結部４０の動きを模式的に示している。

図２（ａ）は、足１を足載せ部３０に載せた基準状態を示している。ユーザーは、足１の踵部分を２軸バネヒンジ型連結部４０の周辺に載せる。この状態では、二つのスプリング軸の弾性力によって、足１に力を入れない限り拮抗状態が維持される。

図２（ｂ）は底屈状態を示している。ユーザーが踵を支点に、弾性力（すなわちバネ反力）に抗してつま先を下げる底屈動作をすると２軸バネヒンジ型連結部４０の前側のスプリング軸部分が開き、足載せ部３０が底屈方向（下方向）に動く。

図２（ｃ）は背屈状態を示している。ユーザーが踵を支点に、弾性力（バネ反力）に抗してつま先を上げる背屈動作をすると２軸バネヒンジ型連結部４０の後側のスプリング軸部分が開き、足載せ部３０が背屈方向（上方向）に動く。

なお、２軸バネヒンジ型連結部４０として、各スプリング軸部分でバネ反力を調整可能なスプリング自由蝶番を用いることで、底屈方向と背屈方向のそれぞれのバネ反力を調整することができ、ユーザーのリハビリ強度を調整できる。

図３は下肢トレーニング装置１０の前後の位置調整機能に着目した図である。下肢トレーニング装置１０を設定する場所や設置態様（例えば固定設置）によっては、下肢トレーニング装置１０の設置位置を直接移動させて調整することができない場合がある。ユーザーの使用姿勢を適切にするために、図３（ａ）の台座本体２２の位置を基準位置から、図３（ｂ）の前進位置や図３（ｃ）の後退位置に、所定段階または無限段階で位置調整可能となっている。位置調整機能として、ベース部２１に設けられた２本のレールを前後に移動する構成や、ベース部２１に複数の穴を設け、台座本体２２の底面部分にその穴に嵌まる凸部を設ける構成などがある。

このように、下肢トレーニング装置１０は、足１（下肢）の底背屈運動に対応する機構を、特に２軸バネヒンジ型連結部４０において簡易的な構造で実現できるので、低コスト、安全及び軽量な装置として実現できる。

また、上述のように、２軸バネヒンジ型連結部４０の弾性力（バネ反力）を調整することで、ユーザーのリハビリ強度を適切に設定することができる。また、台座本体２２を前後に移動調整できるので、適切なリハビリ姿勢とすることができる。

つづいて、下肢トレーニング装置１０の機能を拡張した構成について説明する。
図４は、表示・ゲーム機能を有する下肢トレーニング装置１０ａを示している。下肢トレーニング装置１０ａは、上述の構成の足載せ部３０（ここでは底面）に取りつけられセンサ３５と、センサ３５の出力を取得しその検知結果を表示部６０に出力するトレーニング制御部５０とを備える。

センサ３５は、例えば運動ベクトルセンサであって、足載せ部３０の前後方向、左右方向及び上下方向の動きを検知し、トレーニング制御部５０へ出力する。センサ３５からトレーニング制御部５０へのデータ通信は、無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）通信等が用いられてもよい。

トレーニング制御部５０は、センサ３５の検知結果を表示部６０に表示出力する。表示する検知結果として、底背屈運動の回数や速さ（１分間の回数）等がある。また、トレーニング制御部５０は、そのような表示出力機能の一つとしてゲーム機能を有する。

図５のゲームの例では、ユーザーは、表示部６０に表示される自機アイコン６１を足載せ部３０の上下動、すなわち底背屈運動で上下動させて、障害物６２のアイコンを避けるようにして進み、途中でエネルギーアイコン６３等を取得する。このようなゲーム機能を付加することで、下肢トレーニング装置１０ａのユーザーは、トレーニングのモチベーションを維持し、リハビリに積極的に取り組むことが期待できる。

なお、底背屈運動の検知の観点では、センサ３５は、上下方向の動きを検知できればよいが、例えば、下肢トレーニング装置１０が車椅子等に備わる場合には、運動ベクトルセンサを用いることで車椅子等の設置装置の動き（前後左右の動きや回転）をも反映したゲーム機能を実現できる。

以上、本考案を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本考案の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図５は変形例に係る片足タイプの下肢トレーニング装置１００を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は平面図である。この下肢トレーニング装置１００は、２軸バネヒンジ型連結部４０の代わりに板バネ連結部１４０を用いている。具体的には、下肢トレーニング装置１００は、ベース部１２１の後端部に上方に延びる垂直プレート１２３が設けられている。垂直プレート１２３の上端近傍には、前方に延びる台座本体１２２が設けられ、そこに、板バネ連結部１４０を介して足載せ部１３０が取り付けられている。

弾性力の調整はできないものの、より簡易的な構成で実現できる。例えば、リハビリ施設等において、ユーザーに応じて、適切な弾性力の板バネ連結部１４０の下肢トレーニング装置１０を選択して使用するといった使い方ができる。なお、板バネ連結部１４０の代わりにコイルスプリング（トーションバネ）を用いてもよい。

また、足載せ部３０と台座２０の連結部材として、２軸バネヒンジ型連結部４０の代わりに、回動に一定のトルク（抵抗）が作用するトルクヒンジを用い、その軸部にセンサ３５としてポテンショメータを取りつけ、底背屈運動を検知する構成であってもよい。

また、足載せ部３０と台座２０との連結機能と、底背屈運動における抵抗機能とを一体に設けた２軸バネヒンジ型連結部４０を用いたが、それら機能が異なる構成で実現されてもよい。例えば、回動可能に連結するシンプルなヒンジ構造と、足載せ部３０の底面とベース部２１との間にスプリング（抵抗機能）を配置する構造がある。また、スプリングの代わりに、複数の人工筋肉チューブを用いて、足載せ部３０に基準状態で拮抗状態となる構造を採用してもよい。

１ 足（下肢）
１０、１０ａ 下肢トレーニング装置
２０ 台座
２１、１２１ ベース部
２２、１２２ 台座本体
２２ａ 上面
３０、１３０ 足載せ部
３１ 固定バンド
３５ センサ
４０ ２軸バネヒンジ型連結部（連結部、抵抗部）
５０ トレーニング制御部（制御部）
６０ 表示部
６１ 自機アイコン
６２ 障害物
６３ エネルギーアイコン
１２３ 垂直プレート
１４０ 板バネ連結部

Claims (5)

1. 床または所定の装置に載せる台座と、
   前記台座に連結され、ユーザの足底を載せる足載せ部と、
   前記台座と前記足載せ部とを回動可能に連結する連結部と、
   前記台座と前記足載せ部との回動において、前記足載せ部が、基準位置から底屈方向および背屈方向に可動であって、前記足載せ部が前記基準位置から遠ざかる方向に動くときに、抵抗を作用させる抵抗部と、
   を備えることを特徴とする下肢トレーニング装置。
2. 前記連結部と前記抵抗部は、それらが一体として構成された２軸バネヒンジ機構であることを特徴とする請求項１に記載の下肢トレーニング装置。
3. 前記連結部と前記抵抗部は、それらが一体として構成された板バネまたはコイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の下肢トレーニング装置。
4. 前記足載せ部の動きを検知するセンサと、
   前記センサによる検知結果を表示する制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜３までのいずれかに記載の下肢トレーニング装置。
5. 前記制御部は、前記センサの動きに対応して表示する映像を変化させるゲーム機能を備えることを特徴とする請求項４に記載の下肢トレーニング装置。

Images