JP3583056B2 - 指の訓練用手袋および訓練用装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆる「寝たきり」状態が続いている人や、脳梗塞などの後遺症が起きている人などの指を強制的に屈曲させて、機能回復訓練の補助を果たし、また、脳の機能を高め活性化を促す指の訓練用手袋および訓練用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長期にわたっていわゆる「寝たきり」状態が続いている人や、脳梗塞などの後遺症が起きている人など（以下、「患者」という）の機能回復訓練（リハビリテーション）の一つとして、手や足の指を強制的に屈曲させることがある。
【０００３】
この機能回復訓練は、作業療法士や介護人など（以下、「補助者」という）がその患者の手や足の指をマッサージする要領で、全部の指を一度に閉じたり開いたり（ジャンケンのグー、パーの繰り返し）あるいは指を一本ずつ順次折り曲げたり伸ばしたりすることを補助することで行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような機能回復訓練には補助者がいなくてはならず、患者一人で自らこの機能回復訓練を容易に行うことのできる、手や足の指の機能回復訓練用補助具の開発が望まれていた。
【０００５】
この発明は、前記の実情を背景として創作されたもので、補助者を必要とせずに、患者一人で自ら機能回復訓練を行うことを可能にする指の訓練用手袋および訓練用装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記の目的を達成するために、以下の構成を採用した。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、または足の指を覆うように装着される装着部と、それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた棒状の形状記憶材料であり、前記形状記憶材料は、１つの指に対して少なくとも１つ配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、手または足の指を覆うように装着される装着部と、それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた板状の形状記憶材料であることを特徴とする
【０００９】
請求項１、２に記載の発明によれば、指の伸張状態と屈曲状態との間での屈曲運動を起こす屈曲手段が装着部に設けられているので、装着部に温度変化が与えられると、指の訓練用手袋が患者の指を強制的に屈曲、伸張させ、補助者がいなくても患者一人で自ら機能回復訓練を行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の指の訓練用手袋において、前記各屈曲手段の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の指の訓練用手袋において、前記各屈曲手段の周りには熱伝導部がそれぞれ設けられ、前記各熱伝導部の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の指の訓練用手袋を用いた指の訓練用装置であって、前記各屈曲手段の前記形状記憶材料に通電するために、これらの屈曲手段に接続された通電手段と、前記通電手段を経て前記各屈曲手段にパルス状の電気を加える駆動手段とを備え、前記各屈曲手段の形状記憶材料は、加えられたパルス状の電気によって発熱して屈曲することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、たとえば、前記装着部のうちの一つが屈曲または伸張したのち、順次その装着部の隣に位置する別の装着部が屈曲または伸張するように、各装着部の形状記憶材料へ電気を順次供給するので、第１指から第５指へ順に屈曲運動を行わせるといった、より高度な回復訓練を行うことができる。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の指の訓練用装置において、前記駆動手段は、それぞれ異なるタイミングでパルス状の電気を前記通電手段に加えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図である。図１において、符号１００は患者の左手を示している。符号１は、この左手１００の手指１００ａ（第１指）、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ（第５指）の屈曲、伸張機能を回復させる指の訓練用装置である。指の訓練用装置１は、すべての手指１００ａ〜１００ｅに装着される袋状の装着部１１と、駆動手段として電源回路１２および制御回路１３と、通電手段として接続線１４とを備えている。
【００１６】
装着部１１は、図２に示すように、表裏２枚のシート材１１１、１１２を貼り合わせて構成されている。つまり、シート材１１１が左手１００の表側（手の甲）側に位置し、シート材１１２が左手１００の裏側（手のひら）に位置する。表側のシート材１１１は、ポリウレタンなどの断熱性材料を芯材とする表面材１１Ａと、この表面材１１Ａに包み込まれている屈曲手段としてのスマート材料（インテリジェント材料）１１Ｂとから構成されている。
【００１７】
スマート材料１１Ｂは、絶縁材として、たとえば、カーボン／エポキシの母材（繊維強化複合材）１１Ｃ中に、形状記憶合金アクチュエータとしてのＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを埋め込んだものである。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、細長い棒状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅに沿うように、母材１１Ｃ中に多数配置されている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、通電によって電気抵抗によるジュール熱を発生する。この熱は、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄ自身を加熱するが、表面材１１Ａが断熱性材料を芯材としているので、熱が手１００に伝わることを防ぐ。
【００１８】
Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに発生し、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。通電のために、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの両端には、図示を省略しているが、通電用の配線が施されている。そして、その配線が接続線１４に接続されている。さらに、各Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、接続線１４によって、電気的に直列または並列に接続されている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、図３に示すように、通電をするかしないかによって、矢印２００に示す屈曲運動をする。
【００１９】
裏側のシート材１１２は、表側のシート材１１１と同じであるので、シート材１１２の説明を省略する。
【００２０】
電源回路１２は、バッテリーや商用電源から所定電圧の直流電源を生成し、この直流電源を制御回路１３に供給する。
【００２１】
制御回路１３は、装着部１１に接続されている接続線１４に対して電気的に着脱が可能である。制御回路１３は、電源回路１２からの直流電源で動作し、図４に示す駆動信号ａを生成する。駆動信号ａは、時間Ｔ１を１つのサイクルとしている。駆動信号ａは、パルスＰ１とゼロ電圧部分とで構成されている。制御回路１３は、シート材１１１およびシート材１１２のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに対して、生成した駆動信号ａを加える。
【００２２】
これらの装着部１１と制御回路１３とによれば、制御回路１３からの通電をする、しないを繰り返すことによって、装着部１１が屈曲運動を繰り返すことになる。駆動信号ａがパルス状であるので、駆動信号ａのパルスＰ１では、装着部１１のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに通電が行われ、たとえば、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが屈曲状態になる。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅに沿って配置されているので、手指１００ａ〜１００ｅは、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄによって強制的に屈曲状態になる。この後、駆動信号ａのゼロ電圧部分では、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに通電がされないので、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが伸張状態になり、同じく、手指１００ａ〜１００ｅが強制的に伸張状態になる。
【００２３】
こうして、制御回路１３による通電状態に応じて、装着部１１が患者の手指１００ａ等を強制的に屈曲、伸張させるので、補助者がいなくても、患者一人で高度な機能回復訓練を行うことができる。
【００２４】
また、形状記憶合金であるＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが通電によって屈曲運動を繰り返すので、駆動モータや複雑な動力伝達機構などのように、複雑な構造とする必要がなく、単純な構成の指の訓練用装置１となっている。
【００２５】
また、指の訓練用装置１が装着部１１、電源回路１２および制御回路１３で構成されるので、指の訓練用装置１の持ち運びや保管などが便利である。
【００２６】
さらに、装着部１１が袋の形をしているので、手にかぶせるだけで、装着部１１を簡単に手に装着することができる。特に、手に障害等を持つ人に対して、極めて簡単に、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを手指１００ａ〜１００ｅに配置することができる。
【００２７】
なお、実施の形態１では、装着部１１の表側と裏側の両方にＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを配置したが、片方だけにＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを配置してもよい。
【００２８】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２を示す構成図である。なお、図５では、図１および図２と同じ要素に同じ符号を付加して、その説明を省略する。実施の形態２では、実施の形態１の装着部１１のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに対する配線を次のようにしている。つまり、左手１００の手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを１組としている。そして、１組のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが電気的に直列または並列に接続され、駆動信号が１組目のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに同時に加えられる。
【００２９】
同じようにして、手指１００ｂ〜１００ｅにそれぞれ位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、それぞれ１組として駆動信号が個別に加えられる。これら５つの組みのＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄには、接続線１６がそれぞれ接続されている。５つの組みに分けられたＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、制御回路１５によって個別に制御される。
【００３０】
制御回路１５は、図６に示す５つの駆動信号ｂ１〜ｂ５を生成する。駆動信号ｂ１〜ｂ５は、時間Ｔ２を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｂ１のパルスＰ１１、駆動信号ｂ２のパルスＰ１２、駆動信号ｂ３のパルスＰ１３、駆動信号ｂ４のパルスＰ１４、駆動信号ｂ５のパルスＰ１５が所定時間後に、つまり異なるタイミングで順に現れる。そして、パルスＰ１１がゼロ電圧になると、各パルスＰ１２〜Ｐ１５も同時にゼロ電圧になる。
【００３１】
制御回路１５は、生成した駆動信号ｂ１を左手１００の手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに接続線１６を経由して加える。同じように、制御回路１５は、駆動信号ｂ２を手指１００ｂに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加え、駆動信号ｂ３を手指１００ｃに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加える。制御回路１５は、駆動信号ｂ４を手指１００ｄに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加え、駆動信号ｂ５を手指１００ｅに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加える。
【００３２】
実施の形態２によって、制御回路１５が駆動信号ｂ１〜ｂ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲する。手指１００ａ〜１００ｅがすべて屈曲した後、駆動信号ｂ１〜ｂ５のゼロ電圧によって、手指１００ａから手指１００ｅが同時に伸張する。この結果、高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３３】
［実施の形態３］
実施の形態３では、図５の制御回路１５の替わりに、次の制御回路が用いられている。つまり、実施の形態３の制御回路は、図７に示す駆動信号ｃ１〜ｃ５を生成する。駆動信号ｃ１〜ｃ５は、時間Ｔ３を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｃ１のパルスＰ２１、駆動信号ｃ２のパルスＰ２２、駆動信号ｃ３のパルスＰ２３、駆動信号ｃ４のパルスＰ２４、駆動信号ｃ５のパルスＰ２５が所定時間後に順に現れる。この後、駆動信号ｃ５のレベルがゼロ電圧になると、駆動信号ｃ４、駆動信号ｃ３、駆動信号ｃ２、駆動信号ｃ１の順で所定時間後にレベルがゼロ電圧になる。
【００３４】
実施の形態３によって、制御回路が駆動信号ｃ１〜ｃ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲した後、逆に手指１００ｅから順に伸張させることができる。これによって、高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３５】
［実施の形態４］
実施の形態４では、図５の制御回路１５の替わりに、次の制御回路が用いられている。つまり、実施の形態４の制御回路は、図８に示す駆動信号ｄ１〜ｄ５を生成する。駆動信号ｄ１〜ｄ５は、時間Ｔ４を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｄ１のパルスＰ３１が現れて所定時間の経過後に、駆動信号ｄ２のパルスＰ３２が現れる。同じように、パルスＰ３２が現れた後、駆動信号ｄ３のパルスＰ３３、駆動信号ｄ４のパルスＰ３４、駆動信号ｄ５のパルスＰ３５が順に現れる。
【００３６】
実施の形態４によって、制御回路が駆動信号ｄ１〜ｄ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａの屈曲・伸張の後、手指１００ｂ〜１００ｅの屈曲・伸張が順に行われる。これによって、左手１００の高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３７】
［実施の形態５］
実施の形態５では、実施の形態１〜４の装着部１１の替わりに、図９に示す装着部２１が用いられている。装着部２１は、親指である手指１００ａだけに装着される装着部分２１Ａと、他の４本の手指１００ｂ〜１００ｅすべてに装着される装着部分２１Ｂとの二つを備えている。つまり、実施の形態５では、実施の形態１〜４に用いられている装着部１１の手指１００ａと手指１００ｂとの間に、切れ目が入れられている。
【００３８】
このような構成とすることによって、手指１００ａの屈曲の方向が他の手指１００ｂ〜１００ｅと異なっている場合でも、装着後の手指の負担を軽減することができる。
【００３９】
［実施の形態６］
実施の形態６では、実施の形態１〜４の装着部１１の替わりに、図１０に示す装着部２２が用いられている。装着部２２は、装着部分２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅが各手指１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅごとに独立して設けられて、全体形状が手袋形状とされている。
【００４０】
このような構成とすることによって、各手指１００ａ〜１００ｅが開いている場合でも、装着後の手指の負担を軽減することができる。
【００４１】
［実施の形態７］
実施の形態７では、実施の形態１〜６のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの替わりに、図１１および図１２に示すＴｉ−Ｎｉプレート３１が用いられている。なお、図１１では、図１および図２と同じ要素には同じ符号を付加して、その説明を省略する。また、図１１では、電源回路と制御回路との図示を省略している。
【００４２】
実施の形態７では、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が、手指１００ａ〜１００ｅに沿うように、母材１１Ｃ中に配置されている。Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、薄板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。しかも、各Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、２枚１組になって、手指１００ａ〜１００ｅの両側にそれぞれ配置されている。
【００４３】
Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉプレート３１に発生し、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。
【００４４】
この構造の装着部１１によって、実施の形態１〜６と同じように、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とを可能にする。
【００４５】
なお、実施の形態７では、装着部１１の表側と裏側の両方にＴｉ−Ｎｉプレート３１を配置したが、片方だけにＴｉ−Ｎｉプレート３１を配置してもよい。
【００４６】
［実施の形態８］
実施の形態８では、実施の形態６のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの替わりに、図１３に示すＴｉ−Ｎｉコイル４１が用いられている。実施の形態６では、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが手袋形状の装着部２２の中に設けられている。Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、線状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。そして、線状のＴｉ−Ｎｉ合金が、手指１００ａ〜１００ｅの周囲に沿うように巻かれて、各Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が形成されている。なお、図１３では、手指１００ａ用のＴｉ−Ｎｉコイル４１が示されているが、他の手指１００ｂ〜１００ｅ用のＴｉ−Ｎｉコイル４１も同様である。
【００４７】
Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉコイル４１に発生し、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。
【００４８】
この構造のＴｉ−Ｎｉコイル４１によって、実施の形態１〜７と同じように、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とを可能にする。
【００４９】
［実施の形態９］
実施の形態１〜８では、手指１００ａ〜１００ｅの屈曲運動のために、電源回路と制御回路とを用いるが、実施の形態９では、装着部から電源回路と制御回路と除く。また、シート材１１Ａとして断熱性材料の替わりに、熱を伝える熱伝導性材料を用い、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１ＤやＴｉ−Ｎｉコイル４１の変形する所定温度を４０度前後にする。こうした構造の装着部を指の訓練用手袋として用いる。
【００５０】
この指の訓練用手袋を用いる場合、装着部に対して外部から加熱と冷却とを繰り返す。たとえば、湯と冷水とを用いたり、ドライヤーの温風と冷風とを用いたりすることによって、装着部の加熱と冷却とをする。それによって、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１ＤやＴｉ−Ｎｉコイル４１が伸張と屈曲とを行う。
【００５１】
このようにして、実施の形態１〜８と同じように、実施の形態９によって、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とが可能になる。
【００５２】
［実施の形態１０］
実施の形態１０では、実施の形態９と同じように、外部からの加熱と冷却とによって、手指１００ａ〜１００ｅの屈曲運動が行われる。このために、実施の形態１０では、図１４に示す指の訓練用手袋を用いる。なお、図１４では、図１および図２と同じ要素には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００５３】
図１４の指の訓練用手袋では、表面材１１Ｅとして、熱を伝える熱伝導性材料が用いられている。表面材１１Ｅの内側には、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５が屈曲手段として設けられている。
【００５４】
Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、加熱によって所定温度より高くなると、もとの形状から屈曲運動を起こし、冷却によって所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。この場合、４０度前後が所定温度として最適である。
【００５５】
Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、さらに、次のように加工されている。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、手指の並ぶ順で厚さが異なっている。つまり、手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉプレート５１が、５枚のＴｉ−Ｎｉプレートの中で一番薄く、手指１００ｅに位置するＴｉ−Ｎｉプレート５５が一番厚くなっている。これは、熱がＴｉ−Ｎｉプレート５１〜５５に加えられたとき、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５が所定温度に到達する時間が異なるようにするためである。
【００５６】
このような構造の指の訓練用手袋は、次のようにして患者に用いられる。つまり、指の機能回復訓練をする場合、患者が指の訓練用手袋を手にはめる。この後、患者は、指の訓練用手袋を湯に浸ける。これによって、湯の熱が表面材１１Ａを経て、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５に伝わる。この結果、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の温度が上昇する。
【００５７】
このとき、５枚の中で厚さの一番薄いＴｉ−Ｎｉプレート５１が最初に曲がる。これは、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１の体積が一番小さく、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１が最初に所定温度に到達するためである。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１が曲がると、親指である手指１００ａが最初に屈曲する。この後、Ｔｉ−Ｎｉプレート５２から順に曲がり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５５が最後に屈曲する。つまり、実施の形態１０の指の訓練用手袋は、実施の形態２の指の訓練用装置と同じように、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲させる。
【００５８】
この結果、実施の形態１０によれば、患者が指の訓練用手袋をはめた手を湯に出し入れすれば、手指１００ａ〜１００ｅが屈曲する。このために、補助者を必要としないで、実施の形態２と同様に高度なリハビリをすることが可能になる。
【００５９】
なお、実施の形態１０では、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５を手指１００ａ〜１００ｅの一方の側に配置したが、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の位置はこれに限定されない。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５を手指１００ａ〜１００ｅの他方の側に配置してもよく、また、両側に配置してもよい。
【００６０】
また、実施の形態１０では、装着部として、図９、１０に示されるものを用いることが可能である。
【００６１】
［実施の形態１１］
実施の形態１１では、実施の形態１０のＴｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の替わりに、図１５に示すＴｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５が用いられている。なお、図１５では、図１４と同じ要素には同じ符号を付けてその説明を省略する。図１５のＴｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５は、図１６に示すように、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａを内部に備える。なお、図１６では、断面を示すハッチングの図示を省略している。
【００６２】
Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、薄板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、加熱によって所定温度より高くなると、もとの形状から屈曲運動を起こし、冷却によって所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。この場合、４０度前後が所定温度として最適である。
【００６３】
Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａの周りには、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂ（図１６）が設けられている。熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂは、熱伝導性材料、たとえば、合成樹脂やシリコンゴム等の、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａと密着性の良い材料で作られている。しかも、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂは、手指の並ぶ順で厚さが異なっている。つまり、手指１００ａに位置する熱伝導部分６１Ｂが、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂの中で一番薄く、手指１００ｅに位置する熱伝導部分６５Ｂが一番厚くなっている。これによって、熱がＴｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａに伝わる時間が異なるようにしている。
【００６４】
このような構造の指の訓練用手袋は、実施の形態１０と同じように、患者の手にはめられて、湯によって加熱される。これによって、湯の熱が表面材１１Ａを経て、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂに伝わる。
【００６５】
このとき、熱伝導部分の中で厚さの一番薄い熱伝導部分６１Ｂが一番先に熱をＴｉ−Ｎｉプレート６１Ａに伝え、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａが最初に曲がる。Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａが曲がると、親指である手指１００ａが最初に屈曲する。この後、熱は熱伝導部分６２Ｂ、６３Ｂ、６４Ｂ、６５Ｂの順で伝わり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６２Ａから順に曲がり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６５Ａが最後に屈曲する。
【００６６】
この結果、実施の形態１１によれば、患者が指の訓練用手袋をはめた手を湯に出し入れすれば、手指１００ａ〜１００ｅが屈曲する。このために、補助者を必要としないで、実施の形態１０と同様に高度なリハビリを患者１人ですることが可能になる。
【００６７】
なお、実施の形態１１では、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５を手指１００ａ〜１００ｅの一方の側に配置したが、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５の位置はこれに限定されない。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５を手指１００ａ〜１００ｅの他方の側に配置してもよく、また、両側に配置してもよい。
【００６８】
また、実施の形態１１では、装着部として、図９、１０に示されるものを用いることが可能である。
【００６９】
以上、実施の形態１〜１１について説明した。なお、実施の形態１〜１１では、形状記憶合金としてＴｉ−Ｎｉ合金を例に挙げたが、この他にＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金をはじめとして、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｉｎ−Ｔｌ、Ｉｎ−Ｃｄ、Ｍｎ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｄなどの各種の公知の形状記憶合金を適宜選択することができる。また、形状記憶材料としては前記の形状記憶合金に限らず、ポリエチレン系、ウレタン系、ポリアセタール系、ポリノルボルネンのような、熱的環境変化に伴って形状記憶効果を示す形状記憶高分子材料を用いることもできる。
【００７０】
さらに、前記の実施の形態１〜１１では、左手１００用の指の訓練用装置１であったが、右手用や足用も同じようにして構成することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１〜４による指の訓練用手袋によれば、補助者の補助を必要とせずに患者一人で自ら機能回復訓練や脳の機能を高めて活性化を促す訓練を行うことを可能にするという格別の効果を期待することができる。このとき、患者は、指の訓練用手袋を外部から加熱・冷却を繰り返すだけでよい。また、患者一人で自ら機能回復訓練や脳の機能を高めて活性化を促すので、患者自身の医療費や患者に対する医療費の負担を軽くすることに貢献することができる。
【００７２】
この発明の請求項５、６による指の訓練用装置によれば、パルス状の電気を加えるタイミングに応じて、指の高度な訓練を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図２】図１中のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図３】Ｔｉ−Ｎｉファイバーの屈曲運動を説明するための説明図である。
【図４】実施の形態１の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図５】この発明の実施の形態２を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図６】実施の形態２の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図７】実施の形態３の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図８】実施の形態４の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図９】実施の形態５に用いられる装着部を示す平面図である。
【図１０】実施の形態６に用いられる装着部を示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図１２】図１１中のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８に用いられるＴｉ−Ｎｉコイルを示す正面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０に用いられる装着部の断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１１に用いられる装着部の断面図である。
【図１６】図１５の拡大図である。
【符号の説明】
１ 指の訓練用装置
１１、２１、２２ 装着部
２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ〜２２Ｅ 装着部分
１１１、１１２ シート材
１１Ａ、１１Ｅ 表面材
１１Ｂ 屈曲手段（スマート材料）
１１Ｃ 母材
１１Ｄ 形状記憶材料（Ｔｉ−Ｎｉファイバー）
１２ 電源回路
１３、１５ 制御回路
１４、１６ 接続線
３１、５１〜５５、６１Ａ〜６５Ａ Ｔｉ−Ｎｉプレート
４１ Ｔｉ−Ｎｉコイル
６１〜６５ Ｔｉ−Ｎｉプレート部
６１Ｂ〜６５Ｂ 熱伝導部分
１００ 左手
１００ａ〜１００ｅ 手指
２００ 矢印
Ｔ１〜Ｔ４ 時間
Ｐ１、Ｐ１１〜Ｐ１５、Ｐ２１〜Ｐ２５、Ｐ３１〜Ｐ３５ パルス
ａ、ｂ１〜ｂ５、ｃ１〜ｃ５、ｄ１〜ｄ５ 駆動信号
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆる「寝たきり」状態が続いている人や、脳梗塞などの後遺症が起きている人などの指を強制的に屈曲させて、機能回復訓練の補助を果たし、また、脳の機能を高め活性化を促す指の訓練用手袋および訓練用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長期にわたっていわゆる「寝たきり」状態が続いている人や、脳梗塞などの後遺症が起きている人など（以下、「患者」という）の機能回復訓練（リハビリテーション）の一つとして、手や足の指を強制的に屈曲させることがある。
【０００３】
この機能回復訓練は、作業療法士や介護人など（以下、「補助者」という）がその患者の手や足の指をマッサージする要領で、全部の指を一度に閉じたり開いたり（ジャンケンのグー、パーの繰り返し）あるいは指を一本ずつ順次折り曲げたり伸ばしたりすることを補助することで行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような機能回復訓練には補助者がいなくてはならず、患者一人で自らこの機能回復訓練を容易に行うことのできる、手や足の指の機能回復訓練用補助具の開発が望まれていた。
【０００５】
この発明は、前記の実情を背景として創作されたもので、補助者を必要とせずに、患者一人で自ら機能回復訓練を行うことを可能にする指の訓練用手袋および訓練用装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記の目的を達成するために、以下の構成を採用した。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、または足の指を覆うように装着される装着部と、それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた棒状の形状記憶材料であり、前記形状記憶材料は、１つの指に対して少なくとも１つ配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、手または足の指を覆うように装着される装着部と、それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた板状の形状記憶材料であることを特徴とする
【０００９】
請求項１、２に記載の発明によれば、指の伸張状態と屈曲状態との間での屈曲運動を起こす屈曲手段が装着部に設けられているので、装着部に温度変化が与えられると、指の訓練用手袋が患者の指を強制的に屈曲、伸張させ、補助者がいなくても患者一人で自ら機能回復訓練を行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の指の訓練用手袋において、前記各屈曲手段の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の指の訓練用手袋において、前記各屈曲手段の周りには熱伝導部がそれぞれ設けられ、前記各熱伝導部の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の指の訓練用手袋を用いた指の訓練用装置であって、前記各屈曲手段の前記形状記憶材料に通電するために、これらの屈曲手段に接続された通電手段と、前記通電手段を経て前記各屈曲手段にパルス状の電気を加える駆動手段とを備え、前記各屈曲手段の形状記憶材料は、加えられたパルス状の電気によって発熱して屈曲することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、たとえば、前記装着部のうちの一つが屈曲または伸張したのち、順次その装着部の隣に位置する別の装着部が屈曲または伸張するように、各装着部の形状記憶材料へ電気を順次供給するので、第１指から第５指へ順に屈曲運動を行わせるといった、より高度な回復訓練を行うことができる。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の指の訓練用装置において、前記駆動手段は、それぞれ異なるタイミングでパルス状の電気を前記通電手段に加えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図である。図１において、符号１００は患者の左手を示している。符号１は、この左手１００の手指１００ａ（第１指）、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ（第５指）の屈曲、伸張機能を回復させる指の訓練用装置である。指の訓練用装置１は、すべての手指１００ａ〜１００ｅに装着される袋状の装着部１１と、駆動手段として電源回路１２および制御回路１３と、通電手段として接続線１４とを備えている。
【００１６】
装着部１１は、図２に示すように、表裏２枚のシート材１１１、１１２を貼り合わせて構成されている。つまり、シート材１１１が左手１００の表側（手の甲）側に位置し、シート材１１２が左手１００の裏側（手のひら）に位置する。表側のシート材１１１は、ポリウレタンなどの断熱性材料を芯材とする表面材１１Ａと、この表面材１１Ａに包み込まれている屈曲手段としてのスマート材料（インテリジェント材料）１１Ｂとから構成されている。
【００１７】
スマート材料１１Ｂは、絶縁材として、たとえば、カーボン／エポキシの母材（繊維強化複合材）１１Ｃ中に、形状記憶合金アクチュエータとしてのＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを埋め込んだものである。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、細長い棒状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅに沿うように、母材１１Ｃ中に多数配置されている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、通電によって電気抵抗によるジュール熱を発生する。この熱は、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄ自身を加熱するが、表面材１１Ａが断熱性材料を芯材としているので、熱が手１００に伝わることを防ぐ。
【００１８】
Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに発生し、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。通電のために、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの両端には、図示を省略しているが、通電用の配線が施されている。そして、その配線が接続線１４に接続されている。さらに、各Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、接続線１４によって、電気的に直列または並列に接続されている。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、図３に示すように、通電をするかしないかによって、矢印２００に示す屈曲運動をする。
【００１９】
裏側のシート材１１２は、表側のシート材１１１と同じであるので、シート材１１２の説明を省略する。
【００２０】
電源回路１２は、バッテリーや商用電源から所定電圧の直流電源を生成し、この直流電源を制御回路１３に供給する。
【００２１】
制御回路１３は、装着部１１に接続されている接続線１４に対して電気的に着脱が可能である。制御回路１３は、電源回路１２からの直流電源で動作し、図４に示す駆動信号ａを生成する。駆動信号ａは、時間Ｔ１を１つのサイクルとしている。駆動信号ａは、パルスＰ１とゼロ電圧部分とで構成されている。制御回路１３は、シート材１１１およびシート材１１２のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに対して、生成した駆動信号ａを加える。
【００２２】
これらの装着部１１と制御回路１３とによれば、制御回路１３からの通電をする、しないを繰り返すことによって、装着部１１が屈曲運動を繰り返すことになる。駆動信号ａがパルス状であるので、駆動信号ａのパルスＰ１では、装着部１１のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに通電が行われ、たとえば、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが屈曲状態になる。Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、手指１００ａ〜１００ｅに沿って配置されているので、手指１００ａ〜１００ｅは、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄによって強制的に屈曲状態になる。この後、駆動信号ａのゼロ電圧部分では、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに通電がされないので、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが伸張状態になり、同じく、手指１００ａ〜１００ｅが強制的に伸張状態になる。
【００２３】
こうして、制御回路１３による通電状態に応じて、装着部１１が患者の手指１００ａ等を強制的に屈曲、伸張させるので、補助者がいなくても、患者一人で高度な機能回復訓練を行うことができる。
【００２４】
また、形状記憶合金であるＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが通電によって屈曲運動を繰り返すので、駆動モータや複雑な動力伝達機構などのように、複雑な構造とする必要がなく、単純な構成の指の訓練用装置１となっている。
【００２５】
また、指の訓練用装置１が装着部１１、電源回路１２および制御回路１３で構成されるので、指の訓練用装置１の持ち運びや保管などが便利である。
【００２６】
さらに、装着部１１が袋の形をしているので、手にかぶせるだけで、装着部１１を簡単に手に装着することができる。特に、手に障害等を持つ人に対して、極めて簡単に、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを手指１００ａ〜１００ｅに配置することができる。
【００２７】
なお、実施の形態１では、装着部１１の表側と裏側の両方にＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを配置したが、片方だけにＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを配置してもよい。
【００２８】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２を示す構成図である。なお、図５では、図１および図２と同じ要素に同じ符号を付加して、その説明を省略する。実施の形態２では、実施の形態１の装着部１１のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに対する配線を次のようにしている。つまり、左手１００の手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄを１組としている。そして、１組のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが電気的に直列または並列に接続され、駆動信号が１組目のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄに同時に加えられる。
【００２９】
同じようにして、手指１００ｂ〜１００ｅにそれぞれ位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、それぞれ１組として駆動信号が個別に加えられる。これら５つの組みのＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄには、接続線１６がそれぞれ接続されている。５つの組みに分けられたＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄは、制御回路１５によって個別に制御される。
【００３０】
制御回路１５は、図６に示す５つの駆動信号ｂ１〜ｂ５を生成する。駆動信号ｂ１〜ｂ５は、時間Ｔ２を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｂ１のパルスＰ１１、駆動信号ｂ２のパルスＰ１２、駆動信号ｂ３のパルスＰ１３、駆動信号ｂ４のパルスＰ１４、駆動信号ｂ５のパルスＰ１５が所定時間後に、つまり異なるタイミングで順に現れる。そして、パルスＰ１１がゼロ電圧になると、各パルスＰ１２〜Ｐ１５も同時にゼロ電圧になる。
【００３１】
制御回路１５は、生成した駆動信号ｂ１を左手１００の手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに接続線１６を経由して加える。同じように、制御回路１５は、駆動信号ｂ２を手指１００ｂに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加え、駆動信号ｂ３を手指１００ｃに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加える。制御回路１５は、駆動信号ｂ４を手指１００ｄに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加え、駆動信号ｂ５を手指１００ｅに位置するＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの組みに加える。
【００３２】
実施の形態２によって、制御回路１５が駆動信号ｂ１〜ｂ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲する。手指１００ａ〜１００ｅがすべて屈曲した後、駆動信号ｂ１〜ｂ５のゼロ電圧によって、手指１００ａから手指１００ｅが同時に伸張する。この結果、高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３３】
［実施の形態３］
実施の形態３では、図５の制御回路１５の替わりに、次の制御回路が用いられている。つまり、実施の形態３の制御回路は、図７に示す駆動信号ｃ１〜ｃ５を生成する。駆動信号ｃ１〜ｃ５は、時間Ｔ３を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｃ１のパルスＰ２１、駆動信号ｃ２のパルスＰ２２、駆動信号ｃ３のパルスＰ２３、駆動信号ｃ４のパルスＰ２４、駆動信号ｃ５のパルスＰ２５が所定時間後に順に現れる。この後、駆動信号ｃ５のレベルがゼロ電圧になると、駆動信号ｃ４、駆動信号ｃ３、駆動信号ｃ２、駆動信号ｃ１の順で所定時間後にレベルがゼロ電圧になる。
【００３４】
実施の形態３によって、制御回路が駆動信号ｃ１〜ｃ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲した後、逆に手指１００ｅから順に伸張させることができる。これによって、高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３５】
［実施の形態４］
実施の形態４では、図５の制御回路１５の替わりに、次の制御回路が用いられている。つまり、実施の形態４の制御回路は、図８に示す駆動信号ｄ１〜ｄ５を生成する。駆動信号ｄ１〜ｄ５は、時間Ｔ４を１つのサイクルとしている。各サイクルでは、駆動信号ｄ１のパルスＰ３１が現れて所定時間の経過後に、駆動信号ｄ２のパルスＰ３２が現れる。同じように、パルスＰ３２が現れた後、駆動信号ｄ３のパルスＰ３３、駆動信号ｄ４のパルスＰ３４、駆動信号ｄ５のパルスＰ３５が順に現れる。
【００３６】
実施の形態４によって、制御回路が駆動信号ｄ１〜ｄ５を装着部１１に加えるので、手指１００ａの屈曲・伸張の後、手指１００ｂ〜１００ｅの屈曲・伸張が順に行われる。これによって、左手１００の高度なリハビリが患者１人で可能になる。
【００３７】
［実施の形態５］
実施の形態５では、実施の形態１〜４の装着部１１の替わりに、図９に示す装着部２１が用いられている。装着部２１は、親指である手指１００ａだけに装着される装着部分２１Ａと、他の４本の手指１００ｂ〜１００ｅすべてに装着される装着部分２１Ｂとの二つを備えている。つまり、実施の形態５では、実施の形態１〜４に用いられている装着部１１の手指１００ａと手指１００ｂとの間に、切れ目が入れられている。
【００３８】
このような構成とすることによって、手指１００ａの屈曲の方向が他の手指１００ｂ〜１００ｅと異なっている場合でも、装着後の手指の負担を軽減することができる。
【００３９】
［実施の形態６］
実施の形態６では、実施の形態１〜４の装着部１１の替わりに、図１０に示す装着部２２が用いられている。装着部２２は、装着部分２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅが各手指１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅごとに独立して設けられて、全体形状が手袋形状とされている。
【００４０】
このような構成とすることによって、各手指１００ａ〜１００ｅが開いている場合でも、装着後の手指の負担を軽減することができる。
【００４１】
［実施の形態７］
実施の形態７では、実施の形態１〜６のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの替わりに、図１１および図１２に示すＴｉ−Ｎｉプレート３１が用いられている。なお、図１１では、図１および図２と同じ要素には同じ符号を付加して、その説明を省略する。また、図１１では、電源回路と制御回路との図示を省略している。
【００４２】
実施の形態７では、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が、手指１００ａ〜１００ｅに沿うように、母材１１Ｃ中に配置されている。Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、薄板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。しかも、各Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、２枚１組になって、手指１００ａ〜１００ｅの両側にそれぞれ配置されている。
【００４３】
Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉプレート３１に発生し、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１は、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉプレート３１が所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。
【００４４】
この構造の装着部１１によって、実施の形態１〜６と同じように、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とを可能にする。
【００４５】
なお、実施の形態７では、装着部１１の表側と裏側の両方にＴｉ−Ｎｉプレート３１を配置したが、片方だけにＴｉ−Ｎｉプレート３１を配置してもよい。
【００４６】
［実施の形態８］
実施の形態８では、実施の形態６のＴｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄの替わりに、図１３に示すＴｉ−Ｎｉコイル４１が用いられている。実施の形態６では、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１Ｄが手袋形状の装着部２２の中に設けられている。Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、線状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。そして、線状のＴｉ−Ｎｉ合金が、手指１００ａ〜１００ｅの周囲に沿うように巻かれて、各Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が形成されている。なお、図１３では、手指１００ａ用のＴｉ−Ｎｉコイル４１が示されているが、他の手指１００ｂ〜１００ｅ用のＴｉ−Ｎｉコイル４１も同様である。
【００４７】
Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態（直線状態）と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。そして、通電によってジュール熱がＴｉ−Ｎｉコイル４１に発生し、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が所定温度より高くなると、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１は、もとの形状から屈曲運動を起こし、通電の停止によって、Ｔｉ−Ｎｉコイル４１が所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。
【００４８】
この構造のＴｉ−Ｎｉコイル４１によって、実施の形態１〜７と同じように、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とを可能にする。
【００４９】
［実施の形態９］
実施の形態１〜８では、手指１００ａ〜１００ｅの屈曲運動のために、電源回路と制御回路とを用いるが、実施の形態９では、装着部から電源回路と制御回路と除く。また、シート材１１Ａとして断熱性材料の替わりに、熱を伝える熱伝導性材料を用い、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１ＤやＴｉ−Ｎｉコイル４１の変形する所定温度を４０度前後にする。こうした構造の装着部を指の訓練用手袋として用いる。
【００５０】
この指の訓練用手袋を用いる場合、装着部に対して外部から加熱と冷却とを繰り返す。たとえば、湯と冷水とを用いたり、ドライヤーの温風と冷風とを用いたりすることによって、装着部の加熱と冷却とをする。それによって、Ｔｉ−Ｎｉファイバー１１ＤやＴｉ−Ｎｉコイル４１が伸張と屈曲とを行う。
【００５１】
このようにして、実施の形態１〜８と同じように、実施の形態９によって、手指１００ａ〜１００ｅの伸張と屈曲とが可能になる。
【００５２】
［実施の形態１０］
実施の形態１０では、実施の形態９と同じように、外部からの加熱と冷却とによって、手指１００ａ〜１００ｅの屈曲運動が行われる。このために、実施の形態１０では、図１４に示す指の訓練用手袋を用いる。なお、図１４では、図１および図２と同じ要素には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００５３】
図１４の指の訓練用手袋では、表面材１１Ｅとして、熱を伝える熱伝導性材料が用いられている。表面材１１Ｅの内側には、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５が屈曲手段として設けられている。
【００５４】
Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、加熱によって所定温度より高くなると、もとの形状から屈曲運動を起こし、冷却によって所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。この場合、４０度前後が所定温度として最適である。
【００５５】
Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、さらに、次のように加工されている。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５は、手指の並ぶ順で厚さが異なっている。つまり、手指１００ａに位置するＴｉ−Ｎｉプレート５１が、５枚のＴｉ−Ｎｉプレートの中で一番薄く、手指１００ｅに位置するＴｉ−Ｎｉプレート５５が一番厚くなっている。これは、熱がＴｉ−Ｎｉプレート５１〜５５に加えられたとき、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５が所定温度に到達する時間が異なるようにするためである。
【００５６】
このような構造の指の訓練用手袋は、次のようにして患者に用いられる。つまり、指の機能回復訓練をする場合、患者が指の訓練用手袋を手にはめる。この後、患者は、指の訓練用手袋を湯に浸ける。これによって、湯の熱が表面材１１Ａを経て、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５に伝わる。この結果、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の温度が上昇する。
【００５７】
このとき、５枚の中で厚さの一番薄いＴｉ−Ｎｉプレート５１が最初に曲がる。これは、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１の体積が一番小さく、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１が最初に所定温度に到達するためである。Ｔｉ−Ｎｉプレート５１が曲がると、親指である手指１００ａが最初に屈曲する。この後、Ｔｉ−Ｎｉプレート５２から順に曲がり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５５が最後に屈曲する。つまり、実施の形態１０の指の訓練用手袋は、実施の形態２の指の訓練用装置と同じように、手指１００ａから手指１００ｅまで順に屈曲させる。
【００５８】
この結果、実施の形態１０によれば、患者が指の訓練用手袋をはめた手を湯に出し入れすれば、手指１００ａ〜１００ｅが屈曲する。このために、補助者を必要としないで、実施の形態２と同様に高度なリハビリをすることが可能になる。
【００５９】
なお、実施の形態１０では、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５を手指１００ａ〜１００ｅの一方の側に配置したが、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の位置はこれに限定されない。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート５１〜５５を手指１００ａ〜１００ｅの他方の側に配置してもよく、また、両側に配置してもよい。
【００６０】
また、実施の形態１０では、装着部として、図９、１０に示されるものを用いることが可能である。
【００６１】
［実施の形態１１］
実施の形態１１では、実施の形態１０のＴｉ−Ｎｉプレート５１〜５５の替わりに、図１５に示すＴｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５が用いられている。なお、図１５では、図１４と同じ要素には同じ符号を付けてその説明を省略する。図１５のＴｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５は、図１６に示すように、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａを内部に備える。なお、図１６では、断面を示すハッチングの図示を省略している。
【００６２】
Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、薄板状のＴｉ−Ｎｉ合金で作られている。Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、手指１００ａ〜１００ｅの伸張状態と屈曲状態との間で変形を繰り返すもので、所定温度のもとで伸張状態あるいは屈曲状態が記憶させられている。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａは、加熱によって所定温度より高くなると、もとの形状から屈曲運動を起こし、冷却によって所定温度より低くなると、再びもとの形状に戻るようになっている。この場合、４０度前後が所定温度として最適である。
【００６３】
Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａの周りには、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂ（図１６）が設けられている。熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂは、熱伝導性材料、たとえば、合成樹脂やシリコンゴム等の、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａと密着性の良い材料で作られている。しかも、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂは、手指の並ぶ順で厚さが異なっている。つまり、手指１００ａに位置する熱伝導部分６１Ｂが、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂの中で一番薄く、手指１００ｅに位置する熱伝導部分６５Ｂが一番厚くなっている。これによって、熱がＴｉ−Ｎｉプレート６１Ａ〜６５Ａに伝わる時間が異なるようにしている。
【００６４】
このような構造の指の訓練用手袋は、実施の形態１０と同じように、患者の手にはめられて、湯によって加熱される。これによって、湯の熱が表面材１１Ａを経て、熱伝導部分６１Ｂ〜６５Ｂに伝わる。
【００６５】
このとき、熱伝導部分の中で厚さの一番薄い熱伝導部分６１Ｂが一番先に熱をＴｉ−Ｎｉプレート６１Ａに伝え、Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａが最初に曲がる。Ｔｉ−Ｎｉプレート６１Ａが曲がると、親指である手指１００ａが最初に屈曲する。この後、熱は熱伝導部分６２Ｂ、６３Ｂ、６４Ｂ、６５Ｂの順で伝わり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６２Ａから順に曲がり、Ｔｉ−Ｎｉプレート６５Ａが最後に屈曲する。
【００６６】
この結果、実施の形態１１によれば、患者が指の訓練用手袋をはめた手を湯に出し入れすれば、手指１００ａ〜１００ｅが屈曲する。このために、補助者を必要としないで、実施の形態１０と同様に高度なリハビリを患者１人ですることが可能になる。
【００６７】
なお、実施の形態１１では、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５を手指１００ａ〜１００ｅの一方の側に配置したが、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５の位置はこれに限定されない。つまり、Ｔｉ−Ｎｉプレート部６１〜６５を手指１００ａ〜１００ｅの他方の側に配置してもよく、また、両側に配置してもよい。
【００６８】
また、実施の形態１１では、装着部として、図９、１０に示されるものを用いることが可能である。
【００６９】
以上、実施の形態１〜１１について説明した。なお、実施の形態１〜１１では、形状記憶合金としてＴｉ−Ｎｉ合金を例に挙げたが、この他にＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金をはじめとして、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｉｎ−Ｔｌ、Ｉｎ−Ｃｄ、Ｍｎ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｐｄなどの各種の公知の形状記憶合金を適宜選択することができる。また、形状記憶材料としては前記の形状記憶合金に限らず、ポリエチレン系、ウレタン系、ポリアセタール系、ポリノルボルネンのような、熱的環境変化に伴って形状記憶効果を示す形状記憶高分子材料を用いることもできる。
【００７０】
さらに、前記の実施の形態１〜１１では、左手１００用の指の訓練用装置１であったが、右手用や足用も同じようにして構成することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１〜４による指の訓練用手袋によれば、補助者の補助を必要とせずに患者一人で自ら機能回復訓練や脳の機能を高めて活性化を促す訓練を行うことを可能にするという格別の効果を期待することができる。このとき、患者は、指の訓練用手袋を外部から加熱・冷却を繰り返すだけでよい。また、患者一人で自ら機能回復訓練や脳の機能を高めて活性化を促すので、患者自身の医療費や患者に対する医療費の負担を軽くすることに貢献することができる。
【００７２】
この発明の請求項５、６による指の訓練用装置によれば、パルス状の電気を加えるタイミングに応じて、指の高度な訓練を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図２】図１中のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図３】Ｔｉ−Ｎｉファイバーの屈曲運動を説明するための説明図である。
【図４】実施の形態１の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図５】この発明の実施の形態２を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図６】実施の形態２の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図７】実施の形態３の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図８】実施の形態４の制御回路が供給するパルス電圧を示す波形図である。
【図９】実施の形態５に用いられる装着部を示す平面図である。
【図１０】実施の形態６に用いられる装着部を示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７を示す指の訓練用装置の構成図である。
【図１２】図１１中のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８に用いられるＴｉ−Ｎｉコイルを示す正面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０に用いられる装着部の断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１１に用いられる装着部の断面図である。
【図１６】図１５の拡大図である。
【符号の説明】
１ 指の訓練用装置
１１、２１、２２ 装着部
２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ〜２２Ｅ 装着部分
１１１、１１２ シート材
１１Ａ、１１Ｅ 表面材
１１Ｂ 屈曲手段（スマート材料）
１１Ｃ 母材
１１Ｄ 形状記憶材料（Ｔｉ−Ｎｉファイバー）
１２ 電源回路
１３、１５ 制御回路
１４、１６ 接続線
３１、５１〜５５、６１Ａ〜６５Ａ Ｔｉ−Ｎｉプレート
４１ Ｔｉ−Ｎｉコイル
６１〜６５ Ｔｉ−Ｎｉプレート部
６１Ｂ〜６５Ｂ 熱伝導部分
１００ 左手
１００ａ〜１００ｅ 手指
２００ 矢印
Ｔ１〜Ｔ４ 時間
Ｐ１、Ｐ１１〜Ｐ１５、Ｐ２１〜Ｐ２５、Ｐ３１〜Ｐ３５ パルス
ａ、ｂ１〜ｂ５、ｃ１〜ｃ５、ｄ１〜ｄ５ 駆動信号
Claims (6)
- 手または足の指を覆うように装着される装着部と、
それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、
前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた棒状の形状記憶材料であり、前記形状記憶材料は、１つの指に対して少なくとも１つ配置されていることを特徴とする指の訓練用手袋。 - 手または足の指を覆うように装着される装着部と、
それぞれの指に対応して前記装着部内に設けられ、温度に応じて各指を個別に屈曲させる屈曲手段とを備え、
前記各屈曲手段は、指の表側および裏側の少なくとも一方に設けられると共に、各指に沿うように設けられた板状の形状記憶材料であることを特徴とする指の訓練用手袋。 - 前記各屈曲手段の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする請求項２に記載の指の訓練用手袋。
- 前記各屈曲手段の周りには熱伝導部がそれぞれ設けられ、前記各熱伝導部の厚さは親指に位置するものから順に厚くなっていることを特徴とする請求項２に記載の指の訓練用手袋。
- 請求項１または２に記載の指の訓練用手袋を用いた指の訓練用装置であって、
前記各屈曲手段の形状記憶材料に通電するために、これらの屈曲手段に接続された通電手段と、
前記通電手段を経て前記各屈曲手段にパルス状の電気を加える駆動手段とを備え、前記各屈曲手段の形状記憶材料は、加えられたパルス状の電気によって発熱して屈曲することを特徴とする指の訓練用装置。 - 前記駆動手段は、それぞれ異なるタイミングでパルス状の電気を前記通電手段に加えることを特徴とする請求項５に記載の指の訓練用装置。
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