JP4817327B2 - Passive motion device - Google Patents
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Description
本発明は、病気や外傷によって生じる足関節の拘縮、循環不良等を改善・予防するための他動運動装置に関するものである。 The present invention relates to a passive exercise apparatus for improving / preventing ankle contracture, circulatory failure and the like caused by illness or trauma.
一般に、動力を用いる足関節運動訓練装置は、図1に示すように、足裏全体が平板に接した状態になるように、足部を平板に載せてベルト等により固定し、この平板を駆動軸を中心に動力で回転させる方式をとる。駆動軸は平板と平行に配置されることがほとんどである。また装置自体は、駆動軸が下腿の長軸と垂直になるように置かれることが多く、駆動軸の支持体等もこれを前提とした配置となっている。
例えば足関節に内反を生じた状態でこのような運動訓練装置を用いようとした場合、下腿支持部に下腿を載せた状態では足裏の外縁側だけが平板に接した状態をとることになる。この状態で駆動軸を駆動した場合、足裏の外縁側のみに外力による圧迫が加わるため、患者に苦痛が生じる可能性がある。
患者の苦痛を軽減するために、足裏全体が平板に接した状態になるように、身体に対する装置の姿勢を変更する方法が考えられるが、前述のように駆動軸支持体の配置が、駆動軸が下腿の長軸と垂直になることを前提としているため、下腿の長軸がずれることにより装置と身体とが干渉することになる。
患者の苦痛を軽減するために、足裏全体が平板に接した状態になるように、平板の固定角度を変える方法も考えられる。しかし、矢状面(身体を左右に二分する面)で足を底屈(つま先を下げる運動)すると足の外縁の方が内縁よりも早く底屈するため、ある時点で駆動軸に対する平板の固定角度を適切に設定したとしても、運動実施中常に足裏が平板に接した状態を保つことは困難である。
以上のことは健常者の場合にも言えるが、健常者は関節の運動制限がないため、一定の範囲内で機械の動きに身体の動きを自然に追従させることが可能である。
これに対して、運動訓練装置を必要とする程度の患者では、身体の動きを機械の動きに合わせること自体がそもそも困難である。そこで、足を載せる平板(足底板)を内返し・外返し軸周りに動的に動かすことで、足裏が常に平板に接した状態で訓練動作を実現することが望ましい方法である。
In general, an ankle joint exercise training apparatus using power, as shown in FIG. 1, drives the flat plate by placing the foot on a flat plate and fixing it with a belt or the like so that the entire sole is in contact with the flat plate. A system that rotates with power around the shaft. In most cases, the drive shaft is arranged parallel to the flat plate. Further, the device itself is often placed so that the drive shaft is perpendicular to the long axis of the lower leg, and the support for the drive shaft is also premised on this.
For example, when trying to use such an exercise training device with a varus in the ankle joint, when the lower leg is placed on the lower leg support, only the outer edge side of the sole is in contact with the flat plate. Become. When the drive shaft is driven in this state, the patient is likely to suffer because the external force is applied only to the outer edge side of the sole.
In order to alleviate the patient's pain, the method of changing the posture of the device relative to the body so that the entire sole is in contact with the flat plate can be considered, but the arrangement of the drive shaft support is driven as described above. Since the axis is assumed to be perpendicular to the long axis of the lower leg, the device and the body interfere with each other due to the shift of the long axis of the lower leg.
In order to reduce the pain of the patient, a method of changing the fixing angle of the flat plate so that the entire sole is in contact with the flat plate is also conceivable. However, if the foot is bent in the sagittal plane (the face that bisects the body to the left or right), the outer edge of the foot bends faster than the inner edge at a certain point. Even if it is set appropriately, it is difficult to keep the sole in contact with the flat plate during exercise.
The above can also be said for a healthy person, but since a healthy person has no joint movement limitation, it is possible to naturally follow the movement of the body within a certain range.
On the other hand, in a patient who needs an exercise training device, it is difficult in the first place to match the movement of the body with the movement of the machine. Therefore, it is desirable to realize the training operation with the sole always in contact with the flat plate by dynamically moving the flat plate (sole plate) on which the foot is placed around the inside / outside turning shaft.
本出願人らは、先に、関節拘縮による足部変形を生じている患者でも苦痛を軽減した状態で足関節の他動運動、特に、底屈・背屈運動を行うことができる他動運動装置を出願している(以下「従来技術」という。特許文献1参照)。
この従来技術は、図2に示すように、足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、回転軸7が回転可能に取り付けられた基盤部2と、回転軸7と一体に底屈方向及び背屈方向に回動することができる一対のアーム部3と、一対のアーム部3に連結され、足部を保持する保持プレート部4とを備え、保持プレート部4は、一対のアーム部3に直接連結された外枠プレート10と、外枠プレート10に回転可能に取り付けられた中心軸11と、中心軸11と一体に内返し方向及び外返し方向に回動することができ、足部を直接保持する回動プレート12とを備えている。
As shown in FIG. 2, this prior art includes a
上記した従来技術においては、底屈・背屈用の回転軸7は、モータ9によって駆動され、このときの動作にともない、内返し・外返し用の中心軸11の周りに回動プレート12が回転し、関節拘縮による足部変形を生じている患者でも苦痛を軽減した状態で足関節の底屈・背屈運動を行うことができる。しかしながら、内返し・外返し用の中心軸11周りの運動を抑制する手段を持たないため、この中心軸11周りの運動が急激なものとなるおそれがある。特に、痙性を有する患者にとっては、この急激な動作により痙性反応が誘発され、危険を生じる恐れがあった。
In the above-described prior art, the
本発明は、上記従来技術のメリットを生かしつつ、内返し・外返し用の中心軸の急激な運動を抑制する手段を備えることにより、足部を安定に保持しながらも患者の苦痛を軽減することのできる他動運動装置を提供することを目的とするものである。 The present invention reduces the patient's pain while stably holding the foot by providing means for suppressing the rapid movement of the center axis for inversion / exversion while taking advantage of the above-described prior art. It is an object of the present invention to provide a passive motion apparatus that can perform the above-described operation.
上記目的を達成するため本発明の他動運動装置は、足関節の底背屈訓練を行う際に、内返し・外返しの軸周りに動力を持たない受動的な自由度を有し、さらにこの軸周りに減衰要素を使用することを原理とするもので、解決手段は、次のとおりである。
(1)足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置において、底屈・背屈用の回転軸を支持する基体部と、前記底屈・背屈用の回転軸に支持され底屈方向および背屈方向に回動することができるアーム部と、該アーム部に連結された外枠と、該外枠に支持された内返し・外返し用の回転軸と、該内返し・外返し用の回転軸に支持され内返し方向及び外返し方向に回動することができ、前記足底を保持する足底板とを備え、該足底板に内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the passive motion apparatus of the present invention has a passive degree of freedom having no power around the inversion / exversion axis when performing ankle joint dorsiflexion training, The principle of using a damping element around this axis is as follows.
(1) In a passive motion apparatus capable of performing plantar bending and dorsiflexion movements of an ankle joint, a base portion supporting a rotation axis for sole bending and dorsiflexion, and the rotating shaft for sole bending and dorsiflexion An arm part that is supported by the arm part and can be rotated in the bottom bending direction and the dorsiflexion direction, an outer frame coupled to the arm part, and a rotating shaft for inward / outward turning supported by the outer frame, A sole plate that is supported by the rotating shaft for inversion / exversion and can be rotated in the inversion direction and the inversion direction, and holds the sole, and is provided on the sole plate for inversion / exversion Attenuating means for attenuating the movement around the rotation axis is provided.
(2)上記(1)において、内返し・外返し用の回転軸を、足底を保持する足底板の保持面に平行かつ近接して設けることを特徴としている。
(3)上記(1)または(2)において、減衰手段が、一対の直動式の減衰機構を足底板の左右に連結してなることを特徴としている。
(4)上記(1)または(2)において、減衰手段が、回転式の減衰機構を内返し・外返し用の回転軸に設けてなることを特徴としている。
(2) In the above (1), the rotating shaft for inward / outward turning is provided in parallel and close to the holding surface of the sole plate for holding the sole.
(3) In the above (1) or (2), the damping means is formed by connecting a pair of linear motion type damping mechanisms to the left and right of the sole plate.
(4) In the above (1) or (2), the damping means is characterized in that a rotary damping mechanism is provided on a rotating shaft for inward / outward turning.
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
(1)内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることにより急激な姿勢変化を緩和し、より安全に訓練を行うことができる。
(2)内返し・外返し用の回転軸を、足底を保持する足底板の保持面に平行かつ近接して設けることにより、足部の左右方向の移動を少なくして内返し・外返しの運動を効率良く行うことができる。
(3)減衰手段が、一対の直動式の減衰機構を足底板の左右に連結してなることにより、左右の減衰の強度を別個に調節することができるという効果も有する。
この場合、一対の直動式の減衰機構を足底板に左右位置を調節可能に連結すると、内返し・外返しの最大回転角度を別個に調節することができるという効果も有する。
The present invention has the following excellent effects.
(1) By providing a damping means for attenuating the movement around the rotating shaft for turning in / out, the rapid posture change can be mitigated and training can be performed more safely.
(2) A rotating shaft for inversion / exversion is provided in parallel and close to the holding surface of the sole plate that holds the sole, thereby reducing the movement of the foot in the left-right direction. Can be performed efficiently.
(3) Since the damping means is formed by connecting a pair of linear motion type damping mechanisms to the left and right of the sole plate, there is also an effect that the strength of the left and right damping can be adjusted separately.
In this case, when the pair of linear motion type damping mechanisms are connected to the sole plate so that the right and left positions can be adjusted, the maximum rotation angle of the inward / outward turning can be adjusted separately.
本発明に係る他動運動装置の最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図3及び図4は、本発明に係る他動運動装置の第1の実施の形態を示す概略図で、図3は図4のB−B断面図、図4は図3のA−A断面図である。また、図5は、足関節の骨格を示す側面図である。さらに、図6及び図7は、本発明に係る他動運動装置の第2の実施の形態を示す概略図で、図6は側面図、図7は正面図である。 The best mode of the passive motion apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 3 and 4 are schematic views showing a first embodiment of the passive motion apparatus according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. FIG. 5 is a side view showing the skeleton of the ankle joint. 6 and 7 are schematic views showing a second embodiment of the passive motion apparatus according to the present invention, FIG. 6 is a side view, and FIG. 7 is a front view.
(第1の実施の形態)
図3及び図4において、符号20は、本発明にかかる、足関節の底屈動作及び背屈動作を行うことができる他動運動装置を示しており、人間(患者)の仰臥位(仰向けに寝た状態)または座位(座った状態)の足40が他動運動装置の所定位置に載置されている。
他動運動装置20は、基体部21、底屈・背屈用の回転軸22、アーム部23、外枠24、内返し・外返し用の回転軸25、足底板26及び減衰手段27から主に構成されている。底屈・背屈用の回転軸22とアーム部23とは垂直になるように配されており、また、患者の下腿の長軸が底屈・背屈用の回転軸22と垂直になるように置かれる。
(First embodiment)
3 and 4,
The
基体部21は、図示しない基盤から立設されて、一対の支持部を形成しており、支持部には、底屈・背屈用の回転軸22が回転可能に取り付けられている。
基体部21に回転可能に支持された底屈・背屈用の回転軸22は支持部を貫通しており、各支持部の内側部分には、一対のアーム部23の一端部がそれぞれ取り付けられている。この一対のアーム部23は、底屈・背屈用の回転軸22と一体に底屈方向及び背屈方向(図3参照)に回動することができるようになっている。換言すれば、底屈・背屈用の回転軸22を中心として、該回転軸22に支持された一対のアーム部23が底屈方向及び背屈方向(図3参照)に回動することができるようになっている。底屈・背屈用の回転軸22の一端は、駆動源と連結されており、駆動源の駆動力によって底屈・背屈用の回転軸22を回転するようになっている。駆動源によって底屈・背屈用の回転軸22を正逆回転させることにより、一対のアーム部23が底屈方向及び背屈方向(図3参照)に回動することができる。
The
The
図4に示すように、一対のアーム部23の他端部には、患者の足底を保持する足底板26を支持する矩形状の外枠24がそれぞれ連結されている。足底板26は、外枠24の内側寸法より小さく形成されており、前記底屈・背屈用の回転軸22と直交する方向に外枠24の中心位置に回転自在に支持された内返し・外返し用の回転軸25に支持されている。内返し・外返し用の回転軸25は、外枠24に装着された公知の回転軸受、例えば、ボールベアリングに支持されている。また、内返し・外返し用の回転軸25は、足底板26の足底を保持する保持面28に平行かつ近接して配置されることが望ましく、この例では、足底板26の厚さ方向の中心に配置されている。
従って、足底板26は、一対のアーム部23及び外枠24と共に底屈方向及び背屈方向(図3参照)に回動することができるとともに、外枠24に回転可能に取り付けられた内返し・外返し用の回転軸25と一体に内返し方向及び外返し方向(図4参照)に回動することができる。その際、足底と内返し・外返し用の回転軸25との距離が近接しているため、足部の左右方向の移動が少なくて済み、内返し・外返しの運動を効率良く行うことができる。
As shown in FIG. 4, a rectangular
Accordingly, the
また、足底板26には、患者の足部を該足底板26に固定保持するための足部固定部32が設けられており、この足部固定部32によって、患者は、自身の足部を足底板26に容易に固定させることができる。足部の固定は、足関節の底背屈回転中心位置(図5に示す脛骨及び腓骨と、距骨との間の関節)が上記底屈・背屈用の回転軸22と略一致するように行う。
これによって、駆動源の駆動力による底屈方向及び背屈方向の足関節の訓練動作を可能とする。
Further, the
This enables training of the ankle joint in the bottom flexion direction and the dorsiflexion direction by the driving force of the drive source.
足底板26には、該足底板26の内返し・外返し用の回転軸25の軸周りの運動を減衰させる減衰手段27が設けられている。
図3、図4に示した減衰手段27は、外枠24に連結された支持板29に支持された流体式ダンパー30及びコイルスプリング31等の弾性部材からなる一対の直動式の減衰機構を足底板26の裏側に、かつ、内返し・外返し用の回転軸25の左右に対称に連結して形成されている。
減衰手段27は、直動式の減衰機構の左右位置を調整可能に連結して形成することもできる。この場合、左右に同じ減衰機構を用いても、足底板26の動作を制限する位置が非対称となるため、足底板26の内返し・外返しの最大回転角度を別個に調節することができる。一般に足関節の内返し方向の可動範囲と外返し方向の可動範囲は等しくない(標準的には外返し20度、内返し30度とされている)。そのため、関節が特に不安定な状態にある患者に対しては、足底板が内返し・外返し方向に対称的に動作することで、足関節の過剰な運動を招いたり、逆に足裏と足底板との接触が十分に得られなかったりするおそれがある。減衰機構の左右位置を調節可能とすることで、こうした状態の患者に対しても、よりきめ細かい動作の設定を行うことができる。
この減衰手段としては、上記した直動式に限らず公知の回転式の減衰機構、例えば、ロータリーダンパーを内返し・外返し用の回転軸25に設けたもので構成してもよい。
The
The damping means 27 shown in FIGS. 3 and 4 includes a pair of linear motion type damping mechanisms including elastic members such as a
The attenuating means 27 can also be formed by connecting the left and right positions of the direct acting attenuating mechanism so as to be adjustable. In this case, even if the same damping mechanism is used on the left and right, the position for restricting the operation of the
The attenuating means is not limited to the above-mentioned direct acting type, and may be constituted by a known rotary attenuating mechanism, for example, a rotary damper provided on the
図3及び図4に示す他動運動装置を用いて底屈・背屈運動を行う場合、他動運動を行おうとする患者は、その下腿の長軸と底屈・背屈用の回転軸22とが垂直になるようにするとともに、足裏全体が足底板26に接した状態になるように、足部40を足底板26に載せて足部固定部32により固定し、この足底板26を底屈・背屈用の回転軸22を中心に動力で回転させる。
今、例えば、患者が足関節に内反を生じた状態の場合、足底板26が固定されていると、足裏の外縁側だけが足底板26に接した状態をとることになるが、足底板26は内返し・外返し用の回転軸25と一体に内返し方向及び外返し方向に回動することができるため、足裏全体が足底板26に接した状態、すなわち、図4に示すように、足底板26は内側が高く、外側が低い状態となる。
この状態で足底板26を底屈・背屈用の回転軸22を中心に底屈方向及び背屈方向に交互に回動させると、足底板26は患者の足の動きに連動して内返し方向及び外返し方向に交互に回動する。
その際、上記した減衰手段27が足底板26に設けられていない場合、足底板26は内返し方向及び外返し方向に急激なあるいは過剰な動きをするが、減衰手段27が足底板26に設けられているため、その動きは減衰されて適切に調節され、足部を安定に保持しながら患者の苦痛を軽減することができるものである。
When performing the plantar flexion / dorsiflexion exercise using the passive motion apparatus shown in FIGS. 3 and 4, the patient who intends to perform the passive motion is the long axis of the lower leg and the
Now, for example, when the patient has a varus in the ankle joint and the
In this state, when the
At this time, when the above-described attenuation means 27 is not provided on the
(第2の実施の形態)
図6及び図7は、本発明に係る他動運動装置の第2の実施の形態を示すもので、図3及び図4における符号と同じ符号は同じ部材を示している。本実施の形態では、一対のアーム部33、33の底部を底板34で連結してアーム部と底板とを一体に形成したものである。より具体的に説明すると、このアーム部33、33は、底板34で一体的に連結され、内返し・外返し用の回転軸35の軸線方向において横断面がコ字状のフレーム構造をしている。図6に示すように、底板34から立設した1対の軸支部36、36に内返し・外返し用の回転軸35が回転自在に支持されており、この内返し・外返し用の回転軸35に足底板26の裏面から下方に延びた1対の連結部材37、37が嵌合し、足底板26がアーム部33、33と底板34と形成されたコ字状のフレーム構造内において内返し・外返し用の回転軸35を中心として内返し方向及び外返し方向に回動することができるように取り付けられている。
本形態においては、減衰手段27を支持する支持板29は底板34に連結支持されている。
(Second Embodiment)
6 and 7 show a second embodiment of the passive motion apparatus according to the present invention. The same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 denote the same members. In the present embodiment, the bottom portions of the pair of
In this embodiment, the
(従来技術との比較試験結果)
図8及び図9は、底背屈訓練動作を連続12回行った際の、足関節の内返し・外返し角度と底屈・背屈角度をそれぞれ示したものであり、図8は従来技術に係る装置を、また、図9は本発明に係る装置を用いた際の試験結果を示したものである。
図8の従来技術のように、内返し・外返し軸周りに揺動自由とした場合には、内返し・外返しの関節角度が訓練動作中を通じて変動しており、関節が不安定な状態にあると考えられる。
これに対して、図9の本発明のように、内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けたものでは、いずれも内返し・外返しの角度は周期的な変化を示しており、関節が安定して保持されていると考えられる。
(Results of comparison test with conventional technology)
FIG. 8 and FIG. 9 show the inversion / exversion angle of the ankle joint and the bottom flexion / dorsal flexion angle, respectively, when the plantar dorsiflexion training operation is continuously performed 12 times. FIG. 9 shows a test result when the apparatus according to the present invention is used.
As in the prior art of FIG. 8, when the swinging is free around the inversion / exversion shaft, the inversion / exversion joint angle fluctuates throughout the training operation, and the joint is unstable. It is thought that there is.
On the other hand, as in the present invention of FIG. 9, in the case of providing a damping means for attenuating the movement around the rotating shaft for turning in / out, the angle of turning in / out is the period. It is considered that the joint is stably held.
本発明は病院、介護施設、公共施設、一般家庭における機能訓練等に使用可能であり、患者の身体状況に合わせて仰臥位または座位のいずれかの姿勢で訓練が可能な構造である。 The present invention can be used for functional training in hospitals, care facilities, public facilities, general households, etc., and can be trained in either a supine position or a sitting position in accordance with the patient's physical condition.
20 他動運動装置
21 基体部
22 底屈・背屈用の回転軸
23 アーム部
24 外枠
25 内返し・外返し用の回転軸
26 足底板
27 減衰手段
28 足底を保持する保持面
29 支持板
30 流体式ダンパー
31 コイルスプリング
32 足部固定部
33 アーム部
34 底板
35 内返し・外返し用の回転軸
36 軸支部
37 連結部材
40 足
20
Claims (4)
底屈・背屈用の回転軸を支持する基体部と、前記底屈・背屈用の回転軸に支持され底屈方向および背屈方向に回動することができるアーム部と、該アーム部に連結された外枠と、該外枠に支持された内返し・外返し用の回転軸と、該内返し・外返し用の回転軸に支持され内返し方向及び外返し方向に回動することができ、前記足底を保持する足底板とを備え、該足底板に内返し・外返し用の回転軸の軸周りの運動を減衰させる減衰手段を設けることを特徴とする他動運動装置。 In the passive motion device that can perform the sole flexion motion and dorsiflexion motion of the ankle joint,
A base portion for supporting a bottom bending / back bending rotary shaft, an arm portion supported by the bottom bending / back bending rotary shaft and capable of rotating in a bottom bending direction and a back bending direction; and the arm portion An outer frame connected to the outer frame, an inward / outward turning shaft supported by the outer frame, and an inner / outward turning shaft supported by the inner / outward turning shaft. And a sole plate for holding the sole, wherein the sole plate is provided with a damping means for attenuating the movement around the rotation shaft for inversion / exversion. .
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