JP5630560B2 - 上肢訓練装置 - Google Patents
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Description
従来の上肢訓練装置では、患者は、不自由な腕で操作ロッドの頂部に取り付けたアタッチメントを握って又は腕をアタッチメントに固定して、腕で操作ロッドを動かす又は動かそうとする、或いは操作ロッドにより腕が動かされて回復訓練を行う。
医師及び作業療法士は、行う訓練の目的、患者の身長、肩の高さ、不自由な腕の可動範囲及び/又はアタッチメントの種類等を総合的に判断して、操作ロッドの長さを適切に設定する。操作ロッドは患者に応じてロッド長さが設定されるが、患者によっては操作ロッドを伸縮方向に動作させて機能回復訓練を行うこともある。
本発明の一見地に係る上肢訓練装置は、訓練を受ける人の上肢を訓練可能な上肢訓練装置である。上肢訓練装置は、フレームと、操作ロッドと、傾動操作力検出機構と、を備えている。操作ロッドは、全方向に傾動可能にフレームに支持され、訓練を受ける人の手によって操作される。傾動操作力検出機構は、フレームと操作ロッドとの間に配置され、負荷部材と、検出部と、を有している。負荷部材は、操作ロッドの傾動操作において、傾動方向に係わらず傾動量に対応して所定の弾性抵抗力で変位する。検出部は、負荷部材の変位により操作ロッドに作用する傾動操作力及び操作ロッドの傾動方向を検出可能である。
この上肢訓練装置では、訓練を受ける人が操作ロッドを傾動操作すると、負荷部材が操作力及び傾動方向に応じて変位する。操作ロッドの傾動操作において、負荷部材は、傾動方向に係わらず傾動量に対応して所定の弾性抵抗力を発生して変位する。この変位を検出部が検出して訓練を受ける人の傾動方向及び傾動操作力を含む傾動操作ベクトルが検出される。ここでは、負荷部材が傾動方向に係わらず傾動量に対応して所定の弾性抵抗力を発生して変位するので、負荷部材の方向依存性を抑えて検出部が傾動操作力及び傾動方向を含む傾動操作ベクトルを検出できる。このため、操作ロッドがいずれの方向に傾動操作されても、訓練を受ける人の傾動操作ベクトルを精度良く検出できるようになる。この検出結果を用い、訓練を受ける人に対して、例えば適切な負荷を与えて訓練を受ける人の上肢を訓練できる。
板バネは、中心部位の外周側に配置された外周部位と、第1端が中心部位に接続され、第2端が外周部位に接続された渦巻き部位と、をさらに有してもよい。これにより、外周部位と中心部位との間に渦巻き部位が配置され、中心部位に配置された操作ロッドの動きに対して渦巻き部位が変形しやすくなる。
負荷部材は、偶数枚の板バネを有し、半分の板バネと残りの半分の板バネとで表裏反転して交互に重ねて配置されてもよい。この場合には、板バネの向きが表裏の二種類になりさらに表裏二種類の板バネが交互に重ねて配置されるので、さらに負荷部材の方向依存性を抑えて精度良く傾動操作ベクトルを検出できる。
負荷部材は、4枚の板バネを有し、2枚の板バネと残りの2枚の板バネとが表裏反転して、好ましくは交互に重ねて配置され、かつ同じ向きに配置された2枚の板バネが位相を180度ずらして配置されてもよい。これにより、表裏及び位相が異なる四種類の板バネが重ねて配置されるので、さらに負荷部材の方向依存性を抑えて精度良く傾動操作ベクトルを検出できる。
スペーサは、外周部位と同形状であってもよい。これにより、板バネの外周部位とスペーサとを重ねて配置してもスムースな外観を得ることができ、負荷部材を操作ロッドの傾動方向のストッパ部材として用いやすくなる。
外周部位は真円形状であってもよい。これにより、スペーサと外周部位とが同じ真円形状になるので、負荷部材をストッパ部材として用いても、傾動方向に係わらず負荷部材をフレームに対して点接触で接触させることができる。このため、傾動方向に係わらず操作ロッドを同じ傾動角度で規制しやすい。
連結部位は、所定の角度範囲に偏って配置されてもよい。連結部位は方向依存性が大きいものの所定の角度範囲に偏って配置されているので、位相を変えて連結部位を配置することにより、連結部位による方向依存性を打ち消すことができる。
円弧部位は、渦巻き部位の3/4の角度範囲を占めてもよい。これにより、円弧部位が渦巻き部位の多くの領域を占めるので、渦巻き部位の方向依存性が小さくなる。
複数の板バネは、一括してフレームに取り付けられてもよい。これにより、負荷部材の着脱が容易である。
負荷部材は、金属線材を巻き線加工して形成された螺旋バネでもよい。金属線材製の螺旋バネは、加工か容易である。
負荷部材は、金属帯材を渦巻き加工して形成されたぜんまいバネでもよい。金属板材製のぜんまいバネは、加工が容易である。
負荷部材は、同芯状に襞が形成された円板形状のゴム部材でもよい。ゴム部材は、加工が容易で安価に製造できる。
図1及び図2において、本発明の一実施形態による上肢訓練装置1は、脳血管障害及び脊椎損傷等の障害のために、上肢(特に、腕)の運動機能が損なわれた患者Tに対して上肢の回復訓練を行うための上肢運動機能回復支援を行う機能を有している。
上肢訓練装置1は、訓練装置本体3と、椅子4と、訓練装置本体3と椅子4とを連結する連結機構5と、訓練装置本体3に固定されモニタ7が固定されるモニタスタンド6と、を備えている。なお、以降の説明において、前後方向とは図1のX方向であり、左右方向とは図1のY方向であり、上下方向とは図1のZ方向である。本明細書中では、椅子4に座る患者Tの視点において前後左右の方向を定義し、前方を装置の奥側、後方を装置の手前側と表す場合がある。ただし、後述するように、操作ロッド15は傾動するため、ここでは、操作ロッド15が床面に対して垂直上方に向いているときの方向をZ方向と定義し、Z方向に垂直な平面上にX方向及びY方向は定義される。
訓練装置本体3は、図3及び図4に示すように、固定フレーム11及び可動フレーム12を有するフレーム10と、傾動抵抗付与機構13と、傾動操作力検出機構14と、操作ロッド15と、伸縮抵抗付与機構16と、伸縮操作力検出機構17と、外装カバー18と、を備えている。固定フレーム11は、床面FLに配置可能である。可動フレーム12は、第1傾動中心C1から前後X方向及び左右Y方向を含む全方向で傾動可能に固定フレーム11に支持されている。
固定フレーム11は、図3及び図5に示すように、床面FLを移動可能又は床面FLに固定設置可能なベースフレーム21と、ベースフレーム21上面に立ち上がり固定された第1支持ブラケット22及び第2支持ブラケット23と、を有している。ベースフレーム21は、後部(図5の右下端部)が概ね半円形の板状のフレームである。ベースフレーム21の後部下面には、キャスタ付きの自在車輪21aが一つ配置され、前部下面には左右方向に間隔を隔てて配置された一対の固定車輪21bが配置されている。また、ベースフレーム21の前後方向の中央部の両側には、訓練装置本体3を床面FL上に移動不能に配置するための、固定用の一対のアジャスタ21cが配置されている。ベースフレーム21の前部中央には、モニタスタンド6の下端が固定されるスタンド固定部21dが配置されている。また、ベースフレーム21の前部上方には、スタンド支持板25がスタンド固定部21dに平行で左右方向に延びて配置されている。スタンド支持板25は、左右端がベースフレーム21に立ち上がり固定された一対の固定ブラケット26により固定されている。
図3に示すように、スタンド支持板25は、中央部にモニタスタンド6の基端部6aを回転不能に支持するスタンド支持孔25aを有している。さらに、モニタスタンド6の基端部6aの先端は、ベースフレーム21のスタンド固定部21dに形成された孔(図示せず)に回転不能に固定されている。このように、モニタスタンド6の基端部6aがベースフレーム21とスタンド支持板25によって上下2箇所で移動不能に支持されているため、モニタスタンドは半径方向にも傾き方向にも変位し難い。したがって、モニタスタンド6に外力が作用してベースフレーム21に対して傾こうとしても、モニタスタンド6のベースフレーム21に対する姿勢は堅く維持される。つまり、モニタスタンド6の取り付け強度が高くなっており、モニタスタンド6が取り付け部分に対してぐらつくような不具合が生じにくい。なお、後述するようにモニタスタンド6はキャリーハンドルの一部としても機能しているので、上述のように取り付け強度が向上していることは重要である。
可動フレーム12は、図7、図8及び図9に示すように、第1ジンバル機構30を有している。第1ジンバル機構30は、固定フレーム11に回動自在に装着された第1可動部分31と、第1可動部分31に回動自在に装着された第2可動部分32と、を有している。
図5及び図8を参照して、傾動抵抗付与機構13は、外側の第1可動部分31を回動駆動するための電動のX軸モータ35と、X軸モータ35の出力軸の回転を減速して伝えるX軸減速機構36と、を有している。また、傾動抵抗付与機構13は、内側の第2可動部分32を回動駆動するための電動のY軸モータ33と、Y軸モータ33の出力軸の回転を減速して伝えY軸減速機構34と、をさらに有している。
Y軸モータ33及びY軸減速機構34は、例えば、外側の第1可動部分31に固定されている。Y軸減速機構34は、第2可動部分32に連結され、Y軸モータ33の出力軸の回転を1/60程度の減速比で減速して第2可動部分32に伝える。Y軸モータ33は、Y軸減速機構34より上下Z方向において床面FLに近い位置に配置され、図示を省略する歯付きベルトによりY軸減速機構34に連結されている。
傾動抵抗付与機構13は、傾動操作力検出機構14が検出した患者Tの操作力に応じてY軸モータ33及びX軸モータ35の角度位置及び角度変位量の少なくとも一つと回転方向を駆動制御して操作ロッド15に抵抗を付与する。このY軸モータ33及びX軸モータ35は、第1傾動中心C1より下方に配置されている。
傾動操作力検出機構14は、図5〜図9に示すように、フレーム10の可動フレーム12と、操作ロッド15との間に配置されている。傾動操作力検出機構14は、前述したように患者Tの傾動操作により操作ロッド15に加わる、前後X方向及び左右Y方向を含む第1傾動中心C1から全方向の傾動操作力及び傾動方向を含む傾動操作ベクトルを検出するための機構である。すなわち、傾動操作力検出機構14は、操作ロッド15の傾動操作時の患者Tの操作力の方向とその操作力の大きさとを検出する。傾動操作力検出機構14は、負荷部材42と、ベクトル検出部39と、を有している。負荷部材42は、操作ロッド15の傾動操作において、傾動方向に係わらず傾動量に対応して所定の弾性抵抗力で変位する。ベクトル検出部39は、負荷部材42の変位により操作ロッド15に作用する傾動操作力及び操作ロッド15の傾動方向を検出する。ベクトル検出部39は、第2ジンバル機構40と、X軸ポテンショメータ41bと、Y軸ポテンショメータ41aと、を有している。
4枚の板バネ45は、図9及び図10に示すように、それぞれ、金属薄板を切り抜いて形成されており、同一形状である。4枚の板バネ45の間及び最上層には、金属薄板製のスペーサ46aが配置されている。これにより、負荷部材42の変位時の板バネ45同士の干渉を避けることができ、板バネ45は中心部位45aが外周部位45bに対して変位しやすくなる。このため、精度良く傾動操作ベクトルを検出できる。各板バネ45は、中心部位45aと、外周側の外周部位45bと、一端が中心部位45aに接続され他端が外周部位45bに接続された渦巻き部位45cと、を有している。操作ロッド15の下端部が板バネ45の中心部位45aに配置され、渦巻き部位45cが操作ロッド15の傾動操作力に応じて変位する。具体的には、操作ロッド15が固定された第4可動部分44の固定ブラケット44bの先端部が中心部位45aに固定されている。渦巻き部位45cが外周部位45bと中心部位45aとの間に配置されているので、中心部位45aに固定された操作ロッド15は、外周部位45bに対して変形しやすい。渦巻き部位45cの幅は、実質的に一定である。これにより、傾動方向に係わらず渦巻き部位45cが傾動量に対して所定の弾性抵抗力を発生しやすい。
渦巻き形状の板バネ45は、外周部位45b及び中心部位45aの加工が容易であり、かつ精度良く加工を行える。このため、方向依存性を抑えた負荷部材を精度良く容易に作成できる。
操作ロッド15は、図6に示すように、傾動操作力検出機構14により前後X方向及び左右Y方向に傾動可能に可動フレーム12に軸支持されている。図3を参照して、操作ロッド15は、操作ロッド本体57と、アタッチメント取付部59と、を有している。操作ロッド本体57は、伸縮機構47と、伸縮機構47の周囲を覆うロッドカバー48と、を有している。
特に、この上肢訓練装置1では、ストッパ部24dが、操作ロッド15の患者Tから見て前方への最大傾斜を決定している。このため、患者Tが、操作ロッド15を必要以上に前方に大きく操作してしまったとしても、患者Tは前のめりに倒れることなく安全に訓練できる。
アタッチメント取付部59は、図23及び図24に示すように、可動ステイ50に装着される装着部材70と、装着部材70に軸方向に移動自在に装着される軸移動許可部材80と、装着部材70と軸移動許可部材80との間に配置されるすべり軸受90と、可動ステイ50に対する軸方向以外の力(off−axis force)を吸収する弾性部材94(吸収部材)と、弾性部材94を位置決めするための複数の位置決め部材95と、伸縮操作力検出機構17において操作ロッド15に加わる上下Z方向の操作力を検出する際の基準となる基準部材88とを有している。
図14を参照して、伸縮抵抗付与機構16は、前述したZ軸モータ61を有している。伸縮抵抗付与機構16は、伸縮操作力検出機構17により検出された伸縮操作力に応じて、Z軸モータ61を駆動して操作ロッド15の伸縮操作に抵抗を付与、アシスト又は強制的に可動する。また、伸縮抵抗付与機構16は、訓練高さを調整する目的で、操作ロッド15を伸縮させる伸縮駆動部としても機能する。伸縮抵抗付与機構16のZ軸モータ61は、可動フレーム12の軸支持位置、すなわち、第1ジンバル機構30の回動軸芯X1及び回動軸芯Y1を含む平面より下方に(床面FLに近い位置に)配置されている。すなわち、伸縮駆動部は、第2ジンバル機構40の回動軸芯X2及び回動軸芯Y2も同じ上下Z方向位置であるため、Z軸モータ61は、操作ロッド15の傾動支点位置より床面FLに近い位置に配置されている。Z軸モータ61には、図11に示すように、Z軸方向の位置を検出するためのZ軸ロータリエンコーダ63が設けられている。
さらに、第1傾動中心C1と第2傾動中心C2とが、同じ位置に配置されているので、上肢訓練装置1の上下方向の高さを低くできる。
さらに、Z軸モータ61の出力軸61aは操作ロッド15の伸縮方向に沿って延びており、操作ロッド15のボールネジ軸55は、出力軸61aと同芯にカップリング62により連結され、出力軸61aと一体回転可能である。これにより、Z軸モータ61を含む重量物を操作ロッド15の真下にのみ配置でき、上肢訓練装置1の平面寸法を小さくできる。
図11に示すように、伸縮操作力検出機構17は、軸変位検出部17aを有している。軸変位検出部17aは、装着部材70に対する軸移動許可部材80の軸方向の位置を、検出する。軸変位検出部17aは、操作ロッド15の内部に配置されており、装着部材70の基準部材88に接触している。
外装カバー18は、第1ジンバル機構30と第2ジンバル機構40等の内部機構を外部に露出しないように上から覆うカバー構造である。外装カバー18は、図1〜図4に示すように、訓練装置本体3の下部の周囲を覆う本体カバー200の上部に装着され、本体カバー200とともに訓練装置本体3の内部を覆っている。このように外装カバー18が第1ジンバル機構30と第2ジンバル機構40を覆っているので、埃やゴミが第1ジンバル機構30と第2ジンバル機構40に付着するのが防止される。また、人が誤って第1ジンバル機構30と第2ジンバル機構40に触れてしまうことが防止される。
第2移動カバー202は、可動フレーム12の第2可動部分32に固定されている。より具体的には、図5〜図9に示すように、第2可動部分32には上方に延びる連結フレーム207が設けられており、連結フレーム207の上端に第2移動カバー202が固定されている。具体的には、図21に示すように、第2移動カバー202の小径開口縁202bから下方に向かって円筒状部分202cが延びており、筒状部分202cが連結フレーム207に連結されている。患者Tが操作ロッド15を傾動させて、操作ロッド15が可動フレーム12に対して相対移動した場合に、第2移動カバー202は第1移動カバー201と相対移動可能であり、第2移動カバー202から第1移動カバー201に作用する抵抗が少なく又はほとんど無いようになっている。したがって、操作ロッド15を操作する操作力が小さい場合でもほぼ正確に操作力を検知できる。特に、図22に示すように、第1移動カバー201のドーム形状部分201aの下面と第2移動カバー202のドーム形状部分202a上面との間には、隙間S1が確保されることが好ましい。これによれば、第1移動カバー201と第2移動カバー202は接触していないので、第1移動カバー201と第2移動カバー202とが相対移動したときに、両者間で摩擦抵抗が生じない。したがって、傾動操作力検出機構14は、患者Tの傾動操作により操作ロッド15に加わる操作力及び操作力の方向を示す傾動操作ベクトルを、小さい操作力であっても正確に検出できる。
なお、第2移動カバー202は、可動フレーム12に固定されているので、カバー構造の強度が向上している。
第1従動カバー203及び第2従動カバー204は、前述のように、第2移動カバー202の動きに従動する。ここで、第1従動カバー203と第2従動カバー204が摩擦又は互いに衝突したとしても、そのような現象は傾動操作力検出機構14に影響を与えない。なぜなら、第2移動カバー202は可動フレーム12に固定されているからである。
なお、操作ロッド15が可動フレーム12に対して傾動可能な量は、可動フレーム12が固定フレーム11に対して傾動可能な量より小さく設定されている。したがって、従属カバーは、第1移動カバー201と第2移動カバー202との間ではなく、第2移動カバー202と固定カバー205との間に配置されている。それに対して、もしも従属カバーが第1移動カバー201と第2移動カバー202との間に配置されると、操作ロッドが操作されるときに操作ロッドは従属カバーを動かす必要が出てくるので、患者の操作力に対して若干の抵抗力が発生してしまい、それは好ましくない。
図27及び図28を参照して、椅子4は、椅子本体511と、脚部512とを有している。椅子本体511は、座席511aと、背もたれ511bと、肩レスト511cとを有している。脚部512は、椅子本体511から下方に延びる柱部材512aと、柱部材512aの下端から放射状に延びる複数の脚512bと、脚512bの先端に取り付けられたキャスタ512cとを有している。柱部材512aは、例えば六角柱であり、上下両端において他の部材と回転不能に連結されている。キャスタ512cには、それぞれ回り止め機構(図示せず)が設けられている。
(4−1)連結機構の基本的機能
連結機構5は、椅子4と訓練装置本体3とを一体に連結する。連結機構5は、椅子4が連結機構5によって訓練装置本体3に連結された状態を維持しながら、椅子4を右腕訓練位置と左腕訓練位置との間で移動可能とし、右腕訓練位置321と左腕訓練位置322とで位置調整及び固定される(図27参照)。ここで、「固定される」とは、椅子4が訓練装置本体3に対して位置を変更できなくなり、向きも変更できなくなった状態をいう。したがって、椅子4を上肢の訓練条件に応じた適切な位置に容易に固定できる。また、椅子4は連結機構5によって訓練装置本体3に固定された状態を維持されるので、患者Tが訓練装置本体3の操作ロッド15を操作中に椅子4が動き出すような不具合が生じない。したがって、患者Tの上肢を正確に訓練できる。
図36及び図37に示すように、連結機構5は、第1アーム501と、第2アーム502とを有している。第1アーム501の第1端部501aと、第2アーム502の第1端部502aとは、第1連結部503によって回動可能に連結されている。
第1アーム501の第2端部501bと訓練装置本体3とは、第2連結部504によって回動可能に連結されている。第2連結部504は、訓練装置本体3の前後X方向後ろ側(装置の手前側)に設けられた固定部506に固定されている。
第2アーム502の第2端部502bと椅子4とは、第3連結部505によって回動可能に連結されている。第3連結部505には、リング状の固定部材507が固定されている。固定部材507は、椅子4の柱部材512aに回動不能に固定されている。
なお、第1アーム501,第2アーム502及び第1連結部503は、椅子4の脚512bより高い位置に配置されているので、両者が互いに干渉することはない。
図36は、椅子4を右腕訓練位置321に配置する場合の椅子4と訓練装置本体3との位置関係を示している。この図では、訓練装置本体3の操作ロッド15の位置を基準として、椅子4が右腕訓練位置321において固定されるべき座標を図示している。
第1連結部503は、主に、上側の第1部材521と、下側の第2部材522と、ロック機構523とを有している。
第2ロック部材526は、第1ロック部材525の下方に配置された環状の板状部材である。第2ロック部材526は、外周縁に複数の第2歯526aを有している。第2歯526aは、斜め上側に延びており、第1ロック部材525の第1歯525aに係合可能となっている。第2ロック部材526の内周縁は、ネジ係合部529を介して回転シャフト524の外周面に係合している。
なお、第1歯525aと第2歯526aは一定のピッチで形成されている。つまり、第1連結部503によって、第1部材521と第2部材522はその一定のピッチ単位で回動させた位置で固定可能になっている。
以上に述べたように、連結機構5が第1連結部503、第2連結部504及び第3連結部505を有しているので、椅子4を所定の訓練位置の範囲内で自由に位置決めできる。また、マーク531を目的とする目盛り532に合わせることで、一度設定した固定位置を簡単に再現できる。例えば、医師が各連結部においてマーク531が指すべき数値のセットを予め患者Tに伝えておけば、患者Tはその数字が再現されるように各連結部を調整すればよい。また、上記の説明は、椅子4を訓練装置本体3に連結した状態における位置調整に関するものであるが、椅子4を訓練装置本体3から連結解除してその後に両部材を別の場所に運んで組み立てる場合にも当てはまる。
さらに、全ての連結部503〜505を締めた状態にすれば、椅子4は訓練装置本体3に対して十分な強度で接続される。その結果、椅子4は訓練中に訓練装置本体3に対して移動しない。また、連結機構5によって、椅子4又は訓練装置本体3が転倒しにくくなっている。
上肢訓練装置1は、図28に示すように、リモコン541と、リモコン用取り付け座542と、を備えている。リモコン541は、患者Tが例えば健常な腕で訓練装置本体3を操作するための装置である。リモコン541と訓練装置本体3とは、有線又は無線で接続されている。リモコン用取り付け座542は、椅子4の左右両側に取り付け可能である。リモコン用取り付け座542は椅子4の左右両側に取り付けられても良いが、実際にはリモコン用取り付け座542を患者Tに対して訓練側の腕と反対側に取り付ければよい。その結果、患者Tは、訓練していない健常な腕によってリモコン541を操作できる。
なお、リモコン用取り付け座542の上面とリモコン541の下面には、面ファスナー(図示せず)が貼られ、この面ファスナーによって両者が固定されている。したがって、リモコン541は、リモコン用取り付け座542から脱落しにくい。
なお、操作ボタン545〜547と非常停止ボタン544との間には、カーソルキー548が設けられている。図41に示すようにカーソルキー548の操作面は筐体543の上面543dから突出しているが、カーソルキー548は単に操作の設定を行う際にのみ使用されるのであって訓練装置本体3の重大な動作を実行させることはないので、特に安全性の問題は生じない。
椅子4が訓練装置本体3に対して右腕訓練位置321又は左腕訓練位置322に配置されるのに対応して(図27参照)、モニタ7を患者Tが見やすい位置に移動させる構成を説明する。この構成は、主に、モニタスタンド6に装着されてモニタ7を支持するモニタアーム301からなる。なお、モニタ7は液晶ディスプレイといった薄型ディスプレイである。
なお、モニタスタンド6、モニタ7及びモニタアーム301は、訓練装置本体3に対して一体的不可分に設けられている(つまり、別体の装置ではない)ので、運搬等の取り扱いが容易であり、さらに各装置同士の位置決めが容易かつ正確に行われる。
なお、以上のモニタ7の左右Y方向移動が防止された状態において、図35に示すように、モニタ移動用ハンドル306のハンドル部306bは真下に向かって延びている。
なお、この実施例では、モニタ移動用ハンドル306は左右方向両側にハンドル部306bを有しているので、操作者は、モニタ7に対して左右Y方向のどちら側にいたとしても、容易にモニタ移動用ハンドル306を操作できる。
このように運搬用ハンドル310が目立っておりかつ使いやすい位置・形状であるので、操作者は、上肢訓練装置1を運搬するときに、自然と運搬用ハンドル310をつかむ。つまり、操作者が運搬のためにモニタ7又はモニタアーム301をつかむことが生じにくい。以上より、上肢訓練装置1が外力によって破損しにくい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態および変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
3 訓練装置本体
4 椅子
5 連結具
6 モニタスタンド
7 モニタ
10 フレーム
11 固定フレーム
12 可動フレーム
13 傾動抵抗付与機構
14 傾動操作力検出機構
15 操作ロッド
16 伸縮抵抗付与機構
17 伸縮操作力検出機構
39 ベクトル検出部
42 負荷部材
45 板バネ
45a 中心部位
45b 外周部位
45c 渦巻き部位
45d 第1円弧部位
45e 第2円弧部位
45f 第1連結部位
45g 第2連結部位
45h 第3連結部位
46a スペーサ
46b ワッシャ
Claims (13)
- 訓練を受ける人の上肢を訓練可能な上肢訓練装置であって、
フレームと、
全方向に傾動可能に前記フレームに支持され、前記訓練を受ける人の手によって操作される操作ロッドと、
前記フレームと前記操作ロッドとの間に配置され、前記操作ロッドの傾動操作において、傾動方向に係わらず傾動量に対応して所定の弾性抵抗力を発生して変位する負荷部材と、前記負荷部材の変位により前記操作ロッドに作用する傾動操作力及び前記操作ロッドの傾動方向を検出可能な検出部と、を有する傾動操作力検出機構と、を備え、
前記負荷部材は、少なくとも一枚の渦巻き形状の板バネを含み、
前記板バネは、金属板を切り抜いて形成され、前記操作ロッドの下端部が配置される中心部位を有する、上肢訓練装置。 - 前記板バネは、前記中心部位の外周側に配置された外周部位と、第1端が前記中心部位に接続され、第2端が前記外周部位に接続された渦巻き部位と、をさらに有する、請求項1に記載の上肢訓練装置。
- 前記負荷部材は、上下に重ねて配置された複数枚の前記板バネを含み、
複数枚の前記板バネは、少なくとも一枚の前記板バネの前記渦巻き部位の回転方向の位相がずれて配置されている、請求項2に記載の上肢訓練装置。 - 前記負荷部材は、偶数枚の前記板バネを有し、
半分の前記板バネと残りの半分の前記板バネとで表裏反転して重ねて配置されている、請求項2又は3に記載の上肢訓練装置。 - 前記負荷部材は、4枚の前記板バネを有し、
2枚の前記板バネと残りの2枚の前記板バネとが表裏反転して重ねて配置され、かつ同じ向きに配置された2枚の前記板バネが位相を180度ずらして配置されている、請求項4に記載の上肢訓練装置。 - 上下に重ねて配置された前記複数の板バネの間に配置された複数枚の板状のスペーサをさらに備える、請求項3〜5のいずれかに記載の上肢訓練装置。
- 前記スペーサは、前記外周部位と同形状である、請求項6に記載の上肢訓練装置。
- 前記外周部位は真円形状である、請求項7記載の上肢訓練装置。
- 前記渦巻き部位は、同芯に配置された半径が異なる複数本の円弧部位と、内外周側の前記円弧部位に連結される複数の連結部位と、を有する、請求項2〜8のいずれかに記載の上肢訓練装置。
- 前記複数の連結部位は、所定の角度範囲に偏って配置されている、請求項9に記載の上肢訓練装置。
- 前記円弧部位は、前記渦巻き部位の3/4以上の角度範囲を占める、請求項9又は10に記載の上肢訓練装置。
- 前記渦巻き部位の幅は一定である、請求項2〜11のいずれかに記載の上肢訓練装置。
- 前記複数の板バネは、一括して前記フレームに取り付けられている、請求項3〜12のいずれかに記載の上肢訓練装置。
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