JP6513496B2 - 足首関節運動支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、足首関節の底屈・背屈運動を支援することができる足首関節運動支援装置に関する。

静脈血栓塞栓症は、下肢や上腕その他の静脈に血栓が生ずる疾患である。この血栓が血流に乗って肺へ流れ肺動脈が詰まると肺塞栓症となる。更には肺動脈が詰まるとその先の肺胞には血液が流れずガス交換ができなくなり呼吸困難をきたし最悪の場合は死亡する。この静脈血栓塞栓症の原因は下肢の静脈血の鬱帯が一因であり、その対策として例えば麻痺や療養のため長期臥床を余儀なくされる場合に患者の下肢例えば足首を動かして静脈血の鬱帯の発生を防止する。かかる患者の足首を動かすのを支援する装置として、足首関節運動支援装置がある。

足首関節運動支援装置について一例を挙げると、足首関節の屈曲側に配置され関節運動を支援する力を発生させる伸縮自在なベローズと、ベローズ内の空気圧を調整可能な空気圧調整部と、一方側がベローズに接続されるとともに他方側が空気圧調整部に接続される配管と、長板状の金属板を長手方向に対して垂直に折り曲げた形状であって、ベローズの両端部側に接続されるとともにベローズの伸縮に起因する足首関節運動を支援する回動力を足首関節に伝える伝達部材と、ベローズの複数の環状溝の配列方向と垂直な方向であり、かつ、足首関節と対向する側でベローズを弾性的に拘束する弾性部材と、伝達部材を下肢に装着するベルト部材を備えている足首関節運動支援装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のものは、ベローズが弾性部材によりベローズの複数の環状溝の配列方向と垂直な方向であり、かつ、足首関節と対向する側で弾性的に拘束されているため、ベローズへの空気の供給が行われるとベローズが略円孤状に伸張し、足首関節を底屈させる回動方向の力を発生させる。また、ベローズが弾性部材により弾性的に拘束されているため、ベローズへの空気の排出が行われるとベローズが収縮し、足首関節を背屈させる回動方向の力を発生させる。

特許第４７１６４５６号公報（特許請求の範囲，段落００８５〜００８８，図１５Ａ，図１５Ｂ）

ところで、人体の構造において、足首関節の背屈は踝を中心として足が人体の頭側に回動するものであり、また、足首関節の底屈は踝を中心として足が人体の頭側と対向する側に回動する。すなわち、人体の足は踝を中心として揺動することができる。このため、足首関節運動支援装置は、ユーザの足に対してユーザの踝を中心とした円弧状に回動力を働かせるものが、動作がスムーズで装着違和感のない足首関節の底屈・背屈運動をユーザに支援できる。

しかし、特許文献１に記載のものは、ベローズへの空気の供給が行われるとベローズが略円孤状に伸張し、足首関節を底屈させる回動方向の力を発生させるものではあるが、常にベローズをユーザの踝を中心として円弧状に伸張するようにベルト部材で固定するのは手間がかかると共に、ベルト部材の取り付け位置が使用開始から時間が立つとずれてしまう問題があった。ベルト部材の取り付け位置がずれる等が原因で、ベローズがユーザの踝付近を中心として円弧状に伸張しなくなると、ベローズの伸張力が円弧状の伸張方向以外の方向に働いてしまい、動作がスムーズではなくなると共にユーザの装着違和感が顕著であった。また、ベルト部材の取り付け位置が一度ずれると、ベローズの伸張力のうち円弧状の伸張方向以外の方向に働く力が強まってベルト部材の固定が緩んでしまい、ベルト部材の取り付け位置が更にずれるという悪循環に陥り易かった。

また、本発明者らは、人体の構造において、例えば人が仰臥位の姿勢で後下腿を支持された状態で足首関節を底屈した状態から背屈した状態にすると、後下腿の張りにより踝の位置が左斜め上方（仰臥位の姿勢時に足を左、頭を右に見た方向）に移動する現象があることを発見し、この踝の移動に装置の回動の中心を常に追随することができれば、足首関節運動支援装置の動作がスムーズであると共にユーザの装着違和感を軽減することができることを見出した。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、動作がスムーズであると共にユーザの装着違和感を軽減することができる足首関節運動支援装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る足首関節運動支援装置は、仰臥位姿勢のユーザの足首関節の底屈・背屈運動を支援する足首関節運動支援装置であって、 ユーザの下腿に固定される下腿ホルダを備える基部と、 上記基部に対して回動可能に第１の回動軸により支持される連結部材と、 上記連結部材に対して回動可能に第２の回動軸によりユーザの踝の側方で支持され、ユーザの足裏が接触するソール板を備えると共に足に固定される足ホルダと、 足首関節の屈曲側に配置されると共に、上記下腿ホルダに一端が連結され他端が上記足ホルダに連結されるベローズと、 上記ベローズと連通する配管と、 上記配管を通じて、上記ベローズへの動作流体の供給、及び、上記ベローズからの動作流体の排出を行い、足首関節の底屈・背屈運動を支援する力を発生させる内圧調整部と、を備え、 上記第２の回動軸は、上記連結部材に形成された長孔に摺動を許容された状態で遊挿されている、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することによって、ベローズへ動作流体の供給が行われるとベローズが略円孤状に伸張し第２の回動軸を中心として足ホルダを足首関節の底屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸はユーザの踝の側方に配置されているため、ユーザの踝を中心として足首関節を底屈運動させる方向の力を発生させることができる。

また、ベローズから動作流体の排出が行われるとベローズが収縮し第２の回動軸を中心として足ホルダを足首関節の背屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸はユーザの踝の側方に配置されているため、ユーザの踝を中心として足首関節を背屈運動される方向の力を発生させることができる。

ところで、仰臥位の姿勢で後下腿を支持された状態で足首関節を底屈した状態から背屈した状態にすると、後下腿の張りにより踝の位置が左斜め上方（仰臥位の姿勢時に足を左、頭を右に見た方向）に移動する現象がある。一方、足首関節を背屈した状態から底屈した状態にすると、後下腿の張りが解除され踝の位置が右斜め下方に移動する現象がある。

この現象による踝の移動に対応すべく、この発明に係る足首関節運動支援装置は、第２の回動軸により足ホルダを支持する連結部材が、基部に対して第１の回動軸により回動可能に支持されているため、連結部材の回動により第２の回動軸を移動することができる。このため、上記踝の移動があっても、第２の回動軸を、上記踝の移動に追随して移動させ常にユーザの踝の側方に配置することが可能となり、常にユーザの踝を中心として足首関節を底屈・背屈運動させる方向の力を発生させることができる。
更に、第２の回動軸は、連結部材に形成された長孔に摺動を許容された状態で遊挿されているので、第２の回動軸は連結部材の回動による移動のみならず長孔での摺動による移動をすることができる。このため、第２の回動軸の上記踝の移動を追随する移動の精度を上げることができる。

この場合、上記長孔は、長方形における短辺を円弧に変えた形状であって、上記第１の回動軸方向に短辺を向けた方向で上記連結部材に形成される方がよい（請求項２）。

この場合、上記足ホルダは、少なくともユーザの踵から踝までを包囲するヒールグリップを備える方がよい（請求項３）。

このように構成することによって、足への足ホルダの装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。

この場合、上記足ホルダは、ユーザの足背に配置されると共に上記ソール板と連結しユーザの足を包囲して固定する第１の固定部を備え、上記第１の固定部に上記ベローズが連結される方がよい（請求項４）。

このように構成することによって、足への足ホルダの装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。

この場合、上記下腿ホルダは、ユーザの後下腿を支持する支持台と、ユーザの前下腿に配置されると共に上記支持台と連結しユーザの下腿を包囲して固定する第２の固定部を備え、上記第２の固定部に上記ベローズが連結される方がよい（請求項５）。

このように構成することによって、下腿への下腿ホルダの装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。

また、上記第１の固定部に上記ベローズの取り付け角度を調整する第１の角度調整手段を備えると共に、上記第２の固定部に上記ベローズの取り付け角度を調整する第２の角度調整手段を備える方がよい（請求項６）。

このように構成することによって、足首関節の底屈角度及び背屈角度を調整することができる。

この場合、上記ベローズは、上記足ホルダの上記第２の回動軸を中心とする最大底屈角度と最大背屈角度の差が５０度以下になるように軸方向の長さが規制される方がよい（請求項７）。

このように構成することによって、足ホルダの遥動可能角度を規制して安全性を確保することができる。

この場合、上記連結部材の所定角度以上の回動を規制するストッパを設ける方がよい（請求項８）。

このように構成することによって、連結部材が過度に回動するのを防止できるため足首への負担を減少することができると共に安全性を確保することができる。

この場合、上記動作流体は、空気である方がよい（請求項９）。

本発明の足首関節運動支援装置によれば、上記のように構成されているので、常にユーザの踝を中心として足首関節を底屈・背屈運動させる方向の力を発生させることができるので、動作がスムーズであると共にユーザの装着違和感を軽減することができる。

この発明に係る足首関節運動支援装置を示す概略側面図である。 図１のＸ部概略拡大図である。 上記足首関節運動支援装置のレッグ装着部の分解斜視図である。 レッグ装着部本体の分解斜視図である。 足ホルダの第１の固定部の分解斜視図である。 下腿ホルダの第２の固定部の分解斜視図である。 この発明における内圧調整部の構成を説明するための概略説明図である。 レッグ装着部を左下肢に装着する手順を示す概略側面図（ａ）（ｂ）である。 ベローズ内を正圧にした際の状態を説明するための概略側面図（ａ）、ベローズ内を負圧にした際の状態を説明するための概略側面図（ｂ）、である。 図９（ａ）のＹ部概略拡大図である。 図９（ｂ）のＺ部概略拡大図である。

以下、本発明の実施形態に係る足首関節運動支援装置について、図面を参照して説明する。この発明に係る足首関節運動支援装置は、図１に示すように、レッグ装着部１と、レッグ装着部１を構成するベローズ８０と連通する配管９０と、配管９０を通じて、ベローズ８０への動作流体の供給、及び、ベローズ８０からの動作流体の排出を行い、足首関節の底屈・背屈運動を支援する力を発生させる内圧調整部１００と、で主に構成されている。

レッグ装着部１は、図１で示すように、ユーザの後下腿を支持する支持台２１と、ユーザの前下腿に配置されると共に支持台２１と連結しユーザの下腿を包囲して固定する第２の固定部２２により構成される下腿ホルダ２０を備える基部１０と、基部１０に対して回動可能に第１の回動軸２により支持される連結部材４０と、連結部材４０に対して回動可能に第２の回動軸３によりユーザの踝の側方で支持され、ユーザの足裏が接触するソール板３１とユーザの足背に配置されると共にソール板３１と連結しユーザの足を包囲して固定する第１の固定部３３を備える足ホルダ３０と、足首関節の屈曲側に配置されると共に、下腿ホルダ２０に一端が連結され他端が足ホルダ３０に連結されるベローズ８０と、で主に構成されている。

基部１０は、図２，４で示すように、このレッグ装着部１を載せ置く載置面に接する略矩形状の底板１０ａと、底板１０ａの対向する一対の縁部から鉛直方向に連設されると共に第１の回動軸２が貫通可能な孔部が形成された一対の側壁１０ｂ，１０ｅと、底板１０ａの一の縁部から鉛直方向に略円弧状に連設される円弧壁１０ｃと、底板１０ａの上面に円弧壁１０ｃと平行して凸条に形成される係止条１０ｄと、で構成されている。

支持台２１は、図４で示すように、基部１０の底板１０ａに、円弧壁１０ｃが連設される縁部と対向する縁部に設けられている。支持台２１は、略四面体状の箱体２１ａと、箱体２１ａの上面に形成されユーザの後下腿が嵌合可能な略円弧状かつ凹条に形成される嵌合溝２１ｂと、箱体２１ａの対向する一対の側面から鉛直方向に連設され、後述する第２の固定部２２のバックル２２ｂと係合可能な複数の歯より構成されるストラップを備える一対の固定片２１ｃと、嵌合溝２１ｂの上面に接着される装着感のよいスポンジ材２１ｄと、で構成されている。

連結部材４０は、図２，４で示すように、長方形における両短辺を円弧に変えた形状に形成された基片４０ａと、基片４０ａの一の短辺の先端から略長方形状に突設される第１の係止片４０ｂと、第１の係止片４０ｂが形成された短片付近の基片４０ａを貫通して形成され第１の回動軸２が貫通可能な孔部４０ｄと、基片４０ａの下方の長辺から下方に略台形状に突設される第２の係止片４０ｃと、で構成されている。また、連結部材４０には、第１の係止片４０ｂが形成された短片と対向する短辺付近の基片４０ａを貫通して長孔４１が形成されており、長孔４１は、長方形における両短辺を円弧に変えた形状で、第１の回動軸方向に一の短辺を向けた方向で形成されている。長孔４１は、第２の回動軸３が遊挿可能に形成されている。このように構成される連結部材４０は、２つの連結部材４０が、基部１０の側壁１０ｂ，１０ｅの両内側に沿って平行に配置されると共に孔部４０ｄの下方で連結片４２によって連結されている。

また、連結部材４０は、図２に示すように、第１の回動軸２により支持され基部１０に対してαの方向に回動可能であるが、第２の回動軸３を受ける長孔４１が基部１０に対して６０度（第１の回動軸を中心として頭方向を０度とする。）まで回動すると、第１の係止片４０ｂが上述した係止条１０ｄと接触し、６０度以上回動できないように規制されている。また、第２の回動軸３を受ける長孔４１が基部１０に対して２０度まで回動すると、第２の係止片４０ｃが上述した底板１０ａと接触し２０度以下に回動できないように規制されている。このように、連結部材４０の所定角度以上の回動を規制するストッパを設けることにより、連結部材４０が過度に回動するのを防止できるため足首への負担を減少することができると共に安全性を確保することができる。

ソール板３１は、図３，４で示すように、ユーザの足裏が接触可能な面を備え略長方形状の板状体である。ソール板３１には、足裏が接触する面から直交方向に一対の固定片３１ａが突設されている。固定片３１ａは後述する第１の固定部３３のバックル３３ｂと係合可能な複数の歯より構成されるストラップを備えている。また、ソール板３１には、ソール板３１の一の短辺縁部付近から固定片３１ａと同じ方向にヒールグリップ３２が設けられている。ヒールグリップ３２は、略Ｕ字状形体に形成されユーザの踵から踝までを包囲することができる。また、ソール板３１とヒールグリップ３２には、装着感のよいスポンジ材３１ｂが接着されている。

第２の回動軸３は、図４で示すように、ヒールグリップ３２の両側側面から外側に向けて突設されている。第２の回動軸３は、あらかじめ計測されたユーザの踝の位置情報に基づいてヒールグリップ３２の両側側面に穿孔された穴部に、円筒状に形成された第２の回動軸３を嵌挿して取り付けられる。このように構成することにより、足ホルダ３０は、第２の回動軸３によりユーザの踝の側方で支持される。

足ホルダ３０に嵌挿して取り付けられた第２の回動軸３は、図２で示すように、連結部材４０に形成された長孔４１に摺動を許容された状態で遊挿され、端部に落下防止用のワッシャをねじ止めて連結部材４０に取り付けられている。このため、足ホルダ３０は連結部材に４０に対して図２に示すβの方向に回動可能に第２の回動軸３により支持されると共に、足ホルダ３０は連結部材に４０に対して第１の回動軸方向（図２に示すγの方向）に長孔４１を摺動可能に第２の回動軸３により支持されている。

第１の固定部３３は、図３，５で示すように、ユーザの足背を包囲する半円筒状の包囲面３３ｃを備える本体３３ａと、本体３３ａの足先方向と直交する方向側の両端部に設けられたバックル３３ｂと、本体３３ａの包囲面３３ｃと対向する面に突設された台座３４と、台座３４に螺合して固定されると共にベローズ８０の谷部を挟持片３５ａにより挟持して固定可能な挟持部３５と、包囲面３３ｃに接着される装着感のよいスポンジ材３３ｄと、で構成されている。

この場合、図５で示すように、台座３４は、本体３３ａの包囲面３３ｃと対向する面に突設された略扇形の一対の第１の扇形片３４ａを備え、この第１の扇形片３４ａには、扇形の中心付近に例えば１個のねじ孔３４ｂ、弧付近に複数例えば３個のねじ孔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅが突設方向に間隔を空けて形成されている。一方で、挟持部３５には挟持片３５ａと直交する方向に、略扇形の一対の第２の扇形片３５ｂが形成され、この第２の扇形片３５ｂは扇形の中心付近に１個のねじ孔３５ｃ、弧付近に１個のねじ孔３５ｄが形成されている。

挟持部３５の台座３４への取り付けは、第１の扇形片３４ａと第２の扇形片３５ｂを重ねて、第２の扇形片３５ｂのねじ孔３５ｃから第１の扇形片３４ａのねじ孔３４ｂに、ねじ３６ａを貫通して螺合する。その後、第２の扇形片３５ｂのねじ孔３５ｄから、第１の扇形片３４ａのねじ孔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅのいずれかから選択された一のねじ孔に、ねじ３６ｂを貫通して螺号する。３個のねじ孔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅの選択を変更することにより、包囲面３３ｃに対する挟持片３５ａの角度を変更可能にすることができるため、ベローズ８０の取り付け角度を調整することができる。このように構成することにより、第１の固定部３３にベローズ８０の取り付け角度を調整する第１の角度調節手段を付与することができる。

第２の固定部２２は、図３，６で示すように、ユーザの下腿を包囲する半円筒状の包囲面２２ｃを備える本体２２ａと、本体２２ａの下腿方向と直交する方向側の両端部に設けられたバックル２２ｂと、本体２２ａの包囲面２２ｃと対向する面に突設された台座２３と、台座２３に螺合して固定されると共にベローズ８０の端部に形成されたねじ山８０ａを螺合可能なねじ孔２４ａを備える螺合部２４と、包囲面２２ｃに接着される装着感のよいスポンジ材２２ｄと、螺合部２４のねじ孔２４ａに形成された空間と連通する管路であって配管９０が接続可能な接続部２５と、で構成されている。

この場合、図６で示すように、台座２３は、本体２２ａの包囲面２２ｃと対向する面に突設された略扇形の一対の第３の扇形片２３ａを備え、この第３の扇形片３４ａには、扇形の中心付近に例えば１個のねじ孔２３ｂ、弧付近に複数例えば３個のねじ孔２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが突設方向に間隔を空けて形成されている。一方で、螺合部２４にはねじ孔２４ａが形成された面と直交する方向に、略扇形の一対の第４の扇形片２４ｂが形成され、この第４の扇形片２４ｂは扇形の中心付近に１個のねじ孔２４ｃ、弧付近に１個のねじ孔２４ｄが形成されている。

螺合部２４の台座２３への取り付けは、第３の扇形片２３ａと第４の扇形片２４ｂを重ねて、第４の扇形片２４ｂのねじ孔２４ｃから第３の扇形片２３ａのねじ孔２３ｂに、ねじ２６ａを貫通して螺合する。その後、第４の扇形片２４ｂのねじ孔２４ｄから、第３の扇形片２３ａのねじ孔２３ｃ，２３ｄ，２３ｅのいずれかから選択された一のねじ孔に、ねじ２６ｂを貫通して螺号する。３個のねじ孔２３ｃ，２３ｄ，２３ｅの選択を変更することにより、包囲面２３ｃに対するねじ孔２４ａの角度を変更可能にすることができるため、ベローズ８０の取り付け角度を調整することができる。このように構成することにより、第２の固定部２２にベローズ８０の取り付け角度を調整する第２の角度調節手段を付与することができる。

このように、第１の固定部３３にベローズ８０の取り付け角度を調整する第１の角度調整手段を備えると共に、第２の固定部２２にベローズ８０の取り付け角度を調整する第２の角度調整手段を備えることによって、足首関節の底屈角度及び背屈角度を調整することができる。

ベローズ８０は、図３で示すように、例えば樹脂により形成され、一端が開放された有底中空筒状の筒状体であって、側面には等間隔で軸方向に山部と谷部が連続する蛇腹構造が形成され軸方向に伸縮自在かつ曲げ方向に屈曲自在に形成されている。また、ベローズ８０の開放側の端部にはねじ山８０ａが形成されており、第２の固定部２２のねじ孔２４ａに螺合可能に形成されている。

この場合、ベローズ８０は、足ホルダ３０の第２の回動軸３を中心とする最大底屈角度すなわちベローズ８０の最大伸張時の足ホルダ３０の角度（第２の回動軸を中心として頭方向を０度とする。）と、足ホルダ３０の第２の回動軸３を中心とする最大底屈角度すなわちベローズ８０の最大収縮時の足ホルダ３０の角度との差が５０度以下になるように、ベローズ８０の軸方向の長さが規制されている。このように構成することにより、足ホルダ３０の遥動可能角度を規制して安全性を確保することができる。

配管９０は、可撓性を有する樹脂製であり、図１に示すように、一端がベローズ８０と連通し他端が内圧調整部１００と連通する。

内圧調整部１００は、図７に示すように、ベローズ８０への動作流体である空気の供給を行う加圧タンク１０１と、ベローズ８０からの空気の排出を行う真空タンク１０２と、流路切換三方向弁と圧力制御弁（比例ソレノイド）とを備える電気−空気圧制御弁１０３と、加圧タンク１０１と電気−空気圧制御弁１０３を連通する配管１０１ａと、配管１０１ａに介設される開閉弁１０１ｂと、真空タンク１０２と電気−空気圧制御弁１０３を連通する配管１０２ａと、配管１０２ａに介設される開閉弁１０２ｂと、電気−空気圧制御弁１０３、開閉弁１０１ｂ，１０２ｂを制御する制御部１０４と、で主に構成されている。

制御部１０４は、例えば、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサとその周辺回路を有する演算処理部を備えたコンピュータにより構成され、ベローズ８０内の空気の供給／排出の切り換えを実行させるための実行用プログラム等を格納するプログラム格納部（図示せず）と、加圧速度、減圧速度、稼働時間等に関するデータ等を記憶するための記憶部（図示せず）と、例えば開始指令やオペレータが加圧速度、減圧速度等のパラメータを設定入力可能な入力部（図示せず）と、を主に備えている。

また、制御部１０４は、図７で示すように、電気−空気圧制御弁１０３，開閉弁１０１ｂ、１０２ｂと電気的に接続されており、制御部１０４からの制御信号に基づいて、開閉弁１０１ｂ、１０２ｂの開閉動作，電気−空気圧制御弁１０３の弁切換動作等が行われるようになっている。

制御部１０４は、入力部からの開始指令を受けると、実行用プログラムを実行し、電気−空気圧制御弁１０３へ向けて、真空タンク１０２と接続されている流路に切り換えるべき旨の制御信号を送信すると共に、開閉弁１０２ｂに向けて、開閉弁１０２ｂを開放する制御信号を送信し、真空タンク１０２が所定時間をかけて所定の減圧速度でベローズ８０からの空気の排出を行い、ベローズ内の空気圧を所定の圧力にまで下げるようになっている。また、制御部１０４は、電気−空気圧制御弁１０３に向けて、加圧タンク１０１と接続されている流路に切り換えるべき旨の制御信号を送信すると共に、開閉弁１０１ｂに向けて、開閉弁１０１ｂを開放する制御信号を送信し、所定時間をかけて所定の加圧速度でベローズ８０への空気の供給を行い、ベローズ８０内の空気圧を所定の圧力にまで上昇させる。

このように構成される内圧調整部１００は、配管９０を通じて、ベローズ８０内の動作流体を供給し、ベローズ８０の内圧を正圧にしてベローズ８０を伸張させ、第２の回動軸３を中心として足ホルダ３０を足首関節の底屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸３はユーザの踝の側方に配置されているため、内圧調整部１００は、ユーザの踝を中心として足首関節を底屈運動させる方向の力すなわち足首関節の底屈運動を支援する力を発生させることができる。

また、内圧調整部１００は、配管９０を通じて、ベローズ８０内の動作流体を排出し、ベローズ８０の内圧を負圧にしてベローズ８０を収縮させ、第２の回動軸３を中心として足ホルダ３０を足首関節の背屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸３はユーザの踝の側方に配置されているため、内圧調整部１００は、ユーザの踝を中心として足首関節を背屈運動される方向の力すなわち足首関節の背屈運動を支援する力を発生させることができる。

次に、上記のように構成される足首関節運動支援装置の装着方法について説明する。

まず、足首関節運動支援装置を構成する部材のうち、レッグ装着部１からユーザに取り付ける。レッグ装着部１は、図３で示すように、基部１０に連結部材４０とソール板３１が連結されたレッグ装着部本体４と、ベローズ８０と、第１の固定部３３と、第２の固定部２２と、の４つのパーツに分離して収納されている。

まず、ユーザに対して足首関節運動支援装置を装着させる者（以下、補助者と呼ぶ。）は、第１の固定部３３に設けられた第１の角度調整手段と第２の固定部２２に設けられた第２の角度調整手段によりベローズの取り付け角度を調整する。次いで、第１の固定部３３に設けられた挟持部３５に、ベローズ８０の閉鎖側端部の最初の谷部を挟持片３５ａに挟持させて固定する。次いで、ベローズ８０の開放側の端部に形成されたねじ山８０ａを、第２の固定部２２の螺合部２４に形成されたねじ孔２４ａに螺号する。

次いで、図８（ａ）に示すように、補助者は、仰臥位姿勢のユーザの左下肢と接地面の間にレッグ装着部本体４を配置し、ユーザの後下腿を支持台２１の嵌合溝２１ｂに載せ置く。次いで、ユーザの足裏にソール板３１を接触させると共にとヒールグリップ３２に踵を載せ置きユーザの踵から踝までを包囲させる。ヒールグリップ３２を備えることにより、足ホルダ３０への足の装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。

次いで、図８（ｂ）に示すように、補助者は、支持台２１に形成された固定片２１ｃに第２の固定部２２に形成されたバックル２２ｂを嵌押してストラップに係合させて固定する。また、ソール板３１に形成された固定片３１ａに第１の固定部３３に形成されるバックル３３ｂに嵌押してストラップに係合させて固定する。このようにすれば、レッグ装着部１をユーザの左下肢に取り付けることができる。第１の固定部３３を備えることにより、足への足ホルダ３０の装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。また、第２の固定部２２を備えることにより、下腿への下腿ホルダ２０の装着を容易にすることができ装着性を向上することができる。

次いで、配管９０の一端を第２の固定部２２の接続部２５に嵌押し、他端を内圧調整部１００と連通すれば、ユーザへの足首関節運動支援装置の装着は完了である。

次に、上記のように装着された足首関節運動支援装置の動作態様について説明する。足首関節運動支援装置は、補助者が内圧調整部１００の制御部１０４の表示部から、開始指令を入力することにより開始する。制御部１０４は、開始指令を受けると、実行用プログラムを起動して配管９０を通じて、ベローズ８０への空気の供給、及び、ベローズ８０からの空気の排出を切り換えて行う。

最初の動作として、内圧調整部１００が、配管９０を通じてベローズ８０への空気の供給を行うとベローズ８０内の空気圧が徐々に上昇し、ベローズ８０が徐々に略円孤状に伸張する。ベローズ８０内の空気圧が上昇し、ベローズ８０の内圧が最大正圧となり最大に伸張し、ユーザの足首関節を底屈状態にした際のレッグ装着部１の状態を図９（ａ）に示す。このように、ベローズ８０への空気の供給が行われるとベローズ８０が略円孤状に伸張し第２の回動軸３を中心として足ホルダ３０を足首関節の底屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸３はユーザの踝の側方に配置されているため、ユーザの踝を中心として足首関節を底屈運動させる方向の力を発生させることができる。

ユーザの足首関節を徐々に底屈した状態にすると、後下腿の張りが徐々に解除され踝の位置が徐々に右斜め下方（仰臥位の姿勢時に足を左、頭を右に見た方向）に移動する現象が生じる。この現象による踝の移動に対応すべく、図１０に示すように、連結部材４０が右方向（α１の方向）に徐々に回動して第２の回動軸３を右下方向に移動させると共に、第２の回動軸３が連結部材４０に形成された長孔４１を第１の回動軸２と対向する方向（γ１の方向）に徐々に摺動して移動する。このため、踝の移動があっても、第２の回動軸３を、踝の移動に追随して移動させ常にユーザの踝の側方に配置することが可能となり、常にユーザの踝を中心として足首関節を底屈運動させる方向の力を発生させることができる。

また、図１０に示すように、ベローズ８０が最大に伸張し、連結部材４０が基部１０に対して２０度まで回動すると、第２の係止片４０ｃが、基部１０の底板１０ａと接触し２０度以下に回動できないように規制されている。このように、連結部材４０の所定角度以上の回動を規制するストッパを設けることにより、連結部材４０が過度に回動するのを防止できるため足首への負担を減少することができると共に安全性を確保することができる。

次の動作として、内圧調整部１００が、配管９０を通じてベローズ８０から空気の排出を行うとベローズ８０内の空気圧が徐々に低下し、ベローズ８０が徐々に収縮する。ベローズ８０内の空気圧が低下し、ベローズ８０の内圧が最大負圧となり最大に収縮し、ユーザの足首関節を背屈状態にした際のレッグ装着部１の状態を図９（ｂ）に示す。このように、ベローズ８０から空気の排出が行われるとベローズ８０が収縮し第２の回動軸３を中心として足ホルダ３０を足首関節の背屈運動方向に回動させることができる。第２の回動軸３はユーザの踝の側方に配置されているため、ユーザの踝を中心として足首関節を背屈運動させる方向の力を発生させることができる。

ユーザの足首関節を徐々に背屈した状態にすると、後下腿が徐々に張り始め踝の位置が徐々に左斜め上方に移動する現象が生じる。この現象による踝の移動に対応すべく、図１１に示すように、連結部材４０が左方向（α２の方向）に徐々に回動して第２の回動軸３を左上方向に移動させると共に、第２の回動軸３が連結部材４０に形成された長孔４１を第１の回動軸２の方向（γ２の方向）に徐々に摺動して移動する。このため、踝の移動があっても、第２の回動軸３を、踝の移動に追随して移動させ常にユーザの踝の側方に配置することが可能となり、常にユーザの踝を中心として足首関節を底屈運動させる方向の力を発生させることができる。

また、図１１に示すように、ベローズ８０が最大に収縮し、連結部材４０が基部１０に対して６０度に回動すると、第１の係止片４０ｂが上述した基部１０の底板１０ａに形成された係止条１０ｄと接触し、６０度以上回動できないように規制されている。このように、連結部材４０の所定角度以上の回動を規制するストッパを設けることにより、連結部材４０が過度に回動するのを防止できるため足首への負担を減少することができると共に安全性を確保することができる。

次いで、内圧調整部１００は、ベローズ８０への空気の供給、及び、ベローズ８０からの空気の排出を順次切り換えて行い、補助者が内圧調整部１００の制御部１０４の表示部から停止指令を入力するまで図９（ａ）と図９（ｂ）に示す状態を交互に形成する。この結果、受動的に足首関節に底屈・背屈運動が行われる。

このように本発明の足首関節運動支援装置によれば、常にユーザの踝を中心として足首関節を底屈・背屈運動させる方向の力を発生させることができるので、動作がスムーズであると共にユーザの装着違和感を軽減することができる。

本発明は上記の実施形態及び実施例の例示に限定されるものでなく、特許請求の範囲の技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。

２ 第１の回動軸
３ 第２の回動軸
１０ 基部
１０ａ 底板（ストッパ）
１０ｄ 係止条（ストッパ）
２０ 下腿ホルダ
２１ 支持台
２２ 第２の固定部
２３ａ 第３の扇形片（第２の角度調整手段）
２４ｂ 第４の扇形片（第２の角度調整手段）
３０ 足ホルダ
３１ ソール板
３２ ヒールグリップ
３３ 第１の固定部
３４ａ 第１の扇形片（第１の角度調整手段）
３５ｂ 第２の扇形片（第１の角度調整手段）
４０ 連結部材
４０ｂ 第１の係止片（ストッパ）
４０ｃ 第２の係止片（ストッパ）
４１ 長孔
８０ ベローズ
９０ 配管
１００ 内圧調整部

Claims (9)

1. 仰臥位姿勢のユーザの足首関節の底屈・背屈運動を支援する足首関節運動支援装置であって、
   ユーザの下腿に固定される下腿ホルダを備える基部と、
   上記基部に対して回動可能に第１の回動軸により支持される連結部材と、
   上記連結部材に対して回動可能に第２の回動軸によりユーザの踝の側方で支持され、ユーザの足裏が接触するソール板を備えると共に足に固定される足ホルダと、
   足首関節の屈曲側に配置されると共に、上記下腿ホルダに一端が連結され他端が上記足ホルダに連結されるベローズと、
   上記ベローズと連通する配管と、
   上記配管を通じて、上記ベローズへの動作流体の供給、及び、上記ベローズからの動作流体の排出を行い、足首関節の底屈・背屈運動を支援する力を発生させる内圧調整部と、を備え、
   上記第２の回動軸は、上記連結部材に形成された長孔に摺動を許容された状態で遊挿されている、
   ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
2. 請求項１記載の足首関節運動支援装置において、
   上記長孔は、長方形における短辺を円弧に変えた形状であって、上記第１の回動軸方向に短辺を向けた方向で上記連結部材に形成される、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
3. 請求項１又は２記載の足首関節運動支援装置において、
   上記足ホルダは、少なくともユーザの踵から踝までを包囲するヒールグリップを備える、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の足首関節運動支援装置において、
   上記足ホルダは、ユーザの足背に配置されると共に上記ソール板と連結しユーザの足を包囲して固定する第１の固定部を備え、上記第１の固定部に上記ベローズが連結される、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の足首関節運動支援装置において、
   上記下腿ホルダは、ユーザの後下腿を支持する支持台と、ユーザの前下腿に配置されると共に上記支持台と連結しユーザの下腿を包囲して固定する第２の固定部を備え、上記第２の固定部に上記ベローズが連結される、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
6. 請求項５記載の足首関節運動支援装置において、
   上記第１の固定部に上記ベローズの取り付け角度を調整する第１の角度調整手段を備えると共に、上記第２の固定部に上記ベローズの取り付け角度を調整する第２の角度調整手段を備える、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の足首関節運動支援装置において、
   上記ベローズは、上記足ホルダの上記第２の回動軸を中心とする最大底屈角度と最大背屈角度の差が５０度以下になるように軸方向の長さが規制される、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の足首関節運動支援装置において、
   上記連結部材の所定角度以上の回動を規制するストッパを設ける、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の足首関節運動支援装置において、
   上記動作流体は、空気である、ことを特徴とする足首関節運動支援装置。