JP6695720B2 - 足首ストレッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、足首ストレッチ装置に関するものであり、更に詳細には、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を有する、足首ストレッチ装置に関するものである。

脳卒中等の発症後に身体の一部に麻痺や痙縮のような運動機能障害が生じた場合や、アキレス腱の断裂などによる怪我の治療等の際には、足首の関節部の拘縮等による障害を予防乃至改善させ、関節可動域を回復させるための足首の関節可動域訓練が行われる。

上記足首の関節可動域訓練は、治療の対象となる関節部に力を加えて動かすことで、関節の可動範囲を拡大させ、併せて、関節周囲の組織を柔軟にして、血栓の発生防止等の循環系の機能を良好に保つこと等を目的とするリハビリ訓練の一つである。そのため、上記足首の関節可動域訓練は、更に具体的には、足首の周辺筋肉（アキレス腱等を含む）の緊張をほぐしてから、足首の底背屈運動により足首の屈筋群と伸筋群の曲げ伸ばしを行なったり、足首の内外転や捻じりを行ったりすることで、足首の関節とその周辺筋肉を運動させることにより行われる。

そして、上記関節可動域訓練は、理学療法士等により外部から力を加えて上記関節部分を動かす他動的（受動的）な運動をするものと、患者自身が自ら上記関節部分を動かす能動的な運動をするものとに大別される。

しかし、上記能動的な運動は、患者が寝たきりの状態にある場合等には患者にかかる負荷が過大になる場合が有り、また、上記他動的な運動は、上記理学療法士等の人的不足や時間不足乃至患者の費用面の負担等が大きい。そのため、高齢化等に伴って患者数が増加するにつれて、上記理学療法士等の人的不足の問題や患者の費用負担の問題等も増加する、という課題を有している。

そこで、上記課題を解決するために、例えば、特開２０１１−１７２６０４号公報（特許文献１）に記載された「関節可動域訓練装置」や、特開２０１２−２９７８７号公報（特許文献２）に記載された「血栓症予防装置」等が開示されている。

特開２０１１−１７２６０４号公報 特開２０１２−２９７８７号公報

上記のうち特許文献１に記載された技術には、「足裏を載せるペダル１１１と、ペダル１１１を駆動する駆動部と、使用者に所定の通知を行う通知部と、所定の制御を行う制御ユニットとを備え」、また、「ペダル１１１の内部には、足裏からペダル１１１に加わる荷重を測定する力検出器が設けられている」装置、が記載されている。

そして、上記特許文献１に記載された装置では、「使用者は自力で動かすことができる関節可動域の範囲内で筋肉を能動的に収縮させた後に当初の可動域の限界を超える位置まで関節を動かすため、従来の訓練装置のように関節に無理な力を加える必要がない」とされている。

しかし、上記特許文献１に記載された技術は、基本的には患者自身が自ら筋肉を動かす必要のある能動的な関節可動域訓練の補助装置であり、患者自身が「関節可動域の範囲内で筋肉を能動的に収縮させた後に当初の可動域の限界を超える位置まで関節を動かす」必要があるために、寝たきりの状態にあったり、体力が低下したりしている患者にとっては負荷が過大になるという問題があった。

また、上記特許文献２に記載された技術には、「本体支持部２を有する本体部１と、本体支持部２に対して回転可能に回転軸３により支持され、かつ足裏支持板６を備えた揺動体４と、本体部１に備えられ、かつ一端が揺動体４に連結されて、足裏支持板６を揺動させる揺動機構５とを備える」装置、が記載されている。

そして、上記特許文献２に記載された装置では、「足裏支持板６上に足先を載置した際には、揺動体４を揺動させることにより、足首の踝を中心に足関節を背屈及び伸展運動させることができる」と記載されている。

しかし、上記特許文献２に記載された技術は、基本的には「深部静脈血栓症（ＤＶＴ）を含む静脈血栓症」などの「血栓症予防装置を提供することを目的としている」ものである。そのため、上記特許文献２に記載された技術では、「足首の踝を中心に足関節を背屈及び伸展運動させること」は可能であるものの、足首の関節部の拘縮等による障害を予防乃至改善させ、関節可動域を回復させるための足首の関節可動域訓練を行うものではないことから、上記関節可動域訓練のための底背屈運動の制御を行うための構成と機能とを有しないという課題があった。

一方、上記関節可動域訓練にあたっては、上記足首の関節に関係する筋肉を徐々に伸長させて、適度に伸ばしたところでその姿勢を適度な時間保持する静的ストレッチ運動が有効である。しかし、こうした運動については、上記各特許文献では何れも考慮されておらず、こうした足首ストレッチ装置としての機能を有しないという課題があった。

そこで、本発明は上記問題乃至課題を解決することを目的とするものであり、例えば、寝たきりの状態にある患者に対しても用いることが可能であって、操作も容易であり、理学療法士等に依存しなくとも、低コストで、他動的な関節可動域訓練と静的ストレッチ運動とが可能な、足首ストレッチ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、下腿部保持体と駆動部と伝動部と足部保持体と制御部とを有する足首ストレッチ装置であって、前記下腿部保持体は使用者の下腿部を保持すると共に、前記下腿部保持体には前記駆動部が設けられ、前記駆動部は回動する駆動軸を有すると共に、前記駆動軸には前記伝動部を介して前記足部保持体が接続され、前記伝動部は、相互にチェーンが巻き廻された、第１のスプロケットと第２のスプロケットとを有し、前記第１のスプロケットには前記駆動部の駆動軸が同軸に接続されると共に、前記第１のスプロケットの内周の一部に沿って円弧状の孔部が設けられ、前記円弧状の孔部には、前記下腿部保持体から突出して設けたピンが係合するように設けられることにより、前記円弧に沿って前記伝動部が前記駆動部の駆動軸の周りに一定範囲内で回動可能に設けられ、前記第２のスプロケットには前記足部保持体の回動軸が同軸に接続されて前記第１のスプロケットが回動することにより前記チェーンにより動力が伝達され前記足部保持体が前記回動軸の周りで回動可能に形成され、前記足部保持体は使用者の足部を載置すると共に、前記回動軸の回動により前記使用者の足部を前記使用者の踝部分で回動させ、前記駆動部は前記制御部による制御により、前記使用者の踵部分での回動を前記足部の背屈方向及び底屈方向に交互に行わせることを特徴とする足首ストレッチ装置を提供する。

また、上記課題の解決は、前記制御部には少なくともトルクセンサとタイマとが接続され、前記トルクセンサは、前記足部保持体が回動する際の反力を検出する事により、前記使用者の足首部及び前記足首部近傍の筋肉にかかる負荷を検出し、前記制御部は、前記トルクセンサからの検出値が予め設定した最大負荷に到達した場合に前記回動を停止して、前記最大負荷を予め定める一定時間に亘って持続させ、前記一定時間経過後に回動方向を反転させて前記回動を再開すると共に、前記駆動部の駆動時間を制御することにより、更に効果的に達成される。

また、上記課題の解決は、前記最大負荷は、使用者の指示により、予め定めた一定の範囲内で、指定が可能なことにより、或いは、前記最大負荷を持続させる予め定める一定時間は、予め定めた一定の範囲内で、前記使用者の指示により指定が可能なことにより、或いは、前記足部保持体の回動軸による回動速度は、前記足部保持体が回動する際の反力が大きくなるにつれて減少することにより、或いは、前記足部保持体の回動軸による回動速度は、予め定めた一定の範囲内で前記使用者の指示による指定が可能であることにより、或いは、前記伝動部の前記第２のスプロケットの近傍には、前記足部保持体の回動軸による回動範囲を限定するストッパが設けられていることにより、更に効果的に達成される。

また、上記課題の解決は、前記制御部には、操作盤が接続されており、前記操作盤には、少なくとも前記回動による動作の開始及び終了を指示するための指示手段、及び、前記最大負荷の指示手段が設けられることにより、或いは、前記操作盤には、更に、前記回動による動作の回動速度並びに前記最大負荷を持続させる時間を前記使用者が指示するための指示手段が設けられ、前記指示手段はそれぞれプッシュスイッチを兼ねており、前記いずれか１つの指示手段の前記プッシュスイッチを押下することで前記駆動部の回動を停止することを可能とすることにより、更に効果的に達成される。

また、上記課題の達成は、前記制御部には、パソコンなどの情報処理端末が接続可能であり、前記情報処理端末により、前記回動による動作の設定又は操作が可能とすることにより、更に効果的に達成される。

本発明による足首ストレッチ装置は、上記のように、下腿部保持体１１０と、その両側面に設けられた伝動部１３０と、当該伝導部１３０の上記下腿部保持体１１０とは反対側寄りに設けられた足部保持体１５０とからなっており、更に、上記下腿部保持体１１０には、駆動部１７０と制御部１９０とが内蔵されていて、上記足部保持体１５０に使用者の足部を保持して、使用者の足首の踝部分を中心にして、足首の底背屈運動及びストレッチ運動が簡易にできるように構成されている。

そのため、本発明による上記足首ストレッチ装置によれば、例えば、寝たきりの状態にある患者に対しても用いることが可能であって、操作も容易であり、理学療法士等に依存しなくとも、低コストで、足首に対する、他動的な関節可動域訓練と静的ストレッチ運動とが可能である。

本発明の実施形態である足首ストレッチ装置を図示したものであり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示したものである。 本発明の実施形態である足首ストレッチ装置の斜視図を示したものであり、（Ａ）は下腿部保持体側から見たものであり、（Ｂ）は足部保持体側から見たものである。 本発明の実施形態である足首ストレッチ装置の分解斜視図を示したものである。 伝動部の内部を一部透視して示した、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置の左側面図である。 本発明の実施形態である足首ストレッチ装置に、使用者の下腿部と足部とを保持した例を図示した左側面図である。 操作盤の構成例を示した斜視図である。 操作盤によるスイッチ操作に応じた上記足首ストレッチ装置の動作の例を示す概略のフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、ここで、上記図面は、本発明の説明のためのものであり、各構成要素の大きさや比率等が、実際のものとは異なる場合が有り、また、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても、同一の記号を用い、重複する説明や構成又は記号の表示については、一部省略する場合がある。

図１は、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成例を図示したものであり、このうち、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は背面図を示したものである。なお、上記図１（Ｂ）中の白抜きの矢印と、鎖線で示した１５０′及び１５０′′とは、後述する足部保持体１５０の回動方向の例を仮想的に示したものである。また、図２は本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の斜視図を示したものであり、（Ａ）は下腿部保持体１１０側から見たものであり、（Ｂ）は足部保持体１５０側から見たものである。

本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００は、例えば、上記図１及び図２で示したように、基本的には、外観上は、下腿部保持体１１０と、上記下腿部保持体１１０の両側面に設けられた伝動部１３０と、上記伝導部１３０の上記下腿部保持体１１０とは反対側寄りに設けられた足部保持体１５０とからなっており、さらに、上記下腿部保持体１１０には、後述する図３に示すように駆動部１７０と、図示しない制御部１９０とが内蔵されている。

そして、上記伝動部１３０には、後述する図３、４等に示すように、相互にチェーン１３３の巻廻された第１のスプロケット１３１と第２のスプロケット１３２とが備えられ、上記第１のスプロケット１３１には上記駆動部１７０の駆動軸１７１が同軸に接続され、上記第２のスプロケットには上記足部保持体１５０の回動の中心となる回動軸１５１が同軸に接続されている。また、上記第１のスプロケット１３１には、その内周の一部に沿って円弧状の孔部１３１Ｈが設けられており、その円弧状の孔部１３１Ｈには上記下腿部保持体１１０の側面から突出して設けられたピン１１１の一部が、上記孔部１３１Ｈの内周側に係合するように挿入されている。

そのため、上記構成からなる本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００を使用する方法の概略を説明すれば、最初に、後述する図５に示すように、使用者の下腿部Ｕｌを上記下腿部保持体１１０に保持して、上記伝動部１３０を上記第１のスプロケット１３１の周りで孔部１３１Ｈに沿って回動させることで上下させつつ、使用者の足部Ｕｆの足裏を上記足部保持体１５０の足裏当接部１５３に、クッション部材１５５を介して当接させる。

そして、その上で、上記制御部１９０を後述する操作盤６００等により操作して、駆動部１７０を駆動させる。そうすると、上記駆動部１７０の駆動軸１７１が上記制御部１９０の制御に基づいて駆動し、上記足部保持体１５０の回動軸１５１を、上記伝動部１３０に設けた上記第１のスプロケット１３１、上記チェーン１３３、及び上記第２のスプロケット１３２を介して回動させて、使用者の足首に所定のストレッチ運動等の他動的な運動を加えることになる。

したがって、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００では、上記足部保持体１５０の回動を通じて使用者の足首の踵部分を、静的ストレッチ運動を挟んで、背屈方向乃至底屈方向に交互に回動することにより、使用者の関節可動域訓練と静的ストレッチングとを行うことが可能である。

次に本発明の実施形態である上記装置１００の各構成要素について図３等を用いて説明する。なお、ここで上記図３は、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の分解斜視図を示したものである。

上記本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成要素のうち下腿部保持体１１０は、本装置１００の上記使用者の足首部分の姿勢を安定して保持するために、上記使用者の下腿部を保持するものである。

そのため、上記下腿部保持体１１０は、スチール材等により、図３に示すように、全体的には概ね長方形状の箱型形状の筐体により構成されており、上記箱型形状を構成する筐体の底面部は、後述する足部保持体１５０が伝導部１３０を介して接続される方向に向かって延伸して設けられていて、上記足部保持体１５０の設けられた方向側から掛かる荷重に対しても、安定して水平面上に載置できるようになっている。

そして、上記下腿部保持体１１０を構成する筐体の上面側には、接続具１１３を介して、蓋部１１５が接続され、上記蓋部１１５の上面側には更にクッション部１１７が設けられている。

このうち、上記蓋部１１５は、上記同様スチール材等により構成され、使用者の下腿部Ｕｌが上記クッション部１１７を介して載置された場合の載置面の保持に用いられる。また、上記蓋部１１５の長手方向の側面には、ベルト通し穴１１５Ｈを適宜設けることも可能であり、その場合には、上記下腿部保持体１１０に載置した使用者の下腿部Ｕｌをベルクロテープ等のベルトにより安定的に保持することも可能である。なお、上記蓋部１１５を始め、上記下腿部保持体１１０を含む本装置１００は、一定の強度を備えれば軽量である方が使用者の取り扱いが更に容易となる。そのため、上記蓋部１１５にあっても、適宜軽量化のためのスリットを形成したり板面上に孔を設けたりして、軽量化を図ることも可能である。

また、上記クッション部１１７は、上記下腿部保持体１１０の蓋部１１５の上面側に設けて、使用者が下腿部Ｕｌを載置する場合の使用感と安定感の向上を図るものであり、ウレタンフォーム等の柔軟な素材により形成される。

また、上記下腿部保持体１１０の筐体内部には、更に、後述する駆動部１７０と図示しない制御部１９０とが設けられている。そして、上記駆動部１７０からは、上記下腿部保持体１１０の筐体の長手方向の両側面であって、後述する足部保持体１５０が伝導部１３０を介して接続される方向寄りに、駆動軸１７１が突出して形成されていて、上記伝動部１３０に設けられている後述する第１のスプロケット１３１の軸に接続されている。

また、更に、上記下腿部保持体１１０の筐体の上記駆動部１７０の駆動軸１７１が突出して形成されていている部分の近傍には、ピン１１１が突出して形成されており、上記ピン１１１の他端側は、上記伝動部１３０の第１のスプロケット１３１の内周の一部に沿って設けられた孔部１３１Ｈ内に、上記孔部１３１Ｈの動きを規制するように係合されている。

そのため、上記伝動部１３０の第２のスプロケット１３２側は、上記孔部１３１Ｈが上記ピン１１１に沿って上記第１のスプロケット１３１の周りを一定範囲内で回動可能になっており、このように回動可能に形成されていることにより、上記伝動部１３０の第２のスプロケット１３２側は、下腿部保持体１１０の筐体の側から見て上下方向に移動され、使用者の足首の位置に合わせて上記足部保持体１５０の高さを調節することが可能である。

なお、上記下腿部保持体１１０の筐体外部には、上記の他に、電源コネクタ部１１８と情報処理端末コネクタ部１１９と操作盤接続部１１６などが設けられており、それぞれ、電源や後述する操作盤６００、或いは図示しない情報処理端末などに接続できるように構成されている。

次に、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成要素のうち、伝動部１３０について説明する。ここで上記伝動部１３０は、上記下腿部保持体１１０の筐体内に設けられた駆動部１７０の動力を伝動して、足部保持体１５０を回動させ使用者の足首のストレッチ運動等を行うものである。

そのため、上記伝動部１３０は図３及び図４に示すように、上記下腿部保持体１１０の長手方向の両側面の短辺寄りの方向に２つが設けられている。そして、それぞれの内部は、第１のスプロケット１３１と第２のスプロケット１３２及びこれを相互に回動可能に巻き廻されたチェーン１３３並びに上記チェーン１３３のためのテンショナ１３５とを主要部品としており、これらが、両短辺側が丸みを帯びた長方形状の平板１３７に保持されて、これらを囲むカバー１３９により一体に構成されている。なお、ここで、上記図４は、上記伝動部１３０の内部を上記カバー１３９の一部を透視して示した、本発明の足首ストレッチ装置１００の左側面図であり、ここでは後述する足部保持体１５０が上記伝導部１３０との間で採っている上記回動動作前の初期状態の角度（基準進角）と、回動により移動した底屈方向と背屈方向の仮想的な位置をそれぞれ１５０`と１５０``で示しており、上記伝導部１３０の後述する第２のスプロケット１３２側が第１のスプロケット１３１の周りで回動する方向を、斜線で表示した矢印により示している。

上記伝動部１３０のうち、上記第１のスプロケット１３１は、スチール材等により構成されていて、上記伝動部１３０の上記下腿部保持体１１０寄りに設けられており、上記第１のスプロケット１３１には上記下腿部保持体１１０に設けられた駆動部１７０からの駆動軸１７１が同軸に接続されるようになっている。

そして、上述したように、上記第１のスプロケット１３１の内周の一部に沿っては、円弧状の孔部１３１Ｈが設けられており、上記円弧状の孔部１３１Ｈには、上記下腿部保持体１１０から突出して設けたピン１１１が係合するように設けられている。そのため、上記ピン１１１に沿って上記円弧状の孔部１３１Ｈを有する第１のスプロケット１３１が回動可能であることから、前記伝動部１３０の第２のスプロケット１３２側が、上記図４に斜線で表示した矢印で示したように、上記第１のスプロケット１３１の周りに一定範囲内で回動可能になっていて、上記のような回動は、上記下腿部保持体１１０の両側面に設けられた上記２つの伝動部１３０で連動して行われる。なお、ここで、上記一定範囲とは、上記伝動部１３０の足部保持体１５０側を上下して、使用者の足首の位置に合わせて上記足部保持体１５０の高さを調節するものであるため、平均的な使用者の体格を想定して、その範囲が定められる。

また、上記第２のスプロケット１３２も、スチール材等により構成されていているが、上記第２のスプロケット１３２は、上記伝動部１３０の足部保持体１５０寄りに設けられており、上記第２のスプロケット１３２は、上記足部保持体１５０に設けられた回動軸１５１に同軸に接続されるようになっている。

また、上記のうちチェーン１３３は、スチール材等により構成され、上記第１のスプロケット１３１と上記第２のスプロケット１３２の周囲に巻き廻して、動力の伝達を行うローラチェーンである。そして、上記チェーンの１３３の側面には上記チェーン１３３のたるみ等を調整するテンショナ１３５が設けられている。そのため、本実施形態では上記第１のスプロケット１３１が駆動軸１７１の回動により回動すると、上記チェーン１３３を介して上記第２のスプロケット１３２が回動し、その動力を足部保持体１５０の回動軸１５１に伝達できるようになっている
なお、本実施形態では、上記のように２つのスプロケットとチェーンにより駆動部１７０による駆動軸１７１の動力を足部保持体１５０の回動軸１５１に伝達している。しかし、上記伝動部１３０による動力の伝達方法は、これに限らず、例えば、ベルトとプーリ等を用いるものであっても良い。

また、上記伝動部１３０の各構成要素を保持する伝動部の平板１３７と伝動部のカバー１３９は共にスチール材等により構成されているが、これに限らず、例えば、上記カバー１３９についてＦＲＰ等を用いることも可能である。本発明の上記実施形態の他の構成要素にも共通するが、一定の強度等を有すれば、軽量化を図りつつ素材の代替が可能だからである。

また、上記伝動部の平板１３７は、上記下腿部保持体１１０乃至上記足部保持体１５０に片面を向けている。そのため、上記伝動部１３０の上記第２のスプロケット１３２の近傍であって上記足部保持体１５０側に、（図示しない）突出したピンなどを設けて、上記足部保持体１５０に設けられたフレーム１５３ｆの回動範囲を物理的に限定するストッパとすることも可能である。そして、このようなストッパは、ここでは図示しないが、例えば、上記足部保持体１５０のフレーム１５３ｆの回動範囲を背屈方向に限定する背屈ストッパと、同じく底屈方向に限定する底屈ストッパとのそれぞれを設けることも可能である。

そのため、このようなストッパを設けた場合には、駆動部１７０や制御部１９０に何らかの不具合が生じた場合等であっても、使用者の足首部が回動可能な範囲を一定の限度に制限することが出来るため、使用者に不測の怪我等を生じさせないように構造面から安全確保のための処理をさらに向上させること可能である。

次に、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成要素のうち、足部保持体１５０について説明する。ここで上記足部保持体１５０は、上記使用者の足部Ｕｆを本発明の実施形態である上記足首ストレッチ装置１００に保持して、上記使用者の足首部を踝部分を中心にして背屈方向及び底屈方向に交互に回動させる機能を有するものである。

すなわち、これを更に具体的に言えば、上記足部保持体１５０は、上記使用者の足部Ｕｆを本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００に保持して、上記伝動部１３０の第２のスプロケット１３２と同軸に接続した回動軸１５１の回動により、上記使用者の足首部を踝部分を中心にして背屈方向及び底屈方向に交互に回動させる際に、上記使用者の足部側を保持しつつ、上記踝部分の動きに連動して足部の保持を行う機能を有するものである。

そのため、上記足部保持体１５０は、上記下腿部保持体１１０を構成する筐体の片側の短辺側寄りに、上記伝動部１３０の内側に収まるように配置されている。

そして、上記足部保持体１５０は、上記使用者の足部Ｕｆの足裏を当接させる足裏当接部１５３と、上記足裏当接部１５３の内面に張り合わされたクッション部材１５５と、上記足裏当接部を構成するフレーム１５３ｆと上記フレーム１５３ｆに設けられた回動軸１５１とを主要な構成要素としている。

このうち、上記足裏当接部１５３は、スチール材等により構成され、上記使用者の足部Ｕｆの足裏を当接して安定的に保持するための、概ね長方形状の平板状に構成された部分と、上記平板状に構成された部分の両側面から立設された２つのフレーム１５３ｆとからなっており、上記２つのフレーム１５３ｆは、使用者の足首を踝部分の両側面から挟むように構成されていて、これを右側面から見た場合には、概ねＬ字形状に構成されている。

また、上記２つのフレーム１５３ｆの上端側寄りには回動軸１５１が設けられており、上記回動軸１５１は円柱状の形態を有しており、上記２つのフレーム１５３ｆの上端側の両側面から、上記２つのフレーム１５３ｆから相互に離れる方向に、使用者の足首の踝部分を挟むように、同軸上に立設して形成されている。

そして、これら回動軸１５１は、上述したように上記伝動部１３０の第２のスプロケットと同軸に接続され、上記回動軸１５１の回動により、上記足部保持体１５０全体を上記回動軸１５１の周りに回動できるように構成されている。

また、更に、上記２つのフレーム１５３ｆの後方の上記下腿部保持体１１０側、すなわち、上記足裏当接部１５３に使用者の足部を当接させた場合に踵から足首が置かれる方向の側には、ベルト通し孔１５３ｆＨを設ける構成としても良い。そのため、そのような構成を採用した場合には、上記２つのフレーム１５３ｆのベルト通し孔１５３ｆＨの間に踵部保持ベルト１５９等を通し、当該踵部保持ベルト１５９等にクッション材などを巻きつけて使用者の足に当たる部分の触感を良くして、上記使用者の踵から足首にかかる部分を後方から、安定的に保持することも可能である。

また、上記足裏当接部１５３の平板状に形成された部分は、上記のように使用者の足の足裏部を上記クッション部材１５５を介して当接させる部分であり、上記平板状に形成された部分の足裏を当接させる部分の両側には、上記下腿部保持体１１０や上記フレーム１５３ｆと同様に、ベルト通し穴１５３Ｈを適宜設けることも可能である。そのためこのようなベルト通し穴１５３Ｈを設けた場合には、上記足裏当接部１５３に当接して載置した使用者の足部Ｕｆをベルクロテープ等の足部保持ベルト１５７により安定的に保持することも可能である。

また、上記足裏当接部１５３の上面及び上記フレーム１５３ｆの内面側に張り合わされたクッション部材１５５は、上記足裏当接部１５３に使用者が足を乗せて当接したり、上記フレーム１５３ｆの内側面に接触したりする場合に、上記下腿部保持体１１０に設けたクッション部１１７と同様に、上記使用者が足部Ｕｆを載置する場合等の使用感と安定感の向上を図るものであり、ウレタンフォーム等の柔軟な素材により形成される。

また、上記足裏当接部１５３が上記回動軸１５１の周りで回動可能な角度範囲（最大回動角度）は、任意に定めることが可能である。そのため、例えば、上述した図４に示したように、伝導部１３０の角度（前記第１のスプロケット１３１の中心と前記第２のスプロケットの１３２中心とを結んだ線が水平面となす角度）を適当に定めて、上記足裏当接部１５３を構成する平面状に形成された部分が水平面となす角（基準進角）を４０°とした場合に、背屈方向（縮み動作が行われる方向）の最大回動角度を１２０°、底屈方向（伸び動作が行われる方向）の最大回動角度を２０°などとして定めることも可能である。なお、上記最大回動角度は、実際の使用の際に上記最大回動角度まで足裏当接部１５３が回動するとは限らず、後述するように、上記足部にかかると推定されるトルクが、予め設定したトルクの上限（上限トルク）に達した場合には、上記最大回動角度に至る前に反転して回動が行われる。

次に、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成要素のうち、駆動部１７０について説明する。ここで上記駆動部１７０は、上記足部保持体１５０の回動軸１５１に、上記伝動部１３０を介して動力を提供し、上記回動軸１５１を回動して上記足部保持体１５０により使用者の足部の他動的なストレッチ運動などを行わせるための動力を提供するものである。

本実施形態では、上記駆動部１７０は、上述したように、上記下腿部保持体１１０の筐体の内部に収納されている。そして上記駆動部１７０は、図３に示すように、サーボモータ１７３や減速機ユニット１７５並びに複数の伝達ギヤ１７７などから構成されており、上記サーボモータ１７３から提供される動力は、上記減速機ユニット１７５等を介して、駆動軸１７１に伝達される。

また、上記駆動軸１７１は、上記下腿部保持体１１０の両側面に設けられた２つの伝動部１３０の第１のスプロケットと同軸に接続されていて、上記駆動軸１７１の回動により、上記２つの伝動部１３０を連動して動かすことが可能である。

なお、上記駆動部１７０の構成は上述したものに限られず、上記駆動軸１７１を回動可能に構成されていれば、どの様なものを採用しても構わない。そのため、例えば、上記サーボモータ１７３に代えて各種ＤＣモータ等を採用しても良く、ブラシ付きやブラシレスモータ等の種類も問われない。また、上記のように動力源となるモータは、軽量化の観点等からは単一で用いることが望ましいが、複数用いるものであっても構わない。

また、更に、上記駆動部１７０の上記サーボモータ１７３と上記駆動軸１７１との連結部や減速機ユニット１７５などにシャーピンを設ける構成とすることも可能である。そして、このようなシャーピンを設けることにより、予め設定した駆動トルク以上になると上記シャーピンが破損して、上記駆動軸１７１の回動が行われないようにすることで、使用者の足部に過大なトルクが加わることを防止できるようにして、更に効果的に使用者の安全を確保することも可能である。

次に、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の構成要素のうち、制御部１９０について説明する。ここで上記制御部１９０は、上記駆動部１７０の駆動を制御することにより、本発明により使用者が足部Ｕｆの他動的なストレッチ運動を行う際の制御を行うことを目的とするものである。

本実施形態では、上記制御部１９０は、上記駆動部１７０と同様に、上記下腿部保持体１１０の筐体の内部に収納されており、上記駆動部１７０とは隣接して配設されていて、図３には図示しないが、上記駆動部１７０が設けられている上記下腿部保持体１１０の筐体内の足部保持体１５０側とは反対側に設けられている。そして、上記制御部１９０には、（図示しない）外部から電源コネクタ部１１８を介して電源（例えばＡＣ１００Ｖ）が供給されており、上記制御部１９０はこれを用いて、上記駆動部１７０に制御と駆動のための電力を供給している。

また、上記制御部１９０には図示しないトルクセンサとタイマとが接続されている。

上記トルクセンサは、例えば、上述した駆動部１７０のサーボモータなどに設けて構成することが可能であり、上記トルクセンサにより、上記足部保持体１５０の回動に伴う反力を検出して、上記使用者の足首部の関節及びその周辺筋肉（アキレス腱等を含む）にかかる負荷を間接的に検出することが可能である。そのため、本実施形態では、上記トルクを検出し、上記トルクを使用者の足部にかかる反力（負荷）と推定しており、上記トルクのうち予め設定した最大値を最大トルク（最大負荷又は上限トルクという場合もある）とすることにより、上記制御部１９０では後述するような回動動作の制御が可能になっている。なお、上記トルクセンサの形式や種類は特に限定するものではない。そのため、例えば、上記サーボモータの電流変動などに基づいてトルクを検出するものであっても構わない。

また、上記タイマは上記本発明の実施形態に係る足首ストレッチ装置１００の基本動作や後述する最大トルク保持時間（最大ストレッチ時間）等の計測に用いられ、本足首ストレッチ装置１００の制御に使用される。

また、上記制御部１９０には、上記足首ストレッチ装置１００では、下腿部保持体１１０の筐体に設けられた操作盤接続部１１６を介してケーブル６５０を通じて、操作盤６００が接続されている。

上記操作盤６００は、上記制御部１９０に使用者の指示を入力するためのものであり、上記操作盤６００の操作面は、例えば、図６に示したように構成されている。なおここで、上記図６は、操作盤の構成例を示した斜視図である。

上記操作盤６００には、スタートスイッチ６１０とストップスイッチ６３０とが設けられていて、上記制御部１９０とはケーブル６５０により接続されている。

そして、上記操作盤６００のうちスタートスイッチ６１０は、上記実施形態では、本発明による足首ストレッチ装置１００の回動動作の開始を指示するスイッチであるが、その他に、上記足部保持体１５０の回動による背屈方向の縮み強さと底屈方向の伸び強さとの最大値を指示する最大トルク（上限トルク）の調整も可能に構成されている。

そのため、ここでは，上記スタートスイッチ６１０を長押しすると上記装置１００が駆動し、駆動した後に、上記スタートスイッチ６１０を更に短い時間で押下すると、押下するごとに上記最大トルクが、予め設定した範囲内で、予め設定した大きさごとに上昇する。そして、上記スタートスイッチ６１０の押下による指示により上昇した最大トルクが、上記予め設定した範囲の最大値に到達した場合には、次の押下により、上記予め設定した範囲の最小値に戻されて、その次の押下により、再び上昇するように構成されている。

また、上記操作盤６００のうちストップスイッチ６３０は、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の回動動作の停止を指示するものであり、また、上記スタートスイッチ６１０を長押しすると上記装置１００の駆動を停止することもできる。

そのため、上記のような操作盤６００によれば、使用者は、基本的には上記２つのスイッチのみで、極めて簡便に上記足首ストレッチ装置１００の使用をすることが可能である。

なお、ここでは表示しないが上記操作盤６００の代わりに、上記と同様な機能を有するスイッチを上記足首ストレッチ装置１００の下腿部保持体１１０に設ける構成として、下腿部保持体１１０に設けたスイッチにより上記足首ストレッチ装置１００を使用する構成とすることも可能である。また、上記操作盤６００や上記下腿部保持体１１０にスイッチを設けた場合の上記スイッチの各機能は、予め設定しておく他に、後述するような情報処理端末を用いた操作や制御ソフトの入れ替えなどにより、任意に変更することも可能である。そのため、例えば、上記操作盤６００のスタートスイッチ６１０を上記最大トルクではなく回動速度の変更を行うために使用するなど、任意にどちらにも使用できるように設定しておくことも可能である。

また、上記制御部１９０には、パソコンなどの情報処理端末などを、上記下腿部保持体１１０の筐体に設けた情報処理端末接続部１１９を介して接続可能としても良く、そのような接続を行った場合には、前記情報処理端末により、上記回動による動作の設定又は操作が可能である。そして、これらの設定では、例えば、使用者の個別の希望に合わせて、上記最大トルクや、足部保持体１５０により底屈運動や背屈運動などを行う回動時間や回動速度乃至ストレッチ運動の持続時間、また、上記操作盤６００で操作可能な最大トルクの範囲や、上記足首ストレッチ装置１００全体の駆動時間などの設定が可能であり、上記足首ストレッチ装置１００を直接操作することも可能である。

そのため、上記パソコンなどの情報処理端末を上記制御部１９０に接続した場合には、上記操作盤６００の操作によらず、或いは上記操作盤６００による操作と共に、上記足首ストレッチ装置１００の駆動と制御を行うことも可能である。

次に、上記のような構成を有する、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００の使用者による使用方法と上記足首ストレッチ装置１００の動作について説明する。

以上のように構成される本発明の実施形態である上記足首ストレッチ装置１００を使用する場合には、基本的には使用者の下腿部を図５の記載及び次に記載するように保持すると共に、使用者により次の操作が行われる。なお、上記図５は、本発明の実施形態である足首ストレッチ装置１００に、使用者の下腿部Ｕｌと足部Ｕｆとを保持した例を図示した左側面図であり、上記図５では、足部保持体１５０の足裏当接部１５３のベルト通し孔１５３Ｈと、足裏当接部のフレーム１５３ｆのベルト通し孔１５３ｆＨとに、それぞれ足部保持ベルト１５７と踵部保持ベルト１５９を通して足部を保持する例を示している。

上記のように、使用者が本足首ストレッチ装置１００を使用する際には、最初に、本足首ストレッチ装置１００を水平面上に載置する。

そのため、使用者の状態に合わせて、本足首ストレッチ装置１００を床面上に載置したり、或いは、使用者が寝たきりなどの状態の場合には、介助者等の使用者の補助者が、本足首ストレッチ装置１００をベッド等の上に載置したりすることになる。なお、本足首ストレッチ装置１００は上記のように水平に載置して使用することが望ましいが、必ずしもこれに限定されず、使用者の状態や必要に応じて、水平以外の方向にして用いることも可能である。

そして、上記のように本足首ストレッチ装置１００を水平面上に載置したら、上記図５に示したように、使用者の下腿部Ｕｌを上記下腿部保持体１１０に保持すると共に、上記使用者の足部Ｕｆを上記使用者の足裏を足部保持体１５０の足裏当接部１５３にクッション部材１５５を介して当接して、足部保持ベルト１５７や踵部保持ベルト１５９等を用いることにより保持する。なお、この場合上記下腿部保持体１１０にもベルトを設けて使用者の足部を保持する構成としても良い。

また、上記足部保持体１５０に使用者の足部Ｕｆを当接する際には、上記伝導部１３０の上記足部保持体１５０が接続された側が上述したように回動により上下して、使用者の体格差に応じて上記足部保持体１１０の位置が適切に調整されるようになっている。

そして、上記のように使用者の足部Ｕｆを上記足首ストレッチ装置１００に保持した後に、上記操作盤６００により、上記足首ストレッチ装置１００の駆動操作を行うことになるが、ここで、上記操作盤６００によるスイッチ操作に応じた上記足首ストレッチ装置１００の動作は、例えば、図７に示したフローチャートのようになる。

すなわち、上記図７に示すように、最初に、使用者は、スタートスイッチ６１０を長押しにより押下して、上記足首ストレッチ装置１００の駆動を開始させる（ステップＳ１０）。そして、上記駆動操作が行われると、本足首ストレッチ装置１００は次のように上記足部保持体１５０の回動動作を行い使用者の足首の関節の回動による関節可動域訓練及び静的ストレッチ動作を行う（ステップＳ２０）。

上記動作では、最初に、予め設定された速度に基づいて、上記足部保持体１５０を底屈方向（使用者の足首の筋肉を伸ばす方向）に回動する回動動作が行われる。ここで動作速度については特に限定を設けるものではないが、例えば、最大の回動速度を６０（°／秒）程度の大きさにして、その後その範囲内で自由に調整できるように構成することも可能である。
そして、ここで、上記のように最初に回動動作を行う方向は、予め上記足首ストレッチ装置１００の設定の際に決定しておくが、上記のように必ずしも底屈方向に限られず、背屈方向に行うものであっても良い。

また、上記予め行われる設定は、上記足首ストレッチ装置１００の制御部に予め組み込んでおく設定情報に基づくものでも良いが、上記操作盤６００に使用者による指示が可能な項目（例えば，回動速度、回動時間、静的ストレッチ持続時間、上限トルクの大きさ）に対応する指示ダイヤルを増設したり、上記制御部１９０にパソコン等の情報処理端末を接続可能に構成したりして、上記情報処理端末の指示に応じて、使用者が個別に設定したものであっても良い。

なお、ここで上記の背屈方向とは、一般的には、足首の背屈運動を行う方向であって、足首の踵部分を中心にして足先を下肢の膝方向（使用者の足首の筋肉を縮める方向）に曲げる方向であり、底屈方向とは、一般的には、足首の底屈運動を行う方向であって、足首の踵部分を中心にして足先を下肢の膝と反対方向に伸ばす方向をいう。

また、上記回動動作の際、使用者が、上記回動動作が速すぎる若しくは遅すぎると感じる場合には、上記操作盤６００の上記スタートスイッチ６１０を押下して、あらかじめ設定した範囲で速度の調整を行うことが可能である（ステップＳ２５）。

また、上記足部保持体１５０の回動動作の進行により、上記使用者の足部が底屈方向（若しくは背屈方向）に回動されてくると、次第に上記足部が曲がりにくくなり、それに応じて上記使用者の足首に掛かる反力（トルク）も増大する。そこで、本発明では、上記トルクの増大に応じて上記回動動作の速度が上記使用者等が指定した速度から次第に遅くするように構成することも可能である。そのため、これにより一層使用者の状態に応じた関節可動域訓練を行うことが可能である。

そして、上記回動動作の進行により、予め設定した上限トルク（最大トルク）に到達すると、本足首ストレッチ装置１００は、回動動作を停止して、次に静的ストレッチ動作に移行する（ステップＳ３０）。ここで、上記上限トルク（最大ストレッチ力）については限定を設けるものではないが、例えば、これを２０（Ｎ・ｍ）程度に設定し、調節可能に設定することも可能である。

また、ここで上記静的ストレッチ動作とは、予め設定した時間だけ、上記最大トルクに至った回動角で足部保持体１５０の回動動作を停止することである。

そのため、上記回動動作の停止により、使用者は、上記足部保持体１５０により一定の回動角度のまま上記足首を保持されるため、一定時間だけ静的ストレッチ運動をおこなうことが可能になる。

そして、上記静的ストレッチ運動を開始してから予め設定した時間が経過すると、本足首ストレッチ装置１００の回動動作が再開して行われる（ステップＳ４０）。

上記静的ストレッチ後の回動動作は、上記静的ストレッチ前の回動動作の方向（回動方向）と逆方向に上記足部保持体１５０を回動させるものである。そのため、上記本足首ストレッチ装置１００の例では、底屈動作から駆動が始まっているため、最初の静的ストレッチ運動が行われた後は、背屈動作が行われる。

そして、同様に、上記背屈方向への動作が行われて、上記回動動作の進行により、予め設定した上限トルク（最大トルク）に到達すると、本足首ストレッチ装置１００は、回動動作を停止して、上記同様に静的ストレッチ動作に移行し（ステップＳ５０）、これを予め設定した時間だけ繰り返した後に動作を停止する。

また、上記動作の停止は、上記あらかじめ設定した時間に限られず、操作盤６００のストップボタン６３０を押下することでも可能である（ステップＳ６０）。そのため、使用者は、上記足首ストレッチ装置１００が動作中であってもいつでも簡単に動作を停止させることが可能である。

そのため上記足首ストレッチ装置１００によれば、使用者は極めて簡単かつ安全に、上記関節可動域訓練と静的ストレッチ訓練とを行うことが可能である。

従って、以上のように構成され動作する本発明によれば、例えば、寝たきりの状態にある患者に対しても用いることが可能であって、操作も容易であり、理学療法士等に依存しなくとも、低コストで、他動的な関節可動域訓練と静的ストレッチ運動とが可能である。

また、本発明では、使用者が、上記関節可動域訓練と静的ストレッチ運動とを行うに当たり、使用者の状態に応じて、使用者自身が、上記関節可動域訓練の動作速度や足首にかかる負荷（最大トルク）及び最大ストレッチ時間等の調整を行うことが可能であり、何らかの異常が有った場合には直ちに装置を停止させることも可能である。

そのため、上記患者乃至使用者が積極的に簡易に本発明による装置を利用することが可能であり、これを通じて、運動機能の回復のためのリハビリ訓練や循環系の機能の回復促進等を図ることが可能である。

なお、本発明の構成は上記記載の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種の変形例を用いることが可能である。

そのため、例えば、上記操作盤に更に詳細な設定を行うためのダイヤル等を備えたり、或いは、使用者が操作する場合などに音声でガイドする構成を採用したりすることも可能である。また、上述した本足首ストレッチ装置１００の駆動制御等の途中又は本足首ストレッチ装置１００の全ての操作において、上記パソコンなどの情報処理端末などを用いて、本足首ストレッチ装置１００の各構成要素を使用者によるマニュアルにより操作することを可能とする構成を採用したりすることも可能である。また、更に、上記操作盤に、いずれか１つの指示手段の前記プッシュスイッチを押下することで前記駆動部の回動を停止することを可能とする構成を採用し、使用者による非常停止手段が簡便になるような構成を採用することも可能である。

１００ 足首ストレッチ装置
１１０ 下腿部保持体
１１１ ピン
１１３ 接続具
１１５ 蓋部
１１５Ｈ ベルト通し孔
１１６ 操作盤接続部
１１７ クッション部
１１８ 電源コネクタ部
１１９ 情報処理端末コネクタ部
１３０ 伝動部
１３１ 第１のスプロケット
１３１Ｈ 孔部
１３２ 第２のスプロケット
１３３ チェーン
１３５ テンショナ
１３７ 伝動部の平板
１３９ 伝動部のカバー
１５０ 足部保持体
１５１ 回動軸
１５３ 足裏当接部
１５３ｆ 足裏当接部のフレーム
１５３ｆＨ １５３Ｈ ベルト通し孔
１５５ クッション部材
１５７ 足部保持ベルト
１５９ 踵部保持ベルト
１７０ 駆動部
１７１ 駆動軸
１７３ サーボモータ
１７５ 減速機ユニット
１７７ 伝達ギヤ
１９０ 制御部
６００ 操作盤
６１０ スタートスイッチ
６３０ ストップスイッチ
６５０ ケーブル
Ｕｌ 使用者の下腿部
Ｕｆ 使用者の足部

Claims (10)

1. 下腿部保持体と駆動部と伝動部と足部保持体と制御部とを有する足首ストレッチ装置であって、
   前記下腿部保持体は使用者の下腿部を保持すると共に、前記下腿部保持体には前記駆動部が設けられ、
   前記駆動部は回動する駆動軸を有すると共に、前記駆動軸には前記伝動部を介して前記足部保持体が接続され、
   前記伝動部は、相互にチェーンが巻き廻された、第１のスプロケットと第２のスプロケットとを有し、
   前記第１のスプロケットには前記駆動部の駆動軸が同軸に接続されると共に、前記第１のスプロケットの内周の一部に沿って円弧状の孔部が設けられ、前記円弧状の孔部には、前記下腿部保持体から突出して設けたピンが係合するように設けられることにより、前記円弧に沿って前記伝動部が前記駆動部の駆動軸の周りに一定範囲内で回動可能に設けられ、
   前記第２のスプロケットには前記足部保持体の回動軸が同軸に接続されて前記第１のスプロケットが回動することにより前記チェーンにより動力が伝達され前記足部保持体が前記回動軸の周りで回動可能に形成され、
   前記足部保持体は使用者の足部を載置すると共に、前記回動軸の回動により前記使用者の足部を前記使用者の踝部分で回動させ、
   前記駆動部は前記制御部による制御により、前記使用者の踵部分での回動を前記足部の背屈方向及び底屈方向に交互に行わせることを特徴とする足首ストレッチ装置。
2. 前記制御部には少なくともトルクセンサとタイマとが接続され、
   前記トルクセンサは、前記足部保持体が回動する際の反力を検出する事により、前記使用者の足首部及び前記足首部近傍の筋肉にかかる負荷を検出し、
   前記制御部は、前記トルクセンサからの検出値が予め設定した最大負荷に到達した場合に前記回動を停止して、前記最大負荷を予め定める一定時間に亘って持続させ、前記一定時間経過後に回動方向を反転させて前記回動を再開すると共に、前記駆動部の駆動時間を制御する請求項１に記載の足首ストレッチ装置。
3. 前記最大負荷は、使用者の指示により、予め定めた一定の範囲内で、指定が可能な請求項２に記載の足首ストレッチ装置。
4. 前記最大負荷を持続させる予め定める一定時間は、予め定めた一定の範囲内で、前記使用者の指示により指定が可能な請求項２又は３に記載の足首ストレッチ装置。
5. 前記制御部には、操作盤が接続されており、
   前記操作盤には、少なくとも前記回動による動作の開始及び終了を指示するための指示手段、及び、前記最大負荷の指示手段が設けられる、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の足首ストレッチ装置。
6. 前記操作盤には、更に、前記回動による動作の回動速度並びに前記最大負荷を持続させる時間を前記使用者が指示するための指示手段が設けられ、
   前記指示手段はそれぞれプッシュスイッチを兼ねており、
   前記いずれか１つの指示手段の前記プッシュスイッチを押下することで前記駆動部の回動を停止することを可能とした請求項５に記載の足首ストレッチ装置。
7. 前記足部保持体の回動軸による回動速度は、前記足部保持体が回動する際の反力が大きくなるにつれて減少する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の足首ストレッチ装置。
8. 前記足部保持体の回動軸による回動速度は、予め定めた一定の範囲内で前記使用者の指示による指定が可能である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の足首ストレッチ装置。
9. 前記伝動部の前記第２のスプロケットの近傍には、前記足部保持体の回動軸による回動範囲を限定するストッパが設けられている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の足首ストレッチ装置。
10. 前記制御部には、情報処理端末が接続可能であり、前記情報処理端末により、前記回動による動作の設定又は操作が可能な請求項１乃至９のいずれか１項に記載の足首ストレッチ装置。