JPH08687A - 連続受動運動装置 - Google Patents
連続受動運動装置Info
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- JPH08687A JPH08687A JP6159414A JP15941494A JPH08687A JP H08687 A JPH08687 A JP H08687A JP 6159414 A JP6159414 A JP 6159414A JP 15941494 A JP15941494 A JP 15941494A JP H08687 A JPH08687 A JP H08687A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】患者から装置に加わる反力を考慮して、無理な
力が加わることのなく肢体に加える力を手加減できるＣ
ＰＭ装置（連続受動運動装置）を提供する。 【構成】運動状態教示時に前記多自由度機構に肢体を取
付けた状態で、インピーダンス制御を行う手段と、前記
インピーダンス制御を行っている間、一定周期ごとに前
記回転角度をストアするメモリと、治療時には前記メモ
リに保存された前記回転角度を平衡点とするインピーダ
ンス制御により教示した運動および力を再現する手段と
を備え。
力が加わることのなく肢体に加える力を手加減できるＣ
ＰＭ装置（連続受動運動装置）を提供する。 【構成】運動状態教示時に前記多自由度機構に肢体を取
付けた状態で、インピーダンス制御を行う手段と、前記
インピーダンス制御を行っている間、一定周期ごとに前
記回転角度をストアするメモリと、治療時には前記メモ
リに保存された前記回転角度を平衡点とするインピーダ
ンス制御により教示した運動および力を再現する手段と
を備え。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、手術前後または他の障
害により、関節部が拘縮をおこし、またはそのおそれが
ある場合にその改善を目的として用いる連続受動運動装
置（ＣＰＭ装置）に関する。
害により、関節部が拘縮をおこし、またはそのおそれが
ある場合にその改善を目的として用いる連続受動運動装
置（ＣＰＭ装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】人体の関節部が手術または損傷を受けた
場合、従来の治療法では、ギブス等により保護、固定し
ていた。その結果、関節の動きが悪くなる拘縮という症
状を引き起こし、その後は長い間のリハビリテーション
によりその症状を改善させていた。その治療法に代わる
新しい治療法が１９８０年カナダのソルター教授により
提案され、その効果が次第に明らかになってきている。
その治療方式は受傷直後、または手術前後から対象とな
る関節を長時間、ゆっくりと、機械からの力によって受
動的に動かすもので、回復期間を著しく短縮する効果が
ある。その治療方式を機械を用いて実現する方式がいく
つか提案されている。その１つが特公平4-14028 の「人
の関節を動かす装置」である。この装置では肢体を取付
けた部分が往復運動を行い、大きな負荷がかかると反転
運動を行うことを特徴としている。同様の装置で多自由
度機構を有した装置として特開平5-146476「３軸受動運
動用運動器具」があり、マイクロップロセッサを利用し
て、総合的な運動管理と操作者に対する情報提示を特徴
としている。また、ＣＰＭ装置とは目的が異なるが類似
した装置として、特公平3-54587 「リハビリテーション
支援装置の制御装置」がある。この装置では筋力の低下
した肢体を回復させるために、力制御の元で動作パター
ンのティーチングを行い、リハビリテーション時には記
憶した動作パターンを位置制御で繰り返す動作を行うも
のである。運動パターンのティーチングの有無が上記の
方式では異なっているが、位置制御で決められたパター
ンを繰り返す点で以上の各方式は共通している。
場合、従来の治療法では、ギブス等により保護、固定し
ていた。その結果、関節の動きが悪くなる拘縮という症
状を引き起こし、その後は長い間のリハビリテーション
によりその症状を改善させていた。その治療法に代わる
新しい治療法が１９８０年カナダのソルター教授により
提案され、その効果が次第に明らかになってきている。
その治療方式は受傷直後、または手術前後から対象とな
る関節を長時間、ゆっくりと、機械からの力によって受
動的に動かすもので、回復期間を著しく短縮する効果が
ある。その治療方式を機械を用いて実現する方式がいく
つか提案されている。その１つが特公平4-14028 の「人
の関節を動かす装置」である。この装置では肢体を取付
けた部分が往復運動を行い、大きな負荷がかかると反転
運動を行うことを特徴としている。同様の装置で多自由
度機構を有した装置として特開平5-146476「３軸受動運
動用運動器具」があり、マイクロップロセッサを利用し
て、総合的な運動管理と操作者に対する情報提示を特徴
としている。また、ＣＰＭ装置とは目的が異なるが類似
した装置として、特公平3-54587 「リハビリテーション
支援装置の制御装置」がある。この装置では筋力の低下
した肢体を回復させるために、力制御の元で動作パター
ンのティーチングを行い、リハビリテーション時には記
憶した動作パターンを位置制御で繰り返す動作を行うも
のである。運動パターンのティーチングの有無が上記の
方式では異なっているが、位置制御で決められたパター
ンを繰り返す点で以上の各方式は共通している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが先にあげたい
ずれの従来技術でも、位置制御により同じパターンを繰
り返すよう構成されているため、患部の具合（すなわち
患者から装置に加わる反力）に無関係に強制的に与えら
れた位置に制御されることになり、それらの装置を拘縮
をおこした関節に使用した場合、患者の拘縮の程度によ
っては、無理に関節を運動させることになり、患者に非
常な苦痛を与えることがあった。また、位置制御により
運動を行うため、リハビリ時に医師が患者の肢体に加え
る力加減を再現することができなかった。そこで本発明
は、患者から装置に加わる反力を考慮して、無理な力が
加わることのなく肢体に加える力を手加減できる装置を
提供することを目的とする。
ずれの従来技術でも、位置制御により同じパターンを繰
り返すよう構成されているため、患部の具合（すなわち
患者から装置に加わる反力）に無関係に強制的に与えら
れた位置に制御されることになり、それらの装置を拘縮
をおこした関節に使用した場合、患者の拘縮の程度によ
っては、無理に関節を運動させることになり、患者に非
常な苦痛を与えることがあった。また、位置制御により
運動を行うため、リハビリ時に医師が患者の肢体に加え
る力加減を再現することができなかった。そこで本発明
は、患者から装置に加わる反力を考慮して、無理な力が
加わることのなく肢体に加える力を手加減できる装置を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明では、肢
体の一部を可動機構に固定して、その可動機構を連続動
作させることにより肢体を受動的に動作させて関節の拘
縮の緩和治療を行う連続受動運動装置において、多自由
度を有しそれぞれの自由度が電動機で駆動され、その位
置変位が計測可能な多自由度機構部と、前記多自由度機
構の先端に取り付けられ肢体からの作用力を計測する力
センサと、前記多自由度機構の関節を駆動する複数の電
動機の回転角度または回転速度を制御する手段と、運動
状態教示時には前記多自由度機構に肢体を取付けた状態
で、インピーダンス制御を行う手段と、前記インピーダ
ンス制御を行っている間、一定周期ごとに前記回転角度
をストアする第１のメモリと、治療時には前記メモリに
保存された前記回転角度を平衡点とするインピーダンス
制御により教示した運動および力を再現する手段と、を
備えたことを特徴とするものである。
体の一部を可動機構に固定して、その可動機構を連続動
作させることにより肢体を受動的に動作させて関節の拘
縮の緩和治療を行う連続受動運動装置において、多自由
度を有しそれぞれの自由度が電動機で駆動され、その位
置変位が計測可能な多自由度機構部と、前記多自由度機
構の先端に取り付けられ肢体からの作用力を計測する力
センサと、前記多自由度機構の関節を駆動する複数の電
動機の回転角度または回転速度を制御する手段と、運動
状態教示時には前記多自由度機構に肢体を取付けた状態
で、インピーダンス制御を行う手段と、前記インピーダ
ンス制御を行っている間、一定周期ごとに前記回転角度
をストアする第１のメモリと、治療時には前記メモリに
保存された前記回転角度を平衡点とするインピーダンス
制御により教示した運動および力を再現する手段と、を
備えたことを特徴とするものである。
【０００５】本願の第２発明では、前記第１の力センサ
に加えて、さらに多自由度機構先端に装置装着者以外の
者の作用力を検出する第２の力センサと、請求項１記載
の第１の力センサと前記第２の力センサの合力を入力と
したインピーダンス制御を行う手段と、前記インピーダ
ンス制御を行っている間、一定周期ごとに 前記第２の
力センサの作用力を保存する第２のメモリと、治療時に
は前記第１のメモリに保存された前記回転角度を平衡点
とするとともに、前記第２のメモリに保存された力をイ
ンピーダンスの力オフセットとして用いることにより教
示した運動および力を再現する手段と、を備えたことを
特徴とするものである。
に加えて、さらに多自由度機構先端に装置装着者以外の
者の作用力を検出する第２の力センサと、請求項１記載
の第１の力センサと前記第２の力センサの合力を入力と
したインピーダンス制御を行う手段と、前記インピーダ
ンス制御を行っている間、一定周期ごとに 前記第２の
力センサの作用力を保存する第２のメモリと、治療時に
は前記第１のメモリに保存された前記回転角度を平衡点
とするとともに、前記第２のメモリに保存された力をイ
ンピーダンスの力オフセットとして用いることにより教
示した運動および力を再現する手段と、を備えたことを
特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明の作用を図１〜図４を参照して説明す
る。図１は第１発明の教示時のブロック図、図２は第２
発明の教示時のブロック図、図３は再生時（治療時）の
ブロック図（第１発明、第２発明共通）、図４は本発明
でのインピーダンス制御の概念を示す図である。図１に
示す第１発明の教示時は、インピーダンス制御のバネ定
数は０または非常に小さい値が設定される。そのとき、
機構の力センサ近傍にとりつけられた肢体は、設定イン
ピーダンスの質量項とダンピング項による力を感じなが
ら軽い力で機構部を動かすことができる。教示時と再生
時とでは、制御構造は自体は変化せず、インピーダンス
の設定値、および目標軌道さらには力情報を用いるかど
うかが異なっている。第１発明の軌道の教示時（図１）
には、その運動軌跡が一定時間ごとにサンプリングさ
れ、必要に応じて座標変換されながらメモリにストアさ
れる。第２発明の教示時（図２）には、第２の力センサ
（力センサ部２）の検出力も併せてサンプリングされ、
必要に応じて座標変換されながらメモリにストアされ
る。なお、図２のメモリは第１のメモリと第２のメモリ
を兼ねた例である。
る。図１は第１発明の教示時のブロック図、図２は第２
発明の教示時のブロック図、図３は再生時（治療時）の
ブロック図（第１発明、第２発明共通）、図４は本発明
でのインピーダンス制御の概念を示す図である。図１に
示す第１発明の教示時は、インピーダンス制御のバネ定
数は０または非常に小さい値が設定される。そのとき、
機構の力センサ近傍にとりつけられた肢体は、設定イン
ピーダンスの質量項とダンピング項による力を感じなが
ら軽い力で機構部を動かすことができる。教示時と再生
時とでは、制御構造は自体は変化せず、インピーダンス
の設定値、および目標軌道さらには力情報を用いるかど
うかが異なっている。第１発明の軌道の教示時（図１）
には、その運動軌跡が一定時間ごとにサンプリングさ
れ、必要に応じて座標変換されながらメモリにストアさ
れる。第２発明の教示時（図２）には、第２の力センサ
（力センサ部２）の検出力も併せてサンプリングされ、
必要に応じて座標変換されながらメモリにストアされ
る。なお、図２のメモリは第１のメモリと第２のメモリ
を兼ねた例である。
【０００７】第１発明の再生時（図３）には、インピー
ダンスのバネ定数は患者の痛みや、治療経過に応じた値
に設定される。その後、教示動作でストアされた軌跡デ
ータをインピーダンス制御のバネ定数平衡点の移動とし
て運動制御される。第２発明の再生時（図３）には、上
記に加えて第２の力センサの検出値のそのメモリの内容
がインピーダンス制御の力オフセット値として一定時間
ごとに払い出し運動制御を行う。このような制御方法を
用いることによって、患者の体は適当なバネ定数、ダン
ピング、質量を介して目標軌跡に引かれる感覚をうける
（図４参照）。すなわち、本制御装置により、機械によ
って強引に肢体が運動させられるのではなく、痛みが伴
うような運動はおこなわず、インピーダンスが有してい
る柔らかさにより軌跡が修正されることになる。また、
力のオフセット（第２発明）により、上記の力以外に教
示時に加えられた適度な力を肢体に対して作用させるこ
とができる。つまり肢体に加える力を手加減できる。
ダンスのバネ定数は患者の痛みや、治療経過に応じた値
に設定される。その後、教示動作でストアされた軌跡デ
ータをインピーダンス制御のバネ定数平衡点の移動とし
て運動制御される。第２発明の再生時（図３）には、上
記に加えて第２の力センサの検出値のそのメモリの内容
がインピーダンス制御の力オフセット値として一定時間
ごとに払い出し運動制御を行う。このような制御方法を
用いることによって、患者の体は適当なバネ定数、ダン
ピング、質量を介して目標軌跡に引かれる感覚をうける
（図４参照）。すなわち、本制御装置により、機械によ
って強引に肢体が運動させられるのではなく、痛みが伴
うような運動はおこなわず、インピーダンスが有してい
る柔らかさにより軌跡が修正されることになる。また、
力のオフセット（第２発明）により、上記の力以外に教
示時に加えられた適度な力を肢体に対して作用させるこ
とができる。つまり肢体に加える力を手加減できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。図
５は３自由度を有したＣＰＭ装置の構成を示したもの
で、この実施例では指の関節を対象とした装置を示す。
装置の基軸は治療を目的とする関節の根元、あるいは大
地等に取付け、ＣＰＭ装置の先端は目的とする関節より
先の部分に取付を行う。機構部の先端には患者の指から
作用する力を計測するために３自由度の力センサ（５０
４）が配置されている。この力センサによりｘ、ｙ方向
の並進力とｚ軸回りのモーメントが計測される。機構部
は力センサと同じ方向の運動が可能なように、モータが
３個連続して同じ平面上を回転できるように配置されて
いる（５０１、５０２、５０３）。モータ内部には、位
置の検出が可能なエンコーダを内蔵しているものとす
る。また、５０５は医師などの教示者の力を計測するた
めの第２の力センサである。５０６、５０７はＣＰＭ装
置を指に固定するための固定具である。
５は３自由度を有したＣＰＭ装置の構成を示したもの
で、この実施例では指の関節を対象とした装置を示す。
装置の基軸は治療を目的とする関節の根元、あるいは大
地等に取付け、ＣＰＭ装置の先端は目的とする関節より
先の部分に取付を行う。機構部の先端には患者の指から
作用する力を計測するために３自由度の力センサ（５０
４）が配置されている。この力センサによりｘ、ｙ方向
の並進力とｚ軸回りのモーメントが計測される。機構部
は力センサと同じ方向の運動が可能なように、モータが
３個連続して同じ平面上を回転できるように配置されて
いる（５０１、５０２、５０３）。モータ内部には、位
置の検出が可能なエンコーダを内蔵しているものとす
る。また、５０５は医師などの教示者の力を計測するた
めの第２の力センサである。５０６、５０７はＣＰＭ装
置を指に固定するための固定具である。
【０００９】ここで、インピーダンスの制御方向を図５
に示すようにセンサ座標系にとるものとする。そのとき
の教示時の制御ブロック図は図６、再生時の制御ブロッ
ク図は図７で示される。実際の装置自体は教示時・再生
時で変わるものではなく、指令やデータの使い方を変え
るわけであり、それを分かりやすく表現したのが図６、
図７である。なお、図６の力情報の点線部分は第２発明
に関する部分であることを示している。第１の力センサ
５０４の検出値はインピーダンス方向に対応しているた
め、目標位置はセンサ座標系で求めることができる。こ
こで、指先の座標系における目標インピーダンスを次の
ように設定するものとする。 Ｘ方向の目標インピーダンス……（ｍ1 ，ｄ1 ，ｋ1 ） Ｙ方向の目標インピーダンス……（ｍ2 ，ｄ2 ，ｋ2 ） Ｚまわり回転方向の目標インピーダンス……（ｍ3 ，ｄ
3 ，ｋ3 ） 各制御方向のもととなる力学関係式は次の（１）（２）
式になる。
に示すようにセンサ座標系にとるものとする。そのとき
の教示時の制御ブロック図は図６、再生時の制御ブロッ
ク図は図７で示される。実際の装置自体は教示時・再生
時で変わるものではなく、指令やデータの使い方を変え
るわけであり、それを分かりやすく表現したのが図６、
図７である。なお、図６の力情報の点線部分は第２発明
に関する部分であることを示している。第１の力センサ
５０４の検出値はインピーダンス方向に対応しているた
め、目標位置はセンサ座標系で求めることができる。こ
こで、指先の座標系における目標インピーダンスを次の
ように設定するものとする。 Ｘ方向の目標インピーダンス……（ｍ1 ，ｄ1 ，ｋ1 ） Ｙ方向の目標インピーダンス……（ｍ2 ，ｄ2 ，ｋ2 ） Ｚまわり回転方向の目標インピーダンス……（ｍ3 ，ｄ
3 ，ｋ3 ） 各制御方向のもととなる力学関係式は次の（１）（２）
式になる。
【００１０】教示時のインピーダンス制御関係式 Ｆ + Ｆtch ＝ｍi α＋ｄi Ｖ …（１） 治療時のインピーダンス制御関係式 Ｆ + Ｆtchm＝ｍi α＋ｄi Ｖ＋ｋi （Ｘ−Ｘtchm）…（２） ここで、 Ｆ：力センサへの作用力＝（Ｆx ，Ｆy ，Ｍz ）T Ｆtch ：第２の力センサで検出されるティーチング時の
力（第２の力センサを用いない場合は０とする） Ｆtchm：メモリに保存されたティーチング時の第２の力
センサの力（第２の力センサを用いない場合は０とす
る） ｍi ，ｄi ，ｋi ：各制御方向の設定インピーダンス Ｘ：位置、または姿勢 Ｖ：速度（Ｘの時間微分） α：加速度（Ｖの時間微分） Ｘtchm：メモリに保存されたティーチング位置、または
姿勢
力（第２の力センサを用いない場合は０とする） Ｆtchm：メモリに保存されたティーチング時の第２の力
センサの力（第２の力センサを用いない場合は０とす
る） ｍi ，ｄi ，ｋi ：各制御方向の設定インピーダンス Ｘ：位置、または姿勢 Ｖ：速度（Ｘの時間微分） α：加速度（Ｖの時間微分） Ｘtchm：メモリに保存されたティーチング位置、または
姿勢
【００１１】計算機で実行するために（２）式の関係式
を差分式の関係に置き換えると、位置指令値は次式によ
り求めることができる。 Ｘk ＝Ｃa Ｘk-1 ＋Ｃb Ｘk-2 ＋Ｃc （Ｆk ＋Ｆtch ）＋Ｘtch …（３） ここで、 Ｘk ：k 番目の位置指令 位置指令 Ｘk ＝（ｘk ，ｙk ，θk ）T Ｆk ：力センサへの作用力 Ｃa ＝ｄｉａｇ（ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ） Ｃb ＝ｄｉａｇ（ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ） Ｃc ＝ｄｉａｇ（ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 ） ａi ＝（2 ｍi ＋Ｔｂi ）／Ｄ (i=1,2,3) ｂi ＝−ｍi ／Ｄ (i=1,2,3) ｃi ＝Ｔ2 ／Ｄ (i=1,2,3) Ｄ＝ｍi ＋ｂi Ｔ＋ｋi Ｔ2 (i=1,2,3) Ｔ：サンプリング時間
を差分式の関係に置き換えると、位置指令値は次式によ
り求めることができる。 Ｘk ＝Ｃa Ｘk-1 ＋Ｃb Ｘk-2 ＋Ｃc （Ｆk ＋Ｆtch ）＋Ｘtch …（３） ここで、 Ｘk ：k 番目の位置指令 位置指令 Ｘk ＝（ｘk ，ｙk ，θk ）T Ｆk ：力センサへの作用力 Ｃa ＝ｄｉａｇ（ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ） Ｃb ＝ｄｉａｇ（ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ） Ｃc ＝ｄｉａｇ（ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 ） ａi ＝（2 ｍi ＋Ｔｂi ）／Ｄ (i=1,2,3) ｂi ＝−ｍi ／Ｄ (i=1,2,3) ｃi ＝Ｔ2 ／Ｄ (i=1,2,3) Ｄ＝ｍi ＋ｂi Ｔ＋ｋi Ｔ2 (i=1,2,3) Ｔ：サンプリング時間
【００１２】教示を行う場合には、インピーダンス係数
のうちバネ定数を０または０に近い値に（（１）式では
０においている）、また、慣性、粘性も比較的小さな値
を設定する。その状態で第１の力センサ部分に力を加え
ると、機構の可動範囲内であれば軽い力で機構部を３自
由度それぞれの方向に自由に動かすことができる。機構
にとりつけた医師自身の手みずから、あるいは装置を装
着した患者の指に手を添えることによって教示を行う。
これにより、軌跡データがメモリ６０１に蓄えられる。
また、第２の力センサ５０５を用いる場合は、患者の手
を装置に取付け、医師などが第２の力センサに力を加え
ることによって教示動作を行う。これによって、医師が
持っている治療に関する力の加え方のノウハウとともに
機構部の軌跡がメモリ６０１に蓄えられる（メモリ６０
１は位置情報を記憶する第１のメモリと力情報を記憶す
る第２のメモリとを兼ねている例である）。
のうちバネ定数を０または０に近い値に（（１）式では
０においている）、また、慣性、粘性も比較的小さな値
を設定する。その状態で第１の力センサ部分に力を加え
ると、機構の可動範囲内であれば軽い力で機構部を３自
由度それぞれの方向に自由に動かすことができる。機構
にとりつけた医師自身の手みずから、あるいは装置を装
着した患者の指に手を添えることによって教示を行う。
これにより、軌跡データがメモリ６０１に蓄えられる。
また、第２の力センサ５０５を用いる場合は、患者の手
を装置に取付け、医師などが第２の力センサに力を加え
ることによって教示動作を行う。これによって、医師が
持っている治療に関する力の加え方のノウハウとともに
機構部の軌跡がメモリ６０１に蓄えられる（メモリ６０
１は位置情報を記憶する第１のメモリと力情報を記憶す
る第２のメモリとを兼ねている例である）。
【００１３】再生時には、患者の治療状況にあわせてイ
ンピーダンスの設定を行う。たとえば、手術後間もない
患者にはインピーダンスの３定数を小さめに設定し、関
節に無理がかからないようにする。治療が進み、ある程
度の負荷に耐えられるようになった時にはインピーダン
スの値を大きく設定してもよい。この設定されたインピ
ーダンスと、教示時にメモリ６０１に記憶した目標軌跡
（第２発明の場合は第２の力センサからの力情報も）か
ら、インピーダンス制御部６０２でインピーダンス制御
され、座標変換部６０３で座標変換され、サーボアンプ
６０４を介して各駆動用モータを駆動制御する。また、
ＣＰＭ装置の機構系が多自由度により構成されているた
め、関節の曲げ方向だけではなく、関節を引っ張る方向
にもＣＰＭ装置により力を加えることができる。その場
合にはあらかじめ教示した軌跡より多少外側に軌跡修正
を行ったり、インピーダンスの制御式において指を引っ
張る方向の力のオフセット値を設定することにより実現
する。
ンピーダンスの設定を行う。たとえば、手術後間もない
患者にはインピーダンスの３定数を小さめに設定し、関
節に無理がかからないようにする。治療が進み、ある程
度の負荷に耐えられるようになった時にはインピーダン
スの値を大きく設定してもよい。この設定されたインピ
ーダンスと、教示時にメモリ６０１に記憶した目標軌跡
（第２発明の場合は第２の力センサからの力情報も）か
ら、インピーダンス制御部６０２でインピーダンス制御
され、座標変換部６０３で座標変換され、サーボアンプ
６０４を介して各駆動用モータを駆動制御する。また、
ＣＰＭ装置の機構系が多自由度により構成されているた
め、関節の曲げ方向だけではなく、関節を引っ張る方向
にもＣＰＭ装置により力を加えることができる。その場
合にはあらかじめ教示した軌跡より多少外側に軌跡修正
を行ったり、インピーダンスの制御式において指を引っ
張る方向の力のオフセット値を設定することにより実現
する。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来位置制御で強引に繰り返し運動を行っていたＣＰＭ装
置にかわり、医師や療法士の持っていた治療ノウハウ
（特に第２発明では力の手加減）を運動教示という形で
メモリに保存し、治療時には柔軟制御を用いて繰り返す
ことことにより、痛みを伴わずに安全なＣＰＭ治療を行
うことが可能になり、拘縮の治療および予防に大きな効
果がある。
来位置制御で強引に繰り返し運動を行っていたＣＰＭ装
置にかわり、医師や療法士の持っていた治療ノウハウ
（特に第２発明では力の手加減）を運動教示という形で
メモリに保存し、治療時には柔軟制御を用いて繰り返す
ことことにより、痛みを伴わずに安全なＣＰＭ治療を行
うことが可能になり、拘縮の治療および予防に大きな効
果がある。
【図１】本発明の教示時を示すブロック図
【図２】第２の力センサを設けた場合の本発明の教示時
を示すブロック図
を示すブロック図
【図３】本発明の治療時を示すブロック図
【図４】本発明の作用を示す図
【図５】本発明の多自由度機構部の具体的実施例を説明
する図
する図
【図６】本発明の具体的実施例（教示時）を説明する図
【図７】本発明の具体的実施例（再生時）を説明する図
５０１〜５０３ モータ ５０４ 第１の力センサ ５０５ 第２の力センサ ５０６，５０７ 固定具 ６０１ メモリ ６０２ インピーダンス制御部 ６０３ 座標変換部 ６０４ サーボアンプ部
Claims (3)
- 【請求項１】 肢体の一部を可動機構に固定して、その
可動機構を連続動作させることにより肢体を受動的に動
作させて関節の拘縮の緩和治療を行う連続受動運動装置
において、 多自由度を有しそれぞれの自由度が電動機で駆動され、
その回転角度または回転速度が計測可能な多自由度機構
部と、 前記多自由度機構の先端に取り付けられ肢体からの作用
力を計測する第１の力センサと、 前記多自由度機構の関節を駆動する複数の電動機の回転
角度または回転速度を制御する手段と、 運動状態教示時には前記多自由度機構に肢体を取付けた
状態で、インピーダンス制御を行う手段と、 前記インピーダンス制御を行っている間、一定周期ごと
に前記回転角度をストアする第１のメモリと、 治療時には前記第１のメモリに保存された前記回転角度
を平衡点とするインピーダンス制御により教示した運動
および力を再現する手段と、を備えたことを特徴とする
連続受動運動装置。 - 【請求項２】 前記第１の力センサに加えて、さらに多
自由度機構先端に装置装着者以外の者の作用力を検出す
る第２の力センサと、 前記第１の力センサと前記第２の力センサの合力を入力
としたインピーダンス制御を行う手段と、 前記インピーダンス制御を行っている間、一定周期ごと
に 前記第２の力センサの作用力を保存する第２のメモ
リと、 治療時には前記第１のメモリに保存された前記回転角度
を平衡点とするとともに、前記第２のメモリに保存され
た力をインピーダンスの力オフセットとして用いること
により教示した運動および力を再現する手段と、を備え
たことを特徴とする請求項１記載の連続受動運動装置。 - 【請求項３】前記運動状態教示時のインピーダンス制御
のばね定数は治療時のそれよりも小さく設定したもので
ある請求項１又は２記載の連続受動運動装置。
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