WO2006040861A1

WO2006040861A1 - 持続的他動運動装置

Info

Publication number: WO2006040861A1
Application number: PCT/JP2005/012759
Authority: WO
Inventors: Taisuke Matsushita; Yutaka Sato; Makoto Konami; Kazuaki Hiramatsu
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US20070287936A1; KR20070063501A; JPWO2006040861A1; CN101031275A

Description

明細書

持続的他動運動装置

技術分野

[0001] この発明は、股関節及び膝関節を持続的に運動させることにより拘縮を予防する C PM (Continuous Passive Motion)装置、即ち持続的他動運動装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来の持続的他動運動装置では、大腿駆動装置のアームの先端に設けられた保持具を患者の大腿部に装着するとともに、下腿駆動装置のアームの先端に設けられた保持具を患者の下腿部に装着した状態で、大腿駆動装置及び下腿駆動装置が駆動され、患者の股関節や膝関節が屈伸される (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] 特許文献 1 :特開 2000— 51297号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上記のような従来の持続的他動運動装置では、大腿部及び下腿部のみの動きが規制されているため、例えば患者の腰の位置がずれたりすると、股関節や膝関節に所望の運動をさせることができなくなる恐れがある。これに対して、駆動機構の回転中心を関節の回転中心と一致させようとした場合、膝関節であれば関節の両側に駆動機構の回転中心を配置できるが、股関節では、関節が体内に位置するため、関節の片側 (体側）にしか駆動機構の回転中心を配置できない。このため、足を支えるのに十分な強度が得られず、安定した運動を実施できなくなる可能性があった。また、左右どちらの足を運動させるかによつて、装置を組み替えたり他の装置を用いたりする必要があった。

[0005] この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、関節の回転中心を中心として股関節及び膝関節をより安定して運動させることができる持続的他動運動装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段 [0006] この発明による持続的他動運動装置は、臀部が載置されるベース、ベースに第 1の回動軸を中心として回動可能に連結されているリンク体、上記リンク体に第 2の回動軸を中心として回動可能に連結され、下腿部を保持する下腿保持部、及び第 2の回動軸が第 1の回動軸を中心とした円弧に沿って変位するようにリンク体及び下腿保持部を屈伸させる駆動手段を備え、ベースには、股関節を位置決めするための第 1の位置決め部が設けられており、第 2の回動軸の近傍には、膝関節を位置決めするための第 2の位置決め部が設けられており、第 1及び第 2の回動軸は、リンク体及び下腿保持部を伸展させたとき、それぞれ第 1及び第 2の位置決め部に対して同方向へずらされて、るように配置されて、る。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]この発明の一実施形態による持続的他動運動装置を示す斜視図である。

[図 2]図 1の持続的他動運動装置の最短時における伸展状態を示す概略の構成図である。

[図 3]図 1の持続的他動運動装置の最短時における屈曲状態を示す概略の構成図である。

[図 4]図 1の持続的他動運動装置の最長時における伸展状態を示す概略の構成図である。

[図 5]図 1の持続的他動運動装置の最長時における屈曲状態を示す概略の構成図である。

[図 6]図 1の持続的他動運動装置の最短時における動作軌跡を示す説明図である。

[図 7]図 1の持続的他動運動装置の最長時における動作軌跡を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

[0008] 以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

図 1はこの発明の一実施形態による持続的他動運動装置を示す斜視図である。図において、患者の臀部が載置される平板状のベース 1には、患者の股関節を位置決めするための第 1の位置決め部 2が設けられている。第 1の位置決め部 2には、ベース 1の中央に描かれた目印線 3と、ベース 1の幅方向両端部に固定された円柱状の一対の目印部材 4とが含まれている。目印部材 4は、目印線 3の延長線上に配置されている。目印線 3及び目印部材 4は、ベース 1とは異なる色に着色されている。

[0009] ベース 1の一端部には、円筒状の軸保持部材 5が接続されている。軸保持部材 5には、第 1の回動軸 6が回動自在に挿通されている。第 1の回動軸 6の両端部には、リンク体 7が接続されている。即ち、リンク体 7は、ベース 1に第 1の回動軸 6を中心として回動可能に連結されて、る。

[0010] また、リンク体 7は、第 1の回動軸 6の軸方向（ベース 1の幅方向）に互いに間隔をおいて配置された第 1及び第 2のアーム 8, 9と、第 1の回動軸 6と平行にアーム 8, 9間に固定された補強部材 10とを有している。各アーム 8, 9は、アーム本体 11と、アーム本体 11に伸縮可能に挿入された揷入部 12と、アーム本体 11からの挿入部 12の引き出し量をロックするための第 1のロック機構 13とを有している。第 1のロック機構 13 は、アーム本体 11の第 1の回動軸 6側の端部に設けられている。また、リンク体 7には、大腿部をより確実に保持するためのベルト等の保持具を設けることができる。

[0011] 第 1のロック機構 13のロック状態を解除することにより、アーム本体 11からの挿入部 12の引き出し量は変更可能となっている。これにより、第 1の回動軸 6に対して直角方向へのリンク体 7の全長は調整可能となっている。リンク体 7の全長を調整することで、患者の身長の高い人力も低い人まで本装置が対応できるようになつている。ァーム本体 11から引き出された挿入部 12の端部は、第 1の回動軸 6に接続されて!、る。また、アーム本体 11の中間部は、第 1の回動軸 6とは反対側の端部が第 1の回動軸 6 側の端部よりも上方に位置するように湾曲（又は屈曲）されて、る。

[0012] アーム本体 11の第 1の回動軸 6とは反対側の端部には、患者の下腿部を保持する下腿保持部 14が第 2の回動軸 15を中心として回動可能に連結されている。第 2の回動軸 15は、第 1の回動軸 6に平行である。下腿保持部 14は、保持部本体 16と、保持部本体 16の長さ方向へスライド可能な踵受け部 17と、保持部本体 16に対する踵受け部 17の変位をロックする第 2のロック機構 18と、保持部本体 16のリンク体 7とは反対側の端部に設けられた一対のローラ 19とを有して、る。踵受け部 17を保持部本体 16の長さ方向へスライド可能に設けることで、患者の身長の違いに本装置が対応可能となっている。また、一対のローラ 19は、リンク体 7と下腿保持部 14とが屈曲するときに側壁部 21, 22の下端側となる部分がスムーズに移動できるようにするためのものである。

[0013] 下腿保持部 14の第 2の回動軸 15の近傍には、患者の膝関節を位置決めするための第 2の位置決め部 20が設けられている。保持部本体 16は、互いに平行な第 1及び第 2の側壁部 21, 22を有している。第 2の位置決め部 20は、第 1及び第 2の側壁部 2 1, 22の互いに対向する内壁面のベース 1側端部に設けられている。アーム本体 11 は、保持部本体 16の外側力も第 1及び第 2の側壁部 21, 22に連結されている。ローラ 19の回転軸は、第 1及び第 2の回動軸 6, 15と平行である。第 1及び第 2の側壁部 21, 22の内側の第 2の回動軸 15に対応した位置には、一対の保持具 28が互いに対向するように配置されている。側壁部 21, 22間には、これらの保持具 28によって、下腿部をより確実に保持するためのベルト、例えば布製のベルト 29が設けられている。ベルト 29は、柔軟性を有し、回動軸 15のほぼ背後の位置で下腿部を支持する。

[0014] リンク体 7及び下腿保持部 14を伸展させたとき（図 1の状態）、第 1及び第 2の回動軸 6, 15は、第 1及び第 2の位置決め部 2, 20に対してそれぞれ同方向へオフセットして設けられている。即ち、この持続的他動運動装置の使用状態では、ベース 1に対するリンク体 7の回転中心の位置が股関節の回転中心の位置力オフセットして設けられているとともに、リンク体 7に対する下腿保持部 14の回転中心の位置が膝関節の回転中心の位置力もオフセットして設けられている。

[0015] また、第 1の位置決め部 2から第 1の回動軸 6までのオフセット寸法 (例えば約 100 mm)は、第 2の位置決め部 20から第 2の回動軸 15までのオフセット寸法 (例えば約 8 Omm)とは異なっている。さらに、第 2の回動軸 15と第 2の位置決め部 20との間の間隔は固定されている。さらにまた、リンク体 7の全長を変化させることにより、第 1の回動軸 6と第 2の回動軸 15との間の間隔は調整可能になっている。

[0016] 図 2は図 1の持続的他動運動装置の最短時における伸展状態を示す概略の構成図、図 3は図 1の持続的他動運動装置の最短時における屈曲状態を示す概略の構成図、図 4は図 1の持続的他動運動装置の最長時における伸展状態を示す概略の構成図、図 5は図 1の持続的他動運動装置の最長時における屈曲状態を示す概略の構成図である。

[0017] 第 1の側壁部 21内には、第 2の回動軸 15が第 1の回動軸 6を中心とした円弧に沿つて変位するようにリンク体 7及び下腿保持部 14を屈伸させる駆動手段 23が収容されている。駆動手段 23は、第 2の回動軸 15と同軸に固定された駆動プーリ 24、駆動プーリ 24に巻かれた駆動ワイヤ 25、駆動ワイヤ 25の一端部と第 1の側壁部 21の内部との間に接続された第 1のチューブ形エアァクチユエータ 26、及び駆動ワイヤ 25 の他端部と第 1の側壁部 21の内部との間に接続された第 2のチューブ形エアァクチユエータ 27を有している。駆動プーリ 24は、第 1の側壁部 21に対して第 2の回動軸 1 5及びアーム本体 11と一体に回動される。

[0018] チューブ形エアァクチユエータ 26, 27は、インナチューブと、インナチューブの外周を覆うメッシュスリーブ (網状被覆体）とを有している。インナチューブは、例えばブチルゴム等の弾性体により構成されている。また、インナチューブの長さ方向の一端部には、インナチューブ内に対して空気を供給'排出するための空気給排ユニットが給排管を介して接続されている。インナチューブの長さ方向の他端部には、ブッシュが挿入されて気密に閉じられているとともに、駆動ワイヤ 25が接続されている。

[0019] メッシュスリーブは、例えば伸縮性を持たない高張力繊維等の線材により構成されている。メッシュスリーブの長さ方向の両端部は、締め付け具により締め付けられており、これによりインナチューブの両端部に対して固定されている。

[0020] インナチューブは、内部に空気が供給されることにより膨張する。このとき、メッシュスリーブを構成する線材は伸縮性を持たな、ため、インナチューブの膨張はァクチュエータ全体の長さの縮小に変換される。即ち、チューブ形エアァクチユエータ 26, 27 は、空気が供給されると、径が拡大されつつ長さが縮小される。この長さの縮小により、チューブ形エアァクチユエータ 26, 27は駆動力（引張力）を発生する。

[0021] チューブ形エアァクチユエータ 26, 27で発生した駆動力は、駆動ワイヤ 25を介して駆動プーリ 24に伝達され、これにより駆動プーリ 24、第 2の回動軸 15及びアーム本体 11が回動される。

[0022] 図 2及び図 4の状態から、第 1のチューブ形エアァクチユエータ 26内の空気を排出しつつ第 2のチューブ形エアァクチユエータ 27内に空気を供給することにより、第 2のチューブ形エアァクチユエータ 27の長さが縮小されるとともに第 1のチューブ形エアァクチユエータ 26の長さが伸ばされ、駆動プーリ 24が図の時計方向に回動される。これにより、アーム本体 11が時計方向に回動され、装置全体は図 3及び図 5に示すような屈曲状態に変態される。逆に、図 3及び図 5の状態から、第 2のチューブ形エアァクチユエータ 27内の空気を排出しつつ第 1のチューブ形エアァクチユエータ 26内に空気を供給することにより、逆に装置全体は伸展状態に戻される。

[0023] 次に、動作について説明する。図 6は図 1の持続的他動運動装置の最短時における動作軌跡を示す説明図、図 7は図 1の持続的他動運動装置の最長時における動作軌跡を示す説明図である。図 6及び図 7では、装置の伸展状態を実線、屈曲状態を 2点鎖線、中間状態を 1点鎖線で示している。

[0024] リンク体 7の全長は、患者の股関節力膝関節までの長さに応じて調整される。即ち、リンク体 7の全長は、股関節が第 1の位置決め部 2のほぼ真上に位置するように患者が横たわったときに、膝関節が第 2の位置決め部 20のほぼ真横に位置するように調整される。股関節の位置は、例えば大転子の位置力推測することができる。また、大転子の位置を第 1の位置決め部 2に合わせれば股関節が所定の位置に位置するように、第 1の位置決め部 2の位置を予め設定してもよい。さらに、踵受け部 17の位置は、患者の下腿部の長さに応じて調整される。

[0025] 装置の使用時には、図 6及び図 7に示すように、ベース 1上に臀部を載せ、下腿保持部 14上に下腿部を載せた状態で、装置が伸展状態と屈曲状態との間で繰り返し変態される。装置が屈曲状態となることにより、膝関節が屈曲されながら上方へ持ち上げられる。また、装置が伸展状態に戻されることにより、膝関節は伸展されながら下降される。このようにして、股関節及び膝関節の角度が繰り返し変化される。また、関節角度の変化幅や変化速度は、空気給排ユニットを制御することにより任意に設定可能である。

[0026] このような使用状態において、第 2の回動軸 15は、第 1の回動軸 6を中心とした円弧状の軌道 L1に沿って変位される。一方、膝関節は、股関節の回動中心 Cを中心として円弧状の軌道 L2に沿って変位される。図 6及び図 7では、軌道 LI, L2が互いに交差しているが、膝関節と第 2の回動軸 15との間には常に間隔が保持されており、軌道 LI, L2の交点を膝関節と第 2の回動軸 15とが同時に通過することはない。このように、第 2の回動軸 15と膝関節とは、それぞれの支点を中心として独立して円運動することができる。

[0027] 上記のような持続的他動運動装置では、股関節を位置決めするための第 1の位置決め部 2がベース 1に設けられ、膝関節を位置決めするための第 2の位置決め部 20 が第 2の回動軸 15の近傍に設けられ、リンク体 7及び下腿保持部 14を伸展させたとき、第 1及び第 2の回動軸 6, 15は、第 1及び第 2の位置決め部 2, 20に対してそれぞれ同方向へオフセットして設けられているので、膝関節を股関節の回転中心を中心として変位させることができ、膝関節に無理な力が力からず、股関節及び膝関節をより安定して運動させることができる。

[0028] 即ち、第 1及び第 2の位置決め部 2, 20の位置を機構の回動中心力もオフセットさせることにより、患者の大腿部をその両側で支持する構造を採用することが可能となつているとともに、股関節、膝関節及び踵の位置が実質的に規定される 3点式の装置とすることができる。このため、十分な装置強度を確保することができるとともに、膝関節及び踵の位置のみが規定される 2点式の装置に比べて、股関節及び膝関節をより安定して運動させることができる。

[0029] また、リンク体 7は、第 1の回動軸 6の軸方向に互いに間隔をおいて配置された第 1 及び第 2のアーム 8, 9を有し、第 1及び第 2のアーム 8, 9の基端部は、第 1の回動軸 6を中心として回動可能にベース 1に連結されているので、大腿部の荷重を大腿部の両側で安定して支持することができ、装置の動作をより安定させることができる。

[0030] さらに、駆動手段 23は、第 1及び第 2のチューブ形エアァクチユエータ 26, 27を有しているので、装置全体の軽量ィ匕を図ることができる。

[0031] なお、上記の例では、駆動手段の駆動源としてチューブ形エアァクチユエ一タを使用したが、他の流体を用いた流体圧式ァクチユエータを使用してもよい。また、上記の例ではチューブ形のァクチユエータを用いたが、シリンダ形のァクチユエータであつてもよい。さらに、電動モータ等を駆動源として用いてもよい。

また、上記の例では、下腿保持部 14にローラ 19が設けられているローラ形の装置を示したが、下腿保持部のリンク体とは反対側の端部をレールに沿って案内するスライド形の装置にも、この発明は適用できる。

さらに、上記の例では、下腿保持部 14側に駆動手段 23を設けたが、駆動手段はリンク体側に設けることもできる。

Claims

請求の範囲

[1] 臀部が載置されるベース、

上記ベースに第 1の回動軸を中心として回動可能に連結されているリンク体、上記リンク体に第 2の回動軸を中心として回動可能に連結され、下腿部を保持する下腿保持部、及び

上記第 2の回動軸が上記第 1の回動軸を中心とした円弧に沿って変位するように上記リンク体及び上記下腿保持部を屈伸させる駆動手段

を備え、

上記ベースには、股関節を位置決めするための第 1の位置決め部が設けられており、

上記第 2の回動軸の近傍には、膝関節を位置決めするための第 2の位置決め部が設けられており、

上記第 1及び第 2の回動軸は、上記リンク体及び上記下腿保持部を伸展させたとき

、それぞれ上記第 1及び第 2の位置決め部に対して同方向へオフセットした位置へ配置されて!ヽる持続的他動運動装置。

[2] 上記第 2の回動軸と上記第 2の位置決め部との間の間隔は固定されており、上記第 1の回動軸と上記第 2の回動軸との間の間隔は調整可能になっている請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[3] 上記リンク体は、上記第 1の回動軸の軸方向に互いに間隔をおいて配置された第 1 及び第 2のアームを有し、上記第 1及び第 2のアームの基端部は、上記第 1の回動軸を中心として回動可能に上記ベースに連結されている請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[4] 上記第 1及び第 2のアームは、アーム本体と、上記アーム本体に挿入された挿入部と、上記アーム本体からの上記挿入部の引き出し量をロックするための第 1のロック機構とを有し、上記アーム本体からの上記挿入部の弓 Iき出し量を変更することにより、上記第 1の回動軸に対して直角の方向への上記リンク体の全長が調整可能になって V、る請求項 3記載の持続的他動運動装置。

[5] 上記下腿保持部は、保持部本体と、上記保持部本体の長さ方向へスライド可能な踵受け部とを有している請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[6] 上記下腿保持部は、上記保持部本体に対する上記踵受け部の変位をロックする第

2のロック機構をさらに有してヽる請求項 5記載の持続的他動運動装置。

[7] 上記挿入部の端部は、上記第 1の回動軸に接続されており、上記アーム本体の中間部は、上記第 1の回動軸とは反対側の端部が上記第 1の回動軸側の端部よりも上方に位置するように湾曲されている請求項 4記載の持続的他動運動装置。

[8] 上記第 1の位置決め部は、上記ベースの中央に付された目印線を含む請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[9] 上記第 1の位置決め部は、上記ベースの幅方向端部に固定された目印部材を含む請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[10] 上記保持部本体は、互いに平行な第 1及び第 2の側壁部を有して、る請求項 5記載の持続的他動運動装置。

[11] 上記第 2の位置決め部は、上記第 1及び第 2の側壁部の互いに対向する内壁面の上記ベース側端部に設けられている請求項 10記載の持続的他動運動装置。

[12] 上記駆動手段は、上記第 1の側壁部内に収容されている請求項 10記載の持続的他動運動装置。

[13] 上記駆動手段は、上記第 2の回動軸と同軸に設けられた駆動プーリ、上記駆動プ一リに卷かれた駆動ワイヤ、上記駆動ワイヤの一端部と上記第 1の側壁部の内部との間に接続された第 1のチューブ形エアァクチユエータ、及び上記駆動ワイヤの他端部と上記第 1の側壁部の内部との間に接続された第 2のチューブ形エアァクチユエータを有し、

上記チューブ形エアァクチユエータは、空気を供給 '排出することにより長さが縮小 •伸長されて駆動力を発生する請求項 12記載の持続的他動運動装置。

[14] 上記駆動手段は、空気を供給'排出することにより長さが縮小'伸長されて駆動力を発生するチューブ形エアァクチユエータである請求項 1記載の持続的他動運動装置。

[15] 上記下腿保持部の上記リンク体とは反対側の端部には、ローラが設けられている請求項 1記載の持続的他動運動装置。 [16] 上記第 1及び第 2の側壁部の内側の上記第 2の回動軸に対応した位置には、一対の保持具が設けられており、上記第 1及び第 2の側壁部間には、柔軟性を有したベルトが上記保持具によつて設けられている請求項 10記載の持続的他動運動装置。