(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の麻痺した上肢の運動機能を回復させる訓練に用いる上肢運動訓練装置において、
椅子に座った前記患者より上方まで延びる高さの架台と、この架台の上部に平面視で矩形の頂点に鉛直軸周りに回転自在に取付けられる４個のワイヤ巻取り機構と、これらのワイヤ巻取り機構の各々から延びるワイヤと、これら４本のワイヤの先端を結合するワイヤ結合具と、このワイヤ結合具に吊り下げられ前記上肢を結束することができる上肢固定具とからなり、
前記ワイヤ巻取り機構は、前記架台に鉛直軸周りに回転自在に取付けられる回転軸と、この回転軸の上端に連結され前記回転軸の回転角を計測する回転角計測手段と、前記回転軸に吊り下げられる旋回箱と、この旋回箱から水平に延ばされる一対のアームと、これらのアームの先端に水平軸を介して回転自在に設けられ前記ワイヤを巻取るプーリと、このプーリを駆動するサーボモータと、前記ワイヤに加わる張力に応じて上下に撓む前記アームの撓み量を増幅する撓み量増幅機構と、この撓み量増幅機構で増幅された撓み量を計測する歪みゲージと、この歪みゲージで得た前記張力が所定値より大きいときには前記ワイヤを繰り出し、小さいときには前記ワイヤを巻取るように前記サーボモータのトルクを制御し、前記回転角計測手段で得た前記プーリの方位の時間変化に基づいて前記ワイヤ結合具の移動速度を演算し、得られた移動速度に基づいて前記サーボモータの回転速度を制御する制御部とからなることを特徴とする上肢運動訓練装置。
【請求項２】
前記ワイヤ結合具と前記上肢固定具との間に、前記撓み量増幅機構とは別のサブ撓み量増幅機構と、このサブ撓み量増幅機構で増幅された撓み量を計測するサブ歪みゲージとが設けられていることを特徴とする請求項１記載の上肢運動訓練装置。
【請求項３】
前記サーボモータは、前記アームの基部又は前記旋回箱に設けられ、前記プーリとは伝道手段により繋げられていることを特徴とする請求項１記載の上肢運動訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の麻痺した上肢の運動機能を回復させる訓練に用いる上肢運動訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中を煩った患者の一部に、後遺症として身体の一部に麻痺が残ることがある。いくつかある麻痺の種類のうち、身体の右側半分が麻痺したり、左側半分が麻痺するいわゆる片麻痺といわれるものが最も多い。片麻痺の患者の回復を図るために様々な訓練装置が提案されている（例えば、特許文献１（第３頁、図２、図３）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１３に示すように、上肢動作補助機構１００は、６つのサーボモータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６と、これらのサーボモータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６のそれぞれに繋げられるワイヤ等の糸条１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６と、これらの糸条１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６のうち糸条１１１、１１２、１１３の先端が繋がれ患者の肘近傍に装着される肘装着具１１７と、糸条１１４、１１５、１１６の先端が繋がれ患者の手首近傍に装着される手首装着具１１８と、６つのサーボモータ１０１〜１０６を制御する制御装置（特許文献１第３頁左欄第１１行）１２１〜１２６と、この制御装置に動作指令を送るスイッチ（特許文献１第３頁左欄第１９行）１３１〜１３６とからなる。なお、特許文献１には制御装置やスイッチは図示せぬと説明されているが、説明の便宜のために図１３に制御装置１２１〜１２６及びスイッチ１３１〜１３６を明示した。
【０００４】
スイッチ１３１〜１３６は、患者Ｑ又は医師もしくは訓練士が操作する（特許文献１第３頁左欄第１９行〜第２０行）。スイッチ１３１を操作することにより、糸条１１１の長さが調整される。同様に、スイッチ１３２を操作することにより、糸条１１２〜１１６の長さが個別に調整される。
【０００５】
図１４に示されるように、肘部がａに置かれた場合、手首部はＡに位置する。同様に、肘部がｂ〜ｊに置かれた場合、手首部はＢ〜Ｊに位置する。このようにして、手首部は斜線が施されているエリアが可動範囲となる（特許文献１第３頁右欄第７行〜第８行）。
【０００６】
以上の説明から推察すると、上肢動作補助機構１００では、スイッチ１３１〜１３６を操作することで、糸条１１１〜１１６の長さを変えることにより、患者Ａの上肢の訓練を実施する。
【０００７】
これでは、スイッチ操作が繁雑になり、スイッチ操作における負担が甚大になる。
また、近年の訓練方法では、患者Ｑが上肢に力を加え、不足する力を外から加えることで、上肢を上下どうさせることが望まれる。上肢動作補助機構１００では、患者Ｑが上肢に力を加えなくとも、操り人形にように上肢が上下動することになり、訓練の成果が得にくい。
【０００８】
そこで、スイッチ操作が不要又は簡便で、十分な訓練の成果が得られる訓練装置の提供が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−５９８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、スイッチ操作が不要又は簡便で、十分な訓練の成果が得られる訓練装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、患者の麻痺した上肢の運動機能を回復させる訓練に用いる上肢運動訓練装置において、
椅子に座った患者より上方まで延びる高さの架台と、この架台の上部に平面視で矩形の頂点に鉛直軸周りに回転自在に取付けられる４個のワイヤ巻取り機構と、これらのワイヤ巻取り機構の各々から延びるワイヤと、これら４本のワイヤの先端を結合するワイヤ結合具と、このワイヤ結合具に吊り下げられ上肢を結束することができる上肢固定具とからなり、
ワイヤ巻取り機構は、架台に鉛直軸周りに回転自在に取付けられる回転軸と、この回転軸の上端に連結され回転軸の回転角を計測する回転角計測手段と、回転軸に吊り下げられる旋回箱と、この旋回箱から水平に延ばされる一対のアームと、これらのアームの先端に水平軸を介して回転自在に設けられワイヤを巻取るプーリと、このプーリを駆動するサーボモータと、ワイヤに加わる張力に応じて上下に撓むアームの撓み量を増幅する撓み量増幅機構と、この撓み量増幅機構で増幅された撓み量を計測する歪みゲージと、この歪みゲージで得た張力が所定値より大きいときにはワイヤを繰り出し、小さいときにはワイヤを巻取るようにサーボモータのトルクを制御し、回転角計測手段で得たプーリの方位の時間変化に基づいてワイヤ結合具の移動速度を演算し、得られた移動速度に基づいてサーボモータの回転速度を制御する制御部とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、ワイヤ結合具と上肢固定具との間に、撓み量増幅機構とは別のサブ撓み量増幅機構と、このサブ撓み量増幅機構で増幅された撓み量を計測するサブ歪みゲージとが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、サーボモータは、アームの基部又は旋回箱に設けられ、プーリとは伝道手段により繋げられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、張力が所定値より大きいときにはワイヤを繰り出し、小さいときにはワイヤを巻取るようにサーボモータのトルクを制御する制御部を有する。患者が上肢を下げようとすると、ワイヤの張力が大きくなる。張力が所定値より大きくなると、サーボモータのトルクを制御して、ワイヤを繰り出す。ワイヤを繰り出すことで、患者が上肢を下げようとする運動を補助する。
【００１５】
同様に、患者が上肢を上げようとすると、ワイヤの張力が小さくなる。張力が所定値より小さくなると、サーボモータのトルクを制御して、ワイヤを巻取る。ワイヤを巻取ることで、患者が上肢を上げようとする運動を補助する。
【００１６】
本発明に係る上肢運動訓練装置によれば、患者が上肢を昇降させようとする運動を、サーボモータのトルクを制御することで補助する。即ち、ワイヤの巻取りや送出しを行うためのスイッチ操作が不要である。スイッチ操作が不要又は簡便で、十分な訓練の成果が得られる訓練装置ということができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、ワイヤ結合具と上肢固定具との間に、サブ撓み量増幅機構と、サブ歪みゲージとが設けられている。複数の箇所でワイヤの張力を図ることで、より精密にワイヤの巻取り及び送出しを制御することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、サーボモータは、アームの基部又は旋回箱に設けられ、プーリとは伝道手段により繋げられている。サーボモータをアームの基部又は旋回箱に設けるため、サーボモータの重量でアームが撓むことを防止する。サーボモータの重量でアームが撓むことを防止することで、アームにかかる負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る上肢運動訓練装置の斜視図である。
【図２】ワイヤ巻取り機構の斜視図である。
【図３】ワイヤ巻取り機構の旋回について説明する図である。
【図４】ワイヤ巻取り機構の分解斜視図である。
【図５】歪みゲージ及び撓み量増幅機構の側面図である。
【図６】歪みゲージ及び撓み量増幅機構の作用説明図である。
【図７】ワイヤ結合具の斜視図である。
【図８】サブ撓み量増幅機構とサブ歪みゲージの斜視図である。
【図９】本発明に係る上肢運動訓練装置の回路図である。
【図１０】ワイヤ巻取り機構の作用説明図である。
【図１１】図１０の原理を説明する図である。
【図１２】本発明に係る上肢運動訓練装置の作用説明図である。
【図１３】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【図１４】従来の技術の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１に示されるように、上肢運動訓練装置１０は、椅子１１に座った患者より上方まで延びる高さの架台１２と、この架台１２の上部に取付けられる４個のワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、これらのワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの各々から延びるワイヤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、これら４本のワイヤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの先端を結合するワイヤ結合具１６と、このワイヤ結合具１６の下部に吊り下げられる歪み量計測部材１７と、この歪み量計測部材１７に吊り下げられ患者の上肢を結束することができる上肢固定具１８とからなる。
【００２２】
架台１２は、ベース部２１と、このベース部２１奥側から立ち上げられる支柱２２、２２と、これらの支柱２２、２２から前方に延ばされ天板２３が取付けられる天板取付梁２４、２４と、これらの天板取付梁２４、２４までベース部２１から立ち上げられる４本の下部脚部２５と、天板取付梁２４の上部から上方に向かって延ばされる上部脚部２６、２６と、これらの上部脚部２６、２６及び支柱２２、２２の上部に設けられる矩形枠状の枠体２７と、この枠体２７の前後方向に向かって架けられワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを支持する上部梁部２８、２８と、上部脚部２６、２６から支柱２２、２２及び支柱２２、２２間に架けられる下部梁部２９とからなる。
【００２３】
上部梁部２８、２８に支持される、ワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの詳細を次図以降で説明する。
なお、ワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、全て同一の機構である。説明の便宜上、次図以降ワイヤ巻取り機構１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを、必要に応じて単に「ワイヤ巻取り機構１４」と記す。
【００２４】
図２に示すように、ワイヤ巻取り機構１４は、架台に取付けられる板材３８と、この板材３８に対して鉛直軸周りに回転自在に取付けられる回転軸３９と、板材３８の上部にボルト４１、４１を用いて固定され回転軸３９の上方に向かって延ばされる補助板材４２と、この補助板材３８の上部に取付けられ回転軸３９の回転角を計測する回転角計測手段としてのロータリエンコーダ４３と、回転軸３９に吊り下げられ回転軸３９と一体的に回転される旋回箱４４と、この旋回箱４４から水平に延ばされ図面表裏方向に設けられる一対のアーム３３、３３と、これらのアーム３３、３３の先端に水平軸３４を介して回転自在に設けられワイヤ（図１、符号１５）を巻取るプーリ３５と、このプーリ３５を駆動するサーボモータ３６とからなる。
【００２５】
旋回箱４４は、回転軸３９に取付けられる上面板４５と、この上面板４５の両側方から下方に向かって延ばされる側板４６ａ、４６ｂとからなる。
側板４６ａ、４６ｂは、ボルト４７を用いて上面板４５に固定される。
側板４６ａは、サーボモータ３６の軸３７を回転可能に支持する軸受部４９を有する。
ワイヤ巻取り機構１４の旋回について詳細を次図で説明する。
【００２６】
図３に示すように、回転軸３９を鉛直軸廻りに回転させる（白抜き矢印（１））。白抜き矢印（２）で示すように、回転軸３９と同じ方向に、旋回箱４４、アーム３３、水平軸３４、プーリ３５が一体的に回転する。即ち、回転軸３９、旋回箱４４、アーム３３、水平軸３４、プーリ３５は、鉛直軸廻りに一体に回転する。
【００２７】
白抜き矢印（３）で示すように、水平軸３４を時計回り方向に回転させると、ワイヤ１５は送り出される。逆に、水平軸３４を反時計回り方向に回転させると、ワイヤ１５は巻取られる。一方、水平軸３４の回転では、アーム３３、旋回箱４４、回転軸３９は回転しない。
水平軸３４の駆動手段について詳細を次図で説明する。
【００２８】
図４に示すように、旋回箱４４に支持されたサーボモータ３６の軸３７に、タイミングプーリ５１が設けられ、水平軸３４にもタイミングプーリ５２が設けられる。これらのタイミングプーリ５１、５２間にタイミングベルト５３が架けられる。
【００２９】
サーボモータ３６が作動し、軸３７が回転することで、タイミングプーリ５１が回転する。タイミングプーリ５１が回転することで、タイミングベルト５３が回転する。タイミングベルト５３が回転することで、タイミングプーリ５２が回転する。
【００３０】
タイミングプーリ５２を支持する水平軸３４及び、水平軸３４に支持されるプーリ３５も一体的に回転する。
即ち、サーボモータ３６が作動することで、軸３７、タイミングプーリ５１、タイミングベルト５３、タイミングプーリ５２、水平軸３４、プーリ３５が一体的に回転する。
【００３１】
サーボモータ３６の軸３７は、プーリ３５を支持する水平軸３４の高さと同じ高さに設けられる。同じ高さに設けることで、サーボモータ３６の重さでアーム３３が撓むことを防止することができる。
アーム３３の詳細について次図で説明する。
【００３２】
図５に示すように、アーム３３は、旋回箱４４の側部から水平軸３４に向かってテーパ状に延ばされるテーパ部５５と、このテーパ部５５の先端から水平方向に延ばされる水平部５６と、この水平部５６の先端に設けられ水平軸３４を回転可能に支持する軸受部５７と、この軸受部５７から上方に向かって延ばされる鉛直部５８とからなる。
鉛直部５８の上端は、板材（図２、符号３８）の下部に固定される上端支持部材５９に固定され、支持される。
【００３３】
鉛直部５８は、所定の幅を有する一般部５８ａ、５８ａと、一般部５８ａ、５８ａから幅を狭める方向に傾けられるテーパ形状部５８ｂ、５８ｂと、これらのテーパ形状部５８ｂ、５８ｂ間を繋ぎ幅の細い幅細部５８ｃとからなる。
【００３４】
幅細部５８ｃを形成し、一部に脆弱な部位を設ける。脆弱な部位を有することで、鉛直部５８に荷重が加わった場合に、鉛直部５８は撓みやすくなる。このような撓み量を増幅させる機構を撓み量増幅機構６２という。即ち、撓み量増幅機構６２は、鉛直部５８上に設けられている。
【００３５】
幅細部５８ｃに、撓み量を計測する歪みゲージ６３、６３が貼り付けられる。即ち、歪みゲージ６３、６３は、撓み量増幅機構６２上に設けられる。
アーム３３の作用について詳細を次図で説明する。
【００３６】
図６に示すように、上肢固定具（図１、符号１８）を下方に引っ張ると、ワイヤ（図１、符号１５）も下方に向かって引っ張られる。ワイヤが引っ張られることで、ワイヤを支持するプーリ（図２、符号３５）及びプーリを支持する水平軸３４に、白抜き矢印で示すような張力が加わる。張力が加わることで、アーム３３が撓む。アーム３３は、張力が大きくなるほど撓み量が大きくなる。
【００３７】
特に、撓み量増幅機構６２は、脆弱な部位を設けることで、撓みやすい構造とされている。撓み量増幅機構６２で撓み量を増幅させることで、歪みゲージ６３は、より微細な撓みを検出することができる。
次図でワイヤ結合具（図１、符号ワイヤ結合具１６）について詳細を説明する。
【００３８】
図７に示すように、ワイヤ結合具１６は、直方体の本体６５に、５つの孔６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅが開けられてなる。長方形状に配置された４つの孔６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄの中心、即ちこの長方形の対角線と対角線の交わる位置に孔６６ｅが配置される。
【００３９】
孔６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄには、それぞれワイヤ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが差し込まれる。孔６６ｅには、歪み量計測部材（図１、符号１７）に接続するためのワイヤ６７が差し込まれる。
歪み量計測部材の詳細を次図で説明する。
【００４０】
図８に示すように、歪み量計測部材１７は、ワイヤ（図７、符号６７）が接続される上部接続部７１と、この上部接続部７１の下部に設けられ水平方向に延ばされる上梁部７２と、この上梁部７２から下方に向かって延ばされる柱部７３と、この柱部７３を挟むように上梁部７２から下方に向かって延ばされる２本の歪み量計測部７４、７４と、これらの歪み量計測部７４、７４の下端に接続され上梁部７２に平行に延びる下梁部７５と、下梁部７５の下部から上肢固定具（図１、符号１８）に接続するための下部接続部７６とからなる。
【００４１】
歪み量計測部７４、７４には、それぞれテーパ形状部７４ａ、７４ａ、幅細部７４ｂ、７４ｂが設けられ、サブ撓み量増幅機構７８を構成する。サブ撓み量増幅機構７８の作用は、撓み量増幅機構（図６、符号６２）と同様であり、詳細な説明は割愛する。
サブ撓み量増幅機構７８にサブ歪みゲージ７９、７９が貼り付けられる。
【００４２】
サブ歪みゲージ７９を設けることで、複数の箇所でワイヤの張力を図ることができる。複数の箇所でワイヤの張力を図ることで、より精密にワイヤの巻取り及び送出しを制御することができる。
ワイヤの巻取り及び送出しについて次図で詳細を説明する。
【００４３】
図９に示すように、ワイヤ巻取り機構１４ａに設けられた歪みゲージ６３ａ及びロータリエンコーダ４３ａは、サーボモータ３６ａを作動させるための制御部８０に接続される。サブ歪みゲージ７９も制御部８０に繋がれる。
【００４４】
歪みゲージ６３ａ及びサブ歪みゲージ７９は、計測した撓み量を制御部８０に送信する。制御部８０は、撓み量からワイヤ１５ａにかかっている張力を算出する。算出された張力が所定値より大きい場合は、モータドライバ８１を介して、ワイヤ１５ａを繰り出すようサーボモータ３６ａのトルクを制御する。
算出された張力が所定値より小さい場合は、モータドライバ８１を介して、ワイヤ１５ａを巻取るようサーボモータ３６ａのトルクを制御する。
【００４５】
ロータリエンコーダ４３ａは、プーリ３５ａの水平方向への回転を検出し、回転量を制御部８０に送信する。制御部８０は、プーリ３５ａの回転量からプーリ３５ａの方位を検出し、プーリ３５ａの方位の時間変化に基づいてワイヤ結合具１６の移動速度を演算し、得られた移動速度に基づいてサーボモータ３６ａの回転速度を制御する。
【００４６】
ワイヤ巻取り機構１４ｂ、１４ｃ、１４ｄについても同様であり、詳細な説明は割愛する。
ワイヤ結合具１６の移動について詳細を次図以降で説明する。
【００４７】
図１０に示すように、平面視で矩形状に配置されるワイヤ巻取り機構１４の中心をＯとし、中心Ｏからワイヤ巻取り機構１４ｃに向かって延びる軸をｘ軸の正方向とし、中心Ｏからワイヤ巻取り機構１４ｄに向かって延びる軸をｙ軸の正方向とする。
患者が上肢固定具（図１、符号１８）及びワイヤ結合具１６を水平方向に移動させる前の段階において、ワイヤ結合具１６は、中心Ｏ上に位置する。
【００４８】
反時計回り方向へのプーリ３５の旋回を正方向への旋回とし、プーリ３５が中心Ｏの方向を向いている場合を０°とする。ワイヤ巻取り機構１４ａが、反時計回り方向にα°回転した場合に、これをαａとする。
【００４９】
平面視で、各ロータリエンコーダ４３から中心Ｏまでの距離をＬとし、ロータリエンコーダ４３からワイヤ結合具１６までの距離をｒとする。ロータリエンコーダ４３ａからワイヤ結合具１６までの距離をｒａと示す。ワイヤ結合具１６までの距離ｒａは、ワイヤ巻取り機構１４ａのワイヤの送出し量及びワイヤ結合具１６の高さから算出することができる。
【００５０】
プーリ３５が旋回可能に設けられることで、上肢固定具が水平方向に自由に移動することができる。水平方向に上肢を自由に移動させることで、より患者の意思に基づいた訓練を行うことができる。
【００５１】
図１１に示すように、中心Ｏからワイヤ結合具１６が座標（ｘ、ｙ）まで移動したとする。このとき、座標（ｘ、ｙ）を、次式で示すようにして求めることができる。
【００５２】
【数１】
0005478440.tif 000002
【００５３】
高さの座標ｚも合わせると、以下のようにしてワイヤ結合具１６の座標を特定することができる。
ワイヤ巻取り機構１４ａから送り出されたワイヤ１５ａの長さｒａは、サーボモータの回転量から特定することができる。ワイヤ１５ａの長さｒａが特定されることで、ワイヤ結合具１６が移動し得る軌跡を球面として特定することができる。
【００５４】
次に、ロータリエンコーダによって、プーリの方位αａを特定することができる。プーリの方位を特定することで、ワイヤ結合具１６が移動し得る軌跡を半径ｒａの円形の線として特定することができる。
【００５５】
半径ｒａの円形の線と同様の方法で求めた、半径ｒｃの円形の線を特定し、半径ｒａの円形の線との交点を求めることで、ワイヤ結合具１６の座標（ｘ、ｙ、ｚ）は特定される。
【００５６】
ある時間ｔ１でのワイヤ結合具１６の座標Ｐ１が（ｘ１、ｙ１、ｚ１）であったとする。このｔ１からΔｔ後のｔ２におけるワイヤ結合具１６の座標Ｐ２が（ｘ２、ｙ２、ｚ２）であったとする。Ｐ１からＰ２までの移動距離ΔＰを、Δｔで除することで、ワイヤ結合具１６の移動速度を求めることができる。演算された移動速度に基づき、制御部はサーボモータの回転速度を制御する。
【００５７】
図１２（ａ）に示すように、上肢固定具１８に患者８３が上肢８４を固定することで、上肢固定具１８に所定の荷重がかかる。所定の荷重がかかることで、アーム（図５、符号３３）が所定の量だけ撓む。
このとき、制御部（図９、符号８０）はサーボモータ（図９、符号３６）のトルクを制御しない。
【００５８】
（ｂ）に示すように、患者８３が上肢８４を下降させようとする。上肢８４の重さに加えて、上肢固定具１８に矢印（５）で示すように、さらに荷重が加わる。即ち、ワイヤ６７の張力が大きくなる。大きな張力がかかることで、アーム（図５、符号３３）が大きく撓む。
制御部（図９、符号８０）はサーボモータ（図９、符号３６）のトルクを制御し、矢印（６）で示すように、ワイヤ６７を送出す。
【００５９】
（ｃ）に示すように、患者８３が上肢８４を上昇させようとする。上肢固定具１８には、上肢８４の重さよりも軽い荷重がかかる（矢印（７）参照）。即ち、ワイヤ６７の張力が小さくなる。張力が小さくなることで、アーム（図５、符号３３）の撓みが小さくなる。
制御部（図９、符号８０）はサーボモータ（図９、符号３６）のトルクを制御し、矢印（８）で示すように、ワイヤ６７を巻取る。
【００６０】
本発明に係る上肢運動訓練装置によれば、患者８３が上肢８４を昇降させようとする運動を、サーボモータ３６のトルクを制御することで補助する。即ち、ワイヤの巻取りや送出しを行うためのスイッチ操作が不要である。スイッチ操作が不要又は簡便で、十分な訓練の成果が得られる訓練装置ということができる。
【００６１】
図２に戻り、歪みゲージ６３は、撓み量を増幅する撓み量増幅機構６２上に設けられる。撓み量増幅機構６２で撓み量を増幅させることで、歪みゲージ６３は、より微細な撓みを検出することができる。より微細な撓みを検出することで、サーボモータ３６によるワイヤの巻取り及び繰り出しの精度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、片麻痺上肢の機能回復訓練に供する訓練装置に好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…上肢運動訓練装置、１１…椅子、１２…架台、１４…ワイヤ巻取り機構、１５…ワイヤ、１６…ワイヤ結合具、１８…上肢固定具、３３…アーム、３４…水平軸、３５…プーリ、３６…サーボモータ、３９…回転軸、４３…ロータリエンコーダ（回転角計測手段）、４４…旋回箱、５１…タイミングプーリ（伝動手段）、５２…タイミングプーリ（伝動手段）、５３…タイミングベルト（伝動手段）、６２…撓み量増幅機構、６３…歪みゲージ、７８…サブ撓み量増幅機構、７９…サブ歪みゲージ、８０…制御部、８３…患者、８４…上肢。
【図１】
0005478440.tif 000003
【図２】
0005478440.tif 000004
【図３】
0005478440.tif 000005
【図４】
0005478440.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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