(57)【要約】【課題】大きな設置場所を必要としなくても機器の一部の交換で患者が希望するリハビリを実現でき、また、患者の症状によってリハビリの内容を調整でき、一人でも訓練できる関節運動訓練装置及び関節運動訓練方法を提供すること。【解決手段】関節運動訓練装置１０は、中心軸線を有する軸部と、軸部を中心軸線まわりに回動させるモータと、互いに異なる形状の把持部がそれぞれ支持された複数の保持部と、これら保持部と軸部とを着脱可能に連結する接続部２１と、モータを電気的に制御する制御部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線を有する軸部と、
該軸部を前記中心軸線まわりに回動させる動力源と、
互いに異なる形状の把持部がそれぞれ支持された複数の保持部と、
これら保持部と前記軸部とを着脱可能に連結する接続部と、
前記動力源を電気的に制御する制御部と、
を備える関節運動訓練装置。
【請求項２】
前記動力源の回動を規制する負荷部を備える請求項１に記載の関節運動訓練装置。
【請求項３】
前記保持部と前記軸部との接続状態を検知する認識部を備えている請求項１又は２に記載の関節運動訓練装置。
【請求項４】
前記把持部の形状の違いを認識する識別部を備えている請求項１から３の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項５】
前記把持部が、前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記軸部の前記中心軸線に直交する方向に伸びるように前記保持部に配される請求項１から４の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項６】
前記把持部が、前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記中心軸線と平行に伸びるように前記保持部に配される請求項１から４の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項７】
前記把持部が前記軸部の外径よりも大きい球状、多面体状、又は棒状を含む立体状に形成され、
前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記把持部の中心が前記中心軸線から離間した位置に配される請求項１から４の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項８】
前記保持部が、前記軸部の回動を前記中心軸線に対して直交する方向に前記把持部を移動させる変換部を備える請求項１から４の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項９】
前記保持部が、前記軸部とは異なる位置に配されて前記軸部の中心軸線と平行な他の中心軸線を有する作用軸部を備え、
前記把持部が前記作用軸部と接続される請求項１から４の何れか一つに記載の関節運動訓練装置。
【請求項１０】
使用者が選択した保持部を動力源と接続された軸部に接続するとともに、選択された前記保持部の種類を特定する第一ステップと、
前記保持部に応じた動作メニューを選択する第二ステップと、
前記動作メニューに基づき前記保持部を稼働する第三ステップと、
前記動力源を停止する第四ステップと、
前記保持部を前記軸部から離間する第五ステップと、
を備える関節運動訓練方法。
【請求項１１】
使用者が選択した保持部を発電源と接続された軸部に接続するとともに、選択された前記保持部の種類を特定する第一ステップと、
前記保持部に応じた動作メニューを選択する第二ステップと、
前記動作メニューに基づき使用者からの力を受けた前記発電源が発電して前記使用者に負荷を与える第三ステップと、
前記発電源が発電を停止する第四ステップと、
前記保持部を前記軸部から離間する第五ステップと、
を備える関節運動訓練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節可動域の訓練に使用する関節運動訓練装置及び関節運動訓練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関節は骨の接合部によって構成されており、身体を自由に動かす、体重を支えるなどの役割を担っている。各関節が運動を行う際の生理的な運動範囲は関節可動域と呼ばれる。関節可動域は関節を取り巻く軟部組織でその大きさが決まる。ここで軟部組織とは皮膚、皮下組織、筋膜、靭帯、腱、筋肉、関節包などを指す。これら軟部組織が関節を強固に取り巻いていると関節の動きは小さくなり、逆に柔軟に取り巻いていると関節の動きは大きくなる。
【０００３】
関節可動域は、脳卒中などの病気や事故による脊髄損傷などの怪我による機能障害・形態障害が原因で狭まる。また、疼痛・循環障害から起こる骨組織の変形・軟部組織の緊張・浮腫・腫脹などでも狭まる。さらに加齢による筋特性の変化によっても狭まる。このような関節可動域が狭まることを関節可動域制限という。関節可動域制限が長期間続くと、拘縮と呼ばれる関節周囲組織や筋肉の硬化が起こる。拘縮した関節部位は手術などで治療する必要があり、身体に対して多大な負荷になり得る。
【０００４】
拘縮は規則的に関節可動域の訓練（関節可動域訓練）を十分に行うことで予防できる。そこで、自分の意思で何時でも関節のねじり動作や回転動作を補助するものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００５】
一方、脳梗塞などを発症した患者の場合、関節可動域訓練は複数の関節部位に対して行う必要がある。そのため、多くの関節部位に対応させるための大型なリハビリ機器が提供されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２２７７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７９４７１号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、関節可動域訓練の内容は患者個々の症状および状況によって調整する必要があるのに対して、上記特許文献１，２に記載のものは、一部の関節部位のリハビリのみに限定されているため、複数の関節部位に対応できないという問題がある。また、上記特許文献３に記載のものは、大型のために設置場所が限定されてしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、大きな設置場所を必要としなくても機器の一部の交換で患者が希望するリハビリを実現でき、また、患者の症状によってリハビリの内容を調整でき、一人でも訓練できる関節運動訓練装置及び関節運動訓練方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る関節運動訓練装置は、中心軸線を有する軸部と、該軸部を前記中心軸線まわりに回動させる動力源と、互いに異なる形状の把持部がそれぞれ支持された複数の保持部と、これら保持部と前記軸部とを着脱可能に連結する接続部と、前記動力源を電気的に制御する制御部と、を備える。
【００１０】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、さらに前記動力源の回動を規制する負荷部を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、さらに前記保持部と前記軸部との接続状態を検知する認識部を備えていることが好ましい。  
【００１２】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、さらに前記把持部の形状の違いを認識する識別部を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、特に前記把持部が、前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記軸部の前記中心軸線に直交する方向に伸びるように前記保持部に配される。
【００１４】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、特に前記把持部が、前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記中心軸線と平行に伸びるように前記保持部に配される。
【００１５】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、特に前記把持部が前記軸部の外径よりも大きい球状、多面体状、又は棒状を含む立体状に形成され、前記保持部と前記軸部とが接続されたときに前記把持部の中心が前記中心軸線から離間した位置に配される。
【００１６】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、特に前記保持部が、前記軸部の回動を前記中心軸線に対して直交する方向に前記把持部を移動させる変換部を備える。
【００１７】
また、本発明に係る関節運動訓練装置は、特に前記保持部が、前記軸部とは異なる位置に配されて前記軸部の中心軸線と平行な他の中心軸線を有する作用軸部を備え、前記把持部が前記作用軸部と接続される。
【００１８】
また、本発明に係る関節運動訓練方法は、使用者が選択した保持部を動力源と接続された軸部に接続するとともに、選択された前記保持部の種類を特定する第一ステップと、前記保持部に応じた動作メニューを選択する第二ステップと、前記動作メニューに基づき前記保持部を稼働する第三ステップと、前記動力源を停止する第四ステップと、前記保持部を前記軸部から離間する第五ステップと、を備える。
【００１９】
また、本発明に係る関節運動訓練方法は、使用者が選択した保持部を発電源と接続された軸部に接続するとともに、選択された前記保持部の種類を特定する第一ステップと、前記保持部に応じた動作メニューを選択する第二ステップと、前記動作メニューに基づき使用者からの力を受けた前記発電源が発電して前記使用者に負荷を与える第三ステップと、
前記発電源が発電を停止する第四ステップと、前記保持部を前記軸部から離間する第五ステップと、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、大きな設置場所を必要としなくても機器の一部の交換で患者が希望するリハビリを実現でき、また、患者の症状によってリハビリの内容を調整でき、一人でも訓練できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す外観図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置のモータの別の形態を示す概要図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置のモータの別の形態を示す概要図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の第一保持部を示す外観図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の第二保持部を示す外観図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の第三保持部を示す外観図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の接続部を示す外観図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の接続部の他の形態を示す外観図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練装置の接続部の他の形態を示す外観図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る関節運動訓練方法を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る関節運動訓練方法を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る関節運動訓練方法を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る関節運動訓練装置の照度センサの他の配置状態を示す外観図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る関節運動訓練方法を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る関節運動訓練装置の識別部の他の形態を示す構成図である。
【図２０】本発明の第５実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係る関節運動訓練装置の全体概要を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る関節運動訓練装置１０は、図１及び図２に示すように、軸部１１と、軸部１１を回動させるモータ（動力源）１２と、第一把持部１３が支持された第一保持部１５と、第二把持部１６が支持された第二保持部１７と、第三把持部１８が支持された第三保持部２０と、これら各保持部１５，１７，２０と軸部１１とを着脱可能に連結する接続部２１と、モータ１２を電気的に制御する制御部２２と、制御部２２の演算内容や制御部２２に対する指示内容を記憶する記憶部２３と、制御部２２や記憶部２３等の各種機器を内蔵する筐体２４と、不図示の利用者によってモータ制御等に係る指示が入力される操作部２５と、利用者に運動種別等を表示する表示部２６と、を備えている。
【００２３】
モータ１２は、回転角度が制御できかつ予め設定された原点に移動できる位置決め動作が可能なモータとされる。このような位置決め動作が可能なモータとして、アブソリュート形エンコーダを内蔵したパルスモータ又はサーボモータがある。このほか、インクリメンタル形エンコーダを内蔵したパルスモータ又はサーボモータでもよい。また、電磁ブレーキ及び電磁クラッチを備えたモータも位置決め動作が可能なモータとして使用することができる。
【００２４】
モータ１２がアブソリュート形エンコーダを内蔵していない場合、原点を検出するため、図３に示すように、モータ２７は、中心軸線Ｃ１を有する軸部１１に配されるスリット２８付の円盤２９と、円盤２９に相対して配された送信機３０及び受信機３１とを備える。この場合、軸部１１が中心軸線Ｃ１回りに３６０度回転したときに送信機３０と受信機３１との間をスリット２８が１回だけ通過する。このときに受信機３１から得られた信号を制御部２２に送ることによって、モータ１２の原点を検出する。送信機３０と受信機３１としては、例えば、ＬＥＤと光電センサなどとの組み合わせを使用することができる。
【００２５】
なお、アブソリュート形エンコーダを内蔵していない場合、図４に示すように、一端に送信機３０が配された円盤３２が軸部１１に配され、送信機３０と相対する位置に受信機３１が配されたものでもよい。この場合、円盤３２に配された送信機３０は円盤３２と同期して回転するため、軸部１１が３６０度回転したときに１回だけ受信機３１に最も近づく。このときに受信機から得られた信号を制御部２２に送ることによって、モータ２７の原点を検出する。送信機３０と受信機３１としては、例えば、磁気型近接センサを使用することができる。
【００２６】
第一保持部１５は、図５に示すように、略Ｕ字状に形成されている。第一把持部１３は、軸状に形成され、第一保持部１５と軸部１１とが接続されたときに軸部１１の中心軸線Ｃ１に直交する方向に伸びるように第一保持部１５の先端側に配されている。よって、第一把持部１３は、中心軸線Ｃ１に直交する平面Ｐ１内で軸部１１回りに回動する。
【００２７】
第二保持部１７は、図６に示すように、平板状に形成されている。第二把持部１６は、軸状に形成され、第二保持部１７と軸部１１とが接続されたときに中心軸線Ｃ１と平行に伸びるように第二保持部１７に配されている。よって、第二把持部１６は、中心軸線Ｃ１を中心として軸部１１の周りを回動する。
【００２８】
第三保持部２０は、図７に示すように、平板状に形成されている。第三把持部１８は、軸部１１よりも大きい径を有する球状に形成されている。第三把持部１８は、第三保持部２０と軸部１１とが接続されたときに第三把持部１８の中心が軸部１１の中心軸線Ｃ１から離間した位置に配される。よって、第三把持部１８は軸部１１の周方向に軸部１１と同じ方向に回動する。なお、第三把持部１８の形状は球状に限らず、多面体状や棒状といった、使用者が握ることができる立体状に形成されていれば他の形状でも構わない。また、表面が凸凹していたり、全体が弾性変形したりするものでも構わない。
【００２９】
接続部２１は、図２に示すように、ノックピン３６と穴３７とが配されて穴３７を介して軸部１１と接続される連結器３８と、穴３７と係合されるノブ４０と、を備えている。各保持部１５，１７，２０には、図５，６，７にそれぞれ示すように、穴３７と、ノックピン３６が挿入される孔部４１が配されている。
【００３０】
なお、接続部２１は上述したものに限らない。例えば、図８に示すように、ノックピン３６と連結側磁性体４２とが配されて不図示の軸部と接続される連結器４３を備える接続部４４でもよい。この場合、第一保持部４５には、連結側磁性体４２と磁着する保持側磁性体４６と、ノックピン３６が挿入される孔部４１と、が配されている。連結側磁性体４２と保持側磁性体４６とが磁着することによって、第一保持部４５と連結器４３とが接続される。そして、孔部４１にノックピン３６が挿入されることによって、第一保持部４５は連結器４３に固定されて軸部の回動に同期して回動する。
【００３１】
また、図９に示すように、第一保持部４８が、プッシュリベット５０を備え、連結器５１がノックピン３６を備え、プッシュリベット５０が挿入される孔部５２が連結器５１に配された接続部５３でもよい。この場合、プッシュリベット５０が連結器５１の孔部５２に挿入されることによって、第一保持部４８と連結器５１とが接続される。そして、孔部５２にプッシュリベット５０が挿入されることによって、第一保持部４８は連結器５１に固定されて不図示の軸部の回動に同期して回動する。
【００３２】
さらに、図１０に示すように、第一保持部５４が、互いに離間した複数のスナップフィット５５を備え、スナップフィット５５が挿入される孔部５６が連結器５７に配された接続部５８でもよい。この場合、スナップフィット５５が連結器５７の孔部５６に挿入されることによって、第一保持部５４と連結器５７とが接続される。そして、孔部５６にスナップフィット５５が挿入されることによって、第一保持部５４は連結器５７に固定されて不図示の軸部の回動に同期して回動する。
【００３３】
また、これら以外に接続部としてファスナーまたはパチン錠またはクリップなどの構造を有するものでもよい。また、連結器の回動に各保持部を同期させるためには、各保持部と連結器との接触面の摩擦係数を大きくするものであればよく、連結器と各保持部とに固有の凹凸の溝を設けてかみ合わせるものでも構わない。
【００３４】
制御部２２は、図１に示すように、処理部５９と、モータ１２と接続されるモータドライバ６０と、モータコントローラ６１と、を備えている。処理部５９は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）とされ、各種入力された信号の演算処理や制御処理等を行ってリハビリに必要な動作メニューのプログラムを実行し、所定の信号を所定の機器へ適宜出力する。動作メニューは、使用者の個々の症状および状況によって実施するリハビリの内容を追加及び変更することができる。
【００３５】
モータコントローラ６１は、モータ１２を駆動するための例えばパルス信号を発生する。モータドライバ６０は、モータコントローラ６１から出力された信号を受け取り、これを増幅したのちにモータ１２に電流信号として出力する。モータドライバ６０及びモータコントローラ６１は、自身に異常が発生した場合、自身が異常であることを直ちに処理部５９に出力する。
【００３６】
筐体２４は可搬可能な直方体状に形成され、操作部２５及び表示部２６といった筐体２４の外部の電子機器と制御部２２とが通信するためのインタフェースを有する外部端子６２を備えている。なお、筐体２４の形状は直方体状に限らない。
【００３７】
外部端子６２は、操作部２５から出力された指示を処理部５９に送る、及び処理部５９からの出力結果を表示部２６に送るインタフェースとなる。外部端子６２は専用の電気通信回線で構成される。なお、汎用的な通信規格（ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及び無線ＬＡＮなど）で構成されてもよい。この外部端子６２は、操作部２５及び表示部２６等の外部の電子機器と処理部５９とが常に通信し続ける状態を維持する。通信が途切れた場合、処理部５９は外部端子６２との接続が切断されたと判断する。また、外部端子６２はモータ１２、モータドライバ６０、及びモータコントローラ６１と電気的に直接接続できるインタフェースも有する。この場合、外部端子６２から入力された信号によってモータ１２、モータドライバ６０、及びモータコントローラ６１に対して処理部５９を通さずに停止指示を直接送ることができる。
【００３８】
操作部２５は、不図示の機械式又は電気式のボタン又はノブなどで構成されてもよく、又は、不図示のマイクなどの音声信号を入力する機器で構成されていてもよく、また、これら単一または複数の機器が組み合わされたものでもよい。
【００３９】
表示部２６は、不図示のＬＣＤ、７セグメントディスプレイ、アナログ式の表示器、若しくは複数のＬＥＤの点灯を組み合わせたもの、又は不図示のスピーカによる音声出力で構成されてもよく、これら単一または複数の機器が組み合わされたものでもよい。さらに、表示部２６はタッチパネル式ディスプレイなどで構成されて操作部２５と一体化されたものでもよい。
【００４０】
次に本実施形態に係る関節運動訓練装置１０の作用及び関節運動訓練方法について、最初に第一把持部１３を用いた訓練について説明する。この関節運動訓練方法は、図１１に示すように、初期化ステップ（Ｓ０）と、使用者が選択した第一保持部１５をモータ１２と接続された軸部１１に接続するとともに、選択された第一保持部１５を特定する把持部選定ステップ（第一ステップ）（Ｓ１）と、動作原点移動ステップ（Ｓ２）と、第一把持部１３に応じた動作メニューを選択するメニュー選択ステップ（第二ステップ）（Ｓ３）と、動作メニューに基づき第一保持部１５を稼働する動作ステップ（第三ステップ）（Ｓ４）と、モータ１２を停止する停止ステップ（第四ステップ）（Ｓ５）と、第一保持部１５を軸部１１から取り外して離間する把持部取外しステップ（第五ステップ）（Ｓ６）と、異常停止ステップ（Ｓ７）と、を備えている。
【００４１】
まず、電源投入後、初期化ステップ（Ｓ０）では、モータ１２を駆動して軸部１１を設定された原点へ移動する。
【００４２】
次に、把持部選定ステップ（Ｓ１）では、使用者は腕の回内および回外運動のリハビリを実施したいと思い、第一保持部１５を連結器３８に接続する。そして、接続したのが第一保持部１５であることを操作部２５から入力する。入力された信号によって連結器３８に接続されたものが第一保持部１５であることが処理部５９に伝えられる。
【００４３】
接続した保持部の種類が確定したのち、動作原点移動ステップ（Ｓ２）では、モータ１２を駆動して軸部１１を不図示の動作原点へ移動する。動作原点は連結器３８に接続された保持部によって異なり、モータ１２に設定された原点とは同一でも異なっていてもよい。動作原点移動ステップ（Ｓ２）が終了したのち、メニュー選択ステップ（Ｓ３）へ移行する。
【００４４】
メニュー選択ステップ（Ｓ３）では、操作部２５より必要なデータを入力して装着された第一保持部１５の動作メニューを設定する。ここで、保持部の動作メニューとは、例えば、動作回数、動作速度、回転角度、移動距離などであり、これらは連結器３８に接続された保持部に応じて異なる動作メニューとして設定されている。
【００４５】
動作ステップ（Ｓ４）では、動作メニューに従って処理部５９がモータ１２を駆動して軸部１１を所定の速度、回数等で回動する。このとき、第一把持部１３は、中心軸線Ｃ１に直交する平面Ｐ１内で軸部１１回りに回動する。使用者は第一把持部１３を握ることによって腕の回内および回外運動のリハビリを実施することができる。
【００４６】
所定の動作メニューが終了したところで、停止ステップ（Ｓ５）へ移行して、処理部５９がモータ１２を停止する。また、動作ステップ（Ｓ４）実行時に処理部５９が異常状態を認識した場合も、該ステップを中断して即時に異常停止ステップ（Ｓ７）へ移行する。
【００４７】
ここで異常状態とは、該ステップ実行時に外部との接続が切断された場合、操作部２５から停止指示の入力があった場合、又は装置内部の電子機器やモータ１２等から異常を認識する信号が処理部５９に入力された場合等を指す。使用者は操作部２５から異常状態の解除指令を出すことによって把持部取外しステップ（Ｓ６）又は動作原点移動ステップ（Ｓ２）に移行する。
【００４８】
把持部取外しステップ（Ｓ６）では、連結器３８に接続された第一保持部１５の取り外しを行うことができる状態とする。連結器３８から第一保持部１５を取り外したのち、操作部２５から第一保持部１５が取り外されたことを入力して処理部５９に伝える。第一保持部１５が軸部１１から取り外されたことを処理部５９が認識したのち、初期化ステップ（Ｓ０）へ移行する。
【００４９】
続けて異なるリハビリを行う場合には、第一保持部１５とは異なる所望の運動に適した保持部を選択し、把持部選定ステップ（Ｓ１）に移行する。
【００５０】
この関節運動訓練装置１０によれば、使用者は自身が望む最適なリハビリを介助者の助けを借りずに一人で安全に実施することができる。そして、第一保持部１５を第二保持部１７や第三保持部２０と交換することによって、使用者は自身が望む最適なリハビリを実施することができる。
【００５１】
そして、第一把持部１３を利用する場合には、第一把持部１３は、中心軸線Ｃ１に直交する平面Ｐ１内で軸部１１回りに回動する。よって、使用者は第一把持部１３を握ることによって腕の回内および回外運動のリハビリを実施することができる。
【００５２】
また、第一保持部１５の代わりに第二保持部１７を接続した場合には、動作ステップ（Ｓ４）にて軸部１１が回動する際、第二把持部１６は、中心軸線Ｃ１を中心として軸部１１の周りを回動する。よって、使用者は第二把持部１６を握ることによって、手首の屈伸運動のリハビリを実施することができる。
【００５３】
さらに、第一保持部１５の代わりに第三保持部２０を接続した場合には、動作ステップ（Ｓ４）にて軸部１１が回動する際、第三把持部１８は、軸部１１の周りを軸部１１と同じ方向に回動する。よって、使用者は第三把持部１８を握ることによって、手首を回転させて偏屈及び屈伸運動のリハビリを実施することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１２及び図１３を用いて説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る関節運動訓練装置７０の制御部７１が、図１２に示すように、モータ１２の回動を規制する負荷部７２を備えているとした点である。なお、ここではモータ１２は発電源として機能する。
【００５５】
負荷部７２は、モータ１２と接続されたスイッチ７３と電気的に接続される。モータ１２は、スイッチ７３を介してモータドライバ６０又は負荷部７２の何れかと電気的に接続される。負荷部７２はモータ１２が回転し発生した電流を消費する。そして、負荷の大きさによってモータ１２の回動を規制するトルクが決まる。なお、負荷部７２は処理部７５から出力された指示により自身の抵抗値を変更できるものとしてもよい。また、負荷部７２は不図示の簡易的な電流計を備え、負荷部７２に流れた電流値を測定してその結果を処理部７５に出力してもよい。
【００５６】
次に、本実施形態に係る関節運動訓練装置７０の作用及び関節運動訓練方法について、最初に第一把持部１３を用いた訓練について説明する。この関節運動訓練方法は、図１３に示すように、初期化ステップ（Ｓ０）と、使用者が選択した第一保持部１５をモータ１２と接続された軸部１１に接続するとともに、選択された第一保持部１５を特定する把持部選定ステップ（Ｓ１）と、動作原点移動ステップ（Ｓ２）と、第一把持部１３に応じた動作メニューを選択するメニュー選択ステップ（Ｓ３）と、動作メニューに基づき使用者からの力を受けたモータ１２が発電して使用者に負荷を与える動作ステップ（Ｓ’４）と、モータ１２の発電を停止する停止ステップ（Ｓ’５）と、第一保持部１５を軸部１１から取り外して離間する把持部取外しステップ（Ｓ６）と、異常停止ステップ（Ｓ７）と、を備えている。
【００５７】
まず、第１の実施形態と同様に初期化ステップ（Ｓ０）、把持部選定ステップ（Ｓ１）、動作原点移動ステップ（Ｓ２）、及びメニュー選択ステップ（Ｓ３）を実行する。なお、メニュー選択ステップ（Ｓ３）では、負荷部７２を使用するメニューを選択する。
【００５８】
動作ステップ（Ｓ’４）では、処理部７５から出力された信号によってスイッチ７３はモータ１２とモータドライバ６０との電気的な接続をモータ１２と負荷部７２との電気的な接続に切り替える。これによって、使用者は第一把持部１３を動かすことによってモータ１２を回動させ、モータ１２が発生した電流が負荷部７２に流れる。そして、負荷部７２は所定のトルクを発生してモータ１２の回動を規制する。
【００５９】
この間、モータ１２から出力される回転角度情報は処理部７５に伝わり、処理部７５はモータ１２の動作速度、回転角度、移動距離などを求める。軸部１１が順方向または逆方向に回転するように使用者が第一把持部１３を繰り返し動作させることで、処理部７５が動作回数を数える。
【００６０】
停止ステップ（Ｓ’５）では、使用者が所定の運動を停止することによって軸部１１の回動を停止し、モータ１２の発電を停止する。また、動作ステップ（Ｓ４）実行時に処理部７５が異常状態を認識した場合も、該ステップを中断して即時に異常停止ステップ（Ｓ７）へ移行する。正常に停止した後は把持部取外しステップ（Ｓ６）に移行して初期化ステップ（Ｓ０）へ戻る。
【００６１】
この関節運動訓練装置７０によれば、使用者は第１の実施形態と同様に、自身が望む任意の関節部位を自発的に運動させて筋力を鍛えることができる。特に、負荷部７２を備えるので、予め決められたモータ駆動力に頼るだけでなく、使用者が自らの力で把持部を駆動することによるモータ１２の発電量に応じた負荷の下、好適な訓練を実施することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図１４及び図１５を用いて説明する。
なお、上述した各実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る関節運動訓練装置８０が、図１４に示すように、第一保持部８１と不図示の軸部との接続状態を検知する照度センサ（認識部）８２を備えているとした点である。なお、照度センサ８２は、第一保持部８１のみに限らず、不図示の他の保持部の接続状況も認識する。
【００６３】
照度センサ８２は、連結器３８近傍の筐体８３表面に配される。第一保持部８１には、連結器３８と接続された状態で照度センサ８２と対向する位置に円板状の遮光部８５が配されている。なお、第一保持部８１以外の不図示の保持部にも、円板状の遮光部８５が同様に配される。
【００６４】
次に、本実施形態に係る関節運動訓練装置８０の作用及び関節運動訓練方法について説明する。この関節運動訓練方法は、図１５に示すように、初期化ステップ（Ｓ０）と、使用者が選択した第一保持部８１をモータ１２と接続された軸部に接続するとともに、選択された第一保持部８１を特定する把持部認識ステップ（Ｓ’１）と、動作原点移動ステップ（Ｓ２）と、第一把持部１３に応じた動作メニューを選択するメニュー選択ステップ（Ｓ３）と、動作メニューに基づき第一保持部８１を稼働する動作ステップ（Ｓ４）と、モータ１２を停止する停止ステップ（Ｓ５）と、第一保持部８１を軸部から取り外して離間する把持部取外しステップ（Ｓ６）と、異常停止ステップ（Ｓ７）と、を備えている。
【００６５】
まず、第１の実施形態と同様に初期化ステップ（Ｓ０）を実施する。次に、把持部認識ステップ（Ｓ’１）では、使用者が選択した第一保持部８１を連結器３８に接続する。そして、接続したのが第一保持部８１であることを操作部２５から入力する。この際、遮光部８５によって照度センサ８２が遮光されたことにより連結器３８と第一保持部８１とが接続されたことを検知した信号が不図示の処理部に伝えられる。処理部は第一保持部８１が接続されたことを認識したのち、第１の実施形態と同様の動作原点移動ステップ（Ｓ２）に移行し、以降、停止ステップ（Ｓ５）へ順次移行する。
【００６６】
把持部取外しステップ（Ｓ６）では、連結器３８に接続された第一保持部８１の取り外しを行うことができる状態とする。連結器３８から第一保持部８１を取り外すことによって、照度センサ８２からの信号が処理部に伝えられ、第一保持部８１が軸部から取り外されたことを処理部が認識したのち、初期化ステップ（Ｓ０）へ移行する。
【００６７】
この関節運動訓練装置８０によれば、照度センサ８２からの信号を検知することによって、各保持部と連結器３８とが接続されていることを認識することができる。なお、図１６に示すように、遮光部８５のない第一保持部１５と対向する連結器８６上に照度センサ８２が配されていても構わない。この場合、照度センサ８２は連結器８６と同期して回転するため、筐体２４内部の配線がもつれることのないように照度センサ８２は処理部等と不図示のスリップリングなどを通して電気的に接続される。また、照度センサ８２の代わりに、不図示の近接センサでも構わない。さらに、機械式のスイッチを用いて電気的ではなく機械的に認識するものでも構わない。
【００６８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１７及び図１８を用いて説明する。
なお、上述した各実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る関節運動訓練装置９０が、図１７に示すように、把持部の形状の違いを認識する識別部９１を備えているとした点である。
【００６９】
識別部９１は、ＩＣタグ９２とＩＣタグ読み取り器９３とを備えている。ＩＣタグ９２は、連結器４３と対向する第一保持部９５の側面に配されている。ＩＣタグ読み取り器９３は、連結器４３近傍にＩＣタグ９２と対向する位置に配される。なお、第一保持部９５以外の不図示の保持部にも、各保持部を識別するためにそれぞれ異なる情報が予め格納されたＩＣタグ９２が、第一保持部９５と同様の位置に配される。
【００７０】
次に、本実施形態に係る関節運動訓練装置９０の作用及び関節運動訓練方法について説明する。この関節運動訓練方法は、図１８に示すように、初期化ステップ（Ｓ０）と、使用者が選択した第一保持部９５をモータ１２と接続された不図示の軸部に接続するとともに、選択された第一保持部９５を特定する把持部識別ステップ（Ｓ”１）と、動作原点移動ステップ（Ｓ２）と、第一把持部１３に応じた動作メニューを選択するメニュー選択ステップ（Ｓ３）と、動作メニューに基づき第一保持部９５を稼働する動作ステップ（Ｓ４）と、モータ１２を停止する停止ステップ（Ｓ５）と、第一保持部９５を軸部から取り外して離間する把持部取外しステップ（Ｓ６）と、異常停止ステップ（Ｓ７）と、を備えている。
【００７１】
まず、第１の実施形態と同様の初期ステップ（Ｓ０）終了後、把持部識別ステップ（Ｓ”１）に移行する。ここでは、例えば、第一保持部９５を連結器４３に接続する。この際、ＩＣタグ９２とＩＣタグ読み取り器９３とが対向してＩＣタグ読み取り器９３がＩＣタグ９２の情報を読み取る。この情報は信号として不図示の処理部に伝達され、処理部は、連結器４３に接続されたものが第一把持部１３であることを認識し、接続された保持部の種類を確定する。その後、動作原点への移動が終了し、第３の実施形態と同様に動作原点移動ステップ（Ｓ２）に移行して、以降、把持部取外しステップ（Ｓ６）まで順次移行する。第一保持部９５が軸部から取り外されたことを処理部が認識したのち、初期化ステップ（Ｓ０）へ移行する。
【００７２】
この関節運動訓練装置９０によれば、ＩＣタグ読み取り器９３からの信号を検知することによって、所定の保持部と連結器４３とが接続されていることを識別することができる。なお、ＩＣタグに限らず機械式のものとしても構わない。例えば、図１９に示すように、複数のノックピン３６が配された円板部９６が第一保持部９７の連結器９８と対向する側面に配され、連結器９８には各ピンが挿入される孔９８ａが複数配されたものでも構わない。そして、各孔９８ａの奥には機械式のスイッチ９９が配される。
【００７３】
この場合、第一保持部９７と連結器９８とが接続されると、各ノックピン３６が連結器９８の孔９８ａにそれぞれ挿入される。ここで、例えば、各ノックピン３６は把持部の種類によって長さが異なるものとする。すなわち、把持部の種類によって機械式のスイッチ９９を押す組み合わせパターンが変わり、機械式のスイッチ９９を押した組み合わせパターンから接続された把持部の種類を判別することができる。
【００７４】
機械式のスイッチ９９は連結器９８と同期して回転するため、筐体２４内部の配線がもつれることのないように処理部等とは不図示のスリップリングなどを通して電気的に接続される。この際、各ノックピン３６を介して第一保持部９７と連結器９８とが接続されるので、保持部と連結器９８との回動を同期させる機能も兼用できる。
【００７５】
ここで、機械式のスイッチ９９が全て押されていない状態は、第一保持部９７と連結器９８とが接続されていない状態になる。そのため、機械式のスイッチ９９は第一保持部９７の認識機能も同時に実現することができる。
【００７６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図２０を用いて説明する。
なお、上述した各実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第５の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る関節運動訓練装置１００の第一保持部１０１が、不図示の軸部の回動を中心軸線Ｃ１に対して直交する方向Ｌ１に第一把持部１３を移動させる変換部１０２を備えるとした点である。
【００７７】
変換部１０２は、穴３７が配されて不図示の軸部と接続される歯車状に形成された保持部本体１０３と、保持部本体１０３を中央に挟んで互いに離間して配される一対の歯車１０５Ａ，１０５Ｂと、保持部本体１０３及び一対の歯車１０５Ａ，１０５Ｂに係合されたタイミングベルト１０６と、タイミングベルト１０６と接続された基部１０７と、を備えている。第一把持部１３は、第一保持部１０１と軸部とが接続されたときに軸部の中心軸線Ｃ１に平行となるように基部１０７と接続される。なお、変換部１０２の構成及び形状はこれらに限らず、軸部の回動を直線運動に変換する公知の他の構成及び形状によるものでも構わない。また、第一保持部１０１のみに限らず他の保持部も同様の形状としても構わない。
【００７８】
この関節運動訓練装置１００によれば、上記他の実施形態と同様の方法にてリハビリをおこなうことができる。特に、軸部の回動を直進運動に変換するので、肘の屈伸及び肩の伸張運動のリハビリを実施することができる。
【００７９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図２１を用いて説明する。
なお、上述した各実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第６の実施形態と第５の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る関節運動訓練装置１１０の第一保持部１１１が、不図示の軸部とは異なる位置に配されて軸部の中心軸線Ｃ１と平行な他の中心軸線Ｃ２を有する作用軸部１１２を備え、第一把持部１１３が作用軸部１１２と接続されるとした点である。
【００８０】
第一保持部１１１は他に軸部と穴３７を介して接続される第一歯車部１１５と、作用軸部１１２が中心に配された第二歯車部１１６と、第一歯車部１１５及び第二歯車部１１６とに係合されたチェーン１１７と、第一把持部１１３が接続された直線状の伝達部１１８と、を備えている。第二歯車部１１６と伝達部１１８とはともに作用軸部１１２と接続される。これによって、作用軸部１１２は軸部の回動に同期して同一方向又は逆方向に回動する。第一把持部１１３は、例えばペダル状とされて伝達部１１８に回動可能に接続される。なお、作用軸部１１２及びチェーン１１７等の構成に限らず、軸部の回動を平行移動して実現する公知の他の構成によるものでも構わない。
【００８１】
この関節運動訓練装置１１０によれば、上記他の実施形態と同様の方法にてリハビリをおこなうことができる。特に、第一保持部１１１が作用軸部１１２を備えるので、作用軸部１１２に配された第一把持部１１３を足で把持することによって、使用者はペダルをこぐようにして膝の屈伸及び伸張運動と股関節の屈曲運動のリハビリを実施することができる。
【００８２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、リハビリに使用する把持部は上記実施形態のものに限らず、他の形状のものでも構わない。また、動作メニューの様々なプログラムを外部からインストールすることによって、これらに応じた種々の把持部を後から追加することができる。
【００８３】
また、操作部２５や表示部２６は外部端子６２を介して処理部５９と電気的に接続されているとしているが、これに限らず、筐体内部の電子機器として配されていても構わない。
【符号の説明】
【００８４】
１０，７０，８０，９０，１００，１１０  関節運動訓練装置
１１  軸部
１２，２７  モータ（動力源）
１３，１１３  第一把持部
１５，４５，４８，５４，８１，９５，９７，１０１，１１１  第一保持部
１６  第二把持部
１７  第二保持部
１８  第三把持部
２０  第三保持部
２１，４４，５３，５８  接続部
２２，７１  制御部
８２  照度センサ（認識部）
９１  識別部
１０２  変換部
１１２  作用軸部
Ｃ１，Ｃ２  中心軸線
Ｌ１  方向
Ｓ１  把持部選定ステップ（第一ステップ）
Ｓ３  メニュー選択ステップ（第二ステップ）
Ｓ４  動作ステップ（第三ステップ）
Ｓ５  停止ステップ（第四ステップ）
Ｓ６  把持部取外しステップ（第五ステップ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１５】
2018038581.tif 000017
【図１６】
2018038581.tif 000018
【図１７】
2018038581.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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