(57)【要約】【課題】十分な力で多方向へのストレッチングを実行する技術を提供する。【解決手段】足底板部１０は、対象者の足部２００を足底から支持する。左側ワイヤ１２、右側ワイヤ１４、引上げアイドラ４４、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の組合せは、対象者の足部２００が内外反運動および底背屈運動を実行するように、対象者の足部２００を足底から支持する足底板部１０を動作させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の足部を足底から支持する支持部と、
足部が内外反運動と底背屈運動とを実行するように、前記支持部を動作させる動作部と、
を備えることを特徴とするストレッチング機器。
【請求項２】
前記動作部は、内外反運動を実行するように前記支持部を動作させてから、底背屈運動を実行するように前記支持部を動作させることを特徴とする請求項１に記載のストレッチング機器。
【請求項３】
前記動作部は、
内外反運動を実行するための前記支持部の第１動作パターンと、底背屈運動を実行するための前記支持部の第２動作パターンとに沿って、前記支持部を自動で動作させる制御部と、
第１動作パターンと第２動作パターンとを実行する際の進行に関する指示を出力する操作部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のストレッチング機器。
【請求項４】
前記動作部は、
前記支持部の左側縁部を上方に引き上げる左側ワイヤと、
前記支持部の右側縁部を上方に引き上げる右側ワイヤとを備え、
前記左側ワイヤを引き上げる力と、前記右側ワイヤを引き上げる力とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のストレッチング機器。
【請求項５】
前記左側ワイヤに接続される左側空気圧アクチュエータと、
前記右側ワイヤに接続される右側空気圧アクチュエータと、
前記左側空気圧アクチュエータと、前記右側空気圧アクチュエータとに空気を流入させるコンプレッサとを備え、
前記左側空気圧アクチュエータにおける空気圧と、前記右側空気圧アクチュエータにおける空気圧とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられることを特徴とする請求項４に記載のストレッチング機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ストレッチング技術に関し、特に足部をストレッチングするストレッチング機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳血管疾患による二次的な障害の１つである拘縮変形が足部に生じた場合、内反尖足が起こりやすい。内反尖足では、足先が内側を向き、爪先が下がった状態になる。このような患者に対して、足関節底背屈の他動運動訓練を行うための装置が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】本間敬子、薄葉眞理子、「受動自由度を有する足関節底背屈訓練装置の開発（第３報）」、日本機械学会福祉工学シンポジウム講演論文集、２００７、ｐ．１７８−１８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内反尖足には、ストレッチングが有効である。一方、内反尖足では足部が三次元的に変形するので、ストレッチングでは、底背屈運動だけではなく、足部を多方向に動かすべきである。さらに、このようなストレッチングには十分な力が必要になる。
【０００５】
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところの１つは、十分な力で多方向へのストレッチングを実行する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のストレッチング機器は、対象者の足部を足底から支持する支持部と、足部が内外反運動と底背屈運動とを実行するように、支持部を動作させる動作部と、を備える。
【０００７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、十分な力で多方向へのストレッチングを実行できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）−（ｂ）は、本実施例の対象となる対象者の足部を示す図である。
【図２】本実施例に係るストレッチング機器の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施例に係るストレッチング機器の構成を示す別の斜視図である。
【図４】図４（ａ）−（ｃ）は、図２、３における引上げアイドラ、固定アイドラ、昇降アイドラの動作概要を示す図である。
【図５】図５（ａ）−（ｂ）は、図２、３における左側マッキベン型空気圧アクチュエータ、右側マッキベン型空気圧アクチュエータの動作概要を示す図である。
【図６】図２、３におけるストレッチング機器のさらなる構成を示す図である。
【図７】図６の制御部の処理概要を示す図である。
【図８】図８（ａ）−（ｂ）は、図３のストレッチング機器における初期状態を示す図である。
【図９】図９（ａ）−（ｂ）は、図３のストレッチング機器における第１動作パターンの終了状態を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）−（ｂ）は、図３のストレッチング機器における第２動作パターンの終了状態を示す図である。
【図１１】図３のストレッチング機器によるストレッチング手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施例を具体的に説明する前に、基礎となった知見を説明する。脳卒中では、痙性麻痺により下肢の筋緊張が亢進して内反尖足が生じる。これは、下肢の運動に伴って足部が底屈・内転・回外位を呈する症状であり、障害の程度や進行具合によっては、足部が変形した状態で固定してしまう。これにより、日常生活における移動能力が低下し、介護が必要となる事例が多い。この症状に対する治療として拘縮を引き起こした筋のストレッチングがよく選択され、多くの場合、理学療法士が徒手を用いて足部をストレッチングする。理学療法士はストレッチング中に筋の粘弾性の変化を感じながら適切な方向に適切な力を加えて筋を伸張する。同時に、理学療法士は対象者の反応を伺いながら、疼痛が生じないように加える力の大きさを調節する。脳卒中後遺症者の足部に対するストレッチングの有効性を示した先行研究は多数存在するが、そのほとんどが日常的に継続してストレッチングを行った際の結果を示している。脳卒中発症後３カ月以上経過すると、４０％以上の痙性麻痺患者が内反尖足を引き起こす痙縮を有するという報告もある。また、内反尖足は、発症後半年以上経過後も進行するといわれている。
【００１１】
そのため、退院後の在宅においても継続してストレッチングを行うことが望まれる。しかしながら、現在の日本の保険制度では、退院後、理学療法士によるリハビリテーションの機会は各段に減少する。そこで、在宅でも利用できるストレッチング機器が存在すれば、退院後も継続してストレッチングを行うことが可能になる。これまで、足部の三次元的な運動を視野に入れたリハビリテーション機器が提案されているが、回内外運動は受動自由度を有しているのみであり、主として底背屈運動が実行されている。また、先行技術文献に挙げた機器は循環改善を目的としており、ストレッチングの効果は不明である。一方、内反尖足は三次元的に足部が変形する症状であり、理学療法士の徒手によるストレッチングにおいて足部は三次元的に制動される。そのため、内反尖足を対象としたストレッチング機器では、三次元的に制動する機構が要求される。また、このようなストレッチング機器では、安全性の確保も必要とされる。
【００１２】
以下、図面等を参照しながら、本開示を実施するための実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。
【００１３】
図１（ａ）−（ｂ）は、本実施例の対象となる対象者の足部２００を示す。図１（ａ）は、足部２００の運動を示す。足部２００は、くるぶしを中心にして交差する３つの軸の周りを運動する。３つの軸は、軸Ａ、軸Ｂ、軸Ｃと示される。軸Ａはくるぶしの内側と外側を結ぶ軸であり、軸Ａの周りの運動のうち、爪先を上げる運動が背屈であり、爪先を下げる運動が底屈である。また、軸Ｂは足底面に垂直な軸であり、軸Ｂの周りの運動のうち、爪先を外側に向ける運動が外転であり、爪先を内側に向ける運動が内転である。さらに、軸Ｃは爪先とくるぶしを前後に結ぶ軸であり、軸Ｃの周りの運動のうち、足底面を外側に向ける運動が回内であり、内側に向ける運動が回外である。これらの運動のうち、外転と回内は連動し、これらは「外反」としてまとめられる。一方、内転と回外も連動し、これらは「内反」としてまとめられる。さらに、背屈と底屈とを含む運動が底背屈運動であり、外反と内反とを含む運動が内外反運動である。
【００１４】
図１（ｂ）は、内反尖足の対象者の足部２００に対する理学療法士の徒手ストレッチングを示す。内反尖足は、底屈・内転・回外、つまり底屈・内反が同時に生じる状態である。理学療法士の徒手ストレッチングでは、内反尖足を制動するために、背屈・外転・回内方向、つまり背屈・外反方向への力が加えられる。具体的に説明すると、理学療法士は、一般的に一方の手で下肢を支え（Ｐ１）、他方の手でかかとを握り（Ｐ２）、上肢で足底を押す（Ｐ３）。これにより、矢印の方向の力が加えられる。以下では、理学療法士の徒手ストレッチングに代わって、このような力を加えることが可能なストレッチング機器の構成を説明する。
【００１５】
図２と図３は、本実施例に係るストレッチング機器１００の構成を示す斜視図である。特に、図２は対象者の足部２００が載せられる前の構成を示し、図３は足部２００が載せられている場合の構成を示す。図２、３に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、ストレッチング機器１００の底面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、ストレッチング機器１００の高さ方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図２、３における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ここでは、ｘ軸の正方向側を「左側」とよび、ｘ軸の負方向側を「右側」とよび、ｙ軸の正方向側を「後側」とよび、ｙ軸の負方向側を「前側」とよび、ｚ軸の正方向側を「上側」あるいは「上方」とよび、ｚ軸の負方向側を「下側」あるいは「下方」とよぶ。
【００１６】
ストレッチング機器１００は、足底板部１０、左側ワイヤ１２、右側ワイヤ１４、左側補助ワイヤ１６、右側補助ワイヤ１８、基礎部２０、左側前方支柱２２、右側前方支柱２４、左側後方支柱２６、右側後方支柱２８、左側渡りバー３０、右側渡りバー３２、下腿支持部３４、かかと支持部３６、スライドレール４０、スライドプレート４２、引上げアイドラ４４、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８、固定部５０、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２、ベルト２１０を含む。
【００１７】
ここで、左側ワイヤ１２、右側ワイヤ１４、引上げアイドラ４４、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２は、「動作部」に含まれる。また、「動作部」には、左側補助ワイヤ１６、右側補助ワイヤ１８、スライドレール４０、スライドプレート４２、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８、固定部５０が含まれてもよい。
【００１８】
基礎部２０は、枠形状に構成され、ｘ−ｙ平面に配置される。基礎部２０のｘ軸の正方向側かつｙ軸の負方向側の角部近傍には左側前方支柱２２が配置され、基礎部２０のｘ軸の負方向側かつｙ軸の負方向側の角部近傍には右側前方支柱２４が配置される。また、基礎部２０のｘ軸の正方向側かつｙ軸の正方向側の角部近傍には左側後方支柱２６が配置され、基礎部２０のｘ軸の負方向側かつｙ軸の正方向側の角部近傍には右側後方支柱２８が配置される。左側前方支柱２２、右側前方支柱２４、左側後方支柱２６、右側後方支柱２８は、ｚ軸方向に延びる四角柱形状を有する。
【００１９】
左側前方支柱２２と左側後方支柱２６とには左側渡りバー３０が接続されるとともに、右側前方支柱２４と右側後方支柱２８とには右側渡りバー３２が接続される。左側渡りバー３０、右側渡りバー３２は、ｙ軸方向に延びる四角柱形状を有する。ここでは、左側前方支柱２２における左側渡りバー３０の接続位置よりも、左側後方支柱２６における左側渡りバー３０の接続位置の方が高いが、これらの高さの関係はこれに限定されない。右側渡りバー３２においても同様である。左側渡りバー３０と右側渡りバー３２とをまたぐようにハンモック状に下腿支持部３４が取り付けられる。下腿支持部３４は、例えば、布で形成されており、対象者の下腿を下方から支持する。なお、基礎部２０の前側の中央部分から、ｙ軸の負方向かつｚ軸の正方向に向かって突出するように、かかと支持部３６が形成される。かかと支持部３６は、対象者の下腿が下腿支持部３４によって支持されている場合に、当該対象者の足部２００におけるかかとを下方から支持する。ここで、基礎部２０、左側前方支柱２２、右側前方支柱２４、左側後方支柱２６、右側後方支柱２８、左側渡りバー３０、右側渡りバー３２、かかと支持部３６は、アルミニウム合金等の金属によって形成される。
【００２０】
足底板部１０は、板状に形成され、対象者の足部２００を足底から支持する。足底板部１０を囲むようにベルト２１０が取り付けられ、ベルト２１０による締付けによって足部２００が足底板部１０に固定される。ここで、足底板部１０は、足部２００のうちの前足部を足底から支持可能なサイズを有しており、足部２００のかかとを支持しない。なお、足底板部１０はかかとも支持可能なサイズを有してもよい。また、足底板部１０への足部２００の固定はベルト２１０以外の構成、例えば、足底板部１０がスリッパ形状を有することによってなされてもよい。なお、このような足底板部１０は支持部ともいえる。
【００２１】
足底板部１０の左側縁部には左側ワイヤ１２が取り付けられ、右側縁部には右側ワイヤ１４が取り付けられる。左側ワイヤ１２は足底板部１０の左側縁部を上方および左側に引き上げ、右側ワイヤ１４は足底板部１０の右側縁部を上方および右側に引き上げる。左側ワイヤ１２の引上げは、左側前方支柱２２に取り付けられた引上げアイドラ４４によってなされ、右側ワイヤ１４の引上げは、右側前方支柱２４に取り付けられた引上げアイドラ４４によってなされる。ここでは、引上げアイドラ４４の構成を図４（ａ）−（ｃ）を使用しながら説明する。
【００２２】
図４（ａ）−（ｃ）は、引上げアイドラ４４、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８の動作概要を示す。ここでは、一例として右側前方支柱２４における構成および動作を説明の対象とするが、左側前方支柱２２における構成および動作も同様である。図４（ａ）は、対象者の下腿が下腿支持部３４に支持され、かつ足部２００が足底板部１０に固定されただけの状態（以下、「初期状態」という）における構成を示す。右側前方支柱２４にはｚ軸方向に延びる溝形状のスライドレール４０が配置される。また、スライドレール４０内にはスライドプレート４２がはめ込まれており、スライドプレート４２はスライドレール４０に沿ってｚ軸方向に昇降可能である。スライドプレート４２は、例えば合成樹脂により形成される。
【００２３】
スライドプレート４２には引上げアイドラ４４と昇降アイドラ４８がｚ軸方向に並んで配置される。引上げアイドラ４４は、ｘ−ｙ平面において円形状を有し、ｘ−ｙ平面内において回転可能である。また、引上げアイドラ４４における円周形状の外側縁部には溝（図示せず）が形成されており、当該溝に右側ワイヤ１４が配置される。昇降アイドラ４８は、引上げアイドラ４４のｚ軸の負方向側において、引上げアイドラ４４と同様に構成される。スライドレール４０において、スライドプレート４２のｚ軸の正方向側には、固定アイドラ４６が配置される。固定アイドラ４６は引上げアイドラ４４と同様に構成されるが、固定アイドラ４６はスライドレール４０に固定されており、ｚ軸方向に昇降しない。
【００２４】
右側ワイヤ１４は、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２に接続されるｙ軸の正方向側から、ｙ軸の負方向かつｚ軸の正方向に延びて引上げアイドラ４４に到達する。また、右側ワイヤ１４は、引上げアイドラ４４から、ｙ軸の負方向かつｚ軸の負方向に延びて足底板部１０に接続される。一方、右側ワイヤ１４の分岐部５２からは右側補助ワイヤ１８が分岐される。右側補助ワイヤ１８は、ｙ軸の負方向かつｚ軸の正方向に延びて固定アイドラ４６に到達するとともに、固定アイドラ４６からｚ軸の負方向に延びて昇降アイドラ４８に到達する。さらに、右側補助ワイヤ１８は、昇降アイドラ４８から固定部５０まで、ｙ軸の正方向かつｚ軸の負方向に延びる。固定部５０は、右側補助ワイヤ１８を右側渡りバー３２に固定する。初期状態では、分岐部５２から固定部５０の間において、右側補助ワイヤ１８はたるんだ状態になっている。
【００２５】
このような構成において、右側ワイヤ１４のｙ軸の正方向側が矢印の方向に引っ張られると、引上げアイドラ４４が右回りに回転することによって、右側ワイヤ１４のｙ軸の負方向側も矢印の方向に引っ張られる。これにより、図示しない足底板部１０は、ｘ軸の負方向かつｙ軸の正方向かつｚ軸の正方向に引き上げられる。一方、右側ワイヤ１４のｙ軸の正方向側が矢印の方向に引っ張られることによって、右側補助ワイヤ１８も同方向に引っ張られる。これにより、固定アイドラ４６および昇降アイドラ４８も右回りに回転する。この回転により、右側補助ワイヤ１８のたるみが減少する。
【００２６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に続く状態であり、右側ワイヤ１４のｙ軸の正方向側が矢印の方向に引っ張られ続けた状態を示す。右側ワイヤ１４および右側補助ワイヤ１８が、図４（ａ）と同様に引っ張られ続け、引上げアイドラ４４、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８が、図４（ａ）と同様に回転することによって、右側補助ワイヤ１８のたるみが解消される。また、図示しない足底板部１０は、図４（ａ）の場合と同様にｘ軸の負方向かつｙ軸の正方向かつｚ軸の正方向に引き上げられ続ける。
【００２７】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に続く状態であり、右側ワイヤ１４のｙ軸の正方向側が矢印の方向にさらに引っ張られ続けた状態を示す。固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８が右回りに回転することによって、スライドプレート４２がｚ軸の正方向側に引き上げられるので、引上げアイドラ４４もｚ軸の正方向側に引き上げられる。引上げアイドラ４４が引き上げられることによって、右側ワイヤ１４が引き上げられる方向が変わり、足底板部１０が引き上げられる方向も変わる。これにより足部２００に加わる力の方向が調節され、対象者の足部２００の形状や疾患の程度に合わせた特異的な制御が可能になる。図２および図３に戻る。
【００２８】
左側ワイヤ１２には左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０が接続され、右側ワイヤ１４には右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２が接続される。左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０において、左側ワイヤ１２に接続された端部とは反対側の端部は左側後方支柱２６に固定される。また、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２において、右側ワイヤ１４に接続された端部とは反対側の端部は右側後方支柱２８に固定される。ここでは、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の構成を説明するために図５（ａ）−（ｂ）を使用する。
【００２９】
図５（ａ）−（ｂ）は、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の動作概要を示す。ここでは、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２として説明するが、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０においても同様である。右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２は、ゴム等の弾性材からなるチューブの外周に繊維等からなるカバーコードを被覆した構造を有する。図５（ａ）は、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２に空気圧が加えられていない状態を示す。この状態は、前述の初期状態に相当する。図５（ｂ）は、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２に空気圧が加えられた状態を示す。カバーコードは、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の軸方向の伸びを抑える役割を有する。そのため、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２は、空気圧が加えられることによって、カバーコードの初期角度が変化し、半径方向に膨張して軸方向へ収縮する。このような右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の軸方向へ収縮によって、図４（ａ）−（ｃ）のように右側ワイヤ１４が引っ張られ、足底板部１０が引き上げられる。なお、マッキベン型空気圧アクチュエータの代わりに、他のタイプの空気圧アクチュエータが使用されてもよい。
【００３０】
足底板部１０の引上げのために、電磁モータではなく、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２を使用する理由は、次の４つのように示される。
【００３１】
（１）左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２は、一般の電磁モータ以上に大きな力を発揮可能であるので、足部２００の変形の制動のために大きな力が必要とされるストレッチング機器１００での使用に適している。
【００３２】
（２）電磁モータを使用する場合、ストレッチング機器は外骨格型の機構を有する。これにより、機構の回転中心と人体の回転中心が別になるので、関節不整合により足部２００の関節に負荷がかかるおそれがある。一方、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２を使用する場合、図３のごとく、左側ワイヤ１２および右側ワイヤ１４によって足底板部１０が引き上げられる。このような構成に回転中心は存在しないので、人体の回転中心だけが使用され、足部２００の関節にかかる負荷が低減され、安全性が向上する。
【００３３】
（３）電磁モータを使用する場合、電磁モータから発生した力は剛体を介して伝えられる。一方、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２を使用する場合、機構の剛性を下げるような設計が可能であり、機構の柔軟性が維持される。これにより、足部２００を逃がす方向が生じ、足底板部１０に固定された足部２００への負担が軽減され、安全性が向上する。
【００３４】
（４）誤作動等で想定外の大きな力が生じてしまった場合、緊急停止として電源供給が遮断される。電磁モータを使用する場合、減速器の摩擦により危険な姿勢を保持してしまうおそれがある。しかしながら、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０等を使用する場合、電源供給が遮断されると、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０等内の空気が抜かれるため、足部２００へ加わっていた負荷が取り除かれる。そのため、安全状態が容易に達成される。図２および図３に戻る。
【００３５】
左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２を加圧することによって、引上げアイドラ４４を介して、左側ワイヤ１２および右側ワイヤ１４が引っ張られて、足底板部１０が引き上げられる。図３のごとく、足底板部１０によって足部２００が支持されていると、足底板部１０の引上げによって、足部２００に対するストレッチングがなされる。
【００３６】
ストレッチングのために、左側ワイヤ１２と右側ワイヤ１４とを同時に引っ張ることによって、足部２００を背屈させるための力を加えることが可能になる。また、左側ワイヤ１２と右側ワイヤ１４とを独立して引っ張ることによって、足部２００を内外反させるための力を加えることが可能になる。これは、左側ワイヤ１２には左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０が接続されるとともに、右側ワイヤ１４には左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０が接続されており、これらへの加圧が独立して変化可能であるために実現される。つまり、左側ワイヤ１２を引き上げる力と、右側ワイヤ１４を引き上げる力とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられ、三次元的な方向への制御がなされる。この制御について、以下においてさらに詳細に説明する。
【００３７】
図６は、ストレッチング機器１００のさらなる構成を示す。ストレッチング機器１００は、左側ワイヤ１２、右側ワイヤ１４、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２、左側チューブ６４、右側チューブ６６、制御部６８、チューブ７０、コンプレッサ７２、操作部７４を含む。また、操作部７４は、操作ダイヤル７６、停止ボタン７８を含む。左側チューブ６４、右側チューブ６６、制御部６８、チューブ７０、コンプレッサ７２、操作部７４も前述の「動作部」に含まれる。
【００３８】
左側ワイヤ１２、右側ワイヤ１４は、図２および図３にも示されており、足底板部１０に接続される。左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０には左側チューブ６４が接続され、左側チューブ６４は左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０に空気を流入させる。右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２には右側チューブ６６が接続され、右側チューブ６６は右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２に空気を流入させる。左側チューブ６４および右側チューブ６６は制御部６８に接続され、制御部６８はチューブ７０を介してコンプレッサ７２に接続される。
【００３９】
コンプレッサ７２は、チューブ７０を介して制御部６８に空気を圧送することによって、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０と、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２とに空気を流入させる。コンプレッサ７２には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。左側チューブ６４、右側チューブ６６、チューブ７０は、例えばゴム、ポリウレタンにより形成される。コンプレッサ７２が空気を流入させる際、制御部６８は、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧と右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧とを制御する。以下では、制御部６８における制御として、図３のごとく、足部２００として対象者の右足がストレッチングの対象となっている場合を説明する。
【００４０】
図７は、制御部６８の処理概要を示す。これは、制御部６８における制御内容を示したグラフであり、制御部６８は、当該グラフにしたがって空気圧を制御する。横軸が制御の進行度［％］を示し、縦軸が空気圧［ＭＰａ］を示す。制御の進行は、時間の経過とともに進む。また、グラフには左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧と右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧とが示される。ここで、制御の進行にしたがった左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧の変化パターンは「動作パターン」とよばれる。
【００４１】
進行度が「０％」から「Ｔ１」である場合、制御部６８は、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧と右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧とを増加させない。そのため、進行度が「０％」から「Ｔ１」である場合は、前述の「初期状態」に相当する。図８（ａ）−（ｂ）は、ストレッチング機器１００における初期状態を示す。図８（ａ）は上方から見た図を示し、図８（ｂ）は左側から見た図を示す。足部２００が内反尖足である場合、爪先はｘ軸の正方向側、かつｚ軸の負方向側を向く。図７に戻る。
【００４２】
進行度が「Ｔ１」から「Ｔ２」である場合、制御部６８は、進行の経過とともに左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧を増加させる。その際、制御部６８は、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧よりも右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧を大きく増加させる。ここで、進行度が「Ｔ１」から「Ｔ２」である場合における動作パターンは「第１動作パターン」とよばれる。
【００４３】
図９（ａ）−（ｂ）は、ストレッチング機器１００における第１動作パターンの終了状態を示す。第１動作パターンの終了状態とは、図７の進行度「Ｔ２」の状態に相当する。図９（ａ）−（ｂ）は、図８（ａ）−（ｂ）と同様に示される。第１動作パターンによる空気圧の増加によって、足底板部１０に対して左側ワイヤ１２よりも右側ワイヤ１４が強い力で引き上げられる。その結果、足部２００の爪先はｙ軸に沿って前側を向く。図８（ａ）から図９（ａ）への変化により、第１動作パターンは、内外反運動を実行するための動作パターンであるといえる。制御部６８は、足底板部１０の第１動作パターンに沿って、足底板部１０を自動で動作させる。図７に戻る。
【００４４】
進行度が「Ｔ２」から「Ｔ３」である場合、制御部６８は、進行の経過とともに左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧を増加させる。その際、制御部６８は、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧をほぼ維持させる。ここで、進行度が「Ｔ２」から「Ｔ３」である場合における動作パターンは「第２動作パターン」とよばれる。
【００４５】
図１０（ａ）−（ｂ）は、ストレッチング機器１００における第２動作パターンの終了状態を示す。第２動作パターンの終了状態とは、図７の進行度「Ｔ３」の状態に相当する。図１０（ａ）−（ｂ）は、図８（ａ）−（ｂ）と同様に示される。第２動作パターンによる空気圧の増加によって、足底板部１０に対して左側ワイヤ１２と右側ワイヤ１４がともに強い力で引き上げられる。その結果、足部２００の爪先はｚ軸の正方向を向く。図９（ｂ）から図１０（ｂ）への変化により、第２動作パターンは、底背屈運動を実行するための動作パターンであるといえる。制御部６８は、足底板部１０の第２動作パターンに沿って、足底板部１０を自動で動作させる。このように、制御部６８は、内外反運動を実行するように足底板部１０を動作させてから、底背屈運動を実行するように足底板部１０を動作させる。その際、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０における空気圧と、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２における空気圧とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられる。図７に戻る。
【００４６】
進行度が「Ｔ３」から「Ｔ４」である場合、制御部６８は、進行が経過しても、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０および右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧をほぼ維持させる。そのため、図１０（ａ）−（ｂ）に示された状態が維持される。進行度が「Ｔ４」に至った場合、制御部６８は、ストレッチングを終了させる。このような制御部６８による制御によって、ストレッチング機器１００は、開始段階、ストレッチング段階を順に遷移する。
【００４７】
これまで、対象者の足部２００が右足であるとしたが左足である場合、制御部６８は、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０の空気圧と右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧とが図７と逆の関係になるように制御すればよい。また、各対象者の足部２００の状態に適するように、図７のような動作パターンが予め生成されてもよい。動作パターンの生成には、例えば、Ｔｅａｃｈｉｎｇ方式が使用される。Ｔｅａｃｈｉｎｇ方式では、理学療法士が足底板部１０に固定された対象者の足部２００にストレッチングを実施し、その際の足底板部１０の姿勢の変化が記憶される。このようなＴｅａｃｈｉｎｇ方式を使用することにより、理学療法士が実施するストレッチングの姿勢を再現するため、対象者の症状に合わせた制動が可能になる。また、疼痛が生じる姿勢まで動かしてしまう危険性が回避される。図６に戻る。
【００４８】
制御部６８には、対象者が操作可能な操作部７４が接続される。操作部７４における操作ダイヤル７６は、対象者によって回転可能に構成される。操作ダイヤル７６が回されている間、操作部７４は、制御の進行を制御部６８に指示する。つまり、制御部６８は、操作ダイヤル７６が回されている間にわたって動作パターンの進行を経過させ、動作パターンに沿って空気圧を調節する。一方、対象者が操作ダイヤル７６から手を離した場合、操作ダイヤル７６はもとに戻る。これは、対象者が操作ダイヤル７６から手を離した場合、進行度が０％に戻ることに相当する。つまり、操作ダイヤル７６は、「Ｈｏｌｄ−ｔｏ−ｒｕｎ」つまみとなるように構成されている。手を放すともとに戻るので、対象者がダイヤル調節できない状況に陥った場合であっても安全が確保される。
【００４９】
ここで、制御部６８は、操作ダイヤル７６の回転量に応じて、制御部６８が第１動作パターンと第２動作パターンとを実行する際の進行度を変化させる。例えば、制御部６８は、回転量が大きくなるほど進行を前進させ、回転量が小さくなるほど進行を後進させる。つまり、操作部７４は、制御部６８が第１動作パターンと第２動作パターンとを実行する際の進行度に関する指示を回転量として対象者から受けつけることによって、足底板部１０を手動で動作させる。このように、足底板部１０の引上げの制御では、動作パターンによる空気圧の調節が自動でなされ、動作パターンの進行度の調節が手動でなされる。つまり、半自動化がなされている。動作パターンの進行度の調節が手動でなされるので、必要以上の力を加えることが防止される。
【００５０】
さらに、操作部７４には、停止ボタン７８が備えられる。対象者が停止ボタン７８を押し下げられた場合、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２への加圧が強制的に遮断される。その際、左側マッキベン型空気圧アクチュエータ６０、右側マッキベン型空気圧アクチュエータ６２の空気圧は初期状態に戻される。このような構成によって安全性が確保される。
【００５１】
この構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００５２】
以上の構成によるストレッチング機器１００の動作を説明する。図１１は、ストレッチング機器１００によるストレッチング手順を示すフローチャートである。制御部６８は初期状態になっている（Ｓ１０）。操作ダイヤル７６が回転されなければ（Ｓ１２のＮ）、ステップ１０に戻る。操作ダイヤル７６が回転されれば（Ｓ１２のＹ）、制御部６８は第１動作パターンを実行する（Ｓ１４）。操作ダイヤル７６が回転され（Ｓ１６のＹ）、第１動作パターンが終了しなければ（Ｓ１８のＮ）、ステップ１４に戻る。第１動作パターンが終了した場合（Ｓ１８のＹ）、制御部６８は第２動作パターンを実行する（Ｓ２０）。
【００５３】
操作ダイヤル７６が回転され（Ｓ２２のＹ）、第２動作パターンが終了しなければ（Ｓ２４のＮ）、ステップ２０に戻る。第２動作パターンが終了した場合（Ｓ２４のＹ）、操作ダイヤル７６が回転されると（Ｓ２６のＹ）、ストレッチングが維持される（Ｓ２８）。ストレッチングが終了しなければ（Ｓ３０のＮ）、ステップ２８に戻る。ストレッチングが終了した場合（Ｓ３０のＹ）、操作ダイヤルが逆転されれば（Ｓ３２のＹ）、制御部６８は初期状態に戻る（Ｓ３４）。操作ダイヤルが逆転されなければ（Ｓ３２のＮ）、ステップ３０に戻る。一方、操作ダイヤル７６が回転されなければ（Ｓ１６のＮ）（Ｓ２２のＮ）（Ｓ２６のＮ）、制御部６８は初期状態に戻る（Ｓ３４）。
【００５４】
本実施例によれば、足部が内外反運動と底背屈運動とを実行するように足底板部を動作させるので、多方向へのストレッチングを実行できる。その際、足底板部を使用するので、十分な力でストレッチングを実行できる。また、十分な力で多方向へのストレッチングが実行されるので、内反尖足によって足部が変形した状態で固定してしまう症状の発生を抑制できる。また、多方向へのストレッチングが実行されるので、三次元的に変形する内反尖足を三次元的に制動できる。また、内外反運動、底背屈運動の順に実行するように足底板部を動作させるので、内外反運動、底背屈運動のそれぞれを十分に実行できる。また、内外反運動、底背屈運動のそれぞれが十分に実行されて、ストレッチングを効果的に実行できる。
【００５５】
また、動作パターンに沿って足底板部を自動で動作させるので、対象者にとって有効なストレッチングを効果的に実行できる。また、進行に関する指示を受けつけるので、対象者の意志を反映したストレッチングを実行できる。また、ストレッチングにおいて対象者の意志が反映されるので、ストレッチングの安全性を向上できる。また、左側ワイヤを引き上げる力と、右側ワイヤを引き上げる力とが調節可能であるので、内外反運動と底背屈運動とを実行できる。また、引き上げる力を制御することによってストレッチングを実行できる。また、右側マッキベン型空気圧アクチュエータと、左側マッキベン型空気圧アクチュエータとを使用するので、安全性を向上できる。また、理学療法士の動きを再現するので、臨床で行うストレッチングに近い治療を実行できる。また、臨床では、理学療法士が徒手的に抵抗を感じ、かつ対象者の内感を確認した上でストレッチングの力を制御するが、ストレッチング機器では本人が求める強さでストレッチングを実行するので、十分なストレッチング効果を得ることができる。
【００５６】
本開示の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様のストレッチング機器は、対象者の足部を足底から支持する支持部と、足部が内外反運動と底背屈運動とを実行するように、支持部を動作させる動作部と、を備える。
【００５７】
この態様によると、足部が内外反運動と底背屈運動とを実行するように支持部を動作させるので、十分な力で多方向へのストレッチングを実行できる。
【００５８】
動作部は、内外反運動を実行するように支持部を動作させてから、底背屈運動を実行するように支持部を動作させてもよい。この場合、内外反運動、底背屈運動の順に実行するように支持部を動作させるので、ストレッチングを効果的に実行できる。
【００５９】
動作部は、内外反運動を実行するための支持部の第１動作パターンと、底背屈運動を実行するための支持部の第２動作パターンとに沿って、支持部を自動で動作させる制御部と、第１動作パターンと第２動作パターンとを実行する際の進行に関する指示を出力する操作部と、を備えてもよい。この場合、動作パターンに沿って支持部を自動で動作させるとともに、進行に関する指示を受けつけるので、対象者の意志を反映しながらもストレッチングを効果的に実行できる。
【００６０】
動作部は、支持部の左側縁部を左上方に引き上げる左側ワイヤと、支持部の右側縁部を右上方に引き上げる右側ワイヤとを備えてもよい。左側ワイヤを引き上げる力と、右側ワイヤを引き上げる力とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられてもよい。この場合、左側ワイヤを引き上げる力と、右側ワイヤを引き上げる力とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられるので、引き上げる力を制御することによってストレッチングを実行できる。
【００６１】
左側ワイヤに接続される左側空気圧アクチュエータと、右側ワイヤに接続される右側空気圧アクチュエータと、左側空気圧アクチュエータと、右側空気圧アクチュエータとに空気を流入させるコンプレッサとを備えてもよい。左側空気圧アクチュエータにおける空気圧と、右側空気圧アクチュエータにおける空気圧とが、内外反運動と底背屈運動とに応じて変えられてもよい。この場合、空気圧アクチュエータを使用するので、安全性を向上できる。
【００６２】
以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６３】
本実施例において、左側ワイヤ１２および右側ワイヤ１４によって足底板部１０が動作している。しかしながらこれに限らず例えば、ワイヤ以外のもの、例えば、空気圧アクチュエータと足底板部１０とを接触させ、空気圧アクチュエータによって足底板部１０を直接動作させてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
【００６４】
本実施例において、対象者による操作ダイヤル７６の操作によって、動作パターンの進行度が調節されている。しかしながらこれに限らず例えば、制御部６８が動作パターンの進行度を予め定めることによって、進行度が自動で決定されてもよい。本変形例によれば、ストレッチング機器１００をより簡易に使用できる。
【００６５】
本実施例において、引上げアイドラ４４の高さを変化させるために、左側補助ワイヤ１６、右側補助ワイヤ１８、スライドレール４０、スライドプレート４２、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８、固定部５０が備えられる。しかしながらこれに限らず例えば、左側補助ワイヤ１６、右側補助ワイヤ１８、スライドレール４０、スライドプレート４２、固定アイドラ４６、昇降アイドラ４８、固定部５０は省略されてもよい。本変形例によれば、ストレッチング機器１００の構成を簡易にできる。
【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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