(57)【要約】  水平にした手を載せる第１手支持台(18)と、第１手支持台(18)に載せた手の拇指を嵌める第１指掛け部材(19)と、立てた手を載せる第２手支持台(29)と、第２手支持台(29)に載せた手の拇指を嵌める第２指掛け部材(24)と、第１・第２指掛け部材を移動させる拇指移動機構(70)と、制御部(27)を備えた片麻痺拇指能回復訓練装置(10)が開示されている。制御部は、拇指が第１・第２指掛け部材に与える反力に基づいて拇指に付与する外力を定める。
2014126097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片方の手の拇指が麻痺した患者の前記拇指を訓練対象とし、屈伸型訓練と掌側内転/外転訓練との２種類の回復訓練を実施する片麻痺拇指能回復訓練装置であって、
手の平が下になるようにした前記手を支える第１手支持台と、
前記第１手支持台より下に配置され前記拇指を上にして手の平を縦に向けた前記手を支える第２手支持台と、
鉛直に配置される第１旋回軸から水平に延びている第１アームと、
この第１アームを水平に旋回する第１サーボモータと、
前記第１アームに加わるトルクを検出する第１トルク計測機構と、
前記第１旋回軸に平行に配置される第２旋回軸から前記第１アームとでＶ字を形成するように水平に延びている第２アームと、
この第２アームを水平旋回する第２サーボモータと、
前記第２アームに加わるトルクを検出する第２トルク計測機構と、
前記第１アームの軸に沿って移動自在に前記第１アームに取付けられると共に前記第２アームの軸に沿って移動自在に前記第２アームに取付けられているスライダと、
このスライダから鉛直に延びている支軸と、
この支軸に鉛直軸廻りに回転可能に支持され前記第１手支持台に載せられる手の拇指が嵌められる第１指掛け部材と、
この第１指掛け部材に嵌められる前記拇指の第１関節近傍をタッピングする第１タッピング部材と、
前記拇指から前記第１タッピング部材に加えられる反力トルクを検出する第３トルク計測機構と、
前記第１指掛け部材より下位置にて前記支軸に鉛直軸廻りに回転可能に支持され前記第２手支持台に載せられる手の拇指が嵌められる第２指掛け部材と、
この第２指掛け部材に嵌められる前記拇指の拇指球)近傍をタッピングする第２タッピング部材と、
前記拇指から前記第２タッピング部材に加えられる反力トルクを検出する第４トルク計測機構と、
前記第１・第３トルク計測機構からのトルク情報に基づいて前記第１指掛け部を前記拇指が屈曲する方向へ移動させ前記反力トルクに応じた抵抗力を付与しつつ伸展させるように屈伸運動制御を実施することと、前記第２・第４トルク計測機構からのトルク情報に基づいて前記第２指掛け部を前記拇指が掌側内転する方向へ移動させ前記反力トルクに応じた抵抗力を付与しつつ掌側外転運動制御を実施することの２つの実施のうち、一方を実施する制御部と、
からなる片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項２】
前記第１手支持台と前記第２手支持台と前記第１アームと前記第２アームと前記スライダと前記支軸と前記第１指掛け部と前記第２指掛け部は、筐体に一括収納されている請求項１記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項３】
前記筐体は、床と、この床の両端から上へ延びている一対の壁と、これらの壁の上端同士に渡たっている天井とからなり、
前記筐体は、前後が開放されており、
前記第１タッピング部材及び前記第２タッピング部材は、少なくとも前記壁に平行に移動可能に前記筐体に取付けられている請求項２記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項４】
前記第１指掛け部は、前記第１手支持台側が開放されたＵ字断面を呈しており、前記第２指掛け部は、前記第２手支持台側が開放されたＵ字断面を呈している請求項１記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項５】
前記第１手支持台及び前記第２手支持台は上方が開放されている請求項１記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項６】
前記天井は、透視可能な材料で構成されている請求項３記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【請求項７】
前記第１タッピング部材と前記第２タッピング部材の少なくとも一方は、角度調整機構により、取付け角度が調整できるようになっている請求項４記載の片麻痺拇指能回復訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
左半身と右半身の一方が麻痺していることを片麻痺と呼ぶ。
本発明は、片麻痺患者のためのものであって、麻痺している方の拇指を訓練して回復を促す片麻痺拇指機能回復訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中を発症すると片麻痺が残ることが少なくない。この片麻痺は、リハビリテーションにより、機能の一部を回復させることが可能である。このリハビリテーションは、熟練した医師や療養士の手で施されるが、訓練が長時間、長期間にわたるため、医師や療養士の身体的な負担が大きい。
この負担を解消することを目的に、従来、訓練装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に示されている訓練装置では、片麻痺した手を手袋へ入れる。ベルトで手首を拘束する。この状態で保持留金が移動される。すると、手袋が「握り状態」になり、指が屈曲される。握りと開きを繰り返すことで、回復訓練が実施される。【０００４】
特許文献１に示されている訓練装置では、手袋は、左手用と右手用とを各々準備する必要がある。手袋を麻痺した手に嵌めさせることは、患者だけでなく医師や介護士にとっても容易ではない。その上、左右の手袋を間違えないように気を付けなければならず、患者だけでなく医師や介護士にとっても負担が大きい。【０００５】
また、この種の訓練では、身体に残っている機能を刺激し、強化させることが重要である。特許文献１に示されている訓練装置では、機械的に手を広げ、握ることを繰り返すため、患者が手から力を抜いた状態（脱力した状態）でも、見かけ上は、訓練が進行する。  しかし、力を抜いた状態では訓練の効果は得られない。より確実に機能回復が図れる訓練装置が求められる。【０００６】
特許文献１に示されている訓練装置の問題点のかなりの点が解決される訓練装置が、本発明者らにより提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００７】
特許文献２に示されている訓練装置は、患者の腕を支える斜面部と、患者の手を支える手載せ台と、この手載せ台の前部から上方へ延びているブラケットと、このブラケットに取付けられ人指し指を押し下げる指屈曲機構とを備えている。【０００８】
指屈曲機構は、人指し指が屈曲するときに、人差し指に下向きに外力を加え、人指し指が伸展するときには人差し指に外力を加えない。人指し指の伸展は、自力的伸展動作となるため、患者に自力的伸展を促し、回復訓練の効果を高めることができる。
手袋が不要である点と、自力的伸展を促す点で、特許文献２に示されている訓練装置は、特許文献１に示されている訓練装置の問題点の多くを解決し得る。【０００９】
しかし、特許文献２に示されている訓練装置は、五指のうち、拇指を除く四指には有効であるものの、拇指には不向きである。
他の指は屈伸型訓練のみで十分であるが、拇指に対しては、手の平にほぼ平行に前記拇指を屈伸させる屈伸運動（屈伸型訓練とも言う。）と、この屈伸運動とほぼ９０°運動方向が異なり手の平へ拇指を接離させる運動（掌側内転/外転運動と言う。）と、を実施する必要がある。
特許文献２に示されている訓練装置は、指の屈伸のみを行うため、拇指の訓練には不向きである。【００１０】
特許文献２に示されている訓練装置をさらに改良した装置は、特許文献３に示される。しかし、特許文献３に示されている訓練装置でも拇指の訓練には不十分である。
そこで、特許文献１−３からは得られないような、拇指に適すると共に訓練効果が大きな訓練装置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−８７７０５公報
【特許文献２】特開２０１１−５６０７９公報
【特許文献３】特開２０１２−５０７２８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、拇指に適すると共に訓練効果が大きな訓練装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、片方の手の拇指が麻痺した患者の前記拇指を訓練対象とし、屈伸型訓練と掌側内転/外転訓練との２種類の回復訓練を実施する片麻痺拇指能回復訓練装置であって、
手の平が下になるようにした前記手を支える第１手支持台と、
前記第１手支持台より下に配置され前記拇指を上にして手の平を縦に向けた前記手を支える第２手支持台と、
鉛直に配置される第１旋回軸から水平に延びている第１アームと、
この第１アームを水平に旋回する第１サーボモータと、
前記第１アームに加わるトルクを検出する第１トルク計測機構と、
前記第１旋回軸に平行に配置される第２旋回軸から前記第１アームとでＶ字を形成するように水平に延びている第２アームと、
この第２アームを水平旋回する第２サーボモータと、
前記第２アームに加わるトルクを検出する第２トルク計測機構と、
前記第１アームの軸に沿って移動自在に前記第１アームに取付けられると共に前記第２アームの軸に沿って移動自在に前記第２アームに取付けられているスライダと、
このスライダから鉛直に延びている支軸と、
この支軸に鉛直軸廻りに回転可能に支持され前記第１手支持台に載せられる手の拇指が嵌められる第１指掛け部材と、
この第１指掛け部材に嵌められる前記拇指の第１関節近傍をタッピングする第１タッピング部材と、
前記拇指から前記第１タッピング部材に加えられる反力トルクを検出する第３トルク計測機構と、
前記第１指掛け部材より下位置にて前記支軸に鉛直軸廻りに回転可能に支持され前記第２手支持台に載せられる手の拇指が嵌められる第２指掛け部材と、
この第２指掛け部材に嵌められる前記拇指の拇指球近傍をタッピングする第２タッピング部材と、
前記拇指から前記第２タッピング部材に加えられる反力トルクを検出する第４トルク計測機構と、
前記第１・第３トルク計測機構からのトルク情報に基づいて前記第１指掛け部を前記拇指が屈曲する方向へ移動させ前記反力トルクに応じた抵抗力を付与しつつ伸展させるように屈伸運動制御を実施することと、前記第２・第４トルク計測機構からのトルク情報に基づいて前記第２指掛け部を前記拇指が掌側内転する方向へ移動させ前記反力トルクに応じた抵抗力を付与しつつ掌側外転運動制御を実施することの２つの実施のうち、一方を実施する制御部とからなる。【００１４】
請求項２に係る発明では、好ましくは、前記第１手支持台と前記第２手支持台と前記第１アームと前記第２アームと前記スライダと前記支軸と前記第１指掛け部と前記第２指掛け部は、筐体に一括収納されている。【００１５】
請求項３に係る発明では、好ましくは、前記筐体は、床と、この床の両端から上へ延びている一対の壁と、これらの壁の上端同士に渡たっている天井とからなり、前記筐体は、前後が開放されており、前記第１タッピング部材及び前記第２タッピング部材は、少なくとも前記壁に平行に移動可能に前記筐体に取付けられている。【００１６】
請求項４に係る発明では、好ましくは、前記第１指掛け部は、前記第１手支持台側が開放されたＵ字断面を呈しており、前記第２指掛け部は、前記第２手支持台側が開放されたＵ字断面を呈している。【００１７】
請求項５に係る発明では、好ましくは、前記第１手支持台及び前記第２手支持台は上方が開放されている。【００１８】
請求項６に係る発明では、好ましくは、前記天井は、透視可能な材料で構成されている。【００１９】
請求項７に係る発明では、好ましくは、前記第１タッピング部材と前記第２タッピング部材の少なくとも一方は、角度調整機構により、取付け角度が調整できるようになっている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明では、第１手支持台に手を載せて、この手の拇指を第１指掛け部に嵌めることで、拇指に屈伸型訓練を施すことができる。また、第２手支持台に手を載せて、この手の拇指を第２指掛け部に嵌めることで、拇指に掌側内転/外転訓練を施すことができる。よって、拇指の総合的な訓練が実施できる。【００２１】
加えて、請求項１では、制御部により、抵抗力を付与しつつ拇指を伸展又は掌側外転させることができる。これにより、伸張反射の刺激を維持し、効果的に自動運動を行わせる。この自動運動が、脳の可塑性を利用するリハビリに必要不可欠である。
よって、本発明により、拇指に適すると共に訓練効果が大きな訓練装置が提供される。【００２２】
請求項２に係る発明では、主たる構成要素が筐体に一括収納されている。筐体が保護カバーの役割を果たすために患者や医師や介護士が主構成要素に触れる心配が無く、安全である。
また、筐体に主構成要素が一括収納されているため、訓練装置を簡単に運搬し、移動することができる。【００２３】
請求項３に係る発明では、筐体は前後が開放され、第１タッピング部材及び第２タッピング部材は、壁に平行に移動可能である。
筐体の前から左右一方の手を差し入れ、筐体の後から左右他方の手を差し入れることで、１基の訓練装置で、左右の手に訓練が行える。【００２４】
請求項４に係る発明では、第１・第２指掛け部は、第１・第２手支持台側が開放されたＵ字断面を呈している。
患者は健常者に比較して感情の起伏が大きいと言われる。訓練中に、訓練装置から指を外したいという衝動に駆られることが少なくない。
本発明によれば、Ｕ字断面を呈するために、第１又は第２指掛け部から拇指を簡単に外すことができ、患者に安心感を与える。さらに、面ファスナーにより、固定することで、すぐに取り外しが可能という利便性も備えている。【００２５】
請求項５に係る発明では、第１手支持台及び第２手支持台は上方が開放されている。
上述したように、患者は健常者に比較して感情の起伏が大きいと言われる。訓練中に、訓練装置から手を外したいという衝動に駆られることが少なくない。しかし、特許文献１の訓練装置では、バンドで手首が拘束されているため、手が外れない。結果、患者にストレスを与え、患者は訓練をいやがるようになることが懸念され、機能回復訓練に支障を来す虞がある。
この点、本発明では手を上に揚げることで、第１・第２手支持台から手を外すことができる。よって、患者に安心感を与えることができる。
さらに、特許文献３の訓練装置の臨床実験結果から、麻痺患者は、肩が強張る等の原因から、指掛け部に指を装着することに時間を要するということが分かった。麻痺患者においても、ストレスなく装着するために、手支持台がスライダで移動可能となっている。【００２６】
請求項６に係る発明では、天井は、透視可能な材料で構成されている。
患者は、透明な天井を通して手や拇指の様子を見ることができ、患者に安心感を与えることができる。さらに、特許文献３の臨床実験の結果から、患者自身が指を目視できることにより、拇指の運動状況を把握でき、訓練を行いやすくするメリットがある。【００２７】
請求項７に係る発明によれば、角度調整機能により、第１タッピング部材と第２タッピング部材の少なくとも一方を、訓練に適した角度にさらに容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る片麻痺拇指機能回復訓練装置の正面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】第１タッピング機構の原理図である。
【図５】第１タッピング部材の作用図である。
【図６】第２タッピング機構の原理図である。
【図７】第２手支持台の斜視図である。
【図８】第２タッピング部材の作用図である。
【図９】拇指移動機構の分解斜視図である。
【図１０】拇指移動機構の作用図である。
【図１１】第１トルク計測機構の原理図である。
【図１２】屈伸型訓練中、屈曲運動を説明する図である。
【図１３】屈伸型訓練中、伸展運動を説明する図である。
【図１４】掌側内転/外転訓練を説明する図である。
【図１５】第１手支持台の模様替えを説明する図である。
【図１６】第２手支持台の模様替えを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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】
【００３０】
図１に示されるように、片麻痺拇指機能回復訓練装置（以下、「訓練装置」と略記する。）１０は、床１１、左右の壁１２、１３及び天井１４からなる筐体１５と、左右の壁１２、１３に渡した第１横バー１６及び第２横バー１７で支持される第１手支持台１８と、この第１手支持台１８の近傍に配置される第１指掛け部材１９及び第１タッピング部材２１と、この第１タッピング部材２１を移動させる第１タッピング機構４０と、床１１で支持される第２手支持台２３と、この第２手支持台２３の近傍に配置される第２指掛け部材２４及び第２タッピング部材２５と、この第２タッピング部材２５を移動させる第２タッピング機構５０と、第１・第２指掛け部材２１、２４を移動させる拇指移動機構７０と、制御部２７とを備えている。【００３１】
制御部２７の回りに記載した（Ａ）〜（Ｄ）は、信号線の繋がりを示す。このように、制御部２７には、複数のトルク計測機構からトルク情報が入力される。制御部２７は、複数のサーボモータ４６、５７、７４、７９を総合的に制御する。
第１タッピング機構４０と第２タッピング機構５０は、伸張反射を引き起こし、自動運動を促す役割を果たし、簡単に図示したが後述するように複雑な機構にすることができる。また、左右レール６１は両端にストッパ６１ａ、６１ｂを備えている。【００３２】
床１１と右の壁１３とのコーナー部分にブラケット２６が設けられ、このブラケット２６と天井１４とに第１旋回軸７１が掛け渡されている。この第１旋回軸７１の図面奥に第２旋回軸７６が配置され、この第２旋回軸７６もブラケット２６と天井１４とに掛け渡されている。右の壁１３の内面に第１サーボモータ７４が取付けられている。この第１サーボモータ７４の図面奥に第２サーボモータ７９が配置され、この第２サーボモータ７９も壁１３の内面に取付けられている。【００３３】
図２に示されるように、第１横バー１６及びこの第１横バー１６より高位置にセットされた第２横バー１７に、図面表裏方向へ移動可能にロック付スライダ２８が取付けられ、このスライダ２８の上にレール２９が敷設され、このレール２９にロック付の第１手支持台１８が取付けられている。レール２９は、両端にストッパ２９ａ、２９ｂを備えている。
肘を下げ手首を下へ曲げるようにして、手を第１手支持台１７に載せる。第１手支持台１７は傾斜しているため、拇指は他の指より下がって位置で図面表裏方向へ屈伸させることができる。
その上で、図１にて、初期的位置合わせのために、図面左右及び上下に第１手支持台１８は移動可能となる。【００３４】
図３に示されるように、壁１２に縦長の位置決め材３１、３１が取付けられ、これらの位置決め材３１、３１に多数の穴３２が等ピッチで設けられている。穴３２を適宜選択することで、第１横バー１６と第２横バー１７の高さ位置を変更することができる。この高さ位置の変更は、左手と右手の屈伸型訓練を実施するために、模様替えする際に必要になる。【００３５】
図１に示されている第１タッピング部材２１、及びこの第１タッピング部材２１を移動させる第１タッピング機構４０の一例の構成を、図４で詳しく説明する。
図４に示されるように、第１タッピング機構４０は、天井１４に昇降可能に取付けられている第１昇降板４１と、この第１昇降板４１を昇降させる第１昇降ねじ４２と、第１昇降板４１に図面左右方向に移動可能に取付けられているロック付スライダ４３と、このスライダ４３を横移動させる第１横ねじ４４と、スライダ４３の上に敷設され図面表裏方向に延びているレール４５と、このレール４５に図面表裏方向に移動とロック可能に取付けられている第１タッピングサーボモータ４６と、この第１タッピングサーボモータ４６で駆動されるＬ字アーム４７と、このＬ字アーム４７の先端に設けられる第１タッピング部材２１と、Ｌ字アーム４７の基部に設けられる第３トルク計測機構４８とを備えている。【００３６】
第１タッピング部材２１はゴムローラ、軟質樹脂ローラが好適である。第１タッピング部材２１は、図面上下、左右、前後に一定の範囲で移動可能となる。
なお、第１タッピング機構４０において、三次元的に第１タッピング部材２１を移動させる構成は、本例に限定するものではなく、適宜変更可能である。
図５に示されるように、第１タッピング部材２１で、拇指６８の第１関節６８ａをタッピングする。【００３７】
図１に示す第２タッピング部材２５、及びこの第２タッピング部材２５を移動させる第２タッピング機構５０の一例の構成を、図６で詳しく説明する。
図６（ａ）に示されるように、第２タッピング機構５０は、床１１に昇降可能に取付けられている第２昇降板５１と、この第２昇降板５１を昇降する第２昇降ねじ５２と、第２昇降板５１に図面左右方向に移動可能に取付けられているスライダ５３と、このスライダ５３を横移動させる第２横ねじ５４と、スライダ５３の上に敷設され図面表裏方向に延びているレール５５と、このレール５５に図面表裏方向に移動可能に取付けられているブラケット５６と、このブラケット５６に取付けられている第２タッピングサーボモータ５７と、この第２タッピングサーボモータ５７で駆動されるＬ字アーム５８と、このＬ字アーム５８の先端に設けられる第２タッピング部材２５と、Ｌ字アーム５８の基部に設けられている第４トルク計測機構５９とを備えている。【００３８】
好ましくは、ブラケット５６の下に、図６（ｂ）に例示するような角度調整機構１００を設ける。角度調整機構１００は、支持台１０１と、この支持台１０１にねじ１０２を介して図面左右方向に回転可能に取付けられている回転部材１０３とを備えている。この回転部材１０３にブラケット５６が取付けられている。回転部材１０３がねじ１０２を中心に回転するためＬ字アーム５８の角度を自由に調整することができる。
なお、図４に示されている第１タッピング機構４０に、角度調整機構１００を追加することは差し支えない。よって、角度調整機構１００は、第１タッピング機構４０と第２タッピング機構５０の両方又は片方に設けることが推奨される。【００３９】
図１にて、床１１に左右レール６１が敷設され、この左右レール６１に沿って移動するロック付スライダ６２上に前後レール６３が設けられ、この前後レール６３にロック付の第２手支持台２３が前後移動可能に取付けられている。【００４０】
この第２手支持台２３は、図７に示されるように、床部６４と、左壁部６５と、右壁部６６とからなり、前後及び上が開放される。さらに、右壁部６６は、想像線で示す手６７の拇指６８が張り出せるように、切欠かれており、結果として、斜面６９、６９を有する。左右レール６１、６１と前後レール６３とにより、第２手支持台２３は前後左右に移動可能となる。左右レール６１、６１の端部にストッパ６１ａ、６１ａが備えられると共に、前後レール６３の端部にストッパ６３ａが備えられている。【００４１】
このような第２手支持台２３に手６７を載せると、図８に示されるように、第２タッピング部材２５で、拇指６８の拇指球６８ｂをタッピングすることができる。【００４２】
すなわち、図１に示されるように、上に第１手支持台１８が配置され、この第手１支持台１８の下に第２手支持台２３が配置される。腕及び手の構造から、第２手支持台２３へは下げた肘から前へ手が伸ばされる。図２に示す第１手支持台１８には、手首を曲げた形態で手が伸ばされる。
この手首の角度は、自在に調整が可能である。手首を掌屈させたほうが、訓練効果が上がる。【００４３】
図１にて、第１手支持台１８は上に、第２手支持台２３は下に配置することで、患者は椅子の高さを変えることなく、自然に手を第１手支持台１８又は第２手支持台２３へ載せることができる。
以上の第１手支持台１８を上に、第２手支持台２３を下に配置する理由である。
第１手支持台１８と第２手支持台２３を上下に配置した結果、筐体１５の幅（左右幅）寸法を小さくすることができ、装置のコンパクト化が図れる。【００４４】
次に、最も重要な機構である拇指移動機構７０の構成を説明する。
図９に示されるように、拇指移動機構７０は、鉛直に配置される第１旋回軸７１から水平に延びている第１アーム７２と、第１タイミングベルト７３を介して第１アーム７２を水平に旋回する第１サーボモータ７４と、第１アーム７２に加わるトルクを検出する第１トルク計測機構７５（詳細は後述する。）と、第１旋回軸７１に平行に配置される第２旋回軸７６から第１アーム７２とでＶ字を形成するように水平に延びている第２アーム７７と、第２タイミングベルト７８を介して第２アーム７７を水平旋回させる第２サーボモータ７９と、第２アーム７７に加わるトルクを検出する第２トルク計測機構８１と、第１アーム７２の軸方向に移動自在に第１アーム７２に取付けられていると共に第２アーム７７の軸方向に移動自在に第２アーム７７に取付けられているスライダ８２、８３と、スライダ８２に付設されるＵ字雌部材８４と、このＵ字雌部材８４のから上下に延びている支軸８５、８６と、を備えている。支軸８５、８６は、１本の縦軸であってもよい。【００４５】
支軸８５に第１指掛け部材１９が鉛直軸廻りに回転可能に取り付けられ、支軸８６に第２指掛け部材２４が鉛直軸廻りに回転可能に取り付けられる。第１・第２指掛け部材１９、２４は、側面が開放されたＵ字断面又はＵ字断面を呈し、底に面ファスナー８７、８７が貼り付けられている。
この例では、第２アーム７７にＵ字雄部材８８が取付けられ、このＵ字雄部材８８が、支軸８５、８６を介してＵ字雌部材８４に嵌められる。
好ましくは、第１・第２アーム７２、７７の先端に、スライダ８２、８３の抜けを防止するストッパピース８９、８９を付設する。【００４６】
本発明の訓練装置１０で、左手の拇指に対する屈伸型訓練と、左手の拇指に対する掌側内転/外転訓練と、右手の拇指に対する屈伸型訓練と、右手の拇指に対する掌側内転/外転訓練からなる４種類の訓練が実施可能であり、この実施には、第１サーボモータ７４と第２サーボモータ７９が主たる駆動源となる。すなわち、主たる駆動を２個のモータ７４、７９だけで実施するため、訓練装置１０の小型化、軽量化が図れる。【００４７】
拇指移動機構７０の作用を図１０に基づいて説明する。
図１０にて、第１サーボモータ７４で第１アーム７２を矢印（１）のように回す。このとき、第２サーボモータ７９を非回転状態にして第２アーム７７を静止させる。すると、偶力（トルク）の作用により、支軸８５は矢印（２）のように移動する。【００４８】
また、第２サーボモータ７９で第２アーム７７を矢印（３）のように回す。このとき、第１サーボモータ７４を非回転状態にして第１アーム７２を静止させる。すると、偶力の作用により、支軸８５は矢印（４）のように移動する。【００４９】
すなわち、第１サーボモータ７４と第２サーボモータ７９の出力トルクを総合的に制御することにより、支軸８５を図１０の平面上の任意の位置へ移動させることができる。
併せて、第１サーボモータ７４と第２サーボモータ７９の出力トルクを相互に制御することにより、支軸８５に作用する力の大きさを制御することができる。【００５０】
次に、第１〜第４トルク計測機構７５、８１、４８、５９を代表して、第１トルク計測機構７５の構成及び作用を説明する。
図１１に示されるように、第１トルク計測機構７５は、第１アーム７２から第１旋回軸７１に平行に延びているピン９１と、このピン９１に一端が嵌り且つ第１アーム７２と平行になるようにして第１旋回軸７１に固定されている棒状部材９２と、この棒状部材９２の途中に設けたくびれ部９３と、このくびれ部９３に貼り付けた歪ケージ９４と、この歪ケージ９４で得た歪情報をトルクに換算するトルク換算部９５とを備えている。【００５１】
詳しい構造計算は省略するが、トルク計測の原理は次のように説明することができる。
第１旋回軸７１がトルクＴｍで回されると、このトルクＴｍは、トルクＴａとトルクＴｓに分かれた後、合流してトルク（Ｔｍ）となる。
第１アーム７２の断面積、材質が分かっているので第１アーム７２の剛性は既知である。同様に、棒状部材９２、くびれ部９３の寸法、断面積、材質が分かっているので棒状部材９２の剛性は既知である。【００５２】
歪ケージ９４によりトルクＴａを計測する。第１アーム７２の剛性と棒状部材９２の剛性の相互比が既知であるため、トルクＴａからトルクＴａ及びトルクＴｍを構造力学的に推定することができる。【００５３】
くびれ部９３は、他の部位より曲がり易いため、トルクＴｓにより大きく変形する。結果、歪みゲージ９４のトルク計測精度が大いに高まる。
棒状部材９２及びピン９１を省いて、歪みゲージ９４を直接第１アーム７２に貼り付けることは差し支えない。ただし、第１アーム７２は強度部材であるため、くびれ部９３を設けることはできなく、発生する変形は僅かとなり、トルク計測精度が下がる。
本発明であれば、第１アーム７２は傷付けることなく、付設する棒状部材９２にくびれ部９３を設けるため、構成はやや複雑化するものの、第１アーム７２の健全性を維持することができる。
さらに、剛性と感度を両立できる点も優位である。【００５４】
第２〜第４トルク測定機構８１、４８、５９は、第１トルク測定機構７５と同じ原理であるため、説明を省略する。【００５５】
以上に述べた訓練装置１０の作用を次に述べる。なお、手６７において、左右を区別する必要があるときには、左手６７Ｌ、右手６７Ｒのように、Ｌ、Ｒを添える。【００５６】
図１２（ａ）に示されるように、左手６７Ｌを第１手支持台１８に載せる。このときに拇指６８に面ファスナー９６を貼り付けておく。そして、第１手支持台１８を上及び右へ移動させることで、拇指６８を第１指掛け部材１９に接近させて、面ファスナー８７、９６同士を貼り合わせる。
第１指掛け部材１９は支軸８５に回転自在に取付けられているので、拇指６８の向きに倣う。すなわち、拇指６８に無理な力を加えない。【００５７】
次に、図１２（ｂ）にて、支軸８５を前進（図面左斜め上へ移動）させる。拇指６８が他の指の下に入るようにして、拇指６８を矢印（５）のように屈曲させる。
次に、図１２（ｃ）に示されるように、第１タッピング部材２１で第１関節６８ａ（含む近傍）をタッピングする。このタッピングにより伸張反射を引き起こし、拇指６８の自動伸展を促す。【００５８】
好ましくは、図１２（ｃ）に示されるように、前腕部１０５に、電気刺激を付与する電極１０６と、振動刺激を付与する振動子１０７と、表示灯１０８を取付ける。加えて、患者の周囲にスピーカ１０９を配置する。表示灯１０８は小型で軽量なＬＥＤ（発光ダイオード）が好適である。表示灯１０８はベルト１１１で前腕部１０５に巻き付ける。表示灯１０８は、前腕部１０５に巻き付けないで、スピーカ１０９の横など、見える場所に置くことは差し支えない。【００５９】
第１タッピング部材２１で第１関節６８ａをタッピングする直前から自動伸展が終了するまで、振動子１０７を作動させて、振動刺激となる補助的刺激を加える。一方、電極１０６を訓練中に終始作動させて、電気刺激となる補助的刺激を加える。【００６０】
同時に、表示灯１０８を点滅させ、スピーカ１０９を吹奏させる。すると、患者は、自動伸展が迫っていることを認識する。すなわち、視覚刺激と聴覚刺激により、患者は訓練に集中する。患者の運動野神経経路を効果的に再建できる。表示灯１０８を前腕部１０５に巻き付けると、患者の視界に自分の拇指と表示灯１０８の両方が入り、拇指と光点滅の両方を同時見ることができ、訓練をより促すことができる。【００６１】
また、好ましくは、図１２（ｂ）に示される矢印（５）の屈曲が終わった時点と、図１２（ｃ）に示されるタッピングの開始時点との間に、伸張反射タイムラグを設けることが推奨される。
他動的屈曲運動から自動的伸展運動に変わるときに、患者の伸張反射による動きが発生するまでに時間がかかる。いわゆるタイムラグが発生する。そこで、他動的屈曲運動が終わり、自動的伸展運動が始まる前の装置制御に、短い伸張反射タイムラグを設ける。これにより、患者の自動的な動きやリズムに訓練装置の作動をうまく同調させ、訓練効果を向上させることができる。なお、伸張反射タイムラグは患者によって異なるが、０．０５〜０．１０秒の範囲に設定される。【００６２】
図１３（ａ）に示されるように、拇指６８でＬ字部材４７が押され、反力トルクが第３トルク計測機構４８で検出される。この反力トルクに抵抗トルクを加えたトルクを、図１０に示す第１サーボモータ７４と第２サーボモータ７９とで発生させる。
すると、図１３（ｂ）に示されるように、拇指６８は抵抗を受けながら矢印（６）のように伸展する。この間、第１タッピング部材２１は連続して反力トルクを検知するため、反力トルクの増減に応じて調整された抵抗が付与される。【００６３】
次に、図１４（ａ）に示されるように左手６７Ｌを第２手支持台２３に載せる。このときにも拇指６８に面ファスナー９６を貼り付けておく。そして、第２手支持台２３を上及び右へ移動させることで、拇指６８を第２指掛け部材２４に接近させて、面ファスナー８７、９６同士を貼り合わせる。第２指掛け部材２４は支軸８６に回転自在に取付けられているので、拇指６８の向きに倣う。すなわち、拇指６８に無理な力を加えない。【００６４】
次に、図１４（ｂ）にて、支軸８６を前進させる。矢印（７）のように、拇指６８が掌側内転する。
次に、図１４（ｃ）に示されるように、第２タッピング部材２５で拇指球６８ｂ（近傍を含む。）をタッピングする。このタッピングにより伸張反射を引き起こし、拇指６８の自動外転を促す。【００６５】
好ましくは、図１４（ｃ）に示されるように、前腕部１０５に、電気刺激を付与する電極１０６と、振動刺激を付与する振動子１０７と、表示灯１０８を取付ける。加えて、患者の周囲にスピーカ１０９を配置する。また、第２タッピング部材２１のタッピング刺激の代わりに、拇指球６８ｂに振動刺激を付与する振動子１０７を貼り付けることも可能にする。【００６６】
第２タッピング部材２１で拇指球６８ｂをタッピングする直前から自動外転が終了するまで、振動子１０７を作動させて、振動刺激となる補助的刺激を加える。一方、電極１０６を訓練中に終始作動させて、電気刺激となる補助的刺激を加える。【００６７】
同時に、表示灯１０８を点滅させ、スピーカ１０９を吹奏させる。すると、患者は、自動外転が迫っていることを認識する。すなわち、視覚刺激と聴覚刺激により、患者は訓練に集中する。患者の運動野神経経路を効果的に再建できる。表示灯１０８を前腕部１０５に巻き付けると、患者の視界に自分の拇指と表示灯１０８の両方が入り、拇指と光点滅の両方を同時見ることができ、訓練をより促すことができる。【００６８】
また、好ましくは、図１４（ｂ）に示される矢印（７）の掌側内転が終わった時点と、図１４（ｃ）に示されるタッピングの開始時点との間に、伸張反射タイムラグを設けることが推奨される。
他動的回転運動から自動的回転運動に変わるときに、患者の伸張反射による動きが発生するまでに時間がかかる。いわゆるタイムラグが発生する。そこで、他動的回転運動が終わり、自動的回転運動が始まる前の装置制御に、短い伸張反射タイムラグを設ける。これにより、患者の自動的な動きやリズムに訓練装置の作動をうまく同調させ、訓練効果を向上させることができる。なお、伸張反射タイムラグは患者によって異なるが、０．０５〜０．１０秒の範囲に設定される。【００６９】
図１３（ａ）で説明したのと同様にして反力トルクが第４トルク計測機構（図６、符号５９）で検出される。この反力トルクに抵抗トルクを加えたトルクを、図１０に示す第１サーボモータ７４と第２サーボモータ７９とで発生させる。
すると、図１４（ｃ）に示されるように、拇指６８は抵抗を受けながら矢印（８）のように掌側外転する。この間、第２タッピング部材２５は連続して反力トルクを検知するため、反力トルクの増減に応じて調整された抵抗が付与される。【００７０】
以上により、左手６７Ｌの拇指６８に対し、屈伸型訓練と掌側内転/外転訓練を施した。
すなわち、図１の手前から左手を筐体１５に差し込んで回復訓練を実施した。
筐体１５の奥が開放されているため、筐体１５の奥から右手を差し込むことで屈伸型訓練と掌側内転/外転訓練を施すことができる。その説明を以下に行う。【００７１】
図１５（ａ）は、図１２（ａ）と同等の図であって、左手６７Ｌの拇指６８に対する屈伸型訓練を行った。
このときには図１５（ｂ）は、図２と同等の図であって、第１横バー１６が低く、第２横バー１７が高かった。右手６７Ｒのために、図１５（ｃ）に示されるように、第１横バー１６を高く、第２横バー１７を低く設定し直す。【００７２】
加えて、図１５（ｄ）に示されるように、第１タッピング部材２１を第２横バー１７近傍へ移動する。これで、右手６７Ｒの拇指６８に対する屈伸型訓練が行える。【００７３】
図１６（ａ）は、図１４（ａ）と同等の図であって、左手６７Ｌの拇指６８に対する掌側内転/外転訓練を行った。
図１６（ｂ）に示されるように第２タッピング部材２５を移動する。これで、右手６７Ｒの拇指６８に対する掌側内転/外転訓練が行える。【００７４】
なお、図１にて、天井１４を、アクリル樹脂などの透明な板で構成することが望ましい。患者は、透明な天井１４を通して手６７や拇指６８の様子を見ることができ、患者に安心感を与えることができるからである。【００７５】
また、好ましくは、筐体１５の壁１３又は近傍にＣＣＤカメラを取付ける。手６７や拇指６８をＣＣＤカメラで撮影し、患者が観察可能な位置にモニターを置くことが好ましい。患者が訓練の様子を観察することができるからである。この場合は、天井１４は不透明であって差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、麻痺した患者の拇指の訓練装置に好適である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…片麻痺拇指能回復訓練装置、１１…筐体の床、１２、１３…壁、１４…天井、１５…筐体、１８…第１手支持台、１９…第１指掛け部、２１…第１タッピング部材、２３…第２手支持台、２４…第２指掛け部材、２５…第２タッピング部材、２７…制御部、４８…第３トルク計測機構、５９…第４トルク計測機構、６７…手、６７Ｌ…左手、６７Ｒ…右手、６８…拇指、６８ａ…拇指の第１関節、６８ｂ…拇指球、７０…拇指移動機構、７１…第１旋回軸、７２…第１アーム、７４…第１サーボモータ、７５…第１トルク計測機構、７６…第２旋回軸、７７…第２アーム、７９…第２サーボモータ、８１…第２トルク計測機構、８２、８３…スライダ、８５、８６…支軸、１００…角度調整機構。
【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】
2014126097.tif 000012
【図１１】
2014126097.tif 000013
【図１２】
2014126097.tif 000014
【図１３】
2014126097.tif 000015
【図１４】
2014126097.tif 000016
【図１５】
2014126097.tif 000017
【図１６】
2014126097.tif 000018
【国際調査報告】
2014126097.tif 000019
2014126097.tif 000020
2014126097.tif 000021
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