(57)【要約】【課題】足関節の底屈・背屈運動と同時に足指の屈曲・伸展運動もあわせて行うことができ、足関節と足指の関節拘縮を同時に改善できる足関節駆動装置を提供する。【解決手段】ベース１０と、足部ホルダ１１と、脛部カフ１４と、足甲部カフ１３と、足関節軸２０を回転中心として足部ホルダ１１を揺動させる足部ホルダ駆動手段２１とを備え、人の足関節を保持し受動的に運動させるリハビリテーションを行う関節駆動装置において、足指部１０２を保持し、かつ足指第２関節軸３０を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ３１と、足指部ホルダ３１に設けられた足指部カフ３３と、足部ホルダ１１に係合された足指部ホルダ駆動手段３２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下腿部（１００）を保持するベース（１０）と、足部（１０１）を保持する足部ホルダ（１１）と、前記ベース（１０）に設けられた脛部カフ（１４）と、前記足部ホルダ（１１）に設けられた足甲部カフ（１３）と、足関節軸（２０）を回転中心として前記足部ホルダ（１１）を揺動させる足部ホルダ駆動手段（２１）とを備え、人の足関節を保持し受動的に運動させるリハビリテーションを行う関節駆動装置において、
足指部（１０２）を保持し、かつ足指第２関節軸（３０）を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ（３１）と、
前記足指部ホルダ（３１）に設けられた足指部カフ（３３）と、
前記足部ホルダ（１１）に係合された足指部ホルダ駆動手段（３２）とを有することを特徴とする関節駆動装置。
【請求項２】
下腿部（１００）を保持するベース（１０）と、足部（１０１）を保持する足部ホルダ（１１）と、前記ベース（１０）に設けられた脛部カフ（１４）と、前記足部ホルダ（１１）に設けられた足甲部カフ（１３）と、足関節軸（２０）を回転中心として前記足部ホルダ（１１）を揺動させる足部ホルダ駆動手段（２１）とを備え、人の足関節を保持し受動的に運動させるリハビリテーションを行う関節駆動装置において、
足指部（１０２）を保持し、かつ足指第２関節軸（３０）を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ（３１）と、
前記足指部ホルダ（３１）の両側面もしくは片側面にその回転中心が前記足指第２関節軸（３０）と平行となるように係合された足指部ヒンジＢ（４３）と、
前記足指部ヒンジＢ（４３）に係合されたＬ字形状のバー（４１）と、
前記バー（４１）を前記足指第２関節軸（３０）と平行な足指回転軸（４０）まわりに揺動可能かつ前記足指回転軸（４０）と直交する方向に直動可能に支持するために前記ベース（１０）に係合されたジョイント（４２）を有し、
前記ジョイント（４２）の位置を変更可能に前記ベース（１０）に係合されていることを特徴とする関節駆動装置。
【請求項３】
前記足部ホルダ（１１）に足長方向に直動可能なスライド部（５０）と、
前記スライド部（５１）の係止機構（５１）とを備えたことを特徴とする請求項１乃至２記載の関節駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば脳血管疾患や整形外科疾患のリハビリテーションにおいて、足関節の関節可動域訓練、筋力増強訓練、持続力増強訓練など訓練のための関節の他動運動又は自動運動を行う関節駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の足関節を保持し受動的に運動させることでリハビリテーションを行う足関節駆動装置として、従来の関節駆動装置は、足裏を押す運動としょう骨（かかと）を身体下方へ引き下げる運動を同時に行うような装置が提案されている。すなわち、図７および図８において、足部ホルダ１１に設けられたしょう骨把持部１２がカフ１３によって足部ホルダ１１に拘束された足部１０１のしょう骨を前記足部１０１の幅方向両側から挟むことにより、前記足部ホルダ１１は足関節軸２０まわりに足部ホルダ駆動手段２１によって揺動され、足関節周りの運動を適正に行うことができるというものである（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８９８９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に足関節の機能回復訓練において実際に理学療法士が徒手で施術するリハビリテーションでは、足関節の底屈・背屈を他動的に行う際に、より訓練効果を高めるため足指の屈曲・伸展運動もあわせて同時に行っている。
しかしながら、上記従来装置では、足関節周りの揺動運動は可能であるが、足指の屈曲・伸展運動が可能な構造が具備されておらず、上記のような理学療法士が実際に行う足関節の訓練パターンを実現できないため、尖足などの足関節の拘縮は改善されるものの、足指の屈曲拘縮、鷲爪変形等の関節拘縮が改善されず、正常な歩行パターンが実現されないという問題点があった。したがって、本発明の目的は、足関節の底屈・背屈運動と同時に足指の屈曲・伸展運動もあわせて行うことができ、足関節と足指の関節拘縮を同時に改善できる足関節駆動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の関節駆動装置は、下腿部（１００）を保持するベース（１０）と、足部（１０１）を保持する足部ホルダ（１１）と、前記ベース（１０）に設けられた脛部カフ（１４）と、前記足部ホルダ（１１）に設けられた足甲部カフ（１３）と、足関節軸（２０）を回転中心として前記足部ホルダ（１１）を揺動させる足部ホルダ駆動手段（２１）とを備え、人の足関節を保持し受動的に運動させるリハビリテーションを行う関節駆動装置において、足指部（１０２）を保持し、かつ足指第２関節軸（３０）を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ（３１）と、前記足指部ホルダ（３１）に設けられた足指部カフ（３３）と、前記足部ホルダ（１１）に係合された足指部ホルダ駆動手段（３２）とを有することを特徴とするものである。
請求項１記載の関節駆動装置によれば、足関節の底屈・背屈運動と同時に足指の屈曲・伸展運動もあわせて行うことができる。
【０００６】
請求項２記載の関節駆動装置は、下腿部（１００）を保持するベース（１０）と、足部（１０１）を保持する足部ホルダ（１１）と、前記ベース（１０）に設けられた脛部カフ（１４）と、前記足部ホルダ（１１）に設けられた足甲部カフ（１３）と、足関節軸（２０）を回転中心として前記足部ホルダ（１１）を揺動させる足部ホルダ駆動手段（２１）とを備え、人の足関節を保持し受動的に運動させるリハビリテーションを行う関節駆動装置において、足指部（１０２）を保持し、かつ足指第２関節軸（３０）を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ（３１）と、前記足指部ホルダ（３１）の両側面もしくは片側面にその回転中心が前記足指第２関節軸（３０）と平行となるように係合された足指部ヒンジＢ（４３）と、前記足指部ヒンジＢ（４３）に係合されたＬ字形状のバー（４１）と、前記バー（４１）を前記足指第２関節軸（３０）と平行な足指回転軸（４０）まわりに揺動可能かつ前記足指回転軸（４０）と直交する方向に直動可能に支持するために前記ベース（１０）に係合されたジョイント（４２）を有し、前記ジョイント（４２）の位置を変更可能に前記ベース（１０）に係合されていることを特徴とするものである。
請求項２記載の関節駆動装置によれば、前記足部ホルダ駆動手段２１一つにより、足関節の底屈・背屈運動と足指の屈曲・伸展運動を同時に与えることが可能になるとともに、患者によって足指の屈曲・伸展角度を調節することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
【０００７】
請求項３記載の関節駆動装置は、前記足部ホルダ（１１）に足長方向に直動可能なスライド部（５０）と、前記スライド部（５１）の係止機構（５１）とを備えたことを特徴とするものである。
請求項３記載の関節駆動装置によれば、患者の足の大きさにあわせて足指の揺動運動中心を調整することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）本発明の第１の実施形態の関節駆動装置について図１から図３に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。さらに図２、図３はそれぞれ第１実施形態の足指部ホルダ駆動手段３２の具体例を示す正面図である。すなわち、図１の（ａ）または（ｂ）に示す下腿部１００を保持するためのベース１０と、足部１０１を保持するための足部ホルダ１１と、ベース１０と足部ホルダ１１にそれぞれ設けられた脛部カフ１４と足甲部カフ１３と、ベース１０に固定され足部ホルダ１１を足関節軸２０を回転中心として揺動させるための足部ホルダ駆動手段２１によって構成し、さらに足部ホルダ１１先端に、足指部１０２を保持し、かつ足指第２関節軸３０を回転中心として揺動可能に設けられた足指部ホルダ３１と、足指部ホルダ３１に設けられた足指部カフ３３と、足部ホルダ１１に係合された足指部ホルダ駆動手段３２によって構成する。
【０００９】
この実施の形態において、ベース１０に設けられた脛部カフ１４により患者の訓練肢の下腿部１００が、また足部ホルダ１１と足部ホルダ１１に設けられた足甲部カフ１３により患者の訓練肢の足部１０１がそれぞれ保持・固定される。さらに、足指部ホルダ３１と足指部カフ３３により患者の訓練肢の足指部１０２が保持・固定される。この状態で、足部ホルダ１１に保持・固定された足部１１が、足関節軸２０を回転中心として足部ホルダ駆動手段２１により揺動されることで、足関節の底屈・背屈運動が実現できる。
なお、この足部ホルダ駆動手段２１は、例えば特開平１１−８９８９７号にあるように、回転駆動器の正逆方向の回転運動を減速ギヤ、駆動プーリ、駆動ベルト、および従動プーリを介して減速・伝達して足部ホルダ１１を揺動させるものである。あるいは、実登２５９４９４４号にあるように、直動駆動器の両端をベース１０と足部ホルダ１１にそれぞれ回動可能に支持し、直動駆動器の並進運動を足関節軸２０を回転中心とした回転運動に変換することで足部ホルダ１１を揺動させるものでもよい。一方、足指部ホルダ３１に保持・固定された足指部１０２は、足指第２関節軸３０を回転中心として、足部ホルダ１１に係合された足指部ホルダ駆動手段３２により揺動される。この足指部ホルダ駆動手段３２の具体例を図２と図３に示す。すなわち、図２における足指部ホルダ駆動手段は、足部ホルダ１１にその回転中心が足指第２関節軸３０と平行になるように係合された回転駆動器３００と、減速機（図示しない）、駆動プーリ（図示しない）、伝動ベルト３０１、および従動プーリ（図示しない）によって構成されるものである。
【００１０】
この実施の形態によれば、回転駆動器３００の正逆方向の回転運動を、減速機、駆動プーリ、伝動ベルト３０１、および従動プーリを介して減速・伝達して、足指部ホルダ３１を足指第２関節軸３０を回転中心として揺動させることで、足指の屈曲・伸展運動を実現することができる。
なお、この場合の回転駆動器としては、インバーター式交流電動機や交流サーボ電動機等の電動式あるいは油圧モーター等の油圧式を用いることができる。さらに減速・伝達手段の別の態様としては、回転駆動器３００を足指第２関節軸３０と平行になるように係合し減速機と複数個よりなる平歯車列（図示しない）を介して揺動させるもの、回転駆動器３００を足指第２関節軸３０と直交するように係合し減速機とかさ歯車（図示しない）を介して揺動させるもの、あるいは回転駆動器３００を足指第２関節軸３０と同一軸上に係合し減速ギヤ（図示しない）を介して揺動させるものを用いてもよい。
【００１１】
また、図３における足指部ホルダ駆動手段は、直動駆動器３１０と、その回転中心が足指第２関節軸３０と平行となるように足部ホルダ１１に係合された足部ヒンジ３１１と、同じくその回転中心が足指第２関節軸３０と平行となるように足指部ホルダ３１に係合された足指部ヒンジＡ３１２によって構成され、直動駆動器３００の両端が足部ヒンジ３１１と足指部ヒンジＡ３１２により回動可能に支持されるものである。
【００１２】
この実施の形態によれば、直動駆動器３１０の並進運動を足指第２関節軸３０を回転中心とした回転運動に変換し、足指部ホルダ３１を揺動させることで、足指の屈曲・伸展運動を実現することができる。
なお、この場合の直動駆動器としては、交流サーボ電動機にボールネジ機構を組み合わせたものや交流リニアサーボ電動機等の電動式あるいは油圧シリンダ等の油圧式を用いることができる。
以上のように、この実施の形態の関節駆動装置によれば、足部ホルダ１１を足部ホルダ駆動手段２１で、足指部ホルダ３１を足指部駆動手段３２でそれぞれ揺動することで、足関節の底屈・背屈運動と同時に足指の屈曲・伸展運動もあわせて行うことができ、足関節と足指の関節拘縮を同時に改善できる足関節駆動装置を提供することができる。
【００１３】
（実施例２）次に本発明の第２の実施形態の関節駆動装置について図４と図５に基づいて説明する。図４は本発明の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。また図５は第２実施形態による訓練中の足部ホルダ揺動角度別の形態を示す図である。図４の（ａ）または（ｂ）において、前述の第１実施形態と同様、ベース１０に設けられた脛部カフ１４により患者の訓練肢の下腿部１００が、またベース１０に訓練肢の足関節軸２０を回転中心として揺動可能に係合された足部ホルダ１１と足部ホルダ１１に設けられた足甲部カフ１３により患者の訓練肢の足部１０１がそれぞれ保持・固定される。さらに、足部ホルダ１１先端に患者の訓練肢の足指第２関節軸３０を回転中心として揺動可能に係合された足指部ホルダ３１と足指部ホルダ３１に設けられた足指部カフ３３により患者の訓練肢の足指部１０２が保持・固定される。このような状態において、足部ホルダ１１に保持・固定された足部１０１が、足関節軸２０を回転中心として、ベース１０に係合された足部ホルダ駆動手段２１により揺動されることで、足関節の底屈・背屈運動が実現できる。
【００１４】
この足部ホルダ駆動手段２１は、前述の第１実施形態と同様に、例えば特開平１１−８９８９７号や実登２５９４９４４号にあるような構成により足部ホルダ１１を揺動させるものである。一方、足指部１０２を保持する足指部ホルダ３１の両側面にはその回転中心が足指第２関節軸３０と平行となるように足指部ヒンジＢ４３が係合されており、さらに当該する足指部ヒンジＢ４３にはＬ字形状のバー４１が係合されている。また、ベース１０にはバー４１を足指第２関節軸３０と平行な足指回転軸４０まわりに揺動可能かつ足指回転軸４０と直交する方向に直動可能に支持するためのジョイント４２がその位置を変更可能な手段をもって係合されている。その際、当該するジョイント４２は足関節軸２０よりも足指部１０２に近い側に必ず係合される。なお、これら当該する足指部ヒンジＢ４３、バー４１およびジョイント４２は、その機械的強度が足指部の運動を実現するに十分な場合は、足指部ホルダ３１およびベース１０の片側面のみに係合する形態としても良い。
【００１５】
以上の実施形態による各構成要素の動作を図５により説明する。すなわち、中央の図（２）は患者の治療肢の足関節の角度が自然状態の時を示しており、この状態で患者の治療肢の足指の角度が自然な状態となるように、まずバー４１をジョイント４２部で直動させその位置を定める。この状態から左の図（３）のように足関節を背屈させる方向に足部ホルダ駆動手段２１により足部１０１を足関節軸２０回りに揺動させると、バー４１とジョイント４２の位置関係より、足部１０１の揺動運動に連動して足指部ホルダ３１が足指部１０２を伸展させる方向に揺動される。
さらに、自然状態を経て、右の図（１）のように足関節を底屈させる方向に足部ホルダ駆動手段２１により足部１０１を足関節軸２０回りに揺動させると、バー４１とジョイント４２の位置関係より、足部１０１の揺動運動に連動して足指部ホルダ３１が足指部１０２を屈曲させる方向に揺動される。また、ジョイント４２の係合位置を変えることで、足部１０１の揺動運動に連動して行われる足指部１０２の揺動運動角度が所望の角度に設定される。
【００１６】
この実施の形態の関節駆動装置によれば、足部ホルダ駆動手段２１により足部ホルダ１１を揺動運動させることで、足関節の底屈・背屈運動と足指の屈曲・伸展運動を同時に与えることが可能になるとともに、ジョイント４２の係合位置を調整することで患者によって足指の屈曲・伸展角度を調節することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
【００１７】
（実施例３）次に本発明の第３の実施形態について図６に基づいて説明する。
図６は本発明の第３実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。図６の（ａ）または（ｂ）において、足部ホルダ１１には足長方向に直動可能なスライド部５０とその係止機構５１が備えられている。この場合の直動機構はスライド部５０の断面形状を足部ホルダ１１の断面形状よりも少し大きい相似形とし、かつスライド部５０と足部ホルダ１１を摺動材料で構成する簡易な機構、あるいはスライド部と足部ホルダを直線案内軸受を介して係合する機構などを用いることができる。また係止機構５１はスライド部５０に設けられる足長方向のストロークと同等の長さを有する長穴部と足部ホルダ１１に具備されるネジ部などにより構成することができる。以上の構成により、患者の足長が異なる場合にスライド部５０を足長方向に直動させることで足指第２関節軸３０の位置合わせを行い、係止機構５１により位置固定することができる。
この実施の形態の関節駆動装置によれば、患者の足の大きさにあわせてスライド部５０を動かすことで足指の揺動運動中心を調整することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の関節駆動装置によれば、足部ホルダを足部ホルダ駆動手段で、足指部ホルダを足指部駆動手段でそれぞれ揺動することで、足関節の底屈・背屈運動と同時に足指の屈曲・伸展運動もあわせて行うことができ、足関節と足指の関節拘縮を同時に改善できる足関節駆動装置を提供することができる。
請求項２記載の関節駆動装置によれば、足部ホルダ駆動手段により足部ホルダを揺動運動させることにより、足関節の底屈・背屈運動と足指の屈曲・伸展運動を同時に与えることが可能になるとともに、ジョイントの係合位置を調整することで患者によって足指の屈曲・伸展角度を調節することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
請求項３記載の関節駆動装置の関節駆動装置によれば、患者の足の大きさにあわせてスライド部を動かすことで足指の揺動運動中心を調整することができ、各々の患者に最適な運動を与えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の関節駆動装置を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が左側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の関節駆動装置の足指ホルダ駆動手段の第一の具体例を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の関節駆動装置の足指ホルダ駆動手段の第二の具体例を示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の関節駆動装置を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が左側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の関節駆動装置による訓練中の足部ホルダ揺動角度別の形態を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の関節駆動装置を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が左側面図である。
【図７】従来の関節駆動装置を示す斜視図である。
【図８】従来の関節駆動装置を示す右側面図である。
【符号の説明】
１０：ベース
１１：足部ホルダ
１２：しょう骨把持部
１３：足甲部カフ
１４：脛部カフ
２０：足関節軸
２１：足部ホルダ駆動手段
３０：足指第２関節軸
３１：足部ホルダ
３２：足指部ホルダ駆動手段
３３：足指部カフ
４０：足指回転軸
４１：バー
４２：ジョイント
４３：足指部ヒンジＢ
５０：スライド部
５１：係止機構１００：下腿部
１００：下腿部
１０１：足部
１０２：足指部
３００：回転駆動器
３０１：伝動ベルト
３１０：直動駆動器
３１１：足部ヒンジ
３１２：足指部ヒンジＡ
【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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