(57)【要約】【課題】比較的簡単な制御を用いながら、利用者に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせて適切な荷重を負荷できるリハビリテーション装置を提供する。【解決手段】外部負荷を発生する外部負荷発生部と、外部負荷を外部負荷出力軸１２を介して人体へ作用させる負荷作用部３と、負荷作用部３に対して利用者から加えられた実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部３に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部５と、外部負荷により負荷作用部３が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した若しくは近づいた際に、負荷作用部３の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部６とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸１２のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成とした。【選択図】図１
2007307180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたリハビリテーション装置。
【請求項２】
利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたリハビリテーション装置。
【請求項３】
実負荷状態を表示する表示部を設けた請求項１または２に記載のリハビリテーション装置。
【請求項４】
負荷設定部に、負荷作用部を外部負荷により移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を加えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチとを設けた請求項１〜３の何れか１項に記載のリハビリテーション装置。
【請求項５】
実負荷検出部からの出力情報または負荷作用部の位置情報に基づいて、実負荷の作用方向を検知可能に構成し、
リハビリテーションモードとトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチを設け、
リハビリテーションモードでは、実負荷の作用方向に応じて負荷作用部を前記作用方向に沿った方向へ外部負荷により移動させ、
トレーニングモードでは、負荷作用部の移動方向と反対方向へ外部負荷を作用させる請求項１〜３の何れか１項に記載のリハビリテーション装置。
【請求項６】
負荷設定部は、プログラムされた任意のパターンに基づいて、外部負荷量、実負荷許容量および負荷作用部の動作ストロークを設定可能に構成した請求項１〜５の何れか１項に記載のリハビリテーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体的な障害をもつ人の機能回復訓練などに適したリハビリテーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人の現状の機能を向上させる点でリハビリテーション（以下、リハビリと略す）にも用いることができる周知のトレーニング装置としては、例えば、図１１に示すものがある。同図に示すトレーニング装置は、フレーム７２に回転自在に取り付けた２つの滑車７４にワイヤー７３をかけ、ワイヤー７３の一端に一定重量のウェイト７１を接続し、ワイヤー７３の他端をハンドル７５に接続し、トレーニング装置を利用する利用者がハンドル７５を引くことによりウェイト７１を引き上げて筋力トレーニングを行うように構成されている。このような機器を用いて、リハビリ対象の利用者に対して、一定の大きさおよびストロークの外力（この場合には、ウェイト７１に対応する上向きの力）を加えて、利用者の上肢などの患部を強制的にストレッチさせる（延ばす）ことが可能である。
【０００３】
しかしながら、前記図１１に示すような機器を用いた場合では、常にウェイト７１に対応する一定の大きさの負荷を利用者に対して作用させる構成であるため、利用者の体力・健康状態の変化に合わせた微妙な負荷の調整ができず、場合によっては過大の負荷となり、かえって利用者の患部に疲労を生じて、筋肉をいためる恐れがある。
【０００４】
これに対処可能なものとして、特許文献１には、リハビリ対象者の足が固定された固定器具を移動させることで、そのリハビリ対象者の足を屈伸させる移動手段と、運転時間に対応する位置指令およびトルク上限値を格納する格納手段と、上記固定器具の現在位置を検出するとともに、上記移動手段の駆動トルクを検出する検出手段と、上記格納手段により格納されている位置指令と上記検出手段により検出された現在位置の偏差に基づいてトルク指令を決定し、そのトルク指令が当該トルク上限値を上回る場合には、そのトルク上限値をトルク指令にするトルク指令決定手段と、上記移動手段の駆動トルクを上記トルク指令決定手段により決定されたトルク指令に一致させる制御手段とを備えたリハビリ装置が開示されている。
【０００５】
そして、運転時間に対応する位置指令と、移動手段により移動される固定器具の現在位置との偏差に基づいて（または運転時間に対する角度指令と現在角度との偏差に基づいて）、移動手段に対するトルク指令を決定し、そのトルク指令が運転時間に対応するトルク上限値を上回る場合には、そのトルク上限値をトルク指令にすることで、患者に必要以上の苦痛を与えることなく、リハビリ対象者の回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現するよう図っている。
【特許文献１】特開平１０−２４８８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に開示されているリハビリ機器および方法では、固定器具の現在位置の偏差（または角度偏差）に基づいて、速度指令およびトルク指令を決定し、前記トルク指令が前記トルク上限値を上回ることがないように構成されているため、極めて複雑な演算処理や制御処理を要し、この結果、製造コストの増加を招いたり、移動手段に対するトルク指令の応答性の低下を招いたりするおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、比較的簡単な制御を用いながら、利用者に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせて適切な荷重を負荷するよう制御できて安全に機能回復させることができるリハビリテーション装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した若しくは近づいた際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、簡単な制御で、人体に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせながら、外部負荷をリハビリテーション装置で制御しながら、利用者に対して安全に機能回復させるリハビリテーションを行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリハビリテーション装置によれば、外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、比較的簡単な制御を用いて製造コストの増加を最小限に抑えながら、利用者の体力許容範囲内で、安全に機能回復させることができ、この場合の制御を比較的簡単に行うことができるので、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷を良好な応答性で制御することができて、安全性および信頼性を向上させることができる。すなわち、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労、あるいは患部の損傷の心配がなくなり、安全で効果的で経済的なリハビリテーション装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、所定方向に沿って移動自在に配設され、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさと負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、外部負荷により負荷作用部が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部の移動を停止、若しくは移動方向を反転するように制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のリハビリテーション装置は、利用者の人体へ作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部と、外部負荷発生部により発生した外部負荷を外部負荷出力軸を介して人体へ作用させる負荷作用部と、負荷作用部に対して利用者から加えられた実際のトルクである実負荷を検出する実負荷検出部と、外部負荷の大きさおよび作用方向と負荷作用部に対して利用者から加えることが許容され得る実負荷許容量とを設定する負荷設定部と、前記実負荷が前記実負荷許容量よりも大きくならないように前記負荷発生部の外部負荷を制御する負荷制御部とを備え、前記実負荷検出部は外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで実負荷を検出する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
このように外部負荷出力軸のねじりトルクを磁歪センサを用いて計測することで、利用者の力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したことにより、簡単な制御で、人体に過大な負荷をかけることなく、利用者の体力状況に合わせながら、外部負荷をリハビリテーション装置で制御しながら、利用者に対して安全に機能回復させるリハビリテーションを行うことができ、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷を良好な応答性で制御することができて、安全性および信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明のリハビリテーション装置は、実負荷状態を表示する表示部を設けたことを特徴とする。
この構成により、利用した際の実負荷状態が表示部で表示されるので、実負荷状態を、利用者や、利用者にリハビリテーションを行わせている者が、利用者の実負荷状態を目で見て容易に認識することができる。また、実負荷とともに、外部負荷や実負荷許容量も表示させることで、予め設定している外部負荷量や実負荷許容量と比較して観察することも可能であり、外部負荷量や実負荷許容量が実負荷に見合った値であるかどうかについても確認することができる。
【００１６】
また、本発明のリハビリテーション装置は、負荷設定部に、負荷作用部を外部負荷により移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を加えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチとを設けたことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、リハビリテーションモードに切り替えることによって、負荷作用部の移動方向に対して追従させるリハビリテーション運動を良好に行うことができ、また、トレーニングモードに切り替えることによって、負荷作用部の移動方向と反対方向へ押し戻すように外部負荷を作用させるトレーニングを良好に行うことができる。
【００１８】
また、本発明のリハビリテーション装置は、実負荷検出部からの出力情報または負荷作用部の位置情報に基づいて、実負荷の作用方向を検知可能に構成し、リハビリテーションモードとトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチを設け、リハビリテーションモードでは、実負荷の作用方向に応じて負荷作用部を前記作用方向に沿った方向へ外部負荷により移動させ、トレーニングモードでは、負荷作用部の移動方向と反対方向へ外部負荷を作用させることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、モード切替スイッチで設定したモードに応じて、また、利用者が加えた力の方向に応じて良好にリハビリテーションまたはトレーニングを行うことができる。
また、本発明のリハビリテーション装置に係る負荷設定部は、プログラムされた任意のパターンに基づいて、外部負荷量、実負荷許容量および負荷作用部の動作ストロークを設定可能に構成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、使用ニーズに応じてきめ細かくプログラムした外部負荷を人体に作用させることができるとともに、外部負荷に応じて実負荷許容量も適宜プログラムして設定でき、この結果、トレーニングおよびリハビリテーションの効率をさらに向上することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１〜図５は本発明の実施の形態に係るリハビリテーション装置を示すもので、図１はリハビリテーション装置を使用している状態を概略的に示す側面図、図２は同リハビリテーション装置の負荷制御に関するブロック図、図３および図４は同リハビリテーション装置の部分切欠要部斜視図および平面断面図、図５は同リハビリテーション装置に設けられた負荷設定部の正面図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態に係るリハビリテーション装置１は、リハビリテーション（以下、リハビリと略す）対象の利用者Ｘに対してリハビリテーション装置１側から作用させる外部負荷を発生する外部負荷発生部２と、外部負荷発生部２により発生した外部負荷を利用者Ｘへ作用させる負荷作用部３と、負荷作用部３に対して利用者Ｘから加えられた力である実負荷を検出する実負荷検出部４と、利用者Ｘへ負荷させる外部負荷の大きさおよび作用方向と負荷作用部３に対して利用者Ｘから加えることが許容され得る最大の実負荷量である実負荷許容量とを設定する負荷設定部５と、負荷に関する制御を行う負荷制御部６とを備えている。ここで、負荷制御部６は、外部負荷により負荷作用部３が所定方向に移動するように負荷された状態で、前記実負荷が前記実負荷許容量に達した際に、負荷作用部３の移動方向を反転させるように制御する。
【００２３】
以下、各部について説明する。
図３、図４にも示すように、外部負荷発生部２は、負荷制御部６の指示内容に応じて駆動力を発生するモータ１０と、このモータ１０からの出力駆動力を減速して一定比率で増大させて出力する減速機１１と、減速機１１から外部負荷を出力する外部負荷出力軸１２とから構成されており、外部負荷出力軸１２が減速機１１から側方に突出された状態で配設されている。また、外部負荷出力軸１２の端部に、側面視して湾曲形状に延びる負荷用アーム１３の基端部が連結され、負荷出力軸１２を中心として、負荷用アーム１３が図１に示す矢印ａｂ方向に沿って一体的に揺動するよう配設されている。
【００２４】
また、負荷用アーム１３の先端部には、リハビリ対象の利用者Ｘが掴む把持部からなる棒状の負荷作用部３が設けられており、この負荷作用部３を利用者Ｘが掴んだ状態で、負荷用アーム１３からの外部負荷が作用することによって、利用者Ｘの腕部等の上肢が伸ばされる方向または曲げられる方向に力が加えられる。
【００２５】
また、負荷用アーム１３は、所定位置に固定されて配設された上限揺動位置規制ストッパ１４および下限揺動位置規制ストッパ１５により揺動範囲が規制されている。また、上限揺動位置規制ストッパ１４には上限ストローク規制リミットスイッチ２１が、また、下限揺動位置規制ストッパ１５には下限ストローク規制リミットスイッチ２２が設けられ、これらの規制ストッパ１４、１５の各位置に負荷用アーム１３が達したことが負荷制御部６に出力されて通知されるよう構成されている。
【００２６】
図４において簡略的に示すように、負荷出力軸１２には、例えば、負荷出力軸１２の表面に設けられたアモルファス等の磁性薄膜１６ａと、この磁性薄膜１６ａに臨むように負荷出力軸１２の外周に配設されたコイル１６ｂとからなり、負荷出力軸１２に作用する人力トルクにより負荷出力軸１２の表面に発生する歪の変化を透磁率変化に基づいて検知する磁歪センサ１６が設けられ、この磁歪センサ１６からの信号に基づいて負荷出力軸１２に生じる微小ねじり歪を測定することにより、負荷出力軸１２に生じるねじりトルク、ひいては負荷作用部３に対して利用者Ｘから加えられた力である実負荷を実負荷検出部４で検出するよう構成されている。
【００２７】
また、負荷出力軸１２の回転中心部近傍端面には角度センサ２４が設けられ、負荷出力軸１２および負荷用アーム１３の回転方向に対する現在位置を検出可能に構成されている。なお、さらに、負荷用アーム１３の基端部に、ロータリーエンコーダまたはポテンショメータ等からなる回転量検出センサを設けて、移動積算量などを検知可能に構成してもよい。
【００２８】
図５に示すように、負荷設定部５には、利用者Ｘへ負荷させる外部負荷の大きさ（外部負荷量）を設定する外部負荷調整つまみ７と、実負荷許容量を設定する許容量設定つまみ８と、運転の起動・停止を行う運転スイッチ９とが設けられている。そして、負荷設定部５から、外部負荷量、負荷許容量などの設定信号とリハビリテーション装置１の運転操作信号とを負荷制御部６に出力するように構成されている。
【００２９】
なお、図３、図４に示すように、モータ１０および減速機１１よりなる外部負荷発生部２と負荷制御部６と実負荷検出部４とはごく近傍に配置され、ケース２５内に一体に収納されてユニット化された構成となっている。
【００３０】
次に、このリハビリテーション装置１の動作および作用について説明する。
例えば、利用者Ｘがリハビリテーション対象者である場合、予め、利用者Ｘの屈伸できる状況や筋力等に応じた実負荷許容量（例えば９ｋｇ）と外部負荷（例えば１０ｋｇ）とを決定する。そして、これに対応するように、負荷設定部５の外部負荷調整つまみ７、許容量設定つまみ８を操作して希望の外部負荷量と負荷許容量を設定した後に、運転スイッチ９を操作してリハビリテーション装置１の運転を開始させる。なお、リハビリテーション装置１は、例えば、負荷用アーム１３が下限揺動位置規制ストッパ１５に接した状態で停止されている。
【００３１】
負荷作用部３を利用者Ｘが把持した状態で、運転スイッチ９をＯＮ状態に切り替えると、設定された外部負荷量と負荷許容量とが読み込まれ、所定時間後（例えば５秒後）に、負荷用アーム１３がａ方向に移動する方向へ向けて外部負荷が外部負荷発生部２から発生され、この外部負荷が外部負荷出力軸１２および負荷用アーム１３を介して負荷作用部３に加えられ、これにより、負荷用アーム１３がａ方向に自動的に移動される。なお、この場合に、リハビリテーション運動を行うに際しては、徐々に患部を伸ばしたり、屈曲させたりすることが望ましいので、急激に大きな力を作用させるのではなくて、外部負荷量が徐々に増加するように制御することが好ましい。
【００３２】
上記動作により、負荷用アーム１３を把持した利用者Ｘの上肢を伸ばす方向に外部負荷が印加され、リハビリテーション対象の利用者Ｘは、負荷用アーム１３の移動動作に伴って追従するように、徐々に利用者Ｘの上肢を伸ばすなどしてリハビリテーション運動を行う。また、負荷用アーム１３がａ方向に移動され続けて、負荷用アーム１３が上限揺動位置規制ストッパ１４に達した場合には、この状態が上限ストローク規制リミットスイッチ２１により検知され、負荷用アーム１３の移動方向がｂ方向に切り替えられ、負荷用アーム１３の移動動作に伴って、徐々に利用者の上肢を曲げるようにリハビリテーション運動が行われる。
【００３３】
ここで、リハビリテーション装置１の運転時には、随時、実負荷検出部４により、負荷作用部３に対して利用者Ｘから加えられた力である実負荷が検出されて負荷制御部６において認識されている。そして、利用者Ｘの例えば上肢が延び難いなどの理由から、負荷用アーム１３のａ方向に移動に追従し難くなって、実負荷が増加し、予め設定した負荷許容量に達した場合には、外部負荷発生部２のモータ１０が反転されて、負荷作用部３の移動方向が反転される。これにより、利用者Ｘは、負荷許容量の範囲内で上肢の屈伸等の機能回復運動（リハビリテーション）を良好に行うことができ、患者である利用者Ｘに必要以上の苦痛を与えることなく、回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現できる。
【００３４】
また、本発明によれば、外部負荷出力軸１２のねじりトルクを磁歪センサ１６を用いて計測することで、利用者Ｘの力を加えている箇所の実負荷を検出するよう構成したので、比較的簡単な制御を用いながら、利用者Ｘの体力許容範囲内で、安全に機能回復させることができる。このように制御を比較的簡単に行うことができるので、製造コストの増加を最小限に済ますことができるとともに、実負荷に対して利用者への外部負荷の作用方向等を良好な応答性で制御することができて、良好な安全性および信頼性を維持することができる。
【００３５】
なお、リハビリテーション装置１の動作としては、運転スイッチ９をＯＮ状態に切り替えられて所定時間駆動された後に自動的に停止されるように構成したり、所定回数だけ、ａ方向とｂ方向とに往復運動したら停止されるように構成したりするとよいが、これに限るものではなく、運転スイッチ９をＯＦＦ状態に切り替えるまで、前記ａ方向とｂ方向との往復移動動作を継続して行わせてもよい。また、これと反対に、単に、ａ方向またはｂ方向に一回移動して停止するように構成してもよく、これらの連続動作と、非連続動作とを切り替えるスイッチを設けてもよい。
【００３６】
また、上記実施の形態では、負荷設定部５に、外部負荷調整つまみ７と許容量設定つまみ８とを１つずつ設けた場合を述べ、この場合には、負荷用アーム１３がａ方向に移動する場合と、ｂ方向に移動する場合とでの、各外部負荷量と各許容量設定量とがそれぞれ同等に設定されることとなるが、これに限るものではなく、負荷用アーム１３がａ方向に移動する場合と、負荷用アーム１３がｂ方向に移動する場合との、それぞれに対して、外部負荷を調整する外部負荷調整つまみ７と実負荷を調整する許容量設定つまみ８とを別個に設けて、それぞれ動作させる方向に対して個別に、外部負荷や実負荷許容量を設定できるように構成してもよい。これにより、上肢の屈伸運動を行うに際して、伸ばす機能を回復させたい利用者Ｘや、屈曲させる機能を回復させたい利用者Ｘに対して、移動方向に対して最適な実負荷や外部負荷を個別に合わせて良好に機能回復運動（リハビリテーション）を行わせることができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態においては、実負荷許容量が外部負荷よりも小さく設定されることを想定した場合を述べているが、これに限るものではなく、単に、実負荷許容量のみ設定できるように構成して、すなわち、外部負荷調整つまみ７を省いて、実負荷許容量と外部負荷とを同一に設定したり、実負荷許容量に対して所定量増加させ（または減少させ）た値に自動設定されるよう構成してもよい。さらに、単に、伸ばす方向や屈曲させる方向に移動させるに際し、徐々に外部負荷を増加させるように構成して、所定の実負荷に達した状態で負荷用アーム１３の移動方向を反転させるように構成してもよい。また、上記の実施の形態のように、外部負荷調整つまみ７と許容量設定つまみ８とを個別に設けた場合に、実負荷許容量が外部負荷よりも大きく設定されている場合や、実負荷許容量と外部負荷が同等の値に設定されている場合には、実負荷許容量を外部負荷よりも所定量が小さな値となるように自動的に補正するように構成してもよい。
【００３８】
また、上記のように、外部負荷を発生する外部負荷発生部２の構成部品や実負荷を検知する実負荷検出部４の磁歪センサ１６などをケース２５内に一体に収納することにより、リハビリテーション装置１全体をコンパクト化した構成とすることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
さらに、上記の実施の形態１の構成に加えて、利用者Ｘがリハビリテーション対象者ではなくて、健常者であり、体力の増強用、いわゆるトレーニング用として用いたい利用者Ｘに対して使用できるように、以下のように構成してもよい。すなわち、上記実施の形態１においては、利用者Ｘが、負荷用アーム１３の移動に追従するリハビリテーション運動に最適な構成であるが、これに加えて、外部負荷による負荷用アーム１３の移動方向とは、反対の方向に押戻すように移動させることで筋力の増強などを図るトレーニングを行う場合に適したモードを備えるよう構成してもよい。
【００４０】
すなわち、図６に簡略的に示すように、トレーニングモードとリハビリテーションモードとを切り替えるモード切替スイッチ２６を設ける。そして、モード切替スイッチ２６をトレーニングモード側に切り換えた状態では、利用者Ｘが外部負荷による負荷用アーム１３の移動方向とは、反対の方向に移動させることで筋力の増強などを図る目的で使用すると想定し、利用者Ｘの体力に合わせて、外部負荷Ｗと負荷許容量Ｗａとを、負荷許容量Ｗａが外部負荷Ｗよりも大きくなるように設定する。
【００４１】
これにより、モード切替スイッチ２６をトレーニングモード側に切り換えた状態で、運転スイッチ９をＯＮ状態にすると、例えば、初期設定としてまず負荷用アーム１３が下限揺動位置規制ストッパ１５に接触するまで下降されて停止し、この状態でｂ方向に外部負荷Ｗが作用するように制御される。そして、この状態で、利用者Ｘは、負荷用アーム１３の先端の負荷作用部３をａ方向に押し上げるように力を加えて、負荷用アーム１３をａ方向に移動させてトレーニングを行うが、負荷作用部３をａ方向に押し上げる際に、負荷許容量Ｗａに達した場合には、負荷制御部６により外部負荷Ｗを所定量だけ低減させる。これにより、実負荷Ｆが、外部負荷Ｗ＜実負荷Ｆ＜負荷許容量Ｗａとなるように制御され、この結果、利用者Ｘは、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労を生じることなく、筋力の向上を図ることができる良好な状態でトレーニングすることができる。
【００４２】
なお、負荷用アーム１３が上限揺動位置規制ストッパ１４につくまで押し上げられた場合には、この状態が上限ストローク規制リミットスイッチ２１で検知されるが、この場合に、例えば、自動的に、負荷用アーム１３がａ方向に力が加えられるように切り換えられるよう構成するとよい。これにより、今度は、利用者Ｘがｂ方向に下降させるよう力を加えてトレーニングできることとなる。しかしこれに限るものではなく、外部負荷の負荷方向を指定する切り換えスイッチを設けて、常に負荷用アーム１３の先端の負荷作用部３がａ方向（またはｂ方向）に付勢されるよう設定可能に構成してもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、負荷設定部５に、負荷作用部３を自動的に移動させるように制御するリハビリテーションモードと、所定方向に外部負荷を与えるトレーニングモードとを切り替えるモード切替スイッチ２６を設けたので、リハビリテーションモードに切り替えることによって、負荷作用部３の移動方向に対して追従させるリハビリテーション運動を良好に行うことができ、また、トレーニングモードに切り替えることによって、負荷作用部３の移動方向と反対方向へ押し戻すように外部負荷を作用させるトレーニングを良好に行うことができる。
【００４４】
（実施の形態３）
上記の実施の形態１、２のリハビリテーション装置１では、上肢に対してリハビリテーションとトレーニングを行うことのできる装置構成としたが、これに限るものではない。例えば、図７に簡略的に示すように、負荷作用部としてのペダル３１が先端に設けられた負荷用アーム３２を所定方向に回動自在に支持するとともに、この負荷用アーム３２に対して、図示しないモータや減速機からなる外部負荷発生部２から外部負荷を加えることができるよう構成し、負荷用アーム３２に外部負荷を出力する負荷出力軸３３に磁歪センサを取り付けて利用者からの実負荷を検出するよう構成してもよい。これにより、利用者Ｘの下肢に対して同様の作用、効果を発揮することができる。
【００４５】
（実施の形態４）
図８は、本発明の第４の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図である。
【００４６】
図８に簡略的に示すように、この実施の形態に係るリハビリテーション装置においては、負荷設定部５に、外部負荷の大きさを調整する外部負荷調整つまみ７と、実負荷許容量を可変して設定できる許容量設定つまみ８と、運転スイッチ９とに加えて、前記外部負荷の大きさおよび前記負荷許容量などの負荷状態を表示する表示部４０と、負荷用アームの揺動範囲（移動範囲）を設定するストローク設定部４１と、外部負荷の方向および負荷印加開始タイミングをトレーニングモードあるいはリハビリモードに切り替えるモード切替スイッチ２６とが設けられている。ここで、表示部４０には外部負荷設定値、実負荷許容量および実負荷の現在値の変化が表示されるように構成されている。
【００４７】
また、モード切替スイッチ２６をトレーニングモード側にすると、運転スイッチ９が操作されて運転が開始された際に、利用者Ｘが負荷作用部３を動かすことによって生じた負荷出力軸１２のねじりトルクを実負荷検出部４の磁歪センサ１６が感知して、利用者Ｘの運動方向と逆方向に外部負荷を作用させるように制御される。なお、負荷作用部３（負荷用アーム１３）の移動方向は、実負荷検出部４の磁歪センサ１６からの出力情報から判断すればよいが、これに変えて、負荷作用部３の角度（位置）を検出する角度センサ２４からの情報に基づいて判定してもよい。
【００４８】
また、モード切替スイッチ２６をリハビリモード側にすると、運転スイッチ９が操作されて運転が開始された際に、利用者Ｘによって負荷作用部３が移動された方向が検知され、この方向と同方向に負荷作用部３を自動的に移動させるように制御される。
【００４９】
そして、モード切替スイッチ２６がトレーニングモード側である場合には、負荷作用部３に抗する利用者Ｘの実負荷が負荷許容量に達した場合には、負荷制御部６により外部負荷を所定量だけ低減させるよう制御される。
【００５０】
一方、モード切替スイッチ２６がリハビリモード側である場合には、負荷作用部３に作用する利用者Ｘの実負荷が負荷許容量に達した際には、外部負荷発生部２のモータ１０が反転されて、負荷作用部３の移動方向が反転される。
【００５１】
これにより、トレーニングを行う利用者Ｘについては、その体力に合った外部負荷量と実負荷許容量とを設定した状態で、モード切替スイッチ２６をトレーニングモード側に切り換えることで、過度の外部負荷をかけることによる過大な疲労を生じることなく、筋力の向上を図ることができる。
【００５２】
また、リハビリテーションを行う利用者Ｘについては、負荷許容量の範囲内で上肢の屈伸等の機能回復運動（リハビリテーション）を良好に行うことができ、患者である利用者Ｘに必要以上の苦痛を与えることなく、回復状況に応じた適切なリハビリ治療を実現できる。
【００５３】
また、何れの場合においても、リハビリテーション装置１を動作させている際には、利用している際の実負荷状態が表示部４０に表示される。これにより、実負荷状態を利用者Ｘや、利用者Ｘにリハビリテーションを行わせている者が、利用者Ｘの実負荷状態を目で見て容易に認識することができ、この結果、トレーニングを行っている利用者Ｘが自分の体力の増強状態を確認したり、リハビリテーションを行っている利用者Ｘやリハビリテーションを行わせている者が、利用者Ｘの機能の回復度合いを確認したりすることができる。また、実負荷を、予め設定している外部負荷量や実負荷許容量と比較して観察できるので、前記外部負荷量や実負荷許容量が実負荷に見合った値であるかどうかについても確認することができる。
【００５４】
このように、このリハビリテーション装置１によれば、１台の機械を用途に応じて、トレーニング用とリハビリ用の２種類に簡単に切り換えて利用することができ、また利用者Ｘ、もしくはトレーナーが予め利用者Ｘの体力や健康状態に応じて調整設定することができ、無理のない効率のよいトレーニングあるいはリハビリテーションを省スペースで、経済的に行うことができる。また、実負荷状態をその場で認識でき、体力限界を超えない負荷設定も容易となる。
【００５５】
（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図である。
【００５６】
図９に簡略的に示すように、この実施の形態のリハビリテーション装置では、負荷設定部５に、外部負荷と実負荷許容量と負荷作用部３の動作ストロークとを、図１０に一例を示すようなプログラムされた任意のパターンに基づいて設定して外部負荷制御部２に出力するプログラム負荷設定部４３を有する構成となっている。
【００５７】
この構成によって、使用ニーズに応じてきめ細かくプログラムした外部負荷を人体に作用させることができるとともに、外部負荷に応じて実負荷許容量も適宜プログラムして設定でき、この結果、トレーニングおよびリハビリテーションの効率をさらに向上することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態ではプログラム負荷設定部４３を負荷設定部５の内部に設けた場合を図示したが、これに限るものではなく、プログラム負荷設定部４３を負荷設定部５の外部に接続した構成としてもよく、この場合でも同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
また、別途構成として、トレーニングモードがリハビリテーションモードに切り替えられた際に、外部負荷や負荷許容量が良好な値に変更することを忘れた際に、リハビリテーションモードにおいて大きな外部負荷が作用したり、大きな負荷許容量となったままとなったりすることを防止すべく、リハビリテーションモードにおける最大外部負荷許容量や、最大負荷許容量を予め設定したり、初期値として記憶させておいてもよく、これによれば、安全性がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明に係るリハビリテーション装置は、身体的な障害をもつ人の機能回復訓練などに最適であるが、これに限るものではなく、各種の体力の増強を図るトレーニング用装置としても適用することができ、人体の上肢、下肢、その他各部の筋力向上トレーニング、あるいはリハビリテーション用の装置として広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリハビリテーション装置の使用状態を概略的に示す側面図
【図２】同リハビリテーション装置の負荷制御に関するブロック図
【図３】同リハビリテーション装置の部分切欠要部斜視図
【図４】同リハビリテーション装置の平面断面図
【図５】同リハビリテーション装置に設けられた負荷設定部の正面図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るリハビリテーション装置の使用状態を概略的に示す側面図
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るリハビリテーション装置の負荷設定部の正面図
【図１０】同リハビリテーション装置における負荷設定部のプログラム負荷の状態を概略的に示す図
【図１１】従来のトレーニング装置の使用状態を概略的に示す側面図
【符号の説明】
【００６２】
１      リハビリテーション装置
２      外部負荷発生部
３      負荷作用部
４      実負荷検出部
５      負荷設定部
６      負荷制御部
７      外部負荷調整つまみ
８      許容量設定つまみ
９      運転スイッチ
１０    モータ
１１    減速機
１２    外部負荷出力軸
１３    負荷用アーム
１４    上限揺動位置規制ストッパ
１５    下限揺動位置規制ストッパ
１６    磁歪センサ
２１    上限ストローク規制リミットスイッチ
２２    下限ストローク規制リミットスイッチ
２４    角度センサ
２６    モード切替スイッチ
４０    表示部
４３    プログラム負荷設定部
Ｘ      利用者
【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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