(57)【要約】駆動システム（１０）は、第１の固定支持構造体（１６）と、固定回転軸（ｘ）を中心として回転するように第１の支持構造体（１６）によって支持される第２の支持構造体（５６）と、第１のモータ装置（２４）、第１の出力部材（１２）、および第１の運動伝達手段（２６、２８、３０）を有する第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）と、第２のモータ装置（５２，５３）、第２の出力部材（１４）、および第２の運動伝達手段（５４）を有する第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）とを備える。第１の出力部材（１２）は、第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するように第２の支持構造体（５６）と駆動接続される。第１のモータ装置（２４）は、第１の回転軸（ｘ）を中心として第１の可動構造体（５６）と共に回転する第１の出力部材（１２）の回転を制御し、第１のモータ（２４）と、第１モータ軸（ｘ２）を中心として回転するように第１モータ（２４）によって駆動される第１の駆動軸とを備える。第２の出力部材（１４）は、第２の回転軸（ｙ）を中心として回転するように第２の支持構造体（５６）によって支持される。第２のモータ装置（５２、５３）は、第２の回転軸（ｙ）を中心とした第２の出力部材（１４）の回転を制御し、第２のモータ（５２）と、第２のモータ軸（ｙ）を中心として回転するように第２のモータ（５２）によって駆動される第２の駆動軸（５３）とを備える。第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）は、支持構造体（５６）によって支持され、第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するように支持構造体（５６）と駆動接続される。したがって、移動される物体（１０４）は、第２の出力部材（１４）に固定されると、第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）の制御下で第１の回転軸（ｘ）を中心として回転可能になり、第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）の制御下で第２の回転軸（ｙ）を中心として回転可能になる。第１のモータ軸（ｘ２）は、第１の回転軸（ｘ）に平行に離間して配置され、第２のモータ軸（ｙ）は、第２の回転軸（ｙ）と一致する。
2018514249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに垂直であり、所定の交差点（Ｏ）で交差する第１の回転軸（ｘ）および第２の回転軸（ｙ）を中心とした回転の２自由度を有する物体（１０４）の運動を制御するための駆動システム（１０）であって、
前記駆動システム（１０）は、第１の固定支持構造体（１６）と、前記第１の回転軸（ｘ）に対応する固定回転軸を中心として回転するように前記第１の支持構造体（１６）によって支持される第２の可動支持構造体（５６）と、第１のモータ装置（２４）、第１の出力部材（１２）、および第１の運動伝達手段（２６、２８、３０）を有する第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）と、第２のモータ装置（５２、５３）、第２の出力部材（１４）、および第２の運動伝達手段（５４）を有する第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）とを備え、
前記第１の出力部材（１２）は、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するように前記第２の支持構造体（５６）に駆動可能に接続され、
前記第１のモータ装置（２４）は、前記第１の動力伝達手段（２６、２８、３０）を介して、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として前記第１の可動支持構造体（５６）と共に回転する前記第１の出力部材（１２）の回転を制御するように配置され、第１のモータ（２４）および第１のモータ軸（ｘ２）を中心として回転するように前記第１のモータ（２４）によって駆動されるように配置された第１の駆動軸を備え、
前記第２の出力部材（１４）は、前記第２の回転軸（ｙ）に対応する回転軸を中心として回転するように前記第２の支持構造体（５６）によって支持され、
前記第２のモータ装置（５２、５３）は、前記第２の運動伝達手段（５４）を介して、前記第２の回転軸（ｙ）を中心とした前記第２の出力部材（１４）の回転を制御するように配置され、第２のモータ（５２）および第２のモータ軸（ｙ）を中心として回転するように前記第２のモータ（５２）によって駆動されるように配置された第２の駆動軸（５３）を備え、
前記第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）は、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するために前記支持構造体（５６）に駆動可能に接続されるように前記支持構造体（５６）によって支持され、
移動される前記物体（１０４）は、前記第２の出力部材（１４）に固定されると、前記第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）の制御下で前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転可能になり、前記第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）の制御下で、前記第２の回転軸（ｙ）を中心として回転可能になる、駆動システム（１０）であって、
前記第１のモータ軸（ｘ２）は、前記第１の回転軸（ｘ）に平行に、前記第１の回転軸（ｘ）から離間して配置されること、および前記第２のモータ軸（ｙ）は前記第２の回転軸と一致することを特徴とする、駆動システム。
【請求項２】
前記第１の回転軸（ｘ）は、水平方向に配向され、前記第１のモータ軸（ｘ２）は、前記第１の回転軸（ｘ）の下に配置され、前記第１の回転軸（ｘ）を通る垂直平面から一定距離にある、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記第１の運動伝達手段（２６、２８、３０）は、前記第１の回転軸（ｘ）の下に配置された同じ回転軸（ｘ１）を中心として回転可能な入力軸（３２）と出力軸（３４）とを有する第１の減速機歯車（２６）と、前記第１のモータ（２４）によって生成された前記第１の駆動軸の回転運動を前記減速機歯車（２６）の前記入力軸（３２）に伝達するように前記第１のモータ（２４）と前記減速機歯車（２６）との間に動作可能に配置される第１の運動伝達機構（２８）と、前記減速機歯車（２６）の前記出力部材（３４）の回転運動を前記第１の出力部材（１２）に伝達するように前記減速機歯車（２６）と前記第１の出力部材（１２）との間に動作可能に配置される第２の運動伝達機構（３０）とを備える、請求項２に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記第２の運動伝達手段（５４）は、前記第２のモータ（５２）と同軸上に配置された減速機歯車（５４）を備える、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の駆動システム。
【請求項５】
患者の下肢および体幹のリハビリ用のリハビリ機器（１００）であって、ベース構造体（１０２）と、前記ベース構造体（１０２）に取り付けられ、患者が片足のみでまたは両足で乗ることができるように構成されたプラットフォーム（１０４）と、座部（１０６）と、２つの垂直回転軸（ｘ’、ｙ’）を中心とした回転の２自由度を有する前記プラットフォーム（１０４）の運動を制御するための請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の第１の駆動システム（１０’）と、２つの垂直回転軸（ｘ”、ｙ”）を中心とした回転の２自由度を有する前記座部（１０６）の運動を制御するための請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の第２の駆動システム（１０”）と、所定の動作モードに従って、前記プラットフォーム（１０４）および前記座部（１０６）を移動させるように前記第１および第２の駆動システム（１０’、１０”）を制御する制御ユニットとを備える、リハビリ機器。
【請求項６】
３つの垂直方向（ｘ＊、ｙ＊、ｚ＊）に沿って、前記ベース構造体（１０２）に対して、さらには、前記プラットフォーム（１０４）に対して、前記座部（１０６）を移動させる直線運動手段をさらに備える、請求項５に記載のリハビリ機器。
【請求項７】
前記プラットフォーム（１０４）は、前記駆動システム（１０）の前記第２の出力部材（１４）に接続される第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）と、前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）の周りに延び、前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）から分離される第２のプラットフォーム部分（１０４ｂ）と、前記第２のプラットフォーム部分（１０４ｂ）を前記ベース構造体（１０２）または前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）に選択的に接続するように動作可能なロック手段（１２０）とを備える、請求項５または６に記載のリハビリ機器。
【請求項８】
前記プラットフォーム（１０４）を介して患者と前記第１の駆動システム（１０’）との間で交換される力および／またはトルクを示す信号と、前記座部（１０６）を介して患者と前記第２の駆動システム（１０”）との間で交換される力および／またはトルクを示す信号とを提供するために、前記第１の駆動システム（１０’）の前記第２の出力部材（１４）と前記プラットフォーム（１０４）との間、および前記第２の駆動システム（１０”）の前記第２の出力部材（１４）と前記座部（１０６）との間に配置される力および／またはトルクセンサ手段（６８）をさらに備えた、請求項５〜請求項７のうちのいずれか一項に記載のリハビリ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の運動、特に、互いに垂直に交差する２つの回転軸を中心とした回転の２自由度を有する下肢および体幹をリハビリするためのリハビリ機器用のプラットフォームまたは座部の運動を制御するための駆動システムに関する。さらなる態様によれば、本発明は、患者が片足または両足で乗ることができるプラットフォームと、２つの垂直回転軸を中心としたプラットフォームの回転を制御するための第１の駆動システムと、座部と、２つの垂直回転軸を中心とした座部の回転を制御するための第２の駆動システムとを備える下肢および体幹のリハビリ用リハビリ機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
下肢および脊柱の病変は、身体のいくつかの部位が互いに密接に依存し合うため、いくつかの部位に同時に作用するように治療されることが多い。下肢の病変の治療は、実際には、体幹と骨盤を無視して行うことができない。なぜなら、体幹および骨盤は、身体の安定性および下肢の運動の両方にとって重要な筋肉を有するからである。これは、例えば、体幹安定性のためのトレーニングの場合であり、このトレーニングでは、身体の安定性および運動にとって、また姿勢の維持にとって重要な体幹の筋肉をトレーニングするために、患者が立位および座位の両方で訓練を実行しなければならない。これらの訓練は、下肢のリハビリプロトコルの一部を形成する場合が多い。
【０００３】
現在のところ、患者を立位および座位の両方で受動的かつ能動的に同時に治療することができ、生体力学的および機能的パラメータの測定により回復の程度を数値化することができる装置もしくは機器は存在しない。特に、公知の機器を用いて患者が骨盤の受動的モビリゼーション訓練を実行することは非常に困難である。理学療法士は、リハビリプロセスを開始する前に全身の機能を評価するので、互いに関係する様々な身体の部位の機能を評価するために単一機器が必要になる。単一機器では、実際には、身体の部位を完全に治療するために異なる装置を使用する必要がなくなり、したがって、同じリハビリプロトコルの間に、患者を１つの装置から別の装置に移動させる必要がなくなるので、理学療法士は、期間を最小限に抑え、リハビリ治療の効果を最大限生かすことができる。
【０００４】
現在、標準的なリハビリプロトコルに要求される訓練は、例えば、連続受動モビリゼーション（ＣＰＭ）用の機器、ダイナモメータ、ゴムバンド、Ｂｏｂａｔｈボール、Ｓｗｉｓｓボール、固有受容感覚フットボードなどを含む様々な装置を用いて実行される。これらの装置の多くは、受動的に動作する単純な装置であり、例えば、力、変位、荷重の作用、平衡位置からのずれなど、関連するパラメータの客観的測定を行うことができない。測定手段を備えた装置を使用すると、得られたデータを他の装置のデータと組み合わせることができないので、デジタルデータベースで得られた測定値を記録し、得られた測定値を相関させて、患者を総合的かつ完全に評価するのは難しい。
【０００５】
本願出願人の名前による特許文献１では、特に、踵の損傷の治療のためのリハビリ装置であって、支持ベースと、患者の足をＶｅｌｃｒｏ面ファスナ付きの固定ストラップによって固定することができる可動プラットフォームと、底端が支持ベースに固定され、上端が自在継手によってプラットフォームに接続された中央支柱と、底端が自在継手によって支持ベースに接続され、上端が玉継手によってプラットフォームに接続された本体を有するリニアアクチュエータをそれぞれ備えた３つの「能動」脚とを備えるリハビリ装置が開示されている。この公知の装置により、踵の損傷の治療だけでなく、体幹トレーニングおよび平衡トレーニングにも有用な様々なタイプの訓練を実行することができ、さらに客観的な方法で関連パラメータを測定することもできる。しかし、この公知の装置には、サイズ、剛性、および巧緻性に関して多くの欠点がある。特に、この公知の装置はかなり高さのあるサイズであり、その結果、患者がプラットフォームを取り付けることができるようにするためのステップ付きベースをプラットフォームの周囲に設ける必要があるので、この装置は医療用途には不適切である。
【０００６】
ＬＰＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ社のＨＵＢＥＲ（登録商標）ＭＯＴＩＯＮ  ＬＡＢの名称で市販されている平衡トレーニング装置も知られている。この別の公知の装置は、２つの垂直回転軸を中心とした回転の２自由度を有する可動プラットフォームと、プラットフォームの運動を制御するための駆動システムとを備える。より具体的には、駆動システムは、プラットフォームの底面の中心に上端が固定されたアームの底端に自在継手によって接続された２つのリニアアクチュエータを備える。この場合も、この装置の欠点は、特に、アームの長さに起因するかなりの高さのサイズであり、その長さは、駆動システムがプラットフォームに（完全に）作用する患者の体重を支えるのに十分なトルク値を提供することを可能にする一定値より短くすることはできない。この公知の装置のさらなる欠点は、装置を両足でのトレーニング用にしか使用できないことである。
【０００７】
独立請求項１のプリアンブルが基本的特徴を示す特許文献２では、患者の足を支持するための可動プラットフォームと、互いに垂直に交差する２つの回転軸（より詳細には、外反／内反軸および屈曲／伸展軸）を中心としたプラットフォームの回転を制御するための駆動システムとを備えた踵のリハビリおよび平衡トレーニングのための機器が開示されている。可動プラットフォームは、外反／内反軸を中心として回転する可動フレームによって支持され、可動フレームは、屈曲／伸展軸を中心として回転する固定フレームによって支持される。駆動システムは、屈曲／伸展軸を中心とした可動フレームの回転を制御するための第１の電気機器駆動ユニットと、外反／内反軸を中心とした可動プラットフォームの回転を制御するための第２の電気機器駆動ユニットとを含む。この先行技術の文献で提案されている駆動システムは、特に、垂直方向および水平方向のいずれにも大きく、したがって、限られた範囲内でしか回転することができない。さらに、可動プラットフォームには、片足しか置くことができず、したがって、この機器では、患者が両足のトレーニングを行えるようにするために、２つの可動プラットフォーム、ひいては２つの駆動システムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０９２４９７号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１４／０８５７３２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、互いに垂直に交差する２つの回転軸を中心とした、物体、特に、リハビリ機器のプラットフォームおよび／または座部の回転を制御するための駆動システムであり、上述の従来技術よりも小型の駆動システムを提供することである。本発明のさらなる目的は、２つの回転軸を中心とした回転運動を踵関節の回転運動（外反／内反運動及び屈曲／伸展運動）の角度範囲に適合する角度範囲内で制御することができる駆動システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、下肢、特に、踵のリハビリ訓練、ならびに片足モードおよび両足モードでの体幹の平衡および安定性をトレーニングするための訓練を実行することができるリハビリ機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的および他の目的は、独立請求項１に記載の特徴を有する駆動システム、および請求項５に記載のリハビリ機器に基づいて本発明に従って完全に達成される。
【００１１】
本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項に定義され、その内容は、以下の説明の不可欠な統合部分を形成するものとして理解されるべきである。
【００１２】
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して、単なる非限定的な例として述べる以下の詳細な説明から明らかになるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による、互いに垂直に交差する２つの回転軸を中心とした物体の回転を制御するための駆動システムの斜視図である。
【図２】図１とは異なる視点からの図１の駆動システムの斜視図である。
【図３】第１の回転軸を通る垂直平面における図１の駆動システムの断面図である。
【図４】第２の回転軸を通る垂直平面内における図１の駆動システムの断面図である。
【図５】図１の駆動システムの第２の作動ユニットの斜視図である。
【図６】図１の駆動システムの第１の作動ユニットの第２の伝達機構の分解図である。
【図７】図１の駆動システムを組み込んだ下肢および体幹のリハビリ用のリハビリ機器の斜視図である。
【図８】プラットフォームが片足モードで動作するように構成され、第１の回転軸を中心として一定角度回転される状態を示した図７の機器の断面図である。
【図９】プラットフォームが片足モードで動作するように構成され、第２の回転軸を中心として一定角度回転される状態を示した図７の機器の断面図である。
【図１０】プラットフォームが両足モードで動作するように構成され、第１の回転軸および第２の回転軸を中心として一定角度回転される状態を示した図７の機器の断面図である。
【図１１】図７の機器のプラットフォームの細部の断面図である。
【図１２ａ】片足モードで動作するように構成された図７の機器のプラットフォームを示す図である。
【図１２ｂ】片足モードで動作するように構成された図７の機器のプラットフォームを示す図である。
【図１３ａ】両足モードで動作するように構成された図７の機器のプラットフォームを示す図である。
【図１３ｂ】両足モードで動作するように構成された図７の機器のプラットフォームを示す図である。
【図１４】座部に関連付けられた駆動システムを示した図７の機器の別の斜視図である。
【図１５】関連付けられた駆動システムを備えた図７の機器の座部の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に図１〜図４を参照すると、参照番号１０は、物体、特に、回転の中心Ｏで互いに垂直に交差する２つの回転軸ｘ、ｙを中心とした回転の２自由度（以下、２つの回転軸は、第１の回転軸をｘ，第２の回転軸をｙとする）を有する下肢および体幹のリハビリ用のリハビリ機器のプラットフォーム（図７〜図１３を参照しながらさらに詳細に後述する）の運動を制御するための駆動システム全体を示す。
【００１５】
駆動システム１０は、基本的に、第１の回転軸ｘを中心とした回転自由度を制御するための第１の作動ユニットと、第２の回転軸ｙを中心とした回転自由度を制御するための第２の作動ユニットとを備える。第１の作動ユニットは、第１の出力部材１２と、第１の運動伝達手段を介する第１の回転軸ｘを中心とした第１の出力部材１２の回転を制御するための第１のモータ装置とを備える。第２の作動ユニットは、第２の出力部材１４と、第２の運動伝達手段を介する第２回転軸ｙを中心とした第２の出力部材１４の回転を制御するための第２のモータ装置とを備える。第２の出力部材１４は、第２の回転軸ｙを中心として回転可能に支持される。第２のモータ装置は、第１の回転軸ｘを中心として回転するように第１の出力部材１２に駆動接続され、第２のモータ装置と第１の出力部材１２とによって形成されるアセンブリは、第１の回転軸ｘを中心として回転可能に固定支持構造体１６によって支持される。したがって、第２の出力部材１４（ひいては、第２の出力部材１４に固定される物体、特に、リハビリ機器のプラットフォーム）は、第１の作動ユニットおよび第２の作動ユニットの制御下で第１の回転軸ｘおよび第２の回転軸ｙを中心として同時に回転することができる。
【００１６】
固定支持構造体１６は、互いに平行に配置され、ベース２０に固定される一対の垂直支持プレート１８を備える。それぞれの軸受２２は、各々の支持プレート１８に、特に、その上端に取り付けられる。２つの軸受２２は、回転の固定軸である（すなわち、固定支持構造体１６に対して固定され）、水平方向に配向される第１の回転軸ｘを画定する。第２のモータ装置と第１の出力部材１２とによって形成されるアセンブリは、第１の回転軸ｘを中心として回転するための軸受２２を介して固定支持構造体１６によって支持される。
【００１７】
第１の作動ユニットは、第１の出力部材１２に加えて、電動モータ２４、減速機歯車２６、電動モータ２４を減速機歯車２６に接続する第１の運動伝達機構２８、および減速機歯車２６を第１の出力部材１２に接続する第２の運動伝達機構３０を備える。減速機歯車２６は、第１の回転軸ｘの下の支持プレート１８の間に取り付けられる。減速機歯車２６は、同じ回転軸ｘ１を中心として回転可能に支持される入力軸３２と出力軸３４とを備える。回転軸ｘ１は、第１の回転軸ｘに平行に延び、したがって、水平方向にも配向される。好ましくは、回転軸ｘ１は、第１の回転軸ｘを通る垂直平面内にある。電動モータ２４は、減速機歯車２６と並んで固定支持構造体１６のベース２０に取り付けられる。電動モータ２４は、それ自体周知の形で、駆動軸（図示せず）を備え、ｘ２で示されている回転軸は第１の回転軸ｘに平行に延びる。回転軸ｘ２は、回転軸ｘ１と同様に、第１の回転軸ｘの下に配置される。電動モータ２４により生成された回転軸ｘ２を中心とした駆動軸の回転運動は、第１の運動伝達機構２８を介して減速機歯車２６の入力軸３２に伝達される。
【００１８】
特に図１に示されているように、本明細書で提案されている実施形態では、第１の運動伝達機構２８は、ベルト伝動機構であり、基本的に、電動モータ２４の駆動軸と共に回転するために駆動接続されるように電動モータ２４の駆動軸に取り付けられる駆動プーリ３６と、減速機歯車２６の入力軸３２と共に回転するために駆動接続されるように減速機歯車２６の入力軸３２に取り付けられる従動プーリ３８と、駆動プーリ３６および従動プーリ３８の周囲に巻かれるベルト４０とを備える。好ましくは、第１の運動伝達機構２８は、それ自体周知のタイプのチェーン緊張装置４２をさらに備える。第１の運動伝達機構２８は、減速機歯車２６の寸法を小さく保つことができるように、変速比の第１の減速を行うように構成される。したがって、図示されている実施形態では、駆動プーリ３６の直径は、従動プーリ３８の直径よりも小さい直径を有する。
【００１９】
特に図２および図６を参照すると、本明細書で提案されている実施形態では、第２の運動伝達機構３０は、平行四辺形リンク機構として作られており、回転軸ｘ１を中心として減速機歯車２６の出力軸３４と共に回転するために駆動接続されるように減速機歯車２６の出力軸３４に取り付けられる入力レバー４４と、第１の回転軸ｘを中心として第１の出力部材１２と共に回転するために駆動接続されるように第１の出力部材１２に取り付けられる出力レバー４６と、両端のうち一方が入力レバー４４、他方が出力レバー４６とヒンジ結合される一対の第１の連結ロッド４８（または、代替形態として、単一の第１の連結ロッド）と、両端のうち一方が入力レバー４４、他方が出力レバー４６とヒンジ結合される一対の第２の連結ロッド５０（または、代替形態として、単一の第２の連結ロッド）とを備え、第１の連結ロッド４８および第２の連結ロッド５０は互いに平行に配向される。
【００２０】
したがって、本明細書に提案されている実施形態によれば、電動モータ２４によって生成された回転軸ｘ２を中心とした回転運動は、第１の運動伝達機構２８を介して、好ましくは、１より大きい変速比で、減速機歯車２６の入力軸３２に伝達され、その後、１より大きい変速比で減速機歯車２６の入力軸３２から出力軸３４に伝達され、最後に、第２の運動伝達機構３０を介して、好ましくは、変速比１で、減速機歯車２６の出力軸３４から第１の出力部材１２に伝達される。
【００２１】
第２の作動ユニットは、第２の出力部材１４に加えて、第２の回転軸ｙに沿って互いに整列して配置された電動モータ５２（その駆動シャフトは５３で示されている）と減速機歯車５４とを備える。電動モータ５２と減速機歯車５４とは、第１の回転軸ｘを中心として回転するために固定支持構造体１６によって支持され、かつ第１の出力部材１２と共に回転するように駆動接続される可動支持構造体５６に取り付けられる。第２の出力部材１４は、第２の回転軸ｙを中心として回転するために、可動支持構造体５６によって、特に、一対の軸受５８によって支持される。第２の出力部材１４は、減速機歯車５４の出力軸６０と共に回転するように駆動接続される。このように、電動モータ５２によって生成された第２の回転軸ｙを中心とした駆動軸５３の回転運動は、１より大きい変速比で減速機歯車５４を介して第２の出力部材１４に伝達される。
【００２２】
本明細書で提案されている実施形態では、第２の出力部材１４は、駆動システム１０によって移動される物体を直接的または間接的に固定することができる取付板６２と、取付板６２に対して垂直に延び、２つの軸受５８のうちの１つが取り付けられる個々の座部６６をそれぞれ有する一対の側方支持板６４とを備える。取付板６２にはさらに、６軸ロードセル６８が取り付けられており、したがって、６軸ロードセル６８は、駆動システム１０と移動される物体との間で交換される力およびトルクの測定値を提供するために、移動される物体と取付板６２との間に配置される。
【００２３】
好ましくは、駆動システムには、第１の回転軸ｘを中心とした可動構造体５６の角度位置、ひいては、第２の出力部材１４の角度位置を示す信号を提供するように配置された第１の角度位置センサ７０（図２）と、第２の回転軸ｙを中心とした第２の出力部材１４の角度位置を示す信号を提供するように配置された第２の角度位置センサ７２（図４）とが設けられる。さらに、電動モータ２４、５２には、好ましくは、第１の回転軸ｘおよび／または第２の回転軸ｙを中心とした、モータおよび／または第２の出力部材１４、ひいては、第２の出力部材１４に固定された移動される物体をロックするための周知のタイプの個々の制動装置（図示せず）の位置および速度のフィードバック制御を可能にするために、周知のタイプの個々の角度位置センサ（図示せず）が設けられる。
【００２４】
上述の駆動システム１０は、特に下肢および体幹のリハビリ用のリハビリ機器における使用に関して設計されており、このリハビリ機器により、患者は、片足モードおよび両足モードの両方で、能動的および受動的に訓練を実行することができる。
【００２５】
図７〜図１５を参照しながら、駆動システム１０を組み込んだリハビリ機器１００（以下、単に「機器」と呼ぶ）の一例について後述する。図７および図１４に全体が示されている機器１００は、基本的に、ベース構造体１０２と、プラットフォーム１０４と、座部１０６とを備える。上述の駆動システムは、プラットフォーム１０４と座部１０６の両方に関連付けられる。プラットフォーム１０４に関連付けられる駆動システムは１０’で示され、プラットフォーム１０４が駆動システム１０’の制御下で回転することができる２つの垂直な回転軸はｘ’およびｙ’で示される。さらに、座部１０６に関連付けられる駆動システムは１０”で示され、駆動システム１０”の制御下で座部１０６が回転することができる２つの垂直回転軸はｘ”およびｙ”で示される。
【００２６】
プラットフォーム１０４は、以下でより詳細に説明されるように、患者が片足モードで訓練を実行するために、片足を載せることができるように、または両足モードで訓練を実行するために、両足を載せることができるように構成される。プラットフォーム１０４は、図９および図１０に示されているように、駆動システム１０’の第２の出力部材１４に固定され、好ましくは、６軸ロードセル６８がその間に配置されることにより、患者と機器との間でプラットフォーム１０４を介して交換される力およびトルクの測定が可能になる。図８〜図１０から明らかなように、両方の作動ユニットを有する駆動システム１０’は、プラットフォーム１０４の真下に配置される。駆動システム１０’は、ベース構造体１０２上に取り付けられる。
【００２７】
ベース構造体１０２は、駆動システム１０’およびプラットフォーム１０４と共に、好ましくは、プラットフォーム１０４の第１の回転軸ｘ’に平行な水平方向ｘ＊に沿って、リニアガイド１０８（図７〜図１０に一部のみ示されている）によって摺動可能に取り付けられる。好ましくは、座部１０６は、プラットフォーム１０４の第２の回転軸ｙ’に平行な水平方向ｙ＊に沿って、つまり、水平方向ｘ＊に垂直に、リニアガイド１１２によって、摺動可能なキャリッジ１１０に取り付けられる。さらに、座部１０６は、好ましくは、高さ（方向ｚ＊）に調整可能であり、そのためには、例えば、キャリッジ１１０に固定された伸縮支持部１１４に取り付けられてよい。したがって、本明細書で提案されている実施形態によれば、座部１０６に対するプラットフォーム１０４の位置は、ｘ＊、ｙ＊、およびｚ＊の３つの方向に調整され得る。方向ｘ＊に沿ったベース構造体１０２の運動および方向ｙ＊および方向ｚ＊に沿った座部１０６の運動は、好ましくは、それぞれの作動ユニット、特に、電気機器作動ユニットによって制御される。
【００２８】
図１４および図１５に示されているように、座部１０６は、駆動システム１０”の第２の出力部材１４に固定され、好ましくは、６軸ロードセル６８がその間に配置されることにより、患者と機器との間で座部１０６を介して交換される力およびトルクの測定が可能になる。両方の作動ユニットを有する駆動システム１０”は、座部１０６の真下に配置される。駆動システム１０”は、支持部１１４の上部に固定された支持ベース１１５上に取り付けられる。
【００２９】
電子制御ユニット（図示せず）は、機器１００の動作を管理して、２つの駆動システム１０’、１０”の電動モータ２４、５２と、方向ｘ＊、方向ｙ＊、および方向ｚ＊に沿った直線運動を制御する作動ユニットの電動モータ（図示せず）とを適切に制御する。
【００３０】
好ましくは、機器１００は、ベース構造体１０２に取り付けられ、例えば、バランスの喪失を防止するために、患者に把持手段を提供するように構成された支持バー１１６をさらに備える。支持バー１１６には、好ましくは、ディスプレイ１１８が取り付けられることにより、例えば、実行される訓練のプログラミング、または患者および／または理学療法士へのデータおよび情報の表示が可能になる。
【００３１】
図８は、機器１００の断面図、特に、駆動システム１０’およびプラットフォーム１０４を備えたベース構造体１０２の断面図であり、駆動システム１０’の第２の出力部材１４がプラットフォーム１０４と共に、第１の回転軸ｘ’のみを中心として、特に、許容最大回転角度（好ましくは、少なくとも３５°）だけ回転される状態を示している。一方、図９では、駆動システム１０’の第２の出力部材１４は、プラットフォーム１０４と共に、第２の回転軸ｙ’のみを中心として、特に、許容最大角度（好ましくは、少なくとも２０°）だけ回転される。図１０は、駆動システム１０’の第２の出力部材１４が、プラットフォーム１０４と共に、第１の回転軸ｘ’および第２の回転軸ｙ’の両方の軸を中心として一定角度だけ回転されることを示している。
【００３２】
好ましくは、片足モードと両足モードの両方で訓練を実行するために機器を使用することができるように、プラットフォーム１０４は、互いに分離した２つのプラットフォーム部分、すなわち、円形の第１のプラットフォーム部分１０４ａまたは内側プラットフォーム部分と、第１のプラットフォーム部分１０４ａの周りに延びる環状の第２のプラットフォーム部分１０４ｂまたは外側プラットフォーム部分とを備える。第１のプラットフォーム部分１０４ａは、もしあれば、ロードセル６８を介して、駆動システム１０’の第２の出力部材１４に固定され、したがって、第２の出力部材１４と一体となって移動する。第２のプラットフォーム部分１０４ｂは、図８および図９に示されているように、ベース構造体１０２に接続されて、固定された状態が維持されてよく、または、図１０に示されているように、第１のプラットフォーム部分１０４ａに接続されて、駆動システム１０’の制御下で第１のプラットフォーム部分１０４ａと一体となって移動してよい。そのためには、プラットフォーム１０４には、例えば、複数の連結装置１２０（本明細書で提案されている実施形態では、１２０°で配置された３つの装置１２０）が設けられ、これらの連結装置１２０は、第２のプラットフォーム部分１０４ｂに取り付けられ、図１１に詳細に示されているように、第２のプラットフォーム部分１０４ｂの平面に対して垂直な個々の回転軸ｚを中心として回転可能に取り付けられたレバー１２２をそれぞれ備える。各々の連結装置１２０のレバー１２２は、例えば、スロット１２４に挿入されるキー（図示せず）を使用して、レバー１２２がベース構造体１０２の個々の座部１２６に係合し、その結果、第２のプラットフォーム部分１０４ｂをベース構造体１０２に接続する第１の位置（図７）と、レバー１２２がベース構造体１０２の個々の座部１２６から外れ、第１のプラットフォーム１０４ａの個々の座部１２８に係合し、その結果、第２のプラットフォーム部分１０４ｂを第１のプラットフォーム部分１０４ａに接続する第２の位置（図示せず）との間で、回転されてよい。第１のプラットフォーム部分１０４ａは、好ましくは、患者が自然な姿勢で自分の足をプラットフォーム上に載せる（片方の足でプラットフォームに乗り、他方の足でベース構造体の固定面に乗る）ことができるように、４０ｃｍ以下の直径を有する。第２のプラットフォーム部分１０４ｂは、好ましくは、患者が両足を自然な姿勢でプラットフォーム上に載せることができるように、５０ｃｍ以上、例えば、５５ｃｍの直径を有する。
【００３３】
好ましくは、プラットフォーム１０４は、第１のプラットフォーム部分１０４ａの全周囲に沿って延びる第１のサイドカバー１３０ａと、第２のプラットフォーム部分１０４ｂの全周囲に沿って延びる第２のサイドカバー１３０ｂとをさらに備える。
【００３４】
第１のプラットフォーム部分１０４ａは、有利には、踵のリハビリおよび片足訓練の両方で使用されるように構成される。踵のリハビリ訓練を実行するためには、踵の屈曲／伸展軸が駆動システム１０’の第１の回転軸ｘ’と位置合わせされ、踵の外反／内反軸が駆動システム１０’の第２の回転軸ｙ’と位置合わせされるように、患者の足を第１のプラットフォーム部分１０４ａにしっかりと接続しなければならない。そのためには、第１のプラットフォーム部分１０４ａには、図１２ａおよび図１２ｂに示されているように、患者の足をプレート１３２に、ひいては第１のプラットフォーム部分１０４ａに固定するための固定手段１３４を備えた足支持プレート１３２が取り付けられる。好ましくは、第１のプラットフォーム部分１０４ａに対して、ひいては、駆動システム１０’の２つの回転軸ｘ’、ｙ’に対してプレート１３２を確実に正確に配向するために、第１のプラットフォーム部分１０４ａは、プレート１３２の形状と一致する形状を有する第２の回転軸ｙ’に沿った細長い台座１３６を有する。一方、片足の訓練を実行するために、固定手段を備えていないプレート１３２’が使用され、前記プレートは、第１のプラットフォーム部分１０４ａの台座１３６に挿入されると、図１３ａおよび図１３ｂに示されているように、このプラットフォーム部分と一緒になって患者の足用の平坦な支持面を形成する。
【００３５】
上述の説明に照らして、本発明による駆動システムおよび該駆動システムを組み込んだリハビリ機器によって達成され得る利点は明白である。
【００３６】
本発明による駆動システムは、完全に第２の出力部材の下に配置され、ひいては、移動される物体が第２の出力部材に固定されると、その物体の下に配置される。このことにより、踵関節の生理学的角度範囲に対応する、２つの回転軸を中心とした広い角度範囲の運動が得られる。同時に、本発明による駆動システムは、非常に小型の構造（特に、高さにおいて）を有するので、患者がプラットフォームを取り付けることができるのに、ステップも支持ベースも必要でない。
【００３７】
本発明による駆動システムを組み込んだリハビリ機器は、踵のリハビリだけでなく、下肢関節の全てのリハビリにも、さらに脊柱のリハビリおよび平衡および体幹安定トレーニングにも使用することができる。この機器により、実際には、座位と立位の両方で、また片足または両足を載せて訓練を実行することができる。さらにこの機器により、積極的に（すなわち必要な運動を能動的に行う患者によって）、そして受動的に（すなわち、患者に必要な運動を実行させるように作用する機器を用いて）、また支援される形で（すなわち、患者が自律的に必要な運動を実行することができないときに患者がその運動を実行することを助ける機器を用いて）、訓練を実行することができる。したがって、リハビリプロトコルによって規定される全ての訓練は、同じ機器を使用して実行することができる。
【００３８】
より具体的には、この機器により、踵のリハビリ訓練を座位と立位の両方で実行することができる。この機器では、座位で、所定の角度の運動範囲を有する踵の受動的モビリゼーションのための訓練、踵の能動的モビリゼーションのための訓練、踵の支援的モビリゼーショのための訓練、さらに等距離訓練、等張性訓練、および等速性訓練を実行することができる。この機器により、異なる抵抗レベルで、弾性タイプの抵抗と流体力学タイプの抵抗の両方を使用して、これらの訓練を実行することができる。立位では、患者はプラットフォーム上に片足だけ載せて、座位の場合のように、固有受容感覚訓練と強化訓練の両方を実行することができる。
【００３９】
さらに、この機器により、片足モードおよび両足モードの両方で、立位で下肢の治療を行うことができる。特に、この機器は、例えば、下肢のための等張性訓練または固有受容感覚訓練を実行するために、異なる抵抗レベルを有する駆動システムによってプラットフォームを移動させることができる。さらに、この機器により、患者は能動的にプラットフォームを移動して、駆動システムによって設定された所定の初期位置から最終的な平衡位置に戻すことができる。
【００４０】
また、この機器により、片足モードおよび両足モードの両方において、座位および立位の両方で、体幹の安定性のための訓練および脊柱のリハビリのための訓練を実行することができる。この場合、抵抗レベル、ならびに座部の速度および移動を選択して、患者を能動的または受動的に治療することも可能である。能動モードでは、患者は、固有受容感覚訓練を実行し、自身の運動の制御をトレーニングするために、異なる抵抗レベルでプラットフォームを移動させることができる。受動モードでは、駆動システムの制御下でのプラットフォームの運動により、骨盤のための受動的モビリゼーション訓練および体幹筋肉を伸ばすための訓練を実行することができる。
【００４１】
また、この機器により、患者は、プラットフォーム上に立って両足を載せた状態で、患者の安定性と平衡のトレーニングを行うことができる。
【００４２】
プラットフォームの２つの回転軸に関連付けられた位置センサと、第２の出力部材とプラットフォームとの間に配置されたロードセルとにより、この機器は、プラットフォームの変位および速度、さらに患者とプラットフォームとの間で交換される力／トルクを測定することができることで、例えば、リハビリプログラムを規定し、前記プログラムの進行を監視するために、患者のパフォーマンスの客観的かつ完全な概要を理学療法士に提供することができる。
【００４３】
当然のことながら、本発明の原理は変更されずに、実施形態および構成の詳細は、添付の特許請求で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、単に非限定的な例として説明および図示されているものから大きく異なってもよい。
【図１】
2018514249.tif 000003
【図２】
2018514249.tif 000004
【図３】
2018514249.tif 000005
【図４】
2018514249.tif 000006
【図５】
2018514249.tif 000007
【図６】
2018514249.tif 000008
【図７】
2018514249.tif 000009
【図８】
2018514249.tif 000010
【図９】
2018514249.tif 000011
【図１０】
2018514249.tif 000012
【図１１】
2018514249.tif 000013
【図１２ａ）】
2018514249.tif 000014
【図１２ｂ）】
2018514249.tif 000015
【図１３ａ）】
2018514249.tif 000016
【図１３ｂ）】
2018514249.tif 000017
【図１４】
2018514249.tif 000018
【図１５】
2018514249.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月20日(2017.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに垂直であり、所定の交差点（Ｏ）で交差する第１の回転軸（ｘ）および第２の回転軸（ｙ）を中心とした回転の２自由度を有する物体（１０４）の運動を制御するための駆動システム（１０）であって、
前記駆動システム（１０）は、第１の固定支持構造体（１６）と、前記第１の回転軸（ｘ）に対応する固定回転軸を中心として回転するように前記第１の支持構造体（１６）によって支持される第２の可動支持構造体（５６）と、第１のモータ装置（２４）、第１の出力部材（１２）、および第１の運動伝達手段（２６、２８、３０）を有する第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）と、第２のモータ装置（５２、５３）、第２の出力部材（１４）、および第２の運動伝達手段（５４）を有する第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）とを備え、
前記第１の出力部材（１２）は、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するように前記第２の支持構造体（５６）に駆動可能に接続され、
前記第１のモータ装置（２４）は、前記第１の動力伝達手段（２６、２８、３０）を介して、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として前記第２の支持構造体（５６）と共に回転する前記第１の出力部材（１２）の回転を制御するように配置され、第１のモータ（２４）および第１のモータ軸（ｘ２）を中心として回転するように前記第１のモータ（２４）によって駆動されるように配置された第１の駆動軸を備え、
前記第２の出力部材（１４）は、前記第２の回転軸（ｙ）に対応する回転軸を中心として回転するように前記第２の支持構造体（５６）によって支持され、
前記第２のモータ装置（５２、５３）は、前記第２の運動伝達手段（５４）を介して、前記第２の回転軸（ｙ）を中心とした前記第２の出力部材（１４）の回転を制御するように配置され、第２のモータ（５２）および第２のモータ軸（ｙ）を中心として回転するように前記第２のモータ（５２）によって駆動されるように配置された第２の駆動軸（５３）を備え、
前記第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）は、前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転するために前記支持構造体（５６）に駆動可能に接続されるように前記第２の支持構造体（５６）によって支持され、
移動される前記物体（１０４）は、前記第２の出力部材（１４）に固定されると、前記第１の作動ユニット（１２、２４、２６、２８、３０）の制御下で前記第１の回転軸（ｘ）を中心として回転可能になり、前記第２の作動ユニット（１４、５２、５３、５４）の制御下で、前記第２の回転軸（ｙ）を中心として回転可能になる、駆動システム（１０）であって、
前記第１のモータ軸（ｘ２）は、前記第１の回転軸（ｘ）に平行に、前記第１の回転軸（ｘ）から離間して配置されること、および前記第２のモータ軸（ｙ）は前記第２の回転軸と一致することを特徴とする、駆動システム。
【請求項２】
前記第１の回転軸（ｘ）は、水平方向に配向され、前記第１のモータ軸（ｘ２）は、前記第１の回転軸（ｘ）の下に配置され、前記第１の回転軸（ｘ）を通る垂直平面から一定距離にある、請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記第１の運動伝達手段（２６、２８、３０）は、前記第１の回転軸（ｘ）の下に配置された同じ回転軸（ｘ１）を中心として回転可能な入力軸（３２）と出力軸（３４）とを有する第１の減速機歯車（２６）と、前記第１のモータ（２４）によって生成された前記第１の駆動軸の回転運動を前記減速機歯車（２６）の前記入力軸（３２）に伝達するように前記第１のモータ（２４）と前記減速機歯車（２６）との間に動作可能に配置される第１の運動伝達機構（２８）と、前記減速機歯車（２６）の前記出力部材（３４）の回転運動を前記第１の出力部材（１２）に伝達するように前記減速機歯車（２６）と前記第１の出力部材（１２）との間に動作可能に配置される第２の運動伝達機構（３０）とを備える、請求項２に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記第２の運動伝達手段（５４）は、前記第２のモータ（５２）と同軸上に配置された減速機歯車（５４）を備える、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の駆動システム。
【請求項５】
患者の下肢および体幹のリハビリ用のリハビリ機器（１００）であって、ベース構造体（１０２）と、前記ベース構造体（１０２）に取り付けられ、患者が片足のみでまたは両足で乗ることができるように構成されたプラットフォーム（１０４）と、座部（１０６）と、２つの垂直回転軸（ｘ’、ｙ’）を中心とした回転の２自由度を有する前記プラットフォーム（１０４）の運動を制御するための請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の第１の駆動システム（１０’）と、２つの垂直回転軸（ｘ”、ｙ”）を中心とした回転の２自由度を有する前記座部（１０６）の運動を制御するための請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の第２の駆動システム（１０”）と、所定の動作モードに従って、前記プラットフォーム（１０４）および前記座部（１０６）を移動させるように前記第１および第２の駆動システム（１０’、１０”）を制御する制御ユニットとを備える、リハビリ機器。
【請求項６】
３つの垂直方向（ｘ＊、ｙ＊、ｚ＊）に沿って、前記ベース構造体（１０２）に対して、さらには、前記プラットフォーム（１０４）に対して、前記座部（１０６）を移動させる直線運動手段をさらに備える、請求項５に記載のリハビリ機器。
【請求項７】
前記プラットフォーム（１０４）は、前記駆動システム（１０）の前記第２の出力部材（１４）に接続される第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）と、前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）の周りに延び、前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）から分離される第２のプラットフォーム部分（１０４ｂ）と、前記第２のプラットフォーム部分（１０４ｂ）を前記ベース構造体（１０２）または前記第１のプラットフォーム部分（１０４ａ）に選択的に接続するように動作可能なロック手段（１２０）とを備える、請求項５または６に記載のリハビリ機器。
【請求項８】
前記プラットフォーム（１０４）を介して患者と前記第１の駆動システム（１０’）との間で交換される力および／またはトルクを示す信号と、前記座部（１０６）を介して患者と前記第２の駆動システム（１０”）との間で交換される力および／またはトルクを示す信号とを提供するために、前記第１の駆動システム（１０’）の前記第２の出力部材（１４）と前記プラットフォーム（１０４）との間、および前記第２の駆動システム（１０”）の前記第２の出力部材（１４）と前記座部（１０６）との間に配置される力および／またはトルクセンサ手段（６８）をさらに備えた、請求項５〜請求項７のうちのいずれか一項に記載のリハビリ機器。
【国際調査報告】
2018514249.tif 000020
2018514249.tif 000021