(57)【要約】【課題】脳卒中による運動麻痺は通常、片麻痺という形現れる。即ち、右半身の上肢、下肢が麻痺するか、あるいは左半身の上肢、下肢が麻痺するという形で現れる。麻痺を起していない側を健側、麻痺を起している側を麻痺側とよぶ。健側によるアシストを、安全に安価に行うことが、本発明の課題である。【解決手段】図８にその一例を示す同側型健側補助・両手動作システムと、図９にその一例を示す左右鏡面対象健側補助・両手動作システムが、課題を解決するための手段である。どちらもモータ等のアクチュエータを用いておらず、力覚の提示や、安全確保の手段としてブレーキのみを用いる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
図８、図１２、図１３、図１４、図１５に示すような、同側型健側補助・両手動作システムを有することを特徴とする上肢リハビリ支援システム。
【請求項２】
図９に示すような、左右鏡面対象健側補助・両手動作システムを有することを特徴とする上肢リハビリ支援システム。
【請求項３】
図１７に示すような同側型健側補助・両足動作システムを有することを特徴とする下肢リハビリ支援システム。
【請求項４】
図１６に示すような機構と水平ディスプレイを有する上肢リハビリ支援システム。
【請求項５】
図８、図１２、図１３、図１４、図１５に示すような駆動機構採用することを特徴とする下肢リハビリ支援システム。
【請求項６】
ブレーキにより、安全な訓練領域を確保するシステムを有する、各請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５のリハビリ訓練システム。
【請求項７】
力感覚の制御にパウダーブレーキ、パウダークラッチ、ＥＲ流体ブレーキ、ＭＲ流体ブレーキ、ナノ粒子ＭＲ流体ブレーキ、ＥＲゲルブレーキ等を用いた、各請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６のリハビリ訓練システム。
【請求項８】
力感覚を提示しない、各請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６のリハビリ訓練システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、リハビリテーションや運動機能回復訓練など医療、福祉分野において使用される高い訓練効果を有する上肢・下肢リハビリ訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  我が国の脳卒中の患者総計は国内約１４０万人と推定され、高齢化および救命率の向上に伴い更なる増加が懸念される。脳卒中等の患者の多くは４肢に運動機能に障害を有する。リハビリテーションを続ければ症状が改善する患者も、現状の医療・福祉のリハ環境下では必ずしも治療を十分に受けることができず、日常生活活動（ＡＤＬ）の自立に至らないことが問題になっている。【０００３】  脳の可塑性発現は、その体部位の使用頻度に依存するという多くの報告があり，麻痺の回復には麻痺した上肢・下肢の自発的な運動量を増やすことが必要である．しかし，現状ではセラピストの人手不足等のため，上肢・下肢機能訓練を長時間行うことできない．そこで，訓練後に自主訓練プログラムを実施することもあるが、訓練内容が限られたものとなっている。一方，バーチャルリアリティ技術を応用した上肢・下肢リハビリテーション支援システムは，ゲーム性が高く，様々なプログラム設定が可能であり，手軽に長時間の訓練が可能である（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。【０００４】  近年、慢性期の患者に対しても、脳の可塑性を前提とした積極的な治療的介入が行われている。例えば、繰り返しのリーチング運動（到達運動）等で、運動の再学習が得られることが脳卒中片麻痺患者に対する臨床評価で示されている。しかし、医療保険等の制度上の問題もあり、現状の医療機関でのリハビリでは、量的（訓練時間・入院期間・訓練期間）に十分とはいえない。これらの問題点に対して、訓練効果の患者への定量的表示や、ゲーム的要素等も取り入れ、モチベーションの維持をさせながら繰り返し長時間訓練が可能な装置の開発が望まれている。【０００５】  日本人の６人に１人がなると言われる脳卒中は、今後高齢化が進むにつれて、ますます大きな社会問題になる。脳卒中はかつて死亡原因の１位であったが、各種治療技術の発達により、現在第４位の死亡原因になっている。その結果、脳卒中の後遺症を残す患者が増え続けている。その多くは、運動機能に障害があり、一般的に身体の片側に運動麻痺を生じる片麻痺となる。脳卒中のリハビリテーションに関する考え方が、世界的に次のように変わりつつある。コンピュータ・システムを導入した各種のリハビリ装置が、リハビリテーションにおいて効果的であることが明らかになってきており、娯楽的なゲームや相互作用機器がパフォーマンスの改善を導く。入院患者の１日のうち、訓練や学習に使用されるのはごくわずかに過ぎず、ロボティクス・メカトロニクス技術を用いて訓練を半自動化する事で、手軽に長時間訓練を行うことができる。また、訓練者の能力に応じて、難しい課題へと段階的に移行させていく必要があり、包括的かつ情報技術を導入したリハビリ訓練支援システムが必要である。【０００６】  脳卒中後、初期の段階におけるリハビリテーションプログラムでは、下肢の随意的な筋収縮力や下肢筋群のコントロールが不十分であることが多い。このような患者に対しては特定の筋群の活動を高めることを目的とした運動、あるいは部分的な練習、すなわち、歩行運動を構成する動作の練習に時間をかけることが必要である。このように、患者の回復に応じて、座位、立位でのバランス練習および動��練習、さらには歩行練習へと展開していけるようなリハビリ訓練支援システムが求められている。【０００７】  ロボット技術を用いて最初に上肢リハビリ訓練装置として実用化したのは、米国ＭＩＴの上肢リハ装置（特許文献１）である。この装置は、脳卒中による上肢片麻痺患者の運動機能回復を主目的とするものであり、患者はロボットアーム先端の把持部を握り、患者の正面に垂直に置かれたディスプレイ画面の指示に従って自らの意思で上肢を繰り返し動かす内に、脳の可塑性により運動が再学習されると言う、ニューロリハビリテーションの考えに基づく装置である。しかし、アームの動きはダイレクトドライブモータで駆動されているため、モータの制御ソフト、訓練ソフト等にバグ、あるいはセンサー、制御装置等に故障があると、モータが暴走し、重大な事故を起こす恐れがある。暴走による事故を防止するため、装置には種々の安全対策が取られ、また信頼性の高い高価な部品が使われており、非常に高価な装置となっている。さらに、制御ソフトや訓練ソフトのバグを防ぐため、ソフトが固定化され、新規ソフトの開発が難しいという問題点もある。【０００８】  サーボモータなどアクティブなアクチュエータを力発生部に用いた力覚提示システムが、多数開発されている。例えば、ＦＣＳコントロールシステムズ社製のハプティックマスター（ＨａｐｔｉｃＭａｓｔｅｒ）（非特許文献１）は、基本３軸に３台のサーボモータを用いており，回転関節および直動関節を用いた３次元の力覚提示システムである。力覚提示システムは、上肢リハビリ支援システムとしても用いることができ，ハプティックマスターを用いた上肢リハビリ支援システムに関する研究が多く行われている。【０００９】  この他、商用および研究用を含め、モータ、油空圧等のアクチュエータを用いたリハビリ支援システムは数多く研究開発されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、非特許文献３５、非特許文献３６）。非特許文献６のシステムは、上肢リハビリ支援システムのみならず、下肢のリハビリ支援にも適用可能である。【０００１０】  力覚提示システムの力発生部にモータ等のアクチュエータを用いた場合、故障や暴走など不慮の事故により操作する人間に危険が及ぶ可能性がある。また、電気的、あるいはソフトウェア的に対策を施すことで安全性を高めることは可能であるが、装置やシステムが高価となる上、完全に危険性を排除することは難しい。そこで，アクチュエータレベルで安全性が確保できる機能性流体アクチュエータが開発されている（非特許文献７）。機能性流体アクチュエータは、機能性流体クラッチとその駆動部からなる。機能性流体アクチュエータを用いた上肢リハビリ支援システムＥＭＵＬが，５ヵ年ＮＥＤＯプロジェクト（１９９９年度〜２００３年度）で研究開発され、臨床評価が行われている（非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献３４のｐｐ．１１７）。【００１１】  上記の機能性流体としては、電場でそのレオロジー特性が制御できるＥＲ流体（非特許文献７、非特許文献１３）や、磁場でそのレオロジー特性が制御できるＭＲ���体（非特許文献１３）、ナノ粒子ＭＲ流体（特許文献５、非特許文献１４）などが使われる。ＥＲ流体は，絶縁性オイルに誘電微粒子を分散させたコロイド溶液で，これに電界を印加すると微粒子が鎖状構造を形成し，見かけの粘弾性が変化する機能性流体である。【００１２】  このようなアクチュエータを用いた力覚提示システムと比べて、ブレーキ等のパッシブ型力発生部を用いた力覚提示システム（特許文献６）は、操作者の加えた力に対する抗力のみを提示するため、誤って装置が操作者に危害を加えることはない。【００１３】  このような、パッシブ型力発生部を用いた力覚提示については、斉藤らのパウダークラッチを用いた力覚提示システム（非特許文献１５）の研究がある。このシステムは、１台のパウダークラッチを用いて１次元の力覚を提示している。また、古荘らは粒子系ＥＲ流体ブレーキを２台用いた２次元のパッシブ型力覚提示システムＰＬＥＭＯ−Ｐ−Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ（非特許文献１６）を研究開発した。【００１４】  本発明で使用できるパッシブ型力発生部としては、機能性流体を用いた機構がある。図１は，ＥＲ流体、ＭＲ流体またはナノ粒子ＭＲ流体など，外的な場（電場，磁場）によってレオロジー特性の変化する機能性流体を用いたパッシブ型力発生部の断面図の例を示している。図１（ａ）には円筒タイプ，図１（ｂ）には円盤タイプを示す．機能性流体ブレーキ本体１と機能性流体ブレーキ出力円筒部２または機能性流体ブレーキ出力円盤部３の間隙に機能性流体４が充填される．機能性流体４に印加する外的な場（磁場あるいは電場）を変化させることで，機能性流体ブレーキ出力円筒部２または機能性流体ブレーキ出力円盤部３に取り付けられた出力接続部５にブレーキトルクが発生する．機能性流体ブレーキ出力円筒部２または機能性流体ブレーキ出力円盤部３は，多重円筒，または多重円盤とすることで，発生力を増大させることができる。【００１５】  ＥＲ流体をゲル構造化することで全く新しい機能を有する機能性エラストマ「ＥＲゲル」を開発されている。その機能とは，電界を印加すると表面の粘着性が変化する「電気粘着効果」である（非特許文献１７）。ＥＲゲルもパッシブ型力発生部に使用することができる。【００１６】  本発明で使用できるパッシブ型力発生部としては、図２に示すパウダーブレーキやパウダークラッチもある。図２（ａ）にパウダーブレーキの基本構造を示す。図中の符号６は磁性体からなるパウダーを示し、符号７は、磁場を発生するためのコイルを示す。符号８はパウダーブレーキの回転軸を示す。符号９はパウダーブレーキのハウジングを示す。コイル７に電流を流すことによって回転軸８とハウジング９の間にブレーキトルクが発生する。また、図２（ｂ）にパウダークラッチの基本構造を示す。符号１０はパウダークラッチの１つの回転軸を示し、符号１１はパウダーブクラッチのもう１つの回転軸を示す。コイル７に電流を流すことによって回転軸１０と回転軸１１の間でトルクが伝達される。これらは、本発明で使用できるパッシブ型力発生部として使用できる。【００１７】  次に、パッシブ型力発生部を用いた力覚提示システムの構造に関する研究開発に関してまとめる。【００１８】  パッシブ型力発生部��発生できる力には制限があるため、ある自由度の力覚を実現するために必要最小限の数の力発生部しか用いていない場合、提示できる触覚、力感覚に制限が生じることがある。これに対し、ある自由度の力覚を提示するために最小限必要の数よりも多い冗長な数のパッシブ型力発生部を用いることで、最小限必要な数しか用いていない場合には提示できない精密な触覚、力感覚を提示することができる（特許文献７など）。【００１９】  このような冗長個数のパッシブ型力発生部を用いた触力覚提示システムとして、冗長個数の電磁ブレーキを用いたＤａｖｉｓおよびＢｏｏｋらのＰＴＥＲがある（非特許文献１８）。また、ＥＲ流体ブレーキ（クラッチを含む）、ＭＲ流体ブレーキ（クラッチを含む）を冗長個数用いた力覚提示システムが提案されている（特許文献７）．【００２０】  力覚提示システムは、実世界において体験する力感覚の頻度の高いものに対して、優れた力覚提示性能を持つことが要求される．最も基本的なものとして、運動方向の逆方向の力覚を提示する場合がある。例えば、粘性場における運動を実現する際には、常に把持部の運動方向の逆方向の力覚を提示する必要がある。この問題は、上記で述べたように、冗長個数のブレーキを導入することによって解決可能である。【００２１】  また、力覚提示システムに、冗長個数のブレーキを導入することなくこの問題を解決する方法が提案されている（非特許文献１９）。【００２２】  本発明にいう画像に連動した力覚とは、例えば、ボール打ちゲームの場合、画面上で飛んで来るボールに画面上の手許球（グリップの位置：グリップの動きはハンドルとアームを通してブレーキや制御器に連動）を当てに行き、手許球がボールに当たると瞬間にブレーキがかかり、グリップには手許球やボールの速度に合わせた力が、あたかもボールに当たった感覚として発生し、同時に画像上のボールも跳ね返る。画像には、ゲームだけでなく、サンディングやポイティング、軌道追跡など、理学療法や作業療法で行われる各種の訓練内容が表示（インストラクト）される。【００２３】  次に、リハビリ訓練テーブル、準３次元リハビリ支援システム、垂直ディスプレイ、および水平ディスプレイについて説明する。【００２４】  ディスプレイを見ながらリハビリを行う上肢、下肢リハビリ支援システムの多くにおいては、リハビリ訓練テーブルにほぼ垂直なディスプレイに、リハビリ訓練画面が表示される。図３に、上肢のリハビリ訓練の場合を示す。図３（ａ）は、上肢リハビリ支援システムを上から見た図である。リハビリ訓練テーブル１２上に正面に垂直に置かれた垂直ディスレイ１３を見ながら、力覚提示用アーム１４の先端に取り付けられた把持部１５を操作しながら行っているリハビリ訓練の様子を示している。図３（ｂ）は、垂直ディスプレイに表示された訓練画面の例である。画面下部の中央から目標点▲１▼〜▲５▼に向けて順番にリーチング訓練を行う。リハビリ訓練テーブル上の把持部の位置を表示する丸印１６が、目標点に到達するとことが訓練の目的である。【００２５】    図４に、下肢のリハビリ訓練の場合を示す。図４は、下肢リハビリ支援システムを上から見た図である。正面に垂直に置かれた垂直ディスプレイ１３を見な���ら、力覚提示用アームの先端に取り付けられたスリッパ状の装着部１７を操作し、水平なリハビリ訓練テーブル１２の上でリハビリ訓練を行っているリハビリ訓練の様子を示している。リハビリ訓練テーブルにほぼ垂直に配置された垂直ディスプレイに表示された訓練画面を見ながらリハビリ訓練を行う。図中の符号１８は、力覚提示機構を内蔵する箱を示す。【００２６】  例えば、ＭＩＴ−Ｍａｎｕｓ（特許文献１）、キネステージ（非特許文献６）などにおいては、水平に置かれたリハビリ訓練テーブル上をリハビリ訓練アームの把持部を握り（あるいはマジックテープ等で手を把持部に固定し）、リハビリ訓練テーブルにほぼ垂直なリハビリ訓練画面を見ながら、把持部を操作し、上肢のリハビリ訓練を行う。また、キネステージ（非特許文献６）においては、リハビリ訓練テーブルを床面に置き、力覚提示用の先端に取り付けられたスリッパ状の装着具を履き、下肢のリハビリ訓練を行うこともできる。【００２７】  ＰＬＥＭＯ−Ｐ３（非特許文献２０、非特許文献２１）においては、リハビリテーブルの角度は上向きにも下向きにも可変であり、訓練メニューに応じてある傾斜角度に固定して上肢のリハビリを行うことができる。これにより、リハビリテーブルの角度を上向きにして、高い位置の物を取る動作や、リハビリテーブルの角度を下向きにして、低い位置の物を取る動作（食事動作など）の動作の訓練などを行うことができる。そこで、日常生活動作（ＡＤＬ）の向上につながる。このようなリハビリ訓練テーブルが傾斜可能なリハビリ支援システムを、準３次元リハビリ支援システムと呼んでいる（非特許文献１１、非特許文献２０、非特許文献２１）。【００２８】    準３次元上肢・下肢リハビリ支援システムの概念図を図５に示す。図５（ａ）は、準３次元上肢リハビリ支援システムの概念図である。力覚提示機構と垂直ディスプレイ１３が取り付けられたリハビリ訓練テーブル１２が、リハビリ訓練テーブル角度調整回転軸１９の回りで回転可能となっている。訓練内容に応じてリハビリ訓練テーブルの角度は調整される。【００２９】    図５（ｂ）は、準３次元下肢リハビリ支援システムの立位における訓練の概念図である。リハビリ訓練テーブル１２は、リハビリ訓練テーブル角度調整回転軸１９の回りで回転可能となっている。リハビリ訓練画テーブルを傾斜させることができるため、斜面における下肢の訓練になる。立位訓練における姿勢保持のためアームレスト２０が取り付けられており、患者は垂直ディスプレイ１３を見ながらリハビリ訓練を行う。【００３０】  ＰＬＥＭＯ−Ｐ３において、ディスプレイは、リハビリ訓練テーブルにほぼ垂直に取り付けられており、その角度は調節可能となっている。このようなディスプレイも垂直ディスプレイと呼ぶことにする。また、リハビリ訓練テーブルに組み込まれたディスプレイを水平ディスプレイと呼ぶことにする。【００３１】  力覚の提示にブレーキを用いた準３次元上肢リハビリ支援システムＰＬＥＭＯ−Ｐ３について、簡単に紹介する。【００３２】  ＰＬＥＭＯ−Ｐ３（非特許文献２０、非特許文献２１、非特許文献３５、非特許文献３６）のリハビリ訓練画面には、図６に示すような各種のリハビリ訓練ソフトの画面が表���される。図６の（ａ）図は、ＰＬＥＭＯ−Ｐ３の基本リハビリ訓練ソフトを示す。図６（ａ）の左図は、リーチング（非特許文献２２、非特許文献３９）訓練ソフトの画面を示す。リーチング訓練は、手前から前方に向かって腕を伸ばす訓練であり、脳卒中のリハビリ訓練における基本的な訓練である。図中に示す１から１３までの番号付された丸い目標に向かって、手前前方から番号の順にリーチ（到達）動作を行う。リハビリ画面には、リハビリ訓練テーブル上の把持部１５の位置が、手先位置として表示されている。リハビリ訓練テーブル上の把持部１５を動かす時、この手先位置のマークも画面上を移動する。【００３３】  図６（ａ）の中央の図は、軌道追跡訓練の画面表示を示す。把持部を動かして、円軌道上を移動するターゲットを追跡する。図６（ａ）の右図は、バーチャルサンディングを示す。図中の球体が把持部の位置を示している。サンディングとは、傾斜したテーブル上で錘を上下に移動させる訓練であり（非特許文献３４）、図中の直方体は、サンディングの錘を示す。把持部１５には、ブレーキを用いた力覚の提示が行われており、この訓練は力の調節の訓練となっている。【００３４】  図６（ｂ）は、リンゴ摘みを模擬したリハビリ訓練ソフトであり、取ってきたリンゴを手前の長方形のテーブルに載せていく。手前の長方形のテーブルに載せられたリンゴが増えると、患者は達成感を感じ、リハビリを継続する動機付けになる。【００３５】  図６（ｃ）は、雪だるまを作ることを模擬したリハビリ訓練ソフトである。雪の球を転がしていくと雪の球は大きくなっていき、雪だるまが作れる大きさとなる。このリハビリソフトでも患者は達成感を感じることができる。【００３６】  ＰＬＥＭＯ−Ｐ３を用いて複数の脳卒中患者による臨床評価を行われ、そのリハビリにおける有効性、及び運動能力の評価機としての有効性が確認されている（非特許文献２０、非特許文献２１、非特許文献３６）。【００３７】  本発明者の一人（古荘純次）は、ＰＬＥＭＯシリーズの研究開発および臨床評価を、継続的に続けており（非特許文献１０、非特許文献１３、非特許文献１９、非特許文献２５、非特許文献３５など）、健側上肢によるアシストに関する特許文献８の共同発明者でもある。【００３８】  ヒトが、視覚により情報を得ながら、目標の位置に手先を伸ばす動作（リーチング動作）を行う場合を考える。視覚の座標で表された目標へ到達するには、脳の中で視覚座標から運動座標に変換し、腕の運動を制御する必要がある（非特許文献２３）。脳卒中ではこれらを妨げる身体図式障害や視空間性障害が出現することがある。【００３９】  従来のディスプレイを用いた上肢リハビリ支援システムでは、図３、図４に示すように、把持部の運動面であるリハビリ訓練テーブル１２の面に対して垂直のディスプレイ１３が用いられており、レベルの高い身体認識および空間認識が必要な活動となる。すなわち、身体図式障害や視空間性障害が出現した患者にとっては、訓練テーブルの面に対して垂直のディスプレイを用いたシステムによるリハビリ訓練は難易度の高いものとなる。【００４０】  身体図式障害や視空間性障害が出現した患者に対してリハビリ訓練画面を表示するために、水平ディスプレイ、垂直ディスプレイの２つのディスプレイを使用する上肢・下肢リハビリ支援システムの研究開発が行われている（特許文献４、非特許文献２４、非特許文献２５）。【００４１】  図７に、水平ディスプレイ、垂直ディスプレイの２つのディスプレイを使用する上肢リハビリ支援システムおよび下肢リハビリ支援システムの概念図を示す。図７（ａ）は、上肢リハビリ支援システムの場合であり、図７（ｂ）は、下肢リハビリ支援システムの場合である。符号２１は、リハビリ訓練テーブルに組み込まれた水平ディスプレイを示す。垂直ディスプレイ１３には、各種の情報や遠景を表示することなどが提案されている（特許文献４）。【００４２】  図３は、リーチング訓練を上肢リハビリ支援システムの垂直ディスプレイを見ながら行った場合であり、図７（ａ）は、同じリーチング訓練を水平ディスプレイを見ながら行った場合である。これらの図の比較からわかるように、水平ディスプレイを用いた訓練では、視覚的な認識と実際の運動が一致するという利点のため、身体図式障害や視空間性障害が出現した患者の訓練にも適用しやすくなる。【００４３】  特許文献４の「水平・垂直ディスプレイを用いた上肢・下肢リハビリ訓練装置」では、「身体図式障害や視空間性障害が出現した患者にとっては、訓練テーブルの面に対して垂直のディスプレイを用いたシステムによるリハビリ訓練は難易度の高いものとなる。」というのが、発明が解決しようとする課題であった。また、特許文献４の発明の効果としては、次の３点であった。【００４４】  リハビリ訓練テーブルに組み込まれた水平のディスプレイでは，視覚的な認識と実際の運動が一致するため。訓練遂行に求められる身体認識や空間認識レベルは低くなる。【００４５】  上肢のリハシステムにおける水平ディスプレイ（リハビリ訓練テーブルに埋め込まれたディスプレイ）では、患者の上肢が視野に入り運動の視覚フィードバックも得られるため、高い訓練効果が期待できる。【００４６】  また、下肢のリハシステムにおける水平ディスプレイ（リハビリ訓練テーブルに埋め込まれたディスプレイ）では、患者の下肢が視野に入り運動の視覚フィードバックも得られるため、高い訓練効果が期待できる。【００４７】  次に、脳卒中のリハビリの考え方、リハビリにおける両手動作の重要性、および脳卒中の片麻痺におけるリハビリの考え方とその装置について簡単にまとめる。【００４８】  リハビリの運動プログラムは，他動的に関節を動かすことから始まり，単純な運動から徐々に複雑な運動を行うプロセスをとることが一般的である．この中には，セラピストが患者の麻痺した部分を動かすことに加え，患者自身が非麻痺側の上肢で麻痺肢を動かす自己介助で他動運動を行うものも含まれている．これにより，関節の拘縮を防止するばかりでなく，高次脳機能障害からくる身体認知の障害に対してもアプローチが可能である。【００４９】  従来，脳卒中に伴う運動機能障害の回復は約６ヶ月で頭打ちに達すると言われてきた．しかし，近年のニューロリハビリテーションの研究において，慢性期の患者であっても，脳の可塑性によって運動機能等の回復が可能であることが証明された。また，上肢機能の回復とＡＤＬ（Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｄａｉｌｙ  Ｌｉｖｉｎｇ）の改善には相関が大きいことなどから、上肢のリハビリテーションの継続の重要性はますます増加していく。【００５０】  また，入院が長期であることや高齢等のため，体力及び気力が低下した人々にはリハビリテーションにおける長時間の機能回復訓練は，肉体的・精神的に苦痛が伴うものであり，継続して訓練を行うことは努力を要する。特に病院や施設などからの退院後は，訓練を怠りやすいと言われている。リハビリテーションを行う理学療法士や作業療法士は，１人で多くの患者の治療にあたるのが現状であり，退院後の症状の軽い患者や在宅で通院リハビリを行っている患者には十分な対応は困難である。【００５１】    このような状況において，近年ロボット技術やＶＲ技術を応用したリハビリテーション・福祉機器が提案され，同分野における問題解決の一役を担うことが期待されている。また，脳卒中ガイドライン２００９では上肢の麻痺が中等度以下の患者に対して，特定の訓練（麻痺側上肢のリーチ運動，メトロノームに合わせた両上肢の繰り返し運動，目的志向型運動，イメージ訓練など）を積極的に繰り返し行うと麻痺肢の機能改善が得られるとしている（非特許文献２９）。【００５２】  行動学的な同一性からすると，両腕運動とは右腕運動と左腕運動の組み合わせだと見なすことができよう．この極めて自然な解釈は，従来，腕を駆動する脳内制御過程にまで敷衍されてきた。野崎らは，この一見同じにみえる腕の運動が実は「運動学習」という窓から見ると必ずしも同一ではない，すなわち，両腕運動は単なる右腕運動と左腕運動の組み合わせでないことを明らかにしている（非特許文献３３）。【００５３】  Ｃａｒｒらは、両上肢は日常的な機能の大半で協調的に動くので、両手動作のトレーニングはとくに重要であるとしている（非特許文献の  ｐｐ．１６８）。また、両手動作のプラクティスなしには、機能的に効果的な両手の使用が自動的に獲得されることは期待できないだろう。それゆえ、両手動作のトレーニングは早期に、患者が障害肢で単純な運動を制御できるようになったらすぐに開始されるべきであると、文献を紹介しながら述べている（非特許文献のｐｐ．１６８）。【００５４】  さらに、Ｃａｒｒらは、最も一般的な課題は、片手ではなく両手によって遂行される。両手動作においては、両上肢が協調的に機能することが必要であり、把握されたり操作されたりする対象物が両上肢の連結物になるので、相互作用は複雑である。臨床プラクティスでは、両上肢の協調性が要求されることを心に留めておく必要がある。このことは、特に片麻痺患者のリハビリテーションでは重要で、トレーニングは患肢における筋活動再獲得のためのエクササイズと同様に、両手活動のプラクティスを含まなければならないとしている（非特許文献のｐｐ．１４３）。【００５５】  両手動作によるリハビリ訓練に関する論文のレビューが，Ｗａｌｌｅｒら（非特許文献３０）、Ｃｏｕｐａｒら（非特許文献３１）によって行われている。【００５６】  両手動作は麻痺の回復を促通するという知見から，Ｂｕｒｇａｒらは麻痺側上肢の手関節と前腕を装具で支持し，麻痺側上肢と非麻痺側上肢の左右鏡面対象動作を実現するロボット訓練機器ＭＩＮＥを開発し，脳卒中慢性期患者の肩と肘の運動機能の改善を報告している．これと類似したものとして，Ｈｅｓｓｅらは，前腕の回内・回外または手関節の掌背屈の１自由度の左右鏡面対象動作訓練を行うことができるＢｉ−Ｍａｎｕ−Ｔｒａｃｋ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ａｒｍ  Ｔｒａｉｎｅｒを開発し，脳卒中慢性期の患者で麻痺側上肢遠位部の痙性が軽減し，上肢の運動機能の改善を報告している。【００５７】  また，荒巻らは図８に示すような肩，肘，前腕手関節の両手鏡面対称動作リハビリロボットを開発し，臨床評価の結果，良好な訓練結果を得ている（非特許文献３２）。
行動学的な同一性からすると，両腕運動とは右腕運動と左腕運動の組み合わせだと見なすことができよう．この極めて自然な解釈は，従来，腕を駆動する脳内制御過程にまで敷衍されてきた．野崎らは，この一見同じにみえる腕の運動が実は「運動学習」という窓から見ると必ずしも同一ではない，すなわち，両腕運動は単なる右腕運動と左腕運動の組み合わせでないことを明らかにしている（非特許文献３３）。【００５８】  療法学の分野では、運動学習において一方の側への運動刺激が運動をしていない他方の側にも同様の効果を及ぼすことを両側性運動転移と言う。この両側性運動転移の研究によれば、課題の特性に対応した一定の学習転移の特性が認められており、本発明のように、患側上肢を健側上肢でアシストすれば患側上肢にも一定の学習移転の効果が現れることは療法学的にも大いに期待され、新しい療法や手法の道を開くものと考えられる。【００５９】  宮井は、非特許文献２６のｐｐ．６９に、次のように述べている。リハビリテーションで重要なことは、簡単な運動の反復では機能は改善せず、脳も変わらないということです。事実、Ｎｕｄｅ博士のリスザルの実験（非特許文献２７）でも、エサを取るのが難しい小さなエサ入れの代わりに、大きなエサ入れから簡単にエサを取ることを何度繰り返しても、一次運動野の運動神経細胞の分布は変化しないことが分かっています。いまできることより少しだけ難しいことにチャレンジすることが大切で、それができればさらに少し難しいことを訓練することが、機能改善につながると、脳卒中の患者さんに対するリハビリテーションの研究でも指摘されつつあります。この指摘からわかるように、患者の状態を見ながら少しずつリハビリの課題を難しくすることが重要であり、コンピュータを導入したリハビリ支援装置においては、これは容易に実現可能である。【００６０】  長谷は、神経疾患（脳卒中など）による運動障害を治療するための学習が通常の運動スキルの学習と異なる点は、障害されていない神経制御回路を促通して、通常とは異なる運動制御の方法を学習させることにあるとしている（非特許文献２８のｐｐ．２）。すなわち、スポーツにおけるトレーニングの方法は、神経疾患（脳卒中など）による運動障害のリハビリテーションにおいても有効となる。【００６１】  ある課題をマスターするために後天的に習得される運動スキルは、運動指令に基づいた筋活動−出力−運動（軌跡）によって構成され、その運動スキルが様々な環境下で駆使された結果を、我々はパフォーマンスとして見ることができる。フィードバックとは、運動スキルを習得するために必要な感覚情報そのものであり、学習者がパフォーマンスを構築する上での拠り所である（非特許文献２８のｐｐ．３５−３６）。【００６２】  Ｃａｒｒらは、非特許文献２２の第１章「適応性のあるシステム：可塑性と回復」（ｐｐ．２−１５）において、高度で反復的なトレーニングが運動機能の回復に良い影響を与えること、および患者の自発的な関与が重要であることのエビデンスが集積されてきている、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】Ｈｏｇａｎ，ｅｔ  ａｌ．：Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｔｈｅｒａｐｉｓｔ、米国特許第５，４６６，２１３号請求書（ＭＩＴ−ＭＡＮＵＳ）
【特許文献２】リハビリテーション装置及びリハビリテーション方法、（特願２００９−０２７７７２）特開２００９−１３１６４７（モトリカ社ＲｅｏＧｏ）
【特許文献３】荒巻：上肢リハビリテーション支援装置、特許公開２０１０−２０１１１１
【特許文献４】古荘、大沼：水平・垂直ディスプレイを用いた上肢・下肢リハビリ訓練装置、特願２０１１−２９０６８２
【特許文献５】野間、阿部、内藤、菊池、古荘：磁気粘性流体及び磁気粘性流体の製造方法、特許番号４６７５３９８
【特許文献６】古荘、他：仮想現実感装置  特許番号３５８５４９８
【特許文献７】古荘、他：パッシブ型力覚提示装置、特許番号３８１９６３６
【特許文献８】小澤拓也、井上昭夫、古荘純次、今在家幹治：上肢運動機能訓練装置、特願２０１０−１８５５５５
【非特許文献】
【００６４】
【非特許文献１】Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｌｉｎｄｅ，ｅｔ  ａｌ．：“Ｔｈｅ  ＨａｐｔｉｃＭａｓｔｅｒ：ａ  Ｎｅｗ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ”、Ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｈａｐｔｉｃｓ  ２００２、１−５、（２００２）
【非特許文献２】高橋、他：上肢ロボットＲｅｏＧｏ−治療機器としての可能性と運用方法について−、バイオメカニズム学会誌（特集：ロボットのリハビリテーション医療への応用）、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、ｐｐ．８７−９２（２０１３）
【非特許文献３】春日、他：上肢運動用ロボットＫＩＮＡＲＭ（キナーム）を用いたリハビリテーション、バイオメカニズム学会誌（特集：ロボットのリハビリテーション医療への応用）、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、ｐｐ．９３−９９（２０１３）
【非特許文献４】小川、他：免荷式受動歩行装置ＬＯＫＯＭＡＴ（ロコマット）を用いた歩行リハビリテーション、バイオメカニズム学会誌（特集：ロボットのリハビリテーション療への応用）、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、ｐｐ．１１０−１１４（２０１３）
【非特許文献５】Ｓ．Ｈｅｓｓｅ  ｅｔ  ａｌ．：Ａ  ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ  ｇａｉｔ  ｔｒａｉｎｅｒ  ｆｏｒ  ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｉｔ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｖｏｌ．３７，ｐｐ．７０１−７０８，（２０００）
【非特許文献６】酒井医療機器株式会社製品総合カタログ（平成２３年度版）、ｐｐ．１５、感覚運動機能検査訓練装置「キネステージ」（２０１１）
【非特許文献７】古荘：（解説）ＥＲ流体を用いたメカトロニクスシステム、フルイドパワーシステム（日本油空圧学会誌）、Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４３９−４４５（２００１）
【非特許文献８】古荘純次，他：三次元上肢リハビリ訓練システムの開発（第１報），日本ロボット学会誌，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．５，ｐｐ．１２３−１３０（２００５）．
【非特許文献９】宮越，道免，小山，古荘，小柳：“脳卒中片麻痺患者に対する上肢機能訓練装置の使用経験”，リハビリテーション医学（日本リハビリテーション医学会誌），Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．６，ｐｐ．３４７−３５２（２００６）
【非特許文献１０】古荘純次：（巻頭言）上肢リハビリテーションロボットとその本格的実用化、Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１１１７（２０１０）
【非特許文献１１】古荘純次、他：（解説）上・下肢リハビリテーション福祉機器へのロボット技術の適用、総合リハビリテーション、Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４３９−４４５（２００７）
【非特許文献１２】古荘純次，他：（解説）ロボット・ＶＲおよび理学療法の技術を取り入れた上肢リハビリ支援システムによる訓練とその脳活動を含む評価、バイオメカニズム学会誌、Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２，ｐｐ．１０９−１１６（２００９）
【非特許文献１３】古荘純次、他：（解説）ＥＲ流体・ＭＲ流体を用いたリハビリ支援システム、日本フルードパワー学会誌、Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１，ｐｐ．１２−１５（２０１１）
【非特許文献１４】Ｎｏｍａ，Ａｂｅ，Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｆｕｒｕｓｈｏ，Ｎａｉｔｏ：Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｆｅ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ａｒｃ−ｐｌａｓｍａ  ｍｅｔｈｏｄ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．３２２，ｐｐ．１８６８−１８７１，（２０１０）
【非特許文献１５】斉藤、他：“パッシブな力覚提示手法―パウダークラッチを用いた力覚提示装置―”、日本機械学会ロボティクス、メカトロニクス講演会’９８講演論文集ＣＤ−ＲＯＭ、２ＡＩＩ１−６、（１９９８）
【非特許文献１６】Ｆｕｒｕｓｈｏ，ｅｔ  ａｌ．：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ＥＲ  ｂｒａｋｅ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｔｙｐｅ  ｆｏｒｃｅ  ｄｉｓｐｌａｙ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．７／８，ｐｐ．４２５−４２９，（２００２）
【非特許文献１７】柿沼、他：ＥＲゲルを適用した力伝達素子における片側電極の最適設計、日本機械学会論文集（Ｃ編）、Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．７３３，ｐｐ．１９２−１９９（２００７）
【非特許文献１８】Ｄａｖｉｓ，ｅｔ  ａｌ．：“Ｔｏｒｑｕｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ａ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｔｌｙ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ”、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐｐ．９５９−９６３、（１９９７）
【非特許文献１９】古荘純次、他：任意のリンク姿勢において逆向き手先抵抗力を提示可能なパッシブ型力覚提示システム「Ｎｅｏ−ＰＬＥＭＯ」の研究開発、日本機械学会論文集（Ｃ編）、Ｖｏｌ．７８，Ｎｏ．７８６，ｐｐ．１８７−１９８（２０１２）
【非特許文献２０】古荘、小澤、菊池：準３次元上肢リハビリシステムＰＬＥＭＯ−Ｐ３の研究開発、日本リハビリテーション医学会学術集会講演論文集、１−４−２１（２００９）
【非特許文献２１】小澤、古荘、菊池，赤井，福島，福田，谷田，藤川，加納：脳卒中片麻痺患者に対する上肢リハビリテーション支援システムＰＬＥＭＯ−Ｐ３の研究開発（運動機能評価・訓練および実用化機の開発に向けた検討），日本機械学会論文集、Ｃ編，ｐｐ．７６−７６２，ｐｐ．３２３−３３０（２０１０）
【非特許文献２２】Ｊ．Ｃａｒｒ、Ｒ．Ｓｈｅｐｈｅｒｄ（潮見監訳）：ニューロロジカルリハビリテーション（運動パフォーマンスの最適化に向けた臨床実践）、医歯薬出版株式会社、（２０１２）（Ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ（Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｔｏｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  （２０１０））
【非特許文献２３】脳科学大事典（編集：甘利、外山）、朝倉書店、ｐｐ．６４３、（２０００）
【非特許文献２４】古荘，吉村，小嶋，森川，横井：水平垂直ディスプレイを用いたパッシブ型下肢リハビリ支援システム，第２７回リハ工学カンファレンス，ｐｐ．５３−５４（２０１２）
【非特許文献２５】古荘純次、他：水平・垂直ディスプレイを用いた上肢リハビリ支援システム、日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会２０１３、２Ｐ１−Ｂ０８（２０１３）
【非特許文献２６】久保田競、宮井一郎編著：脳から見たリハビリ治療（脳卒中の麻痺を治す新しいリハビリの考え方）、ブルーバックス、講談社（２００５）
【非特許文献２７】Ｎｕｄｅ，ｅｔ  ａｌ：Ｓｃｉｅｎｃｅ：２７２（５２６９），ｐｐ．１７９１−１７９４（１９９６）
【非特許文献２８】長谷公隆編著：運動学習理論に基づくリハビリテーションの実践、医歯薬出版（２００８）
【非特許文献２９】脳卒中ガイドライン２００９ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓｔｓ．ｇｒ．ｊｐ／ｊｓｓ０８．ｈｔｍｌ（日本脳卒中学会ホームページ），ｐｐ．３０５−３０７（２００９）
【非特許文献３０】Ｓ．Ｍ．Ｗａｌｌｅｒ，Ｊ．Ｗｈｉｔａｌｌ：“Ｂｉｌａｔｅｒａｌ  ａｒｍ  ｔｒａｉｎｉｎｇ：ｗｈｙ  ａｎｄ  ｗｈｏ  ｂｅｎｅｆｉｔｓ？”，ＮＩＨ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ａｃｃｅｓｓ，ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１，ｐｐ．２９−４１，２００８．
【非特許文献３１】Ｆ．Ｃｏｕｐａｒ．Ａ．Ｐｏｌｌｏｃｋ，Ｆ．Ｗｉｊｃｋ，Ｊ．Ｍｏｒｒｉｓ，Ｐ．ｌａｎｇｈｏｒｎｅ：“Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｂｉｌａｔｅｒａｌ  ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ａｒｍ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ａｆｔｅｒ  ｓｔｒｏｋｅ（Ｒｅｖｉｅｗ）”，ＴＨＥ  ＣＯＣＨＲＡＮＥ  ＣＯＬＬＡＢＯ−ＲＡＴＩＯＮ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅｃｏｃｈｒａｎｅｌｉｂｒａｒｙ．ｃｏｍ，２０１０．
【非特許文献３２】荒巻晋治：脳卒中方麻痺上肢リハビリテーション支援ロボットの開発と亜急性期患者に対する訓練効果（無作為化比較試験），リハビリテーション医学（日本リハビリテーション医学会誌），ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．９，ｐｐ．６１２−６２２．２０１１
【非特許文献３３】Ｎｏｚａｋｉ  Ｄ．，Ｋｕｒｔｚｅｒ  Ｉ．，Ｓｃｏｔｔ  Ｓ．：Ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｆ  ｌｅａｒｎｉｎｇ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｕｎｉｍａｎｕａｌ  ａｎｄ  ｂｉｍａｎｕａｌ  ｓｋｉｌｌｓ  ｗｉｔｈｉｎ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ  ｌｉｍｂ，Ｎａｔｕｒｅ  Ｎｅｕｒｏｓｃｉ，９，１３６４−１３６６，２００６．
【非特許文献３４】編集主幹，里宇明元，才藤栄一，出江紳一：先端医療シリーズ３６，リハビリテーション医学の新しい流れ，先端医療技術研究所，（２００５）
【非特許文献３５】古荘純次、他：ヒトの運動機能と移動のための次世代技術開発（使用者に寄り添う支援機器の普及に向けて）、第６章上肢機能支援ロボット、第１節開発状況、株式会社エヌ・ティー・エス，ｐｐ．１２４−１３４（２０１４）
【非特許文献３６】古荘純次、他：ヒトの運動機能と移動のための次世代技術開発（使用者に寄り添う支援機器の普及へ向けて）第６章上肢機能支援ロボット第２節使用状況、株式会社エヌ・ティー・エス，ｐｐ．１３５−１４１（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００６５】    脳卒中による運動麻痺は通常、片麻痺という形現れる（非特許文献３４）。即ち、右半身の上肢、下肢が麻痺するか、あるいは左半身の上肢、下肢が麻痺するという形で現れる。麻痺を起していない側を健側（あるいは非麻痺側）、麻痺を起している側を麻痺側とよぶ。【００６６】  機能性流体ブレーキを用いた上記のＰＬＥＭＯ−Ｐ３（非特許文献２０、非特許文献２１）においては、優れた力覚を呈示でき、使用者はゲーム的感覚で訓練することができ、またコンパクトで安全性も高いが、モータなどの外力を与える手段がないため、麻痺肢（麻痺側の四肢）を自力では全く動かすことのできない患者や、ほとんど動かせない患者には、適応することが難しかった。このような患者に対して、安全に、高価な装置を使うことなく、麻痺肢のリハビリ実現することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００６７】    図８にその一例を示す同側型健側補助・両手動作システムと、図９にその一例を示す左右鏡面対象健側補助・両手動作システムが、課題を解決するための手段である。どちらもモータ等のアクチュエータを用いておらず、力覚の提示や、安全確保の手段としてブレーキのみを用いる。【００６８】    図８のシステムでは、上肢の可動域全体のリハビリ訓練が可能である。一方、図９のシステムでは、左右の上肢が中央でぶつかるため、リハビリ訓練可能域がほぼ半分となる。【００６９】    図８に示す上肢リハビリ支援システムの機構は、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線が、把持部の位置が変化しても、例えば、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、常に平行になっている健側補助・両手動作システムの機構である。このシステムを同側型健側補助・両手動作システムと呼ぶことにする。【００７０】    リンク２６、リンク２７、リンク２８、リンク２９によって、図３（ａ）に示すような上肢リハビリ支援システムの平行リンク機構を構成している。この平行リンク機構に、左右把持部平行維持機構部品Ａ３０、左右把持部平行維持機構部品Ｂ３１、左右把持部平行維持機構部品Ｃ３２、左右把持部平行維持機構部品Ｄ３３を付加することにより、把持部の位置が変化しても、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線が、平行な位置関係を維持する。【００７１】  この機構によって、左手把持部２２の中心と右手把持部の中心２３を結ぶ線が、把持部の位置が変化しても、常に平行になっている理由を次に説明する。二重軸２４の中心、固定回転軸２５の中心、回転軸３６の中心、回転軸３５の中心は、平行四辺形を構成するようにリンク長などが選ばれている。また、図８（ａ）、図８（ｂ）では見えないが、図８（ｄ）に示す、左右把持部水平維持機構部品Ｄ３３とリンク２８の間の回転軸４０、回転軸３９、回転軸３５、回転軸３８は、平行四辺形を構成するようにリンク長などが選ばれている。そこで、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線の角度は、変化することがない。ただし、図８（ｃ）は、機構の上面図の左右把持部の近辺だけを切り取ったものである。また、図８（ｂ）は、機構の正面図の左右把持部の近辺だけを切り取ったものである。【００７２】  二重軸２４の内軸、外軸は、中間の機構などを介してブレーキに接続されている。ブレーキ力を制御することによって、患者に対する力覚の提示が行われる。固定回転軸２５は、自由回転の軸となっており、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線が、把持部の位置が変化しても、常に平行になっているように付加された固定回転軸である。【００７３】  図８に示す上肢リハビリ支援システムの正面（図８（ａ）、図８（ｂ）上では、下側）に立ち、左手で左手把持部２２、右手で右手把持部２３を把持して、リハビリ訓練を行っている状況を考える。また、右側の上肢が麻痺側、左側の上肢が健側の場合について考える。【００７４】  一つの例として、麻痺側上肢である右手のリーチング訓練を行う場合を考える。リーチングとは、手前から目標点に向かって上肢を伸ばす動作である。右手が右手把持部２３を把持が困難な場合には、マジックテープ等で右手を把持部２３に固定する。次に、健側である左手で、左手把持部２２を把持して、リーチング動作を行うと、図８に示す機構により、右手は同じ方向に向かって同じ速度で、リーチング動作を行う。【００７５】  このとき、麻痺側の関節可動域は、通常、健側より狭いので、その際に麻痺側が亜脱臼等を起こす可能性がある。【００７６】  そこで、力覚提示に用いるブレーキを用いて、麻痺側把持部の移動範囲を制限することを行い、健側による無理な力が麻痺側にかかることを制限する。力覚提示に用いるブレーキの力を上回る力を健側が加えたことが、力センサーなどにより検出された際には、警告音やディスプレイに警告を出すことで防ぐ。【００７７】  図８に示すように、前方（図８（ａ）、図８（ｂ）上では、上側）へ向かってリーチング運動を行うとき、両手で物体を支えて前方へ差し出す運動の訓練にもなる。【００７８】  次に、図９にその一例を示す、左右鏡面対象健側補助・両手動作システムについて説明する。このシステムは、平行リンク型の二本のアームからなっている。左側の二重軸４２の内軸は、リンク４４につながっており、外軸は、リンク４５につながっている。また、右側の二重軸４３の内軸は、リンク４７につながっており、外軸は、リンク４６につながっている。【００７９】  左右の内軸は、図９（ｂ）に示す機構でつながっている。軸５２は、二重軸４２の内軸に対応しており、軸５３は、二重軸４３の内軸に対応している。符号５４および５５は、傘歯車ギアボックスを示す。軸５２の回転方向と軸５３の回転方向が逆になるように、傘歯車の歯は配置されている。また、回転方向は逆だが、回転数は同じとなるように、傘歯車の歯数は選ばれている。そこで、リンク４４が時計方向に回る時、リンク４７は反時計方向に同じ速度で回転する。【００８０】  リンク４５とリンク４６についても同様の構造を採用しており、リンク４５が反時計方向に回る時、リンク４６は時計方向に同じ速度で回転する。左右のアームのリンク長は全て同じなので、左手把持部２２と右手把持部２３は、左右鏡面対象運動を行う。【００８１】  図９（ｂ）において、軸５５は、傘歯車アボックス５６を貫通しており、軸５７と一体化されている。軸５７は、ブレーキ５８の出力軸と接続されている。このブレーキシステムは、二組あり、それぞれ内軸と外軸のブレーキトルクを制御する。【００８３】  図９のシステムにおいても、力覚提示に用いるブレーキを用いて、麻痺側把持部の運動範囲を制限することを行い、健側による無理な力が麻痺側にかかることを制限する。力覚提示に用いるブレーキの力を上回る力を健側が加えたことが、力センサーなどにより検出された際には、警告音やディスプレイに警告を出すことで防ぐことも考える。
【発明の効果】
【００８４】    同側型健側補助・両手動作システムを、図１０に示すように一本のアームで構成した際の問題点について述べる。把持部１５を左手で把持した場合の把持部の可動域５９を、図１０（ａ）に点線で示す。把持部１５を右手で把持した場合の把持部の可動域６０を、図１０（ｂ）に点線で示す。図１０（ｃ）に、把持部を両手で握った場合の可動域６１を、可動域５９と可動域６０の共通部分とおして、灰色でしめす。図から分るように、可動域がかなり減少する。このように、同一把持部を両手で把持すると、可動域が減少する等の問題が発生する。【００８５】  このような問題は、本発明の同側型健側補助・両手動作システムでは、発生しない。左右把持部の間隔を左右肩関節の間隔と同じとしたとき、特に、本発明の同側型健側補助・両手動作システムは、最大の運動訓練可動域を確保する。そこで、広い範囲での関節可動域訓練に対応できる。【００８６】  特許文献８、ブレーキを用いて力覚を提示するリハビリ支援システムの把持部に関する発明である。上下に長い同一把持部を両手で上下に重ねて把持するという方法を、同特許の発明の一つとしている。この方法では、図１０で述べたような可動域の減少という問題が発生する。さらに、特許文献８では、図１１に示すような方法を提案している。【００８７】  図１１（ａ）の方法は、把持部６２把持部６３を一本のリンク６５でつなぎ、リンク６５がリンク６４の先端に取り付けた回転軸６４の周りで回転する方法を示している。この方法を用いると、運動訓練可動域は、図１０（ｂ）の方法と較べると広がるが、リンク６５の回転による左右把持部の位置が不定になるという問題が発生する。本発明の方法では、このような問題は発生しない。【００８８】  図１１（ｂ）の方法は、左の把持部６２と右の把持部６３を一本のリンク６５でつなぎ、リンク６５がリンク６４の先端に取り付けた回転軸の周りで回転する方法を示している。図１１（ａ）との差異は、把持部６２と把持部６３をつなぐリンク６５の回転中心６４が、一方の把持部と重なっている点にある。この方法でも、把持部６２の位置が不定になるという問題が発生する。本発明の方法では、このような問題は発生しない。【００８９】    健側補助両手動作を支援するリハビリ支援システムの大部分のシステムでは、モータ等のアクチュエータを用いている。それに対して、本発明では、同側型健側補助・両手動作および左右鏡面対象健側補助・両手動作を機構のみで実現しており、本質安全性を有している。【００９０】  また、力覚を提示する際には、ブレーキを用いて力覚を提示しており、この点でも本質安全性を有している。【００９１】  また、このブレーキを、リハビリ訓練範囲の制限に用い、亜脱臼等を防ぐ効果もある。
【発明を実施するための形態】
【００９２】    図８に示す同側型健側補助・両手動作システムが、本発明における重要な実施形態である。通常の平行リンク型アームに、左右把持部平行維持機構部品Ａ３０、左右把持部平行維持機構部品Ｂ３１、左右把持部平行維持機構部品Ｃ３２、左右把持部平行維持機構部品Ｄ３３を付加することにより、把持部の位置が変化しても、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線が、平行な位置関係を維持する構造を採用しているため、構造がコンパクトになる。上記の付加部品をオプションとすることにより、通常の平行リンク型アームに、これらの付加部品を追加して、同側型健側補助・両手動作システムとすることもできる。右片麻痺の場合には、健側である左手で左手把持部２２を把持して、左手でアシストしながら、右側の上肢のリハビリを行う。左麻痺の場合には、逆の関係になる。
【００９３】    図１２および図１３に示す実施形態も、若干形態が異なって見えるが、図８のシステムと基本的には同じ構造である。左右把持部平行維持機構部品Ａ３０、左右把持部平行維持機構部品Ｂ３１、左右把持部平行維持機構部品Ｃ３２、左右把持部平行維持機構部品Ｄ３３を付加することにより、把持部の位置が変化しても、左手把持部２２の中心と右手把持部２３の中心を結ぶ線が、平行な位置関係を維持する。そこで、リーチング訓練等を行った場合も、図８のシステムと同様に、左右の手部は、同じ間隔を保って同じ速度で、リーチング動作の目標点へ向かう。
【００９４】    図１４、図１５のシステムは、同側型健側補助・両手動作システムであるが、図８、図１２および図１３に示す実施形態とは異なる機構となっている。回転軸７６、回転軸７８、回転軸７７、回転軸８０が平行四辺形を構成しており、部品７２は回転することなく、平面上を動く。また、回転軸８３（図１４の場合は回転軸８０）、回転軸８４、回転軸８１、回転軸８２が平行四辺形を構成しており、部品７５は、部品７２に対して回転することなく、平面上を動く。図８、図１２および図１３に示す実施形態との機能上の差異は、図１４、図１５のシステムでは、ブレーキ８６を上肢リハビリ支援システムのベース（ハッチングで示す）に取り付けることができない点にある。把持部に近い位置に重いものを配置すると、把持部から見た等価慣性が大きくなるので、ブレーキを導入する際には、望ましい実施形態とは言えない。
【００９５】    図１６のシステムは、同側型健側補助・両手動作システムとして、基本的には、図８、図１２、図１３のシステムと同じ構造である。ただし、以上の実施形態では、基本的にはリハビリ訓練面に垂直な垂直ディスプレイを採用するのに対して、図１６のシステムでは、リハビリ訓練テーブルに内蔵された水平ディスプレイ２１を用いている。水平ディスプレイを用いたシステムの一つの欠点は、把持部などが目標を隠してしまう点にある。図１６のシステムでは、符号８８で示す照準器を設けた。部品３３に照準器８８は、取り付けられている。照準器８８は、本システムでは回転しないので、照準器８８も回転せず、平行移動のみを行う。そこで、リーチングの目標点等を追跡する照準器としての役割を果たすことができる。
【００９６】    図１７は、同側型健側補助・両足動作システムに、図８の機構を採用した場合の実施形態である。符号８９および９０は、スリッパ状の装着具を示している。また、符号９１および９２は、リハビリ訓練テーブルとの摩擦を減らす機構を示している。球状のものや、摩擦抵抗の少ないテフロンの使用などが考えられる。
【００９７】    図９に左右鏡面対象健側補助・両手動作システムの実施例を示す。
【００９８】  本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の様態を採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】機能性流体ブレーキの概念図（ハウジング部を回転可能とすると機能性流体クラッチとなる）
【図２】パウダーブレーキおよびパウダークラッチ
【図３】垂直ディスプレイを用いた上肢リハビリ支援システム
【図４】垂直ディスプレイを用いた下肢リハビリ支援システム
【図５】垂直ディスプレイを用いた準３次元上肢リハビリ支援システムおよび準３次元下肢リハビリ支援システム
【図６】準３次元上肢リハビリ支援システムＰＬＥＭＯ−Ｐ３のリハビリ訓練ソフトの例
【図７】水平・垂直ディスプレイを用いた上肢および下肢リハビリ支援システム（水平ディスプレイは、リハビリ訓練テーブルに組み込まれている。）
【図８】同側型健側補助・両手動作システム
【図９】左右鏡面対象健側補助・両手動作システム
【図１０】一つの把持部を両手で把持した場合の運動可能範囲（灰色で示す）
【図１１】特許文献８における把持部の二つの例
【図１２】同側型健側補助・両手動作システム
【図１３】同側型健側補助・両手動作システム
【図１４】同側型健側補助・両手動作システム
【図１５】同側型健側補助・両手動作システム
【図１６】水平ディスプレイを用いた同側型健側補助・両手動作システム
【図１７】同側型健側補助・両足動作システム
【符号の説明】
【０１００】  １  機能性流体ブレーキ本体
２  機能性流体ブレーキ出力円筒部
３  機能性流体ブレーキ出力円盤部
４  機能性流体
５  出力接続部
６  磁性体からなるパウダー
７  磁場を発生するためのコイル
８  パウダーブレーキの回転軸
９  パウダーブレーキのハウジング
１０  パウダークラッチの一つの回転軸
１１  パウダークラッチのもう一つの回転軸
１２  リハビリ訓練テーブル
１３  垂直ディスプレイ
１４  力覚提示用アームリンク
１５  把持部
１６  リハビリ訓練テーブル上の把持部の位置を表示する丸印
１７  力覚提示用アームの先端に取り付けられたスリッパ状の装着部
１８  力覚提示機構を内蔵する箱
１９  リハビリ訓練テーブル角度調整回転軸
２０  立位訓練における姿勢保持のためアームレスト
２１  リハビリ訓練テーブルに組み込まれた水平ディスプレイ
２２  左手把持部
２３  右手把持部
２４  二重軸
２５  固定回転軸
２６、２７、２８、２９  リンク
３０  左右把持部平行維持機構部品Ａ
３１  左右把持部平行維持機構部品Ｂ
３２  左右把持部平行維持機構部品Ｃ
３３  左右把持部平行維持機構部品Ｄ
３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０  回転軸
４１  リハビリ訓練テーブルとの接触部
４２、４３  二重軸
４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１  リンク
５２、５３、５５、５７  回転軸
５４、５６  傘歯車
５８  ブレーキ
５９、６０，６１  可動域
６２，６３  把持部
６４、６５  リンク
６８，６９  ブレーキ
７０，７１，７２，７３，７４，７５  リンク
７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３，８４  回転軸
８５、８６  ブレーキ
８８  照準器
８９、９０  スリッパ状のサンダル
９１、９２  リハビリテーブルとの接触機構
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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