(57)【要約】【課題】上肢の機能回復に用いる動作支援装置及びこの動作支援装置を用いたリハビリテーション装置であって、療法士による促通手技と同等の機能を有する動作支援装置及びリハビリテーション装置を提供する。【解決手段】動作支援装置は、患者の背面に固定的に装着する基体と、この基体に装着した駆動モータと、患者の肩に装着するとともに駆動モータの駆動軸に装着されて回動操作される肩当て部とを有する動作支援装置であって、駆動モータを、駆動軸の軸方向を平板状の肩甲骨面に対して直交させながら、駆動軸を肩甲骨の棘下窩に向けて基体に配置する。【選択図】図２
2009011613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の背面に固定的に装着する基体と、
この基体に装着した駆動モータと、
前記患者の肩に装着するとともに前記駆動モータの駆動軸に装着されて回動操作される肩当て部と
を有する動作支援装置であって、
前記駆動モータを、前記駆動軸の軸方向を平板状の肩甲骨面に対して直交させながら、前記駆動軸を肩甲骨の棘下窩に向けて前記基体に配置したことを特徴とする動作支援装置。
【請求項２】
前記駆動軸を、前記棘下窩を上下に二分割するとともに左右に二分割して形成される４つの領域のうちの肩甲棘寄りで内側縁寄りの領域に向けていることを特徴とする請求項１に記載の動作支援装置。
【請求項３】
前記肩当て部には、背面側から脇の下に当接させる支持片を設けたことを特徴とする請求項２に記載の動作支援装置。
【請求項４】
前記肩当て部には、肩甲骨の肩甲棘部分と嵌り合う凹部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の動作支援装置。
【請求項５】
前記基体には、前記患者の正面側に掛け回して前記患者に固定装着するための固定手段を設けるとともに、この固定手段には、前記患者の胸骨部分に当接させる胸当て部を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の動作支援装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の動作支援装置と、
この動作支援装置の前記駆動モータの駆動制御を行う制御部と、
前記動作支援装置の前記肩当て部が装着された方の上肢の動きを検出する検出部と
を備え、
前記検出部で検出した前記上肢の動きに基づいて前記駆動モータを駆動させる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、動作支援装置及びリハビリテーション装置に関し、特に腕の動きに連動して動く肩甲骨を中心とした肩回りの動作を支援する動作支援装置及びリハビリテーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脳卒中などのように脳を患った際には、身体に麻痺が残る場合があることが知られている。このような麻痺は、リハビリテーションによって日常生活に大きな支障をきたさないレベルに回復できる場合が多く、麻痺の症状に応じて様々なリハビリテーションの方法が提案されている。
【０００３】
特に、身体を意志通りに動かせなくなる運動麻痺では、脳からの動作命令に対する筋肉の収縮反応が極端に鈍くなっていたり、あるいは筋肉の拘縮が生じていたりするため、脳からの動作命令に応じて身体を外的な力添えによって運動させ、運動神経及び筋肉を外的に刺激することにより動作命令と筋肉動作の関連性を再学習させて機能回復を図っている。
【０００４】
このように、身体を外的な力添えによって運動させる場合には、患者に麻痺部分の身体を動かしているという感覚を抱かせることにより、機能回復の効果の向上が図れることが知られており、麻痺した身体部分が正常に動いている映像を患者に見せながら、麻痺部分の身体を強制的に運動させてリハビリテーションを行う装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、身体を動かす場合には、所定部位の１つの筋肉を単に運動させているのではなく、その筋肉の周囲に位置した筋肉を一緒に動かしたり、あるいは重心移動を含めて姿勢を変化させたりすることによって所定の動作が可能となっていることが多く、１つの筋肉を単に運動させるような装置ではその部分の動きのみを改善することはできたとしても、自然で円滑な動きができるようになるとは限らない場合があった。
【０００６】
そこで、通常のリハビリテーションでは、促通手技という方法が用いられている。促通手技とは、患者の体の動きに合わせて、療法士が麻痺部分を傾けたり回転させたりすることによって麻痺部分の筋肉の収縮を引き出して、各筋肉を互いに関連させながら動作を行わせるものであり、これにより正しい身体の動かし方を再学習させているものである。
【特許文献１】特開２００７−０２０８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
身体に生じた麻痺のうち、腕の上げ下げを阻害する麻痺は、日常生活において最大の障害となりやすく、最も機能回復が望まれる麻痺でありながら、腕の上げ下げには、腕の筋肉だけでなく、肩回りの筋肉の機能回復が不可欠であり、しかも腕の筋肉と肩回りの筋肉とが協調して動く必要があって、療法士による促通手技によらなければ、効果的な機能回復、及び機能回復に要する時間の短縮化が困難であった。
【０００８】
しかしながら、促通手技を行うためには身体の運動を熟知した療法士が不可欠であって、慢性的な人手不足の状態となっているために、患者に対して効果的に促通手技によるリハビリテーションを受けさせることができないことがあった。
【０００９】
また、療法士のもとでしか促通手技によるリハビリテーションを受けることができないために、在宅でのリハビリテーションもほぼ不可能であり、短期間での機能回復を困難なものとしていた。
【００１０】
本発明者らは、このような現状に鑑み、上肢の機能回復において、療法士による促通手技と同等の機能を有する動作支援装置及びリハビリテーション装置を提供することにより、短期間で効果的な機能回復を可能とすべく研究開発を行って本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の動作支援装置では、患者の背面に固定的に装着する基体と、この基体に装着した駆動モータと、患者の肩に装着するとともに駆動モータの駆動軸に装着されて回動操作される肩当て部とを有する動作支援装置であって、駆動モータを、駆動軸の軸方向を平板状の肩甲骨面に対して直交させながら、駆動軸を肩甲骨の棘下窩に向けて基体に配置した。
【００１２】
さらに、本発明の動作支援装置では、以下の点にも特徴を有するものである。
（１）駆動軸を、棘下窩を上下に二分割するとともに左右に二分割して形成される４つの領域のうちの肩甲棘寄りで内側縁寄りの領域に向けていること。
（２）肩当て部には、背面側から脇の下に当接させる支持片を設けたこと。
（３）肩当て部には、肩甲骨の肩甲棘部分と嵌り合う凹部を設けたこと。
（４）基体には、患者の正面側に掛け回して患者に固定装着するための固定手段を設けるとともに、この固定手段には、患者の胸骨部分に当接させる胸当て部を設けたこと。
【００１３】
また、本発明のリハビリテーション装置では、前記動作支援装置と、この動作支援装置の駆動モータの駆動制御を行う制御部と、動作支援装置の肩当て部が装着された方の上肢の動きを検出する検出部とを備え、検出部で検出した上肢の動きに基づいて駆動モータを駆動させることとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の動作支援装置では、患者の背面に固定的に装着する基体と、この基体に装着した駆動モータと、患者の肩に装着するとともに駆動モータの駆動軸に装着されて回動操作される肩当て部とを有する動作支援装置であって、駆動モータを、駆動軸の軸方向を平板状の肩甲骨面に対して直交させながら、駆動軸を肩甲骨の棘下窩に向けて基体に配置したことによって、１つの駆動モータで肩の正確な動作を支援することができ、比較的小型で、コンパクトとすることができる。
【００１５】
したがって、患者に動作支援装置を装着した際に、動作支援装置の重量によって患者に過度の負荷がかかることなく動作支援装置を使用することができる。
【００１６】
また、この動作支援装置と、この動作支援装置の駆動モータの駆動制御を行う制御部と、動作支援装置の肩当て部が装着された方の上肢の動きを検出する検出部とを備え、検出部で検出した上肢の動きに基づいて駆動モータを駆動させるリハビリテーション装置とした場合には、療法士のサポートを受けることなくリハビリテーションを行うことができ、いつでも自由にリハビリテーションを行うことができるので、機能回復効果を著しく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の動作支援装置は、患者の背面に固定的に装着する基体と、この基体に装着した駆動モータと、患者の肩に装着するとともに駆動モータの駆動軸に装着されて回動操作される肩当て部とを有し、この動作支援装置を患者に装着させることにより、駆動モータの駆動にともなって、患者の肩に装着した肩当て部を回動させて肩の動作を支援可能としているものである。
【００１８】
また、本発明のリハビリテーション装置は、この動作支援装置と、この動作支援装置の駆動モータの駆動制御を行う制御部と、動作支援装置の肩当て部が装着された方の上肢の動きを検出する検出部とを備え、検出部で検出した上肢の動きに基づいて駆動モータを駆動させて、療法士のサポートを受けることなくリハビリテーションを可能としているものである。
【００１９】
特に、動作支援装置では、駆動モータの駆動軸の軸方向を、肩甲骨の棘下窩に対して直交させながら棘下窩に向けて駆動モータを基体に配置することにより、一見すると極めて複雑な運動をしているように見える肩部分の動きを１つの駆動モータでアシストでき、動作支援装置を小型で、コンパクトとすることができる。
【００２０】
すなわち、本発明者らは、動作支援装置の開発において、外転（アブダクション）運動の場合における肩関節の動きを解析した結果、この外転運動を１つの駆動モータでアシストできることを知見し、これを利用しているものである。
【００２１】
具体的には、被験者の肩及びその周囲に、カメラで位置を読み取るための標識を複数装着し、肩関節を運動させた場合の各標識の移動軌跡のデータを採取した。
【００２２】
この採取された移動軌跡のデータを解析したところ、各標識の移動軌跡はそれぞれ所定の仮想球面でフィットすることでき、しかも、各仮想球面は、半径がそれぞれ異なるものの中心位置がほぼ同じ位置であることが判明した。すなわち、各標識の移動軌跡は、多重仮想球面でフィットできることが判明した。
【００２３】
したがって、動作支援装置では、患者の肩に装着する肩当て部を、多重仮想球面の中心を通る回転軸回りで回転運動させることにより、上肢を外転運動させることができることが判明した。
【００２４】
このことは、１軸だけで上肢の外転運動を再現できることを示しており、１つの駆動モータで上肢を外転運動させる動作支援装置を構成できることを示している。
【００２５】
そこで、本発明者らは、患者の背面に固定的に装着する基体と、患者の肩に装着する肩当て部と、この肩当て部を回動操作する１つの駆動モータとで動作支援装置を構成した。
【００２６】
ここで、駆動モータは、肩当て部を多重仮想球面の中心を通る回転軸回りで回動運動させるために、駆動モータの駆動軸の軸方向を、平板状の肩甲骨面に対してほぼ直交させるとともに、駆動軸を肩甲骨の棘下窩に向けて設けている。
【００２７】
なお、駆動モータの駆動軸の軸方向は、肩甲骨面に対して完全な直交状態となっている必要はなく、肩甲骨面の法線方向に対して駆動軸の軸方向が±５°程度までずれていてもよく、この程度の誤差を含んでいるものとする。
【００２８】
駆動軸は、肩甲骨の棘下窩に向けて設ける必要があり、特に、棘下窩は比較的面積が大きいため、図１に示すように、棘下窩11を上下に二分割するとともに左右に二分割して形成される４つの領域のうちの肩甲棘12寄りで内側縁13寄りの領域に向けている。図１は、左肩の肩甲骨を背面側から示しており、図１中の14が４分割した棘下窩11の肩甲棘12寄りで内側縁13寄りの領域である。
【００２９】
このように、駆動モータを設けることにより、動作支援装置では、１つの駆動モータで上肢の外転運動をアシストすることができ、効果的にリハビリテーションが行える動作支援装置を提供することができる。
【００３０】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図２は、本実施形態の動作支援装置Ａである。
【００３１】
動作支援装置Ａは、患者の背中に当接させる平板状の基体21と、この基体21の右側上端から左側下端に架け渡した固定手段であるベルト22と、基体21の所定位置に設けた支持部23に装着した駆動モータ24と、患者の肩に装着するとともに駆動モータ24の駆動軸24aに装着されて回動操作される肩当て部25を備えている。
【００３２】
基体21は、患者の背中にできるだけ広い面積で当接させる平板体としている。この基体21を患者の背中に当接させることにより患者の姿勢を正し、後述する駆動モータ24の取り付け角度が適正な角度を維持できるようにしている。なお、図２では、説明の便宜上、厚肉の板体を用いているように描いているが、剛性を有する適宜の棒材あるいはＬ字アングル材などで所定形状の枠体を形成し、この枠体における患者の背中との当接面に板体を貼付けて構成してもよい。
【００３３】
基体21には、左側下端に前方に向けて突出させた左側ガイド21aを設けており、また、図５に示すように、右側下端にも前方に向けて突出させた右側ガイド21bを設けており、左側ガイド21a及び右側ガイド21bにより、基体21が患者の背面からずれることを防止している。
【００３４】
図２中、21cは、基体21の右側上端に上方に向けて突設した上部突出片であり、この上部突出片21cにベルト22の一端を装着し、他端を左側ガイド21aの前端に装着している。
【００３５】
本実施形態の動作支援装置Ａは左肩用の装置としているため、基体21は左肩の運動時に衣服の擦れ合いが生じないように、左肩部分を切り欠いている。
【００３６】
ベルト22は、上述したように、一端を上部突出片21cに装着し、他端を左側ガイド21aの前端に装着することにより、動作支援装置Ａを装着した患者の前面に襷掛け状に位置させ、ベルト22の中途部に設けた胸当て部22aを患者の胸骨部分に当接させて、動作支援装置Ａを安定的に装着可能としている。図示していないが、ベルト22には適宜の長さ調整手段を設けて、長さの調整を可能としている。
【００３７】
基体21に設けた支持部23は、本実施形態では、左肩の下方位置に設けた第１支持体23aと、この第１支持体23aに装着した平板状の第２支持体23bと、この第２支持体23bに立設した第３支持体23cとで、構成している。なお、支持部23は、第１支持体23aと、第２支持体23bと、第３支持体23cとで構成する場合に限定するものではなく、後述する駆動モータ24の取り付け角度を適正な角度とすることができればどのように構成してもよい。
【００３８】
第１支持体23aは、基体21の後方に向けて基体21に突設しており、第３支持体23c及び第２支持体23bを介して、駆動モータ24の重量、肩当て部25の重量、及び肩当て部25で支持される患者の上肢の重量を支える必要があるため、所定の剛性を有している。
【００３９】
第２支持体23bは、基体21に対して直交させながら、左右方向には略水平状態として第１支持体23aに装着して、第３支持体23cにおける角度調整の基準面としている。
【００４０】
第３支持体23cは、本実施形態では、互いに直交する第１平板23c-1と第２平板23c-2とを有するＬ字アングル材で構成し、第２平板23c-2の下端には、第２支持体23bに接合させる接合片23c-3を設け、この接合片23c-3を第２支持体23bに接合することにより、第３支持体23cを第２支持体23bに立設している。
【００４１】
第３支持体23cは、第１平板23c-1を患者の背中に向けて立設しており、第１平板23c-1の所定位置に駆動モータ24を装着している。
【００４２】
ここで、第３支持体23cは、図３に示すように、前傾姿勢として立設して、駆動モータ24の回転軸24aの軸方向を水平方向よりも下向きとしている。本実施形態では、水平方向と約８．６°の角度としている。
【００４３】
さらに、第３支持体23cは、図４に示すように、駆動モータ24の回転軸24aの軸方向を、左右方向において内向きとすべく、第１平板23c-1を内向きとして立設している。本実施形態では、前後方向と約２６．２°の角度としている。
【００４４】
この第３支持体23cの傾きは、肩甲骨を平板状と見なした場合の肩甲骨面が、身体の左右方向、及び垂直方向に対してそれぞれ傾斜しているためであり、上記した第３支持体23cの第１平板23c-1に駆動モータ24を装着することによって、駆動モータ24の回転軸24aの軸方向を肩甲骨面に対して直交させながら、回転軸24aを肩甲骨の４分割した棘下窩11の肩甲棘12寄りで内側縁13寄りの領域に向けることができる。
【００４５】
特に、この第３支持体23cにおける傾きは、第２平板23c-2の下端に設ける接合片23c-3の取り付け形状によって規制されるので、接合片23c-3の第２平板23c-2への取り付け作業を注意して行うだけで、駆動モータ24の回転軸24aの軸方向を比較的容易に適正な方向とすることができる。
【００４６】
なお、第３支持体23cにおける傾きは、患者の身体の大きさや骨形状などの個人差に基づいて適宜調整してよく、上記の角度の傾きに限定するものではない。
【００４７】
駆動モータ24は、回転軸24aに装着した肩当て部25、及びこの肩当て部25が装着された上肢を回動させることができる程度のトルクを有するものを使用している。
【００４８】
肩当て部25は、本実施形態では、患者の肩甲骨部分に当接させる当接板25aと、この当接板25aから患者の肩の上側面に沿わせて設ける上側支持片25bと、患者の脇の下部分に差し込む下側支持片25cと、当接板25aと駆動モータ24の回転軸24aとを連結する連結片25aとで構成している。肩当て部25は、当接板25aと、上側支持片25bと、下側支持片25cと、連結片25aとで構成する場合に限定するものではなく、患者の肩を支持して駆動モータ24によって肩関節部分を回動させることができればどのような構成してもよい。
【００４９】
上側支持片25bは、本実施形態では所定の大きさの平板板で構成し、患者の肩甲骨部分に当接する方の面に、肩甲骨部分の形状に沿わせて凹みを設けて肩甲骨部分に合致しやすくしている。
【００５０】
特に、肩甲骨は肩甲棘12が後方に突出しており、上側支持片25bにはこの肩甲棘12部分と嵌り合う凹部（図示せず）を設けている。肩甲棘12は左右方向に延伸しているので、上側支持片25bに設けた凹部を肩甲棘12に嵌め合わせることにより、上側支持片25bによって肩部分をスムーズに回動させることができる。
【００５１】
上側支持片25bは、上側支持片25bに装着しており、患者の肩の上側面に沿わせて設けているので、上肢を回動させる際に患者が無意識に肩部分を上方向に引き上げる動作を行うこと抑制でき、正しい動作に導くことができる。
【００５２】
下側支持片25cは、本実施形態では、患者の肩の上側面に沿わせて湾曲形状とした上側支持片25bの下端に設けており、前方に向けて突出形状として患者の脇の下部分に差し込み可能としている。
【００５３】
下側支持片25cは、患者の脇の下に深く差し込む必要はなく、１ｃｍ程度差し込むだけでも十分であり、駆動モータ24による肩当て部25の回動によって上肢を上方に外転させる際に、二の腕に軽い圧迫感を与えて筋肉の収縮を促し、上肢の上方への外転を促している。
【００５４】
したがって、患者にとっては、駆動モータ24によって強制的に上肢を外転させられるのではなく、自分の意志で上肢を外転させることとなるので、機能回復の効果を高めることができる。
【００５５】
動作支援装置Ａは、このように構成することにより、療法士がいなくても患者がリハビリテーションを行うことができ、例えばこの動作支援装置Ａを装着した複数の患者を１人の療法士が担当することも可能であり、より多くの患者がリハビリテーションを受けることができるようにすることができる。
【００５６】
さらに、図５に示すように、動作支援装置Ａを装着した患者を撮影するカメラＣと、このカメラで撮影された画像を解析する解析装置Ｄを設けることにより、療法士を必要としないリハビリテーション装置とすることもできる。
【００５７】
ここで、カメラＣは、患者の上肢の動きを検出する検出部であって、肩当て部25が装着された上肢には、肩部、肘部、手首部などにそれぞれ肩部マーカーM1、肘部マーカーM2、手首部マーカーM3を装着し、カメラＣはこれらの各マーカーM1,M2,M3を逐次撮影し、撮影された画像を解析装置Ｄに逐次入力している。
【００５８】
解析装置Ｄでは、カメラＣから逐次入力された画像を逐次解析して各マーカーM1,M2,M3の位置を検出するとともに、各マーカーM1,M2,M3の移動状態から上肢の状態を検出している。
【００５９】
さらに、解析装置Ｄは、検出された上肢の状態から、肩部分の姿勢が適正な状態となるように肩当て部25を回転させるべく駆動モータ24を制御する制御信号を出力し、この制御信号に基づいて駆動モータ24を駆動制御している。
【００６０】
解析装置Ｄは、本実施形態ではパーソナルコンピュータであるが、専用の制御装置としてもよく、駆動モータ24の制御部として機能している。
【００６１】
このように、リハビリテーション装置では、患者の上肢の状態から、肩関節部分の状態を動作支援装置Ａによって適正な状態に強制できるので、療法士がいない状態でも正しくリハビリテーションを行うことができ、在宅でのリハビリテーションの実施を可能とすることができる。
【００６２】
前述した動作支援装置Ａは、リハビリテーション装置として用いているが、動作支援装置Ａはリハビリテーション装置として用いられる形態に限定するものではなく、駆動モータ24の出力を大きくすることにより、いわゆるパワースーツなどのようなパワーアシスト装置として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】肩甲骨の説明図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる動作支援装置の説明図である。
【図３】駆動モータの取り付け状態の説明図である。
【図４】駆動モータの取り付け状態の説明図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるリハビリテーション装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ    動作支援装置
21    基体
21a   左側ガイド
21b   右側ガイド
21c   上部突出片
22    ベルト
22a   胸当て部
23    支持部
23a   第１支持体
23b   第２支持体
23c   第３支持体
23c-1 第１平板
23c-2 第２平板
23c-3 接合片
24    駆動モータ
24a   駆動軸
25    肩当て部
25a   当接板
25b   上側支持片
25c   下側支持片
25a   連結片
【図１】
2009011613.tif 000003
【図２】
2009011613.tif 000004
【図３】
2009011613.tif 000005
【図４】
2009011613.tif 000006
【図５】
2009011613.tif 000007