JP2015097714A - 運動機能回復装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上肢の屈伸運動において、神経系に複数の刺激を与え得て、患者への過度な負担をもたらすことなく、効果的な訓練を可能とする上肢の運動機能回復装置を提供する。【解決手段】 片麻痺を生じた患者の前腕を上腕に対して屈伸させて運動機能の回復を補助する運動機能回復装置である。主面の水平を維持したまま略水平面内で所定方向に往復動自在に支持され前腕を載置するための板体と、板体の上に前腕を載置させたときに上腕を把持させる把持部材と、を含む。板体に載置させた前腕を略前方に移動させて板体を移動させたときに、把持部材の移動量を板体の移動量よりも大きくするように把持部材を板体の移動方向に移動し、上腕を前腕の方向に押圧せしめる。【選択図】 図１

Description

本発明は、片麻痺を生じた患者の上肢の運動機能の回復を補助する運動機能回復装置に関し、特に前腕を上腕に対して屈伸させる上肢の屈伸運動によって運動機能の回復を補助する運動機能回復装置に関する。

脳卒中やその他の原因によって片麻痺を生じ上肢の運動機能に障害を受けてしまった場合において、その回復を目的としたリハビリテーションが行われる。かかるリハビリテーションでは、理学療法士や作業療法士（以下単に療法士と称する）によって所定の屈伸運動を患者の上肢に付与する他に、同様の屈伸運動を与える装置による訓練も併用される。装置による訓練であれば、療法士のサポートを受けられない場合にあっても、患者の自主的な訓練が可能となり、訓練量を増やすことができる。その一方で、訓練量を増やしても患者に過度の負担となってしまうと、却ってリハビリテーションの効果を得られ難いといったことも指摘される。

例えば、特許文献１では、麻痺に対する上肢のリハビリテーション装置として、視覚により情報を得ながら水平面内の目標の位置に手先を伸ばす動作を繰り返し行わせる装置を開示している。かかる装置では、より簡単な動作の繰り返しによって患者に与える負担を減じて長時間の効果的な訓練を可能とすると述べている。つまり、水平面内だけの動作の繰り返しであれば、脳内において視覚情報を垂直から水平へ座標変換する必要が無く、患者への負担を減じて効果的な訓練を出来る。詳細な装置構成として、患者の与える力に対する抗力のみを発生させるパッシブ型力発生部としてのパウダーブレーキに接続された回転軸と、回転軸に軸支された平行リンク機構と、平行リンク機構に接続された把持部とを備え、把持部をテーブル上の水平面内で自在に動かし得るようにしている。テーブル内にはディスプレイが備えられ、これに目標位置を表示させることで、患者は視覚で捕らえた目標とする位置に手先を移動させる訓練を行う。

特許文献２では、単純でありながら、より実感覚に近い動作によって上肢の効果的なリハビリテーションを与えようとする装置として、患者の手首の３自由度のうちの少なくとも１自由度の動作に対して機能性流体クラッチを介して抵抗力を与える装置を開示している。上肢の屈伸運動によって機能性流体クラッチを含む空間リンク機構に接続されるアームを能動的に平行移動させようとすると、上肢に一定の反力としての抵抗力が付与される。さらに手首の運動機能も含め、手首における３自由度の動作（伸展−屈曲、外転−内転、回外−回内）についても、同様に機能性流体クラッチを含む回転機構で抵抗力を付与できるようになっている。

ところで、療法士によるリハビリテーションの技術として、神経系に複数の刺激を与えると単独で与えた刺激の和よりも刺激が大きくなる促通現象を利用した促通反復療法が知られている。上記した上肢のリハビリテーションにかかる促通現象を利用した装置も知られている。

特許文献３では、促通現象を利用して短期間で効果的な機能回復を可能とすべく、神経系に複数の刺激を与え得る上肢のリハビリテーション装置として、上肢の外転運動を補助する装置を開示している。同装置は、患者の背面に装着される基体と、基体に装着された駆動モータによって回動操作される肩当て部とを備えている。肩当て部は患者の腋の下に差し込む下側支持片を備え、これにより肩関節部分を回動させて上肢の外転運動を補助する。また、筋肉の収縮を促すべく下側支持片により上腕を圧迫する。これにより、肩関節に複数の刺激を与えることができる。

特開２０１３−１２８７３６号公報 特開２００６−２４７２８０号公報 特開２００９−１１６１３号公報

上記したように、療法士による促通反復療法を装置に取り入れ、神経系に複数の刺激を与える上肢のリハビリテーション装置であって、患者への過度な負担をもたらすことなく、効果的な訓練を可能とする装置が求められている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上肢の屈伸運動において、神経系に複数の刺激を与え得て、患者への過度な負担をもたらすことなく、効果的な訓練を可能とする上肢の運動機能回復装置を提供することにある。

本発明による運動機能回復装置は、片麻痺を生じた患者の前腕を上腕に対して屈伸させて運動機能の回復を補助する運動機能回復装置であって、主面の水平を維持したまま略水平面内で所定方向に往復動自在に支持され前記前腕を載置するための板体と、前記板体の上に前記前腕を載置させたときに前記上腕を把持させる把持部材と、を含み、前記板体に載置させた前記前腕を略前方に移動させて前記板体を移動させたときに、前記把持部材の移動量を前記板体の移動量よりも大きくするように前記把持部材を前記板体の移動方向に移動し、前記上腕を前記前腕の方向に押圧せしめることを特徴とする。

かかる発明によれば、前腕の前方への移動のタイミングに合わせて肘関節に圧縮力を付与でき、結果として、上肢の屈伸運動において神経系に複数の刺激を与えることとなる。かかる促通反復療法により患者に短期間で効果的な訓練を提供可能である。また、板体に載置した前腕は、回内運動及び回外運動を拘束されるため、上肢の屈伸運動を前腕の回内運動又は回外運動から分離できて、随意性の高い上肢の屈伸運動を学習できる。加えて、屈伸運動を分離することで肘関節の移動方向と向きを安定させて、上記した圧縮力を安定的に付与し得る。

上記した発明において、鉛直面内で支点の周りに回動自在に軸支されたアームを更に含み、前記アームに沿って前記支点側から、前記板体、及び、前記把持部材の前記上腕を把持する環状部に接続された紐状の牽引部が接続されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡単な構成によって前腕の前方への移動のタイミングに合わせた肘関節への圧縮力の付与を可能とする

上記した発明において、前記板体は前記アームの回動に対して前記主面の水平を維持しつつその後方端部を片振りするよう２軸支持されて前記アームに接続されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡単な構成で上肢の屈伸運動を阻害せずに板体の主面の水平を維持することができて、上肢の屈伸運動を分離し、促通反復療法としての肘関節への圧縮力を安定的に付与し得る。

上記した発明において、前記アームの回動に対する抵抗力を付与する抵抗力付与手段をさらに備えることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、肘関節への圧縮力の付与に加え、前腕の前方への移動のタイミングに合わせて前腕へ抵抗力を付与でき、神経系に与える刺激の数を増してさらに効果的な訓練を与え得る。

本発明による運動機能回復装置の側面図である。 本発明による運動機能回復装置の要部の（ａ）上面図、（ｂ）側面図である。 本発明による運動機能回復装置の側面図である。 本発明による運動機能回復装置の側面図である。 上腕を前腕の方向に押圧させる原理を示す上肢の側面図である。

本発明の１つの実施例による促通現象を利用した運動機能回復装置について、図１及び２を用いて詳細を説明する。

図１に示すように、運動機能回復装置１は、床面に固定されて回動に対して抵抗トルクを付与できる抵抗付与装置２と、抵抗付与装置２の回動軸体３と、回動軸体３に下端を固定されたアーム４と、アーム４に接続される前腕載置部１０と、前腕載置部１０より上方位置にてアーム４に固定される牽引位置調整部材５とを含む。牽引位置調整部材５には使用者（患者）Ｐの上腕Ａ１を把持させるための把持部材２０が取り付けられている。

抵抗付与装置２は、アーム４の回動に対し、任意の回動角度で任意の大きさの抵抗トルクを付与できる装置であり、例えば、制御装置６に接続されたパウダーブレーキを用い得る。抵抗トルクの大きさ及び抵抗トルクを負荷させる回動角度については制御装置６にて設定可能である。

アーム４は上下に延びる棒体であり、その下端を抵抗付与装置２の回動軸体３に固定されることで回動軸体３を支点として鉛直面（図１紙面）内において回動自在である。アーム４の回動軸体３の上方には、上記したように前腕載置部１０が接続される。前腕載置部１０の詳細については後述する。

アーム４のさらに上方には、上記したように牽引位置調整部材５が固定される。牽引位置調整部材５はアーム４の回動面に対して平行で、アーム４の延びる方向に対して略垂直となる棒状部５１を含んだループ状の部材である。棒状部５１には把持部材２０の牽引位置固定具２１が棒状部５１に対してスライド可能に取り付けられ、図示しないネジ等でその位置を一時的に固定されている。つまり、牽引位置固定具２１は棒状部５１上においてその位置を調整可能である。なお、牽引位置固定具２１は、ループ状の牽引位置調整部材５の他の部位に固定できるようにしてもよい。把持部材２０は、さらに牽引位置固定具２１に一端を固定された弾性紐体２２と、弾性紐体２２の他端に固定された環状部２３とを含む。環状部２３は、例えば、面ファスナー等の図示しない固定具を備える帯状体であり、使用者Ｐの上腕Ａ１に取り外し自在に巻き付けて固定具により環状に固定することで上腕Ａ１を把持できる。

図２に示すように、前腕載置部１０は、アーム４に固定されて後方に向けて突出する固定部材１２と、これに接続される軸体１３、中継部材１４、軸体１５、ジョイント部材１６、及び、板体１１を含む。固定部材１２の上面には、アーム４の延びる方向に平行な回動軸を有する軸体１３によって回動自在に一端を支持される中継部材１４が接続されている。中継部材１４は、その他端において軸体１３の回動軸に垂直で、且つ中継部材１４の延びる方向に垂直な回動軸を有する軸体１５を備える。軸体１５は、中継部材の他端にジョイント部材１６を回動自在に支持している。ジョイント部材１６はその上面に板体１１の一端側を固定している。これにより、図２（ａ）に破線で示すように、中継部材１４及び板体１１はアーム４に対して略水平面内で回動できる。また、図２（ｂ）に破線で示すように、板体１１はさらに鉛直面内で回動できる。つまり、板体１１はその後方端部を片振りするよう、２軸支持されてアーム４に接続されている。ここで、実線にて図示するようにジョイント部材１６を水平に延ばすように位置させたときに、板体１１の主面１１ａは略水平となる。すなわち、板体１１はその長手方向（前後方向）を回動軸とした回動を拘束されている。

次に、運動機能回復装置１の使用方法及びその動作を図１、図３及び図４を用いて説明する。

まず、図１に示すように、例えば、いすに座った使用者Ｐの上肢のうち、前腕Ａ２を板体１１に載置し、ベルト１９により固定する。このとき、板体１１のジョイント部材１６側（前方）の端部に掌を位置させる。すなわち、板体１１のジョイント部材１６側と反対側（後方）の端部は肘関節Ｅの近傍に位置している。これにより、板体１１はそのジョイント部材１６側の端部を中継部材１４を介してアーム４に支持され、反対側の端部を使用者の上肢に支持される。よって、板体１１は、アーム４の回動に合わせて略水平面内で前後方向に往復動させたときに、主面１１ａの水平を維持し、主面１１aが傾くことにより与えられる使用者への過度な負担を減じ得る。

このとき、前腕は掌を下に向けて親指を内側に向けた回内位とするか、又は掌を上に向けて親指を外側に向けた回外位として板体１１に固定される。上記したように、板体１１は、その長手方向を回動軸とした回動も拘束されているので、主面１１ａの水平は維持され、前腕Ａ２の回外運動又は回内運動を拘束する。

また、把持部材２０のうち、環状部２３を使用者Ｐの上腕Ａ１に巻き付け、これを把持させる。これにより、上腕Ａ１を環状部２３及び弾性紐体２２を介して牽引位置固定具２１に接続する。環状部２３は、後述するように上腕Ａ１を前腕Ａ２に向けて押圧し肘関節Ｅに圧縮力を付与するので、上腕Ａ１の肘関節Ｅに近い側（上腕骨遠位端部側）を把持することが好ましい。

続いて、図３に示すように、使用者Ｐは前腕Ａ２を手前側（後方）に引いて、アーム４を後方に傾ける。このとき、牽引位置固定具２１と環状部２３との距離は最も近くなり、弾性紐体２２の張力が最も小さくなる。また、前腕Ａ２は上腕Ａ１に対して肘関節Ｅを支点として屈曲した姿勢となる。

さらに、図４に示すように、使用者Ｐは前腕Ａ２を前方へ押し出してアーム４を前方に傾ける。このとき、前腕Ａ２は上腕Ａ１に対して伸展した姿勢となる。つまり、前腕Ａ２の上腕Ａ１に対する屈伸運動、すなわち上肢の屈伸運動ができる。

ところで、牽引位置調整部材５はアーム４の前腕載置部１０より上方の位置に固定されており、アーム４の回動に伴う板体１１の回動半径より、牽引位置固定具２１の回動半径の方を大きくしている。そのため、アーム４を前方へ傾けたときに、板体１１の前方への移動量より牽引位置固定具２１の前方への移動量が大きくなる。つまり、板体１１の移動量より把持部材２０の移動量が大きくなる。これにより、牽引位置固定具２１から環状部２３までの距離が長くなり、弾性紐体２２の張力を大きくし、環状部２３により把持された上腕Ａ１を牽引位置固定具２１の方向に牽引する。

図５を併せて参照すると、図５（ａ）に示すように前腕Ａ２を後方に引き込むときは、上記したように弾性紐体２２に付与される張力は最も小さく、かかる張力によって環状部２３によって上腕Ａ１に力Ｆ０が付与される。これに対し、図５（ｂ）に示すように前腕Ａ２を前方に押し出したときは、上記したように弾性紐体２２の張力が大きくなる。かかる張力によって環状部２３により上腕Ａ１に牽引位置固定具２１に向けた力Ｆ１が付与される。力Ｆ１は、前方に向いた力Ｆａと上方に向いた力Ｆｂとに分解できる。分解力Ｆａは上腕Ａ１を前方に押圧し、肘関節Ｅに圧縮力Ｆａ’を付与する。

これにより、前腕Ａ２の前方への移動のタイミングに合わせて肘関節Ｅに圧縮力Ｆａ’を付与でき、上肢の屈伸運動において、筋肉の動作のための肘関節Ｅへの刺激に加え、肘関節Ｅを圧縮することによる刺激を与え得る。つまり、少なくとも肘関節Ｅの神経系に複数の刺激を与えて促通反復療法の効果を得ることができる。

なお、牽引位置調整部材５に対して牽引位置固定具２１の位置を調整することで、弾性紐体２２による上腕Ａ１の牽引方向を調整できるとともに、牽引力を調整できる。これにより、肘関節Ｅへ付与する圧縮力を調整し、前腕Ａ２の移動に対する圧縮力の付与のタイミングをも調整し得る。これにより、使用者への過度な負担を減じ得る。なお、弾性紐体２２と牽引位置固定具２１との間に紐や滑車を介在させ、牽引方向や牽引力を調整させてもよい。

ところで、上記したように上腕Ａ１を前方に押圧する力Ｆａは、環状部２３によって上腕Ａ１を牽引位置２１に向けて押圧する力Ｆ１の分力である。すなわち、牽引位置固定具２１を少なくとも環状部２３より前方の位置に調整することで、上腕Ａ１を前方に押圧する力Ｆａを作用させ得て、肘関節Ｅに圧縮力Ｆａ’を付与し得る。

また、前腕載置部１０や牽引位置調整部材５のアーム４への取付位置を調整できると好ましい。これにより、それぞれの回動半径を調整できて、板体１１と把持部材２０との前方への移動量の差も調整し得る。

また、上記したように、前腕Ａ２はその回外運動又は回内運動を板体１１により拘束される。これにより、上肢を共同運動に支配された使用者でも、上肢の屈伸運動を前腕Ａ２の回外運動又は回内運動から分離させることができる。使用者は、上肢の屈伸運動を前腕Ａ２の回外運動などとの共同運動から分離して訓練できて、これによって随意性の高い上肢の正常な屈伸運動を学習できる。また、上肢の屈伸運動を分離させたことで、肘関節Ｅの移動方向と向きを安定させることができる。すなわち、把持部材２０による肘関節Ｅへの圧縮力の付与を安定して行わせることを可能とするのである。

なお、板体１１に前腕Ａ２を回内位として固定した場合には回内運動の機能回復を期待でき、回外位として固定した場合には回外運動の機能回復を期待できる。これは、運動を拘束していても、使用者が運動中の肘関節の角度に応じた前腕の回内位又は回外位の各姿勢を認識できるからと考えられる。

なお、前腕載置部１０において（図２参照）、中継部材１４及び板体１１は軸体１３を回動軸として略水平面内で回動できるので、肘関節Ｅを外側や内側にわずかに移動させる動作を拘束せず、上記した上肢の屈伸運動をスムーズに行わせることができる。

また、アーム４は、その回動において抵抗付与装置２によって任意の位置で任意の大きさの抵抗トルクを付与される。つまり、上肢の屈伸運動に対して、前腕Ａ２にその運動方向と反対方向の抵抗力を付与できる。これにより、肘関節Ｅに付与される圧縮力に加えて抵抗力も付与される。すなわち、神経系に与える刺激の数を増してさらに効果的な訓練を可能とする。なお、このような訓練の効果を最大限に得るため、上記した牽引位置固定具２１等の調整や、抵抗付与装置２の設定を療法士に行わせることが好ましい。このような調整や設定の後、使用者は効果的な上肢の屈伸運動の訓練を自主的に行うことができる。

本実施例においては、アーム４を鉛直面内で回動させて、かかる回動に伴う板体１１と把持部材２０との回動半径の差を利用する簡単な構成で肘関節Ｅに圧縮力を付与しているが、他の構成によっても同様に肘関節Ｅに圧縮力を付与し得る。例えば、板体１１にモータとこれにより牽引される把持部材を固定し、かかる把持部材を上腕Ａ１に取り付ける。その上で、板体１１の前後の往復運動に合わせた所定のタイミングで把持部材をモータ等の動力によって前方から牽引又は後方から押圧するような構成としても肘関節Ｅに圧縮力を付与し得る。

ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

１ 運動機能回復装置
２ 抵抗付与装置
３ 回動軸体
４ アーム
１１ 板体
２０ 把持部材

Claims (4)

1. 片麻痺を生じた患者の前腕を上腕に対して屈伸させて運動機能の回復を補助する運動機能回復装置であって、
   主面の水平を維持したまま略水平面内で所定方向に往復動自在に支持され前記前腕を載置するための板体と、
   前記板体の上に前記前腕を載置させたときに前記上腕を把持させる把持部材と、を含み、
   前記板体に載置させた前記前腕を略前方に移動させて前記板体を移動させたときに、前記把持部材の移動量を前記板体の移動量よりも大きくするように前記把持部材を前記板体の移動方向に移動し、前記上腕を前記前腕の方向に押圧せしめることを特徴とする運動機能回復装置。
2. 鉛直面内で支点の周りに回動自在に軸支されたアームを更に含み、前記アームに沿って前記支点側から、前記板体、及び、前記把持部材の前記上腕を把持する環状部に接続された紐状の牽引部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の運動機能回復装置。
3. 前記板体は前記アームの回動に対して前記主面の水平を維持しつつその後方端部を片振りするよう２軸支持されて前記アームに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動機能回復装置。
4. 前記アームの回動に対する抵抗力を付与する抵抗力付与手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の運動機能回復装置。

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