特許 5884099 運動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5884099

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】運動装置

(51)【国際特許分類】

   A63B 23/04 20060101AFI20160301BHJP

   A63B 21/015 20060101ALI20160301BHJP

   A63B 22/04 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   A63B23/04 Z

   A63B21/015

   A63B22/04

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-174833(P2011-174833)

(22)【出願日】2011年8月10日

(65)【公開番号】特開2013-34755(P2013-34755A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2014年8月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100095360

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 英二

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147762

【弁理士】

【氏名又は名称】藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】落合 直之

(72)【発明者】

【氏名】坂根 正孝

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 浩史

(72)【発明者】

【氏名】清水 如代

【審査官】 砂川 充

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１３５２４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１３０２５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−３４５９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６５５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０５３２６４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｂ １／００−２６／００

Ａ６１Ｈ １／００− ５／００

Ａ６１Ｈ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の足を保持するホルダと、前記ホルダを移動可能に保持する移動制御機構とを備え、
前記ホルダは左ホルダおよび右ホルダを備え、
前記移動制御機構が、患者の一方の足側から他方の足側へ向かう左右方向成分に沿う軸回りに前記ホルダを旋回可能であり、爪先側および踵側の一方から他方に向かう前後方向成分に沿う軸回りに前記ホルダを旋回可能であり、前記前後方向成分に沿う軸回りに対しては、前記左ホルダと前記右ホルダとを同調して移動させることを特徴とする運動装置。

【請求項2】

前記左右方向成分に沿う軸回りに対しては、前記左ホルダと前記右ホルダとを同調して移動させない請求項１に記載の運動装置。

【請求項3】

前記左右方向成分に沿う軸は、前記左右方向成分と前記前後方向成分とに略垂直な垂直方向成分から見たとき、前記ホルダと重なる位置に設けられ、前記前後方向成分に沿う軸は、患者の正中矢状面上に設けられる請求項１又は２に記載の運動装置。

【請求項4】

前記移動制御機構が、前記ホルダの動きに抗する抵抗力を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動装置。

【請求項5】

前記移動制御機構が、前記ホルダを緩徐に移動させるための速度調節手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動装置。

【請求項6】

前記ホルダが、足底弓に嵌合する丘状部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動装置。

【請求項7】

前記移動制御機構を患者の寝台上に着脱自在に固定する固定具を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動装置。

【請求項8】

患者の正中矢状面に合わせられる基準を有し、
前記移動制御機構が、前記基準を中心として、前記左ホルダと前記右ホルダとを移動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の運動装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載の運動装置を備えたことを特徴とする寝具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下肢の運動装置に関するものであり、さらに詳しくは下肢を動作させる運動装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、人工股関節全置換術後および人工膝関節全置換術後に、血栓の発生を低減させるための研究が進められている。例えば人工股関節全置換術後または人工膝関節全置換術後に脚を長期間静置させたままにした場合では、下肢の静脈に血栓が形成されてしまうことがあった。静脈内に血栓が形成されるとエコノミークラス症候群に代表されるように、虚血や梗塞などの危険性が高まり、重体に陥る危険性もある。そこで、血栓の形成を防止するために下肢を運動させることが考えられたが、実際には、例えば特許文献１に示されるような常時下肢を圧迫する弾性ストッキングや、特許文献２に示されるようなバルーン状のエアバッグ構造体を膨縮させて下肢を間欠的に圧迫する装置が術後の入院期間中に用いられることがほとんどであり、この弾性ストッキングや圧迫装置を用いることにより、血栓の形成割合を低減している。

【0003】

しかしながら、血栓の形成に関してより高い抑制効果を期待する場合には、下肢を実際に動かす必要があり、可能であれば患者が自力（自動ともいう）で下肢を動かすことが好ましいと考えられているが、弾性ストッキングや圧迫装置を用いた運動では下肢を自力で動作させることがなく、このため、血栓形成の抑制に関してはある程度の効果しか期待することができなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−０７６２５０号公報

【特許文献2】国際公開第２００８／０４４４００号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、患者が自力で下肢を動かすことにより静脈血栓のリスクを減じることができるという考察に基づき、患者が自力で下肢の動作が可能な装置を提供して下肢の外科手術後における静脈血栓症の発症を防ぐことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、本発明の運動装置は、
患者の足を保持するホルダと、
前記ホルダを移動可能に保持する移動制御機構とを備えることを特徴とする。
このとき、前記移動制御機構は、
一方の足側から他方の足側へ向かう左右方向成分と、
爪先側および踵側の一方から他方に向かう前後方向成分と、
前記左右方向成分と前記前後方向成分とに略垂直な垂直方向成分と、
のうちの少なくともいずれか１つの方向成分を有する方向に前記ホルダを移動可能に保持してもよい。
また、前記移動制御機構が、左ホルダの移動および右ホルダの移動を同調させることが好ましい。同調時の足の移動態様としては、両足を必ずしも同じ方向へ移動させる必要はなく、一方が前方へ動くときに他方が後方へ動く、一方が左側へ動くときに他方が右側へ動くなど、それぞれの足が異なる方向へ動くようにしてもよい。
また、前記ホルダは、足底弓に嵌合する丘状部を有してもよい。
さらに、上記の移動制御機構は、前記ホルダに抵抗を与えて移動させるための手段を備えることもできる。前記ホルダの動きに抗する抵抗力を付与する場合のトルクは、０．３〜０．７ｋｇ・ｍであることが好ましい。さらに、上記移動制御機構は、前記ホルダを緩徐に移動させるための速度調節手段を備えることもできる。
また、前記移動制御機構を患者の寝台上に着脱自在に固定する固定具を備えることが好ましい。本発明は患者が横たわる場所であれば床上などどこでも使用することができるが、使用時には移動制御機構が動かないように固定されていることが好ましい。
さらに、本発明の運動装置は、患者の正中矢状面に合わせられる基準を有し、前記移動制御機構は、前記基準を中心として、前記左ホルダと前記右ホルダとを移動させてもよい。
さらに、本発明の寝具は、上記の運動装置を備えたことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明の運動装置によれば、患者の左脚および右脚を動作させて静脈血栓症の発症を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】左右方向に延在したアームの両端部に各ホルダを設けアーム中央部を前後方向に延びた回転軸線Ｐ周りに回転自在に保持して垂直方向で各ホルダを移動可能に保持する運動装置を示した説明図である。

【図2】移動制御機構が、左足と右足との一方から他方に向かう左右方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図3】弧状に形成されたアームに左ホルダおよび右ホルダを左右方向に移動自在に設けた運動装置の主要な構成を示した概略図である。

【図4】移動制御機構が、爪先と踵との一方から他方に向かう前後方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図5】移動制御機構が、左右方向および前後方向と略垂直な垂直方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図6】移動制御機構が、左右方向および垂直方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図7】移動制御機構が、左右方向および前後方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図8】移動制御機構が、左右方向と前後方向と垂直方向との３方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図9】クランク軸の両端部に各ホルダを設けクランク軸中央部を回転自在に保持することによって、移動制御機構が前後方向と垂直方向との２方向で同時に各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図10】左右方向に延在したアームの両端部に各ホルダを設けアーム中央部を前後方向に延びた回転軸線Ｐ周りに回転自在に保持することによって、移動制御機構が垂直方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。

【図11】図１０の運動装置が寝台上に固定された寝具を、垂直方向と垂直な平面で切断した断面図である。

【図12】図１０の運動装置が寝台上に固定された寝具を、寝台の上側から観察した上面図である。

【図13】図１０の運動装置が寝台上に固定された寝具を、寝具の側方から観察した側面図である。

【図14】図１０の運動装置が寝台上に固定された寝具の全体を示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の運動装置は、人工股関節全置換術や人工膝関節全置換術など下肢に関する手術後における静脈血栓症の発症を防ぐこと、あるいは術後早期の運動器リハビリテーションを可能にすることを目的として完成されたものである。この目的を達成するため、本発明の運動装置は、患者の足を保持するホルダと、前記ホルダを移動可能に保持する移動制御機構とを備えることを特徴とする。本発明の運動装置は、通常は、両足用に２つのホルダを設けるが、左足および右足のいずれか一方のみの運動、あるいは片方の足を失った患者等のために片方だけを設けることも可能である。以下、本発明においては、説明の便宜上、両足用のホルダを設けた態様について説明する。
移動制御機構は、左足用のホルダと右足用のホルダとを、一方の足側から他方の足側へ向かう左右方向成分と、爪先側および踵側の一方から他方に向かう前後方向成分と、前記左右方向成分と前記前後方向成分とに略垂直な垂直方向成分とのうちの少なくともいずれか１つの方向成分を有する方向に各ホルダを移動可能に保持する。前記左右方向成分、前後方向成分および垂直方向成分を適宜組み合わせることにより、左右の足を前後方向に旋回させる運動、足首自体を旋回させる運動、踵を支点とした左右首振り運動、踵を支点として爪先を垂直方向に動かす運動（車のアクセルを踏み込むように動かす運動）など、より立体的な運動を行うことができる。
移動制御機構は、左ホルダおよび右ホルダのうちのどちらか一方のみを移動させてもよいし、両方を同時に移動させてもよいが、両方のホルダを同時に移動させる場合は、両ホルダを同調させて移動させることが好ましい。
前記移動制御機構においては、患者の脚力に応じて、前記ホルダの移動に抗するように０．１〜１．０ｋｇ・ｍ、好ましくは０．３〜０．７ｋｇ・ｍのトルク（旋回抵抗）を付与することができる。
ところで、人工股関節全置換術や人工膝関節全置換術などは術後に激しい動作は避けるよう要求されることから、ホルダは緩徐に移動させるように移動速度を調節することができる。このようなホルダの移動速度としては、例えば、毎秒０．１〜３０ｃｍの範囲内が好ましく、とりわけ毎秒０．５〜１０ｃｍの範囲内が好ましい。このような移動速度を実現するために、ホルダの緩徐な移動を許可しつつホルダの急峻な移動を禁止する機構を運動装置に設けてもよい。このような機構を用いることにより、患者の脚が急激に動かされることを防止することができ、運動装置の安全性を高めることができる。このような機能を有する機構としては、例えば、ホルダの動きに抗するように抵抗力をホルダに付与する速度調節手段が挙げられる。速度調節手段がホルダの動きに対して抵抗力を加えるため、ホルダの動きは緩やかにされる。なお、速度調節手段は、前記旋回抵抗を付与した移動制御機構と兼用することができる。

【0010】

以下に本発明の運動装置の要部を例示するが、以下の態様はあくまで一例であり本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は、本発明の運動装置の一例を示す図であり、左右方向に延在したアームの両端部に足を保持するホルダを設け、アームの中央部を前後方向に延びた回転軸線周りに回転自在に保持して垂直方向に各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。図１に示すように、例えば運動装置１５０は、左ホルダ１５２、右ホルダ１５３、アーム１５５、メインシャフト１５７、マウント１６１、１６２等を備え、各ホルダ１５２、１５３がＺ方向に移動できるように構成されている。メインシャフト１５７に、アーム１５５がメインシャフト１５７と略垂直をなすようにアーム１５５を固定し、アーム１５５の両サイドに、マウント１６１、１６２を配置する。左ホルダ１５２および右ホルダ１５３は、形状は特に限定されるものではなく、例えばスリッパ形状であり、患者の足裏と対向する足受け部２０１、２０２、足受け部２０１、２０２に対して略直角をなすように立設され踵が載置される踵ガイド部２０５、２０６、足受け部２０１、２０２および踵ガイド部２０５、２０６に載せられた足を拘束する拘束帯２０９、２１０を有する構造にすることができる。足受け部２０１、２０２には、患者の足底丘（土踏まず）に嵌合するように隆起した丘状部２１３、２１４を形成することが好ましく、丘状部２１３、２１４を足受け部２０１、２０２に形成することにより、患者の足を左右のホルダ１５２、１５３によりフィットさせることができる。
マウント１６１、１６２は、足を各方向に動かせるように、各ホルダ１５２、１５３を保持することができる。例えば、上下方向（図ではＺ方向（身体の長手方向））に足を動かす運動、左右方向Ｘ又は上下方向（Ｚ方向）に足首を首振りさせる運動（例えば踵を支点として足の先が左右に円弧を描くように足首を旋回させる運動、踵を支点として車のアクセルを踏むように爪先をＺ方向に動かす運動）、あるいは足裏の略中心となる位置（例えば土踏まずの位置）にロッドエンドベアリングを設けて足首の球面旋回させる運動ができるようにすることができる。また、垂直方向Ｚ、左右方向Ｘおよび前後方向Ｙのいずれにも可動させるために、あらゆる方向に配向させることができるボールジョイントを用いることもできる。
アーム１５５の回動範囲、および首振り角度や旋回角度は特に制限しないが、左右の足をＺ方向に動かすときの旋回角度として例えばアーム１５５を片側に１０度〜５０度、好ましくは３０〜４５度、首振り角度として例えば５度〜５０度、好ましくは３０〜４５度、球面での旋回角度として５〜２０度、好ましくは１５度とすることができる。
アーム１５５の回動角度を調節することで患者の脚の折り畳み角度を調節することができる。そして、患者の足を各ホルダ１５２、１５３に保持して患者が自律的に脚部を動かすことにより、患者は脚の筋肉を使い、静脈血栓症の発症を防ぐことができ、また術後早期のリハビリテーションが可能となる。さらに、術後の、痛み、筋力低下、体力低下、意欲低下などに対しても、この運動装置１５０を用いることにより脚の運動に対する意欲や運動の頻度を高めて、これら痛み、筋力低下、体力低下、意欲低下などの解消が期待できる。

【0011】

上記では、各ホルダを保持したアーム１５５を回転軸Ｐを中心に回動させて左右のホルダを移動させる構造および足首を旋回させる構造の運動装置を例示したが、本発明の態様はこれに限らず、例えば、以下に説明するもの（図２〜９）も可能である。
図２は左右方向に沿って左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図２に示すように、運動装置２は、アーム６、左ホルダ３、右ホルダ４を備える。アーム６は左右方向Ｘに延在し、このアーム６に左ホルダ３および右ホルダ４がアームに沿って移動できるように設けられている。
各ホルダ３、４はマウント８を備え、マウント８は各ホルダ３、４をアーム６の延びる方向にスライド移動可能に取り付ける。このように、左右方向に延びたアーム６と、このアーム６に各ホルダ３、４をスライド移動自在に取り付けるマウント８とを有する移動制御機構によって左ホルダ３および右ホルダ４は左右方向Ｘに沿って移動することができる。図２に示したホルダ３、４は例えばスリッパ形状であり（これに限定されるものではない）、図１と同様に患者の踵を置く部分と、足の甲をホールドする部分とから構成されている。左ホルダ３および右ホルダ４は、患者の足裏と対向する足受け部３ａ、４ａ、この足受け部３ａ、４ａ、に対して略直角をなすように立設され踵が載置される踵ガイド部３ｂ、４ｂ、これら足受け部３ａ、４ａおよび踵ガイド部３ｂ、４ｂに載せられた足の甲から爪先周辺が足受け部３ａ、４ａから逸脱することがないように拘束する拘束帯３ｃ、４ｃを有する。各ホルダ３、４の足受け部３ａ、４ａには患者の足底丘に嵌合するように隆起した丘状部３ｄ、４ｄが設けられている。足受け部３ａ、４ａに丘状部３ｄ、４ｄが形成されていることにより、患者は両足の土踏まずをホルダ３、４に、よりしっかりとホールドさせることが可能となるとともに、足底部の静脈叢を刺激することにつながる。
このような運動装置２により、患者は両脚を左右方向Ｘに開いたり閉じたりする動作を行うことができる。

【0012】

図２では直線状に形成されたアーム６に各ホルダ３、４を設けた運動装置を例示したが、脚は股関節の外転運動に合わせて、アームを弧状に形成してもよい。図３は弧状に形成されたアームに左ホルダおよび右ホルダを左右方向に移動自在に設けた運動装置の主要な構成を示した概略図である。
図３に示すように、運動装置１３０は左ホルダ１３２、右ホルダ１３３、アーム１３５を備え、各ホルダ１３２、１３３は弧状に形成されたアーム１３５上をアームの延在方向に沿って移動することができる。これにより患者はアーム１３５の延在方向（左右方向）により大きく開脚動作することができる。

【0013】

図４は、足の動きの前後方向（図では上下方法）に沿って左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図４に示すように、運動装置１０は、左側アーム１２、右側アーム１３、左ホルダ１６、右ホルダ１７を備える。各アーム１２、１３は前後方向Ｙに延在し、これらアーム１２、１３に左ホルダ１６および右ホルダ１７がそれぞれ移動可能に設けられている。
各ホルダ１６、１７はマウント１８、１９を備え、マウント１８、１９は各ホルダ１６、１７をアーム１２、１３の延びる方向にスライド移動可能に取り付ける。このように、前後方向に延びたアーム１２、１３と、このアーム１２、１３に各ホルダ１６、１７をスライド移動自在に取り付けるマウント１８、１９とを有する移動制御機構によって左ホルダ１６および右ホルダ１７は前後方向Ｙに沿って移動することができる。
このような運動装置１０により患者は両脚を前後方向Ｙに沿って開いたり閉じたりする動作を繰り返し行うことができる。
また、図４ではＹ方向に延在した直線形状のアーム１２、１３上に各ホルダ１６、１７を移動自在に設けた運動装置１０を例示したが、このアームは図３で例示したように湾曲しているものを用いてもよい。図示はしないが、Ｙ方向に延びるとともに足裏側で凹むように湾曲したアームを用いることにより患者は前後方向に脚をより大きく開脚動作することができる。

【0014】

図５は、垂直方向（Ｚ方向）に沿って左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図５に示すように、運動装置３０は、左側ピストン機構３２、右側ピストン機構３３、左ホルダ３５、右ホルダ３６を備える。各ピストン機構３２、３３は垂直方向に伸縮し、このピストン機構３２、３３の先端部に左ホルダ３５および右ホルダ３６が取り付けられている。
ピストン機構３２、３３では垂直方向Ｚで突出／引込できるようにピストン３２ａ、３３ａがシリンダによって支えられており、ピストン３２ａ、３３ａの先端にマウント３８、３９が設けられている（なお、垂直方向Ｚは図２、図４で説明した左右方向Ｘおよび前後方向Ｙと略垂直な方向である）。このマウント３８、３９を介して各ホルダ３５、３６がピストン３２ａ、３３ａに取り付けられ、左ホルダ３５および右ホルダ３６はそれぞれ垂直方向Ｚに沿って移動することができる。
このような運動装置３０により患者は両脚を垂直方向Ｚに沿って伸ばしたり折り畳んだりすることができる。

【0015】

図６は左右方向成分と垂直方向成分とのうちの少なくともどちらかを成分として有する方向に左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図６に示すように、運動装置５０は、左右方向Ｘに延在したアーム５２、左ホルダ５３、右ホルダ５４、ピストン機構５６、５７を備え、アーム５２に第１マウント５８、５９を介してピストン機構５６、５７が取り付けられている。これによりピストン機構５６、５７は左右方向Ｘに沿ってスライド移動することができる。
第２マウント６１、６２は各ピストン機構５６、５７のピストン５６ａ、５７ａ先端部に各ホルダ５３、５４を固定する。これにより各ホルダ５３、５４は、左右方向Ｘの左右方向成分と垂直方向Ｚの垂直方向成分との少なくともどちらかを有する方向に移動することができる。
このような運動装置５０により患者は両脚を左右方向Ｘに沿って開いたり閉じたりしつつ垂直方向Ｚに沿って伸ばしたり折り畳んだりすることができる。

【0016】

図７は左右方向成分および前後方向成分のうちの少なくともどちらか一方を成分として有する方向に左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図７に示すように、運動装置７０は、左右方向Ｘで延在したアーム７２、前後方向Ｙで延在したアーム７４、７５、左ホルダ７７、右ホルダ７８、マウント８０、８１を備え、マウント８０、８１はアーム７２、７４、７５上を滑動する。アーム７２は例えば左右方向Ｘに沿って移動自在にフレーム８５によって保持され、アーム７４、７５はそれぞれ前後方向Ｙに沿って移動自在にフレーム８６によって保持されている。これによってホルダ７７、７８は、左右方向Ｘの左右方向成分と前後方向Ｙの前後方向成分との少なくともどちらかを有する方向に移動することができる。
このような運動装置７０により患者は両脚を左右方向Ｘに沿って開いたり閉じたりしつつ前後方向Ｙに沿って開いたり閉じたりすることができる。

【0017】

図８は左右方向成分と前後方向成分と垂直方向成分とのうちの少なくともいずれか１つを成分として有する方向に左ホルダおよび右ホルダの移動が可能な運動装置の主要な構成を示した概略図である。図８に示すように、運動装置９０は、左右方向Ｘで延在したアーム９２、前後方向Ｙで延在したアーム９４、９５、ピストン機構９７、９８、左ホルダ１００、右ホルダ１０１、第１マウント１０３、１０４、第２マウント１０６、１０７を備え、第２マウント１０６、１０７は、アーム９２、９４、９５上を滑動する。アーム９２は例えば前後方向Ｙに沿って移動自在に図示しないフレームによって保持され、アーム９４、９５はそれぞれ左右方向Ｘに沿って移動自在に図示しないフレームによって保持されている。これにより、第２マウント１０６、１０７に保持されたピストン機構９７、９８は左右方向Ｘと前後方向Ｙとのうちの少なくともどちらか一方に沿って移動することができ、これらピストン機構９７、９８に支持された各ホルダ１００、１０１は、左右方向Ｘの左右方向成分と前後方向Ｙの前後方向成分と垂直方向Ｚの垂直方向成分との少なくともいずれかを方向成分として有する方向に移動することができる。
このような運動装置７０により患者は両脚を左右方向Ｘに沿って開いたり閉じたりする動作、前後方向Ｙに沿って開いたり閉じたりする動作、さらに垂直方向Ｚに沿って伸ばしたり折り畳んだりする動作を複合的に行うことができる。

【0018】

以上の図２〜図８で例示した運動装置は、基本的に左右のホルダを独立的に移動制御可能であるが、左右の両ホルダを同時に移動させてもよい。独立的に作動可能な左右のホルダを同時に移動させることにより、下肢運動のバラエティが増え、多様な運動が可能となる。

【0019】

また上記では、左右方向成分、前後方向成分、垂直方向成分とのうち少なくともいずれか１つの方向成分を有する方向に、各ホルダを独立的に移動させる移動制御機構について例示したが、左右のホルダの動きを同調させてもよい。左ホルダの移動と右ホルダの移動とを同調させることにより、運動の偏りを低減することができる。特にこの運動装置でリハビリを行う場合には、バランスのよい筋力回復を見込むことができる。
例えば図９は、クランク軸の両端部に各ホルダを設けクランク軸中央部を回転自在に保持することによって、左右でシンメトリーに移動制御機構が前後方向成分と垂直方向成分とのうちどちらかの方向成分を有する方向に各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。図９に示すように、運動装置１１０は、クランクシャフト１１２、左ホルダ１１４、右ホルダ１１５、マウント１１７、１１８、軸受け１２０を備える。各ホルダ１１４、１１５はマウント１１７、１１８を介してクランクシャフト１１２の両端部に回転自在に取り付けられ、クランクシャフト１１２の中央部は軸受け１２０によって回転可能に保持される。
これにより、各ホルダ１１４、１１５は前後方向成分および垂直方向成分のうちの少なくともどちらか一方を成分として有する方向に移動できるとともに、左ホルダ１１４と右ホルダ１１５とで同調して移動することができ、患者は自転車のペダルを漕ぐときのように脚を動作させることができる。

【0020】

次に、本発明の運動装置について図１０〜図１４を用いてより詳細に説明する。但し、以下の実施形態はあくまで一例であるので設計や構成材料などに応じて適宜変更することができる。
図１０は、図１に示した運動装置をベッド等の寝具に固定できるようにしたものであり、左右方向に延在したアームの両端部に各ホルダを設けアーム中央部を前後方向に延びた回転軸線周りに回転自在に保持することによって、移動制御機構が垂直方向で各ホルダを移動させる運動装置の要部を示した説明図である。
また、図１１は、図１０の運動装置が寝台上に固定された寝具を、垂直方向と垂直な平面で切断した断面図であり、図１２は運動装置を寝台の上側から観察した上面図であり、図１３は運動装置を寝具の右側方から観察した側面図である。さらに、図１４は運動装置が寝台上に固定された寝具の全体を示した斜視図である。
図１０〜図１４に例示した運動装置は、左ホルダと右ホルダとを同調して垂直方向に移動させることができる。運動装置１５０は、左ホルダ１５２、右ホルダ１５３、移動制御機構を備え、移動制御機構は、アーム１５５、メインシャフト１５７、基盤１５９、ホルダアジャスタ（マウント）１６１、１６２、固定具（例えば締結ベルト１６４）等を備える。

【0021】

基盤１５９はベッドなどの寝具１７０上に載置され、基盤１５９上にはメインシャフト１５７が基盤面１５９ａに対して略垂直に立設されている。メインシャフト１５７の先端には、アーム１５５がメインシャフト１５７と略垂直に設けられ、アーム１５５の両サイドにはホルダアジャスタ１６１、１６２が配置される。それぞれのホルダアジャスタ１６１、１６２は左ホルダ１５２および右ホルダ１５３のアーム１５５上での固定位置を、患者の足幅に合わせて調節することができる。足幅は特に限定されるものではないが、例えば１５０ｍｍ〜６００ｍｍ、好ましくは２５０ｍｍ〜４００ｍｍとすることができる。基盤１５９の両サイドには移動制御機構をマットレスなどの寝台１７１上に固定するための固定具が設けられる。固定具は、移動制御機構をどのように固定するかに応じて適宜決定することができる。固定具として、ベルト、クランプ、その他の挟持具を用いて寝具１７０端部のフレーム１７４（図１４参照）に移動制御機構を固定することができる。図１１では、固定具として締結ベルト１６４を用い、この締結ベルト１６４がバックル１６７、１６８によって寝具１７０のフレーム１７２に係止されることにより、移動制御機構が寝台１７１上に固定される態様を示した。
メインシャフト１５７は、例えば基盤１５９の中央部に配置することができ、患者の正中矢状面(sagittal plane)に合わせられる基準として機能させることが可能である。

【0022】

左ホルダ１５２および右ホルダ１５３は、患者の足裏と対向する足受け部２０１、２０２、この足受け部２０１、２０２に対して略直角をなすように立設され踵が載置される踵ガイド部２０５、２０６、これら足受け部２０１、２０２および踵ガイド部２０５、２０６に載せられた足の甲から爪先周辺が足受け部２０１、２０２から逸脱することがないように拘束する拘束帯２０９、２１０を有する。
左ホルダ１５２および右ホルダ１５３の足受け部２０１、２０２には患者の足底丘に嵌合するように隆起した丘状部２１３、２１４が一体形成されている。足受け部２０１、２０２に丘状部２１３、２１４が形成されていることにより、患者は両足の土踏まずをホルダ１５２、１５３に、よりしっかりとホールドさせることが可能となる。

【0023】

左ホルダ１５２および右ホルダ１５３の裏側にはホルダアジャスタ１６１、１６２が配置され、このホルダアジャスタ１６１、１６２はアーム１５５上におけるホルダ１５２、１５３の固定位置を調節することができる。ホルダアジャスタ１６１、１６２は、例えば対向配置された一対の挟持片１６１ａ、１６２ａと、この挟持片１６１ａ、１６２ａの挟持力を調節するためのロックスクリュー１６１ｂ、１６２ｂを備え、このロックスクリュー１６１ｂ，１６２ｂを締弛することによりアーム１５５上でホルダアジャスタ１６１，１６２の固定位置を調節することができる。例えばホルダアジャスタ１６１、１６２の位置をアーム１５５上で調節する場合にはロックスクリュー１６１ｂ、１６２ｂを弛めてホルダアジャスタ１６１、１６２の挟持力を弱め、ホルダアジャスタ１６１、１６２をアーム１５５上で固定する場合にはロックスクリュー１６１ｂ、１６２ｂを締めてホルダアジャスタ１６１、１６２の挟持力を強める。

【0024】

ホルダアジャスタ１６１、１６２は左右方向で回動可能なロッドエンドベアリング２３１、２３２（図１２参照）を備え、これにより各ホルダ１５２、1５３は左右方向Ｘ、前後方向Ｙおよび上下方向Ｚに首振り運動または球面旋回運動を行うことが可能となる（図１２参照）。各ホルダが、垂直方向Ｚだけでなく左右方向Ｘや前後方向Ｙにも可動する場合には、あらゆる方向に配向させることができるボールジョイントを用いるとよい。ボールジョイントを用いることにより、ホルダの足受け部は常時患者の足裏と正対することができ、運動時に患者の脚関節にかかる負担を低減することができる。
首振りおよび旋回角度は特に制限しないが、例えば首振り運動として５〜５０度、例えば５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、３５度、４０度、４５度、５０度の振れ角度、球面での旋回角度として５〜２０度、例えば５度、１０度、１５度、２０度など適宜定めることができる。各ホルダ１５２、１５３が首振り運動を実施できることで、アーム１５５の回動時にホルダ１５２、１５３の足受け部２０１、２０２が患者の足裏と正対する可能性を高めることができ、患者の足裏がホルダ面に正対できないなど脚関節が許容できないような方向に足受け部２０１、２０２が向けられることを低減し、アーム１５５の回動時に患者の脚関節にかかる負担を低減している。

【0025】

アーム１５５の中央部にはシャフト１５７の先端に組み付けられるジョイントプレート１５５ａ（図１０、図１１参照）が一体形成され、このジョイントプレート１５５ａがメインシャフト１５７の先端と、摩擦力調節用ナット２２０との間に挟まれている。
ジョイントプレート１５５ａは摩擦係数の大きな第１摩擦板２４１を備え、メインシャフト１５７の先端は、ジョイントプレート１５５ａの第１摩擦板２４１と対向配置される第２摩擦板２４２を備える。ナット２２０の下側には第１摩擦板２４１を第２摩擦板２４２に所定圧力で押圧するための皿バネ２４３が配置される。ナット２２０が締められることで皿バネ２４３を介して第１、第２摩擦板２４１、２４２が互いに所定圧力で当接し、ジョイントプレート１５５ａがメインシャフト１５７に対して回動する際に摩擦力が形成される。
第２摩擦板２４２に対する第１摩擦板２４１の押圧力の調節はナット２２０の締弛によって行うことができ、このナット２２０を締める／弛めることにより、形成される摩擦力を調節することができる。摩擦力の調節範囲は特に制限しないが、例えば、０．３〜０．７ｋｇ・ｍのトルクに相当する摩擦力が形成されるように、ナット２２０を回して摩擦力を調節することが好ましい。
アーム１５５の回動範囲は特に制限しないが、例えばアーム１５５を片側に、５〜５０度、例えば５度、１０度、１５度、２０度、２５度、３０度、３５度、４０度、４５度、５０度など回動させてよく、アーム１５５の回動角度を調節することで患者の脚の折り畳み角度を調節することができる。

【0026】

次に本発明の作用について説明する。
まず、静脈血栓症予防を目的として下肢に運動が必要な患者のため、運動装置１５０は寝具１７０の寝台１７１上に取り付けられる（図１４）。運動装置１５０の取り付けは、例えば運動装置１５０の基盤１５９に設けられたベルト１６４を寝具１７０に巻きつけてバックル１６７、１６８で留めることにより固定することができる。このとき、運動装置１５０の取り付け位置は患者の背丈に合わせて適宜調節するとよく、さらに、メインシャフト１５７を患者の正中矢状面辺りに合わせることが好ましい。

【0027】

運動装置１５０の固定後、寝台１７１上ホルダ１５２、１５３に患者の足を嵌め込み固定する。各ホルダ１５２、１５３に左足および右足を固定する際は、患者の左足と右脚との間隔に応じて、各ホルダ１５２、１５３がメインシャフト１５７に対して略軸対称に配置されるようにホルダアジャスタ１６１、１６２の固定位置を調節することができる。患者の正中矢状面に合わせられたメインシャフト１５７に対して各ホルダ１５２、１５３を軸対称に配置することで、左右対称に運動を実施することができ、バランスのよい運動を実施することができる。

【0028】

患者の左足、右足がそれぞれホルダ１５２、１５３に固定された後、患者の下肢の運動が開始される。下肢の運動は自己の筋力のみで自律的に行うことが好ましい。人工股関節全置換術や人工膝関節全置換術などの術後は、筋力が著しく低下している、股関節／膝関節が固い、さらに麻痺を有するなどの理由により自力で十分に動かせない場合では、患者は自分のできる範囲で脚を動かせばよい。また、患者が自力で足を動かす際に理学療法士や介護人などのヘルパーが下肢の運動をサポートすることも可能である。
各ホルダが垂直方向Ｚに沿って移動することにより、患者の足、脛部、膝、大腿部、臀部など脚部全体が動作する。アーム１５５の動きにはトルクが付与されるため、これによりそれぞれのホルダ１５２、１５３は患者に負荷をかけることができる。

【0029】

また、患者が自律的に運動を行うことで静脈血栓症の発症を防ぐことができる。そして、患者の脚の動きに対してトルクが働き、これにより下肢に負荷をかけることが可能となりアイソトニックトレーニングを実施することができる。このアイソトニックトレーニングによりリハビリの効果が期待できる。例えば、患者の下肢の筋力を回復することができ、よりスムーズに実際の歩行訓練に移行することができる。
以上のように、本発明の運動装置１５０は、患者の足を保持する各ホルダ１５２、１５３の動きによって患者の脚部を運動させ、静脈血栓症の発症を防ぐことができる。また、下肢を自力である程度動かせるようになった後には、リハビリ用の運動装置として使用することができる。さらに、血栓の形成を予防するための薬剤の投与が不要になることが期待でき、入院期間の短縮や医療費の削減、合併症の低減なども期待できる。
上記では、垂直方向Ｚに沿ってホルダ１５２、１５３が移動したが、運動装置に図２や図４さらに図６〜図９のいずれかで例示したような構造を組み込んでもよい。例えば、図９で例示した構造を運動装置に組み込んだ場合、股関節や膝関節の使われ方や脚部筋肉の使用部位が上述した運動装置１５０を使用した場合と異なるため、患者に興趣の異なる運動を提供することができる。

【0030】

上記の実施形態では、第１、第２摩擦板２４１、２４２を用いてホルダの動きに抗する抵抗力を形成したが、抵抗力の形成方法はこれに限らず、他の方法を用いてもよい。
例えば、電磁駆動式のアクチュエータを用いてホルダの動きに抗する抵抗力を形成することもできる。このようなアクチュエータを用いることにより抵抗力の調節を容易に行うことができる。
例えば、血栓症の予防を目的に下肢を動作させる場合には、抵抗力が最も弱くなるようにアクチュエータを設定し、自力で下肢を動かせるようになってからはアクチュエータが発揮する抵抗力を段階的に強める。このようにして下肢をリハビリすることで、血栓症の予防だけでなく患者の下肢に徐々に負荷を与えてトレーニングすることができる。これにより患者の下肢の筋力回復がある程度期待でき、より利便性の高い運動装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0031】

２、１０、３０、５０、７０、９０、１１０ 運動装置
３、１６、３５、５３、７７、１００、１１４ 左ホルダ
４、１７、３６、５４、７８、１０１、１１５ 右ホルダ
６ アーム
８ マウント
３２、３３ピストン機構
１１２ クランクシャフト
１２０ 軸受け
１５０ 運動装置
１５２ 左ホルダ
１５３ 右ホルダ
１５５ アーム
１５５ａ ジョイントプレート
１５７ メインシャフト
１５９ 基盤
１５９ａ 基盤面
１６１、１６２ ホルダアジャスタ
１６１ａ、１６２ａ 挟持片
１６１ｂ、１６２ｂ ロックスクリュー
１６４ ベルト
１６７、１６８ バックル
１７０ 寝具
１７１ 寝台
１７４ フレーム
２０１、２０２ 足受け部
２０５、２０６ 踵ガイド部
２０９、２１０ 拘束帯
２１３、２１４ 丘状部
２２０ ナット
２３1、２３２ ロッドエンドベアリング
２４１ 第１摩擦板
２４２ 第２摩擦板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】