JP2000500368A - 関節のための連続的受動運動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 関節のための連続的受動運動（ＣＰＭ）装置を提供する。足首ＣＰＭ装置は半円形トラックに下端を介して接続された下方脚支持部を含む。アクチュエータがトラックに沿って摺動し所望の位置にロックされるようになっている。シャフトが端部を介してアクチュエータにピボット結合されている。アクチュエータがトラックの底部にある時、足首関節の内がえし／外がえし運動が行われる。モーターハウジングが角度９０度回転しトラックの頂部にあるとき、足底屈曲／背屈運動が行われる。これらの組合せの動作がアクチュエータが中間位置にあるときに行われる。手関節ＣＰＭ装置はアクチュエータが装着された半円形トラックに取着された前腕装具を含む。グリップ部が半円形ブラケットに装着され、シャフトがアクチュエータと半円形ブラケットに摺動自在に装着されたカップリングとの間に延出している。アクチュエータを前腕の下に位置させ、シャフトを回動させたとき、手関節の尺側偏位／橈骨偏位運動が行われ、モーターを９０度回転させ腕の側面に位置させたとき伸展／屈曲動作が行われる。アクチュエータが中間位置にあるとき、手首関節の伸展／屈曲動作及び尺側偏位／橈骨偏位運動の組合せが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 関節のための連続的受動運動装置 発明の技術分野 本発明は、関節の運動療法のための連続的受動運動装置に係わり、特に手関節 、足関節治療のための連続的受動運動装置に関する。 発明の背景 損傷を受けた関節のリハビリテーション及び治療が関節の連続的受動運動（Ｃ ＰＭ）の採用により促進されることが近年明らかになった。この連続的受動運動 により、患者による筋肉協調あるいは制御の必要なくある肢関節部の動きを誘導 することができる。多くの研究の結果、種々の関節のＣＰＭにおいて、治癒又は 回復時間が加速され、治癒が促進され、さらに重要なことには、治療の過程の最 終において関節の十分な動きが保証されることが明らかになった。したがって、 連続的受動運動療法を用いた関節のリハビリテーションは損傷を受けた関節の治 療の重要な方法となっている。 手首、足首、肘関節の運動のための種々のタイプの装置、器具が知られている 。例えば、米国特許第４，５３８，５９５号には手首、足首、肘関節の運動のた めの幾つかの受動運動装置が開示されている。図１ないし図４は手首運動装置を 示すもので、アクチュエータ（作動装置）が前腕装具組立体に取着されている。 アクチュエータアームがアクチュエータから手装具部に延び、操作の間において 手の伸展（extension）／屈曲（flexion）動作が行われる。図１８、図１９、図 ２４に示す肘関節の運動装置においては、円周方向のトラックを用いて肘関節の 運動の間において上方腕部の長手軸に対する前腕及び手の角度を調整するように している。図８ないし図１１に示す足首関節運動装置においては、アクチュエー タが上部脚装具組立体に取着され、アクチュエータロッドが足支持部材に取着さ れ、背屈／伸展運動が行われるようになっている。下部脚部の長手軸に対する足 の放射方向の位置は図１１に示すようにして調整することができる。 米国特許第４，６５０，１８３号には足及び足首関節のための運動装置が開示 されている。この装置は運動のために用いられると共に、足首関節の機能を評価 するのにも用いられる。この装置は使用者が使用中に腰掛けるベンチと、ピボッ ト的にマウントされた足ペダルと、足ペダルに取着され、抵抗を与えるようにし た油圧シリンダーとからなっている。 米国特許第５，０６７，４７９号には手首関節の治療のためのＣＰＭ装置が開 示されている。この装置はベースにピボット的にマウントされたチューブ状シャ フト内に摺動自在に設けられた入れ子式ロッドを有する。シャフトの一端は偏心 トランスミッションにピボット的に取り付けられ、この偏心トランスミッション は上記ベースに支持されたモーターにより駆動される車輪を具備している。この ベースは患者の手首の上部に紐で結び付けられるようになっている。このシャフ トの他端は患者が掴まる握り部に接続されている。操作において、上記車輪は回 転することにより上記ロッドを入れ子式に延ばし、回動させ、これにより手が手 首に向けて動くようになっている。モーター収納アセンブリーの整合を調節する ことにより異なった種類の手首の運動を行うことができる。 米国特許第５，１７０，７７６号には足の受動関節運動に向けられた装置が開 示されている。この装置は種々のガイドロッド、捩子、ベアリング、モーターに 連結された足置きと、可動台とを具備している。 米国特許第５，３５２，１８５号には足首運動装置が開示され、これには支持 部とシューとを備えたフレームが設けられ、それぞれ使用者の下方脚部と足とを 受けるようにしている。この装置は２つのモーター（図１中、８、９）を必要と し、その内の１つは装置の一部を回動させ、足底屈曲／背延びを与えるために用 いられ、他の１つは装置の他の部分を回動させ、下方脚部との関連において足の 回外／回内を生じさせるようになっている。 生理学的動きの全ての範囲に亘って関節を動かすことのできるＣＰＭ装置があ れば非常に有利となる。このような機能は徴候、患者について最大限の可能性に 対し適用させることができる。ヒトの殆どの関節は１以上の軸を介して動き、ま た、ある関節は肩、腰などのように３つの軸を介して動く。公知の多くのＣＰＭ 装置の主な欠点は、一度に１つの軸を介して関節が動くように設定することしか できないことである。ＣＰＭ装置において２以上のアクチュエータを利用して一 度に２つ以上の軸を介して関節が動くようにすることは、装置の大きさ、重量に ついての制約のため実用的でない。 したがって、種々の型の関節に対し適用でき、かつ、一度に２つ以上の軸を介 して関節を全ての範囲で動かすことのできる関節治療運動装置が求められている 。 発明の概要 本発明は解剖学的関節に連続的受動運動（ＣＰＭ）を与えるための装置を提供 することを目的とする。 すなわち、この装置は関節の一方の側において第１の肢節部を支持する第１の 支持部材と、関節の他方の側において第２の肢節部を支持する第２の支持部材と を具備する。このＣＰＭ装置はアクチュエータと、先端部と基端部を有するシャ フトとを備え、該シャフトがその基端部を介してアクチュエータにピボット結合 されている。このアクチュエータはシャフトをピボットさせて横向きの運動を与 える。このＣＰＭ装置はアクチュエータに取り付けられた位置決め手段を含む。 したがって、アクチュエータは第１の肢節部を中心として周方向に位置させるこ とができ、そのピボット結合は関節を中心としてアーチを描くように制限される 。第２の支持部材はシャフトの先端部に調整可能に取着され、したがって、この 第２の支持部材の位置はアクチュエータの位置に対応して調整可能となっている 。 本発明は更に手首関節に連続的受動運動を与えるための装置を提供するもので ある。このＣＰＭ装置は前腕を支持するための腕支持部材と、腕支持部材に前腕 を固定するための手段とを具備する。さらにアクチュエータが設けられ、先端部 と基端部を有するシャフトがその基端部を介してアクチュエータにピボット結合 されている。このアクチュエータはシャフトをピボットさせて横向きの運動を与 える。このＣＰＭ装置は腕支持部材に取着されたアーチ状トラックを含む。この アーチ状トラックは前腕の周りに少なくとも部分的に延出する寸法を有し、この アーチ状トラックにアクチュエータがマウントされている。このＣＰＭ装置は更 に手支持部材を含み、この手支持部材はシャフトの先端部に取り付けられたブラ ケットを具備するアーチ状リングを含む。このアーチ状リングはブラケットに対 し調整可能にマウントされ、したがって、手支持部材の位置をアクチュエータの 位置に対応して調整できるようになっている。このＣＰＭ装置は更に第２のロッ ク手段を具備し、アーチ状リングをブラケットに対しロックし得るようになって いる。 他の態様として、本発明は足首関節に連続的受動運動を与えるための装置を提 供する。この足首ＣＰＭ装置はフレームと、該フレームに取着され下方脚部を支 持するための脚支持部材とを具備する。この脚支持部材は下方脚部を固定するた めの手段を含む。このＣＰＭ装置は更にアクチュエータと、先端部と基端部を有 するシャフトとを具備している。このシャフトはその基端部を介してアクチュエ ータにピボット結合されている。このアクチュエータはシャフトをピボットさせ て横向きの運動を与えることができる。このＣＰＭ装置は脚支持部材に取着され たアーチ状トラックを含む。このアーチ状トラックは下方脚部の周りに少なくと も部分的に延出する寸法を有し、このアーチ状トラックにアクチュエータがピボ ット結合されている。そのピボット結合は足首関節を中心としてアーチを描くよ うに制限される。このＣＰＭ装置は更に第１のロック手段を具備し、アクチュエ ータをアーチ状トラックの選択された位置にてロックし得るようになっている。 この足首ＣＰＭ装置はシャフトの先端部に調整可能にマウントされた足支持部材 を含み、足支持部材の位置をアクチュエータの位置に対応して調整できるように なっていて、これにより足首が中立位置を採り得るようになっている。 図面の簡単な説明 以下、本発明に係わる連続的受動運動装置の添付図面を参照して説明するが、 これらは単なる例示にすぎない。 図１ａは本発明に従って構成された手首関節の運動のための連続的受動運動（ ＣＰＭ）装置の斜視図であって、手と腕が装置に係合されている； 図１ｂは図１ａ中の矢印１ｂから見た平面図； 図２は手首関節の運動のためのＣＰＭ装置の他の例を示す斜視図であって、腕 支持手段が欠如されていて、また、該装置が２つの配向で示され、その内、実線 は手首関節の尺側（ulnar）偏位／橈骨（radial）偏位を与える配向の装置の状 態を示し、破線は手首関節の伸展及び屈曲を与える配向の装置の状態を示してい る； 図３は図１ａの手首ＣＰＭ装置の平面図であって、手首関節の尺側偏位／橈骨 偏位を与える配向の装置に対する手及び手首の骨格構造の相対的位置関係を示し ている； 図４は図１ａの手首ＣＰＭ装置の側面図であって、手首関節の伸展及び屈曲を 与える配向の装置に対する手及び手首の骨格構造の相対的位置関係を示している ； 図５は図３中の矢印５の方向から見た前面図であって、骨格構造を覆う肉体及 び握りを掴んだ手を示している； 図６は図４中の矢印６の方向から見た前面図であって、骨格構造を覆う肉体及 び握りを掴んだ手を示している； 図７は図５、６と同様に手首ＣＰＭ装置を示し、手首関節の伸展／屈曲及び尺 側偏位／橈骨偏位の組合せを与える配向の装置の状態を示している； 図８は使用者の手首との関連で手首ＣＰＭ装置の種々の配向を説明するもので あって、本発明に係わる周方向トラック上のアクチュエータの配向に依存しつつ 、手首関節の伸展／屈曲から偏位に至るまで手首の動きの変化を示している； 図９は本発明に係わる足首ＣＰＭ装置の斜視図であって、足首の屈曲（planta rflexion）／背屈（dorsiflexion）運動を行う場合の方向を示す図； 図１０は図９に示す足首ＣＰＭ装置を部分的分解した状態を示す斜視図であっ て、シュー組立体の詳細を示す図； 図１０ａは図１０に示す足首ＣＰＭ装置のためのシューの他の例を示す図； 図１１は本発明に係わる足首ＣＰＭ装置の斜視図であって、足首関節の内がえ し（inversion）／外がえし（eversion）運動を行う場合の配向を示す図； 図１２はコントローラー形成部品のコントロールパネルを示す平面図； 図１３ａは図９に示す足首ＣＰＭ装置における使用者の脚の図であって、足首 関節の内がえし／外がえし運動を行う場合の装置の配向との関連で、足、足首及 び下部脚部の骨格構造を示す図； 図１３ｂは、図１２ａと同様に、足首の足底屈曲／背屈運動を与える場合の装 置の配向との関連で、足、足首及び下部脚部の骨格構造を示す図； 図１４は本発明に係わるアーチ状トラックにマウントされたアクチュエータの 異なる位置についての足首の運動の型を説明する図； 発明の詳細な説明 Ａ）手首ＣＰＭ装置 図１ａを参照すると、手首関節の運動のための連続的受動運動（ＣＰＭ）装置 は２０で示されている。この手首ＣＰＭ装置２０は、破線で２４として示される 使用者の前腕を受理するための腕支持部材２２を含む。この前腕２４は長手軸を 規定している。腕支持部材２２は可撓性スリーブ２６を含み、このスリーブ２６ は２つのフック／ループ型固定用ストラップ（紐）２８、３０をフック３２、３ ４とで前腕の周りに固定されている。 手首ＣＰＭ装置２０は更に支持部材２２を備えたアーチ状トラック４０を含む 。この支持部材２２はファスナーとスタンドオフ（図示しない）によりトラック ４０の内側表面に固定されている。アーチ状トラック４０は半円形トラックであ り、図１ａに示されているものは約２００度の角度の円弧を形成し、患者の前腕 の周りに延び得る十分に大きい直径のものとなっている。 手首ＣＰＭ装置２０は更にモーター駆動のアクチュエータ４２を具備し、この アクチュエータ４２はハウジング４４と、このハウジング４４に固着されたスロ ット付きブラケット４６とを備えている。このブラケット４６はトラック４０上 に摺動自在に装着され、アクチュエータ４２がトラック上の任意の位置に位置決 めされ得るように調整可能となっている。また、ブラケット４６は位置調整ロッ ク４８を有し、アクチュエータ４２をトラック４０上の任意の位置にてロックし 得るようになっている。窪み４９はスロット付きブラケット４６との関連でトラ ック４０についてのロック位置を規定するものである。トラック４０上のアクチ ュエータ４２の位置はロック調整部４８と摺動アクチュエータ４２を離脱させ、 所望の位置に設定し、係止ロック４８と係合させることによりセットされる。 手首ＣＰＭ装置２０はシャフト５０を含み、このシャフト５０の基端は円形ブ ラケット５２に取り付けられている。このブラケット５２はアクチュエータ４２ にマウントされている。このアクチュエータ４２は操作においてハウジング４４ 内に収納されたモーター（図示しない）によりピボットするようになっている。 コントローラー／電力供給部５４はコード５６を介してアクチュエータ４２に接 続され、充電可能な電池及び／又は電力アダプター５８を含むものであってもよ い。ハウジング４４内のモーターはハウジング４４との関連でシャフト５０を一 方から他方へピボットさせる。 手支持部材はブラケット７２に取着された半円形リング７０を具備し、このブ ラケット７２はシャフト５０の先端に固定されている。このブラケット７２はシ ャフト５０に沿って摺動自在になっている。リング７０とブラケット７２との間 にはゴムパッド又はグロメット６８が設けられ、これはリングとブラケットとの 間の可撓性クッションとして作用し、ブラケット７２に対し撓み得るようになっ ている。ロック捩子７４がブラケット７２に対しリング７０を所望の位置でロッ クするのに用いられている。したがって、リングがブラケットを摺動することが できないが、これらの間に圧着された可撓性パッド６８により前後に撓んだり、 揺動し得るようになっている。手支持部材はＵ字形横断部材７６を含む。このＵ 字形部材７６はその端部を介して一対の支柱７８に取着されている。この支柱７ ８は半円形リング７０の両端部に接続されている。横断部材７６は掴み部とルー プを提供し、フック型締付けストラップ（帯）はこの横断部材７６を被覆し、使 用者の手８２を横断部材７６に固定させる。 シャフト５０の回動の範囲は、２つの運動範囲（ＲＯＭ）摺動スイッチ５３（ 図１ｂに示す）を調整することによりセットすることができる。これら摺動スイ ッチ５３はハウジング４４内に配置された角度計と連動するようにしてスロット ５５（図１ａ）内に配置されている。アクチュエータ上の目盛り付マーク５７は 運動停止リミットスイッチ５３の位置をセットする場合の参照として用いられる 。これらのスイッチ５３は、シャフト５０のピボット運動を制限することにより シャフト５０が移動し得る角度の範囲を決定するものである。 コントローラー５４は３−位置スイッチ５９、すなわち、オン／オフに相当す る位置１；フル荷重の５０％に相当する位置２；フル荷重の１００％に相当する 位置３、を含むコントロール回路を具備する。このコントローラー５４は更に、 参照によってここに含まれる米国特許第４，７１６，８８９号に開示されている モーター電流をモニターするためのリバース・オン・ロード技術を含む。アクチ ュエータによりピボットするシャフト５０は、予め設定された値の範囲で動作し 、その範囲を超えた場合は、モーターが方向を変え、シャフト５０を反対方向に 移動させる。もし、患者がシャフト５０の動きに抵抗した場合、モーター電流が 増大し、閾値電流を一旦超えると、このユニットは方向を反転する。 図２は手首ＣＰＭ装置９０の他の例を示すもので、腕支持部材は示されていな い。この手首ＣＰＭ装置９０は図１ａの例の半円形トラック４０とは対照的に円 形形状のトラック９２を含む。窪み９４はスロット付ブラケット４６との関連で のトラック９２をロックするためのロック位置を提供する。図２に実線で示すよ うに、モーターがアクチュエータ４２上のシャフト５０をピボットさせたとき、 駆動バーが軸９６の周りにピボットし、破線で示すようにアクチュエータがトラ ック９０上に再配置されると、駆動バーが軸９８の周りにピボットする。シャフ ト５０の先端部がトラック９２との関連でピボットする距離は使用者又はオペレ ータが手首の治療の制限に調和するように調整ないし予めセットし、伸展（exte nsion）、屈曲（flexion）、尺側（ulnar）及び橈骨（radial）偏位についての 全範囲又は所定範囲の運動を所望に応じて行うようにする。 ヒトの関節は単一の面内、垂直な面内、又はこれらの面の組合せ内で動かすこ とができる。本発明による運動範囲（ＲＯＭ）の原則においては、トラックに沿 って単一軸駆動が配置され、その中心は操作される関節と同軸であり、関節に対 しあらゆる範囲の動きを与えることができる。手首ＣＰＭ装置２０、９０の操作 上の原則は同一である。 次に、図２を参照して説明すると、矢印１００はＣＰＭ機構の仮想中心を示し ている。これは使用時において手首関節の解剖学的中心と一致する。手首ＣＰＭ 装置２０の仮想中心も手首関節の解剖学的中心と一致する。使用者はその腕を支 持部材２２（図１ａ）に、手首関節がＣＰＭ機構の仮想中心１００と整合するよ うにして縛り付ける。この場合、手首関節はシャフト５０とアクチュエータ４２ の台との間のピボット点あるいは結合と整合している。手首関節とトラックとの 相対的位置は固定されたままの状態であり、アクチュエータ４２の位置はトラッ ク９２に沿って変化している。図２はアクチュエータ４２がトラック９２に沿っ て摺動するとき、手首と仮想中心１００との相対的位置が固定されたままの状態 に保たれることを示している。アクチュエータ４２がトラック９２に沿って約９ ０度の角度変位した後の状態が破線で示されている。シャフト５０のアクチュエ ータ４２に対するピボット結合は手首関節の周りにアーチを描く方向で、かつ、 前腕の長手軸に実質的に垂直な面にのみ移動するよう制限させる。この場合、手 首関節はこの面に浮遊し、これにより関節に対する緊張、押圧が軽減される。こ のようにして、関節の運動範囲全体に亘って、関節の整合が保たれる。 アクチュエータ４２が図２に実線で示す偏位を生じさせる位置から破線で示す 屈曲を生じさせる位置へ移動するとき、それはトラック９２に沿って９０度の角 度移動することになる。しかし、横断部材７６がブラケット７２に固定されてい るため、同じ軸を介して横断部材７６も９０度の角度回転することになる。リン グ７０は逆方向に移動し中立位置に戻され、ここで横断部材７６が使用者により 握られる。これは、ノブ７４を緩め、半円形リング７０を回動し元の位置に戻す ことにより達成される。したがって、アクチュエータ４２がトラック４０に沿っ て移動するとき、手支持部材を反対方向に移動させ手首関節を中立位置に保持さ せることができる。 手支持部材は、リング７０とブラケット７２との間のゴムパッド６８の存在に よりアクチュエータのピボット中心に対し浮遊し得るように作製されている。こ の変位はアクチュエータの同軸ピボット運動と解剖学的関節の同軸ピボット運動 との相違を順応させる。この僅かな変位は、関節を予め設定された範囲で移動す る間において、解剖学的関節に対する押圧と緊張を軽減させる。したがって、患 者がグリップ部材を掴み、関節を種々の型に動作させたとき、このグリップ部材 の浮遊作用が関節に対する好ましくないストレスが加わることを防止する。この 浮遊性手支持部材は、ハンドグリップが駆動部にしっかりと固着された従来の装 置と比較して非常に有利となる。本発明によれば、運動の面を変化させたときで も、解剖学的整合を維持させることができる。 図３、４は図１ａ、２の手首ＣＰＭ機構と手首関節との相対的位置関係をそれ ぞれ示している。ここで、ＣＰＭ機構の仮想中心１００が手首関節の解剖学的中 心と一致していることを示している。図３に示す配向は図１ａの配向に相当し、 ここでアクチュエータ４２は手首及び前腕の直下に位置している。ブラケット７ ２は横断部材７６を握る指の直下に位置している。この位置において、モーター がシャフト５０をピボットさせたとき、手首は矢印１１０で示す方向に強制的に 橈骨偏位され、矢印１１２に示す方向に尺側偏位される。図２に破線で示すアク チュエータ４２の位置は手首及び手に対し伸展及び屈曲の動きを与える。この場 合、使用者の前腕は図４に示すように装置内にある。この位置において、シャフ ト５０がピボットしたとき、矢印１１４で示す方向の手首の伸展が達成され、ま た矢印１１６で示す方向の手首の屈曲が達成される。 図５、６は図３、４においてそれぞれ矢印５、６から見た前面図であり、純粋 な尺側偏位／橈骨偏位（図５）及び純粋な伸展／屈曲動作（図６）を与えるため の手首に対するアクチュエータ４２の位置決めをそれぞれ示している。図７は純 粋な屈曲と偏位のための動作面間に４５度の角度で位置づけられたアクチュエー タ４２を示しており、これによりシャフト５０が駆動されたとき、手首は屈曲／ 伸展と偏位の組合せの動きを行うことになる。図８はトラック９２上のアクチュ エータ４２の種々の位置に対応する手首の動きの型を要約して示している。 本発明に係わる手首ＣＰＭ装置は公知のＣＰＭ装置との比較において多くの利 点を有する。例えば、屈曲（角度、０ないし８５度）、伸展（角度、０ないし８ ５度）のための全範囲の動き、手首関節の十分な尺側偏位／橈骨偏位、各動作の 調整可能な範囲の動きなどを行うことができる。更にこの装置は単に各純粋な動 作のための位置相互間の任意の位置にアクチュエータを位置決めするだけで手首 の組合された軸の動作を提供することができ、屈曲から偏位へ変化させるための 再組立を必要としない。このような利点は、アクチュエータを肢節と関節の周り に再度位置決めするとき、手首関節をアクチュエータ及びアクチュエータシャフ トのピボット点と整合するように維持させるアーチ状のトラックを有するアクチ ュエータ位置決め機構によって達成される。 Ｂ）足首ＣＰＭ装置 図９ないし１１を参照して説明すると、足首関節の受動運動のためのＣＰＭ装 置が１５０で示されている。この足首ＣＰＭ装置１５０はフレーム１５２を含み 、これに破線で示された使用者の下方脚部１５８と足１６０を受け入れるための 下 方脚装具１５４とシュー１５６が取り付けられている。この装具１５４は可撓性 スリーブ１６２を含み、このスリーブ１６２はこの装具１５４に下方脚部１５８ を固定するための一対のフック／ループ型固定用ストラップ（紐）１６４を備え ている。更に、好ましくは半円形のアーチ状トラック１７０が図１１に示すよう に上端部１７１を介して上記フレーム１５２に取着されている。図１０にのみ示 すように、輪郭を型取った脚部支持部材１７２がその一端を介してトラック１７ ０の内方凹み面に取着され、図１１に示すように脚部支持部材１７２の他端は垂 直支柱１７４の頂部に固定されている。この支柱１７４は、下方脚部１５８が装 具１５４に固定されたとき、脚部支持部材１７２と下方脚部１５８を支持する。 アクチュエータ１８０にはスロット付きブラケット１８２が設けられ、このブ ラケット１８２はトラック１７０上に摺動可能にマウントされている。図９、１ ０に示すように、バネ付勢レバーハンドル１７８が、０ないし９０度の角度範囲 に亘って、トラック１７０のエッジ１７３に沿って１０度毎に形成された窪み（ 図示しない）と係合するようになっていて、アクチュエータをトラック上の任意 の位置にロックし得るようになっている。このアクチュエータ１８０は、図１１ に１８７で示すピボット結合によってシャフト１８４にピボット結合されたモー ター（図示しない）を収納している。アクチュエータが動作しているとき、モー ターはＬ形シャフトを矢印Ａ、Ｂで示す方向にピボットさせる。アクチュエータ １８０はモーターのための２つの前方向／逆方向ボタン１８５、１９３を含む。 これらボタン１８５、１９３はアクチュエータ・ハウジングの両側に１つずつ配 置されている。図９に示すようにボタン１８５は矢印Ａで示す方向にシャフト１ ８４を上に向けて駆動させ、ボタン１９３は矢印Ｂで示す方向にシャフト１８４ を下に向けて駆動させる。アクチュエータ１８０には角度計２１０がマウントさ れ、アクチュエータとの関連でシャフト１８４のピボット運動の範囲をセットし たりモニターしたりするための参照として機能する。 Ｌ形シャフト１８４は２つのリーブ１８６、１８８を具備し、その間にデスク １９０が介在している。シュー１５６はリーブ１８６、１８８にピボット的に取 り付けられた足裏又は足プレート１９２を含む。ロックノブ１９４がリーブ１８ ６、１８８相互を締付けるために用いられている。このノブ１９４を緩めること によりシャフト１８４に対するシュー１５６の角度を変化させることができ、ノ ブ１９４を締付けることによりシューを選択された角度にてロックし得るように なっている。図１０の部分拡大図を参照すると、シュー１５６は、突部１５７を 孔１５９に一致させ、押圧して嵌合させ、ついでシューを足プレートに対し摺動 させることにより装着される。 図１０ａはシュー組立体３００の他の例を示している。シュー３０２は底部３ ０４を含み、これに一対のボス３０６、３０８が離間して挿入されていて、底部 ３０４の側方から突出している。このシュー組立体３００は足プレート３１４を 含み、これの両側中間部に第１の対のスプリングタブ又はブラケット３１６が鋲 止めされている。このタブ３１６には孔３１８が設けられ、これにボス３０６が 受け入れられる。他の一対のブラケット３２４が足プレート３１４の裏に設けら れ、そのそれぞれにはＬ形スロットを有する垂直延出部が設けられ、これにボス ３０８が嵌合するようになっている。矢印はシューと足プレートとの組立を示し 、ボス３０８がスロット３２６の垂直部と係合し、ついでシュー３０２を足プレ ートに対し押し下げスロット３２６の水平部にボス３０８を嵌合させるようにし ている。この場合、タブ３１６の孔３１８にボス３０６がピッタリ嵌り込み、そ の結果、シューと足プレートとが相互にロックされる。シュー３０２を足プレー ト３１４から取外す場合は、タブ３１６を横方向に引き孔３１８からボス３０６ を離脱させ、上記と反対の操作を行えばよい。 アクチュエータ１８０は、手動棒体２０２が設けられたコントローラ２００（ 図９）に電気的に接続されている。患者により操作される棒体２０２は親指操作 ボタン２０４を有し、このユニットをオン／オフし得るようになっている。この コントローラ２００はバッテリーで動作させるようにしてもよいし、又はアダプ ター２０６を用いて壁ソケットから電力を供給してもよい。コントローラ２００ は制御電子機器と充電可能なバッテリー（図示しない）を含む。 図１２はコントローラ２００の好ましい例のフロントパネルを示している。こ れにはオン／オフボタン２４０、第１のリミットスイッチ２４２、第２のリミッ トスイッチ２４４並びにそれぞれに関連させた発光ダイオード表示部２４６が設 けられている。使用者はスイッチ２０４を押し足首を動かす。スイッチ２０４を 離すことによりアクチュエータ１８０が停止し、又は動作範囲をプログラムさせ る。図９、１２を参照して説明すると、アクチュエータ１８０のための動作範囲 をセットするには、僅か２点のプログラミングを必要とするに過ぎない。すなわ ち、動作範囲の始点（リミット１）と動作範囲の終点（リミット２）である。こ の第１の位置又はリミットはボタン１８５をシャフトが第１のリミット１に達す るまで押し、ついでボタン１８５を離し、リミットボタン２４２を押すことによ りセットされる。第２のリミットはボタン１９３をシャフトが第２のリミット２ に達するまで押し、ついでボタン１９３を離し、リミットボタン２４４を押すこ とによりセットされる。コントローラは患者又は治療者により手動でセットされ るこれらの２つのＲＯＭリミットを記憶する。これらリミットの値がプログラム 化され、記憶されると、アーム１８４がこの２つの選択されたリミットの間を走 行する。このコントローラ２００は上述のようにリバース・オン・ロード技術を 利用している。 操作において、使用者は足又は脚を足首ＣＰＭ装置１５０内に固定する。図９ に示すように、トラック１７０の右又は左側に上端部を介してアクチュエータ１ ８０を装着させた状態において、スイッチを入れると、シャフト１８４及びシュ ー１５６がそれぞれ矢印Ａ及びＢの方向に上下にピボットする。これにより或る 範囲の足底屈曲／背屈がもたらされる。特に図１１を参照して説明すると、サブ タラ（subtalar）関節複合動作のために、アクチュエータ１８０がトラックの底 部に位置される。これにより矢印Ｃ及びＤの方向の足首の或る範囲の内がえし／ 外がえし動作がもたらされる。シャフト１８４のアクチュエータ１８０へのピボ ット結合１８７は足首関節の周りにアーチを描く方向で、かつ、下方脚部の長手 軸に実質的に垂直な面にのみ移動するよう制限されている。このようにして関節 の整合（alignment）が関節の運動範囲全体に亘って維持される。 足首ＣＰＭ装置１５０の動作範囲は、アーチ状トラック１７０に沿うアクチュ エータ１８０の位置並びに上述の動作コントローラ２００でセットした動作リミ ットの範囲に依存する。足首ＣＰＭ装置１５０の動作範囲を屈曲から内がえし／ 外がえし動作に変更するためには、使用者はアクチュエータ１８０上のレバーハ ンドル１７８（図９）を押しアクチュエータをトラック１７０に沿って所望の位 置にスライドさせる。このレバーハンドル１７８を解放することによりアクチュ エータはその位置にてロックされる。アクチュエータがその選択された位置に固 定されて状態において、足プレート１９２及びシュー１５６が垂直方向に回転さ れ、ノブ１９４が締付けられる。内がえし／外がえしと屈曲／伸展との組合せか らなる足首関節の運動は、アクチュエータ１８０を０ないし９０度の間の或る角 度にセットし、足プレートを垂直位置にピボットさせ、シューを垂直位置で固定 することにより行うことができる。 図１３ａ及び１３ｂは患者の脚の配置を説明するものであり、アクチュエータ １８０に対する下方脚部２５０、足首関節２５２及び足２５４の相対的配置を示 している。図１３ａに示す位置は図１１に相当するもので、足首関節の或る範囲 の内がえし／外がえし動作がもたらされ、足首ＣＰＭ装置１５０の仮想中心２６ ０が足首関節２５２と一致している。この場合、足首関節はシャフト１８４とア クチュエータ１８０との間のピボット結合と整合している。足首の足底屈曲／背 曲動作を与えるためのアクチュエータ１８０の図１３ｂに示す位置への移動にお いても足首関節は依然としてピボット点と整合している。 図１４は足首の運動の１つの型から他の型への移り変わりをアクチュエータ１ ８０のトラック１７０に対する位置の関数として説明するものである。したがっ て、上記手首ＣＰＭ装置と同様に、半円形トラックに摺動可能にマウントされた アクチュエータは足首関節の周りに位置するピボット点を維持し、その異なる周 方向の位置は足首関節の運動の異なる組合せを提供することになる。 上記の装置は受動運動が２以上の面で有効な他の関節に対しても適用し得るこ とは当業者にとって自明であろう。したがって、手首、足首関節のためのＣＰＭ 装置についてその好ましい態様、変形例を説明したが、本発明の範囲は請求の範 囲並びにその均等の範囲の全ての態様を包含すべく規定されるべきものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ 【要約の続き】 手首関節の伸展／屈曲動作及び尺側偏位／橈骨偏位運動 の組合せが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．解剖学的関節に連続的受動運動を与えるための装置であって、 関節の一方の側において第１の肢節部を支持する第１の支持部材と、 関節の他方の側において第２の肢節部を支持する第２の支持部材と、 アクチュエータ及び先端部と基端部を有するシャフトであって、前記シャフト がその基端部を介してアクチュエータにピボット結合され、前記アクチュエータ はシャフトを横向きにピボットさせる運動を与えるものと、 前記アクチュエータに取着された位置決め手段であって、前記アクチュエータ を第１の肢節部を中心として周方向に位置させ、前記ピボット結合を関節を中心 としてアーチを描いて動くように制限させるものと、 を含み、 前記第２の支持部材はシャフトの先端部に調整可能に取着され、前記第２の支 持部材の位置がアクチュエータの位置に対応して調整可能となっていることを特 徴とする装置。 ２．前記位置決め手段は前記第１の支持部材に取着されたアーチ状トラックであ り、前記アーチ状トラックは前記第１の肢節部の周りに少なくとも部分的に延出 する寸法を有し、前記アーチ状トラックに前記アクチュエータがマウントされて いる請求の範囲１記載の連続的受動運動装置。 ３．前記第１の支持部材は前腕を固定するための腕支持部材と前記腕支持部材に 前記前腕を固定する手段とを含み、前記第２の支持部材は前記シャフトの先端部 に調整可能にマウントされたハンドグリップ部を含む請求の範囲２記載の連続的 受動運動装置。 ４．前記アクチュエータは前記アーチ状トラック上を摺動して移動可能であり、 第１のロック手段が前記アーチ状トラックの選択された位置にて前記アクチュエ ータをロックし、前記ハンドグリップ部はアーチ状リングを含み、前記シャフト の基端にブラケットが取着され、前記アーチ状リングが前記ブラケットに摺動可 能にマウントされ、第２のロック手段が前記アーチ状リングを前記ブラケットに ロックする請求の範囲３記載の連続的受動運動装置。 ５．前記ブラケットが弾性付勢手段を含み、前記リングが前記弾性付勢手段に係 合し前記ブラケットに対し撓み得るようになっている請求の範囲４記載の連続的 受動運動装置。 ６．前記シャフトの動作を制御するための制御手段が前記アクチュエータに接続 されている請求の範囲５記載の連続的受動運動装置。 ７．前記アクチュエータに接続された第１のリミットスイッチ及び第２のリミッ トスイッチを備え、前記第１のリミットスイッチは１方向における前記シャフト のピボット変位を制限し、前記第２のリミットスイッチは反対方向における前記 シャフトのピボット変位を制限する請求の範囲６記載の連続的受動運動装置。 ８．前記アクチュエータはハウジングと、前記ハウジングにマウントされ前記シ ャフトの角度変位を指示する角度計とを含み、前記第１及び第２のリミットスイ ッチは前記角度計に対し摺動自在に位置し得る請求の範囲７記載の連続的受動運 動装置。 ９．前記制御手段は前記アクチュエータの動作の間の荷重をモニターするための 荷重モニター手段を含み、前記荷重モニター手段は前記荷重が或る有効荷重を超 えたとき前記シャフトの運動方向を逆転する請求の範囲８記載の連続的受動運動 装置。 １０．前記アーチ状トラックが半円形であり、前記アーチ状リングが半円形であ る請求の範囲９記載の連続的受動運動装置。 １１．前記アーチ状トラックが円形であり、前記アーチ状リングが半円形である 請求の範囲９記載の連続的受動運動装置。 １２．前記第１の支持部材がフレームと、下方脚部を支持するため前記フレーム に取着された脚支持部と、前記下方脚部を前記脚支持部に固定する手段とを含み 、前記第２の支持部材が前記シャフトの先端部にピボット的にマウントされた足 支持部を含み、使用時において前記シャフトの動きが足首関節の動きに影響を与 える請求の範囲２記載の連続的受動運動装置。 １３．前記アクチュエータが前記アーチ状トラック上を摺動可動であり、ロック 手段が前記アーチ状トラックの任意の位置にて前記アクチュエータをロックし、 前記足支持部がシャフトの先端部にピボット的にマウントされたシューを含む請 求の範囲１２記載の連続的受動運動装置。 １４．前記シャフトの動き制御するための制御手段が前記アクチュエータに接続 されている請求の範囲１３記載の連続的受動運動装置。 １５．前記制御手段は第１のリミットスイッチ及び第２のリミットスイッチを含 み、前記第１のリミットスイッチは１方向における前記シャフトのピボット変位 を制限し、前記第２のリミットスイッチは反対方向における前記シャフトのピボ ット変位を制限し、前記第１及び第２のリミットスイッチの位置が予め選択され 前記制御手段に記憶されている請求の範囲１４記載の連続的受動運動装置。 １６．前記制御手段は前記アクチュエータの動作の間の荷重をモニターするため の荷重モニター手段を含み、前記荷重モニター手段は前記荷重が或る有効荷重を 超えたとき前記シャフトの運動方向を逆転する請求の範囲１５記載の連続的受動 運動装置。 １７．前記アクチュエータはハウジングと、前記ハウジングにマウントされ前記 シャフトの角度変位を指示する角度計とを含む請求の範囲１５記載の連続的受動 運動装置。 １８．前記アーチ状トラックは半円形トラックである請求の範囲１５記載の連続 的受動運動装置。 １９．手首関節に連続的受動運動を与えるための装置であって、 前腕を支持するための腕支持部材及び前記腕支持部材に前腕を固定するための 手段と、 アクチュエータ及び先端部と基端部を有するシャフトであって、前記シャフト は前記基端部を介して前記アクチュエータにピボット結合され、前記アクチュエ ータは前記シャフトをピボットさせて横向きの運動を与えることができ、前記ア ーチ状トラックは腕支持部材に取り付けられ、かつ、前記前腕の周りに少なくと も部分的に延出する寸法を有し、前記アクチュエータはアーチ状トラックに対し 調整可能にマウントされ、前記ピボット結合が前記手首関節の周りにアーチを描 く動作に制限されるものと、 アーチ状リングと前記シャフトの先端部に取着されたブラケットとを含む手支 持部材であって、前記アーチ状リングはブラケットに対し調整可能にマウントさ れ、これにより手首関節を中立位置に維持するために手支持部材の位置をアクチ ュエータの位置に対応して調整可能とし、第２のロック手段がアーチ状リングを ブラケットに対してロックし、前記ブラケットは弾性付勢手段を含み、前記リン グが前記弾性付勢手段に係合し前記ブラケットに対し撓み得るようになっている ものとを、 含むことを特徴とする装置。 ２０．前記シャフトの動きを制御するための制御手段が前記アクチュエータに接 続されている請求の範囲１９記載の手首関節連続的受動運動装置。 ２１．前記アクチュエータに接続された第１のリミットスイッチ及び第２のリミ ットスイッチを含み、前記第１のリミットスイッチは１方向における前記シャフ トのピボット変位を制限し、前記第２のリミットスイッチは反対方向における前 記シャフトのピボット変位を制限する請求の範囲２０記載の手首関節連続的受動 運動装置。 ２２．前記アクチュエータはハウジングと、前記ハウジングにマウントされ前記 シャフトの角度変位を指示する角度計とを含み、前記第１及び第２のリミットス イッチは前記角度計に対し摺動自在に位置する請求の範囲２１記載の手首関節連 続的受動運動装置。 ２３．前記制御手段は前記アクチュエータの動作の間の荷重をモニターするため の荷重モニター手段を含み、前記荷重モニター手段は前記荷重が或る有効荷重を 超えたとき前記シャフトの運動方向を逆転する請求の範囲２２記載の手首関節連 続的受動運動装置。 ２４．前記アーチ状トラックが半円形トラックである請求の範囲２３記載の手首 関節連続的受動運動装置。 ２５．前記アーチ状トラックが円形トラックである請求の範囲２３記載の手首関 節連続的受動運動装置。 ２６．足首関節に連続的受動運動を与えるための装置であって、 フレームと、前記フレームに取り付けられ下方脚部を支持するための脚支持部 材とであって、前記脚支持部材は長手軸を定める下方脚部を固定するための手段 を含み、 アクチュエータと、先端部と基端部を有するシャフトとであって、前記シャフ トはその基端部を介して前記アクチュエータにピボット結合され、前記アクチュ エータはシャフトをピボットさせて横向きの運動を与え、前記脚支持部材にアー チ状トラックが取り付けられ、前記アーチ状トラックは下方脚部の周りに少なく とも部分的に延出する寸法を有し、前記アクチュエータは前記アーチ状トラック にマウントされ、前記ピボット結合は足首関節を中心としてアーチを描いて動く ように制限され、第１のロック手段がアクチュエータをアーチ状トラックの選択 された位置にてロックし、 使用者の足を支持するため前記シャフトの先端部にピボット的にマウントされ た足支持部材と、 を含む装置。 ２７．前記シャフトの動きを制御するための制御手段が前記アクチュエータに接 続されている請求の範囲２６記載の足首関節連続的受動運動装置。 ２８．前記制御手段は第１及び第２のリミットスイッチを含み、前記第１のリミ ットスイッチは１方向における前記シャフトのピボット変位を制限し、前記第２ のリミットスイッチは反対方向における前記シャフトのピボット変位を制限し、 前記第１及び第２のリミットスイッチの位置が予め選択され前記制御手段に記憶 されている請求の範囲２７記載の足首関節連続的受動運動装置。 ２９．前記制御手段は前記アクチュエータの動作の間の荷重をモニターするため の荷重モニター手段を含み、前記荷重モニター手段は前記荷重が或る有効荷重を 超えたとき前記シャフトの運動方向を逆転する請求の範囲２８記載の足首関節連 続的受動運動装置。 ３０．前記アクチュエータはハウジングと、前記ハウジングにマウントされ前記 シャフトの角度変位を指示する角度計とを含む請求の範囲２８記載の足首関節連 続的受動運動装置。 ３１．前記アーチ状トラックが半円形トラックであり、前記足支持部材がシュー である請求の範囲２８記載の足首関節連続的受動運動装置。