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公開番号2024017707
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022120528
出願日2022-07-28
発明の名称肩部訓練装置
出願人国立大学法人山梨大学,AB情報システム株式会社
代理人SK弁理士法人,個人,個人
主分類A61H 1/02 20060101AFI20240201BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】肩甲骨部及び肩関節の両方の動きを取り入れた肩部訓練装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、肩甲骨部及び肩関節の他動運動を行う肩部訓練装置であって、肩甲骨部ホルダと、上腕ホルダと、肩甲骨部駆動手段と、肩関節駆動手段とを備え、前記肩甲骨部ホルダは、使用者の肩甲骨に沿って装着可能とされ、前記上腕ホルダは、前記使用者の上腕に沿って装着可能とされ、前記肩甲骨部駆動手段は、前記肩甲骨部ホルダを動作させることで前記肩甲骨部の他動運動を再現し、前記肩関節駆動手段は、前記上腕ホルダを動作させることで前記肩関節の他動運動を再現する、肩部訓練装置が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
肩甲骨部及び肩関節の他動運動を行う肩部訓練装置であって、
肩甲骨部ホルダと、上腕ホルダと、肩甲骨部駆動手段と、肩関節駆動手段とを備え、
前記肩甲骨部ホルダは、使用者の肩甲骨に沿って装着可能とされ、
前記上腕ホルダは、前記使用者の上腕に沿って装着可能とされ、
前記肩甲骨部駆動手段は、前記肩甲骨部ホルダを動作させることで前記肩甲骨部の他動運動を再現し、
前記肩関節駆動手段は、前記上腕ホルダを動作させることで前記肩関節の他動運動を再現する、肩部訓練装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の肩部訓練装置であって、
前記肩甲骨部駆動手段は、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更することにより、前記肩甲骨部の屈曲・伸展、挙上・引き下げの四つの他動運動を再現する、肩部訓練装置。
【請求項３】
請求項２に記載の肩部訓練装置であって、
前記肩甲骨部駆動手段は、パラレルリンク機構を備え、当該パラレルリンク機構により、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
【請求項４】
請求項３に記載の肩部訓練装置であって、
前記パラレルリンク機構は、第１モータと、第２モータと、第１アームと、第２アームとを備え、
前記第１モータは、前記第１アームの基端側と接続されるとともに、当該第１アームを回動させるよう構成され、
前記第２モータは、前記第２アームの基端側と接続されるとともに、当該第２アームを回動させるよう構成され、
前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ一対のリンクがボールジョイントによって連結されて構成されるとともに、その先端部が前記肩甲骨部ホルダに接続されており、
前記パラレルリンク機構は、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動することにより、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
【請求項５】
請求項４に記載の肩部訓練装置であって、
前記第１モータと前記第２モータは、それぞれの回転軸が略垂直になるよう配置される、肩部訓練装置。
【請求項６】
請求項５に記載の肩部訓練装置であって、
前記第１モータは、その回転軸が略鉛直方向を向くよう配置され、前記第１アームを介して前記肩甲骨部の屈曲・伸展の他動運動を再現するよう前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更し、
前記第２モータは、その回転軸が略前後方向を向くよう配置され、前記第２アームを介して前記肩甲骨部の挙上・引き下げの他動運動を再現するよう前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
【請求項７】
請求項１～請求項６のいずれかに記載の肩部訓練装置であって、
制御手段を備え、
前記制御手段は、前記使用者に前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダを装着した状態で教示者が教示した前記肩甲骨部及び前記肩関節の他動運動を前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダの動作として記憶し、その後、前記肩甲骨部駆動手段と前記肩関節駆動手段とを制御することで、当該他動運動を再現する、肩部訓練装置。
【請求項８】
請求項６に記載の肩部訓練装置であって、
前記肩関節駆動手段は、第３モータと、第４モータと、第３アームとを備え、
前記第３モータは、前記肩甲骨部ホルダに支持されるとともに、前記第３アームの基端側と接続され、当該第３アームを回動させるよう構成され、
前記第４モータは、前記第３アームの先端部に支持されるとともに、前記上腕ホルダの基端側と接続され、当該上腕ホルダを回動させるよう構成され、
前記第３モータは、前記第３アームを介して前記肩関節の外転・内転の他動運動を再現するよう前記上腕ホルダの位置及び姿勢を変更し、
前記第４モータは、前記上腕ホルダを介して前記肩関節の屈曲・伸展の他動運動を再現するよう前記上腕ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
【請求項９】
請求項８に記載の肩部訓練装置であって、
第１～第４エンコーダと、制御手段とをさらに備え、
前記第１～第４エンコーダは、前記第１～第４モータの回転角度をそれぞれ検知するよう構成されており、
前記制御手段は、前記第１～第４エンコーダの回転角度を取得することで、前記使用者に前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダを装着させた状態で教示者が教示した前記肩甲骨部及び前記肩関節の他動運動を記憶し、その後、前記第１～第４モータを駆動することで、当該他動運動を再現する、肩部訓練装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、肩甲骨及び肩関節の他動運動を行う肩部訓練装置に関する。
続きを表示（約 4,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、肩関節周囲炎、いわゆる「五十肩」を治療するための運動療法として、他動関節可動域訓練（ＣＰＭ）が行われており、理学療法士にかかる負担を低減するため、訓練動作を繰り返し再現する肩部訓練装置が用いられている（例えば、非特許文献１や非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
Ｃｅｌｉｋ，Ｄｅｒｙａ． "Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｃｏｍｅｓｏｆｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｅｒｃｉｓｅｐｒｏｇｒａｍｓｏｎｆｒｏｚｅｎｓｈｏｕｌｄｅｒ．" Ａｃｔａｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃａｅｔｔｒａｕｍａｔｏｌｏｇｉｃａｔｕｒｃｉｃａ４４．４（２０１０）２８５－２９２．
ＴｈｅｒａＴｅｃｈＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｉｎｃ． "Ｃｅｎｔｕｒａ－Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ－Ｓｈｏｕｌｄｅｒ－Ｋｉｎｅｔｅｃ－ＵＳＡ．" ［Ｒｅｔｒｉｅｖｅｄｏｎ２０２２－０６－１７］．ＲｅｔｒｉｅｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔ：＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｔｈｅｒａｔｅｃｈｅｑｕｉｐ．ｃｏｍ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１４／０６／Ｃｅｎｔｕｒａ－Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ－Ｓｈｏｕｌｄｅｒ－Ｋｉｎｅｔｅｃ－ＵＳＡ．ｐｄｆ＞．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の肩部訓練装置は、肩関節の運動のみが考慮されており、肩甲骨部における訓練動作は不十分であった。また、従来の肩部訓練装置は、使用者の上腕を保持して動作することにより肩関節の他動運動を行うため、理学療法士が訓練動作を行う場合と異なり肩甲骨部が非固定状態のままであり、理学療法士による他動動作を忠実に再現することができていなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、肩甲骨部及び肩関節の両方の動きを取り入れた肩部訓練装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］肩甲骨部及び肩関節の他動運動を行う肩部訓練装置であって、肩甲骨部ホルダと、上腕ホルダと、肩甲骨部駆動手段と、肩関節駆動手段とを備え、前記肩甲骨部ホルダは、使用者の肩甲骨に沿って装着可能とされ、前記上腕ホルダは、前記使用者の上腕に沿って装着可能とされ、前記肩甲骨部駆動手段は、前記肩甲骨部ホルダを動作させることで前記肩甲骨部の他動運動を再現し、前記肩関節駆動手段は、前記上腕ホルダを動作させることで前記肩関節の他動運動を再現する、肩部訓練装置。
［２］［１］に記載の肩部訓練装置であって、前記肩甲骨部駆動手段は、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更することにより、前記肩甲骨部の屈曲・伸展、挙上・引き下げの四つの他動運動を再現する、肩部訓練装置。
［３］［２］に記載の肩部訓練装置であって、前記肩甲骨部駆動手段は、パラレルリンク機構を備え、当該パラレルリンク機構により、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
［４］［３］に記載の肩部訓練装置であって、前記パラレルリンク機構は、第１モータと、第２モータと、第１アームと、第２アームとを備え、前記第１モータは、前記第１アームの基端側と接続されるとともに、当該第１アームを回動させるよう構成され、前記第２モータは、前記第２アームの基端側と接続されるとともに、当該第２アームを回動させるよう構成され、前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ一対のリンクがボールジョイントによって連結されて構成されるとともに、その先端部が前記肩甲骨部ホルダに接続されており、前記パラレルリンク機構は、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動することにより、前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
［５］［４］に記載の肩部訓練装置であって、前記第１モータと前記第２モータは、それぞれの回転軸が略垂直になるよう配置される、肩部訓練装置。
［６］［５］に記載の肩部訓練装置であって、前記第１モータは、その回転軸が略鉛直方向を向くよう配置され、前記第１アームを介して前記肩甲骨部の屈曲・伸展の他動運動を再現するよう前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更し、前記第２モータは、その回転軸が略前後方向を向くよう配置され、前記第２アームを介して前記肩甲骨部の挙上・引き下げの他動運動を再現するよう前記肩甲骨部ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載の肩部訓練装置であって、制御手段を備え、前記制御手段は、前記使用者に前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダを装着した状態で教示者が教示した前記肩甲骨部及び前記肩関節の他動運動を前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダの動作として記憶し、その後、前記肩甲骨部駆動手段と前記肩関節駆動手段とを制御することで、当該他動運動を再現する、肩部訓練装置。
［８］［６］に記載の肩部訓練装置であって、前記肩関節駆動手段は、第３モータと、第４モータと、第３アームとを備え、前記第３モータは、前記肩甲骨部ホルダに支持されるとともに、前記第３アームの基端側と接続され、当該第３アームを回動させるよう構成され、前記第４モータは、前記第３アームの先端部に支持されるとともに、前記上腕ホルダの基端側と接続され、当該上腕ホルダを回動させるよう構成され、前記第３モータは、前記第３アームを介して前記肩関節の外転・内転の他動運動を再現するよう前記上腕ホルダの位置及び姿勢を変更し、前記第４モータは、前記上腕ホルダを介して前記肩関節の屈曲・伸展の他動運動を再現するよう前記上腕ホルダの位置及び姿勢を変更する、肩部訓練装置。
［９］［８］に記載の肩部訓練装置であって、第１～第４エンコーダと、制御手段とをさらに備え、前記第１～第４エンコーダは、前記第１～第４モータの回転角度をそれぞれ検知するよう構成されており、前記制御手段は、前記第１～第４エンコーダの回転角度を取得することで、前記使用者に前記肩甲骨部ホルダ及び前記上腕ホルダを装着させた状態で教示者が教示した前記肩甲骨部及び前記肩関節の他動運動を記憶し、その後、前記第１～第４モータを駆動することで、当該他動運動を再現する、肩部訓練装置。
【０００７】
本発明によれば、肩甲骨部駆動手段と肩関節駆動手段とにより肩甲骨部ホルダと上腕ホルダとを独立して動作させることができ、肩甲骨と肩関節を独立して他動運動させることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る肩部訓練装置１００の全体構成を示す斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００の背面斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００を椅子Ｃに着座した使用者Ｕに装着した様子を示す図である。
図１の状態から、肩甲骨部ホルダ６０、肩関節駆動手段７、上腕プレート９及び上腕ホルダ９０を取り外した様子を示す拡大斜視図である。
図４の状態の拡大背面斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００の機構図である。
図１の肩部訓練装置１００の肩甲骨部ホルダ６０の拡大斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００の肩甲骨部プレート６、肩関節駆動手段７、上腕プレート９及び上腕ホルダ９０を示す斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００の肩甲骨部プレート６、肩関節駆動手段７、上腕プレート９及び上腕ホルダ９０を示す背面斜視図である。
図１の肩部訓練装置１００の機能ブロック図である。
図１１Ａは、肩甲骨部の屈曲及び伸展動作を示す説明図であり、図１１Ｂは、肩甲骨部の挙上及び引き下げ動作を示す説明図である。
図１２Ａは、肩関節の水平屈曲及び水平伸展動作を示す説明図であり、図１２Ｂは、肩関節の屈曲及び伸展動作を示す説明図であり、図１２Ｃは、肩関節の外転及び内転動作を示す説明図である。
図１３Ａは、図１の肩部訓練装置１００が肩甲骨部の屈曲の他動動作を行う際の肩甲骨部駆動手段３の状態を示す背面斜視図であり、図１３Ｂは、同肩部訓練装置１００が肩甲骨部の伸展の他動動作を行う際の肩甲骨部駆動手段３の状態を示す背面斜視図である。
図１４Ａは、図１３Ａの状態を示す平面図であり、図１４Ｂは、図１３Ｂの状態を示す平面図である。
図１５Ａは、図１の肩部訓練装置１００が肩甲骨部の挙上の他動動作を行う際の肩甲骨部駆動手段３の様子を示す背面斜視図であり、図１５Ｂは、同肩部訓練装置１００が肩甲骨部の引き下げの他動動作を行う際の肩甲骨部駆動手段３の様子を示す背面斜視図である。
図１６Ａは、図１５Ａの状態を示す正面図であり、図１６Ｂは、図１５Ｂの状態を示す正面図である。
図１の肩部訓練装置１００のティーチングモードＭ１の動作を示すフローチャートである。
図１の肩部訓練装置１００の再現モードＭ２の動作を示すフローチャートである。
図１９Ａは、本発明の変形例に係る肩部訓練装置１００を左肩に用いるモードを示す斜視図であり、図１９Ｂは、同肩部訓練装置１００を右肩に用いるモードを示す斜視図である。
図２０Ａは、図１９Ａの状態を示す側面図であり、図２０Ｂは、図１９Ｂの状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。
【００１０】
１．肩部訓練装置１００の全体構成
本発明の一実施形態に係る肩部訓練装置１００は、図１及び図２に示すように、支持脚１と、支柱２と、肩甲骨部駆動手段３と、支持アーム５と、肩甲骨部プレート６と、肩関節駆動手段７と、上腕プレート９と、制御手段１０（図１０参照）とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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