FI92972C - Menetelmä ja laite jalan asentoa korjaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi - Google Patents

Description

92972

J

Menetelmä ja laite jalan asentoa koijaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi Förfarande och anordning för valet av inläggssula och/eller sko som justerar fotsställningen 5

Keksinnön kohteena on menetelmä jalan asentoa koijaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi ja jalan biomekaanisen toimintatyypin määrittelemiseksi.

10

Keksinnön kohteena on myös laite jalan asentoa koijaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi sekä jalan biomekaanisen toimintatyypin määrittelemiseksi.

Ihmisen jalka on mekaanisesti tarkasteltuna hyvin monimutkainen rakenne, sillä toisaalta 15 jalan on oltava joustava, jotta se voisi mukautua ympäristön ja maaston muutoksiin kuitenkin siten, että se samalla antaa keholle riittävän tuen ja tasapainon. Toisaalta on jalan kuitenkin oltava riittävän jäykkä, jotta sillä saataisiin aikaan riittävä kitka maanpinnan suhteen siten, että jalan kautta voivat välittyä ne vaakasuuntaiset kiihtyvyys- ja hidastuvuusvoimat, jotka muodostuvat kehon liikkeistä.

20

Jaloista on tehty useita tutkimuksia ja niissä on havaittu, että vain noin 40 %:lla ihmisistä on ns. "normaali" jalka, kun taas lopuilla on jaloissaan erilaisia asentovirheitä. Jalkojen asentovirheet aiheuttavat kehon kuormitustilaan häiriön ja ylimääräisen rasitustilan, jonka ihminen kokee epämiellyttävänä ja joka varsin usein saattaa johtaa 25 kiputiloihin jalkaterässä, nilkassa, polvessa tai ristiselässä. Jalkojen virheasentoja koijataan yleisesti erilaisilla tukipohjallisilla ja tukijalkineilla, mutta sopivien tukipohjal-listen ja tukijalkineiden valinta on aikaisemmin ollut ongelmallista. Jotta oikean tyyppiset pohjalliset ja jalkineet voitaisiin valita, on jalkojen virheasennot pystyttävä mittaamaan ja määrittämään mahdollisimman hyvin ja luotettavasti. Tämän suhteen voidaan 30 tekniikan tason osalta viitata erityisesti US-patentteihin n:ot 4 062 355, 3 358 373 ja 2 175 116, jotka käsittelevät erilaisia laitteita jalkojen asennon ja kuormituksen määrittämiseksi ja tämän pohjalta oikean tyyppisen jalkineen ja/tai pohjallisen valitsemiseksi.

92972 2 Näiden ratkaisujen huomattavin haittapuoli on se, että ne ovat käytöltään erittäin monimutkaisia ja edellyttävät käyttäjältä korkeaa ammattitaitoa. Tämän johdosta näiden ratkaisujen mukainen tekniikka ei ole tullut yleiseen ja jokapäiväiseen käyttöön.

5 Tekniikan tasoon kuuluvan US-patentin 4 805 637 mukaisessa ratkaisussa ei pystytä lainkaan tunnistamaan sitä, miten paino jakautuu kummallakin jalalla jalan tai mit-tausalustan symmetria-akselin suhteen. Viitejulkaisun mukaista ratkaisua ei näin ollen voida lainkaan käyttää jalkineiden valintaan. Viitejulkaisun tapauksessa molemmat jalat sijoitetaan mittauksen ajaksi samalle ja yhteiselle mittausalustalle, jolloin tällä ratkaisul-10 la pystytään näin ollen mittaamaan ainoastaan kehon painopisteen sijainti.

Tekniikan tasoa edustaa myös DE-julkaisu 3 812 287, jonka mukaisessa ratkaisussa käytetään mittausalustaa, joka on varustettu suurella määrällä mittausantureita, jotka toimivat ultraääniperiaatteella. Mittausanturit sijaitsevat suoraan jalan alla ja kyseisillä 15 antureilla mitataan esim. jalkaholvin korkeutta eli jalkaholvin etäisyyttä mittausalustasta. Tämän viitejulkaisun mukaisessa ratkaisussa ei näin ollen mitata lainkaan mittausalustan kuormituksia jäykkään tukialustaan nähden. Viitejulkaisussa ei myöskään ole esitetty minkäänlaista asemointia jalan tai mittausalustan symmetria-akselin suhteen. Merkittävänä haittapuolena on viitejulkaisussa lisäksi antureiden suuri lukumäärä, mikä tekee 20 mittaustulosten prosessoinnin hankalaksi ja nostaa huomattavasti kustannuksia. Mikäli viitejulkaisun tapauksessa haluttaisiin päästä kummankin jalan samanaikaiseen mittaamiseen, jouduttaisiin kumpaakin jalkaa varten käyttämään omaa erillistä laitteistoaan. Tällöin mittaustulosten analysointi vaikeutuisi entisestään ja edelleen kustannukset nousisivat erittäin korkeiksi.

25 US-patentin 4 848 621 mukainen ratkaisu noudattaa pitkälti samaa periaatetta kuin edellä mainittu DE-julkaisu 3 812 287 sillä poikkeuksella, että mittaus ei tapahdu ultraäänen perusteella. Sen sijaan mittauksessa käytetään apuna peilipöytiä ja videoka-merajäijestelmää. Mittausjärjestelmä on erittäin monimutkainen ja kallis. Jäijestel-30 mässä ei mitata lainkaan jalan tai mittausalustan kuormituksia.

3 92972

Tekniikan tasoa voidaan katsoa edustavan myös EP-julkaisun 286 054, ratkaisun käyttötarkoitus tosin poikkeaa keksinnöstä. Viitejulkaisun mukainen ratkaisu on nimittäin tarkoitettu varolaitteeksi potilaille, joilla on jalka jostain syystä vaurioitunut. Varolaite antaa varoitussignaalin, mikäli jalan kuormitus ylittää tietyt raja-arvot. 5 Viitejulkaisun mukaisella ratkaisulla ei pystytä mittaamaan jalan kuormitusta symmetria-akselin suhteen.

Edellä mainituissa julkaisuissa esitettyyn tekniikan tasoon nähden on huomattavan parannuksen tuonut hakijan aikaisemmassa CA-patentissa n:o 1 278 677 ja sitä vastaa-10 vassa US-patentissa 4 917 105 esitetty menetelmä, jolla määritellään jalan ortopedinen toiminta ja valitaan sen perusteella sopiva koijaava tukipohjallinen ja/tai jalkine. Mainittua menetelmää on sovellettu käytännössä ja näissä käytännön sovellutuksissa on havaittu, että kyseinen menetelmä antaa oikein käytettynä erittäin hyvän ja luotettavan lopputuloksen, jolloin kuhunkin jalkaan saadaan valittua oikean tyyppinen jalkine 15 ja/tai tukipohjallinen. Menetelmän haittapuolena on kuitenkin ollut se, että menetelmä on aikaa vievä ja se vaatii suorittajaltaan suhteellisen hyvän koulutuksen sekä varsin paljon käytännön kokemusta. Näistä seikoista johtuen on syntynyt tarve kehittää nopea ja automaattinen menetelmä, joka soveltuu paremmin vähittäiskaupassa tapahtuvan jalkine- ja pohjallismyynnin apuvälineeksi. Esillä oleva keksintö on näin ollen tarkoitet-20 tu nimenomaan parannukseksi hakijan aiemmin käyttämään menetelmään nähden.

Keksinnön päämääriin pääsemiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiassa tunnusomaista, että menetelmässä jalan toimintatyypin määrittely suoritetaan siten, että kumpikin jalka asetetaan omalle, erilliselle mittausalustalleen, kyseisen mittausalus-25 tan symmetria-akselille ja mitataan kummankin mittausalustan aiheuttamat kuormitukset jäykkään tukialustaan nähden mittausalustojen symmetria-akselien suhteen kummankin jalan kuormituksen jakautumisen määrittämiseksi.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiassa tunnusomaista, että laite 30 käsittää jäykälle alustalle tuetut mittausalustat kumpaakin jalkaa varten, jotka mit-tausalustat on varustettu mittausantureilla mittausalustoista jäykkään alustaan kohdistu- 92972 4 vien kuormitusten mittaamiseksi olennaisesti symmetrisesti mittausalustojen pituussuuntaisten symmetria-akselien suhteen.

Keksinnöllä saavutetaan tekniikan tasoon nähden useita merkittäviä etuja, joista tässä 5 yhteydessä voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella jalkojen asennon ja ortopedisen toiminnan määrittäminen voidaan suorittaa erittäin nopeasti, eikä menetelmän ja laitteen käyttäminen vaadi pitkäaikaista ja perusteellista koulutusta, joten se soveltuu hyvin käytettäväksi esimerkiksi jalkinemyy-mälöissä. Merkittävä etu keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa on siinä, 10 että keksinnössä mitataan jalkojen alustaan aiheuttamia kuormituksia riippumatta siitä, mistä syystä kuormitusten kohdistuminen ja niiden muutokset aiheutuvat. Eräät aikaisemmat menetelmät ja laitteet ovat perustuneet esimerkiksi nilkan sisään- ja ulostaipumisen eli pronaatio- ja supinaatioliikkeen tai jalkaholvin painantakuvion mittaamiseen. Näistä on epäsuorasti pyritty päättelemään kuormitusten kohdistuminen 15 jalkineeseen. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraa-vasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta. Seuraavaksi keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti päältäpäin katsottuna keksinnön mukaisen laitteen 20 mittausalustaa.

Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti mittaustilannetta, eli tilannetta, jossa henkilö seisoo mittauslaitteen mittausalustalla.

25 Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti eri mittausvaiheita.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja menetelmää soveltavan laitteen perusoivalluksena on se, että kun tiedetään kuinka jalka pyrkii kuormittamaan allaan olevaa jalkinetta, voidaan tämän perusteella päätellä se, minkälainen jalkineen rakenteen tulisi olla, jotta 30 se antaisi mahdollisimman oikein kohdistuvan tuen jalalle. Toisaalta tiedetään se, että jalan rasituksen kannalta on edullista pyrkiä jalkineen avulla ohjaamaan jalan asentoa ja 5 92972 liikettä siten, että nilkkanivelen sivuttaisliike pidetään tietyllä optimialueella. Keksinnön mukaisessa menetelmässä tutkitaan jalan kuormituksen jakautumista jalan oletetun symmetria-akselin suhteen.

5 Keksinnön mukainen laite muodostuu kumpaakin jalkaa varten olevasta mittausalustasta, joita on kuviossa 1 merkitty viitenumerolla 10. Mittausalusta 10 käsittää levyn 11, joka on pitkittäisrungon 12 ja poikittaisrungon 13 avulla tuettu jäykän rungon päälle. Tuenta on kuvion 1 mukaisessa esimerkissä toteutettu siten, että mittausalustan neutraalilinjalle 18 eli mittausalustan pituussuuntaiselle symmetria-akselille on alustan etupäähän 10 jäljestetty kaikkiin suuntiin vapaasti kääntyvä nivel 14. Takaosastaan on mittausalusta 10 tuettu poikittaisrungon 13 kautta kahdella tukipisteellä 15 ja 16, jotka sijaitsevat neutraalilinjan eli symmetria-akselin molemmin puolin. Nämä tukipisteet 15 ja 16 on varustettu voimanmittausantureilla. Edelleen on mittausalustan levylle 11 jäljestetty hahlo 17, joka ohjaa jalan 20 siten, että se tulee sijaitsemaan mittausalustalla 10 15 neutraalilinjalla 18. Neutraalilinjan eli mittausalustan symmetria-akselin 18 suunta on kuvion 1 mukaisesti käännetty edullisesti 16° ulospäin suoraan eteenpäin kulkevasta linjasta A, mikä on havaittu useimmille ihmisille luontevimmaksi.

Menetelmässä jalka 20 asetetaan näin ollen mittausalustalle 10 siten, että kantapää 20 ohjautuu keskittävään ohjaushahloon 17 ja jalan 20 keskimmäisen varpaan tyvinivel asettuu mittausalustaan 10 merkitylle neutraalilinjalle 18. Jalkaterän oletettu symmetria-akseli kohdistetaan tällä tavoin mittausalustan symmetria-akseliin. Voimajakautuma mitataan tämän jälkeen tukipisteissä 15 ja 16 sijaitsevilla voimanmittausantureilla. Mainitut voimanmittausanturit sijaitsevat symmetrisesti neutraalilinjan molemmin puolin. 25 Mikäli jalan 20 kuormitus jakautuu symmetrisesti, on molempien voima-anturien lukema sama. Jalan sisäreunan kuormitus, eli kuviossa 2 Fi lisääntyy esim. matalan jalkaholvin eli lattajalkaisuuden vaikutuksesta samoin kuin nilkkanivelen sisäänldertymisen eli pronaation seurauksena. Jalan ulkoreunan kuormitus eli Fo kuviossa 2 taasen lisääntyy esim. jalan korkeaholvisuuden sekä nilkkanivelen taipumisen ulospäin eli supinaation 30 vaikutuksesta.

• · 92972 6

Menetelmässä tarkastellaan jalan sisä- ja ulkoreunojen kuormitusten Fi, Fo suhdetta ja tästä suhteesta voidaan päätellä, minkälainen jalkine on sopiva antamaan oikean tuennan kyseiselle jalalle. Sisä- ja ulkoreunojen kuormitusten Fi, Fo suhdetta voidaan muuttaa kallistamalla jalkaa kengän suhteen sopivalla jalan asentoa kolaavalla pohjalli-5 sella ja/tai jalkineella, jonka pohjan jousto- ja kovuusominaisuudet ovat jalkineen keskiakselin suhteen epäsymmetriset.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä mittauksen toisessa vaiheessa, joka vastaa kuvion 3 tapausta II, mittausalustalla seisten polvia taivutetaan eteenpäin suorasta asennosta 10 olennaisesti 45° ja tutkitaan, miten jalan sisä- ja ulkoreunan kuormitusten Fi, Fo suhteet muuttuvat suoraan seisoma-asentoon verrattuna. Mikäli nilkkanivelellä on taipumus lisätä kiertymistään sisä- tai ulkosuuntaan askeleen aikana, ilmenee se polvia koukistettaessa kuormituksen siirtymisenä enemmän jalan uiko- tai vastaavasti sisäreunalle.

15 Tässä ns. kyykkyasennossa on tärkeää, että polvien välinen etäisyys pysyy olennaisesti vakiona, eli samana kuin suorana seistessä, jotta polvien mahdolliset sivuttaisliikkeet eivät aiheuttaisi kuormituksen siirtymistä sisä- tai ulkoreunalle. Polvien välisen etäisyyden on oltava olennaisesti sama kuin kantapäiden välinen etäisyys. Keksinnössä on havaittu, että sopivin etäisyys on sellainen, että kantapäiden väli on noin 240 mm. 20 Tätä kyykky- tai koukistusasennossa saatavaa lisätietoa käytetään jalkineen ja pohjalli-sen valinnassa vahvistamaan niitä johtopäätöksiä, joita on tehty suorassa seisoma-asennossa mitatun voimajakautuman perusteella.

Menetelmän erityissovellutuksessa on jalkineet jaettu kolmeen ryhmään eli neutraalisti 25 käyttäytyviin, nilkan sisäänpäin kiertymistä vastustaviin sekä nilkan ulospäin kierty-. mistä vastustaviin. Jalan asentoa tukevat pohjalliset vastaavasti on jaettu neutraaleihin, jalkaa ulospäin kallistaviin tai jalkaa sisäänpäin kallistaviin pohjallisiin. Kallistuksen määriä voi lisäksi olla useita. Suoritetun mittauksen perusteella on määritelty ne jalan sisä- ja ulkoreunan kuormituksen suhteet, joiden perusteella jalkineen ja/tai pohjallisen 30 valinta määräytyy.

7 92972

Edellä todettiin kuvioon 1 viitaten, että mittausalusta 10 on tuettu kolmesta pisteestä siten, että ensimmäinen eli etummainen tukipiste 14 on kaikkiin suuntiin kääntyvä nivel ja takimmaiset tukipisteet sisältävät voimamittausanturit, joilla jalan sisä- ja ulkoreunojen kuormitusten suhde määritellään. Laite voidaan myös toteuttaa kuviosta 1 5 poikkeavalla tavalla. Eräs vaihtoehtoinen tapa on se, että mittausalusta 10 on tuettu neljästä pisteestä siten, että alustan etuosassa on neutraalilinjan 18 kummallakin puolella tukipisteet ja vastaavasti on mittausalustan 10 takaosassa tukipisteet esim. siten kuin kuviossa 1 on esitetty. Tällaisessa ratkaisussa kuitenkin olisi kuhunkin neljään tukipisteeseen jäljestettävä oma mittausanturinsa, jolloin ratkaisu olisi kuviossa 1 10 esitettyä kolmipisteistä tuentaa olennaisesti kalliimpi. Mittauksen tarkkuus ei kuitenkaan olisi nelipisteisenä kolmipisteistä niin paljon parempi, että mainitusta nelipisteisestä tuennasta olisi vastaavaa hyötyä. Eräs mahdollinen laitevaihtoehto on se, että mittausalusta 10 on tuettu laitteen jäykkään runkoon kahdesta pisteestä, jotka sijaitsevat mittausalustan 10 neutraalilinjalla 18 ja joista ainakin toinen on varustettu momentinmit-15 tausanturilla. Käyttökelpoisimpana ratkaisuna on kuitenkin pidettävä juuri kuviossa 1 esitettyä kolmipisteistä tuentaa.

Laitteelle on edelleen olennaista se, että voima-anturit ovat rakenteeltaan sellaisia, että niissä tapahtuva muodonmuutos on riittävän pieni, ettei itse mittausalustan 10 asennon 20 muutos aiheuttaisi virhettä mittaustulokseen. Sopivan pienenä ja sallittavana muodon-. muutoksena mittausantureille voidaan pitää suuruusluokaltaan 0,01 mm olevaa muodon muutosta. Tällöin saadaan tulokseksi voimataso, joka olennaisesti vastaa jäykällä alustalla seisomista. Voimanmittausantureiden, jotka mittaavat suoraan voimaa, sijasta voidaan keksinnön mukaisessa sovellutuksessa käyttää mitä tahansa antureita, joilla 25 pystytään mittaamaan mittausalustasta jäykkään tukialustaan kohdistuvia kuormituksia.

Käytännössä voima-anturien tai vastaavien antamat mittaustiedot luetaan määrätyin väliajoin ja lukemien vakiintuessa keskiarvostetaan, jotta mittaus olisi riittävän luotettava. Näin saatuja jalan sisäsivun voimamittaustuloksia verrataan vastaaviin ulkosivun 30 tuloksiin ja saatua suhdelukua käytetään jalkineiden ja pohjallisten valintakriteerinä. Keksinnön mukainen laite on varustettu mikroprosessorilla mittaustulosten käsittelemistä 92972 8 sekä valinnan suorittamista varten, jolloin keksinnön mukainen menetelmä on saatu mahdollisimman nopeaksi ja automaattiseksi.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaa-5 maila. Keksintöä ei ole kuitenkaan rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä esimerkkejä, vaan keksinnön eri vaihtoehdot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (11)

1. 92972
2. 1. Menetelmä jalan asentoa koijaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi ja jalan biomekaanisen toimintatyypin määrittelemiseksi, tunnettu siitä, että menetel- 5 mässä jalan toimintatyypin määrittely suoritetaan siten, että kumpikin jalka asetetaan omalle, erilliselle mittausalustalleen (10), kyseisen mittausalustan symmetria-akselille (18) ja mitataan kummankin mittausalustan aiheuttamat kuormitukset jäykkään tukialustaan nähden mittausalustojen (10) symmetria-akselien (18) suhteen kummankin jalan kuormituksen jakautumisen määrittämiseksi. 10
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattavan jalkaterän oletettu symmetria-akseli kohdistetaan mittausalustan (10) symmetria-akseliin (18) ohjaamalla jalan asema mainitulle symmetria-akselille kantapäästä ja varpaista.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormi tuksen mittaus suoritetaan mittaamalla mittausalustojen (10) jäykkään alustaan kohdistamat voimat symmetrisesti mittausalustojen symmetria-akselien molemmin puolin.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormi-20 tuksen mittaus suoritetaan mittaamalla mittausalustojen (10) jäykkään alustaan aiheuttamat momentit mittausalustojen symmetria-akselien (18) suhteen.
6. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormituksen mittaus suoritetaan kahdessa vaiheessa siten, että ensin mitataan kuormitus 25 henkilön seistessä mittausalustoilla suorin jaloin ja tämän jälkeen mitataan kuormitus, kun polvia on taivutettu olennaisesti 45° suorasta asennosta.
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauksen toisessa vaiheessa polvia koukistettaessa polvien välinen etäisyys pidetään olennaisesti 30 vakiona. 92972
8. 7. Laite jalan asentoa korjaavan pohjallisen ja/tai jalkineen valitsemiseksi sekä jalan biomekaanisen toimintatyypin määrittelemiseksi, tunnettu siitä, että laite käsittää jäykälle alustalle tuetut mittausalustat (10) kumpaakin jalkaa varten, jotka mittausalustat on varustettu mittausantureilla mittausalustoista (10) jäykkään alustaan 5 kohdistuvien kuormitusten mittaamiseksi olennaisesti symmetrisesti mittausalustojen (10) pituussuuntaisten symmetria-akselien suhteen.
9. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kumpikin mittausalusta on tuettu jäykkään alustaan kolmesta tukipisteestä siten, että mittausalustan 10 (10) etuosassa oleva tukipiste on sijoitettu mittausalustan (10) symmetria-akselille (18) ja että mainittu tukipiste on kaikkiin suuntiin kääntyvä nivel (14), ja että mittausalustan (10) takaosaan on jäljestetty symmetrisesti mittausalustan (10) symmetria-akselin (18) suhteen kaksi tukipistettä (IS, 16), jotka on varustettu mittausantureilla. IS 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kumpikin mittausalusta (10) on tuettu jäykkään alustaan neljästä tukipisteestä, jotka sijaitsevat pareittain symmetrisesti mittausalustan (10) symmetria-akselin (18) molemmin puolin ja jotka kukin on varustettu omalla mittausanturillaan.
10. 10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kumpikin mit tausalusta (10) on tuettu jäykälle alustalle kahdesta tukipisteestä, jotka sijaitsevat mittausalustan (10) symmetria-akselilla (18) ja joista ainakin toinen on varustettu mittausanturilla momentin mittamiseksi.
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kumpikin mittausalusta (10) on varustettu mittausalustan (10) takaosaan, symmetria-akselille (18) sovitetulla ohjaushahlolla (17) kantapäätä varten jalkaterän oletetun symmetria-akselin kohdistamiseksi mittausalustan (10) symmetria-akseliin (18). 30 92972