FI94832B

FI94832B - Laitteisto veto- tai puristusvoiman asettamiseksi potilaaseen hoidettaessa tuki- ja liikuntaelimistössä olevaa vaurioitunutta tai sairasta osaa

Info

Publication number: FI94832B
Application number: FI930212A
Authority: FI
Inventors: Esa Sipola; Eero Gullichsen
Original assignee: Gullichsen Tarja; Esa Sipola
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1995-07-31
Also published as: US5697894A; FI94832C; FI930212A; FI930212A0; WO1994016651A1; EP0680294A1

Description

94832

LAITTEISTO VETO- TAI PURISTUSVOIMAN ASETTAMISEKSI POTILAASEEN HOIDETTAESSA TUKI- JA LIIKUNTAELIMISTÖSSÄ OLEVAA VAURIOITUNUTTA TAI SAIRASTA OSAA - ANLÄGGNING FÖR APPLICERING AV DRAG- ELLER TRYCKKRAFT PÄ PATIENTEN VID VÄRD AV ETT SKADAT ELLER SJUKT AVSNITT AV I STÖD- OCH RÖRELS EORGANEN

Keksinnön kohteena on laitteisto veto- tai puristusvoiman asettamiseksi potilaaseen hoidettaessa tuki- ja liikuntaelimistössä olevaa vaurioitunutta tai sairasta osaa. Erityisesti keksintö liittyy laitteistoon, jolla 5 voidaan asettaa ennalta määritetty vetovoima potilaan kaularankaan ja pitää se vakiona, vaikka potilaan asento poikkeaa vaakatasosta.

Varsinkin sukellus- ja liikenneonnettomuuksien seurauksina tulee uhrin kaularankaan murtumia, jotka johtuvat 10 kaularankaan kohdistuneista puristus- tai vääntövoimista. Nikamapilariin on tällaisissa tapaturmissa usein tullut sellainen vamma tai vaurio, jonka hoitamisessa kalloveto on tarpeen.

Tietyntyyppisten kaularankavammojen yhteydessä on 15 mahdollista asettaa vetovoima potilaan kaularankaan siten, että puetaan potilas halo vest -laitteeseen. Halo vest • -laitteessa on potilaan vartaloon tukeutuva kehikko, joka on neljällä tukitangolla kiinnitetty potilaan päähän ruuvein kiinnitettyyn "halo"-renkaaseen. Kuviosarja 5A - 5C 20 esittää tällaisen halo vest -laitteen. Tangoissa olevien kierteiden ja lukitusjärjestelmien avulla voidaan asettaa halutun suuruinen voima tukirakenteen ja halorenkaan väliin.

Jos potilas on tapaturman jälkeen neliraajahalvautunut yllä 25 kuvattua halo vest -laitetta ei voida käyttää painehaavauma-riskien takia. Eräs tapa hoitaa näitä potilaita on asettaa klassillinen kalloveto. Se saadaan *' aikaan siten, että makuulla olevan potilaan kalloon 2 94832 kiinnitetään ruuvein kaari, johon liitettyyn naruun aikaansaadaan vetovoima siten, että taittopyörän yli kulkevan narun alaspäin laskevaan päähän kiinnitetään punnuksia. Potilaan kaularankaan kohdistuva vetovoima 5 säädetään punnusten määrällä.

Edellä kuvattu kalloveto kärsii lukuisista epäkohdista. Käytettävä laitteisto on säädöltään epätarkka ja apukehikkoineen tilaa vievä. Ennen kaikkea se on potilaalle ja hoitohenkilökunnalle hyvin hankala. Laitteisto sitoo 10 potilaan vuoteeseensa vaakasuoraan selinmakuuasentoon useiksi viikoiksi, jopa kuukausiksi. Tämä heikentää potilaan tilaa sekä fyysisesti että psyykkisesti.

Verenkierto, aineenvaihdunta ja suoliston toiminta kärsivät erityisesti pitkään kestävästä makuuasennosta. Potilaan 15 vaaka-asennosta johtuen on hoito kuten syöttäminen, pesut ja fysioterapiatoimet myös raskaita ja aikaa vieviä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt ongelmat ja puutteet ja aikaansaada uusi laitteisto veto-tai puristusvoiman asettamiseksi potilaan tuki- ja 20 liikuntaelimistössä olevaan vaurioituneeseen tai sairaan osaan. Erityisesti keksintö liittyy laitteistoon, jolla voidaan asettaa ennalta määritetty vetovoima potilaan kaularankaan ja pitää se vakiona, vaikka potilaan asento « : poikkeaa vaakatasosta. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Keksinnön kohteena on siten laitteisto veto- tai 2 puristusvoiman asettamiseksi potilaaseen hoidettaessa tuki 3 ja liikuntaelimistössä olevaa vaurioitunutta tai sairasta 4 osaa, jossa hoidettavan kohdan ensimmäisellä puolella on 5 ·. piste (b) ja hoidettavan kohdan vastakkaisella puolella on 6 piste (a), joka on liikkuva suhteessa pisteeseen (b), ja 7 jossa pisteiden (a) ja (b) väliseen osaan L saatetaan 8 olennaisesti vakiosuuruinen veto- tai puristusvoima F0.

9

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, 10 että se käsittää ainakin yhden yhdyskappaleen R, jolla 11 yhdistetään piste (a) pisteeseen (p), ja elimen, jolla 3 94832 yhdyskappaleeseen R asetetaan sellainen voima Fr, joka ylläpitää edellä mainitun vakiosuuruisen voiman F0 ja joka kompensoi hoidettavana olevaan kohtaan kohdistuvat voimanmuutokset, jotka johtuvat hoidettavan kohdan ja 5 vaakatason välisten kulmien sekä yhdyskappaleen R suunnan muutoksista, jolloin saadaan F0 pysymään vakiona vaikka potilas liikkuu muodostaen kulman yhdessä tai useammassa tasossa suhteessa vaakatasoon, sekä voimalaitteen tarvittavan voiman aikaansaamiseksi yhdyskappaleeseen R; 10 voimalaitteen ohjaus- ja säätölaitteen; kiihtyvyysanturin, jonka avulla mitataan osan L muodostama kulma a vaakatasoon nähden; voima-anturin voiman FR rekisteröimiseksi; voimalaitteen ja ohjaus- ja säätölaitteen tehonlähteet; voimanrajoittimen, jolla estetään ylisuurten voimien 15 muodostumista yhdyskappaleeseen R ja mahdollisesti mikroprosessorin, mikäli tarvitaan säätö useammassa kuin yhdessä tasossa vaakatasoon nähden.

Edullisesti haluttu voima F0 säilytetään mainittujen pisteiden suhteen vakiosuuruisena ja -suuntaisena siten, 20 että rekisteröidään mainittuihin pisteisiin kohdistuvat voimanmuutokset, joiden perusteella ohjataan halutun voiman ylläpitämisessä käytettyjä voimalaitteita laitteiston koostuessa yllä mainituihin periaattein säätyvistä voimista . sekä rakenteisiin liittyvistä tukivoimista.

*25

Erään tärkeän sovellusmuodon mukaan asetetaan potilaan kaularankaan vakiosuuruinen vetovoima F0, joka pysyy muuttumattomana, vaikka potilaan asento poikkeaa vaakatasosta.

30 Erään sovellusmuodon mukaisesti asetetaan potilaan kaularankaan vakiosuuruinen vetovoima F0 soveltamalla keksintöä halo vest -laitteeseen. Sen mukaan piste a yhdistetään välikappaleen V välityksellä vähintään kahdella yhdyskappaleella R ja R' välikappaleessa V olevista ‘35 kiinnityspisteistä c ja vastaavasti c' kappaleessa B

4 94232 oleviin pisteisiin p ja vastaavasti p', jolloin kappale B edustaa potilaan vartaloon tukeutuvaa kehikkoa, ja yhdyskappaleisiin R ja R' asetetaan sellaiset puristusvoimat FR ja FR., jotka yhdessä ylläpitävät edellä 5 mainitun vakiosuuruisen vetovoiman Fc ja jotka kompensoivat kaularankaan kohdistuvat voimanmuutokset, jotka johtuvat kaularangan ja vaakatason välisten kulmien sekä mahdollisesti pisteiden (p), (p'), (c) ja (c') kiinnityskoordinaattien muutoksista, jolloin saadaan F0 10 pysymään vakiona vaikka potilas liikkuu muodostaen kulman yhdessä tai useammassa tasossa suhteessa vaakatasoon.

Keksinnön avulla aikaansaadaan erityisesti laitteisto, jolla pystytään vapauttamaan kaularankavammainen potilas kiinteästä vaakasuorasta selinmakuuasennosta esimerkiksi 15 siten, että potilassänky voidaan säätää portaattomasti makuuasennosta aina pystysuoraan istuma-asentoon kaularankamurtumaan kohdistuvan vetovoiman säilyessä silti automaattisesti vakiona.

Jäljempänä esitettävä keksinnön mukainen ratkaisumalli on 20 sovellettavana myös halo vest -tyyppisille laitteille siten, että potilaalle voidaan tilapäisesti pukea vartaloon tukeutuva kehikko, josta yhden tai useamman tukipisteen . ottaen voidaan säilyttää kaularankaan kohdistuva vetovoima, » · vaikka potilas siirrettäisiin sängystään esimerkiksi 25 pyörätuoliin.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan potilaan ollessa istuvassa tai puoli-istuvassa asennossa sallia tietyissä : rajoissa myös sivukallistukset kaularankaan kohdistuvan vetovoiman merkittävästi muuttumatta.

30 Keksinnön mukaisen sovellutuksen merkitys on ennen kaikkea siinä, että aiempaan nähden tehokkaammat kuntoutustoimet voidaan aloittaa jo alkuvaiheessa. Asennonvaihtelulla . vältetään pitkään jatkuvan makuuasennon tuomat ’I IU i lilli Il J El, 5 94832 verenkierrolliset ja aineenvaihdunnalliset haitat, vähennetään painehaavaumariskiä ja helpotetaan hoitohenkilökunnan työtä. Potilaan mielenterveys sietää halvaantumisen tuomat ongelmat paremmin kun aiemmin 5 viikkoja kestänyt alkuvaiheen keskeytyksetön makuu jää pois .

Keksinnön mukaisen laitteiston periaatetta selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheisiin 10 piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää keksinnön toiminnan teoreettista perustaa tason T sivusta katsottuna

Kuvio 2 esittää keksinnön teoreettista perustaa tason T 15 ollessa perspektiivikuvana

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteiston toimintakaavion

Kuvio 4 esittää tasoon T liitettyä kiihtyvyysanturia 20 Kuviot 5A - 5C esittävät klassista halo vest - laitetta sellaisenaan ja potilaalle puettuna ·

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaista laitetta halo vest -laitteeseen sovellettuna 1 2 3 4 5 6

Kuvio 7 esittää kuvion 6 mukaista ratkaisua 2 . kolmidimensioissa tilanteessa 3 • 4

Kuviossa 1 on esitetty esimerkin muodossa järjestelmän osat, staattiset voimat ja niiden summautuminen. Tason T

5 kaltevuus vaakatasoon nähden voi vaihdella alueella 0 - 6 90°. Taso P on kiinnitetty kiinteästi 90°:n kulmaan tasoon T nähden. Kappale B on kiinteästi kiinnitetty tasoon T.

Kappale A, joka lepää kitkattomasti tason T päällä, on 6 94832 tuettu siten, että se pystyy liikkumaan ainoastaan kappaleesta B kohtisuoraan tasoa P vastaan piirretyn suoran suunnassa. Kappaleen A massa on M, joka eräässä mallissa tyypillisesti vaihtelee alueella 2 - 8 kg. Yhdyskappale L, 5 jonka pituuteen voi vaikuttaa sekä veto- että puristusvoimia, yhdistää kappaleet A ja B pisteistä a ja b. Yhdyskappale R yhdistää kappaleen A kiinnityspisteestä c päätytasossa P olevaan pisteeseen p. Kiinnityspiste c, joka on kappaleen A pinnalla tai sen läheisyydessä on valittu 10 siten, että kappaleen A painopiste a osuu suoran p-c jatkeelle. Yhdyskappaleen R suunta voi tässä mallissa vaihdella 0 - 20° tasosta T, sekä -20° - +20° tasoille T ja P piirretystä yhteisestä normaalitasosta, joka kulkee kappaleiden A ja B kautta (ks. kuvio 2). Viitenumerolla 10 15 on merkitty kiihtyvyysanturi.

Järjestelmän eräänä tarkoituksena voi olla kappaleen A pitäminen paikallaan yhdyskappaleeseen R kohdistuvaa vetovoimaa FR säätämällä siten, että kappaleita A ja B yhdistävään yhdyskappaleeseen L vaikuttava voima F0 pysyy 20 vakiona halutun suuruisena. Tässä esimerkissä F0 voi vaihdella alueella 0.5 - 8 kg. Kuvioiden 1 ja 2 perusteella voidaan laskea tarvittava voima FR, jotta yhdyskappaleessa L vaikuttava voima F0 pysyy halutun suuruisena. FR määräytyy . alla esitetyn yhtälön (I) mukaan: 25 Fr = (l/cos(arctan ^( tan2β x tanzr)')) x (F0 + M x g x sinä) (I) • jossa yhtälössä a on tason T ja vaakatason välinen kulma, β on suora a-p:n T-tason ja P-tason yhteiseen, pisteen a kautta kulkevaan normaalitasoon viedyn projektion 30 muodostama kulma suora a-b:n jatkeen kanssa, Γ on suora a-p:n T-tasoon viedyn projektion muodostama kulma suora a-b:n jatkeen kanssa, M on kappaleen A massa ja g on maan *: vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys.

7 94832

Kuviossa 2 tason T kallistusta ei ole otettu huomioon, koska siitä aiheutuu ainoastaan tason T suuntainen voima, jos oletetaan, että FR x sinB < M x g x cosa, eli toisin sanoen kappale A ei irtoa tasosta T. Tämän tason suuntaisen 5 voiman kompensoiminen voimalla FR riippuu ainoastaan kulmasta β.

Kaavassa (I) voidaan kiinityskulmista β ja Γ riippuva termi 1/cos (arctan|/(tan2fi x tan2r)) korvata kiinnityskoordi-naateista x ja y riippuvien termien K* ja Ky tulolla, 10 jolloin kaava saa muodon

Fr = Kx x Ky x (F0 + M x g x sinot) (II)

Kertoimet voidaan valita siten, että FR:n virhe = 0 kaikilla xsn ja y:n arvoilla. Pienillä (alle 20°) β:η ja Tsn arvoilla niitä voidaan myös approksimoida xsstä ja y:stä 15 lineaarisesti riippuvilla kertoimilla.

Yllä selostettu järjestelmä koskee tilannetta, jossa kappaleeseen A kohdistuu ainoastaan maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys, ja siitä täytyy ottaa huomioon ainoastaan yhdensuuntainen komponentti. Laajennettaessa 20 tilannetta siten, että kiihtyvyyttä esiintyy kolmessa . dimensiossa, tulee kappaleeseen A kohdistaa vastaavasti useampia eri suuntaan vaikuttavia voimia, jotta kiihtyvyyksien aiheuttamat voimanmuutokset yhdyskappaleessa L voidaan kompensoida. Tällaisessa tapauksessa kiihtyvyys 25 mitataan yhdyskappaleen L suuntaan kiinnitetyn ortogonaalisen koordinaatiston akseleiden suuntiin.

• Kompensointivoimien suunnat valitaan jos mahdollista samansuuntaisiksi.

Kuviossa 3 on esitetty kaavio keksinnön mukaisen 30 laitteiston toiminnasta. Käytännön tilanteissa tehdään aluksi tarvittavat asetukset, jonka jälkeen tasoa T kallistetaan toiminnan aikana haluttuun asentoon, jolloin 3 94832 laitteisto pitää automaattisesti yhdyskappaleessa L vaikuttavan voiman vakiona. Voimalaite 20, joka kuviossa 3 on esitetty hydrauliikkayksikkönä, aikaansaa tarvittavan voiman yhdyskappaleeseen R. Voimalaitetta ohjaa 5 ohjauselektroniikkayksikkö 30, joka saa tiedon voimasta FR voimaa rekisteröivän anturin 15 välityksellä. Tässä tapauksessa anturi on venymäliuska-anturi. Anturi on sijoitettu sellaiseen paikkaan, jossa se mittaa suoraan voimaa FR (tässä tapauksessa hydrauliikkasylinterin 16 10 varteen).

Ohjauselektroniikan tarvitsemat tiedot vetovoimasta F0, massasta M, kertoimista Kx ja Ky annetaan manuaalisesti (31, 32, 33, 34). Lisäksi elektroniikka tarvitsee tiedon g x sinä, joka mitataan tasoon T kiinnitetyllä 15 kiihtyvyysanturilla 10. Anturi asetetaan siten, että se mittaa yhdyskappaleen L suuntaista kiihtyvyyttä. Tällöin yhdyskappaleen suuntainen kiihtyvyyskomponentti on verrannollinen tuloon g x sinä.

Yllä mainituista tiedoista ohjauselektroniikan asetusosa 20 muodostaa säätimelle annettavan asetusarvon. Säädin 35 vertaa asetusarvoa voima-anturin antamaan signaaliin ja muodostaa niistä erosignaalin. Säädin, joka esimerkiksi on . PI-säädin, ohjaa voimalaitetta siten, että erosignaali on nolla. Viitenumero 36 esittää vahvistinta.

25 Kertoimet Kx ja Ky voidaan antaa ohjauselektroniikalle myös automaattisesti hydrauliikkasylinterin 16 ja tason P väliseen kiinnityskohtaan sijoitettavalla kiertokulma-: anturilla (ei ole esitetty kuviossa 3).

5

Laitteistolla on lisäksi voimanrajoitin 21, joka estää 30 ylisuurten voimien muodostumisen vikatilanteessa.

Hydrauliikalla toimivassa voimalaitteessa rajoitus saadaan aikaan esimerkiksi paineenrajoittimella ohjausletkussa.

·· Viitenumeroilla 29 ja 39 on merkitty voimalaitteen 20 ja 9 94832 vastaavasti elektroniikkayksikön 30 teholaitteet.

Yksidimensioisessa tapauksessa voidaan säätöelektroniikka tehdä analogiaelektroniikalla. Kolmidimensioisessa tapauksessa voidaan selvitä myös analogiaelektroniikalla, 5 mikäli kompensointivoimien ja kiihtyvyyksien mittauksen suunnat voidaan käytännössä järjestää sopivasti. Mikäli näin ei ole tulee voimien laskeminen niin monimutkaiseksi, että laskennassa on syytä käyttää apuna mikroprosessoria.

Hydraulisesti toimivan voimalaitteen yhteydessä on helppo 10 kiinnittää voima-anturi suoraan sylinterin varteen, eikä laitteistossa ole hankalasti käsiteltäviä johtoja. Haittana on mm. se, että kappaleita A ja B voidaan siirtää vain sylinterin pituuden sallimissa rajoissa. Voima voidaan vaihtoehtoisesti myös kehittää esimerkiksi askelmoottorilla 15 ja taittopyörien ympäri kierretyllä langalla. Etuna on dynamiikan laajuus, mutta haittana hankalat langat sekä voima-anturin sijoittamisen vaikeus. Kolmantena vaihtoehtona voidaan mainita pneumatiikkaan perustuva voimalaite. Etuna on komponenttien keveys, kun taas 20 haittana voidaan mainita äänen nopeuden rajoittama säätönopeus.

Voima-antureita on tarjolla useita kaupallisia vaihtoehtoja, josta venymäliuska-anturi on eräs edullinen vaihtoehto.

25 Yksidimensioisessa tapauksessa kiihtyvyysanturiksi riittää anturi, joka mittaa vain yhtä kiihtyvyyden komponenttia.

. Kolmidimensioisessa tapauksessa käytetään anturia, joka mittaa kiihtyvyyttä kolmessa toisiaan vastaan kohtisuorassa suunnassa.

30 Voiman rajoittimena voidaan voimalaitteesta riippuen käyttää esimerkiksi murtosokkaa, paineenrajoitinta tai kitkarajoitinta.

xo 94832

Kuvioissa 1-3 esitetty yhdyskappale L esittää yleisesti vaurioitunutta ruumiinosaa, johon on kohdistettava tietty voima. Kuvioissa 1-3 esitetty yhdyskappale L on erityisesti tarkoitettu kuvaamaan potilaan kaularankaa, 5 johon on kohdistettava vetovoima F0. Kappale B symbolisoi potilaan vartaloa ja kappale A potilaan päätä. Yllä olevassa selostuksessa samoin kuin kaikissa kuvioissa tarvittava vetovoima F0 saatetaan vaurioituneeseen osaan L asettamalla vaadittava vetovoima FR yhdyskappaleeseen R, 10 joka on asennettu niin, että se muodostaa yli 90°:n, edullisesti 160 - 180°:n kulman osan L kanssa. Eräät kaularankavammat ovat sellaisia, että niiden oikaisu edellyttää vetoa suuntaan, joka jossakin määrin poikkeaa potilaan vartalon pituusakselista (suunta a-b). Näissä 15 tapauksissa voidaan tämän keksinnön mukaisesti valita pisteelle p sopivat koordinaatit, jotka eivät osu suoran a-b jatkeelle.

Vaihtoehtoinen tapa saattaa halutun suuruinen vetovoima F0 osaan L on asentaa yhdyskappale R siten, että se muodostaa 20 alle 90°:n kulman osan L kanssa ja asettaa yhdyskappaleeseen R puristusvoima, joka on yhtä suuri kuin vetovoima edellisessä tapauksessa. Tällöin yhdyskappaleen on luonnollisesti oltava tarpeeksi jäykkä puristusvoiman välittämiseksi.

• 1 2 3 4 5 6 !l 1 lö i 4ili) I i * ftl i

Kuviossa 6 nähdään keksintö sovellettuna halo vest - 2 laitteeseen. Kappaleen A, joka vastaa potilaan päätä, 3 painopiste on a, joka on välikappaleen V välityksellä 4 yhdistetty kahdella, tässä tapauksessa symmetrisesti 5

: järjestetyllä yhdyskappaleella R ja R' välikappaleessa V

6 olevista kiinnityspisteistä c ja vastaavasti c' kappaleessa B (joka vastaa potilan vartaloon tukeutuvaa kehikkoa eli halo vest -laitetta) oleviin pisteisiin p ja vastaavasti p'. Yhdyskappaleisiin R ja R' asetetaan sellaiset puristusvoimat FR ja FR., jotka yhdessä ylläpitävät potilaan ’ 35 kaularankaan L asetettavan vakiosuuruisen vetovoiman F0 ja u 94832 jotka kompensoivat kaularankaan kohdistuvat voimanmuutokset, jotka johtuvat kaularangan ja vaakatason välisten kulmien sekä mahdollisesti pisteiden (p), (p'), (c) ja (c') kiinnityskoordinaattien muutoksista.

5 Viitenumerot 16 ja 16' tarkoittavat hydraulisia tai pneumaattisia sylintereitä, jotka on kytketty voimalaitteeseen 20. Viitenumerot 21 edustavat voimanrajoittimia ja 15 ja 15' tarkoittavat voima-antureita, jotka on kytketty ohjauselektroniikka-yksikön 30 10 säätimeen. Yhdyskappaleita voi tietenkin olla kolme tai useampia. Voimalaite 20 ja ohjauselektroniikka-yksikkö 30 toimivat mikroprosessorilla. Kiertokulma-anturi on merkitty numerolla 10.

Kuviossa 7 nähdään kuvion 6 mukainen ratkaisu 15 kolmidimensioisessa tilanteessa, joissa käytetään neljää yhdyskappaletta R, R', R'' ja R'". Tässä kuviossa esitetyt viitenumerot ja kirjaimet tarkoittavat samaa kuin kuviossa 6 ja niiden perään merkityt heittomerkit ilmaisevat minkä yhdyskappaleen laitteesta tai kiintopisteestä on kysymys.

20 Tässä kuviossa esitetty ratkaisu, jonka mukaan yhdyskappaleet R - R''' eivät ole yhdensuuntaisia kaularangan L kanssa, vaan kallistuvat lievästi kohti kaularankaa ylöspäin mentäessä, vastaa aika hyvin käytännössä kyseeseen tulevaa toteutusta.

25

Tuetussa järjestelmässä riittää analogiaelektroniikka, mutta jos järjestelmä ei ole tuettu on mikroprosessori tarpeen.

. Yhdyskappaleiden suunnat, kiinnityskoordinaatit ja 30 tukipisteet on valittava sellaisiksi, että voimalle F0 löytyy yksiselitteinen ratkaisu.

On myös tilanteita, joissa on tarve saada puristusvoimaa potilaan ruumiinosaan. Esimerkiksi osteoporoosin . 35 kehittymistä voitaisiin estää, mikäli potilaan luuhun voitaisiin keinotekoisesti asettaa puristusvoima.

„ 94832 Tämän keksinnön mukaista laitteistoa voidaan myös soveltaa halutun suuruisen puristusvoiman saattamiseski potilaan osaan L. Jos esimerkiksi kuvien 1-3 mukaisissa tapauksissa, joissa yhdyskappale R muodostaa yli 90°:n 5 kulman osan L kanssa, asetetaan puristusvoima yhdyskappaleeseen R, aikaansaadaan puristusvoima osaan L. Vastaavasti, jos R on asennettu suhteessa L:än niin, että ne muodostavat alle 90°:n kulman keskenään, silloin saadaan puristusvoima L:än asettamalla vetovoima yhdyskappaleeseen 10 R.

Keksinnön mukainen laitteisto soveltuu erityisesti potilaan luurangossa olevan vaurioituneen tai sairaan osan hoitamiseen, mutta sitä voidaan myös soveltaa yleisemmin tuki- ja liikuntaelimistöön kohdistuvassa lääkinnällisessä 15 kuntoutuksessa.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

• ♦

Claims

13 94832

1. Laitteisto veto- tai puristusvoiman asettamiseksi potilaaseen hoidettaessa tuki- ja liikuntaelimistössä olevaa vaurioitunutta tai sairasta osaa, jossa hoidettavan kohdan ensimmäisellä puolella on piste (b) ja hoidettavan 5 kohdan vastakkaisella puolella on piste (a), joka on liikkuva suhteessa pisteeseen (b), ja jossa pisteiden (a) ja (b) väliseen osaan L saatetaan olennaisesti vakiosuuruinen veto- tai puristusvoima F0 tunnettu siitä, että se käsittää ainakin yhden yhdyskappaleen R, 10 jolla yhdistetään piste (a) pisteeseen (p); elimen (16), jolla yhdyskappaleeseen R asetetaan sellainen voima FR, joka ylläpitää edellä mainitun vakiosuuruisen voiman Fe ja joka kompensoi hoidettavana olevaan kohtaan kohdistuvat voimanmuutokset, jotka johtuvat hoidettavan kohdan ja 15 vaakatason välisten kulmien sekä yhdyskappaleen R suunnan muutoksista, jolloin saadaan F0 pysymään vakiona, vaikka potilas liikkuu muodostaen kulman yhdessä tai useammassa tasossa suhteessa vaakatasoon; voimalaitteen (20) tarvittavan voiman aikaansaamiseksi yhdyskappaleeseen R; 20 voimalaitteen (20) ohjaus- ja säätölaitteen (30); kiihtyvyysanturin (10), jonka avulla mitataan osan L muodostama kulma a vaakatasoon nähden; voima-anturin (15) voiman FR rekisteröimiseksi; voimalaitteen ja ohjaus- ja säätölaitteen tehonlähteet (29, 39); voimanrajoittimen 25 (21), jolla estetään ylisuurten voimien muodostumista yhdyskappaleeseen R ja mahdollisesti mikroprosessorin, mikäli tarvitaan säätö useammassa kuin yhdessä tasossa vaakatasoon nähden. « • .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto 30 tunnettu siitä, että se säilyttää halutun voiman F0 mainittujen pisteiden suhteen vakiosuuruisena ja -suuntaisena rekisteröimällä mainittuihin pisteisiin kohdistuvat voimanmuutokset, joiden perusteella ohjataan halutun voiman ylläpitämisessä käytettyjä voimalaitteita. 14 94832

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että piste (p):n sijainti on valittu sellaiseksi, että suora (a)-(b), joka osuu yksiin hoidettavana olevan osan kanssa, ja suora (a)-(p), joka 5 osuu yksiin yhdyskappaleen R kanssa, muodostavat keskenään yli 90°:n kulman, jolloin - asettamalla vaadittava vetovoima FR yhdyskappaleeseen R saadaan halutun suuruinen vetovoima F0 hoidettavana olevaan osaan L, tai 10. asettamalla vaadittava puristusvoima FR yhdyskappaleeseen R saadaan halutun suuruinen puristusvoima F0 hoidettavana olevaan osaan L.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että piste (p):n sijainti on 15 valittu sellaiseksi, että suora (a)-(b), joka osuu yksiin hoidettavana olevan osan kanssa, ja suora (a)-(p), joka osuu yksiin yhdyskappaleen R kanssa, muodostavat keskenään alle 90°:n kulman, jolloin - asettamalla vaadittava puristusvoima FR yhdyskappaleeseen 20 R saadaan halutun suuruinen vetovoima F0 hoidettavana olevaan osaan L, tai - asettamalla vaadittava vetovoima FR yhdyskappaleeseen R saadaan halutun suuruinen puristusvoima F0 hoidettavana olevaan osaan L. 25

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, jossa hoidettavana oleva tuki- ja liikuntaelimistössä sijaitseva osa edustaa potilaan kaularankaa, ja piste (b) on käytännöllisesti katsoen liikkumaton suhteessa tasoon T, 30 johon kaularanka tukee, ja kaularankaan on asetettava vetovoima F0 tunnettu siitä, että yhdyskappaleeseen R asetetaan yhtälön 15 94832 I 2 Fr = (1/cos (arctan^( tan β x tan Γ))) x (F0 + M x g x sina) mukainen vetovoima, jossa yhtälössä a on tason T ja vaakatason välinen kulma, β on suora (a)-(p):n T-tason ja P-tason yhteiseen, pisteen (a) kautta kulkevaan 5 normaalitasoon viedyn projektion muodostama kulma suora (a)-(b):n jatkeen kanssa, Γ on suora (a)-(p):n T-tasoon viedyn projektion muodostama kulma suora (a)-(b):n jatkeen kanssa, piste (p) sijaitsee tasossa P, joka on kiinnitetty 90°:n kulmaan tasoon T nähden, M on kaularangan kannettava 10 massa ja g on maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, jossa hoidettavana oleva tuki- ja liikuntaelimistössä sijaitseva osa edustaa potilaan kaularankaa, ja piste (b) on käytännöllisesti katsoen liikkumaton suhteessa tasoon T, 15 johon kaularanka tukee, ja kaularankaan on asetettava vetovoima F0 tunnettu siitä, että yhdyskappaleeseen R asetetaan yhtälön Fr = (1/cos (arctany(tan2fl x tanzr))) x (F0 + M x g x sinä) mukainen puristusvoima, jossa yhtälössä a on tason T ja 20 vaakatason välinen kulma, β on suora (a)-(p):n T-tason ja P-tason yhteiseen, pisteen (a) kautta kulkevaan normaalitasoon viedyn projektion muodostama kulma suora (a)-(b):n kanssa, Γ on suora (a)-(p):n T-tasoon viedyn projektion muodostama kulma suora (a)-(b):n kanssa, piste 25 (p) sijaitsee tasossa P, joka on kiinnitetty 90°:n kulmaan tasoon T nähden, M on kaularangan kannettava massa ja g on maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laitteisto 30 tunnettu siitä, että voima Fr asetetaan voimalaitteen avulla, joka on kytketty ohjauslaitteeseen, johon manuaalisesti tai automaattisesti annetaan tiedot suureiden F0, M, β ja Γ arvoista ja johon automaattisesti 16 94832 syötetään kiihtyvyysanturin mittaamat tiedot kaularangan kulloinkin vaakatason kanssa vallitsevien kulmien arvosta, ja yhdyskappaleessa R vallitseva voima Fr mitataan voima-anturin avulla, verrataan säätimellä mitattu voima 5 ohjearvoon ja korjataan tarpeen mukaan asetettu voima FR.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto jolloin hoidettavana oleva, tuki- ja liikuntaelimistössä sijaitseva osa edustaa potilaan kaularankaa, johon on asetettava olennaisesti vakiosuuruinen vetovoima F0 tunnettu 10 siitä, että piste (a) yhdistetään välikappaleen V välityksellä vähintään kahdella yhdyskappaleella R ja R' välikappaleessa V olevista kiinnityspisteistä (c) ja vastaavasti (c') kappaleessa B oleviin pisteisiin (p) ja vastaavasti (p'), jolloin kappale B edustaa potilaan 15 vartaloon tukeutuvaa kehikkoa, ja että yhdyskappaleisiin R ja R' asetetaan sellaiset puristusvoimat FR ja FR., jotka yhdessä ylläpitävät edellä mainitun vakiosuuruisen vetovoiman F0 ja jotka kompensoivat kaularankaan kohdistuvat voimanmuutokset, jotka johtuvat kaularangan ja vaakatason 20 välisten kulmien sekä mahdollisesti pisteiden (p), (p'), (c) ja (c') kiinnityskoordinaattien muutoksista, jolloin saadaan F0 pysymään vakiona vaikka potilas liikkuu muodostaen kulman yhdessä tai useammassa tasossa suhteessa vaakatasoon. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto 2 tunnettu siitä, että voimat FR ja FR. asetetaan 3 voimalaitteen avulla, joka on kytketty ohjauslaitteeseen, 4 johon manuaalisesti tai automaattisesti annetaan tiedot 5 suureiden F0 ja M arvoista sekä pisteiden (p), (p'), (c) ja 6 (c') koordinaateista ja johon automaattisesti syötetään 7 kiihtyvyysanturin mittaamat tiedot kaularangan kulloinkin 8 vaakatason kanssa vallitsevien kulmien arvosta, ja 9 yhdyskappaleessa R vallitseva voima FR ja yhdyskappaleessa 10 R' vallitseva voima FR> mitataan voima-anturin avulla, 11 verrataan säätimellä mitatut voimat ohjearvoihin ja 17 94832 korjataan tarpeen mukaan asetetut voimat FR ja FR».

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että se myös käsittää kiertokulma- 5 anturin fi:n, Γ:η tai pisteiden (p), (p'), (c) ja (c') koordinaattien automaattiseksi syöttämiseksi ohjauslaitteeseen.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laitteisto 10 tunnettu siitä, että voimalaite on hydrauliikkayksikkö.

12. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että voimalaite on pneumatiikkayksikkö.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 9-12 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että se on sovitettu potilaan vuoteeseen. 1 « Jonkin patenttivaatimuksista 9-12 mukainen laitteisto 20 tunnettu siitä, että se on sovitettu potilaan halo vest -laitteeseen. 18 94832