JP2003518988A - Angle sensor for orthopedic rehabilitation devices - Google Patents
Angle sensor for orthopedic rehabilitation devicesInfo
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Abstract
(57)【要約】 整形外科用リハビリテーション装置（１００）のための角度センサー（１１０）は、磁石（２１０）と、ホール効果センサー（２００）とを含む。磁石（２１０）は、第１の部材（１５０）に取り付けられ、ホール効果センサー（２００）は、整形外科用リハビリテーション装置（１００）の第２の部材（１６０）に取り付けられる。ホール効果センサー（２００）は、磁石により生成される磁束の存在を検出し、ホール効果センサーにより検出される磁束の関数として変化する出力電圧信号を生成する。第１の部材（１５０）が第２の部材（１６０）に対して回転すると、磁石（２１０）は、ホール効果センサー（２００）に対して回転し、これによって、ホール効果センサー（２００）により検出される磁束に変化が生じる。磁束における変化によって、ホール効果センサーにより生成される出力電圧信号の量に変化が生じて、該出力電圧信号が、相当角度に変換される。 (57) Abstract An angle sensor (110) for an orthopedic rehabilitation device (100) includes a magnet (210) and a Hall effect sensor (200). The magnet (210) is attached to a first member (150) and the Hall effect sensor (200) is attached to a second member (160) of the orthopedic rehabilitation device (100). The Hall effect sensor (200) detects the presence of a magnetic flux generated by the magnet and generates an output voltage signal that varies as a function of the magnetic flux detected by the Hall effect sensor. When the first member (150) rotates with respect to the second member (160), the magnet (210) rotates with respect to the Hall effect sensor (200), thereby detecting by the Hall effect sensor (200). The generated magnetic flux changes. Changes in the magnetic flux cause a change in the amount of the output voltage signal generated by the Hall effect sensor, which is converted to a substantial angle.
Description
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、概ね整形外科用リハビリテーション装置に、さらに詳細には、関節
角度測定用角度センサーに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to orthopedic rehabilitation devices, and more particularly to joint angle measuring angle sensors.
【０００２】
（発明の背景）
整形外科用ニーブレースのような整形外科用リハビリテーション装置は、損傷
の危険がある健康な関節を支持するために、または、損傷または他の異常により
不安定となった関節を安定させるために、使用者の関節に着用される。整形外科
用リハビリテーション装置は、概して、１つまたはそれ以上のヒンジにより結合
され剛性のある構造部材を含む。これらのヒンジによって、使用者が活動を行っ
ている間またはリハビリ療法を受けている間における関節の回動動作を調節する
ことができる。BACKGROUND OF THE INVENTION Orthopedic rehabilitation devices, such as orthopedic knee braces, are used to support healthy joints at risk of injury or to joints that have become unstable due to injury or other abnormalities. It is worn on the joints of the user to stabilize the. Orthopedic rehabilitation devices generally include a rigid structural member joined by one or more hinges. These hinges allow the pivotal movement of the joint to be adjusted while the user is active or undergoing rehabilitation therapy.
【０００３】
整形外科用リハビリテーション装置には、ヒンジにより結合された装置の２つ
の構成要素の相対角度位置を測定する位置センサーを含むものがある。整形外科
用リハビリテーション装置の一定の構成要素間の角度を測定することによって、
使用者の関節の角度を測定できる。Some orthopedic rehabilitation devices include a position sensor that measures the relative angular position of two components of the device that are hingedly connected. By measuring the angle between certain components of an orthopedic rehabilitation device,
The angle of the user's joint can be measured.
【０００４】
整形外科用リハビリテーション装置には、位置センサーとして通常のポテンシ
オメータを含むものがある。しかしながら、ポテンシオメータは、位置センサー
としてある欠点を示す。例えば、サイクルを繰り返した後において、ポテンシオ
メータは、使用に耐えなくなってしまいがちであり、これは、典型的には整形外
科用リハビリテーション装置の使用時に、ポテンシオメータのワイパーアームが
、抵抗皮膜に沿って滑動接触するように設計されているからである。さらには、
ほこりやごみのような汚染物質が、ポテンシオメータに侵入し、ワイパーアーム
と抵抗被膜との間の接触を妨げて、それにより、ポテンシオメータが、誤測定ま
たは断続的測定をすることになりかねない。その上、典型的には整形外科用リハ
ビリテーション装置に含まれる通常のポテンシオメータでは、概ね、かなり高額
な器具を製造する必要がある。Some orthopedic rehabilitation devices include a conventional potentiometer as a position sensor. However, potentiometers exhibit certain drawbacks as position sensors. For example, after repeated cycles, the potentiometer tends to become unusable, which is typically the case when the wiper arm of the potentiometer moves along the resistive film when using an orthopedic rehabilitation device. It is designed to make sliding contact with each other. Moreover,
Contaminants such as dust and debris can enter the potentiometer and prevent contact between the wiper arm and the resistive coating, which can cause the potentiometer to make false or intermittent measurements. . Moreover, conventional potentiometers, typically included in orthopedic rehabilitation devices, generally require the manufacture of fairly expensive instruments.
【０００５】
これら及び他の理由のために、設計者は、精密で、耐久性があり、高額でない
整形外科用リハビリテーション装置用位置センサーを開発しようとしてきた。For these and other reasons, designers have sought to develop position sensors for orthopedic rehabilitation devices that are precise, durable and inexpensive.
【０００６】
（発明の概要）
一実施形態によれば、本発明は、第１の剛性部材と、第２の剛性部材と、第１
の剛性部材が回動点で第２の剛性部材に対して回転可能であるように剛性部材を
連結するヒンジとを備えた整形外科用リハビリテーション装置を提供する。整形
外科用リハビリテーション装置は、さらに、磁石とホール効果センサーとを有す
る角度センサーを備え、該装置において、磁石は、第１の剛性部材に取り付けら
れ、ホール効果センサーは、第２の剛性部材に取り付けられる。SUMMARY OF THE INVENTION According to one embodiment, the present invention provides a first rigid member, a second rigid member, and a first rigid member.
And a hinge connecting the rigid members so that the rigid members are rotatable with respect to the second rigid member at a pivot point. The orthopedic rehabilitation device further comprises an angle sensor having a magnet and a Hall effect sensor, wherein the magnet is attached to the first rigid member and the Hall effect sensor is attached to the second rigid member. To be
【０００７】
別の実施形態によれば、本発明は、整形外科用リハビリテーション装置の第１
の部材と第２の部材との間の角度を測定する方法を提供する。本方法は、角度に
より変化する磁束を供給するステップと、ホール効果センサーにより磁束を検出
するステップとを含む。本方法は、さらに、ホール効果センサーにより出力信号
を磁束に関連付け生成するステップと、出力信号を相当角度に変換するステップ
とを含む。According to another embodiment, the present invention provides a first orthopedic rehabilitation device.
And a method for measuring the angle between the first member and the second member. The method includes the steps of providing an angle-varying magnetic flux and detecting the magnetic flux with a Hall effect sensor. The method further includes the steps of generating an output signal associated with the magnetic flux by the Hall effect sensor and converting the output signal to a corresponding angle.
【０００８】
他の実施形態によれば、本発明は、整形外科用リハビリテーション装置用角度
センサーを較正する方法を提供し、該方法において、整形外科用リハビリテーシ
ョン装置は、第２の剛性部材に回転可能に取り付けられた第１の剛性部材を備え
、かつ、角度センサーは、第１の剛性部材に取り付けられた磁石と、第２の剛性
部材に取り付けられたホール効果センサーとを備える。本方法は、整形外科用リ
ハビリテーション装置の第２の剛性部材に対して複数の所定の位置に、整形外科
用リハビリテーション装置の第１の剛性部材を配置するステップと、各複数の所
定の位置においてホール効果センサーの出力信号値を検出するステップと、出力
信号値を電子記憶装置内に格納するステップとを含む。According to another embodiment, the present invention provides a method for calibrating an angle sensor for an orthopedic rehabilitation device, wherein the orthopedic rehabilitation device is rotatable on a second rigid member. The angle sensor includes a magnet attached to the first rigid member and a Hall effect sensor attached to the second rigid member. The method comprises placing a first rigid member of an orthopedic rehabilitation device at a plurality of predetermined positions relative to a second rigid member of the orthopedic rehabilitation device, and a hole at each of the plurality of predetermined positions. The method includes detecting an output signal value of the effect sensor and storing the output signal value in an electronic storage device.
【０００９】
別の実施形態によれば、本発明は、矯正用ブレースのためのヒンジ機構を提供
し、該機構において、矯正用ブレースは、第２の剛性部材に対して回転可能に取
り付けられた第１の剛性部材を備える。ヒンジ機構は、ピボットと、関節の角度
を測定する角度センサーとを備え、該ヒンジ機構において、角度センサーは、矯
正用ブレースの第１の剛性部材に固定状態に取り付けられた磁石と、矯正用ブレ
ースの第２の剛性部材に固定状態に取り付けられたホール効果センサーとを備え
る。According to another embodiment, the present invention provides a hinge mechanism for an orthodontic brace, wherein the orthodontic brace is rotatably attached to a second rigid member. A first rigid member is provided. The hinge mechanism includes a pivot and an angle sensor that measures the angle of the joint. In the hinge mechanism, the angle sensor includes a magnet fixedly attached to the first rigid member of the correction brace, and the correction brace. Hall effect sensor fixedly attached to the second rigid member of.
【００１０】
本発明及び先行技術を越えて達成される利点を要約するために、本発明のいく
つかの目的及び利点を本明細書の上に説明してきた。当然、このような目的また
は利点の必ずしも全てが、本発明の種々の特定の実施形態により達成可能である
とは限らないことが理解されよう。従って、例えば、当業者は、本発明が、ここ
に教示または示唆し得るような他の目的または利点を必ずしも達成することなく
、ここに教示した１つの利点または利点のグループを達成または最適化するよう
に実施または実行可能であることを理解するだろう。In order to summarize the invention and the advantages achieved over the prior art, several objects and advantages of the invention have been described above. Of course, it will be appreciated that not all such objectives or advantages may be achieved by the various specific embodiments of the present invention. Thus, for example, those skilled in the art will achieve or optimize one advantage or advantage group taught herein without necessarily achieving the other objectives or advantages as may be taught or suggested by the invention. You will understand that it can be implemented or carried out.
【００１１】
これらの実施形態の全ては、ここに開示した本発明の範囲内であるものとする
。本発明のこれら及び他の実施形態は、添付の図面を参照を伴った好ましい実施
形態についての以下の詳細な説明により当業者に容易に明らかとなるだろう。本
発明は、開示した種々の特定の好ましい実施形態に限定されない。All of these embodiments are intended to be within the scope of the invention herein disclosed. These and other embodiments of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. The invention is not limited to the various specific preferred embodiments disclosed.
【００１２】
このように、本発明の全般的な特徴と、必須の特徴及び利点とを要約してきた
が、いくつかの好ましい実施形態及びそれらの変更は、以下に図面を参照してこ
こに詳細に説明することにより当業者に明らかとなるだろう。Having thus summarized the general features and essential features and advantages of the present invention, some preferred embodiments and modifications thereof will now be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art as described in.
【００１３】
（好ましい実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る角度センサー１１０を有した
整形外科用リハビリテーション装置１００の一部を簡略化した概略図である。一
実施形態において、整形外科用リハビリテーション装置１００は、整形外科用ニ
ーブレースを備える。しかしながら、当業者は、整形外科用リハビリテーション
装置１００が種々の適切な矯正用装置を備え得ることを理解するだろう。整形外
科用リハビリテーション装置１００は、第１のバー１５０と第２のバー１６０と
を備える。第１のバー１５０は、ヒンジ１７０により第２のバー１６０に回動可
能に連結されている。角度センサー１１０は、相互に回転可能に取り付けられた
ホール効果センサー２００と磁石２１０とを備える。Preferred Embodiment FIGS. 1A and 1B are simplified schematic views of a part of an orthopedic rehabilitation device 100 having an angle sensor 110 according to an embodiment of the present invention. In one embodiment, the orthopedic rehabilitation device 100 comprises an orthopedic knee brace. However, one of ordinary skill in the art will appreciate that orthopedic rehabilitation device 100 may include a variety of suitable orthodontic devices. The orthopedic rehabilitation device 100 includes a first bar 150 and a second bar 160. The first bar 150 is rotatably connected to the second bar 160 by a hinge 170. The angle sensor 110 includes a Hall effect sensor 200 and a magnet 210 that are rotatably attached to each other.
【００１４】
一実施形態において、磁石２１０は、等級１のセラミック材料を含み、外径が
約０．７７インチ、内径が約０．２４インチ、厚さが約０．１１インチの円板磁
石である。磁石２１０は、好ましくは、整形外科用リハビリテーション装置１０
０の一方の側において第１のバー１５０に取り付けられ、第１のバー１５０と第
２のバー１６０の回動点を中心とする。さらに、磁石２１０は、好ましくは、直
径全体を磁化され、単一のＮ極２２０と反対の単一のＳ極２３０とを有する。In one embodiment, the magnet 210 is a disc magnet that includes a grade 1 ceramic material and has an outer diameter of about 0.77 inches, an inner diameter of about 0.24 inches, and a thickness of about 0.11 inches. is there. The magnet 210 is preferably the orthopedic rehabilitation device 10.
It is attached to the first bar 150 on one side of 0 and is centered on the pivot point of the first bar 150 and the second bar 160. Further, the magnet 210 is preferably magnetized across its diameter and has a single north pole 220 and a single south pole 230 opposite.
【００１５】
ホール効果センサー２００は、磁束の存在を検出し、ホール効果センサー２０
０により検出された磁束に応じて変化する出力信号を生成する。当業者は、ホー
ル効果センサー２００により生成される電圧信号である出力信号が、例えば出力
電流信号または出力デジタル信号のような種々の有用な信号に変換され得ること
を理解するだろう。一実施形態において、ホール効果センサー２００は、第２の
バー１６０に取り付けられ、磁石２１０の縁近傍に配置される。ホール効果セン
サー２００により検出される磁束密度は、ホール効果センサー２００に対する磁
石２１０の角度方向により変化する。従って、ホール効果センサー２００の出力
電圧信号は、ホール効果センサー２００に対する磁石２１０の相対的な角度方向
に応じて変化する。The Hall effect sensor 200 detects the presence of magnetic flux, and the Hall effect sensor 20
It produces an output signal that varies depending on the magnetic flux detected by zero. Those skilled in the art will appreciate that the output signal, which is the voltage signal generated by the Hall effect sensor 200, can be converted into various useful signals, such as an output current signal or an output digital signal. In one embodiment, the Hall effect sensor 200 is attached to the second bar 160 and is located near the edge of the magnet 210. The magnetic flux density detected by the Hall effect sensor 200 changes depending on the angular direction of the magnet 210 with respect to the Hall effect sensor 200. Therefore, the output voltage signal of the Hall effect sensor 200 changes according to the relative angular orientation of the magnet 210 with respect to the Hall effect sensor 200.
【００１６】
好ましい実施形態において、ホール効果センサー２００は、Melexis MLX 9021
5センサーである。Melexis MLX 90215ホール効果センサーの内部利得は、好まし
くは、約５０ミリボルト／ミリテスラ（mv/mT）に設定され、それは、センサー
用利得値範囲のほぼ中間である。Melexis MLX 90215ホール効果センサーの静止
出力電圧（Quiescent Output Voltage）（ＶOQ）は、好ましくは、ホール効果セ
ンサーに供給される電圧の約半分に設定される。好ましい実施形態において、Ｖ OQ
は、約２．３ボルトに設定され、供給電圧は、約４．６ボルトに設定される。
しかしながら、当業者は、これらのパラメータが、種々の所定の角度センサーの
構成に対してありきたりの最適化を行うことにより調節可能であることを理解す
るだろう。[0016]
In the preferred embodiment, the Hall effect sensor 200 is a Melexis MLX 9021.
There are 5 sensors. The internal gain of the Melexis MLX 90215 Hall effect sensor is preferred
Is set to about 50 millivolts / millitesla (mv / mT), which is the sensor
The gain value range is approximately in the middle. Melexis MLX 90215 Hall effect sensor stationary
Quiescent Output Voltage (VOQ) Is preferably a Hall effect cell
It is set to about half the voltage supplied to the sensor. In a preferred embodiment, V OQ
Is set to about 2.3 volts and the supply voltage is set to about 4.6 volts.
However, one of ordinary skill in the art will appreciate that these parameters may be different for different given angle sensors.
Understand that it can be adjusted by making routine optimizations to the configuration
Will
【００１７】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、角度センサー１１０を有した整形外科
用ニーブレース３００の斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示した整形外科用ニ
ーブレース３００の、図２Ａに示した切断線２Ｂ−２Ｂに沿った詳細な断面図で
ある。整形外科用ニーブレース３００は、ヒンジ１７０により回動可能に結合さ
れた第１のバー（「大腿バー」）１５０と第２のバー（「ふくらはぎバー」）１
６０とを備える。角度センサー１１０は、一般に、ホール効果センサー２００及
び磁石２１０を備える。ホール効果センサー２００は、ふくらはぎバー１６０に
対して固定状態に取り付けられ、磁石２１０は、大腿バー１５０に対して固定状
態に取り付けられる。FIG. 2A is a perspective view of an orthopedic knee brace 300 having an angle sensor 110 according to one embodiment of the invention. 2B is a detailed cross-sectional view of the orthopedic knee brace 300 shown in FIG. 2A, taken along section line 2B-2B shown in FIG. 2A. The orthopedic knee brace 300 includes a first bar (“thigh bar”) 150 and a second bar (“calf bar”) 1 that are pivotally coupled by a hinge 170.
And 60. The angle sensor 110 generally comprises a Hall effect sensor 200 and a magnet 210. The Hall effect sensor 200 is fixedly attached to the calf bar 160 and the magnet 210 is fixedly attached to the thigh bar 150.
【００１８】
整形外科用ニーブレース３００を使用する際には、大腿バー１５０を、使用者
の大腿に取り付け、ふくらはぎバー１６０を、使用者のふくらはぎに取り付ける
。ヒンジ１７０によって、大腿バー１５０は、ふくらはぎバー１６０に対して回
転可能となり、それにより、使用者の膝の曲げ延ばしが調節され得る。使用者が
、膝を曲げたり延ばしたりすると、大腿バー１５０は、ふくらはぎバー１６０に
対して回転し、これにより、磁石２１０が、ホール効果センサー２００に対して
回転する。磁石２１０が、ホール効果センサー２００に対して回転すると、ホー
ル効果センサー２００により検出される磁束は、予測可能に変化する。上述のよ
うに、磁束におけるこの変化に応じて、ホール効果センサー２００が生成する出
力信号の大きさが変化する。When using the orthopedic knee brace 300, the thigh bar 150 is attached to the user's thigh and the calf bar 160 is attached to the user's calf. The hinge 170 allows the thigh bar 150 to rotate relative to the calf bar 160, which may allow the flexion and extension of the user's knee to be adjusted. When the user bends or extends the knee, the thigh bar 150 rotates relative to the calf bar 160, which causes the magnet 210 to rotate relative to the Hall effect sensor 200. When the magnet 210 rotates with respect to the Hall effect sensor 200, the magnetic flux detected by the Hall effect sensor 200 changes predictably. As described above, the magnitude of the output signal generated by the Hall effect sensor 200 changes in response to this change in magnetic flux.
【００１９】
従って、ホール効果センサー２００が生成する出力信号は、磁石２１０及びホ
ール効果センサー２００の相対的な角度位置と相互に関係がある。同様に、磁石
２１０及びホール効果センサー２００の相対的な角度位置は、大腿バー１５０及
びふくらはぎバー１６０の相対的な角度位置と、従って、使用者の膝の屈曲角度
と相互に関係がある。Therefore, the output signal generated by the Hall effect sensor 200 correlates to the relative angular position of the magnet 210 and the Hall effect sensor 200. Similarly, the relative angular positions of the magnet 210 and the Hall effect sensor 200 correlate with the relative angular positions of the thigh bar 150 and the calf bar 160, and thus the flexion angle of the user's knee.
【００２０】
図３は、ホール効果センサー２００の出力電圧信号についての典型的な応答曲
線４００を示すグラフである。このグラフは、ホール効果センサー２００の出力
電圧信号と、大腿バー１５０及びふくらはぎバー１６０の相対的な角度位置と、
使用者の膝の屈曲角度との間の相互関係を示す。図示した実施形態において、０
°という屈曲角度は、脚を完全に延ばしていることを示し、１４０°という屈曲
角度は、脚を完全に曲げていることを示す。FIG. 3 is a graph showing a typical response curve 400 for the output voltage signal of the Hall effect sensor 200. This graph shows the output voltage signal of the Hall effect sensor 200 and the relative angular positions of the thigh bar 150 and the calf bar 160,
Figure 3 shows the interrelationship between the flexion angle of the user's knee. In the illustrated embodiment, 0
A flexion angle of ° indicates that the leg is fully extended, and a flexion angle of 140 ° indicates that the leg is fully bent.
【００２１】
図３に図示したように、大腿バー１５０とふくらはぎバー１６０との間の角度
は、ホール効果センサー２００の出力電圧信号をモニターすることにより計算可
能である。図３に示した応答曲線４００は、曲線４００の中央部分の近傍でほぼ
直線になっているので、ホール効果センサー２００は、曲線４００のこの部分に
おける磁石２１０の各角度位置に対して解析可能なようにはっきりと区別できる
別々の出力電圧信号値を提供する。従って、整形外科用ニーブレース３００の角
度センサー１１０は、応答曲線４００の実質的に直線のこの領域で作動すること
が好ましい。As illustrated in FIG. 3, the angle between the thigh bar 150 and the calf bar 160 can be calculated by monitoring the output voltage signal of the Hall effect sensor 200. The response curve 400 shown in FIG. 3 is nearly linear near the center of the curve 400, so the Hall effect sensor 200 can analyze for each angular position of the magnet 210 in this portion of the curve 400. Thus providing distinct output voltage signal values that are distinct. Therefore, the angle sensor 110 of the orthopedic knee brace 300 preferably operates in this region of the response curve 400 that is substantially linear.
【００２２】
角度センサー１１０を、応答曲線４００の実質的に直線の領域で作動するよう
に調節するためには、好ましくは、磁石２１０を大腿バー１５０上に配置して、
大腿バー１５０とふくらはぎバー１６０との間の角度が動きの全領域の約１／２
に達すると、ホール効果センサー２００が磁石２１０のＮ極２２０とＳ極２３０
との間のほぼ中間に位置するようにする。例えば、０°の屈曲角度が脚を完全に
延ばしたことを示し、１４０°の屈曲角度が脚を完全に曲げたことを示す実施形
態では、図１Ｂに示したように、屈曲角度（）が約７０°になると、ホール効果
センサー２００は、Ｎ極２２０とＳ極２３０との間のほぼ中間に位置する。To adjust the angle sensor 110 to operate in a substantially linear region of the response curve 400, a magnet 210 is preferably placed on the thigh bar 150,
The angle between the thigh bar 150 and the calf bar 160 is about 1/2 of the total area of motion.
Hall sensor 200 reaches the north pole 220 and south pole 230 of magnet 210.
It should be located approximately halfway between and. For example, in an embodiment where a flexion angle of 0 ° indicates full extension of the leg and a flexion angle of 140 ° indicates complete flexion of the leg, as shown in FIG. At about 70 °, the Hall effect sensor 200 is located approximately midway between the north pole 220 and the south pole 230.
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態による整形外科用ニーブレース３００の回路基板
５００と遠隔ディスプレイユニット用回路基板５１０のブロック図である。好ま
しい実施形態において、遠隔ディスプレイユニットは、手持ちサイズのＬＣＤユ
ニットを備える。しかしながら、当業者は、遠隔ディスプレイユニットが、望ま
しい場合には、例えば、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ガスプラズマ、ＣＲＴまたは他の適切
なディスプレイユニットのような種々のディスプレイユニットを備え得ることを
理解するだろう。FIG. 4 is a block diagram of a circuit board 500 of an orthopedic knee brace 300 and a circuit board 510 for a remote display unit according to an embodiment of the present invention. In the preferred embodiment, the remote display unit comprises a handheld LCD unit. However, those skilled in the art will appreciate that the remote display unit may comprise a variety of display units, such as LCDs, LEDs, gas plasmas, CRTs or other suitable display units, if desired.
【００２４】
整形外科用ニーブレース３００用の回路基板５００は、コネクタ５４０にそれ
ぞれ結合されるホール効果センサーインターフェース５２０及び電子記憶装置５
３０を備える。好ましい実施形態において、電子記憶装置５３０には、STMicroe
lectronics M24C02 EEPROM装置のようなEEPROM装置が含まれる。しかしながら、
当業者は、電子記憶装置５３０には、種々の適切な装置が含まれ得ることを理解
するだろう。The circuit board 500 for the orthopedic knee brace 300 includes a Hall effect sensor interface 520 and an electronic storage device 5 that are respectively coupled to a connector 540.
30 is provided. In a preferred embodiment, electronic storage device 530 includes STMicroe.
Includes an EEPROM device such as the lectronics M24C02 EEPROM device. However,
Those of ordinary skill in the art will appreciate that the electronic storage device 530 may include a variety of suitable devices.
【００２５】
遠隔ディスプレイユニット用回路基板５１０は、調整回路５６０、アナログ−
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５７０、較正モジュール５８０、及びコネクタ５９０
に結合された電源５５０を備える。好ましい実施形態において、較正モジュール
５８０は、Motorola 68HC11のようなマイクロコントローラを備える。調整回路
５６０は、Ａ／Ｄ変換器５７０及びコネクタ５９０に結合される。さらに、Ａ／
Ｄ変換器５７０は、コネクタ５９０にも結合された較正モジュール５８０に結合
される。The circuit board 510 for the remote display unit includes an adjusting circuit 560 and an analog circuit.
Digital (A / D) converter 570, calibration module 580, and connector 590
A power source 550 coupled to. In the preferred embodiment, the calibration module 580 comprises a microcontroller such as a Motorola 68HC11. The adjustment circuit 560 is coupled to the A / D converter 570 and the connector 590. Furthermore, A /
D-converter 570 is coupled to calibration module 580, which is also coupled to connector 590.
【００２６】
整形外科用ニーブレース３００内のコネクタ５４０は、遠隔ディスプレイユニ
ット内のコネクタ５９０に結合するように構成される。一実施形態において、コ
ネクタ５４０、５９０は、シールドケーブル（図示せず）により結合されるよう
に形成される。しかしながら、当業者は、コネクタ５４０、５９０が、種々のケ
ーブルまたは無線通信装置により結合可能であることを理解するだろう。The connector 540 in the orthopedic knee brace 300 is configured to mate with the connector 590 in the remote display unit. In one embodiment, the connectors 540, 590 are formed to be coupled by a shielded cable (not shown). However, one of ordinary skill in the art will appreciate that the connectors 540, 590 can be coupled by a variety of cables or wireless communication devices.
【００２７】
電源５５０は、ＶBRACEで参照される基準電圧信号を、調整回路５６０、Ａ／
Ｄ変換器５７０、較正モジュール５８０に供給する。コネクタ５４０、５９０が
結合されると、電源５５０は、基準電圧信号ＶBRACEをホール効果センサーイン
ターフェース５２０、電子記憶装置５３０にも供給する。さらには、コネクタ５
４０、５９０が結合されると、ホール効果センサーインターフェース５２０は、
調整回路５６０に結合され、電子記憶装置５３０は、較正モジュール５８０に結
合される。The power supply 550 supplies the reference voltage signal referred to by V BRACE to the adjustment circuit 560, A /
It is supplied to the D converter 570 and the calibration module 580. When the connectors 540 and 590 are coupled, the power supply 550 also supplies the reference voltage signal V BRACE to the Hall effect sensor interface 520 and the electronic storage device 530. Furthermore, the connector 5
When 40 and 590 are combined, the Hall effect sensor interface 520
Coupled to the conditioning circuit 560, the electronic storage device 530 is coupled to the calibration module 580.
【００２８】
作動中、ホール効果センサーインターフェース５２０は、ホール効果センサー
２００の出力電圧信号を調整回路５６０に供給する。調整回路５６０は、ホール
効果センサーインターフェース５２０から受信した入力電圧信号に基づき出力電
圧信号を生成するように、かつ、出力電圧信号をＡ／Ｄ変換器５７０に供給する
ように構成される。調整回路５６０は、有利なことに、所定の数値範囲内で出力
電圧信号を生成するように設計され、それは、Ａ／Ｄ変換器５７０に対して最適
な入力電圧値の範囲に相当する。Ａ／Ｄ変換器５７０は、調整回路５６０から受
信したアナログ入力電圧信号を、較正モジュール５８０に供給されるデジタル出
力信号に変換する。In operation, the Hall effect sensor interface 520 provides the output voltage signal of the Hall effect sensor 200 to the regulation circuit 560. The adjustment circuit 560 is configured to generate an output voltage signal based on the input voltage signal received from the Hall effect sensor interface 520 and to supply the output voltage signal to the A / D converter 570. The regulation circuit 560 is advantageously designed to produce an output voltage signal within a predetermined numerical range, which corresponds to a range of optimum input voltage values for the A / D converter 570. The A / D converter 570 converts the analog input voltage signal received from the adjustment circuit 560 into a digital output signal provided to the calibration module 580.
【００２９】
図５は、本発明の一実施形態による遠隔ディスプレイユニット用回路基板５１
０の回路図である。上述のように、回路基板５１０は、一般に、電源５５０、調
整回路５６０、Ａ／Ｄ変換器５７０、較正モジュール５８０、及びコネクタ５９
を備える。示した実施形態では、コネクタ５９０のピン２が、電源５５０に結合
されている。従って、上述のように、電源５５０は、コネクタ５４０、５９０が
結合されると、整形外科用ニーブレース３００のための回路基板５００（図６）
にＶBRACEで参照される基準電圧信号を供給する。FIG. 5 is a circuit board 51 for a remote display unit according to an embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of 0. As mentioned above, the circuit board 510 is generally a power supply 550, a conditioning circuit 560, an A / D converter 570, a calibration module 580, and a connector 59.
Equipped with. In the illustrated embodiment, pin 2 of connector 590 is coupled to power supply 550. Thus, as described above, the power supply 550 is the circuit board 500 (FIG. 6) for the orthopedic knee brace 300 when the connectors 540, 590 are mated.
A reference voltage signal referenced by V BRACE .
【００３０】
調整回路５６０は、コネクタ５９０のピン１、第２の抵抗器６０５、コンデン
サ６１０、及び演算増幅器（オペアンプ）６１５の第１の入力に結合された第１
の抵抗器６００を備える。第２の抵抗器６０５も、コネクタ５９０のピン１に接
地される。コンデンサ６１０も、オペアンプ６１５の第１の入力に接地される。
オペアンプ６１５の第２の入力は、第３の抵抗器６２０に、かつ、第４の抵抗器
６２５に結合される。第３の抵抗器６２０はまた、ＶREFで参照される基準電圧
信号に結合される。好ましい実施形態において、ＶREFの数値は、ＶBRACEの数値
の約１／２である。オペアンプ６１５の出力は、第４の抵抗器６２５に、かつ、
第５の抵抗器６３０に結合される。第５の抵抗器６３０はまた、Ａ／Ｄ変換器５
７０に結合される。The adjustment circuit 560 includes a first terminal coupled to pin 1 of the connector 590, a second resistor 605, a capacitor 610, and a first input of an operational amplifier (op amp) 615.
Of the resistor 600. The second resistor 605 is also grounded to pin 1 of connector 590. Capacitor 610 is also grounded to the first input of operational amplifier 615.
The second input of operational amplifier 615 is coupled to a third resistor 620 and to a fourth resistor 625. The third resistor 620 is also coupled to a reference voltage signal referenced at V REF . In the preferred embodiment, the value of V REF is about one half the value of V BRACE . The output of the operational amplifier 615 is output to the fourth resistor 625, and
Coupled to fifth resistor 630. The fifth resistor 630 also includes the A / D converter 5
Coupled to 70.
【００３１】
作動中、コネクタ５４０、５９０が結合されると、コネクタ５９０のピン１は
、ＨＡＬＬＯＵＴ信号で参照される、ホール効果センサーインターフェース５２
０からの入力電圧信号を調整回路５６０に供給する。第２の抵抗器６０５は、調
整回路５６０のＡＮ２信号で参照される出力信号を、コネクタ５４０、５９０が
結合しなくなった場合の既知の状態にドライブするプルダウン抵抗器として機能
する。第１の抵抗器６００及びコンデンサ６１０は、入力電圧信号から不要な高
周波数を除去するローパスフィルターとして機能する。第３の抵抗器６２０及び
第４の抵抗器６２５は、オペアンプ６１５の利得を調整するように構成される。
上述のように、オペアンプ６１５の利得は、好ましくは、Ａ／Ｄ変換器５７０へ
の入力電圧値が最適となる範囲内で、調整回路５６０が出力電圧信号を生成する
ように、選択される。第５の抵抗器６３０は、オペアンプ６１５の出力インピー
ダンスを調整する。In operation, when the connectors 540, 590 are mated, pin 1 of the connector 590 is referred to by the HALLOUT signal, the Hall effect sensor interface 52.
The input voltage signal from 0 is supplied to the adjusting circuit 560. The second resistor 605 acts as a pull-down resistor that drives the output signal referenced by the AN2 signal of the conditioning circuit 560 to a known state when the connectors 540, 590 become uncoupled. The first resistor 600 and the capacitor 610 act as a low pass filter that removes unwanted high frequencies from the input voltage signal. The third resistor 620 and the fourth resistor 625 are configured to adjust the gain of the operational amplifier 615.
As mentioned above, the gain of the operational amplifier 615 is preferably selected so that the adjusting circuit 560 produces an output voltage signal within a range where the input voltage value to the A / D converter 570 is optimal. The fifth resistor 630 adjusts the output impedance of the operational amplifier 615.
【００３２】
作動中、Ａ／Ｄ変換器５７０は、調整回路５６０からＡＮ２信号で参照される
アナログ入力電圧信号を受信する。上述のように、Ａ／Ｄ変換器５７０は、調整
回路５６０から受信するアナログ入力電圧信号をデジタル出力信号に変換し、該
信号は、較正モジュール５８０に供給される。In operation, the A / D converter 570 receives from the conditioning circuit 560 the analog input voltage signal referenced by the AN2 signal. As mentioned above, the A / D converter 570 converts the analog input voltage signal received from the conditioning circuit 560 into a digital output signal, which is provided to the calibration module 580.
【００３３】
コネクタのピン５及びピン６は、較正モジュール５８０に結合される。コネク
タ５４０、５９０が結合されると、コネクタ５４０のピン５は、電子記憶装置５
３０からＳＤＡ信号で参照される第１のシリアル通信信号を受信する。同様に、
コネクタ５４０のピン６は、コネクタ５４０、５９０が結合されると、電子記憶
装置５３０からＳＣＬ信号で参照される第２のシリアル通信信号を受信する。操
作において、ＳＣＬ信号及びＳＤＡ信号は、較正モジュール５８０に供給される
。Pins 5 and 6 of the connector are coupled to the calibration module 580. When the connectors 540 and 590 are combined, the pin 5 of the connector 540 is connected to the electronic storage device 5.
The first serial communication signal referred to by the SDA signal is received from 30. Similarly,
Pin 6 of the connector 540 receives the second serial communication signal referenced by the SCL signal from the electronic storage device 530 when the connectors 540 and 590 are coupled. In operation, the SCL and SDA signals are provided to the calibration module 580.
【００３４】
一般に、本発明により形成された各角度センサー１１０内のホール効果センサ
ー２００の出力電圧信号は、図３に示した応答曲線４００に一般に従う。しかし
ながら、この応答曲線４００からのわずかな変化が、１つの角度センサー１１０
からもう一方のものへいくらか起こり得る。これらの変化は、ホール効果センサ
ー２００の実際の出力電圧信号と、所定の角度に期待される出力電圧信号との間
にわずかの差を生じることになりかねず、それにより、角度センサー１１０の精
度及び確度が、低減してしまう。In general, the output voltage signal of the Hall effect sensor 200 in each angle sensor 110 formed in accordance with the present invention generally follows the response curve 400 shown in FIG. However, a slight change from this response curve 400 results in one angle sensor 110
Some can happen from one to the other. These changes can result in a slight difference between the actual output voltage signal of the Hall effect sensor 200 and the expected output voltage signal for a given angle, which results in an accuracy of the angle sensor 110. And the accuracy is reduced.
【００３５】
従って、好ましい実施形態において、角度センサー１１０の精度及び確度は、
有利なことに、ひとたび角度センサー１１０が組み立てられ整形外科用ニーブレ
ース３００内に設置されると、較正プロセスを実行することにより最適化される
。この較正プロセス中において、いくつかの所定の較正点が、選択されるととも
に、所定の較正点における屈曲角度が、独立して測定される。例えば、一実施形
態において、較正点は、完全延伸（０°）から完全屈曲（１４０°）まで１０°
増加するごとに選択される。整形外科用ニーブレース３００は、次に、動きの範
囲全体を通して動かされ、所定の較正点におけるホール効果センサー２００の出
力電圧信号の実際の数値が、測定され、電子記憶装置５３０（図６）内に格納さ
れる。Therefore, in the preferred embodiment, the accuracy and precision of the angle sensor 110 is
Advantageously, once the angle sensor 110 is assembled and installed in the orthopedic knee brace 300, it is optimized by performing a calibration process. During this calibration process, some predetermined calibration points are selected and the bending angle at the predetermined calibration points is measured independently. For example, in one embodiment, the calibration point is 10 ° from full extension (0 °) to full bend (140 °).
Selected as the number increases. The orthopedic knee brace 300 is then moved through the entire range of motion and the actual value of the Hall effect sensor 200 output voltage signal at a given calibration point is measured and stored in the electronic storage device 530 (FIG. 6). Is stored.
【００３６】
作動中、較正モジュール５８０は、電子記憶装置５３０内に格納された数値を
検索し、線形補間プロセスを実行して、その特定の整形外科用ニーブレース３０
０用の個別化された完全な位置データテーブルを生成する。表１は、２０°、３
０°及び４０°における較正点についての典型的な位置データテーブルの抜粋を
示す。In operation, the calibration module 580 retrieves the numeric value stored in the electronic storage device 530 and performs a linear interpolation process to determine that particular orthopedic knee brace 30.
Generate a personalized complete position data table for 0. Table 1 shows 20 °, 3
7 shows an excerpt of a typical position data table for calibration points at 0 ° and 40 °.
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】
表１において、「測定出力」欄は、２０°、２５°、３０°、３５°、及び４
０°におけるホール効果センサー２００の実際の出力電圧信号を示す。「補間出
力」欄の数値は、個別化した位置データテーブルを生成するために利用される線
形補間プロセスの結果を示す。この線形補間プロセスは、１０°間隔で実行され
、最大誤差は、それにより補間点間の中間で生じる。In Table 1, the “Measurement output” column includes 20 °, 25 °, 30 °, 35 °, and 4 °.
8 shows the actual output voltage signal of the Hall effect sensor 200 at 0 °. The numbers in the "Interpolation Output" column indicate the results of the linear interpolation process utilized to generate the personalized position data table. This linear interpolation process is performed at 10 ° intervals and the maximum error thereby occurs in the middle between the interpolation points.
【００３９】
作動中、較正モジュール５８０は、Ａ／Ｄ変換器５７０から受信した入力信号
を、図３に示した応答曲線４００に基づく相当角度に変換する。較正モジュール
５８０は、この変換を行う際に位置データテーブルに記録されたデータを参照す
ることが好ましい。一実施形態において、較正モジュール５８０により生成され
る位置データテーブルは、実際の応答曲線上において全測定単位（例えば全ての
度）について入力が行われた検索テーブルである。別の実施形態において、較正
モジュール５８０により生成される位置データテーブルは、実際の応答曲線をノ
ーマライズし、それを公称応答曲線（例えば余弦波または正弦波）の論理的また
は数学的表示にフィットさせるように、一連のオフセット及び範囲の補正率を含
む。さらに別の実施形態において、較正モジュール５８０により生成される位置
データテーブルは、実際の応答曲線上の離散点を読み取ること（例えば、最小二
乗または多項式近似）により生成される数学的応答曲線に対応した数値を含む。In operation, the calibration module 580 transforms the input signal received from the A / D converter 570 into a corresponding angle based on the response curve 400 shown in FIG. Calibration module 580 preferably references the data recorded in the position data table in making this conversion. In one embodiment, the position data table generated by the calibration module 580 is a lookup table populated for all units of measurement (eg, all degrees) on the actual response curve. In another embodiment, the position data table generated by the calibration module 580 normalizes the actual response curve and fits it to a logical or mathematical representation of the nominal response curve (eg, cosine or sine wave). , Including a series of offset and range correction factors. In yet another embodiment, the position data table generated by the calibration module 580 corresponds to the mathematical response curve generated by reading the discrete points on the actual response curve (eg, least squares or polynomial fit). Including a numeric value.
【００４０】
図６は、本発明の一実施形態による整形外科用ニーブレース３００用の回路基
板５００の回路図である。上述のように、回路基板５００は、ホール効果センサ
ーインターフェース５２０、電子記憶装置５３０、及びコネクタ５４０を備える
。示した実施形態において、電子記憶装置５３０は、STMicroelectronics M24C0
2 EEPROM装置である。FIG. 6 is a circuit diagram of a circuit board 500 for an orthopedic knee brace 300 according to one embodiment of the invention. As described above, the circuit board 500 includes the Hall effect sensor interface 520, the electronic storage device 530, and the connector 540. In the illustrated embodiment, the electronic storage device 530 is a STMicroelectronics M24C0.
2 It is an EEPROM device.
【００４１】
電子記憶装置５３０のピン１からピン４及びピン７は、接地される。電子記憶
装置５３０のピン８は、ＶBRACE基準電圧信号に結合される。上述のように、遠
隔ディスプレイユニットの電源５５０は、コネクタ５４０、５９０が結合される
とＶBRACE基準電圧信号を電子記憶装置５３０に供給する。電子記憶装置５３０
のピン５は、（ＳＤＡ信号で参照される）第１のシリアル通信信号を供給するも
のであって、コネクタ５４０のピン５に結合される。同様に、電子記憶装置５３
０のピン６は、（ＳＣＬ信号で参照される）第２のシリアル通信信号を供給する
ものであって、コネクタ５４０のピン６に結合される。The pins 1 to 4 and the pin 7 of the electronic storage device 530 are grounded. Pin 8 of electronic storage device 530 is coupled to the V BRACE reference voltage signal. As described above, the remote display unit power supply 550 provides the V BRACE reference voltage signal to the electronic storage device 530 when the connectors 540 and 590 are coupled. Electronic storage device 530
5 provides the first serial communication signal (referenced by the SDA signal) and is coupled to pin 5 of connector 540. Similarly, the electronic storage device 53
Pin 0 of 0 provides the second serial communication signal (referenced by the SCL signal) and is coupled to pin 6 of connector 540.
【００４２】
ホール効果センサーインターフェース５２０のピン１は、ＶBRACE基準電圧信
号、及び、第１のコンデンサ６５０に結合される。上述のように、遠隔ディスプ
レイユニットの電源５５０は、コネクタ５４０、５９０が結合されるとＶBRACE
基準電圧信号をホール効果センサーインターフェース５２０に供給する。第１の
コンデンサ６５０も、接地される。ホール効果センサーインターフェース５２０
のピン２は、接地される。ホール効果センサーインターフェース５２０のピン３
は、第２のコンデンサ６５５、及び、コネクタ５４０のピン１に結合される。第
２のコンデンサ６５５も、接地される。Pin 1 of the Hall effect sensor interface 520 is coupled to the V BRACE reference voltage signal and the first capacitor 650. As mentioned above, the power supply 550 of the remote display unit is V BRACE when the connectors 540, 590 are mated.
The reference voltage signal is provided to the Hall effect sensor interface 520. The first capacitor 650 is also grounded. Hall effect sensor interface 520
Pin 2 is grounded. Hall effect sensor interface 520 pin 3
Is coupled to the second capacitor 655 and pin 1 of connector 540. The second capacitor 655 is also grounded.
【００４３】
作動中、ホール効果センサーインターフェース５２０のピン３は、ＨＡＬＬＯ
ＵＴ信号で参照されるホール効果センサー２００の出力電圧信号をコネクタ５４
０のピン１に供給する。第２のコンデンサ６５５は、出力電圧信号からの不要な
周波数を除去するフィルターとして機能する。In operation, pin 3 of the Hall effect sensor interface 520 is hallo.
The output voltage signal of the Hall effect sensor 200 referred to by the UT signal is sent to the connector 54.
Supply to pin 1 of 0. The second capacitor 655 functions as a filter that removes unwanted frequencies from the output voltage signal.
【００４４】
本発明は、特定の好ましい実施形態及び例という文脈で開示してきたが、本発
明が、特に開示された実施形態の範囲を超えて、他の代替実施形態にわたり、か
つ／または、本発明の自明の変更及び本発明の均等物の利用にわたることは、当
業者には理解されよう。従って、ここに開示した本発明の範囲は、上述し開示し
た特定の実施形態により限定されるべきではないが、以下の請求項を公正に読む
ことによってのみ限定されるべきものとする。Although the present invention has been disclosed in the context of certain preferred embodiments and examples, it is beyond the scope of the specifically disclosed embodiments that it extends to other alternative embodiments and / or to the present invention. Those skilled in the art will appreciate that obvious modifications of the invention and use of equivalents of the invention may be covered. Accordingly, the scope of the invention herein disclosed should not be limited by the particular embodiments disclosed and disclosed above, but only by a fair reading of the following claims.
【図１Ａ】
本発明の一実施形態により角度センサーを有した整形外科用リハビリテーショ
ン装置の一部を簡略化した概略図である。FIG. 1A is a simplified schematic view of a portion of an orthopedic rehabilitation device having an angle sensor according to an embodiment of the present invention.
【図１Ｂ】
本発明の一実施形態により角度センサーを有した整形外科用リハビリテーショ
ン装置の一部を簡略化した概略図である。FIG. 1B is a simplified schematic view of a portion of an orthopedic rehabilitation device having an angle sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２Ａ】
本発明の一実施形態により角度センサーを有した整形外科用ニーブレースの斜
視図である。FIG. 2A is a perspective view of an orthopedic knee brace having an angle sensor according to one embodiment of the invention.
【図２Ｂ】
図２Ａに示した整形外科用ニーブレースの、図２Ａに示した切断線２Ｂ−２Ｂ
に沿う詳細な断面図である。2B is a section line 2B-2B shown in FIG. 2A of the orthopedic knee brace shown in FIG. 2A.
It is a detailed sectional view along with.
【図３】
図２Ｂの角度センサーの出力電圧信号についての典型的な応答曲線を示すグラ
フである。FIG. 3 is a graph showing a typical response curve for the output voltage signal of the angle sensor of FIG. 2B.
【図４】
本発明の一実施形態による整形外科用ニーブレースのための回路基板及び、遠
隔ディスプレイユニット用回路基板のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a circuit board for an orthopedic knee brace and a circuit board for a remote display unit according to an embodiment of the present invention.
【図５】
本発明の一実施形態による遠隔ディスプレイユニット用回路基板の回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram of a circuit board for a remote display unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図６】
本発明の一実施形態による整形外科用ニーブレースのための回路基板の回路図
である。FIG. 6 is a circuit diagram of a circuit board for an orthopedic knee brace according to an embodiment of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE , TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE , GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ , VN, YU, ZA, ZW [Continued Summary]
Claims (10)
うに前記第１の剛性部材を前記第２の剛性部材に連結するヒンジと、 磁石及びホール効果センサーを含む角度センサーとを備え、 前記磁石は、前記第１の剛性部材に取り付けられ、前記ホール効果センサーは
、前記第２の剛性部材に取り付けられる整形外科用リハビリテーション装置。1. An orthopedic rehabilitation device comprising: a first rigid member, a second rigid member, and the first rigid member pivotable relative to the second rigid member. A hinge for connecting the first rigid member to the second rigid member so as to be rotatable at a point; and an angle sensor including a magnet and a Hall effect sensor, wherein the magnet is the first rigid member. An orthopedic rehabilitation device attached to the second rigid member.
ブレースを含む請求項１に記載の整形外科用リハビリテーション装置。2. The orthopedic rehabilitation device of claim 1, wherein the orthopedic rehabilitation device includes an orthopedic knee brace.
を中心とした円板磁石を含む請求項１に記載の整形外科用リハビリテーション装
置。3. The orthopedic rehabilitation device according to claim 1, wherein the magnet includes a disc magnet attached to the first rigid member and having the pivot point as a center.
いて前記第２の剛性部材に取り付けられる請求項１に記載の整形外科用リハビリ
テーション装置。4. The orthopedic rehabilitation device according to claim 1, wherein the Hall effect sensor is attached to the second rigid member at a predetermined position near the magnet.
ハビリテーション装置。5. The orthopedic rehabilitation device of claim 1, further comprising an electronic storage device.
材間の角度を測定する方法であって、該方法は、 前記角度により変化する磁束を供給するステップと、 ホール効果センサーにより前記磁束を検出するステップと、 前記ホール効果センサーにより出力信号を前記磁束に関連付け生成するステッ
プと、 前記出力信号を相当角度に変換するステップとを含む、整形外科用リハビリテ
ーション装置の第１の部材と第２の部材間の角度を測定する方法。6. A method of measuring an angle between a first member and a second member of an orthopedic rehabilitation device, the method comprising: providing a magnetic flux that varies with the angle; and a Hall effect sensor. A first member of an orthopedic rehabilitation device, the method including: detecting the magnetic flux by means of: a Hall effect sensor; generating a signal associated with the magnetic flux by the Hall effect sensor; And a method for measuring the angle between the second member.
２の部材に対して回転させるステップと、 前記ホール効果センサーにより前記磁束における変化を検出するステップとを
さらに含む請求項６に記載の方法。7. The method further comprises rotating the first member with respect to the second member to cause a change in the magnetic flux, and detecting a change in the magnetic flux with the Hall effect sensor. The method of claim 6.
較正する方法であって、該方法において、前記整形外科用リハビリテーション装
置は、第２の剛性部材に対して回転可能に取り付けられた第１の剛性部材を備え
、前記角度センサーは、前記第１の剛性部材に取り付けられた磁石と、前記第２
の剛性部材に取り付けられたホール効果センサーとを備え、該方法は、 前記整形外科用リハビリテーション装置の前記第２の剛性部材に対して複数の
所定の位置に前記整形外科用リハビリテーション装置の前記第１の剛性部材を配
置するステップと、 各前記複数の所定位置において前記ホール効果センサーの出力信号値を検出す
るステップと、 電子記憶装置内に前記出力信号値を格納するステップと、 を含む整形外科用リハビリテーション装置のための角度センサーの較正方法。8. A method of calibrating an angle sensor for an orthopedic rehabilitation device, wherein the orthopedic rehabilitation device is rotatably mounted with respect to a second rigid member. A first rigid member, the angle sensor includes a magnet attached to the first rigid member, and the second sensor.
A Hall effect sensor attached to the rigid member of the orthopedic rehabilitation apparatus at a plurality of predetermined positions relative to the second rigid member of the orthopedic rehabilitation apparatus. A rigid member of the above, a step of detecting an output signal value of the Hall effect sensor at each of the plurality of predetermined positions, and a step of storing the output signal value in an electronic storage device. Calibration method of angle sensor for rehabilitation device.
するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。9. The method of claim 8, further comprising interpolating the output signal values to generate a position data table.
構において、前記矯正用ブレースは、第２の剛性部材に対して回転可能に取り付
けられた第１の剛性部材を備え、前記ヒンジ機構は、 ピボットと、 関節の角度を測定する角度センサーとを備え、前記角度センサーは、 前記矯正用ブレースの前記第１の剛性部材に固定状態に取り付けられた磁石と
、 前記矯正用ブレースの前記第２の剛性部材に固定状態に取り付けられたホール
効果センサーとを備える矯正用ブレースのためのヒンジ機構。10. A hinge mechanism for a straightening brace, wherein the straightening brace comprises a first rigid member rotatably mounted with respect to a second rigid member, The hinge mechanism includes a pivot and an angle sensor that measures an angle of a joint, the angle sensor includes a magnet fixedly attached to the first rigid member of the correction brace, and the correction brace. A hinge mechanism for orthodontic braces comprising a Hall effect sensor fixedly attached to said second rigid member.
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