JP2003521948A - 動的整形外科用装具 - Google Patents
動的整形外科用装具Info
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
- A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
- A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
- A61F5/013—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the arms, hands or fingers
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、ユーザの身体の一部の現実又は所望の形状に形成された支持部材と、前記支持部材をユーザに搭載する支持構造体と、前記支持部材によって印加される力の量を調節する可変力印加装置と、印加される力を表示する表示装置とを含む装具に関する。
Description
【0001】
発明の属する技術分野
本発明は、ユーザの身体の一部の現実又は所望の形状に形成され、ユーザに支
持構造体によって着脱可能に取り付けられる支持部材を含む整形外科用装置に関
する。支持部材は、ユーザへの力を調節及び直接印加する可変力印加装置を、印
加される力を表示する表示装置と共に、有する。より特定的に、本発明は動的装
具に係り、特に、中手及び遠位手根に手掌向きの力を印加することによって遠位
範囲の余分な関節部骨折を整復及びその整復を維持する「コンピュータ内蔵の」
動的手首装具に関する。
持構造体によって着脱可能に取り付けられる支持部材を含む整形外科用装置に関
する。支持部材は、ユーザへの力を調節及び直接印加する可変力印加装置を、印
加される力を表示する表示装置と共に、有する。より特定的に、本発明は動的装
具に係り、特に、中手及び遠位手根に手掌向きの力を印加することによって遠位
範囲の余分な関節部骨折を整復及びその整復を維持する「コンピュータ内蔵の」
動的手首装具に関する。
【0002】
発明の背景
手及び/又は手首を固定又は限定された運動を与える治療用の整形外科用装具
は既知であり、従来から動的な種類の装具が存在する。例えば、ケロピアンへの
米国特許第2,767,708号は、手支持体に回転可能に接続された前腕支持体
を有する整形外科用の手用装具に関し、これによって手用装具の横運動が可能で
ある。
は既知であり、従来から動的な種類の装具が存在する。例えば、ケロピアンへの
米国特許第2,767,708号は、手支持体に回転可能に接続された前腕支持体
を有する整形外科用の手用装具に関し、これによって手用装具の横運動が可能で
ある。
【0003】
カーターへの米国特許第5,002,044号は、前腕の一部を構成する支柱の
末端部と手アッセンブリ支持体が、前腕アッセンブリ支持体に対する手アッセン
ブリ支持体の回転を制限する回転面で接続されている。支柱の基端部は摺動可能
にスリーブ内に受容され、引っ張り又は圧縮ばねと協同することできる。
末端部と手アッセンブリ支持体が、前腕アッセンブリ支持体に対する手アッセン
ブリ支持体の回転を制限する回転面で接続されている。支柱の基端部は摺動可能
にスリーブ内に受容され、引っ張り又は圧縮ばねと協同することできる。
【0004】
カーターへの米国特許第5,254,078号においては、手首装具は手掌及
び背面支持体を有する。背面圧力は、腕アッセンブリに回転可能に接続された側
方延長部と一体である傾斜側方支持体を通じて、手に印加される。
び背面支持体を有する。背面圧力は、腕アッセンブリに回転可能に接続された側
方延長部と一体である傾斜側方支持体を通じて、手に印加される。
【0005】
パッチェルへの米国特許第5,358,469号においては、動的手首副子が
図16乃至19に示され、手及び腕アッセンブリは回転可能に互いに接続されて
いる。動的に調節可能な力は可撓性手掌ストラップ及びパッド、及び、手掌スト
ラップに対するストラップの回転によって与えられる。
図16乃至19に示され、手及び腕アッセンブリは回転可能に互いに接続されて
いる。動的に調節可能な力は可撓性手掌ストラップ及びパッド、及び、手掌スト
ラップに対するストラップの回転によって与えられる。
【0006】
上述の装置においては、様々な部位の相互関係は大変複雑である。従って、単
純化された整形外科用装置の需要が存在する。同様に、上述の例示的な装置は、
適量の力を生成するために変位が調節可能であるように、骨折を固定するのに印
加される力の量を自動フィードバックで調節可能な手掌向きの力を与えない。
純化された整形外科用装置の需要が存在する。同様に、上述の例示的な装置は、
適量の力を生成するために変位が調節可能であるように、骨折を固定するのに印
加される力の量を自動フィードバックで調節可能な手掌向きの力を与えない。
【0007】
発明の要約
本発明は、骨折を維持又は整復、マルアライメントを維持又は整復、若しくは
、アライメントを変更するのに印加される力の量に自動フィードバックを与え、
その結果、適量の力を印加可能にする整形外科用装具に関する。装具は、ユーザ
の身体の一部に適合するように形成された第1の支持部材を有し、装具をユーザ
に取り付けるための着脱可能な構造体に接続される。形成された支持部材は、ユ
ーザに印加される圧力/力を増減する可変力印加装置と、印加される力の量を表
示する表示装置とを有する。
、アライメントを変更するのに印加される力の量に自動フィードバックを与え、
その結果、適量の力を印加可能にする整形外科用装具に関する。装具は、ユーザ
の身体の一部に適合するように形成された第1の支持部材を有し、装具をユーザ
に取り付けるための着脱可能な構造体に接続される。形成された支持部材は、ユ
ーザに印加される圧力/力を増減する可変力印加装置と、印加される力の量を表
示する表示装置とを有する。
【0008】
本発明の一の目的は、ユーザの身体の一部に適合して骨折を固定するように形
成された支持部材に印加される力の量に自動フィードバックをかける整形外科用
装具を提供することである。
成された支持部材に印加される力の量に自動フィードバックをかける整形外科用
装具を提供することである。
【0009】
本発明の別の目的は、手掌向きの力のフィードバックを有する手首装具を提供
することである。
することである。
【0010】
本発明の別の目的は、印加される力の量にフィードバックを与える膝装置を提
供することである。
供することである。
【0011】
更なる目的は、容易に調節可能な単純化された装具を提供することである。
【0012】
本発明の別の目的は、本発明の整形外科用装具の自動フィードバックに応じて
、骨折を維持又は整復、マルアライメントを維持又は整復、若しくは、アライメ
ントを変更する方法を与えることを含む。
、骨折を維持又は整復、マルアライメントを維持又は整復、若しくは、アライメ
ントを変更する方法を与えることを含む。
【0013】
本発明の目的及び長所は、ここで部分的に説明され、ここで部分的に明らかに
なり、本発明を実施すると理解され、添付の特許請求の範囲で述べられた構造、
方法及び結合によって実現及び取得される。従って、本発明は、ここで図示及び
説明される新規な部分、構造、配列、結合及び改良に存する。
なり、本発明を実施すると理解され、添付の特許請求の範囲で述べられた構造、
方法及び結合によって実現及び取得される。従って、本発明は、ここで図示及び
説明される新規な部分、構造、配列、結合及び改良に存する。
【0014】
発明の詳細な説明
本発明は、骨折を維持又は整復、マルアライメントを維持又は整復、若しくは
、アライメントを変更するのに印加される力の量に自動フィードバックを与え、
その結果、適量の力を印加可能にする整形外科用装具に関する。装具は、ユーザ
の身体の一部に適合するように形成された第1の支持部材を有し、装具をユーザ
に取り付ける着脱可能な構造体に接続される。着脱可能な構造体は、第1実施例
では、ヴェルクロ(Velcro)製固定装置及びヴェルクロ製ストラップによ
って与えられる。第2実施例では、背中装具をユーザに取り付けるストラップは
着脱可能な構造体である。第3実施例では、膝装具のストラップは着脱可能な構
造体を形成する。
、アライメントを変更するのに印加される力の量に自動フィードバックを与え、
その結果、適量の力を印加可能にする整形外科用装具に関する。装具は、ユーザ
の身体の一部に適合するように形成された第1の支持部材を有し、装具をユーザ
に取り付ける着脱可能な構造体に接続される。着脱可能な構造体は、第1実施例
では、ヴェルクロ(Velcro)製固定装置及びヴェルクロ製ストラップによ
って与えられる。第2実施例では、背中装具をユーザに取り付けるストラップは
着脱可能な構造体である。第3実施例では、膝装具のストラップは着脱可能な構
造体を形成する。
【0015】
本発明の第1実施例では、遠位範囲の非関節部骨折を治療するのに設計された
手首装具が提供されている。装置は、適量の力を生成するために変位力が調節可
能になるようにするために、骨折を固定するのに印加される力の量に自動フィー
ドバックを与える。
手首装具が提供されている。装置は、適量の力を生成するために変位力が調節可
能になるようにするために、骨折を固定するのに印加される力の量に自動フィー
ドバックを与える。
【0016】
装具は、骨折の整復を維持する手掌向きの力を様々な手首位置において手の裏
に印加する。手掌向きの力は前腕において中手列の末端面で抗される。同時に、
手掌向きの力によって誘起される曲げモーメントは前腕要素によって前腕に関し
て抗されなければならない。
に印加する。手掌向きの力は前腕において中手列の末端面で抗される。同時に、
手掌向きの力によって誘起される曲げモーメントは前腕要素によって前腕に関し
て抗されなければならない。
【0017】
使用中の本発明の手首装具510を図1乃至図5に示す。図1には手掌的に見
た背面図が示されており、図2は側面図である。図3は背面的に見た手掌図を示
し、図4は曲げられた手首を有する斜視図である。
た背面図が示されており、図2は側面図である。図3は背面的に見た手掌図を示
し、図4は曲げられた手首を有する斜視図である。
【0018】
図1乃至図4の手首装具510の側面図を図5に示す。図5に示すように、前
腕アッセンブリ520は手アッセンブリ540をユーザの手、手首及び前腕(図
示せず)に固定し、腕アッセンブリ520に対する手アッセンブリ540の運動
及び手首の屈曲/伸張動作を許容するヒンジ541を与える。
腕アッセンブリ520は手アッセンブリ540をユーザの手、手首及び前腕(図
示せず)に固定し、腕アッセンブリ520に対する手アッセンブリ540の運動
及び手首の屈曲/伸張動作を許容するヒンジ541を与える。
【0019】
腕アッセンブリ520は、ユーザの前腕の掌面を受容する。前腕アッセンブリ
520は、前腕パッド522、2つのヴェルクロ製固定装置524及び526、
及び、2つのヴェルクロ製ストラップ528及び530を有する。前腕パッド5
22は、プラスチック材料から好ましくは形成され、前腕の輪郭に適合するよう
に一般に形成され、背面に延びて手掌面に垂直に配向する2つの丸いタブ532
及び534を有する。前腕パッド520は、実質的に剛性で、衝撃吸収目的のた
めに弾性材料を含んでもよく、心地よさとユーザからの湿気の伝達のために設計
された少なくとも一層を含んでいる。適当な材料は、綿又はゴアテックス繊維な
どの通気性の良い繊維で覆われた同様の合成材料を含む。
520は、前腕パッド522、2つのヴェルクロ製固定装置524及び526、
及び、2つのヴェルクロ製ストラップ528及び530を有する。前腕パッド5
22は、プラスチック材料から好ましくは形成され、前腕の輪郭に適合するよう
に一般に形成され、背面に延びて手掌面に垂直に配向する2つの丸いタブ532
及び534を有する。前腕パッド520は、実質的に剛性で、衝撃吸収目的のた
めに弾性材料を含んでもよく、心地よさとユーザからの湿気の伝達のために設計
された少なくとも一層を含んでいる。適当な材料は、綿又はゴアテックス繊維な
どの通気性の良い繊維で覆われた同様の合成材料を含む。
【0020】
各タブ532、534の中心において、短い円筒スタッド536が突出してい
る。これらのスタッド536は、手アッセンブリ540の係合穴542と係合し
、スタッド536回りに手アッセンブリ540の回転を与え、これによって、ユ
ーザによる手首動作を許容する。手掌支持体550(図5A)は、ねじ山がつけ
られた軸552を受容するねじ山がつけられたスリーブ551と、外部衝撃吸収
層558とを有する。支持体550は、摺動可能にスロット554及び溝556
に受容される対向する端部551、552を有する。支持体550の端部は、開
口スロットの幅よりも大きいが、スロットの対向側に延在する溝の幅よりも小さ
い外径を有するように形成される。
る。これらのスタッド536は、手アッセンブリ540の係合穴542と係合し
、スタッド536回りに手アッセンブリ540の回転を与え、これによって、ユ
ーザによる手首動作を許容する。手掌支持体550(図5A)は、ねじ山がつけ
られた軸552を受容するねじ山がつけられたスリーブ551と、外部衝撃吸収
層558とを有する。支持体550は、摺動可能にスロット554及び溝556
に受容される対向する端部551、552を有する。支持体550の端部は、開
口スロットの幅よりも大きいが、スロットの対向側に延在する溝の幅よりも小さ
い外径を有するように形成される。
【0021】
図8の実施例においては、手アッセンブリ840は、手掌支持バー850を受
容するスロット854を各々含む自由端842及び844をそれぞれ端とする側
面843及び845を含む。手アッセンブリ840は、手アッセンブリ840の
対向する側面843及び845に配置され、背面支持体880及びトルクナット
870によって生成される引っ張り力を測定するストレインゲージ875を含む
。ストレインゲージは、手掌方向に手の背面に印加される力を示す処理用の電気
信号を生成する。
容するスロット854を各々含む自由端842及び844をそれぞれ端とする側
面843及び845を含む。手アッセンブリ840は、手アッセンブリ840の
対向する側面843及び845に配置され、背面支持体880及びトルクナット
870によって生成される引っ張り力を測定するストレインゲージ875を含む
。ストレインゲージは、手掌方向に手の背面に印加される力を示す処理用の電気
信号を生成する。
【0022】
図9は、可変手掌力を手の背面に印加し、遠位中手列でその力も抗し、手首動
作を与え、調節可能に異なる手の大きさに適合する手アッセンブリ940を示す
本発明の一実施例を示す。
作を与え、調節可能に異なる手の大きさに適合する手アッセンブリ940を示す
本発明の一実施例を示す。
【0023】
可変手掌力は可変力印加装置システム960を介して印加され、可変力印加装
置システム960は、図5に示す構造体540と実質的に同一であり、手掌支持
体950を摺動可能に支持するスロット及び溝を図5に示すように各々有する自
由端942及び944を有する手アッセンブリ940の筐体946内に配置され
る。可変力印加装置システム960は、トルクノブ970及び背面パッド980
を有する。
置システム960は、図5に示す構造体540と実質的に同一であり、手掌支持
体950を摺動可能に支持するスロット及び溝を図5に示すように各々有する自
由端942及び944を有する手アッセンブリ940の筐体946内に配置され
る。可変力印加装置システム960は、トルクノブ970及び背面パッド980
を有する。
【0024】
可変手掌力システム960は、トルクノブ970と、上部の実質的に剛性の重
合体部材982とユーザの手と接触して係合する下部の衝撃吸収部材984とを
含む背面パッド980とを有する。
合体部材982とユーザの手と接触して係合する下部の衝撃吸収部材984とを
含む背面パッド980とを有する。
【0025】
力印加システムのより詳細な図を図10に示す。手アッセンブリ1040は、
手掌支持体1050を受容するスロット1054と自由端1042とを含む。手
アッセンブリ1040は筐体1046と圧力印加装置システム1060とを有す
る。圧力印加装置システム1060は、トルクノブ1070及び、プラスチック
要素1082及びパッディング1084を含んで手の背面に接触する2つの部分
からなる背面パッド1080とを有する。プラスチック要素1082は、背面パ
ッド1080の背から上に延び、トルクノブ1070のねじ山が形成された穴1
072に受容される、ねじ山が形成された円筒1086を有する。トルクノブ1
070は、背面パッド1080を受容し、手アッセンブリ1040に接続し、丸
い形状を有する。トルクノブ1070は丸い形状を有するものとして図示されて
いるが、5角形、6角形など、他の構成も可能である。トルクノブ1070は手
アッセンブリ1040に対して自由に回転するが、ユーザの手と接触するために
背面パッド1080は回転しない。この関係の結果、トルクノブ1070が回転
すると、それは背面において手掌方向に背面パッド1080に圧力を中継し、こ
れによって、背面の直接荷重又は非荷重を可能にする。
手掌支持体1050を受容するスロット1054と自由端1042とを含む。手
アッセンブリ1040は筐体1046と圧力印加装置システム1060とを有す
る。圧力印加装置システム1060は、トルクノブ1070及び、プラスチック
要素1082及びパッディング1084を含んで手の背面に接触する2つの部分
からなる背面パッド1080とを有する。プラスチック要素1082は、背面パ
ッド1080の背から上に延び、トルクノブ1070のねじ山が形成された穴1
072に受容される、ねじ山が形成された円筒1086を有する。トルクノブ1
070は、背面パッド1080を受容し、手アッセンブリ1040に接続し、丸
い形状を有する。トルクノブ1070は丸い形状を有するものとして図示されて
いるが、5角形、6角形など、他の構成も可能である。トルクノブ1070は手
アッセンブリ1040に対して自由に回転するが、ユーザの手と接触するために
背面パッド1080は回転しない。この関係の結果、トルクノブ1070が回転
すると、それは背面において手掌方向に背面パッド1080に圧力を中継し、こ
れによって、背面の直接荷重又は非荷重を可能にする。
【0026】
手掌バー1050は手アッセンブリ1040に取り付き、末端中手列で背面荷
重に抗する。手掌バー1050は、一般に円筒状で、手アッセンブリ1040で
2つの係合スロット1054にまたがる。スロット1054は、手掌バー105
0が様々な手の大きさに調節されることを可能にする。それは、左右の手を同一
要素で収納する。手掌バー1050は、図5Aに示すものと同様に、ねじ山が形
成された頭及び軸という2つの部分を含み、各端1053を形成する。図5Aに
あるように、バー1050は、手アッセンブリ1040の一のスロット1054
を通じて挿入される軸を含む。手掌支持体1050は心地よさを与えるようにパ
ッドが入れられる。
重に抗する。手掌バー1050は、一般に円筒状で、手アッセンブリ1040で
2つの係合スロット1054にまたがる。スロット1054は、手掌バー105
0が様々な手の大きさに調節されることを可能にする。それは、左右の手を同一
要素で収納する。手掌バー1050は、図5Aに示すものと同様に、ねじ山が形
成された頭及び軸という2つの部分を含み、各端1053を形成する。図5Aに
あるように、バー1050は、手アッセンブリ1040の一のスロット1054
を通じて挿入される軸を含む。手掌支持体1050は心地よさを与えるようにパ
ッドが入れられる。
【0027】
本発明は、適量の力を生成するために変位力が調節可能となるように、骨折を
固定するために印加される力の量に関して自動フィードバックを与える手アッセ
ンブリを与える。力情報は、圧力変換器又はストレインゲージを含む様々な方法
で測定可能である。例えば、手アッセンブリ1040は、筐体アッセンブリ10
40の面1041に退避する通路1092に配置される力感知抵抗器(FSR)
変換器1090を含む。センサ1090は、トルクノブ1060によってセンサ
1090で発される力を測定し、その値を表す電気信号を生成する。
固定するために印加される力の量に関して自動フィードバックを与える手アッセ
ンブリを与える。力情報は、圧力変換器又はストレインゲージを含む様々な方法
で測定可能である。例えば、手アッセンブリ1040は、筐体アッセンブリ10
40の面1041に退避する通路1092に配置される力感知抵抗器(FSR)
変換器1090を含む。センサ1090は、トルクノブ1060によってセンサ
1090で発される力を測定し、その値を表す電気信号を生成する。
【0028】
図10に示す手アッセンブリ1040を、図6及び図7のフローチャートを参
照して説明する。
照して説明する。
【0029】
図6を参照するに、電子センサ制御システム(ESCS)600のブロック図
が示されている。ESCS600は、動的手首装具(図1及び図8、9、10及
び17の手アッセンブリ)を介して患者602と連絡する。力変換器604(図
10の1090)は、手首装具を介して患者602に接続され、力変換器の位置
に現在印加される力を感知する。複数の力変換器604が使用可能である。力変
換器604は、圧電変換器及び力感知抵抗器を含む。ここで説明される本発明の
当業者は好ましいセンサを選択することができる。
が示されている。ESCS600は、動的手首装具(図1及び図8、9、10及
び17の手アッセンブリ)を介して患者602と連絡する。力変換器604(図
10の1090)は、手首装具を介して患者602に接続され、力変換器の位置
に現在印加される力を感知する。複数の力変換器604が使用可能である。力変
換器604は、圧電変換器及び力感知抵抗器を含む。ここで説明される本発明の
当業者は好ましいセンサを選択することができる。
【0030】
力変換器604は、検出された力を表す電気信号を調整回路606に送信する
。調整回路606は力変換器604によって検出される力を表す電気信号を受信
し、当該信号を処理し、その後信号をマイクロコントローラ608に送信する。
。調整回路606は力変換器604によって検出される力を表す電気信号を受信
し、当該信号を処理し、その後信号をマイクロコントローラ608に送信する。
【0031】
マイクロコントローラ608は、調整電子信号を調整回路606から受信し、
当該信号をディスプレイ610を駆動するのに適当な信号に変換する。ディスプ
レイ610は、力変換器604によって感知された力に相当する値を表す。値は
、人間が読むことができるフォーマットで表示可能である。
当該信号をディスプレイ610を駆動するのに適当な信号に変換する。ディスプ
レイ610は、力変換器604によって感知された力に相当する値を表す。値は
、人間が読むことができるフォーマットで表示可能である。
【0032】
電圧調整回路614は、調整された電圧レベルを、調整回路606、マイクロ
コントローラ608及びディスプレイ610を含む様々な装置に供給する。これ
らの装置の各々に必要な電圧レベルは変更可能である。電圧調整回路614は、
直流動力をバッテリ616から受け取る。バッテリ616は、相互接続された幾
つかのバッテリを有してもよい。電圧調整回路614はバッテリ616の電圧レ
ベルを様々な装置に適当な電圧レベルに変換する。
コントローラ608及びディスプレイ610を含む様々な装置に供給する。これ
らの装置の各々に必要な電圧レベルは変更可能である。電圧調整回路614は、
直流動力をバッテリ616から受け取る。バッテリ616は、相互接続された幾
つかのバッテリを有してもよい。電圧調整回路614はバッテリ616の電圧レ
ベルを様々な装置に適当な電圧レベルに変換する。
【0033】
「リセット及びオン/オフ」スイッチ612はリセット及びオン/オフ機能を
与える。患者602又は医員は、リセットスイッチ612を押すことによってE
SCS600をリセットすることができる。スイッチ612は、パワーオンで又
は動作中に、ESCS600の自動リセットを与える。スイッチ612は、ES
CS600をオフ又はオンするのに使用可能である。
与える。患者602又は医員は、リセットスイッチ612を押すことによってE
SCS600をリセットすることができる。スイッチ612は、パワーオンで又
は動作中に、ESCS600の自動リセットを与える。スイッチ612は、ES
CS600をオフ又はオンするのに使用可能である。
【0034】
図7を参照するに、電子センサ制御システム(ESCS)の動作のフローチャ
ート700が示されている。ESCSがリセットされると、又は、最初にパワー
オンになると、処理はステップ702で再スタートする。その後、バッテリ61
6の状態を決定するバッテリテスト704が実行される(図6)。バッテリテス
トの結果がステップ706で不満足であると決定されると、バッテリエラーがス
テップ708でディスプレイ610に送信され、ESCSがステップ730で停
止する。
ート700が示されている。ESCSがリセットされると、又は、最初にパワー
オンになると、処理はステップ702で再スタートする。その後、バッテリ61
6の状態を決定するバッテリテスト704が実行される(図6)。バッテリテス
トの結果がステップ706で不満足であると決定されると、バッテリエラーがス
テップ708でディスプレイ610に送信され、ESCSがステップ730で停
止する。
【0035】
バッテリテストがステップ706で満足であると決定されると、力変換器60
4(図6)がテストされる。力変換器604をテストするために、荷重が装具か
ら取り除かれ、ステップ710で変換器の値がゼロの値にセットされる。ステッ
プ712において、力変換器の出力値が期待値ゼロと比較される。力変換器60
4の出力が期待値に一致しなければ、エラーメッセージがステップ714で表示
され、ESCSがステップ730で停止する。
4(図6)がテストされる。力変換器604をテストするために、荷重が装具か
ら取り除かれ、ステップ710で変換器の値がゼロの値にセットされる。ステッ
プ712において、力変換器の出力値が期待値ゼロと比較される。力変換器60
4の出力が期待値に一致しなければ、エラーメッセージがステップ714で表示
され、ESCSがステップ730で停止する。
【0036】
バッテリ616(図6)及び力変換器604(図6)が最初のテストに合格す
ると、ESCSは、ステップ716乃至728を含む実行時間処理ループを入力
する。ESCSは、タイマが時間切れになる、ESCSがリセットされる、又は
、パワーオフの場合にのみ、実行時間処理ループを抜ける。
ると、ESCSは、ステップ716乃至728を含む実行時間処理ループを入力
する。ESCSは、タイマが時間切れになる、ESCSがリセットされる、又は
、パワーオフの場合にのみ、実行時間処理ループを抜ける。
【0037】
ステップ716において、力変換器604は読み出される。値は、力変換器6
04の位置で検出された圧力に対応する。ステップ718において、力変換器の
出力は、既知の変換器の値に対応する値に変換され、即ち、値は正規化され、メ
モリがふられ、又は、対数その他に変換される。ステップ720において、変換
器読み出しの変換値は既知の値と比較される。ステップ722において、比較の
結果はディスプレイ610に表示される(図6)。比較結果が表示された後で、
タイマはステップ724で増分される。その後、タイマは、ステップ728でタ
イムアウト値と比較される。タイマがアイムアウト値を超えれば、ESCSは実
行時間処理ループを抜けてステップ730で停止する。タイマがタイムアウト値
を超えなければESCSループはステップ716に帰還して、上述の実行時間処
理ループを繰り返す。いかなる電気センサも基本的に同一の電子回路及びコンピ
ュータソフトウェアを使用するので、電気センサの装置への組込みは変更可能で
ある。図8において、ストレインゲージ875は力を検知するのに使用される。
これらのゲージからのリード線(図示せず)は上述の電子回路に接続されて同様
に処理可能である。代替的に、図17に示すように、手アッセンブリ1740は
スロット1780及び電気的接点1782を含む。これらの接点は、手アッセン
ブリ1740に含まれる電気的に特定のセンサに接続されている。可変ディスプ
レイ1787、表示装置1784、及び、モード及び制御ボタン1788及び1
789を含み、図6の要素を含み、図7のプロトコルに従うことができる着脱可
能なバッテリ電源コンピュータモジュール1785がスロット1780に挿入さ
れ、これによって、モジュール1785の背面で接点1782と係合する端子を
有する。コンピュータモジュールの回路設計は商業的に入手可能であるので本発
明の一部を構成しない。
04の位置で検出された圧力に対応する。ステップ718において、力変換器の
出力は、既知の変換器の値に対応する値に変換され、即ち、値は正規化され、メ
モリがふられ、又は、対数その他に変換される。ステップ720において、変換
器読み出しの変換値は既知の値と比較される。ステップ722において、比較の
結果はディスプレイ610に表示される(図6)。比較結果が表示された後で、
タイマはステップ724で増分される。その後、タイマは、ステップ728でタ
イムアウト値と比較される。タイマがアイムアウト値を超えれば、ESCSは実
行時間処理ループを抜けてステップ730で停止する。タイマがタイムアウト値
を超えなければESCSループはステップ716に帰還して、上述の実行時間処
理ループを繰り返す。いかなる電気センサも基本的に同一の電子回路及びコンピ
ュータソフトウェアを使用するので、電気センサの装置への組込みは変更可能で
ある。図8において、ストレインゲージ875は力を検知するのに使用される。
これらのゲージからのリード線(図示せず)は上述の電子回路に接続されて同様
に処理可能である。代替的に、図17に示すように、手アッセンブリ1740は
スロット1780及び電気的接点1782を含む。これらの接点は、手アッセン
ブリ1740に含まれる電気的に特定のセンサに接続されている。可変ディスプ
レイ1787、表示装置1784、及び、モード及び制御ボタン1788及び1
789を含み、図6の要素を含み、図7のプロトコルに従うことができる着脱可
能なバッテリ電源コンピュータモジュール1785がスロット1780に挿入さ
れ、これによって、モジュール1785の背面で接点1782と係合する端子を
有する。コンピュータモジュールの回路設計は商業的に入手可能であるので本発
明の一部を構成しない。
【0038】
本発明の更なる実施例においては、トルクノブ870、970、1070を回
転させるのに必要なトルクがトルクレンチによって測定される(トルクに応じて
移動する針を典型的に有する従来の機械的装置)。トルクレンチ表面のメモリは
、トルクと力の間の既知の関係に基づいて、軸方向力を表示する。本実施例にお
いては、開口部990は、トルクレンチがトルクノブ970に係合することがで
きるようにアッセンブリ940の側壁に与えられる。代替的に、トルクノブ11
70は、トルクレンチに接続される標準ドライバーを開口部1172に収納する
ように、図11に示すように変形可能である。筐体は、図9の開口部940のよ
うな、トルクノブの調節を許容するアクセス開口部も必要とする。
転させるのに必要なトルクがトルクレンチによって測定される(トルクに応じて
移動する針を典型的に有する従来の機械的装置)。トルクレンチ表面のメモリは
、トルクと力の間の既知の関係に基づいて、軸方向力を表示する。本実施例にお
いては、開口部990は、トルクレンチがトルクノブ970に係合することがで
きるようにアッセンブリ940の側壁に与えられる。代替的に、トルクノブ11
70は、トルクレンチに接続される標準ドライバーを開口部1172に収納する
ように、図11に示すように変形可能である。筐体は、図9の開口部940のよ
うな、トルクノブの調節を許容するアクセス開口部も必要とする。
【0039】
本発明の更なる実施例を図18に概略的に示す。手アッセンブリ1840は、
手掌バー1850と、膨張器1890と、膨張器1890を膨らましたり萎めた
りする液体接続器1891とを有する。背面支持体1880は、膨張器を取り囲
んで所定位置に保持する直立壁1881を含む。センサ(図示せず)は、筐体の
上側と膨張器1890の上面との間に配置され、圧力の調整を助ける圧力ゲージ
にも接続される。センサからのリード線は、図17に示すように、手アッセンブ
リ壁の電気端子に接続されるか、上述するように、適当な制御又は監視システム
に接続可能である。
手掌バー1850と、膨張器1890と、膨張器1890を膨らましたり萎めた
りする液体接続器1891とを有する。背面支持体1880は、膨張器を取り囲
んで所定位置に保持する直立壁1881を含む。センサ(図示せず)は、筐体の
上側と膨張器1890の上面との間に配置され、圧力の調整を助ける圧力ゲージ
にも接続される。センサからのリード線は、図17に示すように、手アッセンブ
リ壁の電気端子に接続されるか、上述するように、適当な制御又は監視システム
に接続可能である。
【0040】
アクセス穴は、運動具に空気を入れるのに使用される種類のような手押ポンプ
がより多くの空気を注入することによって膨張器の力を増加するために膨張器1
890に接続可能なように、又は、膨張器の圧力が膨張器から空気を抜き取るこ
とによって減少することができるように、手アッセンブリ1840の下側に設け
られる。ここで説明される本発明の当業者は、本実施例のセンサとして適当なセ
ンサを選択することができる。
がより多くの空気を注入することによって膨張器の力を増加するために膨張器1
890に接続可能なように、又は、膨張器の圧力が膨張器から空気を抜き取るこ
とによって減少することができるように、手アッセンブリ1840の下側に設け
られる。ここで説明される本発明の当業者は、本実施例のセンサとして適当なセ
ンサを選択することができる。
【0041】
更なる実施例は、荷重を検出して電子/コンピュータシステムに信号を供給す
るのに使用可能な圧電変換器を使用する。これの機械的な実施例は、上述の図1
0のシステムと同一である。圧電ウェハは手の一部とトルクノブとの間に挟まれ
る。ウェハからのワイヤリード線は電子/コンピュータシステム又は電気接点1
782に至る。
るのに使用可能な圧電変換器を使用する。これの機械的な実施例は、上述の図1
0のシステムと同一である。圧電ウェハは手の一部とトルクノブとの間に挟まれ
る。ウェハからのワイヤリード線は電子/コンピュータシステム又は電気接点1
782に至る。
【0042】
力の大きさに関してユーザにフィードバックを与えながら、移動するアクチュ
エータを介して人体に可変力を印加する概念は他の装具にも適用可能である。例
えば、本発明は、脊柱の曲がりを維持又は時には整復するのに使用される脊柱側
湾症装具に結合可能である。これは、進行中の曲がりに抗する荷重を印加するこ
とによって達成される。力は、部分的には装具の形状によって、部分的には接続
の堅さによって発生する。この装具の一例を図12に示す。可変力/フィードバ
ック概念を適用しながら、力は荷重パッド1270で変化する。この力は、支持
パッド1275へのストラップ取り付け具1285及びヒップパッド1277に
よって部分的に生成/張られる。力が荷重パッドにおいてどのように変化するか
のより詳細な図を図13に示す。ここでは、図12のパッド1270に相当する
圧力荷重パッド1380は、センサ・力印加装置1320を含む。センサ・力印
加装置1320は、図14に断面図で示されている。本実施例の機構は上述の手
首装具実施例への手掌荷重のそれと同様である。発泡クッション1482を有す
る荷重パッド1480は対象の肌に接触する。パッド1480の上面には、ねじ
山が形成された円筒1490がある。これは(手首装具のトルクノブと同様の)
引っ張りノブ1492と係合する。荷重片1493はストラップ1485に取り
付けられる。センサは、引っ張りノブに最も近い荷重片の端部にある。ノブ14
90が回転すると、それは荷重パッド1480に向かうか、それから離れるよう
に移動する。この運動は、ストラップ1485の引っ張り力を増減する。引っ張
り力を変更すると、センサが検出する荷重部分での力が異なることになる。
エータを介して人体に可変力を印加する概念は他の装具にも適用可能である。例
えば、本発明は、脊柱の曲がりを維持又は時には整復するのに使用される脊柱側
湾症装具に結合可能である。これは、進行中の曲がりに抗する荷重を印加するこ
とによって達成される。力は、部分的には装具の形状によって、部分的には接続
の堅さによって発生する。この装具の一例を図12に示す。可変力/フィードバ
ック概念を適用しながら、力は荷重パッド1270で変化する。この力は、支持
パッド1275へのストラップ取り付け具1285及びヒップパッド1277に
よって部分的に生成/張られる。力が荷重パッドにおいてどのように変化するか
のより詳細な図を図13に示す。ここでは、図12のパッド1270に相当する
圧力荷重パッド1380は、センサ・力印加装置1320を含む。センサ・力印
加装置1320は、図14に断面図で示されている。本実施例の機構は上述の手
首装具実施例への手掌荷重のそれと同様である。発泡クッション1482を有す
る荷重パッド1480は対象の肌に接触する。パッド1480の上面には、ねじ
山が形成された円筒1490がある。これは(手首装具のトルクノブと同様の)
引っ張りノブ1492と係合する。荷重片1493はストラップ1485に取り
付けられる。センサは、引っ張りノブに最も近い荷重片の端部にある。ノブ14
90が回転すると、それは荷重パッド1480に向かうか、それから離れるよう
に移動する。この運動は、ストラップ1485の引っ張り力を増減する。引っ張
り力を変更すると、センサが検出する荷重部分での力が異なることになる。
【0043】
図15は、膝運動の非手術的治療のために現在人気がでている膝装具を示して
いる。本発明による図15の装具の変形例を図16に示す。装具は、骨頭の荷重
を取り除くように頚骨に対して大腿部を角度変位させる。本発明の可変力/フィ
ードバック概念を使用すると、荷重パッド1680はストラップ1685の一部
を置換する。アッセンブリは、図13及び図14に示すそれらと同様の断面図を
有する。パッド及びストラップの構造は図12に示すものと同様である。
いる。本発明による図15の装具の変形例を図16に示す。装具は、骨頭の荷重
を取り除くように頚骨に対して大腿部を角度変位させる。本発明の可変力/フィ
ードバック概念を使用すると、荷重パッド1680はストラップ1685の一部
を置換する。アッセンブリは、図13及び図14に示すそれらと同様の断面図を
有する。パッド及びストラップの構造は図12に示すものと同様である。
【0044】
本発明は、その上位概念においてここで図示及び説明された特定の実施例に限
定されないことは直ちに理解されるであろう。むしろ、本発明の要旨から逸脱せ
ずに、添付の特許請求の範囲内で、その主要な長所を妨げない変形が可能である
。
定されないことは直ちに理解されるであろう。むしろ、本発明の要旨から逸脱せ
ずに、添付の特許請求の範囲内で、その主要な長所を妨げない変形が可能である
。
【図1】 ユーザに関する本発明の第1実施例の背面図である。
【図2】 ユーザに関する本発明の第1実施例の側面図である。
【図3】 ユーザに関する本発明の第1実施例の手掌図である。
【図4】 ユーザの曲がった手首を有する本発明の第1実施例の斜視図である。
【図5】 図5は本発明の第1実施例の側面図であり、図5Aは本発明の手掌支
持体の断面図である。
持体の断面図である。
【図6】 本発明の電子センサ制御システムESCSのフローチャートである。
【図7】 本発明のESCSシステムのプロトコルである。
【図8】 ストレインゲージを使用する本発明の腕アッセンブリの実施例を示す
。
。
【図9】 本発明の別の実施例の正面図である。
【図10】 本発明の更なる実施例の断面側面図である。
【図11】 本発明のトルクノブの一実施例の上面及び側面図である。
【図12】 本発明の背中装具の側面図である。
【図13】 図12に示す本発明の肋骨/胴支持体の正面図である。
【図14】 図13に示す支持体の側面図である。
【図15】 現在の膝装具の正面図である。
【図16】 本発明による膝装具の正面図である。
【図17】 図6及び図7の要素及びプロトコルを結合する手アッセンブリ及び
挿入可能なコンピュータモジュールの分解斜視図である。
挿入可能なコンピュータモジュールの分解斜視図である。
【図18】 本発明の膨張器の手アッセンブリ装置の側面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E
A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ
,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB
,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G
H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP
,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,
LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M
W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD
,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,
TT,UA,UG,UZ,VN,YU
(72)発明者 マーク・エー・ディーク
アメリカ合衆国ミズーリー州カンザスシテ
ィ、ウエスト68テラス641
Fターム(参考) 4C060 LL18 LL20
4C098 AA01 AA02 BB04 BB09 BB11
BB16 BC01 BC37 BC42 BC44
BD15 DD06 DD23
Claims (36)
- 【請求項1】 内向面と外向面とを有する第1の支持部材と、 内向面を有する第2の支持部材と、 前記内向面が互いに向き合うように前記第1及び第2の支持部材を搭載する支
持構造体と、 前記第1の支持部材の前記外部支持面と前記支持構造体との間に配置され、前
記第2の支持部材に向かう方向にある量の可変力を印加する可変力印加装置と、 印加された力の前記量を表示する表示装置とを有する装具。 - 【請求項2】 前記力印加装置は膨張可能である請求項1の装置。
- 【請求項3】 前記力印加装置は機械的に調節可能である請求項1の装置。
- 【請求項4】 前記表示装置は、前記力印加装置と前記支持構造物との間に
配置されたセンサを有する請求項1の装置。 - 【請求項5】 前記表示装置は、前記支持構造物と関連付けられたストレイ
ンゲージを有する請求項1の装置。 - 【請求項6】 前記表示装置はトルクレンチを有する請求項1の装置。
- 【請求項7】 前記第1の支持部材は背面支持である請求項1の装置。
- 【請求項8】 前記第2の支持は手掌支持である請求項1の装置。
- 【請求項9】 前記支持構造体はユーザの手を受容するように形成されてい
る請求項1の装置。 - 【請求項10】 前記支持構造体は、摺動可能に前記第2の支持部材を搭載
する自由端を端部とする請求項9の装置。 - 【請求項11】 前記支持構造体は、前記第2の支持部材を支持する自由端
を端部とする筐体を有する請求項1の装置。 - 【請求項12】 前記自由端は、前記第2の支持部材の各端を受容するスロ
ットをそれぞれ有する請求項10の装置。 - 【請求項13】 前記表示装置は前記支持構造体内に搭載される請求項10
の装置。 - 【請求項14】 ユーザの腕を受容するように構成され、前記支持構造体に
回転可能に取り付けられる第3の支持部材を更に有する請求項10の装置。 - 【請求項15】 ユーザの腕を受容するように構成され、前記支持構造体に
回転可能に取り付けられる第3の支持部材を更に有する請求項13の装置。 - 【請求項16】 前記第3の支持部材はユーザの前腕の手掌面を受け取るよ
うに形成される請求項15の装置。 - 【請求項17】 前記第3の支持部材は、ユーザの腕に前記第3の支持を取
り付ける少なくとも一の可撓かつ調節可能な固定装置を有する請求項14記載の
装置。 - 【請求項18】 前記表示装置は、力の前記量を感知してそれに対する信号
を生成するセンサを更に有する請求項1の装置。 - 【請求項19】 前記表示装置は電源を更に有する請求項18の装置。
- 【請求項20】 前記表示装置は、前記生成された信号を受信して処理する
処理回路を更に有する請求項19の装置。 - 【請求項21】 前記処理回路は前記電源から状態信号を受信して処理する
請求項20の装置。 - 【請求項22】 前記表示装置は力の前記量を表示するディスプレイを有す
る請求項1の装置。 - 【請求項23】 前記表示装置は、電源の状態を表示するディスプレイを有
する請求項1の装置。 - 【請求項24】 前記第1の支持部材は合成材料から形成される請求項1の
装置。 - 【請求項25】 前記支持構造体は、ユーザの膝の回りに前記第1及び第2
の支持部材を配置するストラップを有する請求項1の装置。 - 【請求項26】 それぞれ外面を有する少なくとも一の部位を有する第1の
支持部材と、 それぞれ外面を有する少なくとも一の部位を有する第2の支持部材と、 前記第1及び第2の支持部材に固定された着脱可能なストラッピングと、 前記第1の支持部材の前記外面と前記ストラッピングとの間に配置され、前記
ストラッピングの引っ張り力を増減する可変力印加装置と、 前記第1の支持部材によって前記ストラッピングに印加された力の量を表示す
る表示装置とを有する装具。 - 【請求項27】 前記第1の支持部材は2つの部位を有する請求項26の装
具。 - 【請求項28】 前記第2の支持部材は2つの部位を有する請求項26の装
具。 - 【請求項29】 前記部材は、それぞれユーザの左右の肋骨/胴に適合する
ように形成されている2つの部位を有する請求項27の装具。 - 【請求項30】 前記部材は、前記ストラッピングに取り付けられ、前記ユ
ーザの背中に配置される2つの部位を有する請求項28の装具。 - 【請求項31】 前記第2の支持部材は2つの部位を有する請求項26の装
具。 - 【請求項32】 ユーザの関節に適合するように構成され、ユーザに取り付
けるための着脱可能なストラッピングに接続された第1の支持部材と、 前記第1の支持部材に関連付けられ、前記支持部材によるユーザへの圧力を増
減する可変力印加装置と、 前記第1の支持部材によってユーザに印加された力の量を表示する表示装置と
を有する装具。 - 【請求項33】 前記第1の支持は、ユーザの膝に圧力を印加するように形
成されたパッドである請求項32記載の装具。 - 【請求項34】 前記第1の支持は、ユーザの肘に圧力を印加するように形
成されたパッドである請求項32記載の装具。 - 【請求項35】 前記第1の支持は、ユーザの背中に圧力を印加するように
形成されたパッドである請求項32記載の装具。 - 【請求項36】 内向面と外向面とを有する第1の支持部材と、 内向面を有する第2の支持部材と、 前記内向面が互いに向き合うように前記第1及び第2の支持部材を搭載する支
持構造体と、 ユーザの前腕を受容するように形成され、前記支持構造体に回転可能に取り付
けられる第3の支持部材と、 前記第1の支持部材の前記外部支持面と前記支持構造体との間に配置され、前
記第2の支持部材に向かう方向にある量の可変力を印加する可変力印加装置と、 印加された力の前記量を表示する表示装置とを有する装具。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/044,914 US6592538B1 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Dynamic orthopedic braces |
US09/044,914 | 1998-03-20 | ||
PCT/US1999/004258 WO1999048448A1 (en) | 1998-03-20 | 1999-03-18 | Dynamic orthopedic braces |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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US7060045B2 (en) * | 2000-09-22 | 2006-06-13 | Breg, Inc. | Orthosis providing dynamic tracking of the patello-femoral joint |
US20050043660A1 (en) * | 2003-03-31 | 2005-02-24 | Izex Technologies, Inc. | Orthoses |
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