JP2010183932A

JP2010183932A - 関節拘縮治療装置

Info

Publication number: JP2010183932A
Application number: JP2009028007A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Motoda; 英一元田; Natsuka Takeda; 夏佳武田; Katsunari Kinoshita; 勝令木下; Takuya Miyagawa; 拓也宮川
Original assignee: MATSUMOTO GISHI SEISAKUSHO KK; Matsumoto Gishi Seisakusho KK
Current assignee: MATSUMOTO GISHI SEISAKUSHO KK; Matsumoto Gishi Seisakusho KK
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】本発明は、矯正力を最適に調節できる関節拘縮治療装置を提供することを課題とする。
【解決手段】遠位支持部材２２が主回動軸２３を中心に伸展・屈曲回動する伸展・屈曲を矯正する弾性部材２５を備える関節装具２０に連結して関節拘縮を治療する関節拘縮治療装置１０であって、一端部が弾性部材２５の一端部に係合する紐部材１１と、紐部材１１の張力を検出する張力センサ１２と、紐部材１１の他端部に係合して紐部材１１の張力を変更する張力変更手段１３と、張力センサ１２からの信号に応じて張力変更手段１３を制御する制御手段１４と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体の関節部分に屈曲・伸展力を加えることにより関節拘縮を治療するための関節拘縮治療装置に関する。

麻痺、外傷などの後で関節が固くなり動きが制限されてしまう状態を拘縮と言う。また、関節の動く範囲を可動域と言うが、拘縮はその可動域が少なくなることである。

拘縮の治療には、持続的に関節を動かすことが重要である。しかし、その時に関節に与えるトルクの大きさ、その持続時間の長さには諸説があるが、共通な概念は、痛くない程度の力をなるべく長く与えることとされている。FlowersとLaStayoらは、関節可動域の改善は、関節が最終可動域に保持された時間に直接比例し、その時間が長くなればなる程、よりすみやかに拘縮が改善すると報告している（非特許文献１参照。）。ただし、彼らは臨床上安全な外力の範囲は非常に狭いことを強調している。

従来の徒手による治療の場合、高強度・短時間の伸長訓練が行われ、コラーゲン繊維の変性・断裂を伴い、有痛性の炎症反応を引き起こして拘縮を悪化させてしまう。長時間（数時間）、適度な力を持続的に加え続けるには徒手的な方法では実用上不可能である。

そこで、図４に示すような関節装具が開発された（非特許文献２参照。）。この装具は、治療対象となる関節部分の両側に位置する人体の近位部及び遠位部のうち、近位部が装着される近位支持部材２１と、主回動軸２３を中心に回動可能に近位支持部材２１に連結され、遠位部が装着される遠位支持部材２２と、主回動軸２３を中心に遠位支持部材２２と共に回動可能に軸支されたプーリ２４と、プーリ２４に一端部が固定され、遠位支持部材２２が主回動軸２３を中心に伸展回動（矢印A方向に回動）する伸展を矯正するスプリング２５と、を備えている。なお、スプリング２５をプーリ２４に逆向きに巻き付けることで、遠位支持部材２２が主回動軸２３を中心に屈曲回動（矢印B方向に回動）する屈曲が矯正される。また、スプリング２５として、ゴムを用いたものもある。

肘関節・前腕の拘縮を矯正する肘装具の場合、プーリ２４を省いたアウトリガー付きゴム・スプリング式肘屈曲・伸展補助装具もある。

たとえば、肘関節の拘縮を矯正する患者の前腕を遠位支持部材２２で支持し、上腕を近位支持部材２１で支持する。すると患者の肘関節は、スプリング或いはゴム２５の作用により最終可動域に保持されて持続的に矯正力が作用され、拘縮が矯正される。なお、スプリング２５は、矯正方向と逆方向への動きに対しては、ある程度抵抗（減勢）するが、関節運動の妨げになるほど強いスプリングは使用していないので、ある程度の関節運動は可能である。

Flowers, KR, and LaStayo, P : "Effect of total end range time on improving passive range of motion" J. Hand Ther, Vol.7, No.3, pp150-157(1994) 奈良勲、浜村明憲編、「拘縮の予防と治療」、第２版、株式会社医学書院、２００８年７月、ｐ．８１−８９

上記従来のスプリング或いはゴムと云った弾性手段を使用する関節装具では、矯正力の強さの調整が難しい。すなわち、矯正力が強すぎると、痛みのために長時間持続できないし、弱すぎると矯正効果がない。また、矯正により軟部組織が伸張し可動域が増すと、張力が減少するので矯正力が低下する。このように、安全で且つ有効な矯正力範囲に持続的に調節することが難しかった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、矯正力を最適に調節できる関節拘縮治療装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の関節拘縮治療装置は、治療対象となる関節部分の両側に位置する人体の近位部及び遠位部のうち、前記近位部が装着される近位支持部材と、主回動軸を中心に回動可能に前記近位支持部材に連結され、前記遠位部が装着される遠位支持部材と、一端部が前記近位支持部材に固定され他端部が前記遠位支持部材に固定されて前記遠位支持部材が前記主回動軸を中心に伸展・屈曲回動する伸展・屈曲を矯正する弾性部材と、を備える関節装具に連結して関節拘縮を治療する関節拘縮治療装置であって、一端部が前記弾性部材の一端部に係合する紐部材と、前記紐部材の張力を検出する張力センサと、前記紐部材の他端部に係合して前記紐部材の張力を変更する張力変更手段と、前記張力センサからの信号に応じて前記張力変更手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

上記の関節拘縮治療装置において、前記制御手段はコンピュータを備えるとよい。

また、前記紐部材がフレキシブルチューブを外套するワイヤケーブルであるとよい。

関節に加えるトルクを制御手段で制御することにより、任意のトルクを持続的に加えることができ、その大きさの調節も容易である。

また、一定のトルクを持続できるだけでなく、トルクの大きさを時間的に変化させて、たとえば、次第に強くしたあと一定時間同一トルクを加え、その後、一定時間休む等のあらかじめプログラムした矯正方法も可能である。

また、一定以上のトルクが加わった場合は停止する等の安全装置も組み込める。

また、データを保存して、次回の矯正の参考にすることもできる。

関節装具と関節拘縮治療装置を分離し、力を紐部材で伝える構成にしたので、異なる患者の関節装具に同一の関節拘縮治療装置を連結して治療することができ、経済的である。

また、装具と関節拘縮治療装置を分離したため、重い張力変更手段を体に付ける必要がなく、装具だけの重さで治療が可能で患者の負担が少ない。

紐部材がフレキシブルチューブを外套するワイヤケーブルであると、装具と関節拘縮治療装置の間の物体に邪魔されることなく、確実に力を伝えることができる。

本発明の関節拘縮治療装置を従来の関節（肘）装具に連結した全体の構成図である。図１の張力変更手段１３の説明図である。制御フローチャートである。従来の関節装具の側面視図である。

この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の関節拘縮治療装置１０を図３に示す従来の関節（肘）装具２０に連結した全体の構成図であり、図２は、張力変更手段１３の説明図である。

関節拘縮治療装置１０は、紐部材１１、張力センサ１２、張力変更手段１３及び制御手段１４を備えている。

肘装具２０は、上腕が装着される上腕支持部材２１と、主回動軸２３を中心に回動可能に上腕支持部材２１に連結され、前腕が装着される前腕支持部材２２と、主回動軸２３を中心に前腕支持部材２２と共に回動可能に軸支されたプーリ２４と、プーリ２４に一端部が固定され、前腕支持部材２２が主回動軸２３を中心に屈曲回動（矢印A方向に回動）すると減勢し、伸展回動（矢印B方向に回動）すると付勢するコイルバネ２５と、を備えている。

上腕支持部材２１は、上腕支持フレーム２１a、上腕パッド２１b及びベルト２１cを備えている。

コイルバネ２５の他端部には連結リング２５aが連結されている。

上腕支持フレーム２１aの端部に関節拘縮治療装置１０の連結部材１６の一端部１６aがネジ（不図示）でネジ止めされている。

紐部材１１は、たとえば、ワイヤケーブルが好ましい。連結部材１６の一端部１６aの通孔（不図示）から飛び出たケーブル１１の一端部には、フック１１aが連結されている。

フック１１aは、肘装具２０のコイルバネ２５の遠位端（前腕支持部材２２が屈曲回動してコイルバネ２５がプーリ２４に巻き取られた状態の端部）の連結リング２５aに係合している。そして、ケーブル１１の他端部は、張力変更手段１３に連結されている。

ケーブル１１のうち、連結部材１６と張力変更手段１３を収容する筐体１７との間は、フレキシブルチューブ１５で覆われている。

連結部材１６の位置でフレキシブルチューブ１５から露出するケーブル１１には、張力センサ１２が装着されている。

張力センサ１２としては、たとえば、ロードセル（（株）共和電業社製、タイプ LUR-A-200NSA1）を使用した。

張力変更手段１３は、図２に示すように、枠体１３aの左側に減速器付きＤＣモータ１３bを取り付け、モータ１３bの回転軸に連結されて回転するネジ１３cにナット１３dを螺合してなる。ナット１３dから延びるシャフトにはケーブル１１が固定されている。

ＤＣモータ１３bとしては、たとえば、澤村電気工業（株）製のMM16F-J2-100を使用した。なお、本実施形態では、ネジ１３cのピッチは１ｍｍであり、ナット１３dの最大移動量は５０mm/minである。

張力変更手段１３は、上記のような構成をしているので、ＤＣモータ１３bが正回転すると、ネジ１３cが矢印Ｃ方向に回転してナット１３dが左方向に移動する。また、ＤＣモータ１３bが逆回転すると、ネジ１３cが矢印Ｃと反対方向に回転してナット１３dが右方向に移動する。したがって、ＤＣモータ１３bの回転運動が所謂ナット滑りネジ機構により直線運動に変換され、ケーブル１１が引っ張られる（伸展トルクが与えられる）。

制御手段１４は、コンピュータ１４aとＤＣモータ１３bのドライバ回路１４bとを備えている。

コンピュータ１４aとしては、たとえば、ワンチップマイコン（Atmel社製 ATmega 32）を使用した。

マイコン１４aには、ロードセル１２から張力信号が入力される。マイコン１４aは、その張力信号を所定値と比較してドライバ１４bに正／逆回転指令信号を送り、張力が所定値になるように張力変更手段１３を制御する。１４cは、所定値変更用ロータリスイッチである。

次に、図３の制御フローチャートを使って、ケーブル１１の張力制御を説明する。ステップＳ１でロードセル１２がケーブル１１の張力を検出し、張力信号をマイコン１４aに送信する。ステップＳ２でマイコン１４aは、張力が所定値の範囲内にあるか判定する。Noと判定されたらステップＳ３に進み、マイコン１４aは、張力が所定値の範囲の下限より小さいか判定する。ステップＳ３でNoと判定されたら、ステップＳ４に進み、マイコン１４aは、ＤＣモータ１３bに逆回転信号を送り、ＤＣモータ１３bを逆回転させ、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２でYesと判定されたら、ストップする。ステップＳ１３でマイコン１４aは、張力が設定範囲内にあるか判定する。

ステップＳ３でYesと判定されたら、ステップＳ５に進み、ＤＣモータ１３bを正回転し、ステップＳ１に戻る。

次に、関節拘縮治療装置１０の動作例を説明する。まず、患者の腕に肘装具２０を装着する。次に、マイコン１４aがロードセル１２からの張力信号と所定値とを比較して所定値になるようにドライバ１４bに正／逆回転指令信号を送る。すなわち、ロードセル１２からの張力信号が所定値の範囲の下限より小さい場合は、マイコン１４aは、ドライバ１４bに正回転信号を送る。すると、ＤＣモータ１３bは正回転（図２で矢印Ｃ方向に回転）し、ナット１３dが図２で左方に移動する。ナット１３dが左方に移動すると、ケーブル１１も左方に引っ張られ（図１では右方に引っ張られ）、ケーブル１１の張力が増大する。張力信号が所定値の範囲に入ったらＤＣモータ１３bの回転を停止する。これにより、所定値の張力で前腕の伸展が矯正される。

上記の動作例では、肘関節の矯正開始時は、所定値の張力で矯正される（所定のトルクで矯正される）が、矯正により軟部組織が伸張し可動域が増すと、張力が減少するので矯正力が低下する。そこで、上記の動作例を以下のように進行させる。

すなわち、関節の可動域が増して張力が低下したら（ロードセル１２から低下した張力信号が入力されたら）、マイコン１４aは、ドライバ１４bに正回転信号を送り、常に張力信号が所定値になるようにする。

上記のように、可動域が増しても、常に所定の張力（トルク）が掛かるようにすれば、可動域の増加にかかわらず矯正力が低下せず、矯正を効果的に行うことができる。

上記の動作例の他に、矯正時に張力（トルク）を時間的に変化させることもできる。たとえば、次第に強くした後、一定時間同じトルクを加え、その後一定時間休む（トルクを弱くする）等の予めプログラムした矯正も可能である。

また、所定値以上の張力（トルク）が掛かった場合は、張力印加を非常停止する等の安全装置も容易に組み込むことができる。

さらには、データを保存して、次回の矯正の参考にすることもできる。

肘装具２０と関節拘縮治療装置１０を分離し、張力（トルク）をケーブル１１で伝える構成にしたので、異なる患者の関節装具に同一の関節拘縮治療装置を連結して治療することができ、経済的である。

また、装具と関節拘縮治療装置を分離したため、重いトルク付加手段を体に付ける必要がなく、装具だけの重さで治療が可能で患者の負担が少ない。

また、ケーブル１１がフレキシブルチューブ１５で覆われているので、装具２０と関節拘縮治療装置１０の間の物体に邪魔されることなく、確実に力を伝えることができ、且つ安全である。

１０・・・・・・関節拘縮治療装置
１１・・・・・紐部材（ケーブル）
１２・・・・・張力センサ（ロードセル）
１３・・・・・張力変更手段
１４・・・・・制御手段
１４a・・・コンピュータ（マイコン）
１５・・・・・フレキシブルチューブ
２０・・・・・・関節装具
２１・・・・・近位支持部材
２２・・・・・遠位支持部材
２３・・・・・主回動軸
２４・・・・・プーリ
２５・・・・・スプリング（コイルバネ）

Claims

治療対象となる関節部分の両側に位置する人体の近位部及び遠位部のうち、前記近位部が装着される近位支持部材と、主回動軸を中心に回動可能に前記近位支持部材に連結され、前記遠位部が装着される遠位支持部材と、一端部が前記近位支持部材に固定され他端部が前記遠位支持部材に固定されて前記遠位支持部材が前記主回動軸を中心に伸展・屈曲回動する伸展・屈曲を矯正する弾性部材と、を備える関節装具に連結して関節拘縮を治療する関節拘縮治療装置であって、
一端部が前記弾性部材の一端部に係合する紐部材と、
前記紐部材の張力を検出する張力センサと、
前記紐部材の他端部に係合して前記紐部材の張力を変更する張力変更手段と、
前記センサからの信号に応じて前記張力変更手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする関節拘縮治療装置。
前記制御手段は、コンピュータを備え、前記紐部材の張力が所定値になるように前記張力変更手段を制御する請求項１に記載の関節拘縮治療装置。
前記紐部材は、フレキシブルチューブを外套するワイヤケーブルである請求項１または２に記載の関節拘縮治療装置。