JP2018513747A - 適応３次元装具、およびそれらの製作および使用の方法 - Google Patents

Abstract

快適な身体用インターフェースが、３次元軟組織身体表面を表すデータの組を使用して、製作される。快適な身体用インターフェースは、軸方向継手によって分離される２つ以上の縦方向区画に分割される身体用足場を含む。随意に、身体用足場はさらに、円周方向継手によって分離された２つ以上の円周方向に分割された区画に分割される。軸方向継手は、弾性バンド、タブ、または類似構造によって円周方向に制約され、円周方向継手は、弾性軸方向テザーまたは類似構造によって縦方向に制約される。このようにして、身体用インターフェースは、身体表面の膨隆および屈曲に適応することができる。

Description

（関連出願の引用）
本ＰＣＴ出願は、米国仮出願第６２／１５１，９２０号（２０１５年４月２３日出願）、米国仮出願第６２／１５２，５９３号（２０１５年４月２４日出願）の利益を主張し、ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／００２４３２（２０１５年１１月２日出願）からの優先権を主張し、上記出願の全開示は、参照により本明細書に引用される。

（１．発明の分野）
身体のリハビリのための装具介入は、何世紀にもわたって公知であるが、副木、ギプス、および他の装具は、依然として、実装において課題を提示する。枝木から作製される副木および石膏から作製されるギプスを使用した一時的不動化から始まり、この分野は、動的装具を高度な複合材から製作することにまで進歩している。最近では、この分野は、３次元走査および印刷技法を使用して、患者の生体構造に個人化された３次元装具の生産にまで進歩している。

任意のギプスまたは副木の一次機能は、外部構造を提供し、最小限の合併症を伴って治療を促進する身体状態を生成することである。従来のギプスおよび副木は、多くの場合、これらの機能のうちの少なくとも１つに失敗する。

膨隆（コンパートメント圧力発生）が、副木の採型の間に考慮されなければならない。標準的手技では、従来の硬質シェルギプスを調製する医療従事者は、傷害を受けた生体構造の膨隆のために、有意な空間を残す。あまりきつく作製される場合、ギプスは、循環を制限し、疼痛不快感を生じさせ、コンパートメント症候群につながり得る。あまり緩く作製される場合、治癒プロセスのための安定した環境を提供できないであろう。多くの場合、患者は、最初に、予期される膨隆に適応するために十分に大きいギプス、後に、生体構造により近く一致するために比較的にきついギプスが提供される。ギプスまたは副木を変更する必要性は、当然ながら、不便である。

萎縮は、長期のギプスの使用に関連付けられる別の一般的問題である。萎縮は、副木の不動化によって生じる身体活動の欠如に起因する、筋肉組織の消耗または損失である。筋肉サイズ、強度、および運動機能の低下が、多くの場合、観察される。筋肉サイズの損失は、多くの場合、副木が治癒プロセスを促進するために必要とされる支持および安定性を提供することを妨害し、骨折の癒合遅延、非癒合、および変形癒合を生じさせ得る。

関節硬直は、長期の副木またはギプスの使用に関連付けられる別の問題であり得る。関節硬直は、長期の関節不動化から生じる関節における運動範囲の損失または低減である。関節硬直は、装具介入中、ある程度の関節運動を可能にする、動的または調節可能受動装具製品を利用することによって、減少または防止され得る。

外圧が、治癒を促進するために骨折した骨に加えられ得る。硬化中、外圧を加えることによって、ギプスまたは他の装具は、多くの場合、後続治癒期間中、より大きな圧力を骨に加えることが可能となるであろう。そのような外圧は、骨折の癒合遅延、変形癒合、および非癒合等の合併症の発生を低減させることができる。

これらの理由から、副木、ギプス、および他の装具を製作するために、改良された設計および方法を提供することが望ましいであろう。設計は、装具が患者上に嵌入された後、膨隆に適応することができる装具を可能にすべきであり、生体構造への制御された圧力の印加を可能にし、治癒中、骨成長を促進すべきであり、特定の患者のために装具を個人化することが可能であるべきであり、かつ効率的およびコスト効果的様式において、これらの目的を達成すべきである。これらの目的のうちの少なくともいくつかが、本明細書に後述される本発明によって達成されるであろう。

（２．背景技術の説明）
身体四肢または他の生体構造に外接し、軸方向に分かれることにより、拡張および／または除去を可能にする、ギプス、保護鞘、および他のシェルは、米国特許公開第２０１５／０２７２７６４号（特許文献１）、第２０１５／００８８０４６号、第２０１４／００１２１７１号、第２０１３／０１５０７６２号、および第２００５／０１７１４６１号、ならびに米国特許第８，００２，７２４号、第５，７７６，０８８号、第５，５７１，２０６号、第７，９８１，０６８号、第７，３３５，１７７号、第６，８４０，９１６号、および第３，９５５，５６５号に説明されている。他の関連背景特許および刊行物は、米国特許第５，１０７，８５４号（特許文献２）、第５，８２３，９７５号、第５，８３６，９０２号、第６，１７９，８００号、第６，７２５，１１８号、第７，６３２，２１６号、第８，６１３，７１６号、ならびに米国公開第２００３／００３２９０６号、第２００７／０１３２７２２号、第２００９／１４６１４２号、第２０１１／０００４０７４号、第２０１１／０３０１５２０号、第２０１１／０３０２６９４号、および欧州特許第２６７１５４４号を含む。

米国特許出願公開第２０１５／０２７２７６４号明細書 米国特許第５，１０７，８５４号明細書

本発明は、コンピュータ支援設計、ソフトウェア分析、デジタル製造、感知、デジタルデータ収集、および分析技術を利用し、適合可能ならびに／または調節可能構造要素を伴う完全接触型外骨格装具を製造するためのデジタルプロセスを生成する。そのような装具は、合併症を低減させ、より良好な治癒を促進し、治療されている生体構造の保護を向上させるために、患者身体表面または他の患者生体構造との制御された医療上有益なインターフェースを提供することが可能である。本発明は、膨隆に応答して拡張可能な継手によって分離された複数の区画またはセルに軸方向および／もしくは半径方向に分割される身体用足場を有する、副木およびギプス等の装具を提供する。区画またはセルは、区画およびセルを一緒に保持し、さらに、覆われた身体表面が膨隆を受けると、外圧を加える、弾性機械的抑制具とともに組み立てられる。本発明は、膨隆管理システム（ＳＭＳ）、硬直防止システム（ＳＰＳ）、装具およびモジュール式構成要素を通して外圧を加えるための方法を提供する。装具の構造およびモジュール式構成要素を通して直接医療介入を提供することに加え、本発明はさらに、センサが身体表面とインターフェースをとるための場所を提供することができる。センサは、したがって、リアルタイム患者監視および後続データマイニングのためのデータを提供することができる。

ＳＭＳは、半動的自己整列構造および構成要素（機構）を導入し、完全接触型硬質シェル装具を提供する身体用足場の能力を維持しながら、外傷後膨隆に続く萎縮（筋肉のサイズ減少）に応答して、身体用足場の断面直径および／または面積の減少もしくは増加を可能にする。

ＳＰＳは、ＳＭＳの補完であり、副木トポロジ修正および／または追加の機械的構成要素の導入を通して、所望の運動軸における所望の関節上の限定された運動機能（撓曲、伸展、外転、内転、回内、および回外）を可能にする。

本発明はまた、身体用足場上に位置付けられる調節可能モジュール式ユニットを通して外圧を加えるための方法と、加えられた圧力を監視する方法とを組み込む。

本発明はまた、身体用足場上に位置付けられるモジュール式ユニットを通して治療用刺激を送達する方法を組み込む。

本発明の３次元装具のための例示的用途は、上肢用装具、下肢用装具、脊椎および頸部用装具、腰部用装具、足首用装具、ならびに類似用途を含む。

本発明は、個人化された身体用足場を製造するために、公知の３次元印刷技法に依拠する。方法は、概して、３つのステップを含み得る。第１に、公知の３次元走査または撮像技術が、直接または間接的に（金型から）、標的身体表面幾何学形状を表す３次元データの組を生成するために使用される。この３次元データの組は、典型的には、生産されている身体用足場の内部幾何学形状を表すであろう。第２に、カスタム３次元印刷身体用足場のための物理的構造が、決定およびモデル化される。決定およびモデル化ステップ中、身体用足場または従来の装具に適用可能な大窓開口部もしくは任意の３次元修正等、身体用足場の特定の設計特徴が、インクマーカを用いて患者の皮膚上にマークされることができる。ＣＡＤ設計者は、マーキングを参照し、設計ファイルが作成されるにつれて、命令としてそれらに従うことができる。ＣＡＤ設計者は、公知の設計ソフトウェアを採用し得、有限要素分析、ジェネレーティブデザイン、パラメータ設計、ならびに仮想および拡張現実技術等、種々の設計プロトコルのうちの任意の１つ以上のものに従い得る。第３に、３次元印刷または他のデジタルもしくは数値制御製作方法が、個人化された身体用足場を生産する。足場はまた、モノのインターネット（ＩＯＴ）デバイスおよびシステム、信号処理ユニット、無線通信ユニット（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線、ＧＳＭ（登録商標）、ローカル無線ネットワーク、およびインターネット接続性）、オンボードまたは遠隔インターフェース（触知性、光度計、拡張または仮想現実インターフェース、ウェブまたはソフトウェアインターフェースリンクモバイルデバイス、スマートフォン、ＬＥＤ、ＬＣＤ、タブレット、ラップトップ等）、種々のタイプの電源（熱電発生、無線エネルギー転送技術、交流および直流を含む）、クラウドコンピューティング、ならびに記憶ユニットを含む他の能力を組み込むように設計され得る。

本発明は、ヒトのための複数の自己整列表面および要素を伴う、調節可能、典型的には、自己調節可能身体用足場として説明されたが、他の実施形態では、椅子、座席、サドル、運動機器、靴、詰物、ヘルメット、および部分的または全身外骨格スーツ等を含む、ヒトによって使用される他の製品に取り入れられることも可能である。本発明の実施形態は、動物のためのギプス／添え木ならびに馬および乗馬用のカスタムサドルのために使用されることもできる。

第１の側面では、本発明は、少なくとも部分的に、特に、身体四肢、身体関節、胴体の一部等を含む、患者の生体構造のある部分を包囲ならびに支持するように意図される副木、ギプス、または他の構造の形態であり得る快適な身体用インターフェースを提供する。最も一般には、快適な身体用インターフェースは、典型的には、四肢または関節の骨折もしくは他の傷害後、身体四肢または身体関節を支持するように意図される装具の形態にあるであろう。

快適な身体用インターフェースは、典型的には、３次元格子として形成され、典型的には、患者の生体構造の寸法と整列させられ、例えば、腕、脚、または身体関節内の骨の長さと、もしくはそれに沿って整列させられるであろう縦軸を有する身体用足場を備えている。身体用足場は、典型的には、一致した身体表面を覆って除去可能に配置されるように構成され、身体用足場は、軸方向継手によって、分離した２つ以上の縦方向区画に分割されるであろう。軸方向継手は、順に、円周方向に分離するように構成され、多くの場合、治癒プロセスの間に生じる身体表面の膨隆に応答して、足場の円周方向拡張を可能にする。快適な身体用インターフェースは、通常、身体用足場に沿って軸方向に間隔を置かれた場所において軸方向継手にまたがっている複数の弾性制約具をさらに含むであろう。制約具は、身体表面に対する所望の内向きまたは支持圧力を維持しながら、足場が身体表面の膨隆に適応することができるように、身体用足場の半径方向拡張を弾性的に制約するように構成される。

例示的実施形態では、身体用足場は、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、数値制御された機械製作等、３次元印刷または類似デジタル制御式生産技法によって生産され得る３次元格子を備えている。格子は、間隙、空間、開口等を有し、そのような開放構造は、同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／００２４３２号（その全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるような身体表面に対する係合のためのセンサの設置を含む、いくつかの目的のために好適である。

さらなる例示的実施形態では、軸方向継手にまたがっている弾性制約具は、完全または部分的に身体用足場に外接する種々の構造のうちの任意の１つを備え得る。例えば、弾性制約具は、身体用足場に完全に外接する弾性バンドを備え得る。そのような弾性バンドは、その長さにわたって、連続的に弾性であり、多くの場合、その長さに沿った全点において均一弾性を有し得る。代替として、弾性バンドは、その長さにわたって不連続な弾性を有し得る。例えば、弾性バンドは、非弾性または非膨張性部分によって分離される弾性部分を有し得る。弾性部分は、弾性ポリマー、機械的ばね等から形成されることができる一方、非弾性部分は、非弾性ポリマーおよび他の非膨張性構造ならびに材料から形成され得る。

代替実施形態では、弾性制約具は、縦方向区画に取り付けられた端部を有する弾性タブを備え得、弾性タブは、身体用足場に完全に外接しない。典型的には、そのようなタブは、第１の縦方向区画に取り付けられる一端と、隣接する縦方向区画に取り外し可能または非取り外し可能に取り付けられる第２の端部とを有するであろう。他の実施形態では、そのようなタブは、それらの区画のうちの任意の２つ以上のものに取り外し可能もしくは非取り外し可能に固定されながら、３つ以上の隣接する縦方向区画にまたがり得る。弾性制約具が、弾性タブを備えているとき、弾性タブは、その円周の周囲に弾性の略連続線を形成するように、身体用足場の周囲で円周方向に整列させられ得る。代替として、弾性タブは、実際には、特定の解剖学的場所における身体用足場上に特定の弾性特性を提供するように選択された任意のパターンにおいて、互いからオフセットされ得る。少なくとも１つの端部に取り外し可能に固定される弾性タブを使用することによって、タブは、身体表面を覆う快適な身体用インターフェースの装着および除去を促進するために、取り外され得る。

弾性制約具は、特に、連続バンド構造として成形されるとき、典型的には、固定された長さを有するであろう。代替として、ある場合には、弾性バンドは、調節可能長さを有し、例えば、バンドが、身体用足場にわたる配置後、締め付けられること、および／または緩められることを可能にし得る。同様に、タブが弾性バンドとして採用されるとき、タブは、固定または調節可能長さを有し得る。なおもさらなる実施形態では、弾性制約具は、例えば、身体用足場の半径方向拡張から生じる力の測定を可能にし、治療中、身体膨隆の監視を可能にする応力／歪み変換器を含む他の機能性を提供し得る。

なおもさらなる代替実施形態では、複数の個別の弾性制約具に加え、またはその代わりに、メッシュもしくは布地スリーブ等の１つ以上の完全もしくは部分的弾性カバーが、身体用足場にわたって配置され、半径方向内向き力を身体用足場上に提供するか、またはそれに寄与し得る。

例示的実施形態では、実際の継手は、典型的には、１つの縦方向区画の縁に沿ったオス型要素と、隣接する縦方向区画の縁に沿ったメス型要素とを備えているすべり継手を備えている。そのようなすべり継手は、隣接する縦方向区画の整列を維持しながら、継手の拡張および収縮を可能にする。ある場合には、機構は、すべり継手の開口部を係止または調節し、側方平行移動等を防止または制御するために提供されることができる。そのような係止機構は、ピン、爪、ギヤ等の種々の要素を備え得る。ピンは、それらをすべり継手内に整列させられた孔の中に落とし込み、定められた間隔を置かれた寸法において継手を不動化することによって、すべり継手を係止するために使用され得る。ギヤおよび爪が、対照的に、隣接する縦方向区画間の間隔を能動的に調節ならびに制御するために使用され得る。

通常、身体用足場はさらに、円周方向継手によって分離された２つ以上の円周方向に分割された区画に分割される。円周方向継手は、身体表面の移動、例えば、身体関節の屈曲に応答して、軸方向に分離するように構成される。２つ以上の円周方向に分割された区画は、典型的には、複数の弾性軸方向テザーによって一緒に保持され、テザーは、典型的には、円周方向に分割された区画内またはそれを通して形成される軸方向チャネルを通過する。軸方向テザーは、通常、遠位の円周方向に分割された区画またはその近傍における一端と、近位の円周方向に分割された区画内の別の端部とにおいて固定されるであろう。円周方向継手も、典型的には、隣接する円周方向に分割された区画間の旋回を可能にするであろうすべり継手である。

第２の側面では、本発明は、前述のもの等の快適な身体用インターフェースを製作する方法を提供する。そのような製作方法は、前述の組織表面のいずれかであり得る、３次元軟組織身体表面を表すデータの組を得ることを含む。３次元身体用足場は、足場が表面上の少なくともいくつかの標的領域に一致するように３次元身体表面を覆って除去可能に配置されることができるように、データの組に基づいて製作される。特に、データの組は、軸方向継手をそれらの間に有する２つ以上の縦方向区画に分割される身体用足場を画定する。軸方向継手は、足場が身体表面を覆って配置されているとき、典型的には、傷害の治癒中、身体表面の膨隆に応答して、分離するように構成される。

方法の好ましい側面では、データの組はさらに、身体用足場に沿って軸方向に間隔を置かれた場所において軸方向継手にまたがっている複数の弾性制約具を受け取る、身体用足場上の特徴を画定する。そのような弾性制約具は、身体表面の膨隆に応答して、身体用足場の半径方向拡張を弾性的に制約することが可能である。データの組は、典型的には、足場が、患者治癒中、身体の表面を覆って配置されているとき、身体表面の移動に応答して、軸方向に分離するように構成されている、円周方向継手によって分離された２つ以上の円周方向に分割された区画をさらに画定する。そのような場合、データの組は、典型的には、軸方向チャネルを身体用足場上になおもさらに画定する。チャネルは、身体用足場上の円周方向に間隔を置かれた場所において円周方向継手にまたがっている複数の弾性軸方向テザーを受け取るように位置および構成され、弾性軸方向テザーは、身体用足場の屈曲を弾性的に制約する。これらの製作方法は、典型的には、３次元印刷、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、および身体構成要素を機械製作するための数値制御される機械の使用等、公知の３次元印刷および製作方法を使用して行われる。身体用足場の個別の構成要素が製作された後、身体用足場は、弾性および／または非弾性制約具を縦方向区画上に形成される特徴に取り付け、軸方向テザーを隣接する円周方向区画間の円周方向継手にまたがっている軸方向チャネル内に位置付けることによって、さらに製作され得る。

本発明の新規特徴が、添付の請求項で詳細に記載される。本発明の特徴および利点のさらなる理解は、本発明の原理が利用される例証的実施形態を記載する、以下の発明を実施するための形態、および添付図面を参照することによって、得られるであろう。

図１は、４つの縦方向に分割された区画と３つの円周方向に分割された区画とを伴う適応副木の実施形態であり、適応副木は、３つの弾性半径方向抑制具および４つの軸方向テザーを用いて一緒に保持される合計１２の個々の身体用足場セルを備えている。

図２は、４つの縦方向に分割された区画を伴う個人化された副木または他の身体用足場の円周方向部分である。

図３は、半径方向拡張を伴わずに示される図２の副木の横断面である。

図４は、図３に類似し、半径方向拡張を伴って示される。

図５は、閉鎖構成における半径方向すべり継手の横断面である。

図６は、図５に類似し、部分的に開放された半径方向すべり継手を伴って示される。

図７は、図５に類似し、円周方向拡張の限界まで開放された半径方向すべり継手を伴って示される。

図８−１０は、円周方向拡張を限定する停止要素を伴う代替半径方向すべり継手構成を図示する。 図８−１０は、円周方向拡張を限定する停止要素を伴う代替半径方向すべり継手構成を図示する。 図８−１０は、円周方向拡張を限定する停止要素を伴う代替半径方向すべり継手構成を図示する。

図１１−１３は、異なる開放度における継手の拡張および収縮を選択的に防止するための係止ピンを伴う係止機構を有する、図３−５の半径方向すべり継手を図示する。 図１１−１３は、異なる開放度における継手の拡張および収縮を選択的に防止するための係止ピンを伴う係止機構を有する、図３−５の半径方向すべり継手を図示する。 図１１−１３は、異なる開放度における継手の拡張および収縮を選択的に防止するための係止ピンを伴う係止機構を有する、図３−５の半径方向すべり継手を図示する。

図１４−１７は、複数の負の係止状態を提供するためのラチェット機構およびラックアンドピニオン機構を伴う調節可能係止機構を有する、図３−５のものに類似する半径方向すべり継手である。 図１４−１７は、複数の負の係止状態を提供するためのラチェット機構およびラックアンドピニオン機構を伴う調節可能係止機構を有する、図３−５のものに類似する半径方向すべり継手である。 図１４−１７は、複数の負の係止状態を提供するためのラチェット機構およびラックアンドピニオン機構を伴う調節可能係止機構を有する、図３−５のものに類似する半径方向すべり継手である。 図１４−１７は、複数の負の係止状態を提供するためのラチェット機構およびラックアンドピニオン機構を伴う調節可能係止機構を有する、図３−５のものに類似する半径方向すべり継手である。

図１８は、軸方向テザーによって一緒に保持される円周方向に分割された区画を伴う個人化された副木である。

図１９は、テザーの配置を示す、図１８の副木の軸方向断面である。

図２０は、システムの内部動態の例証を伴う図１８の副木の軸方向断面である。

図２１−２３は、円周方向Ｖタイプすべり継手の軸方向断面である。 図２１−２３は、円周方向Ｖタイプすべり継手の軸方向断面である。 図２１−２３は、円周方向Ｖタイプすべり継手の軸方向断面である。

図２４−２６は、円周方向Ｃタイプすべり継手の軸方向断面である。 図２４−２６は、円周方向Ｃタイプすべり継手の軸方向断面である。 図２４−２６は、円周方向Ｃタイプすべり継手の軸方向断面である。

図２７は、ＳＭＳを伴う身体用足場の上側円周方向部分を図示する。

図２８−３０は、異なる屈曲度における図２７の身体用足場を示す。 図２８−３０は、異なる屈曲度における図２７の身体用足場を示す。 図２８−３０は、異なる屈曲度における図２７の身体用足場を示す。

図３１は、複数の軸方向テザーおよび円周方向すべり継手としての役割を果たすボール継手を伴うＳＰＳを伴う半分の身体用足場を図示する。

図３２は、図３１の半分の身体用足場の軸方向断面である。

図３３は、ＳＭＳを伴う身体用足場の円周方向部分内に配置される、２つの調節可能モジュール式圧力ユニットを図示する。

図３４は、ＳＭＳを伴う身体用足場の円周方向部分に取り付けられる調節可能モジュール式圧力ユニットの横断面である。

図３５は、圧力センサを伴う調節可能モジュール式圧力ユニットの分解表現である。

図３６は、マッサージ療法構成要素を伴う調節可能モジュール式圧力ユニットの分解表現である。

図３７は、マッサージ療法構成要素を伴う調節可能モジュール式圧力ユニットの分解表現である。

図３８は、モジュール式治療用ユニットおよび円周方向センサを伴う身体用足場である。

図３９は、身体用足場の一部に取り付けられるモジュール式治療用ユニットの断面である。

図４０は、モジュール式治療用ユニットの分解表現である。

図４１は、ＳＭＳを伴う３次元印刷身体用足場の一部に取り付けられる、円周方向センサの断面である。

図４２は、２つの円周方向部分間の最小限の接線関係を図示する、図２９の副木の円周方向すべり継手の軸方向断面である。

図４３は、２つの円周方向部分間のスライドレールトポロジを図示する、図３０の副木の円周方向すべり継手の軸方向断面である。

本発明は、ヒト生体構造の一部に密接に適合される複数の調節可能および／または自己調節構造構成要素を伴うカスタム設計された完全接触型外骨格ギプス／副木を提供する。本発明の構造解決策は、装具と患者との間の制御され、かつ医療上有益な関係を促進するために開発されている。本発明の構造解決策は、特に、骨折後用途のために好適であるが、本明細書に説明される方法および技法は、ある期間の装具介入を要求する他の筋骨格および神経筋状態を治療するためにも使用され得る。本発明の装置および方法は、骨折後管理において一連の非常に一般的に観察される合併症に対処する。

膨隆管理システム（ＳＭＳ）は、不動化期間中の膨隆および萎縮に適応するために、円周方向調節能力（増加または減少）を個人化された身体用足場に導入する。ＳＭＳは、半動的構造のための基礎を生成するために、身体用足場の一部（または複数部分）を縦方向線に沿って複数の区画（２つ、３つ、４つ、またはそれを上回る）に分割することを通して実装される。軸方向に分割された区画（「縦方向区画」と称される）は、近隣縦方向区画間の「円周方向継手」において界面接触する。「弾性制約具」は、分離可能縦方向区画を円周方向に抑制し、典型的には、区画化された身体用足場の周囲に位置付けられるか、または、ある場合には、その中に組み込まれる弾性バンドまたは他の構成要素である。例示的身体用足場構造は、図１−４に図示され、４つの縦方向区画３０１は、上肢用副木の円周方向部分１０１に対応する。図３および４は、図２の断面２０１を通して得られた断面を示す。

複数の縦方向区画３０１（セルとも称される）は、一緒に、図３に図示される円周方向構造を形成する。縦方向区画３０１は、各隣接する区画３０１の軸方向縁に沿って位置する軸方向すべり継手３０２によって接合される。軸方向すべり継手３０２は、身体用足場が拡張経路３０４にわたって円周方向に拡張することを可能のし、円周方向収縮のための物理的限界も提供する。完全に収縮させられると、すべり継手は、「負の係止状態」となるであろう。軸方向すべり継手が、図３（また、図５）に図示されるように、負の係止状態にあるとき、足場は、患者生体構造１０２を圧力および衝撃から保護するであろう。身体用足場の円周方向構造の個々の縦方向区画３０１は、半径方向内向きに制約力を縦方向区画３０１に加える、１つ以上の半径方向弾性制約要素３０３によって、一緒に保持される。弾性制約具３０３は、同様の弾性特性（ばね等）を伴うＯリングまたは他の構造の形態をとり得る。単一の弾性抑制要素を使用する代わりに、同一効果は、複数の弾性抑制具を使用して、および／または、図２７における弾性抑制要素３０３等の非円形弾性抑制要素を使用して、達成されることもできる。図４は、互いから比較的に間隔を置かれている軸方向すべり継手３０２の円周方向拡張（係止解除状態）の場合の断面２０１内で観察される物理的力を図示する。矢印３０５は、弾性抑制構造３０３によって発生させられる内向き力を図示する。矢印３０６は、患者生体構造によって発生させられる半径方向外向き力を図示する。図４に示されるように、個々の縦方向区画３０１は、互いから離れるように円周方向に移動し、患者生体構造の膨隆または他の拡張に適応する。軸方向すべり継手３０２は、必要円周方向拡張がセル間の経路３０４を辿ることを可能にする。この特定の例証では、動的構造（ＳＭＳ）は、平衡の状態にあり、外向き力を提供する患者生体構造は、弾性制約具３０２の内向き力によって平衡を保たれている。図３では、システムは、負の係止状態にあり、足場は、生体構造を外圧または衝撃から保護する。

軸方向すべり継手３０２は、多くの場合、治癒プロセス中に生じる膨隆および／または萎縮に応答して、身体用足場の円周方向拡張ならびに／もしくは収縮を可能にするように構成されることができる。システムの動態は、それらの運動経路３０４上の隣接する縦方向区画（セル）３０１のオス型縁３０７およびメス型縁３０８に焦点を当て、図５、６、および７により詳細に図示されている。

図５、６、および７に示されるように、軸方向すべり継手３０２は、発達する浮腫に応答して、身体用足場の一部（または複数の部分）の動的円周方向拡張を可能にするように構成されることができる。身体用足場は、最初に、すべり継手が図５に示されるようなその負の係止状態にある状態で、患者生体構造に適用される。浮腫が発達するにつれて、オス型縁３０７およびメス型縁３０８は、図６に示されるように、経路３０４に沿って分離する。図７は、円周方向拡張の構造限界を表す。この限界は、当然ながら、オス型およびメス型縁構成要素を長くすることによって延長されることができる。円周方向拡張は、患者生体構造１０２によって発生させられる半径方向外向き圧力が半径方向弾性抑制構造３０３によって発生させられる半径方向内向き圧力を上回る限りにおいてのみ生じる。

軸方向すべり継手３０２は、萎縮中、患者生体構造に対して、近接触および支持を提供ならびに維持するために、身体用足場の一部（または複数の部分）の動的円周方向収縮を可能にするように構成されることもできる。身体用足場は、最初に、すべり継手が図６または７に示されるようなその拡張状態にある状態で、患者生体構造に適用される。生体構造が萎縮するにつれて、オス型および３０７ならびにメス型縁３０８は、経路３０４に沿って合体し、図５の負の係止状態によって限定される。円周方向収縮は、半径方向弾性抑制構造３０３によって発生させられる半径方向内向き圧力が患者生体構造１０２によって発生させられる半径方向外向き圧力を上回る限りにおいてのみ生じる。

別の実施形態では、軸方向すべり継手３０２は、発達した浮腫に続く萎縮に対処するために、身体用足場の一部（または複数の部分）の動的円周方向拡張および収縮を可能にするように構成されることができる。この特定の用途に対して、円周方向に間隔を置かれた軸方向すべり継手トポロジが、図６に図示されるように患者に適用される。浮腫が発達するにつれて、構成要素３０７および３０８は、それらの位置を運動経路３０４に対して再配置する。図７は、増加した筋肉サイズに対して再配置された縦方向区画の表現であり、後に、浮腫が消失し、萎縮に移行するにつれて、構成要素３０７および３０８は、それらの位置を係止構造状態における図５に表されるように再配置する。

別の実施形態では、比較的により複雑な設計を伴う代替軸方向すべり継手トポロジが、正の係止状態をＳＭＳにもたらす。円周方向拡張のための追加の物理的限界を有することを意味する正の係止状態が、図８、９、および１０に図示される。関連運動経路３０４および患者生体構造１０２を伴う、隣接する縦方向区画の対応する１つのオス型端部３０７および適合するメス型端部３０８の類似した解決策が、図示される。要するに、２つ以上の隣接する区画間の運動の任意の経路（円形、非円形、ねじれ、回転、線形、非線形、３次元）に物理的抑制を提供する任意のトポロジが、患者生体構造との制御され、かつ医療上有益な物理的関係を有するために便利である。

半径方向弾性制約要素３０３から発生させられる円周方向圧力３０５は、傷害の性質および状態に応じて、患者に有益または非有益のいずれかになり得る。前述のＳＭＳは、円周方向調節能力（増加または減少）を伴う機能構造を生成するが、任意の圧力または衝撃が、システムが負の係止状態にない限り、患者生体構造に到達し得る。図１１−１７は、すべり継手の開口部を係止または調節し、そのような側方平行移動等を防止もしくは制御する方法を実証する。追加の係止機構が、軸方向すべり継手のオス型３０７およびメス型３０８構成要素間の１つ以上の指定された場所から適用される必要があり得る。実践的理由（アクセスの可能性および使用の容易性）から、半径方向弾性制約具要素３０３を回避することが有益であり得るが、それは、不可欠ではない。図２に図示されるような典型的実施形態では、追加の係止機構を取り入れるための便利な場所は、断面２０２および２０３を用いてマークされる。

一実施形態では、改良された係止機構は、図１１−１３に図示されるように、係止および／または係止解除状態を有する。例示的係止機構は、軸方向すべり継手内で整列させられるピン４０１または類似した抑制要素と、嵌入孔４０２とを備えている。ピン４０１は、定められた間隔を置かれた場所における孔の中への挿入または除去４０３によって、区画間の運動潜在性を阻止および調節するために使用される。図１１および１２は、２つの隣接する区画間の完全固定状態を生成する方法を図示する。円周方向増加および減少の両方のための２つの個々のセル間の自己配置潜在性は、ピンまたは類似した抑制構造４０１を要素の両方を通して挿入することにより、オス型３０７およびメス型３０８セルを固定することによって、一時的に無効にされることができる。この特定の用途に対して、好適な嵌入孔幾何学形状４０２が、オス型およびメス型セルの両方上に存在しなければならない。孔幾何学形状の数も、２つのセル間の固定状態の制御を増加させるように適合されることができる。図１３は、負の係止状態に対する複数の位置を決定し、依然として、円周方向増加を可能にする方法を図示する。より詳細には、２つの個々のセル間の負の係止状態の幾何学的位置は、ピンまたは類似した抑制構造４０１を半径方向すべり継手３０２のメス型３０８要素を通して挿入し、円周方向減少、したがって、システムの負の係止状態を物理的に限定することによって配置されることができる。運動経路上に位置するメス型セル上の複数の孔幾何学形状は、負の係止状態の制御を増加させるために、適合され、かつスライドピンが、スロット内に組み込まれることができる。

別の実施形態では、複数の負の係止状態を伴う改良された係止機構が、図１４および１５に図示される。改良は、２つの隣接する縦方向区分間の連続した一方向特殊調節（この場合では、円周方向増加）を可能にするための線形ラチェット機構の適合を伴う。より詳細には、２つの区画間の複数の負の係止状態を提供するための能力は、線形ラチェット機構を軸方向すべり継手内に適合／組み込むことによって達成される。機構は、３つの主要部品、すなわち、線形ラック４０４と、爪４０５と、張力要素４０６（ばね）とから成る。一方の縁上に中程度の傾きを有し、他方の縁上にはるかに急峻な傾きを有する、均一であるが、非対称の一列の歯を伴う線形ラック４０４が、図示される（図１４および１５）。歯が制限されない方向に移動すると（この特定の場合では、円周方向拡張）、爪４０５は、歯の緩やかな傾きの縁の上で容易にスライドする。ばね４０６は、常に、爪４０５を歯４０４間の凹部の中に押し進める。しかしながら、歯が反対方向に移動すると、爪は、それが遭遇する第１の歯の急峻に傾いた縁に引っ掛かり、それによって、それを歯に対して係止し、その方向における任意のさらなる運動を防止するであろう。図１５は、外圧４０７の存在によって生じる係止解除状態にある機構を図示し、外圧４０７は、ばね４０６の押す力に対抗するように加えられ、最終的に、爪を持ち上げ、機構を係止解除する。代替として、スライド歯を伴わないが、規則的に均質な係止歯を伴う機構で負荷される類似のばねも、容易に適合され得る。

別の実施形態では、複数の完全に係止された状態を伴う改良された係止機構が、図１６および１７に図示される。改良は、円周方向調節（増加または減少）のためのいくつかの係止状態を可能にするためのラックアンドピニオンタイプのアクチュエータの適合を伴う。より詳細には、いくつかの完全係止状態を２つの区画間に伴う、円周方向拡張および収縮を可能／制御するための能力が、ラックアンドピニオンタイプのアクチュエータを軸方向すべり継手内に適合／組み込むことによって達成される。機構は、３つの主要部品、すなわち、ラックと呼ばれる線形ギヤ４０８と、ピニオンと呼ばれる円形ギヤ４０９と、制動システム４１０とから成る。一連の均一対称歯を伴う線形ラック４０８は、軸方向すべり継手の隣接する区画上に位置する円形ギヤ４０９と整列させられる。ピニオンに加えられる回転運動は、ラックをピニオンに対して移動させ、それによって、ピニオンの回転運動を線形運動または反対に変換する。スライド係止機構４１０も、システムを係止または係止解除するために導入される。図１６は、係止状態にあるシステムを図示し、スライド４１１係止機構４１０は、ピニオン４０９の円形運動を阻止し、最終的に、ラック４０８の円周方向調節を阻止する。図１７は、係止解除状態にあるシステムを図示し、スライド係止機構４１０は、ピニオン４０９の円形運動、したがって、ラック４０８の円周方向調節に干渉しない。代替として、非対称歯、爪、および張力ばねを伴う円形ラックを用いた円形ラチェット機構も、負の係止状態にある間に円周方向増加を可能にするように容易に適合され得る。

骨折後浮腫蓄積に続く萎縮は、骨折管理において避けられない動態である。浮腫蓄積および萎縮の影響は、筋肉密度が高いエリアにおいて最も強く、典型的には、不均一な膨隆または収縮を身体用足場内にもたらす。縦方向区画の一部または複数の部分の全体的円周方向調節能力および医療性能は、横軸において身体用足場を複数の縦方向区分（２つ、３つ、４つ、またはそれを上回る）にさらに分割し、同時に、各対象セルを半径方向（円周方向）および軸方向（縦方向）部分の一部にすることによって、有意に改良するであろう。縦方向部分の構成要素は、セルの構造修正と、セルを互いに向かって押す十分な圧縮力を伴う少なくとも１つの軸方向テザー機構の導入とを通して、一緒に保持される。ヒト生体構造１０２のある区分を覆う上肢用副木の縦方向部分１０３（図１および１８）は、複数の円周方向に分割された区画を伴うＳＭＳの典型的実施形態である。断面２０４（図１８）は、システムの構造および動態に関するさらなる詳細を提供するために、図１９に図示される。

図１９は、３つの円周方向に分割された区画を伴う縦方向区分を図示する。これらの３つのセルは、隣接するセル間に位置する３つの円周方向すべり継手５０１を有する縦方向部分（構造）を備えている。オス型またはメス型すべり継手トポロジは、各円周方向に分割された区画の各端部上に存在し得る。円周方向すべり継手５０１は、各個々のセル３０１をそれらの縦軸内で整列させる。構造は、常にセルを互いに向かって押す少なくとも１つの追加の軸方向制約機構の支持を用いて、一緒に保持される。軸方向制約機構は、２つの要素から成る。第１の要素は、セルを通して、またはセルの表面上を通り各要素を縦軸内で接続するストリングまたはワイヤ状テザー５０２を備えている。このワイヤ状制約具５０２は、図３でも観察可能である。ワイヤ状制約具は、可撓性、非可撓性、または部分的可撓性材料特性を伴うワイヤ、ライン、ストリングの形態をとり得る。複数の係留要素５０３または点が、ワイヤ状軸方向テザーおよびセルを一緒に固定する。１つの単一要素を用いてセルを通過する代わりに、縦方向構造に対応する複数のセルが、一連のワイヤおよびアンカを通して連結され、細分割された構造のための同一効果に到達することができる。係留要素５０３は、身体用足場の近位および遠位端に位置し、セル内で指定された設計解決策の形態をとり得るか、または張力調節能力のためのねじもしくはギヤを伴う外部要素として具現化され得る。

図２０は、同一断面（断面２０４および図１９）内で観察される、物理的力および自己整列能力を図示する。円周方向すべり継手５０１と組み合わせられた、軸方向制約機構（軸方向テザー）によって発生させられる圧縮力５０４は、縦方向構造１０３を無傷のまま保持する。さらに、半径方向弾性抑制要素によって発生させられる円周方向に内向きの力（図３では３０５として図示される）も、各セルを患者生体構造（１０２）に向かって押す単一水平力としてこの図に図示される。患者生体構造または軸方向すべり継手の係止状態によって発生させられる半径方向外向き力（図３では３０６として図示される）も、各セルを反対方向に押す一連の水平力としてこの図に図示される。患者生体構造内の浮腫蓄積または萎縮もしくは任意の有意な変化の場合、縦方向群の各円周方向に分割されたセルは、修正された患者生体構造および隣接するセルに従って、その位置を再配置する能力を有する。複数の円周方向に分割されたセル、円周方向すべり継手、および軸方向テザーを伴う縦方向構造として、システムの動態は、典型的には視覚障害者によって使用される折り畳み式白杖に似ている。５０５は、縦方向群内の各個々のセルの自己整列のための回転経路を図示する。各セルの運動範囲（回転能力）は、円周方向すべり継手トポロジ５０１を修正することによって調整されることができる。

ある実施形態では、代替円周方向すべり継手トポロジは、その軸内のセルの運動範囲を調整することができ、異なる設計解決策の実装は、図２１、２２、２３、２４、２５、および２６における断面２０４にわたって開示される。改良は、縦方向群の動態を調整（限定）するための異なるオス型およびメス型円周方向すべり継手トポロジ（５０１）を伴う。縦方向群（１０３）内の個々のセルのオス型端部は、５０６を用いて図示される。縦方向群（１０３）内の個々のセルのメス型端部は、５０７を用いて図示される。

図２１−２３は、２つの円周方向に分割された隣接する区画のオス型５０６およびメス型５０７端部間の「Ｖ」タイプ（状）円周方向すべり継手トポロジ５０１を図示する。「Ｖ」タイプ円周方向すべり継手トポロジは、隣接する区画間の運動範囲５０５を限定（調整）するために非常に便利である。図２１は、オス型５０６およびメス型５０７の隣接する区画間の非常に限定された空間に起因して、非常に限定された運動範囲５０５を図示する。図２２は、オス型５０６およびメス型５０７の隣接する区画間の増加した空間に起因して、増加した運動範囲５０５を図示する。図２３は、オス型５０６およびメス型５０７の隣接する区画間の非対称空間に起因して、一方向に限定され、反対方向に拡張される非対称運動範囲を図示する。

図２４−２６は、２つの円周方向に分割された隣接する区画のオス型５０６およびメス型５０７端部間の「Ｃ」タイプ（状）円周方向すべり継手トポロジ５０１を図示する。「Ｃ」タイプ縦方向すべり継手トポロジは、２つの隣接する区画間の非常に広運動範囲５０５のために非常に便利である。図２４は、オス型５０６およびメス型５０７の隣接する区画間のスライド空間に起因して、より広い運動範囲５０５を図示する。代替として、構造は、図３１および３２において議論されるように、ボールおよびソケットタイプ継手５１０に発展することができる。図２５は、２つの「Ｃ」タイプオス型５０６の隣接する区画の使用に起因して、非常に増加した運動範囲５０５を図示する。図２６は、オス型５０６およびメス型５０７の隣接する区画間の非対称空間に起因して、一方向に限定され、反対方向に拡張される非対称運動範囲を図示する。類似円周方向すべり継手トポロジも、隣接するセル間の運動範囲を容易に調整することができる。

硬直防止システム（ＳＰＳ）が、装具介入下における関節の解剖学的運動を可能にするために、および／または調整するために、ＳＭＳの補完方法として導入されることができる。ＳＰＳは、そのような所望の運動を物理的に可能にするために、円周方向すべり継手に対する第１の構造修正を通して実装される。解剖学的関節の周囲における要素の第２の精密な位置付けは、そのような所望の解剖学的運動を可能にする。最後に、軸方向テザー機構が、そのような運動を調整するために調節され得る。所望の解剖学的運動は、撓曲、伸展、外転、内転、回内、および回外を含む。ＳＰＳは、ＳＰＳの典型的実施形態である、手首を覆う上肢用副木１０１および１０４の２つの円周方向部分間で説明される。断面２０５（図２７）は、システムの構造および動態に関するさらなる詳細を提供するために、図２８、２９、および３０に図示される。

図２８は、ＳＰＳを組み込むための円周方向すべり継手５０１に対する任意の構造修正を伴わないＳＭＳの実施形態を図示し、システムのデフォルト構造状態と称され得る。安定し、かつ耐久性のある構造を提供するために、円周方向すべり継手５０１は、平坦であり、互いに完全に接触する。

図２９に図示されるある実施形態では、身体用足場の２つの円周方向に分割された区画１０１、１０４が、解剖学的運動５０８（関節の屈曲等）を調整するために、軸方向に分離するように構成される。円周方向すべり継手５０６、５０７の２つの構成要素間に嵌入する完全接触関係は、区画間の旋回を可能にするように修正される。断面２１０は、すべり継手５０１の構造に関するさらなる詳細を提供するために、図４２に図示される。最小限の接線接触面積５１３が、身体関節にわたる２つの円周方向部分間に維持され、所望の解剖学的運動を物理的に可能にすることが有利である。アンカ点５０３（図２９）は、軸方向テザー５０２の張力５０９の増加または減少が、身体用足場の区画間の位置および角度を不可避に再配置するであろうため、解剖学的運動を調整することにおいて重要な役割を果たす。

図３０に図示されるようなある実施形態では、身体用足場の２つの円周方向に分割された区画１０１、１０４は、解剖学的運動５０８（関節の屈曲等）を調整するために、軸方向に分離するように構成される。円周方向すべり継手５０６、５０７の２つの構成要素間に嵌入する完全接触関係は、区画間のスライドを可能にするように修正される。断面２１１は、オス型５０６およびメス型５０７すべり継手間にスライドレールタイプトポロジを伴うすべり継手の構造に関する詳細を提供するために、図４３に図示される。２つの円周方向部分間のスライドレールが、所望の解剖学的運動を物理的に可能にするために、身体関節にわたって配置されることが、不可欠である。アンカ点５０３（図３０）は、軸方向テザー５０２の張力５０９の増加または減少が、身体用足場の円周方向部分間の位置および角度を不可避に再配置するであろうため、解剖学的運動を調整することにおいて重要な役割を果たす。

代替として、ＳＰＳも、半分の身体用足場内の所望の関節に対する解剖学的運動を可能にし、かつ調整するために、ＳＭＳに説明される関連縦方向整列機構を組み込む独立システムとして導入されることができる。ある実施形態では、複数の縦方向抑制機構が、図３１および３２に図示されるように、半分の副木の部分間の少なくとも１つの追加のボール継手の使用を用いて、解剖学的運動を調整するために実装される。図３１は、２つのセル（３０１）と、各々が２つの調節可能係留要素（５０３）に取り付けられる４つの縦方向抑制要素（５０２）と、縦方向自己整列すべり継手トポロジ（５０１）の実施形態としてのボール継手（５１０）と、患者生体構造（１０２）を支持するためのパッド詰めユニット（３０９）とから成る、半分の副木を図示する。

２つの区画間のボール継手は、要素間に非常に柔軟な運動範囲を可能にし、複数の軸方向テザー機構を用いて調整されなければならない。この特定の実施形態に対して、軸方向テザー機構は、２つの群に群化されることができる。軸方向テザー機構の第１の２つは、尺骨側および半径方向逸脱を調整するように意図され、身体用足場の側面（側方および中間）上に位置付けられ、これらの２つの抑制要素の動的影響は、図２９および３０に説明される動態に類似する。軸方向テザー機構の第２の２つは、撓曲／伸展５１１を調整するように意図され、身体用足場の中心軸上に位置付けられる。断面２０６は、システムの構造および動態に関するさらなる詳細を提供するために、図３２に図示される。ボール継手５１０は、患者の解剖学的関節の周囲の２つの区画間の運動を可能にする。２つの軸方向テザー５０２は、ボール継手の両側に位置付けられ、所望の運動５１１を調整する。軸方向テザー機構の張力は、５１２を用いて図示されるように、各要素のための調節軸に沿ってアンカ点５０３を締め付けることによって調節され得る。

異なる種類の継手およびレール等の他の運動調整構造も、種々の解剖学的運動のために、２つの部分間に適合されることができる。システムの不可欠な点は、すべり継手の配置、解剖学的関節の場所を整列させるための身体用足場内のボール継手およびスロット、ならびに運動を調整するためのＳＭＳに説明される軸方向抑制機構の使用である。

本発明は、装具を通して外圧を加えるための方法も組み込む。典型的には、骨折は、負傷したエリアを支持するために、あるレベルの外圧を要求する。この圧力は、エリアを安定化させることに役立ち、骨折が治癒することにも役立つ。骨は、性質上、圧電構造であり、イオンの伝達は、骨折治癒に対する重要な寄与因子である。従来、外圧は、副木の採型中、特に、ギプスの固化プロセス中、医療従事者によって加えられている。この圧力は、医療従事者によって、同一様式で骨折した解剖学的場所に加えられることができる。従来の用途の性質に起因して、圧力を関連エリアに加えるために、圧力を測定する方法も、エリアを精密に画定する方法も存在しない。

ある実施形態では、患者生体構造への外圧は、モジュール式かつ調節可能な圧力ユニットを通して加えられることができる。図３３は、ＳＭＳを伴って、または伴わずに、身体用足場の一部に取り付け可能な２つのモジュール式かつ調節可能な圧力ユニットを図示する。モジュール式かつ調節可能な圧力ユニット６０１の本体は、３Ｄ印刷されるか、または従来の製造技術を用いて生産され得る。圧力を患者生体構造６０２に送達するエリアは、軟ゴム状粘弾性材料から形成され、および／または異なる機械的ならびに化学特質を伴う異なる材料の層から生産され得る。ノブ６０３は、患者生体構造に送達される圧力を調節するためのものである。モジュール式ユニットは、ねじ６０４および／または磁石等の類似した機械的解決策を通して、身体用足場に固定されることができる。図３４は、システムの構造および動態に関するさらなる詳細を提供する断面図である。ねじタイプシャフト６０５は、ノブ６０３を圧力ユニット６０１の主要本体に接続し、最終的に、インターフェース要素６０２の位置を調整する。インターフェース要素６０２と患者生体構造１０２との間の物理的関係は、６０６を用いて図示される。代替として、ノブ、シャフト、およびインターフェース要素の組み合わせが、同一外圧調節目的のために、身体用足場の内側に組み込まれることができる。

別の実施形態では、圧力センサが、図３５に図示されるように、モジュール式調節可能圧力ユニットと患者生体構造との間の物理的関係を監視するために使用される。データマイニング特徴が、圧力センサ６０７をインターフェース要素６０２の層間に位置付ける（または組み込む）ことによって達成される。センサによってマイニングされるデータは、センサを関連算出および接続性能力を伴うＩＯＴデバイス６０９（Ｉｎｔｅｌ ＥｄｉｓｏｎまたはＣｕｒｉｅは、そのようなデバイスの良好な例である）に接続するワイヤ６０８を通して転送される。システムの電源は、６１０を用いて図示され、バッテリまたは無線エネルギー転送システムのための受信機であり得る。代替として、ノブ、シャフト、インターフェース要素、およびセンサの組み合わせが、同一外圧監視目的のために、身体用足場の内側に組み込まれることができる。

別の実施形態では、患者生体構造に対する高温および低温が、図３５に図示されるように、モジュール式圧力ユニットを通して伝達されることができる。熱は、電気抵抗器、熱電発生器等を使用して発生させられることができる。温熱療法（高温療法）および寒冷療法（低温療法）は、熱電発生器６０７をこの特定の用途のためのインターフェース要素６０２の層間に位置付ける（または組み込む）ことによって達成され得る。患者生体構造と接触するインターフェース要素の区分は、非常に熱伝導性の材料から形成されなければならず、シャフト６０５と接触するインターフェース要素の区分も、断熱材料から形成されなければならない。印加のために要求されるエネルギーおよび制御信号は、熱電発生器を関連算出ならびに接続性能力を伴うＩＯＴデバイス６０９（Ｉｎｔｅｌ ＥｄｉｓｏｎまたはＣｕｒｉｅは、そのようなデバイスの良好な例である）に接続するワイヤ６０８を通して転送される。システムの電源は、６１０を用いて図示され、バッテリまたは無線エネルギー転送システムのための受信機（または類似電源）であり得る。

任意の傷害のリハビリは、時間がかかり、フラストレーションを引き起こすプロセスであり得る。身体のリハビリの目的は、強度および柔軟性を増加させることであるが、通常、負傷したエリアがその完全な傷害前状態に回復する前に、早期に終了する。マッサージが、標準的傷害リハビリ手技の補完として重要な役割を果たす。循環移動を促し、筋肉を弛緩させることによって、マッサージは、身体が、より多くの酸素および栄養を組織ならびに重要な器官の中に送り込むことに役立つ。これは、負傷したエリアのリハビリが、より柔軟になり、加速的に治癒することを可能にする。

ある実施形態では、マッサージ療法が、モジュール式ユニットを通して、患者生体構造に加えられ得る。図３６および３７は、組み込まれた電気モータと、機械的部品と、２つの種類のマッサージ療法を送達するためのマッサージインターフェースとを伴うモジュール式ユニットを図示する。図３６は、血行促進タイプのマッサージを伴うモジュール式ユニットの分解図を図示する。電気機関６１１が、ユニットの中心軸に沿って位置付けられ、ｒｐｍを低減させ、システムのトルクを増加させる減速ギヤ６１２に接続する。回転運動は、モジュール式ユニット６０１の主要本体を通して、シャフト６０５を介して、マッサージ要素６１３に伝達され、システムの円形運動は、６１４に図示される。システムは、ねじ６０４（または他の便利な機械的解決策）を介して、身体用足場に固定され、ＩＯＴデバイス６０９によって制御され、および／または直接電源６１０に接続され得る。図３７は、軽叩タイプのマッサージを伴うモジュール式ユニットの詳述図を図示する。電気機関６１１が、ユニットの中心軸と垂直に位置付けられ、機関の円形運動を上下運動のように線形ピストンに変換するスコッチヨークタイプのギヤ６１５に接続する。後に、線形運動は、モジュール式ユニット６０１の主要本体を通して、シャフト６０５を介して、マッサージ要素６１３に伝達され、システムの上下運動は、６１７を用いて図示される。システムは、ねじまたは類似した機械的解決策６０４を介して、身体用足場に固定され、ＩＯＴデバイス６０９によって制御されるか、または直接電源６１０に接続され得る。他のタイプの類似マッサージ用途または技法も、類似方法および構造を使用して適合され得る。

追加の側面では、本発明は、快適な身体用インターフェースを治療用機器のためのハブとして製作する方法を提供する。いくつかの実施形態では、快適なインターフェース要素はさらに、図３８、３９、および４０に図示されるように、治療用要素と、治療用要素を患者生体構造に向かって押すための機構と、外部電源とを含み得る。ある医療上有益な療法の送達プローブ（エフェクタ）を安定化させ、装具介入の期間中、それらの使用を可能にする能力を伴うモジュール式ユニットである療法送達モジュール式ユニット６０１が、図３８に図示される。モジュール式ユニット２０８の断面は、図３９に図示され、同一ユニットの分解表現は、図４０に図示される。医療上有益な療法送達プローブ６１８は、安定化リングによって保持される。この安定化リング６１９は、ばね（または類似したサスペンション品質を伴う物体）６２０の支持を用いて、患者生体構造１０２に向かって押される。機構は、療法送達プローブ（エフェクタ）と、安定化リングとを備え、ばねは、裏蓋６２１とモジュール式ユニットの主要本体６０１との間に一緒に保持される。矢印６２２は、患者生体構造との接触方向を図示する。療法送達プローブと患者生体構造との間の十分な接触が、治療用エネルギーを送達するために重要であり、ばねは、要素間の緩衝材としての役割を果たし、生体構造内の浮腫発達または他の変化に適応する。ケーブル６２３は、医療上有益な療法送達プローブを電源６２４に接続する。プローブおよび皮膚接触を通して送達される例示的治療用用途は、ＬＩＰＵＳ（低パルス超音波刺激）、ＴＥＮＳ（経表皮的電気神経刺激）、ＥＭＳ（電気筋肉刺激）、ＦＥＳ（機能的電気刺激）、ＮＭＥＲＳ（神経筋電気刺激）、ＩＦＣ（干渉電流）、高電圧刺激、導入法等を含む。

追加の側面では、本発明は、快適な身体用インターフェースを感覚技術のためのハブとして製作する方法を提供する。ある実施形態では、ＳＭＳの構造動態が、断面部分における円周方向変化を監視するように適合される。歪みゲージと、電気伝導性Ｏリングと、温度センサと、関連電子構成要素とを伴う円周方向監視ユニット７０１が、図３８に図示される。感覚ユニットの断面２０９は、図４１に図示される。適応装具構造は、電気伝導性ゴムＯリング３０３により加えられた圧力によって一緒に保持される。円周の増加または減少の場合、電気伝導性ゴムＯリングは、それに応答して、伸張または収縮するであろう。歪みゲージセンサ７０２は、ゴムＯリングの伸張または収縮に起因する電気伝導性の変化を測定することができる。代替として、同一システムは、軸方向テザーに実装されることができる。ユニットの感覚能力は、患者の局所体温を監視するために追加の温度センサ７０４を用いることで拡張され、このデータは、浮腫蓄積が体温上昇を伴って現れるので、重要である。システムは、関連能力を伴うマイクロコンピュータ７０５と、バッテリ７０６または無線エネルギー転送システムのための受信機と、配線とも組み込む。図４２は、図２９の副木の円周方向すべり継手の断面図であり、２つの円周方向部分間の最小限の接線関係を図示する。図４３は、図３０の副木の円周方向すべり継手の断面であり、２つの円周方向部分間のスライドレールトポロジを図示する。

Claims (28)

1. 快適な身体用インターフェースであって、前記快適な身体用インターフェースは、
   縦軸を有する身体用足場であって、前記身体用足場は、一致した身体表面を覆って除去可能に配置されるように構成され、前記身体用足場は、軸方向継手によって、分離した２つ以上の縦方向区画に分割されており、それらの継手は、前記身体表面の膨隆に応答して、円周方向に分離するように構成されている、身体用足場と、
   前記身体用足場に沿って軸方向に間隔を置かれた場所において前記軸方向継手にまたがっている複数の弾性制約具であって、前記弾性制約具は、前記身体表面の膨隆に応答して、前記身体用足場の半径方向拡張を弾性的に制約するように構成されている、複数の弾性制約具と
   を備えている、快適な身体用インターフェース。
2. 前記身体用足場は、身体四肢、身体関節、または身体胴体に外接するように構成されている、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
3. 前記身体用足場は、矯正補助具を備えている、請求項２に記載の快適な身体用インターフェース。
4. 前記身体用足場は、３次元格子を備えている、請求項２に記載の快適な身体用インターフェース。
5. 前記３次元格子は、センサおよびエフェクタを受け取るための開口部を有する、請求項４に記載の快適な身体用インターフェース。
6. 前記３次元格子は、モデルとして前記身体表面の走査を使用した３次元印刷によって生産されている、請求項４に記載の快適な身体用インターフェース。
7. 前記弾性制約具は、前記身体用足場に外接する弾性バンドを備えている、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
8. 前記弾性バンドは、それらの長さにわたって連続的に弾性である、請求項７に記載の快適な身体用インターフェース。
9. 前記弾性バンドは、それらの長さにわたって不連続な弾性を有する、請求項７に記載の快適な身体用インターフェース。
10. 前記弾性バンドは、前記身体用足場の半径方向拡張から生じる歪みを測定するように構成されている、請求項７に記載の快適な身体用インターフェース。
11. 前記弾性制約具は、縦方向区画に取り付いている端部を有する弾性タブを備え、前記弾性タブは、少なくとも１つの２つの縦方向区画間の軸方向継手にまたがっている、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
12. ２つの弾性タブが、隣接する縦方向区画間の２つ以上の継手にわたって円周方向に整列させられている、請求項１１に記載の快適な身体用インターフェース。
13. 前記弾性制約具は、固定された長さを有する、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
14. 前記弾性制約具は、調節可能長さを有する、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
15. 前記軸方向継手は、すべり継手を備えている、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
16. 前記すべり継手は、１つの縦方向区画の縁に沿ったオス型要素と、隣接する縦方向区画の縁に沿ったメス型要素とを備えている、請求項１５に記載の快適な身体用インターフェース。
17. 前記すべり継手のうちの少なくともいくつかを選択的に不動化するように構成されている係止要素をさらに備えている、請求項１５に記載の快適な身体用インターフェース。
18. 前記係止要素は、ピン、爪、およびギヤのうちの１つ以上のものを備えている、請求項１７に記載の快適な身体用インターフェース。
19. 前記身体用足場は、円周方向継手によって分離された２つ以上の円周方向に分割された区画にさらに分割されており、それらの円周方向継手は、身体表面の移動に応答して、軸方向に分離するように構成されている、請求項１に記載の快適な身体用インターフェース。
20. 前記２つ以上の円周方向に分割された区画は、複数の軸方向テザーによって一緒に保持されている、請求項１９に記載の快適な身体用インターフェース。
21. 前記軸方向テザーは、前記円周方向に分割された区画内の軸方向チャネルを通過する、請求項２０に記載の快適な身体用インターフェース。
22. 前記軸方向テザーは、遠位の円周方向に分割された区画における一端と、近位の円周方向に分割された区画における別の端部とにおいて固定されている、請求項２１に記載の快適な身体用インターフェース。
23. 前記円周方向継手のうちの少なくともいくつかは、隣接する円周方向に分割された区画間の旋回を可能にするすべり継手である、請求項１９に記載の快適な身体用インターフェース。
24. 快適な身体用インターフェースを製作する方法であって、前記方法は、
    ３次元軟組織身体表面を表すデータの組を得ることと、
    前記表面の少なくともいくつかの標的領域に一致するように前記３次元身体表面を覆って除去可能に配置されることができる３次元身体用足場を製作することと
    を含み、
    前記データの組は、軸方向継手をそれらの間に有する２つ以上の縦方向区画に分割された身体用足場を画定し、前記軸方向継手は、前記足場が前記身体表面を覆って配置されているとき、前記身体表面の膨隆に応答して、分離するように構成されている、方法。
25. 前記データの組は、前記身体用足場上の特徴をさらに画定し、前記特徴は、前記身体用足場に沿って軸方向に間隔を置かれた場所において前記軸方向継手にまたがっている複数の弾性制約具を受け取るように構成され、前記複数の弾性制約具は、前記身体表面の膨隆に応答して、前記身体用足場の半径方向拡張を弾性的に制約する、請求項２４に記載の方法。
26. 前記データの組は、円周方向継手によって分離された２つ以上の円周方向に分割された区画をさらに画定し、前記円周方向継手は、前記足場が前記身体表面を覆って配置されているとき、前記身体表面の移動に応答して、軸方向に分離するように構成されている、請求項２５に記載の方法。
27. 前記データの組は、前記身体用足場上の軸方向チャネルをさらに画定し、前記チャネルは、前記身体用足場上の円周方向に間隔を置かれた場所において前記円周方向継手にまたがっている複数の弾性軸方向テザーを受け取るように構成され、前記複数の弾性軸方向テザーは、前記身体用足場の屈曲を弾性的に制約する、請求項２６に記載の方法。
28. 弾性制約具を前記軸方向継手にまたがっている特徴に取り付け、軸方向テザーを前記円周方向継手にまたがっている前記軸方向チャネル内に位置付けることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。

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