JP2023553543A - 患者の筋力を測定するためのデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者の下肢の筋力を測定するための測定デバイス１０に関し、測定デバイス１０は、患者を着座位置で受け取るための、実質的に水平のマウンティングの上に置くのに適したシート１２と、シートに機械的に結合された、患者の下肢の少なくとも一部を受け取るように下肢を支持するための要素１４と、下肢によって下肢を支持するための要素に加えられる力を測定するための測定器具２４とを備え、測定デバイス１０は、患者の下肢によって下肢を支持するための要素１４に力が加えられた際に、シート１２に加えられる患者の体重によって、測定デバイス１０がサポートに対して実質的に不動を維持するように構成される。

Description

本発明は、患者の筋力を測定するためのデバイス及び方法に関する。

大腿四頭筋などの筋肉の力測定を実施するために、通常、いくつかの技法が使用されている。

使用されている第１の技法は、患者がシートの上に置かれ、そのシートにストラップで固定される等運動性装置である。下肢は、椅子に接続されている電動機及びダイナモメータに接続された連結アームに取り付けられる。患者の動きは、患者の動きが一定の速度で進行するように拘束される。等張力性と呼ばれる第２の技法は、主体が変位させなければならない重い荷重を使用することにある。ウェイト・ベンチと同様、患者は、シートの上、又は直接若しくはプーリを介したいずれかで荷重（ウェイト、鋳鉄プレート、等々）に接続された連結アームを装備したベンチの上に置かれる。これらの技法の欠点は、これらの技法を実現するために使用される装置が重く及び／又は嵩張ることであり、また、それらの装置を使用するための専用の部屋に永久的に設置されるように提供されることである。したがって、測定の実施を希望する患者は特定の場所へ行かなければならない。

第３の技法では、ハンド・ダイナモメータを使用した等尺性力しか測定することができない。患者から離れたオペレータがストラップによって自分の手でダイナモメータを保持し、患者の力とは反対の力を加える。場合によってはダイナモメータは、ストラップを介してテーブルの脚に取り付けられる。この技法を使用するのは実際的ではなく、また、獲得される測定値はあまり正確ではない。等尺性アスペクトは、患者の動き及びオペレータによって加えられる圧力に依存するため、オペレータがダイナモメータを保持すると、その等尺性アスペクトが保証されない。測定は大まかなものである。更に、オペレータは患者の力より大きい力を加えることができなければならず、これは、経験を積んだアスリートの大腿四頭筋の最大等尺性力を測定する場合、めったにないことである。したがって、この技法は、どちらかと言えばリハビリテーションに限定されている。ダイナモメータがテーブルに取り付けられる場合、通常、ストラップによる位置決めは困難であり、これも極めて不正確な測定値及び再現性のない測定値をもたらす。

特許文献１は、下肢の筋力を測定するためのデバイスを開示している。このデバイスはフレーム及びアームを備えており、アームの一方の端部はフレームに取り付けられ、また、フレームの上に着座部分が取り付けられており、着座部分は着座表面及び背もたれを備えている。着座部分に着座した主体の膝の裏側を支持するように、着座部分の前方のフレームにはクッションが取り付けられており、また、アームには、着座部分に着座した際の患者の膝より下の脚の部分に対応する位置に「脚」クッション部分が取り付けられている。デバイスは、着座部分に着座した際に、支持点として働く「膝」クッション部分を使用して、患者の脚の後ろ側（又は前側の）表面で「脚」クッション部分を押し下げる（又は押し上げる）ことによって加えられる少なくとも１つの筋力を測定するための器具を同じく備えている。

この文献のデバイスの欠点は、その構造が複雑で、且つ、重いことである。したがって、このデバイスは輸送が容易ではない。

特許文献２は、主体の膝関節のリハビリテーション又は運動のための装具を開示している。この装具は、主体の下肢の上部分に適応するための細長いプラットフォームを備えており、プラットフォームは、プラットフォームから下方に展開し、横方向の要素を保持している、ログ様の形を有する、主体の脛骨の前方に位置決めされることが意図されたフレームに結合されている。この装具は、フレームの中に、プラットフォームの高さで、リハビリテーション中又は運動中に下肢によって加えられる力を表す間接力を検出するためのセンサを備えている。

この装具では、下肢によって実際に加えられる力を正確に測定することはできず、それは、とりわけ、この装備が使用中に良好な安定性を提供しないことによるものである。

特開２０１９－１８０５５５号公報 米国特許第９，１１４，２５５号明細書

したがって、患者の筋力を測定するための、輸送がより単純で、且つ、より便利であり、その一方で正確な測定を提供するデバイスが必要である。

この目的のために、本発明は、患者の下肢の筋力を測定するためのデバイスを提案し、デバイスは、患者を着座位置で受け取るための、実質的に水平のサポートの上に置かれるように適合された座椅子と、座椅子に機械的に結合された、患者の下肢の少なくとも一部を受け取るために下肢を支持するための支持要素と、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力を測定する（好ましくは直接）ための測定器具とを備え、測定デバイスは、患者の下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに力が加えられた際に、座椅子の高さに加えられる患者の体重によって、測定デバイスがサポートに対して実質的に不動を維持するように構成される。

器具は、（デバイスを使用する一構成では（又はデバイスを使用する構成では））、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力の方向と整列するように配置された部品に取り付けることができる（介在するものがなく、直接）。言い換えると、器具は、デバイスを使用する一構成では（又はデバイスを使用する構成では）、等価的及び代用可能的の両方で、力の方向と整列した部品に取り付けることができる（介在するものがなく、直接）。典型的には、器具には、デバイスを使用する一構成では、力の方向と整列されることが意図され得る。測定器具は下肢の前方又は後方に配置されることが好ましく、デバイスが使用中である場合、引張り又は圧縮で働くよう、力の方向に沿った力の支持点と少なくとも部分的に整列されることがより好ましい。

器具の位置決めに関する上の段落のこれらの特徴は、本発明の好ましい実施例によれば、測定器具は、支持要素を有する同じ部品である、ということに置き換えられ得る（その場合、器具が取り付けられる部品は支持要素以外の何物でもない）。

一般に、デバイスの器具は、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力を直接（間接的ではなく）測定することができるように配置されることが好ましい。

上で使用された（及び本文書の文脈における）「整列した」という用語は、典型的には、部品（及び／又は器具）は、力の方向に沿って（及び好ましくは力の方向の周りに部分的又は全面的に対称的に）展開している、ということとして解釈されるべきである（その支持点を有する物理ベクトルと見なされる）。部品（及び／又は器具）と支持要素の間の距離は１０ｃｍ未満であることが好ましい。

本文書の文脈では、当業者には理解されるように、「患者の体重」は、一般に患者の全体重を意味している。座椅子は患者を着座位置で受け取ることができ、また、患者の体重は座椅子の高さに加えられるため、デバイスは、その使用中、支持要素の高さに加えられる力が大きくてもとりわけ安定している（例えば大腿四頭筋筋肉を電気刺激収縮している間）。

任意選択で、座椅子は、２つの直交軸に沿って少なくとも４０センチメートルだけ連続的に展開しているトレーである。トレーは、形が長方形で、４０ｃｍと７０ｃｍの間の長さの辺を有していることが好ましい。

任意選択で、デバイスは、下肢を支持するための支持要素を座椅子に機械的に結合する少なくとも１つのアームを備える。

任意選択で、デバイスの一構成では、１つ又は複数のアームと座椅子の間の角度を調整することができる。

任意選択で、デバイスの輸送構成では、１つ又は複数のアームが座椅子に対して折り畳まれる。

任意選択で、デバイスは、異なる下肢に適合するよう、１つ又は複数のアーム上で調整することができる、下肢を支持するための単一の支持要素を備える。

任意選択で、１つ又は複数のアームは、デバイスが使用中である場合、要素を座椅子の平面から座椅子の下方にオフセットさせる。

任意選択で、１つ又は複数のアームは、着座位置における患者に対して横方向に並進移動することができる。同様に、任意選択で、１つ又は複数のアームは、座椅子に関連して横方向に並進移動することができる。

任意選択で、測定器具はひずみゲージ又は機械式ダイナモメータである。

任意選択で、測定器具は、圧縮又は引張りで働くように適合させることができる。

任意選択で、デバイスは、座椅子をサポートの上に取外し可能に配置するための部材を更に備える。

任意選択で、位置決め部材は高さを調整することができる。

任意選択で、デバイスは、デバイスの使用構成では、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力が座椅子に対して実質的に平行であるように構成される。

任意選択で、デバイスは、下肢を支持するための支持要素が患者の膝より下の下肢の一部を受け取ることができるように構成される。

任意選択で、支持要素は、要素に寄り掛かる下肢の部分に適合するように合わされたバイトを備え、及び／又は下肢を支持要素に対して不動にするためのストラップを備える。任意選択で、同様に、支持要素は、デバイスの使用構成では、下肢のその部分の曲率と一致するように、また、下肢を横方向に不動にするように構成された丸い部分を備えるようなバイトである。

任意選択で、力が測定される筋肉は大腿四頭筋である。

任意選択で、サポートはテーブルである。

同様に、本発明は、患者の下肢の筋力を測定するためのデバイスを同じく提案し、デバイスは、
－ 患者を着座位置で受け取るための、実質的に水平のサポートの上に置くことができる座椅子と、
－ 機械式アーム又は機械式フレームによって座椅子に機械的に結合された、患者の下肢の少なくとも一部を受け取るために下肢を支持するための支持要素と、
－ 下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力を測定するための測定器具と
を備え、
機械式アーム又は機械式フレームは、支持要素の高さで器具に接続するための部材を備え、
測定デバイスは、患者の下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに力が加えられた際に、座椅子の高さに加えられる患者の体重によって、測定デバイスがサポートに対して実質的に不動を維持するように構成される。

これは、本発明の開示の第１の段落でより一般的に提示されたデバイスの実施例であり、したがって、それらは同じ利点を共有している。器具が支持要素の高さで機械式アーム又は機械式フレームにリンクされている、ということは、器具が必然的に支持要素の高さに配置され、したがって、力が加えられる、典型的には力と整列した点の可能な限り近くに配置され、それにより力を直接測定することができ、延いてはより正確に力を測定することができることを意味している。

有利には、この場合、デバイスの構造が極めて単純で、且つ、軽量である。アーム又はフレームは単純な形を有することができ、例えば突出した「Ｉ」字、「Ｌ」字、「Ｔ」字、「Ｕ」字、「Ｓ」字又は「Ｚ」字形を座椅子に対して直角の少なくとも１つの平面に有することができ、また、座椅子に結合された（即ち取り付けられた）少なくとも１つの頂部端、及び支持要素に結合された（即ち取り付けられた）少なくとも１つの底部端を備えていることが好ましい。

詳細には、機械式フレームが座椅子を支持要素と結合している事例は、上で言及した「１つ又は複数のアーム」の特殊な事例である。

これらに関して、上記の実施例及びオプション、並びにそれらのそれぞれの利点は、必要な変更を加えて、上で説明した機械式アーム又はフレームを備えるデバイスへ展開する。

本発明は、患者の下肢の筋力を測定するための方法に同じく関しており、方法は、上で説明したデバイスを提供するステップと、実質的に水平のサポートの上に座椅子を置くステップと、座椅子に着座した患者を位置決めするステップと、力が測定される患者の下肢を、下肢を支持するための支持要素の中に位置決めするステップと、下肢を支持するための支持要素の高さにおける下肢の力測定値を取得するステップとを含む。

任意選択で、患者は、患者の足が地面から離れるように位置決めされる。

任意選択で、患者の大腿全体が座椅子の上に載り、また、患者の膝の後ろ側が座椅子の縁と接触する。

任意選択で、方法は、下肢を支持するための支持要素を筋力が測定される下肢の反対側に位置決めするステップを更に含む。

任意選択で、方法は、座椅子と、下肢を支持するための支持要素を座椅子に機械的に結合している少なくとも１つのアームとの間の角度を調整するステップを更に含み、及び／又は座椅子に着座した患者に対する少なくとも１つのアームの横方向の並進を調整するステップを含む。

任意選択で、サポートはテーブルである。

任意選択で、方法は、患者の大腿四頭筋又は膝腱の筋肉疲労を測定するための方法である。

任意選択で、方法は、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力を生成する電気刺激ステップを更に含む。

任意選択で、方法は、下肢の筋肉、例えば大腿四頭筋又は膝腱を異なる周波数で電気刺激するステップと、上で言及した電気刺激に応答して、下肢を支持するための支持要素の高さにおける下肢の力測定値を取得するステップと、上で言及した電気刺激に応答して取得された下肢の力測定値に基づいて筋肉疲労を決定するステップとを更に含む。

任意選択で、異なる周波数は、少なくとも１０％だけ互いに異なる第１の周波数及び第２の周波数を含み、また、力測定値は、第１の周波数における筋肉の電気刺激に応答した、下肢を支持するための支持要素の高さにおける下肢の第１の力測定値、及び第２の周波数における筋肉の電気刺激に応答した、下肢を支持するための支持要素の高さにおける下肢の第２の力測定値を含む。

任意選択で、筋肉疲労の決定は、第１の力測定値と第２の力測定値の間の比率の計算を含み、また、この比率と閾値の間の少なくとも比較に基づく。

任意選択で、第１の周波数は０Ｈｚと５０Ｈｚの間であり、第２の周波数は５０Ｈｚと１５０Ｈｚの間であり、また、閾値は５０％と１００％の間である。

任意選択で、第１の周波数は５０Ｈｚ未満であり、異なる周波数は、２００Ｈｚ未満で、且つ、第１の周波数の整数倍である周波数のファミリーを含み、また、筋肉疲労の決定は、そのファミリーの個々の周波数と、その周波数における電気刺激に応答して、下肢を支持するための支持要素の高さで取得された力測定値とを結合する関数の離散積分の計算に基づく。

本文書における「備える（含む）」という動詞及びその変形、並びにその活用の使用は、言及されている要素以外の要素の存在を排除することは全くあり得ない。本文書における、要素を紹介するための不定冠詞「ａ」「ａｎ」、又は定冠詞「ｔｈｅ」の使用は、複数のこれらの要素の存在を排除するものではない。

「第１の」、「第２の」、等々という用語は、本文書の文脈においては、異なる要素同士の間を区別するために排他的に使用されており、これらの要素の間の何らかの順序を意味していない。

すべての好ましい実施例、並びに本発明の個々の実例によるデバイスのすべての利点は、必要な変更を加えて本発明の他の実例及び本方法に適用される。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになり、以下の詳細な説明を理解するために添付の図が参照される。

本発明の代替実施例によるデバイスの実例の斜視図である。 図１のデバイスの側面図である。 デバイスの支持要素及び測定器具の実例の斜視図である。 本発明によるデバイスの好ましい実施例の斜視図である。 測定器具の実例の斜視図である。

図における図面はスケール通りではない。図では、同様の要素は概ね同様の参照符号によって示されている。本文書の範囲では、同じ又は同様の要素は同じ参照符号を有することができる。更に、図における参照番号又は文字の存在は、これらの番号又は文字が特許請求の範囲の中で示されている場合であっても、制限とは見なされ得ない。

本発明は、患者の下肢の筋力を測定するためのデバイスに関しており、デバイスは、患者を着座位置で受け取るための、実質的に水平のサポートの上に置かれるように適合された座椅子、並びに患者の下肢の少なくとも一部を受け取るために下肢を支持するための支持要素を備え、支持要素は座椅子に機械的に結合されている。デバイスは、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力を測定するための測定器具を同じく備えている。測定デバイスは、患者の下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに力が加えられた際に、座椅子の高さに加えられる患者の体重によって、測定デバイスがサポートに対して実質的に不動を維持するように構成されている。

デバイスは、オペレータなしに使用されるように設計されており、また、構造的に安定で、且つ、剛直であり、したがって、測定が正確で、再現可能である。デバイスは単純で、且つ、軽量である。座椅子はテーブル又は椅子などの任意のサポートの上に置くことができる。したがって、デバイスは極めて容易に輸送することができ、また、追加機器を必要とすることなく正確な測定を実施することができ、デバイスは軽量で、携帯型であり、また、筋力測定が実施される患者がいる任意の場所に容易に持ち込むことができる。デバイスは患者がいる場所へ移動し、したがって、患者は特定の場所へ行かなくてもよい。測定の精度により、患者を適切に管理することができる。

器具は、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに加えられる力の方向と整列するように配置された部品に取り付けられることが好ましい。測定器具のこの位置は測定の精度に有利に寄与する。器具は、器具が典型的には支持要素の近くの力線の中に配置されているため、下肢によって支持要素の高さに加えられた力をとりわけ直接、且つ、正確に記録する。したがって、記録される力は、別の位置で測定される、この力を表す中間力ではなく、下肢によって厳密に支持要素の高さに加えられる力そのものである。本発明の目的は、正確な測定を提供する、筋力を測定するためのデバイスを提供することであるため、これは有利な特徴である。この特徴の好ましい制限は、測定器具が支持要素を有する単一の部品であることである（以下で解説される図３に見ることができる）。

図１は、以下で説明される測定器具の位置決めの観点から、本発明の実施例によるデバイス１０の斜視図を示したものである。

デバイス１０により、患者の下肢の筋力を完璧に測定することができる。例えば筋肉は大腿の筋肉、とりわけ大腿四頭筋又は膝腱であってもよい。デバイス１０は、患者を着座位置で受け取るための座椅子１２を備えており、この座椅子１２は、下肢の筋肉の筋力の正確な測定値の獲得を促進する。座椅子１２は実質的に水平のサポートの上に置くのに適しており、この水平のサポートはテーブル又は椅子であってもよい。座椅子１２には床受け材がなく、デバイスの輸送を単純、且つ、軽量にしている。従来技術のデバイスとは対照的に、デバイスを床に対して保持するための脚をデバイスが備えていない、ということがデバイスの構造をより軽量にし、携帯を可能にしている。言い換えると、座椅子１２はサポートから取り外すことができ、また、本質的に水平の任意の他の表面に置くことができ、即ち専用の場所で測定を実施する必要がない。

座椅子１２は、例えば患者を受け取るための、恐らく患者を快適にするために詰物がなされたトレー１２１である。座椅子１２の表面は、患者の大腿全体が座椅子の上に載り、また、患者の膝の後ろ側が座椅子１２の縁と接触するようになっている。縁は、膝の後ろ側と一致するよう、十分に丸くなっており、患者に快適性を提供している。トレー１２１の寸法は、デバイス１０の総合寸法と、着座位置における患者の快適性との間のバランスを有するために、一辺が大よそ４０～７０ｃｍ、好ましくは一辺が５０～６０ｃｍである。座椅子１２は、トレー１２１が取り付けられるシャーシ１２２を更に備えることができる。シャーシ１２２は座椅子１２に剛直性を提供する。シャーシ１２２は、例えば、トレー１２１をその下面で支持する２つの第１のバー１２２、１２３、及びアセンブリの剛直性を保証する第１のバー１２２、１２３に対して横方向の２つの他のバー１２４、１２５によって形成されたフレームワークである。

デバイス１０は、患者の下肢の少なくとも一部、詳細には脚（膝と足首の間の下肢の部分）、足首又は足を受け取るために下肢を支持するための支持要素１４を更に備えている。要素１４は座椅子１２に機械的に結合されている。脚、足首又は足を支持するための支持要素１４により、測定中、下肢を所定の場所に保持することができ、それにより正確な測定を提供することができる。下肢は、下肢が単純にクッションに寄り掛かる従来技術のデバイスで生じるような要素１４と下肢の間の相対変位を防止するために、要素１４の中で不動化される。

要素１４は、膝より下の、例えば脛骨の高さにおける下肢の前側部分を受け取ることができる。下肢を支持するための支持要素１４は例えばバイト１８である。バイト１８は、要素１４の中に捕捉された下肢の部分の曲率と一致し、下肢を横方向に不動にする丸い部分を備えている。バイト１８はアーマチャー２０によって保持することができ、患者の下肢によってデバイスが誘導される領域を硬くすることができる。図３は要素１４の別の実例を示したものである。下肢はバイト１８の丸い部分に寄り掛かる。これらの実施例では、下肢を支持要素１４に対して更に不動にするためにストラップを提供することができる。ワイヤ３８は測定信号を測定処理ユニットに向けて転送する。

要素１４は、例えば少なくとも１つのアーム１６によって座椅子１２に機械的に結合される。１つ又は複数のアーム１６は座椅子１２の平面から外側に展開している。座椅子１２が実質的に水平のサポートの上に置かれると、１つ又は複数のアーム１６が下肢を支持するための支持要素１４を座椅子１２の平面の下方へオフセットさせる。患者が着座位置に位置すると、要素１４が膝の下方へオフセットされる。１つ又は複数のアーム１６の長さに応じて、下肢を支持するための支持要素１４を足首、脛骨又は足の高さにすることができる。図１によれば、単一のアーム１６が要素１４を座椅子１２に機械的に結合しており、これはデバイスをより軽くしている。図４によれば、一対のアーム１６が要素１４の両側で要素１４を座椅子１２に機械的に結合しており、これは要素１４に対するさらなる安定性を保証している。１つ又は複数のアーム１６は座椅子１２の平面に対して直角であるが、後で説明されるように、１つ又は複数のアーム１６と座椅子１２の間の角度は異なっていてもよい。

１つ又は複数のアーム１６は、シャーシ１２２を介して要素１４を座椅子１２に機械的に接続している。シャーシ１２２は、１つ又は複数のアーム１６が取り付けられるバー１２７、１２８を備えることができる。１つ又は複数のアーム１６は、軸２３に沿ってバー１２７、１２８に取り付けられている。

下肢を支持するための支持要素１４を座椅子１２に機械的に結合する実例は、デバイス１０の側面図を示す図２に最も良好に示されている。アーム１６は、デバイス１０が実質的に水平のサポート上の使用位置に位置すると、要素１４を座椅子１２の平面から座椅子１２の真下へオフセットさせる。バー１２７、１２８はトレー１２１の下方に配置され、アーム１６を座椅子１２の前方に向かって、トレー１２１を越えてシフトさせる。そうすることにより、患者は、膝の後ろ側をトレー１２１の前縁１３に接触させて座椅子１２の上に座ることができ、また、下肢を支持するための支持要素１４を膝より下の患者の下肢の一部に対向させることができる。バー１２７、１２８は、バー１２５、１２６に対して平行にバー１２３、１２４に取り付けられている。バー１２７、１２８はデバイス１０の前方に向かって展開し、デバイスの前縁１３から突出している。要素１４は軸２２によってアーム１６に取り付けることができる。軸２２はアーマチャー２０をアーム１６に固着している。

図４は、デバイス１０の実施例の別の実例の斜視図を示したものである。この実例では、デバイスは、要素１４を座椅子１２に機械的に結合している２つのアーム１６を備えており、デバイスの残りの部分は図１及び図２と同じである。アーム１６は、デバイス１０が実質的に水平のサポート上で使用中である場合、要素１４を座椅子１２の平面から座椅子１２の真下へオフセットさせる。個々のアーム１６はバー１２７、１２８のうちの一方に接続されている。バー１２７、１２８はトレー１２１の下方に配置され、アーム１６を座椅子１２の前方に向かって、トレー１２１を越えてシフトさせる。そうすることにより、患者は、膝の後ろ側をトレー１２１の前縁１３に接触させて座椅子１２の上に座ることができ、また、下肢を支持するための支持要素１４を膝より下の患者の下肢の一部に対向させることができる。バー１２７、１２８は、バー１２５、１２６に対して平行にバー１２３、１２４に取り付けられている。バー１２７、１２８はデバイス１０の前方に向かって展開し、デバイスの前縁１３から突出している。この実例では、要素１４は、バー１２７、１２８、アーム１６及びアーマチャー２０によって形成された「Ｌ」字（又は図４に応じて「Ｓ」字若しくは「Ｚ」字）フレームによって座椅子に機械的に結合されている。要素１４は、図４では見ることができない軸２２によってアーム１６に取り付けることができる。軸２２はアーマチャー２０をアーム１６に固着している。

支持要素１４は、図４で説明したフレームを形成している単一のアーム１６又は２つのアーム１６によって結合することができるが、座椅子１２の下方に配置され、図に示されているように座椅子１２を越えてはいない。この場合、デバイス１０はサポートの上に置かれ、デバイス１０の下方に隙間を有している。この場合、患者は、図１及び図２の矢印２６の方向とは逆の方向に沿って力を加える。

デバイスは、異なる下肢に適応するためにアーム１６上で調整可能な、下肢を支持するための支持要素１４を１つだけ備えていることが好ましい。デバイスの構造を更に単純にし、また、デバイスの輸送を容易にするために、要素１４はどちらの下肢に対しても使用することができる。要素１４は、図１及び図２のアーム１６の両側で取り外すことができ、また、筋力が測定される下肢と対向してアーム１６の両側に置くことができる。軸２２は、例えば、要素１４をアーム上の所定の位置に取外し可能に保持するねじであってもよい。患者の下肢のサイズに適合するために、アーム１６に沿った高さにおける要素１４の位置を調整することも同じく可能である。

デバイス１０は、下肢によって下肢を支持するための支持要素１４の高さに加えられる力を測定するための測定器具２４を更に備えている。測定器具２４はひずみゲージ又は機械式ダイナモメータであってもよい。測定器具２４は引張り又は圧縮で働くことができる。本発明の様々な実施例によれば、測定器具２４は、下肢を支持するための支持要素１４の高さにおける下肢の努力が測定器具２４に伝達される限り、デバイス１０上の様々な場所に配置することができる。例えば測定器具２４は、アーム１６の変形を測定するために１つ又は複数のアーム１６の中に配置することができる。図１及び図２から分かるように、測定器具２４は、バー１２７と１２８の間の座椅子１２の高さに、アーム１６と協同して位置していてもよく、この場合、下肢による支持要素１４の誘導はアーム１６の中へ伝搬することになり、今度はそのアーム１６が測定器具２４を誘導することになる。

図３によれば、本発明の実施例では、測定器具２４及び支持要素１４は１つの同じ部品である。この構成では、測定器具２４は、測定器具２４が可能な限り下肢の近くに配置されるため、下肢によって加えられる厳密な力を記録する。下肢の誘導によってＳ字形構造が変形する。測定器具２４は圧縮で働く。

図５は、測定器具２４の別の実例の斜視図を示したものである。本発明のこの実施例では、測定器具２４は、下肢の後方の、典型的には力線の中に置かれている。したがって、測定器具２４は引張りで働く。測定器具２４は、下肢の任意の方向におけるその動きを伴うために、２つの玉継手３４、３６上で連結されている。図１、図２、図４では、下肢の前方に載る要素１４は、下肢の後方に配置される測定器具２４の玉継手３４又は３６に接続され、もう一方の玉継手３４、３６は、アーマチャー２０のタイプの追加アーマチャーに接続される。ワイヤ３８は測定信号を測定処理ユニットに向けて転送する。

測定器具２４は、図１及び図２の単一のアーム１６に結合することができ、或いは図４の、座椅子１２の下方に配置され、座椅子１２を越えていない両方のアーム１６に結合することができる。この場合、座椅子１２はサポートの上に置かれ、下方に隙間を有する。

通常の使用構成では、デバイス１０は、下肢によって下肢を支持するための支持要素１４の高さに加えられる力が座椅子１２に対して実質的に平行にあるように構成される。図１及び図２では、矢印２６は、患者の下肢によって下肢を支持するための支持要素１４の高さに加えられる力の方向を示している。座椅子１２の高さに加えられる患者の体重により、この力が加えられた際に、測定デバイス１０は、座椅子が置かれるサポートに対して本質的に不動を維持する。アーム１６が座椅子１２に対して直角に展開している図１及び図２の構成では、矢印２６は、アーム１６を含む、座椅子１２に対して直角の平面に存在し、また、この同じ平面では、矢印２８は、座椅子１２の下方に配置された器具２４に対する反作用で加えられる力を示している。

本発明によれば、器具２４は、典型的には大腿の収縮の結果として下肢によって加えられる力の方向と整列した部品に取り付けられる。患者の体重によって保証されるデバイスの不動性は、測定を容易にすることができるだけでなく、測定を正確にすることができる。

支持要素１４及び測定器具２４は、それぞれ、様々な組合せで下肢に対して配置することができる。要素１４は、肢の前方又は後方から下肢の上に載ることができ、また、測定器具２４も同じく肢の前方又は後方に位置していてもよく、引張り又は圧縮で働くことができる。したがって、デバイスは、異なる測定ニーズに適合させることができる様々な構造を提供する。以下の要素は力線に沿って配置され、且つ、力の配向に応じて以下の順序のうちの１つで互いに接触することが好ましい。
－ 測定器具、下肢（の一部）、支持要素
－ 下肢（の一部）、支持要素、測定器具

デバイス１０は、座椅子をサポートの上に取外し可能に配置するための部材３０を備えることができる。これらは、サポート上のデバイスの安定性を保証するための高さ調整可能部材３０であってもよい。更に、部材３０は、デバイスをサポート上の同じ位置に保持するための吸引カップ又はクランプであってもよい。

１つ又は複数のアーム１６は、座椅子１２に対して連結させることができ、例えば軸２３の周りに連結させることができる。図２から分かるように（図４にも適用することができるが）、アーム１６と座椅子１２の間の角度αは、デバイスの使用構成では調整可能であってもよい。所望の角度αが達成されると、アーム１６は、測定のために座椅子１２に対して不動にされる。図１及び図２は９０°の角度αを示しており、角度αは、３０°（アーム１６が座椅子の下方へ展開している位置）と１８０°（アーム１６がその前面で座椅子１２の平面内を展開している位置）の間で変更することができる。角度αの変更は、下肢の様々な位置で測定するために有用である。アーム１６は、デバイス１０の輸送構成では座椅子１２に対して折り畳むことも可能であり、これはデバイス１０の輸送を更に容易にする。この場合、角度αは０°に近くなる。

図４に示されている実施例では、患者は、右側又は左側の下肢を試験するために座椅子１２の左側又は右側に配置される。図４では、アーム１６は、とりわけ両矢印３２に従った、患者に対して横方向への並進で、座椅子１２に対して同じく移動可能であってもよい。アーム１６は、更に、左側の下肢が試験されるのか、或いは右側の下肢が試験されるのかどうかに応じて、座椅子１２の左側又は右側に配置することができる。図１及び図２では、右側の下肢又は左側の下肢を試験するために、患者を座椅子１２の左側又は右側へ移動させることも同じく可能であり、両矢印３２に従ったアーム１６の横方向の並進移動性は、図１及び図２の実例にも同じく適用することができる。

次にデバイスの動作について、患者の下肢の筋力を測定するための方法の説明に関連して説明する。方法は、上で説明したデバイス１０を提供するステップを含む。座椅子１２は、本質的に水平のサポートの上に置かれ、このサポートはテーブル又は椅子であってもよい。次に患者がデバイスの前方を見ながら座椅子１２に座り、その力を測定する患者の下肢が下肢を支持するための支持要素１４の中に配置される。次に測定器具２４によって、要素１４の高さにおける力測定値が取得される。そのために患者は、膝の下方の下肢の底部の動きをもたらす傾向がある患者の大腿を患者の前方に向かって繰返し収縮させ、且つ、解放し、したがって、要素１４を誘導する。器具２４は測定値を取得し、それらの測定値が測定処理ユニットに向けて送られる。デバイス１０を任意の場所へ輸送し、且つ、実質的に水平の任意のサポートの上に置くことができるため、方法は単純であり、座椅子１２の高さに加えられる患者の体重により、下肢によって下肢を支持するための支持要素の高さに力が加えられる際に、測定デバイスがサポートに対して実質的に不動を維持するため、測定は正確である。

患者は、患者の足が地面から離れるように座椅子１２の上に配置される。したがって、サポートは、このサポート上の座椅子１２の表面と床の間の高さが患者の膝から下の患者の下肢の長さより高くなるように選択される。そのようにすることにより、床の上をこする足による測定のゆがみを回避することができる。図２によれば、患者は、アーム１６が患者の下肢と下肢の間に位置するように配置され、図４によれば、アーム１６のうちの一方が患者の下肢と下肢の間に位置するように配置される。患者の大腿全体が座椅子１２の上に載り、また、患者の膝の後ろ側が座椅子１２の前縁１３と接触する。座椅子１２の前縁１３は、大腿の収縮の結果としての下肢による力の運動のための支持点であり、大腿の収縮は、デバイス及び患者の前方へ向かう下肢の底部の、前縁１３に載っている膝の周りの回転をもたらす。したがって、測定のための特定の追加支持点を有する必要はない。このような位置によれば座椅子１２又はサポートを調整する必要がないため、測定の再現性が得られる。更に、測定の精度を保証するために、患者は背筋をまっすぐにして座る。したがって、患者の着座位置は角度測定を保証する。座椅子１２の上に載っている大腿は水平に対して平行であり、また、胴は垂直であり、大腿及び下肢の底部の角度が保証される。

方法は、下肢を支持するための支持要素１４を筋力が測定される下肢の反対側に配置するステップを含むことができる。図１及び図２の構成では、患者の両方の下肢に対して同じ要素１４を使用することができ、したがって、要素１４は、アーム１６の、試験される下肢と対向する側に取り付けられ、また、アーム１６に沿った要素１４の高さは患者の下肢のサイズに調整される。図４では、患者は、試験される下肢が支持要素１４の前方に配置されるように座椅子１２の上に座る。更に、図１、図２、図４では、支持要素１４は、１つ又は複数のアームの横方向の並進によって筋力が測定される下肢の反対側に配置することができる。

実施される測定のタイプに応じて、座椅子１２と、下肢を支持するための支持要素１４を座椅子１２に機械的に結合する１つ又は複数のアーム１６との間の角度αを調整することができる。また、上で説明したように、支持要素１４は下肢の前方又は後方に位置していてもよく、患者は要素を前方又は後方に向かって誘導する。そのようにすることにより、他のタイプの測定を実施することができる。

この方法によれば、大腿四頭筋又は膝腱などの下肢の筋肉の疲労を測定することができる。デバイスは、大腿四頭筋又は膝腱のアセンブリの測定を保証する。

方法は、上で説明したように、下肢によって下肢を支持するための支持要素１４の高さに加えられる力を生成する電気刺激ステップを同じく含むことができる。

より詳細には、方法は以下のステップを含むことが好ましい。
－ 下肢の筋肉を異なる周波数で電気刺激するステップ。
－ 上で言及した電気刺激に応答して、下肢を支持するための支持要素１４の高さにおける下肢の力測定値を取得するステップ。
－ 上で言及した電気刺激に応答して取得された下肢の力測定値に基づいて筋肉疲労を決定するステップ。

したがって、この好ましい実施例によるデバイス１０及び方法によれば、単純で、安全で、且つ、信頼性の高い方法で筋肉の筋肉疲労を決定することができる。実際、電気刺激を使用することにより、筋肉の疲労に無関係に筋肉を刺激することができ、また、電気刺激に応答して、無意識に筋肉に力を展開させることができる。この場合、このステップは、たとえスポーツ・トレーニングの後であっても、主体を損傷の危険にさらすことなく、主体の意思に無関係に、任意の時間に実施することができる。電気刺激の回数が少なく、また、周波数が適合されているため、この方法は余計な筋肉疲労を誘導せず、したがって、あり得る既存の筋肉疲労の決定をゆがめることはない。詳細には、この決定方法を実行する前後の筋肉疲労は本質的に同じである。この方法は、電気刺激に応答して、その周波数に依存する周波数で、筋肉、延いては下肢によって展開される力の曲線を非一様にひずませるため、この方法によれば筋肉疲労を決定することができる。したがって、異なる周波数で取得された力測定値に基づいて筋肉疲労を決定することができ、例えばこれらの力測定値を比較することによって筋肉疲労を決定することができる。これは、方法が実行される文脈に無関係である、という利点を有している。詳細には、患者のためのこのような既知の標準静止曲線との比較、先行する測定及び特定の実行条件は不要である。周波数は０ｋＨｚと１ｋＨｚの間であることが好ましく、５００Ｈｚより低いことが好ましく、２００Ｈｚより低いことがより好ましい。周波数は、少なくとも１０％だけ互いに異なる第１の周波数μ及び第２の周波数μ’を含むことが好ましい。この場合、力測定値は、第１の周波数における筋肉の電気刺激に応答した、下肢を支持するための支持要素１４の高さにおける下肢の第１の力測定値Ｆ１を含み、また、第２の周波数における筋肉の電気刺激に応答した、下肢を支持するための支持要素１４の高さにおける下肢の第２の力測定値Ｆ２を含む。この場合、筋肉疲労の決定は、Ｆ１／Ｆ２比率の計算を含み、また、この比率と閾値の間の少なくとも比較に基づくことが好ましい。この閾値は、形態Ｆ（μ）／Ｆ（μ’）の閾値であってもよく、Ｆは、ある周波数におけるその筋肉の電気刺激に応答して、非疲労筋肉によって展開した、その周波数の関数としての力を表す患者独立関数である。例えばμは０Ｈｚと５０Ｈｚの間であり、１０Ｈｚと４０Ｈｚの間であることが好ましく、約２０Ｈｚであることがより好ましく、μ’は５０Ｈｚと１５０Ｈｚの間であり、９０Ｈｚと１２０Ｈｚの間であることが好ましく、約１００Ｈｚであることがより好ましく、また、閾値は５０％と１００％の間であり、７０％と９０％の間であることが好ましく、閾値は、μが約２０Ｈｚであり、また、μ’が約１００Ｈｚである場合、約８０％であることがより好ましい。これは、単純であり、また、筋肉疲労を決定するための計算を速やかに、且つ、簡単に実施することができる、という利点を有している。また、それは極めて有効である。実際、μが第２の周波数から少なくとも１０％だけ異なっているため、比率は、筋肉疲労の関数としての曲線の変形の非一様性及び非直線性によって完全に影響される。詳細には、Ｆ２は、例えばμ’＝１００Ｈｚ（又はそれより高い）場合、極めて大まかにＦ（μ’）に対応し、一方、Ｆ１は、周波数μがμ’より十分に低く、例えば１０Ｈｚと３０Ｈｚの間である場合、筋肉の疲労によって影響されるＦ（μ）からはるかに遠ざかる。したがって、Ｆ１／Ｆ２比率を閾値と比較することによって差を識別することができ、この差は、暗黙的に及び／又は明示的に決定することができる筋肉疲労を表している。

μは５０Ｈｚ未満であり、また、周波数は、第１の周波数の整数倍である２００Ｈｚ未満の周波数、好ましくはすべてのこのような周波数のファミリーを含むことが好ましい。この場合、筋肉疲労の決定は、そのファミリーの個々の周波数と、その周波数における電気刺激に応答して支持要素１４の高さで得られた力測定値とを結合する関数の離散積分の計算に基づくことができる。この離散積分は、典型的にはリーマン和に対応している。μは２０Ｈｚ未満であることが好ましく、良好な計算精度のためには１０Ｈｚ未満であることが好ましい。計算された離散積分の比較は、期待される面積値を使用して実施され、また、筋肉疲労の決定はこの比較に基づくことが好ましい。面積値は、上で言及した関数Ｆのグラフの下方の面積であってもよい。離散計算でよく知られているように、この場合、比較することにより、非疲労筋肉に対するこの理論面積と、考察中の筋肉に対するリーマン和によるその近似値との差を評価することができ、また、ファミリーにおける周波数の数及び総合一様分布により、これを基にして筋肉疲労を正確に決定することができる。

一般に、筋肉疲労は、取得された力測定値に対する１つ又は複数の計算によって（例えば２つの力の比率によって、上で言及した離散積分計算によって、及び／又はこれらの技法の組合せによって）、及び／又は少なくとも１つの期待値に対する少なくとも１つのこのような計算の比較によって決定することができる。

以上、本発明について、例証的であり、本発明を制限するものと見なしてはならない特定の実施例に関連して説明した。

一般に、本発明は、上で示され、及び／又は説明された実例に限定されないことは当業者には明らかであろう。

Claims (20)

1. 患者の下肢の筋力を測定するためのデバイス（１０）であって、
   前記患者を着座位置で受け取るための、実質的に水平のサポートの上に置かれるように適合された座椅子（１２）と、
   前記座椅子に機械的に結合されている、前記患者の前記下肢の少なくとも一部を受け取るために前記下肢を支持するための支持要素（１４）と、
   前記下肢を支持するための前記支持要素の高さに前記下肢によって加えられる力を測定するための測定器具（２４）と
   を備え、
   前記器具（２４）が、前記力の方向と整列するように配置された部品に取り付けられ、
   前記測定デバイス（１０）が、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さに前記患者の前記下肢によって力が加えられた際に、前記座椅子（１２）の高さに加えられる前記患者の体重によって、前記測定デバイスが前記サポートに対して実質的に不動を維持するように構成されている、デバイス（１０）。
2. 前記座椅子（１２）が、２つの直交軸に沿って少なくとも４０センチメートルだけ連続的に展開しているトレー（１２１）である、請求項１に記載のデバイス（１０）。
3. 前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）を前記座椅子（１２）に機械的に結合する少なくとも１つのアーム（１６）を備え、前記デバイスの使用構成において、前記支持要素（１４）を前記座椅子（１２）の平面から前記座椅子の下方にオフセットさせる、請求項１又は２に記載のデバイス（１０）。
4. 異なる下肢に適合するように、前記１つ又は複数のアーム（１６）上で調整することができる、前記下肢を支持するための単一の支持要素（１４）を備える、請求項３に記載のデバイス（１０）。
5. 前記１つ又は複数のアーム（１６）が、前記座椅子（１２）に対して横方向に並進移動することができる、請求項３又は４に記載のデバイス（１０）。
6. 前記測定器具（２４）が、前記支持要素（１４）を有する単一の部品である、請求項１から５までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
7. 前記測定器具（２４）が、ひずみゲージ又は機械式ダイナモメータである、請求項１から６までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
8. 前記測定器具（２４）が、圧縮又は引張りで働くように適合されている、請求項１から７までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
9. 前記座椅子を前記サポートの上に取外し可能に配置するための部材（３０）を更に備える、請求項１から８までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
10. 前記デバイスの使用構成において、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さに前記下肢によって加えられる前記力が、前記座椅子（１２）に対して実質的に平行であるように構成されている、請求項１から９までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
11. 前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）が前記患者の膝より下の前記下肢の一部を受け取るように適合されるように構成され、前記支持要素（１４）が、前記支持要素（１４）に寄り掛かる前記下肢の前記一部に適合するように合わされたバイト（１８）である、請求項１から１０までのいずれかに記載のデバイス（１０）。
12. 患者の下肢の筋力を測定するための方法であって、
    請求項１から１１までの一項に記載のデバイス（１０）を提供するステップと、
    実質的に水平のサポートの上に前記座椅子（１２）を置くステップと、
    前記座椅子（１２）に着座した前記患者を位置決めするステップと、
    力が測定される前記患者の下肢を、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の中に位置決めするステップと、
    前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さにおいて前記下肢の力測定値を取得するステップと
    を含む、方法。
13. 前記患者の大腿全体が、前記座椅子（１２）の上に載り、前記患者の膝の後ろ側が、前記座椅子（１２）の縁（１３）と接触し、前記患者を位置決めする前記ステップは、前記患者の足が地面から離れるようになされる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記サポートがテーブルである、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さに前記下肢によって加えられる力を生成する電気刺激ステップを更に含む、請求項１２から１４までのいずれか一項に記載の方法。
16. 前記下肢の筋肉、例えば、大腿四頭筋又は膝腱を異なる周波数で電気刺激するステップと、
    前記電気刺激に応答して、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さにおいて前記下肢の力測定値を取得するステップと、
    前記電気刺激に応答して取得された前記下肢の前記力測定値に基づいて筋肉疲労を決定するステップと
    を更に含む、請求項１２から１５までのいずれか一項に記載の方法。
17. 前記異なる周波数が、少なくとも１０％だけ互いに異なる第１の周波数及び第２の周波数を含み、前記力測定値が、前記第１の周波数における前記筋肉の前記電気刺激に応答した、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さにおける前記下肢の第１の力測定値、及び前記第２の周波数における前記筋肉の前記電気刺激に応答した、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さにおける前記下肢の第２の力測定値を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記筋肉疲労の前記決定が、前記第１の力測定値と前記第２の力測定値との間の比率の計算を含み、前記比率と閾値との少なくとも比較に基づく、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の周波数が、０Ｈｚと５０Ｈｚの間であり、前記第２の周波数が、５０Ｈｚと１５０Ｈｚの間であり、前記閾値が、５０％と１００％の間である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１の周波数が、５０Ｈｚより低く、前記異なる周波数が、２００Ｈｚより低く、且つ、前記第１の周波数の整数倍である周波数のファミリーを含み、前記筋肉疲労の前記決定が、前記周波数における前記電気刺激に応答して、前記下肢を支持するための前記支持要素（１４）の高さで取得された力測定値を、前記ファミリーの各周波数と結合する関数の離散積分の計算に基づく、請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の方法。

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