JP4073959B2 - Passive articulation apparatus and method using the same - Google Patents
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Description
発明の属する技術分野
本発明は関節を運動させる装置及び方法に関し、より詳細には患者の関節の関節可動域をより自然な状態に戻すために関節を受動的に運動させる装置及び方法に関する。
発明の背景
関節の近くの腱、軟部組織又は骨を外傷又は疾患により痛めた患者は、関節の可動性の損失を防ぐために運動計画に従うよう頻繁に助言される。この運動計画は多くの場合理学療法士又は連続的に関節を動かすための連続受動運動機械(CPM)等の複雑で高価な機械を必要とする。しかしながら、このような治療が施される時間は多くの患者にとって面倒なことである。
治療に影響するその他の問題は、多くの運動計画には患者の動機、勤勉さ及び忍耐を必要とすることである。例えば、夜間の無活動によって多くの患者は関節炎又はその他の関節硬直を起こし、作用される関節の可動域が減少することになる。結果として、このような患者は作用される関節を毎朝機械を用いずに動かしたり曲げたりするよう助言される。処方された運動プログラムは関節の可動域を自然な状態に戻すことを意図しているが、患者はしばしば、痛み、フラストレーション又は不快さのために必要な運動ができない。これが、効果的に行うためには患者の高い追従性が必要とされる機械を用いない運動治療の重大な欠点である。
従って、様々な種類の受動運動装置が利用されてきた。このような装置は一般的に嚢又は袋(pouch、bladder又はsac)等の可膨張性部材を関節に取付けて関節を曲げ及び/又は伸ばしして関節を運動させる。可膨張性部材を気体、液体又は温めた液体で周期的に膨張および収縮させて動きを引き起こす。しかしながら、このような加圧装置は、嚢の収縮中に適切な力を適用して関節を適切に運動させる為には実用的でなく効果的でない場合もある。さらに、使用中に可膨張性部材が破裂する恐れもある。
その他の従来装置では、関節はその屈曲側と伸展側に可膨張性部材を取付けて交互に曲げたり伸ばしたりされる。周期的に一方の可膨張性部材を膨張させ、同時に他方の可膨張性部材を収縮させることによって、関節は体系的に曲げられたり伸ばしたりされる。しかしながら、このようなシステムでは、効果的な治療のために適度な圧力を適用するためには可膨張性部材の膨張及び収縮を正確なタイミングで行う必要がある。
複数の可膨張性部材を用いた場合の困難性を避けるための一つの方法は、可膨張性の嚢を関節の伸展側つまり外側に配置して関節を伸ばした位置に偏向させると共にばね鋼要素を用いて関節を伸びていない位置に偏向させることである。作用的には関節は嚢を膨張させることによって伸ばされる。関節は嚢を収縮させてばね鋼要素によって曲げられた位置に戻される。しかしながら、ある患者にとっては、ばね鋼偏向要素が接続され又は取付けられた位置において、患者の関節に過度の力が加えられることとなる。さらに、関節を取り巻く組織に、より均一な圧力を与えるための力の適用を制御又は管理することは困難である。
以上の点を考慮して、可膨張性の嚢等の加圧装置を用いることなく受動的に関節を運動させる装置を提供することが望ましい。ここで装置は中立位置又は伸張位置に偏向させることができ、その偏向力が下部組織に均一に発生されるものである。
発明の簡単な説明
本発明は患者の選択された一つの関節又は複数の関節を動かしたり運動させたりする受動運動装置に関する。この装置は選択された一つの関節の位置に、又はその関節に対して適切な位置に固定され、それから患者の関節を制御された方法で動かしたり運動させるよう操作される。この受動運動装置は弾力性のあるオープンセル発泡部分と、その発泡部分を囲んで密封室を形成するフレキシブルなカバー又はケーシングとを有している。関節が、装置に対して適切な位置に配置されるように、関節位置固定手段が用いられる。例えば、発泡部分に手及び指用の穴を備えて患者の手を適切に保持したり固定できるようになっていてもよい。代替的には手袋が密封室に固定されて、又は着脱可能に取付けられて、患者の手を適切な位置に保つようになっていてもよい。患者のひじ等の他の関節が治療される適用例においては、ひじの関節に密封室を固定するためにそでが用いられてもよい。
真空ポンプであるポンプが密封室に作用的に接続され、密封室を減圧、つまり大気圧より低圧にする。例えばポンプが「入」サイクル中に、吸引の量及びタイミングを制御して密封室を減圧すると、発泡部分の弾力性に対して発泡部分の気孔が収縮し、密封室がつぶれて収縮される。密封室を収縮することによって、関節に力を及ぼし関節を第1又は中立位置、つまり完全に伸びた位置と完全に曲げた位置の間のリラックス位置、から曲げるようにする。気孔は発泡部分の全体にわたっているため、力は下部組織全体に概して均一に発生する。その後例えばポンプが「切」サイクル中に、吸引を解除すると、発泡部分の弾力性によって発泡部分が膨張して最初の位置に戻り、関節が第1位置又は中立位置に戻る。
発泡部分は、例えばスポンジなどの、オープンセル構造を有する市販されている多数のどのような素材を含んでもよい。発泡部分は吸引によって与えられていた真空状態が十分に解除又は除去された時に密封室が収縮していない位置に戻るように弾性部材を提供する。発泡部分の多孔性と弾力性は使用用途によって選択される。例えば、より小さい気孔又はセルを持つ発泡部分は、より大きな偏向力を有し、そのため特に堅い関節に施す際に好適である。逆に、より弱い力で十分な時はより圧縮性のある発泡部分が好適である。付加的に、発泡部分は二つ以上の異なる堅さを有する隣接する部分を含んでいてもよい。
発泡部分は患者個々の必要に合うように様々な大きさ及び形で提供され得る。発泡部分は、関節が中立位置つまり屈曲した位置をとっている時、関節の屈曲側つまり内側に快適に沿うように形成されている。
発泡部分を囲んで密封するカバー又はケーシングはプラスティックの薄板又はシートから形成されており、発泡部分の周りを包んで又は囲んで密封室を提供する。付加的にはカバーは発泡部分の周りをかたどって密封室を形成してもよい。カバーは、実質的に気体非浸透性で、密封されたケーシングの減圧及びその減圧を解除する間に収縮及び伸縮できるよう十分にフレキシブルであることを条件として、ポリウレタンフィルム等の様々な素材の中のどの素材から製造されてもよい。代替的には、発泡部分の外面を十分にフレキシブルな、又は実質的に気体非浸透性の物質で被覆することによって、又は発泡部分の外面の気孔を熱シーリング等で密封することによってカバーが形成される。
関節位置固定手段は、発泡部分に適切な形状にされた溝又は穴を有し、選択された関節を収納し、その関節上の位置に装置を保持する。例えば、固定手段は指又は手用の穴を発泡部分に有していてもよい。代替的には、固定手段は手袋又はミトンを有していてもよく、又はこれらの選択された部分を有していてもよい。これらは密封室に取付けられ、密封室を治療される関節に対して適切な位置に配置する。手袋又はミトンは、患者への快適さのために、綿などの多孔性素材から形成される。ひも又はベルトなどの固定手段は、患者の関節に対して装置が適切な位置に置かれるよう提供される。
吸引手段は真空ポンプの形状で提供され、密封室のカバーに流体伝達チューブによって接続されている。チューブは密封室と連結しており、密封室を減圧することができる。チューブの一端は密封室中に配置され、発泡部分に埋め込まれている。チューブの他端は密封室の外部にあり、真空ポンプと接続されている。
発泡部分を補強するために選択的に、患者の関節に対して選択された位置に一つ以上の支柱が用いられてもよい。支柱は木又はプラスチック等の適切な素材による硬直性又は半硬直性の棒で、発泡部分に埋め込まれている。支柱は発泡部分の中に配置され、関節の内側に位置して関節に対して横軸方向に延在するようになっている。支柱は支柱と平行方向の発泡部分の収縮を制限するように機能し、そのため関節が曲がる方向に対して横軸方向の関節にかかる力を減少する。このようにして支柱は支柱の周りの関節が適切に曲がるようにする。
特に堅い関節の場合、関節を元の中立位置に戻すためには発泡部分が弾力性によって元の形状に戻る際に与える力より大きい力が必要なこともある。このような場合は、別個の発泡部分を組入れた密封室が関節の両側に配置される。従って、第1密封室に封入された第1発泡部分は関節の外側つまり伸展側に配置され、第2密封室に封入された第2発泡部分は関節の内側つまり屈曲側に配置される。関節が曲がった位置又は中立位置にある時、第1密封室が吸引され、第2密封室の真空状態が解除されて、そのため第1発泡部分は収縮し、第2発泡部分は膨張して関節を伸ばす。その代りに、第2密封室が吸引され、第1密封室の真空状態が解除されると、第2発泡部分は収縮し、第1発泡部分は膨張して関節を曲げる。このような二つの密封室を用いることで関節を中立位置からより容易に曲げたり伸ばしたりできる。
本発明は患者の関節を受動的に運動させる方法にも関する。発泡部分と、発泡部分を封入して密封室を形成するケーシングとを有する装置を運動される関節に対して好ましい位置に配置する。装置は例えば関節の屈曲側つまり内側に配置されてもよい。
その後密封室を制御された速度で制御された真空度で減圧する。密封室を減圧することにより、発泡部分の気泡が所定の速度で収縮し、そのため関節に所定の力を与えて関節に所定の動きを発生させる。発泡部分が関節の内側に配置された時は、密封室を吸引することにより関節がその中立位置つまり伸びた位置から曲げられる。
発泡部分が収縮して関節が動かされた後、密封室の減圧状態が解除される。圧が大気圧に戻ると、発泡部分は元の形状及び大きさに戻る。発泡部分が膨張するにつれて関節に力が及び、関節は中立位置つまり伸びた位置に戻る。
収縮速度を制御し、適用する圧力の大きさを制御することにより各患者に最も適した方法で関節を動かすことができる。例えば、治療を始めたばかりの関節はより堅く、動かすためにはより大きい力が必要であり、そのため最初は室を吸引するのにより高い真空度が用いられる。また治療の初期段階では患者は関節を動かすのにより苦痛を感じることもあり、伴う痛みの量を最少にするためよりゆっくりした速度で動かす方が良いこともある。従って、治療の最初には高い真空度でゆっくりした間隔で減圧するのがよい。
【図面の簡単な説明】
上述した発明の簡単な説明及び以降に述べる本発明の好適な具現例の詳細な説明は以下の図面とともに読むとより一層理解される。
図1は本発明に係る、手を運動させる受動運動装置の第1の具現例の斜視図である。
図2は図1に示した装置を図1の2−2線で切断した断面図であるが、装置に差込まれる手が示されている。
図3は本発明に係る、手を運動させる受動運動装置の第2の具現例の斜視図であり、装置に差込まれる手が破線で示されている。
図4は図3に示した装置を図3の4−4線で切断した断面図である。
図5は図4に示した装置の断面図であるが、手の指が曲がった位置にある。
図6は本発明に係る、手を運動させる受動運動装置の第3の具現例の斜視図である。
図7は図6に示した装置を図6の7−7線で切断した断面図であるが、装置に差込まれる手が示されている。
図8は本発明に係る、腕を運動させる受動運動装置の第4の具現例の斜視図である。
図9は図8に示した装置の側面図であるが、腕が曲がった位置にある。
図10は本発明に係る、手を運動させる受動運動装置の第5の具現例の斜視図である。
図11は図10に示した装置を図10の11−11線で切断した断面図であるが、装置に差込まれる手が破線で示されている。
図12は本発明に係る第6の具現例の断面図であり、分割した密封室が指の関節の両側に備えられ、関節を中立位置に保っている。
図13は図12に示した装置の断面図であるが、手の指の関節が伸びた位置にある。
図14は図12に示した装置の断面図であるが、手の指の関節が曲がった位置にある。
図15は本発明に係る関節を運動させる方法の第1の具現例を示すフローチャートである。
図16は本発明に係る関節を運動させる方法の第2の具現例を示すフローチャートである。
発明の詳細な説明
図1及び図2には、手を運動させる受動運動装置20が示されている。装置20は、特に右手の5本の指を運動させるのに適している。
装置20は、一般に円筒状のオープンセル発泡部分26を有している。この発泡部分は、通常の形状から容易に圧縮でき、十分な弾力性を有していて圧縮した後も元の通常位置に膨張される。発泡部分26の内表面に直接形成されており、一般的に番号30で示される手支えによって、患者の右手19が装置20の発泡部分中の位置に支えられている。手支え30は、窪み38と、発泡部分26の外表面の窪み38から発泡部分26の内表面まで伸長している指用の穴31a〜31eを有している。各指の穴31a〜31eは、各指を中立位置で収納できるような大きさで配置されている。親指以外の4本の指の穴31a〜31dの口にある外部開口32a〜32dは発泡部分26の長さ方向に沿って実質的に一直線に並んでいる。さらに、指の穴31a〜31dは一般的に、発泡部分26の内部への細い正確な軌跡に沿って互いに平行に延在しており、患者の指が中立位置に保たれている時、指の穴31a〜31d中で快適に支えられるようになっている。その結果、指の穴31a〜31dは使用者の右手19の人差し指、中指、薬指、及び小指をそれぞれぴったりとするよう快適に受け入れる。親指の穴31eは、使用者の右手19の親指をぴったりと受け入れるために、その他の指の穴31a〜31dから外れた位置にある。発泡部分の外周の窪み38は、使用者の指が適切な指の穴31a〜31eに差込まれ、リラックスしてしっかり支えられた位置にある時、使用者の手の手のひらに合うように形成されている。
フレキシブルな、流体非浸透性のカバー又はケーシング21が発泡部分26の表面全体に渡って提供されており、効果的に発泡部分26を囲んで密封し、密封室22を形成している。従って、ケーシング21は指の穴31a〜31eに沿うようになっており、ケーシング21によって形成された密封を保ったまま使用者の指が指の穴31a〜31eに収納されるようになっている。カバー又はケーシング21は真空源42による吸引が行われる間及び吸引されない間の発泡部分26の収縮及び膨張に合わせて収縮及び伸張できるよう十分にフレキシブルでなければならない。カバー26は密封室を密封した状態に保つように、十分に気体非浸透性でなければならない。
一般的に番号42で示される真空源は、真空ポンプ46と、先端44及び末端45を持つ流体伝達チューブ43とを有しており、密封室22の圧を大気圧より低くすることができる。チューブ43の先端44はケーシング21を突き切って発泡部分26中に延在している。チューブ43の先端44は円筒状の発泡部分26の中心線に沿って埋め込まれていてもよい。チューブ43は密封室22の密封性を保つようにしてケーシング21を通過する。従って、チューブ43はチューブ43がケーシング21を通過する開口部において、ケーシング21に対して密封されていなければならない。チューブ43の末端45は、真空ポンプ46に接続されており、真空ポンプ46の吸引口は密封室と作用的に接続されるようになっている。チューブの先端44の発泡部分26に埋め込まれた部分は、長さ方向に沿って複数の開口が施されており、発泡部分の収縮を促進する。
手を正確に運動させるための、本発明に係る装置120の第2の具現例が図3〜5に示されている。一般的に長方形立体形状である発泡部分126が提供される。発泡部分126の上表面127は本質的に平面であるが、下表面129は窪んだ状態又は引っ込んだ状態で輪郭付けられている。結果として、発泡部分126の長さ方向軸と直交するように断面化された断面積は、発泡部分126の長さに沿って変化する。発泡部分126の長さに沿った断面スライスの断面積が大きければ大きいほど、その位置での発泡部分126の堅さは堅くなる。言い換えれば、発泡部分126の厚さが、窪み部分で薄くなると発泡部分126の堅さが堅くなくなる。図3〜5に示されているように、発泡部分126の窪み部分は一般的に指の関節の下に位置する。付加的には手の指先の下にある発泡部分の厚さは手のひらの下にある発泡部分の厚さよりも薄い。発泡部分126を輪郭付けることによって発泡部分を収縮させた時に指の先を曲げやすくできる。発泡部分の厚さの位置と量を調整することによって装置120は運動される関節の周りの異なる部位に異なる強さの偏向力と復元力を与えるように設計できる。例えば図4に示したように、発泡部分126の指の関節の下の部分は、密封室122が真空にされる時に関節が曲がりやすいように最も薄くなっていてもよい。
発泡部分126は全体がフレキシブルなカバー又はケーシング121に包まれて密封されており、発泡部分126が含まれる密封された室を提供している。カバー121は内部の発泡部分126が収縮及び膨張する時でも密封室122を保つために、十分にフレキシブルで一般的に気体非浸透性でなければならない。
使用者の手119を装置120に対して適切に配置されるように、一般に番号130で示される手支えが提供される。この目的のために、発泡部分126の上表面に沿ってケーシング121の外表面に手袋133が取り付けられている。手袋133の後ろ部分は取り外せるように、又は細長く開くようになっており、使用者の手119が手袋133内に配置されやすいようになっている。さらに、ひも134が手袋133に取付けられており、使用者の手が確実に手袋133内に保持されるようになっている。図3〜5に示されているように、ひも134はホック部分とループ部分を有しており、それによってひもがしっかりと締められ、治療中に患者の手を固定することができる。
真空源142もまた提供される。真空源142は図1及び図2で示された第1の具現例において記載された真空源42と本質的に同一である。従って、真空ポンプ146は流体伝達チューブ143を介して密封室122と接続されている。
図3〜図5に示された装置120はまた、木又はプラスチック等の硬直素材又は半硬直素材から造られた細長い管状の棒又はディスク形状の二つの支柱148を有し、その支柱は一般的に指の関節の曲げ方向に対して横軸方向にはめ込まれている。支柱148は一般的に発泡部分126の幅方向にかかっている。この支柱148は密封室122が減圧されて発泡部分126が収縮する時に関節の曲げ方向に対して横軸方向の発泡部分126の収縮が最少となるように働く。支柱148は発泡部分126中の好ましい位置に設置され得る。例えば、支柱148は治療される関節の直接の真下、又は治療される関節と反対側に位置するように発泡部分126中に配置されてもよい。図3〜図5に示したように、支柱148は関節の反対側と、発泡部分126の下表面129の引っ込んだ窪みの反対側に配置されており、発泡部分126が関節の下の窪み部分で曲がりやすいようになっている。減圧中に発泡部分が曲がる位置を制御することによって、装置120が関節を適切に曲げるのにより効果的に機能する。
手219を運動させるための、本発明に係る装置220の第3の具現例が図6及び7に示されている。装置220は装置120に類似している。しかしながら装置220の手支え230は装置220の発泡部分226の上表面に形成された、手の形をした窪み又は凹所231によって提供される。窪み231は一般的に手の形に適合するように形成されており、窪み231中に使用者の手219が快適に支えられるようになっている。使用者の手219が窪み231に配置される時、その手219の上に置かれるようにカバーフラップ235が提供されている。指先保持口228が、発泡部分226の上表面227から使用者の指先の上にかけて延在しており、使用者の手219を装置220中の位置に保持するようになっている。この保持口228は使用者の指先を包む為の指先穴229を形成している。フック−ループ閉鎖パッチ236がカバーフラップ235の端に付けられている。フック−ループ閉鎖ひも238が協動する下部フラップ239に付けられており、閉鎖パッチ236と係合して治療中に患者の手219に装置を固定するようになっている。装置220はチューブ243によって真空ポンプ246に接続されており、真空源242を提供している。
本発明に係る装置320の第4の具現例が図8及び図9に示されている。装置320はひじ又はひざの運動に用いられるよう設計されている。従って、装置320は治療される関節の屈曲側つまり内側に沿って合うように形成され、密封された発泡部分326を含んでいる。一般的に番号330で示される装置320の関節支えはフレキシブルなそで336によって提供され、一般的に密封された発泡部分326を患者の関節の位置に固定するよう機能する。そで336は管状のそで又は素材の平面部分であって、関節に巻くことができて閉鎖ひも334で関節位置に固定できるようになっている。この目的のためにフック−ループ閉鎖ひも334がそでに付けられており、発泡部分326が関節に対して適切な位置になるよう開放可能に固定する。そで336は発泡部分が膨張した、つまり収縮していない形状の時関節の周りにぴったり合うよう伸張でき、真空ポンプ346からチューブ343を介して包まれた発泡部分326が吸引されて収縮する時もその位置を保てるよう十分弾力性がある伸縮自在の布地等の素材から製造されることが好ましい。吸引されると発泡部分326は収縮して図9に示すようにひじが曲がる。吸引が除去されると発泡部分326は膨張して図8に示すようにひじが伸びて中立位置になる。
手を運動させるための、本発明に係る装置420の第5の具現例が図10及び11に示されている。図1及び2に示された具現例と同様に、装置420は円柱状の発泡部分426を有している。しかしながら、発泡部分426の直径は使用者が発泡部分426を彼又は彼女の手419で掴めるように選択されている。密封ケーシング又はカバーによって発泡部分426が包み込まれ、密封室422を提供している。
一般的に番号430で示される手支えは使用者の手419を固定するように提供される。手支え430はカバー412の外表面に取付けられた複数の粘着性のストリップを含んでいる。図10及び11に示した具現例では、粘着性ストリップはフック−ループ閉鎖ストリップ437aの形状で、円柱状の発泡部分426の外周の外部に沿って平行に延在する縦長のストリップである。閉鎖ストリップ437aは発泡部分426の中心軸に平行に位置し、発泡部分426の外周に位置を隔てて沿っている。手袋433には、指部分及び手のひら部分の内側に沿って、閉鎖ストリップ437aに一致するフック−ループ閉鎖部437bが取付けられている。従って、使用者が彼又は彼女の手419を手袋433に差込み発泡部分426を掴むと、手袋の握る面のフック−ループ閉鎖部437bは発泡部分426の閉鎖ストリップ437aと接し、手袋をした使用者の手を密封された発泡部分426に脱着可能に固定する。
作用において、装置20、120、220、320及び420は本質的に同じ方法で用いられる。装置20、120、220、320及び420を用いて受動的に関節を運動させる方法は図15に示されている。まず、ステップ50において、特定の装置20、120、220、320又は420が運動される関節に対して適切な箇所に設置される。
装置20、120、220、320又は420が一旦関節に対して適切に配置されると、ステップ55において、密封室22、122、222、322又は422は真空状態にされ、密封室22、122、222、322又は422は大気圧より低い圧に減圧される。この減圧によって発泡部分26、126、226、326又は426の気泡は収縮され、各発泡部分は収縮されて関節に力を及ぼし関節を曲げる。
関節が曲がると、ステップ57において、密封室22、122、222、322又は422の真空状態が解放される。密封室22、122、222、322又は422の圧が大気圧に戻ると、発泡部分26、126、226、326又は426の気泡が膨張し、各発泡部分は膨張されて関節に力を及ぼし関節は最初の位置、つまり中立位置に戻る。
ステップ59において、関節の運動を続けるかどうかが決定される。関節の運動をさらに続ける場合はこの方法はステップ55に戻る。しかしながら、関節の運動を続けないのであれば、方法はステップ56で終了する。
手を運動させるための、本発明に係る装置520の第6の具現例が図12〜14に示されている。この装置520は二つの発泡部分526a及び526bを有している。発泡部分526a及び526bはそれぞれカバー521a及び521bによって密封されており、そのため二つの密封室522a及び522bを形成している。
各密封室522a及び522bはチューブ543a及び543bを介して一つの真空ポンプ又は複数のポンプに接続されている。従って、各密封室522a及び522bに別個に減圧され、減圧状態を保持し、又は減圧状態を解除されるようになっている。
支柱548a〜548dが発泡部分526a及び526bに備えられている。より詳しくは、支柱548a及び548bは第1発泡部分526aに、支柱548c及び548dは第2発泡部分526bに埋め込まれている。支柱548a〜548dは一般的に各発泡部分の幅方向にかかっており、一般的に曲げ方向に対して横軸方向に位置して泡の収縮を制限し、そのため関節の曲げ方向に対して横軸方向の動きを制限するようになっている。
作用においては、装置520を用いて受動的に関節を運動させる方法は図16に示されている。ステップ150において、運動される関節が、関節の伸展側つまり外側に第1密封室522aの第1発泡部分526aが配置され、関節の屈曲側つまり内側に第2密封室522bの第2発泡部分526bが配置されるように装置520中に設置される。ここでは、関節は図12に示したように中立位置であることが好ましい。
装置520が関節に対して設置されると、ステップ155aにおいて第1密封室522aが吸引され、第1密封室522aの圧力を大気圧より低くする。この減圧によって第1発泡部分526aの気孔が収縮され、そのため第1発泡部分526aを収縮して関節に力を及ぼし図13に示したように関節を伸張する。
関節が伸張された後、ステップ157aにおいて、第1密封室522aの圧力を大気圧に戻す。第1密封室522aの圧力が大気圧に戻ると、第1発泡部分526aの気孔は膨張してそのため第1発泡部分526aが膨張して関節に力を及ぼし、関節は図12に示したように中立位置に戻る。
次にステップ155bにおいて第2密封室522bが吸引され、そのため第2密封室522bの圧力を大気圧より低くする。この減圧によって第2発泡部分526bの気泡が収縮され、そのため第2発泡部分526bが収縮して関節に力を及ぼし図14に示したように関節が曲がる。
関節が曲げられた後、ステップ157bにおいて、第2密封室522bの圧力を大気圧に戻す。第2密封室522bの圧力が大気圧に戻ると、第2発泡部分526bの気孔は膨張して、そのため第2発泡部分526bが膨張して関節に力を及ぼし、関節は図12に示したように中立位置に戻る。
この過程は適切な時間続けられ、関節を運動させる。ステップ159において、関節の運動を続けるかどうかを決定する。関節をさらに運動させる場合は、方法はステップ155aに戻る。一方関節の運動をさらに続けないのであれば、方法はステップ161で終了する。第1及び第2密封室に対する減圧はもちろん、時間及び強さで制御され、患者の関節に制御された運動環境を与えるようになっている。例えば、第1密封室を減圧する強さは第2密封室を減圧する強さと異なっていてもよい。実際、同じ密封室であっても適用する減圧強度が異なると、異なる結果を与える。さらに、選択された間隔で減圧し、それを解除させるようにしてもよい。例えば、一方の室が選択された間隔で減圧されている間にもう一方の室が減圧されてもよい。付加的には、発泡部分の弾力性及び堅さは各患者ごとに望ましい受動運動プログラムを選択された時間行えるように選択できる。
例
本発明に係る受動運動装置が患者の右手及び左手の運動を行うために用いられた。患者は、両手に全幅火傷を負っており、この傷は中間層皮膚移植によって治療された。患者の治療には図3〜5に示した具現例と同様の受動運動装置を用いた。この装置で48時間治療を行い、その前後の各人差し指、中指、薬指及び小
指の中手指関節(MCP)、近位指関節(PIP)及び遠位指関節(DIP)の関節可動域(相対)を測定した。その結果を表1に示している。
表1の結果から、関節可動域の平均変化率(変化%)は約20%と決定される。変化%とは、治療後の可動域から治療前の可動域を減じ、それを治療前の可動域で割り、100%を乗じたものである。従って、受動運動装置による治療は作用された関節の可動域を実質的に改良した。
この発明の広範の発明概念に外れることなく上述の具現例に変更及び修正を加えることができることは当業者には明確であると思われる。それゆえ、本発明はここで示された特定の具現例に限られず、請求の範囲に記載された発明の範囲と精神に反することのない全ての変更及び修正を含むものと考える。 TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for moving a joint, and more particularly to an apparatus and method for passively moving a joint to return the range of motion of a patient's joint to a more natural state.
Background of the Invention
Patients whose trauma or disease hurts tendons, soft tissues or bones near the joint are frequently advised to follow an exercise plan to prevent loss of joint mobility. This motion plan often requires complex and expensive machines such as physical therapists or continuous passive motion machines (CPM) to continuously move the joints. However, the time for such treatment is troublesome for many patients.
Another problem that affects treatment is that many exercise plans require patient motivation, hard work and patience. For example, night inactivity causes many patients to experience arthritis or other joint stiffness, reducing the range of motion of the affected joint. As a result, such patients are advised to move and bend the affected joints every morning without using a machine. Although prescribed exercise programs are intended to return the range of motion of the joint to a natural state, patients often do not have the necessary exercise due to pain, frustration or discomfort. This is a serious drawback of exercise therapy that does not use a machine that requires high patient compliance to be effective.
Accordingly, various types of passive exercise devices have been utilized. Such devices typically attach an inflatable member, such as a pouch, bladder, or sac, to the joint to bend and / or extend the joint to move the joint. The inflatable member is periodically expanded and contracted with a gas, liquid or warmed liquid to cause movement. However, such a pressurizing device may not be practical and effective for applying the appropriate force during contraction of the sac to move the joint appropriately. In addition, the inflatable member may burst during use.
In other conventional devices, the joint is bent or stretched alternately by attaching inflatable members to the bending side and the extending side. By periodically inflating one inflatable member and simultaneously shrinking the other inflatable member, the joint is systematically bent and stretched. However, in such a system, in order to apply an appropriate pressure for effective treatment, the inflatable member needs to be expanded and contracted at an accurate timing.
One way to avoid the difficulties when using multiple inflatable members is to place an inflatable sac on the extension side or outside of the joint to deflect the joint to the extended position and spring steel elements Is used to deflect the joint to a position where it is not extended. In effect, the joint is extended by inflating the capsule. The joint is retracted to the position bent by the spring steel element by contracting the capsule. However, for some patients, excessive force is applied to the patient's joint at the position where the spring steel deflection element is connected or attached. Furthermore, it is difficult to control or manage the application of force to apply more uniform pressure to the tissue surrounding the joint.
In view of the above points, it is desirable to provide a device that passively moves a joint without using a pressurizing device such as an inflatable sac. Here, the device can be deflected to a neutral position or an extended position, and the deflection force is uniformly generated in the underlying tissue.
BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a passive motion apparatus that moves or moves a selected joint or joints of a patient. The device is fixed at a selected joint position or at an appropriate position relative to that joint, and then manipulated to move and move the patient's joint in a controlled manner. The passive motion device has a resilient open cell foam portion and a flexible cover or casing surrounding the foam portion to form a sealed chamber. A joint position fixing means is used so that the joint is placed at an appropriate position with respect to the apparatus. For example, the foamed portion may be provided with a hand and finger hole so that the patient's hand can be appropriately held or fixed. Alternatively, the glove may be secured to the sealed chamber or removably attached to keep the patient's hand in place. In applications where other joints such as the patient's elbow are treated, a sleeve may be used to secure the sealed chamber to the elbow joint.
A pump, which is a vacuum pump, is operatively connected to the sealed chamber and depressurizes, that is, lower than atmospheric pressure. For example, when the pump depressurizes the sealed chamber by controlling the amount and timing of suction during an “on” cycle, the pores of the foamed portion contract against the elasticity of the foamed portion, and the sealed chamber collapses and contracts. By contracting the sealed chamber, a force is exerted on the joint to cause the joint to bend from a first or neutral position, ie, a relaxed position between a fully extended position and a fully bent position. Since the pores span the entire foamed portion, the force is generally uniformly generated throughout the underlying tissue. Thereafter, for example, when the pump releases suction during the “off” cycle, the foamed portion expands due to the elasticity of the foamed portion and returns to the initial position, and the joint returns to the first position or the neutral position.
The foamed portion may include any number of commercially available materials having an open cell structure, such as a sponge. The foamed portion provides an elastic member so that the sealed chamber returns to a non-contracted position when the vacuum applied by suction is fully released or removed. The porosity and elasticity of the foamed part are selected according to the intended use. For example, foamed portions with smaller pores or cells have a greater deflection force and are therefore suitable when applied to particularly stiff joints. Conversely, when a weaker force is sufficient, a more compressible foamed part is preferred. In addition, the foamed portion may include adjacent portions having two or more different stiffnesses.
The foamed portion can be provided in a variety of sizes and shapes to suit individual patient needs. The foamed portion is formed so as to be comfortably along the bending side, that is, the inside, of the joint when the joint is in a neutral position, that is, a bent position.
The cover or casing that surrounds and seals the foamed portion is formed from a plastic sheet or sheet, and encloses or surrounds the foamed portion to provide a sealed chamber. In addition, the cover may be formed around the foamed portion to form a sealed chamber. The cover is made of various materials such as polyurethane film, provided that it is substantially gas-impermeable and flexible enough to allow the casing to be depressurized and to contract and expand while releasing the depressurization. It may be manufactured from any material. Alternatively, the cover is formed by coating the outer surface of the foamed part with a sufficiently flexible or substantially gas-impermeable material, or by sealing the pores on the outer surface of the foamed part with heat sealing or the like. Is done.
The joint position fixing means has a suitably shaped groove or hole in the foamed portion to house the selected joint and hold the device in position on that joint. For example, the fixing means may have a finger or hand hole in the foamed portion. Alternatively, the securing means may comprise gloves or mittens, or may have selected portions thereof. These are attached to the sealed chamber and place the sealed chamber in an appropriate position relative to the joint to be treated. The gloves or mittens are formed from a porous material such as cotton for patient comfort. Fixing means such as laces or belts are provided so that the device is placed in an appropriate position relative to the patient's joint.
The suction means is provided in the form of a vacuum pump and is connected to the cover of the sealed chamber by a fluid transmission tube. The tube is connected to the sealed chamber, and the sealed chamber can be depressurized. One end of the tube is placed in a sealed chamber and embedded in the foamed portion. The other end of the tube is outside the sealed chamber and is connected to a vacuum pump.
Optionally, one or more struts may be used at selected locations relative to the patient's joint to reinforce the foamed portion. The struts are rigid or semi-rigid bars made of a suitable material such as wood or plastic and are embedded in the foamed part. The support column is disposed in the foamed portion, and is positioned inside the joint and extends in the horizontal axis direction with respect to the joint. The struts function to limit the shrinkage of the foamed portion in the direction parallel to the struts, thus reducing the force applied to the joint in the transverse direction relative to the direction in which the joint bends. In this way, the struts allow the joints around the struts to bend properly.
In particular, in the case of a rigid joint, a force larger than the force applied when the foamed portion returns to the original shape due to elasticity may be required to return the joint to the original neutral position. In such a case, sealed chambers incorporating separate foamed portions are placed on both sides of the joint. Accordingly, the first foamed portion enclosed in the first sealed chamber is disposed outside the joint, that is, on the extension side, and the second foamed portion sealed in the second sealed chamber is disposed on the inside, ie, the bent side of the joint. When the joint is in a bent or neutral position, the first sealed chamber is aspirated and the vacuum state of the second sealed chamber is released, so that the first foamed portion contracts and the second foamed portion expands and the joint expands. Stretch out. Instead, when the second sealed chamber is aspirated and the vacuum state of the first sealed chamber is released, the second foamed portion contracts and the first foamed portion expands to bend the joint. By using such two sealed chambers, the joint can be bent and extended more easily from the neutral position.
The present invention also relates to a method for passively exercising a patient's joint. A device having a foamed part and a casing enclosing the foamed part to form a sealed chamber is placed in a preferred position relative to the joint to be moved. The device may be arranged, for example, on the bending side or inside of the joint.
The sealed chamber is then depressurized with a controlled vacuum at a controlled rate. By depressurizing the sealed chamber, the bubbles in the foamed portion contract at a predetermined speed, and therefore, a predetermined force is applied to the joint to generate a predetermined movement in the joint. When the foamed portion is placed inside the joint, the joint is bent from its neutral or extended position by sucking the sealed chamber.
After the foamed portion contracts and the joint is moved, the decompressed state of the sealed chamber is released. When the pressure returns to atmospheric pressure, the foamed portion returns to its original shape and size. As the foamed portion expands, force is applied to the joint and the joint returns to the neutral or extended position.
By controlling the rate of contraction and controlling the amount of pressure applied, the joint can be moved in a manner most suitable for each patient. For example, a joint that has just started treatment is stiffer and requires more force to move, so a higher vacuum is initially used to aspirate the chamber. Also, in the early stages of treatment, the patient may feel more painful as the joint is moved, and it may be better to move at a slower rate to minimize the amount of pain involved. Therefore, at the beginning of treatment, it is better to depressurize with a high degree of vacuum at slow intervals.
[Brief description of the drawings]
The foregoing brief description of the invention and the detailed description of the preferred embodiment of the invention set forth below will be better understood when read in conjunction with the following drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a passive exercise device for exercising a hand according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 1 taken along line 2-2 of FIG. 1, but shows a hand inserted into the apparatus.
FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of the passive exercise device for exercising the hand according to the present invention, and the hand inserted into the device is indicated by a broken line.
4 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 3 taken along line 4-4 of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 4, but with the fingers of the hand bent.
FIG. 6 is a perspective view of a third embodiment of the passive exercise device for exercising the hand according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 6 taken along line 7-7 in FIG. 6, but shows a hand inserted into the device.
FIG. 8 is a perspective view of a fourth embodiment of a passive exercise device for moving an arm according to the present invention.
FIG. 9 is a side view of the apparatus shown in FIG. 8, but with the arm bent.
FIG. 10 is a perspective view of a fifth embodiment of the passive exercise device for exercising the hand according to the present invention.
11 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 10 taken along line 11-11 in FIG. 10, but the hand inserted into the apparatus is indicated by a broken line.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a sixth embodiment according to the present invention, in which divided sealing chambers are provided on both sides of the finger joint to keep the joint in a neutral position.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 12, but with the finger joints extended.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 12, but in a position where the finger joints are bent.
FIG. 15 is a flowchart showing a first embodiment of a method for moving a joint according to the present invention.
FIG. 16 is a flowchart showing a second embodiment of the method for moving a joint according to the present invention.
Detailed Description of the Invention
1 and 2 show a
The
A flexible, fluid impermeable cover or
A vacuum source generally indicated by reference numeral 42 includes a
A second embodiment of the
The foamed
In order to properly position the user's
A
The
A third embodiment of the
A fourth embodiment of the
A fifth embodiment of the
A hand support, generally designated 430, is provided to secure the user's
In operation, the
Once the
If the joint bends, in step 57, the vacuum of the sealed
In
A sixth embodiment of the
Each sealed
In operation, a method for passively moving a joint using the
When the
After the joint is extended, in step 157a, the pressure in the first sealed chamber 522a is returned to atmospheric pressure. When the pressure in the first sealed chamber 522a returns to atmospheric pressure, the pores of the first foamed
Next, in step 155b, the second sealed
After the joint is bent, in
This process is continued for an appropriate amount of time to move the joints. In
Example
A passive exercise device according to the present invention was used to exercise the right and left hands of a patient. The patient suffered full width burns on both hands, and the wound was treated with an intermediate skin graft. For the treatment of the patient, the same passive exercise device as the embodiment shown in FIGS. This device is used for 48 hours of treatment, and each index finger, middle finger, ring finger, and small finger
The range of motion (relative) of the metacarpal joint (MCP), proximal finger joint (PIP), and distal finger joint (DIP) of the finger was measured. The results are shown in Table 1.
From the results in Table 1, the average rate of change (% change) of the range of motion is determined to be about 20%. % Change is obtained by subtracting the range of motion before treatment from the range of motion after treatment, dividing it by the range of motion before treatment, and multiplying by 100%. Thus, treatment with a passive exercise device substantially improved the range of motion of the affected joint.
It will be apparent to those skilled in the art that changes and modifications may be made to the embodiments described without departing from the broad inventive concepts of the invention. Thus, the present invention is not limited to the specific embodiments shown herein, but is intended to include all changes and modifications that do not depart from the scope and spirit of the claimed invention.
Claims (27)
a.発泡部分と、
b.前記発泡部分の周囲に密封室を形成するために前記発泡部分を封入するケーシングであって、選択的に前記密封室への減圧及び該減圧を解除するために、前記関節を予め定められた位置から選択された位置に向かって動かすために前記発泡部分を収縮させるために前記密封室を減圧し、前記関節を前記予め定められた位置に戻し前記発泡部分を膨張可能とするために前記密封室の減圧を解除するポンプが作用的に接続されるケーシングと、
c.前記関節を受動運動装置に対して位置決めする関節位置決め手段と、を備えることを特徴とする受動運動装置。A passive exercise device for moving a patient's joint having a flexion side and an extension side ,
a. A foamed part;
b. A casing that encloses the foamed portion to form a sealed chamber around the foamed portion, wherein the joint is pre-determined at a predetermined position for selectively depressurizing and releasing the depressurized chamber. The sealed chamber is depressurized to cause the foamed portion to contract to move toward a selected position, and the joint is returned to the predetermined position to allow the foamed portion to expand. A casing to which a pump for releasing the decompression is operatively connected;
c. And a joint positioning means for positioning the joint with respect to the passive motion apparatus.
a.前記関節の前記伸展側に合うよう形成された第1発泡部分と、
b.前記関節の前記屈曲側に合うよう形成された第2発泡部分と、
c.前記第1発泡部分を封入して第1密封室とする第1ケーシングと、
d.前記第2発泡部分を封入して第2密封室とする第2ケーシングと、
e.前記関節の位置を前記第1及び第2密封室に対して定める関節位置固定手段であって、前記第1及び第2密封室が、前記関節を制御可能に動かすために前記第1及び前記第2発泡部分を選択的に収縮及び膨張させるために、前記第1及び第2密封室の減圧及び該減圧の解除のためのポンプに個別に作用的に接続されている受動運動装置。A passive exercise device for moving a patient's joint having a flexion side and an extension side ,
a. A first foamed portion formed to fit the extended side of the joint;
b. A second foamed portion formed to fit the bent side of the joint;
c. A first casing enclosing the first foamed portion to form a first sealed chamber;
d. A second casing enclosing the second foamed portion to form a second sealed chamber;
e. A joint position fixing means for determining a position of the joint relative to the first and second sealed chambers, wherein the first and second sealed chambers controllably move the joint. 2. A passive motion device operatively connected individually to a pressure reducing and releasing pressure of the first and second sealed chambers to selectively contract and expand the foamed portion .
前記関節を予め定められた位置から選択された位置に向かって動かすために前記発泡部分を収縮させるために前記密封室を減圧し、前記関節を前記予め定められた位置に戻し前記発泡部分を膨張可能とするために前記密封室の減圧を解除するポンプを備える請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の受動運動装置。Depressurizing the sealed chamber to contract the foam portion to move the joint from a predetermined position toward a selected position, returning the joint to the predetermined position, and expanding the foam portion The passive exercise device according to any one of claims 1 to 12, further comprising a pump for releasing the pressure reduction of the sealed chamber in order to make it possible.
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