JPH02503274A - 脚部にかかる負荷をモニターする装置 - Google Patents

脚部にかかる負荷をモニターする装置

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JPH02503274A JP63503670A JP50367088A JPH02503274A JP H02503274 A JPH02503274 A JP H02503274A JP 63503670 A JP63503670 A JP 63503670A JP 50367088 A JP50367088 A JP 50367088A JP H02503274 A JPH02503274 A JP H02503274A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 r身体部分にかかる負荷をモニターするのに適した装置1本発明は脚部の運動部 位のような身体部分にかかる負荷をモニターするのに適した装置に関するもので あり、該装置は負荷パラメーターを測定するための測定装置ならびに該測定装置 から送られる測定データを入力されるところの携帯用コードレス電子ユニットを 有しており、さらにtxt子ユニットは負荷参照範囲を入力するところの入力装 置から構成されている。同様に該電子ユニットに具備されているのは計算装置お よび表示装置であり、特に該表示装置は前記負荷参照範囲からの超過の信号を表 示するものとして使用される。
身体部分にかかる負荷を局部的に取り除くことは、整形外科患者および事故の被 害者を治療する際に重要な役割を果たすものである。関節の挫傷や打撲傷、圧迫 、骨折、靭帯や膣の損傷、運動部位の炎症、これら身体部分の損耗、および人工 関節の形成においては、処置の一環として該罹患身体部分にかかる負荷を一週間 あるいは一箇月間、局部的に取り除く必要がある。このような症例では治癒を速 めるために、局所的な負荷範囲を正確に維持しなければならない、また一方では 過度の負荷を取り除く必要があり、最適治癒過程に要する機械的刺激を促すため に最少負荷レベルを維持しなければならない、治療期間中は限定的に負荷参照範 囲を増加することが可能である。
上記タイプの装置は、現在市場に流通しており、またFrankfurt a− Mainに所在のHarald Haberman Co、+整形技術部門発行 のパンフレット「圧力センサーおよび聴覚フィードバックを備えたEDARイン サート (EDARIn5ert with PressureSensor  and Acoustic Feedback) Jに記載されている。従来の 電池駆動による装置は、圧力センサーを存する足底インサートという形態による 測定ユニットを有していた。この装置は測定データがあらかじめ設定した参照範 囲内にあるときは低音を、この参照範囲を超過したときは高音を発するというも のである。
たとえば、松葉杖に依存する愚者では、万が−、担当医師によって設定された負 荷よりも大きい負荷が運動部位にかがっている場合には音響的に警告が発せられ る。つまり、比較的低音が発せられておれば該患者の運動部位に適当な負荷がが がっているものとして安心できるのである。
本発明の目的は上述の従来の負荷モニター装置にさらに改良を加えることにより 、長期にわたる連続負荷モニターを可能にし、同時に患者の負荷状態をより正確 に測定することである。
この目的は本発明による装置で達成される。すなわち、そのデータ解析ユニット はマイクロプロセッサおよびデータ保存区域を特徴としており、ここに測定ユニ ットで得られたデータならびに負荷動向の基礎を形成する解析データが入力でき る。負荷参照範囲および解析データ参照値は、入力装置から該保存区域に入力で きる。経時的負荷変動と参照範囲との関係はマイクロプロセッサによって計算で き、こうして得られた比較データは保存が可能である。さらに、表示装置はこの 保存機能と同時に機能するように設計されており、および/または負荷動向に間 する保存データは読み出し装置によって読み出し可能である。
本発明による装置は評価のために用いる測定負荷パラメーターに関するデータの みならず、このような生データから得られた解析データを示すものである。これ により負荷推移がより正確になり、治療時間のより適確な設定が可能になるとい う実務的な効果が生じて(る、たとえば、過剰負荷が長時間であれば過剰負荷の 間隔が短い場合よりも負荷の代償的減少が異なってくる。他方で、測定データが 豊富であれば有効な解析データの取得が可能となるので一定量のデータの保存が でき、必要であれば適当な解析データ参照範囲との比較ができ、生データ量に関 しての縮小が可能になる。この装置は記憶空間ならびにマイクロプロセッサの操 作時間双方の減少を可能にするものである。
該表示装置は患者自身の負荷動向をモニターせしむるものであり、これは本発明 による装置によって供与された第一フィードバック手段であるところの負荷参照 範囲を超過した場合に該愚者に警告を与えるところの音響信号の使用を示唆する ものである。
データ記憶装置は生データあるいはマイクロプロセッサによって選択された生デ ータの一部をマイクロプロセッサ内で作成された解析データとともに、瞬時負荷 価または実際の負荷値として保存するものである。これにより、実際の負荷値と 適当な参照範囲との関係を確立することができる。同様にこのデータ記憶装置は 、得られた比較データを保存することができる。この保存データをすべて、ある いは選択されたデータ、特に生データおよび解析データならびに前記比較データ のみを取り出すことによって、患者の一定時間中の負荷動向を正確に記録できる 。この装置は愚者が夕刻に自己の負荷動向をモニターすることを可能とし、これ によって以後の数日間の負荷動向を変更できるようにするところの第二のフィー ドバック系を構成するものである。医師が初診時に患者の負荷動向を診察・診断 できれば該患者の回復の見込みは高くなり、治療計画を効果的に立本でき、さら に正確な医務手続きがとれる。患者の負荷動向に応じて負荷参照範囲は以後、や や上昇するか、あるいは全く変化しない、この機構は第三フィードバック系にな る。したがって、最適な治療計画が立本され、これが最適な治癒過程を進める要 因となる。
この測定負荷パラメーターは好ましくは負荷力とする。適当な負荷パラメーター としては、部位特定力、すなわち圧力、引っ張り力、剪断力あるいは曲げ力でも よい、この測定負荷パラメーターは同様に運動量、より具体的には身体部分の速 度または加速度あるいは別の物理量で表される。
本発明の測定装置の選択および取り扱いは、その用途によって左右される。たと えば、脚部あるいはその一部から圧力を取り除くことが必要になることがある。
この場合、本発明の測定装置は治療用靴に挿入可能な足底であるにせよ、あるい はたとえばギプスかかとの形態をしたギプスの内側または外側であるにせよ、足 の底の下側に配置するのが良い、この種の測定装置は二つの本質的に堅いプレー トで形成することが可能であり、該プレートの間に三つのセンサーが入っている 。該センサーの存在は即座に測定範囲を均一にし、全体の力がこれらのセンサー で捉えられることを確実にしている。このようなプレートが挿入可能な足底にな り、これによって二つのセンサーが足先の脹らみ部の近くに配置され、他方側の センサーがかかとの部位に配置される。該センサーは力あるいは圧力の測定が可 能であり、より具体的には歪み針ストリップの取り付けもできる。このような挿 入可能な足底は、−回限りの使い捨て品として低コストで製造できるであろう。
本発明の測定装置はまた、関節炎患者における手の掌のような足取外の身体部分 に取り付けることができる。同様に本発明の測定装置は、関節、骨、股、靭帯に も接続が可能であり、人工の関節、骨、腿、靭帯およびそれらの一部への使用に も適している。このよ・うな症例では局部の負荷を測定するために、本発明の測 定装置の一つ以上を体内に移植することも可能である。
一つ以上の測定装置を患者を坐らせるか横にした時に、身体とカバーまたは内側 カバーとの間に配置することができる。
さらに、一つ以上の測定装置を矯正装置あるいは機械的歩行補助具、たとえば膝 装具、腋窩松葉杖支持器、腋窩松葉杖、車椅子に取りつけることもできる。この ような場合、特定の身体部分にかかる負荷、あるいはこのような身体部分を通過 する負荷のいづれをも測定することが可能である。
該装置はさらに、他の目的にも利用できる。たとえば、マラソンのような激しい スポーツにおいて生ずる長時間にわたる過剰負荷による運動部位の損傷を避ける 目的が挙げられる。この装置はまた、関節が既に罹患(たとえば、関節炎)して いる場合における過剰負荷を予防するものとして使用でき、これより過剰負荷に よるところの症状の悪化が避けられる。
解析データがマイクロプロセッサを介して測定データから得られるのであれば好 都合である。このような追加機能はさほどの困難を伴わなずして具備することが 可能である。
解析に用いるデータは負荷条件に大いに関連しており、とりわけ生データの最大 値がそれぞれの負荷サイクルに関連している。単一負荷値は負荷サイクル中にマ イクロプロセッサによって処理される生データの集積に由来している。
解析データを作成する過程において、生データを経時的値と相関させることがで きれば特に好都合である0本発明の装置は多数の重要な追加負荷データを提供す るものである。
特に、個々の負荷サイクルの関連負荷時間を解析データとして利用できる。この 関連負荷時間は重要な判定基準である。この負荷時間が負荷参照範囲を超過する ことがあれば、患者は自己の負荷パラメーターを余儀なく変更することになる。
この参照範囲を超過した時に音響による警告が発せられる。この点については、 マイクロプロセッサが限界値の上限超過と上限超過との間に起こる時間遅延のモ ニターを可能にする生データの取得の役割を演じる。
別の解析パラメーターはそれぞれの負荷サイクルで測定された負荷パラメーター ・時間・カーブの負荷量である場合がある。
これは、特にマイクロプロセッサを介して得られるものであり、該マイクロプロ セッサは経時的連続生データから表面積分を導くことが可能である。同様に、こ の機能は該マイクロプロセッサによって容易に具備することができる。前記負荷 量の大きさは機械的負荷および時間的負荷の両方を表している。
同様に、あらかじめ設定した時間内に起こる負荷サイクルの回数を解析の一デー タとして用いても好都合である。負荷が脚部にかかる場合では、このパラメータ ーは歩数で表される。この参照範囲のもつ特長によって、患者は一日の歩数に関 しての最適の参照範囲を設定することができる。既に述べた解析データ、すなわ ち最大測定値、負荷時間、負荷量およびサイクル数は別にして、該時間的負荷か ら導かれた数学的関数は、これらのデータが(「−日当たり」というような)時 間に関する数値と共に(あるいは、該数値を伴わずに)解析データとして使用す ることができる。
本発明の測定装置の好ましい実施態様では、マイクロプロセッサは記憶装置に保 存された情報を必要であれば時間的数値とともに表示装置に表示でき、および/ または後に(データを)読み出す目的で記憶装置に統計的データを入力すること が可能である。このような統計的数値は患者の負荷記録を要約し、さ駕に患者あ るいは医師に迅速にこれら情報を検討、評価のために供するものである。かかる 追加作業はさほどの困難を伴わすしてマイクロプロセッサによってなされる。
これら目的のために、それぞれの負荷サイクルで得られた解析データの一階級を 参照範囲とし、一つ以上のデータからなる階級を最上限部分に位置するデータと し、さらに別の一つ以上のデータからなる階級を最下限部分に位置するデータと いう具合に分類すれば非常に便利である。このように階級別に分類・配列された データは、非常に検討が容易である。
合計五つの階級を設け、ここで上限範囲および下限範囲がそれぞれ二つの細分範 囲に分類できれば、とりわけ好都合である。
三つの階級に対して五つの階級に分類することは、患者が参照範囲を超過もしく は参照範囲に達し得ない(不足)頻度の決定のみならず、このような超過または 不足が起こる程度の決定をも可能にするものである。
これによりパーセントで表示した統計的数値が得られるが、これは一定時間内の 負荷サイクルに関連したデータ総数に対してそれぞれの階級において得られた解 析データ数との関係を述べるところのものである。このようなパーセント数は愚 者があらかじめ設定した参照範囲のガイドラインを遵守しているかどうかの程度 をはっきりと示している。このデータの解釈方法は生データの最大値を表示する のに特に通しているが、同様に他の解析データにも応用が可能である。
別の寞施M様は設定した時間内で起こる個々の負荷サイクルで得られる生データ の最大値を各負荷範囲に分類し、関連の解析データの平均値を統計的数値として 使用するものである。この装置は負荷時間や負荷量のような、ある種の解析デー タを生データの最大値と比較できるようにするものであり、これがデータ解釈の さらなる方法を提示するものである。
また、設定した時間内を通じて起こる負荷サイクルの全てから得られる平均解析 データのような統計的数値が得られれば好都合である。このような平均解析デー タ値は、医師が自分のデータ解析をする際にかなり役立つものである。
電気供給源および記憶装置の双方が一週間を超過する稼動にも耐えうる容量およ び大きさを持つことは好ましい、この容量は保存すべき二週間分相当の必須の変 数に関する記録を受は入れられるものである。データ損失を防ぐために、この記 憶装置は停電に対する予防機構を施す必要がある。
表示装置は観測窓あるいは表示を特長としたもので、該表示装置は患者が自己の 負荷状態を視覚的に観察でき、さらに音響信号によって付与される情報の読み取 りをより正確にするものである。
また記憶装置から取り出した情報は前記観測窓でも表示できる。これにより、医 師および患者の両者が一日の終わり、あるいは診察中にコンピューター言語また はハードウェアの特別な知識を必要とせずに、それまでの負荷動向の検討ができ る。
また本発明の装置は、読み出したデータをプリントアウトするための電子パーツ が接続されたプリンターから構成されているものである。このようなデータのプ リントアウトの操作は、何ら電子計算機処理の知識を必要としない。
入力装置および/またはデータ読み出し装置は共にプログラム媒体を保存するの に適した装置を特長としている。該プログラム媒体は、参照範囲あるいは保存デ ータ読み出しEPRO?15であってもよい。
該入力装置はキーバッドとして具体化したものでもよく、こ・八により数値の入 力または読み出しのいずれも可能になる。
さらに、補助の携帯用測定増幅器(アンプ)を前記電子パーツに接続することが できる。これは、治療開始当初に低い負荷参照範囲を選択した場合に、低い生デ ータ値を処理するためのものである。
マイクロプロセッサに検量手段を持たすことにより測定装置が検量機能を備えて おれば、さらに好都合である。マイクロプロセッサ、入力装置および表示装置を 使用することにより、それぞれのセンサーが正確な情報を伝達したか否かを決定 し、もし正確な伝達が行われていなければ、このエラーを生データの評価値を補 正係数によって補正することにより修正することが可能である。
負荷のかかった足の圧力動向を表示するという技術分野に関する最新技術として 、多種類の靴サイズにおいてセンサー・足底インサートを同様に利用したものが 知られており、さらに圧力分布を測定するために多数のセンサーから構成された 測定システムが提案されている。収集された測定値の評価には、かなりの量のハ ードウェアならびにソフトウェアが必要である。このシステムの操作にはEDP の知識が必要であり、さらに該システムそれ自体は整形外科医あるいは矯正用靴 の製造業者による使用が念頭に置かれていた。
次に、本発明の好ましい実施態様を図面に沿ってさらに詳細に説明する。ここで 、 第1図は、本発明の装置を患者に装着した時の使用状態図で、第2図は、電子ユ ニットの略図で、 第3図は、挿入可能な足底として具体化した使い捨て可能な測定装置の平面図で 、 第4図は、本発明の装置の回路図で、そして、第5図は、負荷時間カーブである 。
第1図乃至第3図に例示した装置は挿入可能な足底として具体化した測定装置( 1)、測定増幅器〔アンプ〕(2)ならびに電子ユニット(3)から構成されて いる。この挿入可能な足底(1)から出ているのは接合部(5)を有する線(4 )であり、該線は測定装置(1) とくるぶしに革ひもで結んだ測定増幅器(2 )を接続するのに充分な長さのものである。プラグ(7)を有するケーブル(6 )は測定増幅器(2)から出て電子ユニット(3)に達しており、該電子ユニッ ト(3)は愚者の胸部上のキャリング・ループ(8)によって都合良く保持され ている。
示していないが)マイクロプロセッサ、表示システムおよびデータ記憶装置(7 )から構成されている。この表示システムは、音響装W(たとえば、感圧式発音 器)の他に、表面に観測窓がある光学表示装置(9)から構成されている。1を 子ユニット(3)は入力装置(10)を有しており、この中に参照範囲EPRO M5のような既製プログラム媒体が挿入できるスロットがある。さらに電子ユニ ット(3)はキーバッド(11)を具備しており、これはデータの入力や読み出 しの役割を果たすものである。
第3図の挿入可能な足底は、剥離できないよう端で接合した二枚のプレートで構 成されており、これらプレートの間には足の脹らみ部分に二つの力センサ−(1 2) (13)、およびかかと部分に一つの力センサ−(14)が配置されてい る。これら各々のセンサーは歪み測定ストリップ(細片)を保持している。該セ ンサーは多極プラグ(5)に接続しており、該プラグはケーブルを介しての生デ ータの伝達のみならず、電池稼動電子ユニット(3)あるいは測定増幅器(2) からの必要電流の伝達の役割を果たすものである。この部品配列はセンサーの簡 便性と低コストと併奪って、挿入可能な足底(1)を使い捨て部品としての使用 を回部にするものである。
第4図の回路図は第1図乃至第3図に概ね対応している。測足場幅器(102) は電子ユニッ) (103)に収容されているが、別個にはなっておらず、電子 ユニットの踵(くるぶし)への装着、あるいはさらに長いケーブル(4)の使用 のいずれをも可能にす長とするものであり、人工関節の接合する部分、あるいは 装具の部品間のいずれかに差しこまれる。他の構成部品は前記の図で示した同じ 参照番号で識別できる。
電子ユニット(103)は入力装置(11)をキーバッドとして具体化したもの であり、そして光学表示装置(9)の他に音響装置(15)ならびに測定増幅器 (102) 、 A/D変換器(17)及びデータ記憶装置(19)とプログラ ム記憶装置(20)を有するマイクロプロセッサ(18)からなる評価装置(1 6)を特長としている。プログラム記憶装置(20)に保存されているものは、 マイクロプロセッサ制御の処理サイクルのための諸プログラムである。マイクロ プロセッサ(18)に接続しているのは、i10インターフェイス(21)であ り、これを介して、たとえば保存データをプリントアウトするところのプリンタ ー、あるいはコマンドおよびデータを入力するところの外部入力装置に接続する ことができる。
第5図は、生データ(5)から作成された曲線を有する負荷・時間曲線を示して いる。−例として用いたのは測定装置(1)によって経時的(1)に得られた負 荷力(F)である、負荷参照範囲(S)はあらかじめ定めた境界数値(Fr)  (h)により設定されている。その上部にあるのは境界数値(F、)によって分 けられた近上部範囲(01)とさらにその上部の範囲(02)である。負荷参照 範囲(S)の下側に位置しているのは下部範囲であり、これも同様に境堺数値( F4)によって近上部範囲(U])とさらにその下部の範囲(112)に分けら れる。さらに境界値(F、)をゼロ・ラインの範囲に設けている。あらかじめ定 めた境界値は、入力装!(11)によって評価装置(16)に入力できる。この 入力操作は、たとえば、h−0,8Fr ; Fs””1.5 Fr ; F− =0.5 FtおよびFs=0.I F、といった関係が定まっ°ておれば容易 になる。F、のみをインプットすればよい。
センサー(12) (13) (24)の出力値を加えることによって得られた 生データにの曲線は連続性を有しており、マイクロプロセッサ(18)で定めら れた経時サイクルを辿って追跡される。このようにして得られた生データは、A 10変換器(エフ)のデジタル・コードに転換され、データ記憶装置(19)に 入力される。さらなる解析データはこれら生データからマイクロプロセッサ(1 8)を介して得られる。データ記憶装置に入力された生データは永久に保存する 必要はない、データを保存する時間はデータを解析あるいは表示に要する時間に 依存している。
第5図は、解析データを得るのに適した三つの方法を示している。
a)生データ最大値が得られる。これによって、個々の最大値旧、M2、お3等 は解析データとして利用できる。
b)時間が決定される。この時に、生データは境界数値(F、)を超過するか下 回る。この時に得られた偏差(d)は解析データとして利用できる。
C)曲線(K)の下の区域は、負荷時間に関して積分される。
負荷量(A)もまた、解析データとして利用できる。
d)負荷サイクルはあらかじめ定めた時間中、たとえば−日を通じて計数される 。該サイクルは境界数値(F、)を超過したか下回ったかのいずれかの倍数を認 めることによって設定される。
f4サイクルの計数はもう一つの解析データを表示するものである。
負荷サイクル記録は、このように住数41L(K)の曲線によるもののみならず 、誘導された解析データによっても示される。
この負荷の解析データは実施例(a)に関連して第5図において、さらに詳細に 説明される。第一の最大値M1は参照範囲(S)内に、第二の最大値札は近上部 範囲(01)内に、さらに第三の最大値旧は下部の範囲(U2)内に存在する。
量大価M2の場合は音響装置(15)が働き、音響による警告信号が発せられる 。これば参照範囲(S)を超過したからである。
区域(S) (01) (02) (III) (υ2)は負荷階級を構成する ものである。
次の解析の目的はどの負荷階級にそれぞれの最大値が属しているかが決定されれ ば達成できる。この決定のために最大数値の正確な値を知る必要はない、境界数 値(Fl)乃至境界数値(F、)の内のどの境界数値を最後に超過したかを決定 すれば足りる。該表示ですら各階級において定めた時間内に発生する最大値の数 、たとえば何パーセントの負荷サイクルが各階級に該当するかを立証する統計的 数値を用いてさらに単純にできる。この操作法により、一定時間に関する負荷記 録を短時間に概観することができる。
その他の解析データを解析データ参照範囲および関連する上部および下部区域を 比較することによって評価することも可能である6個々の負荷階級内において解 析データと平均値を関連付けることが可能である。
一日当たりの負荷サイクルの数字に関して、負荷期間の終了時にのみ問題となる 瞬間的な負荷値を示した時は、この時のみについて該数字と参照範囲との比較を 行う。
測定装置(1)を経由した生データ(5)、ならびに該測定装置(増)から得ら れた解析データ、さらには同時に記憶装置(19)からの保存データをいつでも 光学表示装置(9)に表示することが可能である。このように関連の比較データ も表示できるので、これにより患者はいつでも自己の負荷を増加できるか否か、 さらにどの程度まで負荷の増加が可能かを知ることができる。
負荷をかけた期間が終了すれば、電子ユニット(3)を医師に提出する。該医師 はキーバンド(11)のようなデータ読み出し装置により表示装置(9)あるい はプリンターに対して特定の負荷記録に関する保存データを読み出すことが可能 である。該医師は次の期間の負荷参照範囲を調整するために、具体的には最適な 治療法を供与する目的で参照範囲を再入力するために上記の負荷記録に関して得 られた解析データの情報を利用できる。
一つの実施態様において、上限値および下限値によって定めた参照範囲を次の項 目について入力した。すなわち、最大負荷力、−日当たりの負荷サイクルの数( 歩数)および全負荷量の和として表した一日に消費したエネルギーの総量、なら びに最大負荷時間(−歩の時間)に関して上限でのみ範囲を定めたところの参照 範囲である。負荷力および一歩の時間の参照範囲を超過すれば必ず警告信号が発 せられた。
患者はこのようにして、いつでもキーバッド(11)のボタンを押すことにより 光学表示装fi (9)にて、瞬間負荷力、負荷参照範囲(特に負荷力および歩 数)、最大当日負荷量の平均値および当日歩数を観察することができる。該患者 は午前中に前日に発生した過剰負荷を過剰数および(参照範囲からの偏差をパー セントで表示した)最大値、ならびにバーセン(・で表示した偏差と前日の歩数 により検討できる。
医師は、簡単な読み出しキーの操作で、既に入力された参照範囲より、前回の診 察時からの一日当たりのカウント数、−日散Vこりの平均歩数、負荷力最大値の 平均値ならびにこれら三つの数値個々の最大負荷値を検討することができる。さ らに、−日当たりに発生する負荷サイクルの最大数および最小数と−日当たりの 平均負荷力の最大値及び最小値を読み出すことができる。さらに、特別な読み出 しキーの操作で、負荷、サイクルの何パーセントが個々の負荷範囲内の最大値M l、M2.?I3に達したか、全負荷サイクルの平均時間(d)の長さならびに 負荷範囲個々における負荷サイクルの平均時間の長さ、および−日当たりに消費 した(負荷量(A)の総和で表した)全エネルギーの平均値ならびに全エネルギ ーに対する各階級に割り当てられたエネルギーのパーセント値を確認することが できる。このような情報は医師に負荷記録の正確な情報を提供するものである。
結論として、生データから得られた解析データは個々の負荷の程度、時間、負荷 量および回数に該当するのみならず、このような数値の一つ、二つあるいは三つ の数値から誘導された数学的関数であり、また一定時間(たとえば、−日当たり の)において測定および/または誘導されたこれら数値はデータ記憶装置(19 )ならびに表示装置(9)のいずれを経由しても関数として表現されるものであ る。ある種の負荷については、生データまたは解析データとして表示でき得るも のであり、参照数値範囲を入力装置(10)または(11)を介して入力できる 。このような負荷の実際の負荷量(瞬間負荷)はマイクロプロセッサの助けを借 りて入力済み参照範囲と比較される。比較データも表示装置(9) (15)を 経由してリアル・タイムにデータ記憶装置(19)へ入力される。保存された実 際の数値、比較データおよび他の時間的数値(たとえば、日数)等の統計的数値 はマイクロプロセッサ(18)の助けを借りて得られる。該統計的数値はリアル ・タイムに表示装置(9) (15)およびデータ記憶装置(19)に経由させ へことができる。参照範囲、実際の数値、時間的数値および統計的数値のある種 組み合わせにより、一種類以上の音響信号が音響信号装置(15)によって発せ られ、また一方においてはある種の情報が光学表示装置によって表示される。
電池あるいは蓄電池の大きさおよびデータ記憶装置(19)の大きさにより、電 子装置(103)か−、二あるいは二連間にわたって機能することができ、これ により連続する二面の医師の診察時の間に測定した全負荷記録の保存が可能にな る。使用する記憶システムのタイプ、または補助電池によって、記憶されたデー タの保護ならびに時計の連続稼動が確実になる。
測定装置の検量は、検量ルーチンをキーバッド(11)の助けを借りて入力する ことを必然的に伴う、この方法(モード)ではそれぞれの力センサ−(12)  (13) (14)は、標準的力が負荷される。
この検量は、たとえば該センサーに局部圧力体により負荷をかけ、これにより下 側に取りつけた秤量スケールがあらかじめ定めた参照範囲を示すことにより実施 できる。該秤量スケールが表示装置(9)に表れない場合は、該表示が所望の参 照範囲を表示するまでキーバッドの操作によって変更しなければならない。
この装置の効果は、問題となるセンサーからの他の全てのデータカマイクロプロ セッサに用いられている調節部品によりその誤差が補正できる点である。
この実施B3において例示しているのは、測定装置(1)がケーブル(4) ( 6)によって電子ユニット(3)に接続されている状態である。さらに、データ の遠隔転送の目的のためにトランスミツターを測定装置に、レシーバ−を電子ユ ニットに備えることが可能である。
市販の構成部品を該回路に用いている。たとえば、下記の構成部品が使用されて いる。
力青ンサー(12) (13) (14) :歪みゲージ・ストリップ(細片) を具1したタイプ125SFセンサー・5K−06−125GF −20C。
メジャーメント・グループ社製。
A/D変圧器(17) :  MAX134. ?キシム社製。
、マイクロプロセッサ(18)を装備したマイクロコンピュータ−、データ記憶 装置<19)およびプログラム記憶装置(20) : DS5000゜ダラス・ セミコンダクター社製。
Fig、4 補正書の写しく翻訳文)提出書(特許決河184条の8)乙 特許出項の表示 PCT/EP88100354 J、 #許出願人 氏 名  ユベルテイ、 ヘルムート 国 籍    ドイツ連邦共和国 ダ1代理 人 神戸市中央区東町125番地の1貿易ビル9階補正書の写しく翻訳文)           1 連片−1とj【−厘 3、測定装置(1) (101)が単位面積当たりの負荷力測定のための圧力セ ンサーであり、負荷パラメーターが該単位面積当たりの負荷力に相当する出力値 であることを特徴とする請求の範囲1に記載の装置。
4、測定装置(1) (101)が運動量測定のためのセンサーであり、負荷パ ラメーターが該運動量に相当する出力値であることを特徴とする請求の範[1に 記載の装置。
5、測定装置(1)が、靴の中底、治療用靴あるいは堅い包帯の一部に装着され ていることを特徴とする請求の範囲1乃至4のいずれかに記載の装置。
6、測定装置(1)が、二枚の柔軟性のないプレートから形成されており、該プ レート間に三つのセンサー(12) <13) <14)が配置されていること を特徴とする請求の範囲5に記載の装置。
7、前記プレートが挿入可能な足底を形成しており、該プレートの二つのセンサ ー(12) (13)が足の膨らみ部分に、一つのセンサー(14)がかかと部 分に配置されていることを特徴とする請求の範Wi6に記載の装置。
8、一つ以上の測定装置1(102)が、関節、骨、鍵または靭帯の移植組織と して、あるいはその一部として体内に移植できるものであることを特徴とする請 求の範囲1乃至4のいずれかに記載の装置。
9、−一つ以上の測定装置(101)が、矯正装置あるいは機械的運囲1乃至4 のいずれかに記載の装置。
10、解析データ(旧) (M2) (M3) (d) (^)がマイクロプロ セッサ(18)を備えた電子ユニット(3)によって、生データ(1)から計算 されていることを特徴とする請求の範囲1乃至9のいずれかに記載の装置。
11、それぞれの負荷サイクルに関する生データの最大値が、電子ユニット(3 )によって解析データ(?11) (?12)、(M3)の形態で得られること を特徴とする請求の範囲1乃至10のいずれかに記載の装置。
12、前記解析データが、時間的数値と共に生データを電子ユニット(3)によ って解析することにより得られることを特徴とする請求の範囲1乃至10のいず れかに記載の装置。
13、それぞれの負荷サイクルにおける関連負荷時間が、電子ユニット(3)に よって解析データ(d)の形態で得られることを特徴とする請求の範囲12に記 載の装置。
14、マイクロプロセッサ(18)を備えた電子ユニット(3)が、境界数値の 超過と不足との間の時間経過(d)を生データ(K)により決定することを特徴 とする請求の範囲13に記載の装置。
15、負荷パラメーター/時間曲線の負荷量が、電子ユニット(3)によってそ れぞれの負荷サイクルにおいて解析データ(A)の形態で得られることを特徴と する請求の範囲12に記載の装置。
16、表面積分が、経時的連続生データ(K)からマイクロプロセッサ(18) を備えた電子ユニット(3)によって得られることを特徴とする請求の範囲15 に記載の装置。
17、設定された時間枠内で発生する負荷サイクルの回数が、電子ユニット(3 )によって解析データの形態で得られることを特徴とする請求の範囲12に記載 の装置。
18  統計的数値がデータ記憶装置(19)に保存されたデータからマイクロ プロセッサ(18)を備えた電子ユニット(3)によって計算でき、該統計的数 字は表示装置(9)において表示できるものであり、および/または後々の読み 出しの目的のために該データ記憶袋!(19)に入力できることを特徴とする請 求の範囲1乃至17のいずれかに記載の装置。
19、電子ユニット(3)が、それぞれの負荷サイクルにおいて得られた前記解 析データをその内の一階級を参照範囲(S)に、一つ以上の階級を上部範囲(0 1) (02)に、および一つ以上の階級を下部範囲(Ul) (U2)にと階 級に分類できることを特徴とする請求の範囲18に記載の装置。
20、 を子ユニット(3)が、統計的数値として用いられるところの百分率を 各階級に分類された前記解析データのカウント数に応じて確認し、該統計的数値 は設定した時間枠において発生する負荷サイクルの総数に関連していることを特 徴とする請求の範囲18あるいは19のいずれかに記載の装置。
21、電子ユニット(3)が、設定された時間枠において発生する個々の負荷サ イクルの生データの最大値(Ml) (M2) (?I3)を負荷階級に分類し 、また解析データ(Ml) (M2) (M3) (d) (A) ノそれぞれ の平均値が統計的数値の形態で得られたことを確認することを特徴とする請求の 範囲18乃至20のいずれかに記載の装置。
22、電子ユニット(3)が、設定された時間枠において発生する負荷サイクル に関する解析データ(Ml) (門2) (M3) (d) (A)の平均値が 統計的数値の形態で得られたことを確認することを特徴とする請求の範囲18乃 至21のいずれかに記載の装置。
23、 if気供給源およびデータ記憶装置(19)が、−週間以上稼動できる 容量を存することを特徴とする請求の範囲1乃至22のいずれかに記載の装置。
24、 !示装置(9)が、観測窓を有することを特徴とする請求の範囲1乃至 23のいずれかに記載の装置。
25、読み出された保存データが、前記観測窓に表示できることを特徴とする請 求の範囲24に記載の装置。
26、電子ユニット(3) (103)が、負荷記録に関する保存データをプリ ントアウトするためにプリンターに接続できることを特徴とする請求の範囲1乃 至25のいずれかに記載の装置。
27、前記入力装置および/または読み出し装置が、あらかじめ作成したプログ ラム媒体を収容する手段を有することを特徴とする請求の範囲1乃至26のいず れかに記載の装置。
28、前記入力装置および/または前記読み出し装置が、キーバッド(11)と して具体化されていることを特徴とする請求の範囲1乃至27のいずれかに記載 の装置。
29、マイクロプロセッサ(18)が前記測定装置を検量するところの検量ルー チンが、電子ユニット(3)に保存されていることを特徴とする請求の範囲1乃 至28のいずれかに記載の装置。
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)/、特許出顯の表示 コ1発明の名称 身体部分にかかる負荷をモニターするのに適した装置オウプシュ、トラーセ 3 3 氏 名  ユペルテイ、 ヘルムート 国 籍   ドイツ連邦共和国 に代理 人 神戸市中央区東町123@地の1貿易ビル9階g、添付書類の目録 補正書の写しく翻訳文)          1 通上記タイプの装置は、現在 市場に流通しており、またFrankfurt am Mainに所在のHar ald Haberman Co、、整形技術部門発行のパンフレット「圧力セ ンサーおよび聴覚フィードバックを備えたEDARインサート(EDARIn5 ert with PressureSensor and Acoustic  Feedback) Jに記載されている。従来の電池駆動による装置は、圧 力センサーを有する足底インサートという形態による測定ユニットを有していた 。この装置は測定データがあらかじめ設定した参照範囲内にあるときは低音を、 この参照範囲を超過したときは高音を発するというものである。
たとえば、松葉杖に依存する患者では、万が一2担当医師によって設定された負 荷よりも大きい負荷が運動部位にかかっている場合には音響的に警告が発せられ る。つまり、比較的低音が発せられておれば該患者の運動部位に適当な負荷がか かっているものとして安心できるのである。・ 本発明の目的は上述の従来の負荷モニター装置にさらに改良を加えることにより 、長期にわたる負荷連続モニターを可能にし、同時に愚者の負荷状態をより正確 に測定することである。
この目的は本発明による装置で達成される。すなわち、そのデータ解析ユニット はマイクロプロセッサおよびデータ保存区域を特徴としており、ここに測定ユニ ットで得られたデータならびに負荷動向の基礎を形成する解析データが入力でき る。負荷参照範囲および解析データ参照値は、入力装置から該保存区域に入力で きる。経時的負荷は参照範囲と比較され、これにより得られた比較枦−夕は、マ イクロプロセッサを備えた電子ユニットによって保存される。さらに、表示装置 はこの保存機能と同時に機能するように設計されており、および/または負荷動 向に関する保存データは読み出し装置によって読み出し可能である。
(独語原文第6頁から第8頁二本翻訳文と同時に提出した特許法第184条の4 第1項に規定する翻訳文第5頁第18行目から第8頁第8行目に相当) 解析に用いるデータは負荷条件に大いに関連しており、とりわけ生データの最大 値がそれぞれの負荷サイクルに関連している。単一負荷値は負荷サイクル中にマ イクロプロセッサによって処理される生データの集積に由来している。
解析データを作成する過程において、生データを経時的値と相関させることがで きれば特に好都合である0本発明の装置は多数の重要な追加負荷データを提供す るものである。
特に、個々の負荷サイクルの関連負荷時間を解析データとして利用できる。この 関連負荷時間は重要な判定基準である。この負荷時間が負荷参照範囲を超過する ことがあれば、患者は自己の負荷パラメーターを余儀なく変更することになる。
この参照範囲を超過した時に音響による警告が発せられる。この点については、 マイクロプロセッサを備えた電子ユニットが境界値の上限超過と下限超過との間 に起こる時間遅延のモニターを可能にする生データの取得の役割を演じる。
別の解析パラメーターはそれぞれの負荷サイクルで測定された負荷パラメーター ・時間・カーブの負荷量である場合がある。
これは、特にマイクロプロセッサを備えた電子ユニットを介して得られるもので あり、該マイクロプロセッサは経時的連続生データから表面積分を導くことが可 能である。同様に、この機能は該マイクロプロセッサによって容易に具備するこ とができる。前記負荷量の大きさは機械的負荷および時間的負荷の両方を表して いる。
同様に、あらかじめ設定した時間内に起こる負荷サイクルの回数を解析の一デー タとして用いても好都合である。負荷が脚部にかかる場合では、このパラメータ ーは歩数で表される。この参照範囲のもつ特長によって、患者は一日の歩数に関 しての最適の参照範囲を設定することができる。既に述べた解析データ、すなわ ち最大測定値、負荷時間、負荷量およびサイクル数は別にして、該時間的負荷か ら導かれた数学的関数は、これらのデータが(「−日当たり」というような)時 間に関する数値と共に(あるいは、該数値を伴わずに)解析データとして使用す ることができる。
本発明の測定装置の好ましい実施態様では、マイクロプロセッサを備えた電子ユ ニットは記憶装置に保存された情報を必要であれば時間的数値とともに表示装置 に表示でき、および/または後に(データを)読み出す目的でもって記憶装置に 統計的データを入力することが可能である。このような統計的数値は患者の負荷 記録を要約し、さらに患者あるいは医師に迅速にこれら情報を検討、評価のため に供するものである。かかる追加作業はさほどの困難を伴わずしてマイクロプロ セッサによってなされる。
これら目的のために、それぞれの負荷サイクルで得られた解、析データを一階級 を参照範囲とし、一つ以上のデータからなる階級を最上限部分に位置するデータ とし、さらに別の一つ以上のデータからなる階級を最下限部分に位置するデータ という具合に分類すれば非常に便利である。このように階級別に分類・配列され たデータは、非常に検討が容易である。
合計五つの階級を設け、ここで上限範囲および下限範囲がそれぞれ二つの細分範 囲を分類できれば、とりわけ好都合である。
三つの階級に対して五つの階級に分類することは、患者が参照範囲を超過もしく は参照範囲に達し得ない(不足)頻度の決定のみならず、このような超過または 不足が起こる程度の決定をも可能にするものである。
これによりパーセントで表示した統計的数値が得られるが、これは一定時間内の 負荷サイクルに関連したデータ総数に対してそれぞれの階級において得られた解 析データ数との関係を述べるところのものである。このようなパーセント数は愚 者があらかじめ設定した参照範囲のガイドラインを遵守しているかどうかの程度 をはっきりと示している。このデータの解釈方法は生データの最大値を表示する のに特に適しているが、同様に他の解析データにも応用が可能である。
別の実施態様は設定した時間内で起こる個々の負荷サイクルで得られる生データ の最大値を各負荷範囲に分類し、関連の解析データの平均値を統計的数値として 使用するものである。この装置は負荷時間や負荷量のような、ある種の解析デー タを生データの最大価と比較できるようにするものであり、これがデータ解釈の さらなる方法を提示するものである。
また、設定した時間内を通じて起こる負荷サイクルの全てから得られる平均解析 データのような統計的数値が得られれば好−都合である。このような平均解析デ ータ値は、医師が自分のデ・ニタ解析をする際にかなり役立つものである。
電気供給源および記憶装置の双方が一週間を超過する稼動にも耐えうる容量およ び大きさを持つことは好ましい、この容量は保存すべき二週間分相当の必須の変 数に関する記録を受は入れられるものである。データ損失を防ぐために、この記 憶装置は停電に対する予防機構を施す必要がある。
請;の−囲 1.負荷パラメーターを測定するための測定装置および生データを入力されると ころの携帯用オフ・ライン電子ユニットを有し、該電子ユニットは負荷参照範囲 を入力するのに適した入力装置、解析装置および特に該参照範囲の超過を警告信 号により示す表示装置を有しており、該解析装置1l(16)はマイクロプロセ ッサ(18)およびデータ記憶装置(19)を有し、生データ(K)は測定装置 (1) (101)からデータ記憶装置に入力ができ、さらに負荷記録(Ml)  (M2) (M3) (d) (A)の解析データも同様に該記憶装置に入力 でき、解析参照数値(F+)(Fz)は、負荷参照範囲を設定するために該入力 装置(10) (11)から該データ記憶装置に入力でき、経時的負荷値は参照 範囲と比較され、これれにより得られた比較データは該マイクロプロセッサを備 えた電子ユニットによって保存することができ、および該表示装置(9)(15 )は記憶と同調して情報を表示できるよう設計され7お9、およ、j)7よえ、 よヶ4゜。48□8オ、アー2は読み出し装置(11)によって読み出しができ ることを特徴とする脚部の運動部位のような身体部分にかかる負荷をモニターす るのに通した装置。
2、測定装置(1) <xox>が負荷力(F)測定のための力センサーであり 、負荷パラメーターが該負荷力に相当する出力値であることを特徴とする請求の 範囲1に記載の装置。
国際調査報告 “11“^   ”  KT/EP 88100354国際調査報告。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.負荷パラメーターを測定するための測定装置および生データを入力されると ころの携帯用オフ・ライン電子ユニットを有し、該電子ユニットは負荷参照範囲 を入力するのに適した入力装置、解析装置および特に該負荷参照範囲の超過を警 告信号により示す表示装置を有しており、該解析装置(16)はマイクロプロセ ッサ(18)およびデータ記憶装置(19)を有し、生データ(K)は測定装置 (1)(101)からデータ記憶装置に入力ができ、さらに負荷記録(M1)( M2)(M3)(d)(A)の解析データも同様に該記憶装置に入力でき、解析 参照数値(F1)(F2)は負荷参照範囲を設定するために該入力装置(10) (11)から該データ記憶装置に入力でき、瞬間負荷と参照範囲の関係は該マイ クロプロセッサを介して計算でき、かつこのようにして得られた比較数値は保存 することができ、および該表示装置(9)(15)は記憶と同調して情報を表示 できるよう設計されており、および/または保存された負荷記録に関するデータ は読み出し装置(11)によって読み出しができることを特徴とする脚部の運動 部位のような身体部分にかかる負荷をモニターするのに適した装置。 2.測定装置(1)(101)によって得られた負荷パラメーターが、負荷力( F)であることを特徴とする請求の範囲1に記載の装置。 3.測定装置(1)(101)によって得られた負荷パラメーターが、面負荷で あることを特徴とする請求の範囲1に記載の装置。 4.測定装置(1)(101)によって得られた負荷パラメーターが、運動量で あることを特徴とする請求の範囲1に記載の装置。 5.測定装置(1)が、足の底の下側に装着されることを特徴とする請求の範囲 1乃至4のいずれかに記載の装置。 6.測定装置(1)が、二枚の柔軟性のないプレートから形成されており、該プ レート間に三つのセンサー(12)(13)(14)が配置されていることを特 徴とする請求の範囲5に記載の装置。 7.前記プレートが挿入可能な足底を形成しており、該プレート中の二つのセン サー(12)(13)が足の膨らみ部分に、一つのセンサー(14)がかかと部 分に配置されていることを特徴とする請求の範囲6に記載の装置。 8.1つ以上の測定装置(101)が、体内に移植されていることを特徴とする 請求の範囲1乃至4のいずれかに記載の装置。 9.少なくとも1つの測定装置(101)が、矯正装置あるいは機械的運動補助 具のいずれかに装着されていることを特徴とする請求の範囲1乃至4のいずれか に記載の装置。 10.解析データ(M1)(M2)(M3)(d)(A)が、マイクロプロセッ サ(18)を介して生データ(K)から得ることができることを特徴とする請求 の範囲1乃至9のいずれかに記載の装置。 11.それぞれの負荷サイクルに関する生データの最大値が、解析データ(M1 )(M2)(M3)の形態で得られることを特徴とする請求の範囲1乃至10の いずれかに記載の装置。 12.前記解析データが、時間的数値と共に生データを解析することによって得 られることを特徴とする請求の範囲1乃至10のいずれかに記載の装置。 13.それぞれの負荷サイクルにおける関連負荷時間が、解析データ(d)の形 態で得られることを特徴とする請求の範囲12に記載の装置。 14.マイクロプロセッサ(18)が、生データ(K)による境界数値の超過と 不足との間の時間経過の決定を補助することを特徴とする請求の範囲13に記載 の装置。 15.負荷パラメーター/時間曲線の負荷量が、それぞれの負荷サイクルにおい て解析データ(A)の形態で得られることを特徴とする請求の範囲12に記載の 装置。 16.表面積分が、経時的連続生データ(K)からマイクロプロセッサ(18) を介して得られることを特徴とする請求の範囲15に記載の装置。 17.設定された時間枠内で発生する負荷サイクルの回数が、解析データの形態 で得られることを特徴とする請求の範囲12に記載の装置。 18.統計的数値がデータ記憶装置(19)に保存されたデータからマイクロプ ロセッサ(18)を介して計算でき、該統計的数値は表示装置(9)において表 示できるものであり、および/または後々の読み出しの目的のために該データ記 憶装置(19)に入力できることを特徴とする訴求の範囲1乃至17のいずれか に記載の装置。 19.それぞれの負荷サイクルにおいて得られた前記解析データがその一階級を 参照範囲(S)に、一つ以上の階級を上部範囲(01)(02)に、および一つ 以上の階級を下部範囲(U1)(U2)にと階級に分類できることを特徴とする 請求の範囲18に記載の装置。 20.統計的数値として用いられるところの百分率が各階級に分類された前記解 析データのカウント数に応じて得られ、該統計的数値は設定した時間枠において 発生する負荷サイクルの総数に関連していることを特徴とする請求の範囲18も しくは19のいずれかに記載の装置。 21.設定された時間枠において発生する個々の負荷サイクルの生データの最大 値(M1)(M2)(M3)が負荷階級に分類でき、また解析データ(M1)( M2)(M3)(d)(A)のそれぞれの平均値が統計的数値の形態で得られる ことを特徴とする請求の範囲18乃至20のいずれかに記載の装置。 22.設定された時間枠において発生する負荷サイクルに関する解析データ(M 1)(M2)(M3)(d)(A)の平均値が、統計的数値の形態で得られるこ とを特徴とする請求の範囲18乃至21のいずれかに記載の装置。 23.電気供給源およびデータ記憶装置(19)が、一週間以上稼動できる容量 を有することを特徴とする請求の範囲1乃至22のいずれかに記載の装置。 24.表示装置(9)が、観測窓を有することを特徴とする請求の範囲1乃至2 3のいずれかに記載の装置。 25.読み出された保存データが、前記観測窓に表示できることを特徴とする請 求の範囲24に記載の装置。 26.電子ユニット(3)(103)が、負荷記録に関する保存データをプリン トアウトするためにプリンターに接続できることを特徴とする請求の範囲1乃至 25のいずれかに記載の装置。 27.前記入力装置および/または読み出し装置が、あらかじめ作成したプログ ラム媒体を収容する手段を有することを特徴とする請求の範囲1乃至26のいず れかに記載の装置。 28.前記入力装置および/または前記読み出し装置が、キーパッド(11)と して具体化されていることを特徴とする請求の範囲1乃至27のいずれかに記載 の装置。 29.マイクロプロセッサ(18)が検量ルーチンを有し、これにより前記測定 装置が検量機能を備えていることを特徴とする請求の範囲1乃至28のいずれか に記載の装置。
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