JPH0449420B2 - - Google Patents

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JPH0449420B2
JPH0449420B2 JP60030150A JP3015085A JPH0449420B2 JP H0449420 B2 JPH0449420 B2 JP H0449420B2 JP 60030150 A JP60030150 A JP 60030150A JP 3015085 A JP3015085 A JP 3015085A JP H0449420 B2 JPH0449420 B2 JP H0449420B2
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JP
Japan
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patient
knee joint
seat
motion module
point
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JP60030150A
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Ei Fureezaa Guregorii
Raabu Saimon
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FUARO MEDEIKARU TEKUNOROGIISU Inc
Original Assignee
FUARO MEDEIKARU TEKUNOROGIISU Inc
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Publication date
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Publication of JPH0449420B2 publication Critical patent/JPH0449420B2/ja
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S482/00—Exercise devices
    • Y10S482/901—Exercise devices having computer circuitry

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明はひざ関節のゆるみ検査装置に係る。
本発明はまた、ひざ関節のゆるみ検査装置に用
いうるか、或は独立して、又は他のシステムに用
いうる運動モジユール／数値化装置の組合装置に
係る。特に本発明は三次元空間中で且つ第１点又
は物体又は座標システム、第２点又は物体の位置
又は運動に関し、並びに第３、第４、第５…の点
又は第２物体の位置又はそれらの組合せに関する
第２点又は物体の位置又は運動を測定しうるよう
な組合装置に係る。
(b) 従来の技術 一般にひざ関節のゆるみを測定する業務は医師
によつてひざ関節における相対的変位の主観的評
価に限定されている。かような検査によつて靭帯
の損傷が過度のゆるみの機能又は医師による受動
的負荷の間の関節運動として確かめることができ
た。この技術的範囲の限界は(a)高いレベルの主観
性；(b)量に関する又は再現できる結果がないこ
と；(c)加えた力の認識がないこと；及び(d)人間の
触感のみによつて評価できない複雑な運動が存在
し、従つて重要な情報が失われていることであ
る。
本発明によれば、ひざ関節のゆるみ検査装置は
運動モジユール、すなわち三次元空間中の点又は
物体の固定された点又は物体に関する運動を含む
ものである。この種のモジユールは、例えば米国
特許第3944798号、米国特許第4057806号及び米国
特許第4205308号に示されているように公知の技
術である。
電気的及び電子的数値化装置も公知の技術であ
る。例えば二次元数値化装置は米国特許第
3956588号に示されている。
しかし、従来運動モジユールと呼ばれている第
１システムと数値化装置との組合せに対しては従
来技術において何の教示も存在しないが、該組合
せによつて第１の点又は物体の位置に関して、ま
た第３、第４、第５…の点又は第２の物体又はそ
れらの組合せの位置に関しても第２の点又は物体
の位置又は運動を測定しうるものである。
(c) 発明が解決しようとする問題点 従つて本発明の目的は新規なひざ関節ゆるみ検
査システムを提供することである。
本発明の他の目的は、運動モジユール手段を用
いるひざ関節ゆるみ検査システムを提供すること
である。
本発明のさらに他の目的は、ひざ関節ゆるみ検
査装置に用いることができ又は独立して又は他の
システムに用いうる電子的運動モジユール／数値
化装置の組合装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、ひざ関節ゆるみ検
査装置に用いることができ又は独立して用いうる
新規な検力計を提供することである。
本発明のさらに特定的な目的は、三次元の空間
中で、また第１の点又は物体の位置、第２の点又
は物体の位置又は運動に関して、並びに第３、第
４、第５…の点又は物体に関して、第２の点又は
物体の位置又は運動、又は第２の物体の位置又は
それらの組合せを測定するような組合装置を提供
することである。
(d) 問題を解決するための手段 本発明の特別な実施態様によれば、ひざ関節ゆ
るみ検査装置は、患者が座るための器具付き座席
と、患者の１部分を器具付き座席に拘束するため
の拘束手段とより成り、それによつて患者の拘束
しない部分において患者に加えた力を測定するも
のである。運動モジユール手段は患者の拘束した
部分に関する患者の拘束しない部分の運動を測定
し、プロセツサ手段は器具付き座席及び運動モジ
ユール手段の出力を解析し、加えた力及び拘束し
た部分に関する拘束しない部分の運動の表示を提
供する。
別の局面から、及び本発明によれば、運動モジ
ユール／数値化装置の組合装置は、第１端部及び
第２端部を有す長尺部材を含み、また第１リンク
アーム及び第２リンクアーム並びに第１端部と第
２端部との間に並進運動を許すように第１リンク
アームを第２リンクアームに可動に連結する手段
を含み、連結のための手段が第１及び第２の端部
の中間に配置され、該手段がまた並進運動を測定
するための第１変換器手段をも含む。第１取付け
手段は第１端部を第１の点、物体又は座標システ
ムに取付けるために備えられ、また第２取付け手
段は第２端部を第２の点又は物体に取付けるため
に備えられている。第２の変換器手段は、第１の
点又は物体に関する第１リンクアームの三次元回
転運動を測定するために第１端部に備えられ、ま
た第３の変換器手段は、第２の点又は物体に関す
る第２リンクアームの三次元回転運動を測定する
ために第２端部に備えられている。本発明によれ
ば、第２リンクアームの１部分は第２リンクアー
ムの残部から取外すことができ、また第２取付け
手段は第２リンクアームの残部に連結することが
できる。それによつて第１リンクアーム、第２リ
ンクアームの残部及び連結できる手段は、第３、
第４、第５…の点又はそれらの組合せの空間中の
位置を測定するために用いることができる。また
それによつて、リンクアームの残部が第２リンク
アーム及び第２取付け手段の部分に再び取付けら
れた時に、第１の点又は物体の位置に関する第２
の点又は物体の空間中の位置又は第３、第４、第
５…の点又は第２の物体又はそれらの組合せに関
する第２の点又は物体の空間中の位置を決めるた
めに測定を遂行することができる。
さらに別の局面から、且つ本発明によれば、加
えられた力の大きさ及び方向を決めるための検力
計が備えられている。検力計は３つの隔置された
ビーム及び各々のビーム上の支持手段を含んでい
る。プラツトフオーム手段が、加えられた力を受
け且つそれによつてたわむための支持手段上に配
置され且つそれによつて支持されている。プラツ
トフオームのたわみはビームに伝達されてビーム
のたわみを生ずる。ビームのたわみをその２つの
方向で測定するための手段が備えられている。本
発明によれば、ビームのたわみの２つの重複方向
が許されないようにビームが配置されている。
(e) 実施例 本発明は添付図面と共に以下の記載を検討する
ことによつてさらに良く理解されるものである。
第１図乃至第５図は、ひざ関節ゆるみ検査装置
を有し、且つ医師３によつて検査されている患者
１が図解されている。ひざ関節ゆるみ検査装置シ
ステムは、もも拘束手段７、器具付き座席９及び
運動モジユール１１を含んでいる。運動モジユー
ルは１端部１３において器具付き座席に連結さ
れ、これは以下で分るように、固定された点又は
物体を構成している。器具の目的は三次元の空間
中で第１の点又は物体に関して第２の点又は物体
の運動を決めることである。
器具付きの座席は検査テーブル１７上に取付け
ることができ、且つ加えられた力を測定する検力
計１９を含む。力を測定するための器具は
“MEASUREMENT SYSTEMS：
APPLICATION AND DEGIGN”E.O.
Doebelin，McGraw Hill，pps.333−350中に記
載されている。器具付き座席はまた技術的に周知
の調節可能なシートバツク配置１８をも有するこ
とができる。
もも拘束部７は２対又はそれ以上の対の片寄り
革ひもより成り、これらは締めつけ手段８によつ
て互に締めつけられており、またそれらは軟かい
織物に代えられ、座席に関するももの運動を最小
にするため、ももの周りに織物のトルクを与える
こともできる。
第４図及び第５図に最もよく図解された上脚部
取付け物は革ひも部材２１、例えば運動モジユー
ルの端部１５のための取付け物１５Ａを担持した
ベルクロ（マジツクテープ）革ひもより成る。下
脚部取付け物は、運動モジユールを下脚部の３つ
の骨質突起、すなわち脛骨の頂上２３並びに中央
及び側面のくるぶし２５及び２７にそれぞれ関係
付けることによつて機能する。ローラ２９はそれ
ら自体が脛骨頂上の骨質輪郭に対して整列し、く
るぶしカツプ３１中のボールも同様にくるぶしに
おいて整列する。これらのボール及びローラは、
真の骨位置測定を達成するのに重要な骨のみと共
に取付け物が動くように骨の取付け物の間で皮が
動くことを許すものである。
このシステムはまた検力計及び運動モジユール
からの出力を受けるマイクロプロセツサを基本と
するモニタ３３を含んでいる。従つてひざ関節ゆ
るみ検査装置は、全ての標準的ひざ関節検査技術
を使用中に存在する変位で加えられた負荷を感知
し且つ測定することができる。さらにこのひざ関
節ゆるみ検査装置は、普通の処置における如く関
節を保持し、触診し且つ巧みに扱うことを医師に
許しながら軟かい織物の効果を最小にするように
設計され、他方でひざ関節ゆるみ検査装置は、正
確な適用力及び脛骨−大腿部の運動の読みをデイ
スプレイ及びプリントされた形態で提供するもの
である。
検力計の力板は基本的方向における力及びモー
メントを測定し、ひざ関節がどんな程度に応力が
加えられているかを医師が正確に知ることを許
す。このことは、相対的な骨の運動の量は加えら
れた応力に依存するので、ゆるみを測定する時に
重要である。力の認識は関節のゆるみを客観的に
解釈するために最も重要である。
運動モジユールは座席に関する、従つてももが
拘束されていると大腿部に関する脛骨の真の三次
元位置を測定するものである。
運動モジユールは電子機械的装置であり、それ
は以下に検討されるように、空間中の物体の位置
を全体として限定するために少くとも６つの測定
が必要であるという原則に従つて機能するもので
ある。それは自由度の６つの段階、他の点又は物
体に関する１つの点又は物体の三次元運動を測定
しうる手段より成り、且つ回転的又は並進的変位
を測定しうる電子構成要素の独特な配置より成る
ことが望ましい。特定のモジユールは第６図乃至
第８図に関連して以下に記載される。一般的に言
えば、相対的運動がその間で測定される２つの点
又は物体は、単一な剛性伸縮アーム又はその２つ
の端部の間に接合個所を有する単一アームによつ
て連結されている。
検力計による力の測定は、反対の且つ等しい反
力の原理によつて遂行される。患者のひざ関節に
加えられた力は大腿骨及びももによつて反応さ
れ、それらは次いで検力計に伝達される。それら
の力がひざ関節に比して検力計中で異なる配置で
ある限り、運動モジユールによつて供給されたひ
ざ関節と検力計との相対的位置の認識は、それら
の力の理論的解釈及びひざ関節の座標システム中
のそれらの表示を許すものである。
操作において、患者は器具付き座席中に座わ
り、関係ある脚部のももは第１図に示すように拘
束されている。その際下脚部の取付け物は図示の
ように同じ脚部上に取付けられ、運動モジユール
は座席と下脚部取付け物との間に連結される。そ
の際医師は下脚部をねじることができ、医師は相
対的変位並びに加えられた力を表示する出力を受
けるのである。
第６図乃至第８図は、ひざ関節ゆるみ検査装置
に用いうる特別な運動モジユール／数値化装置の
組合装置が図解されている。しかしまた上述のよ
うに、この組合装置は他のシステムにも用いられ
又は独立して用いることもできる。例えば、第２
の点又は物体に関する第１の点又は物体の変位を
測定できることが必要な工作機械及び機械的シス
テムに関連して用いることができる。
三次元空間中で物体の運動を測定するには６つ
の独特な測定が、三次元空間中の運動の自由度の
６つの段階に関して必要である。これらの測定
は、６つの独特な測定又は６つの独特な並進測定
又はそれらの組合せ、すなわち４つの回転及び２
つの並進その他を構成することができる。本発明
による組合装置は、回転運動の５つの独特な測定
及び並進運動の１つの測定を取るものである。
第６図及び第７図を参照すると、組合装置は、
第１端部１０３及び第２端部１０５を有する長尺
部材１０１を有する。この長尺部材は第１リンク
アーム１０７及び第２リンクアーム１０９より成
る。リンクアーム１０７及び１０９は１１１にお
いて結合されて、１３と１０５との間のように相
対的並進運動を許し、且つこの並進運動を測定す
る。図示の実施態様においては、リンクアームは
枢軸運動のために連結され、それによつて１０３
及び１０５の相対的並進運動を許し、また以下で
検討されるようにこの並進運動を測定するために
回転変換器手段が用いられる。
明白である如く、他の手段はアーム１０７及び
１０９をそのように連結するために用いることが
できる。例えばアームのうちの１つは他のアーム
上に横たわるため及び他のアームがスリーブ中に
出入する運動を許すためのスリーブを含むことが
できる。並進変換器手段は、並進運動を測定する
ためにスリーブ中に含むことができる。
使用できる回転変換器の例は、抵抗電位差計、
可変インダクタンス変圧器、同期リゾルバ、イン
ダクタンス電位差計及び可変磁気抵抗変換器であ
る。使用できる並進変換器の例は、ダイヤルゲー
ジ、抵抗電位差計、可変インダクタンス変圧器、
容量変換器、圧電気変換器、イオン化変換器及び
光学変換器である。
図解された実施態様の記述において、回転の及
び並進の電位差計がそれぞれ用いられた。従つて
これらのものが今後参照される。しかし、かよう
な並進及び回転電位差計は上述の変換器のそれぞ
れの１つによつて代替しうるものと理解された
い。
端部１０３には第１の回転電位差計１１３が配
置され、これはアーム１０３と整列して配置さ
れ、且つアーム１０３と直角をなす軸の周りに回
転できる。第２の回転電位差計１１５は電位差計
１１３に対し直角に配置され、電位差計１１３の
軸に対して直角をなす軸の周りに回転しうる。電
位差計１１５は、装置を一端に取付けるための取
付けブロツク１１７上に取付けられている。
第２端部１０５には第３の回転電位差計１１９
が配置され、これは第２リンクアーム１０９と整
列し、且つ第２リンクアーム１０９と直角をなす
軸の周りに回転する。第４の回転電位差計１２１
は電位差計１１９に対し直角に配置され、且つ電
位差計１１９の軸に対し直角をなす軸の周りに回
転しうる。第５の回転電位差計１２３も電位差計
１１９に対し直角に配置され、且つ電位差計１１
９の軸に対し直角をなす軸の周りに回転しうる。
電位差計１２３も電位差計１２１に対し直角をな
し、且つその回転軸も電位差計１２１の軸に対し
直角をなしている。
電位差計１２３は、装置を第２の点に取付ける
ための取付けブロツク１２５に連結されている。
図解された実施態様において、アーム１０７及
び１０９は第６の回転電位差計１２７により１１
１において連結され、この電位差計は両方のアー
ム１０７及び１０９と整列され、その回転軸は両
方のアーム１０７及び１０９と直角をなしてい
る。
今まで述べた配置は、端部１０３又はその逆に
関して端部１０５の三次元空間における運動を測
定することが可能であり、運動モジユールと呼ば
れる。本発明によれば、第３、第４、第５…の点
又は物体（今後用語“点”の使用は点又は物体に
関連して用いられ且つそのように理解されたい）
の三次元空間中の位置又はそれらの組合せ及びそ
の際点１０３又は１０５の１つの運動又は位置を
他の点の位置に関し、又は第３、第４、第５…の
位置又は第２の物体又はそれらの組合せに関して
測定する位置を数値化するために電位が用意され
ている。この電位は、リンクアームの１つをその
各々の取付けブロツクから遮断できまた再びそれ
に接続できるようにすることによつて達成され
る。図解された実施態様において、リンクアーム
１０９は取付けブロツク１２５から遮断できるも
のである。特に、電位差計１１９から延びる突出
部１２９はレセプタクル１３１中に挿入すること
ができる。この突出部はまたレセプタクルから除
去することもでき、第８Ａ図、第８Ｂ図などに図
解されたような他の挿入物も、空間中の他の点の
位置を数値化するためにレセプタクル中に挿入す
ることができる。
(f) 作用及び効果 この組合せが如何に作用するかに付いて理解す
るために、全体的な原点Ｏとして電位差計１１３
及び１１５の軸の交差点を取る。かくて電位差計
１１３，１１５及び１２７はＯの周りに球状の座
標システムを限定する。特に電位差計１１３及び
１１５はそれぞれ慣用の角θ及びφを規定し、他
方で電位差計１２７は１０７及び１０９と組合さ
れてベクトルＲの長さを規定する。（１０７及び
１０９の長さを知り、且つそれらの間の角度を知
れば、ベクトルＲの長さを決めることはきわめて
容易である）、点Ｂは電位差計１１９，１２１及
び１２３の軸の交差点として定義され且つ“動く
物体”の座標システムの原点と考えられる。それ
と区別してＯは“固定された”物体又は座標シス
テムと考えられる。特に、取付けブロツク１２５
は動く物体上に取付けられる。取付けブロツク１
１７は固定された物体又は座標システム上に取付
けられ、１０３に関する１０５の運動の測定は、
固定物体又は座標システムに関する動く物体の運
動を限定する。
動く物体の運動の最後の記述は電位差計１１
９，１２１及び１２３によつて提供された３つの
有限回転中に含まれている。
組合せが数値化装置として如何に用いられるか
を図解するために、突出部１２９をレセプタクル
１３１から除去し、第８図に図解された数値化装
置のチツプの１つが突出部１２９の代りにレセプ
タクル中に挿入される。その際チツプは関係する
点、すなわち上述の第３、第４、第５…の点に向
けられ、これらの点の空間において三次元位置に
付いて読みが行なわれる。
理解されるように、電位差計からの導線は接続
盤に持ち来たされ、これは取付けブロツク１１７
上に配置でき、従つて電位差計で発生された電気
的信号は第６図に図式的に示されたような処理手
段に持ち来たすことができる。勿論電位差計の変
化する抵抗を測定するために直流電力を電位差計
に供給する必要があることは、公知技術において
周知であり、この直流電力はまた処理手段１３３
からも供給できる。
この電位差計は点１０５の運動の範囲及び方向
を決めるためのデータを供給する。この方向及び
範囲を決めるためにはデータを処理しなければな
らぬ。データはコンピユータ手段によつて処理す
ることが望ましい。かようなコンピユータを制御
するためのフローチヤートは第９図に図解されて
いる。
３つの基本サブルーチンが数値化装置に用いら
れ、そのうちの２つがフローチヤート中に図解さ
れている。DIGMAT（数値化変換マトリツクス）
及びDIGIT（数値化）がフローチヤート中に示さ
れ、他方でNEWTIP（利用者に限定したチツプ用
の支持ルーチン）は利用者によつて備えねばなら
ず、且つ利用者に供給したチツプの寸法及び形状
を考慮に入れる必要がある。
利用者はサブルーチンを用いるプログラムを自
己の特定の応用に適した方法で書かねばならぬ
が、全ての場合に下記の手続きを用いる必要があ
る。
突出部１２９がレセプタクル１３１から除去さ
れ、種々のチツプのうちの１つがレセプタクル中
に挿入される。取付けブロツク１１７は１つの位
置にしつかり取付けねばならず、それは両方とも
大部分の関係ある点に容易に近づくことを許し、
また運動モジユールの上部及び下部の両構成部分
を用いて任意の次続運動を測定するためにも適し
ている。その際関係ある位置はチツプで指示され
る。
身体の特徴はコンピユータの記憶装置中に入力
され、次いでコードがコンピユータに与えられ
て、どのチツプが用いられているかをコンピユー
タに知らせる。
チツプで位置を指すと、プログラムは遠隔スイ
ツチ又はキーボードエントリのいずれかで作動さ
れねばならぬ。その際制御プログラムは電位差計
における信号を走査し、そこで次々にサブルーチ
ンDIGMATを呼び出し、これは入力として電位
差計１１３，１１５及び１２７の電圧値並びに電
源装置の電圧を用いる。DIGMATは呼び出され
る次のサブルーチンであるサブルーチン桁におい
て用いられる変換マトリツクスへ出力する。
DIGITは、電位差計１２７座標システムにおけ
るDIGMAT及びDTIP座標の出力を入力として
用いる全体的な座標システム中のDTIPの位置を
実際に計算する。
その際出力が全体的な座標システム中の点につ
いて、すなわち点Ｏに関して用意される。
この手続きは、関係ある点の全てが数値化され
てしまうまで繰返えされる。その際、チツプはレ
セプタクル１３１から除去され、突出部１２９が
再びレセプタクル中に挿入される。局部的座標シ
ステム（すなわち、原点として点Ｂを有する）中
の数値化された点の座標を計算するサブルーチン
LOCTRNが呼び出される。これらの点はそこ
で、以下に検討されるGLOTRNへ出力される。
一方で、取付けブロツク１２５は関係ある点に
取付けられている。この点の変位が行なわれ、電
位差計の信号はもう一度走査される。このデータ
はコンピユータに伝えられ、サブルーチン
DISMATが呼び出される。DISMATは、三次元
空間中の物体を記述している変換マトリツクスの
内容を計算する。サブルーチンGLOTRNはそこ
で呼び出され、物体上で以前に数値化された点又
は解析的に生じた点の新しい位置を、全体的シス
テム中に出力する。この手続きは関係ある点が異
なる位置を通つて動くにつれ継続する。
下記はサブルーチンの技術的仕様である。
サブルーチンDIGMAT（DVOL，DT12，
DT3） 記述： このサブルーチンは、電位差計１１３及び電位
差計１２７の座標システムの位置をそれぞれ占有
するマトリツクスDT12並びにマトリツクスDT3
を計算するものである。
これら２つのマトリツクスはサブルーチン
DIGIT及びNEWTIPへ厳密に入力し、利用者に
対しては何も重要性を有するものではない。
入 力 −DVOL(4)は、電位差計１１５，１１３及び
１２７及び電源装置のそれぞれの電圧である。
（註１） 出 力 −DT12（３，３）及びDT3（３，３）は上述の
マトリツクスである。（註１） 註 １−各サブルーチン中のＤで始まる可変な名称
は２倍精度のものである。
サブルーチンDIGIT（DT12，DT3，DTIP，
DPNTRF） 記述： このサブルーチンは全体的座標システムに関す
る数値化装置のチツプの座標を計算するものであ
る。
入 力 −DT12（３，３）及びDT3（３，３）は電位差
計１１３及び電位差計１２７座標システムの位置
をそれぞれ占有するものである。（サブルーチン
DIGMATを参照のこと）。（註３） −DTIP(3)は電位差計１２７に関する座標シス
テムに関して用いられるチツプの座標である。
（註１，２及び３） 出 力 −DPNTRE(3)は全体的座標システムに関する
チツプの座標である。（註２及び３） 註 １−数値化装置の座標は数値化装置の単位の部
分として用意される。利用者のチツプの座標に対
してはサブルーチンNEWTIPを用いること。（サ
ブルーチンNEWTIP参照） ２−全ての座標配列１，２及び３においてＸ，
Ｙ及びＺはそれぞれ座標である。（例えばDTIP
(1)＝Ｘ座標） ３−Ｄで始まる全ての可変な名称は２倍精度の
ものである。
サブルーチンNEWTIP（DT12，DT3，
DPNTRF，DTIP） 記述： このサブルーチンの主な目的は、チツプの寸法
を単独に測定することなく、電位差計１２７の座
標システムに関して、任意の利用者が設計したチ
ツプの座標を限定することである。チツプの定数
を見出すためには、まずチツプNo.１（図８Ｂ参照）
を取付け、１つの点に触れる。次いで新しいチツ
プを取付け、同じ点に触れる。ソフトウエアによ
つて点の座標がチツプNo.１によつて計算され、新
しいチツプに対する定数を計算するのに用いられ
る。（制御プログラムフローチヤート参照） 註 １−最良の結果をうるためには、数値化装置の
ベースから15cm乃至20cm以内の点を用いること。
入 力 −DT12（３，３）及びDT3（３，３）は電位差
計１１３及び電位差計１２７の座標システムの位
置をそれぞれ占有する。（註１） −DPNTRF(3)：全体的座標システムに関する
チツプNo.１による数値化された点の座標。（註１
及び２） 出 力 −DTIP(3)：電位差計１２７に関するチツプの
座標、又は新しいチツプの定数として、より良く
知られたものである。（註１及び２） 註 １−Ｄで始まる可変な名称は２倍精度のもので
ある。
２−座標システム配列１，２及び３において、
Ｘ，Ｙ及びＺはそれぞれ座標である。
サブルーチンDISMAT（DVOL，DMAT2） 記述： DISMATは全体的座標システムに関する局部
的座標システムの位置を計算する。局部的座標シ
ステムは上部取付けブロツクの表示された縁と整
列している。
入 力 −DVOL(7)は電位差計１１３，１２７，１１
５，１１９，１２１，１２３及び電源装置線のそ
れぞれの電圧の読みである。（註１） 出 力 −DMAT2（４，１），DMAT2（４，２）及び
DMAT2（４，３）より成るDMAT2は全体的座
標システム中の点Ｂの座標である。
DMAT2（３，３）は、全体的座標システムに
関する局部的座標システムの位置を限定する。
（註１） DMAT2（４，３）はサブルーチンLOCTRN及
びGLOTRNのみに入力し、利用者に対し何も重
要性をもたない。
註 １−Ｄで始まる可変な名称は２倍精度のもので
ある。
サブルーチンLOCTRN（DMAT2，DPOINT，
DPNTLC，Ｎ） 記述： LOCTRNは局部的座標システム中の数値化さ
れた点の座標を計算する。
これらの座標は、上部取付けブロツクが骨質又
は或他の選ばれた取付けベースに固定されている
限り一定である。
もし上部取付けブロツクが移動されると、これ
らの座標はサブルーチンLOCTRONを呼び出す
ことによつて再び計算すべきである。（制御プロ
グラムフローチヤート参照のこと） 入 力 −DMAT2（４，３）はサブルーチンDISMAT
からくる。（制御プログラムフローチヤート参照
のこと） （註１） −Ｎは点の数であり、整数である。
−DPOINT（３，Ｎ）：全体的座標システム中
の数値化された、解析点である。（註１及び２） 出 力 −DPNTIC（３，Ｎ）は局部的座標システムに
関する点の座標である。（註１及び２） 註 １−Ｄより始まる全ての可変な名称は２倍精度
のものである。
２−座標配列１，２及び３においてＸ，Ｙ及び
Ｚはそれぞれ座標である。
サブルーチンGLOTRN（DMAT2，
DPNTLC，DPNTGL，Ｎ） 記述： GLOTRNは全体的座標システム中の点の新し
い座標を計算する。
入 力 −DMAT2（４，３）はサブルーチンDISMAT
からくる。（サブルーチンDISMAT）（註１） −Ｎは点の数；整数 −DPNTLC（３，Ｎ）：局部的座標システム中
の点の座標。（註１及び２参照のこと） 出 力 −DPNTGL（３，Ｎ）は全体的座標システム
の点の新しい座標である。（註１及び２） 註 １−Ｄで始まる全ての可変な名称は２倍精度の
ものである。
２−座標配列１，２及び３においてＸ，Ｙ及び
Ｚはそれぞれ座標である。
上記は検力計について述べたものであるが、本
発明のさらに他の局面に従えば、第１０図及び第
１１図に図解した３組のビームから成る新規の検
力計が提供される。これらの図から分るように、
検力計は支持フレーム２０１を含み、これは図解
された実施態様において、４つの壁付き構造より
成る。１つの壁の中央には第１の球状又は矩形状
のビーム２０３が配置されている。第２及び第３
の矩形状又は球状ビーム２０５及び２０７が、ビ
ーム２０３の反対側の壁のすみに配置されてい
る。
第１１図に見られるように各々のビームは垂直
支持部分及び水平たわみ部材２１１より成る。垂
直及び水平の部材は球状／線状の軸受２１３によ
つて結合されている。これら軸受はこの３組のビ
ームシステムの適正な操作のキーである、という
のは、これら軸受がビームにおける全てのモーメ
ントを解放し、該軸受のそれぞれの曲げたわみに
よつて、種々のビームにおけるモーメントが、軸
方向のビーム圧縮又は純粋なモーメントとして失
われるよりも、むしろ測定されることを許すから
である。
これらビームは、各々のたわみ部材２１１の縦
軸が等辺三角形のそれぞれの辺の垂直二等分線で
あるよう配置されている。この特別の配置は次の
解析のため便利である。
垂直部材の頂上表面にプラツトフオーム２１５
が支持されている。このプラツトフオームは、垂
直部材の頂上表面によつて支持されている限り、
任意の便利な形状にできる。図解された実施態様
においては、プラツトフオーム２１５が等辺三角
形を形成し、ビームが三角形の各々のすみに配置
されている。ビームの水平部材はそのすみの反対
側で三角形の辺に垂直である。
力は、プラツトフオーム２１５を通じて力を加
えることによつて測定される。力はビームのたわ
みを生ずる。たわみは力の標識子として測定され
る。
図解された実施態様においてはビームが等辺三
角形のすみに存在しているが、たわみの２つの重
複する方向が何も存在しない３つのビームの任意
の配置は次の２つの理由のために許される。
ａ かような配置は剛性の機械的機構を提供す
る、また ｂ 平衡方程式の解のために必要な６つの重複し
ない力の最小限が測定される。
ビーム２０３，２２１，２２３に関し、ビーム
２０７及び２２５，２２７に関し、ビーム２０５
に関して、２１７及び２１９において図式的に図
解した装置は、ビームの方向を測定するために用
いられる。これらの装置は慣用の変位変換器装置
を含むことができ、またそれらは剛性の支持フレ
ーム上に、しかも関係ある２つの平面内のみのた
わみが各々のビームのために測定されるように取
付けられる。その結果としての力の測定は、プラ
ツトフオーム上に作用する外力及びモーメントの
全てを十分に限定するために必要な最小限であ
る。剛体の平衡のために必要な公式表示は非常に
多くの工学技術テキストの主題である。
部材２１７乃至２２７を含むことができる慣用
の変位変換器は： −キヤパシタンスゲージ −線状可変差動変圧器（VVDT） −ホール効果検出器 −反射され／継続された光度 −直線状の電位差計 である。
図解されたような組立によつて、各々のビーム
に対するたわみが、各ビームを通じて２つの方向
に分解される。１つの方向は垂直部材の軸に平行
で、且つＦ２，Ｆ４，Ｆ６と名付けた力より成
り、また他の方向はＦ１，Ｆ３及びＦ５と名付け
た矢印によつて示された第１の方向に垂直であ
る。装置２１７，２２１及び２２７はＦ２，Ｆ４
及びＦ６の方向の力を測定し、他方で装置２１
７，２２３及び２２５はＦ１，Ｆ３及びＦ５の方
向の力を測定する。
力が、その力の大きさ及び力の適用方向に依存
してプラツトフオーム２１５に適用される場合に
は、ビーム２０３，２０５及び２０７は異なる量
でたわむ。たわみの大きさは上述のように２つの
方向に分解され、それぞれの方向における大きさ
は装置２１７乃至２２７によつて測定される。こ
の科学技術及び周知の数学的ベクトル変換を用い
て、プラツトフオームに適用された力を計算する
ことができる。
特別の実施態様が記述されたが、これは例解の
目的であつて、本発明を限定するものではない。
当業者が容易に着想しうる種々の変形は上記の特
許請求の範囲において限定した本発明の範囲に属
するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は患者が、ひざ関節のゆるみ検査装置を
取付けて、医師によつて検査される三次元図であ
る。第２図は患者の側面図である。第３図は患者
のさらに詳細な側面図である。第４図は運動モジ
ユール／数値化装置の取付けを示す脚部の前面図
である。第５図は電子測角器を示す脚部の後面図
である。第６図は本発明による電子運動モジユー
ル／数値化装置組合装置の前面図である。第７図
は該組合装置の側面図である。第８Ａ図〜第８Ｄ
図は挿入物の例を示す。第９図は所望の結果を達
成するために組合装置の電気的出力を処理するた
めのソフトウエアのフローチヤートである。第１
０図は本発明のさらに他の局面に従う検力計を図
解したものである。第１１図は本発明の検力計の
ビームの１つをより詳細に示すものである。 １…患者、３…医師、７…もも拘束手段、８…
締めつけ手段、９…器具付き座席、１１…運動モ
ジユール、１３…１つの端部、１５…他の端部、
１５Ａ…取付け部、１７…検査テーブル、１９…
検力計、２１…革ひも部材、２３…脛骨の頂上、
２５，２７…くるぶし、２９…ローラ、３１…く
るぶしのカツプ、１０１…長尺部材、１０３…第
１端部、１０５…第２端部、１０７…第１リンク
アーム、１０９…第２リンクアーム、１１３…第
１回転電位差計、１１５…第２回転電位差計、１
１７，１２５…取付けブロツク、１１９…第３回
転電位差計、１２１，１２７…電位差計、１２３
…第５電位差計、１２９…突出部、１３１…レセ
プタクル、１３３…処理手段、２０１…支持フレ
ーム、２０９…垂直支持部分、２０３，２０５，
２０７…球状又は矩形状ビーム、２１１…水平た
わみ部材、２１３…球状／線状軸受、２１５…プ
ラツトフオーム、２２１，２２３，２２５，２２
７…ビーム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 患者が座つた状態において該患者の不拘
    束部分に与えられる力を測定する検力計手段付
    き座席； ｂ 患者の１部分を上記座席に拘束する手段； ｃ 該患者の拘束部分に対する不拘束部分の位置
    及び動きを測定する運動モジユール手段； ｄ 前記検力計手段の出力及び前記運動モジユー
    ル手段の出力とを解析し、上記検力計手段に与
    えられた力並びに上記運動モジユール手段によ
    り測定された位置との表示を与え、そして患者
    の前記不拘束部分に与えられた力が上記位置及
    び患者を経て座席に与えられる合成力の関数と
    して解析出来る様にしたプロセツサ手段； とより成ることを特徴とするひざ関節のゆるみ検
    査装置。 ２ 前記拘束部分が患者のもも即ち上腿を拘束
    し、下腿は拘束しない手段より成り、 前記拘束手段が患者の上腿を上記座席に拘束す
    るための上記座席に取付けたひも手段より成るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のひ
    ざ関節のゆるみ検査装置。 ３ 前記運動モジユール手段が、拘束された患者
    の下腿上の特定点の空間における位置を決め、そ
    して前記拘束されたもも即ち上腿の位置に関する
    この特定点の位置及び運動を測定するための運動
    モジユール／数値化装置を含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第２項に記載のひざ関節のゆるみ
    検査装置。 ４ 前記ひも手段が前記もも即ち上腿部の周りに
    巻きつけることができる複数対の喰違つたひも、
    及びこのひも対を互いに締めるための手段とを含
    むことより成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第３項に記載のひざ関節のゆるみ検査装置。 ５ 前記運動モジユールが第１及び第２の端部を
    有する長尺部材を含み； 前記第１端部が前記計器付きの座席に連結され
    ており； 前記第２端部が前記患者の拘束されたももより
    下の下肢に連結されている； ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
    のひざ関節のゆるみ検査装置。 ６ 前記下脚部の脛骨の稜部位に於いて上記上腿
    の周りに取付けうるひも部材； 前記脛骨の陵の起伏に合致させるため、上記ひ
    も部材に取付けたローラ手段； 前記上腿部の両くるぶしと合致する様に上記ひ
    も部材に取付けた１対のくるぶしカツプ手段； 前記カツプのそれぞれを前記両くるぶしそれぞ
    れに整列するような前記カツプ夫々における球体
    手段； を含む取付け手段によつて、前記運動モジユー
    ル手段の１端が前記上腿に取付けられていること
    を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のひざ
    関節のゆるみ検査装置。 ７ 前記運動モジユール手段が、三次元空間中で
    ６段階の運動に関する６つの独特な測定を用いた
    三次元空間の計測手段を含むことよりなる特許請
    求の範囲第６項に記載のひざ関節のゆるみ検査装
    置。
JP60030150A 1984-02-17 1985-02-18 ひざ関節のゆるみ検査装置 Granted JPS60188134A (ja)

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