JPH06511169A - 関節屈曲特性測定装置及び方法 - Google Patents

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】 関節屈曲特性測定装置及び方法 交Ｒ立万 本発明は、一般に、人間等の関節を操作するための解剖学的に適正な装置に関し 、特に、臨床診療又は実験等において関節の荷重変位及び屈曲特性を測定するた めの装置及び方法に関する。

失ｉ亙１ 今日、主として柔組織やその他の靭帯損傷を伴う関節病理の臨床学的診断は、本 質的に主観的なものである。

臨床医は、関節の診断に当っては主として患者の関節を手で操作することに依存 している。傷害のある関節を臨床診断する際、臨床医は、正常な関節の強直度の 触診によって得た過去の経験に照らして、あるいは、無傷の対側関節と比較して 、損傷関節に存在する弛緩度又は強直度について主観的な「感触」を得るのであ る。この臨床診断を補足するものとして患者の診療層や、放射線による診察が加 えられる。更に、ギブス包帯による治療であれ、外科療法であれ、その治療の効 果の評価も、完全に主観的なものであり、大部分は患者自身から聴取する感想に 依存している。従って、関節病理の臨床治療技術に寄与する目的で関節の屈曲特 性を評定するための定量的な、信頼し得る技法をめる要望がある。

関節病理のより客観的な査定の必要性とは別に、靴等の履物の構造設計の客観的 分析及び履物（以下、単に「靴」と称する）の評価をする手段をめる要望もある 。

即ち、運動靴によってくるぶし関節等の関節に付与される支持の度合（三次元の 荷重変位及び屈曲特性）を測定し、その靴の適合性（合い具合）を評価する手段 をめる要望がある。現在は、運動靴や、その他の足及びくるぶし支持器具は、純 粋に直観に頼って設計されている。

性能を改善するために靴の設計を合理的に改変するのに十分なフィードバック情 報を靴の設計者に提供するために靴の特定の設計にか与える定量的支持度合を測 定するための客観的手段は、現在まで開発されていない。

関節病理の客観的臨床診断の必要性に加えて、患者の関節の術後治療及び外傷後 治療を改善する必要性もある。従来、患者の関節の術後治療及び外傷後治療には 、関節の固定処置を伴うのが普通であった。即ち、損傷した関節をギブスや牽引 によって長期間固定する。しかしながら、そのような固定の結果として、様々な 病変問題が発生する。具体的にいえば、一般に固定に基因するとされている病気 としては、一般に、関節嚢、靭帯及び関節の癒着、血栓塞栓症、静脈田圃、外傷 後オステオベニア、末梢水腫、筋萎縮等がある。

今日、固定に基因する病変問題は、損傷した関節を早期に可動化する（動くこと ができるようにする）ことによって軽減又は回避することができることが知られ ている。即ち、整形外科手術の後直ちに、多くの場合患者がまだ麻酔下にある間 に手術室又は回復室で関節駆動術（可動化術）を開始するのが有利であることが 認められている。詳述すれば、損傷関節の連続的な駆動（受動的運動）は、上述 した病変問題を軽減又は回避し、治癒を促進し、治療中の傷みの度合を抑え、損 傷関節の回復後の運動可能範囲を大きくする等の効果をもたらすことが判明して いる。

連続駆動器具（ＣＰＭ器具）は、通常、モータ駆動されるものであり、特定の関 節を繰返し屈伸することによって運動させるように設計されている。ＣＰＭ器具 は、反復的に一定の態様で連続的な運動を関節に与えることができ、異なる速度 で、又、規定された運動範囲内で作動するように調節することができる。そのよ りなＣＰＭ器具では、関節をＣＰＭ器具に解剖学的に整列（心合）させることが 肝要である。患者の四肢は、通常、モータによって駆動される可動キャリッジ又 はフレーム部材上に支持する。キャリッジ又はフレーム部材は、関節又は四肢を 直接受容するためのプレート又はその他のストラップ（革帯）又はパッド（一般 に、「柔軟部材」と称される）を備えている。ストラップ等は、四肢又は関節の 一部分をプレートに固定するために用いられる０例えば、脚用のＣＰＭ器具の場 合、通常、足だけがＣＰＭ器具に固定され、脚の残りの部分は単に柔軟部材（パ ッド）の上に載せておく。

関節を解剖学的に正しい態様で受容しないＣＰＭ器具は、患者の関節の全運動範 囲に亙って関節の３つのピボット（枢動）軸線に軸方向に常時心合した状態に維 持することができないという欠点がある。四肢を単一のピボット軸線に沿って解 剖学的に正しい態様で受容する０２Ｍ器具は知られているが、器具に加えられる 荷重及びトルクの如何に拘らず、関節を３つのピボット軸線のすべてに沿って解 剖学的に心合した状態に留まることができるＣＰＭ器具はなく、そのような器具 をめる要望がある。

本発明は、臨床医及び靴設計者が、それぞれ、関節及び靴の荷重変位（荷重を受 けて変位する度合）及び屈曲特性を測定することができるようにする装置及び方 法に関する。特定的にいえば、本発明は、関節の複数のピボット軸線の回りに加 えられたトルク及びそれらの軸線に沿って加えられた力に応答して生じる、関節 のピボット軸線を中心とする角変位（回転運動の大きさ、即ち回転角）及びピボ ット軸線に沿っての直線変位（直線運動の大きさ）を測定することに関する。従 って、本発明は、関節病理の臨床治療技術並びに靴の設計に大いに寄与する、関 節の荷重変位及び屈曲特性を査定するための信頼性の高い、客観的、定量的技法 を提供する０本発明は、又、治療中関節の３つのピボット軸線のすへてに対して 終始一貫して解剖学的に心合した状態に維持することができる関節用ＣＰＭ装置 を提供する。

ｌ肚曳盟Ｉ 概略的にいえば、本発明は、関節の荷重変位及び屈曲特性を測定するための装置 に関する。関節は、第１身体部分と第２身体部分とで構成され、第２身体部分が 第１身体部分に対して第１関節ピボット軸線及び第２関節とポット軸線の回りに 枢動自在とされている０本発明の装置は、第１身体部分を受容する第１フレーム と、第２身体部分を受容する第２フレームを備え、第１フレームは、第１身体部 分を第１フレームに固定するための第１固定手段を有し、第２フレームは、第２ 身体部分を第２フレームに固定するための第２固定手段を有している。第２フレ ームを第１フレームに対して第１フレームピボツト軸線及び第２フレームとポッ ト軸線の回りに枢動させることができるように第１フレームと第２フレームの間 にピボット手段が連結されている。第１関節ピボット軸線及び第２関節ピボット 軸線が、それぞれ第１フレームピボツト軸線及び第２フレームとポット軸線にほ ぼ心合（整列）するように、第１身体部分及び第２身体部分をそれぞれ第１フレ ーム及び第２フレーム上に位置づけすることができる。第２身体部分を第１身体 部分に対して運動させるために、第１関節ピボット軸線及び第２関節ピボット軸 線の少なくとも１つの軸線を中心とする外部トルクを関節に加えるための手段と 、そのようなトルクが加えられたとき、第１フレームに対する第２フレームの、 第１フレームピボツト軸線及び第２フレームピボツト軸線の少なくとも１つの軸 線を中心とする角変位を測定するための手段と、上記トルクが加えられたとき、 第１ピボツト軸線及び第２とポット軸線の少なくとも１つの軸線を中心とするト ルクを測定するための手段が設けられており、測定された角変位及び測定された トルクの大きさが、関節の荷重変位及び屈曲特性を表すようになされている。

本発明は、又、関節を操作するための解剖学的に適正な装置に関する。この装置 は、第１身体部分を受容する第１フレームと、第２身体部分を受容する第２フレ ームを備え、第１フレームは、第１身体部分を第１フレームに固定するための第 １固定手段を有し、第２フレームは、第２身体部分を第２フレームに固定するた めの第２固定手段を有している。第２フレームを第１フレームに対して第１フレ ームピボツト軸線及び第２フレームピボツト軸線の回りに枢動させることができ るように第１フレームと第２フレームの間にピボット手段が連結されている。第 １関節ピボット軸線及び第２関節ピボット軸線が、それぞれ第１フレームピボツ ト軸線及び第２フレームピボツト軸線にほぼ心合（整列）するように、第１身体 部分及び第２身体部分をそれぞれ第１フレーム及び第２フレーム上に位置づけす ることができる。第１フレームを第２フレームに対して第１フレームピボツト軸 線の回りに枢動させるための第１駆動手段が、前記ピボット手段と、第１フレー ム及び第２フレームの１つとの間に連結されており、第１フレームを第２フレー ムに対して第２フレームピボツト軸線の回りに枢動させるための第２駆動手段が 、前記ピボット手段と、第１フレーム及び第２フレームの１つとの間に連結され ている。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１実施例による装置の透視図である。

図２は、図１に示された装置の正面図である。

図３は、図１に示された装置の左側側面図である。

図４は、図１に示された装置の下からみた平面図である。

図５Ａ〜５Ｆは、図１の装置がくるぶし関節に与えることができる６つの運動自 由度を示す図である。

図６は、本発明の第１実施例による図１の装置のためのモニター装置のブロック 図である。

図７は、本発明の第２実施例による装置の透視図である。

図８は、図７の線８−８に沿ってみた、直線変位兼角変位ポテンショメータの断 面図であり、ポテンショメータが収縮状態にあるところを示す。

図９は、図７の線８−８に沿ってみた、直線変位兼角変位ポテンショメータの断 面図であり、ポテンショメータが伸長状態にあるところを示す。

Ｋ車重 以下の説明では、便宜上履つかの特定の用語が用いられているが、それらは本発 明を限定するものではない。

例えば、「右」、「左」、「下」及び「上」は、参照する図面における方向を示 す言葉である。又、「内方」及び「外方」という言葉は、それぞれ、装置及びそ の特定の部分の幾何学的中心に向かう方向及び幾何学的中心から遠ざかる方向を 意味する。その他のこれらに類する言葉についても同様である。

図１〜４及び６を参照すると、くるぶし関節１２（仮想線で示されている）（以 下、単に「関節」とも称する）のような人体関節の荷重変位及び屈曲特性を測定 するための、本発明の第１実施例による装置１０が示されている。くるぶし関節 （以下、単に「関節」とも称する）１２は、図５Ａ〜５Ｃに示されるように、第 １身体部分１４と第２身体部分１６に連結されており、第２身体部分１６が第１ 身体部分１４に対して第１関節ピボット軸線１８、第２関節ピボット軸線２０及 び第３関節ピボット軸線２２の回りに枢動自在である。

ここに開示する本発明の各実施例では、関節１２はくるぶし関節であるが、当業 者には明らかなように、本発明は特定の関節に限定されるものではない０例えば 、本発明は、人体の手首、肘、ひざ、及び肩の関節及びその他の任意の関節に等 しく適用することができる。又、本発明は、特定数のピボット軸線を有する人体 関節に限定されるものでもない。例えば、１つ又は２つのとポット軸線を有する 人体関節にも適用することができる。更に、本発明は、人間以外の動物の関節、 例えば猿のくるぶし関節等にも等しく適用することができることも、当業者には 明らかであろう。

図５Ａ〜５Ｃを参照して説明すると、くるぶし関節１２の第１関節ピボット軸線 １８、第２関節とポット軸線２０及び第３関節ピボット軸線２２は、互いにほぼ 垂直に延長している。関節１２の第１関節ピボット軸線１８は、内果（内くるぶ し）の突部２４及び外柔（外くるぶし）の突部２６（図５Ｂ、５Ｆ参照）に心合 （整列）している。

図５Ａに示されるように、第１関節ピボット軸線１８を中心とする踵骨と脛骨（ 図示せず）との相対運動により関節１２の中側屈曲ＡＩ及び足裏側屈曲Ａ２が行 われる。

第２関節ピボット軸線２０は、第１関節とポット軸線１８にほぼ垂直であり、関 節１２の内果の突部２４と外柔の突部２６とのほぼ中間点で第１関節ピボット軸 線１８に交差している。図５Ｂに示されるように、第２関節ピボット軸線２０を 中心とする踵骨と脛骨との相対運動により関節１２の内反Ｂ＋及び外反Ｂ２が行 われる。

第３関節ピボット軸線２２は、第１関節ピボット軸線１８及び第２関節ピボット 軸線２０にほぼ垂直に延長し、第１関節ピボット軸線１８と第２関節ピボット軸 線２０とが交差している点と同じ点で第１及び第２関節ピボット軸線１８．２０ と交差している。図５Ｃに示されるように、第３関節ピボット軸線２２を中心と する踵骨と脛骨との相対運動により関節１２の内転Ｃ８及び外転Ｃ、が行われる 。

次に、図５Ｄ〜５Ｆを参照して説明すると、第１身体部分１４は、第２身体部分 １６に対して第１、第２及び第３関節ピボット軸線１８，２０．２２に沿って直 線的に変位することができる。関節１２が傷害のない（健康な）状態にあるとき は、第１身体部分１４と第２身体部分１６との間の相対的直線変位はごく僅かで あるが、傷害が起きると、第１身体部分１４と第２身体部分１６との間の相対的 直線変位が大きくなることがある。従って、傷害の度合や、治療の効果（効きめ ）を評定するに当っては、関節１２の直線変位を確認することが望ましい図５Ｄ には、第２身体部分１６が第１関節ピボット軸線１８に沿って第１位置即ち正常 状態にある場合と、第２位置即ち傷害状態にある場合とが、それぞれ実線と仮想 線で示されている０図５Ｅには、第２身体部分１６が第２関節ピボット軸線２０ に沿って第１位置即ち正常状態にある場合と、第２位置即ち傷害状態にある場合 とが、それぞれ実線と仮想線で示されている０図５Ｆには、第２身体部分１６が 第３関節ピボット軸線２２に沿って第１位置即ち正常状態にある場合と、第２位 置即ち傷害状態にある場合とが、それぞれ実線と仮想線で示されている。

関節の上述した諸パラメータは、「生体力学エンジニアリング・ジャーナルＪ１ ９８８年１１月刊、第１１０巻、第３６４〜３７４頁に掲載された「人体のくる ぶし及び距骨関節の三次元運動学及び屈曲特性−第１部：運動学」と題する論文 に記述されているように当業者には周知である。

特に断らない限り、装置１０の各構成要素は、いずれも、アルミニウムのような 高力軽量金属材で形成するのが好ましいが、本発明は、装置１ｏを特定の材料で 構成することに限定されるものではなく、装置１ｏは他の高力軽量金属材、例え ば繊維入り複合樹脂材、又は他の任意の適当なポリマー材で形成することが可能 であることは当業者には明らかであろう。

図１〜３を参照して説明すると、装置１ｏは、第１身体部分１４を受容するため の第１フレーム２８を備えている。第１フレーム２８は、互いにほぼ垂直に交差 した第１辺部片３０ａと第２辺部片３０ｂを有するほぼＬ字形の取り付はブラケ ット３ｏを含む、第１辺部片３０ａは、検査すべき患者（図示せず）の脚以外の 残りの身体部分を支持するためのテーブル３４又は他の支持構造体の縁に固定す ることが好ましい、第１辺部片３０ａは、ブラケット３０をテーブル３４の縁に 固定するためのねじ等の締着具（図示せず）を挿通する長平方向のスロット３２ を有している。

図１及び４に明示されているように、ブラケット３０の第２辺部片３０ｂは、第 １身体部分１４即ち図示の実施例では関節を検査すべき患者の脚を受容するため のほぼ半円形の切欠部３６を有している。第２辺部片３０ｂには、更に、それぞ れ第１細長バー４０ａ及び第２細長バー４０ｂを摺動自在に受容するように配置 された第１円弧状スロット３８ａと第２円弧状スロット３８ｂが穿設されている 。第１及び第２円弧状スロット３８ａ、３８ｂは、後述するように、第１身体部 分１４を第１フレーム２８上の適正位置に位置づけするために、第１及び第２細 長バー４０ａ、４０ｂを取り付はブラケット３０の第２辺部片３０ｂに対して調 節することを可能にする、第１及び第２細長バー４０ａ、４０ｂの上端は、蝶ナ ツト４２のようなナツトと螺合するようにねじを切られており、ナツト４２を締 め付けることによって、第１及び第２細長バー４０ａ、４０ｂを取り付はブラケ ット３０の第２辺部片３０ｂにしっかりと固定することができるようになされて いる。

第１細長バー４０ａと第２細長バー４０ｂとは、互いにほぼ平行に延長させ、両 者の間に第１身体部分１４をぴったり受容するように互いに離隔させて配置する ことが好ましい、更に、第１及び第２細長バー４０ａ、４０ｂは、はぼ直線状と し、断面はぼ円形とすることが好ましいが、当業者には明らかなように、第１身 体部分１４の形状に合致するように非直線状としてもよく、又、正方形、や楕円 形等の他の断面形状としてもよい。更に、第１及び第２細長バー４０ａ、４０ｂ は、取り付はブラケット３０の第２辺部片３０ｂに調節自在に固定することが好 ましいが、当業者には明らかなように、取り付はブラケット３０に対する第１及 び第２細長バー４０ａ。

４０ｂの相対位置を調節するための手段として図示の手段以外の手段を用いるこ ともできる０例えば、取り付はブラケット３０に対する第１及び第２細長バー４ ０ａ。

４０ｂの迅速調節を可能にするラチェット機構（図示せず）を用いることができ る。

第１及び第２細長バー４０ａ、４０ｂは、取り付はブラケット３０を介してテー ブル３４に固定することが好ましいが、当業者には明らかなように、取り付はブ ラケット３０を用いて、又は用いずに他の構造体に固定してもよい。例えば、第 １及び第２細長バー４０ａ、４０ｂは、ここに例示した態様と同様の態様で椅子 （図示せず）に固定してもよい。このように、本発明は、装置１０を安定させる ことができる限り、装置１０を特定の構造体又は器具に取り付けることに限定さ れない。

図１及び４に示されているように、第１フレーム２８は、第１身体部分１４を該 第１フレームに固定するための第１固定手段を有している０図１〜４に示された 第１実施例においては、この第１固定手段は、第１身体部分１４を受容するよう に、第１細長バー４０ａと第２細長バー４０ｂとの間に延長させた、上下に離隔 した１対のＵ字状部材４４．４４で構成することが好ましい。各Ｕ字状部材４４ の両端に、図１に示されるように、それぞれ第１及び第２細長バー４０ａ、４０ ｂを摺動自在に受容する適当なサイズの貫通孔４４ａを設けることが好ましい、 Ｕ字状部材４４を第１及び第２細長バー４０ａ。

４０ｂに沿って所望の位置にしっかりと固定するために止めねじ（図示せず）を 用いる。この第１固定手段は、更に、各Ｕ字状部材４４に組み合わされた布製ス トラップ（革帯）４６を含むことが好ましい、各布製ストラップ４６の一端と、 Ｕ字状部材４４の対応する一端にマジックテープのフック部材４６ａとループ部 材４６ａを付設する。

第１身体部分１４を第１フレーム２８に固定するには、第１身体部分１４を第１ 細長バー４０ａと第２細長バー４０ｂの間に挿入し、Ｕ字状部材４４に係合させ る。

次いで、ストラップ４６を第１身体部分１４に巻きつけ、マジックテープのフッ ク部材４６ａとループ部材４６ａを係合させれば第１身体部分１４を第１フレー ム２８にしっかりと保持することができる。

上記第１固定手段は、２つのＵ字状部材４４と２つの２つのストラップ４６とで 構成することが好ましいが、当業者には明らかなように、他の固定手段を用いる こともできる。例えば、ストラップ４６の代わりに、Ｕ字状部材４４の一端に枢 動自在に取り付けたＵ字状部材（図示せず）を用い、それらのＵ字状部材の間に 第１身体部分１４を固定するための適当なタイプの締着具を用いることができる 。又、Ｕ字状部材４４をストラップ４６に固定するための手段として、マジック テープ以外の、例久ばクランプやバックル（図示せず）等の他の手段を用いるこ ともできる。

図１及び３を参照して説明すると、装置１０は、更に、第２身体部分１６を受容 するための第２フレーム４８を備えている。第１実施例では、第２フレーム４８ は、第２身体部分１６の下に位置するほぼ長方形のプレート５０と、第２身体部 分１６をプレート５０にしっかりと取り付けるための第２固定手段を含む、第１ 実施例では、この第２固定手段は、検査すべき人の第２身体部分１６即ち足をし っかりと受容するためのスニーカ（図示せず）等の靴５２で構成することが好ま しい、プレート５０は、接着剤のような適当な締着材又は慣用の締着具で靴５２ の底面に固着させる。

第２固定手段は、プレート５ｏに結合させた靴５２で構成することが好ましいが 、第２身体部分１６を第２フレーム４８に固定するために他の手段を用いること も可能であることは当業者には明らかであろう０例えば、プレート５０を第２身 体部分１６の幅に対応するように寸法づけし、第２身体部分１６を挟むようにプ レート５０の両側から直立した側壁を有する構成としてもよい、もちろん、装置 １０をくるぶし関節以外の人体関節に適用する場合は、第２身体部分１６を第２ フレーム４８に固定するには、上述したものとは異なる別の手段が必要とされる ことは明らかである。例えば、装置１０を肘関節に適用するには、第２固定手段 は、患者の前腕を受容するだめのスリーブ等（図示せず）で構成する必要があろ う。

図１〜４を参照して説明すると、装置１０は、更に、第２フレーム４８を第１フ レーム２８に対して第１フレームピボツト軸線１８゛、第２フレームピボツト軸 線２０°及び第３フレームピボツト軸線２２°の回りに枢動させることができる ように、第１フレーム２８と第２フレーム４８の間に連結されたピボット手段を 含む。第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０°。

２２゛は、互いにほぼ垂直に延長しており、上記ピボット手段がどのような位置 にお□かれているときでも、共通の交差点で交差することが好ましい、第１身体 部分１４及び第２身体部分１６は、両者間の関節１２の第１、第２及び第３関節 ピボット軸線１８，２０．２２が、それぞれ第１、第２及び第３フレームピボツ ト軸線１８゛。

２０’　、２２’にほぼ心合するような態様に、それぞれ第１フレーム２８及び 第２フレーム４８上に位置づけすることができることが好ましい、「フレームピ ボット軸線」は、単に「ピボット軸線」とも称し、「関節ピボット軸線」は、単 に「関節軸線」とも称する。

図１．３及び４に明示されているように、上記ピボット手段は、第１フレーム２ ８に固定された第１組立体５４を含む。第１組立体５４は、第１組立体５４を第 １フレーム２８に対して枢動させることができるように第１組立体５４と第１フ レーム２８の間に連結された第１ヒンジ手段を含む、第１ヒンジ手段は、第１フ レームピボツト軸線１８°を画定する。

図１及び４に示されるように、第１組立体５４は、それぞれ第１及び第２細長バ ー４０ａ、４０ｂの内端に近接して配置され、互いにほぼ平行に延長した第１細 長部材５４ａ及び第２細長部材５４ｂと、第１及び第２細長部材５４ａ、５４ｂ に対してほぼ垂直に延長し、両線長部材５４ａと５４ｂの間に固定された第３細 長部材５４Ｃから成る。第３細長部材５４ｃを関節１２の後方において第１及び 第２細長部材５４ａ、５４ｂの後端に固定し、第１、第２及び第３細長部材５４ ａ、５４ｂ、５４Ｃが全体として平面図でみてＵ字形（図４参照）となるように 構成することが好ましい、当業者には明らかなように、第３細長部材５４ｃを関 節１２の前方において第１及び第２細長部材５４ａ、５４ｂの前端に固定する構 成も本発明の範囲内である。

第１実施例においては、第１組立体５４の第１ヒンジ手段は、それぞれ第１及び 第２細長バー４０ａ、４０ｂの内端に固定された第１及び第２胴体５８ａ、５８ ｂと、それぞれ第１及び第２胴体５８ａ、５８ｂに枢動自在に取り付けられてお り、それぞれ第１及び第２細長部材５４ａ、５４ｂを摺動自在にぴったり受容す るための孔６２．６４を有する第１及び第２円筒体６０ａ、６０ｂから成るもの であることが好ましい。

図２及び４に明示されているように、第１及び第２円筒体６０ａ、６０ｂは、関 節１２の方に向けて突出し、それぞれ第１及び第２胴体５８ａ、５８ｂの対応す る寸法の孔に突入したロッド６０ａ’　、６０ｂ’を有しており、第１及び第２ 胴体５８ａ、５８ｂに対して枢動自在である。即ち、ロッド６０ａ’　、６０ｂ ’は、円筒体６０ａ、６０ｂを胴体５８ａ、５８ｂに対して第１フレームピボツ ト軸線１８゛の回りに回転させることができるように寸法づけされており、それ によって、第１組立体５４全体を第１フレーム２８に対して第１フレームとポッ ト軸線１８°の回りに回転させることができる。

図１及び３を参照して説明すると、上記ピボット手段は、更に、第１組立体５４ に連結された第２組立体６６を含む、第２組立体６６は、第２組立体６６を第１ 組立体５４に対して枢動させることができるように第１組立体５４と第２組立体 ６６の間に連結された第２ヒンジ手段を含む、第２ヒンジ手段は、第２フレーム ピボツト軸線２０°を画定する。第２組立体６６は、一端に円筒体６８を有する 細長部材６６ａで構成することが好ましい、円筒体６８は、第１組立体５４の第 ３細長部材５４ｃを摺動自在にぴったり受容するための適当な寸法の孔７２を有 する胴体７０に回転自在に取り付けることが好ましい。

胴体７０は、その長手軸線が第１細長部材５４ａと第２細長部材５４ｂの間に両 者から等間隔のところに位置し、第２フレームピボツト軸線２０°　（図３参照 ）を画定するように第３細長部材５４ｃ上に位置づけすることが好ましい０円筒 体６８を胴体７０に対して第２フレームピボツト軸線２０°の回りに回転させる ことができるように、円筒体６６には、胴体７０の対応する寸法の孔に突入する ロッド６８°が突設されている０円筒体６８と、ロッド６８゛と、胴体７０とが 協同して、第２組立体６６を第１組立体５４に対して第２フレームピボツト軸線 ２０’の回りに回転させることができる第２ヒンジ手段を構成する。

図１〜３に明示されているように、上記ピボット手段は、更に、第２組立体６６ と第２フレーム４８との間に連結された第３組立体７４を含む、第３組立体７４ は、第３組立体７４を第２フレーム４８に対して枢動させることができるように 第３組立体７４と第２フレーム４８の間に連結された第３ヒンジ手段を含む。第 ３ヒンジ手段は、第３フレームピボツト軸線２２°を画定する。第３組立体７４ は、第２組立体６６の細長部材６６ａの、円筒体６８のある側とは反対側の端部 に固定された細長部材７６から成る。細長部材７６は、第２フレーム４８の下に 位置することができるように第２組立体６６の細長部材６６ａから十分な距離延 長させることが好ましい第１実施例では、第３ヒンジ手段は、第３組立体７４の 細長部材７６に取付けられた胴体８０と、プレート５０にに固定され、胴体８０ に回転自在に取り付けられた円筒体７８とで構成することが好ましい０円筒体７ ８は、関節１２を装置ｌＯ上に適正に心合させるためにプレート５０と円筒体７ ８との間の間隔を調節することを可能にするねじ付きロッド７９によってプレー ト５０に固定される。胴体８０は、第３組立体７４の細長部材７６を摺動自在に 受容する貫通孔８１を有することが好ましい。胴体８０を第３組立体７４の細長 部材７６に掛止するために胴体８０に止めねしく図示せず）が設けられている。

胴体８０は、第１組立体５４及び第２組立体６６に関連して上述したのとほぼ同 様の態様で円筒体７８に対して回転自在であるが、１対のバー８２が、円筒体７ ８の周面に固定され、後述するトルク付与器具を受容するやめに胴体８０を越え て下方に延長しており、バー８０を回転させることによって円筒体７８及びプレ ート５０を胴体８０に対して回転させることができるように構成されている点で 第１組立体５４及び第２組立体６６の場合と異なる。

上記ピボット手段は、更に、第２フレーム４８を第１フレーム２８に対して第１ ５第２及び第３フレームとポット軸線１８°、２０°、２２゛の少なくとも１つ の軸線に沿って直線的に変位させることを可能にするための直線変位手段を含む 。ここで、「沿ってｊという用語は、「平行に」と「整列（心合）して」の一方 又は両方を意味する。第１フレーム２８を第２フレーム４８に対して第１フレー ムピボツト軸線１８°に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第 １組立体５４の細長部材５４ｃは、第２組立体の胴体７０に摺動自在に装着され ている。従って、第２組立体６６と、第３組立体７４と第２フレーム４８とは、 第１組立体５４の細長部材５４ｃに沿って移動させることができる。第２組立体 ６６を細長部材５４ｃに掛止するために、当業者には周知の態様で胴体７０に止 めねじ８４が設けられている。

第２フレーム４８を第１フレーム２８に対して第２フレームピボツト軸線２０゛ に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第１組立体５４の第１及 び第２細長部材５４ａ、５４ｂは、それぞれ第１及び第２円筒体６０ａ、６０ｂ の孔６２．６４に摺動自在に装着されている。第１及び第２細長部材５４ａ、５ ４ｂは、それぞれ第１及び第２円筒体６０ａ、６０ｂに設けられた止めねじ８４ によって第１及び第２円筒体６０ａ、６０ｂ掛止することができる。

第２フレーム４８を第１フレーム２８に対して第３フレームピボツト軸線２２゛ に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第３組立体７４の細長部 材７６は、第２組立体６６の細長部材６６ａに形成されたスロット８６に摺動自 在に装着されている。第３組立体７４の細長部材７６は、第２組立体６６の細長 部材６６ａにに設けられた止めねじ８４によって第２組立体６６の細長部材６６ ａに掛止することができる。

第１実施例においては上記ピボット手段は、上述したように第１組立体５４、第 ２組立体６６及び第３組立体７４によって構成するのが好ましいが、第２フレー ム４８を第１フレーム２８に対して第１、第２及び第３フレームとポット軸線１ ８°、２０’　、２２°の回りに枢動させることを可能にするための手段として 、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、別の手段を設けることができる ことが可能であることは当業者には明らかであろう。

図１及び６を参照して説明すると、装置１０は、更に、第２フレーム４８、第２ 身体部分１６及び上記ピボット手段の１つに少なくとも１つの力を加えたとき、 第１フレーム２８に対する第２フレーム４８の、第１、第２及び第３フレームピ ボット軸線１８°、２０°、２２゜の少なくとも１つの軸線を中心とする角変位 を測定するための角変位測定手段を含む０図１〜４の第１実施例では、角変位測 定手段は、それぞれ第１、第２及び第３フレームピボツト軸線１８’　、２０’ 　、２２’上に配置された第１、第２及び第３角変位ポテンショメータ８８ａ、 ８８ｂ、８８ｃで構成することが好ましい、第１実施例においては、第１角変位 ポテンショメータ８８ａは、第１組立体５４の第１胴体５８ａの一部として構成 され、第２角変位ポテンショメータ８８ｂは、第２組立体６６の胴体７０の一部 として構成され、第３角変位ポテンショメータ８８ｃは、第３組立体７４の胴体 ７８の一部として構成される。これらの角変位ポテンショメータ自体は、当業者 には周知のものであるから、これ以上の説明は省略する。

力は、第２フレーム、第２身体部分４８及び上記ピボット手段の１つに加えても よいが、直接箱１、第２及び第３組立体５４，６６．７４の１つに第１、第２及 び第３フレームピボット軸線１８’、２０°、２２°の１つ又はそれ以上の軸線 の回りに（軸線を中心として）加えることが好ましい、上記第１実施例において は、第１組立体５４の円筒体６０ａ及び第２組立体６６の円筒体６８の露出端に ボルトヘッド９０を突設しておくことが好ましい。後述するように、このボルト ヘッド９０にソケット（ボックススパナ−のような受口）を嵌めてそれぞれの円 筒体６０ａ、６８を回すことができる。

装置１０は、更に、第１、第２及び第３フレームピボツト軸線１８’　、２０’ 　、２２’の少なくとも１つの軸線を中心とする上述した力を加えたとき、該軸 線を中心とするトルクを測定するためのトルク測定手段を含む。

第１実施例では、そのトルク測定手段は、第１Ｔ型トルクセンサー９２を含む。

第１トルクセンサー９２は、その一端に第１組立体５４の円筒体６０ａのボルト ヘッド９０に嵌合するソケット９４を備えている。トルクセンサー９２の他端に 設けられたＴ型ハンドル９６を適当な駆動手段によって回すことによって第１フ レームとポット軸線１８°を中心とする外力即ちトルクを加えることができる。

第１実施例では、この駆動手段は、臨床医の手であることが好ましい、即ち、臨 床医は、手でＴ型ハンドル９６を握り、第１フレームピボット軸線１８’従って 第１関節ピボット軸線１８を中心とするトルクを加えることができる。Ｔ型ハン ドル９６とソケット９４の間には、両者の間に加えられたトルクを検知即ち測定 するトルク検知部材９８が連結されている。Ｔ型ハンドル９６とソケット９４の 間に加えられたトルクは、第１フレームピボツト軸線１８°及び第１関節ピボッ ト軸線１８を中心とするトルクに相当する。

図１及び３に示されるように、上記トルク測定手段は、更に、第２組立体６６の 円筒体６８のボルトヘッド９０に加えられるトルクを測定するように構成されて いる点を除いては、第１トルクセンサー９２とほぼ同じ構成の第２トルクセンサ ー１００を含む、第２トルクセンサー１００を介して加えられるトルクは、第２ フレームピボツト軸線２０゛及び第２関節ピボット軸線２０を中心として加えら れる。

図１及び２に示されるように、上記トルク測定手段は、更に、第３フレームピボ ツト軸線２２°及び第３関節ピボット軸線２２を中心として加えられるトルクを 測定するための第３トルクセンサー１０２を含む、第３トルクセンサー１０２は 、その一端にソケットを設けるのに代えて、第３組立体７４の円筒体７８に付設 した１対のパー８２に係合するための１対の対応する溝１０８を有する連結部材 １０４が設けられている点を除いては、第１及び第２トルクセンサー９２．１０ ０とほぼ同じ構成である。即ち、連結部材１０４を、その溝１０６内にバー８２ を突入させるように胴体８０に近接して位置づけすれば、第３トルクセンサー１ ０２が第３組立体７４の円筒体７８に相対回転しないように固定される。従って 、第３トルクセンサー１０２を回転させれば、円筒体７８が唖胴体８０に対して 回転せしめられ、それによってプレート５０を含む第２フレーム４８を第３フレ ームピボツト軸線２２°及び第２関節とポット軸線２ｏの回りに回転させること ができる。

第１実施例では第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０°、２２ °の少なくとも１つの軸線を中心とするトルクを測定するためのトルク測定手段 は、第１、第２及び第３トルクセンサー９２．１００，１０２の形とすることが 好ましいが、そのようなトルクを加え、測定するための手段として他の手段を用 いることができるは、当業者には明らかであろう０例えば、第１実施例の装置が 連続駆動器具（ＣＰＭ器具）として使用されるものである場合は、第１、第２及 び第３フレームピボット軸線１８°、２０°、２２°の１つを中心とするトルク を加え、測定するための手段は、当業者には明らかなように、トルクを加え、測 定することができる、単に、３つの個別に制御し得るＤＣモータ（図示せず）で 構成することができる。その場合、各ＤＣモータは、第１、第２及び第３フレー ムピボット軸線１８°、２０゜、２２°の１つを中心とするトルクを加える。各 ＤＣモータは、上記第１、第２及び第３トルクセンサー９２゜１００．１０２の 場合と同じ態様で第１．第２及び第３組立体５４．６６．７４に連結することが できるが、もちろん本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の連結手段を 用いることもできる。このように、第１、第２及び第３フレームピボット軸線１ ８°、２０’　、２２°の少なくとも１つの軸線を中心とするトルクを加えるた めの手段としてＤＣモータを用いることにより、本発明を連続駆動器具として使 用することを可能にする。例えば、臨床医が規定した運動プログラムに従って、 当業者には明らかな態様で各ＤＣモータの回転速度及び回転方向を制御すること により関節１２に所望の可変運動を与えることができる。

装置ｌＯは、更に、第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８’、２０°、 ２２°の少なくとも１つの軸線に沿って力を加えたときの該受なくとも１つの軸 線に沿っての第１フレーム２８に対する第２フレーム４８の直線変位を測定する ための直線変位測定手段を含む。第１実施例では、第１フレーム２８に対する第 ２フレーム４８の直線変位を測定するための直線変位測定手段は。

それぞれ、第１組立体５４の第１円筒体６０ａ内、第２組立体６６の胴体７２内 、及び第２組立体６６の細長部材６６ａのスロット８６内に配設した第１、第２ 、及び第３直線変位ポテンショメータ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃによって構 成することが好ましい。

詳述すれば、第１直線変位ポテンショメータ１０８ａは、第１組立体５４の第１ 細長部材５４ａが第１円筒体６０ａの孔６２に沿ってしたとき、第１円筒体６０ ａに対する第１細長部材５４ａの相対変位を測定する。この相対変位は、第２フ レームピボツト軸線２０゛に沿っての、第２フレーム４８の第１フレーム２８に 対する直線変位に相当する。

同様にして、第２直線変位ポテンショメータ１０８ｂは、第１組立体５４の第３ 細長部材５４ｃが第２組立体６６の胴体７０の孔６２に沿って移動したとき、第 ２組立体６６の胴体７ｏに対する第１組立体５４の第３細長部材５４ｃの相対変 位を測定する。第３細長部材５４ｃに沿っての胴体７０の相対移動は、第１フレ ームピボツト軸線１８°に沿っての、第２フレーム４８の第１フレーム２８に対 する直線変位に相当する。

第３直線変位ポテンショメータ１０８ｃは、第３組立体７４の細長部材７４が第 ２組立体６６の細長部材６６ａのスロット８６に沿って移動したとき、第２組立 体６６の細長部材６６ａに対する第３組立体７４の細長部材７６の相対変位を測 定する。第２組立体６６の細長部材６６ａに対する第３組立体７４の細長部材７ ６の直線変位は、第３フレームピボツト軸線２２°に沿っての、第２フレーム４ ８の第１フレーム２８に対する直線変位に相当する。

装置ｌＯは、更に、第２フレーム４８、第２身体部分１６及び上記ピボット手段 の１つに上記力を加えたとき、第１フレームピボツト軸線１８゛の回りに、及び 第２及び第３フレームピボツト軸線２０’　、２２°の１つに沿って及ぼされる 軸線方向の力を測定するための軸線方向力測定手段を含む。第１実施例では、第 １、第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０’、２２°の回りの、又は それらに沿っての軸線方向の力を測定するための軸線方向力測定手段は、第１、 第２及び第３荷重測定器具１０７（図１〜４には、第１及び第２荷重測定器具１ ０７だけが示されている）で構成することが好ましい。各荷重測定器具１０７は 、臨床医が手で握るための握り１０９と、それから突出した長手部材１１０を有 する、総体的にねじ回しの形のものである。長手部材１１０の先端は、鈍端１１ １ａとされている。第１、第２及び第３荷重測定器具１０７は、各々、その長手 部材１１０に設けられた第１、第２及び第３０−ドセル１１０ａ、１１０ｂ、１ １０ｃ　（図６参照）を有している。

例えば、第１荷重測定器具１０７は、図２に示されるように、その長手部材１１ １の鈍端１１１ａを第１フレームピボツト軸線１８゛にほぼ平行に円筒体７８に 係合させ、第２フレーム４８を第１フレームピボツト軸線１８°に沿って第１フ レーム２８に対して移動させるように握り１０９に力を加えることによって第１ フレームピボツト軸線１８゛を中心とするトルクを加えることができる。即ち、 第３組立体７４が第３組立体７４の細長部材７６に沿って摺動し、第１フレーム ２８に対する第２フレーム４８の相対運動を可能にする。この加えれた力は、第 １０−ドセル１１０ａによって検出され、検知された力は、後述するモニター装 置へ送られる。

第２フレームピボツト軸線２０°に沿っての軸線方向の力を測定するには、臨床 医は、第２荷重測定器具１０７（図３）の握り１０９を握り、その長手部材１１ １の鈍端１１１ａを第２組立体６６の円筒体６８のボルトヘッド９０に係合させ 、（第２トルクセンサー１００を介して第２フレームピボツト軸線２０゛を中心 とする力を加えるのとは異なり）荷重測定器具１０７により第２フレームピボツ ト軸線２０°に沿って関節１２の方に向けて力を加える。この加えれた力は、第 ２０−ドセル１１０ｂによって検出され、検知された力は、後述するモニター装 置へ送られる。

第３フレームピボツト軸線２２“に沿っての軸線方向の力を測定するには、臨床 医は、第３荷重測定器具１Ｏ７（図示せず）の握り１０９を握り、その長手部材 １１１の鈍端１１１ａを第３組立体７４の胴体８０のボルトヘッド９０に係合さ せ、（第３トルクセンサー１０２を介して第３フレームピボツト軸線２２゛を中 心とする力を加えるのとは異なり）荷重測定器具１０７により第３フレームピボ ット軸線２２゛に沿って関節１２の方に向けて力を加える。この加えれた力は、 第３０−ドセル１１０ｃによって検出され、検知された力は、後述するモニター 装置へ送られる。

第１実施例は、上記ピボット手段の各軸線の回りにトルク及び軸線方向力を加え るための器具として２つの別個の器具を用いることに限定されるものでないこと は、当業者には明らかであろう、即ち、加えられたトルクと軸線方向力を同時に 検出及び、又は測定することができる単一の器具を用いることも、本発明の精神 及び範囲から逸脱することなく可能である。そのような単一器具は、例えば、第 １トルクセンサー９２に、荷重測定器具１０７に関連して上述したように、軸線 方向の力を測定するためのロードセルを組み入れたものとすることができる。

図６を参照して説明すると、各センサー、即ち、第１、第２及び第３トルクセン サー９２，１００，１０２、第１、第２及び第３０−ドセル１１ｏａ、１１ｏｂ 、１１０ｃ、第１、第２及び第３角変位ポテンショメータ８８ａ、８８ｂ、８８ ｃ、及び、第１、第２及び第３直線変位ポテンショメータ１０８ａ、１０８ｂ、 １０８ｃは、各々、臨床医に関節１２の臨床的評定に関する客観的データを提供 するモニター装置（総体的に参照番号１１５で示されている）に導線等によって 電気的に接続されている。

詳述すれば、モニター装置１１５は、第１、第２及び第３トルクセンサー９２． １００．１０２、及び、第１、　ｔ１４２及Ｕ１１４３０−トセル１１０ａ、１ １０ｂ、１１０Ｃに電気的に接続された歪計調整用増幅器１１２を含む。従って 、第１フレームピボツト軸線１８°を中心とするトルクを加えるために第１トル クセンサー９２が用いられる場合は、それによって加えられたトルクに対応する 信号が増幅器１１２へ送られる。この信号は、増幅器１１２によって増幅されて 、アナログ／デジタル変換器１１４へ送られる。第２及び第３トルクセンサー１ ｏ。

、１０２も同様の態様で作動し、第１トルクセンサー９２と同時併行的に用いる こともできる。

第１　、　第２及び第３０−ドセルｌ　１０ａ、１１０ｂ。

１１０ｃも、加えられた軸線方向力を検出すると、その軸線方向力に対応する信 号を増幅器１１２へ送る。この信号も増幅器１１２によって増幅され、アナログ ／デジタル変換器１１４へ送られる。

アナログ／デジタル変換器１１４は、増幅器１１２から信号を受け取るだけでな く、第２身体部分１６、第２フレーム４８又は上述したピボット手段に加えられ た力に応答して作動する第１、第２及び第３角変位ポテンショメータ８８ａ、８ ８ｂ、８８ｃ、及び、第１、第２及び第３直線変位ポテンショメータ１０８ａ、 １０８ｂ。

１０８ｃからも信号を受け取る。アナログ／デジタル変換器１１４は、各センサ ー（センサー９２，１００，１０２、ロードセル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ 、角変位ポテンショメータ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、直線変位ポテンショメータ １０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）からの信号をデジタル信号に変換してマイクロ プロセス１１６へ送る。マイクロプロセス１１６は、受は取った情報を適当なプ ログラミングに従って相関させる９例えば、マイクロプロセス１１６は、関節１ ２の状態に関して出力すべき所望の情報に対応する情報を該マイクロプロセス１ １６に入力するための入力手段を備えている６図１〜４の第１実施例においては 、この入力手段は、当業者に周知のキーボード１１８とすることが好ましい、た だし、例えばフロッピーディスクのような他の入力手段を用いることができるこ とは、当業者には明らかであろう図６に示されるように、マイクロプロセス１１ ６は、検出された実際のパラメータに対応する上記各センサーからのデータを受 け取り、格納するメモリ１２０に接続されている。即ち、各センサーからの信号 は、マイクロプロセス１１６によってそれぞれ別個に識別することができ、メモ リ１２０内の識別可能な位置に格納することができるように何らかの態様でコー ド化される。マイクロプロセス１１６は、又、各センサーからのデータをメモリ １２０から取り出す機能をも果たし、そのデータを、臨床医に出力を提供するた めの機器の形態に適合するように変換する。第１実施例においては、その出力は 、臨床医がキーボード１１８を操作することによって所望に応じて陰極線管（Ｃ ＲＴ）装置１２２又はプリンター１２４に供給される。別法として他の出力装置 を用いることもできる。

メモリ１２０は、特定の患者の１つ又は複数の関節に関するデータを１回の測定 又は時間間隔をおいて実施された複数回の測定の結果として格納するのに用いる ことができる。更に、メモリ１２０は、特定の関節に関する予測される標準の又 は平均的データを臨床医に提供する統計的データベースを作成するために、複数 の患者のうちの何人かについて統計的データを格納することもできる。そのよう な統計的データベースは、特定の患者の関節に関して得られたデータと比較する ための基準を提供する。このような統計的データ及び、又は標準の又は平均的デ ータは、印刷されたチャート（図示せず）とじても提供することができる。又、 マイクロプロセス１１６は、特定の患者の関節に関して得られたデータを標準の 又は平均的データと自動的に比較し、その関節の屈曲特性を標準の又は平均的デ ータのパーセントとして算出することもできる。

装置１０を用いて関節の荷重変位及び屈曲特性を測定する方法は、以下の通りで ある。まず、装置ｌＯを人体の関節１２に当てがい、装置の第１、第２及び第３ フレームピボット軸線１８°、２０°、２２°をそれぞれ関節１２の第１、第２ 及び第３関節ピボット軸線１８．２０．２２にほぼ心合させる。詳述すれば、関 節１２を装置１０に心合させるためには、第２身体部分１６を化５２内にしっか り嵌合させ、次いで、内くるぶしの突部２４と外くるぶしの突部２６が第１フレ ームピボツト軸線１８゛に心合するまで第１及び第２バー４０ａ、４０ｂとプレ ート５０をナツト４２とねじ付きロッド７９を用いて調節する。関節１２が装置 の第１フレームピボツト軸線１８°に心合されたならば、次に、第２及び第３フ レームピボット軸線２０°、２２°も、それぞれ関節１２の第２及び第３関節ピ ボット軸線２０．２２に心合させる。

次に、第２身体部分１６を第１身体部分１４に対して変位させるために第２身体 部分１６に力を加える。上述した第１実施例においては、第１、第２及び第３ト ルクセンサー９２．１００．１０２を同時にあるいは別々に用いることによって 第２身体部分１６に力を加えることが好ましい、即ち、第１トルクセンサー９２ は、ソケット９４をボルトヘッド９４に係合させ、第１組立体５４を第１フレー ムピボツト軸線１８゛の回りに回動させるようにＴ型ハンドル９６にトルクを加 えることによって第１フレームピボツト軸線１８°を中心とするトルクを与える ことができる。同様にして、第２及び第３トルクセンサー１００．１０２を用い ることによって第２及び第３フレームピボット軸線２０°、２２′を中心とする トルクを与えることができる。臨床医が第１、第２及び第３フレームピボツト軸 線１８’　、２０’　、２２°を中心とする関節１２の角変位を測定することだ けに関心がある場合は、トルクセンサー９２，１００，１０２を用いずに関節１ ２を手で動かしてもよい。

先に述べたように、第１、第２及び第３荷重測定器具１０７を同時にあるいは別 々に用いることによって第１フレームピボツト軸線１８°の回りに、そして、第 ２及び第３フレームピボット軸線２０°、２２°に沿って直線力を加えることが できる。例えば、第１荷重測定器具１０７の長手部材１１１の鈍端１１１ａを第 １フレームピボツト軸線１８°にほぼ平行に円筒体７８に係合させ、第２フレー ム４８を第１フレームピボツト軸線１８゜に沿って第１フレーム２８に対して移 動させるように握り１０９に力を加えることによって第１フレームピボツト軸線 １８°を中心とするトルクを加λることができる、同様にして、先に述べたよう に、第２及び第３荷重測定器具１０７をそれぞれ第２組立体６６の円筒体６８の ボルトヘッド９０、及び、第３組立体７４の胴体８０のボルトヘッド９０に係合 させることによって第２及び第３フレームピボット軸線２０°、２２°に沿って 力を加えることができる。

先に述べたように、モニター装置１１５は、第２身体部分１６、第２フレーム４ ８又は上述したピボット手段に力が加えられる際、第１、第２及び第３角変位ポ テンショメータ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、第１、で２及び第３トルクセンサー９ ２，１００．１０２、第１、第２及び第３直線変位ポテンショメータ１０８ａ、 １０８ｂ。

１０８ｃ、及び、ロードセル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに常時接続されてい る。モニター装置１１５は、力がどこに加えられようとも、３つの軸線のすべて の回りに検査される４つのパラメータに関するデータを臨床医に提供する。例え ば、第１フレームとポット軸線１８゜の回りに（を中心として）加えられたトル クは、他の２つのフレームピボット軸線２０’、２２°に対応するセンサーによ って間接的に検出される。

従って、臨床医は、モニター装置１１５と各センサーを用いることにより、第１ 、第２及び第３関節ピボット軸線１８．２０．２２を中心とする力を第２身体部 分１６に加えることに対する応答として、第１、第２及び第３関節ピボット軸線 １８，２０．２２を中心とする第２身体部分１６の第１身体部分１４に対する角 変位を客観的に測定することができる。

又、臨床医は、モニター装置１１５と各センサーを用いることにより、第１、第 ２及び第３関節ピボット軸線１８．２０．２２を中心とする力を加えることに対 する応答として、第１、第２及び第３関節ピボット軸線１８．２０．２２を中心 とするトルクを客観的に測定することができる。

同様にして、臨床医は、モニター装置１１５と各センサーを用いることにより、 第１、第２及び第３関節ピボット軸線１８，２０．２２に沿っての力を第２身体 部分１６に加えることに対する応答として、第１、第２及び第３関節ピボット軸 線１８，２０．２２の沿っての第２身体部分１６の第１身体部分１４に対する直 線変位を客観的に測定することができ、第１、第２及び第３関節とポット軸線１ ８，２０．２２の沿って加えられた第２身体部分１６の第１身体部分１４に対す る軸線方向力を客観的に測定することができる。

次いで、臨床医は、そのようにして測定された角変位、トルク、直線変位及び軸 線方向力を相関させ（相互に関連させ）、関節１２の屈曲特性及び広範な変位（ 運動）特性を確認することができる。例えば、測定された角変位とトルクは、関 節１２の屈曲特性に対応する。即ち、特定の患者の関節に比較的小さなトルクを 加えたのに対して比較的大きな角変位が生じたとすれば、その関節は、比較的大 きなトルクを加えたのに対して比較的小さな角変位が生じた関節に比べて屈曲性 が大きいことが分かる。

臨床医は、本発明を用いることにより、治癒過程中の関節を定期的に検査し、上 述のようにして得られる客観的データを比較することによって治療の進捗状況を 見極めることができる。同様にして、装置１ｏは、関節１２の損傷の度合を幾つ かの異なる態様で測定するのに用いることができる０例えば、臨床医は、傷害の ある関節に関して装置１０によって得られた客観的データを、対側関節の荷重変 位及び屈曲特性や、損傷する前に実施した検査に基づく以前のデータや、統計標 準と比較することができる。

更に、装置１０は、損傷する前の統計標準と比べた関節の健康度を測るために関 節の荷重変位及び屈曲特性を測定するのに用いることもできる。この用法により 、臨床医は、例えば、プロスポーツ選手との契約にサインする前にその選手の関 節の荷重変位及び屈曲特性をチェックすることができる。

又、履物（靴）や医療器具（即ち、固定器）の性能を査定するのに用いることも できる０例えば、靴の性能測定に関していえば、まず、関節の通常状態での荷重 変位及び屈曲特性を測定するために靴を履かせないで関節を検査し、次に、検査 すべき靴を履かせた状態でその関節について同じ検査を行う、臨床医は、それら の２つの検査の結果を比較することによって、その靴が関節に与える支持の度合 を測定することができるとともに、その靴の適合性を評価することもできる。

図７〜９を参照すると、本発明の第２実施例による、関節を操作するための解剖 学的に適正な器具が示されている。即ち、くるぶし関節１２のような人体関節の 荷重変位及び屈曲特性を測定するための第２実施例の装置ｌＯ°が示されている 。くるぶし関節１２は、第１実施例に関連して説明したくるぶし関節１２とほぼ 同じであり、これ以上の説明は省略する。

特に断らない限り、装置１０’の各構成要素は、いずれも、アルミニウムのよう な高力軽量金属材で形成するのが好ましいが、本発明は、装置１０°を特定の材 料で構成することに限定されるものではなく、装置１０’は他の高力軽量金属材 、例えば繊維入り複合樹脂材、又は他の任意の適当なポリマー材で形成すること が可能であることは当業者には明らかであろう。

図７を参照して説明すると、装置１０’は、第１身体部分１４を受容するための 第１フレーム２８°を備えている。第１フレーム２８°は、ベース１２６を有す るスタンド１２５から成る。ベース１２６は、平面図でみてほぼＨ字形であり、 装置ｌＯ°の移動を容易にするために底部に車輪１２８を有している。ベース１ ２６から互いにほぼ平行に離隔した第１及び第２支持脚１３０，１３２が立設さ れている。第１フレーム２８゛に構造的一体性を与えるために第１支持脚１３０ の上端と第２支持脚１３２の上端の間に横パー１３４が連結されている。

第１フレーム２８°は、検査すべき患者１３の脚辺外の残りの身体部分を支持す るためのテーブル３４°又は他の支持構造体の縁に固定することが好ましい、横 パー１３４のすぐ下方で第１身体部分１４を支持するための第１支持器具１３６ が、第１支持脚１３０と第２支持脚１３２の間に連結されている。第１支持器具 １３６の両端には、第１及び第２支持脚１３０，１３２を摺動自在に受容するよ うに寸法づけされた貫通孔１３８が穿設されている。この第２実施例においては 、第１支持器具１３６は、テーブル３４°の高さに対応する高さのところに調節 自在に第１及び第２支持脚１３０，１３２固定し得ることが好ましい、その目的 のために、第１支持器具１３６に穿設した貫通ねじ孔（図示せず）をに螺合しそ れを貫通して第１及び第２支持脚１３０．１３２の一方又は両方に係合する慣用 のねじ付きノブ（図示せず）を設ける。そのようなねじ付ノブは止めねじと同様 の働きをする。

第１支持器具１３６の上面には、クランプ機構１４０が付設されている。クラン プ機構１４０は、第１身体部分１４を挟むように互いにほぼ平行に離隔された第 １及び第２側壁１４２ａ、１４２ｂと、第２側壁１４２ｂの上端に慣用のヒンジ ビン１４６によって一端を連結された上側壁１４４から成る。上側壁１４４の他 端には、該上側壁を固定するために第１側壁１４２ａの上端に設けられたねじ孔 （図示せず）に螺合するねじ付きノブ１４８が設けられている。このように上側 壁１４４を側壁１４２ｂに枢動自在に連結したことにより、第１身体部分１４を クランプ機構１４０に挿入する操作が容易にされる。

クランプ機構１４０は、更に、第１及び第２側壁１４２ａ、１４２ｂ及び上側壁 １４４の各々から内方に張り出した特定輪郭のプレート付パット１５ｏ（以下、 単に「パッド」と称する）を有する。パッド１５０と、対応する第１及び第２側 壁１４２ａ、１４２ｂ及び上側壁１４４とは、各パッドから突出し各壁のねじ孔 １５４と螺合し、外部に突出したねじ付きロッド１５２によって連結されている 。各ロッド１５２の露出端には、Ｔ形ハンドル１５６が付設さえており、臨床医 は、このハンドルを握って回すことにより第１身体部分１４に対して各パッド１ ５０の位置を調節し、それによって第１身体部分１４をに対してクランプ機構１ ４０及び第１支持器具１３６に固定することができる。

第１支持器具１３６の真下に、第２支持器具１５８が配置されている。第２支持 器具１５８は、第１支持脚１３０と第２支持脚１３２の間に連結されており、第 １身体部分１４即ち図示の実施例では関節１２を検査すべき患者の脚を受容する ためのほぼ半円形の切欠部１６０を有する平坦なプレート１５９から成る。第２ 支持器具１５８は、第１及び第２支持脚１３０．１３２に対する上下方向の位置 を調節するためのを備えている。第２実施例では、その調節手段は、第１及び第 ２支持脚１３０゜１３２とそれぞれプレート１５９の端部との間に連結されたラ ック／ビニオン機構（図示せず）で構成することが好ましい。そのようなラック ／ビニオン機構は、プレート１５９の両端に配設したハウジング１６４，１６９ 内に収容することが好ましい、その場合、第１及び第２支持ｗＪ１３０．１３２ の内側側面にラック歯（図示せず）を設け、ラック／ビニオン機構のラック部分 を構成するようにする。ハウジング１６４，１６９内に、ラック歯駆動関係に噛 合するビニオン（図示せず）を設ける。

かくして、各ビニオンに連結したクランク（図示せず）を回すことによって第２ 支持器具１５８を第１及び第２支持脚１３０，１３２に沿って昇降させることが できる、第２支持器具１５８を所望の位置に錠止するために錠止ノブ（図示せず ）が設けられる。このようなラック／ビニオン機構は、当業者には周知であるか らこれ以上の説明は省略する。

図７に示されるように、第２支持器具１５８は、第１身体部分１４を該器具に固 定するための第１固定手段を備えている。図７に示された第２実施例においては 、この第１固定手段は、第１身体部分１４を抱持してプレート１５９に固定する ための布製ストラップ（革帯）１６８で構成することが好ましい、布製ストラッ プ１６８の一端とプレート１５９の対応する部位にマジックテープのフック部材 とループ部材（図示せず）を付設する。

第２実施例では、第１フレーム２８°はスタンド１２５とそれに関連した部品で 構成されているが、第１身体部分１４を第１フレーム２８°に固定するための手 段として図示以外の他の手段を用いることもできることは当業者には明らかであ ろう０例えば、第１身体部分１４は、マジックテープ（図示せず）だけで第１支 持器具１３６に固定してもよい、又、第１身体部分１４をクランプ機構１４０に 、よりしっかりと固定するために第１身体部分１４の下に位置する第４のパッド を設けることも本発明の範囲内である。

装置１０゛は、第２身体部分１６を受容するための第２フレーム４８゛を備えて いる。第２実施例では、第２フレーム４８”は、第２身体部分１６の下に位置す るほぼ長方形のプレート５０°と、第２身体部分１６をプレート５０゛にしっか りと取り付けるための第２固定手段を含む、第２実施例では、この第２固定手段 は、検査すべき人の第２身体部分１６即ち足をしっかりと受容するために、１対 のストラップ１７０と、踵の形としたカップ１７２で構成することが好ましい、 ストラップ１７０及びカップ１７２は、接着剤のような適当な締着材又は慣用の 締着具でプレート５０゛に固着させる。

第２固定手段は、プレート５０゛に結合させたストラップ１７０及びカップ１７ ２で構成することが好ましいが、第２身体部分１６を第２フレーム４８°に固定 するために、第１実施例に関連して説明したような他の手段を用いることも可能 であることは当業者には明らかであろう。

図７に示されるように、装置１０゛は更に、第２フレーム４８゛を第１フレーム ２８°に対して第１フレームピボツト軸線１８°、第２フレームピボツト軸線２ ０“及び第３フレームピボツト軸線２２°の回りに枢動させることができるよう に、第１フレーム２８°と第２フレーム４８°の間に連結されたピボット手段を 含む、第１フレームピボツト軸線１８°は、脛骨と一緒に動くように脛骨のＸ軸 線において固定されていることが好ましく、関節１２の中側屈曲ＡＩ／足裏側屈 曲Ａ　２に対応する、第３フレームピボツト軸線２２゛は、踵骨と一緒に動くよ うに踵骨のＺ軸線において固定されていることが好ましく、関節１２の内転Ｃ， ／外転Ｃ２に対応する。第２フレームピボツト軸線２０°は、脛骨にも踵骨にも 固定されておらず、浮動状態にあって、このピボット手段の運動中宮に第１フレ ームピボツト軸線１８°及び第２フレームピボツト軸線２０゛に対して垂直に維 持され、関節１２の内反Ｂ、及び外反Ｂ　２に対応する。この記載は、上述した 「生体力学エンジニアリング・ジャーナル」の「人体のくるぶし及び距骨関節の 三次元運動学及び屈曲特性−第１部：運動学」に記載された関節の諸パラメータ に対応するものである。第１身体部分１４及び第２身体部分１６は、両者間の関 節１２の第１、第２及び第３関節ピボット軸線１８，２０．２２が、それぞれ第 １、第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２ｏ。

、２２°にほぼ心合するような態様に、それぞれ第１フレーム２８°及び第２フ レーム４８°上に位置づけすることができることが好ましい。

上記ピボット手段は、第１フレーム２８°に固定された第１組立体５４°を含む ものであることが好ましい。

第１組立体５４°は、第１組立体５４゛を第１フレーム２８′に対して枢動させ ることができるように第１組立体５４°と第１フレーム２８°の間に連結された 第１ヒンジ手段を含む。第１ヒンジ手段は、第１フレームピボツト軸線１８°を 画定する。

第１組立体５４°は、それぞれ第１及び第２支持脚１３０．１３２の内端に近接 して配置され、互いにほぼ平行に延長した第１細長部材５４８′及び第２細長部 材５４ｂ’と、第１及び第２細長部材５４ａ’　、５４ｂ’に対してほぼ垂直に 延長し、両線長部材５４ａ゛と５４ｂ゛の間に固定された第３細長部材５４ｃ゛ から成る。第３細長部材５４ｃ°を関節１２の前方において第１及び第２細長部 材５４ａ’　、５４ｂ’の前端に固定し、第１、第２及び第３細長部材５４ａ’ 　、５４ｂ’　、５４ｃ’が全体として平面図でみてＵ字形（図４参照）となる ように構成することが好ましい。当業者には明らかなように、第３細長部材５４ ｃ゛を関節１２の後方において第１及び第２細長部材５４ａ゛、５４ｂ’の後端 に固定する構成も本発明の範囲内である。

第２実施例においては、第１組立体５４°の第１ヒンジ手段は、第１細長部材５ ４ａ°の後端に固定された円筒体１７４で構成することが好ましい０円筒体１７ ４は、第１支持脚１３０の方向けられた中心孔（図示せず）を有する８、第１支 持脚１３０には、支持ブロック１７６ａが上下に調節自在に装着されており、支 持ブロック１７６ａから外方に突出したロッド１７７が円筒体１７４の中心孔に 嵌められている。ロッド１７７の外径は、円筒体１７４を該ロッドに対して回転 させることができ、かつ軸線方向にも移動させることを可能にするような寸法と する。第１ヒンジ手段は、更に、第２支持脚１３２に上下に調節自在に装着され た支持ブロック１７６ｂと、第２細長部材５４ｂ°の間に延設された第１直線変 位兼角変位ポテンショメータ（以下、単に「組み合わせポテンショメータ」とも 称する）１８０ａを含む。支持ブロック１７６ａ及び支持ブロック１７６ｂは、 それぞれのブロックに収容されたラック／ビニオン機構（第２支持器具１５８に 関連して先に説明したのと同様のもの）によって第１及び第２支持脚１３０，１ ３２に沿って上下に調節自在とすることができる。

図８及び９に示されるように、第１組み合わせポテンショメータ１８０ａは、支 持ブロック１７６ｂの方に向けて開口した内孔１８４を有するほぼ円筒形の第１ ハウジング１８２から成る。支持ブロック１７６ｂからハウジング１８２の内孔 １８４内ヘロツド１７８が延長している。ロッド１７８は、ねじ／ナツト結合部 １８６によって支持ブロック１７６ｂに螺着させることが好ましいロッド１７８ とハウジング１８２との間で内孔１８４内にロッド１７８を直接受容する環状の 直線軸受１８８が配設されている。直線軸受１８８は、ロッド１７８を図８及び ９に示される伸長位置と収縮位置の間でハウジング１８２に対して軸線方向に移 動自在に受容する。

又、直線軸受１８８とハウジング１８２との間で内孔１８４内にロッド１７８及 び直線軸受１８８を受容する環状の回転軸受１９０が配設されている０回転軸受 １９０は、ロッド１７８をハウジング１８２内で回転自在に受容する。回転軸受 １９０は、ハウジング１８２内で１対のスナップ嵌めリング１９２の間に軸線方 向に移動しないように錠止されている。内孔１８４の開口端は、ロッド１７４を 回転自在に、かつ軸線方向にも移動自在に挿通するように寸法づけされた孔１９ ６を有する端板１９４によって閉鎖されている。かくして、第１組立体５４゛は 、第１組み合わせポテンショメータ１８０ａと円筒体１７４の上記構成により、 第１フレーム２８°に対して第１フレームピボツト軸線１８゛の回りに枢動する ことができ、かつ、第１フレームピボツト軸線に沿って直線的に（軸線方向に） 移動することもできる。

図７を参照して説明すると、上記ピボット手段６６゜は、更に、第１フレーム２ ８°に連結された第２組立体６６°を含む。第２組立体６６′は、第２組立体６ ６゛を第１組立体５４°に対して枢動させることができるように第１組立体５４ ゛と第２組立体６６°の間に連結された第２ヒンジ手段を含む。第２ヒンジ手段 は、第２フレームピボツト軸線２０’を画定する。第２ヒンジ手段は、その一端 に、第１直線変泣兼角変泣ポテンシヨメータ（組み合わせポテンショメータ）１ ８０ａとほぼ同じ構成の第２直線変位兼角変位ポテンショメータ（組み合わせポ テンショメータ）ｉｓｏｂを有する細長部材６６８°で構成することが好ましい 、第２組み合わせポテンショメータ１８０ｂは、第２組立体６６゛と第１組立体 ５４゛の第３細長部材５４Ｃ°の間に連結される。

第２組み合わせポテンショメータｌ　８０ｂは、その長手軸線が第１細長部材５ ４ａ°と第２細長部材５４ｂ゛の間に両者から等間隔のところに位置し、第２フ レームピボツト軸線２０°を画定するように第３細長部材５４０゛上に位置づけ することが好ましい。即ち、第２組立体６６゛の細長部材６６ａ°の上端は、第 ２組み合わせポテンショメータ１８０ｂの第１ハウジング１８２と、第１組立体 ５４゛の第３細長部材５４Ｃ°に連結される、第２組立体６６°の細長部材６６ ａ゛の下端は、第２組み合わせポテンショメータ１８０ｂのロッド１７８と第１ 組立体５４°の第３細長部材５４ｃ°との連結点と心合するように、第２組立体 ６６°のプレート５０°に連結され、それによって第２フレームピボツト軸線２ ゜゛を画定する。これについては後に詳述する。

上記ピボット手段は、更に、第２組立体６６°と第２フレーム４８°との間に連 結された第３組立体７４°を含む。第３組立体７４°は、第３組立体７４°を第 ２フレーム４８°に対して枢動させることができるように第３組立体７４°と第 ２フレーム４８°の間に連結された第３ヒンジ手段を含む。第３ヒンジ手段は、 第３フレームピボツト軸線２２゛を画定する。第３組立体７４°は、一端をＬ字 形コネクタ１９８によって第２組立体６６°の細長部材６６ａ°に調節自在に結 合された細長部材７６゛から成る。細長部材７６゛は、第２フレーム４８°の下 に位置することができるように第２組立体６６゛の細長部材６６ａ°から十分な 距離延長させることが好ましい。即ち、Ｌ字形コネクタ１９８の各辺は、中空で あり、第２フレーム４８゛の水平及び垂直方向の調節を可能にするように、第２ 組立体６６゛の細長部材６６ａ゛及び第３組立体７４°の細長部材７６°をぴっ たり受容するように寸法づけされている。第２フレーム４８゜の水平及び垂直方 向の調節を可能にするＬ字形コネクタ１９８のこの構成により、臨床医は、関節 １２の第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８，２０．２２をそれぞれ第 １、第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０’、２２°に心合させるよ うに第１フレーム２８゛に対する第２フレーム４８゛の位置をｉｌｌｗＪするこ とができる。

Ｌ字形コネクタ１９８を所望の位置に錠止するために、当業者には周知の態様で Ｌ字形コネクタ１９８の各辺に止めねじとして機能するねじ付きつまみ（図示せ ず）が設けられている。Ｌ字形コネクタ１９８を所望の位置に錠止する手段とし て、別の手段を用いることができることは当業者には明らかであろう０例えば、 第２組立体６６゛の細長部材６６８゛と第３組立体７４°の細長部材７６゛との 間にラチェット／爪機構を設けることも、本発明の範囲内である。

第２実施例では、第３ヒンジ手段は、プレート５０゜と第３組立体７４°の細長 部材７６°との間に固定された第３直線変位兼角変位ポテンショメータ（組み合 わせポテンショメータ）１８０ｃで構成することが好ましい。第３組み合わせポ テンショメータ１８０ｃは、以下に述べる点を除いては、の第１組み合わせポテ ンショメータ１８０ａとほぼ同じ構成である。即ち、第３組立体７４°の細長部 材７６°は、第３組み合わせポテンショメータ１８０ｃのロッド１８２に取り付 けられ、第３組み合わせポテンショメータ１８０ｃの第１ハウジング１８２は、 プレート５０°の底部に固定されている。かくして、プレート５０°は、第３組 立体７４°に対して枢動自在とされる。

上記ピボット手段は、更に、第２フレーム４８°を第１フレーム２８°に対して 第１．第２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０’　、２２°のすべての 軸線に沿って直線的に変位させることを可能にするための直線変位手段を含む。

第２フレーム４８°を第１フレーム２８°に対して第１フレームピボツト軸線１ ８°に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第１組み合わせポテ ンショメータ１８０ａの第１ハウジング１８２は、ロッド１７８に対して直線的 に摺動自在とされ、円筒体１７４は、支持ブロック１７６ａから突出したロッド １７７に対して直線的に摺動自在とされており、それによって、第１、第２及び 第３組立体５４°、６６゜、７４゛及び第２フレーム４８゛が第１フレームピボ ツト軸線１８゛に沿って移動し得るようになされている。

第２フレーム４８°を第１フレーム２８°に対して第２フレームピボツト軸線２ ０”に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第２組立体６６”、 第３組立体７４゛及び第２フレーム４８′は、第２組み合わせポテンショメータ ｌ　８０ｂのハウジング１８２内に突入したロッド１７８に摺動自在に装着され ている。

第２フレーム４８°を第１フレーム２８°に対して第３フレームピボツト軸線２ ２゛に沿って直線的に変位させることを可能にするために、第３組み合わせポテ ンショメータ１８０ｃをプレート５０’　と第３組立体７４゜の細長部材７６° との間に介設したことにより、プレート５０゛を第３組立体７４゛の細長部材７ ６°に対して直線的に移動し得るようになされている。

スロット８６に摺動自在に装着されている。第３組立体７４°の細長部材７６° は、第２組立体６６゛の細長部材６６ａ°にに設けられた止めねじ８４によって 第２組立体６６°の細長部材６６ａ゛に掛止することができる第２実施例におい ては上記ピボット手段は、上述したように第１組立体５４°、第２組立体６６° 及び第３組立体７４゛によって構成するのが好ましいが、第２フレーム４８”を 第１フレーム２８”に対して第１１第２及び第３フレームピボット軸線１８°、 ２０°、２２°の回りに枢動させることを可能にするための手段として、本発明 の精神及び範囲から逸脱することなく、別の手段を設けることができることが可 能であることは当業者には明らかであろう。

図８及び９を参照して説明すると、装置１０°は、更に、第２フレーム４８°、 第２身体部分１６及び上記ピボット手段の１つに少なくとも１つの力を加えたと き、第１フレーム２８°に対する第２フレーム４８°の、第１、第２及び第３フ レームとポット軸線１８°、２０゜ための角変位測定手段を含む。第２実施例で は、角変位測定手段は、それぞれ第１、第２及び第３組み合わせポテンショメー タ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ内に配設された第１、第２及び第３角変位ポテ ンショメータ８８ａ、８８ｂ、８８ｃで構成することが好ましい。第１、第２及 び第３角変位ポテンショメータ８８ａ、８８ｂ。

８８ｃは、同じ構成であるから、以下に第１組み合わせポテンショメータ１８０ ａの第１角変位ポテンショメータ８８ａについてのみ説明する。

第１組み合わせポテンショメータ１８０ａの第１角変位ポテンショメータ８８ａ は、ロッド１７８の内端に形成された孔２０．０内に配置されている。孔２００ 内に配置された第１角変位ポテンショメータ８８ａから、ロッド１７８を貫通し て支持ブロック１７６ｂの近くに開口した導孔２０４を通してリード線２０２が 導出されている。内孔１８４の左端壁から内孔１８４内へ１対のスピンドル２０ ６が延長している。スピンドル２０６は、ガイド２０８を摺動自在に受容してお り、第１ハウジング１８２がロッド１７８に対して移動するにつれて、ガイド２ ０８が内孔１８４内で並進（直線移動）することができるようになされている。

ガイド２０８には、第１角変位ポテンショメータ８８ａから突出した軸２１０が 固定されている。従って、ロッド１７８が第１ハウジング１８２に対して回転す ると、第１角変位ポテンショメータ８８ａが軸２１０に対して回転し、第１角変 位ポテンショメータ８８ａの抵抗値が変化する。ロッド１７８が第１ハウジング １８２に対して並進運動（直線運動）と回転運動を同時に行う場合、ガイド２０ ８は内孔１８４内を往復動し、軸２１０が第１角変位ポテンショメータ８８ａに 対して回転方向に固定されるようにする。この変化した抵抗値を用いて第１ハウ ジング１８２に対するロッド１７８の角度位置を確認することができる。変化し た抵抗値を用いてロッド１７８の角度位置を測定する態様は、当業者には周知で あるから、これ以上の説明は省略する。

力は、第２フレーム４８゛、第２身体部分１６及び上記ピボット手段の１つに加 えてもよいが、直接第１、第２及び第３組立体５４°、６６°、７４°の１つに 第１、第２及び第３フレームピボツト軸線１８’　、２０’　。

２２°の１つ又はそれ以上の軸線の回りに（軸線を中心として）加えることが好 ましい、第２実施例においては、第１組み合わせポテンショメータ１８０ａの第 １ハウジング１８２の露出端に、ソケット（ボックススパナ−のような受口）を 受容するためのボルトヘッド９０゛を突設しておくことが好ましい。後述するよ うに、このボルトヘッド９０゛にソケット（ボックススパナ−のような受口）を 嵌めて第１ハウジング１８２を第１フレームピボツト軸線１８°の回りに回すこ とができる。

装置１０゛は、更に、第１、第２及び第３フレームとポット軸線１８°、２０° 、２２°の少なくとも１つの軸線を中心とする上述した力を加えたとき、該軸線 を中心とするトルクを測定するためのトルク測定手段を含む、第２実施例では、 そのトルク測定手段は、第１実施例に関連して先に述べたのと同様の第１Ｔ型ト ルクセンサー９２（図７〜９には示されていない）を含む。

又、このトルク測定手段は、第１実施例のものと同様の第２トルクセンサー１０ ０（図７〜９には示されていない）をも含む、ただし、第２実施例では、そのト ルクセンサー１００は、第２組み合わせポテンショメータ１８０ｂのボルトヘッ ド９０’にトルクを加えるのに用いられる。

更に、このトルク測定手段は、第１実施例のものと同様の第３トルクセンサー１ ０２　（図７〜９には示されていない）をも含む。第３トルクセンサー１０２は 、第３フレームピボツト軸線２２°を中心として加えられたトルクを測定するた めに用いられる９、その場合、第１実施例に関連して説明したように、第３組み 合わせポテンショメータ１８０ｃのバー８２°　（図７には１つだけが示されて いる）に係合させる。

装置１０°は、更に、第２フレーム４８゛、第２身体部分１６及び上記ピボット 手段の１つにカを加えたとき第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８’、 ２０°、２２°の少なくとも１つの軸線に沿っての第１フレーム２８°に対する 第２フレーム４８°の直線変位を測定するための直線変位測定手段を含む、第２ 実施例では、第１フレーム２８゛に対する第２フレーム４８゛の直線変位を測定 するための直線変位測定手段は、上述した第１、第２及び第３組み合わせポテン ショメータ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ内に配設した第１、第２、及び第３直 線変位ポテンショメータ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ（図８及び９参照）によ って構成することが好ましい、第１、第２及び第３直線変位ポテンショメータ１ ０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、同じ構成であるから、以下に第１直線変位ポテ ンショメータ１０８ａについてのみ説明する。

詳述すれば、第１直線変位ポテンショメータ１０８ａは、図に示されるように、 第１組み合わせポテンショメータ１８０ａの第１ハウジング１８２の上面に取り 付けられた第２ハウジング２１４を含む。第２ハウジング２１４は、はぼ円筒形 であり、第１直線変位ポテンショメータ１０８ａ及びその配線２１７を受容する ための内孔２１６を有している。配線２１７は、第２ハウジング２１４の左端壁 の孔２１９を通して導出されている。内孔２１６の開口端は、第１直線変位ポテ ンショメータ１０８ａの軸２２０を往復動自在に挿通するように寸法づけされた 孔を有する端板２１８によって閉鎖されている。

ロッド１７８が並進運動（直線運動）すると、ロッド１７８と共に軸２２０を第 １直線変位ポテンショメータ１０８ａ内で並進運動させるように、軸２２０の露 出端と、ロッド１７８との間にリンク機構２２２が連結されている。詳述すれば 、軸２２０の露出端には、リンク機構２２２のナツト２２４を受容するための雄 ねじが刻設されており、ナツト２２４を回すことによって、軸２２０の位置を第 １直線変位ポテンショメータ１０８ａに対して微調節することができるようにな されている。リンク機構２２２の連結部材２２６は、ナツト２２４から下方に延 長し、１対のスナップ嵌めリング２２８によってロッド１７８に固定されている 。かくして、ロッド１７Ｂが直線運動すると、それに応じて連結部材２２６及び 軸２２０が直線運動する。ロッド１７８を連結部材２２６に対して回転自在とす るためにロッド１７Ｂと連結部材２２６の間に軸受２３０が介設されている。

かくして、ムビボット軸線２２°に沿っての、第２フレーム４８゛の第１フレー ム２８°に対する直線変位に相当する。

第１組み合わせポテンショメータ１８０ａ内の第１直線変位ポテンショメータ１ ０８ａは、第１フレーム２８′に対する第２フレーム４８゛の、第１フレームピ ボツト軸線１８°に沿っての相対的直線変位を測定する。

同様にして、第２組み合わせポテンショメータ１８０ｂ内の第２直線変位ポテン ショメータ１０８ｂは、第１フレーム２８°に対する第２フレーム４８°の、第 ２フレームピボツト軸線２０’に沿っての相対的直線変位を測定する。第３組み 合わせポテンショメータ１８０ｃ内の第２直線変位ポテンショメータ１０８ｃは 、第１フレーム２８゛に対する第２フレーム４８°の、第３２フレームピボツト 軸線２２゛に沿っての相対的直線変位を測定する。

第２実施例においては、装置１０°は、更に、第２フレーム４８゛、第２身体部 分１６及び上記ピボット手段の１つに上記力を加えたとき、第１、第２及び第３ フレームピボツト軸線１８°、２０°、２２゛の少なくとも１つに沿って及ぼさ れる軸線方向の力を測定するための軸線方向力測定手段を含む、第２実施例では 、第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８’、２０°、２２゛に沿っての 軸線方向の力を測定するための軸線方向力測定手段は、第１．第２及び第３荷重 測定器具１０７（第１実施例の図２及び３に示されている）で構成することが好 ましい。第２実施例においては、第１実施例の場合とは異なり、荷重測定器具１ ０７を第１、第２及び第３フレームピボット軸線１８’、２０°、２２゛の各々 軸線に沿って直接適用することができる。即ち、荷重測定器具１０７は、第１実 施例に関連して説明したのとほぼ同じ態様で第２フレームピボツト軸線２０°及 び第３フレームピボツト軸線２２°に沿って適用することができる。更に、この 荷重測定器具１０７は、その長手部材１１１の鈍端１１１ａを第１組み合わせポ テンショメータｌ　８０ａのボルトヘッド９０°に係合させることによって第１ フレームピボツト軸線１８°に沿って適用することができる。

第２実施例は、上記ピボット手段の各軸線の回りにトルク及び軸線方向力を加え るための器具として２つの別個の器具を用いることに限定されるものでないこと は、当業者には明らかであろう、即ち、加えられたトルクと軸線方向力を同時に 検出及び、又は測定することができる単一の器具を用いることも、本発明の精神 及び範囲から逸脱することなく可能である。そのような単一器具は、例えば、第 １トルクセンサー９２に、荷重測定器具１０７に関連して先に説明したように、 軸線方向の力を測定するためのロードセルを組み入れたものとすることができる 。

第２実施例の装置の制御及び操作は、荷重測定器具１０７を第１フレームピボツ ト軸線１８’に沿って適用することを除いては、図６を参照して先に説明した第 １実施例の装置の制御及び操作とほぼ同じである。従って、これ以上の説明は省 略する。

本発明の第２実施例の説明は、人間等の関節の荷重変位及び屈曲特性を測定する ための装置に適用される場合についてなされているが、本発明の第２実施例は、 分析又は診断目的に限定されるものでないことは、当業者には明らかであろう。

例えば、第１実施例に関連して説明したように、第１フレーム２８゛を第１、第 ２及び第３フレームピボット軸線１８°、２０°、２２°の回りに第２フレーム ４８°に対して枢動させるための第１、第２及び第３駆動手段を上記とポット手 段と、第１及び第２フレーム２８°、４８゛の１つとの間に連結することができ る。各駆動手段は、例えば、ロッド１７８をハウジング１８２に対して駆動する ように各組み合わせポテンショメータ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ内に配設し たＤＣモータとすることができる。各ＤＣモータは、それぞれのフレームピボッ ト軸線のための他のＤＣモータと別個に、あるいは、同時に、関節１２の連続受 動運動を行わせるように制御することができる。連続受動運動を行わせるための ＤＣモータの制御方法は、当業者には明らかであるから、ＤＣモータの制御及び 操作の説明は省略する。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施例 の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱する ことなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加える ことができることを理解されたい。

特表千６−５１１１６９　（１９） ＦＩＧ、６ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．第１身体部分と第２身体部分を有し、第２身体部分が第１身体部分に対して 第１関節軸線及び第２関節軸線の回りに枢動自在とされている関節の荷重変位及 び屈曲特性を測定するための装置であって、第１身体部分を受容するためのもの であり、第１身体部分を固定するための第１固定手段を含む第１フレームと、 第２身体部分を受容するためのものであり、第２身体部分を固定するための第２ 固定手段を含む第２フレームと、 第２フレームを第１フレームに対して第１ピボット軸線及び第２ピボット軸線の 回りに枢動させることができるように第１フレームと第２フレームの間に連結さ れており、前記関節の第１関節軸線及び第２関節軸線が、それぞれ第１ピボット 軸線及び第２ピボット軸線にほぼ心合するように第１身体部分及び第２身体部分 をそれぞれ第１フレーム及び第２フレーム上に位置づけすることを可能にするピ ボット手段と、 第２身体部分を第１身体部分に対して運動させるために、前記関節に第１関節軸 線及び第２関節軸線の少なくとも１つの軸線を中心とする外部トルクを加えるた めのトルク付与手段と、 外部トルクが加えられたとき、第１フレームに対する第２フレームの、第１ピボ ット軸線及び第２ピボット軸線の少なくとも１つの軸線を中心とする角変位を測 定するための角変位測定手段と、 前記外部トルクが加えられたとき、第１ピボット軸線及び第２ピボット軸線の少 なくとも１つの軸線を中心とするトルクを測定するためのトルク測定手段とから 成り該測定された角変位及び測定されたトルクの大きさによって前記関節の荷重 変位及び屈曲特性を表すようになされている装置。
2. ２．前記第２身体部分は、前記第１身体部分に対して第３関節軸線の回りにも枢 動自在であり、前記ピボット手段は、第３関節軸線にほぼ心合させるための第３ ピボット軸線を含み、前記角変位測定手段は、前記外部トルクが加えられたとき 、前記第１フレームに対する前記第２フレームの、前記第３ピボット軸線を中心 とする角変位を測定するための手段を含み、前記トルク測定手段は、前記外部ト ルクが加えられたとき、前記第３ピボット軸線を中心とするトルクを測定するた めの手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．前記ピボット手段は、前記第１フレームに固定された第１組立体と、第１組 立体に固定された第２組立体と、第２組立体と前記第２フレームとの間に連結さ れた第３組立体とから成り、 前記第１組立体は、前記第１ピボット軸線を画定し、該第１組立体を第１フレー ムに対して枢動ずることを可能にするために第１組立体と第１フレームとの間に 連結された第１ヒンジ手段を含み、 前記第２組立体は、前記第２ピボット軸線を画定し、該第２組立体を第１組立体 に対して枢動ずることを可能にするために該第２組立体と第１組立体との間に連 結された第２ヒンジ手段を含み、 前記第３組立体は、前記第３ピボット軸線を画定し、該第３組立体を第２フレー ムに対して枢動ずることを可能にするために該第３組立体と前記第２フレームと の間に連結された第３ヒンジ手段を含むことを特徴とする請求の範囲第２項に記 載の装置。
4. ４．前記ピボット手段は、更に、前記外部トルクが加えられたとき、前記第２フ レームを前記第１及び第２ピボット軸線の少なくとも１つに沿って前記第１フレ ームに対して直線的に変位させることを可能にするための直線変位手段を含むこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
5. ５．前記外部トルクが加えられたとき、前記第２フレームの、前記第１及び第２ ピボット軸線の少なくとも１つに沿っての前記第１フレームに対する直線変位を 測定するための直線変位測定手段を含むことを特徴とする請求の範囲第４項に記 載の装置。
6. ６．前記第１及び第２ピボット軸線の少なくとも１つに沿って前記第２フレーム 及びピボット手段の１つに軸線方向の力を加え、その加えられた前記第１及び第 ２ピボット軸線の少なくとも１つに沿っての軸線方向力を測定するための軸線方 向力測定手段を含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
7. ７．第１身体部分と第２身体部分を有し、第２身体部分が第１身体部分に対して 第１関節軸線及び第２関節軸線の回りに枢動自在とされている関節の荷重変位及 び屈曲特性を測定するための方法であって、第２身体部分を第１身体部分に対し て運動させるために第２身体部分外部トルクを加える工程と、該加えられた外部 トルクに応答して第１身体部分に対して変位した第２身体部分の、第１関節軸線 及び第２関節軸線を中心とする角変位を客観的に測定する工程と、該加えられた 外部トルクに応答して生じた第１関節軸線及び第２関節軸線を中心とするトルク を測定する工程から成り、該測定された角変位及び測定されたトルクの大きさに よって前記関節の荷重変位及び屈曲特性を表すことを特徴とする方法。
8. ８．前記関節の屈曲特性を査定するために前記測定された角変位とトルクを相関 させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．前記第１及び第２関節軸線に沿って軸線方向の力を加える工程と、 該加えられた軸線方向力に応答して前記第１及び第２関節軸線に沿って前記第１ 身体部分に対して変位した第２身体部分の直線変位を測定する工程と、前記第２ 身体部分に加えられた軸線方向力に応答して前記第１及び第２関節軸線に沿って 及ぼされた軸線方向力を測定する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第８項 に記載の方法。
10. １０．第１身体部分と第２身体部分を有し、第２身体部分が第１身体部分に対し て第１関節軸線及び第２関節軸線の回りに枢動自在とされている関節を操作する ための解剖学的に適正な装置であって、 第１身体部分を受容するためのものであり、第１身体部分を固定するための第１ 固定手段を含む第１フレームと、 第２身体部分を受容するためのものであり、第２身体部分を固定するための第２ 固定手段を含む第２フレームと、 第２フレームを第１フレームに対して第１ピボット軸線及び第２ピボット軸線の 回りに枢動させることができるように第１フレームと第２フレームの間に連結さ れており、前記関節の第１関節軸線及び第２関節軸線が、それぞれ第１ピボット 軸線及び第２ピボット軸線にほぼ心合するように第１身体部分及び第２身体部分 をそれぞれ第１フレーム及び第２フレーム上に位置づけすることを可能にするピ ボット手段と、 第１フレームを第２フレームに対して第１ピボット軸線の回りに枢動させるため に前記ピボット手段と、第１及び第２フレームの１つとの間に連結された第１駆 動手段と、 第１フレームを第２フレームに対して第２ピボット軸線の回りに枢動させるため に前記ピボット手段と、第１及び第２フレームの１つとの間に連結された第２駆 動手段と、 から成る装置。
11. １１．前記第２身体部分は、前記第１身体部分に対して第３関節軸線の回りにも 枢動自在であり、前記ピボット手段は、第３関節軸線にほぼ心合させるための第 ３ピボット軸線を含み、前記第１フレームを第２フレームに対して第３ピボット 軸線の回りに枢動させるために前記ピボット手段と第１、第２及び第３フレーム の１つとの間に連結された第３駆動手段手段を含むことを特徴とする請求の範囲 第１０項に記載の装置。
12. １２．前記ピボット手段は、前記第１フレームに固定された第１組立体と、第１ 組立体に固定された第２組立体と、第２組立体と前記第２フレームとの間に連結 された第３組立体とから成り、 前記第１組立体は、前記第１ピボット軸線を画定し、該第１組立体を第１フレー ムに対して枢動ずることを可能にするために第１組立体と第１フレームとの間に 連結された第１ヒンジ手段を含み、 前記第２組立体は、前記第２ピボット軸線を画定し、該第２組立体を第１組立体 に対して枢動ずることを可能にするために該第２組立体と第１組立体との間に連 結された第２ヒンジ手段を含み、 前記第３組立体は、前記第３ピボット軸線を画定し、該第３組立体を第２フレー ムに対して枢動ずることを可能にするために該第３組立体と前記第２フレームと の間に連結された第３ヒンジ手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に 記載の装置。
13. １３．前記第１及び第３ピボット軸線の各々は、前記第２ピボット軸線に対して 少なくともほぼ垂直に維持されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記 載の装置。
14. １４．前記第１及び第３ピボット軸線の各々は、前記第２ピボット軸線に対して 少なくともほぼ垂直に維持されていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記 載の装置。