JPH07289539A

JPH07289539A - 関節拘縮用測定及び治療装置

Info

Publication number: JPH07289539A
Application number: JP6107824A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Hasegawa; 健介長谷川; Hokuto Hakogi; 北斗箱木; Nobuhiro Yoshimizu; 信裕吉水; Shusuke Yano; 秀典矢野
Original assignee: TOUIN GAKUEN
Current assignee: TOUIN GAKUEN
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1995-11-07
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2787189B2

Abstract

(57)【要約】【目的】関節拘縮用の治療データの数量化を図ること
ができて、その数量化された治療データを基にして治療
を行い、また、治療器具の開発のデータを提供すること
ができる装置を提供する。【構成】基部１０に可動枠３０とトルク検出器２０と
角度検出器４０とを備え、可動枠３０に足を固定して、
レバー２４で強制的に関節の曲げ動作を行う。足が可動
枠３０を押す力がトルク検出器２０により検出され、足
を押している力が検出される。角度検出器４０は可動枠
の回転角度を検出する。トルク検出器２０により検出さ
れたトルクと、角度検出器４０により検出された角度を
リアルタイムでモニタに表示して治療データを蓄積した
り、モニタの表示を見ながら治療を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、膝、肘等に発生する症
状の１つである関節拘縮に使用する装置に関するもので
あり、特に、関節拘縮についてのデータを収集するとと
もに、また、関節拘縮の治療を行うための装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、骨折等を原因とした関節拘縮とい
う症状が多くみられる。これは、関節を曲げたり延ばし
たりすることが困難になるという症状を呈するもので、
例えば、膝を骨折した場合にギブスで固めるわけである
が、２〜４週間の間ギブスで固めておくために、筋肉の
伸縮がなくなり、また、関節内の癒着が起こったりし
て、仮に膝を延ばした状態で固定しておくと膝を曲げる
のが困難となる。また、脳卒中後の麻痺側の四肢では屈
筋群が伸筋群よりも強力であるため屈曲位の関節拘縮が
生じる。この関節拘縮は、現代の高齢化社会において、
脳卒中後遺症としての麻痺、転倒による骨折等により増
加の傾向にあり、リハビリ治療においてもこの関節拘縮
が日常生活上の活動性を低下させることになり、問題と
なる。

【０００３】この関節拘縮の予防ないしは治療について
は、従来から理学療法士がこれを行っている。すなわ
ち、膝を延ばした状態で関節拘縮を起こした患者に対し
ては、患者をうつぶせの状態でベッドに寝かせ、足の膝
から下の部分に手を当ててゆっくりと膝を中心として回
転させるようにして、強制的に膝を曲げる動作を行う。
その際に、患者の患部の回復状態を見るために、関節を
どの程度曲げることができるかをゴニオメータ等の角度
測定器で測定することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の理学療
法士による治療は、ゆっくりとしかも多数回行うのが望
ましいことから、理学療法士に対して過酷な労働を強い
ることになる。また、関節をどの程度曲げることができ
るようになったかを測定することはできても、どの程度
の力を加えてよいかは長年の勘と経験に基づく他なく、
科学的な分析、治療を行うことができなかった。特に、
関節拘縮は患者の体型、年齢、患部の固定期間、治療期
間等の諸条件により治療法が異なるために、治療効果の
分析には治療データを数量化することが必要である。ま
た、合理的な治療器具を開発する場合にも、諸条件によ
り加える力の大きさ、時間等を知る上で、治療データの
数量化は不可欠である。

【０００５】そこで、本発明は、関節拘縮用の治療デー
タの数量化を図ることができて、その数量化された治療
データを基にして治療を行うことができ、また、治療デ
ータの数量化を図ることにより治療器具の開発のための
データを提供することができる装置を提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく関節拘縮
用測定及び治療装置は、第１には、関節拘縮のための治
療用データを測定、収集するとともに、関節拘縮を治療
するための装置であって、手、足を含む人体の少なくと
も一部を固定する枠部と、上記枠部を回動させるための
レバーと、軸部を有し、該軸部の一端が上記枠部に固定
され、また、他端が上記レバーに固定され、上記枠部に
掛かるトルクを検出して、トルク情報を出力するトルク
検出部と、上記枠部の回転角度を検出して、角度情報を
出力する角度検出部と、を有することを特徴とするもの
である。

【０００７】また、第２には、関節拘縮用測定及び治療
装置が、さらに、トルク検出部から得たトルク情報と、
角度検出部から得た角度情報とをリアルタイムで表示す
る表示手段を有することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明における関節拘縮用測定及び治療装置に
おいては、枠部に手、足を含む人体の少なくとも一部を
固定する。その上で、レバーを持って枠部を回動させ
る。すると、人体の一部としての足が枠部を回動させる
力に反発して枠部を押す力のトルクをトルク検出部が検
出して、トルク情報を出力する。一方、角度検出部は、
枠部の回転角度を検出して角度情報を出力する。そし
て、上記トルク検出部により出力されたトルク情報と、
角度検出部により出力された角度情報とにより、関節拘
縮のための治療用データを収集する。また、このトルク
と回転角度とに従い治療を行う。

【０００９】特に、トルク情報と角度情報とをリアルタ
イムで表示する表示手段を設けた場合には、検出された
トルクと角度を即座に知ることができ、また、現在のト
ルクと角度とを逐次参考にしながら治療を施すことがで
きる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面を利用して説明する。
本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置（以下、
「治療測定装置」とする）における本体部Ａ１は、図１
に示すように、板状の基部１０と、支持枠１２、１４
と、トルク検出部としてのトルク検出器２０と、枠部と
しての可動枠３０と、角度検出部としての角度検出器４
０とを有している。

【００１１】ここで、トルク検出器２０は、内部に軸部
２２を有するとともに、この軸部２２の外周に抵抗体を
有し、この軸部２２がねじれることによる抵抗体の抵抗
値の変化を検出してこれをトルク情報として出力するも
のである。また、このトルク検出器２０の軸部２２の一
端には棒状のレバー２４が固定されている。このレバー
２４の長さは任意であるが、レバー２４の長さを適当に
長くすることにより治療者の負担を軽くすることができ
る。

【００１２】次に、支持枠１２はトルク検出器２０の軸
部２２を回動自在に支持する挿通穴（図示せず）におい
て軸部２２を支持し、また、支持枠１４は、図１に示す
ように一対の固定枠からなり該一対の固定枠間には軸部
（図示せず）を有している。この支持枠１４に設けられ
ている軸部はトルク検出器２０の軸部２２と同軸に形成
されている。

【００１３】次に、上記可動枠３０は、一対の棒状部３
２ａ及び３２ｂと連結板３４とを有し、上記棒状部３２
ａはトルク検出器２０の軸部２２に固定され、また、棒
状部３２ｂは支持枠１４の軸部に固定されている。ここ
で、上記のようにレバー２４は軸部２２に固定され、か
つ、可動枠３０も軸部２２に固定されているので、レバ
ー２４を軸部２２を中心として回動させると、可動枠３
０も同期して回動することになる。この可動枠３０は剛
性の高い材料で形成されている。この一対の棒状部３２
ａと３２ｂとは先端位置から支持枠１２、１４に向かっ
てほぼ平行に配設され、支持枠１２、１４付近で棒状部
３２ａと３２ｂの間隔が広くなるように構成されてい
る。また、連結板３４は上記棒状部３２ａと棒状部３２
ｂとを連結する部材で、略Ｕ字状に形成され、３つの連
結板３４が棒状部３２ａと棒状部３２ｂ間に設けられて
いる。この棒状部３２ａ、３２ｂと連結板３４とで構成
される収納空間Ｓに人体の足や手等を載置する。

【００１４】次に、角度検出器４０は、支持枠１４の外
側に設けられ、可動枠３０の回転角度を測定するもので
あり、角度検出器４０内の抵抗体の抵抗値変化を角度情
報として出力するものである。この角度検出器４０とし
ては、ポテンショメータ等の使用が可能である。また、
デジタル出力であるロータリーエンコーダも角度検出器
として使用可能である。

【００１５】また、本実施例の治療測定装置は、図２に
示すように、上記トルク検出器２０と角度検出器４０に
接続される電圧変換器５０と、この電圧変換器５０に接
続されるＡ／Ｄ変換器６０と、このＡ／Ｄ変換器６０に
接続されるＣＰＵ７０と、このＣＰＵ７０に接続される
モニタ８０とを有している。ここで、電圧変換器５０
は、トルク検出器２０と角度検出器４０において検出さ
れたトルク情報及び角度情報としての抵抗値を電圧の値
に変換するものであり、また、Ａ／Ｄ変換器６０は電圧
値に変換されたアナログ情報の形のトルク情報と角度情
報の各データをデジタル情報に変換するものである。ま
た、ＣＰＵ７０はＡ／Ｄ変換器６０においてデジタル変
換された電圧値からトルクと角度を演算算出処理するも
のである。さらに、モニタ８０は、ＣＰＵ７０に算出さ
れたトルクと角度をモニタに表示する。

【００１６】上記構成に基づく治療測定装置の使用状態
について説明する。可動枠３０の収納空間Ｓには患者の
足や腕等の人体の少なくとも一部を配置するが、ここで
は、図３に示すように、患者の足の下腿部Ｆを配置し
て、膝に発生した関節拘縮の治療を行う場合について説
明する。すなわち、俯せの状態で下腿部Ｆを載置し、図
示しない紐等の固定手段により固定する。また、可動枠
３０は金属で形成されるために、可動枠３０に配置する
下腿部Ｆを鬱血させないために、下腿部Ｆと可動枠３０
との間にパットやクッションを設けるのが好ましい。ま
た、正確なデータを得るためには、軸部２２の軸線と膝
の関節部分の位置が一致するように配置することが必要
である。

【００１７】可動枠３０への下腿部Ｆの固定が完了した
ら、理学療法士等の治療者がレバー２４の端部を持って
図３中Ｄ＋の方向に持ち上げて、レバー２４を回動させ
る。すると、可動枠３０も同時にＤ＋の方向に回動し膝
を強制的に曲げるようにする。そして、図４に示すよう
に、患者が痛がる最大角度にまで他動的に膝を曲げてい
く。最大角度にまで曲げが行われたら、レバーをゆっく
りとＤ−の方向に戻して最初の初期位置に戻す。これが
１回の他動屈曲曲げ動作である。この１回の他動屈曲曲
げ動作に掛かる時間は通常約２０秒である。通常、１回
の治療においては、上記の強制曲げ動作を３回〜５回繰
り返す。１日にこの治療を５セット行うのが理想的であ
る。

【００１８】ここで、患者の膝は関節拘縮に罹患してい
るわけであるから、膝を中心として足を曲げようとして
も容易には曲がらず、レバー２４の回動方向に反対の方
向、すなわち、図３におけるＤ−の方向に可動枠３０を
押そうとする。すると、下腿部Ｆの方向Ｄ−に押そうと
する力により軸部２２がねじれることになり、トルク変
換器２０は軸部２２がねじれることによる抵抗体の抵抗
値の変化のデータを電圧変換器５０に出力することにな
る。つまり、可動枠３０に掛かるトルクを抵抗値の変化
のデータとして出力する。一方、可動枠３０が回転する
角度については、角度検出器４０がその角度変化を内部
の抵抗体の抵抗値の変化として電圧変換器５０に出力す
る。この角度変化の情報が、関節の曲げ角度の情報とな
る。

【００１９】すると、電圧変換器５０は、上記トルク検
出器２０と角度検出器４０の抵抗値変化のデータを電圧
の値に変換し、Ａ／Ｄ変換器６０は、電圧変換器５０に
おいて電圧値に変換された値はアナログデータであるの
で、これをデジタルデータに変換する。そして、ＣＰＵ
７０はそのデジタル変換されたデータに基づき、トルク
と角度の値を演算算出処理する。さらに、モニタ８０
は、ＣＰＵ７０に算出されたトルクと角度をモニタに表
示する。

【００２０】モニタ表示の一例を示すと、図５から図７
に示すようになる。図５〜図７は、１回の治療における
３回のリハビリ動作の結果を表したものであるので、図
５を例にとって説明すると、図５（ａ）に示すように、
Ｘ軸に時間、Ｙ軸に角度とトルクを示したグラフが表示
される。角度を示すグラフが上昇し続けてある時間、す
なわち極大点において下がり始めるが、これは治療者が
患者が痛がるのを見てレバーの下げ動作をしたことを意
味するものである。また、図５（ａ）のグラフから時間
の成分を除去して得たグラフが図５（ｂ）である。

【００２１】このように患者の患部に力を加えている際
の角度とトルクの関係を収集することにより、間接拘縮
の予防、治療のための種々の分析に使用することができ
る。例えば、患者の年齢、ギブスによる固定期間等に基
づきデータを分析することにより、ある患者に対して
は、どの程度の治療を施せばよいかの指標を示すことが
期待される。

【００２２】ここで、収集したデータの活用の一例につ
いて示すと、図５〜図７に示すようなデータを多く収集
して分析した結果、図６（ｂ）及び図７（ｂ）のグラフ
においては、グラフの曲線における上端が尖った形を示
している。つまり、これは最大トルクにおいて最大角度
を示す点（この点を「エンドポイント」と呼ぶこととす
る）が表示されていることを意味している。一方、図５
（ｂ）においては、最大トルクが必ずしも最大角度では
ない。ここで、実際に患者の症状と比較してみると、グ
ラフにエンドポイントが現れた場合に症状が緩和されて
いることが判明した。これにより、患者に対して治療を
行い、その際のデータを採取することにより、患者の症
状の程度を判定する目安とすることができる。

【００２３】また、実際の治療に際しても、上記図５等
に示したようなグラフがモニタにリアルタイムに表示さ
れ、特に、現在の曲げ角度とその角度の場合のトルクを
即座に知ることができるので、前回の治療の曲げ角度と
トルクのデータと比較しながら、前回の曲げ角度とトル
クよりも多少大きめの曲げ角度、トルクとなるよう強制
曲げ動作を行うというように治療の指針とすることがで
きる。

【００２４】次に、第２実施例について説明すると、第
２実施例における治療測定装置における本体部Ａ２は、
上記第１実施例が膝関節の強制曲げ用に使用されるのに
対して、本実施例の本体部Ａ２は関節部分が曲がったま
ま伸ばすことが困難な場合の関節拘縮用、すなわち強制
伸し用に使用されるものであり、具体的には膝関節用に
使用されるものである。上記本体部Ａ２の具体的な構成
は、図８〜図１０に示すように、上記第１実施例とほぼ
同様の構成であるが、支持枠１２、１４に人体の大腿部
を固定するための固定枠１６、１８が設けられている。
この固定枠１６、１８は、図８に示すように、大腿部の
形状に合わせてテーパー状に形成されている。すなわ
ち、上記第１実施例は足が伸びた状態で可動枠３０に固
定するが、本実施例の場合には、膝が曲がった状態で本
体部Ａ２に固定する必要があるために、上記のような固
定枠１６、１８を設けたものである。

【００２５】本実施例の本体部Ａ２の使用状態について
説明すると、俯せの状態で人体の大腿部を固定枠１６、
１８により挟むようにして、大腿部を本体部Ａ２上に固
定する。そして、可動枠３０に人体の下腿部を固定す
る。膝が曲がった状態で下腿部を可動枠３０に固定する
ことになるので、可動枠３０の角度及び下腿部の可動枠
３０への固定状態は図４に示す場合とほぼ同様となる。
この状態で、レバー２４を図８中Ｄ−に示す方向に押し
下げる。可動枠３０に掛かるトルクと可動枠３０の回転
角度の検出は上記第１実施例と同様に行う。

【００２６】なお、上記実施例においては、膝関節の部
分を固定して治療及び測定する治療測定装置について説
明したが、膝部分用に限定されるものではなく、例え
ば、図１、図８に示す構成で、可動枠３０を腕用に若干
小さく形成したものを設けて、肘関節用の関節拘縮の測
定治療装置とすることも考えられる。

【００２７】また、上記治療測定装置をさらに発展させ
て、軸部２２に動力装置を接続し、理学療法士等の治療
者が行った治療における角度データやトルクデータを記
憶しておき、上記動力装置をそのデータに従い動作させ
たり、また、動力装置により動作された場合の力や角度
の値をモータを制御する制御装置にフィードバックさせ
ることにより関節角度ごとの力を調節したり、また、コ
ンプライアンス制御により一定の力を保持させる等の制
御を行うことが可能である。また、患者に曲げ角度等の
目標値と現在の値を示して、動力装置が可動枠に加える
力加減を患者自身に行なわせることも考えられる。この
ように動力装置を取り付けた治療装置によれば、理学療
法士の負担を軽減することができる。

【００２８】また、軸部２２と軸線関節部分の回転軸と
が一致していない場合に、可動枠３０が歪むが、その歪
み量を検出する枠歪センサを設けて、この歪み量を検出
することにより、その歪み量があるしきい値を越えた場
合に軸部２２の軸線と関節部分の回転軸とが一致してい
ないとして、測定及び治療を中止する構成とすることも
考えられる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に基づく関節拘縮用測定及び治療
装置によれば、トルク検出部と角度検出部とを有してい
るので、関節拘縮用の治療データの数量化を図ることが
できて、その数量化された治療データを基にして治療を
行うことができる。また、多くの患者のデータを蓄積す
ることにより、治療器具の開発のデータを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
おける本体部の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置の
構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
おける本体部の使用状態を示す斜視図である。

【図４】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
おける本体部の使用状態を示す斜視図である。

【図５】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
より測定されたデータの一例を示す説明図であり、
（ａ）は時間と角度及びトルクの関係を示す説明図であ
り、（ｂ）はトルクと角度の関係をに示す説明図であ
る。

【図６】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
より測定されたデータの他の一例を示す説明図であり、
（ａ）は時間と角度及びトルクの関係を示す説明図であ
り、（ｂ）はトルクと角度の関係をに示す説明図であ
る。

【図７】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置に
より測定されたデータの他の一例を示す説明図であり、
（ａ）は時間と角度及びトルクの関係を示す説明図であ
り、（ｂ）はトルクと角度の関係をに示す説明図であ
る。

【図８】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置の
他の実施例における本体部の構成を示す斜視図である。

【図９】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置の
他の実施例における本体部の構成を示す側面図である。

【図１０】本発明に基づく関節拘縮用治療及び測定装置
の他の実施例における本体部の構成を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ１、Ａ２本体部１０基部１２、１４支持枠２０トルク検出器２２軸部２４レバー３０可動枠３２棒状部３４連結部４０角度検出器５０モニタ６０Ａ／Ｄ変換器７０ＣＰＵ８０モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】関節拘縮のための治療用データを測定、
収集するとともに、関節拘縮を治療するための装置であ
って、手、足を含む人体の少なくとも一部を固定する枠部と、上記枠部を回動させるためのレバーと、軸部を有し、該軸部の一端が上記枠部に固定され、ま
た、他端が上記レバーに固定され、上記枠部に掛かるト
ルクを検出して、トルク情報を出力するトルク検出部
と、上記枠部の回転角度を検出して、角度情報を出力する角
度検出部と、を有することを特徴とする関節拘縮用測定
及び治療装置。
【請求項２】関節拘縮用測定及び治療装置が、さら
に、トルク検出部から得たトルク情報と、角度検出部か
ら得た角度情報とをリアルタイムで表示する表示手段を
有することを特徴とする請求項１に記載の関節拘縮用測
定及び治療装置。