JP7156710B2 - 寝たきり患者の下肢の長さ条件、位置および/または動作半径を決定するための測定方法ならびに装置 - Google Patents
寝たきり患者の下肢の長さ条件、位置および/または動作半径を決定するための測定方法ならびに装置 Download PDFInfo
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Description
11 ベッドフレーム
12 長手方向側面
13 横方向側面
14 長手方向の柵
15 横方向の柵
16 キャスタ
17 マットレス
21マットレスフレーム
30 リハビリテーション機構
32 ベッドフレーム11またはマットレスフレーム21に固定可能な、リハビリテーション機構30用支持プレート
40 足モジュール
41 固定手段
42 踏み面
43 固定ストラップ
50 膝モジュール
51 膝装具
52 連結要素
53 延長アーム
531 延長アーム53の遠位部分
532 延長アーム53の近位部分
533 延長アーム53の中間部分
54 受け入れ位置
55 角度センサ
56 力覚センサ
57 蝶ナット
60 制御モジュール
61 機械的装置
62 電動モータ
63 第1の偏心器
631 第1の偏心器63の偏心軸
632 第1の偏心器63の偏心ディスク
633 第1の偏心器63の制御ピン
64 第2の偏心器
641 第2の偏心器64の偏心軸
642 第2の偏心器64の偏心ディスク
643 第2の偏心器64の制御ピン
65 ラジアル軸受
66 すべり軸受
67 スライドブロック
68 測定装置
681 第1の偏心器63のセンサ
682 第2の偏心器64のセンサ
69 モデル生成手段
70 調整機構
80 安定化機構
90 患者
91 胸部-心臓/肺
92 脚部
93 膝関節部
94 足部
95 足底部
96 大腿部
97 下腿部
98 股関節部
F モデル関数
N1 作用点APを介して患者90の脚部92に及ぼされる力
N2 軸:作用点AP-回動点DPに沿った力
Tn;TN+1 軌道
L0 大腿部96の長さ
YN 膝関節部93の軌道TのY座標
Zn 膝関節部93の軌道TのZ座標
t1、t2、・・・、tn 測定時間
YH/ZH 寝たきり患者90の股関節部98の位置
AP 作用点
DP 回動点
θ_DP 軌道(Tn;Tn+1)上の2つの位置と回動点(DP)との間の角度
Claims (17)
- 股関節部(98)、膝関節部(93)、および/または大腿部(96)といった寝たきり患者(90)の下肢の長さ条件、位置、および、動作半径のうちの少なくとも1つを決定するための測定方法であって、
-リハビリテーション機構(30)の少なくとも1つの膝モジュール(50)は、作用点(AP)を介して前記患者(90)の脚部(92)に有効に連結しており、
-測定装置(68)が、前記リハビリテーション機構(30)の前記膝モジュール(50)による前記脚部(92)の動作中に、単に前記作用点(AP)のみの軌道(Tn;Tn+1)を記録および/または決定するために使用され、
-モデル生成手段(69)は、こうして得られたデータから、前記患者(90)の前記下肢のうち少なくとも一部の前記長さ条件、前記位置、および/または前記動作半径の運動学的モデルを作成するために使用され、
少なくとも一方法の工程において、決定した2次座標(Y 1 /Z 1 、Y 2 /Z 2 、・・・、Y n /Z n )または3次座標(Y 1 /Z 1 /t 1 ;Y 2 /Z 2 /t 2 ;・・・/・・・;Y n /Z n /t n )は、曲線フィッティングによって、回動点(DP)の位置(Y H (t)/Z H (t))、および/または、作用点(AP)と回動点(DP)との間の長さ(L0)、ならびに前記軌道(T n ;T n+1 )上の2つの点と前記回動点(DP)との間の角度(θ_DP)が決定され、
-モデル関数として、楕円の座標方程式(数1の式)を使用し、
-前記楕円の長半径として、作用点(AP)と回動点(DP)との間の前記寝たきり患者(90)の前記長さ(L 0 )を使用し、
L 0 ±ΔLは、動作中の前記回動点(DP)の前記位置(Y H (t)/Z H (t))の起こり得る移動を表す、測定方法。 - 前記作用点(AP)は、前記患者(90)の前記膝関節部(93)である、請求項1に記載の測定方法。
- 一方法の工程において、前記脚部(92)は、膝装具(51)を用いて、作用点(AP)を介して、前記膝モジュール(50)に固定され、前記作用点(AP)は、前記膝関節部(93)、前記大腿部(96)及び下腿部(97)の1つである、請求項1または2に記載の測定方法。
- 一方法の工程において、前記測定装置(68)は、開始位置(P0)から進めて、前記脚部(92)の手動で誘導されおよび/または自動化された動作を、作用点(AP)の軌道(Tn;Tn+1)として、2次座標(Y1/Z1、Y2/Z2、・・・、Yn/Zn)の形式で、または、経時的な3次座標(Y1/Z1/t1、Y2/Z2/t2、・・・、Yn/Zn/tn)の形式で記録する、請求項1~3のうち一項に記載の測定方法。
- 前記測定装置(68)は、前記作用点(AP)の軌道(Tn;Tn+1)を、電動モータによって駆動される、前記膝モジュール(50)に配置された偏心器(63;64)の角度位置から少なくとも2つのセンサ(681;682)の助けを借りて、2次座標(Y1/Z1、Y2/Z2、・・・、Yn/Zn)の前記形式で、または、経時的な3次座標(Y1/Z1/t1、Y2/Z2/t2、・・・、Yn/Zn/tn)の形式で決定する、請求項1に記載の測定方法。
- 前記回動点(DP)の位置(Y H (t)/Z H (t))は、前記寝たきり患者(90)の前記股関節部(98)の位置、および/または、
前記作用点(AP)と前記回動点(DP)との間の長さ(L0)は、前記寝たきり患者(90)の前記大腿部(96)の前記長さ、である、請求項1に記載の測定方法。 - 一方法の工程において、制御モジュール(60)は、前記膝モジュール(50)を用いて前記寝たきり患者(90)の前記脚部(92)のうち少なくとも関節、筋肉、および腱の計画的なリハビリテーション動作を制御するために提供され、前記制御モジュール(60)は、
-前記運動学的モデルから生成される患者固有のデータから、軌道(Tn;Tn+1)を、前記作用点(AP)に対する患者(90)の前記脚部(92)の前記リハビリテーション動作のために決定し、
-これらの軌道(Tn;Tn+1)に基づいて、前記膝モジュール(50)を制御する、請求項1に記載の測定方法。 - 前記リハビリテーション機構(30)および/または前記膝モジュール(50)は、前記脚部(92)の手動で誘導されおよび/または自動化された動作中に、前記リハビリテーション機構(30)および/または前記寝たきり患者(90)の前記脚部(92)上の前記膝モジュール(50)を通して、作用点(AP)および回動点(DP)によって規定される軸に沿った力(N2)の影響が回避されるように、前記制御モジュール(60)の助けを借りて制御される、請求項7に記載の測定方法。
- 前記制御モジュール(60)は、前記作用点(AP)の算出軌道(Tn;Tn+1)に基づいて、前記膝モジュール(50)および/または前記リハビリテーション機構(30)を、前記作用点(AP)が、前記膝モジュール(50)の助けを借りて、これらの新たに修正した軌道(Tn;Tn+1)に沿って移動するような方法で制御する、請求項7または8に記載の測定方法。
- 一方法の工程において、前記脚部(92)の各々の自動化された動作後に、前記作用点(AP)の各々の新たな経時的に記録された軌道(Tn+1)から、
-作用点(AP)と回動点(DP)との間の前記長さ(L0)と、前記回動点DPの前記位置YH(t)/ZH(t)と、
-前記軌道(Tn;Tn+1)上の2つの点と前記回動点(DP)との間の前記角度(θ_DP)として、新しい値が計算され、
これらの新しい値はすでに測定された軌道(Tn)の対応する値と比較される、請求項7~9のうち一項に記載の測定方法。 - 一方法の工程において、2つの連続して測定された軌道(T n 、T n+1 )における、
-作用点(AP)と回動点(DP)との間の前記長さ(L0)の値と、
-前記回動点の前記位置(YH(t)/ZH(t))の値と、
-前記軌道(Tn;Tn+1)上の2の点と前記回動点(DP)との間の前記角度の値の比較に基づいて、
-作用点(AP)と回動点(DP)との間の前記長さ(L0)の改善された値と、
-前記回動点DPの前記位置(YH(t)/ZH(t))の改善された値と、
-前記軌道(Tn;Tn+1)上の前記2つの点と前記回動点(DP)との間の角度(θ_DP)の改善された値を備えた更新モデルが、最適化アルゴリズムを用いて生成される、請求項7~10のうち一項に記載の測定方法。 - 前記最適化アルゴリズムが最小二乗アルゴリズムである、請求項11に記載の測定方法。
- 一方法の工程において、前記更新モデルの値は、前記脚部(92)のさらなる自動化された動作の基礎として役立つ、請求項11または12に記載の測定方法。
- 請求項1~13のうち一項に記載の股関節部(98)、膝関節部(93)、および/または大腿部(96)といった、寝たきり患者(90)の前記下肢の前記長さ条件、前記位置、および、前記動作半径のうちの少なくとも1つを決定するための測定方法を実行する装置(1)であり、少なくとも、
-患者(90)の脚部(92)に作用点(AP)を介して有効に接続することができ、膝モジュール(50)に配置された少なくとも2つの偏心器(63;64)を駆動するための少なくとも1つの電動モータ(62)を備える少なくとも1つの膝モジュール(50)を有したリハビリテーション機構(30)、を備える装置(1)において、
-前記脚部(92)の前記動作中に、前記作用点(AP)の軌道(Tn;Tn+1)を記録および/または決定するための測定装置(68)と;
-こうして得られたデータから、前記患者(90)の前記下肢のうち少なくとも一部の前記長さ条件、前記位置、および/または前記動作半径の運動学的モデルを作成するためのモデル生成手段(69)とを特徴とする装置(1)。 - 前記測定装置(68)は、前記電動モータ(62)および/または前記偏心器(63;63)の軸の角度位置を決定するための少なくとも2つのセンサ(681;682)を備える、および/または、
前記測定装置(68)は、前記膝モジュール(50)を用いて前記寝たきり患者(90)の前記脚部(92)のうち少なくとも関節、筋肉、および腱の計画的なリハビリテーション動作を制御するための制御モジュール(60)を備え、前記制御モジュール(60)は、前記運動学的モデルから生成される前記患者固有のデータから、軌道(T n ;T n+1 )、新たに修正した軌道(T n ;T n+1 )を、前記作用点(AP)に対する患者(90)の前記脚部(92)の前記リハビリテーション動作のために決定して、これらの軌道(T n ;T n+1 )に基づいて前記膝モジュール(50)を制御するように構成される、請求項14に記載の装置(1)。 - 前記膝モジュール(50)は、
-前記寝たきり患者(90)の前記膝関節部(93)を受け入れる少なくとも1つの膝装具(51)と;
-前記膝装具(51)に連結した連結要素(52)と;前記連結要素(529)が固定される延長アーム(53)と;
-制御モジュール(60)を用いて駆動することができる機械的装置(61)とを備え;
前記脚部(92)の前記関節、筋肉、および腱が、作用箇所(AP)を介して、計画的なリハビリテーション動作を実行するように、前記機械的装置(61)は、前記延長アーム(53)および前記連結要素(52)を介して、規定の力(N)を前記膝装具(51)にもたらすことを特徴とする、請求項14または15に記載の装置(1)。 - 前記リハビリテーション機構(30)は、
-連結要素(52)によって前記膝装具(51)および/または延長アーム(53)に採用される前記角度を監視する少なくとも1つの角度センサ(55);ならびに/または、
-前記延長アーム(53)および前記連結要素(52)を介して前記膝装具(51)にもたらす前記力(N)を監視する力覚センサを備えることを特徴とする、請求項16に記載の装置(1)。
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