JP2000201906A - ハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 靱帯の損傷度や治癒の程度を定量的に診断す
ることを可能にしたハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装
置を提供すること。 【解決手段】 靱帯の長手方向に対し直交する方向に変
位量を付与するプローブ１に連結されるとともに、変位
量を付与する方向が柱状形状の長手方向となる荷重伝達
部材としての荷重伝達軸２と、前記荷重伝達軸２におい
てＸ軸方向ないしＺ軸方向の該荷重伝達軸に作用する荷
重を検出するＸ軸ないしＺ軸方向荷重検出部３１、３
２、３３と、前記荷重伝達軸２に一体的に接合された内
筒４と、計測者が把持できる把持部５１を有するととも
に前記内筒を滑動可能に保持する筒状部材としての外筒
５と、前記外筒５内を前記内筒４が移動する変位量を規
制する変位量規制手段６とから成り、靱帯に規定変位量
を与え、その時に生じる反力をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の
各荷重を検出するハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷重伝達部材の移
動量を規制することによってプローブを介して前記靱帯
に規定変位量を与え、その時に生じる反力として３軸方
向荷重検出部により検出される前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方
向の各荷重に基づき、靱帯の損傷度を定量的に判定する
ハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の第１の膝関節部靱帯の損傷度計測
の代表的な装置（特開平９−２７６２５２号）は、図４
に示されるようにふくらはぎ押圧体Ｆによってふくらは
ぎの裏面を前方に押圧して、膝の関節部靱帯に前方引出
力を付与することにより、直動ポテンショメータＰによ
って脛骨粗面Ｈｓの変位を検出し、膝関節部の前十字靱
帯の損傷度を求めるもので、患者の体に傷を付けること
なく外部より靱帯の損傷度を間接的に計測するものであ
る。

【０００３】また従来の第２の靱帯の損傷度を直接計測
する方法として現在実施されている方法は、図５に示さ
れるように膝の近傍を２ヶ所切開し、一方より関節鏡を
挿入して目視し、他方より医療用プローブを挿入して靱
帯の緩み具合を触診する方法である。

【０００４】さらに従来の第３の測定対象物の張力と緩
み寸法を同時計測する装置（特開平８−１４５８２８）
は、図６に示されるように張力を測定する対象物Ｂと変
位のない固定部ＫにそれぞれフックＨをかけ、測定装置
本体Ｄを引き上げたときの荷重と変位より、測定対象物
Ｂの張力と緩みを測定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の第１の装置
は、患者に苦痛を与えることなく検診できるが、関節の
緩み具合とか皮膚あるいは皮下組織の影響を受け、本来
の靱帯の強度を精度良く計測することが難しいととも
に、図４に示されるように装置が大型で高価であるとと
もに複雑な構造であるため、計測に熟練を要するという
問題があった。

【０００６】また上記従来の第２の直接診断方法は、目
視と触診で損傷度を判断しているため、施術者の経験が
左右し、治療情報あるいは治癒情報が定量的でないた
め、科学的な情報の共有化が困難であるという問題があ
った。

【０００７】上記従来の第３の張力と緩みの同時計測装
置は、図６に示されるように動力伝達用ベルト等の測定
対象Ｂの張力が大きい場合を前提としており、靱帯のよ
うに張力が小さい測定対象の測定には適していないとと
もに、測定対象物Ｂの長手方向に対して直交する方向へ
正確に変位量を付与するための工夫がなされていないた
め、張力と緩み寸法の測定精度と再現性に問題が生じ
る。さらに、緩み寸法測定において、固定部Ｆがない場
合には特別に固定部を用意しなければならないという問
題があった。

【０００８】そこで本発明者は、靱帯の長手方向に対し
直交する方向の変位を前記靱帯に付与するプローブに連
結され荷重を伝達する荷重伝達部材において、該荷重伝
達部材に作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の荷重を３軸方
向荷重検出部によって検出し、該荷重伝達部材を移動可
能に保持する筒状部材に計測者が把持する把持部を形成
するとともに、前記荷重伝達部材の移動量を規制するこ
とによって前記プローブを介して前記靱帯に規定変位量
を与え、その時に生じる反力として前記３軸方向荷重検
出部により検出される前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷
重に基づき、靱帯の損傷度を定量的に判定するという本
発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結
果、本発明に到達した。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、靱帯の長さ方向に対し直交する方向へ正確に既知の
変位量を付与し、その時に生じる反力を計測できるよう
にすることで、靱帯の損傷度や治癒の程度を定量的に診
断することを可能にしたハンドヘルド型の靱帯損傷度計
測装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記
載）のハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装置は、靱帯の
長手方向に対し直交する方向の変位を前記靱帯に付与す
るプローブと、該プローブに連結され荷重を伝達する荷
重伝達部材と、前記荷重伝達部材において該荷重伝達部
材に作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の荷重を検出する３
軸方向荷重検出部と、計測者が把持する把持部を有する
とともに前記荷重伝達部材を移動可能に保持する筒状部
材と、前記荷重伝達部材の移動量を規制する規制手段と
から成り、前記プローブを介して前記靱帯に規定変位量
を与え、その時に生じる反力としての前記Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸方向の各荷重を前記３軸方向荷重検出部により検出
するものである。

【００１１】

【発明の作用】上記構成より成る本発明のハンドヘルド
型の靱帯損傷度計測装置は、計測者が把持する前記把持
部を有する前記筒状部材内に移動可能に保持された前記
荷重伝達部材の移動量を規制することによって前記プロ
ーブを介して前記靱帯に靱帯の長手方向に対し直交する
方向の規定変位量を与え、その時に生じる反力として前
記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷重を前記３軸方向荷重検
出部により検出し、該検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
方向の各荷重に基づき、靱帯の損傷度の定量的な判定を
可能にするものである。

【００１２】

【発明の効果】上記作用を奏する本発明のハンドヘルド
型の靱帯損傷度計測装置は、前記荷重伝達部材の移動量
を規制することによって前記プローブを介して前記靱帯
に靱帯の長手方向に対し直交する方向の規定変位量を与
え、その時に生じる反力として前記３軸方向荷重検出部
により検出された前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各荷重に
基づき、該靱帯の損傷度の定量的な判定を可能にするの
で、靱帯の損傷度や治癒の程度を定量的に診断すること
を可能にするという効果を奏する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００１４】（実施形態）本実施形態のハンドヘルド型
の靱帯損傷度計測装置は、図１ないし図３に示されるよ
うに靱帯の長手方向に対し直交する方向に変位量を付与
するプローブ１と、前記プローブ１に連結されるととも
に柱状の形状を呈し、変位量を付与する方向が柱状形状
の長手方向となる荷重伝達部材としての荷重伝達軸２
と、前記荷重伝達軸の長手方向に対し直交し且つ互いに
直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の該荷重伝達軸に作用
する荷重を検出するＸ軸およびＹ軸方向荷重検出部３
１、３２と、前記荷重伝達軸の長手方向であるＺ軸方向
の該荷重伝達軸に作用する荷重を検出するＺ軸方向荷重
検出部３３と、前記荷重伝達軸２に一体的に接合された
内筒４と、計測者が把持できる把持部５１を有するとと
もに前記内筒を滑動可能に保持する筒状部材としての外
筒５と、前記外筒５内を前記内筒４が移動する変位量を
規制する変位量規制手段６とから成り、靱帯に規定変位
量を与え、その時に生じる反力をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の各荷重検出部３１、３２、３３で検出することによ
り、靱帯の損傷度の定量的な判定を可能にするものであ
る。

【００１５】本実施形態のハンドヘルド型の靱帯損傷度
計測装置の概略構造は、図２に示されるように取っ手５
１が取り付けられた薄肉円筒状の前記外筒５と、前記外
筒５の内側に滑動可能に保持された引き金４１が装着さ
れた薄肉円筒状の前記内筒４と、該内筒４に一体的に接
合されるととも前記プローブ１に連結された前記荷重伝
達軸２と、該荷重伝達軸２に形成されおよび接合された
荷重検出手段３とから成る。

【００１６】前記取っ手５１を手に持ち指で引き金を操
作することにより、前記プローブ１の先端に当接した靱
帯の長手方向に対し直交する方向に規定の変位量を与え
たときの反力を前記荷重検出手段３を構成するＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸方向の前記各荷重検出部３１、３２、３３で検
出することにより、靱帯の損傷度を簡便に且つ定量的に
診断できるようにするものである。

【００１７】図１は、図２に示した本実施形態の計測装
置の詳細構造図である。前記プローブ１は、靱帯の長手
方向に対し直交するＺ軸方向に変位量を付与できるよう
に先端が直角に曲げられ鍵型形状に形成され、Ｚ軸方向
が長手方向となる柱状で弾性材料からなる前記荷重伝達
軸２が円筒状の過負荷防止用ストッパ２１に挿入され、
この過負荷防止用ストッパ２１の２ヶ所の薄肉部でスポ
ット溶接により前記プローブ１と前記荷重伝達軸２が連
結されている。なお、前記プローブ１の先端の形状は、
靱帯の長手方向に変位量を付与できる形状であればよ
く、鍵型形状以外の形状でもよい。

【００１８】前記荷重伝達軸２の一部には、該荷重伝達
軸の長手方向に対し直交し且つ互いに直交するＸ軸方向
およびＹ軸方向の荷重を検出するため薄肉化されたＸ軸
方向の荷重Ｆｘを検出する荷重検出部３１およびＹ軸方
向の荷重Ｆｙを検出する荷重検出部３２が形成されてい
る。該ＦｘおよびＦｙ検出部３１、３２の表裏には、前
記プローブ１の先端に作用するＸ軸およびＹ軸方向の荷
重により生ずる曲げひずみ即ち前記荷重伝達軸２の長手
方向の伸縮ひずみを検出するようにひずみゲージが貼付
されている。

【００１９】なお、本実施形態では曲げひずみを検出す
るようにひずみゲージを貼付したが、剪断ひずみ即ち荷
重伝達軸２の長手方向に対して４５°方向の伸縮ひずみ
を検出するように構成してもよい。

【００２０】また荷重伝達軸２の長手方向に対し直交す
る方向が長手方向となるような２本の弾性材料で形成さ
れた梁からなるＺ軸方向の荷重Ｆｚを検出する荷重検出
部３３が荷重伝達軸２の端部にボルトによって連結され
ており、Ｆｚ検出部梁にはプローブ先端に作用するＺ軸
方向の荷重により生ずる曲げひずみ即ち梁の長手方向の
伸縮ひずみを検出するようにひずみゲージが複数個貼付
されている。なお本実施形態では、各荷重検出部３３に
ひずみゲージを貼付したが、例えば蒸着などの方法によ
りひずみ検出素子を荷重検出部３３に形成してもよい。

【００２１】前記荷重伝達軸２とＦｚ検出部３３は、薄
肉円筒状の内筒４の中に挿入され、Ｆｚ検出部３３は前
記内筒４の外側よりスポット溶接により接合されてい
る。また、ＦｘおよびＦｙ検出部３１、３２とＦｚ検出
部３３の間の２ヶ所には、前記荷重伝達軸２の長手方向
に対し直交する方向の剛性が高く且つ荷重伝達軸２の長
手方向に対して剛性の低い薄肉円板状の板ばねが前記内
筒４と前記荷重伝達軸２に接合されており、前記荷重伝
達軸２の長手方向に対し直交する方向の荷重およびモー
メントを支持するとともに、前記Ｆｚ検出部３３にＺ軸
方向以外の不要な荷重が伝達しないように工夫されてい
る。

【００２２】前記内筒４は、計測者が把持できる前記取
っ手５１が取り付けられた薄肉円筒状の前記外筒５の中
に滑動可能なように滑合されており、前記内筒４に溶接
された前記引き金４１が装着されたフランジ４２と前記
外筒５の間にはコイルスプリング４３が介挿配設されて
いる。

【００２３】また前記外筒５内における前記内筒４の移
動量を調節するための変位調節リング６０が、前記外筒
５と前記内筒４の間に配設されている。なお前記内筒４
から突出した前記荷重伝達軸２と前記プローブ１の一部
はベローズ２２で覆われているとともに、完全密封型の
出力コネクタ４５を用いることにより前記内筒４の内側
を完全密封構造とした。

【００２４】次に本実施形態の計測装置は、図３に示さ
れるような電気回路により、前記完全密封型の前記出力
コネクタを介してそれぞれの荷重検出部３１、３２、３
３のひずみゲージへ電圧を印加するとともに、ひずみゲ
ージからの電圧信号をテフロン製のリード線を介して出
力され、増幅器７１で出力を増幅した後荷重に変換され
て荷重表示装置７２で表示される。

【００２５】上記構成より成る本実施形態の計測装置に
ついて、膝前十字靱帯の臨床試験において使用した例に
基づき、その動作を説明する。

【００２６】第１ステップにおいて、計測装置全体を滅
菌処理した後、膝蓋骨近傍の２ヶ所の切開部の一方に関
節鏡を挿入し、他方の切開部に医療用プローブと生体の
皮下組織との接触抵抗が発生しないように、プローブ先
端が貫入できる程度の内径を有するスリーブを挿入す
る。

【００２７】第２ステップにおいて、計測装置の取っ手
部５１を手に持ち、先端の医療用プローブ１をスリーブ
の中に通し、関節鏡で目視しながら前記プローブ１の先
端を靱帯に引っかけ、靱帯の長手方向に対して直交する
方向に変位を付与できるように計測装置をセットする。
前記プローブ１の先端が靱帯に当接したかどうかは目視
でも良いが、前記荷重表示装置７２でＦｚが僅かに出力
されたことを確認した方がより正確である。

【００２８】第３ステップにおいて、前記内筒４に取り
付けられた前記引き金４１に指をかけ、計測装置全体が
動かないように手首を固定し、前記内筒４に接合された
前記フランジ４２が前記外筒５に接触するまで前記コイ
ルスプリング４３の付勢力に抗して前記引き金４１をゆ
っくり引いて靱帯に既知の変位を付与し、前記荷重表示
装置７２でＦｚ出力を読みとるか記録計に記録する。

【００２９】前記プローブ１および前記荷重伝達軸２の
変位量は、長さの異なる複数の変位調整リング６０を予
め用意しておき、状況および必要に応じて取り替えれば
任意に変えることが出来る。なお、靱帯の長手方向に対
して直交する方向に正確に変位を与えるためには、前記
荷重表示装置７２のＦｘおよびＦｙ出力ができる限り小
さいことを確認しながら前記引き金４１を引けばよいの
である。

【００３０】第４ステップにおいて、前記引き金４１を
前記コイルスプリング４３の反力でゆっくり戻し、前記
プローブ１を生体から引き出せば計測完了である。な
お、前記プローブ１の先端を靱帯に引っかけられない場
合は、前記引き金４１をいっぱいに引き寄せた後、前記
プローブ１の先端を靱帯に当接させて前記引き金４１か
ら指を放し、前記コイルスプリング４３の反力を利用し
て靱帯を押し付ければよい。

【００３１】上記作用を奏する本実施形態の計測装置
は、前記変位量規制手段６としての前記変位調整リング
６０によりあらかじめ靱帯に付与する変位量をセット
し、前記引き金４１を操作することにより簡便に変位を
付与することができるため、特別な変位計測手段が不要
であるとともに、計測者が変位量を監視しなくても良い
ので安全で且つ簡便に変位を付与することが可能である
という効果を奏する。

【００３２】また本実施形態の計測装置は、Ｆｘおよび
Ｆｙ方向の荷重を監視しながら靱帯に変位を付与するこ
とができるため、靱帯の長手方向に対して直交する方向
に正確に既知の変位を付与することができるとともに、
高精度な荷重計測が可能であるという効果を奏する。

【００３３】さらに本実施形態の計測装置は、３軸荷重
の検出手段３において、前記各荷重検出部３１、３２、
３３を１ヶ所にまとめると構造が複雑で大型化するた
め、それぞれ分離して配設することにより、全体構造を
細径化し、小型・軽量で施術者が簡便で容易に操作して
計測することができるという効果を奏する。

【００３４】また本実施形態の計測装置は、薄肉の円板
状の板ばねを用いて前記荷重伝達軸２の長手方向に対し
直交する方向の荷重およびモーメントを支持した構造と
したため、前記Ｆｚ検出部３３にはＺ軸方向以外の不要
な荷重が伝達されず、高精度な荷重計測が可能であると
いう効果を奏する。

【００３５】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の靱帯損傷度計測装置の要部
を示す断面図である。

【図２】本実施形態の靱帯損傷度計測装置の全体を示す
全体図である。

【図３】本実施形態の靱帯損傷度計測装置の電気回路を
示す回路図である。

【図４】従来の第１の靱帯損傷度計測装置の要部を示す
側面図である。

【図５】従来の第２の靱帯の損傷度を直接計測する方法
を説明するための説明図である。

【図６】従来の第３の測定対象物の張力と緩み寸法を同
時計測装置の概略構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ プローブ ２ 荷重伝達軸 ３１、３２、３３ 荷重検出部 ４ 内筒 ５ 外筒 ６ 変位量規制手段 ７ 判定手段 ５１ 把持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 厚志 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小里 明男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 三木 一生 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 高松 浩一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 牧野 光倫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 桑原 浩彰 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4C038 VA05 VB11 VB14 VB40 VC20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 靱帯の長手方向に対し直交する方向の変
   位を前記靱帯に付与するプローブと、 該プローブに連結され荷重を伝達する荷重伝達部材と、 前記荷重伝達部材において該荷重伝達部材に作用するＸ
   軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の荷重を検出する３軸方向荷重検出
   部と、 計測者が把持する把持部を有するとともに前記荷重伝達
   部材を移動可能に保持する筒状部材と、 前記荷重伝達部材の移動量を規制する規制手段とから成
   り、 前記プローブを介して前記靱帯に規定変位量を与え、そ
   の時に生じる反力としての前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の
   各荷重を前記３軸方向荷重検出部により検出することを
   特徴とするハンドヘルド型の靱帯損傷度計測装置。