JPH02502965A - 周期的な関節運動及び筋肉の活性を増進する装置 - 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】 舌貢　・な　　軍　　び−　の：　　　　准−る〔技術分野〕 本発明は、着用者に対して関節部の周期的な運動を行なうよう注意を喚起する機 構を備え、これにより血行障害、浮腫、関節の機能障害等を防止する装置に関す る。

〔背景技術〕

米国特許第３．０２２．０７１号、第３．４２１．７６１号、第３．５２５．５ ２２号、第３，５２６，２２０号、第３，７４１．５４０号、第３．９１７，２ ６１号、第４．１１１．４１６号、第４．２０４．６７５号及び第４，２１６． ９５６号を含む先行技術においては、足先（ｆｏｏｔ）及び脚（ｌｅｇ）の運動 を行なわせる装置が開示されているが、この装置は僅かな人々にしか受は容れら れず、血行障害の問題を解決することはできなかった。また特許第４．５０２， ６８０号には、長期間坐りづくめの人々の血行障害を改善するため、くるぶしを 成る一定量以上動かしたときにリマインダ機構が作動するように構成されたペダ ルを有する足先訓練器が開示されている。

〔発明の開示〕

本発明は、装置の着用者に対して下脚の筋肉の周期的な収縮及び弛緩運動を行な わせることにより血行障害を防止するよう構成した装置に関する。本発明に係る 装置は、従来の床設置型の装置と異なり、使用者が着用して使用するものである ため、使用者の活動が妨げられることがない、従って、本発明の装置は、充分な 歩行を行なうことなく長期間立ちづくめの人々に生じる足先及び脚の血行障害を 取り除くために有効であり、歯科医師、店員、外科医師等の人々に好適に利用さ れるであろう。また、航空機や自動車の坐りづくめの乗客で従来の床設置型のペ ダル機構を使用することのできない人々にも有用であろう、そしてまた、ベッド に寝たきりで普通のように動くことのできない人々の手術後の併発症や血行障害 を効果的に防止する上でも本発明は役立つであろう、また、本発明の装置は、外 科手術後に往々にして起こり易い肺の塞栓や血栓の発生を減少させることもでき る０本発明は、靴やソックス或いは脚に装着され、脚の筋肉の動きを検出するス イッチ機構と、上記スイッチ機構に接続され、計数、タイミング及びリマインダ の機能を果たす装置とから構成される。この装置は、一つ若しくは複数のスイッ チによって検出される脚の筋肉の運動が、所定時間内に所定の数に達することを 要請し、これが所定数に達しない場合にはシグナルを発して使用者の注意を喚起 するようになっている。

筋肉の収縮及び弛緩という交互の運動は、手足から心臓への血液の流れを促進す る。この機能は、坐ったり或いは立ったりした状態で足が心臓より下にあり、重 力の作用で血液の循環が低下している場合に特に重要である。

即ち、立位若しくは座位で長い時間足を下にし、若しくは足を垂らした状態にお くと、長時間にわたって上記の血流促進作用が失われるため、多くの人々が血行 障害や浮腫におちいるものである。更にまた、寝たきりの患者は脚の活動が失わ れるため、血液が塊状化する病気に罹り易い０本発明は、身体上の任意の関節部 の周期的な運動を検知し且つ促進する装置を包含するものである。

本発明の装置は、関節の周期的な運動を促進することにより体液の循環を図り、 血行障害や血栓、浮腫等を予防することができる。また、このような周期的な運 動によって傷の治療を早め、不適切な治療に起因する関節の機能障害を防止し得 る。また、膝や股関節等の手術後の管理にも特に有用である。一般に傷が治癒す る際には、繊維芽細胞が不定形に集まって次第に拡がり、徐々に強い繊維を形成 する。この治癒過程において運動が伴わない場合には、これらの繊維は無秩序に 成長して綿玉のようになり、強度も低い、これに対して、治癒期間中運動が行な われつ一繊維が集合すると、繊維自身が運動の方向に揃えられ、そのため最新の 航空機の部品や釣竿やゴルフクラブ等に使用されている高強度の繊維強化プラス チックと同様の非常に強い組織が形成されるものである。

また、初期段階における繊維の集積が終わると、繊維は次第に短くなり、そのた め関節部の痙縮や固化が生じる。

然しなから、治癒過程において関節部に終始周期的な運動を与えることによって 、このような痙縮を防止することができる。最近の医療現場においては、必要に 応じて自然療法期間を設け、必要な運動を励行するようにしている６本発明の装 置は、特定の関節の特定方向への特定の範囲の運動に適用され、このような運動 を睡限時間以外終始行なうように促すものである。

本発明は、必要とされる運動を促進し、且つ必要とされる操作周期の短い装置を 提供することを目的とする。

本発明は、脚の周期的な筋肉運動を促進するに当り、使用者が体に装着して使用 でき、従来の床設置型のものに比べて一層便利な装置を提供することを目的とす る。

本発明は、手術後の寝たきりの患者が着用して快適に使用でき、血行障害や併発 症を防止できる装置を提供することを目的とする。

本発明は、必要とされる運動を促進すると共に、実質的な可動部分を含まず、必 要とされる操作周期の短い装置を提供することを目的とする。

以下、本発明に係る装置の構成の望ましい実施例並びにその所期の効果を得るた めの作動につき、添付図面を参照しつ一説明する。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、本発明に係る装置の使用状態を、靴敷に組み込まれたスイッチを示す ために靴の一部破断図と共に示す説明図、 第２図は、第１図に示した装置を、靴及び使用者の足先を取り除いた状態におい て示す平面図、第３図は、第１図及び第２図に示した装置の電気回路の概要を示 すブロックダイヤグラム、 第４図は、靴の外側にくくりつけて使用する本発明に係る装置のもう一つの実施 例を示す説明図、第５図は、第４図に示した本発明に係る装置の平面図、第６図 は、靴敷内部に完全に埋め込まれた本発明に係る装置のもう一つの実施例を示す 説明図、第７図は、靴に組み込まれた本発明に係る装置のもう一つの実施例の一 部破断説明図、 第８図は、車椅子のペダルの外側に装置するスリーブ内に組み込まれた本発明に 係る装置のもう一つの実施例を示す説明図、 ブロックダイヤグラム、 第１０図は、本発明のもう一つの実施例の一部破断説明図、 第１１図は、第１０図に示した装置の一部分の詳細を示す断面図、 第１２図は、電子モジュールの概要を示すダイヤグラム、のフローチャート、 第１４図は、ストッキングに組み込まれた本発明に係る装置のもう一つの実施例 を示す説明図、第１５図は、両方の肩に取り付けて、肩の動きを検知すると共に その活性を増進する本発明に係る装置の概要を示す説明図、 第１６図は、身体の複数の関節等に取り付けて、それらの動きを検知すると共に その活性を増進するため、本発明に係る装置を取り付けるための複数の手段を具 えたボディスト・ツキングを示す説明図である。

〔発明を実施するための最良の形態及び産業利用性〕第１図、第２図及び第３図 を、参照すれば、これらの図面には、靴敷１７に組み込まれたスイッチメカニズ ムｌを靴２１に装着した状態が示されている。スイッチ１は、足先２８の膨らみ ２２によって加えられる力に応答し得るよう靴敷の前側３１に取り付けてもよい し、或いはまた、かかと（踵）２３によって加えられる力に応答し得るよう後側 ３２に取り付けてもよい、スイッチ１はワイヤコネクション５により電子モジュ ール１８に接続されており、ワイヤコネクション５は足先の側面に沿って快適に フィツトするよう靴敷１７から同一平面上に延びる弾力性のある平坦なプラスチ ックラミネートによって作製されている。モジュール１８は、ファスナ３４を有 する帯ひも３４によってくるぶし２７に取り付けられるようになっている。上記 帯ひもと電子モジュールも靴敷１７と同一平面上に延びる弾力性のある平坦なプ ラスチックラミネートによって作製されている。スイッチ１は本質的に薄膜スイ ッチのように薄く且つ平坦な形状のものであり、使用時に障害物となったり快適 性を損なうことがないようになっている。このようなスイッチを靴敷内に注意深 くラミネートすることにより、使用者には怒知されないようにすることができる 。この種のスイッチとしては、例えばＰｅｎｎｗａｌｔ　Ｃｏｒｐ８社により製 造されている圧電性ポリフッ化ビニリデンのフィルムから成る薄膜スイッチ“Ｋ ｙｎａｒ”を利用できる。このようなプラスチックフィルム２を、電極として作 用する金属フィルム３及び４の間にサンドインチ状に挟み込む、このフィルムが 圧縮されると、電極３及び４間に電圧を生じる。この小さな電気信号は、コネク ション５によってパルスジェネレータ６に送られ、パルスジェネレータ６はこの 信号を計数可能な不連続な電気パルスに変換して、アップダウンカランタフの減 算側入力端８に供給する。タイムパルサー１０にはオッシレータ１１から毎秒３ ０００サイクルの電気信号が供給され、これらは毎分２個の計数可能なパルスに 逓降されて、プリセット値が３０に設定されたアップダウンカウンタ７の加算側 入力端９に供給される。タイムパルサー１０から入力端９に入力するパルスが集 計されて合計３０に達すると、出力端１２にポジティブな信号が生じる。このポ ジティブな信号はＡＮＤ回路１３０２つの入力端の一方に供給される。タイムパ ルサー１０は第２の出力端３８を有し、こ〜からは毎分２個のポジティブパルス が発せられて、ＡＮＤ回路１３の第２の入力端に供給される。従って、カウンタ ７が３０に達すると、ＡＮＤ回路１３の出力端には毎分２個のポジティブ信号が 生じることになる。この信号はシグナル可能化回路（ｓｉｇｎａｌ　ｅｎａｂｌ ｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　）１４を介してシグナルドライバ（ｅｎａｂｌｅ　ｓｉｇ ｎａｌ　ｄｒｉｖｅｒ’）１５に毎分２回供給され、これによってシグナルトラ ンスデユーサ１６がオツシレータ１１に基づき毎秒３０００サイクルで作動せし められる。

従って、カランタフの値が３０である期間中、３０００サイクルのシグナル音が 毎分２回発せられることになる。

スイッチ１が作動するたびに、カウンタ７の合計値は１づつ減算される。カラン タフの値は３０以上又は０以下にはならないように設計されている。スイッチ１ が１５分間に少（とも３０回作動する場合には、シグナルトランスデユーサは使 用者を妨害したり、使用者に知られたりすることはない、即ち、シグナルトラン スデユーサ１６としては身体に取り付けられる音響トランスデユーサ若しくは振 動トランスデユーサが使用されるため、上記信号は惑しることはあっても聞こえ ることはない、バッテリー３３はオン・オフスイッチ３０を介して電子回路を作 動させる。第２図に示すように、上記靴敷はサイズの大きな靴にもフィツトし得 るよう充分に大きく作製されている。

本質的な構成要素は中央部分に配置され、線２０が描かれている。小さな靴に使 用する場合には、使用者は線２０より内側を切断しないように注意しつ〜周囲を 切り落として使用する。

次に、第４図及び第５図には、靴の外側に（くり付けて使用するための実施例が 示されている。スイッチ１は靴の下に、電子モジュール１８は靴の上に配置され る。ファスナ３４を有する帯ひも１９はこれらの要素を一定位置に保持する。こ の装置全体は、ポリ塩化ビニルやポリウレタンのような弾性力のあるプラスチッ ク類の帯ひも内に各構成要素を埋め込むによって一体的に作製できる。病院のよ うな特定の利用分野においては、足の外側に直接くくり付けて使用することも可 能である。

第６図には、すべての構成要素を弾性力のあるプラスチックの靴敷の中に埋め込 んだ実施例が示されている。

不使用時のバッテリーの消耗を防止するためのオン・オフスイッチを設けておく ことが推奨される。これらのスイッチを靴敷から突出することなくプラスチック の靴敷内にシールすることにより、この種の靴敷の利用性を高めることができる 。オン・オフスイッチ３０については体温によって作動する怒温性のものや、体 重によって作動する悪圧性のものを使用することもできる。音は靴によって弱め られるから、シグナルトランスデユーサ１６としてはバイブレータを用いるのが 一層効果的である。

第７図には、装置が靴若しくはオーパージユーズ内に埋設された実施例が示され ており、スイッチ１は靴２１の底に、電子モジュールは靴の頂部に埋設されてい る。この装置は、線２６の左側の部分の如く、靴の前部を覆うオーパージユーズ 内に取り付けることも可能である。

第８図には、車椅子のペダル３６に嵌め合わせるスリーブ３５内に装置を埋め込 んだ実施例が示されている。スイッチ１はペダルの上部に配置され、足でペダル を交互に踏み込んだり緩めたりする力を検知するようになっている。を子モジュ ール１８は傷つかないようにペダル３６の下方に配置されている。

先行技術におけるペダル機構は、リマインダ機構の計数エレメントを作動させる ために、（るぶしを成る一定量以上屈曲させることを必要とし、これにより血液 の循環を促進するのに充分な下脚の筋肉の収縮及び弛緩を確保するようになって いた０本発明においても、くるぶしを屈曲させることにより同様の作動を得るこ とができる。

例えば、坐った患者が第１図に示した装置を装着し、靴の踵を支点にして靴のつ ま先を交互に上げ下げするとよい、然しなから、スイッチ１が足先の膨らみの下 にある場合には、これを作動させるために、つま先を下ろしたときに充分に押し 付けるようにしなければならない、その後、使用者がつま先を成る一定の量持ち 上げるのを確保するための機構は組み込まれていない、患者は足先の膨らみで押 し付ける作業と、実際には足先を持ち上げることなく押付は力を緩める作業とを 交互に行なってその回数をカウントさせるようにするとよい。

同様に、この装置は立った患者にも操作でき、その場合には体重をかける位置を 交互に足先の膨らみと踵の間で切り替えるようにすればよい、このような押圧動 作と切替え動作を充分な強さで行なえば、充分な筋肉の収縮及び弛緩をもたらし 、歩行によって達成される静脈の血行障害を防止するために必要な血管及びリン パ管のポンプ作用と同等の効果を生じさせ得ることが判明したことは我々にも意 外であった。使用者は、血行障害を克服するために必要な筋肉の運動量を容易に 体得することができる。そして本発明の装置は、彼にこれらの動作を行なうこと の必要性を気付かせることができる。

第９図に示したもう一つの実施例の部分ブロックダイヤグラムにおいては、一対 のスイッチ機構１及び３７が設けられ、これらがパルスジェネレータ６に接続さ れている。アップダウンカウンタ７の減算側入力端８において入力信号のカウン トを行なうために、まず最初にスイッチ１を作動せしめた後これを解除し、次い でスイッチ３７を作動せしめた後これを解除するようにする。スイッチ１は第２ 図に示す靴敷１７の前側の位置３１に取り付け、スイッチ３７は靴敷１７の後側 の位置３２に取り付ける。カウントするために、最初の押圧力は足先の前側の膨 らみに加えられ、次いでこの押圧力は踵の方へ切り替えられる。

この実施例は、成る種の利用分野においては、適切な食餌療法を実行するのと同 等の効果をもたらすであろう。

第１０図及び第１１図に示した実施例においては、例えばプラスチック等の薄く て柔軟なストリップ３８が用いられ、これを靴１２やソックス若しくはスリッパ 内に差し込み、くるぶし２７の後側から足首に沿って伸び出るように装着する。

ストリップ３８は、これが通過し得るように上下に開いた矩形の断面を有するチ ャネル３９中にスライド可能に挿通、保持されている。ストリップ３８には磁石 ４０が埋め込まれている。くるぶしを屈曲させると、上記ストリップが上記チャ ネル内で上下に移動する。チャネル３９を有するアセンブリ４１は帯ひも１９を 用いてくるぶし２７にくくり付けられる。アセンブリ４１にはマグネチックリー ドスイッチ４２及び４３を有する電子モジエール１８が組み込まれている。（る ぶしを屈曲させてつま先を上げ下げすると、ストリップ３８及びその磁石４０が チャネル３９中で下方及び上方へ移動し、これにより先ず最初のスイッチ４２が 作動し、次いでスイッチ４３が作動する。これら二つのスイッチは互いに充分な 距離を隔て一装置し、これらのスイッチを交互に連続的に作動させるためには、 くるぶしを充分な量だけ屈曲させる必要があり、これによって下脚の血液及びリ ンパ液の適切な循環がなされ、血行障害が改善されるようになっている。上記マ グネチックリードスイッチの代わりに公知の他の種類のスイッチを用いることも 可能である。

電子モジュール１８は、第９図に示した装置において述べたのと同様に作動し、 １回のストロークで２個の別々の信号がカウントされるようになっている。第１ ２図は、電子モジュール１８中のマイクロコンピュータ集積回路５として組み込 まれる集積回路チップの機能を示している。

多接点スイッチＳＷ２を操作することにより、所定の単位時間中に累積される所 要のストローク数の変更、及び信号の発信を開始すべき全ストローク数の変更を 行なうことができる。

このスイッチで、１回のストロークを単一のスイッチの作動でカウントするか、 二つのスイッチの作動でカウントするかの選択を行なうことも可能である。

第１３図は第１２図に示したマイクロコンピュータに組み込まれたプログラムの フローチャートを示している。このプログラムには、ストロークをカウントして 加減算する機能のほか、図示した実施例では設けられていないが、必要とされる ストローク数を判断し、これをカウントし、表示するような機能を持たせること も可能である。更にまた、信号音を発し始めてから５分経過後にも反応がない場 合には音響信号を停止するようなプログラムを組み込むことも可能である。その ようにすることによって電池の消耗を防ぎ、オン・オフスイッチの必要性をなく し、ベッドに寝たきりの患者が装置を着用しているときにその睡眠を妨害するこ とがないようにすることができる。

第１４図に示した実施例においては、ストッキング４４にアタッチメント４６を 用いて電子モジュール４５が取り付けられている。この電子モジュールと共にチ ャネル３９が設けられ、磁石を取り付けた柔軟なプラスチックストリップ３８が チャネル３９に挿通されるようになっている。（るぶしを屈曲させると、上記ス トリップ上の磁石がチャネル内で上下に移動し、第１０図及び第１１図で説明し た２つのスイッチを作動させる。この実施例は、ベッドに寝たきりの患者や航空 機の乗客、長時間立ちづくめの人達に有用である。

第１５図には、両方の肩に取り付けて肩の関節の動きをモニタする装置が示され ている。トルソ６６にはぴったりとフィツトするＴシャツ６７が着せてあり、衣 服の肩の部分には本発明に係る装置６４及び６５が取り付けである。この装置の 詳細は第１１図の断面図に示したものと同様である。柔軟なプラスチック製のス トリップ３８を衣服６７上の点６３に取り付ける。ストリップ３８はモジュール ４１のチャネル３９内をスライドする。ストリップには磁石４０が取り付けであ る。モジュール４１も衣服上の点６２に取り付けである。これらの取付けには、 着は外しを容易にするためＶｅｌｃｒｏ形式の取付具を用いるのがよい、ストリ ップ３８が装置６４を取り付けた肩の関節部分で曲げられると、磁石は点６３の 側へ引き寄せられ、また、装置６４を取り付けた側の肩のように関節を伸ばすと 磁石はスイッチ部分を通過して反対側へ押しやられる。モジュール４１も前記電 子モジュール１８と同様に２つのマグネチックリードスイッチ４２及び４３を備 え、肩の運動で腕を上げ下げすると、ストリップ３８及びその磁石４０がチャネ ル３９中で上下に移動し、これにより先ず最初のスイッチ４２が作動し、次いで スイッチ４３が作動するようになっている。これら二つのスイッチは互いに充分 な距離を隔て一装置され、そのためこれらのスイッチを交互に連続的に作動させ るためには、肩の関節を充分な量だけ動かす必要があり、これによって治療のた めの適切な運動が行なわれ、血行障害が改善されるものである。

一つの装置を融通よ（様々に異なった位置に装着して使用できるようにするため に、第１１図に示すように装置にマジックテープ６２及び６３を取、り付け、第 １６図に示すようにボディストッキング６８を用いて身体の様々な箇所、即ち、 首６９、肘７１、肩７０、手首７６、背中７２、膝７５、及び異なった方向への 動きを検知するため股間ｊ！ｆｆ７３．７４に２箇所等々、各種の関節部に取り 付けて使用できるようにすることも推奨される。

本発明はその細部において様々な修正、変更、変形等が可能であるから、これま での説明は本発明の実施例を例示するものに過ぎず、本発明を限定するものと解 してはならない。

国＠調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．人体の足先及び脚の血行障害を防止するため脚の筋肉の周期的な運動を促進 する装置において：所定の時間間隔を隔て、所望の個別のカウント信号を発生す るタイミングカウント信号発生手段と；筋肉の運動によって足先から与えられる 押圧力の変化に感応するスイッチ手段と； 上記スイッチ手段に接続され、上記スイッチ手段の感応動作に応動して個別の運 動カウント信号を発生する運動カウント信号発生手段と； 上記タイミングカウント信号発生手段及び運動カウント信号発生手段に接続され 、上記所望のカウント信号を第１の計数方向へ累積加算すると共に、上記累積加 算値を上記運動カウント信号によって第２の反対の計数方向へ減算するアップダ ウンカウンタ手段と；上記アップダウンカウンタ手段に接続され、上記所望のカ ウント信号の計数累積値が所定のプリセット数に達したとき出力信号を発するプ リセットカウント手段と；上記プリセットカウント手段に接続され、これからの 出力信号に応動して使用者が知覚可能なシグナルを発し、これにより使用者が充 分な筋肉運動を行なって上記所望のカウント信号の計数累積値を減少させ上記シ グナルを停止させるよう注意を促し、もって上記筋肉運動が下肢の循環系統に交 互に収縮及び弛緩力を付与して循環を促進せしめることを特徴とする装置。
2. ２．上記知覚可能なシグナルが音響シグナル手段である請求の範囲第１項に記載 の装置。
3. ３．上記知覚可能なシグナルが使用者が感じ得る振動シグナル手段である請求の 範囲第１項に記載の装置。
4. ４．上記スイッチ手段が、足先の第１の領域による押圧力に応動ずる第１のスイ ッチ手段と、足先の第２の領域による押圧力に感応する第２のスイッチ手段とか ら成り、上記運動カウント信号発生手段は上記第１及び第２のスイッチ手段の両 方が感応した場合にのみ運動カウント信号を発生し、これにより使用者の特殊な 筋肉運動を確保する請求の範囲第１項に記載の装置。