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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-04
(54)【発明の名称】股関節ＣＰＭ機械
(51)【国際特許分類】
A61H 1/02 20060101AFI20240528BHJP
【ＦＩ】
A61H1/02 N
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023574608
(86)(22)【出願日】2022-05-31
(85)【翻訳文提出日】2024-01-29
(86)【国際出願番号】 US2022031653
(87)【国際公開番号】W WO2022256348
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】63/195,254
(32)【優先日】2021-06-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/246,903
(32)【優先日】2021-09-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523453075
【氏名又は名称】ロドリゲス，ミシェル シー．
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゲス，ミシェル シー．
【テーマコード（参考）】
4C046
【Ｆターム（参考）】
4C046AA09
4C046AA10
4C046AA45
4C046BB08
4C046CC11
4C046CC13
4C046DD02
4C046DD14
4C046DD16
4C046DD26
4C046DD33
4C046DD46
(57)【要約】
分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展を、必要とする患者に安全に行うかまたは実施するための方法および装置または機械が提供される。（本明細書で交換可能に使用される）装置または機械は、好ましくは持続的他動運動装置である。装置は、手術脚を完全に支持し、股関節を回旋に対して中立位置に保つことによって股関節外旋／内旋の実際の量を制御する。動作中、患者は、一般に手術脚を上にした状態で横臥位になる。この体位であれば、分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展を患者に対して安全で効果的に実施することができる。患者の他の体位を使用することができ、通常、患者固有である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者の脚の運動のための持続的他動運動（ＣＰＭ）機械であって、本体と、
前記本体から延びる１つまたは複数のアームであって、各アームが、前記本体に対して３つ（Ｘ、ＹおよびＺ）の軸に沿って動かせる、１つまたは複数のアームと、
各アームの端部から取り付けられるか、またはそこから延びるハンド部と
を備え、
前記ハンド部が、前記患者の前記脚を支持するように構造化され、
前記１つまたは複数のアームが、前記患者に、前記患者の脚の分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展が行われるように動くようにプログラム可能である、持続的他動運動（ＣＰＭ）機械。
【請求項2】
前記１つまたは複数のアームの各々が他のアームから独立して動かせる、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項3】
前記本体を前記患者に対して適切な位置に固定するためのスタンドをさらに備える、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項4】
前記ハンド部が、スイベルジョイントを介して前記アームに接続される、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項5】
前記機械が前記機械の前記アームを所定の動きで動かすために、前記機械によって実行可能な命令のプログラムを有形に具現化する、前記機械によって読み取り可能なプログラム記憶装置をさらに備える、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項6】
前記プログラム記憶装置が、アプリケーションを介してスマートフォンとインターフェースするようにプログラムされる、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項7】
アームが１つのみである、請求項１に記載のＣＰＭ機械。
【請求項8】
患者の脚の運動のための持続的他動運動（ＣＰＭ）機械であって、本体と、
前記本体に対して３つ（Ｘ、ＹおよびＺ）の軸に沿って動かせる、前記本体から延びる単一のアームと、
前記患者の前記脚を支持するために、前記アームの端部に取り付けられたハンド部と
を備え、
前記アームが、前記患者に、前記患者の脚の分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展が行われるように動くようにプログラム可能である、持続的他動運動（ＣＰＭ）機械。
【請求項9】
前記ハンド部が凹形状であり、前記アームの幅よりも長い、請求項８に記載のＣＰＭ機械。
【請求項10】
前記アームが、前記本体を実質的に取り囲むバンドによって前記本体に接続され、前記バンドが、前記本体の高さの少なくとも一部を上下に動くことができる、請求項８に記載のＣＰＭ機械。
【請求項11】
前記アームが、前記バンドの正面長さの少なくとも一部に沿って前後に動くことができる、請求項１０に記載のＣＰＭ機械。
【請求項12】
前記ハンド部が、前記アームの長さの少なくとも一部に沿って動くことができる、請求項８に記載のＣＰＭ機械。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
股関節温存の整形外科分野は、過去２０年間で飛躍的に成長している。股関節における関節鏡検査によって、極めて高度な手術が現在行われている。股関節は、３度の動きを有する球関節であり、これは、股関節が直線的に動くだけでなく回転もすることを意味する。これらの患者の術後のリハビリテーションは、疼痛、可動性、および最終的には機能に関する手術の成果と患者の転帰とに役立つ。
【0002】
最も重大で一般的な術後合併症のうちの１つは、関節および周囲の軟組織における瘢痕組織および癒着の形成である。現在、瘢痕組織の生成を最小限に抑え、関節包と関節唇との間の癒着の形成を防ぐのを助けるために、持続的他動運動（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐａｓｓｉｖｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ：ＣＰＭ）機械または持続的他動運動（ＣＰＭ）装置（本明細書で交換可能に使用される）が術後に使用されている。
【0003】
持続的他動運動のメリットはかなり大きい。多くのメリットの中でも、ＣＰＭは、術後の最初の数日間／数週間の関節の硬直を回避するのに役立ち、それにより、関節の線維症に進行する可能性が減少する。さらに、ＣＰＭは、関節腔中の滑液を増加させ、軟組織拘縮を防ぐことによって関節ＲＯＭを改善し、自動股関節可動域（ＲＯＭ）（特に股関節外転）を改善することができる。ＣＰＭはまた、関節軟骨の維持に役立ち、疼痛を緩和し、筋痙攣を軽減するのに役立つ。他のメリットとしては、組織再構築の促進および栄養の強化における補助、関節血種および関節周囲浮腫の最小化、ならびに麻酔下での関節徒手整復の必要性の減少が挙げられる。
【0004】
術後の股関節は、関節の完全な機能的運動性に対応するように、理想的には、直線的な動きだけでなく、一般に股関節分回し（Ｈｉｐ Ｃｉｒｃｕｍｄｕｃｔｉｏｎ：ＨＣ）として知られている回旋の動きも必要とする。術後、患者は、毎日かなりの時間（通常４～６時間）のＣＰＭ使用を済ませる必要がある。一般に、この治療は手術後最初の４～６週間必要とされる。いくつかの事例では、関節への微小破壊処置を伴うと、ＣＰＭは術後１２週間まで推奨される。
【0005】
現在、股関節への直線的な動きを補助するかまたは行う機械または装置がある。しかしながら、重要な股関節の分回しを行う医療装置はない。代わりに、術後の患者は膝ＣＰＭ機械を使用しなければならないが、膝ＣＰＭ機械は、それが行う運動が厳しく制限されている。これらの従来技術の膝ＣＰＭ機械の主な欠点は、患者があおむけ（仰臥位）で横たわっている間、膝ＣＰＭ機械が直線的な（股関節屈曲／股関節伸展）運動しか行わないことである。
【0006】
結果として、ＨＣの動きは、現在、認可された理学療法士によって行われなければならない。これは、通常患者が理学療法セッションのために療法士の診療室に行くと行われる。実際に、これらの理学療法セッションは、通常週に３回しか計画されない。追加のＨＣの動きセッションが、理想的には、少なくとも２０分間のセッションで最低でも１日に６回実施されるべきである。しかし、これはしばしば非現実的または不十分である。これらの在宅セッションは、通常、無免許で、概して訓練が不十分な在宅介護者によって行われる。在宅介護者は、通常、医療チームからＨＣの実施方法に関する訓練を受け、その後、これを４～６週間行うように求められる。
【0007】
残念ながら、様々な理由のために、この仕組みは高度なコンプライアンス違反につながる。第１に、ＨＣの動きは実施することが肉体的に難しく、在宅介護者は、脚を完全に持ち上げることが負担であり、一般にルーチンに不慣れであるためにすぐに疲れる。第２に、患者は通常、自宅での人間工学的な設備が不十分であり、このことは、困難な状況をより難しくする。第３に、患者も介護者も、動き（ＨＣ）が適切で十分に実施されているという自信があまりないことが多い。これらの要因および他のことにより、ＨＣの動きへのコンプライアンスが低下し、その結果、長期転帰が悪化する。
【0008】
従来の運動機械はすべて、重大な欠点を有する。術後患者の中には、ＨＣの動きを行うために、ママルー（Ｍａｍａｒｏｏ）として知られている乳児用装置を使用しようと試みる者もいる。実際には、患者は装置に枕または他の柔らかい材料を詰め、その後その上に自分の術脚を置く。この手法の重大な欠点は、この手法が極めて小さい最小量の回転しか行わないことである。ママルーは、動く乳児用シートとして設計されている。したがって、ママルーをベッドまたはテーブル上に置くことは安全ではない。代わりに、患者は、股関節装具である２本の松葉杖を使用しながら、床に降りてママルーを使用し、その後安全に床から立ち上がろうし、自分の手術脚に２０ポンドの体重負荷（ＷＢ）圧力しかかけない。
【0009】
患者が股関節屈曲／股関節伸展の直線的な動きと股関節分回しの回旋の動きの両方を安全に受けることを可能にする装置が必要である。患者がベッドに、または理学療法台の上に横たわっている間に、股関節分回しの回旋の動きを患者に行う装置が必要である。
【発明の概要】
【0010】
分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展を、必要とする患者に安全に行うかまたは実施するための方法および装置または機械が提供される。（本明細書で交換可能に使用される）装置または機械は、好ましくは持続的他動運動装置である。装置は、手術脚を完全に支持し、股関節を回旋に対して中立位置に保つことによって股関節外旋／内旋の実際の量を制御する。動作中、患者は、一般に手術脚を上にした状態で横臥位になる。この体位であれば、分回しの動きならびに直線的な股関節屈曲／伸展を患者に対して安全で効果的に実施することができる。患者の他の体位を使用することができ、通常、患者固有である。
【0011】
発明によれば、患者は、一般に、手術脚を上にした状態で横向きに寝る。この体位では、Ｙ軸は身体の長さ（頭から足まで）に沿っており、Ｘ軸は身体の正面から身体の背面までの平面であり、Ｚ軸は天井から床まで、または骨盤の垂直高さを通って延びると考えると便利である。この体位では、本方法および股関節ＣＰＭ装置は、すべての３つ（Ｘ、ＹおよびＺ）の軸に沿って患者の脚の動きを安全に生成する。この場合も、患者が他の体位になることが可能であり、これは患者の状態および必要性によって決まる。装置のアームは患者の脚の必要な運動を行い、これにより、理学療法士が行うであろう患者の脚の運動が正確にシミュレートされる。具体的には、本発明のＣＰＭ機械は、患者の股関節の多次元運動をも生成し、それにより、自宅、または、入院患者および外来患者の診療所などの他の環境において、必要な治療運動が行われる。
【0012】
本発明の重要な利点は、このＣＰＭ治療を行うために、患者がもはや別の人、すなわち診察室にいる医療従事者、または自宅にいる介護者に頼る必要がないことである。さらに、患者は、股関節手術後に必要な脚の運動を実現するために、複数の機械を必要としない。代わりに、患者は、両方の必要な動き（股関節屈曲／伸展および股関節分回し）を実施するために、１つの装置のみを必要とする。患者は、独力で股関節ＣＰＭに乗り、股関節ＣＰＭから降りることが可能である。その上、理学療法診療所は、理学療法士が患者の治療セッションのこの動きを２０分間手動で実施する代わりに、股関節ＣＰＭを使用することが可能である。
【0013】
いくつかの実施形態では、ＣＰＭ機械は高さが調整可能であり、部品を装置の本体に向かって畳み込むかまたは折り畳むことができる。折畳み位置では、機械は、例えば患者の家に容易に運搬できるように、より小さく、より便利な形状に圧縮される。内部には、機械は、脚を時計回りと反時計回りの両方に分回しするように、ならびに股関節屈曲／伸展で動かす、必要な機構／技術とともに、長円型の軸に沿った軌道パターンでアームを動かすための手段を収容する。生成される運動は３次元であるので、１つまたは複数のロボットアームが、身体に向かっておよび身体から離れて（Ｘ軸、股関節および膝関節屈曲／伸展）、頭部に向かって上に、および足に向かって下に（Ｙ軸、股関節および膝関節屈曲／伸展）、ならびに天井／床に向かって上におよび下に（Ｚ軸、股関節外転／内転）動くことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
図を参照すると、股関節ＣＰＭ機械または股関節ＣＰＭ装置１の実施形態が示されている。本体１０は、一般に、ＣＰＭ機械１のアームを動かすための手段、例えば、モータ、ギア、アクチュエータなどを収容する矩形の筐体である。本体１０は様々な形状であり得、必ずしも矩形であるとは限らない。本体１０は、１つまたは複数のアーム３０が本体１０の内部に接続され、本体１０の内部中に延び、実質的に地面に平行な方向に本体１０から離れて外側に延びることを可能にする１つまたは複数の開口部１２を含む。本体１０が、装置の必要な部品を収納し、脚の重量を支持できるほど十分に強いのであれば、本体１０はいかなる好適な材料から構成されてもよい。
【0016】
図１ａは、本発明の股関節ＣＰＭ装置１の一実施形態の斜視図を示す。股関節ＣＰＭ装置１は、（本明細書で交換可能に使用される）スタンド、ベースまたは脚部２０上に配置された矩形の本体１０を有する。本体１０は、一般に、股関節ＣＰＭ装置１の１つまたは複数のアーム３０の運動を駆動または誘導するモータ、ギア、ベルトなど（図示せず）を収容する矩形または正方形の筐体である。しかしながら、本体１０の正確な形状は重要ではなく、一般に、モータ、ギアなどを収容し、必要に応じて１つまたは複数のアーム３０を動かすような形状である。本体１０はまた、股関節ＣＰＭ装置１が持ち運びできることが好ましいので、できる限りコンパクトになるように設計される。
【0017】
スタンドまたはベース２０は本体１０を支持する。図１および図２の実施形態のベース２０は概して正方形であり、容易に運搬できるように４つの車輪２２とともに組み立てられる。ベース２０についての他の形状および機能が可能であるが、この実施形態では、正方形パターンにより安定性が得られる。ベース２０は、本体２０の高さを調整することができるように、垂直方向に調整可能であってもよい。ベースまたはスタンド２０は、股関節ＣＰＭ装置をより一層コンパクトでより運搬しやすくするために、組立式または折畳み式であってもよい。
【0018】
装置は、機械１の本体１０から延びる１つまたは複数のロボットアーム３０を含む。図１Ａおよび図１Ｂは、本体１０に１つのロボットアーム３０が取り付けられている装置の一実施形態を示す。図１Ｂは、収納および運搬しやすいように、装置１の本体１０にほぼ密着して折畳み位置にあるアーム３０を示す。
【0019】
以下で説明するように、２つ以上のアームをもつ実施形態が想定される。ロボットアーム３０は、手術脚（図示せず）の重量を十分に支持するために、脚の１つまたは複数の部位において手術脚を保持し、支持する。１つまたは複数のアーム３０は、好ましくは、実質的に地面に平行で本体１０に対して垂直に装置１の本体１０から延びる。１つまたは複数のアーム３０は、好ましくは、装置１の本体１０が床の上にあり、患者が台または他の支持体の上にいるときに、アーム３０が患者に届くことができるように長さが調整可能になる。
【0020】
アーム３０は、実質的に本体１０を取り囲むバンドまたはスリーブ３２を介して本体１０に取り付けられるか、または接続される。バンドまたはスリーブ３２は、本体１０の高さまたは高さの一部を上下に動き、それによってアーム３０は矢印で示されている上下方向に動かされる。アーム３０は、バンド３２を介して上下方向に動く。バンド３２は、本体１０の側面上の垂直スロットまたは溝１４によって案内される。バンド３２は、本体１０の内部のアクチュエータおよびまたはモータアセンブリに接続され、アクチュエータおよびまたはモータアセンブリはバンド３２を動かし、バンド３２はアーム３０を動かす。アーム３０は、さらに、本体３０に対して左右および内外に動くことができる。矢印は、アーム３０が患者に対して３つの異なる軸に沿ってどのように動き、それによって患者の脚を３次元で動かすことができるかを示した。アーム３０は、バンド３２中の水平スロット３４によって案内され、本体に対して左右方向に動くことができる。最後に、アーム３０は、本体１０に対して内外方向に動くことができる。この実施形態では、アーム３０は、ハンド部４０を内外方向に動かす伸縮式のスリーブ３６を有する。アーム３０は、両方向に、すなわち時計回りおよび反時計回りに動くようにプログラムされ得る。
【0021】
【0022】
各アーム３０は、アーム３０の端部３４に取り付けられたハンド部４０を有する。１つまたは複数のハンド部４０は、１つまたは複数のハンド部４０が患者の脚をしっかりと支持するが、機械１の１つまたは複数のアーム３０が動く際に患者の脚を動かすこともできるように成形される。好ましくは、ハンド部４０は、凹形、またはＵ字形もしくはＶ字形である。より一層好ましくは、ハンド部は、異なる形状およびサイズの患者の脚に対応できるように調整可能である。ハンド部４０は、図１および図２の実施形態に示されているように、アーム３０の端部３４に直接固定されてもよい。患者の脚との接触点が１つであるので、この実施形態ではハンド部４０およびアーム３０は細長い。細長いハンド部４０により、脚が凹形のハンド部４０の上に楽に着座し、ハンド部４０によって静かに固定されることが可能になる。
【0023】
代替的に、ハンド部４０は、図６に示されているように、アーム３０の運動に対応するように継ぎ手またはスイベルを介してアーム４０の端部３５に固定されてもよい。一実施形態では、２つ以上のアーム３０がある場合、機械１のアーム３０が動く際にハンド部４０が患者の脚５２をねじるかまたは放すことがないように、ハンド部４０は横方向に旋回する。
【0024】
図３Ａおよび図３Ｂは、股関節ＣＰＭ装置１の別の実施形態を示す。この実施形態は、１つのより大きいアーム３０の代わりに２つのアーム３０ａとアーム３０ｂとを有する。２つのアーム３０ａおよび３０ｂは、２箇所で脚を保持または支持するが、主材は同じである。アーム３０ａおよび３０ｂは、分回しの様式で、ならびに股関節屈曲／伸展で脚の運動を行うために、３次元で動く。運動は両方向（時計回りおよび反時計回り）に行われ得る。動作中、アーム３０ａおよび３０ｂは、患者の脚を遠位大腿部上の第１の位置において、好ましくは膝のすぐ上（図示せず）で保持するように調整される。脚は、遠位脛骨上の一点上の第２の位置において、好ましくは足首のすぐ上で保持される。しかしながら、脚が保持される正確な位置は、特定の治療に応じて異なり得る。装置１のアーム３０ａおよび３０ｂはまた、動作中に足が下腿と適切な整合を維持するように足を支持する。この実施形態では、足を中立の足首姿勢で保持および支持することができるように、アーム３０ａは、オプションのブーツ型アタッチメント（図示せず）を用いて足首に接続される。２つのアーム３０ａおよび３０ｂは、３つの軸平面（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿って連動してまたは独立して動くことができる。複合動きは、個々の患者の特定のニーズおよび体型に合わせて構成され得る。本体中の開口部１２は、アーム３０ａおよび３０ｂが、３つの軸平面中で必要に応じて動くことができる十分な空間を与えるように成形される。
【0025】
図３Ｂは、一方のアーム３０ｂの側面と、本体１０の側面と、本体１０の下部から延びる脚部２０とを示す機械１の側面図である。ハンド部４０ａおよび４０ｂは、それぞれアーム３０ａおよび３０ｂに取り付けられている。
【0026】
一実施形態では、機械１によって生成される運動により、人間の動きを再現するために、ロボットアームが異なる距離（大腿アーム対下腿アーム）を移動し、運動を（１度に２つ以上の運動の軸に沿って）結合することが可能になる。この実施形態の動作では、２つのアーム３０ａおよび３０ｂは、ロボットアーム３０ａおよび３０ｂと、プログラムされた運動とを介して人間の運動をシミュレートする。この実施形態におけるアーム３０ａおよび３０ｂは連動して動く必要はないが、人間の腕の運動が異なるのと同様に、各アームによって動かされる移動量／距離は異なる。
【0027】
使用時には、股関節ＣＰＭ機械１は、通常、床または他の安全な支持体上に配置される。図４は、脚部が、運搬のための圧縮位置から使用のための位置にどのように動かされるかを示すために、脚部が異なる位置にあるＣＰＭ機械の側面図を示す。図３Ａおよび図３Ｂは、ハンド部４０がアームの患者（図示せず）の方に取り付けられた状態で患者に向かって延ばされたアーム３０を示す。
【0028】
ベース、スタンドまたは脚部２０は、本体１０の底部１２に固定される。ベース、スタンドおよび／または脚部２０は、好ましくは調整可能であり、（図４に示されている）所定の位置にロックすることができる転倒防止キックスタンドまたは支持体２４を含む。図４に示されているように、脚部２０は、本体１０に密着するように床から折り畳むことができる。この実施形態では、脚部２４は、安定性のために本体１０の前と後の両方から延びる。好ましくは、装置１を容易に運搬することができるように、スタンドまたは支持体２４は、装置１のベース２０または車輪２２に折り畳まれ／そこから折り開ける。スタンドおよび脚部２０の正確な構成は重要ではなく、アーム３０が動いている間、転倒またはぐらつくことなく１つまたは複数のアーム３０が患者の脚の重量に耐えることができるように、スタンドが機械１に安定性を与える限り変更されてもよい。一実施形態では、装置は、本体１０の底部１２から垂直に延び、床の上に置かれている２つ以上の脚部２０を有する。
【0029】
図５および図６は、患者と連結された股関節ＣＰＭ装置１の平面図を示す。図５の１アームの実施形態についてのアーム３０と、図６の２アームの実施形態についてのアーム３０ａおよび３０ｂとが異なる、股関節ＣＰＭ装置１の実施形態。１アームの実施形態についてのハンド部４０、ならびに２アームの実施形態についてのハンド部４０ａおよび４０ｂは、上面視で示されている。図示の両方の実施形態では、患者５０は、台６０または他の好適な表面部上に横向きに横たわっている。手術脚５２は上向きの脚である。図５では、細長いハンド部４０は患者の手術脚を支持している。オプションのエクステンダ４５は、患者５０の足を支持するためにハンド部４０から延びる。図６では、２つのハンド部３０ａおよび３０ｂは、患者の手術脚５２上の２つの異なる位置において脚と連結され、支持している。２ハンドの実施形態では、一方のアーム３０ａは膝の上で脚５２を保持し、一方のアーム（他方のアーム）３０ｂは手術脚５２の足首および足の領域中で脚５２を保持している。好ましくは、第２のハンド部４０ｂは、足をいくらか支持するために足首の近くに配置される。この実施形態では、脚５２が股関節ＣＰＭ装置１のアームによって異なる位置に動かされると、ハンド部４０ａおよび４ｂはアーム３０ａおよび３０ｂに対して旋回することができる。一般に、１つまたは複数のハンド部４０は、必要に応じて患者５２の脚５２と足とを支持するように成形され、構成され得る。いずれの実施形態における動作においても、１つまたは複数のアームは、治療の動きで脚５２を受動的に動かすために、（ユーザまたはオペレータによって予めプログラムされた）３次元パターンで動く。
【0030】
所望の機能を実現するために、主要な部品を多くの形で変更することができる。
【0031】
図７Ａおよび図７Ｂは、運搬しやすいように、アーム３０ａおよび３０ｂと脚部／スタンド２０とが本体１０に向かって折り畳まれている、股関節ＣＰＭ機械１の一実施形態の正面図および側面図を示す。オプションの収納ユニット１６も含まれ、正面図および側面図に示されている。
【0032】
図８は、アーム３０ａおよび３０ｂの一実施形態の図を示す。アーム３０ａおよび３０ｂは、断面形状は異なることがあるが、概して円筒形である。いくつかの実施形態におけるアームは、実質的に、図１～図３の実施形態の場合のような直線状である。しかしながら、アームは異なる構成を有することができる。図９Ａおよび図９Ｂは、アーム３０の代替実施形態の平面図を示す。アームの一方の端部には、股関節ＣＰＭ装置１の本体１０の内部に取り付けられるロボット肩部３６がある。他方の端部には、ハンド部４０（図示せず）に取り付けられるロボット手首部３８がある。ロボット肩部３６とロボット手首部３８の両方は、アームの中心軸の周りを１８０°回転する。手首部の端部には、ハンド部４０を取り付けるためのアタッチメントロッド３９がある。一実施形態では、アタッチメントは磁気式アタッチメントであるが、他のタイプのアタッチメントが可能である。手首部３８と肩部３６との間には、やはり１８０°回転するロボット肘部３７がある。
【0033】
図１０は、アーム３０の患者の方に取り付けることができるハンド部４０の異なる実施形態の側面図を示す。ハンド部４０は、取外し可能であるか、または恒久的に取り付けられ得、様々な手段によって取り付けられ得る。取付け方法は、患者の脚の重量を保持するのに十分に安全でなければならない。ハンド部４０は、患者の脚が動かされているときに患者の脚に過度の圧力をかけないように、ハンド部４０がアーム３０に対して旋回または枢動することができるように取り付けられ得る。一実施形態では、ハンド部４０はＵ字形であるが、形状は、脚を保持または支持する任意の形状とすることができる。一実施形態では、ハンド部は、患者の脚の様々な幅に対応するように調整可能である。任意選択で、患者が快適になるように、ハンド部にクッション材が施される。一実施形態では、ハンド部４０は、患者の膝部分に合わせて明確に寸法決めされる。別の実施形態では、ハンド部４０は、患者の足首および足を保持するように構造化される。このようにして、足は、動作中に自然な位置に快適に保持される。
【0034】
図９Ｂは、磁気ロックシステムを介してロボットアーム３０に取り付けられるハンド部４０を示す。この実施形態におけるハンド部は、患者の膝部分を保持または支持するように設計されたものである。このハンド部は、必要に応じて他のハンド部と交換可能である。１つのアーム３０をもつ図１および図２のハンド部４０は、そのハンド部４０が脚を１つの位置において保持するので、概してより長く、旋回しない。ハンド部４０の長さを長くすることにより、患者の脚を快適にハンド部４０に置くことが可能になる。
【0035】
一実施形態では、装置はプログラム可能であり、脚５２に与えられる可動域（ＲＯＭ）の量を段階的に変更することができる。好ましくは、装置は、機械が機械のアームを所定の動きで動かすために、機械によって実行可能な命令のプログラムを有形に具現化する、機械によって読み取り可能なプログラム記憶装置を含む。これは、機械１のアーム３０およびハンド部４０の所定の動きを駆動する統合ソフトウェアおよびハードウェア、さらには外部ソフトウェアおよびハードウェアにより達成される。最も典型的には、これは、ユーザからの入力を受信し、アームを制御するアクチュエータおよび／またはモータに信号を送信する統合コンピュータなどにより達成されるであろう。アーム３０が動かされる特定の経路はオペレータによって定められ、患者の特定のニーズに応じてオペレータによって決定される。
【0036】
この情報および実行は、例えば、装置と通信することができるスマートフォン上のアプリケーションインターフェースを介してアクセス可能であり得る。股関節ＣＰＭ装置および／またはアプリケーションは、様々なパラメータについての患者の遠隔測定（データ収集）のためにセットアップされてもよい。得られたＲＯＭは、医療機関の指示に従って、術後プロトコルパラメータに関連付けられてもよい。プログラマブルデバイスは、各アーム３０の方向、速度、および特別な運動を制御する。入力パラメータは、最適な運動が患者に与えられるように、患者の身長、脚の長さなどを含んでもよい。
【0037】
好ましくは、動き範囲は以下のタイプの運動および条件に対応するが、特定の状況下では他の範囲が可能である。股関節は回旋のために比較的中立の位置に保持されるので、アームは、股関節屈曲／伸展と股関節外転／内転との複合運動によって、より分回しの動きを作り出すことができる。股関節外転とは、大腿部が横方向に身体から離れることを意味する。股関節内転とは、大腿部が身体の正中線に近づくことを意味する。
【0038】
股関節の静止／ゆるみの位置（ｏｐｅｎ－ｐａｃｋｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）は、股関節が約５～８度外転した状態であるようなものであり、したがって、大腿部が水平線のすぐ北５～８度にある状態が開始点になるであろう。好ましくは、股関節は、分回し中に股関節外転が１５度を超えないようにする。この制限により、分回しの動きで生じるであろう最も大きい内転は、水平線下２５～３０度になるであろう。もちろん、この角度は、患者の骨盤の幅に基づいてわずかに異なる。
【0039】
しかしながら、他の場合、術後の注意事項を考えると、特に同時に行われる股関節屈曲が４５度のみである場合には、大腿部を身体の正中線に向かってゆっくりと優しく動かすことが安全である。これを決定するのは医療従事者に委ねられる。
【0040】
一般的な患者についての一般的な適用例では、医療従事者は、９０度の股関節屈曲の状態で内転を３０度まで行うことを回避することがある。機械の動きの範囲は適宜プログラムされ得る。この場合も、これらのタイプの決定は、一般的には、特定のニーズまたは患者に従って医療従事者によって決定される。
【0041】
いくつかの実施形態では、機械１は、患者の脚の重量を測定し、脚をその軌道または経路と所定の可動域とを通して安全に動かすために加える力の量を決定する。一実施形態における機械１は、レーザまたは同様の技術を使用して、患者の骨盤幅に一致するように、アーム３０およびハンド部４０の適切な位置を決定する。アプリケーションインターフェースとともに、機械的、機械電気的、およびソフトウェア工学的設計によって、横臥股関節ＣＰＭ装置１は患者にカスタマイズされた医療処置／治療を行う。さらに、アプリケーションは、データを収集および分析することができるように、オプションで遠隔測定を行う。
【0042】
アーム３０の運動は、当技術分野で知られている任意の手段によって生成され得る。手段は、通常、何らかのタイプのアクチュエータもしくはモータ、またはその両方の何らかの組合せである。一例では、アーム３０の直線の動きおよび／または回転の動きを生成するために、１つまたは複数の電気アクチュエータが１つまたは複数のモータと対にされる。電気アクチュエータは、油圧および空気圧アクチュエータと比較してより正確で、信頼性があり、再現性がある傾向があるので好ましい。また、生成される摩擦が少なくなり、これは、摩耗および裂けの低減と、必要とされる保守の頻度の低減とに直接つながる。また、電気アクチュエータにより動作がより静かになり、これは特に入院患者の環境で役立ち得る。アクチュエータおよび／またはモータは、統合コンピュータまたは外部コンピュータに結合される。
【0043】
当業者には明らかであろう開示した発明の様々な改変、調整、および応用があり、本出願はそのような実施形態をカバーするものとする。したがって、本発明についていくつかの好ましい実施形態の文脈で説明してきたが、本発明の全範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによって測定されるものとする。
【図1】
【図2-1】
【図2-2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【国際調査報告】