IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 武漢可徳医療器械有限公司の特許一覧

特表2024-541070KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置
<>
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図1
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図2
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図3
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図4
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図5
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図6
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図7
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図8
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図9
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図10
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図11
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図12
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図13
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図14
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図15
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図16
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図17
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図18
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図19
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図20
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図21
  • 特表-KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置 図22
< >
(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】2024-11-06
(54)【発明の名称】KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置
(51)【国際特許分類】
   A61H 1/02 20060101AFI20241029BHJP
【FI】
A61H1/02 N
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024526918
(86)(22)【出願日】2022-05-16
(85)【翻訳文提出日】2024-05-01
(86)【国際出願番号】 CN2022092912
(87)【国際公開番号】W WO2023077768
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】202111313071.3
(32)【優先日】2021-11-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524167577
【氏名又は名称】武漢可徳医療器械有限公司
【氏名又は名称原語表記】WUHAN KEDE MEDICAL INSTRUMENT CO., LTD.
【住所又は居所原語表記】Room 1404, Block B, Wuhan Plaza Apartment No. 358, Jiefang Avenue, Jianghan District Wuhan, Hubei 430000, China
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】TRY国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】宋 九宏
(72)【発明者】
【氏名】劉 ▲しん▼▲てぃん▼
(72)【発明者】
【氏名】張 国勝
【テーマコード(参考)】
4C046
【Fターム(参考)】
4C046AA09
4C046AA22
4C046AA45
4C046BB07
4C046BB08
4C046CC01
4C046DD02
4C046DD12
4C046DD22
4C046DD29
4C046DD32
4C046DD33
4C046DD39
4C046EE02
4C046EE05
4C046EE13
4C046EE23
4C046EE32
(57)【要約】
本発明はKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置を提案し、正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量収集ユニット、運動支持ユニット、制御ユニット、及びフィードバックユニットを含む。正確性快適性関係データ収集ユニットは、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、運動量収集ユニットは、使用状態でのユーザーの運動量データを収集することに用いられ、運動支持ユニットは、ユーザーに体幹サポート、及び/又は腰部サポート、及び/又は肘部サポートを提供することに用いられ、制御ユニットは、制御装置内に配置されるKOAPTコンピュータプログラムを実行し、制御命令を出力することに用いられ、フィードバックユニットは、制御命令に基づいてオーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信することに用いられる。本発明は、ユーザーがKOAPT療法に基づいた運動姿勢の実行を標準化し、患者が身体的苦痛及び心理的不服従を克服することを助け、患者のKOAの痛苦を根本的に解消し、世界上の膝関節変性疾患患者に希望をもたらす。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
治療としてユーザーが脚を揺動することを要求しているKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置であって、
正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量収集ユニット、運動支持ユニット、制御ユニット、及びフィードバックユニットを含み、
前記運動支持ユニットは、ユーザーに体幹サポート、及び/又は腰部サポート、及び/又は肘部サポートを提供することに用いられ、
前記正確性快適性関係データ収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、前記正確性快適性関係データは、KOAPT療法に要求される運動状態での正確で快適な体形のデータであり、前記正確性快適性関係データは、快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値を含み、
前記運動量収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの脚振り運動量データをリアルタイムに収集することに用いられ、前記運動量データは、脚振り運動の運動量、運動頻度、及び運動の大きさを含み、
前記制御ユニットは、制御装置内に配置されるKOAPTコンピュータプログラムを実行し、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データをリアルタイムに収集し、ユーザーの運動中の快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値がユーザーの正確性快適性関係のデフォルト値に合致するか否かをリアルタイムに判断し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に、フィードバック命令を出力することによって、フィードバックユニットが対応するフィードバック情報を出力するように制御し、ユーザーが運動姿勢を正すようにガイドし、ユーザーの運動量データをリアルタイムに収集し、ユーザーがステージ分類治療モデルに従って治療及びリハビリ訓練を完了するようにガイドすることに用いられ、
前記フィードバックユニットは、制御命令に基づいてオーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信することに用いられる、ことを特徴とするKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項2】
前記KOAPTコンピュータプログラムは、ステージ分類治療モデル記憶モジュール、正確性快適性関係分析モジュール、治療過程制御モジュール、治療追跡モジュール、フィードバック情報記憶モジュール、及びユーザー情報記憶モジュールを含み、
前記ステージ分類治療モデル記憶モジュールは、ステージ分類治療モデルを記憶することに用いられ、
前記正確性快適性関係分析モジュールは、リアルタイムに収集された正確性快適性関係データを正確性快適性関係分析モデルに入力し、ユーザーの体形データをリアルタイムに判断し、正確性快適性関係判断命令を出力し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に同時に不合格フラグビットを出力することに用いられ、
前記治療過程制御モジュールは、正確性快適性関係判断命令に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出し、前記運動量収集ユニットにより収集された運動量、運動頻度、及び運動の大きさを分類治療モデルの対応値とマッチングし、マッチング結果に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられ、
前記治療追跡モジュールは、ユーザーの治療過程の完了進捗状況を監視し、フィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられ、
前記フィードバック情報記憶モジュールには、計数が基準に達するフィードバック情報、正確性快適性関係が基準に達するフィードバック情報、激励フィードバック情報、分離警報情報、及びメディア情報が含まれ、
前記ユーザー情報記憶モジュールは、ユーザーの個人情報、正確性快適性関係データ、及び運動量データを記憶することに用いられる、ことを特徴とする請求項1に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項3】
前記正確性快適性関係分析モデルはy=k1+k2+k3+k4+k5であり、式中、yがユーザーの正確性快適性関係のフラグ値、k1が身体直立フラグビット、k2が脚部曲直フラグビット、k3が支持脚の荷重軽減量フラグビット、k4が快適性フラグビット、k5が冗長フラグビットであり、y=0の場合にユーザーの正確性快適性関係が合格であり、y=1の場合にユーザーの正確性快適性関係が不合格である、ことを特徴とする請求項1に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項4】
前記快適性フラグビットの計算方法はk4=round(αQ+βS+γT+δN)であり、式中、Qが両側の快適な支持高さ/身長比、Sが両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、Tが胸部の快適な支持高さ/身長比、Nが胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、α、β、γ、δがそれぞれモデルパラメータであり、パラメータ校正により得られ、ユーザーの体形データに基づいて予め設定され、round()が四捨五入を表す、ことを特徴とする請求項3に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項5】
前記ステージ分類治療モデルはX1級の治療モデル、X2級の治療モデル、X3級の治療モデルであり、各ステージ分類治療モデルでは、ステージの時間の長さ、片脚支持の回数V、運動の大きさθ、運動頻度ω、脚部の補助力F、運動量C、支持脚の休まなければならない時間t、支持脚の荷重軽減量Δaの範囲区間が設定される、ことを特徴とする請求項1に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項6】
前記運動支持ユニットは折畳み式脚揺動装置(1)、及び多機能支持フレーム(2)を含み、前記折畳み式脚揺動装置(1)はユーザーの体幹を支持することに用いられ、前記多機能支持フレーム(2)はユーザーの肘部を支持することに用いられ、両方が固定係合される、ことを特徴とする請求項1に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項7】
前記折畳み式脚揺動装置(1)はハウジング(11)、ペダル(12)、折畳み伸縮フレーム(13)、モーター(14)、揺動アングルフレーム(15)、及び下腿長さ調整フレーム(16)を含み、
前記ハウジング(11)は底部支持体であり、2つのペダル(12)は前記ハウジング(11)に取り付けられ、ハウジング(11)の上方に位置して垂直に立設される2つの折畳み伸縮フレーム(13)はハウジング接続ロッド(133)によって固定され、2つの揺動アングルフレーム(15)の上端は、それぞれ折畳み伸縮フレーム(13)に掛けられ、折畳み伸縮フレーム(13)に対して前後に揺動し、2つの揺動アングルフレーム(15)の下端は、下腿長さ調整フレーム(16)に挿入されて一体に固定され、前記モーター(14)は揺動アングルフレーム(15)の上端に設置されて、揺動アングルフレーム(15)及び下腿長さ調整フレーム(16)を駆動して端部回りに振り子運動させ、
前記制御ユニットは、ステージ分類治療モデルの設定に応じて前記モーター(14)を制御して、前記揺動アングルフレーム(15)を回転駆動できるように構成される、ことを特徴とする請求項6に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項8】
前記多機能支持フレーム(2)は、支持ベース(21)、2つの支持ロッド(22)、及び2つの肘・脇両用支持ブラケット(26)を含み、前記支持ベース(21)は底部に位置し、上方には2つの支持ロッド(22)が対称に設けられ、前記支持ロッド(22)はカム加圧ハンドルによって支持調整ロッド(24)に接続され、前記支持調整ロッド(24)の下方に補強ウェブプレートが設けられ、前記肘・脇両用支持ブラケット(26)は支持調整ロッド(24)の頂端に水平に設置される、ことを特徴とする請求項6に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項9】
前記下腿長さ調整フレーム(16)は、U字状パイプフレーム(161)、ガイドロッド(164)、及び第1スライダー(165)を含み、下腿長さ調整フレーム(16)はU字状パイプフレーム(161)の両側のパイプ体を介してそれぞれ2本の揺動アングルフレーム(15)に差し込み接続され、第1スライダー(165)に取り付けられた足受け板(165a)はガイドロッド(164)の長さ方向に沿ってU字状パイプフレーム(161)で摺動して、身長の異なるユーザーの脚長に適応するようにU字状パイプフレーム(161)との相対位置を調整する、ことを特徴とする請求項6に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項10】
前記治療及びリハビリ装置は、表示画面を支持し、その高さ、角度を調整するための端末支持フレーム(4)を更に含む、ことを特徴とする請求項6に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項11】
2つの折畳み伸縮フレーム(13)の頂端にそれぞれ反転折畳みシート(10)が設置され、2つの反転折畳みシート(10)の間はギアボックス(17)及びシャフトカップリング(18)を介して接続される、ことを特徴とする請求項7に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項12】
前記折畳み伸縮フレーム(13)の頂端には、折畳み伸縮フレーム(13)の上端に回転可能にヒンジ接続される反転折畳みシート(10)が設置される、ことを特徴とする請求項7に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項13】
前記正確性快適性関係データ収集ユニットは、第1センサー群(61)、第2センサー群(62)、及び第3センサー群(63)を含み、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、前記運動量収集ユニットは、第4センサー群(64)を含み、使用状態でのユーザーの運動量データを収集することに用いられる、ことを特徴とする請求項6に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項14】
前記第1センサー群(61)は、それぞれ運動支持ユニット上のペダルの前方及び後方に設置された光電子センサーであり、光電子センサーの受信端はそれぞれ2つの送信端の上方に垂直に設置され、ユーザーが脚振り運動を行うときに、受信端が光電気信号を受信した場合、信号はユーザーに遮断されず、体幹直立状態値を0に出力し(k1=0)、受信端が光電気信号を受信しなかった場合、信号はユーザーに遮断され、体幹直立状態値を1に出力する(k1=1)、ことを特徴とする請求項13に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項15】
前記第2センサー群(62)は、下腿長さ調整フレームのユーザーの膝後部に対応する箇所に設置される変位センサーを含み、変位センサーはユーザーの脚部と下腿長さ調整フレームとのフィット状態をリアルタイムに収集し、フィットしている場合に脚部直立状態値を0に出力し(k2=0)、フィットしていない場合に脚部直立状態値を1に出力する(k2=1)、ことを特徴とする請求項13に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項16】
前記第3センサー群(63)は運動支持ユニットのペダルの下方に設置される重量センサーを含み、ユーザーの体重データをリアルタイムに収集することに用いられ、支持脚の荷重軽減量フラグビットを計算する方法は、両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比S、又は胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Nが分類治療モデルにおける支持脚の荷重軽減量Δaの範囲内にあるか否かを判断し、そうである場合にk3=0を出力し、そうでない場合にk3=1を出力することである、ことを特徴とする請求項13に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項17】
前記第4センサー群(64)は、多機能支持フレーム(2)の前部に設置される距離センサー及びハウジング(11)の側面に設置される光電子センサーを含み、運動量データにおける運動の大きさの収集方法は、運動支持ユニットの底部支持体の上面に距離センサーを設置することであり、運動の大きさθ=arctan(D/(H-L))であり、式中、Hがユーザーの脚部の支点から底部支持体の上面までの距離、Lが距離センサーと被遮断物との間の距離、Dが距離センサーからユーザーの脚部の支点までの投影距離である、ことを特徴とする請求項13に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項18】
前記制御ユニットが快適性フラグビットが1であると判断した場合に、制御フィードバックユニットは、オーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信して、ユーザーが腰部サポート及び/又は肘部サポートの高さを調整するようにガイドし、又は腰部サポート及び/又は肘部サポートが高さを快適性フラグビットが0となるまで自動的に調整するように制御する、ことを特徴とする請求項8に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【請求項19】
前記正確性快適性関係データ収集ユニット及び運動量収集ユニットは、超音波センサー、変位センサー、重力センサー、光電子センサー、レーダー及び/又はカメラによって実現される、ことを特徴とする請求項1に記載のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、臨床医療機器技術及び家庭用リハビリ運動の分野に属し、具体的に、KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
全世界は高齢化社会に入り、高齢者人口の比は年々増加しており、膝関節変性疾患は、全世界の主要な障害性疾患の1つとなっており、高齢者の生活の質に深刻な影響を与えている。2018年末現在、統計によると、我が国の65歳以上の高齢者のうち、膝関節痛に悩む人の比は60%以上に達しており、変形性膝関節症の患者は1億人以上に達しており、中国は変形性膝関節症患者が最も多い国の1つとなっている。
【0003】
膝関節は、人体の中で脚の荷重を支える最も複雑な関節であり、最も病気になったり損傷を受けたりしやすい関節の1つでもある。膝関節疾患は、通常、下肢の異常で不安定な生物学的力線、下肢の廃用性萎縮、不正確な長期的作業生活の姿勢(長時間座ったりしゃがんだりする等)、長期的な下肢の冷え、血液供給の不足、関節腔内感染、関節腔内部組織の原発性癌病変と転移続発性癌病変、内分泌障害性骨粗鬆症、外因性高エネルギー外傷等の原因によって引き起こされる関節炎、変形性関節症、滑膜炎、膝蓋骨軟化症、半月板損傷、軟骨下骨硬化凸凹粗鬆症や嚢胞性中空症等の一連の関節腔内の様々な組織病理学的及び生理学的形態変化である。膝関節変性疾患(Knee Osteoarthritis、 KOA)は、増殖性膝関節炎、老人性膝関節炎(一般的に老寒脚と呼ばれる)とも呼ばれ、最も一般的な慢性の、機能的及び形態的変性関節疾患である。最も初期、最も主要な病理学的変化は軟骨であり、次に軟骨下骨嚢胞性疾患、関節縁での骨棘が形成し、最終的に正常な関節表面が完全に破壊されて変形し、その結果、痛みの増加、運動機能の制限、更に廃疾が招かれてしまう。
【0004】
我が国の高齢化社会の到来に伴って、KOAの発生率と患者の絶対数はともに著しく増加する傾向を示している。KOA患者は生理的に大きな苦痛に耐えている--患者が階段を上り下りするときに膝に明らかな痛みや無力感が現れ、長時間歩くと身体がきつく、不快になり、ひどい患者は一人で立つことさえできず、支え物に頼らなければならず、一方、長期にわたる患者は、生活の質に深刻な影響を受けるだけでなく、心理的な傷を負うことも避けられない。
【0005】
現代の臨床医学は、KOA患者に対してK-L(Kellgren-Lawrence)分類の異なる段階で異なる治療案を提案している。薬物治療については、現在、臨床で広く使用されている局所鎮痛薬物や全身鎮痛薬物には制限があり、KOAの病理学的及び生理学的病変の基礎を病因から根本的に解決することができず、また、KOAの更なる悪化を阻止することもできず、非常に限られた期間内に痛みの悩みを一時的に軽減することしかできず、筋力不足、筋肉萎縮、及び半月板嚢腫、半月板破裂、軟骨破裂脱落、前後十字靱帯断裂、下肢の生物学的力線の異常や不安定等の器質性病変を解決することもできず、そして、長期間に渡り使用すると、一連の副作用が発生する恐れもある。人工膝関節置換術(TKA、UKA)は、KOA臨床K-L分類で第4級に達する場合に適用されるもう1つの主要な治療方法であるが、この種類の手術は破壊再構成手術に属し、損傷が大きく、患者の受け入れ度が低い。また、膝関節置換術の後に、患者の膝関節周囲の筋力や下肢の固有受容器の感度は通常の生活運動の需要を満たすことができなく、特に下肢の固有受容器全系が破壊されており、それが原因で、将来の通常の生活で際限なく転倒することにつながる無断な災いが埋められてしまう。ダイエット、外骨格の装着、ヒアルロン酸ナトリウムの関節腔内注射、自己多血小板血漿(PRP)注射、オゾンの関節腔内注射治療等のその他の治療案の治療効果は、局所症状を短期的に制御したり、機能低下の速度をわずかに遅らせたりすることに限定され、長期且つ全身から見ると、非常に大きな制限があり、膝関節の痛みを根本的に解決できず、膝関節の周囲に十分な筋力の支えを提供することも、患者の自律運動の良好な固有感覚を回復することも、いつでもどこでも痛みがなく全身を破壊しない高効率の治療を達成することもできない。
【0006】
『中国骨関節炎の疼痛管理の臨床実践マニュアル(中華骨科雑誌2020年版)』では、運動療法をKOA治療の1A(最も強い推薦レベル)の選択としている。中国の前漢時代の『引書』には、「膝痛指導」の指導処方「膝痛指導については、右膝が痛い場合、左手を握り、右足を内側に振ることを1000回繰り返し、左膝が痛い場合、右手を握り、左足を振ることを1000回繰り返す。左手で左足のつま先を引っ掛け、後ろに引くことを10回繰り返す。次に、左手を握り、右手で右足のつま先を引っ掛け、後ろに引くことを10回繰り返す。」が提案されている。患者に脚を振る動作をさせ、脚部の筋肉の収縮及び拡張により脚部の血液循環を促進し、脚振り運動により熱が発生し下腿の冷えや痛みの症状を解消し、その効果の原理は「血流を良くしてうっ血を解消し、経絡を温めて寒さの邪気を追い出す」ことである。膝痛指導法は、膝関節変性疾患の治療に対して、効果的な古典的な治療法であり、脚を振ることで膝関節の痛みを効果的に治療できるが、現代の実際の臨床応用では、KOA疾患のほとんどの患者は根本的に恵まれることがなく、その原因は以下の通りである。
【0007】
1、精神的には:運動が単調であるため、患者は精神的にイライラし、膝痛指導法の運動に継続的に従うことができない。
【0008】
2、身体的には:毎日に、片脚で支え、片脚を振ることを左右脚でそれぞれ1000回以上行い、初期の治療触れ段階で生理機能上の苦痛や拒否が引き起こされ、習慣的な耐性を形成し日常の医師の指示や処方に従うことが困難であり、さらに膝痛指導法による治療の中止や失敗が招かれてしまう。
【0009】
3、現代の根拠に基づいた医療の原理の観点から見ると:膝痛指導法の臨床治療効果は2千年前から患者に認められているが、その科学的原理が不明瞭であり、動作標準が明確でなく、膝痛指導法は、現代の臨床医師のKOA診断治療の標準手段として完全に納得できるものにはなり得ない。
【0010】
現在、世界で、全身性のコストパフォーマンス、病理学的及び生理学的基礎からKOAの痛みを根本的に解決し、膝痛指導法を総合的に超える治療方法及び製品がない。本発明の研究者は、長年にわたりKOA診断治療方法の研究に専念し、K-L分類に基づくKKOAステージ療法(Kill Knee Osteoarthritis、KKOA)及び特定の疾患段階のKOAPTの現代標準脚振り療法(Knee Osteoarthritis Pendulum Therapy、KOAPT)を提案した。KOAPTと膝痛指導法との間の普遍的且つ特異的な関係は以下の通りである:KOAPT及び膝痛指導法の両方は脚を振ることでKOA治療の目的を達成することであり、しかし、膝痛指導法の治療方法の大まかな説明に比べて、KOAPTは、脚を振ってKOAを治療する方法について、特に、KOA患者の痛みの症状と膝関節周囲の筋無力症状から、KOAの病理学的基礎に対処するものへとさかのぼる、より正確で標準化された継続的なリハビリ治療方法である。KOAPTは、膝関節腔内の圧力を低下させ、更に膝関節腔内の血液循環、関節滑液循環、関節腔内外の関連組織の新陳代謝の強化を促進できるとともに、脚部の前後屈伸筋群の筋力を同時に行っても互いに矛盾せず且つ高効率に鍛え、下肢の固有受容器の感度を大幅に向上させる。
【0011】
現在、この科学的発見を行った最初の者は本発明の発明者本人であり、該科学的発見はイギリスの『Trails』医学雑誌に初めて発表される。
【0012】
従って、KOAPT治療方法を実現できる膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置は切実に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
従来技術の欠陥に対して、本発明は、KOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置を提案し、KOAPTの標準動作に従って脚振り運動を標準化して、ユーザーにこの運動を行うように促し、KOA患者が治療中の生理的及び心理的苦痛及び不服従を克服するのを助け、継続的で標準化された、長期間に繰り返すKOAPT運動によって、患者のKOAの痛苦を根本的に解消し、世界上の膝関節変性疾患患者に希望をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するために、本発明が設計した膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置は、以下の特異な点を有し、正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量収集ユニット、運動支持ユニット、制御ユニット、及びフィードバックユニットを含み、
前記運動支持ユニットは、ユーザーに体幹サポート、及び/又は腰部サポート、及び/又は肘部サポートを提供することに用いられ、
前記正確性快適性関係データ収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、前記正確性快適性関係は、KOAPT療法に要求される運動状態での正確で快適な体形のデータであり、前記正確性快適性関係データは、快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値を含み、
前記運動量収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの脚振り運動量データをリアルタイムに収集することに用いられ、前記運動量データは、脚振り運動の運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを含み、
前記制御ユニットは、制御装置内に配置されるKOAPTコンピュータプログラムを実行し、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データをリアルタイムに収集し、ユーザーの運動中の快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値がユーザーの正確性快適性関係のデフォルト値に合致するか否かをリアルタイムに判断し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に、フィードバック命令を出力することによって、フィードバックユニットが対応するフィードバック情報を出力するように制御し、ユーザーが運動姿勢を正すようにガイドし、ユーザーの運動量データをリアルタイムに収集し、ユーザーがステージ分類治療モデルに従って治療及びリハビリ訓練を完了するようにガイドすることに用いられ、
前記フィードバックユニットは、制御命令に基づいてオーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信することに用いられる。
【0015】
更に、前記KOAPTコンピュータプログラムは、ステージ分類治療モデル記憶モジュール、正確性快適性関係分析モジュール、治療過程制御モジュール、治療追跡モジュール、フィードバック情報記憶モジュール、及びユーザー情報記憶モジュールを含み、
前記ステージ分類治療モデル記憶モジュールは、ステージ分類治療モデルを記憶することに用いられ、
前記正確性快適性関係分析モジュールは、リアルタイムに収集された正確性快適性関係データを正確性快適性関係分析モデルに入力し、ユーザーの体形データをリアルタイムに判断し、正確性快適性関係判断命令を出力し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に同時に不合格フラグビットを出力することに用いられ、
前記治療過程制御モジュールは、正確性快適性関係判断命令に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出し、前記運動量収集ユニットにより収集された運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを分類治療モデルの対応値とマッチングし、マッチング結果に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられ、
前記治療追跡モジュールは、ユーザーの治療過程の完了進捗状況を監視し、フィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられ、
前記フィードバック情報記憶モジュールには、計数が基準に達するフィードバック情報、正確性快適性関係が基準に達するフィードバック情報、激励フィードバック情報、分離警報情報、及びメディア情報が含まれ、
前記ユーザー情報記憶モジュールは、ユーザーの個人情報、正確性快適性関係データ、及び運動量データを記憶することに用いられる。
【0016】
更に、前記正確性快適性関係分析モデルはy=k1+k2+k3+k4+k5であり、式中、yがユーザーの正確性快適性関係のフラグ値、k1が身体直立フラグビット、k2が脚部曲直フラグビット、k3が支持脚の荷重軽減量フラグビット、k4が快適性フラグビット、k5が冗長フラグビットであり、y=0の場合にユーザーの正確性快適性関係が合格であり、y=1の場合にユーザーの正確性快適性関係が不合格である。
【0017】
更に、前記快適性フラグビットの計算方法はk4=round(αQ+βS+γT+δN)であり、式中、Qが両側の快適な支持高さ/身長比、Sが両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、Tが胸部の快適な支持高さ/身長比、Nが胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、α、β、γ、δがそれぞれモデルパラメータであり、パラメータ校正により得られ、ユーザーの体形データに基づいて予め設定され、round()が四捨五入を表す。
【0018】
更に、前記ステージ分類治療モデルはX1級の治療モデル、X2級の治療モデル、X3級の治療モデルであり、各ステージ分類治療モデルでは、ステージの時間の長さ、片脚支持の回数V、運動の大きさθ、運動頻度ω、脚部の補助力F、運動量C、支持脚の休まなければならない時間t、支持脚の荷重軽減量Δaの範囲区間が設定される。
【0019】
本発明の一実施形態では、前記運動支持ユニットは折畳み式脚揺動装置、及び多機能支持フレームを含み、前記折畳み式脚揺動装置はユーザーの体幹を支持することに用いられ、前記多機能支持フレームはユーザーの肘部を支持することに用いられ、両方が固定係合される。
【0020】
選択的に、前記折畳み式脚揺動装置はハウジング、ペダル、折畳み伸縮フレーム、モーター、揺動アングルフレーム、及び下腿長さ調整フレームを含み、
前記ハウジングは底部支持体であり、2つのペダルは前記ハウジングに取り付けられ、ハウジングの上方に位置して垂直に立設される2つの折畳み伸縮フレームはハウジング接続ロッドによって固定され、2つの揺動アングルフレームの上端は、それぞれ折畳み伸縮フレームに掛けられ、折畳み伸縮フレームに対して前後に揺動し、2つの揺動アングルフレームの下端は、下腿長さ調整フレームに挿入されて一体に固定され、前記モーターは揺動アングルフレームの上端に設置されて、揺動アングルフレーム及び下腿長さ調整フレームを駆動して端部回りに振り子運動させ、
前記制御ユニットは、ステージ分類治療モデルの設定に応じて前記モーターを制御して、前記揺動アングルフレームを回転駆動できるように構成される。
【0021】
選択的に、前記多機能支持フレームは、支持ベース、2つの支持ロッド、及び2つの肘・脇両用支持ブラケットを含み、前記支持ベースは底部に位置し、上方には2つの支持ロッドが対称に設けられ、前記支持ロッドはカム加圧ハンドルによって支持調整ロッドに接続され、前記支持調整ロッドの下方に補強ウェブプレートが設けられ、前記肘・脇両用支持ブラケットは支持調整ロッドの頂端に水平に設置される。
【0022】
選択的に、前記下腿長さ調整フレームは、U字状パイプフレーム、ガイドロッド、及び第1スライダーを含み、下腿長さ調整フレームはU字状パイプフレームの両側のパイプ体を介してそれぞれ2本の揺動アングルフレームに差し込み接続され、第1スライダーに取り付けられた足受け板はガイドロッドの長さ方向に沿ってU字状パイプフレームで摺動して、身長の異なるユーザーの脚長に適応するようにU字状パイプフレームとの相対位置を調整する。
【0023】
好ましくは、前記治療及びリハビリ装置は、表示画面を支持し、その高さ、角度を調整するための端末支持フレームを更に含む。
【0024】
選択的な一形態として、2つの折畳み伸縮フレームの頂端にそれぞれ反転折畳みシートが設置され、2つの反転折畳みシートの間はギアボックス及びシャフトカップリングを介して接続される。
【0025】
別の選択的な一形態として、前記折畳み伸縮フレームの頂端には、折畳み伸縮フレームの上端に回転可能にヒンジ接続される反転折畳みシートが設置される。
【0026】
選択的に、前記正確性快適性関係データ収集ユニットは、第1センサー群、第2センサー群、及び第3センサー群を含み、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、前記運動量収集ユニットは、第4センサー群を含み、使用状態でのユーザーの運動量データを収集することに用いられる。
【0027】
選択的に、前記第1センサー群は、それぞれ運動支持ユニット上のペダルの前方及び後方に設置された光電子センサーであり、光電子センサーの受信端はそれぞれ2つの送信端の上方に垂直に設置され、ユーザーが脚振り運動を行うときに、受信端が光電気信号を受信した場合、信号はユーザーに遮断されず、体幹直立状態値を0に出力し(k1=0)、受信端が光電気信号を受信しなかった場合、信号はユーザーに遮断され、体幹直立状態値を1に出力する(k1=1)。
【0028】
選択的に、前記第2センサー群は、下腿長さ調整フレームのユーザーの膝後部に対応する箇所に設置される変位センサーを含み、変位センサーはユーザーの脚部と下腿長さ調整フレームとのフィット状態をリアルタイムに収集し、フィットしている場合に脚部直立状態値を0に出力し(k2=0)、フィットしていない場合に脚部直立状態値を1に出力する(k2=1)。
【0029】
選択的に、前記第3センサー群は運動支持ユニットのペダルの下方に設置される重量センサーを含み、ユーザーの体重データをリアルタイムに収集することに用いられ、支持脚の荷重軽減量フラグビットを計算する方法は、両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比S、又は胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Nが分類治療モデルにおける支持脚の荷重軽減量Δaの範囲内にあるか否かを判断し、そうである場合にk3=0を出力し、そうでない場合にk3=1を出力することである。
【0030】
選択的に、前記第4センサー群は、多機能支持フレームの前部に設置される距離センサー及びハウジングの側面に設置される光電子センサーを含み、運動量データにおける運動の大きさの収集方法は、運動支持ユニットの底部支持体の上面に距離センサーを設置することであり、運動の大きさθ=arctan(D/(H-L))であり、式中、Hがユーザーの脚部の支点から底部支持体の上面までの距離、Lが距離センサーと被遮断物との間の距離、Dが距離センサーからユーザーの脚部の支点までの投影距離である。
【0031】
選択的に、前記制御ユニットが快適性フラグビットが1であると判断した場合に、制御フィードバックユニットは、オーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信して、ユーザーが腰部サポート及び/又は肘部サポートの高さを調整するようにガイドし、又は腰部サポート及び/又は肘部サポートが高さを快適性フラグビットが0となるまで自動的に調整するように制御する。
【0032】
選択的に、前記正確性快適性関係データ収集ユニット及び運動量収集ユニットは、超音波センサー、変位センサー、重力センサー、光電子センサー、レーダー及び/又はカメラによって実現される。
【0033】
KOA(Knee Osteoarthritis)疾患は、画像学検査においてK-L(Kellgren-Lawrence、K-L)等級分け法でKOA患者の病情の重症度を区別し、また、K-L分類で異なるKOA患者に適用できる異なる治療案を決定し、
K-L分類について、
1、0級:完全に正常な関節であること、
2、I級:関節にわずかな骨増殖があるが、関節隙間が明らかに狭くなっていないこと、
3、II級:関節隙間が狭くなっており、骨増殖が発生していること、
4、III級:中等度の骨増殖があり、同時に、関節隙間が明らかに狭くなり、軟骨下骨が硬化し、又は内反や外反等の関節変形が出現していること、
5、IV級:大量の骨棘が見られ、同時に、関節隙間が深刻に狭くなり、骨硬化が明らかに出現し、関節変形が非常に明らかであること。
【0034】
KOA患者の一般的な生理学的状態は、体重が重く、膝関節周囲の屈伸筋群(例えば、大腿四頭筋、ハムストリング等)が萎縮で無力であり、年齢がほとんど45歳以上である等である。
【0035】
KOA患者の一般的な症状は、運動時の膝関節の痛み、平地を歩くときの不安定さ、階段を上り下りするときの無力感、代償性の体形変形等である。
【0036】
KOA患者機体の病理学的変化は、膝関節軟骨の磨耗、劣化、変形ないし破裂欠陥、膝関節隙間の狭小化、軟骨下骨の凸凹ないし骨棘、骨性嚢腫の増殖、関節腔内の滑液炎性因子の増加、軟骨及び軟骨下骨の破片、更に関節破片が脱落し関節腔内に堆積すること等である。
【0037】
本発明は、KOA患者の上記の各病気経過段階の様々な内部状況、外部状況及びその特有の生理学的、病理学的原因に基づいて開発されており、更に、本発明に従って、KOA患者が科学的で正確なKOAPT運動を行うことができるように指導し、監督し、タイムリーに調整する。そして、それと同時に並行するものとして、KOAPT機器により指導されたKOAPT運動治療方法は、KOA患者の各具体的な特定の病気経過発展段階において、その他のKOA特定治療方法(例えば、関節鏡による洗浄・整理・修復、下肢のアライメント矯正術、UKA、TKA術後の下肢の筋力リハビリ訓練等)とともに、必要で段階的な、組み合わせ可能なシステム全体の治療案、すなわち、KKOA(Kill Knee Osteoarthritis、KKOA)治療案を形成する。
【0038】
今回のKOAPT機器の発明について、過去3年間、『膝痛指導法指導術』の大まかに定められた動作をもとに、病理学、生理学、及びリハビリ運動学に慎重に基づいて、大量のKOA患者様の臨床研究及び動物実験から以下を発見した。
【0039】
1、KOAPT運動際--膝関節腔内の圧力が低下し、それに次いで膝関節腔内の各関連組織の血液循環が加速し、その後に関節腔内の炎症性疼痛因子の除去効率が高くなり、組織修復能力が強くなり、膝関節の内部及び外部の拘縮に関連する腱及び靱帯組織が徐々に緩み、関節隙間が大きくなり、軟骨下骨の圧力が軽減され、軟骨下骨に豊かな末梢神経があり--KOAによる痛みが大幅に減少する。
【0040】
2、KOAPT運動は、KOA患者の痛みを最大限に減少しながら膝関節周囲の正常な運動を維持するための関連する屈伸筋肉群の筋力を、通常の生活に必要な筋力に達するまでを徐々に、確実的で効果的に向上させることができる。
3、毎日、脚を振ることを左右脚でそれぞれ1000回以上行い、1年以上、毎日続け、体重負担の軽減には積極的なプラス効果がある。体重の増加及び正確な下肢の筋肉運動の欠如は、まさにKOAの発生進捗の主な原因であり、体重が重くなると、膝関節の痛みが増し、膝関節運動の実行が自発的でなくなり逃避していく…このような悪循環が繰り返され、一方、KOAPT機器の指導・監督の下でのKOAPT運動はこの悪循環を解消する強力な方法となる。
【0041】
現代の根拠に基づいた医学理論及び過去5年間の臨床実践の観察により以下を発見した:膝痛指導法では支持脚の継続的支持時間制限を科学的に規定していないと、長時間の片脚支持により支持脚の軟骨下骨の虚血性、圧迫性疾患を引き起こし、更に支持脚の痛み、機能低下を加速させる。脚振り運動の振りの大きさ及び頻度に対して最大値から最小値までの範囲の科学的な検証や制限も行わないと、振り全体の過程における体の重力線、頭頸部のピッチング角度、両腕の支点の高さ、患者の体力、身長体重、年齢等の個体差は、いずれも「相互利益を得て、同時に行っても互いに矛盾しない」という共通の原理原則に基づいて実際の患者の個別化された診断治療と有機的に統一することがない。
【発明の効果】
【0042】
従来技術に比べて、本発明は以下の有益な技術効果を有する。
【0043】
(1)KOA患者は2週間内に連続して膝痛指導法による訓練を行わないと、関節腔内の圧力が高くなり、その後に関節組織内の血液循環、及び関節腔内の滑液循環が低下し、その結果、関節滑液が減少し、痛みが再び出現し、本発明により、ユーザーはKOAPT訓練を継続的に行うことができる。
【0044】
(2)本発明は、正確性快適性関係システムによってKOAPT運動姿勢の監督、校正及びフィードバック、通知を実現することで、ユーザーの正確で快適な運動姿勢を標準化し、患者が運動中の身体的苦痛及び心理的不服従を克服するのを主動的に助けるという目的を達成する。
【0045】
(3)本発明は、フィードバック情報を複数の角度から設計し、単調な運動により患者が精神的にイライラする問題を解決し、それにより患者が落ち着いて膝痛指導法による訓練に集中し、両手を解放し、事務作業及び外部コミュニケーションを同時に行うことができる。
【0046】
(4)本発明は、異なるタイプの外部構造を有し、医療機構、自宅生活、旅行出張等の様々な環境に適用でき、全体の構造が小さく、安定性が高く、患者が長期間に渡り使用するのに便利である。
【図面の簡単な説明】
【0047】
図1】本発明のKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置のシステム構造のブロック図である。
図2】KOAPTコンピュータプログラムのシステム構造図である。
図3-4】治療中の制御モジュールの動作フローチャートである。
図5】動作状態での機器全体の右側面図である。
図6】多機能支持フレームの組み立て構造の模式図である。
図7】多機能支持フレームの部材の分散模式図である。
図8】折畳み式脚揺動装置の一部が動作する時の左側面図である。
図9】下腿長さ調整フレームの組み立て構造の模式図である。
図10】折畳み式脚揺動装置の組合せ原理模式図である。
図11】二重駆動の折畳み式脚揺動装置の原理構造模式図である。
図12】折畳み式脚揺動装置と多機能支持調整装置の折畳み伸縮原理の模式図である。
図13】折畳み式脚揺動装置の折畳み状態の模式図である。
図14】反転折畳みシートを備えた二重駆動の折畳み式脚揺動装置の原理構造模式図である。
図15】反転折畳みシートを備えた折畳み式脚揺動装置の原理構造模式図である。
図16】光電子センサーの取り付け方向の左側面図である。
図17】光電子センサーの取り付け方向の上面図である。
図18】TOFセンサーの取り付け方向の模式図である。
図19】カメラの取り付け方向の模式図である。
図20】距離センサーの取り付け方向の模式図及び角度計算原理の模式図である。
図21】多機能支持調整装置の動作原理模式図である。
図22】端末支持フレームの構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0048】
以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
【0049】
本発明に係るKOAPT療法に基づいた膝関節変性疾患の治療及びリハビリ装置は、図1に示すように、正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量収集ユニット、運動支持ユニット、制御ユニット、及びフィードバックユニットを含む。
【0050】
運動支持ユニットは、ユーザーに体幹サポート、及び/又は腰部サポート、及び/又は肘部サポートを提供することに用いられる。運動支持ユニットは異なるユーザーオブジェクト及び適用シーンに応じて、異なるタイプの外部構造が設計され、本発明の実施例において折畳み式ユニットの構造が提案されるが、支持ユニットのその他の実施形態はこれに限定されず、システムが動作している時にユーザーに体幹サポート、及び/又は腰部サポート、及び/又は肘部サポートを提供可能な装置は全て本発明に記載の運動支持ユニットに属する。
【0051】
正確性快適性関係データ収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、正確性快適性関係は、KOAPT療法に要求される正確で快適な運動状態での体形のデータであり、正確性快適性関係データは、ユーザーの身長、肘部の支持点と足置き点との距離、両側で支持する場合の高さ、胸部で支持する場合の高さ、ユーザーの体重、両側で支持する場合の体重、胸部で支持する場合の体重、体幹直立状態、及び脚部直立状態等を含む。
【0052】
運動量収集ユニットは、運動支持ユニットに取り付けられ、使用状態でのユーザーの脚振り運動量データをリアルタイムに収集することに用いられ、運動量データは、脚振り運動の運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを含む。
【0053】
制御ユニットは、制御装置内に配置されるKOAPTコンピュータプログラムを実行し、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データをリアルタイムに収集し、ユーザーの運動中の快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値がユーザーの正確性快適性関係のデフォルト値に合致するか否かをリアルタイムに判断し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に、フィードバック命令を出力することによって、フィードバックユニットが対応するフィードバック情報を出力するように制御し、ユーザーが運動姿勢を正すようにガイドし、ユーザーの運動量データをリアルタイムに収集し、ユーザーがステージ分類治療モデルに従って治療及びリハビリ訓練を完了するようにガイドすることに用いられる。制御ユニットは、制御装置、通信モジュール、及び電源モジュール等を含み、通信モジュールは、Wifi、無線ブルートゥース(登録商標)等の伝送方式を使用することができる。制御装置は、運動支持ユニットに設置され、マン-マシンインタラクティブ型の表示画面を介してユーザーと対話することができ、サーバに遠隔的に設置され、モバイルデバイスを介してユーザーと通信することもでき、或いは、サーバは、運動支持ユニットに設置されたフィードバックユニットに制御命令を直接送信する。
【0054】
フィードバックユニットは、制御命令に基づいてオーディオ、及び/又はビデオ、及び/又は触覚信号をユーザーに送信することに用いられる。フィードバックユニットは、運動支持ユニットに取り付けられた表示画面、スピーカ、マッサージヘッド、モーター等であってもよく、制御命令に基づいて画像情報、音声情報を送信したり、マッサージ振動を行い、又は支持ユニットを運動駆動したりする。フィードバックユニットはモバイルデバイスに統合されてもよく、モバイルデバイスは制御命令に基づいて画像情報、音声情報等を送信する。
【0055】
KOAPTのコンピュータプログラムの構造ブロック図は図2に示され、分類モデル記憶モジュール、正確性快適性関係分析モジュール、治療過程制御モジュール、治療追跡モジュール、フィードバック情報記憶モジュール、及びユーザー情報記憶モジュールを含む。
【0056】
ステージ分類モデル記憶モジュールは、ステージ分類治療モデルを記憶することに用いられる。正確性快適性関係分析モジュールは、リアルタイムに収集された正確性快適性関係データを正確性快適性関係分析モデルに入力し、体形情報をリアルタイムに判断し、正確性快適性関係判断命令を出力し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に同時に不合格フラグビットを出力することに用いられる。治療過程制御モジュールは、正確性快適性関係判断命令に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出し、運動量収集ユニットにより収集された運動回数、運動頻度、及び運動の大きさをステージ分類治療モデルの対応値とマッチングし、マッチング結果に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられる。治療追跡モジュールは、ユーザーの治療過程の完了進捗状況を監視し、フィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出すことに用いられる。フィードバック情報記憶モジュールには、計数が基準に達するフィードバック情報、正確性快適性関係が基準に達するフィードバック情報、激励フィードバック情報、分離警報情報、及びメディア情報が含まれる。ユーザー情報記憶モジュールは、ユーザーの個人情報、正確性快適性関係データ、及び運動量データを記憶することに用いられる。
【0057】
ステージ分類治療モデルは、X1級の治療モデル、X2級の治療モデル、及びX3級の治療モデルを含み、各治療モデルでは、ステージの時間の長さ、片脚支持の回数V、運動の大きさθ、運動頻度ω、脚部の補助力F、運動量C、支持脚の休まなければならない時間t、支持脚の荷重軽減量Δaの範囲区間が設定される。ステージ分類治療モデルのパラメータは表1に示され、例えば、X1級の治療モデルは、BMIが28を超える肥満の人、自発的に運動したくない人、膝関節の痛みが中重度である人、K-L分類が3級以上である人に適用され、0~8週間内に、振り脚に外力を印加し、片脚支持の回数Vが50回であり、運動の大きさθが-30°~+30°であり、運動頻度ωが30回/分であり、支持ユニットの駆動モーターが脚部の補助力Fを提供し、運動量Cが500回であり、支持脚の休まなければならない時間が1min以上であり、支持脚の荷重軽減量Δaが≧20%である。支持脚の荷重軽減量Δaは、ユーザーの体重を基準値とする。
【0058】
ステージ分類治療モデルは、ユーザーが入力した個人情報又は医師による運動処方に応じて、対応する治療モデルをマッチングすることができる。表1は、臨床ニーズに応じて設定されたステージ分類治療モデルの各項の臨床対応指標である。
【0059】
表1
【0060】
一般的なKOA患者であれば、60°(±30°)以上の振り角度の絶対値区間でKOAPT運動を順調に完了できる。これに基づいて、筋肉萎縮、筋力低下、体重肥満の患者の場合に、臨床試験から、KOAPTの運動角度区間が60°(±30°)未満であると、膝関節の屈伸筋力を向上させる効率が低過ぎ、且つ関節腔内の圧力低下もごくわずかであると測定した--実験によると、一般的に平均水柱5mm未満であり、このようなわずかな圧力低下が、関節腔内の各組織の血液循環の増加を促進するのにほとんど寄与せず、また、拘縮した各接続組織(例えば、前後十字靱帯、内外側副靱帯、膝蓋腱等)に対する緩み効率も非常に低い。
【0061】
一方、KOAPT運動の振り角度の絶対値区間が60°(±30°)以上である場合に、膝関節腔内の圧力低下の平均値は水柱15mm以上となる。このように、運動角度の絶対区間が60°(±30°)以上である場合に、KOAPTは、KOA膝関節の痛みの止め、修復及び関連する筋群の力の増加に対して際立った意義があることは明らかである。
【0062】
振り過程において、支持脚の荷重を20%以上軽減する(これも本発明の重要なポイントの1つである)--KOA患者の支持脚の膝関節腔内の圧力が体重の軽減により直接低下し、その臨床的意義は従来のKOA運動療法、例えば、泳ぎ、仰臥位キック、膝の痛みの牽引等の治療効果のビッグデータ統計で効果的に検証されており、KOAPTは、これらすべてのKOAの運動療法のうちの、最も簡単で、快適で、高効率で、持続可能な方法である。
【0063】
膝関節腔内の圧力は、体重の増加により大きくなり、このため、膝関節軟骨及び軟骨下骨の変性疾患が深刻になる。KOAPTの運動中、支持脚の関節が受けた圧力値は正常状態の4倍に達することが測定された--KOAPT運動の1回の継続的な振り回数は、KOAのK-L分類、患者のリアルタイムの現場の体重及び筋力状態に応じて段階的に制限すべきであり、例えば、KOAPTの第1段階の0~8週間に、片脚が1回で50回継続的に振ったところ、支持脚に不快な症状が一切出現しなかった。逆に、KOAPTの第1段階の0~8週間に、片脚が1回で100回以上継続的に振ったところ、患者の支持脚の膝関節に鈍痛が出現し、日常生活において間欠性跛行の症状が出現することが測定された。
【0064】
KOAPTが実際に治療目標を完全に達成させようとするには、骨科医学の専門的観点から、実施中の社会的及び人道的環境を実践的に組み合わせて慎重に動作する必要がある--この前提下で、上記各項のKOAPTの具体的な運動動作及び運動数量のシステム全体のリストを作成した。
【0065】
正確性快適性関係分析モジュールは、リアルタイムに収集された正確性快適性関係データを正確性快適性関係分析モデルに入力し、ユーザーの姿勢情報をリアルタイムに判断し、正確性快適性関係判断命令を出力することに用いられる。正確性快適性関係の調整については、ユーザーがリハビリ装置の上に立ち、ユーザーの個人情報(性別、年齢、身長、体重、顔情報データ、K-L分類、痛みの指標、医師による運動処方、ユーザー自分が指定した監督者の連絡情報等)を入力し、制御システムは対応するステージ分類治療モデルを導入し、ユーザーの身長、体重を測定(又は入力)し、制御システムは身長体重に基づいて肘部の高さ、上腿、下腿の長さを計算し、システムは肘部の支持高さ、上腿、下腿の支持長さを自動的に調整し、ユーザーは、それを確認するか満足するまで微調整し、その後に記憶する。
【0066】
正確性快適性関係分析モデルはy=k1+k2+k3+k4+k5であり、式中、yがユーザーの正確性快適性関係のフラグ値、k1が身体直立フラグビット、k2が脚部曲直フラグビット、k3が支持脚の荷重軽減量フラグビット、k4が快適性フラグビット、k5が冗長フラグビットであり、y=0の場合にユーザーの正確性快適性関係が合格であり、y=1の場合にユーザーの正確性快適性関係が不合格である。
【0067】
身体直立フラグビットk1の計算方法は、運動量収集ユニットにより収集された体幹直立状態値が0である場合にk1=0であり、体幹直立状態値が1である場合にk1=1であることである。脚部直立フラグビットk2の計算方法は、正確性快適性関係データ収集ユニットにより収集された脚部直立状態値が0である場合にk2=0であり、脚部直立状態値が1である場合にk2=1であることである。支持脚の荷重軽減量フラグビットk3の計算方法は、両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比S、又は胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Nがステージ分類治療モデルにおける支持脚の荷重軽減量Δaの範囲内にあるか否かを判断し、そうである場合にk3=0を出力し、そうでない場合にk3=1を出力することである。快適性フラグビットの計算方法はk4=round(αQ+βS+γT+δN)であり、式中、Qが両側の快適な支持高さ/身長比、Sが両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、Tが胸部の快適な支持高さ/身長比、Nが胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比、α、β、γ、δがそれぞれモデルパラメータであり、ユーザーの体形データに基づいて予め設定され、round()が四捨五入を表す。冗長フラグビットk5は予約されたフラグビットであり、デフォルト値が0である。
【0068】
両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Sとは、ユーザーが腕を側面から肘部サポートに支持することで収集された体重の減少量と体重との比を指す。胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Nとは、ユーザーが腕を胸部で肘部サポートに支持することで収集された体重の減少量と体重との比を指す。異なる治療モデルにおける支持脚の荷重軽減量Δaの要求が異なり、肘部サポートの高さ又はユーザーの支持姿勢を調整することによって、S、Nの値がΔaの対応範囲を満たすようにすることができ、体重の収集は、体幹サポートユニットに設置された重力センサーによって実現される。
【0069】
両側の快適な支持高さ/身長比Qとは、ユーザーが腕を両側から肘部サポートに支持する場合の肘部サポートとユーザーの身長との比を指し、胸部の快適な支持高さ/身長比Tとは、ユーザーが胸部で支持する状態での肘部サポートとユーザーの身長との比を指し、ユーザーの身長は入力によって取得されてもよいし、センサーによって収集されてもよい。肘部サポートの高さは、ユーザーが手動で調整されてもよいし、モーターによって駆動されて自動的に調整されてもよい。
【0070】
快適性フラグビットは、ユーザーによって入力された個人情報又は成人の人体の慣性パラメータに基づいて算出でき、肘部支持点の高さと肩の高さとの比は0.79~0.91であり、肘部支持点の高さと身長との比は0.65~0.75であり、快適な足置き点と肘部支持点との矢状面距離は29~45cmであり、35cm程度に集中しており、足置き点と肘部支持点との矢状面距離と上腕の長さとの比は0.9~1.4の間であり、ほとんどの場合に1.1~1.3である。両側の快適な支持高さと身長との比Qの値は0.62~0.67であり、胸部の快適な支持高さと身長との比Tの値は0.64~0.70である。これらは、「脚を動的に揺動する時の位置」の分析データと基本的に一致している(肘部支持点の高さと身長との比は0.65~0.75である)。静的に立っている場合でも、又は脚を動的に揺動している場合でも、被験者は、胸部による支持よりも両側による支持のほうがより快適で、外部力の利用がより容易であるとフィードバックした。静的に支持される場合の荷重量の値は、基本的に、脚を動的に揺動する場合の荷重量の値の範囲内にある。ユーザーが両側で支持される場合の最大の荷重減少量と体重との比は0.10~0.66であり、最小の荷重減少量と体重との比は0.08~0.36である。ユーザーが胸部で支持される場合の最大の荷重減少量と体重との比は0.03~0.49であり、最小の荷重減少量と体重との比は0~0.22である。モデルパラメータα、β、γ、δの値は、S、N、Q、Tの値に基づいて校正調整され、ユーザーが快適に感じ、且つ支持脚の荷重軽減量の制約が満たされている条件の下で、k4=0であり、ユーザーが不快で又は支持脚の荷重軽減量の制約が満たされていない条件の下で、k4=1である。本実施例に使用される快適性フラグビットの計算式は、k4=round(0.25Q+0.28S+0.15T+0.18N)である。
【0071】
治療過程制御モジュールは、運動量収集ユニットにより収集された運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを治療モデルの対応値とマッチングし、マッチング結果に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出す。使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データが正確性快適性関係分析モデルに合致する場合に、有効な運動を1回記録して対応するフィードバック情報をトリガーし、運動量データが治療モデルの規定に合致する場合に、対応するフィードバック情報をトリガーし、有効運動数の運動量データがユーザー治療モデルに合致する場合に、対応するフィードバック情報をトリガーし、ユーザーが治療モデルで規定された治療及びリハビリ訓練を毎日完了するようにガイドし、ユーザーが1つの段階の治療及びリハビリ訓練を完了した後に、治療過程制御モジュールは次の段階のステージ分類治療モデルを導入する。フィードバック命令は、計数が基準に達するフィードバック情報、正確性快適性関係が基準に達するフィードバック情報、激励フィードバック情報、分離警報情報、及びメディア情報を含む。分離警報情報はマン-マシン分離警報及びユニット分離警報である。マン-マシン分離警報は、期限切れの運動の警報情報をユーザーに通知することに用いられ、予め設定された時間に従って警報情報を送信することと、分離の時間の長さに基づいて、異なる設定に従って警報情報を放送することと、を含む。ユニット分離警報は、異なるユニットが分離して配置位置が遠すぎると、関連警報を送信するものであり、一部のユニットの紛失を回避する。マルチメディア情報は、ユーザーのイライラな気持ちを解消するのに役立つマルチメディア情報であり、音楽、ビデオ、ネットワーク情報、ビデオ通話、及びアンカーチャットルーム等を含むがこれらに限定されない。
【0072】
治療過程制御モジュールの動作フローチャートは図3及び図4に示され、そのうち、訓練前の前処理のステップは、
ユーザーの身元情報を確認し、ユーザーがアカウントにログインし、又はアカウントを作成するようにガイドし、ユーザー情報記憶モジュールにおけるユーザーの治療情報、及び治療追跡モジュールにおける対応するユーザーの完了進捗状況情報を呼び出し、治療モデル記憶モジュールにおける対応する膝関節変性疾患の治療モデルを選択して呼び出すステップ1)と、
正確性快適性関係分析モジュールは、ユーザー情報記憶モジュールにおける快適な支持高さ及び支持による荷重減少量データに基づいて、ユーザーが運動支持ユニットにおける肘部サポートの高さ、下腿長さ調整フレームの長さを調整するようにガイドし、初めてのユーザーの場合に、ユーザーの生理的情報に基づいて運動支持ユニットにおける肘部サポートの高さ、下腿長さ調整フレームの長さを快適な使用位置に調整するステップ2)と、
ユーザーが快適な状態で訓練を開始するようにガイドするステップ3)とを含む。
【0073】
訓練段階のステップは以下のステップ1)~ステップ4)を含む。
【0074】
ステップ1)では、正確性快適性関係データ収集ユニットは正確性快適性関係データを収集し、運動量収集ユニットは運動量データを収集して正確性快適性関係分析モデルに入力し、正確性快適性関係分析モデルは正確性快適性関係データに基づきユーザーの運動姿勢を計算し、正確性快適性関係フラグ値が1である場合に、対応するフラグビットのフィードバック命令を出力し、ディスプレイを通じて対応する位置を表示し、且つ正確な姿勢の画面を表示する。
【0075】
直立フラグビットk1が1である場合に、「直立してください」というボイスメッセージを出力し、脚部直立フラグビットk2が1である場合に、「脚がまっすぐではありません。脚を伸ばして振ってください」というボイスメッセージを出力し、支持脚の荷重軽減量フラグビットが1である場合に、「脚部の圧力が大きすぎます。肘部で支持して荷重を調整してください」というボイスメッセージを出力し、快適性フラグビットk4が1である場合に、「立ち心地がが悪いのではないでしょうか?立ち姿勢を調整してください」というボイスメッセージを出力し、間違った部位に対して振動して通知する等の方式で、正すようにユーザーに通知する。
【0076】
ステップ2)では、ユーザーの運動量データ及び/又は運動姿勢データをリアルタイムに収集して記録し、フィードバック情報記憶モジュールにおけるフィードバック命令を呼び出す。ユーザーが標準化された運動を完了するようにガイドし、片脚支持の回数Vが基準に達すると、「脚を交換してください」又は「支持脚は休んでください」というボイスメッセージを出力し、休み時間が支持脚の休まなければならない時間t未満である場合に、「支持脚を休める必要があります。お待ちください」を出力し、運動の大きさφが基準に達していない場合に、「脚振りの大きさが不十分である」というボイスメッセージを出力し、運動の回数が100回に達すると、激励フィードバック情報を出力し、激励フィードバック情報はボイスメッセージ及びフットマッサージの起動を含む。
【0077】
ステップ3)では、運動過程制御モジュールは、ユーザーの運動量データが治療モデルで規定される範囲に合致するまで、収集された運動量データと対応する治療モデルにおけるデータとをマッチングして照合する。
【0078】
ステップ4)では、ユーザーの運動量データ及び/又は運動姿勢データを記憶し、ユーザーの治療情報、及び治療追跡モジュールにおける対応するユーザーの完了進捗状況情報を更新し、フィードバック情報記憶モジュールにおけるフィードバック命令を呼び出して、ユーザーがプロセスを終了するようにガイドする。
【0079】
選択的に、運動支持ユニットは、折畳み式脚揺動装置1、多機能支持フレーム2、多機能支持調整装置3、端末支持フレーム4、及びディスプレイ5を含み、図5図13、及び図16図18に示されるように、正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量データ収集ユニットは運動支持ユニットに設置され、制御ユニットはディスプレイ5内に統合される。多機能支持フレーム2はユーザーの肘部を支持することに用いられ、折畳み式脚揺動装置1と固定接続される。
【0080】
選択的に、図6図7に示すように、多機能支持フレーム2は、支持ベース21、2つの支持ロッド22、及び2つの肘・脇両用支持ブラケット26を含み、2つの支持ロッド22と2つの肘・脇両用支持ブラケット26は一対一に対応し、支持ベース21には、多機能支持調整装置3と合わせて取り付けられたガイドレール取り付け固定孔211、及び支持ロッド22に接続された支持ロッド固定孔212があり、2つの支持ロッド22の一端は、支持ロッド固定孔212を介して支持ベース21に固定接続されて、支持ベース21の中心線に対して対称に設置され、肘・脇両用支持ブラケット26は対応する支持ロッド22の他端に回転可能に接続され、肘・脇両用支持ブラケット26の回転軸は足踏み面121に垂直である。例示的に、本発明の実施例において、ユーザーが立って脚部揺動訓練を行いながら、肘部又は脇を2つの短冊状の肘・脇両用支持ブラケット26に支持することで、身体のバランスを維持し、立ち脚の支持負担を軽減することができる。肘・脇両用支持ブラケット26の一端は支持ロッド22の一端に回転可能に接続され、肘・脇両用支持ブラケット26を回転させることによって、2つの肘・脇両用支持ブラケット26の間の距離を調整して、異なるユーザーの肩幅に適応することを可能にし、ユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0081】
選択的に、治療及びリハビリ装置は、2つのカムロックリング23及び2つの支持調整ロッド24を更に含み、2つの支持調整ロッド24と2つの肘・脇両用支持ブラケット26は一対一に対応し、支持調整ロッド24は第3ロッド本体241及び第4ロッド本体242を含み、第3ロッド本体241の一端が対応する肘・脇両用支持ブラケット26に回転可能に接続され、第3ロッド本体241の他端が第4ロッド本体242の一端に接続され、第4ロッド本体242の他端がカムロックリング23を介して支持ロッド22の他端に回転可能に接続され、第4ロッド本体242の回転軸が足踏み面121に垂直であり、第3ロッド本体241と第4ロッド本体242は直角又は鈍角で設置され、夾角には、安定性を高めるための第2補強ウェブプレート243が設置される。例示的に、本発明の実施例において、肘・脇両用支持ブラケット26と支持ロッド22との間に折畳み棒状の支持調整ロッド24が設置される。肘・脇両用支持ブラケット26は支持ブラケットロックリング25を介して第3ロッド本体241と回転可能に接続されてロックされる。肘・脇両用支持ブラケット26が第3ロッド本体241に対して回転するように調整すると同時に、第4ロッド本体242が支持ロッド22に対して回転するように更に調整することもでき、最後にカムロックリング23によってロック固定される。肘・脇両用支持ブラケット26の調整範囲を更に拡大して、ユーザーの様々な支持のニーズに適応し、ユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0082】
例示的に、本発明の実施例において、支持ロッド22に挿入される第4ロッド本体242の深さを調整することにより、肘・脇両用支持ブラケット26の全体の高さを適応的に調整して、異なるユーザーの身長に適応することができる。
【0083】
図8に示すように、折畳み式脚揺動装置1はハウジング11、ペダル12、折畳み伸縮フレーム13、モーター14、揺動アングルフレーム15、及び下腿長さ調整フレーム16を含む。ペダル12はハウジング11に取り付けられ、ペダル12には、ユーザーが立つための足踏み面121がある。折畳み伸縮フレーム13及び揺動アングルフレーム15の両方は棒状であり、折畳み伸縮フレーム13の一端がハウジング11に接続され、折畳み伸縮フレーム13の他端が回転軸1aを介して揺動アングルフレーム15の一端にヒンジ接続され、回転軸1aは足踏み面121と平行である。モーター14は折畳み伸縮フレーム13の他端に取り付けられて回転軸1aに駆動接続され、モーター14は制御ユニットに電気的に接続される。揺動アングルフレーム15の他端は下腿長さ調整フレーム16に接続され、下腿長さ調整フレーム16には足部を支持するための足受け板165aがある。
【0084】
選択的に、図10に示すように、揺動アングルフレーム15は第1ロッド本体151及び第2ロッド本体152を含み、第1ロッド本体151の一端が下腿長さ調整フレーム16に接続され、第1ロッド本体151の他端が第2ロッド本体152の一端に接続され、第2ロッド本体152の他端が折畳み伸縮フレーム13の他端にヒンジ接続され、第1ロッド本体151と第2ロッド本体152は鈍角で設置される。例示的に、本発明の実施例において、揺動アングルフレーム15は、鈍角の夾角を有する第1ロッド本体151と第2ロッド本体152からなるように設置され、例示的に、該夾角の範囲は150°~160°であり、夾角には、安定性を高めるための第1補強ウェブプレート153が設置される。人体の上腿と下腿が常に完全に真っ直ぐでいられるのは不可能であるため、第1ロッド本体151と第2ロッド本体152を鈍角で設置することによって、人体の構造によりよくフィットし、揺動アングルフレーム15と上腿の内側及び外側との干渉を減少させ、ユーザーが訓練する際に股関節を回転軸1aの位置に最大限に近づけることができ、ユーザーの使用の快適性が向上する。
【0085】
例示的に、本発明の実施例において、折畳み式脚揺動装置1は2本の折畳み伸縮フレーム13及び2本の揺動アングルフレーム15を含み、揺動アングルフレーム15と下腿長さ調整フレーム16からなる2セットの揺動構造は、下腿長さ調整フレーム16が振り子運動を行うように共同で駆動することによって、構造の安定性が向上する。
【0086】
例示的に、本発明の実施例において、モーター14を使用して対応する揺動アングルフレーム15を駆動する方式は、安定性が悪いとの問題がある。図11に示すように、2つの折畳み伸縮フレーム13の他端と揺動アングルフレーム15とのヒンジ接続部にそれぞれ2つのギアボックス17を追加し、且つシャフトカップリング18を介して2つのギアボックス17の動力を接続することができ、シャフトカップリング18は、2つのギアボックス17の間に接続されるハウジングに設置されてもよく、回転嵌合部を隠して保護する。このとき、1つのモーター14を設置し、そのうち1つの揺動アングルフレーム15のヒンジ接続部と折畳み伸縮フレーム13のヒンジ接続部の回転軸1aを駆動するだけでよい、モーター14は動力を一方側のギアボックス17に伝達し、また、シャフトカップリング18、そして他方側のギアボックス17を介して、動力を他方側の揺動アングルフレーム15に伝達し、両側の動力を同期させて、左右二重駆動の目的を達成し、揺動アングルフレーム15の運動の安定性が高まり、シャフトカップリング18が後ろに移動し、揺動アングルフレーム15の回転中心が移動せず、このようにして、揺動アングルフレーム15の揺動軸を股関節に更に近づけることができ、揺動アングルフレーム15の軌跡を脚部の揺動軌跡にさらにフィッティングさせて、リハビリ運動過程の快適性を向上させ、脚部が前後の揺動をスムーズに行うのを確保する。
【0087】
選択的に、図9に示すように、下腿長さ調整フレーム16は、U字状パイプフレーム161、ガイドロッド164、及び第1スライダー165を含み、U字状パイプフレーム161は第1ロッド本体151の一端に取り外し可能に接続され、ガイドロッド164はU字状パイプフレーム161に設置されて第1ロッド本体151と平行であり、第1スライダー165には第1案内孔164aがあり、第1スライダー165は、U字状パイプフレーム161に摺動可能に取り付けられて、第1案内孔164aを介してガイドロッド164と係合して接続され、足受け板165aは第1スライダー165に取り付けられ、第1スライダー165にはU字状パイプフレーム161に固定接続されるためのロック機構165cが更にある。例示的に、図10に示すように、本発明の実施例において、下腿長さ調整フレーム16はU字状パイプフレーム161の両側のパイプ体を介してそれぞれ2本の揺動アングルフレーム15の第1ロッド本体151に差し込み接続される。第1スライダー165に取り付けられた足受け板165aは、ガイドロッド164の長さ方向に沿ってU字状パイプフレーム161で摺動して、身長の異なるユーザーの脚長に適応するようにU字状パイプフレーム161との相対位置を調整する。ユーザーの快適な踏み位置に調整した後に、ロック機構165cによって第1スライダー165とU字状パイプフレーム161を固定接続し、足受け板165aの位置の調整及び固定を完了する。ユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0088】
例示的に、本発明の実施例において、下腿長さ調整フレーム16は、第1固定ブロック162a、第3スライダー163b、第2固定ブロック162b、及び第2スライダー163aが更に含まれてもよい。ここで、第1固定ブロック162a、第3スライダー163b、第2固定ブロック162b、第2スライダー163a、及び第1スライダー165は、ガイドロッド164の長さ方向に沿って順に設置され、案内孔が設置されることでガイドロッド164に接続される。ここで、第1固定ブロック162a及び第2固定ブロック162bはU字状パイプフレーム161に固定接続され、第3スライダー163b及び第2スライダー163aはガイドロッド164の長さ方向に沿ってU字状パイプフレーム161に対して相対摺動を行うことができ、これにより、位置を調整してユーザーのふくらはぎの支持を実現でき、ユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0089】
図9において、折畳み式脚揺動装置1の状態は最も長い状態であり、第1スライダー165は矢印方向に摺動して、下腿の長さに適応するように調整することができ、第1スライダー165が第2スライダー163aに当接すると、第2スライダー163a及び第3スライダー163bは接続ロッドの作用下で対向して移動する。スライダー及び固定ブロックはふくらはぎを支持するものである。第1スライダー165にはロック機構165cがあり、第1スライダー165はU字状パイプフレームをユーザーの快適な位置に摺動し、ロック機構165cによってロックされる。
【0090】
例示的に、本発明の実施例において、図7図8図9に示されるように、足受け板165aと第1スライダー165を接続する受け板接続ロッド165bを設置してもよい。ここで、受け板接続ロッド165bの一端はトーションバネを介して足受け板165aに回転可能に接続され、受け板接続ロッド165bの他端は第1スライダー165とトーションバネを介して回転可能に接続され、受け板接続ロッド165bの両端の回転軸は全て回転軸1aと平行である。足受け板165aは、足裏で押されると自然に広がる。足受け板165a及び第1スライダー165は、上記の二重弾性回転軸を有するように設計されており、人体の股関節の回転中心と揺動アングルフレームの回転中心とは完全に同軸にある可能性がないため、揺動中において足部軌跡と下腿ブラケットの揺動軌跡との間にずれがある。該構造で接続された足受け板165aは、揺動中の足部軌跡に従ってリアルタイムに回転することができ、それにより軌跡の不完全な同期による足部への圧迫及び引っ張りが回避される。訓練が終了した後に、足受け板165aはトーションバネの作用下でリセットでき、ユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0091】
例示的に、本発明の実施例において、図10及び12に示すように、折畳み伸縮フレーム13は伸縮ロッド131、折畳みフレーム132及びハウジング接続ロッド133を含んでもよい。図12のA方向のビューから分かるように、伸縮ロッド131の一端は回転軸1aを介して揺動アングルフレーム15にヒンジ接続され、伸縮ロッド131の他端は棒状の折畳みフレーム132内に伸縮可能に差し込み接続される。ハウジング11にはハウジング接続ロッド133に接続された回転軸孔11aが設置され、該回転軸孔11aの軸線が回転軸1aと平行であり、ハウジング接続ロッド133の一端は前記回転軸孔11a内に回転可能に接続され、ハウジング接続ロッド133の他端は折畳みフレーム132の中部にヒンジ接続され、ハウジング接続ロッド133の他端のヒンジ軸線が回転軸1aと平行である。ハウジング11には、足踏み面121と平行である長尺孔11bが更に設置され、折畳みフレーム132の一端は接続ロッド回転軸132aを介して前記長尺孔11b内に摺動可能に取り付けられる。A、Bの2つの方向のビューを組み合わせれば分かるように、ハウジングの両側の図示位置には2つの長尺孔11bが対称に設置され、図12B方向に示すように、軸は折畳みフレームの軸筒から貫設されてハウジングの両側の長尺孔11bに通じ、折畳みフレーム132の接続ロッド回転軸132aが長尺孔11b内で摺動するように調整することによって、折畳み伸縮フレーム13全体を折り畳んでハウジング11内に水平に配置することができ、接続ロッド回転軸132a上の加圧ハンドル19によってロックして、折畳み式脚揺動装置1を折り畳んで収納でき、携帯及び保管が容易になる。
【0092】
例示的に、本発明の実施例において、図13は折畳み式脚揺動装置1の折畳み状態であり、図13に示すように、ペダル12の足踏み面121には複数のマッサージバンプ12aが等間隔に設置され、同時に、足踏み面121の両側には滑り止め突起12bが突出して設置され、ユーザーがペダル12を踏むときにマッサージと滑り止めの役割を果たし、ユーザーが安定して立つことを確保することができ、治療及びリハビリ装置の安全性及び使用の快適性が更に向上する。
【0093】
選択的に、図14に示すように、治療及びリハビリ装置は反転折畳みシート10を更に含み、反転折畳みシート10は折畳み伸縮フレーム13の他端に回転可能にヒンジ接続され、反転折畳みシート10のヒンジ軸線が回転軸1aと同軸であり、反転折畳みシート10はユーザーの臀部を支持するためのものである。例示的に、別の可能な一形態では、図15に示すように、折畳み伸縮フレーム13の他端にはヒンジ接続された反転折畳みシート10が設置される。立つことが困難なユーザーの場合に、訓練する時に回転軸1a回りに反転折畳みシート10を回転させて水平状態にし、ユーザーの臀部を補助的に支持することができ、それによりユーザーは座った姿勢で脚部の揺動訓練を行うことができ、治療及びリハビリ装置の実用性が更に向上する。
【0094】
例示的に、本発明の実施例において、正確性快適性関係データ収集ユニットは、第1センサー群61、第2センサー群62、及び第3センサー群63を含み、使用状態でのユーザーの正確性快適性関係データを収集することに用いられ、運動量データ収集ユニットは第4センサー群64を含み、使用状態でのユーザーの運動量データを収集することに用いられる。正確性快適性関係データ収集ユニット、運動量データ収集ユニットは全て制御ユニットに電気的に接続され、第1センサー群61は、運動支持ユニット上のペダル12の前方及び後方のそれぞれに設置された光電子センサーを含み、図16に示すように、光電子センサーの受信端はそれぞれ2つの送信端の上方に垂直に設置される。ユーザーが脚振り運動を行うときに、受信端が光電気信号を受信した場合、信号はユーザーに遮断されず、体幹直立状態値を0に出力し(k1=0)、受信端が光電気信号を受信しなかった場合、信号はユーザーに遮断され、体幹直立状態値を1に出力する(k1=1)。2セットの光電子センサーはそれぞれ左足と右足を検出し、両者の間の距離が実際のニーズに応じて調整されることができ、センサーは上方(垂直方向)に光電気信号を送信し、人が直立している状態の場合に、送信された信号は人体に遮断されない。人が曲がった状態の場合に、該センサーによって送信された信号が人体に遮断され、センサーは反射された信号を検出し、障害物があると判断し、更に人体が直立していないと判断し、k1=1を出力する。反射された信号が検出されないと、人体が直立状態であると表し、k1=0を出力する。直立状態の脚振りを検出するためのセンサーは4つあり、その取り付け模式図は図17の上面図に示される。人が左足で立ち、右足で脚振り動作を行うときに、左側端のセンサーによって反射された信号が検出されないと、左脚が直立していると表す。右側端のセンサーは、反射された信号があり、且つ信号が周期的に変化すると検出した場合に、右脚が脚振り運動を行っていると表す。右側端のセンサーは反射された信号を検出しないと、右脚が直立状態にあると表す。なお、センサーが送信した信号のビーム角が非常に小さい。人が前かがみになっている場合に、送信された信号は身体の斜きによって反射されることができるため、センサーに検出され、それにより人が直立状態にないと判断する。
【0095】
第1センサー群61は、折畳み式脚揺動装置1上の折畳み伸縮フレーム13の頂端回転軸1aにTOFセンサーを設置することによって実現することもでき、図18に示すように、TOFセンサーは人体の上方に検出信号を送信する。TOFセンサーは人体の上半身の部分に検出信号を送信し(送信方向が図示される)、該部分空間の被写界深度信号(TOFセンサーまでの最短距離の箇所に形成された画像との結ぶ線)を収集する。TOFセンサーが収集した被写界深度信号は地盤と垂直である場合に、人体が直立状態にあり、体幹直立状態値を0に出力し(k1=0)、収集された被写界深度信号が地盤と垂直でない場合に、上半身が曲がった状態にあり、直立していないと表し、体幹直立状態値を1に出力する(k1=1)。TOFセンサーは、主に上半身が直立しているか否かを検出するように機能するものである。上腿と下腿が直立しているか否かの検出は、同様に踏み位置に取り付けられた4つの光電子センサーによって実施できる。光電子センサーは、上腿から下に遮断物があるか否かを検出する。遮断物があると光電子センサーにより検出された場合、上腿と下腿が曲がった状態にあり、直立していないと表す。
【0096】
第2センサー群62は、下腿長さ調整フレーム16のユーザーの膝後部に対応する箇所に設置される変位センサーを含み、図16に示すように、変位センサーはユーザーの脚部と下腿長さ調整フレーム16とのフィット状態をリアルタイムに収集し、フィットする場合に脚部直立状態値を0に出力し(k2=0)、フィットしていない場合に脚部直立状態値を1に出力する(k2=1)。
【0097】
第2センサー群62がカメラによって実現される方式としては、図19に示すように、カメラを運動支持ユニットの前部に取り付け、カメラによって人の姿勢動作を識別する。制御システムはopenposeシステムによって人の姿勢動作を識別できる。人が脚振り運動を行うときに、該カメラはトレーニング者が直立状態の脚振り運動を行っているか否かを識別し、体幹直立状態値、脚部直立状態値を出力することができる。
【0098】
第3センサー群63は、図18に示すように、ユーザーの体重データをリアルタイムに収集するために、運動支持ユニットのペダルの下方に設置される重量センサーを含み、荷重支持脚の荷重軽減量フラグビットを収集する方法は、両側で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比S、又は胸部で支持する場合の支持脚の荷重減少量/体重比Nが、分類治療モデルにおける荷重支持脚の荷重軽減量Δaの範囲内にあるか否かを判断し、そうである場合にk3=0を出力し、そうでない場合にk3=1を出力することである。
【0099】
第4センサー群64は、多機能支持フレーム2の前部に設置される距離センサー及びハウジング11の側面に設置される光電子センサー(第1センサー群61と共用可能である)を含む。ユーザーが脚を振る時の運動の大きさθを測定すると、図20に示すように、運動の大きさθ=arctan(D/(H-L))であり、式中、Hがユーザーの脚部の支点から底部支持体の上面までの距離、Lが距離センサーと被遮断物との間の距離、Dが距離センサーからユーザーの脚部の支点までの投影距離である。脚振りの大きさを測定しようとする機能の場合、機器の回転軸に角度センサーを取り付けてもよく、機器の振り幅を測定し、すなわち運動の大きさθを得ることができる。ユーザーの脚振り回数を測定する場合、光電子センサーは信号の周期的な変化を検出することによって運動回数、運動頻度を記録する。
【0100】
制御ユニットは、ステージ分類治療モデルにおける脚部の補助力Fのタイプに応じてモーター14を制御して、揺動アングルフレーム15を回転駆動できるように構成される。ステージ分類治療モデルにおける脚部の補助力Fが外力である場合、モーター14は揺動アングルフレーム15を回転駆動し、脚部の補助力Fが自発的な運動力である場合、モーター14は揺動アングルフレーム15に動力を提供せず、ユーザーの脚部は揺動アングルフレーム15を回転駆動し、脚部の補助力Fが抵抗である場合、モーター14は揺動アングルフレーム15に逆動力を提供し、ユーザーは脚部運動によって抵抗を打ち勝って、揺動アングルフレーム15を回転駆動する。
【0101】
選択的に、図21に示すように、治療及びリハビリ装置は、ハウジング11に接続される多機能支持調整装置3を更に含み、多機能支持調整装置3には第1ガイドレール31があり、第1ガイドレール31は回転軸1aと平行であり、支持ベース21が第1ガイドレール31に摺動可能に接続され、折畳み式脚揺動装置1は2つのペダル12を含み、2つのペダル12は下腿長さ調整フレーム16に対して対称に配置される。例示的に、本発明の実施例において、折畳み式脚揺動装置1の両側のそれぞれに1つのペダル12を設置することによって、ユーザーは実際のニーズに応じて、左脚でペダル12上に立って支持し、下腿長さ調整フレーム16で右脚を支持し揺動訓練を行ったり、又は、右脚でペダル12上に立って支持し、下腿長さ調整フレーム16で左脚を支持し揺動訓練を行ったりすることができる。右脚の揺動訓練を行う場合、第1ガイドレール31の長さ方向に支持ベース21の位置を調整して、多機能支持フレーム2を多機能支持調整装置3に対して左側の位置に移動させて固定接続することができ、左脚の揺動訓練を行う場合、第1ガイドレール31の長さ方向に支持ベース21の位置を調整して、多機能支持フレーム2を多機能支持調整装置3に対して右側の位置に移動させて固定接続することができる。このようにすると、多機能支持フレーム2上の2つの肘・脇両用支持ブラケット26はユーザーの肘又は脇を支持しやすい位置に移動でき、治療及びリハビリ装置の実用性、及びユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0102】
例示的に、本発明の実施例において、多機能支持調整装置3には、第1ガイドレール31と垂直である第2ガイドレール32が設置されてもよく、ハウジング11は第2ガイドレール32に摺動可能に取り付けられる。ユーザーは実際のニーズに応じて第2ガイドレール32の長さ方向にハウジング11の相対位置を調整することで、折畳み式脚揺動装置1全体と多機能支持フレーム2との間の距離を調整し、立ち空間の大きさを調整し、それにより太った人や痩せた人など、さまざまな体型のユーザーの使用に適応することができ、治療及びリハビリ装置の実用性、及びユーザーの使用の快適性が更に向上する。
【0103】
図21に示すように、ユーザーの左脚が脚揺動装置でリハビリ訓練を行う場合、ユーザーの右足が右側ペダルを踏み、ユーザーが右脚の訓練に切り替えると、左足が左側のペダルを踏み、このとき、人体が左側に半身分の位置だけ移動し、そうすると、通常のアライメントに支持されるように、多機能支持フレーム2の位置を同時に調整する必要があるため、X方向の平行移動はこの問題を解決できる。X方向とY方向で連携して調整することによって、相対的な支持位置を変更させることできるだけでなく、Y方向に移動すると、ユーザーの立ち空間を増加したり、減少したりすることができ、そのため、多機能支持調整装置3は、身長や体重が異なるユーザーのニーズに適用でき、装置の利用可能性が大幅に向上する。
【0104】
図22に示すように、端末支持フレーム4は直線状パイプフレーム41、U字状の回転パイプフレーム42及び自在調整ブラケット44を含み、直線状パイプフレーム41は足踏み面121に垂直であり、且つ一端が折畳み式脚揺動装置の多機能支持調整装置3に固定接続され、直線状パイプフレーム41の他端はU字状の回転パイプフレーム42に回転可能に接続され、U字状の回転パイプフレーム42の他端は自在調整ブラケット44に回転可能に接続され、U字状の回転パイプフレーム42には、装置のリモコンを収納するためのリモコン取付台43が設置され、自在調整ブラケット44の他端はディスプレイ5を支持するためのものである。
【0105】
ユーザーが該治療及びリハビリ装置を使用してリハビリ訓練を行う必要がある場合、折畳み式脚揺動装置1のペダル12の足踏み面121上に片脚が直立して立ち、リハビリ訓練が必要なもう1つの脚を揺動アングルフレーム15と下腿長さ調整フレーム16からなる揺動構造に固定し、もう1つの脚の足部は、支持及び位置決めのために足受け板165aを踏んでもよい。ユーザーが立ちながら、身体のバランスを確保し、立っている脚の支持負担を軽減するために、肘部又は脇を多機能支持フレーム2に支持してもよい。その後、ユーザーは自らの力を頼んで、脚部と固定された下腿長さ調整フレーム16と揺動アングルフレーム15とを、折畳み伸縮フレーム13に対して回転軸1aの周りに共に振り子運動させることができ、又は、制御ユニットによって予め設定されたプログラムに従ってモーター14を制御し、モーター14を利用して下腿長さ調整フレーム16と揺動アングルフレーム15とを揺動させて、リハビリ訓練を行うことができる。訓練しながら、ペダル12に設置された第1センサー群61、第2センサー群62、第3センサー群63は、快適な支持高さ、支持脚の荷重減少量、体幹直立状態値、及び脚部直立状態値を含むユーザーの正確性快適性関係データを収集できる。ハウジング11に設置された第4センサー群64は、脚振り運動の運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを含むユーザーの運動量データを収集し、正確性快適性関係データ及び運動量データを制御ユニットに送信し、収集して分析することができる。制御ユニット中の治療過程制御モジュールは、正確性快適性関係判断命令に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出し、前記運動量収集ユニットにより収集された運動回数、運動頻度、及び運動の大きさを分類治療モデルの対応値とマッチングし、マッチング結果に基づいてフィードバック情報記憶モジュールにおける対応するフィードバック命令を呼び出して、モーター14が揺動アングルフレーム15を駆動する回転数及び頻度を制御し、脚部に用いられる揺動速度及び揺動の大きさが適切な範囲内にあるように確保し、治療及びリハビリ効果を向上させる。
【0106】
制御ユニットが第1センサー群61により収集された正確性快適性関係データを受信すると、正確性快適性関係分析モジュールによって、リアルタイムに収集された正確性快適性関係データを正確性快適性関係分析モデルに入力し、ユーザーの姿勢情報をリアルタイムに判断して、正確性快適性関係判断命令を出力し、ユーザーの正確性快適性関係が不合格である場合に同時に不合格フラグビットを出力してもよい。最終的に、音声、又はビデオ、又は触覚情報を通じてユーザーに通知し、ユーザーに標準的な身体姿勢に調整させて、治療及びリハビリ効果を確保する。
【0107】
上記のリハビリ装置に適用される実施例は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明の実施形態は上記実施例に制限されず、本発明の思想の主旨及び原理から逸脱することなく行われた変更、修飾、置換、組合せ、及び簡略化はいずれも同等の置換であり、本発明の保護範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0108】
1、折畳み式脚揺動装置
1a、回転軸
11、ハウジング
11a、回転軸孔
11b、長尺孔
12、ペダル
12a、マッサージバンプ
12b、滑り止め突起
13、折畳み伸縮フレーム
14、モーター
15、揺動アングルフレーム
16、下腿長さ調整フレーム
17、ギアボックス
18、シャフトカップリング
19、加圧ハンドル
121、足踏み面
131、伸縮ロッド
132、折畳みフレーム
132a、接続ロッド回転軸
133、ハウジング接続ロッド
151、第1ロッド本体
152、第2ロッド本体
153、第1補強ウェブプレート
161、U字状パイプフレーム
162a、第1固定ブロック
162b、第2固定ブロック
163a、第2スライダー
163b、第3スライダー
164、ガイドロッド
165、第1スライダー
165a、足受け板
165b、受け板接続ロッド
165c、ロック機構
164a、第1案内孔
2、多機能支持フレーム
21、支持ベース
22、支持ロッド
23、カムロックリング
24、支持調整ロッド
25、支持ブラケットロックリング
26、肘・脇両用支持ブラケット
211、ガイドレール取り付け固定孔
212、支持ロッド固定孔
241、第3ロッド本体
242、第4ロッド本体
243、第2補強ウェブプレート
3、多機能支持調整装置
31、第1ガイドレール
32、第2ガイドレール
4、端末支持フレーム
41、直線状パイプフレーム
42、U字状の回転パイプフレーム
43、リモコン取付台
44、自在調整ブラケット
5、ディスプレイ
61、第1センサー群
62、第2センサー群
63、第3センサー群
64、第4センサー群
10、反転折畳みシート
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
【国際調査報告】