(57)【要約】場所上の重量支持のモニタリングで使用するための力センサーシステム。該力センサーシステム（１００）は足センサー（１０１）、手掌力センサー（３０１）そして膝力センサー（２０１）の少なくとも１つを有する。該足力センサー（１０１）は空気又は液体で満たされる複数の膨張可能なポケット（１０１ａ、１０１ｂ）を有する柔軟なインソール（１０１）を備える。該手掌力センサー（３０１）及び膝力センサー（２０１）は各々、それぞれ手掌及び膝の周りに着用されるべきラップを有する。各ラップはポケットを有する。各ポケットはチューブ（１０２ａ、ｂ、２０２，３０２）に接続され、該チューブは、今度は、該ポケットから遠隔の圧力センサー（１０４ａ，ｂ、２０４，３０４）及びコネクターカップリング（１０３ａ，ｂ、ｃ、ｄ、２０３ａ、ｂ、３０３ａ，ｂ）に接続される。各カップリング（１０３ａ，ｂ，ｃ，ｄ、２０３ａ，ｂ、３０３ａ，ｂ）は弁を含む。該弁は各膨張可能なポケットの膨張及び収縮を可能にするよう開く。該圧力センサー（１０４ａ，ｂ、２０４，３０４）は該膨張可能なポケットの各々内の空気又は液体圧力を測定し、対応する圧力信号を適当な出力信号に変換する。
2005532138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体上の場所に於ける重量支持のモニタリングで使用するための力センサーシステムに於いて、
空気又は液体で膨張させられる複数の独立で重なり合わないポケットを具備しており、前記ポケットは前記場所に又は前記場所の近くに置かれた少なくとも１つの柔軟なポーチの内部を形成しており、該システムは又、
複数のチューブを具備しており、少なくとも１本のチューブは該ポーチからの遠隔の場所との間で、該ポケットの各々内へのそして該ポケットの各々からの空気又は液体の流れを可能にしており、そして該システムは更に、
前記チューブを通して前記ポケットに接続され、該ポーチから遠隔の複数の圧力センサーを具備しており、各圧力センサーは少なくとも１つのポケットに印加された圧力を検出するよう配置されていることを特徴とする該システム。
【請求項２】
更に、前記チューブを通して前記ポケットに接続され、前記ポケットから遠隔の複数の弁を具備しており、前記弁は前記ポケットの膨張及び収縮を許容するよう開き、前記ポケットの閉じたシステム動作を許容するよう閉じることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの柔軟なポーチは靴内部に着用された柔軟なインソールと、膝の周りに着用された柔軟なラップと、そして手掌の周りに着用された柔軟なラップと、の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの柔軟なポーチは織物シートの２枚の外層を有し、前記シートの外層はシーリングエージェントを用いて溶接パターンとまるよう一緒に溶接されることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項５】
前記織物シートの外層が織物ベースとポリウレタンコーテイングとを有することを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項６】
前記織物シートの外層が織物ベースとポリ塩化ビニルコーテイングとを有することを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項７】
前記溶接パターンが
各ポケットの周辺の周りの溶接と、そして
各ポケットの中心から始まる楕円形溶接の同心円の溶接とを含むことを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項８】
前記溶接パターンが
各ポケットの周辺の周りの溶接と、
楕円形溶接の平行な行の溶接とを含むことを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項９】
前記シーリングエージェントがアールエフ−溶接及び超音波シールの１つを含むことを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項１０】
該柔軟なインソールが該インソールのヒール領域内の第１の膨張可能なポケットと該インソールの前足領域内の第２の膨張可能なポケットとを有することを特徴とする請求項３のシステム。
【請求項１１】
膝の周りに着用される該柔軟なラップが該膝関節の前面上に該ラップを堅く取り付けるために２枚の粘着性ストリップを有することを特徴とする請求項３のシステム。
【請求項１２】
手掌の周りに着用される該柔軟なラップが母指球及び子指球の周りに該ラップを堅く取り付けるために２枚のストラップとラッチとを有することを特徴とする請求項３のシステム。
【請求項１３】
前記ポケットが半透明のフイルムの少なくとも２層を備えることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１４】
各圧力センサーが受けた圧力信号を該場所上の重量支持を表す電気出力信号に変換することを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１５】
該電気出力信号が重量支持バイオフイードバックシステム及び電気刺激システムの１つの取り付けられた制御ユニットへの入力信号であることを特徴とする請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記重量支持バイオフイードバックシステムが該入力信号に応答して該場所へのフイードバックを発生することを特徴とする請求項１５のシステム。
【請求項１７】
前記電気刺激システムが、足の歩行サイクルの特定段階を識別し、電子的装具を賦活するために前記入力信号を使うことを特徴とする請求項１５のシステム。
【請求項１８】
電子的装具の制御で使うための足刺激システムに於いて、該システムが、
それぞれヒール領域及び前足領域に位置付けられた少なくとも２つの膨張可能なポケットを備え靴内部に着用される柔軟なインソールを具備しており、前記ポケットは前記柔軟なインソールの内部を形成しそして空気又は液体で膨張させられており、該システムは又、
前記インソールから遠隔の場所との間で、前記それぞれのポケットの中への及び該ポケットからの、空気又は液体の流れを可能にする少なくとも２本のチューブと、そして
前記それぞれのチューブを通して前記それぞれのポケットに接続され前記インソールから遠隔の少なくとも２つの圧力センサーと、を具備しており、前記圧力センサーは前記膨張可能なポケットに印加される圧力を検出し、圧力信号を電気出力信号に変換するよう配置されていることを特徴とする該システム。
【請求項１９】
更に、前記チューブを通して前記膨張可能なポケットに接続され前記インソールから遠隔の少なくとも２つの弁を具備しており、前記弁は前記膨張可能なポケットの膨張及び収縮を可能にするよう開き、前記膨張可能なポケットの閉じたシステム動作を可能にするよう閉じることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２０】
該膨張可能なポケットが該インソール及び該チューブを接続する延長部を含むことを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２１】
更に、
足に刺激を送る刺激装置と、そして
入力信号として前記圧力センサーから前記電気出力信号を受ける制御器とを具備しており、前記制御器は該ヒール圧力センサーからの入力信号に応答して第１筋肉グループへ刺激を送るよう前記刺激装置を賦活し、該前足圧力センサーからの入力信号に応答して第２筋肉グループへ刺激を送るよう前記刺激装置を賦活することを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２２】
前記刺激装置による前記刺激の程度が前記圧力センサーにより得られた圧力測定値に比例することを特徴とする請求項２１のシステム。
【請求項２３】
前記刺激装置による前記刺激の程度がユーザーにより予め選択された定数であることを特徴とする請求項２１のシステム。
【請求項２４】
前記第１筋肉グループが前頸骨筋であることを特徴とする請求項２１のシステム。
【請求項２５】
前記第２筋肉グループが後頸骨筋であることを特徴とする請求項２１のシステム。
【請求項２６】
重量支持バイオフイードバックリハビリテーションシステムで使うための手掌力センサーに於いて、該センサーが
該手掌上に位置付けられた膨張可能なポケットを備え手の周りに着用される少なくとも１枚の柔軟なラップを具備しており、前記ポケットは前記柔軟なラップの内部を形成しておりそして空気又は液体で膨張させられており、該センサーは又、
前記ラップから遠隔の場所との間で、前記ポケット内への及び前記ポケットからの、空気又は液体の流れを可能にする少なくとも１本のチューブと、そして
前記チューブを通して前記ポケットに接続され前記ラップから遠隔の少なくとも１つの圧力センサーとを具備しており、前記圧力センサーは前記膨張可能なポケットに印加される圧力を検出するようそして圧力信号を電気出力信号に変換するよう配置されていることを特徴とする該センサー。
【請求項２７】
更に、前記チューブを通して前記膨張可能なポケットに接続され前記ラップから遠隔の少なくとも１つの弁を具備しており、前記弁が前記膨張可能なポケットの膨張及び収縮を可能にするよう開き、前記膨張可能なポケットの閉じたシステム動作を可能にするよう閉じることを特徴とする請求項２６のシステム。
【請求項２８】
更に、入力信号として前記圧力センサーからの前記電気出力信号を受ける重量支持バイオフイードバックシステムの制御器を具備しており、前記制御器が該入力信号に応答して該手掌に基づくフイードバックを発生することを特徴とする請求項２６のシステム。
【請求項２９】
前記ラップが更に母指球及び子指球の周りに該ラップを堅く取り付けるためのバンドを備えることを特徴とする請求項２６のシステム。
【請求項３０】
重量支持バイオフイードバックリハビリテーションシステムで使うための膝刺激システムに於いて、該システムが
該膝上に位置付けられた膨張可能なポケットを備え、膝の周りに着用される少なくとも１枚の柔軟なラップを具備しており、前記ポケットは前記柔軟なラップの内部を形成しておりそして空気又は液体で膨張させられており、該システムは又、
前記ラップから遠隔の場所との間で、前記ポケット内への及び前記ポケットからの、空気又は液体の流れを可能にする少なくとも１本のチューブと、そして
前記チューブを通して前記ポケットに接続され前記ラップから遠隔の少なくとも１つの圧力センサーとを具備しており、前記圧力センサーは前記膨張可能なポケットに印加された圧力を検出するようそして圧力信号を電気出力信号に変換するよう配置されていることを特徴とする該システム。
【請求項３１】
更に、前記チューブを通して前記膨張可能なポケットに接続され前記ラップから遠隔の少なくとも１つの弁を具備しており、前記弁は前記膨張可能なポケットの膨張及び収縮を可能にするよう開き、前記膨張可能なポケットの閉じたシステム動作を可能にするよう閉じることを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３２】
更に、入力信号として前記圧力センサーからの前記電気出力信号を受ける重量支持バイオフイードバックシステムの制御器を具備しており、前記制御器は該入力信号に応答して該膝に基づくフイードバックを発生することを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３３】
前記柔軟なラップが膝関節の前面上に該ラップを堅く取り付けるための２枚のバンドを備えることを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３４】
足の種々の領域からの力測定値に応答して種々の筋肉グループの刺激を賦活する方法に於いて、該方法が
空気又は液体で少なくとも２つのポケットを膨張させる過程を具備しており、前記ポケットは靴内部に着用されるべき柔軟なインソールの内部を形成しており、前記ポケットは足のヒール及び前足領域内にそれぞれ配置されており、該方法は又、
該空気又は液体の圧力を前記インソールから遠隔の場所で測定することにより前記ポケットに印加された力を検出する過程と、
前記圧力測定値を電気出力信号に変換する過程と、
該ヒール領域からの電気出力信号に応答して第１筋肉グループの刺激を賦活する過程と、そして
該前足領域からの電気出力信号に応答して第２筋肉グループの刺激を賦活する過程とを具備することを特徴とする該方法。
【請求項３５】
前記第１筋肉グループが前頸骨筋であることを特徴とする請求項３４の方法。
【請求項３６】
前記第２筋肉グループが後頸骨筋であることを特徴とする請求項３４の方法。
【請求項３７】
前記第１及び第２筋肉グループの前記刺激の程度が対応するポケットに印加された力に比例することを特徴とする請求項３４の方法。
【請求項３８】
前記第１及び第２筋肉グループの前記刺激の程度がユーザーにより予め選択された定数であることを特徴とする請求項３４の方法。
【請求項３９】
力測定値に応答してバイオフイードバックを発生する方法に於いて、該方法が、
空気又は液体で複数のポケットを膨張させる過程を具備しており、前記ポケットは少なくとも１つの柔軟なポーチの内部を形成しており、該方法は又、
該空気又は液体の圧力を該ポーチから遠隔の場所で測定することにより前記ポケットに印加される力を検出する過程と、
前記圧力測定値を電気出力信号に変換する過程と、そして
電気出力信号に応答して複数の筋肉グループの刺激を賦活する過程とを具備しており、各筋肉グループは前記ポケットのそれぞれの１つの圧力測定値に対応する電気出力信号に応答して刺激されることを特徴とする該方法。
【請求項４０】
前記柔軟なポーチは靴内部に着用された柔軟なインソール、手掌の周りに着用された柔軟なラップそして膝の周りに着用された柔軟なラップの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は足（ｆｏｏｔ）、膝（ｋｎｅｅ）、そして手掌（ｐａｌｍ）の様な種々の身体領域上の重量支持（ｗｅｉｇｈｔ  ｂｅａｒｉｎｇ）又は時間的パラメーター（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）をモニターするのに好適な人間工学的に設計された力センサーシステムに関する。該センサーシステムは、重量支持バイオフィードバックシステム（ｗｅｉｇｈｔ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｂｉｏｆｅｅｄｂａｃｋ  ｓｙｓｔｅｍ）又は機能的電気刺激システム（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）で使われてもよい。該足センサーシステム（ｆｏｏｔ  ｓｅｎｓｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ）は神経学的（ｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃ）、整形外科学的（ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ）又は小児科学的（ｐｅｄｉａｔｒｉｃ）な歩行リハビリテーション（ｇａｉｔ  ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ）用の重量支持プログラムを含む携帯用制御ユニットに接続されてもよくそして／又は動的歩行パターンを正常化するよう下脚筋肉を制御するための２チャンネル腓骨刺激装置（ｐｅｒｏｎｅａｌ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）と連携して使用されてもよい。他方、膝及び手掌センサーシステムは神経学的及び小児科学的負傷（ｉｎｊｕｒｉｅｓ）の身体的刺激での、又は電子的装具（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｏｒｔｈｏｓｉｓ）を制御するための、重量支持フイードバックシステムで使用されてもよい。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中（ｓｔｒｏｋｅ）は中高年者（ｔｈｅ  ｅｌｄｅｒｌｙ）での障害（ｄｉｓａｂｉｌｉｔｙ）の主な原因であり、若い成人の障害の重要な源である。毎年７００、０００人より人の脳卒中が起こり、広がりは約３百万人に及んでいる。脳卒中は５０才より下では普通ではないが、脳卒中の発生は５５才以後は１０才毎に２倍になる。全部の脳卒中生き残り者（ｓｔｒｏｋｅ  ｓｕｒｖｉｖｏｒｓ）の約３分の１は重要な残留障害を有し、より年輩の個人はより遅い機能回復を経験するのが一般的である。脳卒中に付随する経済的重荷は毎年の健康介護費用及び生産性損失で約３兆円｛３００億ドル（＄３０  ｂｉｌｌｉｏｎ）｝より多いと見積もられ、それは脳卒中を米国の最も高価な疾患の１つにしている（非特許文献１参照）。
【０００３】
脳卒中による片側不全麻痺（ｈｅｍｉｐａｒｅｓｉｓ）は屡々痙攣性尖足（ｓｐａｓｔｉｃ  ｄｒｏｐ−ｆｏｏｔ）になる｛すなわち、影響された側の足の背屈する能力（ａｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｄｏｒｓｉｆｌｅｘ  ｔｈｅ  ｆｏｏｔ）の損失｝。痙攣性尖足を操作する１つの取り組みは、歩行の振り位相（ｓｗｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）でそれが引きずる（ｄｒａｇｇｉｎｇ）ことを防止するために足を中立位置に保持する、関節足装具（ａｎｋｅｌ  ｆｏｏｔ  ｏｒｔｈｏｓｉｓ）｛エイエフオー（ＡＦＯ）｝の処方である。代わりの取り組みは足背及び足底屈筋の積極的刺激（ａｃｔｉｖｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｄｏｒｓｉ  ａｎｄ  ｐｌａｎｔａｒ  ｆｌｅｘｏｒｓ）である。
【０００４】
片麻痺（ｈｅｍｉｐｌｅｇｉａ）での痙攣性尖足の矯正用の電気刺激は１９６１年にリバーソン（Ｌｉｂｅｒｓｏｎ）と協力者により初めて適用された（非特許文献２参照）。表面電極が腓骨（ｆｉｂｕｌａ）の頭の腓骨神経（ｐｅｒｏｎｅａｌ  ｎｅｒｖｅ）上に付けられる。腰の周りに着用された刺激装置は影響を受けた肢（ｌｉｍｂ）の靴のヒール内の足スイッチ（ｆｏｏｔｓｗｉｔｃｈ）で制御された。患者がステップを行うためにそのヒールを上げると、該刺激装置は賦活される。該ヒールが大地に触れると刺激は停止される。このシステム、腓骨刺激装置（ｐｅｒｏｎｅａｌ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）｛ピーエス（ＰＳ）｝は歩行の振り位相中該足の背屈（ｄｏｒｓｉｆｌｅｘｉｏｎ）と外転（ｅｖｅｒｓｉｏｎ）を生じる（非特許文献３参照）。このシステム及び他の電気刺激システムは、足の領域又は複数領域に力が印加されるつつある時を精確に検出しそしてどれだけの力の大きさかを測定するためにセンサーシステムに依存している。
【０００５】
足の上の力を測定するために現在使われている多数のインソール足力検出デバイス（ｉｎｓｏｌｅ  ｆｏｏｔ  ｆｏｒｃｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）がある。例えば、特許文献１は、或るしきい値レベルの力が該インソール上に課された後閉じる多数の電気スイッチを組み込んだ柔軟な力検出インソールを開示している。特許文献２は複数の交叉電極を用いる力検出デバイスを開示している。該電極は各交叉点で、力がその交叉位置の該インソールに印加されると閉じる開路スイッチ（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｓｗｉｔｃｈ）として作用する。２つの電極間の抵抗は印加される力の量で変化する。特許文献３は柔軟な力センサーであるが、開路（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ）として作用し、該センサーへの力の印加で閉じそして力の量で変化する抵抗を有する該柔軟な力センサーを開示している。
【０００６】
全ての公知の足力測定デバイスは機械的力を適当な信号媒体（ｓｕｉｔａｂｌｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｍｅｄｉｕｍ）、通常は電気信号に変換するよう機能する。結果として、該デバイスは機械的力の変化を電気信号の変化に変換するため使われるセンサーの種類により簡便に分類（ｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄ）され得る。これらの種類のセンサーは、スイッチ、機械的変形（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に応答するストレインゲージ（ｓｔｒａｉｎ  ｇａｕｇｅ）センサー、単一の直接の電子的力センサー、ランダムな間隔を有する多数の直接の電子的力センサーそして規則的間隔を有する多数の直接の電子的力センサーを含む。電線の又はリボン型のストレインゲージの使用に依り着用者の足を支える構造要素の機械的変形を測定するセンサーは重量を精確に測定するが、それらは又それらの嵩張りと重量のために不利である。
【０００７】
オー（Ａｕ）への特許である特許文献４で開示された多数の直接の電子的力センサーシステムは個別センサーが該足に取り付けられた場合のみ力を測定する。該測定が該足に印加された合計力を計算するため使われ、種々に隔てられるならば、各センサーの寄与範囲は印加された合計の力から必要な計算をして活かされねばならない。このシステムは各センサーの相対位置が該センサーが使われる各人用に別々に決定されねばならない点で不利である。この問題は、該センサーが規則的に隔てられた、マネス他（Ｍａｎｅｓｓ  ｅｔ  ａｌ．）への特許である特許文献５，６，そして２で開示された多数の直接の電子的力センサー、により解決される。各センサーの相対位置は固定されているので、各センサーの配置の数学的位置は容易に恒久的コンピュータデータベースの部分に成り得る。これらのセンサー配列（ｓｅｎｓｏｒ  ａｒｒａｙｓ）は非常に薄く非常に軽重量であるが、それらはリンクル（ｗｒｉｎｋｌｉｎｇ）すること無しでは複合的曲線の面に適合出来ない。この様なリンクルした又は折り畳まれた（ｆｏｌｄｅｄ）薄いフイルムセンサー配列は誤った結果をもたらすであろう。例えば、もしセンサー配列が折り畳まれるので２つの別々のセンサーが、１つがもう１つの上に、位置付けられるなら、それらは共に同じ力を測定する。これは明らかな誤りである。又折り畳まれたセンサー配列は該折り畳みのみで電気信号を作り、もう１つの明らかな誤りをもたらす。折り畳み又はリンクルは該センサー配列を厳しい疲労応力（ｆａｔｉｇｕｅ  ｓｔｒｅｓｓ）に供し、それは早期のそして突然の破損に導き得る。
【０００８】
ブレンデンブレクト他（Ｖｒｅｎｄｅｎｂｒｅｇｔ  ｅｔ  ａｌ．）へ発行された特許である特許文献７は母指球（ｂａｌｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｏｏｔ）の下の靴のソール内に配置された空気で満たされた室を使って脚筋肉（ｌｅｇ  ｍｕｓｃｌｅｓ）を電気的に刺激する装置と方法を開示している。該室は空気チャンネル又は細いホースとダイアフラムとを通してヒール内に配置されたマイクロスイッチと接続されている。該スイッチは正常な歩行パターンと同期して電気的パルス発生器を賦活する。
【０００９】
サイプ（Ｓｉｐｅ）に発行された特許である特許文献８は円形断面を有する連続の、弾性のあるチューブである流体で満たされた室を備えるセンサーを開示している。該チューブはスポンジゴムフットパッド（ｓｐｏｎｇｅ  ｒｕｂｂｅｒ  ｆｏｏｔｐａｄ  ）内部で患者の足のヒール及びソールの下でコイル化されている。該フットパッド（ｆｏｏｔｐａｄ）はゴムコートされた織物の様な、柔軟で、寸法的に安定な材料の粘着性シート間にある。該フットパッドはその肢（ｌｉｍｂ）上に置かれた合計負荷を測定せず、何故ならばその負荷の１部分はスポンジゴムパッドで支持され、該チューブは該足の全部分の直接下にはないからである。
【００１０】
ノット他（Ｋｎｏｔｔｓ  ｅｔ  ａｌ．）へ発行された特許である特許文献９は患者の足で支持される全体負荷を支える単一の流体で満たされた足底室（ｐｌａｎｔａｒ  ｃｈａｍｂｅｒ）を開示している。該足底室は遠隔の圧力検出デバイスに接続されており、該デバイスは該単一の流体で満たされた足底室により送信される圧力変化に応答する。ノット他により開示された該検出デバイスは足の上の力の精確な測定を提供し、何故ならば該遠隔の圧力センサーは該インソール内に位置付けられず、従って電気的接触不良（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｆａｉｌｕｒｅ）の問題をこうむらないからである。
【００１１】
ノット他により開示された該検出デバイスは足の上の力の精確な測定を提供するが、それは単一の力測定を提供するため使われる唯１つの室しか含まない。しかしながら足のリハビリテーションの過程では、例えば、ヒール領域（ｈｅｅｌ  ｒｅｇｉｏｎ）とトー領域（ｔｏｅ  ｒｅｇｉｏｎ）の様に、足の上の複数の場所から力測定値を得ることが望ましいことが多い。プアイフアー（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ）への特許である特許文献１０はインソール内に配置された２つのユニット、ヒールユニットとトーユニット、に接続された遠隔の変位測定デバイスを開示している。該ユニットはその上に置かれた負荷の量により曲がり（ｄｅｆｌｅｃｔ）、それらの容積を変える。該変位測定デバイスは、何時該ユニット上の予め決められた負荷に到達したかを指示するため電気警報で合図する。該変位測定デバイスは、例えば、該ヒール及びトーの両ユニットからの組み合わされた合計変位を測定するベロー（ｂｅｌｌｏｗｓ）の様な単一センサーから成る。
【００１２】
プアイフアーにより開示された検出デバイスは足の２つの領域の精確な単一測定を提供するが、それは累積単一測定値（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  ｓｉｎｇｌｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を得るため使われる１つの検出デバイスしか含んでいない。足の複数の領域上で累積の力を測定するのに加えて、各々が該足の異なる場所からの、複数の測定値を得て、比較することも又望ましい。加えて、該インソールから遠隔のセンサーを用いてこの様な測定値を得ることが望ましい。インソール内のセンサーは電気的接触不良の問題をこうむり、足の不器用な置き方又は態度（ｐｏｓｔｕｒｅ）はインソールセンサーの賦活に失敗することに帰着するかも知れない。現在のインソール内の電子部品はインソールの寸法を増大させ、まめ（ｂｌｉｓｔｅｒｓ）及び皮膚炎症（ｓｋｉｎ  ｉｒｒｉｔａｔｉｏｎ）を引き起こし、嵩張るインソールを装着するのに充分大きい増大した寸法の靴を患者に買わせることが多い。かくして複数の領域からの測定値を得て比較するために複数の遠隔センサーを使う力検出システムのニーヅが当該技術に存在する。
【特許文献１】米国特許第４、７４５、９３０号明細書
【特許文献２】米国特許第５、０３３、２９１号明細書
【特許文献３】米国特許第４、４２６、８８４号明細書
【特許文献４】米国特許第４、８１３、４３６号明細書
【特許文献５】米国特許第４、７３４、０３４号明細書
【特許文献６】米国特許第４、８５６、９９３号明細書
【特許文献７】米国特許第３、８８１、４９６号明細書
【特許文献８】米国特許第３、９７４、４９１号明細書
【特許文献９】米国特許第５、１０７、８５４号明細書
【特許文献１０】米国特許第３、７９１、３７５号明細書
【非特許文献１】Ｃｈａｅ  ｅｔ  ａｌ．、Ｎｅｕｒｏｍｕｓｃｕｌａｒ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍｏｔｏｒ  Ｒｅｌｅａｒｎｉｎｇ  ｉｎ  Ｈｅｍｉｐｌｅｇｉａ．  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、１１：２７９−２９７、１９９９
【非特許文献２】Ｌｉｂｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｈｒａｐｙ、Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｏｎｅａｌ  Ｎｅｒｖｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ｐｈａｓｅ  ｏｆ  Ｇａｉｔ  ｏｆ  Ｈｅｍｉｐｌｅｇｉｃ  Ｐａｔｉｅｎｔｓ．Ａｒｃｈ  Ｐｈｙｓ  Ｍｅｄ  Ｒｅｈａｂ、４２：１０１−１０５、１９６１
【非特許文献３】Ｇｒａｎａｔ  ｅｔ  ａｌ．Ｐｅｒｏｎｅａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｐａｓｔｉｃ  Ｄｒｏｐ  Ｆｏｏｔ  ｉｎ  Ｈｅｍｉｐｌｅｇｉａ．Ａｒｃｈ  Ｐｈｙｓ  Ｍｅｄ  Ｒｅｈａｂ、７７：１９−２４、１９９６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は重量をモニターし、電子的装具を賦活するための人間工学的に設計された力システムである。該システムは身体の種々の部分周りの負荷を測定する３つの独立空圧部品（ｉｎｄｅｐｅｄｅｎｔ  ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を有する。第１部品は靴内部に着用される膨張可能な足センサーシステム（Ｆｏｏｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ）｛エフエフエス（ＦＳＳ）｝である。第２部品は膝関節（ｋｎｅｅ  ｊｏｉｎｔ）の前側面（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ａｓｐｅｃｔ）上に着用される膨張可能な膝力システム（Ｋｎｅｅ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）｛ケーエフエス（ＫＦＳ）｝である。第３部品は母指球（ｔｈｅｎａｒ）及び小指球（ｈｙｐｏｔｈｅｎａｒ）の周りで手の上に着用される膨張可能な手掌力システム（Ｐａｌｍ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）｛ピーエフエス（ＰＦＳ）｝である。該全部品は、重量支持（ｗｅｉｇｈｔ  ｂｅａｒｉｎｇ）｛ダブリュービー（ＷＢ）｝治療（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）時手掌、膝そして下脚の正しい負荷（ｃｏｒｒｅｃｔ  ｌｏａｄ）を測定することによる神経発達治療（Ｎｅｕｒｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）｛エヌデーテー（ＮＤＴ）｝又は他の取り組みに依り神経学的リハビリテーションの質を修正し改良するため使われる。
【００１４】
足センサーシステム（ＦＳＳ）は靴の内部に着用する柔軟なインソール含む。該インソールは少なくとも２つのポケット（ｐｏｃｋｅｔｓ）を有し、それらは空気で膨張させられるか又は液体で満たされる。各ポケットはチューブに接続されるが、該チューブは今度は該インソールから遠隔のコネクターカップリング（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）及び圧力センサーに接続される。各カップリングは弁を有する。該弁は各ポケット内への又は各ポケットからの、空気又は液体の流れを可能にするため開く。該弁は又各ポケット内への又は各ポケットからの、空気又は液体の流れを阻止するため閉じる。該圧力センサーは該インソール内の該ポケットの各々内の空気又は液体圧力を測定し、対応する機械的力を適当な信号媒体、通常は電気信号に変換する。１実施例では、該インソールはヒール領域内に第１空気又は液体ポケットを前足領域（ｆｏｒｅｆｏｏｔ  ｒｅｇｉｏｎ）内に第２空気又は液体ポケットを含む。もう１つの好ましい実施例では、インソールは該ヒール領域内に第１空気又は液体ポケットをそして該前足領域内に複数の空気又は液体ポケットを含む。かくして本発明は尖足（ｄｒｏｐ  ｆｏｏｔ）を制御し歩行パターン（ｇａｉｔ  ｐａｔｔｅｒｎ）を正常化するために足の種々の領域上での重量支持の精確な実時間モニタリングと、機能的電気刺激（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）｛エフイーエス（ＦＥＳ）｝システムの賦活と、を提供する。
【００１５】
その人間工学的設計は歩行サイクル時の重量の動的変化に適合する。これはモーター賦活時の優れた快適性と高い歩行特性に寄与する。該足センサーは歩行サイクルの種々の部分時に治療用及び機能用に使うために足背屈筋（ｄｏｒｓｉ  ｆｌｅｘｏｒｓ）及び足底屈筋（ｐｌａｎｔａｒ  ｆｌｅｘｏｒｓ）を賦活するよう電子的装具内に集積化される。該足センサーは圧力測定値に基づくオン及びオフ位置を有するスイッチとして又は負荷モニターとして該電子装具を賦活出来てそれは賦活のタイミングを改善することが出来る。専用化された治療の有効性と該デバイスの美的及び人間工学的設計とに組み合わされた速く簡単な設定手順は該足センサーの使用での高い適合速度（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  ｒａｔｅ）に帰着する。
【００１６】
該膝力システム（ケーエフエス）は空気又は液体で膨張させられてもよい少なくとも１つのポケットを有する。該ポケットはチューブに接続され、該チューブは今度は該ケーエフエスから遠隔の圧力センサー及びコネクターカップリングに接続される。該圧力センサーは該ケーエフエス内のポケット内の空気又は液体圧力を測定し、対応する機械的力を適当な信号媒体、通常は電気信号に変換する。かくして本発明は該膝の種々の場所上の重量支持の精確な実時間モニタリングを提供する。
【００１７】
該ケーエフエスは神経学的リハビリテーション中クリニックス内で使用される。リハビリテーション中の機能的運動（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｅｘｅｒｃｉｓｅ）は正常な発達段階に基づき、半ひざまずき（ｈａｌｆ  ｋｎｅｅｌｉｎｇ）位置と、這うこと（ｃｒａｗｌｉｎｇ）及び４つ足（ｑｕａｄｒｕｐｅｄ）から座り及び立ち（ｓｉｔｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｓｔａｎｄｉｎｇ）へ移行（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ）することの練習と、から成り、それらは基本であり重要な運動である。
【００１８】
該手掌力システム（ピーエフエス）は空気又は液体で膨張させられてもよい少なくとも１つのポケットを含む。該ポケットはチューブに接続され、該チューブは今度は該ピーエフエスから遠隔の空気圧センサー及びコネクターカップリングに接続される。該圧力センサーは該ピーエフエス内のポケット内の空気又は液体の圧力を測定し、対応する機械的力を適当な信号媒体、通常は電気信号に変換する。本発明はかくして手掌｛母指球及び小指球と中指骨頭（ｈｅａｄｓ  ｏｆ  ｍｅｔａｃａｒｐａｌ  ｂｏｎｅｓ）｝の種々の場所上の重量支持の精確な実時間モニタリングを提供する。
【００１９】
本発明の各部品はフイードバックを発生するプロセサーに接続されるか又は本発明のセンサーにより発生される信号に基づく筋肉の神経筋の刺激に連携し得る。
【実施例１】
【００２０】
本発明の現在の好ましい例示的実施例に依り上述の目的を充たし他の有利な特徴を提供するシステムが図１−６を参照して下記で説明される。当業者は、それらの図を参照してここで与えられる説明が単に説明目的用であり、何れの面でも本発明の範囲を限定するよう意図されていない、ことは容易に評価するであろう。該説明を通して、同様な参照数字はそれぞれの図で同様な要素を参照する。
【００２１】
一般に、力センサーシステムは足力センサー、手掌力センサー、そして膝力センサーの少なくとも１つを有する。これらの個別センサーの各々は受けた圧力信号を場所上の重量支持を表す電気出力信号に変換する。該電気出力信号は、重量支持バイオフイードバックシステム又は電気刺激システムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。今図１を参照すると、力センサーシステム１００は、各々がチューブを通して携帯用制御ユニット４０１に接続される、足力センサー１０１、膝力センサー２０１，そして手掌力センサー３０１を含むが、該チューブは、今度は、空気圧力センサー１０４ａ，ｂ、２０４そして３０４と、コネクターカップリング１０３ａ−ｄ、２０３ａ、ｂ、３０３ａ、ｂと、に接続されている。この様な部品は種々の寸法で入手可能であり、好ましくは右及び左用に適合するのがよい。個別力センサー１０１，２０１，そして３０１の機能は下記で詳細に説明される。
１．足力センサー（Ｔｈｅ  Ｆｏｏｔ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）
該足力センサーは靴内部に着用される柔軟なインソール（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｉｎｓｏｌｅ）を含む。該柔軟なインソールは空気又は液体で膨張させられる複数のポケットを含む。各ポケット内の該空気又は液体の圧力はチューブを通して各ポケットに接続された遠隔の圧力センサーにより測定される。該圧力センサーは受けた圧力信号を、該足の領域上の重量支持を表す電気出力信号に変換する。該電気出力信号は、重量支持バイオフイードバックシステム又は電気刺激システムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。
【００２２】
図２ａに示す様に、柔軟なインソール１０１はヒール領域内の第１ポケット１０１ａと、前足（ｆｏｒｅｆｏｏｔ）領域内の第２ポケット１０１ｂと、を有する。インソール１０１はアールエフ−溶接（ＲＦ−ｗｅｌｄｉｎｇ）又は超音波シール（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｓｅａｌ）を用いて一緒に溶接された織物シートの２枚の外層（ｔｗｏ  ｏｕｔｅｒ  ｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  ｆａｂｒｉｃ  ｓｈｅｅｔｓ）から形成される。該織物シートはポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）又はポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｒｏｌｉｄｅ）でコートされてもよい。該インソールが作られる材料は、該インソールのバリア材料（ｂａｒｒｉｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を通した空気の拡散速度（ｒａｔｅ  ｏｆ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）が極端に遅く、該インソールが数週間の間実質的圧力に膨張されて留まるように、選択される。
【００２３】
その溶接パターンは、該２つの空気ポケット１０１ａ、ｂの各々の周辺の周りの第１溶接１０１ｃと、各空気ポケット内で内部円形通路（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｐａｓｓａｇｅｗａｙ）を形成するよう中央溶接１０１ｄから放射している同心溶接１０１ｅの第２溶接と、から成る。ポケット１０１ａ，ｂは半透明のフイルムの少なくとも２層により封じられる。ポケット１０１ａ，ｂは重なり合わず、独立している。ウレタンチューブ１０２ａ，ｂがポケット１０１ａ，ｂをカップリング１０３ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び圧力センサー１０４ａ，ｂに接続する。
【００２４】
圧力センサー１０４ａ，ｂはインソール１０１内の該ポケット１０１ａ、ｂの各々内の空気又は液体の圧力を測定する。圧力センサー１０４ａは図６で図解される。圧力センサー１０４ａ，ｂは好ましくは部品番号エムピーエックス４２５０エイピー（ＭＰＸ４２５０ＡＰ）としてモトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）により製造される集積化シリコン圧力センサー（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｏｒ）又は機械的力を電気出力信号に変換するよう配置された何等かの他の圧力センサーであるのがよい。該電気出力信号は重量支持バイオフイードバックシステム又は電気刺激システムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。
【００２５】
上記で論じられた単一ヒールポケット１０１ａ及び単一前足ポケット１０１ｂを有する該足力センサーに加えて、該足力センサーは又２つより多いポケットを有してもよい。今図２を参照すると、インソール１０１は該ヒール領域内の第１ポケット１０１ａと、該前足領域内の２つのポケット１０１ｂ、ｆとを含む。この実施例は、歩行の前足押し離し時期（ｆｏｒｅｆｏｏｔ  ｐｕｓｈ  ｏｆｆ  ｓｔａｇｅ）の間該前足上の重量支持のより詳細なモニタリングを提供するが、それは該足の該前足領域に印加される重量が１つより多い範囲でモニターされるからである。このより詳細なモニタリングは、取り付けられた刺激装置が、その足の隙間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を更に改善し、振り（ｓｗｉｎｇ）を始動するよう、後頸骨筋（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｍｕｓｃｌｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｉｂｉａ）｛カーフマスル（ｃａｌｆ  ｍｕｓｃｌｅｓ）｝の１つより多い範囲への異なる刺激を発生させるため使われてもよい。又この実施例は前足押し離し中に該前足の種々の範囲に多すぎる又は少なすぎる重量が印加されているかをモニターするため使われてもよい。前足領域内の該２つのポケットは該前足押し離し及びヒール着地（ｈｅｅｌ  ｌａｎｄｉｎｇ）中該前足の２つの異なる範囲に印加される力の測定を可能にする。
【００２６】
カップリング１０３ａ−ｄは弁と漏れのないｏ−リングシール（ｌｅａｋ  ｆｒｅｅ  ｏ−ｒｉｎｇ  ｓｅａｌ）とを有する急速切り離し小型プラスチックカップリング（ｑｕｉｃｋ  ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ  ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）である。カップリング１０３ａ−ｄは治療医（ｔｈｅｒａｐｉｓｔ）又は着用者による容易な調整用に外部からアクセス可能である。カップリング１０３ａ−ｄは該足力センサーの動作の３つの段階を制御するために調節されてもよい。第１に、該ポケットの膨張を可能にするため開かれる。該膨張時期中ユーザーは該弁を開き、簡単なポンプ又は注入ピストル（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｐｉｓｔｏｌ）の様な膨張デバイスに接続してもよい。一旦該ポケットが望ましい容積に膨張させられると、該膨張デバイスは取り外されてもよい。第２に、該弁は、該ポケットへの又は該ポケットからの、空気又は液体の流れを阻止するため閉じられる。第３に、該カップリング１０３ａ，ｃ及び１０３ｂ、ｄはツイスト（ｔｗｉｓｔ）により再接続され、閉じたシステム動作（ｃｌｏｓｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）用に該ポケットから該圧力センサー１０４ａ，ｂへの空気又は液体の通過を可能にするため再度開かれる。図５ａは該接続された位置でのカップリング１０３ａ，ｃの線図を図解する。図５ｂは切り離された位置でのカップリング１０３ａ、ｃの線図を図解する。
【００２７】
該閉じたシステム動作段階は該足力センサーが電気刺激システムに接続された時電気装具（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｏｒｔｈｏｓｉｓ）を制御するため使われる。該閉じたシステム動作段階は、閉じたシステムについて、第１の時から第２の時への容積変化（Ｖt／Ｖt＋1）が対応する圧力の変化（Ｐt／Ｐt＋1）に反比例することを表明するボイルの法則（Ｂｏｙｌｅ’ｓ  ｌａｗ）により動作する。該閉じたシステム動作段階は、歩行サイクルの５つの副段階（ｓｕｂ−ｓｔａｇｅｓ）、すなわち、初期接触（ｉｎｉｔｉａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）、負荷応答（ｌｏａｄｉｎｇ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、ミドスタンス（ｍｉｄｓｔａｎｃｅ）、押し離し（ｐｕｓｈ  ｏｆｆ）、そして振り（ｓｗｉｎｇ）、に分けられる。該閉じたシステム動作段階の第１副段階の間（Ｖ＝Ｖ1そしてＰ＝Ｐ1）、ヒール着地（ｈｅｅｌ  ｌａｎｄｉｎｇ）はヒールポケット１０１ａに印加される力を増大させヒール空気ポケット１０１ａ内の第１副段階容積、Ｖ1を減少させる。かくして、該初期接触の間、ヒール領域圧力センサー１０４ａは該ヒールポケット１０１ａへの圧力の増加を検出し、対応する電気信号を取り付けられたリハビリテーションシステムか又は取り付けられた電子的装具のマイクロコントローラーかへリレイする。該閉じたシステム動作段階の第２副段階、負荷応答、の間（Ｖ＝Ｖ2そしてＰ＝Ｐ2）、足全体は大地上に置かれる。該閉じたシステム動作段階の第３副段階、ミドスタンスの間（Ｖ＝Ｖ3そしてＰ＝Ｐ3）、重量は該ヒール領域から前足領域へシフトされ、該前足空気ポケット１０１ｂ内の該第３副段階容積Ｖ3を減少させる。かくして、ミドスタンスの間、前足圧力センサー１０４ａ及びヒール圧力センサー１０４ｂの両者はそれぞれ前足ポケット１０１ａ及びヒールポケット１０１ｂへの圧力の増加を検出し、対応する電気信号を取り付けられたリハビリテーションシステムか又は取り付けられた電子的装具のマイクロコントローラーかへリレイする。該閉じたシステム操作段階の第４副段階、押し離しの間（Ｖ＝Ｖ4そしてＰ＝Ｐ4）、該足は上げられ、該前足のみが大地に接触する。該押し離し位相はヒールライズ（ｈｅｅｌ  ｒｉｓｅ）で始まり、もう１つの足が大地を打つ（ｓｔｒｉｋｅｓ）まで続く。該押し離し位相を通して、体重は該前足の前へと移動する。該閉じたシステム動作段階の第５副段階、振りの間（Ｖ＝Ｖ5そしてＰ＝Ｐ5）、足は空中にある。
【００２８】
本発明の足力センサーの代わりの実施例が図２ｃに示されている。溶接パターンは２つの空気ポケット１０１ａ，ｂの各々の周辺の周りの第１溶接１０１ｃと、インソール１０１の縦軸線に沿った溶接１０１ｅの平行な行の第２溶接と、から成る。該行は該縦軸線に対し４５度の角度と、１３５度の角度と、に位置付けられた溶接１０１ｅ間で交互になっている。
【００２９】
又該代わりの実施例はポケット延長部（ｐｏｃｋｅｔ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ）１０１ａ’及び１０１ｂ’を有し、それらはポケット１０１ａ及び１０１ｂをそれぞれチューブ１０２ａ及び１０２ｂに接続する。ポケット延長部１０１ａ’及び１０１ｂ’はポケット１０１及び１０１ｂと同じコートされた織物材料で形成されている。ポケット延長部１０１ａ’及び１０１ｂ’は、例えば、長さ約１０から１５ｃｍであってもよく、足根関節（ａｎｋｌｅｓ）の周りを捲いてもよい。
【００３０】
チューブ１０２ａ及び１０２ｂは、例えば、長さが約２から３ｃｍでポケット延長部１０１ａ’及び１０１ｂ’内へ約１ｃｍ挿入される。チューブ１０２ａ及び１０２ｂはポケット延長部１０１ａ’及び１０１ｂ’を、該足根関節の周りに締結された制御ユニット箱内に含まれるカップリング１０３ａ，ｂ，ｃ、ｄ及び圧力センサー１０４ａ，ｂに接続する。
【００３１】
なおもう１つの代わりの実施例では、図２ｃに示す足力センサーは３つのポケットを備え、２つのポケットを該前足領域内に有する。各この様なポケットは対応するポケット延長部を有し、該延長部は対応するカップリング及び圧力センサーに接続される。
２．膝力センサー（Ｔｈｅ  Ｋｎｅｅ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）
膝力センサーは膝関節（ｋｎｅｅ  ｊｏｉｎｔ）の前面（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ａｓｐｅｃｔ）上に着用されるラップ（ｗｒａｐ）を有する。該ラップは該膝関節の前面上に該ラップを堅く取り付けるための２枚のバンドを含む。該ラップは更に空気又は液体で膨張させられる少なくとも１つのポケットを含む。該ポケット内の該空気又は液体圧力はチューブを通して該ポケットに接続される遠隔の圧力センサーにより測定される。該圧力センサーは受けた圧力信号を該膝上の重量支持を表す電気出力信号に変換する。該電気出力信号は重量支持バイオフイードバックシステムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。
【００３２】
図３に示す様に、ラップ２０１は該ラップを該膝関節の前面に堅く取り付けるためにバンド２０５，２０６を有する。ラップ２０１はアールエフ−溶接又は超音波シールを用いて一緒に溶接された織物シートの２枚の外層から形成される。該織物シートはポリウレタン又はポリ塩化ビニルでコートされてもよい。該ラップが作られる材料は、該インソールのバリア材料を通しての空気の拡散速度が極端に遅く、該インソールが数週間の間実質的な圧力に膨張して留まるよう、選択される。該溶接パターンは周辺溶接２０１ａと、ラップ２０１の中心で始まる溶接の同心円の第２溶接２０１ｃと、から成る。ラップ２０１は半透明のフイルムの少なくとも２層により封じられる。ウレタンチューブ２０２はラップ２０１をカップリング２０３ａ，ｂと圧力センサー２０４とに接続する。圧力センサー２０４は好ましくは部品番号エムピーエックス４２５０エイピーとしてモトローラにより製造される集積化シリコン圧力センサー又は該ポケット内の空気又は液体圧力を測定し、対応する機械的力を電気出力信号に変換するよう配置された何等かの他の圧力センサーであってもよい。該電気出力信号は重量支持バイオフイードバックシステムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。
【００３３】
カップリング２０３ａ，ｂは弁及び漏れのないｏ−リングシールを有する急速切り離し小型プラスチックカップリングである。カップリング２０３ａ，ｂは治療医又は着用者による容易な調節用に外部からアクセス可能である。カップリング２０３ａ、ｂは膝力センサーの動作の３つの段階を制御するよう調整される。第１に、該弁は該ポケットの膨張を可能にするよう開かれる。該膨張段階の間、ユーザーは該弁を開き、簡単なポンプ又は注入ピストルの様な膨張デバイスを接続してもよい。一旦該ポケットが望ましい容積に膨張させられると、該膨張デバイスは取り外される。第２に、該弁は該ポケットへのそして該ポケットからの、空気又は液体の流れを阻止するため閉じられる。第３に、該カップリング２０３ａ，ｂはツイストにより再接続され、該弁は閉じたシステム動作用に該ポケットから該圧力センサー２０４への空気又は液体の通過を可能にするよう再度開かれる。
【００３４】
該膝力システムは神経学的リハビリテーションの間クリニックス内で使用されるであろう。リハビリテーション中の機能的運動は正常な発達段階に基づき、基本であり重要な運動である、半ひざまずき位置と、這うこと及び４つ足から座り及び立ちへ移行することの練習と、から成る。
３．手掌力センサー（Ｔｈｅ  Ｐａｌｍ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）
手掌力センサーは母指球及び子指球の周りで手の上に着用されるラップを有する。該ラップは該ラップを該母指球及び子指球の周りに堅く取り付けるためのバンドを有する。該ラップは更に空気又は液体で膨張させられる少なくとも１つのポケットを有する。該ポケット内の該空気又は液体の圧力はチューブを通して該ポケットに接続される遠隔の圧力センサーにより測定される。該圧力センサーは受けた圧力信号を該手掌上の重量支持を表す電気出力信号に変換する。該電気出力信号は重量支持バイオフイードバックシステムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。今図４を参照すると、ラップ３０１は該ラップを該母指球及び子指球の周りに堅く取り付けるためのバンド３０５を有する。ラップ３０１はアールエフ−溶接又は超音波シールを使って一緒に溶接された織物シートの２枚の外部層で形成される。該織物シートはポリウレタン又はポリ塩化ビニルでコートされてもよい。該ラップが作られる材料は該インソールのバリア材料を通しての空気の拡散速度が極端に遅く該インソールが数週間の間実質的圧力に膨張させられて留まるよう選択される。該溶接パターンは周辺溶接３０１ａと、ラップ３０１の中心で始まる溶接の同心円の第２溶接３０１ｃと、から成る。ラップ３０１は半透明フイルムの少なくとも２つの層により封じられる。ウレタンチューブ３０２がラップ３０１をカップリング３０３ａ，ｂ及び圧力センサー３０４に接続する。圧力センサー３０４は好ましくは部品番号エムピーエックス４２５０エイピーとしてモトローラにより製造される集積化シリコン圧力センサー又は該ポケット内の空気又は液体の圧力を測定し、対応する機械的力を電気出力信号に変換するよう配置された何等かの他の圧力センサーであってもよい。該電気出力信号は重量支持バイオフイードバックシステムの取り付けられた制御ユニットへの入力信号として役立つ。
【００３５】
カップリング３０３ａ，ｂは弁及び漏れのないｏ−リングシールを有する急速切り離し小型プラスチックカップリングである。カップリング３０３ａ，ｂは治療医又は着用者による容易な調節用に外部からアクセス可能である。カップリング３０３ａ、ｂは手掌力センサーの動作の３つの段階を制御するよう調整される。第１に、該弁が該ポケットの膨張を可能にするよう開かれる。該膨張段階の間、ユーザーは該弁を開き、簡単なポンプ又は注入ピストルの様な膨張デバイスを接続してもよい。一旦該ポケットが望ましい容積に膨張させられると、該膨張デバイスは取り外される。第２に、該弁は該ポケットへのそして該ポケットからの、空気又は液体の流れを阻止するため閉じられる。第３に、該カップリング３０３ａ，ｂはツイストにより再接続され、該弁は閉じたシステム動作用に該ポケットから該圧力センサー３０４への空気又は液体の通過を可能にするよう再度開かれる。
【００３６】
図２−４を参照して上記で表明された該足、膝、そして手掌力センサーシステムの圧力センサーは図１の中央処理ユニット４０１への入力信号として役立つ電気出力信号を発生する。処理し、負荷を増加又は減少するようフイードバックにより患者をガイドするため、又は尖足を避けるよう電子的装具を賦活するため、動的重量入力信号（Ｄｙｎａｍｉｃ  ｗｅｉｇｈｔ  ｉｎｐｕｔ  ｓｉｇｎａｌｓ）が該圧力センサーから該制御ユニット４０１へ送信される。動的制御ユニット（ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）４０１の出力はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）へと、可視的モード刺激装置（ｖｉｓｕａｌ  ｍｏｄｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）、音声モード刺激装置（ａｕｄｉｏ  ｍｏｄｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）、そして機械的振動モード刺激装置（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）へと、送られるデータから成る。該ＰＣ及びモード刺激装置は該ＰＣデイスプレーからの可視的フイードバック、無線ＬＣＤからの可視的フイードバック、音声フイードバック（ａｕｄｉｏ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）、及び／又は機械的振動フイードバックを発生する。この様なフイードバックは患者にその肢上の重量のバランスをシフトするよう、そして／又は彼又は彼女の歩行又は立つ姿勢を調節するよう促す。
【００３７】
ここで開示された動作の装置及び方法が本発明を図解していることは理解されるべきである。当業者は、図１の力検出システムが足力センサー、膝力センサー、そして手掌力センサーを含むが、本発明の該力検出システムが単独で又は組み合わせでそれらの個別力センサーの何れを含んでもよいことは評価するであろう。更に、図２ａ，ｂ，ｃのインソールはヒール及び前足領域でどんな数のポケットに分けられてもよい。これら及び他の変型は当業者により容易に工夫され得るが、それらは本発明の精神と範囲から離れるものではない。全てのこの様な変型は付属する請求項の範囲内に含まれるよう意図されている。
【００３８】
本発明は付属する図面を参照した本発明の現在の好ましい実施例の上記詳細な説明を読んだ後より良く理解されるが、該付属図面は下記の様である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の力センサーシステムの線図を図解する。
【図２ａ】インソールのヒール領域内の第１ポケットと前足領域内の第２ポケットとを有する足力センサーの線図を図解する。
【図２ｂ】インソールのヒール領域内の第１ポケットと前足領域内の２つのポケットとを有する足力センサーの線図を図解する。
【図２ｃ】ポケット延長部を有する足力センサーの線図を図解する。
【図３】本発明の膝力センサーの線図を図解する。
【図４】本発明の手掌力センサーの線図を図解する。
【図５ａ】本発明の実施例のカップリングの線図を図解する。
【図５ｂ】図５ａの切り離されたカップリングの線図を図解する。
【図６】圧力センサーの線図を図解する。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【国際調査報告】
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