(57)【要約】  本発明は、対応する機能的健常肢を用いることによって外傷肢の動きを制御する、外傷肢のリハビリテーションおよびトレーニングのために用いられる方法および装置である。装置は、健康でアクティブな四肢のためのセンサシステムと、外傷のあるパッシブな四肢についての個々の骨を動かすための動力機構と、処理ユニットと、電源とを備える。
2014519945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外傷肢のリハビリテーションおよびトレーニングのために用いられる装置であって、前記装置は、対応する機能的健常肢を用いることによって前記外傷肢の動きを制御し、
ａ）前記機能的健常肢についての関節の一方側の骨と前記関節の他方側の骨の相対的な動きを測定するためのセンサを含むセンサシステムと、
ｂ）前記外傷肢についての関節の一方側の骨と前記関節の他方側の骨の相対的な動きを生じさせるように適合されたアクチュエータを含む動力機構と、
ｃ）前記センサシステムにおける前記センサの各々からの出力信号を受信し、前記信号を解析し、前記健常肢についての対応する骨が動かされたのと全く同じように前記外傷肢の骨を動かすために、前記動力機構の要素によって印加されるべき力の持続期間および大きさに関する指令を含む信号を生成して前記動力機構に転送するように適合された、処理・通信モジュールと、
ｄ）前記センサシステム、前記動力機構、および前記処理・通信モジュールの要素に電力を供給するように適合された電源とを備える、装置。
【請求項２】
前記センサシステムの要素は、前記機能的健常肢に直接搭載され、
前記動力機構の要素は、前記外傷肢に直接搭載される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサシステムの要素は、前記機能的健常肢に装着される外骨格に搭載され、
前記動力機構の要素は、前記外傷肢に装着される外骨格に搭載される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記外骨格は、柔軟な材料で作られる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記外骨格は、剛体または半剛体の材料で作られる、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記センサシステムは、以下の、アナログセンサ、デジタルセンサ、およびアナログセンサとデジタルセンサの双方の群のうちの少なくとも１つからのセンサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記センサシステムは、以下のタイプのセンサ、加速度センサ、歪ゲージ、屈曲センサ、光ファイバセンサ、ホール効果センサのうちの少なくとも１つから選択されるセンサを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記センサシステムのセンサは、機能的に健康な手の関節の間に配置された固定点に接続されたケーブルまたはロッドを用いて前記機能的に健康な手の骨に接続されたアナログセンサである、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記センサシステムのセンサは、機能的に健康な手の関節に直接配置されたデジタルセンサである、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記動力機構のアクチュエータは、外傷のある手の関節の間に配置された固定点に接続されたケーブルまたはロッドを用いて、前記外傷のある手の骨に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記処理・通信モジュールへ、および前記処理・通信モジュールから送信される信号の少なくとも１つは、有線通信リンクを介して送信される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記処理・通信モジュールへ、および前記処理・通信モジュールから送信される信号の少なくとも１つは、無線通信リンクを介して送信される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記センサシステムのセンサまたは前記動力機構のアクチュエータのうちの少なくとも１つは、固有のＩＰアドレスを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記動力機構は、前記処理・通信モジュールへリアルタイム情報を提供するように適合されたフィードバックセンサシステムを含み、
前記フィードバックセンサシステムは、前記情報を用いて、前記外傷肢の前記アクチュエータの力の大きさを調整する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
外傷肢のリハビリテーションおよびトレーニングのための請求項１に記載の装置を用いる方法であって、前記装置は、対応する機能的健常肢を用いることによって前記外傷肢の動きを制御し、
前記方法は、
ａ）前記機能的健常肢についての関節の一方側の骨と前記関節の他方側の骨の相対的な動きを測定するためのセンサを含むセンサシステムを搭載するステップと、
ｂ）前記外傷肢についての関節の一方側の骨と前記関節の他方側の骨の相対的な動きを生じさせるように適合されたアクチュエータを含む動力機構を搭載するステップと、
ｃ）前記機能的健常肢の骨の一連の動作を実行するステップとを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、リハビリテーション装置に関する。より特定的には、本発明は、外傷性損傷、特に脳卒中に苦しむ人々のリハビリテーション用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
脳卒中は、以前は大脳皮質欠陥障害（Cerebro vascular accident：ＣＶＡ）として医学的に知られていたが、脳への血液供給における障害による急速に進展する脳機能の損失である。これは、閉塞（動脈塞栓症）または出血（血液の漏出）によって引き起こされる虚血（血流不足）によるものであり得る。結果として、脳の影響領域は機能できなくなり、半身の１つ以上の四肢の動作不能をもたらす。
【０００３】
米国においては、毎年７００，０００人より多くの人々が脳卒中を患っており、これらの人のおよそ２／３が生存し、リハビリを必要としている。リハビリの目標は、生存者ができるだけ自立できることを支援し、最良の生活の質を実現することである。リハビリは、脳のダメージを復元しないという点で、脳卒中を「治癒」させるものではないが、リハビリは、人々が最良の長期間の転帰を達成することを実質的に支援する。
【０００４】
まひは、脳卒中からもたらされるもっとも一般的な身体障害の１つである。まひは、通常、脳卒中によってダメージを受けた脳の側と反対側の身体に生じ、顔面、腕、脚、または身体の当該側全体に影響し得る。この片側のまひは、片まひ（hemiplegia）と称される（片側の脱力は、片側不全まひ（hemiparesis）と称される）。片側不全まひまたは片まひを有する脳卒中患者は、歩行や物の把持のような日常活動に困難性を有し得る。
【０００５】
脳卒中の後、ダメージを受けた脳葉（lobe）は、四肢（交差する四肢）を制御する能力を失う一方で、隣接する脳葉は無傷のままであり、四肢を完全に制御可能であり得る。一方の脳葉が、その交差する四肢だけでなく、同じ側の四肢をも制御するように訓練され得ることが、臨床的に証明されている。この事実は、脳卒中被害者のための理学療法治療の背後の原動力である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
四肢の機能不全、ならびに日常生活の機能的活動の動作および実行の不能は、理学療法を必要とし、少なくとも２つのタイプの損傷、すなわち神経損傷および肉体的損傷によって引き起こされ得る。神経損傷は、脳への外的機械力による外傷性脳損傷（trauma brain injury：ＴＢＩ）、および、たとえば脳卒中のような脳を損傷する内的欠陥による非外傷性脳損傷を含み得る。肉体的損傷は、四肢の１つへの直接的な外力によって生じる損傷である。
【０００７】
脳卒中または四肢の機能不全を生じる任意の他の損傷を患う人について、障害のある四肢の通常の機能をできるだけ回復させるためには、理学療法の多くの時間が必要とされる。最良の結果のために、理学療法は損傷後できるだけ速やかに開始するべきであり、脳卒中の場合には、好ましくは２４~４８時間以内である。しかしながら、リハビリテーションセンターの不足、理学療法士および専門家の不足のために、平均的な患者は臨界期後に治療を開始し、理学療法開始後、患者は不定期期間だけ受診する。
【０００８】
本発明の目的は、理学療法結果を改善する神経損傷被害者を治療するための装置および方法、ならびに、四肢を制御するための脳の交差する健全な部分を損傷部分に代えて訓練するための装置および方法を提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、医学的課題または他の健康に関する状態、疾病、あるいは、日常生活においてしたいと思う動作および機能的活動の実行の能力を制限する障害を有する人を治療するための装置および方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、患者が自分自身を訓練するとともに理学療法士と一緒に作業する時間を低減することによって、リハビリのコストを低減することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、障害のある四肢の通常の機能を回復するとともに、個々の脳卒中患者が実際の生活状況において通常に近い態様で機能することができるようにする、理学的および神経的治療訓練プログラムのための方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的および利点が、説明が進むにつれて明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
第１の局面においては、本発明は、対応する機能的健常肢を用いて外傷肢の動きを制御することによって、外傷肢のリハビリおよび訓練するための装置である。装置は、
ａ）機能的健常肢についての関節の一方側の骨とその関節の他方側の骨の相対的な動きを測定するためのセンサを含むセンサシステムと、
ｂ）外傷肢についての関節の一方側の骨とその関節の他方側の骨の相対的な動きを生じさせるように適合されたアクチュエータを含む動力機構と、
ｃ）センサシステムにおけるセンサの各々からの出力信号を受信し、信号を解析し、健常肢についての対応する骨が動かされたのと全く同じように外傷肢の骨を動かすために、動力機構の要素によって印加されるべき力の持続期間および大きさに関する指令を含む信号を生成して動力機構に転送するように適合された、処理・通信モジュールと、
ｄ）センサシステム、動力機構、および処理・通信モジュールの要素に電力を供給するように適合された電源とを備える。
【００１４】
本装置の実施形態においては、センサシステムの要素は機能的健常肢に直接搭載され、動力機構の要素は外傷肢に直接搭載される。
【００１５】
本装置の実施形態においては、センサシステムの要素は機能的健常肢に装着される外骨格に搭載され、動力機構の要素は外傷肢に装着することができる外骨格に搭載される。外骨格は、柔軟な材料、剛体の材料、または半剛体の材料で作られ得る。
【００１６】
センサシステムは、アナログセンサ、デジタルセンサ、またはアナログセンサとデジタルセンサの双方を含み得る。本装置の実施形態においては、センサは、以下のタイプのセンサ、すなわち、加速度センサ、歪ゲージ、屈曲センサ、光ファイバセンサ、ホール効果センサのうちの少なくとも１つから選択される。
【００１７】
本装置の実施形態においては、アナログセンサは、機能的に健康な手の関節の間に配置された固定点に接続されたケーブルまたはロッドを用いて、機能的に健康な手の骨に接続される。
【００１８】
本装置の実施形態においては、デジタルセンサは、機能的に健康な手の関節に直接配置される。
【００１９】
本装置の実施形態においては、動力機構のアクチュエータは、外傷のある手の関節の間に配置された固定点に接続されたケーブルまたはロッドを用いて、外傷のある手の骨に接続される。
【００２０】
処理・通信モジュールへ、および処理・通信モジュールから送信される信号は、有線通信リンクまたは無線通信リンクを介して送信される。本装置の実施形態においては、センサシステムのセンサまたは動力機構のアクチュエータは、固有のＩＰアドレスを有する。
【００２１】
本装置の実施形態においては、動力機構は、処理・通信モジュールへリアルタイム情報を提供するように適合されたフィードバックセンサシステムを含み、フィードバックセンサシステムは、その情報を用いて、外傷肢のアクチュエータの力の大きさを調整する。
【００２２】
第２の局面においては、本発明は、対応する機能的健常肢を用いて外傷肢の動きを制御することによって、外傷肢のリハビリおよび訓練するための第１の局面の装置を用いる方法である。方法は、
ａ）機能的健常肢についての関節の一方側の骨と関節の他方側の骨の相対的な動きを測定するためのセンサを含むセンサシステムを搭載するステップと、
ｂ）外傷肢についての関節の一方側の骨と関節の他方側の骨の相対的な動きを生じさせるように適合されたアクチュエータを含む動力機構を搭載するステップと、
ｃ）機能的健常肢の骨の一連の動作を実行するステップとを備える。
【００２３】
本発明の上記および他の特徴および利点のすべては、添付の図面とともに以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明を通してさらに理解されるであろう。図面においては、異なる図面中の同じ要素を示すために、同じ符号が用いられる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のシステムの実施形態の概略図である。
【図２】指骨の動きを測定または生成する手段の配置を保証するために用いられる、１つの指用の外骨格の例を示す図である。
【図３】制御回路の主な特徴を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態の詳細な説明
本発明は、対応する機能的健常肢を用いて外傷肢の動きを制御することによって、外傷肢のリハビリおよび訓練するための方法および装置である。装置は、健全でアクティブな四肢のためのセンサシステムと、外傷のあるパッシブな四肢の個別の骨を動かすための動力機構と、処理ユニットと、電源とを備える。
【００２６】
ユーザが健常肢を動かすと、各々の骨の動きがセンサによって測定され、プロセッサに伝送されかつ処理され、その後プロセッサは、外傷肢における対応するアクチュエータを活性化して、動かされた健常肢の骨と全く同じように特定の骨を動作させる信号を動力機構に送信する。
【００２７】
すなわち、ユーザに健常肢を用いた繰り返し動作を行なわせて、外傷肢に投影される（機械的に作られた）動作を観察させることにより、ユーザがその健常肢と外傷肢の繰り返し動作を見るという事実は、神経損傷の場合において、外傷肢の制御を取り戻すように脳と神経系を訓練することができるバイオフィードバックサイクルを生成する。
【００２８】
本発明において用いられる「肢（limb）」の用語は、移動や把持のために用いられる腕、足、手および脚のような、ヒトまたは動物の関節のある付属器の任意のものを称する。本発明は、上述の関節のある付属器の任意のものに適用することができる。本発明の例示のために、本明細書においては、脳卒中または任意の他の外傷の結果としてまひが起こったヒトの手を再訓練する特定の場合について説明する。以下の説明に基づいて、当業者は、変更すべきところは変更して、異なるタイプの四肢に使用するために本発明をどのように適用するかを理解するであろう。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態の主要要素を概略的に示す。これらの要素は、手の指の個別の指骨（digital bone）の動きを追跡するための複数のデジタルセンサまたはアナログセンサを備え、機能的健常肢（５）に搭載されるセンサシステム（２）と、健常肢（５）のセンサシステム（２）によってなされた測定に応答して外傷肢の異なる骨を動かすためのアクチュエータを含む動力機構（１０）と、処理・通信モジュール（１８）と、電源（２０）である。
【００３０】
図はアナログセンサシステムを示している。この実施形態においては、センサシステム（２）のセンサは、ポテンショメータ（１６）であり、ケーブル（１４ａ，１４０ａ）によって、健康な手（５）の各指骨（３）上に固定された遠隔センサ固定点（８）に接続される。固定点（８）は、たとえば図１に示されるようなリング状形態で、指に直接取り付けられてもよいし、本明細書で後述するような、手全体を覆って密着させることができる外骨格（exoskeleton）に取り付けられてもよい。（明確性のために、装置の描写および方法の説明に必要とされる最小限の数のセンサ、ケーブル等だけが図に示されていることに注意されたい。）
手が、たとえば物体を把持または解放するために用いられる場合、各指における隣接する骨が互いに対して動く。ここでは対象骨（３）で指定された１つの指骨についての、基準骨（６）で指定されている別の骨に対する動きが、センサによって検出される。対象骨（３）および基準骨（６）は、他方に対する一方の相対運動が共用された関節によって接続される。記載された例においては、対象骨（３）は中節骨であり、基準骨（６）は基節骨である。
【００３１】
図１に示される実施形態においては、センサシステムは、手の指の各関節について、関節が曲がったときの、基準骨に対する対象骨の相対運動を測定するための、一組のフレキシブルケーブル（１４０ａ，１４ａ）を備える。その一組のケーブルは、外部ケーブル（１４ａ）の中空の中央部を通過する内部ケーブル（１４０ａ）を含む。本質的にフレキシブルチューブである外部ケーブルにおいては、その端部の一方が基準骨（６）の固定点（８）に取り付けられ、他方端が患者の腕の固定された場所に取り付けられる。内部ケーブル（１４０ａ）は、その端部の一方において対象骨（３）上の固定端（８）に取り付けられ、外部ケーブル（１４ａ）の中空の中央部を通って、その他方の端部においてレバー（２１）に接続される。対象骨（３）と基準骨（６）との間の関節の屈曲によって、内部ケーブル（１４０ａ）がレバー（２１）を引っ張り、ピボット（１９）の周りを回転し、リンク（２５）を引っ張り、ポテンショメータ（１６）の出力を変化させる。図には示されていないが、ピボット（１９）にばねが配置されている。ばねは、内部ケーブルが取り付けられているレバーの端部を引き戻し、それによって、指の関節がまっすぐにされると、内部ケーブルの張力が維持されて、リンク（２５）をポテンショメータ（１６）の出力を反対に変化させる方向に押す。ポテンショメータ（１６）の出力は、処理・通信モジュール（１８）に伝送される。
【００３２】
このようにして、基準骨（６）に対する対象骨（３）の動きが、ケーブルの牽引によって関連するセンサに伝達される。骨が一緒に動く限り、対象骨（３）と基準骨（６）との固定点（８）の間の距離は一定に保たれ、ポテンショメータは動作されず、システムは反応しない。つまり、外部ケーブルと内部ケーブルとがともに動く限りは、手首は自由に動かせる。
【００３３】
センサは、デジタルであってもアナログであってもよく、たとえば、加速度センサ、歪ゲージ、屈曲センサ、光ファイバセンサ、またはホール効果センサであり得る。デジタルセンサが用いられる場合は、センサは、固定点（８）の位置における骨に配置される。各センサまたはポテンショメータからの出力信号は、有線通信リンク（２４）によって処理モジュール（１８）に伝送され得る。本発明の実施形態においては、固有ＩＰアドレスｗｐ有する無線送信器が、いくつかのまたは全てのセンサに関連し、通信リンク（２４）は、たとえばＷｉ−Ｆｉ，ブルートゥース技術を用いる無線ネットワークである。
【００３４】
処理・通信モジュール（１８）においては、各センサ（１６）の出力が解析され、次いで信号が外傷肢（１３）上の動力機構（１０）に伝送される。伝送された信号は、機能的四肢（５）についての対応する骨が動いたのと全く同じようにその骨を動かすために、動力機構（１０）の要素によって外傷肢（１３）の各特定の骨に印加されるべき力の期間と大きさに関連した指令である。
【００３５】
動力機構（１０）において用いることのできるアクチュエータの一例は、患者の腕に固定して取り付けられ、指骨の固定点（１２）に接続されたケーブルまたはロッドに機械的に連結された小型電気モータである。他の例は、空圧または油圧ポンプと、骨に同様に取り付けられた駆動治具である。アクチュエータは、配線ネットワーク２６を用いて、それらを活性化するための電力を電源（２０）から受ける。
【００３６】
図１に示される実施形態においては、対象の指骨を基準骨に対して動かすためのアクチュエータは、処理ユニット（１８）から受ける指令によって活性化される小型電気モータ（２２）である。健常な手とは対照的に、傷害のある手においては、各関節について、動力機構（１０）は、２組のフレキシブルケーブル（１５０ａ，１５ａ）を備え、関節の上部にある一方の組は関節をまっすぐにし、下部の他方の類似の組（明確化のために図には示さず）は関節を屈曲させる。各組のケーブルは、外部ケーブル（１５ａ）の中空の中央部を通る内部ケーブル（１５０ａ）を含む。本質的にフレキシブルチューブである外部ケーブルは、一方端が基準骨上の固定点（１２）に取り付けられ、他方端が手首の上方の腕に配置される。内部ケーブル（１５０ａ）は、一方端において基準骨および固定点（１２）に取り付けられ、外部ケーブル（１５ａ）の中空の中央部を通って、レバー（２１）の一方端に取り付けられる。固定点（１２）は、たとえば、図１に示されるようなリングの形態で指に直接取り付けられるか、あるいは、本明細書の以降で説明されるような、全体の手をぴったりと覆うことができる外骨格に取り付けられ得る。
【００３７】
モータ（２２）はねじ（２３）に結合され、モータによって回転されるねじの方向に応じて、それが取り付けられるレバー（２１‘）の端部を、前方に押し出し、または後方に引き戻す。ねじ（２３）に接続されたレバー（２１’）の端部が移動すると、レバー（２１‘）はピボット（１９’）の周りを回転し、ケーブル（１５０ａ）を引っ張って基準骨に対して対象骨を動かし、上部の内部ケーブルまたは下部の内部ケーブルが引っ張られたかに応じて、それらの間の関節を曲げたり伸ばしたりする。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、外傷肢上に、フィードバックセンサシステムが設けられる。フィードバックセンサシステムは、健康な手（５）のセンサアセンブリ（２）と同一のものである。図１に示される実施形態においては、外傷のある指を動かすために用いられる動力機構（１０）のケーブルおよび固定点も、フィードバックセンサシステムのために利用される。指の上部および下部のケーブル（１５０ａ）が接続される動力機構のレバー（２１‘）の端部も、リンク（２５’）によってポテンショメータ（１６’）に接続される。レバー（２１）が動くと、リンク（２５‘）が押し出されるかあるいは引っ張られて、ポテンショメータ（１６’）の出力信号を変化させる。ポテンショメータ（１６‘）の出力は、処理・通信モジュール（１８）に伝達される。
【００３９】
外傷肢上のフィードバックセンサシステムは、モジュール（１８）にリアルタイム情報を与え、モジュール（１８）はこの情報を用いて、外傷肢（１３）上のアクチュエータの力の大きさを調整する。このフィードバックは、外傷肢（１３）上の指骨の動きを、健常肢（５）の対応する指骨の動きとぴったりと一致させ、手をさらに傷つけるような骨への過度な力の印加を防止するために重要である。
【００４０】
本明細書においては、上述のように、本発明は、固定点（８），（１２）が指の骨に配置されたリングであり、センサ、アクチュエータ、および他の要素が手首上部の患者の腕に直接取り付けられる修正案を用いて説明された。各セラピーセッションの初期においては、これらの要素の全ては、患者の指および腕に取り付けられなければならず、ケーブルの長さは調整されなければならないかもしれず、全ての電気接続が実施されまたは少なくともチェックされた。各セッションの終了時においては、システムは、解体され、患者の手および腕から取り除かれなくてはならない。これらは時間および調整を要する複雑な手続きであり、患者が自身で行なうことができるものではない。本発明を実行するずっとより実際的な手法は、システムの要素を、四肢をぴったりと覆う外骨格に取り付けることである。
【００４１】
外骨格は、たとえば伸縮性のある生地またはエラストマーのような柔軟な材料から作られ、異なるサイズの四肢にフィットするようにさまざまなサイズで供給され得る。固定点（８，１２）は、たとえば溶接、縫合、接着、またはリベット留のような本技術分野において公知の任意の手段によって、外骨格に取り付けられ得る。
【００４２】
外骨格の実施形態は、アルミニウム、厚板のシート金属、プラスチックおよび硬質ゴムのような、剛体または半剛体材料から製造されてもよい。快適さの点からは、外骨格は内部にパッドが敷かれ、異なるサイズの四肢にフィットするように調整可能であるように適合された、いくつかの実施形態を有するさまざまなサイズで提供され得る。これらの実施形態においては、固定点（８，１２）は、たとえば溶接、接着、またはリベット留のような本技術分野において公知な任意の手段によって外骨格に取り付けられてもよいし、あるいは、製造工程中にその表面に直接生成されてもよい。
【００４３】
傷害のある手を剛質外骨格に滑り込ませることはずっと容易なので、剛体材料で作られた外骨格は神経的外傷肢の場合に好適であり、柔軟な外骨格が与えるよりも弛緩性肢へのより良好な支持も提供する。
【００４４】
図２は、外傷のあるヒトの手に用いるための外骨格（７）の実施例のセクション（１つの指）を示す図である。本発明のこの実施形態においては、外骨格の一部は、硬質プラスチック材料で構築されている。ベースシェルと、４つの指の各々についての３つの円筒状シェルと、親指用の２つの円筒状シェルが備えられる。図２に示されるように、各指を補う３つのシェル（２９’），（３’），（６’）は回転中心（１７）において接続され、指の関節を自由に曲げたり伸ばしたりできるようにする。各シェルの長さは、その内部にフィットするように骨よりもやや短くされており、手が外骨格（７）の内部にある場合には、回転中心（１７）は各関節の側面にあり、指の関節はシェル間の開放領域（１７’）に位置付けられる。各指（６’）の近接シェルは、手首を覆うカフ（cuff）であるベースシェル（図示せず）に、または、モータなどを取り付けるための表面を提供する腕の上位の部分に延在する長いスリーブに回転可能に接続される。後者の場合においては、（スリーブが肘を超えて延在する場合は、）手首および肘の屈曲を可能とするための準備がなされる。スリーブを備える実施形態は、指だけではなく、外傷肢全体の訓練を可能とする。
【００４５】
図２においては、外部ケーブル（１５ａ），（１５ｂ）、および対応する内部ケーブル（１５０ａ），（１５０ｂ）が、基準としてのシェル（６’）とともにシェル（３’）を曲げ伸ばすためにそれぞれ用いられる。そして、外部ケーブル（１５ｄ），（１５ｃ）、および対応する内部ケーブル（１５０ｄ），（１５０ｃ）が、基準としてのシェル（３’）とともにシェル（２９’）を曲げ伸ばすためにそれぞれ用いられる。固定点（１２ａ），１２ｂ）に接続されていない内部ケーブル（１５０ａ），（１５０ｂ）の端部は、図１に示すようなモータによって動かすことができるレバー（２１’）の端部に接続される。別個ではあるが類似しているレバーとモータとの配列が、内部ケーブル（１５０ｃ）、（１５０ｄ）の対についても存在する。したがって、モータが処理・通信モジュールによって活性化されて、内部ケーブルが引っ張られると、シェルと、各シェルの内部の指の骨が動かされて、健康な手の対応する骨の動きをミラーリングする。
【００４６】
図３は、本発明の制御回路の実施形態を表す概略的なブロック図である。デジタルセンサが用いられる場合は、センサアレイに接続されたアナログ／デジタル変換素子は不要である。処理・通信モジュール（１８）は、装置の残りの部分に取り付けられた、またはそれとは分離した専用ユニットであってもよく、あるいは、汎用コンピュータＰＣまたは携帯端末であってもよい。プロセッサ自体に加えて、このモジュールは、装置の要素との電気的接続を容易にするための１つ以上の入出力バスバー、センサとの無線および／または有線通信のための送受信手段、セッションの活動および結果ならびに患者の進歩を示す履歴データを記録するための１つ以上のメモリユニット、たとえばキーボード、タッチパッドまたはタッチスクリーンなどの、患者についての情報またはセッションの状態、および、たとえば外傷肢上のアクチュエータによって印加することができる力の最大量を制限する装置への指令の詳細を入力するための入力装置、たとえばセッションの進捗および結果がモニタできるようにするための表示スクリーンや聴覚信号のような出力装置を含む他の要素も備える。さらに、採用される処理ユニットのタイプにかかわらず、プロセッサには、センサからの信号を受信して、それをアクチュエータへの指令に変換し、さらに装置の全体の動作も制御するように適合された専用ソフトウェアがローディングされる。
【００４７】
電源（２０）は、たとえば再充電可能なバッテリからの直流電力、あるいは、低電圧交流電力のいずれかを、健常肢のセンサシステム（２）、傷害肢の動力機構（１０）、および、必要に応じて電気配線（２６）を用いる処理・通信モジュール（１８）へ供給する。
【００４８】
本発明の装置は、患者が自身を訓練できるようにするとともに、理学療法士を伴った作業時間を低減できるようにする。理学療法士の存在を伴わない自己訓練セッションのために、患者は、本発明の装置とともに、健康な手を用いてなされるべき動きの種類および回数の特定の指令を有する訓練プログラムを受ける。本発明によれば、健康な手の動きは、外傷肢における動作を生じさせ、それは外傷肢の使用を回復することを支援する。基本的には、健常肢は、外傷肢の訓練における理学療法士を置き換えるために用いられる。本発明の実施形態によれば、上述のように、装置は、セッションの進捗および結果をモニタできるようにするための手段を備え、療法士の不在をさらに可能にする。
【００４９】
説明された本発明は、自己理学療法の実行するため、および、身体における健康な鏡像の対応のものを用いて神経的外傷関節を訓練するためのバイオフィードバックを提供するための装置および方法である。本発明は、より良好なリハビリを可能とし、脳からの指令に従った外傷関節動作のバイオフィードバックを提供することによって新しい神経経路を促進する。さらに、本発明は、患者が自身で訓練できるようにすることによって、理学療法のコストを低減することを可能にする。
【００５０】
本発明の実施形態が例示として説明されたが、本発明は、特許請求の範囲の範囲を超えることなく、多くの変更、修正、および適合とともに実行されてもよいことが理解されるであろう。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【国際調査報告】
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