(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ（Ｕ）の下肢における足首（Ｃ）の運動に関与する筋肉が前記足首（Ｃ）の関節にかけた力を計測するための足首タイプのエルゴメータ（１００）であって、
当該エルゴメータ（１００）が、ブーツ形状を有しており、
−前記ユーザ（Ｕ）の膝が伸長状態にあるときに前記下肢を受けることができる添木タイプの第１部分（１０）であって、前記膝が伸長状態にある状態で前記下肢を不動化するように構成された不動化手段（１１）を備える、第１部分と、
−第２部分（２０）であって、
ａ）前記第１部分（１０）に取り付けられた主本体（２１）と、
ｂ）前記主本体（２１）に固定された対応支持素子（２２）と、
ｃ）前記不動化手段（１１）を用いて前記下肢を不動化したときに足の下面のための支持面を形成する硬質プレート（２３）であって、当該硬質プレート（２３）が前記対応支持素子（２２）に対してほぼ静止している、硬質プレートと、
ｄ）前記硬質プレート（２３）と前記対応支持素子（２２）との間に挿入された力センサ（２４）と、
を備え、
前記硬質プレート（２３）が、前記主本体（２１）に固定されておらず、それにより、前記力センサ（２４）が、前記足首（Ｃ）の運動に関与する筋肉が前記硬質プレート（２３）の前記支持面にかけた力を計測でき、前記力が、前記硬質プレート（２３）から前記対応支持素子（２２）に伝達されることを特徴とするエルゴメータ。
【請求項２】
前記力センサ（２４）が、前記ユーザ（Ｕ）の前記足の底屈及び／または背屈中にかけられた力を計測するための３Ｄセンサタイプであることを特徴とする請求項１に記載のエルゴメータ。
【請求項３】
前記力センサ（２４）が、力及び力モーメントを三次元で計測できる力モーメントセンサであることを特徴とする請求項２に記載のエルゴメータ。
【請求項４】
−転動または摺動トラック（３０）と、
−前記主本体（２１）に直接的にまたは間接的に取り付けられた転動または摺動部材（４０）であって、当該転動または摺動部材（４０）が前記主本体（２１）と前記転動または摺動トラック（３０）との間の摩擦を制限するために前記転動または摺動トラック（３０）と協働できる、転動または摺動部材と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項５】
前記転動または摺動部材（４０）が、前記主本体（２１）を前記転動または摺動トラック（３０）に対して転動させるためのローラを備えることを特徴とする請求項４に記載のエルゴメータ。
【請求項６】
前記転動または摺動部材（４０）が、平坦接触面（４１）を備え、
前記転動または摺動トラック（３０）が、厚板（３１）を有し、前記厚板が、当該厚板にわたって均一に分布する複数のビーズ（３２）を有することを特徴とする請求項４に記載のエルゴメータ。
【請求項７】
前記硬質プレート（２３）が、当該硬質プレートの横方向縁部に補強素子（２３ａ、２３ｂ）を備え、前記補強素子が、前記硬質プレート（２３）に対して垂直に延在していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項８】
前記不動化手段（１１）が、前記ユーザ（Ｕ）の前記下肢を不動化したままとするための１組のストラップを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項９】
前記第２部分（２０）が、前記ユーザ（Ｕ）の前記足を受けるための靴（２５）を備え、
前記靴（２５）が、前記硬質プレートに取り付けられており、それにより、前記ユーザ（Ｕ）の前記足を前記硬質プレート（２３）に固定したままとすることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項１０】
前記第１部分（１０）に対する前記第２部分（２０）の角度位置を調整するように構成された第１調整手段（５０）、いわゆる角度調整手段を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項１１】
前記角度調整手段（５０）が、
−前記第１部分（１０）に位置付けられた１対の格納式のナット（５１）と、
−前記第２部分（２０）の前記主本体（２１）に形成された複数の調整穴部（５２）と、
を備え、
前記ナット（５１）が、前記第１部分（１０）に対する前記第２部分（２０）の角度位置を調整してロックするために前記調整穴部（５２）内に導入されることができることを特徴とする請求項１０に記載のエルゴメータ。
【請求項１２】
前記第２部分（２０）に対する前記第１部分（１０）の高さを調整するように構成された第２調整手段（６０）、いわゆる高さ調整手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【請求項１３】
前記足首の運動に関与する筋肉がかけた力を判断するために前記力センサ（２４）から計測信号を受信して処理することができる計算処理ユニットを有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のエルゴメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エルゴメータの分野に、より詳しくは足首タイプのエルゴメータの分野に、関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の１つの目的は、足首の筋肉、特に足首の運動性にかかわる筋肉の能力の機械的性質を、より詳しくは底屈（すなわち伸長）及び／または背屈（すなわち背側湾曲）を達成する力をかける足首の筋肉の能力を、正確に計測できる計測装置を提供することである。
【０００３】
本発明は、医療及び／もしくは準医療の分野における、または、さらに例えば体作り中の運動分野における用途で様々な利点を見出している。
【０００４】
一例として、本発明の用途、すなわち起立姿勢（直立姿勢）を維持する能力を評価するために人に試験を行うことに関して言及し得、これは、例えば、長期間寝たきりの患者が立って安全に身体活動を取り戻すことを可能とするために、医療環境で特に有利である。
【０００５】
例えば、足首の捻挫などに続く適応リハビリ運動を行うため、または、さらに足首の捻挫に続いて人が実現した進展を評価するためなど、他の有利な用途は、同様に、本発明の範囲にあると意図され得る。
【０００６】
知られていることは、筋神経系が、例えば加齢、自発運動の抑制またはさらなる活動過剰などのような内生の及び／または外生の要因を受けて、その特性及び／またはその挙動を改良する能力を有すること、である。
【０００７】
この現象は、神経筋可塑性という用語で知られている。
【０００８】
このため、力を生成するための筋肉の能力は、その緊張によって増減し得る。
【０００９】
この神経筋可塑性を評価するため、エルゴメータタイプの計測装置が存在しており、この計測装置は、加齢の、長期の運動不足の、さらには訓練の影響を評価する可能性を付与し、これは、関節に現れる力モーメントを解析することに基づいて達成される。
【００１０】
とりわけ足首の関節に興味がある場合、わかることは、特に個人を起立姿勢で落ち着いたままとするために、足の伸長及び背屈のために足首の関節に力を生じさせることが特に重要である、ことである。
【００１１】
本明細書に添付した図１は、底屈Ｐ１状態の及び背屈Ｐ２状態の足を概略的に示す。
【００１２】
これら足首の２つの主な運動（伸長／背屈）は、足首に対する横断方向の軸回りにある矢状面で行われる。
【００１３】
背屈Ｐ２は、足の甲が脚の前面に接近する可能性を付与し、伸長Ｐ１は、足を脚の前面から離間して戻るように移動させ、足を脚の延長線に配置させる。
【００１４】
このため、活発な伸長Ｐ１及び背屈Ｐ２を可能とすることによって、足首の関節の周囲の筋肉は、個人を起立姿勢で落ち着いたままとする可能性を付与し、同様に、移動（歩くこと、走ること及び横方向移動）の慣性を付与する。
【００１５】
したがって、理解することは、特に足首の筋肉の機械的及び機能的性能を、特に伸長Ｐ１にある及び背屈Ｐ２にある足首の筋肉によって生じる力（または力モーメント）を正確に評価できるという医療的観点から、非常に重要であること、である。
【００１６】
これは、個人自信を起立姿勢で維持するかつ／または身体活動を回復させるための十分な筋肉力を生じるために個人の能力を評価する可能性を付与する。
【００１７】
その結果、エルゴメータタイプの計測装置は、ペダルを有し、このペダルは、
−ペダルの回転軸から所定距離離間して配置された一方向性力センサに、または、
−ペダルの回転軸に配置された（すなわち、足首の関節の屈曲−伸長回転に位置合わせされた）トルクセンサに、
接続されている。
【００１８】
これにより、これらセンサは、静止状態で生じた力または力モーメントを計測するように構成されている。
【００１９】
この計測は、トルクセンサを用いて直接的に、または、力センサを用いて間接的に、なされる。
【００２０】
力センサに関して、実際には、ペダルの軸（足首軸）と力センサの軸（力をかける点）との間にあるレバーアームによって計測された力を増やさなければならない。
【００２１】
この計測技術に基づいて、従来、複数のタイプのエルゴメータが存在する。
【００２２】
従来技術に挙げられた第１タイプのエルゴメータを図２に示す。
【００２３】
この図２において、ユーザＵの背中及び骨盤の後に配置された支持体Ｓは、ユーザの膝Ｇが完全に伸びるようにかつ足Ｐの裏が垂直厚板ＰＶと接触するように、識別されている。
【００２４】
この厚板ＰＶは、ヒンジシステムＳＣを用いて地面に連結されており、このヒンジシステムは、厚板が地面に対して回動することを可能とする。
【００２５】
さらに、力ゲージＤは、この垂直厚板ＰＶと支持体Ｓとの間に取り付けられており、ユーザが厚板に力をかけていないときに上記厚板をほぼ垂直軸で所定位置に維持する。
【００２６】
この力ゲージＤは、底屈後に足Ｐの裏にかけた力を計測するようにさらに構成されている。
【００２７】
このようなシステムは、非特許文献１で説明されている。
【００２８】
このようなシステムは、底屈（すなわち伸長）中にかけた力の計測のみを可能とし、背屈（すなわち背側湾曲）中にかけた力の計測を可能としない。
【００２９】
他のタイプのエルゴメータは、存在する。
【００３０】
例えば、ディジョンのInstitut Universitaire Technologique de Genie Mecaniqueによって開発されたエルゴメータは、歪ゲージを用いてペダルを介して足首の関節における筋肉モーメントを計測する可能性を付与する。
【００３１】
このようなエルゴメータを用いると、ユーザは、腰をほぼ１１０°曲げ、膝をほぼ１２０°曲げ、そして足首を９０°曲げた状態で、座位にあるべきである（特に、非特許文献２、または非特許文献３、またはさらに非特許文献４参照）。
【００３２】
さらに、Bio2M社によって開発された足首タイプのエルゴメータがさらに知られている。
【００３３】
このエルゴメータは、足首の関節における底屈筋の機械的性能を試験するように（特に、非特許文献５または非特許文献６参照）、例えば等尺性、等運動性及び等張性の収縮に続く筋肉の収縮性を計測するように、特に設計されている。
【００３４】
このエルゴメータは、２つの主ユニット、すなわち、
（ｉ）特に互いに電気的に接続されたアクチュエータ及びトルクセンサを有するパワーユニット、及び、
（ｉｉ）コンピュータによって制御された制御ユニット、
からなる。
【００３５】
このエルゴメータによれば、足首の角度変位は、デジタル工学センサを用いて計測され、角速度は、スタジア計測器を必要とする１５．７０ｒａｄ／ｓより大きい速度を除いて、ロータに接続されたレゾルバから取られる。
【００３６】
トルクは、ゲージを有するトルクセンサを用いることによって得られる。
【００３７】
このようなエルゴメータのユーザは、膝を１２０°に曲げた状態で慎重姿勢を背中で保持する。
【００３８】
このようなエルゴメータは、腓腹筋の寄与を最小化しており（特に、非特許文献７参照）、このような筋肉は、底屈において重要であり、これら寄与は、最小化されないべきであり、正確な計測を意図している場合に、計測から除外されないべきである。
【００３９】
図３に示すエルゴメータのようなエルゴメータも知られている。
【００４０】
このようなエルゴメータを用いて、底屈における等尺性力の計測は、膝の関節を９０°で阻止することによって下肢を安定して取り付けた状態で行われ、これにより、等尺性収縮中に足首の関節の回転を最小化する（特に、非特許文献８参照）。
【００４１】
最後に、足首の筋肉がかけたモーメントを評価するために「CybexNorm（登録商標）」を使用して足首の関節に行ったいくつかの研究が存在する（特に、非特許文献９または非特許文献１０参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００４２】
【非特許文献１】"Absolute muscle force in the ankle flexors of man." J. Physiol. (I944) I03, 267-273, Haxton, H. A. (1944)
【非特許文献２】Simoneau et al. 2008: “Difficult memory task during postural tasks of various difficulties in young and older people: a pilot study.” Clin Neurophysiol 119(5): 1158-65
【非特許文献３】Simoneau et al. 2009: “Antagonist mechanical contribution to resultant maximal torque at the ankle joint in young and older men.” J Electromyogr Kinesiol 19(2): 123-31
【非特許文献４】Billot et al. 2010: “Age-related relative increases in electromyography activity and torque according to the maximal capacity during upright standing.” Appl Physiol 109(4): 669-80
【非特許文献５】Tognella et al. 1997: "A mechanical device for studying mechanical properties of human muscles in vivo." J Biomech 30(10): 1077-80
【非特許文献６】Ochala et al. 2004: "Changes in mechanical properties of human plantar flexor muscles in ageing." Exp Gerontol 39(3): 349-58
【非特許文献７】Cresswell et al. 1995: "Influence of gastrocnemius muscle length on triceps surae torque development and electromyographic activity in man." Exp Brain Res 105(2): 283-90
【非特許文献８】Reeves et al. 2005: "Influence of 90-day simulated microgravity on human tendon mechanical properties and the effect of resistive countermeasures." J Appl Physiol 98(6): 2278-86
【非特許文献９】Scaglioni et al. 2002: "Plantar flexor activation capacity and H reflex in older adults: adaptations to strength training." J Appl Physiol 92(6): 2292-302
【非特許文献１０】Ferri et al. 2003: "Strength and power changes of the human plantar flexors and knee extensors in response to resistance training in old age." Acta Physiol Scand 177(1): 69-78
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
しかしながら、出願人は、既存の足首タイプのエルゴメータすべてが多くの制限及び多くの欠点を有していると考える。
【００４４】
実際には、多くのエルゴメータにおいて、ユーザは、ペダルをより強く押すために、ユーザの背中またはユーザの肩で支持され得る。
【００４５】
これは、必然的に、他の関節の筋肉の可動化を暗示し、この可動化は、足首に現れる力のまたは力モーメントの評価を過大評価することを引き起こし、同様に、計測の激しいバラツキを引き起こし得る。
【００４６】
すなわち、本エルゴメータを用いると、底屈に関与する足首の筋肉を使用せずに、底屈中の力モーメントを記録できる。
【００４７】
これは、本エルゴメータを用いると、底屈を実現しようとしている間に他の筋肉、例えば膝のまたは腰の伸筋を緊張させ得るという事実に起因しており、したがって、本エルゴメータの構成は、検出することが難しい誤差を暗示し、そのため、事後にエルゴメータを修正することが不可能である。
【００４８】
足首タイプのエルゴメータは、曲げた膝を９０°で位置付けることを必要としており、これら膝のまたは腰の伸筋の関与を制限しようとしている。
【００４９】
しかしながら、これらエルゴメータは、同様に、図３に示すエルゴメータの例の場合のように、底屈中に腓腹筋の緊張を低減する。
【００５０】
ここで、上述したように、これら腓腹筋の力を生じさせる能力は、膝を伸ばしている状態（伸長状態）で底屈を評価するために重要であり、実際には、これら腓腹筋は、必然的に、機能的な観点に関して具体的かつ関連する計測のために、特に起立姿勢の研究中に再使用するために、考慮されなければならない。
【００５１】
さらに、出願人は、既存のエルゴメータが一般に一方向性力センサまたは力モーメントセンサを使用しており、このようなセンサが足首において結果として生じるモーメントを過小評価し、実際には、底屈（伸長）及び／または背屈（背側湾曲）が矢状面以外の２つの平面内で関連する反転及び内転運動を常に伴っていること、を述べる。
【００５２】
既存のエルゴメータは、足首の関節にかけた緊張全体を評価する可能性を付与しない。
【００５３】
一方向性センサを使用することは、もっぱら、足首の横断方向軸回りに何が生じたか判断する可能性を付与しており、このようなセンサは、底屈への随伴運動、すなわち、足首の矢状軸（すなわち長手方向軸）及び垂直軸回りの（反転の及び内転の）運動を評価する可能性を付与しない。
【００５４】
最後に、出願人は、既存のエルゴメータがしばしば非常に嵩張りかつ移動が困難であり、さらに、既存のエルゴメータが、同時に単一の脚にのみ使用され得、寝たきりの姿勢で容易に使用され得ないこと、を述べる。
【００５５】
本発明は、上述した状況を改善することを目的とする。
【００５６】
本発明は、あまり嵩張らずかつ効果ではないエルゴメータを提案することによって上述したさまざまな欠点への改善法を見出すことを目的としており、このエルゴメータは、腰または膝の伸筋のような他の筋肉がかけた力ではなく、個人の足の屈筋が足首の関節にかけた力、もっぱらこれら筋肉がかけた力を正確に計測する。
【課題を解決するための手段】
【００５７】
このために、本発明の対象は、第１態様によれば、ユーザの足首の運動に関する筋肉が上記足首の関節にかけた力を計測するための足首タイプのエルゴメータに関する。
【００５８】
本発明によれば、エルゴメータは、第１部分及び第２部分を有し、ブーツとして現れている。
【００５９】
有利には、第１部分は、添木タイプであり、第１部分は、ユーザの膝が伸長状態にあるときにユーザの下肢を受けることができる。
【００６０】
有利には、この第１部分は、膝が伸長状態にある状態で下肢を不動化するように構成された不動化手段を備える。
【００６１】
有利には、第２部分は、
ａ）第１部分に取り付けられた主本体と、
ｂ）主本体に固定された対応支持素子と、
ｃ）不動化手段を用いて下肢を不動化したときに足の下面のための支持面を形成する硬質プレートであって、硬質プレートが対応支持素子に対してほぼ静止している、硬質プレートと、
ｄ）プレートと対応支持素子との間に挿入された力センサと、
を備える。
【００６２】
本発明によれば、プレートは、主本体に固定されておらず、それにより、センサは、足首の運動に関与する筋肉がプレートの支持面にかけた力を計測でき、力は、プレートから対応支持素子に伝達される。
【００６３】
対応支持素子に対して静止しているプレートによって、本明細書で理解することは、（特に、例えばユーザがユーザの足で上記プレートに力をかける場合に）（巨視的観点で）プレートが対応支持素子に対して移動しないこと、である。
【００６４】
主本体に固定されていないプレートによって、本明細書で理解することは、ユーザの足が乗っているプレートが主本体、ひいては対応支持素子から構造的に独立していること、であり、両素子間をつなぐものは、プレートと対応支持素子との間に挿入された力センサのみである。
【００６５】
このため、その構造及びその構成双方によって、本発明の範囲内で設計されたエルゴメータは、その使用中に簡素な運動装置として表わされ、行われた計測において正確である。
【００６６】
対応支持素子と硬質非固定プレート（固定されていない）との間に挿入されたセンサと、対応支持素子に対して固定された（静止していない）プレートと、のレイアウトは、足の屈筋（すなわち底屈筋）がかけてプレートから対応支持素子に伝達された力の正確かつ信頼性のある計測を有する可能性を付与する。
【００６７】
このようなセンサは、特に、「クローズドチェーン」における使用の可能性を付与する。
【００６８】
これは、膝を伸ばした状態の脚をエルゴメータの第１部分のレベルに位置付け、その後、この目的のために設けられた手段を用いて脚を不動化するのに十分である。
【００６９】
この位置において、足は、硬質プレート上に載っている。
【００７０】
その後、（足底側のまたは背側の）屈曲力をプレートにかけるのに十分である。
【００７１】
この力は、対応支持素子に伝達される。
【００７２】
このため、プレートと対応支持素子との間に位置する力センサは、この力を計測する。
【００７３】
ユーザの足の底屈及び／または背屈中にかけた力を計測するために、有利には、規定されていることは、力センサが３Ｄセンサタイプ（すなわち、３次元センサ）であること、である。
【００７４】
好ましくは、力センサは、３次元（３Ｄ）で力及び力モーメントを計測できる力モーメントセンサである。
【００７５】
有利な形態において、エルゴメータを「オープンチェーン」で使用することは、好ましい。
【００７６】
この形態において、エルゴメータは、
−転動または摺動トラックと、
−転動または摺動部材と、
をさらに有する。
【００７７】
この転動または摺動部材は、主本体に取り付けられている。
【００７８】
有利な形態において、この転動または摺動部材は、ブーツの踵にほぼ位置付けられている。この部材は、必要に応じて、特に技術的な理由により、どこにでも位置付けられ得る。
【００７９】
有利には、転動または摺動部材は、主本体とトラックとの間の摩擦を制限するために、転動または摺動トラックと協働できる。
【００８０】
この部材が主本体上にあること及びこの部材がトラックと協働することにより、装置をその周囲から独立させる。
【００８１】
これにより、「オープンチェーン」において、この構成は、高い信頼性及び高い精度で足首の筋肉がかけた力を計測する可能性を付与し、「オープンチェーン」において、この構成は、他の関節の筋肉の補償の計測を回避する。
【００８２】
実際には、この構成において、この部材及びこの転動または摺動トラックがあることにより、摩擦を防止し、この摩擦は、例えば腰の伸筋のような他の筋肉を刺激するためにユーザに対する支持を付与し得る。
【００８３】
代替例として、転動または摺動部材は、主本体をトラックに対して転動させるためのローラを備える。
【００８４】
このようなローラは、最小の摩擦でトラックに関して本体が変位することを可能とする。
【００８５】
代替的な形態において、転動または摺動部材は、面接触面を備え、転動または摺動トラックは、複数のビーズを有する厚板を備え、これら複数のビーズは、厚板に均一に分布されている。
【００８６】
この代替例において、転動または摺動部材は、ビーズ上を転がり、それにより、最小の摩擦で厚板の平面の全方向で移動する。
【００８７】
有利には、プレートは、その横方向縁部において、補強素子を備え、これら補強素子は、プレートに対して垂直に延在する。
【００８８】
これら補強素子は、例えば足の屈曲中に、プレートが変形する可能性を低減するまたは抑える。
【００８９】
好ましくは、不動化手段は、ユーザの下肢を不動化したままとするための１組のストラップを備える。
【００９０】
好ましくは、第２部分は、ユーザの足を受けるための靴を備え、上記靴は、プレートに取り付けられており、それにより、足をプレートに固定したままとする。
【００９１】
このような靴を用いて、足は、プレートに固定される。
【００９２】
有利にはまたはさらに、１組のストラップは、同様に、足を保持するために設けられ得る。
【００９３】
有利には、本発明にかかるエルゴメータは、第１のいわゆる角度調整手段を有し、この角度調整手段は、第２部分の角度位置を第１部分に対して調整するように構成されている。
【００９４】
このような調整手段は、プレートの支持面上にある足の傾きを調整する可能性を付与する。
【００９５】
このような調整は、足首の傾きと現れた力との間の関係を評価する可能性を付与する。
【００９６】
特有の形態において、調整手段は、
−第１部分に位置付けられた１対の格納式ナットと、
−第２部分の主本体に形成された複数の調整穴部と、
を備える。
【００９７】
この形態において、ナットは、第２部分の角度位置を第１部分に対して調整してロックするための調整穴部内に導入されることができる。
【００９８】
当業者が本明細書で理解することは、上記調整手段がより一般的には主本体に形成された溝部と協働できるバネを有するロックシステムであり得ること、である。
【００９９】
有利には、本発明にかかるエルゴメータは、高さにおけるといわれる第２調整手段を有し、この第２調整手段は、第１部分の高さを第２部分に対して調整するように構成されている。
【０１００】
このような高さ調整は、ユーザのサイズ、特にユーザの脚のサイズに応じてエルゴメータを調整する可能性を付与する。
【０１０１】
有利には、本発明にかかるエルゴメータは、足首の運動に関与する筋肉がかけた力を判断するためにセンサから到来する計測信号を受信して処理できる計算処理ユニットを有する。
【０１０２】
相まって、本発明の対象は、第２態様によれば、上記リハビリ運動を達成するために上述したかつユーザに適用したようなエルゴメータを使用することに関する。
【０１０３】
あるいは、本発明の対象は、第３態様によれば、起立姿勢を維持する人の能力を評価するためにこの人に力試験を行うための、特に寝たきりの人が直立姿勢及び／または活動を取り戻すことを可能とするための、上述したエルゴメータの使用に関する。
【０１０４】
このため、本発明の目的は、上述した本発明のさまざまな機能的及び構造的態様により、現在まで開発された他のエルゴメータの場合のように他の筋肉がかけた力の影響を制限することによって、足首の屈筋及び／または伸筋によって生じる力を正確にかつ信頼性良く計測することを可能とする。
【０１０５】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図４から図６を参照しながら上記説明から明らかになり、これら図面は、限定することなく本発明の実施形態を例示する。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】底屈状態の及び背屈状態の足を概略的に示す図である。
【図２】従来のエルゴメータを示す図である。
【図３】別の従来のエルゴメータを示す図である。
【図４】例示的な実施形態にかかるエルゴメータを概略的に示す側面図である。
【図５】図４にかかるエルゴメータを概略的に示す前面図である。
【図６】図４にかかるエルゴメータを概略的に示す側面図であって、転動または摺動部材及びトラックを有する、側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０７】
ここで、本発明の例示的な実施形態にかかるエルゴメータを、図４から図６を一緒に参照しながら、以下で説明する。
【０１０８】
注意として、足首の筋肉の伸長に向かう等尺性収縮中において、大部分の従来のエルゴメータで留意することは、ユーザがエルゴメータのペダルを押すためにユーザの背中のまたはユーザの肩の支持を使用すること、であり、これは、他の関節にある他の筋肉の関与を伴い、足首の関節に現れた力（または力モーメント）の評価を過大評価することを引き起こす。
【０１０９】
同様に述べることは、膝の関節の関与を制限するために、足首タイプのエルゴメータが９０°まで膝を曲げた状態でユーザを座位に位置付かせており、腓腹筋の力を低減すること、である。
【０１１０】
ここで、重要なことは、これら腓腹筋によって足首に現れる力を評価すること、である。
【０１１１】
したがって、好ましいことは、これら力を考慮するために膝が伸長している状態で試験を行うこと、である。
【０１１２】
したがって、本発明の１つの目的は、足を伸ばした（すなわち膝が伸長状態にある）位置で、足首の屈筋かつ／または伸筋、すなわち、足首を矢状面（底屈及び背屈）で安定化させることを可能とする筋肉によって現れる最大力を計測できるエルゴメータを設計すること、である。
【０１１３】
これは、図４に示すようなエルゴメータのような足首タイプのエルゴメータ１００を用いて後述する例において可能となる。
【０１１４】
本明細書で説明する例において、エルゴメータ１００は、添木タイプの第１部分１０を備える。
【０１１５】
この例において、第１部分１０は、ジンマー添木であり、上記添木は、ユーザの膝が図６に示すように伸長しているときにユーザＵの下肢を受けられる。
【０１１６】
もちろん、当業者が本明細書で理解することは、例えば大腿及び脚を受ける樋状添木のような他のタイプの添木を使用し得ること、である。さらに、他のタイプの添木を意図し得る。
【０１１７】
この添木は、２本の硬質の縦長棒体１２からなり、これら縦長棒体は、ユーザＵの脚に沿って延在する。
【０１１８】
これら棒体１２は、調整可能であり、ユーザのサイズに応じて添木の高さを調整するために高さの調整手段６０を備える。
【０１１９】
この例において、かつ、図４に示すように、これら調整手段６０は、高さを調整するために管体１２が摺動することを可能とする摺動機構６２と、いったん高さを調整すると管体を所定位置で阻害することを可能とする１組のネジ６１と、を有する。
【０１２０】
したがって、ユーザＵには、必要に応じて添木の高さを事前に調整した後に添木にユーザの脚を位置付けるのに十分である。
【０１２１】
図６に示すように、添木は、膝が伸長状態にあるときにユーザＵの下肢を不動化させるための不動化手段１１、例えば１組のストラップを備える。
【０１２２】
本明細書において当業者が理解することは、下肢を不動化するためのストラップ以外の手段を意図できること、である。
【０１２３】
いったん所定位置にあると、膝が伸長状態にあるユーザＵは、ユーザの下肢を不動化するためにストラップを締め得る。
【０１２４】
本明細書で説明する例において、エルゴメータ１００は、３Ｄ力プラットフォームとも称される第２部分２０を備える。
【０１２５】
この例において、この第２部分２０は、第１部分１０に取り付けられた主本体２１を備える。この主本体２１は、ユーザＵの足を取り囲む。
【０１２６】
図５に示すように、この第２部分２０は、対応支持素子２２を備える。
【０１２７】
この対応支持素子２２は、主本体２１に固定されたプレートを有する。
【０１２８】
本明細書において当業者が理解することは、対応支持素子２２及び主本体２１が例えば成形によって得られる単一のかつ同一の単一片部品を形成し得ること、である。
【０１２９】
本明細書で説明する例において、かつ、図５に示すように、第２部分２０は、同様に、不動化手段１１を用いて添木によって下肢を不動化するとユーザＵの足の下面のための支持面を形成する他の硬質プレート２３を備える。
【０１３０】
本明細書で説明しかつ図５に示す例において、このプレート２３は、対応支持素子２２とほぼ平行である。
【０１３１】
この例において、プレート２３は、対応支持素子２２に対して相対的に固定されている。
【０１３２】
このため、このプレート２３は、静止している、すなわち、プレートは、巨視的観点で、ユーザが上記プレート２３に力をかけても、対応支持素子２２に対して移動せず、変形しない。
【０１３３】
変形をさらに制限するために、プレート２３は、その横方向縁部に、補強素子２３ａ及び２３ｂ（図５参照）を有する。
【０１３４】
このプレート２３と対応支持素子２２との間には、力センサ２４が挿入されている。
【０１３５】
対応支持素子２２とプレート２３との間に挿入されたこのような力センサ２４の配置は、本発明の特徴である。
【０１３６】
実際には、ユーザＵがユーザの足を介してプレート２３に力をかけると、この力は、プレート２３から対応支持素子２２に伝達される。
【０１３７】
そして、両素子２２及び２３間に位置する力センサ２４は、この伝達された力を計測し得る。
【０１３８】
この例において、センサ２４は、Sensix社からのSH100D1002A2-2のタイプの力−トルクセンサを含む３Ｄ力センサである。
【０１３９】
このような力センサ２４は、底屈中の及び背屈中の力を計測する可能性を付与する。
【０１４０】
規定されていることは、ユーザＵの足をプレート２３の支持面に固定して取り付けられた靴２５に収容すること、である。
【０１４１】
補足的方法で、例えば、
−ユーザＵの足を所定位置で維持するための２つの再配置可能な粘着取付ストラップ、
−足首の移動を阻止するために力プラットフォームに取り付けられた他の相補的な再配置可能な粘着取付ストラップであって、一方が踵の後を通過し、他方が足首の関節の前方を通過する、粘着取付ストラップ、
のような１組のストラップ２６を設けることが可能である。
【０１４２】
足の前部の移動を阻止するために中足指節関節の背面に別の再配置可能な粘着取付ストラップを設けることは、さらに可能である。
【０１４３】
いったん１組のこれら不動素子を位置付けると、ユーザＵの足は、プレート２３の支持面に固定され、この構成において、ユーザＵの足は、プレート２３に取り付けられた靴２５を用いて所定位置にしっかりと維持され、このプレート２３自体は、力プラットフォームに取り付けられている。
【０１４４】
したがって、図６に示すように、本発明にかかるエルゴメータ１００は、座位で（または腹臥位で）使用され、ユーザＵの下肢は、膝を伸長しかつ足をエルゴメータ１００のプラットフォームに固定式に取り付けられた靴２５内に固定した状態で添木に配置される。
【０１４５】
好ましくは、足首の回転軸は、エルゴメータの軸に揃えられている。
【０１４６】
脚は、膝の関節で伸長した状態にあり、足首の関節は、中立位置にあり、足の長手方向軸は、起立姿勢を維持している間にそうであり得るように、矢状面にある脚の長手方向軸と９０°の角度を形成する。
【０１４７】
しかしながら、足首の関節の角度傾きを調整することが可能である。
【０１４８】
これは、角度調整器５０を用いて可能とされており、この角度調整器は、足Ｐの軸及び脚Ｊの軸によって形成される角度を調整する可能性を付与する。
【０１４９】
図４及び図５に示すように、これら調整手段５０は、管体１２の下側部分に位置する１組の格納式ナット５１を有し、管体は、回動軸を介して主本体２１に取り付けられている。
【０１５０】
主本体２１は、上記ナット５１を導入するための調整穴部５２を有する。
【０１５１】
調整穴部５２を選択することによって、ユーザＵは、ユーザの脚の軸に対するユーザの足の傾きを調整することが可能となる。
【０１５２】
本明細書で説明する例において、エルゴメータは、「オープンチェーン」で使用される。
【０１５３】
この構成によれば、ブーツの踵（すなわち第２部分の踵）は、転動部材４０を備える。
【０１５４】
この例において、部材４０は、ブーツの踵に（すなわち主本体２１の後部に）直接取り付けられたまたは間接的に取り付けられた厚板４１によって形成されている。
【０１５５】
この厚板４１自体は、本実施形態において別の厚板３１によって形成された転動トラック３０に配置されている。
【０１５６】
この例において、この厚板３１は、厚板４１とのその接触面においてローラビーズ３２を有する。
【０１５７】
ビーズ３２上にある厚板４１の相対変位は、エルゴメータ１００と支持体との間の摩擦を無視する可能性を付与する。
【０１５８】
本明細書で理解されることは、例えばブーツの踵にローラがあることによるなど他の手段がこのような摩擦を防止するために可能であること、である。
【０１５９】
説明した例において、エルゴメータの力センサ２４と計算処理ユニット（ここでは図示しない）とを接続するケーブル２４ａは、取得を行うために設けられている。
【０１６０】
そして、センサ２４で計測した力の信号は、このケーブル２４ａを通して処理ユニットに送信される。
【０１６１】
あるいは、これら信号は、無線通信手段を介して送信され得る。
【０１６２】
そして、これら信号は、例えばサンプル周波数１００Ｈｚで「Labview Signal Express（登録商標）」または「Matlab（登録商標）」タイプのソフトウエアの処理片によって直接記録される。
【０１６３】
本明細書で説明した例において、この処理ユニットは、等尺性最大力試験を実行するようにまたはリハビリのための適応運動を行うように構成され得る。
【０１６４】
例えば、このようなプロセッサは、爆発的収縮（力をかけた急増）そしてその後に最大強度まで５秒にわたって徐々に行われる収縮（上昇状態、すなわち、ここでは、例えば６０ｂｐｍでメトロノームの拍子を使用することが可能であり、それにより、対象者は、５秒にわたって実施している規則的な上昇を実現する）を実現させることをユーザに要求するように構成され得る。
【０１６５】
処理ユニットは、例えばリアルタイムで計測した力及び達成されるゴールを表示するグラフの形態で、取得したこれら対象を表示してリアルタイムで筋肉が供給した力を見るための表示モジュール（ここでは図示略）に接続され得る。
【０１６６】
このため、この表示モジュールは、例えばこれが運動であるときに決定した目標力を事前に取得しなければならない場合に、供給する作動力を制御する可能性をユーザに付与する。
【０１６７】
このため、本発明にかかるエルゴメータ１００は、固定されていない支持プレート２３と対応支持体として使用されるプレートとの間に挿入された３Ｄ力センサ２４があることによって、関節周囲の筋肉が足首の関節にかけた力を正確にかつ信頼性良く計測する可能性を付与する目標を評価するための装置のように見える。
【０１６８】
このように、このようなエルゴメータ１００は、信頼性があり正確な計測装置であり、かつ、資金的に低価格に見え、さらに、搬送が容易であり、これにより、既存のエルゴメータの場合に一般的であるのとは反対ではなく、計測装置をユーザまで（例えばユーザのベッドのところまで）持っていく可能性を提供する。
【０１６９】
したがって、エルゴメータは、容易に搬送され得、これは、例えば患者を、特に高齢者または足首の慢性的不安定を患っている人であって移動が困難なままである人を試験することを意図している場合に、非常に容易に評価できる。
【０１７０】
同じように、トレーニングまたは体作り中に使用するために、スポーツマンのためにエルゴメータをセンターまたは部屋または運動場に搬送することができる。
【０１７１】
さらに、上記利点に加え、２つのエルゴメータを使用することによって２つの下肢に同時に計測を行うことができる。これは、両側性試験(bilateral test)と称される。
【０１７２】
実際に知られていることは、両側性収縮中に双方の下肢それぞれの筋肉が同時にかけた最大力の総計が、これら同じ筋肉によって生じる一側性収縮中にかかる最大力の総計よりも小さいこと、である。
【０１７３】
これは、両側性欠損(bilateral deficiency)という用語で知られている。
【０１７４】
両側性試験のために本発明にかかる２つのエルゴメータ１００を同時に使用することは、エルゴメータを「クローズドチェーン」構成で使用する場合に、すなわち当接体に対して支持されることによって、この両側性欠損を示す。
【０１７５】
しかしながら、「オープンチェーン」構成において、このような両側性欠損は、同じようにみられない。
【０１７６】
「クローズドチェーン」構成は、より強く押すために姿勢調整を用いた一側性収縮中に、「オープンチェーン」構成では可能ではない可能性を付与する。
【０１７７】
「オープンチェーン」での両側性スラスト中に、姿勢調整は、可能ではなく、エルゴメータ１００それぞれによって計測された力は、足首の底屈筋または背屈筋によって現れる力にのみ対応する。
【０１７８】
このため、２つのエルゴメータ１００を同時に使用したこれら両側性試験は、クローズドチェーンで両側性欠損が実際には存在せず、むしろ単側性容易化が存在することを示す。すなわち、これが一側性にあろうと二側性状態にあろうと、足首それぞれで現れる力は、同一なままであり、これは、両側性欠損がないことを確認する。
【０１７９】
明らかなことは、この詳細な説明が本発明の特有の例示的な実施形態を扱っているが、決してこの説明が本発明の対象を限定する性質を有していないこと、であり、全く逆に、以下の特許請求の範囲を不確実に解釈することまたは解釈が不十分になることの可能性を排除する目標を有する。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  第１部分、１１  不動化手段、２０  第２部分、２１  主本体、２２  対応支持素子、２３  硬質プレート、２３ａ，２３ｂ  補強素子、２４  力センサ、２５  靴、３０  転動または摺動トラック、３２  ローラビーズ、４０  転動または摺動部材、５０  第１調整手段，角度調整手段、５１  格納式ナット、５２  調整穴部、６０  第２調整手段，高さ調整手段、１００  エルゴメータ、Ｃ  足首、Ｕ  ユーザ
【図１】
0006775524.tif 000002
【図２Ｅ．Ｔ．】
0006775524.tif 000003
【図３Ｅ．Ｔ．】
0006775524.tif 000004
【図４】
0006775524.tif 000005
【図５】
0006775524.tif 000006
【図６】
0006775524.tif 000007