(57)【要約】【課題】前腕の回内、回外の角度を正確に、再現性良く、簡便に測定できる前腕回内外測定器を提供する。【解決手段】前腕５２の手首近傍の背側に密着可能な基準平面１２ａを有する基準面板１２と、基準面板１２に立設固定された支持柱１４と、支持柱１４に角孔１６ａを挿通して保持された把持板１６とにより前腕５２装着し、たとえば、基準面板１２に固定された鉛直線指示計１８からなる傾斜表示手段を備える。【選択図】　図５
2004136016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる基準平面を有する基準面板と、
その基準平面を前腕の手首近傍の背側に押し付けて基準面板を前腕に固定させる基準面板固定手段と、
前記基準面板の傾きの方向を示す傾斜表示手段と、
を備えることを特徴とする前腕回内外測定器。
【請求項２】
前記基準面板固定手段が、
基準面板に端部が固定され基準面から垂直に突出して基準面板に固定された支持柱と、
前記支持柱が嵌挿する孔を有しその孔により摺動自在に支持柱に保持され、対向する基準面板との協働により前腕を挟持可能な把持板と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の前腕回内外測定器。
【請求項３】
前記傾斜表示手段が、基準面板に固定された鉛直線指示計であることを特徴とする請求項１または２に記載の前腕回内外測定器。
【請求項４】
前記傾斜表示手段が、基準面板に固定された指針であることを特徴とする請求項１または２に記載の前腕回内外測定器。
【請求項５】
前腕の手首近傍の背側に基準面板を押し付け、その基準面板の方向を測定することにより前腕の回内回外の角度を測定する前腕回内外測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前腕の回内、回外の角度（手掌面を下に向けたり、上に向けたりする動作の角度）を測定する測定器及び測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前腕の回内（　Ｐｒｏｎａｔｉｏｎ　）、回外（　Ｓｕｐｉｎａｔｉｏｎ　）は日常生活にとって欠くことができないものであり、その障害は食事動作等の物を把持して移動させる動作に大きな影響を与える。回内、回外の可動動作範囲が少なくなったことを医学的には拘縮と呼ぶ。拘縮には外傷によるもの、麻痺によるもの等種々有るが、これらの拘縮に対して、リハビリ訓練が行われ、重度なものに対しては外科的な手術も行われている。このような訓練、治療に対して、その評価をするため、前腕の回内外の可動域（関節が動く範囲）を正確に測定することが重要である。
また、近年、ロボットの技術を向上させるため、人の動きを正確にトレースすることが行われる。このためにも、各関節の動きを正確に測定することが重要である。
【０００３】
図１は、前腕の回内（　Ｐｒｏｎａｔｉｏｎ　）、回外（　Ｓｕｐｉｎａｔｉｏｎ　）を示す説明図である。図において、５１は上腕、５２は前腕、５３は手（手掌面）、６１は上腕骨（　ｈｕｍｅｒｕｓ　）、６２は橈骨（　ｒａｄｉｕｓ　）、６３は尺骨（　ｕｌｎａ　）である。
従来、回内外を測定するには、被測定者の肘を直角に屈曲して体躯に付け、前腕５２を前方に突き出して手指を伸展した姿勢をとらせ、前腕５２を回内、回外させて手掌面５３の角度を目視または角度計を手掌面５３のそばに持っていき測っていた。手掌面５３の角度を測定するのであるから、はなはだ不正確なものであり、また、測定の再現性にも問題があった。さらに、手掌面５３の角度を測定するということは、前腕５２の関節の動きだけではなく手関節の動きを含んだ角度を測定することになり、前腕５２の動きを純粋に測定しているわけではなかった。
【０００４】
また、特開平８−３０８８１５号公報（特許文献１）には、回転機構部（１）にロータリエンコーダ（１０）を組み込み、その回転を表示部（４）に表示するようにし、回転体（５、６）の外側面にコ字状のハンドル把手（１２）を設けたものが提案されている。被測定者がハンドル（１２）（回転操作部２）を手で握って回転させ、その回転量を表示部（４）から読み取ることにより、前腕の回内、回外を測定しようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０８８１５号公報、　段落番号００１１、段落番号００１２、段落番号００１６、図４、図５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のものは、ハンドル（１２）（２）を手で握るため、握り方により測定値が異なってくるという問題、手関節の動きを含んだ角度を測定してしまうという問題、その図５に示されているように、回転機構部（１）の固定側を被測定者の身長に合わせて固定するため大がかりなスタンドを要するという問題等があった。
また、上述の医療現場で行われていた手掌面の角度を観察する手法は、測定が不正確になりやすく再現性が低いという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、極く単純な機構でもって、前腕の回内回外を正確に再現性よく測定することのできる測定器及び測定法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図２は、前腕を回内、回外させたときの骨の様子を示す平面図である。図中において、６１は上腕骨（　ｈｕｍｅｒｕｓ　）、６２は橈骨（　ｒａｄｉｕｓ　）、６３は尺骨（　ｕｌｎａ　）、６４は第１中手骨（母指）、６５は第５中手骨（小指）である。左側が回外させた状態、右側が回内させた状態を示す。橈骨６２と尺骨６３は前腕骨間膜で繋がっているが骨ではないので省略している。前腕の回内及び回外は、上橈尺関節および下橈尺関節が協働して回転する。回転運動の軸は、橈骨頭および尺骨の茎状突起を結ぶ線１０１で、橈骨６２はこの線１０１を中心にして回り、運動範囲は橈骨６２下端で約１８０°である。したがって、橈骨６２下端および尺骨６３下端付近で、橈骨６２と尺骨６３を包含する平面が得られれば前腕５２の回内、回外を正確に得られることになる。
【０００９】
そして、前腕５２の手首近傍の背側は、皮膚、皮下組織、皮下脂肪の他には、前腕５２の筋肉の筋腹はなく細い少数の腱が走るのみであるので、手首近傍の背側の皮膚の表面が示す平面は橈骨６２と尺骨６３がなす平面に平行な平面をなす。
【００１０】
そこで、上記の目的を達成するため、本発明のうち第１の実施態様の発明は、例示として図５を参照し、基準となる基準平面１２ａを有する基準面板１２と、その基準平面１２ａを前腕５２の手首近傍の背側に押し付けて基準面板１２を前腕５２に固定させる基準面板固定手段（１４、１６）と、前記基準面板１２の傾きの方向を示す傾斜表示手段１８と、を備えることを特徴とする。
ここで、基準面板固定手段とは、基準面板を前腕に押し付けて前腕に固定するための種々の構成のすべてを言う。また、傾斜表示手段とは、基準面板の傾斜の角度を表示することのできる構成のすべてを言う。
【００１１】
このように形成すると、基準面板１２の基準平面１２ａが基準面板固定手段（１４、１６）により前腕５２の背側に押し付けられた状態で、前腕回内外測定器１０が前腕５２に装着される。前腕５２の手首近傍の背側には筋腹はないから、基準平面１２ａは前腕５２の橈骨６２と尺骨６３を結ぶ平面と平行な平面になる。そして、前述したように、手首近傍での橈骨６２と尺骨６３を結ぶ平面は橈骨６２、尺骨６３の下端での回転方向を示している。したがって、基準面板１２の傾斜の方向を示す傾斜表示手段１８でその傾斜角を読み取ることにより、前腕５２の回内、回外の角度を容易に測定することができるという効果がある。
【００１２】
ここで、前記基準面板固定手段が、図５に例示するように、基準面板１２に端部が固定され基準平面１２ａから垂直に突出して基準面板１２に固定された支持柱１４と、前記支持柱１４が嵌挿する孔１６ａを有しその孔１６ａにより摺動自在に支持柱１４に保持され対向する基準面板１２との協働により前腕５２を挟持可能な把持板１６と、を備えることを特徴とすることができる。
【００１３】
このように形成すると、被測定者は前腕の手首近傍の背側を基準面板１２の基準平面１２ａに押し付け、把持板１６をスライドさせて上腕を挟む。すると、上腕の弾力性による反発力により把持板１６は反対方向に押されるが、把持板１６は上部の角孔１６ａを支持柱１４に挿通され支持されているから、孔１６ａを中心に把持板１６の下を開くように「こじる」ことになる。このため、把持板１６は支持柱１４上を摺動することが出来なくなり、前腕５２を挟圧したままその位置にとどまる。つまり、基準面板１２と把持板１６とで前腕を挟圧把持し、前腕回内外測定器１０は前腕５２に装着されたことになる。
【００１４】
このように、人体の弾力性を利用して把持板１６を固定する構成であるので、バネ等を用いる構成に比べて基準面板固定手段の構造が単純であり、安価に提供できるという効果がある。
また、基準面板１２と把持板１６が対向してほぼ平行な状態で上腕を挟圧把持することになるから、基準面板１２の基準平面１２ａを前腕５２の背に正確に平行になるように密着させることが容易になり、前腕５２の回内、回外の角度測定の精度が上がり、測定の再現性が向上するという効果がある。
【００１５】
ここで、前記傾斜表示手段が、図５に例示するように、前腕回内外測定器３０の基準面板１２に固定された鉛直線指示計１８であることを特徴とすることができる。
このように形成すると、重力を利用して基準面板１２の傾斜を測定することになるから、簡単で安価な構造でもって、正確に基準面板１２の傾斜角を読み取ることができ、前腕５２の回内、回外の角度を簡単にかつ正確に測定することができるという効果がある。
【００１６】
ここで、前記傾斜表示手段が、図９に例示するように、基準面板１２に固定された指針３１であることを特徴とすることができる。
このように形成すると、最も単純な構造でもって角度を表示できるので、前腕回内外測定器の重量を軽くできるという効果がある。角度の測定はディジタルカメラやビデオに撮像をしてコンピュータで画像処理を行うことにより行う。
【００１７】
また、方法の発明として、前腕の手首近傍の背側に基準面板を押し付け、その基準面板の方向を測定することにより前腕の回内回外の角度を測定する測定方法が提案される。この方法によれば、基準面板が手首近傍で橈骨と尺骨のなす面と平行になるから、前腕の回内、回外の角度を、手関節の角度に影響されることなく、簡単にかつ正確に測定することができるという効果がある。この方法は、、純粋な医療での診断方法としてのみではなく、肘関節の動きを正確に観察し、ロボットの制御に応用することができるという工業的利用の価値がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照し説明する。
図３は、本発明に係る前腕回内外測定器１０を示す斜視図である。前腕回内外測定器１０は、垂直に立った基準面板１２と、基準面板１２から垂直に突出して固定された支持柱１４と、その支持柱１４に貫通され摺動自在に支持された把持板１６と、基準面板１２に固定された鉛直線指示計１８を主な要素とする。
【００１９】
図４は、把持板１６を支持柱１４から外した状態を示す前腕回内外測定器１０の斜視図である。図３を併せ参照し説明する。基準面板１２は厚さ１０ｍｍ弱の長方形のアクリル板からなり、その一面が平面の基準平面１２ａをなしている。基準平面に垂直に支持柱１４がネジ２４（図５に記載）により固定されている。支持柱１４はアルミ合金からなる角柱であり、断面が正方形をなしている。一方、把持板１６は厚さ１０ｍｍ弱のアクリル板からなり、その上部に角孔１６ａが明けられている。角孔１６ａは支持柱１４の断面と同じ形状をなしており、角孔１６ａに支持柱１４を嵌挿することにより、把持板１６は支持柱１４に摺動自在に保持される。
【００２０】
基準面板１２の上縁に金属板２０がビスにより固定され、その金属板２０の上面に樹脂からなる基台２２が固定され、その基台２２により鉛直線指示計１８が支持固定されている。鉛直線指示計１８は重力による鉛直線を示す計器で、透明な樹脂で出来た円板状の容器の中に、矢指針１８ａが封入されている。矢指針１８ａは中心軸１８ｂにより回転自在に支承され、矢指針１８ａの他端には錘１８ｃが取り付けられ、重力に従って矢指針１８ａが鉛直方向を向くよう回転するようになっている。また、円板状の容器の中にはシリコンオイルが封入され、矢指針１８ａの無用な揺動を抑制するようになっている。鉛直線指示計１８の周辺には角度目盛り１８ｄが刻まれ、矢指針１８ａの示す鉛直方向の角度を読み取れるようになっている。
【００２１】
以上の構成に基づき、作動について説明する。
図５は、前腕回内外測定器１０を被測定者の前腕５２に装着した状態を示す正面図であり、前腕５２は手首近傍の近位面での断面で示している。前腕５２には、橈骨６２、尺骨６３があり、橈骨６２、尺骨６３は手根関節近傍では大きく膨らんでいる（図２を参照されたい）。ここで、橈骨６２、尺骨６３の背側の皮膚７１との間には伸筋腱７２が介在するのみで、筋腹等は存在しない。腹側には、回内筋７３の薄い筋腹があるだけで、屈筋腱７４と神経７５のみである。そのため、基準平面１２ａを有する基準面板１２と把持板１６で前腕５２を挟めば、基準面板１２のなす角度は橈骨６２と尺骨６３のなす角度に良く一致する。
【００２２】
被測定者は前腕５２の手首近傍の背側を基準面板１２の基準平面１２ａに押し付け、把持板１６を図面左方にスライドさせて前腕５２を挟む。すると、前腕５２の軟部組織の弾力性による反発力により把持板１６は図面右方矢印Ｆ１の方向に押される。把持板１６は上部の角孔１６ａを支持柱１４に挿通され支持されているから、下方の部分を矢印Ｆ１の方向に押されると角孔１６ａを中心に把持板１６を図面で左回転させる力が働き、基準面板１２と把持板１６の下端を開くように「こじる」ことになる。このため、把持板１６はその角孔１６ａが支持柱１４に食い込むような形になり、把持板１６は支持柱１４上を右方向に摺動することが出来なくなり、前腕５２を挟圧したままその位置にとどまる。
【００２３】
つまり、前腕回内外測定器１０は前腕５２に装着されたことになる。前腕回内外測定器１０を前腕５２から外すには、手指で把持板１６を支持柱１４と正確に直角になるようにしてやり、「こじり」を解いて、図面右方向に摺動させればよい。前腕回内外測定器１０を前腕５２に装着した状態で、前腕５２を回旋させてやれば、そのときの回内角、回外角を矢指針１８ａの示す角度目盛り１８ｄを読むことにより測定することができる。
【００２４】
図６、図７、図８は、被測定者が前腕５２の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図である。図６は、被測定者に前腕回内外測定器１０を装着し、肘を直角に屈曲し手掌面５３を垂直にした中間位の姿勢である。この時、前腕回内外測定器１０の矢指針１８ａの示す角度は０°であるとする。図７は、前腕５２を右回転し、手掌面５３を上向きにした回外位の姿勢である。この時の前腕回内外測定器１０の矢指針１８ａの示す角度は＋９０°であるとする。図８は、前腕５２を左回転し、手掌面５３を下向きにした回内位の姿勢である。この時の前腕回内外測定器１０の矢指針１８ａの示す角度は−８０°であるとする。すると、この被測定者の前腕回内外角度は、１７０°と測定されたことになる。このようにして、被測定者の回内外角度を容易に測定することができ、患者の拘縮の程度、リハビリ訓練による回復の程度を客観的な再現性のある数値として測定することができる。
【００２５】
以上述べた実施の形態では、基準面板１２を前腕５２に押し付けて固定する基準面板固定手段を、把持板１６の角孔１６ａと支持柱１４の「こじり」によるものとしたが、基準面板固定手段には種々の形態が容易に考えられる。たとえば、把持板を支持柱に摺動自在に支承し、引っ張りバネで基準面板の方に付勢しておく構造でも良い。また、把持板を支持柱に揺動自在に支承し、クリップの如く、バネで基準面板の方へ閉じる方向に付勢しておいても良い。また、もっと単純に、基準面板を上腕の背に押し付けた状態で、マジックテープ（商標名）で固定するようにしても良い。
【００２６】
前記の実施の形態では、基準面板１２の傾きの方向を示す傾斜表示手段を、鉛直線指示計１８によるものとしたが、３次元角度センサーを取り付け、無線により測定者の手元の計測器にデータを送信するようにしても良い。また、最も単純には、図９に示すように、前腕回内外測定器３０の基準面板１２に基準面板１２と平行な指針３１を固定しただけでも良い。指針３１は金属針で構成する。被測定者に種々の姿勢を取らせ、そのときの指針３１の角度を三脚等で固定したディジタルカメラで撮影し、コンピュータで画像処理して前腕の回内外角度を測定するようにすれば良い。また、レントゲン撮影をし、骨格と共に指針３１の角度を測定するようにしても良い。いずれにしても、これらの種々の形態は、前腕の手首近傍の背側に基準面板を押し付け、その基準面板の方向を測定することにより前腕の回内回外の角度を測定する方法によるものである。この方法の測定により、肘関節の回内回外が正確に測定できれば、医療の場だけではなく、ロボットの制御への応用が期待できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、手関節の角度に影響されることなく、前腕の回内回外の角度を、正確に、再現性良く、簡便に測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】前腕の回内、回外を示す説明図である。
【図２】前腕を回内、回外させたときの骨の様子を示す平面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の前腕回内外測定器を示す斜視図である。
【図４】把持板を支持柱から外した状態を示す前腕回内外測定器の斜視図である。
【図５】前腕回内外測定器を被測定者の前腕に装着した状態を示す正面図であり、前腕は手首近傍の近位面での断面で示している。
【図６】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を垂直にした中間位の姿勢である。
【図７】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を上向きにした回外位の姿勢である。
【図８】被測定者が前腕の回内、回外をし、その角度を測定している状態を示す斜視図であり、手掌面を下向きにした回内位の姿勢である。
【図９】第２の実施の形態の前腕回内外測定器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　前腕回内外測定器
１２　基準面板
１２ａ　基準平面
１４　支持柱
１６　把持板
１６ａ　角孔
１８　鉛直線指示計
５２　前腕
５３　手（手掌面）
６２　橈骨
６３　尺骨
【図１】
2004136016.tif 000003
【図２】
2004136016.tif 000004
【図３】
2004136016.tif 000005
【図４】
2004136016.tif 000006
【図５】
2004136016.tif 000007
【図６】
2004136016.tif 000008
【図７】
2004136016.tif 000009
【図８】
2004136016.tif 000010
【図９】
2004136016.tif 000011