(57)【要約】【課題】生体固定装置を用いて体肢を固定する場合に、被検者の体肢は、仮固定されるまでの間、支えられるものがないのでぶらぶらして不安定になっている。仮固定されても、位置決めの本固定が完了するまでの間、被検者は一定の姿勢を維持しなければならない。【解決手段】生体固定装置を用いて体肢を固定する場合に、被検者の体肢を一時的に仮置きすることのできる生体固定補助装置２００を設ける。生体固定補助装置２００を用いることで、一定の姿勢を保持するのが容易になり、被検者の負担が軽減される。生体固定補助装置２００には、高さ調整機構２３０を儲け、仮固定の場合に体肢の高さを計測診断の目的に適した高さに調整できるようにする。【選択図】図１１
2007307137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体肢における特定部分を位置決め基準としつつ当該体肢を固定する生体固定装置に組み合わせて用いられる生体固定補助装置であって、
前記生体固定装置に取り付けられる台座と、
前記台座に設けられる高さ調整機構と、
前記高さ調整機構に支持され、前記体肢が載置される載置台と、
を有し、
前記体肢が前記特定部分を基準にして位置決め固定されるにあたって、前記体肢を補助的に支持することを特徴とする生体固定補助装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体固定補助装置において、
前記載置台を水平移動させる水平移動機構を有することを特徴とする生体固定補助装置。
【請求項３】
請求項２記載の生体固定補助装置において、
前記水平移動機構は、前記載置台の水平方向の自在移動を許容する水平スライド機構であることを特徴とする生体固定補助装置。
【請求項４】
請求項１記載の生体固定補助装置において、
前記載置台は、前記体肢である足の踵を包む踵パッドを有することを特徴とする生体固定補助装置。
【請求項５】
請求項１記載の生体固定補助装置において、
前記台座は、磁力によって吸着作用を発揮するマグネット部を有することを特徴とする生体固定補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体固定補助装置に関し、特に、超音波診断法による骨等の組織の診断を行う場合に、体肢を補助的に支持するための生体固定補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を利用して、骨の強度や弾性及び粘弾性等の力学的特性について測定あるいは診断を行うことが研究されている。この研究は、生体外から骨に対して微弱な押圧力を加えた時に生じる骨の変位量を超音波によって定量的に測定するものである。骨の変位量に基づいて骨の強度や弾性を測定するためには、対象となる骨を正しく位置決めすることが重要になる。特に、三点曲げ荷重下において骨の性状や骨折部位における癒合度を超音波診断する場合には、対象骨を含む対象組織を正しく位置決めし、また、対象組織を確実に固定する必要がある。手術その他の場合においても、対象組織の的確な位置決め固定が要請される。三点曲げ荷重下において骨の性状や骨折部位における癒合度を超音波診断する手法は、本出願人が先に出願した未公開の特願２００４−３６２４５５号に示されている。
診断や治療等のために生体の体肢を固定するための装置については、本出願人が先に出願した３件の未公開特許出願である特願２００５−３７９９７８号、特願２００５−３７９９７９号、特願２００５−３７９９８０号に示されている。
【０００３】
以下の特許文献１，２には超音波を用いて骨の癒合診断を行う方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９８２０５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、体肢（例えば足）を固定する場合には、被検者の協力を得て、体の位置を調整し、体肢の特定部分を生体固定装置の所定位置に寄せることで位置合わせをしている。被検者の体肢は、仮固定されるまでの間、支えられるものがないのでぶらぶらして不安定になっている。仮固定されても、位置決めの本固定が完了するまでの間、被検者には一定の姿勢を保ってもらう必要がある。このように、従来の位置決め手順においては、被検者は、一定の姿勢を維持しなければならず負担がかかっていた。それに伴って検査者にも負担が生じており、一時的ではあるが、検査者は被検者の体肢を手で支えて、体肢の特定部分の位置合わせを行う必要があった。被検者が健常者であれば、一定の姿勢を維持することはそれほど困難ではないが、被検者が骨折患者である場合も有り得る。骨折患者が治癒の途中で完治していない状況においても、健常者の場合と同様に、体肢に負担がかからないようにする必要があった。
【０００６】
また、従来の位置決め手順では、被検者の足を固定するまでに時間がかかるという問題がある。被検者の足を固定する作業は、本来の診断目的からすると準備作業であるので、固定までに要する時間はより短い方が望ましい。そこで、時間短縮に役立つような手段が望まれていた。
【０００７】
本発明の目的は、生体固定装置を用いる場合に被検者あるいは検査者の負担を少なくするための生体固定補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、体肢における特定部分を位置決め基準としつつ当該体肢を固定する生体固定装置に組み合わせて用いられる生体固定補助装置であって、前記生体固定装置に取り付けられる台座と、前記台座に設けられる高さ調整機構と、前記高さ調整機構に支持され、前記体肢が載置される載置台と、を有し、前記体肢が前記特定部分を基準にして位置決め固定されるにあたって、前記体肢を補助的に支持することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、生体固定装置を用いて体肢を固定する場合に、被検者が体を移動させて、特定部分を生体固定装置の定められた位置に寄せる際に、体肢を載置台に置くことにより一時的に仮固定することができる。体肢を正確に位置決め固定するまでの間には、被検者は一定の姿勢を保持しなければならないが、生体固定補助装置を用いることで、一定の姿勢を保持するのが容易になり、被検者や検査者の負担が軽減される。高さ調整機構は、体肢を固定する高さを任意に調整する機能を有し、仮固定の場合に体肢の高さを計測診断の目的に適した高さに調整することができる。また、本固定が完了した後に生体固定補助装置を取り外す必要が生じた場合には、載置台の高さを下げることにより、補助的な支持を解除することができる。体肢における特定部分は、生体の部位の様々な位置決め基準となる部位を用いてもよい。望ましくは、特定部分は、体外から特定可能な生体の特徴骨部分であることが好ましい。載置台が支持する体肢の部位に関して、体肢が足の場合には、踵を支持することが望ましいが、例えば、ふくらはぎを下側から包むように支持してもよい。載置台で支持する体肢の部位は一箇所のみならず複数を同時に支持してよいので、複数の生体固定補助装置を用いて支持してもよい。なお、台座は生体固定装置に装着して設けられてもよいし、生体固定装置とは別体の装置に設けられてもよい。
【００１０】
望ましくは、前記生体固定補助装置は、前記載置台を水平移動させる水平移動機構を有することを特徴とする。上記構成によれば、高さ調整機構に付加して水平調整機構を動作させることにより、載置台の位置決め領域を一平面内から立体空間内に広げることができる。水平移動機構は、例えばマイクロメータを用いた精緻な位置決め機構を用いてもよい。あるいは、例えばボールベアリングを用いて平面上で前後左右に自在に滑走できる移動機構を用いてもよい。水平移動機構は、例えば、台座を水平に移動できる機構であってよいし、高さ調整機構を水平に移動できる機構であってもよい。
【００１１】
望ましくは、前記水平移動機構は、前記載置台の水平方向の自在移動を許容する水平スライド機構であることを特徴とする。上記構成によれば、載置台に水平方向の力が加わった場合においても、載置台を水平方向へ自在に移動できる。すなわち、生体の固定位置を行う上で、載置台の水平方向への位置の微調整を行うことなく、水平方向の押圧力が最も低減される好適な位置において位置決めがなされる。水平スライド機構を有することにより、例えば、固定すべき体肢に回転力のモーメントが発生するような場合にも、固定位置の変位量を吸収することができる。例えば、足の固定の場合には、遠位部を本固定した後に近位部を本固定すると、つま先が外に開く方向に足先が回ってしまう現象が発生するが、このような回転モーメントに起因する問題を解消あるいは低減するために水平スライド機構を用いることが好ましい。
【００１２】
望ましくは、前記載置台は、前記体肢である足の踵を包む踵パッドを有することを特徴とする。上記構成によれば、足を固定する場合に適している踵の部位を仮の載置台として用いることができる。載置台の形状を人体の踵部分の形状とほぼ一致するように設けることにより、踵に掛かる押圧力が一点に集中することなく分散されるので、被検者の負担が軽減され、足の固定を確実に行うことができる。
【００１３】
望ましくは、前記台座は、磁力によって吸着作用を発揮するマグネット部を有することを特徴とする。上記構成によれば、台座を磁力作用によって固定することが可能になり、磁気による吸着力を入切することで簡易な着脱が可能となる。それによって、生体固定装置の既存の構成部品との干渉を回避しつつ、生体固定補助装置の設置範囲を広げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明の生体固定補助装置によれば、生体固定装置を用いて体肢の位置決めを行う場合に被検者あるいは検査者の負担を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、生体固定装置３００と本発明に係る生体固定補助装置２００とを示す斜視図である。図１に示す生体固定補助装置２００は、生体固定装置３００に組み込まれている。生体固定装置３００は、人体の股下部である下肢、特に、ひざ下から足首までの下腿を固定するための装置である。生体固定装置３００は、例えば、骨折後における骨の癒合状態を超音波診断する際に、下腿を精度良く位置決めし、また固定するために用いられる。生体固定装置３００とは別体に構成されている生体固定補助装置２００は、足を位置決め固定する場合に、足の踵を補助的に支持するための装置である。図１において、生体固定装置３００は、近位固定機構（近位固定装置）１００と遠位固定機構（遠位固定装置）１０２を有する。近位固定機構１００は、足の近位部１０ａを位置決め固定する腓骨頭固定部２０及び近位内側固定部２８を有する。遠位固定機構１０２は、足の遠位部１０ｂを位置決め固定する可動機構２６を有する。生体固定補助装置２００は、踵を載せる載置台２４０を有する。図１に示す生体１０は、具体的には人体の右足であり、その右足はほぼ水平状態で位置決め固定される。図１には、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系が定義されている。
【００１７】
図１に示す生体固定装置は、上記のように、人体の下肢を固定する装置であって、特に下腿に存在している複数の特徴骨部分を位置決め基準としつつ、生体の固定を行うものである。以下においては、それぞれの機構の詳細説明に先立って、生体固定装置において位置決め基準として用いる複数の特徴骨部分について説明する。
【００１８】
図２には、人体の右下腿に含まれる脛骨８０及び腓骨８２が示されている。腓骨８２の上端部には、膨らみをもって外側に突出した腓骨頭８４が存在する。また、腓骨８２の下端部には上記腓骨頭８４と同様に外側に突出した外果８６が存在する。また、脛骨８０の下端部には内果８８が存在し、それも外側に突出した局所部位である。注目すべきことは、腓骨頭８４、外果８６及び内果８８がいずれも薄い皮膚層を介して体外から視覚的にあるいは接触して容易に特定可能な局所部位であるということである。そのような局所部位を位置決め基準とすれば、生体の位置決めを客観的に且つ正確に行うことができ、特に固定の再現性を極めて良好にできる。それらの部位の上に存在する皮膚層は体格にあまり影響されずに一般に薄い。皮膚層が薄ければ、その弾力性や柔軟性をあまり受けずに、各部位を確実に押さえつけることが可能である。なお、上記以外の特徴骨部分を位置決め基準とすることも勿論可能である。その場合においては、位置の特定を正確に行えること及び確実に保持できることを考慮して、基準となる生体部位を適宜選定するのが望ましい。
【００１９】
図３には、図１に示す生体固定装置３００と同一の構成が示されている。図３においては機構明示のために、生体固定補助装置２００と生体１０とが図示省略されている。図３を参照しつつ、図１に基づいて構成を説明すると、ベースとしての水平板１２には、垂直板１４が配置されている。詳しくは、垂直板１４は、三角支持板１６によって水平板１２上に起立状態で固定されている。水平板１２の上には別の基板１８が重合固定されている。本実施形態においては、遠位固定機構１０２が有する可動機構２６に公知のマグネット部品が内蔵されている。マグネット部品は、それが発揮する磁力作用をオンオフ切換可能なものである。可動機構２６は、その作用を利用して基板１８に着脱自在に固定設置される。このため、基板１８として鉄系統の材料で構成された金属板が用いられている。水平板１２や垂直板１４は軽量化のためにアルミ材料その他の部材で構成される。垂直板１４には、Ｙ方向に一定間隔を隔てて２つの長穴２２，２３が形成されている（図３参照）。各長穴２２，２３は図示のように垂直方向つまりＺ方向に伸長した貫通孔である。図１に示すように、近位部（図示の例では膝蓋骨近傍）１０ａを保持するのに用いる腓骨頭固定部２０が、いずれかの長穴２２に選択的に取り付けられる。図示の例では、Ｙ方向奥側の長穴２２に適切な高さで腓骨頭固定部２０が取り付けられている。２つの長穴２２，２３を設けたのは、左右の下腿に選択的に対応するためである。各長穴２２，２３を垂直方向に伸長させたのは腓骨頭固定部２０の高さの調整を可能とするためである。腓骨頭固定部２０の高さ調整のために、他の上下機構を採用するようにしてもよい。なお、水平板１２の両隅には一対の取手１２ａ，１２ｂが設けられている。
【００２０】
腓骨頭固定部２０は、身体に接触する位置決めパッド５６を有する。その高さが腓骨頭の高さに合わせられつつ、適切な高さで位置決めパッド５６が固定され、その後に、位置決めパッド５６がその前進運動により薄い皮膚層を介して腓骨頭に押し当てられる。位置決めパッド５６の位置を調整する作業は、生体固定補助装置２００の載置台２４０の上に踵が乗せられた状態で行われる。腓骨頭の位置を規定することにより、近位部１０ａの空間的な位置がほぼ決まることになる。逆に言えば、近位部１０ａに対して腓骨頭固定部２０の位置が決まることになる。
【００２１】
一方、生体を挟んで腓骨頭固定部２０とは反対側に近位内側固定部２８が設けられている。近位内側固定部２８は肥大した内側パッド３２を有しており、その内側パッド３２が膝の内側面を広い面積をもって保持するように当てられる。このように腓骨頭の反対側で近位部１０ａが確実に保持されるように、内側パッド３２の位置が調整される。具体的には、近位内側固定部２８は、水平板１２にネジまたはボルトで固定されている。また内側パッド３２の高さは、近位内側固定部２８の台座をなすイケール４０に設けられた長穴への設置高さの調整によって行える。内側パッド３２はイケール４０に対して進退可能に設けられている。図３に示されるように、水平板１２には２カ所のイケール設置部３０ａ，３０ｂが形成されており、それらに対して近位内側固定部２８を選択的に設置することにより、左右の足に対応できる。
【００２２】
遠位固定機構１０２を構成する可動機構２６は、後に図７等を用いて詳述するように、遠位部１０ｂに存在する外果に薄い皮膚層を介して当接される外果パッドと、遠位部１０ｂに存在する内果に対して薄い皮膚層を介して当接される内果パッドと、を有する。可動機構２６には、上記のように磁気吸着作用をオンオフ切換可能なマグネット部品が内蔵されている。それが可動機構２６の台座を構成している。可動機構２６の位置を調整する作業は、生体固定補助装置２００の載置台２４０の上に踵が乗せられた状態で行われる。可動機構２６を下腿の踝付近に設置し、その位置決めを行う場合、本実施形態では外果が主たる基準として用いられ、その位置決めが行われる。
【００２３】
具体的には、まずマグネット部品の機能の動作をオフ（解除状態）にして、基板１８の上で可動機構２６を平行移動させて、外果パッドの水平位置を外果の水平位置に合わせるようにする。その状態で、マグネット部品をオン動作させて、それを基板１８上に吸着固定させる。このように、マグネット部品のオンオフ動作によって、基板１８上で遠位固定部２６を任意の位置に固定設置することが可能であるため、被測定対象者の個々の脚の長さの違いなど、つまり個体差に起因した遠位部位置のばらつきに柔軟に対応できる。
【００２４】
後に詳述するが、可動機構２６の固定の後、それが有する上下部を調整することによって、外果パッドを外果に位置決めする。つまり、皮膚層を介して外果が外果パッドに当たるようにする。次に内果パッドが内果に対して位置決めされるが、その場合には、後述する傾斜機構及び水平回転機構によって外果パッド（正確には外果パッド上に設定される座標原点）を基準として、内果パッドの傾斜角度及び水平回転角度を自在に調整可能である。更に、外果パッドに対して内果パッドは進退自在に構成されており、内果パッドを前進させて、外果パッドと内果パッドとで生体をしっかりと挟持することができる。
【００２５】
図４は、近位部を固定するための腓骨頭固定部２０の分解斜視図である。腓骨頭固定部２０においては、腓骨頭に皮膚層を介して当接される位置決めパッド５６が、固定金具５４に取り付けられている。ネジシャフト５０の一方端と一体化されるノブ４８を回すことにより、ネジシャフト５０の他方端にあるネジ部が固定金具５４と係合し、その結果、固定金具５４と固定金具５２の間隔を調整することができる。これにより、垂直板１４の上の長穴２２が、固定金具５４と固定金具５２で両側から挟み込まれ、腓骨頭固定部２０が垂直板１４（図１）に取り付けられる。腓骨頭固定部２０の設置高さは、長穴を通過するネジシャフト５０の高さを変えることによって自在に調整できる。なお、固定金具５４には、長穴の短軸の長さに合わせて面取り加工が施されている。  位置決めパッド５６は近位内側固定部２８が有する内側パッドよりも硬質の部材で構成され、その当接面５７は内側パッドの面積よりも小さい。これにより、位置決めパッド５６を正確に腓骨頭に当接させることができる。当接面５７の中央部５７Ａには、その中心を腓骨頭の膨らみの頂点に容易に合わせられるように開口部あるいは窪みが形成されている。後述する外果パッド及び内果パッドについても同様の窪み構造を採用するのが望ましい。
【００２６】
図５には、近位内側固定部２８の拡大図が示されている。また図６には、近位内側固定部２８の分解斜視図が示されている。それらの図において、近位部における、腓骨頭とは反対側の体表面に接触する内側パッド３２は、移動板３４に取り付けられ、さらに移動板３４にはボールベアリング３６が取り付けられている。水平板１２に固定される台座としてのイケール４０には、高さ調整を行えるように長穴４０Ａが設けてあり（図６参照）、その長穴４０Ａは、固定金具３８と固定金具４２によって両側から挟持される。固定金具３８の貫通穴には雌ネジが形成されており、ネジシャフト４４の一方端部と一体化されたレバー４６を回転させることによって、ネジシャフト４４の他方端部に設けられた内側パッド３２が進退運動する。内側パッド３２は、上記の腓骨頭用の位置決めパッド５６よりも大きな当接面を有しており、また位置決めパッド５６よりも柔らかい部材で構成されている。内側パッド３２の内側当接面３１は、生体形状に合わせて円弧状のあるいは湾曲した形態を有する。以上のように、生体の近位部１０ａは、近位固定部としての腓骨頭固定部２０及び近位内側固定部２８によって確実に位置決め固定される。この場合、腓骨頭が位置決め基準として用いられているため、超音波検査時においては常に同じ位置に位置決めパッドを当てることができ、その位置決めパッドと反対側の内側パッドとによって、近位部を確実に保持し、またその保持状態を維持できる。すなわち、位置決めの再現性及び持続性を向上できる。また、腓骨頭の上に存在する皮膚層は通常体格差によらずに薄いため、つまり皮膚層の弾性や柔軟性による影響を軽減、排除して、腓骨頭を的確に当接、保持できるという利点がある。
【００２７】
図７は、遠位固定機構の実体をなす可動機構２６の斜視図である。図７には、遠位固定機構の動きを説明するために、回転角θの中心軸と、傾斜角φの中心軸が定義されている。
【００２８】
図８は、図７に示す可動機構２６の分解斜視図である。図８に示すように、可動機構２６は、下から順に、マグネット部品としてのマグネットベース５８、平板状の底板５９、θ回転ステージ部６０、上下部６２、保持ユニットとしての内外果保持部７６、が積み上げられて構成されている。最下段のマグネットベース５８は、底板５９の下に設置された台座として機能し、それによって当該可動機構２６を図１に示した基板１８の上の任意の位置に設置固定することが可能である。底板５９の上面に設置されたθ回転ステージ部６０は、それ自身が回転運動することにより、その上に設置された上下部６２等のユニットを回転させるものである。それらのユニットはＺ軸に平行な１本の直線を中心にして回転する。ちなみに、その回転軸は外果パッドを基準に設定される原点を通過している。θ回転ステージ部６０の機能については後述する。θ方向の回転角度はロック機構によってロック可能である。
【００２９】
図７に戻って、内外果保持部７６は、外果パッド６６及び内果パッド６８を搭載している。上下部６２による高さ調整により、外果パッド６６を遠位部に存在する外果の位置に合わせることが可能である。つまり、可動機構２６の水平位置調整、内外果保持部の高さ調整、その他の調整によって、外果パッド６６を、遠位部における主たる位置決め基準としての外果に位置決めして当接させることが可能である。以上のように、外果についての位置決めが完了した後、内果についての位置決めを行う。具体的には、θ回転ステージ部６０を動作させて、内外果保持部７６を回転させ、その向きを所望の方向に変化させる。その回転軸は外果パッド６６の表面中央（厳密には、外果パッド６６の若干の変形を考慮して、その表面からやや外果パッド６６内に入った位置）を通過しているため、内外果保持部７６を回転させても、外果パッド６６の当接状態は維持される。内外果保持部７６は、傾斜機構７７及び進退機構７９を搭載している。傾斜機構７７は、外果パッド６６及び内果パッド６８と、それらを備えた進退機構７９と、からなるユニットを傾斜運動させるものである。つまり、その傾斜の回転軸は上記の原点を通過する水平軸である。これにより、ユニットが傾斜運動をしても、外果パッド６６の当接状態を維持することができる。進退機構７９は、外果パッド６６に対して内果パッド６８を進退運動させる機構である。その場合においても、外果パッド６６を固定した状態で内果パッド６８を運動させることができるので、外果パッド６６の当接状態を維持できる。このように、外果を主たる位置決め基準として、そこに外果パッド６６を当接して位置決めした上で、外果パッド６６の当接状態を維持しつつ、内果パッド６８の水平回転角度、傾斜角度、進退位置を調整して、内果パッド６８を内果に対して当接させることが可能である。なお、図２に示したように、外果８６と内果８８を直線で結んでみると、その直線８７は外果と内果の空間的な位置の違いから傾いている。外果と内果を結んだ直線上に、内果パッドの中心点を移動させるためには、内果パッド６８自体を水平回転、傾斜回転させる必要があるが、本実施形態によれば上記の各構成によってそれが容易である。
【００３０】
図９には内外果保持部７６の分解斜視図が示されている。図示されるように、内果パッド６８はバイス部材７０の上端部に設けられており、その下端部は進退機構７９に連結固定されている。進退機構７９には円弧状の形態をもった回転リング７２が取り付けられている。上下するフレームとしての台座８１には、円弧状の溝８３が形成されており、その溝８３には回転リング７２から伸びるピンがスライド運動可能に挿入されている。ピンに係合したネジ７４を締め付けることにより、進退機構７９の傾斜角度をロックすることが可能である。
【００３１】
図１０には遠位固定機構としての可動機構２６によって生体の遠位部が位置決め固定された状態が示されている。踝部位がその両側から２つのパッドによって挟持され、これによって踝部位の動きが規制されている。この場合、外果及び内果を位置決め基準としているので、固定の再現性を良好にでき、しかもそれらの部位における皮膚層は薄いために遠位部を確実に挟持できるという利点がある。特に、外果と内果の内で一方を主たる位置決め基準として、それについての位置決めが完了した後に他方の位置決めを円滑に行えるようにしたので、位置決め時の作業性がよい。
【００３２】
本実施形態においては、図１に示したように、Ｘ方向において、近位固定機構１００と遠位固定機構１０２とをそのまま入れ替えることができるので、両足に対応できる。三点曲げ荷重をかけた状態で超音波によって骨の微小変位を計測するような場合には、本装置に、プローブ保持機構、加圧機構、その他を更に設けてもよい。上記構成例では、各可動部分の調整は人為的に行われていたが、その内の一部又は全部を自動的に行うようにしてもよい。その場合においては、安全性の観点から、必要に応じて、リミットスイッチなどのセンサを設けるのが望ましい。
【００３３】
上記実施形態においては診断対象となる生体が足であったが、もちろん足以外の手あるいは他の部位に対して上記同様の測定方法を適用することができる。他の部位に適用する場合には、対象となる部位に応じて測定機構の構造を適宜変更させるのが望ましい。例えば、体外から特定可能な特徴骨部分の膨らみの形状に合わせて、位置決め用の固定パッドに窪みを設けることで、当接時の押圧力を分散させて、被検者の違和感を低減させることも考えられる。また、前腕部の橈骨または尺骨についても適用が可能である。またスペーサ部材などの部材を交換することによって様々な部位に対して共通の固定機構を利用することも可能である。
【００３４】
図１１には、本発明の実施形態に係る生体固定補助装置２００が示されている。図示の例としては踵レストとして構成されている。図１１には、Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系が定義されている。この生体固定補助装置２００は、人体の踵を載せるための装置であり、４つの構成部分に大別することができる。それら４つの構成部分は、下から順番に、固定台座２０２、高さ調整機構２３０、水平スライド機構２３２、載置台２４０であり、それらは順に積み上げられて構成されている。
【００３５】
最下段の構成部分である固定台座２０２は、底面部２０４と切替えレバー２０６と図示されていない永久磁石とを有している。底面部２０４は鉄系の部材で作られており、固定台座２０２の中には永久磁石が内蔵されている。その永久磁石は、切替えレバー２０６と接合されている。固定台座２０２は、図１に示す基板１８の上に置いて使用される。固定台座の切替えレバー２０６をＯＮ（吸着）の位置に設定すると、永久磁石から発せられる磁力によって底面部２０４が磁化する。基板１８に固定吸着した固定台座２０２は、位置決めの基準として利用される。切替えレバー２０６をＯＦＦ（解除）の位置に設定すると、底面部２０４が磁力を失うので、固定台座２０２を動かせるようになる。このように、切替えレバー２０６の位置を操作することにより、固着と脱着を簡易に切替えることができるので、水平方向の任意の位置を選択して、位置決めの基準を設けることができる。
【００３６】
中段の構成部分である高さ調整機構２３０としては、いわゆるラボラトリー・ジャッキが用いられている。高さ調整機構２３０は、下面板２１０と上面板２２０を有しており、それらの板の間にパンタグラフ方式の平行リンク機構２１４を備えている。平行リンク機構２１４は、高さ調整用のノブ２１６と、当該ノブに結合されたネジシャフト２１２を有している。ネジシャフト２１２は、２本の平行シャフト２２２、２２４と係合されている。２本の平行シャフト２２２と２２４は、各々の両端において２本のリンクバーと係合されている。平行シャフト２２２の一端においては、１本のリンクバー２０８ａが、下面板２１０に結合された断面Ｌ字型のアングルプレートに係合され、もう１本のリンクバー２０８ｄが上面板２２０に結合されたアングルプレートに係合されている。同様に、平行シャフト２２４の一端においては、１本のリンクバー２０８ｂが、下面板２１０に結合されたアングルプレートに係合され、もう１本のリンクバー２０８ｃは上面板２２０に結合されたアングルプレートに係合されている。互いに交差する２本のリンクバーは、交差する点を中心にして回転できる。４枚のリンクバー２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄは、全体としてひし形を形成する支持部を構成しており、対向するリンクバーは平行になる。すなわち、リンクバー２０８ａと２０８ｃは互いに平行であり、リンクバー２０８ｂと２０８ｄも互いに平行である。２本のシャフト２２２と２２４を挟んで対向する裏側の位置にも、別の４枚のリンクバーが設けられている。
【００３７】
高さ調整を行う際には、ノブ２１６を回転させる。ノブ２１６を回すと、ネジシャフト２１２が回転して、そのネジシャフト２１２に係合されているシャフト２２２と２２４の距離が変化する。シャフト間距離は、ネジシャフト２１２のネジピッチと回転方向に応じて変化し、その距離の広狭が調整される。シャフト間距離が変化しても、互いに対向する２本のリンクバーは平行であるので、シャフト間距離を長くすると下面板２１０と上面板２２０の距離は小さくなり、逆に、シャフト間距離を短くすると下面板２１０と上面板２２０の距離は大きくなる。以上のように、ノブ２１６を回転させることで、下面板２１０と上面板２２０を平行に保ったまま、Ｚ軸方向の高さを調整することができる。
【００３８】
なお、本実施形態の生体固定補助装置においては、高さ調整機構に平行リンク機構を用いているが、ラック＆ピニオン機構を用いて高さ調整を行ってもよい。あるいは、ボールベアリングを内蔵したボールネジで上下させてもよいし、油圧機構を用いてもよい。場合によってはステップモータを用いて高さの位置決めを自動化してもよい。
【００３９】
高さ調整機構２３０の有する調整可能幅の中央の位置を合わせるために、高さ合わせのためのスペーサあるいはスタッドを挿入してもよい。それらの部材は下面板２１０と固定台座２０２との間に挿入してもよいし、上面板２２０と載置台２４０の間に挿入してもよい。
【００４０】
上面板２２０の上には、Ｘ軸方向に伸張して設けられた水平スライド機構２３２が設置されている。本実施形態にかかる水平スライド機構２３２は、１本のレール２３３と、スライドブロック２３５とを備える小型のスライドステージである。レール２３３は、上面板２２０に固定されており、全長に渡って断面コの字型の溝が１本形成されている。レール２３３の溝の中に備えられたスライドブロック２３５は、溝方向に水平移動可能である。スライドブロック２３５は、レール２３３の溝から外れることなく、水平板２３４に固定されている。よつて、水平板２３４はＺ軸方向に垂れ下がることなく、水平状態を維持したままＸ軸方向に自在に運動することができる。本実施形態において、スライドブロック２３５の最大ストロークは１００ｍｍ程度である。なお、本実施形態においては、レール２３３は１本であるが、必要に応じて複数のレールで支持されてもよい。
【００４１】
最上段の構成部分である載置台２４０は、水平スライド機構２３２の上に設置されている。本実施形態における載置台２４０は、金属製の水平板２３４にウレタン製の四角パッド２３６を接着したものである。本実施形態においては、載置台２４０は、上面板２２０の中心部から外れた位置に迫り出して片持ち状態で取り付けてあるが、これは固定台座２０２と高さ調整機構２３０が、図７に示す遠位固定機構１０２と干渉しないようにするためである。生体固定補助装置２００と遠位固定機構１０２が近接していながらも、干渉しない配置になっていることは、図１に示されている。
【００４２】
載置台２４０の上には人体の踵部分が載せられる。ウレタン製の四角パッド２３６は、踵の当接部分から受ける圧力に応じて窪み、踵の一部分に力が集中するのを緩和する。四角パッド２３６は生体に対しては違和感を生じさせない効果を有する。四角パッド２３６の形状は、踵の押圧力の分散させるために適宜形状を変形してもよいし、ウレタン以外の衝撃吸収材あるいはスポンジのような発泡性樹脂を用いてもよい。
【００４３】
次に、図１２を用いて本実施形態に係る生体固定補助装置２００の使用方法を説明する。まず、Ｓ１０１のステップにおいては、右足あるいは左足を生体固定装置に挿入する。Ｓ１０２では、固定台座２０２の切替えレバー２０６をＯＦＦ（解除）の状態で、生体固定補助装置２００の載置台２４０が被検者の踵の下方にくるように位置を調整する。固定台座２０２の位置が決まったら、切替えレバー２０６をＯＮ（吸着）に切替えて固定台座２０２を固着し、載置台２４０に踵を載せる。Ｓ１０３では、生体固定補助装置２００の高さ調整用のノブ２１６を回して、載置台２４０の高さ調整を行う。載置台２４０に載せる足が水平になるように、載置台２４０の高さが適宜調整される。
【００４４】
Ｓ１０４では、腓骨の近位部にある腓骨頭を、近位固定機構の腓骨頭固定部に接触させる。Ｓ１０５では、近位内側固定部のネジシャフト４４の高さを、腓骨頭固定部の高さにあわせて調整し、また近位内側固定部のイケール４０を水平板に位置決めする。更に、レバー４６を回転させて内側パッド３２が膝の内側に軽く触れる状態にし、近位部をその両側から仮固定する。Ｓ１０６では、遠位固定部（可動機構）を平行移動させてＸ方向、Ｙ方向の位置合わせを行う。その後、上下部で、外果パッド６６の高さを調整することにより、外果が外果パッド６６の中心位置に整合するようにＺ方向の位置合わせを行う。Ｓ１０７では、θ回転ステージ部と、φ回転リング（つまり傾斜機構）の回転位置を調整し、内果が内果パッド６８の中心位置に対面するように位置合わせを行う。Ｓ１０８では、内果パッド６８が内果を押圧するようにバイス部材７０を動作させて、遠位固定部を固定する。
【００４５】
Ｓ１０９では、近位内側固定部のレバー４６を回転させて、内側パッド６８が膝の内側を押圧するように調整することにより、近位部の本固定を行う。近位固定部を本固定した場合の生体固定補助装置２００の対応動作は後述する。
【００４６】
Ｓ１１０では、足が固定されたことを確認した後、ノブ２１６を回して載置台２４０の高さを下げる。通常の使用方法においては、載置台２４０を下げるだけでよいが、場合によっては、生体固定補助装置２００を基板１８から完全に取り外してもよい。あるいは、診断の目的に応じて、載置台２４０に踵を載置させたままの状態で超音波診断を行うことも可能である。
【００４７】
次に、Ｓ１０９のステップにおける動作の詳細説明を記す。近位固定機構によって近位部を本固定する際に、生体固定補助装置２００は特に追加の調整を要しない。しかし、このステップにおいては水平スライド機構２３２が有効に作用する。足の近位部の本固定、つまり腓骨頭と内側部を挟んでひざの部分を本固定すると、足のつま先が外に開く方向に足が回ることがある。これは、近位固定機構によってひざを押圧するにつれて、回転モーメントがかかることに起因する。つまり、近位固定機構の内側パッド３２は、膝の内側面を広い面積で保持するように押し当てられるが、足の形には個人差があるので、内側パッド３２が柔軟な材質であっても、ひざの内側を押す力のベクトルは被検者によって様々に異なる。従って、腓骨頭固定部２０の押圧面５７に生じる押圧力の力ベクトルの向きと、内側パッド３２の押圧力の力ベクトルの向きが、空間内で一直線上に対向しない状態が発生しやすく、回転モーメントが発生してしまう。つま先が開くように回転するのを軽減するためには、踵の支持位置が回転の力を逃がすためにＸ方向にスライドすることが有効である。生体固定補助装置２００の載置台２４０の下に設けられた水平スライド機構２３２は、足の位置決め位置を変化させてしまう内側部の回転力を低減させるために機能している。
【００４８】
図１３は、他の実施形態に係る生体固定補助装置の外観図である。踵保持ホルダ２４２を有する部分に特徴のある実施形態である。図１３に示すホルダ付きの生体固定補助装置２５０は、図１１に示した生体固定補助装置２００と共通する構成部品が多いため、共通部品については同じ符号を付してその説明を省略する。踵保持ホルダ２４２は、硬質の樹脂で作られており、金属製の水平板２３４に固着されている。踵保持ホルダ２４２は、紙コップを縦に半分に割ったような形状に相似しており、その円筒面の外側面を水平板２３４に接して固着されている。踵を載置する場合には、踵保持ホルダ２４２の円筒面の内面に踵を載せて保持する。四角パッドを用いている生体固定補助装置２００と比較すると、踵保持ホルダ付きの生体固定補助装置２５０は、踵が踵保持ホルダ２４２と密着するので、つま先の方向が定められて、足首から先の向きが固持できるという効果がある。また、カップの内面が円筒形状であり、人体の踵の形状に添っているので、足の自重による押圧力が一点に集中せず、被検者の負担を和らげる効果がある。図１１及び図１３に示した生体固定補助装置２００、２５０は、右足又は左足のいずれの足にも使えるように、ＹＺ平面に平行な鉛直面に対して対称な構造になっている。
【００４９】
本実施例においては、踵保持ホルダ２４２は水平板２３４に固定されているが、あえて固定せずに、例えば前後左右にスイングする自在継手（ユニバーサルジョイント）を組み合わせて、踵保持ホルダ２４２に首振り機能を持たせてもよい。踵にかかる押圧力に応じて、踵保持ホルダ２４２の設置角度が変わるので、押圧力が局部に集中することを防止する効果がある。また、自在継手を用いると、踵保持ホルダ２４２がＸ軸方向又はＹ軸方向に対して踵を保持する範囲を拡大できる効果がある。踵保持ホルダ２４２は、頻繁に交換可能なディスポーザブルな部品を用いてもよい。大人用と子供用で異なる大きさや強度の部品を用いてもよい。あるいは、右足と左足とで兼用することなく、それぞれ左右の踵の形状に合わせた固有の部品を用いてもよい。
【００５０】
更に別の実施形態としては、生体固定補助装置と遠位固定機構１０２を一体化して構成してもよい。すなわち、図１１の生体固定補助装置２００の構成から固定台座２０２を取り外して、高さ調整機構２３０と載置台２４０の部分を遠位固定機構１０２に組み込む実施形態である。その場合には、水平移動機構は一方向のスライド機能だけでなく、Ｘ−Ｙの平面方向に自在に水平位置を調整できることが望ましい。生体固定補助装置を組み込んだ実施形態においては、足首を内側と外側から固定する機構と踵を乗せるための機構とが一体化されている。従って、位置決め固定を行う上で、位置調整が必要な部品がまとめられているので、位置決めのための調整工数を低減できるという効果がある。
【００５１】
以上記したように、生体固定補助装置を用いることにより、被検者の足を位置決め固定するまでの間に、足を仮置きすることができるので、被検者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る生体固定補助装置が組み付けられた生体固定装置の斜視図である。
【図２】人体の右下腿の脛骨と腓骨の外形を示す図である。
【図３】生体固定装置の好適な実施形態を示す斜視図である。
【図４】腓骨頭固定部の分解斜視図である。
【図５】近位内側固定部の斜視図である。
【図６】近位内側固定部の分解斜視図である。
【図７】遠位固定機構の斜視図である。
【図８】遠位固定機構の上下のユニット構成を示す分解斜視図である。
【図９】遠位固定機構の内外果固定機構の構造を示す斜視図である。
【図１０】遠位固定機構の好適な実施形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る生体固定補助装置の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態に係る生体固定装置の使用手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明に係る生体固定補助装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  生体、１２  水平板、２０  腓骨頭固定部、２６  可動機構、２８  近位内側固定部、１００  近位固定機構、１０２  遠位固定機構、２００  生体固定補助装置、２０２  固定台座、２０４  底面部、２０６  切替えレバー、２０８  リンクバー、２１０  下面板、２１２  ネジシャフト、２１４  水平リンク機構、２１６  ノブ、２２０  上面板、２２２，２２４  シャフト、２３０  高さ調整機構、２３２  水平スライド機構、２３３  レール、２３４  水平板、２３５  スライドブロック、２３６  四角パッド、２４０  載置台、３００  生体固定装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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