骨検査システムおよび下腿支持装置
【課題】下腿の骨に荷重を加え、骨の変形に基づく検査を行う骨検査システムにおいて、下腿の位置決めを容易に行う。
【解決手段】被検者Pの下腿Lを、回動ベース24上に設けられた近位支持ブロック26と、遠位支持ブロック28上に載置する。近位支持ブロックは腓骨頭を支持し、遠位支持ブロックは頸骨遠位端の外顆または内顆を支持する。回動ベースは、主ベース22に対して、被検者の膝付近に位置する回動軸回りに回動可能に支持され、一方、足首付近に設けられた上下機構30によりこの部分が上下させられる。上下機構により、下腿を載せた状態で回動ベース24を回動させ、下腿を水平に位置決めする。
【解決手段】被検者Pの下腿Lを、回動ベース24上に設けられた近位支持ブロック26と、遠位支持ブロック28上に載置する。近位支持ブロックは腓骨頭を支持し、遠位支持ブロックは頸骨遠位端の外顆または内顆を支持する。回動ベースは、主ベース22に対して、被検者の膝付近に位置する回動軸回りに回動可能に支持され、一方、足首付近に設けられた上下機構30によりこの部分が上下させられる。上下機構により、下腿を載せた状態で回動ベース24を回動させ、下腿を水平に位置決めする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、下腿を対象とする骨検査システムに関し、特に、超音波を用いて骨を検査する場合における検査部位の位置決め技術に関する。
【背景技術】
【0002】
骨に荷重を加えたときの微小変位に基づき骨の性状を評価するシステムが提案されている。下記特許文献1には、生体における下腿の頸骨を測定対象とするシステムが開示されている。頸骨に対して、体外から皮膚を介して荷重を加え、この荷重による頸骨の変形を超音波を用いて測定し、得られた変形に基づいて、頸骨の弾性、粘弾性、塑性等の物理的指標が測定される。これらの物理的指標は、頸骨の性状、健全性、癒合度等を表すものと理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−301284号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測定対象が骨であるため、その変位は微小なものである。このため、測定対象部位を適正な姿勢で位置決めする必要がある。また、被検者への負担を低減するために、前記の位置決めを簡易に行えることが望まれている。
【0005】
本発明は、測定対象部位、特に下腿の位置決めを容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る骨検査システムは、被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する。前記下腿支持装置は、主ベースと、主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、を有し、回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する。
【0007】
共通の回動ベースに近位支持部と遠位支持部を配置することで、この回動ベースの回動によって下腿の位置決めをすることができる。回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下するようにされている。下腿の姿勢は、その長手方向について、荷重の掛かる方向に対して直交するように位置決めされる。典型的には、荷重方向を鉛直とし、下腿は水平に位置決めされる。近位支持部と遠位支持部を独立して調整する場合、下腿の一方を位置を調整すると、これに起因して他方の位置も変化することがあり、調整を困難にしている。本発明は、回動ベースの回動により下腿の長手方向の姿勢を調整することで、調整要素を一つとし、調整を容易にしている。また、回動の軸線は、下腿の近位端側に対応する位置にある。これは、下腿の近位側、つまり膝には、上腿、さらには胴体が連なっているため、近位側を動かすことが、遠位側を動かすのに比べて容易ではないためである。
【0008】
遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更できるようになっている。これは、被検者の個体差、典型的には体格の差に対応するためである。前述のように下腿の近位側は可動範囲が狭いので、簡易的には、遠位支持部のみ位置を変更可能とすることが想定される。しかし、調整範囲を広く確保するために、近位支持部についても位置を変更可能とすることが望ましい。
【0009】
回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを2セット設け、左右の下腿を同時に支持できるようにすることも可能である。両下肢について連続して検査を行うことができ、検査が効率化される。また、実際の検査対象は一方の下肢であっても、比較対象として他方の下肢を測定する場合もあり、この場合についても2セットを設けることは好適である。
【0010】
前記の荷重機構は、旋回可能に支柱に支持されるようにできる。支柱は、2セットの下腿支持セットの間に設けられる。荷重機構を旋回させることにより、荷重を加える対象を左右いずれかにすることができる。旋回動作により、左から右へ、または右から左への荷重を加える対象を容易に切り換えることができる。
【0011】
前記の支柱には、超音波ユニットの、超音波を送受する超音波プローブが支持されるようにできる。超音波プローブも荷重機構と共に旋回可能に支持することで、荷重機構および超音波プローブの対象の左右切換えを容易にできる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、下腿を、容易かつ適正に位置決めできる。または、被検者の負担を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】骨検査システムの概略構成図である。
【図2】本実施形態の下肢支持装置14を示す斜視図である。
【図3】下肢支持装置14を示す斜視図である。
【図4】下腿支持セットを示す斜視図である。
【図5】下腿支持セットの側面図である。
【図6】図5に示すA−A線断面図である。
【図7】下肢支持セットの正面図である。
【図8】上下機構30を示す図である。
【図9】支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。
【図10】支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。
【図11】支柱の支持構造の概略断面図である。
【図12】荷重機構16を示す斜視図である。
【図13】荷重機構16の断面図である。
【図14】荷重機構16の図13に示すB−B線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1は、本実施形態の骨検査システム10の概略構成を示す図である。被検者Pは、椅子12に座り、その下腿Lが下腿支持装置14に載せられている。被検者の下腿Lに対向して、荷重機構16が配置されており、更に荷重機構による下腿Lに対する荷重点の両脇には、超音波診断装置18の超音波プローブ20が配置されている。下腿支持装置14は、床上に設置される主ベース22と、主ベース22に対して回動可能に支持される回動ベース24を含む。回動ベース24は、下腿Lとほぼ平行に延びる細長い板形状を有し、その上面には、下腿を近位側の所定の位置で支持する近位支持ブロック26と、遠位側の所定の位置で支持する遠位支持ブロック28とが設置されている。これらの支持ブロック26,28は、回動ベース24上の任意の位置に設置可能で、被検者Pの個体差に適応することができる。回動ベース24の回動軸線は、被検者Pにとって左右に延びる方向であり、下腿の近位側に位置する。主ベース22の、回動ベース24の遠位端付近に対応する位置には、上下機構30が設けられ、これにより回動ベースの遠位端を上下させて、回動ベース24が回動する。回動ベース24の回動によって、下腿Lの足首側つまり遠位側が、膝側つまり近位側に対して上下に移動する。
【0015】
下腿Lが近位側と遠位側で支持されその中央付近に荷重が加えられることにより、下腿に曲げ荷重が作用する。骨検査システム10においては、この下腿に作用する曲げ荷重による骨、例えば頸骨の撓みを計測する。頸骨を測定対象とする場合に、下腿を支持する位置としては、近位側においては腓骨頭、遠位側においては頸骨外顆または内顆が好ましい。これらの部位は、骨の位置が、薄い皮膚を介して、外界から視覚的に、または触覚的に容易に特定可能であり、測定の基準とするのに好ましい。また、荷重点は、頸骨の正面側の内側、いわゆる向こう脛の内側の骨表面が平面となっている位置が好ましい。頸骨のこの部分は、皮膚の直下にあり、また軸方向に延びる平面となっている。この平面がほぼ水平となるように位置あわせされることが好ましい。荷重点に荷重を加え、このときの変位を超音波診断装置18を用いて測定することで対象である骨の弾性等の物理的指標を取得できる。
【0016】
以下において、前後左右上下は、被検者Pが図1に示す姿勢をとったときを基に説明する。すなわち、被検者Pにとっての左右を左右方向、鉛直方向を上下方向、これらの左右、上下方向に直交し、被検者Pの下肢がほぼ延びている方向を前後方向として説明する。
【0017】
図2および図3は、下腿支持装置14を示す斜視図である。図3は、図2の反対側から見た状態を示す図であり、また支持された状態の下肢も一点鎖線で示されている。主ベース22は、4脚で支持された略長方形の天板32を有し、天板32の短手方向中央には、長手方向に延びる天板スリット34が形成されている。天板スリット34の両側には、これに平行に回動ベース24が位置している。回動ベース24は、載置された下腿の近位側において、支持軸36に回動可能に支持されている。また、回動ベース24上には、近位支持ブロック26および遠位支持ブロック28が配置されている。天板32の下側には、回動ベース24の遠位端を上下する上下機構30が、左右2個の回動ベース24にそれぞれ対応して設けられている。したがって、左右の回動ベース24は、別個に調整が可能となっている。
【0018】
天板スリット34を貫通して支柱38が立設されている。支柱38を支持する装置は、天板32の下に配置されており、図2,3においては表れていない。この装置については、後で説明する。支柱38の頂部には、荷重機構16および超音波プローブ20を保持するプローブ保持アーム40が設けられている。図示するように、本実施形態の下腿支持装置14においては、2個の超音波プローブ20は、それぞれ1本のプローブ保持アームにより支持されており、独立してその位置が調整可能となっている。荷重機構16は、揺動レバー42と、この揺動レバー42上をこれに沿って移動する重り44を含む。揺動レバー42の先端部には、下腿に当接して荷重を付与する押圧子126(図12,13参照)が設けられ、重り44の移動によって、所定の荷重が付与される。また、この揺動レバー42は、左右調整ガイド46上に搭載されており、このガイドに沿って移動することにより、荷重点の、被検者にとっての左右方向の位置が調整される。荷重機構16については、後に詳述する。
【0019】
支柱38の上部は、支柱の軸回りに回動可能となっており、この回動によって、荷重機構16およびプローブ保持アーム40等の支柱上部に搭載された構成要素は旋回する。この旋回によって、測定対象を右下腿から左下腿へ、またその逆に簡易に変更することができる。支柱38は、天板32の下側にて、昇降可能に、また天板スリット34に沿う方向に移動可能に支持されている。支柱38を支持する構成については、後に詳述する。
【0020】
図4−7は、回動ベース24、近位および遠位支持ブロック26,28を含む下腿支持セットの構成を示す図である。図4は斜視図、図5は側面図、図6は図5に示すA−A線断面図、図7は正面図である。主ベースの天板32上にベアリングホルダ48が固定され、これに支持軸36が支持されている。また、回動ベース24にもベアリングホルダ50が備えられ、これにより支持軸36上に回動可能に回動ベース24が支持される。近位支持ブロック26は、マグネットベース52と受け部54を含む。マグネットベース52により、板形状の回動ベース24上の任意の位置に近位支持ブロック26を位置決めできる。なお、マグネットベース52が吸着できるように、回動ベース24は強磁性材料製、典型的には鋼製である。また、全体を鋼にて形成する必要はなく、マグネットベース52が置かれる上面のみに鋼板を貼ってもよい。受け部54の主材は、十分な剛性を有する材料、例えばアルミニウム等の軽量な金属または硬質の樹脂で形成されるが、その表面には、当たりを和らげるために、シリコンゴム等の柔軟なパッドを貼るようにしてよい。受け部54は、円弧状に湾曲した板形状であり、この円弧の中心を見込む角度は約90°、曲率半径は90mmである。前述のように、近位支持ブロック26は、下腿の近位側の腓骨頭を支持し、また頸骨内側側面の平面部分を水平に位置させるため、上記の中心を見込む角度が定められている。
【0021】
遠位支持ブロック28も近位支持ブロック26とほぼ同様の構成を有する。すなわち、マグネットベース56上に、湾曲した板状の受け部58を有している。マグネットベース56によって回動ベース24上の任意の位置に固定できることも同様である。近位側の受け部54に対して、受け部58は、円弧であることは共通であるが、円弧の半径は60mmと若干小さい。これは、ヒトの下腿の近位端、遠位端の太さが違うことに起因している。また、受け部は、正面から見て、下腿の外側にあたる方が長く延びている。具体的には、内側の部分は、中心を見込む角度が40°、外側の部分が60°となっている。これは、頸骨遠位端の外顆が受け部58に当たるようにするためである。図7から分かるように、遠位端の受け部58が近位端の受け部54よりやや高い位置(この実施形態では30mm)に設けられている。これも、下腿の遠位端がより細いことに起因している。
【0022】
図8は、回動ベース24の遠位端を上下して、これを支持軸36回りに回動させる上下機構30を示す図である。図8は、図2で見えている側の裏側から見た状態を示す断面図である。上下機構ケース60には2本のガイドロッド62が上下方向に延びて、互いに平行に配置されている。ガイドロッド62には、リニアブッシュ64が案内され、2個のリニアブッシュ64が共通のロッドホルダ66に結合している。ロッドホルダ66は、上部に突き出して、回動ベース24の下面に当接する突き上げロッド68を保持している。ガイドロッド62に平行に、送りねじ軸70が配置され、これに噛み合う送りねじナット72がロッドホルダ66に固定されている。送りねじ軸70には、ウォームホイール74が一体に設けられ、ウォームホイール74は、ハンドル76に結合されたウォーム78と噛み合っている。ハンドル76を回すと、ウォーム78、ウォームホイール74を介して送りねじ軸70が回転される。これにより、ロッドホルダ66およびこれと一体となった突き上げロッド68が上下する。
【0023】
図9−11は、支柱38およびこれを支持し、移動、昇降させる機構を示す図である。図9は天板32の上方から見た斜視図、図10は天板の下側から見た斜視図、図11は支柱の支持構造を示す断面図である。
【0024】
図10に示すように、天板32の裏面には、天板スリット34の両側に、またスリット34に平行にリニアガイドレール80が設けられている。このリニアガイドレール80には、これに沿って移動するスライドブロック82が係合している。図示するレールの断面およびブロックの溝の断面形状は、簡略のために方形に描かれているが、実際には、アリ継ぎ状の断面形状になっており、レールに直交する方向に落ちて外れることはない。スライドブロック82につり下げられるようにして、天板32の下に支柱支持機構84が配置されている。支柱支持機構84は、リニアガイドレール80に沿ってスライドし、これによって支柱38が天板スリット34に沿ってスライドする。
【0025】
支柱支持機構84は、リニアガイドレール80に沿って移動する移動ベース86と、移動ベースに対し、更に昇降する昇降ベース88を含む。移動ベース86には、鉛直方向に延びるリニアガイドレール90が設けられ、これに係合するスライドブロック92が昇降ベース88に固定されている。これらのリニアガイドレール90およびスライドブロック92も断面がアリ継ぎ形状をしており、ブロックの、レールに沿う方向の移動は許容されるが、直交する方向には外れない。また、昇降ベース88には、定荷重ばね94の張力が作用し、昇降ベース88の自重、支柱38および支柱頂部に装着されている荷重機構等の重量の少なくとも一部を相殺している。昇降ベース88には、クロスローラベアリング98およびこれを保持するクロスローラベアリングホルダ100が備えられる。クロスローラベアリング98のアウタレース102は昇降ベース88に固定され、インナレース104に支柱38が固定される。これにより、支柱38は、昇降ベース88に対して、その軸回りに回動可能となる。
【0026】
移動ベース86の下端付近には送りねじナット106が固定された送りねじブラケット108が備えられている。送りねじナット106には、送りねじ軸110がねじ結合し、送りねじ軸110は、上方に向けて延び、クロスローラベアリング98および支柱38内を貫通し、支柱38の上部に達している。支柱38の上部には、調整ディスク112が配置されており(図9参照)、これに送りねじ軸110の上端が固定されている。調整ディスク112は、支柱の頂部箱114の4辺に設けられたスリットより一部が露出している。この露出している部分に指を当てて調整ディスク112を回すと、送りねじ軸110も一体となって回転する。送りねじ軸110は、送りねじナット106とねじ結合しており、送りねじ軸110を回転させることにより、ねじ軸110自体が昇降する。このねじ軸110の昇降とともに、支柱38および昇降ベース88が昇降する。
【0027】
図12−14は、荷重機構16の構造を示す図である。図12は斜視図、図13は長手方向の断面図、図14は図13に示すB−B線による断面図である。支柱38の頂部に左右調整ガイド46が固定されている。左右調整ガイド46には左右方向に延びる2本のリニアガイドレール116が互いに対向して設けられている。さらに、これらのリニアガイドレール116には、それぞれスライドブロック118が係合されている。スライドブロック118は、揺動軸120を支持する揺動軸ホルダ122に固定されている。これにより、揺動軸ホルダ122は、揺動軸120と共にリニアガイドレール116に沿って左右方向にスライドする。また、スライドを止めるために、揺動軸ホルダ122には固定ねじ124が設けられている。このねじ124を回して、左右調整ガイド46にそのねじを当接させることにより、揺動軸ホルダ122が固定され、左右方向の位置が決定される。また、左右調整ガイド46には、プローブ保持アーム40を把持するアーム把持部125が2個設けられている。
【0028】
揺動軸120には揺動レバー42が回動可能に支持されており、揺動レバー42は揺動軸ホルダ122のスライドと共に左右方向に移動する。揺動レバー42の先端下方には、押圧子126が備えられ、これが被検者の頸骨に皮膚を介して当接する部分となる。押圧子126には、ロードセル128が含まれ、このロードセルにより頸骨に加わる荷重が測定される。揺動軸ホルダ122の左右位置を調整することで、押圧子126が下腿の所定位置に当たるようにされる。
【0029】
重り44は、揺動レバー42に設けられたリニアガイドレール130上をスライドする。また、揺動レバー42内には、その長手方向に延びる送りねじ軸132が配置されている。この送りねじ軸132にねじ結合する送りねじナット134が重り44に対して固定されている。また、送りネジ軸132には、駆動モータ136が結合されており、駆動モータ136が送りねじ軸132を駆動し、これにより重り44がスライドする。この重り44のスライドにより、重りの発生する揺動軸120回りのモーメントが変化し、押圧子126に掛かる荷重が変化する。荷重を周期的に変化させ、これに応じた頸骨の変形を測定することで、骨の物理的特性の評価を行う。
【0030】
次に、検査の流れについて説明する。被検者Pを椅子12に座らせ、一方、または両方を下腿を回動ベース24上の近位および遠位支持ブロック26,28上に載せる。足(足首より遠位側の部分)をやや外側に開くように回動させ、腓骨頭、頸骨の遠位端外顆の部分がそれぞれ支持ブロック26,28に当たるようにする。次に、上下機構30を操作して、具体的にはハンドル76を回して、回動ベース24の遠位端を上下させる。回動ベース24の回動の軸線は、下腿の近位側付近にあり、下腿を支持している部分はほぼ移動しない。足の回動と、上下機構30による回動ベース24の回動により、頸骨内側の平面部分が水平となるように調整を行う。
【0031】
次に、支柱38の前後方向(下腿の延びる方向)の位置の調整を行い、頸骨の軸方向の所定位置に荷重が加えられるように、位置決めを行う。これは、支柱38または支柱上の荷重機構等を持って押して移動させて行う。さらに、高さ調整、左右方向調整を行う。高さ調整は、調整ディスク112を回転させて行い、揺動レバー42が水平となるように調整する。左右方向調整は、左右調整ガイド46に対して揺動軸ホルダ122を移動させて行う。これにより、押圧子126が頸骨上に当接するよう調節される。
【0032】
押圧子126の位置の、頸骨の延びる方向の両側それぞれに、超音波プローブ20を当てる。駆動モータ136を駆動し、重り44を揺動レバー42の軸方向に沿って往復運動させ、周期的に変化する荷重を加える。この荷重に対する頸骨の変位を超音波診断装置18により測定する。
【0033】
もう一方の下腿の測定を行う場合は、支柱38を回転させて、荷重機構16等を旋回させる。支柱38の回転は、クロスローラベアリング98により達せられる。左右の下腿を測定するのは、両方が骨折するなどして、それぞれ検査する必要がある場合はもちろん、健常な一方を基準として、もう一方の検査対象とする骨の評価をする場合があるためである。このような場合にも、本実施形態によれば、簡易に、また速やかに対応することができる。
【符号の説明】
【0034】
10 骨検査システム、14 下腿支持装置、16荷重機構、18 超音波診断装置、20 超音波プローブ、22 主ベース、24 回動ベース、26 近位支持ブロック、28 遠位支持ブロック、30上下機構、36 支持軸、38 支柱、42 揺動レバー、44 重り、46 左右調整ガイド、52,56 マグネットベース、84 支柱支持機構、112 調整ディスク、126 押圧子。
【技術分野】
【0001】
本発明は、下腿を対象とする骨検査システムに関し、特に、超音波を用いて骨を検査する場合における検査部位の位置決め技術に関する。
【背景技術】
【0002】
骨に荷重を加えたときの微小変位に基づき骨の性状を評価するシステムが提案されている。下記特許文献1には、生体における下腿の頸骨を測定対象とするシステムが開示されている。頸骨に対して、体外から皮膚を介して荷重を加え、この荷重による頸骨の変形を超音波を用いて測定し、得られた変形に基づいて、頸骨の弾性、粘弾性、塑性等の物理的指標が測定される。これらの物理的指標は、頸骨の性状、健全性、癒合度等を表すものと理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−301284号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測定対象が骨であるため、その変位は微小なものである。このため、測定対象部位を適正な姿勢で位置決めする必要がある。また、被検者への負担を低減するために、前記の位置決めを簡易に行えることが望まれている。
【0005】
本発明は、測定対象部位、特に下腿の位置決めを容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る骨検査システムは、被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する。前記下腿支持装置は、主ベースと、主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、を有し、回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する。
【0007】
共通の回動ベースに近位支持部と遠位支持部を配置することで、この回動ベースの回動によって下腿の位置決めをすることができる。回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下するようにされている。下腿の姿勢は、その長手方向について、荷重の掛かる方向に対して直交するように位置決めされる。典型的には、荷重方向を鉛直とし、下腿は水平に位置決めされる。近位支持部と遠位支持部を独立して調整する場合、下腿の一方を位置を調整すると、これに起因して他方の位置も変化することがあり、調整を困難にしている。本発明は、回動ベースの回動により下腿の長手方向の姿勢を調整することで、調整要素を一つとし、調整を容易にしている。また、回動の軸線は、下腿の近位端側に対応する位置にある。これは、下腿の近位側、つまり膝には、上腿、さらには胴体が連なっているため、近位側を動かすことが、遠位側を動かすのに比べて容易ではないためである。
【0008】
遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更できるようになっている。これは、被検者の個体差、典型的には体格の差に対応するためである。前述のように下腿の近位側は可動範囲が狭いので、簡易的には、遠位支持部のみ位置を変更可能とすることが想定される。しかし、調整範囲を広く確保するために、近位支持部についても位置を変更可能とすることが望ましい。
【0009】
回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを2セット設け、左右の下腿を同時に支持できるようにすることも可能である。両下肢について連続して検査を行うことができ、検査が効率化される。また、実際の検査対象は一方の下肢であっても、比較対象として他方の下肢を測定する場合もあり、この場合についても2セットを設けることは好適である。
【0010】
前記の荷重機構は、旋回可能に支柱に支持されるようにできる。支柱は、2セットの下腿支持セットの間に設けられる。荷重機構を旋回させることにより、荷重を加える対象を左右いずれかにすることができる。旋回動作により、左から右へ、または右から左への荷重を加える対象を容易に切り換えることができる。
【0011】
前記の支柱には、超音波ユニットの、超音波を送受する超音波プローブが支持されるようにできる。超音波プローブも荷重機構と共に旋回可能に支持することで、荷重機構および超音波プローブの対象の左右切換えを容易にできる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、下腿を、容易かつ適正に位置決めできる。または、被検者の負担を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】骨検査システムの概略構成図である。
【図2】本実施形態の下肢支持装置14を示す斜視図である。
【図3】下肢支持装置14を示す斜視図である。
【図4】下腿支持セットを示す斜視図である。
【図5】下腿支持セットの側面図である。
【図6】図5に示すA−A線断面図である。
【図7】下肢支持セットの正面図である。
【図8】上下機構30を示す図である。
【図9】支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。
【図10】支柱およびその支持構造を示す概略斜視図である。
【図11】支柱の支持構造の概略断面図である。
【図12】荷重機構16を示す斜視図である。
【図13】荷重機構16の断面図である。
【図14】荷重機構16の図13に示すB−B線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1は、本実施形態の骨検査システム10の概略構成を示す図である。被検者Pは、椅子12に座り、その下腿Lが下腿支持装置14に載せられている。被検者の下腿Lに対向して、荷重機構16が配置されており、更に荷重機構による下腿Lに対する荷重点の両脇には、超音波診断装置18の超音波プローブ20が配置されている。下腿支持装置14は、床上に設置される主ベース22と、主ベース22に対して回動可能に支持される回動ベース24を含む。回動ベース24は、下腿Lとほぼ平行に延びる細長い板形状を有し、その上面には、下腿を近位側の所定の位置で支持する近位支持ブロック26と、遠位側の所定の位置で支持する遠位支持ブロック28とが設置されている。これらの支持ブロック26,28は、回動ベース24上の任意の位置に設置可能で、被検者Pの個体差に適応することができる。回動ベース24の回動軸線は、被検者Pにとって左右に延びる方向であり、下腿の近位側に位置する。主ベース22の、回動ベース24の遠位端付近に対応する位置には、上下機構30が設けられ、これにより回動ベースの遠位端を上下させて、回動ベース24が回動する。回動ベース24の回動によって、下腿Lの足首側つまり遠位側が、膝側つまり近位側に対して上下に移動する。
【0015】
下腿Lが近位側と遠位側で支持されその中央付近に荷重が加えられることにより、下腿に曲げ荷重が作用する。骨検査システム10においては、この下腿に作用する曲げ荷重による骨、例えば頸骨の撓みを計測する。頸骨を測定対象とする場合に、下腿を支持する位置としては、近位側においては腓骨頭、遠位側においては頸骨外顆または内顆が好ましい。これらの部位は、骨の位置が、薄い皮膚を介して、外界から視覚的に、または触覚的に容易に特定可能であり、測定の基準とするのに好ましい。また、荷重点は、頸骨の正面側の内側、いわゆる向こう脛の内側の骨表面が平面となっている位置が好ましい。頸骨のこの部分は、皮膚の直下にあり、また軸方向に延びる平面となっている。この平面がほぼ水平となるように位置あわせされることが好ましい。荷重点に荷重を加え、このときの変位を超音波診断装置18を用いて測定することで対象である骨の弾性等の物理的指標を取得できる。
【0016】
以下において、前後左右上下は、被検者Pが図1に示す姿勢をとったときを基に説明する。すなわち、被検者Pにとっての左右を左右方向、鉛直方向を上下方向、これらの左右、上下方向に直交し、被検者Pの下肢がほぼ延びている方向を前後方向として説明する。
【0017】
図2および図3は、下腿支持装置14を示す斜視図である。図3は、図2の反対側から見た状態を示す図であり、また支持された状態の下肢も一点鎖線で示されている。主ベース22は、4脚で支持された略長方形の天板32を有し、天板32の短手方向中央には、長手方向に延びる天板スリット34が形成されている。天板スリット34の両側には、これに平行に回動ベース24が位置している。回動ベース24は、載置された下腿の近位側において、支持軸36に回動可能に支持されている。また、回動ベース24上には、近位支持ブロック26および遠位支持ブロック28が配置されている。天板32の下側には、回動ベース24の遠位端を上下する上下機構30が、左右2個の回動ベース24にそれぞれ対応して設けられている。したがって、左右の回動ベース24は、別個に調整が可能となっている。
【0018】
天板スリット34を貫通して支柱38が立設されている。支柱38を支持する装置は、天板32の下に配置されており、図2,3においては表れていない。この装置については、後で説明する。支柱38の頂部には、荷重機構16および超音波プローブ20を保持するプローブ保持アーム40が設けられている。図示するように、本実施形態の下腿支持装置14においては、2個の超音波プローブ20は、それぞれ1本のプローブ保持アームにより支持されており、独立してその位置が調整可能となっている。荷重機構16は、揺動レバー42と、この揺動レバー42上をこれに沿って移動する重り44を含む。揺動レバー42の先端部には、下腿に当接して荷重を付与する押圧子126(図12,13参照)が設けられ、重り44の移動によって、所定の荷重が付与される。また、この揺動レバー42は、左右調整ガイド46上に搭載されており、このガイドに沿って移動することにより、荷重点の、被検者にとっての左右方向の位置が調整される。荷重機構16については、後に詳述する。
【0019】
支柱38の上部は、支柱の軸回りに回動可能となっており、この回動によって、荷重機構16およびプローブ保持アーム40等の支柱上部に搭載された構成要素は旋回する。この旋回によって、測定対象を右下腿から左下腿へ、またその逆に簡易に変更することができる。支柱38は、天板32の下側にて、昇降可能に、また天板スリット34に沿う方向に移動可能に支持されている。支柱38を支持する構成については、後に詳述する。
【0020】
図4−7は、回動ベース24、近位および遠位支持ブロック26,28を含む下腿支持セットの構成を示す図である。図4は斜視図、図5は側面図、図6は図5に示すA−A線断面図、図7は正面図である。主ベースの天板32上にベアリングホルダ48が固定され、これに支持軸36が支持されている。また、回動ベース24にもベアリングホルダ50が備えられ、これにより支持軸36上に回動可能に回動ベース24が支持される。近位支持ブロック26は、マグネットベース52と受け部54を含む。マグネットベース52により、板形状の回動ベース24上の任意の位置に近位支持ブロック26を位置決めできる。なお、マグネットベース52が吸着できるように、回動ベース24は強磁性材料製、典型的には鋼製である。また、全体を鋼にて形成する必要はなく、マグネットベース52が置かれる上面のみに鋼板を貼ってもよい。受け部54の主材は、十分な剛性を有する材料、例えばアルミニウム等の軽量な金属または硬質の樹脂で形成されるが、その表面には、当たりを和らげるために、シリコンゴム等の柔軟なパッドを貼るようにしてよい。受け部54は、円弧状に湾曲した板形状であり、この円弧の中心を見込む角度は約90°、曲率半径は90mmである。前述のように、近位支持ブロック26は、下腿の近位側の腓骨頭を支持し、また頸骨内側側面の平面部分を水平に位置させるため、上記の中心を見込む角度が定められている。
【0021】
遠位支持ブロック28も近位支持ブロック26とほぼ同様の構成を有する。すなわち、マグネットベース56上に、湾曲した板状の受け部58を有している。マグネットベース56によって回動ベース24上の任意の位置に固定できることも同様である。近位側の受け部54に対して、受け部58は、円弧であることは共通であるが、円弧の半径は60mmと若干小さい。これは、ヒトの下腿の近位端、遠位端の太さが違うことに起因している。また、受け部は、正面から見て、下腿の外側にあたる方が長く延びている。具体的には、内側の部分は、中心を見込む角度が40°、外側の部分が60°となっている。これは、頸骨遠位端の外顆が受け部58に当たるようにするためである。図7から分かるように、遠位端の受け部58が近位端の受け部54よりやや高い位置(この実施形態では30mm)に設けられている。これも、下腿の遠位端がより細いことに起因している。
【0022】
図8は、回動ベース24の遠位端を上下して、これを支持軸36回りに回動させる上下機構30を示す図である。図8は、図2で見えている側の裏側から見た状態を示す断面図である。上下機構ケース60には2本のガイドロッド62が上下方向に延びて、互いに平行に配置されている。ガイドロッド62には、リニアブッシュ64が案内され、2個のリニアブッシュ64が共通のロッドホルダ66に結合している。ロッドホルダ66は、上部に突き出して、回動ベース24の下面に当接する突き上げロッド68を保持している。ガイドロッド62に平行に、送りねじ軸70が配置され、これに噛み合う送りねじナット72がロッドホルダ66に固定されている。送りねじ軸70には、ウォームホイール74が一体に設けられ、ウォームホイール74は、ハンドル76に結合されたウォーム78と噛み合っている。ハンドル76を回すと、ウォーム78、ウォームホイール74を介して送りねじ軸70が回転される。これにより、ロッドホルダ66およびこれと一体となった突き上げロッド68が上下する。
【0023】
図9−11は、支柱38およびこれを支持し、移動、昇降させる機構を示す図である。図9は天板32の上方から見た斜視図、図10は天板の下側から見た斜視図、図11は支柱の支持構造を示す断面図である。
【0024】
図10に示すように、天板32の裏面には、天板スリット34の両側に、またスリット34に平行にリニアガイドレール80が設けられている。このリニアガイドレール80には、これに沿って移動するスライドブロック82が係合している。図示するレールの断面およびブロックの溝の断面形状は、簡略のために方形に描かれているが、実際には、アリ継ぎ状の断面形状になっており、レールに直交する方向に落ちて外れることはない。スライドブロック82につり下げられるようにして、天板32の下に支柱支持機構84が配置されている。支柱支持機構84は、リニアガイドレール80に沿ってスライドし、これによって支柱38が天板スリット34に沿ってスライドする。
【0025】
支柱支持機構84は、リニアガイドレール80に沿って移動する移動ベース86と、移動ベースに対し、更に昇降する昇降ベース88を含む。移動ベース86には、鉛直方向に延びるリニアガイドレール90が設けられ、これに係合するスライドブロック92が昇降ベース88に固定されている。これらのリニアガイドレール90およびスライドブロック92も断面がアリ継ぎ形状をしており、ブロックの、レールに沿う方向の移動は許容されるが、直交する方向には外れない。また、昇降ベース88には、定荷重ばね94の張力が作用し、昇降ベース88の自重、支柱38および支柱頂部に装着されている荷重機構等の重量の少なくとも一部を相殺している。昇降ベース88には、クロスローラベアリング98およびこれを保持するクロスローラベアリングホルダ100が備えられる。クロスローラベアリング98のアウタレース102は昇降ベース88に固定され、インナレース104に支柱38が固定される。これにより、支柱38は、昇降ベース88に対して、その軸回りに回動可能となる。
【0026】
移動ベース86の下端付近には送りねじナット106が固定された送りねじブラケット108が備えられている。送りねじナット106には、送りねじ軸110がねじ結合し、送りねじ軸110は、上方に向けて延び、クロスローラベアリング98および支柱38内を貫通し、支柱38の上部に達している。支柱38の上部には、調整ディスク112が配置されており(図9参照)、これに送りねじ軸110の上端が固定されている。調整ディスク112は、支柱の頂部箱114の4辺に設けられたスリットより一部が露出している。この露出している部分に指を当てて調整ディスク112を回すと、送りねじ軸110も一体となって回転する。送りねじ軸110は、送りねじナット106とねじ結合しており、送りねじ軸110を回転させることにより、ねじ軸110自体が昇降する。このねじ軸110の昇降とともに、支柱38および昇降ベース88が昇降する。
【0027】
図12−14は、荷重機構16の構造を示す図である。図12は斜視図、図13は長手方向の断面図、図14は図13に示すB−B線による断面図である。支柱38の頂部に左右調整ガイド46が固定されている。左右調整ガイド46には左右方向に延びる2本のリニアガイドレール116が互いに対向して設けられている。さらに、これらのリニアガイドレール116には、それぞれスライドブロック118が係合されている。スライドブロック118は、揺動軸120を支持する揺動軸ホルダ122に固定されている。これにより、揺動軸ホルダ122は、揺動軸120と共にリニアガイドレール116に沿って左右方向にスライドする。また、スライドを止めるために、揺動軸ホルダ122には固定ねじ124が設けられている。このねじ124を回して、左右調整ガイド46にそのねじを当接させることにより、揺動軸ホルダ122が固定され、左右方向の位置が決定される。また、左右調整ガイド46には、プローブ保持アーム40を把持するアーム把持部125が2個設けられている。
【0028】
揺動軸120には揺動レバー42が回動可能に支持されており、揺動レバー42は揺動軸ホルダ122のスライドと共に左右方向に移動する。揺動レバー42の先端下方には、押圧子126が備えられ、これが被検者の頸骨に皮膚を介して当接する部分となる。押圧子126には、ロードセル128が含まれ、このロードセルにより頸骨に加わる荷重が測定される。揺動軸ホルダ122の左右位置を調整することで、押圧子126が下腿の所定位置に当たるようにされる。
【0029】
重り44は、揺動レバー42に設けられたリニアガイドレール130上をスライドする。また、揺動レバー42内には、その長手方向に延びる送りねじ軸132が配置されている。この送りねじ軸132にねじ結合する送りねじナット134が重り44に対して固定されている。また、送りネジ軸132には、駆動モータ136が結合されており、駆動モータ136が送りねじ軸132を駆動し、これにより重り44がスライドする。この重り44のスライドにより、重りの発生する揺動軸120回りのモーメントが変化し、押圧子126に掛かる荷重が変化する。荷重を周期的に変化させ、これに応じた頸骨の変形を測定することで、骨の物理的特性の評価を行う。
【0030】
次に、検査の流れについて説明する。被検者Pを椅子12に座らせ、一方、または両方を下腿を回動ベース24上の近位および遠位支持ブロック26,28上に載せる。足(足首より遠位側の部分)をやや外側に開くように回動させ、腓骨頭、頸骨の遠位端外顆の部分がそれぞれ支持ブロック26,28に当たるようにする。次に、上下機構30を操作して、具体的にはハンドル76を回して、回動ベース24の遠位端を上下させる。回動ベース24の回動の軸線は、下腿の近位側付近にあり、下腿を支持している部分はほぼ移動しない。足の回動と、上下機構30による回動ベース24の回動により、頸骨内側の平面部分が水平となるように調整を行う。
【0031】
次に、支柱38の前後方向(下腿の延びる方向)の位置の調整を行い、頸骨の軸方向の所定位置に荷重が加えられるように、位置決めを行う。これは、支柱38または支柱上の荷重機構等を持って押して移動させて行う。さらに、高さ調整、左右方向調整を行う。高さ調整は、調整ディスク112を回転させて行い、揺動レバー42が水平となるように調整する。左右方向調整は、左右調整ガイド46に対して揺動軸ホルダ122を移動させて行う。これにより、押圧子126が頸骨上に当接するよう調節される。
【0032】
押圧子126の位置の、頸骨の延びる方向の両側それぞれに、超音波プローブ20を当てる。駆動モータ136を駆動し、重り44を揺動レバー42の軸方向に沿って往復運動させ、周期的に変化する荷重を加える。この荷重に対する頸骨の変位を超音波診断装置18により測定する。
【0033】
もう一方の下腿の測定を行う場合は、支柱38を回転させて、荷重機構16等を旋回させる。支柱38の回転は、クロスローラベアリング98により達せられる。左右の下腿を測定するのは、両方が骨折するなどして、それぞれ検査する必要がある場合はもちろん、健常な一方を基準として、もう一方の検査対象とする骨の評価をする場合があるためである。このような場合にも、本実施形態によれば、簡易に、また速やかに対応することができる。
【符号の説明】
【0034】
10 骨検査システム、14 下腿支持装置、16荷重機構、18 超音波診断装置、20 超音波プローブ、22 主ベース、24 回動ベース、26 近位支持ブロック、28 遠位支持ブロック、30上下機構、36 支持軸、38 支柱、42 揺動レバー、44 重り、46 左右調整ガイド、52,56 マグネットベース、84 支柱支持機構、112 調整ディスク、126 押圧子。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、
支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、
前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、
を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する骨検査システムであって、
前記下腿支持装置は、
主ベースと、
主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
を有し、
回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
骨検査システム。
【請求項2】
請求項1に記載の骨検査システムであって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
【請求項3】
請求項1に記載の骨検査システムであって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の骨検査システムであって、
被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
骨検査システム。
【請求項5】
請求項4に記載の骨検査システムであって、さらに、前記二つの下腿支持セットの間に設けられ、前記荷重機構を旋回可能に支持する支柱を有し、この旋回によって前記荷重機構を被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
【請求項6】
請求項5に記載の骨検査システムであって、前記超音波ユニットは、下腿の骨に対して超音波を送受する超音波プローブを有し、超音波プローブは前記支柱に支持され、前記旋回によって前記超音波プローブを被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
【請求項7】
被検者の下腿の骨に荷重を加え、この荷重による前記骨の変形を測定する骨検査システムの、被検者の下腿を支持する下腿支持装置であって、
主ベースと、
主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
を有し、
回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
下腿支持装置。
【請求項8】
請求項7に記載の下腿支持装置であって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
【請求項9】
請求項7に記載の下腿支持装置であって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
【請求項10】
請求項7〜9のいずれか1項に記載の下腿支持装置であって、
被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
下腿支持装置。
【請求項1】
被検者の下腿を支持する下腿支持装置と、
支持された下腿の骨に荷重を加える荷重機構と、
前記下腿の骨に対して超音波を送受し、受信した超音波信号に基づき測定を行う超音波ユニットと、
を有し、前記荷重による骨の変形を超音波ユニットで測定する骨検査システムであって、
前記下腿支持装置は、
主ベースと、
主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
を有し、
回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
骨検査システム。
【請求項2】
請求項1に記載の骨検査システムであって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
【請求項3】
請求項1に記載の骨検査システムであって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、骨検査システム。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の骨検査システムであって、
被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
骨検査システム。
【請求項5】
請求項4に記載の骨検査システムであって、さらに、前記二つの下腿支持セットの間に設けられ、前記荷重機構を旋回可能に支持する支柱を有し、この旋回によって前記荷重機構を被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
【請求項6】
請求項5に記載の骨検査システムであって、前記超音波ユニットは、下腿の骨に対して超音波を送受する超音波プローブを有し、超音波プローブは前記支柱に支持され、前記旋回によって前記超音波プローブを被検者の左右の下腿に選択的に対向させることができる、骨検査システム。
【請求項7】
被検者の下腿の骨に荷重を加え、この荷重による前記骨の変形を測定する骨検査システムの、被検者の下腿を支持する下腿支持装置であって、
主ベースと、
主ベースに対して回動可能に支持される回動ベースと、
共通の回動ベースに設置され、下腿の近位側と遠位側とを個々に支持する近位支持部および遠位支持部と、
を有し、
回動ベースの回動の軸線は、下腿の近位側に対応する位置にあり、回動によって遠位側が上下する、
下腿支持装置。
【請求項8】
請求項7に記載の下腿支持装置であって、遠位支持部は、回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
【請求項9】
請求項7に記載の下腿支持装置であって、近位支持部と遠位支持部は、それぞれ回動ベースに設置される位置が変更可能である、下腿支持装置。
【請求項10】
請求項7〜9のいずれか1項に記載の下腿支持装置であって、
被検者の左右の下腿に対応して、回動ベースと近位支持部と遠位支持部を含む下腿支持セットを二つ有する、
下腿支持装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2010−42290(P2010−42290A)
【公開日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−265297(P2009−265297)
【出願日】平成21年11月20日(2009.11.20)
【分割の表示】特願2008−188639(P2008−188639)の分割
【原出願日】平成20年7月22日(2008.7.22)
【出願人】(504137912)国立大学法人 東京大学 (1,942)
【出願人】(390029791)アロカ株式会社 (899)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月20日(2009.11.20)
【分割の表示】特願2008−188639(P2008−188639)の分割
【原出願日】平成20年7月22日(2008.7.22)
【出願人】(504137912)国立大学法人 東京大学 (1,942)
【出願人】(390029791)アロカ株式会社 (899)
【Fターム(参考)】
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