ゴニオメータ

土曜日で、FD(faculty development 研修会ですな)だから大学に出てきなさいというわけで、出校するのだ。勤務日なんだからブログに投稿するのはけしからんなんて言う輩がいるだろうけど、勤務は午後からだ。

リハビリの分野で働く者にとってはゴニオメータ(角度器)というのが、医師が聴診器を常にぶら下げてるように、というかそこまではいかないにしろ必須なのだ。患者さんの関節の回転角度は障害の程度の定量的評価だからな。

検索すればすぐわかるが、2本の物差しを1軸で止めて、回転させ、その角度を分度器が付いているから読み取る器具だ。プラスチック物差しと分度器なので、価格はそんなに高くなるものかと思いきや、医療用となると、東大式とかいって高いのがある。これらは、目視で関節がどのくらい回転できるかを読み取るわけで、誰が考えても、回転角度を電気信号にして、デジタルで読めるようなものがあっても良さそうだが、デジタル角度計となると建築関係になっちゃって、医療用にはないらしい。2000円程度の米国製があるけど国産はなさそうだ。もっとも、デジタルでそれほど精密に測定するものではないから、物差しと分度器で十分なのだ。

角度を電気信号に変換するのは、アナログだったら誰が考えてもボリューム(volume 可変抵抗器、音量を変えることに由来するのだろうか、日本だけで通用する和製英語だ、英語ではpotentiometer)を使えばいいだろということになると思うのだが、そのようなものは市販されていない。

市販されている電気信号が得られるゴニオメータは、関節をまたがって取り付けた弾力のある棒にストレンゲージが仕込んであり、関節が回転すると内部のストレンゲージが変形して抵抗が変わって電圧変化に換算するものらしい。ストレンゲージは温度に弱いし、直線性がないからこれを角度換算する回路を作成するのも大変だ、だから市販のものは高価で、実習に使うからといって15ケも用意できない。

実習では、肘関節が屈曲・伸展した状況が、筋電図とともに記録できればいいので、物差し2本、分度器1枚ボリューム1ケ、あとは前腕と上腕に固定するマジックテープで構成したら、1ケ千円位でできるだろ。そのプロトタイプだ。回転中心にボリュームを取り付けてある。

20160917goniometer

ボリュームは10KBで、PowerLabというAD変換する実習機器が±5V を供給してくれるので、この電圧を10 kΩの抵抗を介してボリュームの1,3番端子にそれぞれ接続し、2番端子から信号電圧をとればいい。ボリュームは340度回転できるから測定範囲は問題ないだろ。マジックテープはまだつけていないが、輪ゴムで前腕と上腕に付けて肘関節を曲げ伸ばししたら、関節もこのゴニオメータの動きにも致命的な問題はない。こんなアイデアは誰だって考えつくわけで、何故ないのかわからない。多分、これでは耐久性がないんだろ。プラスチックの物差しを、ボリュームの軸に固定するわけで、多分この固定したプラスチック部分がすぐに、特に学生実習だと、割れるんだろうな。基本的に3次元の関節に2次元の装置を取り付けることに無理があるが、取り付けるマジックテープに弾力性があればなんとかなると思うわけだ。

少なくとも片方の物差しは透明でないと、分度器も透明でないと角度を測定できないので、一方の物差しをアルミの奴にして、20組作ってみようと思うわけだ。

肘関節の屈曲・伸展は上腕二頭筋が屈筋で、上腕三頭筋が伸筋として収縮して行われる。屈筋・伸筋の拮抗性などが説明してあるインチキページには、しばしば、上腕二頭筋が収縮して肘が屈曲するとき、伸筋である上腕三頭筋が活動すると、屈曲運動を妨げるので、よろしくない。拮抗筋は互いに活動時期の相が逆パターンで活動しないと運動がうまくいかないなんて嘘が平気で記述されているわけだ。学生も、こういう記述がわかりやすいから問題としないのだ。学生に、もしそうなら、運動がマリオネットになっちゃうだろ?といったらマリオネットを知らなくて通じななかった。

実際は、拮抗筋の活動相が逆位相の運動も、同位相の運動もあるわけだ。これを見るために、関節角度と上腕二頭筋、上腕三頭筋の筋電図を同時記録して、考察させるのが、実習なのだ。これまでは、屈曲・伸展の開始時に、筋電図にマークを入れていたのだが、記録したマークがどっちなのか学生はきちんと記録していないので、なんだかわからなくなっちゃうのだ。だからこういうものを作るのだが、成功してからこういう記事は書けばいいのにね。どうなるかは、お楽しみに。頭の中のアイデアだけなんで、なんかうまくいかないことが出て来るだろうな。