(57)【要約】【課題】  個人差によるアライメントの違いを許容し、容易にフィットさせることができると共に、三次元的な角度変化に対して滑らかに屈曲・伸展させることができる四肢関節部装具を提供する。【解決手段】  四肢関節部装具２０は、近位側および遠位側のリンクハブ２，３と、これらリンクハブ２，３を互いに連結する二組のリンク機構４Ａ，４Ｂとを有するリンク構造体１を備える。リンク機構４Ａ，４Ｂは、近位側の端部リンク５、中央リンク７、および遠位側の端部リンク６で構成される、四つの回転対偶からなる三節連鎖の機構である。リンクハブ２，３における、中空部を隔てて２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの並び方向に対向する２箇所に、対向するリンクハブ３，２に対して離反する側へ沿って延びる支持部材２４をそれぞれ固定状態で設け、これら二つの支持部材２４に、肢体部１５２，１５３に取り付けられる装着部２１，２２を設置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位側および遠位側にそれぞれ配されたリンクハブと、これら近位側および遠位側のリンクハブを互いに連結する二組のリンク機構とを有するリンク構造体を備え、
前記リンク機構は、前記近位側および遠位側のリンクハブに対して回転可能に端部リンクを連結し、これら近位側および遠位側の端部リンクをそれぞれ中央リンクに対して回転可能に連結することにより、前記近位側の端部リンク、前記中央リンク、および前記遠位側の端部リンクで構成される、四つの回転対偶からなる三節連鎖の機構であり、
前記リンクハブと前記端部リンクの回転対偶中心軸は互いに交差する位置関係であって、この交点を球面リンク中心と称し、前記近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行である状態で、一方のリンクハブの前記球面リンク中心を通り対向するリンクハブの前記球面リンク中心に向かって延びる軸線をリンクハブ中心軸と称する場合に、前記リンクハブは、前記リンクハブ中心軸に沿って貫通した中空部を有する形状であり、
前記リンクハブにおける、前記中空部を隔てて前記２組のリンク機構の並び方向に対向する２箇所に、対向するリンクハブに対して離反する側へ前記リンクハブ中心軸に沿って延びる支持部材をそれぞれ固定状態で設け、これら二つの支持部材に、肢体部に取り付けられる装着部を設置したことを特徴とする四肢関節部装具。
【請求項２】
請求項１に記載の四肢関節部装具において、前記装着部は、前記近位側および遠位側のリンクハブ間に四肢関節部を位置させ、この四肢関節部に対して近位側および遠位側の各肢体部を、その前額面が前記二つの支持部材の並び方向に沿うように、前記近位側および遠位側のリンクハブの中空部にそれぞれ挿通させた状態で、前記肢体部における前額面に対して一方側の外周を覆う保持プレートと、同状態で、前記肢体部における前額面に対して他方側の外周に巻回されて、前記肢体部を前記保持プレートに固定する、互いに前記支持部材の長さ方向に離れて位置する複数の肢体固定用ベルトとを有する四肢関節部装具。
【請求項３】
請求項２に記載の四肢関節部装具において、前記保持プレートと前記肢体固定用ベルトは、互いに回転自在に連結されている四肢関節部装具。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の四肢関節部装具において、前記近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行でない状態で、前記近位側および遠位側の各リンクハブ中心軸が互いに交差する点を姿勢変更中心と称し、前記リンクハブにおける前記リンクハブ中心軸方向の位置が最も前記姿勢変更中心に近い箇所を含み、前記リンクハブ中心軸に対して垂直な平面をリンクハブ面と称する場合に、前記球面リンク中心は、前記姿勢変更中心と前記リンクハブ面との間に位置する四肢関節部装具。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の四肢関節部装具において、前記近位側の端部リンクと前記遠位側の端部リンクを、前記中央リンクに対する回転方向が互いに逆で、かつ回転変位角度が同じとなるように連動させる連動手段を設けた四肢関節部装具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、四肢の変形性関節症、骨折等に伴う変形の予防および矯正、ならびに病理組織の保護、リハビリの補助を目的とした四肢関節部装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記目的の四肢関節部装具として、例えば特許文献１に記載のものがある。この「疼痛防止歩行補助具」は、ポリエチレン樹脂等からなる脛部用添え板を備える。装着前には、前記脛部用添え板は、脛部に対して外側に向けて３０°程度開いた状態とされている。装着時には、前記脛部用添え板を強制的に変形させて脛部に当接させテープにて固定する。これにより、脛部用添え板の弾性復元力により脛部が外反側に変位させられ、関節部内側の疼痛箇所となる接触部が離間し、痛みが緩和される。
【０００３】
特許文献２は、上記特許文献１を改良したものであり、患者の膝関節回りのサイズ、形状に対応可能なように、生理的な膝関節の屈曲中心と歩行保持具の角度を一致させてある。他の四肢関節部装具としては、特許文献３〜５が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０８０７２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１６７１７５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６００２９号公報
【特許文献４】特表平８−５１１９５７号公報
【特許文献５】特開２００６−１１５９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
関節のアライメント（骨の配列）は、人により異なる。例えば膝関節は、矢状面上における屈曲・伸展の曲げ１自由度の動きであるが、膝関節の角度は、矢状面上の角度だけでなく、前額面上の角度（大腿脛骨角）も、人により異なる。しかし、前記特許文献１〜５のように、従来の四肢関節部装具には、前額面上の角度を調整できるものはなかった。また、従来の四肢関節部装具は、矢状面上の動きのみを行うものであるが、実際には、前額面上に角度がついた状態で屈曲し、一平面内の動きとなっていない。
【０００６】
このようなことから、従来の四肢関節部装具では、装具と肢体とをフィットさせ難い。また、屈曲・伸展動作を伴う場合には、装具と肢体との間のすきまが大きくなり、装具のずれが発生し易い。その結果、矯正、患部保護等の機能が低下したり、装具と肢体の擦れが生じたりするという問題があった。一方、装具を人のアライメントに合わせてオーダーメイドするのは、製作に時間がかかるため、傷病による急な要求への対応が難しい。
【０００７】
この発明の目的は、受傷後または術後等の治療およびリハビリ期間に使用する四肢関節部装具において、個人差によるアライメントの違いを許容し、容易にフィットさせることができると共に、三次元的な角度変化に対して滑らかに屈曲・伸展させることができる四肢関節部装具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の四肢関節部装具は、近位側および遠位側にそれぞれ配されたリンクハブと、これら近位側および遠位側のリンクハブを互いに連結する二組のリンク機構とを有するリンク構造体を備える。前記リンク機構は、前記近位側および遠位側のリンクハブに対して回転可能に端部リンクを連結し、これら近位側および遠位側の端部リンクをそれぞれ中央リンクに対して回転可能に連結することにより、前記近位側の端部リンク、前記中央リンク、および前記遠位側の端部リンクで構成される、四つの回転対偶からなる三節連鎖の機構である。前記リンクハブは、リンクハブ中心軸に沿って貫通した中空部を有する形状である。前記リンクハブにおける、前記中空部を隔てて前記２組のリンク機構の並び方向に対向する２箇所に、対向するリンクハブに対して離反する側へ前記リンクハブ中心軸に沿って延びる支持部材をそれぞれ固定状態で設け、これら二つの支持部材に、肢体部に取り付けられる装着部を設置してある。
上記記述中の「近位側」、「遠位側」は、この四肢関節部装具を四肢関節部回りに装着した状態における位置関係を指し、体幹との結合点から近い側を「近位側」と言い、遠い側を「遠位側」と言う。また、前記リンクハブと前記端部リンクの回転対偶中心軸は互いに交差する位置関係であって、この交点を球面リンク中心とする。前記リンクハブ中心軸は、前記近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行である状態で、一方のリンクハブの前記球面リンク中心を通り対向するリンクハブの前記球面リンク中心に向かって延びる軸線のことである。
【０００９】
上記リンク構造体は、近位側のリンクハブと近位側の端部リンクで、１自由度の球面リンク機構を形成し、かつ遠位側のリンクハブと遠位側の端部リンクで、１自由度の球面リンク機構を形成する。また、２組のリンク機構の各中央リンク間に、１自由度ある。よって、リンク構造体は３自由度の機構であり、近位側のリンクハブに対して遠位側のリンクハブが２自由度で姿勢変更が可能で、その姿勢変更の可動範囲を広くとれる。
【００１０】
この四肢関節部装具は、上記リンク構造体の近位側および遠位側の各リンクハブ間に四肢関節部を位置させ、この四肢関節部に対して近位側および遠位側の各肢体部を近位側および遠位側のリンクハブの中空部にそれぞれ挿通させた状態で、前記各肢体部に近位側および遠位側の装着部をそれぞれ取り付けて使用する。その際、近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行である状態において、二組のリンク機構の並び方向が四肢関節部の曲げ運動軸とほぼ平行になるようにする。上述したように、リンク構造体は可動範囲が広いため、人それぞれの骨アライメントに応じて、近位側および遠位側のリンクハブの角度変更が可能である。そのため、各肢体部への装着部の取付けが容易であり、かつ四肢関節部の曲げ動作に滑らかに追従させることができる。装着部を支持する二つの支持部材は、中空部を隔てて二組のリンク機構の並び方向に対向する２箇所に、対向するリンクハブに対して離反する側に設けられているので、支持部材およびリンク機構の各部材間の干渉等による四肢関節部の曲げ動作の障害とならない。
【００１１】
リンクハブに固定の支持部材に装着部が支持されているため、装着部を高剛性で支持できる。また、二つの支持部材はリンクハブ中心軸の方向に延びた部材であり、この支持部材の長さ方向の任意箇所に装着部を配置することができるため、装着部を肢体に合った適正な位置に取り付けることができる。これらのことから、リンクハブと肢体との間で、力およびモーメントの伝達が確実に行われる。具体的には、四肢先端からの肢体長さ方向の荷重が遠位側の装着部からリンク構造体を介して近位側の装着部へ伝達される。その際、肢体長さ方向の荷重を四肢関節部装具で受けることができるので、関節への負荷が減り、受傷部の保護や関節内圧の軽減が図れる。また、手術後の拘縮防止のための曲げ伸ばしの運動が、前記のように受傷部に配慮した状態で実施できる。
【００１２】
この発明の四肢関節部装具において、前記装着部は、前記近位側および遠位側のリンクハブ間に四肢関節部を位置させ、この四肢関節部に対して近位側および遠位側の各肢体部を、その前額面が前記二つの支持部材の並び方向に沿うように、前記近位側および遠位側のリンクハブの中空部にそれぞれ挿通させた状態で、前記肢体部における前額面に対して一方側の外周を覆う保持プレートと、同状態で、前記肢体部における前額面に対して他方側の外周に巻回されて、前記肢体部を前記保持プレートに固定する、互いに前記支持部材の長さ方向に離れて位置する複数の肢体固定用ベルトとを有すると良い。
このように、装着部が、支持部材の長さ方向に離れて位置する複数の肢体固定用ベルトにより肢体部を保持プレートに固定する構成であると、肢体長さ方向の位置によって肢体部の断面形状が異なっていても、肢体部を保持プレートに確実かつ強固に固定することができる。
【００１３】
前記保持プレートと前記肢体固定用ベルトは、互いに回転自在に連結されているのが望ましい。
互いに回転自在であると、肢体固定用ベルトが支持部材の長さ方向の幅全体で肢体部と接触した状態で、肢体部を保持プレートに固定することができる。そのため、肢体固定用ベルトと肢体部との接触面積が広く、局部的に当たりが強くならず、強固に固定できる。また、肢体部の外周面の肢体長さ方向の傾斜に合わせて、保持プレートに対する各肢体固定用ベルトの角度を変えることができるので、より一層強固な固定となる。
【００１４】
この発明の四肢関節部装具において、前記球面リンク中心は、姿勢変更中心とリンクハブ面との間に位置するのが良い。前記姿勢変更中心は、前記近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行でない状態で、前記近位側および遠位側の各リンクハブ中心軸が互いに交差する点を指す。また、前記リンクハブ面は、前記リンクハブにおける前記リンクハブ中心軸方向の位置が最も前記姿勢変更中心に近い箇所を含み、前記リンクハブ中心軸に対して垂直な平面を指す。
この四肢関節部装具では、近位側および遠位側の球面リンク機構の球面リンク中心が、それぞれ屈曲の中心となる。球面リンク中心が姿勢変更中心とリンクハブ面との間に位置するということは、リンクハブと端部リンクの回転対偶中心軸が、対向するリンクハブ側に傾いていることを意味する。この回転対偶中心軸の傾きを変えることで、近位側と遠位側の球面リンク中心間の距離を関節の動きに合うように設定できる。これにより、関節を角度変化させても四肢関節部装具がずれ難く、また肢体部と装着部との変位差を肢体部の弾性で吸収する等の使用者の負担が減る。
【００１５】
この発明の四肢関節部装具において、前記近位側の端部リンクと前記遠位側の端部リンクを、前記中央リンクに対する回転方向が互いに逆で、かつ回転変位角度が同じとなるように連動させる連動手段を設けると良い。
連動手段を設けると、近位側のリンクハブに対する遠位側のリンクハブの姿勢が規定されて、リンク構造体が２自由度の機構となり、リンク構造体の屈曲点が定まる。そのため、関節面骨折、靭帯損傷等で関節部が不安定となっている場合に、この四肢関節部装具を装着することにより、関節内の骨の位置が安定する。
【００１６】
前記姿勢変更中心を通り前記近位側および遠位側のリンクハブ中心軸とそれぞれ同じ角度で交差する平面である移動規制平面と平行にガイド部材を設け、このガイド部材により、二つのリンク機構の各中央リンクが前記移動規制平面と平行に移動するように規制すると良い。
ガイド部材を設けることで、リンク構造体の剛性が向上する。これにより、この四肢関節部装具で、関節にかかる荷重をより多く受けることができ、関節にかかる負荷がより軽減される。
【００１７】
前記リンク構造体を構成するリンク部材間に、このリンク部材間の回転対偶部の回転角位置を規制する回転角位置規制機構を設けても良い。
これにより、近位側の装着部が取り付けられる近位側の肢体部と遠位側の装着部が取り付けられる遠位側の肢体部との角度位置に関して、正常で安全な範囲に可動範囲を限定できる。また、リハビリの計画に応じて、可動範囲を容易に変えられる。
【００１８】
前記回転角位置規制機構は、同じリンク機構の前記近位側の端部リンクと前記遠位側の端部リンクとを端部リンク間シャフトで連結したものであっても良い。
この構造であると、近位側の端部リンク、中央リンク、遠位側の端部リンク、および端部リンク間シャフトにより閉じたリンク構成となるため、リンク構造体の剛性が増す。
【００１９】
前記端部リンク間シャフトが、前記近位側および遠位側の端部リンクとそれぞれ回転可能に連結され、かつ前記近位側および遠位側の端部リンクとの連結点間の距離が変更可能であり、前記連結点間の距離を強制的に変更することで、各リンク部材間の回転対偶部の回転角位置を変更する回転角位置変更手段を設けても良い。
回転角位置変更手段を設けると、四肢関節部装具から関節に対して容易に外力を付与することができ、また外力を与えた状態で保持できる。これにより、変形性関節症等に対して、患者の症状に合わせて角度２方向の矯正ができる。
【００２０】
前記リンク構造体を構成する各リンク部材における一対のリンク部材間にばね部材を設け、このばね部材の弾性復元力により、前記近位側および遠位側の装着部を介して関節に外力を付与するようにしても良い。
関節に外力を付与する手段としてばね部材を用いることで、外力を任意の強さに容易に設定することができる。変形性関節症、靭帯損傷等の患者に対して、適切な骨アライメントをばね部材の弾性復元力により矯正した状態とすることで、患部を保護した状態で日常の動作を行うことができるようになる。
また、関節を屈曲させる方向にばね部材の弾性復元力が作用する設定とした場合は、ばね部材の弾性復元力が、曲がり難くなっている関節や屈曲方向の筋力低下に対しての補助力となり、曲げ動作を助ける働きをする。関節を伸展させる方向にばね部材の弾性復元力が作用する設定とした場合は、伸展し難くなっている関節や伸展方向の筋力低下に対しての補助力となり、伸展動作を助ける働きをする。
【００２１】
前記ばね部材は、前記一対のリンク部材の回転対偶中心軸の周囲に設けると良い。
この場合、ばね部材が回転対偶中心軸回りに収まるので、コンパクトに配置できる。
【００２２】
前記リンク構造体を構成する前記各リンク部材における一対のリンク部材間に、これら一対のリンク部材が相対動作する力を減衰させる減衰部材を介在させても良い。
急な荷重変化または姿勢変化が生じた場合、関節に衝撃力等が加わり患部に負荷がかかる。減衰部材が設けられていると、患部にかかる負荷を軽減できる。
【００２３】
上記四肢関節部装具において、前記近位側の装着部は大腿部に取り付けられ、前記遠位側の装着部は下腿部に取り付けられるものであり、前記遠位側の装着部が設置される遠位側の支持部材よりも前記リンクハブ中心軸方向の先に、足底に当てられる足底部材を設け、前記遠位側の支持部材と前記足底部材とをばね部材およびダンパを介して連結しても良い。
この場合、足底からの荷重が、足底部材、ばね部材とダンパ、遠位側の支持部材、リンク構造体、近位側の支持部材、および近位側の装着部を介して、大腿部に伝わる。ばね部材の弾性復元力、およびダンパの抵抗の大きさを調整することにより、膝関節にかかる荷重を容易に変更することができる。そのため、計画的なリハビリを行える。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の四肢関節部装具は、近位側および遠位側にそれぞれ配されたリンクハブと、これら近位側および遠位側のリンクハブを互いに連結する二組のリンク機構とを有するリンク構造体を備え、前記リンク機構は、前記近位側および遠位側のリンクハブに対して回転可能に端部リンクを連結し、これら近位側および遠位側の端部リンクをそれぞれ中央リンクに対して回転可能に連結することにより、前記近位側の端部リンク、前記中央リンク、および前記遠位側の端部リンクで構成される、四つの回転対偶からなる三節連鎖の機構であり、前記リンクハブと前記端部リンクの回転対偶中心軸は互いに交差する位置関係であって、この交点を球面リンク中心と称し、前記近位側および遠位側のリンクハブが互いに平行である状態で、一方のリンクハブの前記球面リンク中心を通り対向するリンクハブの前記球面リンク中心に向かって延びる軸線をリンクハブ中心軸と称する場合に、前記リンクハブは、前記リンクハブ中心軸に沿って貫通した中空部を有する形状であり、前記リンクハブにおける、前記中空部を隔てて前記２組のリンク機構の並び方向に対向する２箇所に、対向するリンクハブに対して離反する側へ前記リンクハブ中心軸に沿って延びる支持部材をそれぞれ固定状態で設け、これら二つの支持部材に、肢体部に取り付けられる装着部を設置したため、個人差によるアライメントの違いを許容し、容易にフィットさせることができると共に、三次元的な角度変化に対して滑らかに屈曲・伸展させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる四肢関節部装具の使用状態を示す正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図２】同四肢関節部装具のリンク構造体の正面図である。
【図３】同リンク構造体の側面図である。
【図４】図リンク構造体のリンクハブの平面図である。
【図５】同リンク構造体の端部リンクの形状を示す図である。
【図６】同リンク構造体のリンクハブと端部リンクの回転対偶部を示す断面図である。
【図７】（Ａ）同リンク構造体の端部リンクと中央リンクの回転対偶部を示す断面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図８】図１（Ａ）のVIII−VIII断面図である。
【図９】同四肢関節部装具のリンクハブ、支持部材、およびブリッジ部材の斜視図である。
【図１０】異なるリンク構造体の正面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】図１１のXII矢視図である。
【図１３】図１１のXIII−XIII断面図である。
【図１４】さらに異なるリンク構造体のリンクハブと端部リンクの回転対偶部の外形図である。
【図１５】さらに異なるリンク構造体の一状態を示す図である。
【図１６】図１５のXVI−XVI断面図である。
【図１７】さらに異なるリンク構造体の一状態を示す図である。
【図１８】図１７のXVIII−XVIII断面図である。
【図１９】さらに異なるリンク構造体の断面図である。
【図２０】さらに異なるリンク構造体のリンクハブと端部リンクの回転対偶部の断面図である。
【図２１】同回転対偶部の外形図である。
【図２２】この発明の異なる一実施形態にかかる四肢関節部装具の使用状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。
図１は、この発明の四肢関節部装具２０を人の膝関節（脛骨大腿関節）部回りに装着した状態を示す。図示例は、前額面の大腿骨と脛骨との角度αが内反しているアライメント異常の膝関節部に適用されている。
【００２７】
この四肢関節部装具２０は、リンク構造体１と、このリンク構造体１の近位側および遠位側のリンクハブ２，３にそれぞれ設けられた近位側および遠位側の装着部２１，２２とを有する。ここで「近位側」、「遠位側」は、この四肢関節部装具２０を四肢関節部回りに装着した状態における位置関係を指し、体幹との結合点から近い側を「近位側」と言い、遠い側を「遠位側」と言う。
【００２８】
図２および図３に示すように、前記リンク構造体１は、前記近位側および遠位側のリンクハブ２，３を二組のリンク機構４Ａ，４Ｂで連結したものである。各リンク機構４Ａ，４Ｂは、四つの回転対偶からなる三節連鎖の機構であり、近位側のリンクハブ２に一端が回転自在に連結された近位側の端部リンク５と、遠位側のリンクハブ３に一端が回転自在に連結された遠位側の端部リンク６と、これら端部リンク５，６の他端に両端がそれぞれ回転自在に連結された中央リンク７とで構成される。
【００２９】
上記二組のリンク機構４Ａ，４Ｂは、幾何学的に同じ形状である。幾何学的に同じ形状とは、リンク機構４Ａ，４Ｂを直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが互いに同じ形状であることを言う。また、それぞれのリンク機構４Ａ，４Ｂは、直線で表現した幾何学モデルが、中央リンク７の中央部に対する近位側部分と遠位側部分とが互いに鏡像対称を成す形状である。
【００３０】
各リンク機構４Ａ，４Ｂの近位側および遠位側の端部リンク５，６は、共に球面リンク構造である。球面リンク構造とは、リンクハブ２（３）と端部リンク５（６）の回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）、および端部リンク５（６）と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ（Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂ）が、共通の球面リンク中心Ｐ１（Ｐ２）で交差する構造を言う。
【００３１】
図２、図３のように、近位側と遠位側のリンクハブ２，３が互いに平行である状態で、一方のリンクハブ２（３）の球面リンク中心Ｐ１（Ｐ２）を通り対向するリンクハブ３（２）の球面リンク中心Ｐ２（Ｐ１）に向かって延びる軸線を、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）と称する。近位側と遠位側のリンクハブ２，３が互い平行でない状態（図１）では、リンクハブ中心軸Ｃ１，Ｃ２は互いに交差する。この交点を姿勢変更中心Ｏと称する。
【００３２】
近位側の端部リンク５と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ、および遠位側の端部リンク６と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂは、互いに平行である。これに対し、近位側のリンクハブ２と近位側の端部リンク５の回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ、および遠位側のリンクハブ３と遠位側の端部リンク６の回転対偶中心軸Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂは、それぞれ対向するリンクハブ３，２の側に傾いている。そのため、球面リンク中心Ｐ１，Ｐ２は、前記姿勢変更中心Ｏとリンクハブ面Ｆ１，Ｆ２との間に位置する。リンクハブ面Ｆ１，Ｆ２は、リンクハブ２，３におけるリンクハブ中心軸Ｃ１，Ｃ２方向の位置が最も姿勢変更中心Ｏに近い箇所を含み、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）に対して垂直な平面のことである。
【００３３】
端部リンク５，６は図５に示す円弧状の形状であって、リンクハブ２（３）と端部リンク５（６）の回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）と、端部リンク５（６）と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ（Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂ）の成す角度βは、例えば９０°である。また、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）とリンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）の成す角度η（図６）は、例えば４５°である。
【００３４】
図４に示すように、二組のリンク機構４Ａ，４Ｂは、それぞれの回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）が互いに交差する位置関係にある。つまり、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）と垂直な面上での、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）の軸間角度が１８０°でない。そして、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）の軸間角度が１８０°よりも大きい側に、各リンク機構４Ａ，４Ｂの中央リンク７（図４では省略）が位置している。図示例では、小さい方の軸間角度α１が１２０°とされている。したがって、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）に沿う方向から見た、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）と縦断面対称面Ｆ３との角度α２も１２０°である。
【００３５】
リンクハブ２（３）は、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）と垂直な平面に沿って拡がる円弧状であり、内部にリンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）の方向に貫通する中空部１０が形成されている。この中空部１０は、開口部１１を介してリンクハブ２，３の外部と連通している。開口部１１は、近位側および遠位側のリンクハブ２，３のいずれについても、各回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ，Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂに対して同じ側に位置する。つまり、図２、図３のように、近位側のリンクハブ２と遠位側のリンクハブ３が互いに平行になる姿勢において、両リンクハブ２，３の開口部１１が、共に同じ側を向く。
【００３６】
リンクハブ２（３）の両端には、端部リンク５（６）が回転自在に連結されるリンク連結部１３がそれぞれ設けられている。リンク連結部１３は、図６に示すように、内部に二つの転がり軸受１４を有し、これら転がり軸受１４により、端部リンク５（６）の基端に一体に設けた回転軸１５を回転自在に支持する。回転軸１５の軸心は、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）と一致する。回転軸１５の一端はリンク連結部１３からリンクハブ２（３）の外径側へ突出しており、その突出部に端部リンク５（６）の基端が、キー１６により回転不能に取り付けられている。回転軸１５は、一端の大径部１５ａと他端に螺着したナット１７とで転がり軸受１４および端部リンク５（６）の基端を挟み込むことで、軸方向に抜け止めされている。
【００３７】
転がり軸受１４は、外輪１４ａがリンク連結部１３の内周に圧入等により嵌合し、内輪１４ｂが回転軸１４の外周に圧入等により嵌合している。転がり軸受１４は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。転がり軸受１４としては、図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラー軸受を用いても良い。また、転がり軸受１４の代わりに滑り軸受を用いてもよい。
【００３８】
また、図７に示すように、中央リンク７の両端部にそれぞれ二つの転がり軸受１８が設けられ、これら転がり軸受１８により、端部リンク５，６の先端にボルト１９ａにより結合された連結軸１９を回転自在に支持する。連結軸１９の軸心は、回転対偶中心軸Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ（Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂ）と一致する。転がり軸受１８は、外輪１８ａが中央リンク７の端部に圧入等により嵌合し、内輪１８ｂが連結軸１９の外周に圧入等により嵌合している。転がり軸受１８は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。転がり軸受１８としては、図示例のように玉軸受を複列で配列する以外に、ローラー軸受を用いても良い。また、転がり軸受１８の代わりに滑り軸受を用いてもよい。
【００３９】
この構成のリンク構造体１は、近位側のリンクハブ２と近位側の端部リンク５で、１自由度の球面リンク機構を形成し、かつ遠位側のリンクハブ３と遠位側の端部リンク６で、１自由度の球面リンク機構を形成する。また、２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの各中央リンク７間に、１自由度ある。よって、リンク構造体１は３自由度の機構であり、近位側のリンクハブ２に対して遠位側のリンクハブ３が２自由度で姿勢変更が可能で、その姿勢変更の可動範囲を広くとれる。
【００４０】
次に、図１、図８、および図９と共に前記装着部２１，２２について説明する。近位側の装着部２１と遠位側の装着部２２は、対応する構成部品の形状に若干の違いがあるが、基本的な構成は同じである。そこで、以下の説明では代表して近位側の装着部２１を例にとり、近位側と遠位側とで対応する構成部品には同一符号を付すこととする。
【００４１】
図１において、装着部２１，２２は、リンク構造体１の近位側および遠位側のリンクハブ２，３に直接設けられるのではなくて、一対の支持部材２４を介してリンクハブ２，３に設けられる。支持部材２４は、リンクハブ２（３）からリンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）に沿って対向するリンクハブ３（２）に対して離反する側へ延びる柱状の部材であって、複数のボルト２５によって基端がリンクハブ２（３）に固定されている。一対の支持部材２４は、リンクハブ２（３）における中空部１０（図４）を隔てて、二組のリンク機構４Ａ，４Ｂの並び方向に対向する２箇所に配置されている。
【００４２】
図９に示すように、前記一対の支持部材２４の基端付近および先端部に、概略円弧状をしたブリッジ部材２６，２７の両端がそれぞれボルト２８で固定されている。ブリッジ部材２６，２７は、リンクハブ２（３）と平行で、支持部材２４に対してリンクハブ２（３）と同じ側に設けられる。図８に示すように、ブリッジ部材２６，２７の内周には、その内周面に沿って湾曲し、支持部材２４とほぼ同じリンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）方向の長さを有する保持プレート３０が、内径側から複数の皿ねじ３１によってブリッジ部材２６，２７に固定されている。これらブリッジ部材２６，２７の内径側の面には、肢体との接触感を良くするための緩衝部材３２が接着されている。
【００４３】
湾曲形状である上記保持プレート３０の開放側には、リンクハブ中心軸Ｃ１（Ｃ２）の長さ方向に離れた複数箇所（図示例では２箇所、図１参照）に、肢体固定用ベルト３４が設けられている。肢体固定用ベルト３４は、保持プレート３０における湾曲形状の一方端にベルト回転連結部３５で回転自在に取り付けられたバックル付きベルト部３５ａと、同様に保持プレート３０の他方端にベルト回転連結部３５で回転自在に取り付けられたバックル無しベルト部３４ｂとからなり、バックル付きベルト部３４ａのバックル３４ｃにバックル無しベルト部３４ｂを有効長さ調節可能に締結するようになっている。肢体固定用ベルト３４の内径側の面にも、保持プレート３０のものと同様の緩衝部材３６が接着されている。
【００４４】
前記ベルト回転連結部３５は、保持プレート３０に接着されたすべり部材３７によりベルト回転軸３８を回転自在に支持し、このベルト回転軸３８に、肢体固定用ベルト３４（バックル付きベルト部３４ａ、バックル無しベルト部３４ｂ）の基端を取り付けてある。ベルト回転軸３８は、一方端にねじ部３８ａが形成され、他方端につば部３８ｂを有する軸であって、前記ねじ部３８ａに螺合させたナット３９と前記つば部３８ｂとで、肢体固定用ベルト３４の基端と、その両側に重ね合わせた２枚の板材４０と、保持プレート３０とを挟み付けて止めてある。
【００４５】
前記支持部材２４およびブリッジ部材２６，２７の材質としては、例えば高強度で耐食性が良いステンレスが良く、より好ましくは軽量な繊維強化プラスチック、アルミ合金、チタン等が良い。前記保持プレート３０には、プラスチック、アルミ等の軽量な材料を用いるのが良い。また、緩衝部材３２，３６は、多孔質なウレタンやゴム、または布等が良く、これにより集中荷重を低減でき、肌触り、通気性等がよくなる。
【００４６】
この四肢関節部装具２０は、図１に示すように下肢１５０に装着して使用する。すなわち、下肢１５０の膝関節部１５１をリンク構造体１の近位側および遠位側の各リンクハブ２，３間に位置させ、かつ大腿部１５２の膝関節部１５１に近い部分および下腿部１５３の膝関節部１５１に近い部分を近位側および遠位側のリンクハブ２，３の各中空部１０（図４）にそれぞれ挿通させた状態で、大腿部１５２および下腿部１５３に近位側および遠位側の装着部２１，２２をそれぞれ取り付ける。この使用例の場合、請求項で言うところ「肢体」が下肢１５０、「四肢関節部」が膝関節部１５１、「近位側の肢体部」が大腿部１５２、「遠位側の肢体部」が下腿部１５３である。
【００４７】
大腿部１５２および下腿部１５３への装着部２１，２２の取付けは、具体的には、大腿部１５２、下腿部１５３の前面側の外周に保持プレート３０を当て、大腿部１５２、下腿部１５３の背面側に２本の肢体固定用ベルト３４をそれぞれ巻回させて、大腿部１５２、下腿部１５３を保持プレート３０に固定する。このように装着した状態では、２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの並び方向が、膝関節の曲げ運動軸とほぼ平行になる。膝関節の曲げ運動軸は、前額面と平行な水平な軸である。先に説明したように、リンク構造体１は可動範囲が広いため、人それぞれの骨アライメントに応じて、近位側および遠位側のリンクハブ２，３の角度変更が可能であり、大腿部１５２および下腿部１５３への装着部２１，２２の取付けが容易である。
【００４８】
上記のように四肢関節部装具２０を膝関節部１５１回りに装着した場合、足先からの肢体長さ方向の荷重の一部が、遠位側の装着部２２からリンク構造体１を介して近位側の装着部２１へ伝達される。このように、肢体長さ方向の荷重を四肢関節部装具２０で受けることができるので、膝関節への負荷が減り、受傷部の保護や関節内圧の軽減が図れる。また、手術後の拘縮防止のための曲げ伸ばしの運動が、前記のように受傷部に配慮した状態で実施できる。リンク構造体１は可動範囲が広いため、膝関節の曲げ動作に滑らかに追従させることができる。装着部２１，２２をそれぞれ支持する二つの支持部材２４は、リンクハブ２，３の中空部２０を隔てて二組のリンク機構４Ａ，４Ｂの並び方向に対向する２箇所に設けられているので、膝関節の曲げ動作の障害とならない。
【００４９】
この四肢関節部装具２０では、近位側および遠位側の球面リンク機構の球面リンク中心Ｐ１，Ｐ２が、それぞれ屈曲の中心となる。球面リンク中心Ｐ１，Ｐ２が姿勢変更中心Ｏとリンクハブ面Ｆ１，Ｆ２との間に位置しており、リンクハブ２，３と端部リンク５，６の回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ，Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ（図２、図３）が、対向するリンクハブ側に傾いている。この回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ，Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂの傾きを変えることで、近位側と遠位側の球面リンク中心Ｐ１，Ｐ２間の距離を膝関節の動きに合うように設定できる。これにより、膝関節を角度変化させても四肢関節部装具２０がずれ難く、また大腿部１５２および下腿部１５３と装着部２１，２２との変位差を大腿部１５２、下腿部１５３の弾性で吸収する等の使用者の負担が減る。
【００５０】
リンクハブ２，３と一体の支持部材２４に装着部２１，２２が支持されているため、装着部２１，２２を高剛性で支持できる。また、二つの支持部材２４はリンクハブ中心軸Ｃ１，Ｃ２の方向に延びた部材であるため、患者の下肢１５０に合わせて、支持部材２４の長さ方向の適正な箇所に装着部２１，２２を設置することができる。これらのことから、リンクハブ２，３と下肢１５０との間で、力およびモーメントの伝達を確実に行わせることができる。
【００５１】
装着部２１，２２は、肢体１５０（大腿部１５２、下腿部１５３）の前面側を覆う保持プレート３０と、肢体１５０の背面側に巻回されて長さ調節可能な肢体固定用ベルト３４とで肢体１５０に取り付ける構成であり、２本の肢体固定用ベルト３４が支持部材２４の長さ方向に離れて配置されているため、肢体長さ方向の位置によって肢体１５０の断面形状が異なっていても、肢体１５０に確実かつ強固に固定することができる。また、保持プレート３０と肢体固定用ベルト３４は互いに回転自在に連結されているので、肢体１５０の外周面の傾斜に合わせて保持プレート３０に対する各肢体固定用ベルト３４の角度を変えることができ、肢体固定用ベルト３４を支持部材２４の長さ方向幅全体で肢体に接触させられる。そのため、肢体固定用ベルト３４と肢体１５０との接触面積が広く、局部的に当たりが強くならない。
【００５２】
図１０ないし図１３はリンク構造体１の異なる構成を示す。このリンク構造体１は、各リンク機構４Ａ，４Ｂの近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６との間に、両者を連動させる連動手段４０が設けられている。連動手段４０は、近位側の端部リンク５と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ回りに回転する第１の歯車４１と、遠位側の端部リンク６と中央リンク７の回転対偶中心軸Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂ回りに回転し前記第１の歯車４１と噛み合う第２の歯車４２とで構成されている。一対の歯車４１，４２は同諸元のものであり、近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６が、互いの回転方向が逆で、かつ回転変位角度が同じとなるように連動させる。各歯車４１，４２は、軽量化のために、可動範囲外の歯型部を省いた扇形としてある。
連動手段４０は、一対の歯車４１，４２かなる構成に限らない。例えば、近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６からそれぞれ補助リンク（図示せず）を突出させ、これら補助リンクを互いに連結させても良い。
【００５３】
このように連動手段４０を設けると、近位側のリンクハブ２に対する遠位側のリンクハブ３の姿勢が規定されて、リンク構造体１が２自由度の機構となり、リンク構造体１の屈曲点が定まる。そのため、関節面骨折、靭帯損傷等で関節部が不安定となっている場合に、この四肢関節部装具を装着することにより、関節内の骨の位置が安定する。
【００５４】
また、このリンク構造体１は、各リンク機構４Ａ，４Ｂの中央リンク７の移動を規制するガイド部材４４を備えている。ガイド部材４４は、姿勢変更中心Ｏを通り近位側および遠位側のリンクハブ中心軸Ｃ１，Ｃ２とそれぞれ同じ角度で交差する平面である移動規制平面Ｆ４上に配置されており、この移動規制平面Ｆ４と直交する方向から見て円弧状をしている。図１１では、移動規制平面Ｆ４は紙面と平行である。
【００５５】
上記ガイド部材４４の円弧形状は、このリンク構造体１の設計上で、近位側のリンクハブ２に対する近位側の端部リンク５の角度、および遠位側のリンクハブ３に対する遠位側の端部リンク６の角度を、同角度ずつ変化させた場合における、各中央リンク７の中心の移動経路に相当する形状である。中央リンク７の中心は、中央リンク７と近位側の端部リンク５の連結点と、中央リンク７と遠位側の端部リンク６の連結点とを結ぶ線分の中間点のことである。
【００５６】
詳しくは、図１１に示すように、ガイド部材４４は、前記移動規制平面Ｆ４に対して垂直な円筒面からなる案内面Ｆ５を内周に有する案内面部４４ａと、この案内面部４４ａから外周側へ突出した溝嵌り部４４ｂとでなる。溝嵌り部４４ｂの両端には、溝嵌り部４４ｂの両面に突出したストッパ４４ｃが設けられている。ストッパ４４ｃは、前記移動経路上における各中央リンク７の移動範囲を限定する。
【００５７】
一方、各中央リンク７には、ガイド部材４４の前記溝嵌り部４４ｂが摺動自在に嵌るガイド溝４５が形成されている。また、各中央リンク７には、前記案内面Ｆ５と摺動自在に接する摺動体４６が、ボルト４７により取り付けられている。摺動体４６は、中央リンク７のガイド溝４５の底面との間でガイド部材４４を挟み込んで、ガイド部材４４が中央リンク７から離れないように保持する。
【００５８】
このように、ガイド部材４４により、二つのリンク機構４Ａ，４Ｂの各中央リンク７が移動規制平面Ｆ４と平行に移動するように規制することにより、関節の異常な曲げや捻り、例えば膝関節の場合は内反および外反を予防できる。また、ガイド部材４４を設けることでリンク構造体１の剛性が向上するため、この四肢関節部装具２０で、関節にかかる荷重をより多く受けることができ、関節にかかる負荷がより軽減される。
【００５９】
図１４は、リンク構造体１を構成するリンク部材間に、このリンク部材間の回転対偶部の回転角位置を規制する回転角位置規制機構５０を設けた例を示す。図の例では、回転角位置規制機構５０により、リンクハブ２（３）と端部リンク５（６）の回転対偶部の回転角位置を規制する。具体的には、端部リンク５（６）を貫通してリンクハブ２（３）にボルト５１を螺着し、このボルト５１の頭部と端部リンク５（６）の外面との摩擦抵抗により、リンクハブ２（３）に対する端部リンク５（６）の回転を規制する。ボルト５１は、端部リンク５（６）に形成された回転対偶軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）を中心とする円弧状孔５２に挿通されており、端部リンク５（６）の回転角θの変化に対応可能とされている。
【００６０】
このように回転角位置規制機構５０を設けることにより、近位側の装着部２１が取り付けられる近位側の肢体部と遠位側の装着部２２が取り付けられる遠位側の肢体部との角度位置に関して、正常で安全な範囲に可動範囲を限定できる。また、リハビリの計画に応じて、可動範囲を容易に変えられる。
【００６１】
図１５および図１６は、リンク部材間の回転対偶部の回転角位置を規制する機能に加えて、前記回転角位置を強制的に変更する機能を有する回転角位置規制機構を示す。この回転角位置規制機構６０は、２組のリンク機構４Ａ，４Ｂのそれぞれの近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６との間に、端部リンク間シャフト６１で連結してある。端部リンク間シャフト６１は、端部リンク５，６と回転可能である。なお、図１５および図１６は、近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６の距離が最も接近した状態を示している。
【００６２】
具体的には、各端部リンク５，６に固定された端部リンクプレート６２に、軸受ユニット６３を介して回転可能とした回転台フランジ６４がそれぞれ設置されている。軸受ユニット６３は、例えば二つの転がり軸受を並列に配置したものである。一方の回転台フランジ６４には固定側フランジ６５が取り付けられ、他方の回転台フランジ６４には調整側フランジ６６が取り付けられている。固定側フランジ６５には貫通孔６５ａが設けられ、また調整側フランジ６６にはねじ孔６６ａが設けられており、前記貫通孔６５ａに端部リンク間シャフト６１が回転可能かつ軸方向に固定された状態で挿通され、前記ねじ孔６６ａに端部リンク間シャフト６１のねじ部６１ａが螺合している。端部リンク間シャフト６１の一端には、この端部リンク間シャフト６１を回転操作するための円板状のノブ６７が設けられている。 
【００６３】
この回転角位置規制機構６０によると、端部リンク間シャフト６１に回転が与えられない状態では、近位側のリンクハブ２に対する遠位側のリンクハブ３の姿勢が一定に保たれて、リンク部材間の回転対偶部の回転角位置を規制する。近位側の端部リンク５、中央リンク７、遠位側の端部リンク６、および端部リンク間シャフト６１により閉じたリンク構成となるため、リンク構造体１の剛性が高い。
【００６４】
ノブ６７を操作して端部リンク間シャフト６１を回転させることで、調整側フランジ６６のねじ孔６６ａに対する端部リンク間シャフト６１のねじ部６１ａの螺合位置が変わり、固定側フランジ６５と調整側フランジ６６との距離、すなわち近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６間の距離が強制的に変えられる。これにより、２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの各回転対偶部の回転角位置が変更される。端部リンク間シャフト６１、ねじ孔６６ａ、およびノブ６７は、近位側および遠位側の端部リンク５，６との連結点間の距離を強制的に変更することで、各リンク部材間の回転対偶部の回転角位置を変更する回転角位置変更手段６８を構成する。
【００６５】
このように回転角位置変更手段６８を設けると、四肢関節部装具２０から関節に対して容易に外力を付与することができ、また外力を与えた状態で保持できる。これにより、変形性関節症等に対して、患者の症状に合わせて角度２方向の矯正ができる。
【００６６】
図１７および図１８は、回転角位置規制機構のさらに異なる例を示す。この回転角位置規制機構７０は、図１５および図１６の回転台フランジ６４と同様の回転台フランジ７４を有し、一方の回転台フランジ７４には直動案内側フランジ７５が取り付けられ、他方の回転台フランジ７４には調整側フランジ７６が取り付けられている。直動案内側フランジ７５には直動軸受７７が設置され、また調整側フランジ７６にはねじ孔７６ａが設けられており、前記直動軸受７７に直動シャフト７１が軸方向に進退自在に支持され、また前記ねじ孔７６ａに直動シャフト７１の有効長さ調整用ねじ部７１ａが螺合している。
【００６７】
前記直動シャフト７１における、前記直動軸受７７よりも両端部リンク５，６の並び方向外側に突出した部分の外周に、圧縮コイルばねからなるばね部材７８が、両端を直動軸受７７とばね端部材７９とで軸方向に位置決めした状態で設けられている。ばね端部材７９は、直動シャフト７１のばね長さ調整用ねじ部７１ｂに螺合したばね端保持部材８０に設けられており、直動シャフト７１に対する軸方向位置を変更可能である。ばね端保持部材８０は、ナット８１により回り止めされている。
【００６８】
また、この回転角位置規制機構７０には、一対の端部リンク５，６が相対動作する力を減衰させる減衰部材８３が設けられている。この図示例では、前記減衰部材８３は、前記直動シャフト７１と平行に設けられてダンパであり、外筒部８３ａが調整側フランジ７６に固定され、ピストンロッド８３ｂの先端が直動案内フランジ７５に固定されている。外筒部８３ａとピストンロッド８３ｂを逆に固定しても良い。
【００６９】
この回転角位置規制機構７０を２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの両方に設けた場合、ばね部材７８の弾性復元力により、リンク機構４Ａ，４Ｂの近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６間の距離を縮めるように作用する。よって、回転角位置規制機構７０を備えた四肢関節部装具２０を四肢関節回りに装着すると、肢体に対して関節を曲げる方向に外力を与える。これにより、屈曲方向の自動介助運動や伸展方向の自動抵抗運動が行える。
【００７０】
ばね端保持部材８０を手動で回してばね部材７８の長さを調整することで、前記外力を任意の強さに容易に設定することができる。変形性関節症、靭帯損傷等の患者に対して、適切な骨アライメントをばね部材７８の弾性復元力により矯正した状態とすることで、患部を保護した状態で日常の動作を行うことができる。また、この図示例のように、関節を屈曲させる方向にばね部材７８の弾性復元力が作用する設定とした場合は、ばね部材７８の弾性復元力が曲がり難くなっている関節や屈曲方向の筋力低下に対しての補助力となり、曲げ動作を助ける働きをする。
【００７１】
直動シャフト７１を回転させて、調整側フランジ７６のねじ孔７６ａに対する直動シャフト７１の有効長さ調整用ねじ部７１ａの螺合位置を変えることにより、直動案内側フランジ７５と調整側フランジ７６との距離、すなわち近位側の端部リンク５と遠位側の端部リンク６間の距離が変わる。これにより、２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの各回転対偶部の回転角位置が変更される。
【００７２】
また、減衰部材８３を設けたため、外力や自動での関節の急激な角度変位が緩和でき、関節部の保護、関節痛の低減ができる。また、この例のように、減衰部材８３とばね部材７８を併用した場合は、ばね部材７８の弾性復元力による急な戻り変位を緩和できる。それにより、急な荷重変化または姿勢変化により患部にかかる負荷を軽減できる。
【００７３】
図１９は、回転角位置規制機構のさらに異なる例を示す。前記回転角位置規制機構７０が二つの端部リンク５，６間の距離を縮める方向に作用するばね部材７８が設けられているのに対し、この回転角位置規制機構９０は、二つの端部リンク５，６間の距離を伸ばす方向に作用するばね部材１１０が設けられている。
【００７４】
詳しくは、この回転角位置規制機構９０も、端部リンク５，６にそれぞれ設けられた回転台フランジ９４を有し、一方の回転台フランジ９４には直動案内側フランジ９５が取り付けられ、他方の回転台フランジ９４には調整側フランジ９６が取り付けられている。直動案内側フランジ９５に直動軸受９７が設置され、この直動軸受９７に直動シャフト９１が軸方向に進退自在に支持されている。直動シャフト９１の一端には、直動軸受９７に対する抜け止めとなるストッパ９８が取り付けられている。
【００７５】
前記調整側フランジ９６には、一方端が閉塞したばね保持外筒１００が固定されている。ばね保持外筒１００の内部には、ばね端保持部材１０１が軸方向にスライド可能に収容され、さらにばね端保持部材１０１にばね端部材１０２が保持されている。そして、このばね端部材１０２に、前記直動シャフト９１の他端がねじ１０３で固定されている。
【００７６】
ばね保持外筒１００の閉塞端には軸方向のねじ孔１０５が形成されており、このねじ孔１０５に調整ねじ１０６が螺合している。調整ねじ１０６の一端は、前記ばね端保持部材１０１の筒状部１０１ａに螺合され、外周面に形成されたＤカット面に固定ねじ１０７の先端を当接させることで、前記筒状部１０１ａに回転不能に結合されている。調整ねじ１０６の他端には、この調整ねじ１０６を回転操作するためのノブ１０８が設けられている。
【００７７】
前記直動軸受９７と前記ばね端部材１０２の間の直動シャフト９１の外周に、圧縮コイルばねからなるばね部材１１０が設けられている。このばね部材１１０は、直動軸受９７が設置された直動案内側フランジ９５を調整側フランジ９６から離す側に付勢することで、両端部リンク５，６間の距離を伸ばす方向に作用している。
【００７８】
この回転角位置規制機構９０を２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの両方に設けた四肢関節部装具２０を四肢関節回りに装着した状態では、前記ばね部材１１０の弾性復元力により、肢体に対して関節を伸ばす方向に外力を与える。これにより、伸展方向の自動介助運動や屈曲方向の自動抵抗運動が行える。
【００７９】
四肢関節部装具２０の２組のリンク機構４Ａ，４Ｂの一方に図１５、図１６に示す回転角位置規制機構７０を設け、もう一方に図１７に示す回転角位置規制機構９０を設けた場合は、外反方向または内反方向に外力が付与される。それにより、関節を矯正した状態で保持することができる。また、前記自動介助運動、自動抵抗運動が行える。
【００８０】
図２０および図２１は、リンク部材間の回転対偶部の回転角位置を規制するばね部材を、ハブリンク２，３と端部リンク５，６の回転対偶部であるリンク連結部１３に設けた例を示す。リンク連結部１３には、二つの転がり軸受１４により回転軸１２０が回転自在に支持され、この回転軸１２０のリンクハブ２（３）に端部リンク５（６）の基端がキー１６を介して回転不能に取り付けられている。回転軸１２０の軸心は、回転対偶中心軸Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）と一致する。
【００８１】
リンク連結部１３の外端には、つば付き筒状のリンクハブフランジ１２１が複数のボルト１２２で締結されている。リンクハブフランジ１２１の各ボルト孔１２１ａは円弧状孔であり、リンクハブフランジ１２１の取付位置を円周方向に調整可能である。回転軸１２０は、リンクハブ２（３）から軸方向外側へ延びるばね案内部１２０ａを有する。ばね案内部１２０ａの外端は、前記リンクハブフランジ１２１の軸方向孔１２１ｂを突き抜けて外側へ突出しており、その突出部に止め輪１２３が嵌められている。この止め輪１２３と基端側のナット１７とにより、回転軸１２０が軸方向に位置決めされている。
【００８２】
ばね案内部１２０ａの外周にはねじりばねからなるばね部材１２４が嵌められ、その一端は回転軸１２０に固定され、他端はリンクハブフランジ１２１に固定されている。このばね部材１２４の弾性復元力により、リンクハブ２（３）と端部リンク５（６）とが互いに定められた角度となるように付勢している。例えば、図２、図３のように、基端側のリンクハブ２と先端側のリンクハブ３が互いに平行である状態を中立状態とし、この中立状態から先端側のリンクハブ３がどちらの方向に傾いた場合でも、先端側のリンクハブ３を中立状態に復帰させるように、ばね部材１２４で付勢している。上記ばね部材１２４の弾性復元力は、ボルト１２２を緩めてリンクハブフランジ１２１の円周方向の取付位置を調整することで変更可能である。
【００８３】
このように、ばね部材１２４を、回転軸１２０の外周に嵌るねじりばねとすると、ばね部材１２０が回転対偶軸回りＯ１Ａ，Ｏ１Ｂ（Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ）に収まるので、コンパクトに配置できる。図のばね部材１２４はねじりコイルばねであるが、コイル状でないねじりばねであっても良い。
【００８４】
図２２は、この発明の異なる実施形態を示す。この四肢関節部装具２０は、膝関節のリハビリに使用されるものであり、近位側の装着部２１は大腿部１５２に装着され、遠位側の装着部２２は下腿部１５３に装着される。遠位側の装着部２２が設置された遠位側の支持部材２４´は、リンクハブ中心軸Ｃ２の方向に遠位側の装着部２２よりも先まで延長部２４ａが延びている。さらに、延長部２４ａからリンクハブ中心軸Ｃ２の方向に離れて、足底に当てられる足底部材１４０が設けられている。そして、延長部２４ａの先端と足底部材１４０とが、ばね部材１４１およびダンパ１４２を介して連結されている。また、延長部２４ａの先端と足底部材１４０とは、支持部材２４´に対して足底部材１４０をリンクハブ中心軸Ｃ２に沿って案内するスライド連結機構１４３を介して連結されている。
【００８５】
足底からの荷重が、足底部材１４０、ばね部材１４１とダンパ１４２、遠位側の支持部材２４´、リンク構造体１、近位側の支持部材２４、および近位側の装着部２１を介して、大腿部１５２に伝わる。ばね部材１４１の弾性復元力、およびダンパ１４２の抵抗の大きさを調整することにより、膝関節にかかる荷重を容易に変更することができる。そのため、計画的なリハビリを行える。
【符号の説明】
【００８６】
１…リンク構造体
２…近位側のリンクハブ
３…遠位側のリンクハブ
４Ａ，４Ｂ…リンク機構
５…近位側の端部リンク
６…遠位側の端部リンク
７…中央リンク
１０…中空部
２１，２２…装着部
２４…支持部材
２６，２７…保持プレート
３４…肢体固定用ベルト
３５…ベルト回転連結部
４０…連動手段
４４…ガイド部材
５０，６０，７０，９０…回転角位置規制機構
６１…端部リンク間シャフト
６８…回転角位置変更手段
７８…ばね部材
８３…減衰部材
１４０…足底部材
１４１…ばね部材
１４２…ダンパ
１５０…下肢（肢体）
１５１…膝関節部（四肢関節部）
１５２…上腿部（近位側の肢体部）
１５３…下肢部（遠位側の肢体部）
Ｃ１…近位側のリンクハブ中心軸
Ｃ２…遠位側のリンクハブ中心軸
Ｆ１…近位側のリンクハブ面
Ｆ２…遠位側のリンクハブ面
Ｆ３…縦断面対称面
Ｆ４…移動規制平面
Ｆ５…案内面
Ｏ…姿勢変更中心
Ｏ１Ａ，Ｏ１Ｂ…近位側のリンクハブと近位側の端部リンクの回転対偶中心軸
Ｏ２Ａ，Ｏ２Ｂ…遠位側のリンクハブと遠位側の端部リンクの回転対偶中心軸
Ｏ３Ａ，Ｏ３Ｂ…近位側の端部リンクと中央リンクの回転対偶中心軸
Ｏ４Ａ，Ｏ４Ｂ…遠位側の端部リンクと中央リンクの回転対偶中心軸
Ｐ１…近位側の球面リンク中心
Ｐ２…遠位側の球面リンク中心
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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