(57)【要約】  本発明の膝関節用装具は、膝関節の一方の上方に配置される一方上アーム１０ｂと、膝関節の一方の下方に配置される一方下アーム２０ｂと、膝関節の他方の上方に配置される他方上アーム１０ａと、膝関節の他方の下方に配置される他方下アーム２０ａとを備え、一方上アーム１０ｂの下端と、一方下アーム２０ｂの上端とをリンク機構１ａで接続し、リンク機構１ａを構成する４つのジョイント７４ａ、７６ａ、８１ａ、８２ａの仮想交点Ｘを膝関節に配置することで、伸展時に膝関節を上下方向に引き離す力を作用させ、他方上アーム１０ａの下端と、他方下アーム２０ａの上端とを軸機構１ｂで接続し、変形性膝関節症などによる膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
2017043515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膝関節の一方の上方に配置される一方上アームと、
前記膝関節の一方の下方に配置される一方下アームと、
前記膝関節の他方の上方に配置される他方上アームと、
前記膝関節の他方の下方に配置される他方下アームと
を備えた膝関節用装具であって、
前記一方上アームの下端と、前記一方下アームの上端とをリンク機構で接続し、前記リンク機構を構成する４つのジョイントの仮想交点を前記膝関節に配置することで、伸展時に前記膝関節を上下方向に引き離す力を作用させ、
前記他方上アームの下端と、前記他方下アームの上端とを軸機構で接続したことを特徴とする膝関節用装具。
【請求項２】
前記膝関節の一方を前記膝関節の内側、前記膝関節の他方を前記膝関節の外側とし、
前記リンク機構を前記膝関節の内側に配置し、
前記軸機構を前記膝関節の外側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の膝関節用装具。
【請求項３】
前記膝関節の一方を前記膝関節の外側、前記膝関節の他方を前記膝関節の内側とし、
前記リンク機構を前記膝関節の外側に配置し、
前記軸機構を前記膝関節の内側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の膝関節用装具。
【請求項４】
前記軸機構を、
前記膝関節の位置に配置する支持板と、
前記他方上アームの下端を前記支持板の上部に回動自在に設ける上部回動軸と、
前記他方下アームの上端を前記支持板の下部に回動自在に設ける下部回動軸と
で構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の膝関節用装具。
【請求項５】
前記上部回動軸に、歯車が形成された上部駆動伝達部を設け、
前記下部回動軸に、歯車が形成された下部駆動伝達部を設け、
前記上部駆動伝達部と前記下部駆動伝達部との間に、歯車が形成された中間駆動伝達部を設け、前記中間駆動伝達部の前記歯車と前記上部駆動伝達部の前記歯車とを噛み合わせ、前記中間駆動伝達部の前記歯車と前記下部駆動伝達部の前記歯車とを噛み合わせ、前記中間駆動伝達部を、偶数個の前記歯車により構成したことを特徴とする請求項４に記載の膝関節用装具。
【請求項６】
前記軸機構を、
前記他方上アームの下端と前記他方下アームの上端とを回動軸で接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の膝関節用装具。
【請求項７】
前記他方上アームの下端には、前記他方下アーム側に突出させた他方上アーム突起を設け、
前記他方下アームの上端には、前記他方上アーム側に突出させた他方下アーム突起を設け、
前記他方上アームの下端には、前記他方下アーム突起が円弧状に摺動する他方上アーム溝を設け、
前記他方下アームの上端には、前記他方上アーム突起が円弧状に摺動する他方下アーム溝を設けたことを特徴とする請求項６に記載の膝関節用装具。
【請求項８】
前記リンク機構は、前記一方上アームと前記一方下アームとで２つのリンク材を構成し、
前記一方上アームの下端部の第１上アーム位置、前記一方上アームの前記下端部から所定距離離れた第２上アーム位置、前記一方下アームの上端部の第１下アーム位置、及び前記一方下アームの前記上端部から所定距離離れた第２下アーム位置にそれぞれ前記ジョイントを設けた
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の膝関節用装具。
【請求項９】
前記第１上アーム位置に設けた前記ジョイントを第１上アームジョイントとし、
前記第２上アーム位置に設けた前記ジョイントを第２上アームジョイントとし、
前記第１下アーム位置に設けた前記ジョイントを第１下アームジョイントとし、
前記第２下アーム位置に設けた前記ジョイントを第２下アームジョイントとし、
前記第１上アームジョイントに一端を接続し、前記第２下アームジョイントに他端を接続する第１リンク材と、
前記第１下アームジョイントに一端を接続し、前記第２上アームジョイントに他端を接続する第２リンク材と、
を設け、
前記一方上アーム、前記一方下アーム、前記第１リンク材、及び前記第２リンク材がそれぞれ４つの前記リンク材を構成した
ことを特徴とする請求項８に記載の膝関節用装具。
【請求項１０】
前記第１上アーム位置に設けた前記ジョイントを第１上アームジョイントとし、
前記第２上アーム位置に設けた前記ジョイントを第２上アームジョイントとし、
前記第１下アーム位置に設けた前記ジョイントを第１下アームジョイントとし、
前記第２下アーム位置に設けた前記ジョイントを第２下アームジョイントとし、
前記第２上アームジョイントに一端を接続する第１リンク材と、
前記第２下アームジョイントに一端を接続する第２リンク材と、
を設け、
前記第１上アームジョイントと前記第１下アームジョイントとを同じ位置として第１アームジョイントを構成し、
前記第１リンク材の他端と前記第２リンク材の他端とをリンクジョイントで接続し、
前記一方上アーム、前記一方下アーム、前記第１リンク材、及び前記第２リンク材がそれぞれ４つの前記リンク材を構成した
ことを特徴とする請求項８に記載の膝関節用装具。
【請求項１１】
脹脛の最大膨れ部より上方の前記脹脛に配置されるカフと、
脛骨側に配置されるカフバンドと
前記一方上アームの一方に上端部を接続した一方懸垂アームと、
前記他方上アームの一方に上端部を接続した他方懸垂アームと、
前記一方懸垂アームの下端部及び前記他方懸垂アームの下端部に取付けた懸垂ベルトと
を有し、
前記カフ及び前記カフバンドを、前記一方下アームと前記他方下アームとに設けたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の膝関節用装具。
【請求項１２】
前記カフ及び前記カフバンドを、前記一方下アームと前記他方下アームとに回動自在に設けたことを特徴とする請求項１１に記載の膝関節用装具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膝関節に装着して歩行補助を行える膝関節用装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
膝関節用装具（以下、装具）は、副木の原理を応用して、障害部である膝関節を副木に固定し、膝の変形を矯正し加えて障害部位を保護するものであると考えられてきた。装具のカフは患者の障害レベルに応じて、カフ数を調整して適用するのが一般的である。従来の複数カフ構造の装具は、１本カフ装具の支持力・矯正力の強化と障害部位の保護を狙いとしたもので、膝関節の動揺を抑制する目的で第１カフは勿論その他のカフと装具アームの結合は固定されている。したがって患者は障害のある脚を頑丈な箱状の装具に入れて３点支持原理に基づいて固定し、膝の変形を矯正して膝痛を減痛することになる。しかし装具の骨組みが強固のために歩行動作（膝の屈伸運動）に伴う装着ズレだけでなく、装具から受ける束縛感が装着違和感を強くする原因になって長時間装着の妨げになっていた。
装着ズレ防止としては、特許文献１にも見られるように、大腿骨内側上顆の上部の窪んだ部分に懸垂パットを当て懸垂ベルトで抑え、さらに下腿の脹脛上部にアシストベルトを巻きつけて止める方法がある。特許文献１は、連結部材を有する装具に懸垂装置（懸垂アームと懸垂パット及び懸垂ベルト）を採用している。
特許文献１で採用する方法は、装具ズレ防止に関しては従来の複数カフ構造の膝関節用装具においても有効に機能する。
また、特許文献１では、屈曲状態で装着した場合には伸展状態において第１のバンドを上方に押し上げる力が加わることになり、第１のバンドを押し上げる力によって第１のバンドの下方へのずれ落ちを防止できるとともに膝関節への荷重負荷を少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、内側支持機構及び外側支持機構を大腿骨内側上顆の上方に配置することで、第１のバンドを押し上げる力が発生するが、内側支持機構及び外側支持機構を膝関節に配置すると第１のバンドを押し上げる力が発生しない。
従って、装着位置によっては第１のバンドを押し上げる力が発生せず、仮に装具ズレが生じることで第１のバンドを押し上げる力が弱まってしまうことがある。
ところで、加齢から生じる膝関節軟骨のすり減りや、骨の変形が生じる変形性膝関節症などの関節症例が増えている。関節の炎症による疼痛は、日常生活での歩行を困難とし、運動不足や骨粗鬆病などの生活習慣病の要因とされ、更には寝たきりの状態となり介護が必要となる。【０００５】
そこで本発明は、例えば変形性膝関節症などによる膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる膝関節用装具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の膝関節用装具は、膝関節の一方の上方に配置される一方上アームと、前記膝関節の一方の下方に配置される一方下アームと、前記膝関節の他方の上方に配置される他方上アームと、前記膝関節の他方の下方に配置される他方下アームとを備えた膝関節用装具であって、前記一方上アームの下端と、前記一方下アームの上端とをリンク機構で接続し、前記リンク機構を構成する４つのジョイントの仮想交点を前記膝関節に配置することで、伸展時に前記膝関節を上下方向に引き離す力を作用させ、前記他方上アームの下端と、前記他方下アームの上端とを軸機構で接続したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の膝関節用装具において、前記膝関節の一方を前記膝関節の内側、前記膝関節の他方を前記膝関節の外側とし、前記リンク機構を前記膝関節の内側に配置し、前記軸機構を前記膝関節の外側に配置したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の膝関節用装具において、前記膝関節の一方を前記膝関節の外側、前記膝関節の他方を前記膝関節の内側とし、前記リンク機構を前記膝関節の外側に配置し、前記軸機構を前記膝関節の内側に配置したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の膝関節用装具において、前記軸機構を、前記膝関節の位置に配置する支持板と、前記他方上アームの下端を前記支持板の上部に回動自在に設ける上部回動軸と、前記他方下アームの上端を前記支持板の下部に回動自在に設ける下部回動軸とで構成したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の膝関節用装具において、前記上部回動記載の本発明は、請求項１に記載の膝関節用装具において、記下部回動軸に、歯車が形成された下部駆動伝達部を設け、前記上部駆動伝達部と前記下部駆動伝達部との間に、歯車が形成された中間駆動伝達部を設け、前記中間駆動伝達部の前記歯車と前記上部駆動伝達部の前記歯車とを噛み合わせ、前記中間駆動伝達部の前記歯車と前記下部駆動伝達部の前記歯車とを噛み合わせ、前記中間駆動伝達部を、偶数個の前記歯車により構成したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の膝関節用装具において、前記軸機構を、前記他方上アームの下端と前記他方下アームの上端とを回動軸で接続したことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載の膝関節用装具において、前記他方上アームの下端には、前記他方下アーム側に突出させた他方上アーム突起を設け、前記他方下アームの上端には、前記他方上アーム側に突出させた他方下アーム突起を設け、前記他方上アームの下端には、前記他方下アーム突起が円弧状に摺動する他方上アーム溝を設け、前記他方下アームの上端には、前記他方上アーム突起が円弧状に摺動する他方下アーム溝を設けたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の膝関節用装具において、前記リンク機構は、前記一方上アームと前記一方下アームとで２つのリンク材を構成し、前記一方上アームの下端部の第１一方上アーム位置、前記一方上アームの前記下端部から所定距離離れた第２一方上アーム位置、前記一方下アームの上端部の第１一方下アーム位置、及び前記一方下アームの前記上端部から所定距離離れた第２一方下アーム位置にそれぞれ前記ジョイントを設けたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の膝関節用装具において、前記第１上アーム位置に設けた前記ジョイントを第１上アームジョイントとし、前記第２上アーム位置に設けた前記ジョイントを第２上アームジョイントとし、前記第１下アーム位置に設けた前記ジョイントを第１下アームジョイントとし、前記第２下アーム位置に設けた前記ジョイントを第２下アームジョイントとし、前記第１上アームジョイントに一端を接続し、前記第２下アームジョイントに他端を接続する第１リンク材と、前記第１下アームジョイントに一端を接続し、前記第２上アームジョイントに他端を接続する第２リンク材と、を設け、前記一方上アーム、前記一方下アーム、前記第１リンク材、及び前記第２リンク材がそれぞれ４つの前記リンク材を構成したことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項８に記載の膝関節用装具において、前記第１上アーム位置に設けた前記ジョイントを第１上アームジョイントとし、前記第２上アーム位置に設けた前記ジョイントを第２上アームジョイントとし、前記第１下アーム位置に設けた前記ジョイントを第１下アームジョイントとし、前記第２下アーム位置に設けた前記ジョイントを第２下アームジョイントとし、前記第２上アームジョイントに一端を接続する第１リンク材と、前記第２下アームジョイントに一端を接続する第２リンク材と、を設け、前記第１上アームジョイントと前記第１下アームジョイントとを同じ位置として第１アームジョイントを構成し、前記第１リンク材の他端と前記第２リンク材の他端とをリンクジョイントで接続し、前記一方上アーム、前記一方下アーム、前記第１リンク材、及び前記第２リンク材がそれぞれ４つの前記リンク材を構成したことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の膝関節用装具において、脹脛の最大膨れ部より上方の前記脹脛に配置されるカフと、脛骨側に配置されるカフバンドと前記一方上アームの一方に上端部を接続した一方懸垂アームと、前記他方上アームの一方に上端部を接続した他方懸垂アームと、前記一方懸垂アームの下端部及び前記他方懸垂アームの下端部に取付けた懸垂ベルトとを有し、前記カフ及び前記カフバンドを、前記一方下アームと前記他方下アームとに設けたことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の膝関節用装具において、前記カフ及び前記カフバンドを、前記一方下アームと前記他方下アームとに回動自在に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、膝関節の一方だけに伸展時に膝関節を上下に引き離す力を作用させることで、変形性膝関節症などによる膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１による膝関節用装具の伸展状態での正面図
【図２】同装具の伸展状態での背面図
【図３】同装具の伸展状態での左側面図
【図４】図３の要部拡大側面図
【図５】同装具に用いるリンク機構を示す側面図
【図６】同装具の伸展状態での右側面図
【図７】図６の要部拡大側面図
【図８】同装具に用いる軸機構を示す説明図
【図９】実施例２による膝関節用装具に用いるリンク機構を示す側面図
【図１０】実施例３による膝関節用装具に用いる軸機構を示す説明図
【図１１】実施例４による膝関節用装具に用いる軸機構を示す説明図
【図１２】実施例５による膝関節用装具に用いる軸機構を示す説明図
【図１３】実施例６による膝関節用装具に用いる軸機構を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による膝関節用装具は、一方上アームの下端と、一方下アームの上端とをリンク機構で接続し、リンク機構を構成する４つのジョイントの仮想交点を膝関節に配置することで、伸展時に膝関節を上下方向に引き離す力を作用させ、他方上アームの下端と、他方下アームの上端とを軸機構で接続したものである。本実施の形態によれば、膝関節の一方だけに膝関節を上下に引き離す力が伸展時に作用するため、例えば変形性膝関節症などによる膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による膝関節用装具において、膝関節の一方を膝関節の内側、膝関節の他方を膝関節の外側とし、リンク機構を膝関節の内側に配置し、軸機構を膝関節の外側に配置したものである。本実施の形態によれば、膝関節の内側に上下方向に引き離す力を作用させることができるため、Ｏ脚による膝関節の軟骨のすり減りによる痛みを軽減して歩行を促すことができる。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による膝関節用装具において、膝関節の一方を膝関節の外側、膝関節の他方を膝関節の内側とし、リンク機構を膝関節の外側に配置し、軸機構を膝関節の内側に配置したものである。本実施の形態によれば、膝関節の外側に上下方向に引き離す力を作用させることができるため、Ｘ脚による膝関節の軟骨のすり減りによる痛みを軽減して歩行を促すことができる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態による膝関節用装具において、軸機構を、膝関節の位置に配置する支持板と、他方上アームの下端を支持板の上部に回動自在に設ける上部回動軸と、他方下アームの上端を支持板の下部に回動自在に設ける下部回動軸とで構成したものである。本実施の形態によれば、単純な一軸動作でない膝関節の動きに追随しやすく、上下に引き離す力を作用させない側での膝関節の束縛感を緩和できる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による膝関節用装具において、上部回動軸に、歯車が形成された上部駆動伝達部を設け、下部回動軸に、歯車が形成された下部駆動伝達部を設け、上部駆動伝達部と下部駆動伝達部との間に、歯車が形成された中間駆動伝達部を設け、中間駆動伝達部の歯車と上部駆動伝達部の歯車とを噛み合わせ、中間駆動伝達部の歯車と下部駆動伝達部の歯車とを噛み合わせ、中間駆動伝達部を、偶数個の歯車により構成したものである。本実施の形態によれば、他方上アームと他方下アームとの連動を行うことで異常な屈伸動作を矯正することができ、膝関節の一方に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による膝関節用装具において、軸機構を、他方上アームの下端と他方下アームの上端とを回動軸で接続したものである。本実施の形態によれば、膝関節の他方を一軸とすることで、膝関節の他方は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の一方に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態による膝関節用装具において、他方上アームの下端には、他方下アーム側に突出させた他方上アーム突起を設け、他方下アームの上端には、他方上アーム側に突出させた他方下アーム突起を設け、他方上アームの下端には、他方下アーム突起が円弧状に摺動する他方上アーム溝を設け、他方下アームの上端には、他方上アーム突起が円弧状に摺動する他方下アーム溝を設けたものである。本実施の形態によれば、他方下アーム突起と他方上アーム溝とが当接し、他方上アーム突起と他方下アーム溝とが当接することで、他方上アームの下端と他方下アームの上端とを回動軸だけで接続する場合と比較して剛性が高まる。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７のいずれかの実施の形態による膝関節用装具において、リンク機構は、一方上アームと一方下アームとで２つのリンク材を構成し、一方上アームの下端部の第１上アーム位置、一方上アームの下端部から所定距離離れた第２上アーム位置、一方下アームの上端部の第１下アーム位置、及び一方下アームの上端部から所定距離離れた第２下アーム位置にそれぞれジョイントを設けたものである。本実施の形態によれば、膝関節の屈曲状態から伸展状態への動作に伴って、仮想交点に対して第２上アーム位置は上方に移動し、仮想交点に対して第２下アーム位置は下方に移動するため、膝関節には上下に引き離す力が伸展時に作用する。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態による膝関節用装具において、第１上アーム位置に設けたジョイントを第１上アームジョイントとし、第２上アーム位置に設けたジョイントを第２上アームジョイントとし、第１下アーム位置に設けたジョイントを第１下アームジョイントとし、第２下アーム位置に設けたジョイントを第２下アームジョイントとし、第１上アームジョイントに一端を接続し、第２下アームジョイントに他端を接続する第１リンク材と、第１下アームジョイントに一端を接続し、第２上アームジョイントに他端を接続する第２リンク材と、を設け、一方上アーム、一方下アーム、第１リンク材、及び第２リンク材がそれぞれ４つのリンク材を構成したものである。本実施の形態によれば、膝関節の伸展状態から屈曲状態までの４つのジョイントの仮想交点位置の平行移動量を小さくできるため、膝関節を屈曲させた状態でのリンク機構の膝関節からの出っ張りを小さくでき、また異なる平面内に複数のリンク材が配置されるため、リンク機構の強度を高めることができる。
【００１８】
本発明の第１０の実施の形態は、第８の実施の形態による膝関節用装具において、第１上アーム位置に設けたジョイントを第１上アームジョイントとし、第２上アーム位置に設けたジョイントを第２上アームジョイントとし、第１下アーム位置に設けたジョイントを第１下アームジョイントとし、第２下アーム位置に設けたジョイントを第２下アームジョイントとし、第２上アームジョイントに一端を接続する第１リンク材と、第２下アームジョイントに一端を接続する第２リンク材と、を設け、第１上アームジョイントと第１下アームジョイントとを同じ位置として第１アームジョイントを構成し、第１リンク材の他端と第２リンク材の他端とをリンクジョイントで接続し、一方上アーム、一方下アーム、第１リンク材、及び第２リンク材がそれぞれ４つのリンク材を構成したものである。本実施の形態によれば、第１リンク材と第１一方下アームとを同一平面内で平行に配置し、第２リンク材と一方上アームとを同一平面内で平行に配置し、また第１リンク材と一方下アームとを同一平面内で平行に配置し、第２リンク材と他方上アームとを同一平面内で平行に配置することができるため、リンク機構の強度を高めることができる。
【００１９】
本発明の第１１の実施の形態は、第１から第１０のいずれかの実施の形態による膝関節用装具において、脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフと、脛骨側に配置されるカフバンドと、一方上アームの一方に上端部を接続した一方懸垂アームと、他方上アームの一方に上端部を接続した他方懸垂アームと、一方懸垂アームの下端部及び他方懸垂アームの下端部に取付けた懸垂ベルトとを有し、カフ及びカフバンドを、一方下アームと他方下アームとに設けたものである。本実施の形態によれば、カフとカフバンドによって下方への装着ズレを防止でき、懸垂ベルトによって上方への装着ズレを防止できる。そして、上方及び下方への装着ズレが防止できるため、伸展時に膝関節を上下に引き離す力が作用する。
【００２０】
本発明の第１２の実施の形態は、第１１の実施の形態による膝関節用装具において、カフ及びカフバンドを、一方下アームと他方下アームとに回動自在に設けたものである。本実施の形態によれば、歩行動作など膝の屈伸運動などにより生じる脹脛の伸縮を吸収でき、装着ズレが生じないため、装着違和感・束縛感なく長時間装着が可能である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の一実施例による膝関節用装具について図面を用いて説明する。
図１は実施例１による膝関節用装具の伸展状態での正面図、図２は同装具の伸展状態での背面図、図３は同装具の伸展状態での左側面図、図４は図３の要部拡大側面図、図５は同装具に用いるリンク機構を示す側面図、図６は同装具の伸展状態での右側面図、図７は図６の要部拡大側面図、図８は同装具に用いる軸機構を示す説明図である。【００２２】
図１及び図２に示すように、実施例１による膝関節用装具は、Ｏ脚左足用を示し、膝関節の一方（内側）の上方に配置される一方上アーム１０ａと、膝関節の一方（内側）の下方に配置される一方下アーム２０ａと、膝関節の他方（外側）の上方に配置される他方上アーム１０ｂと、膝関節の他方（外側）の下方に配置される他方下アーム２０ｂとを備えている。
一方上アーム１０ａの下端と一方下アーム２０ａの上端とはリンク機構１ａで接続し、他方上アーム１０ｂの下端と他方下アーム２０ｂの上端とは軸機構１ｂで接続している。
連結部材３０は、上方連結部材３１と下方連結部材３２とから構成されている。
上方連結部材３１は、一方上アーム１０ａの下端側と他方上アーム１０ｂの下端側とを連結する。上方連結部材３１はＣ字形状をなし、後膝部側に配置される。Ｃ字形状の一端は一方上アーム１０ａの下端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は他方上アーム１０ｂの下端側で回動自在に接続している。
下方連結部材３２は、一方下アーム２０ａの上端側と他方下アーム２０ｂの上端側とを連結する。下方連結部材３２はＣ字形状をなし、後膝部側に配置される。Ｃ字形状の一端は一方下アーム２０ａの上端側で回動自在に接続し、Ｃ字形状の他端は他方下アーム２０ｂの上端側で回動自在に接続している。
上方連結部材３１と下方連結部材３２とは、Ｃ字形状の中間位置にて規制部材３３で接続されている。
軸機構１ｂの内側にはパット５０を設けている。【００２３】
大腿部に巻き付ける大腿バンド４１は、一方上アーム１０ａの上端部及び他方上アーム１０ｂの上端部に取り付けられている。また、下腿部に巻き付ける下腿バンド４２は、一方下アーム２０ａの下端部及び他方下アーム２０ｂの下端部に取り付けられている。
懸垂ベルト４３は、大腿バンド４１と膝関節との間に巻き付けられるように配置される。
脹脛の最大膨れ部より上方の脹脛に配置されるカフ４４は、一方下アーム２０ａと他方下アーム２０ｂとに取り付けている。また、脛骨側に配置されるカフバンド４５は、一方下アーム２０ａと他方下アーム２０ｂとに取り付けている。【００２４】
図３に示すように、一方上アーム１０ａは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ａを有し、他方上アーム１０ｂは、上端部に大腿バンド４１を取り付けるピン１２ｂを有している。また、一方下アーム２０ａは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ａを有している。
大腿バンド４１は、ピン１２ａによって一方上アーム１０ａに対して回動可能に設けられ、ピン１２ｂによって他方上アーム１０ｂに対して回動可能に設けられている。また、下腿バンド４２は、ピン２２ａによって一方下アーム２０ａに対して回動可能に設けられている。
他方懸垂アーム６０ａの上端部は、ピン６１ａにより他方上アーム１０ｂの内側に取り付けられる。他方懸垂アーム６０ａの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。他方懸垂アーム６０ａは、板ばねなどのばね材で構成され、他方上アーム１０ｂと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。
一方下アーム２０ａは、ピン２２ａよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ａを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ａによって一方下アーム２０ａに対して回動自在に設けられている。【００２５】
図４に示すように、リンク機構１ａは、一方上アーム１０ａ、一方下アーム２０ａ、第１リンク材７１ａ、及び第２リンク材７２ａの４つのリンク材と、４つのジョイント７４ａ、７６ａ、８１ａ、８２ａからなるリンク機構で構成している。【００２６】
図５は実施例１によるリンク機構を示す側面図であり、図５（ａ）は同リンク機構の屈曲状態での側面図、図５（ｂ）は同リンク機構を少し伸展させた状態での側面図、図５（ｃ）は同リンク機構の伸展状態での側面図である。
リンク機構１ａは、一方上アーム１０ａと一方下アーム２０ａとが２つのリンク材を構成し、一方上アーム１０ａの下端部の第１上アーム位置、一方上アーム１０ａの下端部から所定距離離れた第２上アーム位置、一方下アーム２０ａの上端部の第１下アーム位置、及び一方下アーム２０ａの上端部から所定距離離れた第２下アーム位置にそれぞれジョイントを設ける。
第１アームジョイント８１ａは、一方上アーム１０ａの下端部となる第１上アーム位置、及び一方下アーム２０ａの上端部となる第１下アーム位置に設けている。ここで、第１上アーム位置は第１上アームジョイント７３ａ、第１下アーム位置は第１下アームジョイント７５ａであり、第１上アームジョイント７３ａと第１下アームジョイント７５ａとを同じ位置として第１アームジョイント８１ａを構成している。
第２上アームジョイント７４ａは第２上アーム位置に設け、第２下アームジョイント７６ａは第２下アーム位置に設けている。
第１リンク材７１ａは第２上アームジョイント７４ａに一端を接続し、第２リンク材７２ａは第２下アームジョイント７６ａに一端を接続している。
第１リンク材７１ａの他端と第２リンク材７２ａの他端とは、リンクジョイント８２ａで接続している。【００２７】
実施例１による膝関節用装具では、例えば、一方下アーム２０ａに、伸展状態で第２リンク材７２ａに当接する角度規制部材８３ａを設けることで伸展角度を規制することができる。また、例えば一方上アーム１０ａに、屈曲状態で第２リンク材７２ａに当接する角度規制部材８４ａを設けることで屈曲角度を規制することができる。
このように、実施例１による膝関節用装具では、リンク材１０ａ、２０ａ、７１ａ、７２ａに、伸展角度又は屈曲角度を規制する角度規制部材８３ａ、８４ａを容易に設けることができ、角度規制部材８３ａ、８４ａを膝関節から離れた位置に設けることができるため、大きな負荷に耐えることができる。【００２８】
実施例１による膝関節用装具によれば、４つのジョイント７４ａ、７６ａ、８１ａ、８２ａの仮想交点Ｘを膝関節に配置することで、膝関節の屈曲状態から伸展状態への動作に伴って、仮想交点Ｘに対して第２上アーム位置にある第２上アームジョイント７４ａは上方に移動し、仮想交点Ｘに対して第２下アーム位置にある第２下アームジョイント７６ａは下方に移動するため、一方の膝関節には上下に引き離す力が伸展時に作用する。
伸展時に膝関節の一方（内側）を上下に引き離す力が作用するため、膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
また実施例１による膝関節用装具によれば、第１リンク材７１ａと一方下アーム２０ａとを同一平面内で平行に配置し、第２リンク材７２ａと一方上アーム１０ａとを同一平面内で平行に配置することができるため、リンク機構１ａの強度を高めることができる。
図４に示すように、第２上アームジョイント７４ａは上方連結部材３１の一端を回動自在に接続し、第２下アームジョイント７６ａは下方連結部材３２の一端を回動自在に接続している。【００２９】
図６に示すように、他方下アーム２０ｂは、下端部に下腿バンド４２を取り付けるピン２２ｂを有している。下腿バンド４２は、ピン２２ｂによって他方下アーム２０ｂに対して回動可能に設けられている。
一方懸垂アーム（他方上アーム１０ｂに重なって見えない）の上端部は、他方懸垂アーム６０ａと同様に、ピンにより一方上アーム１０ａの一方（内側）に取り付けられる。一方懸垂アームの下端部には、懸垂ベルト４３が取り付けられる。一方懸垂アームは、板ばねなどのばね材で構成され、一方上アーム１０ａと身体との間で弾性変形を行うように設けられている。【００３０】
他方下アーム２０ｂは、ピン２２ｂよりも上方にカフ４４及びカフバンド４５を取り付けるピン２３ｂを有している。
カフ４４及びカフバンド４５は、ピン２３ｂによって他方下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられている。【００３１】
図６から図８に示すように、軸機構１ｂは、他方上アーム１０ｂの下端と他方下アーム２０ｂの上端とを回動軸９１で接続している。
他方上アーム１０ｂの下端には、他方下アーム２０ｂ側に突出させた他方上アーム突起９２を設け、他方下アーム２０ｂの上端には、他方上アーム１０ｂ側に突出させた他方下アーム突起９３を設けている。
また、他方上アーム１０ｂの下端には、他方下アーム突起９３が円弧状に摺動する他方上アーム溝９４を設け、他方下アーム２０ｂの上端には、他方上アーム突起９２が円弧状に摺動する他方下アーム溝９５を設けている。【００３２】
図８（ａ）に示すように、回動軸９１は、他方下アーム２０ｂの孔９１ａ及び他方上アーム１０ｂの孔９１ｂを貫通し、留め材９１ｃを端部に備える。
他方上アーム突起９２は、他方上アーム溝９４及び他方下アーム溝９５を貫通し、留め材９２ａを端部に備える。他方上アーム突起９２は、他方上アーム溝９４内を摺動しない。
他方下アーム突起９３は、他方下アーム溝９５及び他方上アーム溝９４を貫通し、留め材９３ａを端部に備える。他方下アーム突起９３は、他方下アーム溝９５内を摺動しない。
図８（ｂ）は伸展状態、図８（ｃ）は屈曲状態を示しており、回動軸９１を中心にして他方上アーム１０ｂと他方下アーム２０ｂとは回動し、他方上アーム突起９２は他方下アーム溝９５内を摺動し、他方下アーム突起９３は他方上アーム溝９４内を摺動する。【００３３】
実施例１によれば、膝関節の他方を一軸とすることで、膝関節の他方は伸展屈曲時のぶれを生じないため、膝関節の一方に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。
また実施例１によれば、他方下アーム突起９３と他方上アーム溝９４とが当接し、他方上アーム突起９２と他方下アーム溝９５とが当接することで、他方上アーム１０ｂの下端と他方下アーム２０ｂの上端とを回動軸９１だけで接続する場合と比較して剛性を高めることができる。【００３４】
図６及び図７に示すように、上方連結部材３１の他端は、回動軸９１から所定距離離れた位置で上方ジョイント３１ｘによって回動自在に他方上アーム１０ｂに接続され、下方連結部材３２の他端は、回動軸９１から所定距離離れた位置で下方ジョイント３２ｘによって回動自在に他方下アーム２０ｂに接続されている。
ここで、回動軸９１から上方ジョイント３１ｘまでの距離は第１アームジョイント８１ａから第２上アームジョイント７４ａまでの距離に等しく、回動軸９１から下方ジョイント３２ｘまでの距離はリンクジョイント８２ａから第２下アームジョイント７６ａまでの距離に等しい。【００３５】
図３及び図６に示すカフ４４は、所定幅の金属又は樹脂からなり、容易に変形しない剛性を有する。カフ４４の身体側には、カフバンド４５と同幅でカフ４４よりも幅の広いカフ当て４４ａを設けることが好ましい。特に、カフ４４は腓腹筋の上部に配置されるように一方下アーム２０ａ及び他方下アーム２０ｂの長さやピン２３ａ、２３ｂの位置が設定されていることが好ましい。
なお、カフ４４及びカフバンド４５はピン２３ａ、２３ｂによって一方下アーム２０ａ及び他方下アーム２０ｂに対して回動自在に設けられているため、脹脛の最大膨れ部に対する位置調整が可能である。
また、カフバンド４５によって締め付けると、脛骨と脹脛との間で締め付けられ、脹脛の側部同士はカフ４４の剛性によって間隔が保持されるために腓骨神経を締め付けることがなく、長期装着が可能となる。【００３６】
また、カフ４４及びカフバンド４５を、一方下アーム２０ａと他方下アーム２０ｂとに設けたことで、懸垂ベルト４３とともに、装着ズレの防止効果が大きく、カフ４４に幅の広いカフ当て４４ａを設けることができ、このカフ当て４４ａ及びカフバンド４５によって柔らかく脹脛部をホールドするので装着違和感を軽減して長時間装着が可能である。
また、カフ４４及びカフバンド４５を、一方下アーム２０ａと他方下アーム２０ｂとに回動自在に設けているので、歩行動作など膝の屈伸運動などにより生じる脹脛の伸縮を吸収でき、装着ズレが生じないため、装着違和感・束縛感なく長時間装着が可能である。【００３７】
図９は実施例２による膝関節用装具のリンク機構を示す側面図であり、図９（ａ）は同リンク機構の屈曲状態での側面図、図９（ｂ）は同リンク機構を少し伸展させた状態での側面図、図９（ｃ）は同リンク機構の伸展状態での側面図である。
なお、実施例２によるリンク機構１ａは、実施例１のリンク機構１ａに代えて用いることができ、同一機能部材には同一符号を付すとともに、リンク機構１ａ以外の構成については説明を省略する。【００３８】
リンク機構１ａは、一方上アーム１０ａ、一方下アーム２０ａ、第１リンク材７１ａ、及び第２リンク材７２ａの４つのリンク材と４つのジョイント７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａからなるリンク機構で構成している。
第１上アームジョイント７３ａは、一方上アーム１０ａの下端部となる第１上アーム位置に設けている。第２上アームジョイント７４ａは、一方上アーム１０ａの下端部から所定距離離れた第２上アーム位置に設けている。第１下アームジョイント７５ａは、一方下アーム２０ａの上端部の第１下アーム位置に設けている。第２下アームジョイント７６ａは、一方下アーム２０ａとなる上端部から所定距離離れた第２下アーム位置に設けている。
第１リンク材７１ａは、第１上アームジョイント７３ａに一端を接続し、第２下アームジョイント７６ａに他端を接続している。第２リンク材７２ａは、第１下アームジョイント７５ａに一端を接続し、第２上アームジョイント７４ａに他端を接続している。【００３９】
リンク機構１ａは、図９（ｃ）に示す伸展状態において、第２上アームジョイント７４ａと第１上アームジョイント７３ａとの間隔、第１上アームジョイント７３ａと第１下アームジョイント７５ａとの間隔、及び第１下アームジョイント７５ａと第２下アームジョイント７６ａとの間隔が等しくなるように構成することで、４つのリンク材１０ａ、２０ａ、７１ａ、７２ａに作用する力が均等になり、強度を高めることができる。【００４０】
実施例２による膝関節用装具では、第１リンク材７１ａには突出部７７ａを設け、一方下アーム２０ａにはストッパー７８ａを設けている。突出部７７ａは、第２下アームジョイント７６ａの位置から更に第１リンク材７１ａを延出させている。ストッパー７８ａは、伸展状態で突出部７７ａに当接する。
突出部７７ａとストッパー７８ａとで構成される角度規制部材は、伸展角度を規制する。
なお、例えば一方上アーム１０ａに、第１リンク材７１ａが当接するストッパー７９ａを設けることで、屈曲角度を規制する角度規制部材としてもよい。
このように、実施例２による膝関節用装具では、リンク材１０ａ、２０ａ、７１ａ、７２ａに、伸展角度又は屈曲角度を規制する角度規制部材を容易に設けることができ、角度規制部材を膝関節から離れた位置に設けることができるため、大きな負荷に耐えることができる。【００４１】
なお、実施例２では、角度規制部材を突出部７７ａとストッパー７８ａとで構成したが、第１リンク材７１ａと第２リンク材７２ａとに長孔を形成し、第１リンク材７１ａの長孔と第２リンク材７２ａの長孔とにロック用のネジ付ピンを挿入することでも、伸展角度又は屈曲角度を任意に設定することができる。【００４２】
実施例２による膝関節用装具によれば、４つのジョイント７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａの仮想交点Ｘを膝関節に配置することで、膝関節の屈曲状態から伸展状態への動作に伴って、仮想交点Ｘに対して第２上アーム位置にある第２上アームジョイント７４ａは上方に移動し、仮想交点Ｘに対して第２下アーム位置にある第２下アームジョイント７６ａは下方に移動するため、一方の膝関節には上下に引き離す力が伸展時に作用する。
伸展時に膝関節の一方（内側）を上下に引き離す力が作用するため、膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
また実施例２による膝関節用装具によれば、膝関節の伸展状態から屈曲状態までの４つのジョイント７３ａ、７４ａ、７５ａ、７６ａの仮想交点Ｘの位置の平行移動量Ｌを小さくできるため、膝関節を屈曲させた状態でのリンク機構１ａの膝関節からの出っ張りを小さくでき、また異なる平面内に複数のリンク材が配置されるためリンク機構１ａの強度を高めることができる。【００４３】
図１０は実施例３による膝関節用装具の軸機構を示す正面図及び側面図である。
なお、実施例３による軸機構１ｂは、実施例１の軸機構１ｂに代えて用いることができ、同一機能部材には同一符号を付すとともに、軸機構１ｂ以外の構成については説明を省略する。
実施例３では、軸機構１ｂを、膝関節の位置に配置する支持板２ｂと、他方上アーム１０ｂの下端を支持板２ｂの上部に回動自在に設ける上部回動軸９１ｘと、他方下アーム２０ｂの上端を支持板２ｂの下部に回動自在に設ける下部回動軸９１ｙとで構成している。
支持板２ｂは、２枚の板状部材で構成され、他方上アーム１０ｂの下端と他方下アーム２０ｂの上端とは、２枚の板状部材の間に挟まれている。
実施例３によれば、単純な一軸動作でない膝関節の動きに追随しやすく、上下に引き離す力を作用させない側での膝関節の束縛感を緩和できる。【００４４】
図１１は実施例４による膝関節用装具の軸機構を示す側面図である。
なお、実施例４による軸機構１ｂは、実施例１の軸機構１ｂに代えて用いることができ、同一機能部材には同一符号を付すとともに、軸機構１ｂ以外の構成については説明を省略する。
実施例４では、上部回動軸９１ｘに、歯車が形成された上部駆動伝達部９６ｘを設け、下部回動軸９１ｙに、歯車が形成された下部駆動伝達部９６ｙを設け、上部駆動伝達部９６ｘと下部駆動伝達部９６ｙとの間に、歯車が形成された中間駆動伝達部９６ａ、９６ｂを設け、中間駆動伝達部９６ａの歯車と上部駆動伝達部９６ｘの歯車とを噛み合わせ、中間駆動伝達部９６ｂの歯車と下部駆動伝達部９６ｙの歯車とを噛み合わせ、中間駆動伝達部９６ａ、９６ｂを、偶数個の歯車により構成したものである。【００４５】
図１２は実施例５による膝関節用装具の軸機構を示す側面図である。
なお、実施例５による軸機構１ｂは、実施例１の軸機構１ｂに代えて用いることができ、既に説明した実施例と同一機能部材には同一符号を付すとともに、軸機構１ｂ以外の構成については説明を省略する。
実施例５では、上部駆動伝達部９６ｘを構成する歯車の軸と、下部駆動伝達部９６ｙを構成する歯車の軸と、中間駆動伝達部９６ａ、９６ｂを構成する２つの歯車の軸を、円弧状に配置したものである。
実施例５によれば、支持板２ｂを円弧状又は扇状に形成できるため、膝関節の構造に合わせることができ、フィット感を高めることができる。【００４６】
図１３は実施例６による膝関節用装具の軸機構を示す側面図である。
なお、実施例６による軸機構１ｂは、実施例１の軸機構１ｂに代えて用いることができ、既に説明した実施例と同一機能部材には同一符号を付すとともに、軸機構１ｂ以外の構成については説明を省略する。
実施例６では、中間駆動伝達部９６ａ、９６ｂを構成する２つの歯車の軸を結ぶ仮想線を、上部駆動伝達部９６ｘを構成する歯車の軸と下部駆動伝達部９６ｙを構成する歯車の軸とを結ぶ仮想線と異ならせたものである。
実施例６によれば、中間駆動伝達部９６ａ、９６ｂを構成する２つの歯車の径が小さくなりすぎることによるギアの噛み合わせの不安定さをなくすことができるとともに、歯車の径を変えることなく歯車の配置によって他方上アーム１０ｂの軸支部分と他方下アーム２０ｂの軸支部分との距離を変更することができる。
実施例４から実施例６によれば、他方上アーム１０ｂと他方下アーム２０ｂとの連動を行うことで異常な屈伸動作を矯正することができ、膝関節の一方に作用する上下に引き離す力を確実に働かせることができる。【００４７】
以上のように本発明によれば、膝関節の一方だけに膝関節を上下に引き離す力が伸展時に作用するため、例えば変形性膝関節症などによる膝関節への荷重負担を軽減でき、膝関節の痛みを和らげて歩行を促すことができる。
また、実施例１で説明したように、膝関節の一方を膝関節の内側、膝関節の他方を膝関節の外側とし、リンク機構１ａを膝関節の内側に配置し、軸機構１ｂを膝関節の外側に配置することで、膝関節の内側に上下方向に引き離す力を作用させることができるため、Ｏ脚による膝関節の軟骨のすり減りによる痛みを軽減して歩行を促すことができる。
なお、膝関節の一方を膝関節の外側、膝関節の他方を膝関節の内側とし、リンク機構１ａを膝関節の外側に配置し、軸機構１ｂを膝関節の内側に配置することで、膝関節の外側に上下方向に引き離す力を作用させることができるため、Ｘ脚による膝関節の軟骨のすり減りによる痛みを軽減して歩行を促すことができる。
また、上方連結部材３１と下方連結部材３２とから構成される連結部材３０については、膝関節の内側及び外側の双方をリンク機構１ａとした場合、又は膝関節の内側及び外側の双方を軸機構１ｂとした場合でも用いることができる。
また、本発明では、膝関節の一方（外側）にリンク機構１ａを、膝関節の他方（内側）に軸機構１ｂを設けているが、膝関節の内側及び外側の双方をリンク機構１ａとし、膝関節の内側に配置するリンク機構１ａと、膝関節の外側に配置するリンク機構１ａとで上下方向に引き離す力を異ならせてもよい。すなわち、第２上アーム位置と第２下アーム位置との間の距離を、膝関節の内側と外側とで異ならせることで、仮想交点Ｘに対する第２上アームジョイント７４ａの上方への移動距離、仮想交点Ｘに対する第２下アームジョイント７６ａの下方への移動距離を膝関節の内側と外側とで異ならせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、半身麻痺のリハビリやポリオなどの反張膝用、Ｏ脚、Ｘ脚や関節リュウマチなどの変形性関節用、靱帯損傷や半月板損傷などのスポーツ用としてだけでなく膝に負担のかかる作業者にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ  リンク機構
１ｂ  軸機構
１０ａ  一方上アーム（リンク材）
１０ｂ  他方上アーム
２０ａ  一方下アーム（リンク材）
２０ｂ  他方下アーム
３０  連結部材
３１  上方連結部材
３２  下方連結部材
４１  大腿バンド
４２  下腿バンド
４３  懸垂ベルト
４４  カフ
４５  カフバンド
７１ａ  第１リンク材
７２ａ  第２リンク材
７３ａ  第１上アームジョイント
７４ａ  第２上アームジョイント
７５ａ  第１下アームジョイント
７６ａ  第２下アームジョイント
８１ａ  第１アームジョイント
８２ａ  リンクジョイント
９１  回動軸
９１ｘ  上部回動軸
９１ｙ  下部回動軸
９２  他方上アーム突起
９３  他方下アーム突起
９４  他方上アーム溝
９５  他方下アーム溝
【図１】
2017043515.tif 000003
【図２】
2017043515.tif 000004
【図３】
2017043515.tif 000005
【図４】
2017043515.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017043515.tif 000009
【図８】
2017043515.tif 000010
【図９】
2017043515.tif 000011
【図１０】
2017043515.tif 000012
【図１１】
2017043515.tif 000013
【図１２】
2017043515.tif 000014
【図１３】
2017043515.tif 000015
【国際調査報告】
2017043515.tif 000016
2017043515.tif 000017