(57)【要約】  矯正装具用動作制御ヒンジ（２０、２００）が提供される。ヒンジは、１つのアームに固定されたアクチュエータ（５８、２２２）と、少なくとも１つのバネ部材（８０、２０４）とを含む。アクチュエータを備えたアームが第１の方向に揺動する時に、アクチュエータは所定の屈曲角度でバネ部材に力を加える。このため、バネ部材が屈曲する。バネ部材は、バネ部材から離れる方にアクチュエータを偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼし、第１の方向と反対の第２の方向にアームを偏倚させるようになっている。いくつかの実施形態においては、バネ部材は、複数の平棒である板ばねを備える。移動可能な支柱により、アクチュエータに対してバネ部材が及ぼす力の調整が可能となる。多様な異なる大きさのアダプタが、アクチュエータ上に固定可能である。アダプタの大きさが、バネ部材が最初にアクチュエータに対して力を及ぼす屈曲角度を決める。いくつかの実施形態においては、ヒンジは、ユーザがバネ部材によって偏倚する力を解除することを可能にする「ＯＮ／ＯＦＦ」スイッチ（２０８）を有する。【選択図】  図１８
2008504065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矯正装具用ヒンジであって、
バネ部材と、
止め部材と、
第１の位置と第２の位置との間で移動可能なスイッチ部材と、を備え、
前記スイッチ部材が前記第１の位置をとった時に、前記バネ部材が、前記ヒンジの伸展を妨げる可変力を前記止め部材に及ぼし、且つ、前記スイッチ部材が前記第２の位置をとった時に、前記止め部材と前記バネ部材との接触により前記ヒンジの伸展が急停止するように構成されていることを特徴とする、矯正装具用ヒンジ。
【請求項２】
前記スイッチ部材が前記第１の位置をとった時に、前記バネ部材が、第１の配向をとり、前記スイッチ部材が前記第２の位置をとった時に、前記バネ部材が、前記第１の配向とは異なる第２の配向をとることを特徴とする、請求項１に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項３】
前記スイッチ部材が前記第２の位置をとった時に、前記バネ部材の配向を決める偏倚部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項４】
矯正装具用ヒンジであって、
ヒンジプレートと、
前記ヒンジプレートに揺動可能に固定されたカムと、
前記ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１のアームと、
前記ヒンジプレートに揺動可能に固定された第２のアームと、
前記第２のアームに固定されたアクチュエータと、
バネ部材と、を備え、
前記カムが、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で揺動可能であり、前記カムが「ＯＮ」位置にある場合、前記第１のアーム及び第２のアームが該アーム間の角度が増加する第１の方向に揺動する時に、前記第１のアーム及び第２のアームが所望の伸展角度に到達すると、前記バネ部材が、前記第１の方向と反対の第２の方向に前記第２のアームを偏倚させる力を前記アクチュエータに対して及ぼすように構成されていることを特徴とする、矯正装具用ヒンジ。
【請求項５】
前記カムが前記「ＯＦＦ」位置にある場合、前記アームが、最小の角度と最大の角度との間で自由に揺動可能であり、前記バネ部材が、前記最小の角度と前記最大の角度との間で前記アームに抵抗を与えないように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項６】
前記カムが前記「ＯＮ」位置にある場合、前記バネ部材が第１の配向をとり、前記カムが前記「ＯＦＦ」位置にある場合、前記バネ部材が、前記第１の配向とは異なる第２の配向をとることを特徴とする、請求項４に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項７】
前記カムが前記「ＯＦＦ」位置にあるときに前記バネ部材の配向を決める偏倚部材をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項８】
前記バネ部材が、板ばねを備えることを特徴とする、請求項４に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項９】
前記板ばねが、少なくとも１つの平棒を備えることを特徴とする、請求項８に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項１０】
前記ヒンジ内に着脱可能に収容される調整工具をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の矯正装具用ヒンジ。
【請求項１１】
ヒンジを含む矯正装具であって、
前記ヒンジが、
ヒンジプレートと、
前記ヒンジプレートに固定されたカムと、
前記ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１のアームと、
前記ヒンジプレートに揺動可能に固定された第２のアームと、
前記第２のアームに固定されたアクチュエータと、
バネ部材と、を備え、
前記カムが、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で移動可能であり、前記カムが前記「ＯＮ」位置にある場合、前記矯正装具が最大限伸展する状態に向かう方向に揺動する時に、前記バネ部材が、最大限伸展する状態から離れる方向に前記装具を偏倚させる力を前記アクチュエータに及ぼすことを特徴とする、矯正装具。
【請求項１２】
前記偏倚させる力が、所定の角度範囲内で作用することを特徴とする、請求項１１に記載の矯正装具。
【請求項１３】
前記カムが前記「ＯＦＦ」位置にある場合、前記装具が、あらゆる偏倚させる力から開放されて、最大限伸展する状態に向かう方向に揺動可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の矯正装具。
【請求項１４】
ヒンジによって与えられる抵抗力を調整する方法であって、
「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で前記ヒンジのスイッチを操作するステップを備え、
前記スイッチが前記「ＯＮ」位置をとった時に、前記ヒンジのバネ部材が、最大限伸展する配置から離れるように前記ヒンジを偏倚させる抵抗力を与え、前記スイッチが前記「ＯＦＦ」位置をとった時に、前記バネ部材が抵抗力を与えないことを特徴とする、方法。
【請求項１５】
前記スイッチが前記「ＯＮ」位置をとった時に、前記バネ部材が、前記最大限伸展する配置をとらない角度範囲内で前記ヒンジを偏倚させるように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
矯正装具用ヒンジであって、
バネ部材と、
止め部材と、
第１の位置と第２の位置との間で移動可能なスイッチ部材とを備え、
前記スイッチ部材が前記第１の位置をとった時に、前記バネ部材が、前記ヒンジの伸展を妨げる可変力を前記止め部材に及ぼし、且つ、前記スイッチ部材が前記第２の位置をとった時に、前記バネ部材が前記止め部材にほとんど又は全く力を及ぼさないように構成されていることを特徴とする、矯正装具用ヒンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矯正装具に関する。なお、本出願は、２００４年６月２４日出願された米国仮特許出願第６０／５８３,２５２号に対する優先権を主張するものであり、参照により、その全内容を本明細書に明示的に組み込んでいる。
【背景技術】
【０００２】
四頭筋は、前十字靭帯（ＡＣＬ）拮抗筋の役割をしているが、特により小さい膝屈曲角度で、ＡＣＬを緊張させることがある。６０°未満の膝屈曲角度において、四頭筋力の構成成分が前方方向に作用する。膝の組織、主としてＡＣＬが、この前方構成成分に抵抗する。したがって、小さい屈曲角度で四頭筋が収縮すると、ＡＣＬを緊張させる。この緊張が、多くのＡＣＬ外傷の原因であり得る。最近ＡＣＬ再建を受けた患者にとっては、この緊張がＡＣＬ移植片の永久的な伸張の原因となり、このため膝が不安定となり、この結果、他の組織（例えば半月板)の外傷又は関節内の変性が生じ得る。場合によっては、患者は、不安定さを減少させるために、第２の観血処置を受けなければならなくなる。
【０００３】
小さい屈曲角度でＡＣＬが損傷する危険性があるので、医師は、一般に、小さい屈曲角度での四頭筋の収縮を回避するよう勧める。しかし、人々にとって、通常の活動中に小さい屈曲角度を回避するのは、しばしば困難である。さらに、運動及び活動は、治癒を促進し、ＡＣＬ再建の有害な影響を減少させるのに重要である。したがって、患者が小さい屈曲角度での四頭筋の収縮を回避できるようにする膝装具は、ＡＣＬ再建患者又はＡＣＬ欠損症で苦しむ人々にとって大きな恩恵となろう。
【０００４】
患者が小さい屈曲角度を回避できるようにする一種の膝装具に、着用者が膝を特定の屈曲角度を超えて伸展させ得ないような、伸展止め具を備えた装具がある。たとえば、コーセック（Ｋａｕｓｅｋ）らによる米国特許第４,７３２,１４３号では、多中心のヒンジ上に着脱可能に取り付けることのできる伸展止め具を提供している。この止め具は、ヒンジにより揺動可能に接続された１対の強固なアームの前方への揺動を制限する。ヒンジは、１対の平行な面板の間に、間隔を置いて設けられた揺動連結部で接続された１対の強固なアームを含む。アームの両接合端部上の噛合い歯車により、両方のアームが、プレートとの揺動連結部を中心として同時に揺動運動する。伸展止め具は、面板の１つに沿って装着可能な、Ｃ形のプラスチック体である。止め具は、止め具を面板の１つに装着するための弾性クリップを含む。止め具は、さらに、アームの前方回転を制限するよう、アームの両接合端部の間で位置決め可能な伸展阻止具を含む。伸展止め具は、強力な軽量プラスチックからなる。着用者が伸展の限度を選択できるようにするよう、異なる大きさの阻止手段が設けられる。
【０００５】
コーセック（Ｋａｕｓｅｋ）らによる文献に記述されているような装具は、特定の屈曲角度で着用者の膝の伸展を停止させる。このような装具を着用している患者は、装具が突然停止する時に、最大の伸展で振動を感じる。多くの患者は、この振動を不快に感じ、このため、医師の設定したリハビリテーションの指導方針に従わないことがある。最大限の関節伸展及び／又は最大限の関節屈曲でのクッション付き止め具を設けた関節装具は、不快な振動を減少させる又は除く助けとなり得る。この装具により、患者は、より安全かつより安心だと感じるようになり、この結果、リハビリテーションプログラムにより従うようになり、回復期間も早くなる。
【０００６】
運動選手は、しばしば、様々な運動競技中に地面から跳躍する。このような運動選手は、膝をわずかに曲げて着陸することが好ましい。減速して最終的に膝屈曲を停止させる力を出すよう四頭筋が収縮する時に、衝撃により膝がさらに曲がる。したがって、膝が衝撃力を吸収し、この力が脆い骨及び他の関節を損傷させるのを防止する。
【０００７】
しかし、時として、運動選手は、跳んでいる間、膝を屈曲させない。女性の運動選手は、飛び上がった後で着陸する時に、男性の運動選手ほど膝を屈曲させない傾向があることが研究によって示されている。人が膝を十分に伸展させて着陸した時には、膝は曲がらない。代わりに、衝撃力のすべてが、その運動選手の骨及び／又は関節によって吸収される。このような振動の衝撃が、しばしば外傷を引き起こす。運動選手が、最大限の膝の伸展を防止する又は最大限伸展する状態から離れる方向に膝関節を偏倚させる止め具又はクッションを含んだ膝装具を着用した場合、この装具により、運動選手は空中にいる時に膝を屈曲するよう強制される。したがって、運動選手は、常に、膝を屈曲させて着陸し、負傷する可能性が少なくなる。
【０００８】
いくつかの関節装具には、最大限の関節伸展を防止するか又は最大限の関節伸展でのクッション付き止め具を設けたヒンジが含まれている。ヘンスリー（Ｈｅｎｓｌｅｙ）らによる米国再発行特許第３７,２０９号明細書では、伸展減速整形具を提供している。この整形具は、関節動作を制御する靭帯の機能を果たし、さらなる前後方向の関節安定性を提供する。この整形具は、軽量の外部バネアセンブリと、上部及び下部の細長いアームと、１つの中心の又は多中心の支柱とを備える。この整形具は、その動作範囲が調整可能であり、多くの異なるスタイルの整形具での使用に適応可能であり、補正上、予防上、人に合わせるための、環境上、及び使用上の要件に適する可変強度を有する。この整形具は、過伸展を防止するために伸展に対して四肢の角速度を機械的に抑える手段を含む。この整形具は、さらに、より素早く、より滑らかで、よりストレスの少ない動作を可能にするよう、屈曲に対して四肢の角速度を加速させる手段を含む。一実施形態においては、バネロッドが、従来の対の細長い矯正装具アームの内側に及び側方に組み立てられる。バネロッドは、ローラポストに巻き付きながら係合することにより、関節の支点にまたがる。したがって、この組立体は、最後の１５〜２０度の伸展中に四肢を減速させ、危険な過伸展の原因となる、アームが止め具に当たるのを防止する。この組立体はまた、蓄えられたバネのエネルギを使用して、四肢の屈曲を容易にする。
【０００９】
バートレット（Ｂａｒｔｌｅｔｔ）による米国特許第６,０７４,３５５号明細書では、３点で固定される、かつ膝関節の両側に位置決めされた１対の第１のアーム部材を含む、膝装具を提供している。下腿装具部材は、膝関節の両側に配向されかつ位置決め可能な、１対の第２のアーム部材を備える。強固な大腿部材及び下腿部材は、脚部の後ろの周りで伸展する柔軟なストラップを用いて着用者の脚部に固定され、これに調整可能に装着される。アームの両接合端部は、間隔を置いて設けられた１対の平行な面板によって接続され、アームの両接合端部が接続部を中心として揺動できるようにした多中心のヒンジを形成する。両接合端部が互いに接近するのを制限し、これによりアームの前方移動が制限される、様々な形態の伸展クッションが設けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの装具のいずれも、ヒンジ部品を交換せずに、ヒンジ動作抑制力の大きさを調整することができない。さらに、これらの装具のいずれも、ヒンジ動作抑制力の大きさを容易に調整することと、ヒンジ動作制御力が働く角度を容易に調整することと、所望の場合にはヒンジ動作制御力を止めることができることとの、好ましい組合せを有さない。したがって、これらの利点を有する矯正装具用ヒンジは、矯正装具の着用者にとって大きな恩恵となろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
矯正装具用動作制御ヒンジの好ましい実施形態は、いくつかの特徴を有する。その１つが単独で望ましい特質を表すものではない。特許請求の範囲に記載した本発明のヒンジの技術的範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴について以下に簡単に説明する。この説明について熟考した後、また特に「発明を実施するための最良の形態」と題した箇所を読んだ後に、好ましい実施形態の特徴が如何に利点を有するかを理解するであろう。これらの利点には、ヒンジの動作を抑制する力の大きさを容易に調整することと、ヒンジの動作を制御する力が働く角度を容易に調整することと、ヒンジによって提供される伸展抵抗をなくすことができることとが含まれる。
【００１２】
矯正装具用ヒンジの一実施形態は、ヒンジプレートと、バネ部材と、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１の及び第２のアームとを備える。第２のアームには、アクチュエータが固定される。これらのアームが、アーム間の角度が増加する第１の方向に揺動する時に、所望の伸展角度に到達すると、バネ部材は、第１の方向と反対の第２の方向に第２のアームを偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼす。この実施形態は、さらに、ヒンジに揺動可能に固定されたカムを備えてもよい。このカムは、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で揺動可能である。バネ部材は、カムが「ＯＮ」位置にある場合のみ第２のアームを偏倚させる。
【００１３】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジを有する矯正装具を構成する。このヒンジは、ヒンジプレートと、バネ部材と、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１の及び第２のアームとを備える。第２のアームには、アクチュエータが固定される。装具が最大限伸展する状態に向かう方向に揺動する時に、バネ部材は、最大限伸展する状態から離れる方向に装具を偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼす。この実施形態は、さらに、ヒンジに揺動可能に固定されたカムを備えていてもよい。カムは、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で揺動可能である。バネ部材は、カムが「ＯＮ」位置にある場合のみアクチュエータに対して力を及ぼす。
【００１４】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、バネ部材と、止め部材と、第１の位置と第２の位置との間で移動可能なスイッチ部材とを備える。バネ部材は、スイッチ部材が第１の位置をとった時に、ヒンジの伸展を妨げる傾向のある可変力を止め部材に対して及ぼすよう構成される。スイッチ部材が第２の位置をとった時に、止め部材とバネ部材とが接触し、ヒンジの伸展が急に停止される。
【００１５】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジプレートと、ヒンジプレートに揺動可能に固定されたカムと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１のアームと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第２のアームと、第２のアームに固定されたアクチュエータと、バネ部材とを備える。カムは、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で揺動可能である。カムが「ＯＮ」位置にある場合、これらのアーム間の角度が増加する第１の方向に揺動する時に、アームが所望の伸展角度に到達すると、バネ部材は、第１の方向と反対の第２の方向に第２のアームを偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼす。
【００１６】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジを有する矯正装具を備える。ヒンジは、ヒンジプレートと、ヒンジプレートに固定されたカムと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１のアームと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第２のアームと、第２のアームに固定されたアクチュエータと、バネ部材とを備える。カムは、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で移動可能である。カムが「ＯＮ」位置にある場合、装具が最大限伸展する状態に向かう方向に揺動する時に、バネ部材は、最大限伸展する状態から離れる方向に装具を偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼす。
【００１７】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジによる抵抗力を調整する方法を備える。この方法は、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間でヒンジのスイッチを操作するステップを含む。スイッチが「ＯＮ」位置をとった時に、ヒンジのバネ部材が、最大限伸展する配置から離れるようにヒンジを偏倚させる傾向のある抵抗力を与える。スイッチが「ＯＦＦ」位置をとった時にには、バネ部材は抵抗力を与えない。
【００１８】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジプレートと、板ばねと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１の及び第２のアームとを備える。第２のアームには、アクチュエータが固定される。第２のアームが第１の方向に揺動する時に、アクチュエータが板ばねに接触し、これにより板ばねが屈曲して、板ばねから離れる方向にアクチュエータを偏倚させる傾向のある力をアクチュエータに対して及ぼし、第１の方向と反対の第２の方向に第２のアームを偏倚させるようになっている。
【００１９】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジプレートと、実質的に平棒として形成された板ばねと、ヒンジプレートに揺動可能に固定された第１の及び第２のアームとを備える。これらのアームが、アーム間の角度が１８０°に近づく第１の姿勢になるように揺動する時に、板ばねは、第１の姿勢から離れる方に第２のアームを偏倚させる傾向のある力を第２のアームに対して及ぼす。
【００２０】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、ヒンジの所定の動作範囲内で第１の方向にヒンジの動作に対して抵抗を与える抵抗部材と、抵抗部材によって与えられる抵抗の大きさを調整するために抵抗部材に力を加えるように構成された調整部材とを備える。調整部材が抵抗部材に対して第１の場所に配置された場合、抵抗部材によって与えられる抵抗は、第１の大きさを有する。調整部材が抵抗部材に対して第２の場所に配置された場合、抵抗部材によって与えられる抵抗は、第１の大きさとは異なる第２の大きさを有する。
【００２１】
矯正装具用ヒンジの別の実施形態は、バネ部材と、止め部材と、スイッチ部材とを備える。スイッチ部材は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。バネ部材は、スイッチ部材が第１の位置をとった時に、ヒンジの伸展を妨げる傾向のある可変力を止め部材に対して及ぼすよう構成される。バネ部材は、スイッチ部材が第２の位置をとった時には、止め部材に対して力をほとんど又は全く及ぼさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、その特徴を例示しつつ、矯正装具用動作制御ヒンジの実施形態について詳細に説明する。これらの実施形態は、単なる例示目的で添付図面に示した、新規かつ非自明のヒンジを表すものである。なお、同様の部品には同様の参照符号が付されている。
【００２３】
図１及び図２は、本発明に係る矯正装具用の動作制御ヒンジ２０の一実施形態の外形を例示している。図３は、ヒンジ２０の内部構成部品を、分解組立図で例示している。ヒンジ２０は、内部ヒンジプレート２６（図２及び図３）と外部ヒンジプレート２８（図１及び図３）との間に揺動可能に固定された、第１の強固なアーム２２と第２の強固なアーム２４とを備える。図３及び図４を参照すると、それぞれのヒンジプレート２６，２８は、第１の中心開口３０と、第１の中心開口３０から間隔を置いた第２の中心開口３２とを有することが好ましいことが分かる。それぞれのアーム２２，２４は、その接合端部の近くに中心開口３４を有することが好ましい。図２及び図３に示されているように、リベットなどの第１の締付け部材３６が、それぞれのヒンジプレート２６，２８の第１の中心開口３０及び第１のアーム２２の中心開口３４を通過し、これにより、ヒンジプレート２６，２８の間で第１のアーム２２が揺動可能に固定される。リベットなどの第２の締付け部材３６が、それぞれのヒンジプレート２６，２８の第２の中心開口３２及び第２のアーム２４の中心開口３４を通過し、これにより、ヒンジプレート２６，２８の間で第２のアーム２４が揺動可能に固定される。
【００２４】
例示されている実施形態においては、それぞれのアームの中心開口３４には、補強用挿入物３８（図４）が収容されている。アーム２２，２４は、アルミニウムなどの、比較的安価な軽量金属から構成されていてもよい。このような軽量金属は、本発明のヒンジ２０を有する装具の全重量を小さくし、したがって、装具が着用者にとってより快適なものとなる。しかし、軽量金属は、通常、本ヒンジ２０においてアーム２２，２４が長期の使用に耐えることができるような、十分な硬度を有さない。アーム２２，２４の中心開口３４で、アーム２２，２４は、締付け部材３６に摩擦する。同様に、それぞれのアーム２２，２４の第１の歯車４０（図４）は、反対側のアーム２２，２４の歯車と摩擦する。これらの接点での摩擦により、中心開口３４の材料及び第１の歯車４０が磨耗する傾向となる。したがって、補強用挿入物３８により、アーム２２，２４は、アーム２２，２４に最大の磨耗及び裂けができる箇所においてより高い硬度を有する。本発明のヒンジ２０の利点を達成するのに補強用挿入物３８が必要でないことは当業者なら理解されるであろう。補強用挿入物３８は、低重量及び低費用を維持し、本発明のヒンジ２０の予想寿命を長引かせるにすぎない。
【００２５】
図１６を参照すると、挿入物３８は、細長い半径方向の突出部４４を有するリング形の部分４２を有することが分かる。リング形の部分４２は、半径方向の突出部４４の反対側に、リング形の部分４２に対して実質的に接線方向に、第１の及び第２の弓形の突出部４６を含む。例示されている実施形態においては、それぞれのアーム２２，２４の接合端部は、挿入物３８の形状を補完する形状を有する切欠き部を有する。挿入物３８は、摩擦ばめ又は接着剤などの任意の適切な手段により、切欠き部内に保持されていてもよい。リング形の部分４４の反対側の半径方向の突出部４４の端部に、第１の歯車４０が備えられる。アーム２２，２４の歯車の付いた端部の動作について、以下に詳細に記述する。挿入物３８は、ステンレス鋼などの、高い硬度を有する材料から構成されることが好ましい。したがって、挿入物３８は、中心開口３４及び第１の歯車４０での、より柔らかいアーム２２，２４にできる磨耗及び裂けに、より耐えることができる。
【００２６】
ヒンジ２０は、外部ヒンジプレート２８とアーム２２，２４との間にはさまれた第１の摩擦低減プレート４６（図３）を有していてもよい。ヒンジ２０はまた、内部ヒンジプレート２６とアーム２２，２４との間にはさまれた第２の摩擦低減プレート４８を有していてもよい。摩擦低減プレート４６，４８は、プラスチック、テフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（登録商標）又はデルリン（ＤＥＬＲＩＮ）（登録商標）などの、低摩擦材料から構成されていてもよい。摩擦低減プレート４６，４８により、アーム２２，２４が、ヒンジプレート２６，２８に対してより容易に揺動できるようになる。ヒンジ２０に必ずしも摩擦低減プレート４６，４８が含まれる必要がないことは当業者なら理解されるであろう。
【００２７】
例示されている実施形態においては、外部ヒンジプレート２８の外表面５０には、ヒンジ２０の外観を向上させる、着脱可能な装飾用カバー５２（図１及び図３）が含まれる。カバー５２は、たとえば接着剤又は連結する「スナップ嵌め」係合で、外部ヒンジプレート２８に固定されてもよい。カバー５２は、中心開口３０，３２及びアダプタアクセス開口部５４から見えるのを隠す。これについては、以下に詳細に記述する。
【００２８】
図３及び図４に示されているように、第２のアーム２４の外表面５６は、中心開口３４に隣接するアクチュエータ５８を備えることが好ましい。例示されている実施形態においては、アクチュエータ５８は、不規則な形に作られた固体である。アクチュエータ５８は、第１の及び第２の貫通孔６０（図４）を有する。アクチュエータ５８の第１の及び第２の貫通孔６０は、第２のアーム２４内の第１の及び第２の貫通孔６２（図３）と位置合わせされている。ネジ又はリベットなどの締付け部材６４（図３）は、アクチュエータ５８を第２のアーム２４に固定するよう、第２のアーム２４内の第１の及び第２の貫通孔６２と、及びアクチュエータ５８内の第１の及び第２の貫通孔６０と協働する。アクチュエータ５８が、必ずしも締付け部材で第２のアーム２４に固定される必要がないことは当業者なら理解するであろう。たとえば、アクチュエータ５８は、接着剤で第２のアーム２４に接着され得る又は第２のアーム２４に溶接され得る。代替形態として、アクチュエータ５８は、ダイカストなどで、第２のアーム２４と一体に形成され得る。示されているように、アクチュエータ５８が締付け部材６４で第２のアーム２４に固定される場合には、内部ヒンジプレート２６に切欠き部１１２（図２）が含まれるので、締付け部材６４の頭部が内部ヒンジプレート２６に干渉することはない。
【００２９】
アクチュエータ５８は、金属などの、硬質の耐久材料から構成されることが好ましい。好ましい金属は、ステンレス鋼である。図４，図５及び図１６に示されているように、アダプタ６６は、アクチュエータ５８に選択的に固定可能である。アダプタ６６は、上面図（図５）においては実質的にＪ形であり、アクチュエータ５８の外側の部分７０を補完する、内部に湾曲した面６８を含む。したがって、アダプタ６６は、アクチュエータ５８の周りにしっくりと嵌まる。アダプタ６６のかぎ形の部分７２は、半円筒形の凹形の縁７４を有する三日月形のフランジを含む。ネジなどの保持部材７６は、保持部材７６の長手軸がフランジの凹形の縁７４の長手軸と実質的に同じ方向に延びるよう、第２のアーム２４内の第３の開口７８（図３）に係合する。したがって、保持部材７６の円筒形の外部は、フランジの凹形の縁７４と協働し、これにより、アダプタ６６がアクチュエータ５８上の定位置にしっかりと保持される。
【００３０】
アダプタ６６は、金属などの、硬質の耐久材料から構成されることが好ましい。好ましい金属は、ステンレス鋼である。以下に記述するように、アダプタ６６により、さらなる屈曲に対する抵抗が生じる関節屈曲角度の容易な調整が可能となる。
【００３１】
外部ヒンジプレート２８（図９）の内部に、複数の板ばね８０が収容される。例示されている実施形態においては、それぞれの板ばね８０は弾性材料の平棒を含む。板ばね８０が必ずしも平棒として形成される必要がないことは当業者なら理解するであろう。たとえば、板ばね８０はくさび形（直線の先細りになった棒）であり得る、又は板ばね８０は弓形であり得る。それぞれの板ばね８０の上縁８１（図４）は、その第１の端部８２の近くに隆起部８３を有している。外部ヒンジプレート２８の一部分（図示せず）が、隆起部８３の形状を補完する形状を有する。隆起部８３は、外部ヒンジプレート２８のこの部分の中に入り込み、板ばね８０が（両方のヒンジプレートの中心開口３０、３２がある）軸Ａ（図９及び図１０）に沿って並進するのを防止する。
【００３２】
板ばね８０は、加えられた荷重が取り除かれた後に元の形状に戻る弾性材料から構成されることが好ましい。板ばね８０に好ましい材料は、ステンレス鋼である。しかし、板ばね８０が、その剛性を変えるよう他の材料から構成され得ることは当業者なら理解するであろう。たとえば、より柔軟な板ばね８０を作るには、余り硬くない金属又はプラスチックが使用され、より堅い板ばね８０を作るには、より強固な金属が使用され得る。
【００３３】
例示されている実施形態においては、３つの板ばね８０が設けられ、これらの板ばね８０は、隆起部８３の近傍部を除いて、互いに対して自由に滑動可能である。この近傍部では、外部ヒンジプレート２８の中に隆起部８３が入り込むことにより、板ばね８０が互いに対して滑動することが防止される。例示されている板ばね８０の長さは不揃いである。最も内側の板ばね８０（中心開口３０、３２の最も近くにある板ばね８０）が最も長く、最も外側の板ばね８０が最も短い。このような姿勢により、ネジ８０が、外部ヒンジプレート２８の壁に干渉することなく、より大きい屈曲自由度を有することが可能となる。板ばね８０の長さが必ずしも不揃いである必要がないことは当業者なら理解するであろう。
【００３４】
３つの板ばねの姿勢は、板ばね８０が変形する又は破損するという重大な危険性がなく、大きな伸展抵抗を有する好ましい組合せである。３つの板ばね８０が、例示されている３つの板ばね８０と同じ剛性を有する１つの固体の板ばね８０に取り替えられた場合、この１つの板ばね８０が破損する可能性ははるかに高くなる。それでもなお、特定の適用形態に合わせるために、３つの板ばね８０が、これより多くの又はこれより少ない板ばね８０（１つの板ばね８０を含む）に取り替えられ得ることは当業者なら理解するであろう。それぞれの板ばね８０の形状、寸法、及び／又は組成が、ヒンジ２０に望ましい伸展抵抗特性を有するよう変化し得ることも当業者なら理解するであろう。たとえば、より大きい伸展抵抗が望ましい場合、板ばね８０のいくつか又はすべてが、より堅い材料からなり得る。代替形態として、組み合わせられた３つの板ばね８０と同じ厚さを有する１つの板ばね８０が設けられ得る。代替形態として、３つのばねは、事実上単体の板ばね８０として動作するよう互いに付着され得る。代替形態として、１つ又は複数の板ばねは、より高い降伏点を有する材料から構成することができ、これによって、より大きい伸展抵抗を有し、より大きく曲げることができる。
【００３５】
図９及び図１０を参照すると、それぞれの板ばね８０の第１の端部８２は、外部ヒンジプレート２８の第１の壁８４により、軸Ａの方向への移動が制約される。外部ヒンジプレート２８の第２の壁８６により、それぞれの板ばね８０の、それぞれの第１の端部８２に隣接する点での、軸Ａから離れる方向への移動が制約される。板ばね８０の第２の端部８８は、軸Ａから離れる方向に自由に移動する。したがって、板ばね８０は、片持ち梁に類似している。
【００３６】
外部ヒンジプレート２８は、平面図（図１０）においては実質的にＬ形のバンパー９０を収容している。バンパー９０は、ある程度の緩衝性を有する、変形可能であるが弾性的な材料から構成されることが好ましい。バンパー９０に好ましい材料には、ウレタン、ゴム、及びプラスチックが含まれる。バンパー９０は、アダプタ６６と板ばね８０との間にクッションを提供し、これによりアダプタ６６が板ばね８０に接触した時に生じる音を減少させる。これについては、以下に記述する。バンパー９０は、本発明のヒンジ２０の利点を達成するのに必ずしも必要でないことは当業者なら理解するであろう。アダプタ６６は、板ばね８０に直接接触してもよい。代替形態として、アダプタ６６を完全に取り外した場合、アクチュエータ５８が、板ばね８０に直接接触してもよい。
【００３７】
バンパー９０の真直部分９２は、真直部分９２がバンパー９０の底部部分９６と交わる内側の角に隣接する、平らなくぼみ９４が含まれる。平らなくぼみ９４は、外部ヒンジプレート２８から突き出ているポスト９８（図９）を受ける。以下に記述するように、ポスト９８は、その休止位置にバンパー９０を保持し、バンパー９０を再び休止位置に案内する。
【００３８】
外部ヒンジプレート２８は、その前縁１０２に隣接する、複数の開口１００を有している。例示されている実施形態においては、３つの開口１００が設けられ、すべての開口１００には雌ねじが切られている。特定の適用形態に合わせるために、これより多くの又はこれより少ない開口１００が設けられ得ること、及び開口１００をねじ切りする必要がないことは当業者なら理解するであろう。それぞれの開口の長手軸は、外部ヒンジプレート２８によって画定された平面に実質的に垂直である。平面図（図１５）においては、複数の開口１００の中心は一直線上にある。
【００３９】
開口１００は、例示されている実施形態においては外側がねじ切りされた頭部部分（図３）を有するシャフトを備えた、支柱１０４を受け入れるように構成されている。頭部部分は、六角レンチなどの調整工具に係合するよう構成された、六角形の凹みなどの面形状１０６を有していてもよい。支柱１０４のねじ切りされた部分は、図１及び図１５に示されているように、開口１００内に支柱１０４を固定するよう複数の開口１００の１つのねじ山に係合する。したがって、支柱１０４は、３つの開口１００の１つに選択的に配置可能である。支柱１０４が複数の開口１００の１つに配置された場合、図４に示されているように、シャフトのねじ切りされていない部分が最も外側の板ばね８０に当接する。したがって、以下に記述するように、支柱１０４の位置が板ばね８０の曲げ特性を決める。
【００４０】
支柱１０４が、ねじ切り係合以外の手段を用いて開口１００の１つ内に保持され得ることは当業者なら理解するであろう。たとえば、摩擦ばめにより、複数の開口１００の１つに支柱１０４を保持し得る。しかし、ねじによる係合は、本発明のヒンジ２０を有する装具の着用者に、第１の開口１００から支柱１０４を素早く取り外し、異なる開口１００内に支柱を取り替えることができるという好ましい機能を提供する。したがって、着用者は、ヒンジを分解せずに、かつヒンジ２０の部品を交換せずに、板ばね８０の曲げ特性を調整し得る。これにより、着用者が感じる伸展抵抗の大きさが調整される。
【００４１】
それぞれのアーム２２，２４の接合端部は、第１のギア歯４０（図４）と追加のギア歯１０８（図３）を有している。第１のアーム２２のギア歯４０、１０８は、アーム２２，２４が単独で揺動し得ないような形で、第２のアーム２４のギア歯４０、１０８と連動する。上述したように、それぞれの補強用挿入物３８からの半径方向の突出部４４は、それぞれのアーム２２，２４上に第１のギア歯４０を構成している。より硬質の材料の挿入物３８は、第１のギア歯４０にできる磨耗を低減し、したがって、本発明のヒンジ２０の寿命が延びる。
【００４２】
アーム２２，２４が揺動する時に、アクチュエータ５８及びアダプタ６６は、第２のアーム２４と共に動く。アーム２２，２４は、最大限屈曲した姿勢（図示せず）からアダプタ６６が最初にバンパー９０（図５）に接触する屈曲角度へと自由に揺動可能である。アーム２２，２４が、最大限伸展する状態へ向かって揺動する時に（図７）、アダプタ６６は、バンパー９０に力を加え、アダプタ６６と板ばね８０との間でバンパー９０を圧縮する。バンパー９０が圧縮する時に、板ばね８０に力が加わり、板ばね８０をやや屈曲させる。最終的に、バンパー９０は、図７に示されているように、アダプタ６６が板ばね８０に接触できるほど十分に圧縮する。したがって、バンパー９０は、アダプタ６６が板ばね８０に接触した時にできる雑音を減少させる。何故なら、板ばね８０は、アダプタ６６が板ばね８０に接触した時には既に屈曲しているからである。次いで、アダプタ６６及びバンパー９０は、同時に板ばね８０に力を加え、外部ヒンジプレート２８の壁１１０（図９及び図１０）に接触するまで板ばね８０をさらに屈曲させる。例示されている実施形態においては、ヒンジ２０は、板ばね８０が壁１１０に接触する時に最大限の伸展に到達する。しかし、板ばね８０が任意の屈曲角度で壁１１０に接触してもよいことは当業者なら理解するであろう。
【００４３】
したがって、ヒンジアセンブリ２０は、図６に例示されているように、板ばね８０を３点での曲げ荷重環境においている。アクチュエータ５８／バンパー９０のアセンブリは、軸Ａから離れる方向に、板ばね８０の自由端８８に対して荷重Ａを加える。外部ヒンジプレートの第１の壁８４（図９及び図１０）は、軸Ａから離れる方向に、板ばね８０の固定端８２に対して荷重Ｗを加える。外部ヒンジプレートの第２の壁８６又は支柱１０４は、軸Ａの方向に、板ばね８０の中間部分に対して荷重Ｆを加える。支柱１０４が複数の開口１００の１つに挿入された場合、荷重Ｆの場所は支柱１０４の位置に依存する。支柱１０４がない場合には、外部ヒンジプレートの第２の壁８６が力Ｆを加える。
【００４４】
板ばね８０は、図７に示されているように、曲げ荷重で曲げられる。板ばね８０が図５の姿勢から図７の姿勢へと曲げられる時に、板ばねを曲げるのに必要な力が増加する。したがって、ヒンジ２０を有する膝装具を着用している人は、膝を伸展させるにつれて、抵抗力が徐々に増加していくのを感じる。したがって、ヒンジ２０は、最大限の伸展でのクッション付き止め具を提供し、上記に概略した課題の原因となり得る不快な振動を除く。
【００４５】
着用者が脚部を弛緩させた時に、板ばね８０は、図５及び図１０に示されている真直ぐの姿勢に戻るまで、膝を屈曲させるようにする。図１０及び図１１に示されているように、ヒンジ構成部品がこの方向に動く時に、外部ヒンジプレート２８の内部のポスト９８（図９）が、バンパー９０の底部部分９６に係合し、バンパー９０を再びその休止位置に案内する。
【００４６】
支柱１０４をいくつもの位置に配置できること、及び支柱１０４が着脱可能であることにより、着用者又は着用者を担当する医師が、ヒンジを分解せずに、かつヒンジ２０の部品を交換せずに、着用者が感じる伸展抵抗の大きさを素早く調整できるようになる。図６を参照すると、板ばね８０の性質は、オーバーハングの荷重で単純支持された梁の周知のモデルを用いて、決まり得ることが分かる。板ばねの自由端８８のたわみは、以下の等式から求められる。
【００４７】
【数１】
2008504065.tif 000003
上式で、
ｙＦＡは、加えられた荷重Ａと反力Ｆとの間の任意の位置における、板ばね８０のたわみであり、
Ａは、アクチュエータ５８／アダプタ６６により板ばね８０に加えられた荷重の大きさであり、
ｘは、ｘ軸に沿って測定された、板ばねの固定端８２からの距離であり、
ｌは、ｘ軸に沿って測定された、板ばねの固定端８２とヒンジプレートの第２の壁８６又は支柱１０４によって加えられた反力Ｆとの間の距離であり、
ａは、ｘ軸に沿って測定された、ヒンジプレートの第２の壁８６又は支柱１０４によって加えられた反力Ｆと、アクチュエータ５８／アダプタ６６により板ばね８０に加えられた荷重Ａとの間の距離である。
【００４８】
Ｅは、板ばね８０の弾性係数（板ばね８０を構成するのに使用される材料によって決まる定数）である。
【００４９】
Ｉは、板ばね８０の慣性モーメント（板ばね８０の断面形状によって決まる定数）である。
【００５０】
（加えられた荷重Ａの印加点でのたわみによって詳しく概算される）板ばねの自由端８８でのたわみを計算するために、上記の等式のｘに（α＋ｌ）を代入する。次いで、この等式は、
【００５１】
【数２】
2008504065.tif 000004
に簡略化される。
【００５２】
この等式は、板ばねの自由端８８のたわみが、アクチュエータ５８／アダプタ６６により板ばね８０に加えられた荷重Ａの大きさ、及びヒンジプレートの第２の壁８６又は支柱１０４によって加えられた反力Ｆと加えられた荷重Ａとの間の距離である距離ａの両方に直接依存することを例示している。これらの変数の１つが減少するにつれて、板ばねの自由端８８の一定のたわみを維持するよう、他の変数を増加しなければならない。したがって、支柱１０４が板ばねの自由端８８の方に動くにつれて、したがって距離ａが減少するにつれて、一定のたわみを維持するよう、加えられる荷重Ａを増加しなければならない。ヒンジ２０を有する装具の着用者は、膝を所与の屈曲／伸展角度に伸展するために、支柱１０４が板ばねの自由端８８の方に動くにつれて、より大きい力Ａを加えなければならない。言い換えれば、着用者は、支柱１０４が板ばねの自由端８８の方に動くにつれて、伸展抵抗が増加していくのを感じる。一実施形態においては、ヒンジ２０は、支柱１０４が板ばねの自由端８８から最も遠い開口１００内に配置された時には最大１４インチポンドの抵抗を、支柱１０４が中間の開口１００内に配置された時には最大２８インチポンドの抵抗を、支柱１０４が板ばねの自由端８８に最も近い開口１００内に配置された時には最大４２インチポンドの抵抗を与える。
【００５３】
支柱１０４が取り外されると（図示せず）、着用者は、非常に軽い伸展抵抗を感じる。図５及び図７に例示されているように、支柱１０４が板ばね８０の自由端８８から最も遠い距離に配置された開口１００内に配置されると、着用者は、軽い伸展抵抗を感じる。支柱１０４が中間の開口１００内に配置されると、着用者は、中間の大きさの伸展抵抗を感じる。図８に例示されているように、支柱１０４が板ばね８０の自由端８８から最も近い距離に配置された開口１００内に配置されると、着用者は、大きな伸展抵抗を感じる。ヒンジ２０による伸展抵抗の大きさのより精密な調整を可能にするために、より多くの開口１００が設けられ得ることは当業者なら理解するであろう。さらに、支柱１０４が、代替装置を用いて板ばね８０に沿って配置可能であり得ることも当業者なら理解するであろう。たとえば、支柱１０４は、外部ヒンジプレート２８に沿って滑動可能であり、かつ板ばね８０に沿った複数の位置内の定位置に固締され得る、スイッチ（図示せず）の一部分を構成し得る。
【００５４】
本発明のヒンジ２０の構成によれば、支柱１０４の素早い取り外し及び位置の調整が容易となる。上述したように、支柱１０４は、外部ヒンジプレート２８の複数の開口１００の１つに交互に配置可能である。開口１００の１つに支柱１０４を固定するために、着用者は、支柱１０４上のねじ山が開口１００内のねじ山に係合するまで、支柱１０４のねじ切りされていないシャフト部分を開口１００の１つ内に挿入する。次いで、着用者は、六角レンチなどの調整工具を用いて、ヒンジ２０の通常使用中に、支柱１０４が開口１００から飛び出さない程度十分に挿入されるまで、開口１００内の支柱１０４を回転させる。着用者は、外部ヒンジプレート２８の外表面５０から突き出なくなるまで、支柱１０４を回転し続けることが好ましい。支柱１０４を異なる開口１００に動かすために、着用者は、調整工具を使用して、開口１００から引き抜くよう支柱１０４を反対方向に回転させる。次いで、着用者は、支柱１０４を所望の開口１００に動かし、上述した挿入プロセスを実施する。
【００５５】
１つの開口１００から別の開口へと支柱１０４を素早くかつ容易に動かすことができることにより、本発明のヒンジ２０を有する装具の多用性が高まる。たとえば、体格及び力の異なるあらゆる人々が、本発明のヒンジ２０を有する装具を着用してもよい。強い力を持つ着用者は、大きな伸展抵抗を有する装具から最も恩恵を得る可能性があり、また弱い力を持つ着用者は、小さな伸展抵抗を有する装具から最も恩恵を得る可能性がある。しかし、着用者の体格及び力がどのようであろうとも、本発明のヒンジ２０は、実質的にいかなる着用者にも順応するよう素早くかつ容易に調整可能である。そして、調整手順において、着用者がヒンジを分解する又は部品を交換する必要がない。さらに、ある着用者は、治療が進むにつれて伸展抵抗が徐々に増加していく治療の早い段階において、小さな伸展抵抗から恩恵を得ることがある。他の着用者は、治療が進むにつれて伸展抵抗が徐々に減少していく治療の早い段階において、大きな伸展抵抗から恩恵を得ることがある。本発明のヒンジ２０により、このような患者が、治療が進むにつれて装具を交換する必要なく、治療を受けることが可能となる。
【００５６】
ヒンジ２０により、着用者が最初に伸展抵抗を感じる屈曲角度の容易な調整が可能となる。図１２〜図１４に示されているように、着用者は、アクチュエータ５８上に様々な大きさのアダプタ６６を設けることができる。図１２においては、比較的小さいアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は最初に約３５°の屈曲角度でバンパー９０に接触し、着用者は、最初にこれと同じ角度で伸展抵抗を感じる。図１３においては、わずかにより大きいアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は最初に約４５°の屈曲角度でバンパー９０に接触し、着用者は、最初にこれと同じ角度で伸展抵抗を感じる。最後に、図１４においては、さらにより大きいアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は最初に約５５°の屈曲角度でバンパー９０に接触し、着用者は、最初にこれと同じ角度で伸展抵抗を感じる。ほとんどどの大きさのアダプタ６６も、着用者が最初にほとんどどの屈曲角度でも伸展抵抗を感じるよう、アクチュエータ５８上に位置決めされることは当業者なら理解するであろう。着用者が最初に伸展抵抗を感じる屈曲角度をさらに減少するために、アダプタ６６が完全に取り外され得ることは当業者なら理解するであろう。
【００５７】
上述したように、アダプタ６６は、保持部材７６と共に所定の位置に固定される（図１５及び図１６）。１つのアダプタ６６を異なる大きさの別のアダプタと交換するために、着用者は、最初に、外部ヒンジプレート２８から、（設けられている場合には）装飾用カバー５２を取り外す。次いで、着用者は、外部ヒンジプレート２８のアダプタアクセス開口部５４からアダプタ６６にアクセスすることができる。着用者は、ネジ回し又は六角レンチなどの適切な工具を用いて、保持部材７６を取り外す。次いで、着用者は、自分の指又はピンセットを用いてアクチュエータ５８からアダプタ６６を取り外し、アダプタ６６を異なる大きさのものに取り替えることができる。アダプタ６６を所定の位置に固定するために、着用者は、保持部材７６を元通り取り付ける。最後に、着用者は、（設けられている場合には）装飾用カバー５２を元通り取り付ける。
【００５８】
本発明のヒンジ２０を、これまで、関節伸展に抵抗を与えるヒンジとして記述してきた。本ヒンジ２０の姿勢は、ヒンジ２０が関節屈曲に抵抗を与えることできるよう容易に適応され得ることは当業者なら理解するであろう。たとえば、板ばね８０が、外部ヒンジプレート２８の後縁に隣接するような形で外部ヒンジプレート２８内に収容されている場合、アクチュエータ５８／アダプタ６６のアセンブリは、アーム２２，２４の間の屈曲角度が増加するにつれて、板ばね８０に近づいていき、接触する。
【００５９】
本発明のヒンジ２０をまた、これまで、主として膝装具と共に使用されるヒンジとして記述してきた。本発明のヒンジ２０は、身体の任意の関節に装着される装具内で使用されるよう構成されることは当業者なら理解するであろう。
【００６０】
図１７〜図２６は、矯正装具用の本発明に係る動作制御ヒンジ２００の別の実施形態を例示している。図１７〜図２６の実施形態は、図１〜図１６の実施形態とよく類似している。したがって、以下の説明においては、これらの実施形態間の相違点に焦点を当てることとする。特に注記した場合を除いて、ヒンジ２００を構成するのに使用される材料は、上述したヒンジ２０の対応する部品を構成するのに使用される材料と同じ特性を有することが好ましい。
【００６１】
図１７及び図１８を参照すると、ヒンジ２００は、いくつかのヒンジ構成部品を収容する外部ヒンジプレート２０２を有している。複数の板ばね２０４が、その縁の近くのヒンジプレート２０２内にある。上述したヒンジ２０と同様に、３つの平棒の板ばね２０４が設けられている。しかし、これより少ない又はこれより多くの板ばねが設けられ得ること、及び板ばねが平棒以外の代替形状で具現化することは当業者なら理解するであろう。上述したヒンジ２０と同様に、板ばね２０４は、互いに当接しているが、互いに固定されていない。したがって、板ばね２０４は、互いに対して自由に滑動可能である。しかし、板ばね２０４が、互いに固定され得ることは当業者なら理解するであろう。
【００６２】
外部ヒンジプレート２０２は、その第１の端部２０６に隣接するカム２０８を収容している。カム２０８は、第１の貫通孔２１０と第２の貫通孔２１２とを有する不規則な形に作られた部材で構成されている。カム２０８は、金属又はプラスチックなどの耐久材料から構成されることが好ましい。たとえば、アルミニウム及びスチールは好適な材料である。しかし、この代わりに、他の任意の好適な材料も使用され得る。図２４に示されているように、第１の貫通孔２１０は、ポスト２１４を受け入れる。ポスト２１４及びヒンジプレート２０２は、一体化して構成してもよい。代替形態として、ポスト２１４は、別体で構成されて、ヒンジプレート２０２に固定されてもよい。代替形態として、ポスト２１４又はカム２０８は、別のヒンジプレート（図示せず）に固定され得る。
【００６３】
カム２０８は、図１７に示されている第１の位置と図１８に示されている第２の位置との間で、ポスト２１４を中心として回転可能である。以下により詳細に説明するように、カム２０８は、ヒンジ２００の「ＯＮ／ＯＦＦ」スイッチを構成する。図１７の「ＯＮ」位置においては、ヒンジ２００は、上述したヒンジ２０と同じ方法で伸展抵抗を与える。図１８の「ＯＦＦ」位置においては、ヒンジ２００は、伸展抵抗を与えない。
【００６４】
図１７の「ＯＮ」状態においては、カム２０８の実質的に平らな表面２１６が、板ばね２０４の少なくとも１つの第１の端部２１８に当接する。カム２０８は、板ばね２０４の第１の端部２１８がカム２０８の方向に動くのを防止する。したがって、板ばね２０４は、それぞれの板ばね２０８の第２の端部２２０が図１７に示されている位置をとるように、ヒンジプレート２０２を横切るように実質的に真っ直ぐ伸展する。この姿勢においては、ヒンジアーム２２４に固定された止め具２２２が、ヒンジ２００の正の屈曲角度で板ばね２０４に接触する傾向がある。以下により詳細に説明するように、屈曲角度の大きさは、止め具２２２の大きさに依存する。
【００６５】
図１７及び図１８を参照すると、支柱２２６は、第１の端部２１８と第２の端部２２０との中間で、板ばね２０４の少なくとも１つを支持する。例示されている実施形態においては、支柱２２６は、ヒンジプレート２０２（図１９）の複数の穴２２８に交互に係合可能なネジである。支柱２２６の動作は、ヒンジ２０について上述した支柱１０４と実質的に同じである。したがって、ここでは、支柱２２６の動作について繰り返して記述しないこととする。
【００６６】
図１７の「ＯＮ」状態においては、カム２０８、支柱２２６、及び止め具２２２は、３点での曲げ荷重で板ばね２０４を配置する。したがって、板ばね２０４は、上述した板ばね８０と同じ方法で装具着用者に伸展抵抗を与える。しかし、図１８の「ＯＦＦ」状態においては、カム２０８は、「ＯＮ」状態と同じ程度に板ばね２０４の第１の端部２１８を拘束しない。
【００６７】
図１８の「ＯＦＦ」状態においては、カム２０８は、板ばね２０４に向かって延びないように、ポスト２１４を中心として揺動される。したがって、板ばね２０４は、小さい範囲内で支柱２２６を中心として揺動可能である。板ばね２０４の第１の端部２１８に隣接する第１のバネ要素２３０が、板ばねの第１の端部２１８が再びカム２０８に当接するまで支柱２２６を中心として揺動するように、板ばね２０４を偏倚させる。板ばね２０４の中央付近の第２のバネ要素２３２が、同様に、同じ方向に板ばね２０４を偏倚させる。例示されている実施形態においては、バネ要素２３０、２３２はコイルばねで構成されている。しかし、バネ要素２３０、２３２が、エラストマー材料などの代替偏倚要素として具現化し得ることは当業者なら理解するであろう。
【００６８】
図１８の「ＯＦＦ」状態においては、板ばねの第２の端部２２０は、ヒンジプレート２０２の内側の壁２３４に当接する。したがって、止め具２２２が板ばねの第２の端部２２０に接触した時に、ヒンジアーム２２４が急激に止まり、板ばね２０４は、装具着用者に所与の屈曲範囲内で、カム２０８が「ＯＮ」位置をとった時のような伸展抵抗を与えない。急激な停止が発生する屈曲角度は、止め具２２２の大きさに依存する。一実施形態においては、止め具２２２は、着用者の膝の全動作範囲内において決して板ばね２０４に接触しない。
【００６９】
図１７，図１８及び図２５〜図２８を参照すると、止め具２２２は、実質的に不完全な８の字形状である一体部材で構成されている。図１７及び図１８に例示されているように、止め具２２２の第１の端部２３６は、貫通孔２３８を有している。止め具２２２の第２の端部２４０は、Ｃの字に似た弓形部２４２を有している。第１の及び第２の固定部材２４４は、止め具２２２をヒンジアーム２２４（図２５及び図２６）に取り付ける。例示されている実施形態においては、固定部材２２４は、ヒンジアーム２２４内のねじ切りされた穴２４６に係合するネジである。しかし、この代わりに、ピン又はリベットなどの代替固定部材が使用され得ることは当業者なら理解するであろう。
【００７０】
第１のネジ２４４は、止め具２２２内の穴２３８を通って延びている。第２のネジ２４４は、弓形部２４２内の凹部に当接する。例示されている実施形態においては、これらのネジ２４４は、ヒンジアーム２２４の両側から止め具２２２に係合する（図２５及び図２６）。しかし、ネジ２４４が、同じ側から止め具２２２に係合し得ることは当業者なら理解するであろう。
【００７１】
図１７及び図１８に示されているように、弓形部２４２は、止め具２２２が板ばね２０４に接触した時に、第２のネジ２４４と板ばねの第２の端部２２０との間にはさまれるように配置される。したがって、弓形部２４２の厚さが、止め具２２２が板ばね２０４に接触する屈曲角度を決める。ヒンジ２００は、異なる大きさの多くの止め具２２２を備えてもよく、これによって、装具着用者又は装具着用者を担当する医師は、第１の大きさの止め具２２２を取り外し、これを第２の大きさの止め具２２２に取り替えるようにしてもよい。ヒンジプレート２０２は、ヒンジプレート２０２を取り外さずに、このように置き換えることができるようにする開口部２４８（図１９〜図２２）を備えていてもよい。
【００７２】
「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間でカム２０８を動かすために、ヒンジプレート２０２は、見る人がカム２０８の第２の貫通孔２１２を見て、これにアクセスすることができる窓２５０（図２０）を備えていてもよい。窓２５０は、ヒンジプレート２０２において弓形の溝穴で構成してもよく、これにより、カム２０８が「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間で揺動する時に、第２の貫通孔２１２の動作を追跡することができる。見る人は、カム２０８を揺動させるために、窓２５０を通して第２の貫通孔２１２内に細長い工具を挿入することができる。工具は、たとえばボールペンの先端であってもよい。次いで、見る人は、工具に指で圧力を加えることにより、ポスト２１４を中心としてカム２０８を揺動させることができる。外部ヒンジプレート２０２の空間２５２（図２０）内に貼られたラベル（図示せず）に、カム２０８が「ＯＮ」位置にあるか又は「ＯＦＦ」位置にあるかを示す表示を設けてもよい。ラベルは、開口部２４８を覆い隠す又は覆うようにしてもよい。
【００７３】
図１７，図１８及び図２０〜図２２を参照すると、ヒンジプレート２０２は、調整工具２５６が着脱可能に取り付けられる工具取付け用溝穴２５４を有していもよいことが分かる（図２０）。工具取付け用溝穴２５４は、曲線状壁部２６０により第１の側部で境界付けられた実質的に平らな床部分２５８（図２１及び図２２）を有している。曲線状の壁部２６０の中央部分の向かい側に、タブ２６２が床部分２５８に沿って延びている。ヒンジプレート２０２は、タブ２６２に隣接するくぼみ２６４を含む。
【００７４】
図１７及び図１８に示されているように、調整工具２５６は、工具取付け用溝穴２５４と着脱可能に係合する。工具２５６は、細長いシャフト２６６と不規則な形で作られたハンドル部分２６８とを備える。例示されている実施形態においては、シャフト２６６は六角レンチである。例示されている実施形態においては、ハンドル部分２６８は、ヒンジプレート２０２の縁の輪郭に一致するような輪郭を有する。板ばね２７０は、ハンドル部分２６８から、シャフト２６６に実質的に平行に延びている。ボタン２７２は、ハンドル２６８と反対側にある板ばね２７０の端部で、シャフト２６６から離れる方に延びている。
【００７５】
工具２５６は、図２０に示されているように、工具取付け用溝穴２５４に出入りするように滑動可能である。ハンドル部分２６８の一部分とシャフト２６６の一部分とが、工具取付け用溝穴２５４の曲線状壁部２６０に係合する。板ばね２７０の一部分とボタン２７２の一部分とが、タブ２６２に係合する。ボタン２７２は、ヒンジプレート２０２の側縁部のくぼみ２６４内に延びる。タブ２６２とボタン２７２との当接面が、工具２５６が溝穴２５４から偶発的に引き抜かれることを防止する。着用者は、溝穴２５４から工具２５６を取り外すために、図１７に示されている矢印の方向に力を加えて、ボタン２７２を押す。この力により板ばね２７０が曲がり、ボタン２７２がタブ２６２から外れる。そして、工具２５６は、溝穴２５４から滑動することができる。タブ２６２と反対側のボタン２７２の端部に、曲面２７４を設けることが好ましい。これによって、着用者が溝穴２５４内に工具２５６を挿入する時に、ボタン２７２がタブ２６２を乗り越えるまで、タブ２６２により自動的に板ばね２７０を曲げることができる。したがって、着用者は、工具２５６を溝穴２５４内に案内するために、ボタン２７２を非常に深くまで押し下げる必要がない。
【００７６】
六角レンチであるシャフト２６６は、ヒンジ２０について上述したように、支柱２２６に係合するように構成されている。シャフト２６６はまた、「ＯＮ」位置と「ＯＦＦ」位置との間でカム２０８を揺動させるために、カム２０８内の第２の貫通孔２１２に係合するように構成されている。したがって、工具取付け用溝穴２５４は、ヒンジ２００を素早く調整するための工具を保管するのに便利な場所を提供する。工具２５６が、プラス頭ドライバーなどの他の種類の工具として具現化し得ることは当業者なら理解するであろう。しかし、工具２５６は、ヒンジ２００の様々な構成部品を調整するよう構成されることが好ましい。シャフト２６６は、金属などの耐久材料からなることが好ましい。板ばね２７０は、プラスチックなどの、耐久性を有するが柔軟な材料からなることが好ましい。
【００７７】
上記において、矯正装具用の本発明に係る動作制御ヒンジを実施するための最良の形態について、及びこれを作りかつ使用する方法及びプロセスについて、関係する任意の当業者がこのヒンジを作りかつ使用できるよう、十分な、明確な、簡潔かつ正確な用語を用いて記述してきた。しかし、このヒンジは、少なくとも等価物である、上記で論じたものの修正形態及び代替形態を許容する。したがって、このヒンジは、開示されている特定の実施形態に限定されるものではない。それどころか、このヒンジは、本発明のヒンジの発明特定事項について特に指摘しかつ明確に主張している特許請求の範囲において一般的に表現されたようなヒンジの趣旨及び範囲内の、すべての修正形態及び代替形態を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】矯正装具用の本発明に係る動作制御ヒンジの一実施形態を示す上面−背面透視図である。
【図２】図１のヒンジを示す底面−背面透視図である。
【図３】図１のヒンジを示す上面−背面分解透視図である。
【図４】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱、アーム、及び外部ヒンジプレートを示す、一部分が分解された上面−背面透視図である。
【図５】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱、アーム、及び摩擦プレートを示す上面図であり、アダプタがバンパーに接触し、かつばねが曲げられないようにアームが配置された時の、これらの構成部品の姿勢を例示している。
【図６】図１のヒンジのばねを示す上面図であり、ヒンジ構成部品によりばねに加えられる曲げ荷重を概略的に例示している。
【図７】図５の構成部品を示す上面図であり、ばねが十分に曲げられるようにアームが最大限伸展する位置に配置され、かつ支柱がバンパーから最も離れた位置に配置された時のこれらの構成部品の姿勢を例示している。
【図８】図５の構成部品を示す上面図であり、ばねが十分に曲げられるようにアームが最大限伸展する位置に配置され、かつ支柱がバンパーから最も近い位置に配置された時のこれらの構成部品の姿勢を例示している。
【図９】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね及び外部ヒンジプレートを示す底面−背面透視図である。
【図１０】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱及び外部ヒンジプレートを示す底面図であり、アダプタがバンパーに接触し、かつばねが曲げられないようにアームが配置された時のこれらの構成部品の姿勢を例示している。
【図１１】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱及び外部ヒンジプレートを示す底面図であり、ばねが十分に曲げられるようにアームが最大限伸展する位置に配置された時のこれらの構成部品の姿勢を例示しており、ここでは、支柱がバンパーから最も離れた位置に配置されている。
【図１２】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱、アーム及び摩擦プレートを示す上面図であり、異なる大きさのアダプタ、及びアダプタがバンパーに接触しかつばねが曲げられないようにアームが配置された時のこれらの構成部材の相対的な姿勢を例示している。
【図１３】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱、アーム及び摩擦プレートを示す上面図であり、異なる大きさのアダプタ、及びアダプタがバンパーに接触しかつばねが曲げられないようにアームが配置された時のこれらの構成部材の相対的な姿勢を例示している。
【図１４】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね、支柱、アーム及び摩擦プレートを示す上面図であり、異なる大きさのアダプタ、及びアダプタがバンパーに接触しかつばねが曲げられないようにアームが配置された時のこれらの構成部材の相対的な姿勢を例示している。
【図１５】図１のヒンジを示す上面図であり、装飾用カバーを取り除いて、アダプタにアクセス容易であることを例示している。
【図１６】図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、バンパー、ばね及びアームを示す上面−背面透視図であり、アダプタを第２のアーム上の定位置に保持するのに使用されるネジを例示している。
【図１７】図１９のヒンジの選択した構成部品を示す底面図であり、「ＯＮ」位置にあるヒンジを例示している。
【図１８】図１７の構成部品を示す底面図であり、「ＯＦＦ」位置にあるヒンジを例示している。
【図１９】矯正装具用の本発明に係る動作制御ヒンジの別の実施形態を示す上面−前面透視図である。
【図２０】図１９のヒンジを示す上面図であり、ヒンジの工具が取り除かれた状態を例示している。
【図２１】図１９のヒンジと反対の姿勢をとっているヒンジの構成部品を示す底面図である。
【図２２】図１９のヒンジの選択した構成部品を示す底面図である。
【図２３】図２２の構成部品を示す上部分解透視図である。
【図２４】図２１の構成部品を示す底部分解透視図である。
【図２５】図２２の構成部品と共に使用するように構成された、ヒンジアーム及び止め具を示す上部透視図である。
【図２６】図２５のヒンジ構成部品を示す上面図である。
【図２７】図２１の構成部品と共に使用するように構成された、ヒンジアーム及び止め具を示す上部透視図である。
【図２８】図２７のヒンジ構成部品を示す上面図である。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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