(57)【要約】２個の互いに回転可能に接続された部材（１０，１１）より成り、該相互接続部材（１０，１１）の第１部材が制動装置（１８，２３）を保持し、該制動装置が前記相互接続部材（１０，１１）の中の１つにピボット軸（２０）を介し回転可能に接続されている膝関節補綴。制動装置は、非作動時は相互接続部材（１０，１１）が互いに回転することを許容するが、作動時は膝補綴の伸長位置から屈曲位置まで回転することを防止する。膝関節補綴は、さらに、制動装置（１７）を作動させるブレーキ作動手段（２１，２２）を備えている。制動装置は、幾何学的中心を示し、ピボット軸（２０）は、この幾何学的中心に対し偏心配置されている。この膝関節補綴は、さらに、上脚補綴又は補綴スリーブ（１２）への接続に適応した上ソケット（１４ａ）と、下脚補綴（１３）への接続に適応した下ソケット（１４ｂ）を有しており、各ソケットは、角度調節可能な接続手段（３６〜３９）を含んでいる。
2004508890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の互いに回転可能に接続された部材（１０，１１）より成り、該部材の第１部材が制動装置（１８，２３）を保持し、該制動装置が前記相互接続部材（１０，１１）の中の１つにピボット軸（２０）を介し回転可能に接続されており、該制動装置は、非作動時には相互接続部材（１０，１１）が互いに回転することを許容するが、作動時には膝補綴の伸長位置から屈曲位置に回転することを防止するように配置されている膝関節補綴であって、該膝関節補綴は、さらに、前記制動装置（１７）を作動させるブレーキ作動手段（２１，２２）を備えており、前記制動装置は、幾何学的中心を示し、前記ピボット軸（２０）は、前記制動装置の前記幾何学的中心に対し偏心配置されており、前記膝関節補綴は、さらに、上脚補綴又は補綴スリーブ（１２）への接続に適応した上ソケット（１４ａ）と、下脚補綴（１３）への接続に適応した下ソケット（１４ｂ）を有しており、前記上ソケット（１４ａ）と下ソケット（１４ｂ）は、角度調節可能な接続手段（３６〜３９）を含んでいることを特徴とする膝関節補綴。
【請求項２】
前記角度調整可能な接続手段が、角錐台形部材（３６）より成ることを特徴とする請求項１に記載の膝関節補綴。
【請求項３】
前記角度調整可能な接続手段が、略球面の凸な基底（３７）及び突起部（３６）を有するオス部材より成り、該略球面の凸な基底は、前記膝補綴への取り付けに適合しており、前記角度調節可能な接続手段は、さらに前記突起部を保持するに適合した環状ソケット（３８）形状のメス部材より成り、前記環状ソケットは、補綴スリーブ及び／又は脚補綴への接続に適合しており、さらに前記２つの部材を選択した角度位置に調節可能に保持するための手段（３９）とより成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の膝関節補綴。
【請求項４】
前記調節可能な保持手段（３９）は、前記突起部（３６）の表面に係合するために環状ソケット（３８）の表面を通り延伸する複数の止めねじより成ることを特徴とする請求項３に記載の膝関節補綴。
【請求項５】
前記突起部（３６）が、角錐台の形状を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の膝関節補綴。
【請求項６】
前記制動装置（１７）が開口環の形状をしたブレーキ片（１８）より成り、該ブレーキ片は、１対のシャンク（１８ａ，ｂ）を形成して、該シャンク（１８ａ，ｂ）間に延伸しており制動装置作動時には前記シャンクを強制的に離すレバーアーム（２２）の形状のブレーキ作動手段と協働しており、さらに、前記ブレーキ作動レバーアーム（２２）に取り付けた磨耗調節手段（２８，２９）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膝関節補綴。
【請求項７】
前記磨耗調節手段が、ばね（２９）を備えたウェッジ（２８）より成ることを特徴とする請求項６に記載の膝関節補綴。
【請求項８】
少なくとも１個のばね（４１）が、前記レバーアーム（２２）をブレーキ作動位置から遠ざけて保持するように前記ブレーキ作動手段（２１，２２）に作用するように配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の膝関節補綴。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、２個の回転可能に相互に接続された部材より成り、接続部材の第１部材は、制動装置を保持しており、その制動装置が前記相互接続部材中の一方にピボット軸を介し回転可能に接続され、非作動時は相互接続部材が互いに回転することを許容するが、作動時は膝関節の伸長位置から屈曲位置まで回転することを防止し、さらに、制動装置を作動させるブレーキ作動手段を備え、前記制動装置は、幾何学的中心を示しており、一方ピボット軸は、前記幾何学的中心に対し偏心して配置されており、さらに、上脚補綴又は補綴スリーブへの接続に適応した上ソケットと、下脚補綴への接続に適応した下ソケットを有する膝関節補綴に関する。
【０００２】
発明の背景
膝補綴内での従来の摩擦による係止は、膝補綴に荷重が作用する時、即ち、体重の一部が人工の膝に掛る時に係止する。これは静止状態で立っている時にも、踵が地面を蹴る歩行段階でも発生し、又、足を空中で自由に旋回させるスイング状態を開始するために足を伸ばしながらつま先立ちで体重を支えている間にも発生する。
【０００３】
義足を用いない通常歩行の場合、人間は、片足のつま先立ちからスイング段階を始める時は、全体重がその片足から除去される以前に、既に膝関節を曲げ始めている。これは、従来の種類の摩擦係止式膝補綴では不可能である。これは、不自然な歩行を含み、膝補綴は、加重が掛かるとすぐに係止するために、階段及びでこぼこ道の歩行と歩行サイクルを困難にする。
【０００４】
ブレーキドラム形状の摩擦係止装置を備えた膝補綴が、ＵＳ−Ａ−４，２０６，５１９及び４，３５１，０７０に開示されている。後者の文献には、股関節軸のトルクに応じて係止機能を制御するための係止装置への股関節軸内の連鎖移行運動が記述されている。
【０００５】
ＷＯ９７／１０７８１には、軸と協働する弾性変形可能な略Ｃ形状の部材の摩擦係止装置付膝補綴が開示されている。このＣ字形状の部材は、無負荷位置では軸周りに回転可能であるが、係止位置では変形し軸に軸止する。
【０００６】
ＷＯ９９／５５２６１には、前記導入部に記載した種類の膝関節補綴が開示されている。この膝関節の重要な利点は、無負荷状態並びに、スイング段階を開始するために足を伸ばしながらつま先で体重を支えるつま先立ちの際に体重がまだ掛かっているときでも膝関節が回転でき、他の負荷位置では、伸長位置から曲げ位置まで、即ち、踵で体重を支える際の踵の着地と足を全部地面に着けて体重を支える際の中間姿勢の間は、回転をロックすることである。
【０００７】
発明の目的と最も重要な特徴
本発明の目的は、ＷＯ９９／５５２６１に開示されている種類の膝補綴で、歩行サイクルにおいて係止装置を作動及び解放させる各々の位置を調節可能とする膝補綴を提供することにある。この目的は、上ソケットと下ソケットに角度調節可能な接続手段を含ませた本発明により達成される。これにより、膝関節の幾何学的平衡が調節出来、所望の機能を生み出す。
【０００８】
角度調節可能な接続手段が角錐台（切頭角錐）形状の部材より成る実施形態によれば、角度調節可能な接続手段は、角錐台形部材より構成される。
【０００９】
他の実施形態によれば、角度調節可能な接続手段は、膝補綴に取付けるに適合した略球面の凸な基底と突起部を持つ雄部材と、前記突起部を保持するに適合した環状ソケット形状の雌部材とより成り、環状ソケットは、さらに補綴スリーブ及び／又は脚補綴に接続するのに適合しており、さらに、選択した角度位置に前記の２個の部材を調節可能に保持する手段より成る。
【００１０】
調節可能な前記保持手段は、好ましくは、環状ソケットの表面を通り延伸しソケット内に保持された突起部の表面に係止する複数の止めねじより成る。
前記突起部は、角錐台形状であればより好ましい。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態によれば、制動装置は、開口環形状のブレーキ片で一対のシャンクを形成し、前記シャンク間に延伸するブレーキ作動レバーと協働させ、制動装置の作動時に前記シャンクを強制的に離すようにし、又、磨耗調節手段を前記ブレーキ作動アームに取り付けている。好ましくは、前記磨耗調節手段は、スプリングウェッジより成る。
【００１２】
実施形態の説明
本発明による膝補綴は、互いに回転可能に接続した上部材１０と下部材１１より成る。上部材は、補綴スリーブ１２又は上脚補綴に取り付け、下部材は、義足１３ａを接続した下脚補綴１３に取り付ける。
【００１３】
上膝補綴部材１０は、補綴スリーブ又は上脚補綴に接続するためのソケット１４ａと、ブレーキ片１８より成る制動装置１７を受け入れる貫通口１６を持つハウジング部１５より構成されている。下膝補綴部材１１は、下脚補綴１３に接続するためのソケット１４ｂと、上膝補綴部材１０のハウジング部１５を収容する、シャンク１９ａと１９ｂ間のヨーク形状の上部分１９を備えている。
【００１４】
ブレーキ片１８は、ハウジング１５内に収容された１対の相互接続板２３の間に収容されている。相互接続板２３は、ブレーキ片１８と共に円筒外面部分を図示した制動装置１７を形成している。
【００１５】
軸２０及び２１は、シャンク１９を通り略並行に延伸している。第１軸２０は、図示の実施形態では２つの部分に分割されており、第２部材１１のシャンク１９に回転可能に支持されている。ブレーキ片１８と相互接続板２３は、第１軸２０に取り付けられ、制動装置用ピボット軸を形成している。第２軸２１は、ブレーキ片１８中の開口空間に受け入れられ、後で詳述する制動装置用作動機構の一部を形成している。この第２軸２１は、ピボット軸２０から半径方向に変位して配置されている。
【００１６】
玉軸受けのような軸受け手段２６は、ブレーキ片１８の両側に配置することができる。これにより、膝関節の横方向の安定度が改善される。相互接続板２３は、第２軸２１に対するブレーキ作動運動を可能にする長楕円形の穴２４を有しており、さらに、第１軸２０をねじ接続するねじ穴２５を有している。２７は、ニードルベアリングのような軸受け部材を示す。
【００１７】
レバーアーム２２の形状をしたブレーキ作動部材２２がさらに装備されている。ブレーキ片１８は、開口環の形状しており、このブレーキ片のシャンク１７ａ及び１７ｂの間にレバーアーム２２が延伸している。このブレーキを作動させるレバーアーム２２は、開口２２ａを有し、その開口を第２軸２１が貫通延伸している。
【００１８】
レバーアーム２２は、さらに、ばね付のウェッジ２８の形状をした自動磨耗調節手段を装備している。ブレーキ片１７の外面が磨耗するに従って、そのシャンク間の隙間が増大する。その際、ばね２９によりウェッジ２８がシャンク間のギャップにさらに押し込められるので、制動機能を作動させるためにより大きい力を必要とすることはない。３０は、ブレーキ片内のリセスに用いられている部材でありウェッジ２８のための接触面を提供するように配置されている。
【００１９】
レバーアーム２２は、ブレーキ片１８を拡張させブレーキドラムを形成している開口１６の内面に摩擦力で係止させる。膝関節の回転を阻止する摩擦抵抗を調節するために配置した摩擦調節装置は、上膝関節部材１０の円筒面部分１０ａに締め付けることができるブレーキアーム３１より構成されている。摩擦要素３２は、弾性ゴム要素３３に載置し、ブレーキアーム３１内のリセス３４に配設されている。ブレーキアーム３１は、軸２０及び２１に対し、摩擦要素３２が、軸２１との接続線並びに軸２０に対向する点で膝関節部材１０を押圧するように配置している。これにより、膝関節内の摩擦を制動機構、即ち、軸２１、レバーアーム２２及びブレーキ片１８の機能に影響を及ぼすことのない方法で調節できる重要な利点が得られる。ブレーキアーム３１は、ハウジング部３５に接続されている。
膝関節は、図１ａの制動（係止）位置で示されており、図１ｂでは、非制動位置で示されている。
【００２０】
１対のばね４１は、ブレーキ作動軸２１を上昇させる弾性要素を提供する。ばね４１は、膝関節が自己固着することを防止し、ブレーキ作用位置においてのみロックする。これは、図２ａ及び２ｂに図示されており、図２ａはブレーキ作動軸２１を非作動位置において示しており、図２ｂは作動位置において示している。
【００２１】
この膝関節用制動システムの機能原理を図３ａと３ｂを参照して概略説明する。制動装置の幾何学的感度の原理は、ブレーキ片１８と相互接続板２３を含む内部の回転可能な円筒部品を、内部の回転可能な円筒部品１８，２３に関し偏心位置に配置した回転点、即ち、ピボット軸２０に回転可能に装着していることにある。図３ａに示されているように、負荷の作用線が内部円筒部品１８，２３の中心を通り、回転点の中心、即ち、第１軸２０を通るように膝関節に負荷を掛けると、内部円筒部分は、平衡状態になり何も生じない。これは、ブレーキが作動しないことを意味する。
【００２２】
しかしながら、図３ｂに示すように、負荷の作用線が、内部円筒部品１８，２３の中心外を通り、回転点の中心、即ち、第１軸２０を通るように膝関節に負荷を掛けると、円筒部分は非平衡状態になり負荷を保持できず回転運動を生じ、これを用いてブレーキを作動させる。ブレーキ片１８は、回転してレバーアームに２２に当たり、このレバーアームがブレーキ片１８を拡張させ、ハウジング部１５内の開口１６により形成されたブレーキドラムに摩擦力で係止させる。これにより、膝関節はロックされる。
【００２３】
負荷中に膝関節が屈曲位置から伸長位置まで、即ち、反対方向に回転すると、ハウジング部１５内の開口１６の内面とブレーキ片１８の間の摩擦により非負荷位置用の位置まで逆転が生じる。膝関節は、その後反時計回りに自由に回転できる。しかしながら、負荷中に時計方向に回転すると直ちに再び係止する。
【００２４】
制動装置のこの幾何学的感度を、義肢部材又は補綴スリーブとの角度調節可能な上下の接続手段と組み合わせて用いれば、歩行サイクルの異なる段階において各々係止（制動）と解除がなされるように調節することができる。かような角度調節可能な接続の１例が、角錐台形状のソケット３６である。この種の角錐台形状ソケットは、例えば、ＵＳ３，６５９，２９４により知られている。
【００２５】
この接続手段は、球形の凸な基底３７を有する雄部を有し、その雄部から略角錐台形の突起３６が雌部を構成する環状ソケット３８内に発散隆起しており、又、その雄部に義肢部材３８が接続される。角錐台形の突起３６は、好ましくは、４面を持ち、角錐台形の各々の側面により代表される２対の接触面を有する。環状ソケット３８は、予め定められた旋回範囲内で選択された角度位置に２つの部分を保持するために突起３６の接触面に係合する止めねじ３９のような４個の調節可能な当接手段を装備している。
【００２６】
上下の脚補綴に関する膝関節の角度を調整することにより、膝関節の幾何学的平衡が調節される。これにより、制動系統が歩行サイクルの異なる段階において作動し解除される。通常位置では、踵を地面に当ててから中間姿勢の間ブレーキを作動させるが、前述のつま先立ちの間は解除する。しかしながら、例えば、スポーツを行うために高い運動性を要求する若干の義足装着者は、踵の着地時のみロックし、中間姿勢では既に解除する安定度の低い膝関節の方を好む。他の義足装着者は、踵の着地時、中間姿勢及びつま先に体重が掛かっている間はロック状態を保持する、より安定した膝関節の方を好む。
【００２７】
これを、図６ａと６ｂを参照し説明する。図６ｂに示した“通常”位置と比較し、図６ａは、膝関節を後方に傾斜させた位置を示している。図６ａに示す位置まで傾斜させた膝関節の場合、体重の線４０は、膝関節の回転内部部品１８，２３の中心を外れ、それらの部品の回転軸２０を通るので、ブレーキは、図示のつま先に荷重が掛かっている位置で作動する。ひざ関節は非平衡になり、負荷を保持するために必ず回転運動を生じるので、この運動を利用してブレーキを作動させる。ブレーキが作動しない膝関節の平衡位置に達するのに必要な負荷作用線の想像角度を点線で示している。この膝関節はかようにして、踵を地面につけ、中間姿勢からつま先立ちまでの全歩行段階を通してロックされた状態に保持され、無負荷の時だけ解除される。
【００２８】
図６ｂは、膝関節の“通常”位置を示しており、体重線４０は制動装置の回転部品１８，２３の中心を通り、回転軸２０を通るので、つま先に体重が負荷されている時もブレーキは作動しない。しかしながら、この膝関節は、踵の着地及び中間姿勢の時はロックされる。
【００２９】
図６ｂの“通常”位置に対し、膝関節を前方に傾斜させることにより、膝関節の安定性を低くして、例えば、中間姿勢においてすでに制動が解除され、踵の着地時にのみロックすることができる。
【００３０】
図７ａ〜７ｃには、歩行サイクルの異なる段階における膝補綴の制動機能を示している。図７ａには、踵が着地し、装着者の問題の片足に体重が掛り始める踵の着地位置を示している。この位置において矢印４０で図示した体重の作用線は、制動装置の回転内部部品１８，２３の幾何学的中心の背後を通過する。これは、体重がブレーキ片１８を回転させ、前述のように制動装置を作動させることを意味している。
【００３１】
図７ｂには、片足を完全に地面に着け、体重が略真っ直ぐ並行に足に作用している中間姿勢を示している。体重作用線４０は、この位置で回転内部部品１８，２３の幾何学的中心の背後を通り、制動装置を作動させる。
【００３２】
図７ｃには、片足を空中で自由に旋回させるスイング段階を開始するために足を伸ばしながらつま先で身体を支えるつま先立ちの段階を示している。この位置で、体重の一部は、足に掛かっている。通常歩行時、膝関節の屈曲は、スイング段階を開始するために、全体重が問題の片足から除去される以前に既にこの位置において始まっている。体重作用線４０は、この位置で、義足１３ａのつま先から回転内部部品１８，２３の幾何学的中心を通る。膝関節は、かようにして平衡位置に達し、制動装置は、作動しない。膝関節は、回転自由になり、歩行サイクルのスイング段階を開始する。
【００３３】
これまで説明して来た全ての実施形態は、体重が掛かった状態でも膝関節が屈曲位置から伸長位置まで常に回転できるようなフリーホイール効果を有する。これにより、例えば、階段を歩行することが可能になる。膝関節は、しかしながら、制動装置が作動する負荷の下で反対方向、即ち伸長位置から屈曲位置まで回転すると直ちに再びロックされる。
【００３４】
勿論、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲内で変更することができる。角度調節が可能な接続手段１４ａと１４ｂは勿論ＷＯ９９／５５２６１に開示されている膝関節補綴のいずれの実施形態においても適用できる。
【図面の簡単な説明】
下記の添付図面を参照し本発明の実施形態について詳述する。
【図１】
図１ａ及び１ｂは、係止位置及び解除位置における膝補綴の実施形態の長手方向断面図である。
【図２】
図２ａ及び２ｂは、非作動位置及び作動位置におけるブレーキ作動機構を示す概略図である。
【図３】
図３ａ及び３ｂは、膝補綴の機能原理を説明するための概略図である。
【図４】
図４は、図１による膝補綴の分解図である。
【図５】
図５は、図１及び図２による膝補綴と義足への取り付けを示す側面図である。
【図６】
図６ａ及び６ｂは、２つの角度調節位置で上方脚補綴と下方脚補綴に接続した図４による膝補綴をつま先立ち状態において示す図である。
【図７】
図７ａ〜７ｃは、歩行サイクルの異なる段階における膝補綴の機能を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004508890.tif 000003
2004508890.tif 000004
2004508890.tif 000005
2004508890.tif 000006
2004508890.tif 000007
2004508890.tif 000008
2004508890.tif 000009
2004508890.tif 000010
2004508890.tif 000011
2004508890.tif 000012
2004508890.tif 000013
2004508890.tif 000014
2004508890.tif 000015
2004508890.tif 000016
2004508890.tif 000017
2004508890.tif 000018
2004508890.tif 000019
2004508890.tif 000020
2004508890.tif 000021
2004508890.tif 000022
2004508890.tif 000023
【国際調査報告】
2004508890.tif 000024
2004508890.tif 000025