(57)【要約】【課題】  足首固定用補そう具を装着して、松葉杖を用いることなく、階段の昇降および平坦地の歩行を可能とする。【解決手段】  足首固定用補そう具の靴と、踝延長線上の回転軸で連結されたスタンドを設ける。【選択図】図３
2012005804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の踝延長線上の回転軸によって靴と連結されたスタンドを有することを特徴とする補そう具
【請求項２】
靴とスタンドを連結する張力発生部および回転軸の摩擦調整機構を有することを特徴とする、請求項１記載の補そう具
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、アキレス腱断裂等の治療に用いる、足首固定用補そう具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  アキレス腱断裂やアキレス腱損傷の治療方法は大別して、断裂したアキレス腱の縫合手術を行い、その後、足首を補そう具で固定して回復を待つ方法と、前記手術を行わずに足首を補そう具で固定して回復を待つ方法の２方法に分類できる。いずれの方法でも補そう具を用いるが、その目的は、断裂したアキレス腱に張力が作用しないよう、アキレス腱を縮めた状態、つまり足首を伸ばした状態で足首を一定期間固定することにより、損傷部の回復を図ることにある。固定期間は症例によるが、概略８週前後である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】  特開２００８−２９５９９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  図１に従来の補そう具の一例の概略を示す。図中１０は、爪先のない靴で、下部ステイ１２と固定されて一体を形成する。上部ステイ１１は足首角度設定ジョイント１３を介して、下部ステイ１２と連結している。１５は固定ベルトで、補そう具と足を固定する。足首角度設定ジョイント１３は、踝の脇に位置し、上部ステイ１１と下部ステイ１２との接続角度を任意に設定して固定する。この角度設定により、足首を伸ばした状態、つまりアキレス腱を縮めた状態で固定することができる。通常、２週間程度毎に、つまりアキレス腱の回復に従って、この固定角度を変更することにより、足首を伸ばした状態から、自然な状態、つまり足首を曲げた状態に移行する。１４は、爪先から踵に向かって厚さの増す底敷きで、足首角度設定ジョイント１３の設定角度に応じて、適した高さの底敷き１４を用意することによって、患者の直立を可能とする。【０００５】  図２に従来の補そう具の他の一例の概略を示す。これは図１の上部ステイ１１、下部ステイ１２および足首角度設定ジョイント１３が靴１０と一体化した構造である。この構造では、爪先から踵に向かって厚さの増す中敷き２０を靴底と足の間に敷いて、固定ベルト１５で足首を固定する。中敷き２０の厚さを選定することによって、足首固定角度を任意に設定することができる。足首固定用補そう具には様々な構造が提案されているが、いずれも基本的には図１もしくは図２で代表される。【０００６】  これらの補そう具を装着して階段の歩行を試みると、足首を固定されているため両足間の体重移動が困難で、昇降することはできない。この主たる原因は、補そう具をつけた足首が固定されているため、軸足としての蹴りだしが困難なためである。対策として両手に用いた松葉杖で体重を支持して、補そう具をつけた足を浮かせることとなるが、階段の昇降は容易でない。また、足首を固定した状態なため、平坦地の歩行も容易ではない。【０００７】  本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、松葉杖を用いることなく平坦地の歩行および階段の昇降を可能とする補そう具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記目的を達成するため、請求項１の発明では、補そう具の靴と、踝延長線上の回転軸で連結されたスタンドを設けることを特徴とする。【０００９】  前記目的を達成するため、請求項２の発明では、スタンドの駆動機構に張力発生部を、また駆動の制御機構に、回転軸の摩擦調整機構を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、松葉杖を用いることなく、歩行や階段の昇降が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の請求項１にかかわる具体的な構造について、図３を用いて説明する。図中３１はスタンドであり、左右踝の延長線上に位置する回転軸３０を介して下部ステイ１２と靴１０および上部ステイ１１と固定されている。３２はスタンド延長板である。なお回転軸３０は足首角度設定ジョイント１３と中心軸を同一とする。【００１２】  上部ステイ１１、足首角度設定ジョイント１３、下部ステイ１２、靴１０および固定ベルト１５は図１で説明したように従来の補そう具を構成する。本発明では従来の補そう具を、踝と回転軸を同一とする回転軸３０でスタンド３１と接続することにより、補そう具によって拘束された足関節の代替運動を回転軸３０で実現し、体重の支持をスタンド３１で行うことを可能とする。この結果、補そう具をつけたままでの屋内外の歩行や、階段の昇降を、松葉杖を用いることなく行うことが可能となる。なお、スタンド延長板３２は、爪先と床との直接接触の防止および爪先の保護を目的とする板である。また、３３はストッパーで、スタンド３１の後方に設置され、靴１０との間隙の大小で補そう具の回転運動を制限する。その機能は、階段上りなどでの体重の後傾による身体後方への回転を防止する。【００１３】  次に本発明の請求項２にかかわる機構の説明に先立って、図４を用いて歩行について説明する。一般に歩行は立脚期と遊脚期の連続した繰り返しで成り立っている。図中、黒く塗られた右足が患足で補そう具を装着したと仮定する。立脚期には回転軸３０を介して体重がスタンド３１で支持される。このとき回転軸の軸摩擦が小さすぎると、ローラースケートを履いて歩行する場合と同様に、安定した床反力を得られないため、転倒する恐れがある。一方、軸摩擦が大きすぎると、踵着地後の、スムーズな回転軸の回転が困難となる。立脚期の踵着地から蹴りだしの間に、回転軸角度は連続して変化する。ここで踵着地時の回転軸角度を初期角度と定義する。次に遊脚期については、体重は健足側で支持されるので転倒の恐れはない。しかし、歩行をスムーズに連続させるには、次の踵着地までの遊脚期に回転軸角度を初期角度に回復させる必要がある。【００１４】  以上説明したとおり、スムーズで安全な歩行動作を実現するには、回転軸の摩擦調整機構と、回転軸角度の初期角度への回復機構が必要である。以下、図５を用いて請求項２にかかわる機構について詳しく説明する。【００１５】  まず、回転軸角度の初期角度への回復機構について説明する。図中３４はスタンド３１の後部と靴１０の後部に接続されたバネもしくはゴムなどの張力発生部である。踵着地時のバネもしくはゴムの長さを初期長さとすると、蹴りだし時には靴１０が摩擦調整機構付き回転軸３５を軸として前傾するため、バネもしくはゴムの長さは、初期長さより長くなって張力を発生し、遊脚期の初期角度への回復力を供給する。【００１６】  続いて回転軸の摩擦調整機構について説明する。立脚期に安定した床反力を得、かつ踵着地後の、スムーズな回転軸の回転を実現するため、立脚期には擦調整機構付き回転軸３５の軸摩擦力を１．０Ｎｍ程度とする。一方、遊脚期には蹴りだしから０．２秒程度の時間遅れの後に回転軸３５の軸摩擦を０．１Ｎｍ以下とすることにより、回転軸角度は初期角度へ回復する。なお、時間遅れなく蹴りだし直後に軸摩擦を０．１Ｎｍ以下とすると、遊脚期初期からスタンド延長板３２の先端を地面で引きづることとなる。このため、適度の遅延時間が必要である。以上のべた摩擦調整機構付き回転軸３５の軸摩擦の立脚期と遊脚期の変化を図６に示す。【００１７】  次に時間遅れの発生機構について図７を用いて説明する。図７は摩擦調整機構付き回転軸３５の制御フローを示す。本発明の補そう具に取り付けた体重センサ３６の出力から、立脚期と遊脚期を判別する。体重を検知できず遊脚期と判別された場合には、一定の時間遅れの後に、軸摩擦を軽減し、再び１．０Ｎｍ程度に増加させる。一方、体重を検知して立脚期と判別された場合には軸摩擦を１．０Ｎｍ程度の値で維持する。なお、体重センサの設置場所は、体重を検知できる場所に限定されるのは言うまでもない。
【実施例】
【００１８】  以下の緒言のスタンドや回転軸を市販の補そう具の底部に固定して、本発明を構成した。【００１９】  回転軸３０：軸径  ８ｍｍ  ベアリング
スタンド３１：  回転軸高さ  １３５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍｍ  １．５ｍｍ厚ステンレス板を使用。
スタンド延長板３２：  長さを２５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、１．５ｍｍ厚ステンレス板を使用。
張力発生部３４：  初期長さ３０ｍｍのバネを使用。【００２０】  摩擦調整機構付き回転軸３５：三木プーリー社製無励磁作動形ブレーキＢＸＷ−０３−１２Ｈ−１２Ｖ−８  および軸径８ｍｍベアリングを使用。これは駆動電流が供給されない状態では約１．０Ｎｍの軸摩擦を維持できる。一方、駆動電流が供給されると、軸摩擦がほぼ零となる。また、軸摩擦解除のマニュアルリリース機構を有しているので、電源故障時にも回転軸角度の手動調整が可能である。【００２１】  体重センサ：フィルム状感圧センサ  ＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅを使用した。センサ出力をオペアンプで増幅し、ＬＰＨでノイズを除去したのち、マイコンに入力して立脚期と遊脚期を判別させた。遊脚期には０．２〜０．４秒の時間遅れ後に、無励磁作動形ブレーキに５Ｖ、０．１５Ａの直流電流を０．２秒通電し、ブレーキを解除させた。電源には単三乾電池４本を使用した。【００２２】  体重６４ｋｇの被験者が、この補そう具を右足に装着して足首を伸ばした状態で足首関節を固定後、起立して補そう具をつけた右足に全体重を印加したところ、３１は十分に体重を支持することができた。【００２３】  次に歩行試験結果を順に説明する。
▲１▼  松葉杖を用いない状態、つまり両手が自由な状態でトレッドミルに乗り、トレッドミル速度毎時０．７ｋｍから１ｋｍの範囲で歩行実験を行った。なお、健足である左足には、高さ３ｃｍの補高靴を使用した。実験の結果、健常者と同様の安定したスムーズな歩行が可能なことを確認した。
▲２▼  階段上りにおいても、松葉杖を用いることなく、１足１段の上りをおこなうことができた。
▲３▼  階段下りについては、安全のため２足１段の条件で実験し、松葉杖を用いることなく歩いて下れることを確認した。【００２４】  なお、軸摩擦調整機構としてはＭＲ流体軸受けを用いても良い。また、ストッパー３１は、回転軸で支持された上部補そう具部分の後転を防止できる機能を有するものなら、何でも良い。設置場所もスタンド３１の後方に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本発明はアキレス腱断裂者の治療に不可欠な補そう具の利便性を大きく向上させるものであり、整形外科の医療現場での利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】：従来の足首固定用補そう具の構造を示した図
【図２】：従来の足首固定用補そう具の別の構造を示した図
【図３】：本発明の足首固定用補そう具の構造を示した図
【図４】：歩行動作を説明する図
【図５】：本発明の足首固定用補そう具の構造を詳細に示した図
【図６】：本発明の軸摩擦調整のタイミングを説明する図
【図７】：本発明の軸摩擦調整の仕組みを説明する図
【符号の説明】
【００２７】１０  靴
１１  上部ステイ
１２  下部ステイ
１３  足首角度設定ジョイント
１４  底敷き
１５  固定ベルト
２０  中敷き
３０  回転軸
３１  スタンド
３２  スタンド延長板
３３  ストッパー
３４  張力発生部
３５  摩擦調整機構付き回転軸
３６  体重センサ
【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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