(57)【要約】  【課題】関節の伸展と回旋のタイミングを細かく調整可能であって安価に製造可能な関節装具を提供する。  【解決手段】本実施形態に係る関節装具１は、内側支持部材１０と外側支持部材２０とを有し、関節部分に装着される関節装具１であって、内側支持部材１０又は外側支持部材２０の少なくとも一方は、第一軸１２，２２と第一ガイド溝１４，２４とが形成された第一アーム１１，２１と、第二軸１６，２６と第二ガイド溝１９，２９とが形成された第二アームと１５，２５、を備え、第一軸１２，２２と第二ガイド溝１９，２９とから構成される第一カム機構と、第二軸１６，２６と第一ガイド溝１４，２４とから構成される第二カム機構とにより、第一アームと第二アームとが回動時に全長が伸縮しながら相対的に回動可能に連結されると共に、回動時に全長が伸縮するように構成された伸縮支持部材である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側支持部材と外側支持部材とを有し、第一の骨と第二の骨とを連結する関節部分に装着される関節装具において、
前記内側支持部材又は前記外側支持部材の少なくとも一方は、
前記第一の骨側に装着固定される第一アームであって、第一軸と第一ガイド溝とが形成された第一アームと、前記第二の骨側に装着固定される第二アームであって、第二軸と第二ガイド溝とが形成された第二アームと、を備え、
前記第一軸と前記第二ガイド溝とから構成される第一カム機構と、前記第二軸と前記第一ガイド溝とから構成される第二カム機構とにより、前記第一アームと前記第二アームとが相対的に回動可能に連結されると共に、回動時に全長が伸縮するように構成された伸縮支持部材であることを特徴とする関節装具。
【請求項２】
前記伸縮支持部材は、前記第一ガイド溝及び前記第二ガイド溝の一方が直線形状であり、他方が湾曲形状であることを特徴とする請求項１記載の関節装具。
【請求項３】
前記内側支持部材は、屈曲時に全長が短くなり、伸展時に全長が長くなる伸縮支持部材であり、前記外側支持部材は、屈曲時に全長が長くなり、伸展時に全長が短くなり伸縮支持部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の関節装具。
【請求項４】
前記伸縮支持部材は、前記直線形状のガイド溝が形成された一方のアームにおいて、前記内側支持部材と前記外側支持部材とで前記ガイド溝の形状及び前記軸の位置が同じであると共に、前記湾曲形状のガイド溝が形成された他方のアームにおいて、前記内側支持部材と前記外側支持部材とで前記ガイド溝の形状及び前記軸の位置が異なるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の関節装具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の四肢の機能を補助したり矯正したりするために用いる装具に関し、特に、関節を補助・矯正するための関節装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形性膝関節症や膝前十字靱帯損傷等、膝関節に障害を有する者のために、膝関節の機能を補助する多数の硬性関節装具が提供されており、例えば、下記特許文献１乃至５に開示されている。
【０００３】
特に、特許文献１，２，５においては、脚の横方向から力を加えて、膝関節の伸展と回旋のタイミングを適切に矯正するための硬性膝装具が開示されており、さらに、特許文献１及び５においては、ギヤとラックを組合せて関節の伸展と回旋のタイミングを調整することで適切な補助・矯正を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５９２６７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５１４３号公報
【特許文献３】特表２００６−５１２１７８号公報
【特許文献４】特開２００７−２８３１１６号公報
【特許文献５】特開２０１０−６９０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ギヤとラックを用いた関節装具では、歯車を用いているために、伸展と回旋のタイミングを細かく調整することが困難であり、各人の膝関節の症状に最適な矯正を行うための膝関節装具を製造することが困難であった。また、歯車を用いた関節装具は、強度の問題から金属製の関節装具とする必要があり、製造にあたって溶接等の工程も必要となるため、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、関節の伸展と回旋のタイミングを細かく調整可能であって安価に製造可能な関節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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る関節装具は、内側支持部材と外側支持部材とを有し、第一の骨と第二の骨とを連結する関節部分に装着される関節装具において、前記内側支持部材又は前記外側支持部材の少なくとも一方は、前記第一の骨側に装着固定される第一アームであって、第一軸と第一ガイド溝とが形成された第一アームと、前記第二の骨側に装着固定される第二アームであって、第二軸と第二ガイド溝とが形成された第二アームと、を備え、前記第一軸と前記第二ガイド溝とから構成される第一カム機構と、前記第二軸と前記第一ガイド溝とから構成される第二カム機構とにより、前記第一アームと前記第二アームとが相対的に回動可能に連結されると共に、回動時に全長が伸縮するように構成された伸縮支持部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、関節の伸展と回旋のタイミングを細かく調整可能であって安価に製造可能な関節装具を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る右足用の膝関節装具の構成を示す斜正面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る内側支持部材の内側第一アームの構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る内側支持部材の内側第二アームの構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る内側支持部材が伸展している状態の側面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る内側支持部材が屈曲している状態の側面図である。
【図６】図６は、実施形態に係る外側支持部材の外側第一アームの構成を示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る外側支持部材の外側第二アームの構成を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る外側支持部材が伸展している状態の側面図である。
【図９】図９は、実施形態に係る外側支持部材が屈曲している状態の側面図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係る膝関節装具の屈曲状態を示す斜正面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る膝関節装具を右膝関節部分に装着した状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る硬性関節装具について説明する。本実施形態では、膝関節に装着される関節装具を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係る右足用の膝関節装具の構成を示す斜正面図である。
【００１１】
図１に示すように、膝関節装具１は、内側支持部材１０、外側支持部材２０、内側支持部材１０と外側支持部材２０とを上部側で接続する第一接続部材３０、内側支持部材１０と外側支持部材２０とを下部側で接続する第二接続部材３１を備えている。
【００１２】
また、内側支持部材１０は、図中上側に位置する内側第一アーム１１と、図中下側に位置する内側第二アーム１５を備え、外側支持部材２０は、図中上側に位置する外側第一アーム２１と、図中下側に位置する外側第二アーム２５とを備える。
【００１３】
なお、図１の膝関節装具１は、右足用であり、図１の奥側に膝が向いた状態の右足に装着されることになり、装着状態では、外側支持部材２０が右足の外側側面に、内側支持部材１０が右足の内側側面に位置することになる。
【００１４】
なお、本実施形態では、互いに連結される内側第一アーム１１の下端及び内側第二アーム１５の上端を連結端と称し、他方の内側第一アーム１１の上端及び内側第二アーム１５の下端を自由端と称する。
【００１５】
続いて、図２乃至図５を参照しながら、内側支持部材１０の構成について説明する。図２は、内側支持部材の内側第一アームの構成を示す図であり、図２（ａ）は、内側第一アームの側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１６】
図３は、内側支持部材の内側第二アームの構成を示す図であり、図３（ａ）は、内側第二アームの側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。図４は、内側支持部材が伸展している状態の側面図であり、図５は、内側支持部材が屈曲している状態の側面図である。
【００１７】
図２に示すように、内側支持部材１０の内側第一アーム１１には、後述する内側第二アーム１５の第二ガイド溝１９に嵌る第一軸１２と、略円弧形状の第一ガイド溝１４が形成されている。また、第一軸１２の先端には、第一軸１２が第二ガイド溝１９から抜けるのを防止するためのナット等の締結部材１３が設けられている。なお、図２（ａ）では、第一軸１２を点線で示している。
【００１８】
図３に示すように、内側支持部材１０の内側第二アーム１５には、上記内側第一アーム１１の第一ガイド溝１４に嵌る第二軸１６と、直線形状の第二ガイド溝１９が形成されている。また、第二軸１６の先端には、第二軸１６が第一ガイド溝１４から抜けるのを防止するための締結部材１７が設けられている。なお、図３（ａ）では、第二軸１６を点線で示している。
【００１９】
そして、図１等に示すように、内側第一アーム１１と内側第二アーム１５とを、それぞれ軸１２，１６が設けられた面同士を向かい合わせて、第一軸１２が第二ガイド溝１９に、第二軸１６が第一ガイド溝１４に嵌るように連結することで、内側支持部材１０が構成される。
【００２０】
続いて、内側支持部材１０の動きについて、図４及び図５を参照しながら説明する。まず、内側第一アーム１１の第一軸１２は、第一ガイド溝１４の上端部（自由端側端部）近傍に設置されている。したがって、内側第二アーム１５の第二軸１６が第一ガイド溝１４の上端部（自由端側端部）に位置して、内側支持部材１０が伸展している状態では、図４に示すように、第一軸１２は、内側第二アーム１５の第二ガイド溝１９の上端部（連結端側端部）に位置することになり、内側第二アーム１５は、第一軸１２に対して最も突き出た状態となる。
【００２１】
一方、上述した内側支持部材１０が伸展している状態から、第一軸１２及び第二軸１６がガイド溝１９，１４内を案内されながら、内側第二アーム１５が内側第一アーム１１に対して図中時計回りに回転すると、図５に示すように、内側第二アーム１５の第二軸１６が第一ガイド溝１４の下端部（連結端側端部）に位置して、内側支持部材１０が屈曲した状態となる。この屈曲状態では、第一軸１２は、内側第二アーム１５の第二ガイド溝１９の下端部（自由端側端部）に位置することになり、内側第二アーム１５は、第一軸１２に対して最も引っ込んだ状態となる。
【００２２】
ここで、第一軸１２及び第二軸１６は、内側第一アーム１１と内側第二アーム１５が相対的に回転する時の回転軸として作用しているが、カムフォロワとしても機能している。すなわち、第一軸（カムフォロワ）１２と第二ガイド（カム）溝１９からなる第一カム機構と、第二軸（カムフォロワ）１６と第一ガイド（カム）溝１４からなる第二カム機構とのダブルカム機構により、内側第一アーム１１と内側第二アーム１５とが回動自在に連結されている。
【００２３】
以上の通り、本実施形態では、内側第一アーム１１と内側第二アーム１５とが相対的に回動して内側支持部材１０が伸展したり屈曲したりする際に、内側第二アーム１５が突き出したり引っ込んだりするように機能する。具体的には、内側支持部材１０においては、内側第一アーム１１の自由端から連結部を介して内側第二アーム１５の自由端までの全長が屈曲角に応じて伸縮しており、伸展時に最も全長が長くなり、屈曲時に最も全長が短くなるように構成されている。
【００２４】
次に、図６乃至図９を参照しながら、外側支持部材２０の構成について説明する。図６は、外側支持部材の外側第一アームの構成を示す図であり、図６（ａ）は、外側第一アームの側面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。
【００２５】
図７は、外側第二アームの構成を示す図であり、図７（ａ）は、外側第二アームの側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ−Ｄ線による断面図である。図８は、外側支持部材が伸展している状態の側面図であり、図９は、外側支持部材が屈曲している状態の側面図である。
【００２６】
図６に示すように、外側支持部材２０の外側第一アーム２１には、後述する外側第二アーム２５の第二ガイド溝２９に嵌る第一軸２２と、略円弧形状の第一ガイド溝２４が形成されている。また、第一軸２２の先端には、第一軸２２が第二ガイド溝２９から抜けるのを防止するためのナット等の締結部材２３が設けられている。なお、図６（ａ）では、第一軸２２を点線で示している。
【００２７】
図７に示すように、外側支持部材の２０の外側第二アーム２５には、上記外側第一アーム２１の第一ガイド溝２４に嵌る第二軸２６と、直線形状の第二ガイド溝２９が形成されている。また、第二軸２６の先端には、第二軸２６が第一ガイド溝２４から抜けるのを防止するための締結部材２７が設けられている。なお、図７（ａ）では、第二軸２６を点線で示している。
【００２８】
そして、図１等に示すように、外側第一アーム２１と外側第二アーム２５とを、それぞれ軸２２，２６が設けられた面同士を向かい合わせて、第一軸２２が第二ガイド溝２９に、第二軸２６が第一ガイド溝２４に嵌るように連結することで、外側支持部材２０が構成される。
【００２９】
続いて、外側支持部材２０の動きについて、図８及び図９を参照しながら説明する。まず、外側第一アーム２１の第一軸２２は、第一ガイド溝２４の下端部（連結端側端部）近傍に設置されており、上記内側第一アーム１１の第一軸１２の第一ガイド溝１４に対する設置場所とは逆側に設置されている。
【００３０】
したがって、外側第二アーム２５の第二軸２６が第一ガイド溝２４の上端部（自由端側端部）に位置して、外側支持部材２０が伸展している状態では、図８に示すように、第二軸２２は、外側第二アーム２５の第二ガイド溝２９の下端部（自由端側端部）に位置することになり、外側第二アーム２５は、第一軸２２に対して最も引っ込んだ状態となる。
【００３１】
一方、上述した外側支持部材２０が伸展している状態から、第一軸２２及び第二軸２６がガイド溝２９，２４内を案内されながら、外側第二アーム２５が外側第一アーム２１に対して図中時計回りに回転すると、図９に示すように、外側第二アーム２５の第二軸２６が第一ガイド溝２４の下端部（連結端側端部）に位置して、外側支持部材２０が屈曲した状態となる。この屈曲状態では、第一軸２２は、外側第二アーム２５の第二ガイド溝２９の上端部（連結端側端部）に位置することになり、外側第二アーム２５は、第一軸２２に対して最も突き出した状態となる。
【００３２】
ここで、第一軸２２及び第二軸２６は、外側第一アーム２１と外側第二アーム２５が相対的に回転する時の回転軸として作用しているが、カムフォロワとしても機能している。すなわち、第一軸（カムフォロワ）２２と第二ガイド（カム）溝２９からなる第一カム機構と、第二軸（カムフォロワ）２６と第一ガイド（カム）溝２４からなる第二カム機構とのダブルカム機構により、外側第一アーム２１と外側第二アーム２５とが回動自在に連結されている。
【００３３】
以上の通り、本実施形態では、外側第一アーム２１と外側第二アーム２５とが相対的に回動して外側支持部材２０が伸展したり屈曲したりする際に、外側第二アーム２５が突き出したり引っ込んだりするように機能する。具体的には、外側支持部材２０においては、外側第一アーム２１の自由端から連結部を介して外側第二アーム２５の自由端までの全長が屈曲角に応じて伸縮しており、伸展時に最も全長が短くなり、屈曲時に最も全長が長くなるように構成されている。
【００３４】
以上、内側支持部材１０及び外側支持部材２０の構成及び作用について説明したが、本実施形態においては、内側支持部材１０と外側支持部材２０とで、第一アーム１１，２１の第一軸１２，２２の位置が大きく異なり、内側支持部材１０の第一軸１２が、第一ガイド溝１４の自由端側端部の近傍に位置しているのに対して、外側支持部材２０の第一軸２２は、第一ガイド溝２４の連結端側端部近傍に位置している。
【００３５】
このため、内側支持部材１０は、図４に示した伸展時に全長が最も長くなり、図５に示した屈曲時に全長が最も短くなるように伸縮するのに対して、外側支持部材２０は、逆に、図８に示した伸展時に最も全長が短くなり、図９に示した屈曲時に全長が最も長くなる。
【００３６】
ここで、図１及び図１０を参照しながら、膝関節装具１の内側と外側での伸縮の違いについて説明する。図１０は、本実施形態に係る膝関節装具の屈曲状態を示す斜正面図である。一方、上述した図１は、膝関節装具１の伸展状態を示している。
【００３７】
図１０に示す膝関節装具１の屈曲状態では、内側支持部材１０は縮んでおり、外側支持部材２０は伸びた状態となっている。両支持部材１０，２０が、この屈曲状態から徐々に伸展し始めると、内側支持部材１０は徐々に長く伸び始め、外側支持部材２０は、徐々に短く縮み始める。そして、図１に示す膝関節装具１の伸展状態では、内側支持部材１０は最も伸びた状態、外側支持部材２０は最も縮んだ状態となっている。
【００３８】
続いて、膝関節装具１の使用時の作用について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る膝関節装具を右膝関節部分に装着した状態を示す正面図であり、膝を伸ばした状態を示している。
【００３９】
大腿骨と脛骨とを連結する右膝関節部分に膝関節装具１を装着する際には、第一接続部材３０を大腿部（大腿骨）に装着固定すると共に、第二接続部材３１を下腿部（脛骨）に装着固定する。これにより、第一アーム１１，２１の自由端側を大腿骨に対して固定できると共に、第二アーム１５，２５の自由端側を脛骨に対して固定することができる。
【００４０】
膝関節装具１を装着した状態で、右膝関節を屈曲状態から伸展状態となるように右足を伸ばすと、膝関節装具１においては、伸展しながら内側支持部材１０が伸びて外側支持部材２０が縮む。したがって、膝関節装具１の装着者が膝を伸ばす際には、右足の膝下が外側（外側支持部材２０側）に傾けられるように牽引される。
【００４１】
このような機能を発揮する膝関節装具１は、変形性膝関節症の障害を有する者に対して有用である。変形性膝関節症では、直立した時に大腿骨が外旋し、脛骨が相対的に内旋したポジションとなり、痛み等が発生してしまうが、この膝関節装具１を装着することで、膝の回旋がサポートされると共に、膝関節の伸展時に膝下が外側に牽引され、上記症状が矯正されることで、痛みの緩和にもつながる。
【００４２】
このとき、略円弧形状の第一ガイド溝１４，２４の湾曲形状を変えることで、膝関節装具１の屈曲角度に対する内外支持部材１０，２０のそれぞれの伸縮量を調整することが可能であり、各人の症状に応じて伸展と回旋のタイミングを矯正することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態においては、右足用の膝関節装具１について説明したが、左足用の膝関節装具についても同様の構成となる。但し、左足用の場合には、牽引方向を逆にする必要があるため、内側支持部材と外側支持部材は、右足用の物と互いに構成を入れ替えた物となる。
【００４４】
以上、本実施形態に係る膝関節装具について詳細に説明したが、本実施形態によれば、内側支持部材１０と外側支持部材２０とからなる膝関節装具１において、伸展・屈曲時に内外の支持部材１０，２０に所定の伸縮を発生させることができ、膝関節に対して最適な補助及び矯正を行うことが可能である。
【００４５】
もちろん、伸展・屈曲時の支持部材１０，２０の伸縮量や、各支持部材１０，２０の伸展時に伸びるか縮むかの設定を適宜変更することで、前十字靱帯損傷等の他の様々な膝疾患に対応することが可能である。
【００４６】
また、ダブルカム機構により第一アーム１１，２１と第二アーム１５，２５とを相対的に回動可能に連結する本実施形態によれば、ギヤやラック等を用いる金属製の関節装具と比べて、プラスチック、複合材料、木等の比較的軟らかい材料を用いることも可能である。よって、溶接等を不要として製造工程を簡略化することも可能となるので、製造コストを下げることができる。
【００４７】
また、第一ガイド溝１４，２４の湾曲形状を適宜所望の形状に形成することで、膝関節装具１の屈曲角度に対する内外支持部材１０，２０のそれぞれの伸縮量をオーダーメイドで調整することができ、各人に最適な膝関節装具１を提供することができる。
【００４８】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ガイド溝を貫通させた開口としているが、有底のガイド溝としても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、第一ガイド溝を直線形状、第二ガイド溝を湾曲形状（略円弧形状）としているが、双方のガイド溝を湾曲形状としても良い。双方を湾曲形状とすることで、支持部材の屈曲角度と伸縮量との関係をより自由に設定することが可能となる。但し、一方のガイド溝が直線形状であれば、設計を容易に行うことができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、第一アーム及び第二アームを平板とし、ガイド溝を二次元の溝としたが、第一アーム及び第二アームを曲面板にする等して、ガイド溝を三次元構造の溝とすることで、より動きの自由度の高い関節装具とすることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、第一アームと第二アームを貼り合わせるような構成としたが、第一ガイド溝と同じ形状のガイド溝が形成された補助板と第一アームとにより第二アームを挟むような構成としても良い。このように挟み込む構成とすることで、動きの安定した丈夫な膝関節装具を提供することができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、内側支持部材及び外側支持部材の双方を伸展・屈曲時に伸縮する支持部材としたが、内側又は外側の一方のだけの支持部材を伸縮支持部材とし、他方は非伸縮の支持部材としても良い。
【００５３】
また、上記実施形態では、膝関節部分に装着するための関節装具を例に挙げて説明したが、第一の骨と第二の骨とを連結する肘、手首、足首等の他の関節用の関節装具としても使用できるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１              膝関節装具
１０            内側支持部材
１１            内側第一アーム
１２            第一軸
１４            第一ガイド溝
１５            内側第二アーム
１６            第二軸
１９            第二ガイド溝
２０            外側支持部材
２１            外側第一アーム
２２            第一軸
２４            第一ガイド溝
２５            外側第二アーム
２６            第二軸
２９            第二ガイド溝
３０            第一接続部材
３１            第二接続部材
【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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