(57)【要約】  様々な装具用ジョイント装置、構成部品、および方法が提供されている。これらは、他のパラメータからは独立して、装具用ジョイント装置の中立または固定角度を調整するための装具用ジョイント位置合わせ装置と、別個のバネの段階的な補強によって、またはジョイント本体内に保持される単一のバネの段階的なバネ定数のふるまいの開始によって、段階的な抵抗を提供する装具用ジョイント装置と、非段階的な抵抗式の装具用ジョイント装置を装具用ジョイント装置に変換するアダプターと、装置によってもたらされる抵抗力または助勢力に関連付けられる、間欠的な定位力伝達接触による低雑音装具用ジョイント装置と、装置および構成部品を使用する方法とを含む。
2018525181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のジョイント部材と、
車軸関節の周りで前記第１のジョイント部材に対して旋回運動するために、前記第１のジョイント部材に接続された第２のジョイント部材と、
前記第１のジョイント部材に対して回転可能に保持され、カムブッシング軸の周りでの回転を可能にするカムブッシングであって、前記カムブッシング軸に対して垂直な半径方向において前記カムブッシング軸から固定距離で変位された偏心カムピンを含み、前記カムブッシングが前記カムブッシング軸の周りで回転するときに、前記カムブッシング軸の周りでの前記偏心カムピンの周回を可能にする、カムブッシングと、
前記第２のジョイント部材に対して固定されたカムスロットであって、前記偏心カムピンを保持し、前記カムスロットの長さに沿って前記偏心カムピンの平行移動運動を案内するように構成され、前記第２のジョイント部材は、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回されるときに、前記カムスロットの前記長さに沿った前記偏心カムピンの前記平行移動を押し進め、前記カムブッシング軸の周りでの前記偏心カムピンの周回を押し進めるように構成されている、カムスロットと、
選択的に係合可能な位置合わせロッキング機構であって、前記位置合わせロッキング機構の係合は、摩擦により前記カムブッシングが前記第１のジョイント部材に対して回転することを抑えるため、前記偏心カムピンとカムスロットとの間の接触によって、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑えるように構成されている、ロッキング機構と
を含む、装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項２】
カムブッシング保持面をさらに含み、前記カムブッシング保持面は、前記カムブッシングの被保持面に近接および対面して配置され、前記カムブッシングが前記第１のジョイント部材に対して前記半径方向に動くのを抑制する、請求項１に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項３】
前記カムブッシングの前記被保持面が、前記カムブッシング保持面の半径方向内側に配置された環状面であり、および前記位置合わせロッキング機構は、半径方向内向きのクランプ力を前記カムブッシング保持面から前記カムブッシングの前記被保持面に加えて、前記位置合わせロッキング機構の前記係合を生じるように構成されている、請求項２に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項４】
前記カムブッシング保持面が含まれている、カラーと、
前記カラーに一体的であり、前記カムブッシング保持面から半径方向外向きに延在する、一対のほぼ平行なカラークランプアームと、
前記位置合わせロッキング機構のカラークランプであって、前記カラークランプは、前記クランプアームを一緒に駆りたてる傾向がある横方向力を前記クランプアームに加えるように構成されており、および前記クランプアームは、前記横方向力を伝達して、前記半径方向内向きのクランプ力を前記カムブッシング保持面から前記カムブッシングの前記被保持面に提供するように構成されている、カラークランプと
をさらに含む、請求項３に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項５】
前記カラークランプは、ネジ付きカラークランプボルトと、前記カラークランプボルトとネジ式にかみ合うように構成されたカラークランプナットとを含み、前記カラークランプは、前記カラークランプアームに装着されて、前記カラークランプナットを締め付けることによって、前記クランプアームに加えられる前記横方向力を増大させる傾向を有し、前記カラークランプナットを緩めることによって、前記クランプアームに加えられる前記横方向力を減少させる傾向を有するように構成されている、請求項４に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項６】
前記カラークランプボルトは、ヘッドおよびスロット付きシャフトを含み、前記スロット付きシャフトは、前記カラークランプボルトヘッドの反対側に開放端部と、前記カラークランプボルトヘッドの比較的近くに閉鎖端部とを備えるスロットを含み、前記カラークランプボルトスロットは、前記カラークランプアームを受け入れて、前記カラークランプアームが前記カラークランプボルトスロット内で、前記カラークランプボルトスロットの前記閉鎖端部と前記カラークランプナットとの間に保持されるように構成されている、請求項５に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項７】
前記カムスロットが長尺状である、請求項１に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項８】
前記ブッシング保持面が前記第１のジョイント部材と一体的である、請求項１に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項９】
前記カラーが前記第１のジョイント部材と一体的である、請求項３に記載の装具用ジョイント位置合わせ装置。
【請求項１０】
装具用ジョイント位置合わせ装置を含む装具用ジョイント装置の位置合わせの調整方法であって、前記装具用ジョイント装置は、装用者の第１の肢部上で装用されるように構成された第１の肢部取付部分と、前記装用者の第２の肢部上で装用されるように構成された第２の肢部取付部分とを含み、前記装具用ジョイント位置合わせ装置は、前記装具用ジョイント装置の前記第１の肢部取付部分に接続された第１のジョイント部材と、前記装具用ジョイント装置の前記第２の肢部取付部分に接続された第２のジョイント部材であって、車軸関節の周りでの前記第１のジョイント部材に対する旋回運動のために前記第１のジョイント部材に接続される第２のジョイント部材と、前記第１のジョイント部材に対して回転可能に保持され、カムブッシング軸の周りでの回転を可能にするカムブッシングであって、前記カムブッシング軸に対して垂直な半径方向において前記カムブッシング軸から固定距離で変位された偏心カムピンを含み、前記カムブッシングが前記カムブッシング軸の周りで回転するときに、前記偏心カムピンの前記カムブッシング軸の周りでの周回を可能にする、カムブッシングと、前記第２のジョイント部材に対して固定されるカムスロットであって、前記偏心カムピンを保持し、前記カムスロットの長さに沿って前記偏心カムピンの平行移動を案内するように構成され、前記第２のジョイント部材は、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回されるときに、前記カムスロットの前記長さに沿った前記偏心カムピンの前記平行移動を押し進め、前記カムブッシング軸の周りでの前記偏心カムピンの周回を押し進めるように構成されている、カムスロットと、選択的に係合可能な位置合わせロッキング機構であって、前記位置合わせロッキング機構の係合は、前記カムブッシングが前記第１のジョイント部材に対して回転するのを抑えるため、前記偏心カムピンとカムスロットとの間の接触により、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑えるように構成されている、ロッキング機構とを含み、前記方法は、
前記位置合わせロッキング機構を係合解除して、前記第１のジョイント部材に対する前記第２のジョイント部材の旋回を可能にすることと、
前記第１のジョイント部材に対して前記第２のジョイント部材を旋回させて、前記第１のジョイント部材に対する前記第２のジョイント部材の角度を調整することと、
前記位置合わせロッキング機構を係合して、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑えること
を含む、方法。
【請求項１１】
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第１の肢部取付部分に対して固定して配置されており、および前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第２のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第２の肢部取付部分に対して固定して配置されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第１の肢部取付部分に対して可動式に接続されていることと、
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第２のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第２の肢部取付部分に対して可動式に接続されていることと
のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
装具用ジョイント位置合わせ装置を含む装具用ジョイント装置であって、前記装具用ジョイント位置合わせ装置は、第１のジョイント部材と、車軸関節の周りで前記第１のジョイント部材に対して旋回運動するために、前記第１のジョイント部材に接続された第２のジョイント部材と、前記第１のジョイント部材に対して回転可能に保持され、カムブッシング軸の周りでの回転を可能にするカムブッシングであって、前記カムブッシング軸に対して垂直な半径方向において前記カムブッシング軸から固定距離で変位された偏心カムピンを含み、前記カムブッシングが前記カムブッシング軸の周りで回転するときに、前記偏心カムピンの前記カムブッシング軸の周りでの周回を可能にするカムブッシングと、前記第２のジョイント部材に対して固定されたカムスロットであって、前記偏心カムピンを保持し、前記カムスロットの長さに沿って前記偏心カムピンの平行移動を案内するように構成され、前記第２のジョイント部材は、前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回されるときに、前記カムスロットの前記長さに沿った前記偏心カムピンの前記平行移動を押し進め、前記カムブッシング軸の周りでの前記偏心カムピンの周回を押し進めるように構成されている、カムスロットと、選択的に係合可能な位置合わせロッキング機構であって、前記位置合わせロッキング機構の係合は、前記カムブッシングが前記第１のジョイント部材に対して回転するのを抑えて、前記偏心カムピンとカムスロットとの間の接触によって前記第２のジョイント部材が前記第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑えるように構成されている、ロッキング機構とを含み、前記装具用ジョイント装置は、
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材に接続された第１の肢部取付部分であって、装用者の第１の肢部上で装用されるように構成された第１の肢部取付部分と、
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第２のジョイント部材に接続された第２の肢部取付部分であって、装用者の第２の肢部上で装用されるように構成された第２の肢部取付部分と
をさらに含む、装具用ジョイント装置。
【請求項１４】
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第１の肢部取付部分に対して固定して配置されており、および前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第２のジョイント部材が、前記装具用ジョイント装置の前記第２の肢部取付部分に対して固定して配置されている、請求項１３に記載の装具用ジョイント装置。
【請求項１５】
前記装具用ジョイント装置の前記第１の肢部取付部分に対して可動式に接続されている、前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材と、
前記装具用ジョイント装置の前記第２の肢部取付部分に対して可動式に接続されている、前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第２のジョイント部材と
のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１３に記載の装具用ジョイント装置。
【請求項１６】
前記装具用ジョイント位置合わせ装置の前記第１のジョイント部材が、前記第１の肢部取付部分に旋回式に接続されており、前記第１のジョイント部材と前記第１の肢部取付部分との間に偏倚トルクを生じて、前記第１の肢部取付部分を、前記第１のジョイント部材に対する屈曲角度位置から、前記第１のジョイント部材に対する中立角度位置の方へ偏倚させるように構成された偏倚部品をさらに含む、請求項１３に記載の装具用ジョイント装置。
【請求項１７】
ジョイント本体と、
背屈方向、および前記背屈方向とは反対の底屈方向における旋回運動のために、前記ジョイント本体に旋回式に接続された取付部材と、
前記取付部材が底屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して背屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された底屈抵抗バネであって、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲は、底屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから底屈角度が増大する、底屈抵抗バネと、
前記取付部材が初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された初期背屈抵抗バネであって、前記初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、初期背屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから背屈角度が増大する、初期背屈抵抗バネと、
前記取付部材が立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された立脚終期背屈抵抗バネであって、前記立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、少なくとも立脚終期背屈抵抗バネ補強角度、およびそこから背屈において増大する角度範囲を有し、前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、背屈において、前記初期背屈抵抗バネ補強角度よりも大きい、立脚終期背屈抵抗バネと
をさらに含む、足関節ジョイント装置。
【請求項１８】
前記取付部材は、全体的に前方向に延在する第１の取付アームと、全体的に後方向に延在する第２の取付アームとを含み、前記第１および第２の取付アームは、前記前および後方向に対して垂直な前頭面の周りでほぼ対称的であるため、前方を向く向きから後方を向く向きへの前記装置の向きの逆転によって、前記前頭面に対して垂直な矢状面における前記第１の取付アームと前記第２の取付アームとを組み合わせた形状を変化させることがない、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記初期背屈抵抗バネおよび前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲において、前記初期背屈抵抗バネ補強角度と前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度との間の範囲の角度よりも高い実効バネ定数を有する単一のバネに含まれている、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記取付部材は、前記ジョイント本体に対して、前記取付部材から前記ジョイント本体へ伝達される正味偏倚トルクがゼロである少なくとも１つの中立角度に位置決め可能であり、前記中立角度は、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲における最大底屈の角度と、前記初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲における最大背屈の角度との間である、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記中立角度が、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲における最小底屈の角度に等しく、および前記初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲における最小背屈の角度に等しい、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
実質的に偏倚トルクが、前記中立角度において、前記底屈抵抗バネ、前記初期背屈抵抗バネ、および前記立脚終期背屈抵抗バネのいずれかからも前記取付部材に伝達されない、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記ジョイント本体と前記取付部材との間に動作可能に接続され、前記取付部材の背屈抵抗接触面の背屈運動とは反対の方向に、前記取付部材の方に動くように偏倚された背屈抵抗伝達部材であって、固定背屈抵抗ストップが、前記背屈抵抗伝達部材の中立位置を越える前記取付部材の方への前記背屈とは反対の動きを抑制し、そこで、前記背屈抵抗伝達部材が、前記中立角度に配置された前記取付部材の前記背屈抵抗接触面に当接する、背屈抵抗伝達部材と、
前記ジョイント本体と前記取付部材との間に動作可能に接続され、前記取付部材の底屈抵抗接触面の底屈運動とは反対の方向に、前記取付部材の方に動くように偏倚された底屈抵抗伝達部材であって、固定底屈抵抗ストップが、前記底屈抵抗伝達部材の中立位置を越える前記取付部材の方への前記背屈とは反対の動きを抑制し、そこで、前記底屈抵抗伝達部材が、前記中立角度に配置された前記取付部材の前記底屈抵抗接触面に当接する、底屈抵抗伝達部材と
を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記初期背屈抵抗バネが、前記足関節ジョイント本体から伝達された初期背屈抵抗力を、前記立脚終期背屈抵抗バネを回避する荷重経路によって、前記取付部材へ中継するように構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
前記取付部材が前記初期背屈抵抗バネ補強角度と前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度との間に位置決めされるとき、前記初期背屈抵抗バネおよび立脚終期背屈抵抗バネは、前記取付部材と前記ジョイント本体との間で直列に動作可能に接続される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度において係合されている、初期範囲の背屈制限部材をさらに含み、前記初期背屈抵抗バネを回避する荷重経路によって、前記立脚終期背屈抵抗バネから前記取付部材へ終期背屈抵抗力を伝達し、前記取付部材のさらなる背屈運動を前記立脚終期背屈抵抗バネの撓みに変換する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２７】
前記取付部材が前記初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、前記第１の初期範囲の背屈制限部材は、立脚終期背屈抵抗バネ係合面から、ある隙間だけ離間されており、前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面に対する前記初期範囲の背屈制限部材の動きにより押し進められた前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きによって、前記終期背屈抵抗力を生じるように撓むことができ、
前記取付部材は、前記初期背屈抵抗バネ補強角度から前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度へ動かされるときに、前記初期範囲の背屈制限部材を前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面と接触するように動かすように構成されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記初期背屈抵抗バネは、前記初期背屈抵抗バネ補強角度を越える背屈運動によって圧縮して装填されるように配置された抵抗素子であり、および前記初期範囲の背屈制限部材は、前記初期背屈抵抗バネを通して延在する内部チャンネル内に配置された長尺状領域の背屈制限ロッドである、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面は、前記立脚終期背屈抵抗バネのいずれかの取付部材係合端部に対する調整可能な範囲内の定位置のいずれかの定位置に調整するために装着される立脚終期背屈抵抗バネ係合部材の面であり、前記初期背屈抵抗バネ補強角度における前記初期範囲の背屈制限部材と前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面との間の前記隙間は、前記立脚終期背屈抵抗バネ係合部材の前記選択位置を調整することによって調整可能である、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記立脚終期背屈抵抗バネ係合部材の前記選択位置は、前記初期背屈抵抗バネ補強角度において前記立脚終期背屈抵抗バネにかかる前記力の荷重を変更せずに、調整可能である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面は、前記立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して定位置に維持され、前記立脚終期背屈抵抗バネ係合面の位置は、前記ジョイント本体に対して前記立脚終期背屈抵抗バネのジョイント本体係合端部の位置を調整することによって、調整可能である、請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
前記取付部材が前記初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面から第１の隙間だけ離間された第１の初期範囲の背屈制限部材であって、前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きによって前記終期背屈抵抗力を生じるように撓むことができる、第１の初期範囲の背屈制限部材と、
前記立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して固定されている第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面と、
前記取付部材が前記初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面から第２の隙間だけ離間された第２の初期範囲の背屈制限部材であって、前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きによって前記終期背屈抵抗力を生じるように撓むことができる、第２の初期範囲の背屈制限部材と、
前記取付部材の背屈運動によって押し進められた動きの方向の力を受けるときに、前記立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して定位置を維持するように構成されている第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面であって、前記第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の前記定位置は、前記立脚終期背屈抵抗バネのジョイント本体係合端部の位置に対して調整可能である、第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面と
をさらに含み、
前記取付部材は、前記初期背屈抵抗バネ補強角度からの前記取付部材のさらなる背屈運動があると、前記第１の初期範囲の背屈制限部材を前記第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の方に動かし、前記第２の初期範囲の背屈制限部材を前記第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の方に動かすように構成されており、
前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、前記第１の初期範囲の背屈制限部材および前記第２の初期範囲の背屈制限部材のうちの一方が前記それぞれの第１または第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面に接触する、前記取付部材の角度である、請求項１７に記載の装置。
【請求項３３】
前記取付部材と一体的な鐙ヘッドであって、背屈カム面および底屈カム面を含む鐙ヘッドと、
前記ジョイント本体に対する直線運動のために装着された背屈フォロア部材と、
前記ジョイント本体に対する直線運動のために装着された底屈フォロア部材と
を含み、
前記背屈カム面は、前記初期背屈抵抗バネまたは前記立脚終期背屈抵抗バネの前記能動的角度範囲にあるとき、定位接触で前記背屈フォロア部材に係合するため、前記背屈カム面の背屈回転は、前記背屈フォロア部材の荷重の平行移動を生じ、前記初期背屈抵抗バネおよび前記立脚終期背屈抵抗バネの少なくとも一方の背屈抵抗荷重を増大させ、および前記背屈カム面の底屈回転は、前記背屈フォロア部材の除荷の平行移動を生じ、前記初期背屈抵抗バネおよび前記立脚終期背屈抵抗バネの少なくとも一方の背屈抵抗荷重を減少させ、
前記底屈カム面は、前記底屈抵抗バネの前記能動的角度範囲にあるとき、定位接触で前記底屈フォロア部材に係合するため、前記底屈カム面の底屈回転は、前記底屈フォロア部材の荷重の平行移動を生じ、前記底屈抵抗バネの底屈抵抗荷重を増大させ、および前記底屈カム面の背屈回転は、前記底屈フォロア部材の除荷の平行移動を生じ、前記底屈抵抗バネの底屈抵抗荷重を減少させる、請求項１７に記載の装置。
【請求項３４】
前記初期背屈抵抗バネおよび前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記取付部材と前記ジョイント本体との間の並列の動作可能な係合で、横並びで装着された線形圧縮バネである、請求項１７に記載の装置。
【請求項３５】
前記立脚終期背屈抵抗バネは、前記初期背屈抵抗バネによって前記取付部材に加えられる背屈抵抗力が加えられる点よりも前記取付部材の旋回軸から遠くに変位されている点で、前記取付部材に背屈抵抗力を加えるように装着されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
ほぼ水平な軸の周りで前記足関節ジョイント本体に旋回式に接続された第２の取付部材と、
前記足関節ジョイント本体に対して選択した角度に、前記第２の取付部材をロックするように動作可能な第２の取付部材ロッキング機構と
をさらに含み、
前記第１の取付部材および前記第２の取付部材の一方は、前記装置のヒト装用者の下腿に取り付けるように構成されており、および他方は、前記装置のヒト装用者の足に取り付けるように構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項３７】
足関節ジョイント装置を含む装具であって、この足関節ジョイント装置は、
足関節ジョイント本体と、
背屈方向、および前記背屈方向とは反対の底屈方向における、ほぼ水平な軸の周りでの旋回運動のために、前記ジョイント本体に旋回式に接続された第１の取付部材と、
前記第１の取付部材が底屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記足関節ジョイント本体に対して背屈方向に前記第１の取付部材を偏倚させるように構成された底屈抵抗バネであって、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲は、底屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから底屈において増大する、底屈抵抗バネと、
前記第１の取付部材が背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記第１の取付部材を偏倚させるように構成された背屈抵抗バネであって、前記背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、背屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから背屈において増大する、背屈抵抗バネと、
ほぼ水平な軸の周りで前記足関節ジョイント本体に旋回式に接続された第２の取付部材と、
前記足関節ジョイント本体に対して選択した角度に、前記第２の取付部材をロックするように動作可能な第２の取付部材ロッキング機構であって、前記第１の取付部材および前記第２の取付部材の一方は、前記装置のヒト装用者の下腿に取り付けるように構成され、および他方は、前記装置のヒト装用者の足に取り付けるように構成されている、第２の取付部材ロッキング機構と
を含む、装具。
【請求項３８】
前記第１の取付部材は、前記ジョイント本体に対して、前記ジョイント本体から前記第１の取付部材に伝達される前記正味偏倚トルクがゼロである少なくとも１つの中立角度に位置決め可能であり、前記中立角度は、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲にある最大底屈の角度と前記背屈抵抗バネ能動的角度範囲にある最大背屈の角度との間である、請求項３７に記載の装具。
【請求項３９】
足関節ジョイント装置の作製方法であって、
ジョイント本体、取付部材、底屈抵抗バネ、初期背屈抵抗バネ、および立脚終期背屈抵抗バネのアセンブリを形成することと、
背屈方向、および前記背屈方向とは反対の底屈方向における旋回運動のために、前記取付部材を前記ジョイント本体に旋回式に接続することと、
前記取付部材が底屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して背屈方向に前記取付部材を偏倚させるように、前記底屈抵抗バネを構成することであって、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲は、底屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから底屈角度が増大することと、
前記取付部材が初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように、前記初期背屈抵抗バネを構成することであって、前記初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、初期背屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから背屈角度が増大することと、
前記取付部材が立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように、前記立脚終期背屈抵抗バネを構成することであって、前記立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、少なくとも立脚終期背屈抵抗バネ補強角度、およびそこから背屈が増大する角度範囲を有し、前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、背屈において、前記初期背屈抵抗バネ補強角度よりも大きいこと
を含む、方法。
【請求項４０】
ジョイント本体と、背屈方向、および前記背屈方向とは反対の底屈方向における前記ジョイント本体に対する旋回運動のために、前記ジョイント本体に旋回式に接続された取付部材と、前記取付部材が底屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して背屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された底屈抵抗バネであって、前記底屈抵抗バネ能動的角度範囲は、底屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから底屈角度が増大する、底屈抵抗バネと、前記取付部材が初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された初期背屈抵抗バネであって、前記初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、初期背屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから背屈角度が増大する、初期背屈抵抗バネと、前記取付部材が立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、前記ジョイント本体に対して底屈方向に前記取付部材を偏倚させるように構成された立脚終期背屈抵抗バネであって、前記立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、少なくとも立脚終期背屈抵抗バネ補強角度、およびそこから背屈が増大する角度範囲を有し、前記立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、背屈において、前記初期背屈抵抗バネ補強角度よりも大きい、立脚終期背屈抵抗バネとを含む、足関節ジョイント装置を使用して、背屈および底屈可動域内でヒトの足関節を支持する方法であって、
前記足関節に対応する足および下腿のうちの一方に前記取付部材を取り付けることと、
前記足および前記下腿の他方に前記ジョイント本体を取り付けることであって、前記取り付けられた取付部材は、前記ヒトの足が背屈するときには、前記取り付けられたジョイント本体に対して前記背屈方向に、および前記ヒトの足が底屈するときには、前記取り付けられたジョイント本体に対して前記底屈方向に動くように構成されていることと
を含む、方法。
【請求項４１】
第一段バネと、ジョイント本体と、前記ジョイント本体に旋回式に接続された肢取付部材とを含む装具用ジョイント装置と一緒に使用するための、段階的な抵抗アダプターであって、前記段階的な抵抗アダプターは、
アダプターハウジングと、
前記アダプターハウジングによって保持される第二段バネと
を含み、
前記アダプターハウジングは前記ジョイント本体に取り外し可能に接続されるように構成され、前記アダプターハウジングは、前記ジョイント本体に接続されるとき、前記第一段バネに動作可能に係合して、前記肢取付部材が前記ジョイント本体に対して第一段バネ能動的角度範囲内にあるときに前記肢取付部材を偏倚旋回方向に偏倚させるように構成され、前記第一段バネ能動的角度範囲は、第一段バネ補強角度から始まり、そこから前記偏倚旋回方向とは反対の、対向する旋回方向において増大し、
前記アダプターハウジングが前記ジョイント本体に接続されるとき、前記第二段バネは、前記取付部材が第二段バネ能動的角度範囲内にあるときに前記取付部材を前記ジョイント本体に対して前記偏倚旋回方向に偏倚させるように構成され、前記第二段バネ能動的角度範囲は、第二段バネ補強角度から始まり、そこから前記対向する旋回方向において増大し、前記第二段バネ補強角度は、前記対向する旋回方向において、前記第一段バネ補強角度よりも大きい、段階的な抵抗アダプター。
【請求項４２】
ジョイント本体と、
肢取付部材と、
前記ジョイント本体に可動式に接続された偏倚力伝達部材と、
前記肢取付部材によって担持された音響ダンパバネと、
を含む、低雑音間欠接触装具用ジョイント装置であって
前記偏倚力伝達部材は、前記ジョイント本体に対する停止位置に向かう偏倚方向に偏倚されており、前記停止位置にあるときは、前記偏倚力伝達部材は、前記ジョイント本体との接触によって、前記停止位置を越えて前記偏倚方向に動くことを妨害され、
前記肢取付部材は、偏倚力伝達部材補強位置における前記偏倚力伝達部材との初期定位接触へのおよびそこからの前記肢取付部材の動きのために、および前記肢取付部材からの定位接触力によって、前記偏倚力伝達部材が前記停止位置から前記偏倚方向とは反対の対向する方向に押し進められる能動的可動域内での前記肢取付部材の動きのために、前記ジョイント本体に対して可動式に接続されており、
前記音響ダンパバネは、前記偏倚力伝達部材補強位置の近くの前記肢取付部材の位置の範囲で前記偏倚力伝達部材に斜めに接触し、前記初期定位接触の方向に対して斜めに撓み方向に撓むように構成されている一方で、前記撓み方向とほぼ反対の方向に音響減衰力を伝達して、前記初期定位接触に続く前記力伝達部材および前記肢取付部材の音響振動の振幅を制限する、低雑音間欠接触装具用ジョイント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装具用ジョイント装置、構成部品、および方法に関し、より詳細には、装具用ジョイント位置合わせ装置、角度がトルク−角度応答に依存する装具用ジョイント装置、可逆性装具用ジョイント装置、装具用ジョイント装置抵抗成分アダプター、装具用ジョイント装置音響雑音ダンパ、およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
装具用ジョイント装置は、一般に、装用者の体の一部分に取り付けるための少なくとも１つのジョイント部材を含み、また、例えば、装用者の体の２つの部分が（すなわち、健康な人におけるように）装用者の生体関節によって接続される箇所では、装用者の体の別の部分に取り付けるための別のジョイント部材を含んでもよい。所与のタイプの装置では、特定の装用者に望ましい第１のジョイント部材と第２のジョイント部材との間の固定角度すなわち中立角度（neutral angle）の値は、例えば、装用者の生理学、ならびに装用者の傷害の性質および重症度を含む様々な要因、または装置の治療的な必要性に依存し得る。さらに、同じ装用者が、異なる状況に対応するために異なる固定角度すなわち中立角度を、および／または治療法または治療が進行するにつれて変化する固定角度すなわち中立角度を必要とするかもしれない。しかしながら、装具用ジョイント装置は、一般的に、製造およびカスタマイズするのに高価であり、それゆえ、所望の固定角度すなわち中立角度の数だけ整形外科用ジョイント装置を提供することは、実現困難であろう。
【０００３】
それゆえ、装置の安定性、強度、または治療もしくは支持の有効性を損なわずに、調整可能な固定角度すなわち中立角度を提供する装具用ジョイント装置に対するニーズが存在する。
【０００４】
様々なタイプの装置が、下肢の生体力学的欠陥の装具管理に対して存在する。例えば、足関節装具用ジョイント装置の１つのタイプは、副子取付具を備えるジョイント部品と、ジョイント部品に対して旋回する鐙部品とを含み、装用者の下腿の足関節に対する比較的中心的な平衡な（本明細書では「中立」とも呼ぶ）足関節位置合わせ角度から離れる背屈および底屈の旋回運動に対する抵抗をもたらし、その角度では、装置に対する正味の偏倚力はない。
【０００５】
足関節装具用ジョイント装置を装用者の生理的状態および容態に適応させるために、上述の通り平衡な足関節位置合わせ角度、また底屈抵抗トルクおよび背屈抵抗トルクを調整または調節することが好都合である。さらに、歩行周期（gait cycle）によって構成部品の角度対トルクのふるまいを変更し、特定の筋骨格欠陥を支持することが好都合とし得る。いくつかの既存の装置は、そのようなパラメータの調整を可能にしている。しかしながら、使いやすくするため、および不注意な誤較正を回避するために、他のパラメータから独立して各パラメータを調整する能力が、望ましい。
【０００６】
それゆえ、底屈および背屈に対する抵抗、平衡な足関節位置合わせ角度、ならびに平衡な足関節位置合わせ角度からの背屈および底屈の動きの最大限度を、独立して調整可能にする足関節装具用ジョイント装置に対するニーズが存在する。さらに、既存の足関節装具用ジョイント装置では、過屈曲に対して装用者の足関節および膝を安定させるのに十分な硬さでありながら、同時に装用者の歩行中の歩容（walking gait）におけるジョイントの自然な動きを可能にするのに十分な軟らかさである背屈抵抗を設定することは、不可能とはいえないまでも困難とし得る。この課題に取り組む足関節装具用ジョイント装置も必要とされている。
【０００７】
助勢（assistive）／抵抗トルクをもたらすジョイント装置では、ジョイント装置によって支持される装用者の肢部および／または装用者の支持された生体関節へ助勢／抵抗トルクを伝達するために、定位接触（normal contact）のカム機構を使用することが好都合であり、ここでは、カムフォロアは、装置の肢部接続部材のヘッド部分の輪郭面と接触し、それとの接触を断つ。カムフォロア上で、力を伝達する接触を行い、接触を断つことによって、カムフォロアに関連する抵抗成分の能動的可動域の制御を容易にし、ならびに、別のカムフォロアに関連する別の抵抗成分とのその干渉を回避する。しかしながら、カムフォロアが鐙ヘッドと初期接触するとき、音響雑音が生成されて、可聴「クリック音」が聞こえる。クリック音は、装具の構造によって増幅されて、使用者が聞き取れ得る。きしむ靴のように、歩行中の音響雑音は、装具適用例では極めて望ましくない。
【０００８】
それゆえ、別個の能動的可動域を有する一方で、音響雑音を容認可能なレベルに制限する、抵抗トルク機構の独立した調整を可能にするジョイント装置に対するニーズが存在する。
【０００９】
さらに、装具用ジョイント装置は、製造するのに費用がかかる傾向がある。それゆえ、装置全体を交換することなく、既存のジョイント装置を改造または修正することによって、上述のニーズのそれぞれを満たしたいというニーズが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様は、装具用ジョイント位置合わせ装置と、装具用ジョイント位置合わせ装置を含む装具用ジョイント装置であって、１つ以上の方向における、装用者の支持された関節の屈曲に対する様々な抵抗をもたらす装具用ジョイント装置と、装置を使用する方法とを含む。
【００１１】
本発明の態様によれば、装具用ジョイント位置合わせ装置（すなわち「位置合わせ装置」）が提供される。位置合わせ装置は装具用ジョイント装置と併せて使用されて、装具用ジョイント装置の使用者／装用者および／または療法士が、その構成部品を分解することなく、装具用ジョイント装置の位置合わせ角度を簡単にアンロック、調整、および再ロックできるようにする。位置合わせ装置は、第１のジョイント部材と、車軸関節の周りで第１のジョイント部材に対して旋回運動するために、第１のジョイント部材に接続された第２のジョイント部材とを含む。第１および第２のジョイント部材はまた、カムリンク機構によって一緒に接続されており、このカムリンク機構は、カムブッシング軸の周りでのカムブッシングの回転を可能にするために、第１のジョイント部材に対して回転可能に保持されたカムブッシングを含み、カムブッシングは、第２のジョイント部材の長尺状スロットに保持された（すなわち、共通のユニタリー本体の一部であるか、またはそれに対して固定して配置されている別のユニタリー本体の一部であるかに関わらず、第２のジョイント部材に対して固定して配置された）偏心カムピンを含む。偏心カムピンは、カムブッシング軸に対して垂直な半径方向において、カムブッシング軸から固定距離に変位されて、カムブッシングがカムブッシング軸の周りで回転するときに、カムブッシング軸の周りでの偏心カムピンの周回を可能にする。例えば、長尺状カムスロットとし得るカムスロットは、カムスロットの長さに沿って偏心カムピンの平行移動運動（translational movement）を案内するように構成され、および第２のジョイント部材は、第２のジョイント部材が第１のジョイント部材に対して旋回されるときに、カムスロットの長さに沿った偏心カムピンの前記平行移動を押し進め、カムブッシング軸の周りでの偏心カムピンの周回を押し進めるように構成されている。さらに、装具位置合わせ装置は、選択的に係合可能な位置合わせロッキング機構を含み、位置合わせロッキング機構の係合は、カムブッシングが第１のジョイント部材に対して回転するのを抑えるように構成されている。それゆえ、位置合わせロッキング機構が係合されると、偏心カムピンとカムスロットとの間の接触によって、第２のジョイント部材が第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑える。
【００１２】
一実施形態では、装具用ジョイント位置合わせ装置は、第１のジョイント部材のカムブッシング保持面を含み、カムブッシング保持面は、全体的に前記半径方向に、カムブッシングの被保持面の近くにおよびそれに対面して配置されて、カムブッシングが第１のジョイント部材に対して前記半径方向に動くのを抑制する。例えば、カムブッシングの被保持面は、カムブッシング保持面の半径方向内側に配置された環状面にあるとし得る。このようにして、位置合わせロッキング機構は、カムブッシング保持面からカムブッシングの被保持面へ半径方向内向きのクランプ力を加えて、摩擦によりカムブッシングが第１のジョイント部材に対して回転することを抑えるように構成され得る。カムブッシング保持面は、第１のジョイント部材のカラーに含まれ得る。それゆえ、例えば、カラーと一体的であり、カムブッシング保持面から半径方向外向きに延在する一対のほぼ平行なカラークランプアームは、一緒に、カムブッシング被保持面に作用するカムブッシング保持面の前記半径方向内向きのクランプ力を生じるように促され得る。次に、クランプアームを一緒に駆りたてることは、クランプアームに横方向力を加えるように構成されたカラークランプによってもたらされ得る。好適なカラークランプの一例は、ネジ付きカラークランプボルトと、対応するカラークランプナットとを含む。そのようなカラークランプは、カラークランプアームに装着されるように構成され得るため、カラークランプナットを締めることによって、クランプアームに加えられる前記横方向力を増大させる傾向を有し、およびカラークランプナットを緩めることによって、前記横方向力を減少させる傾向を有する。カラークランプボルトは、スロット付きシャフトまたは従来のシャフトタイプのものとし得る。好適なスロット付きシャフトのカラークランプボルトの一例は、カラークランプボルトのヘッドの反対側に開放端部、およびカラークランプボルトヘッドの比較的近位に閉鎖端部を備えるスロットを有するシャフトを含み、カラークランプボルトスロットは、カラークランプアームを受け入れて、カラークランプアームがカラークランプボルトスロット内で、カラークランプボルトスロットの閉鎖端部とカラークランプナットとの間に保持されるように構成されている。カラークランプボルトは、従来の中実シャフトを有する場合、単に、カラークランプアームにある適切なサイズおよび位置にされたボルト穴を通して挿入され得る。
【００１３】
図示の実施形態には示さないが、本発明に従って使用するための好適な代替的な位置合わせロッキング機構は、機能的抑制の代わりに、定位接触抑制を用い得る。そのようなロッキング機構は、例えば、複数の開口部のうちの選択した１つの開口部に係合するように構成された引込式ピンまたはラッチ、またはラチェットスピンドルの選択した歯に係合するように構成された引込式ラチェットポールを含み得る。そのような代替的なロッキング機構のそれぞれの対となる各相手方部品は、例えば、カムブッシング保持面およびカムブッシング被保持面のそれぞれと関連付けられ得る。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、方法は、上述の装具用ジョイント位置合わせ装置を含む装具用ジョイント装置の位置合わせを調整するために提供され、ここでは、装具用ジョイント装置は、位置合わせ装置の第１のジョイント部材に接続された第１の肢部取付部分と、位置合わせ装置の第２のジョイント部材に接続された第２の肢部取付部分とを含み、第１の肢部取付部分は、装具用ジョイント装置の装用者の第１の肢部上で装用されるように構成され、および第２の肢部取付部分は、装用者の第２の肢部上で装用されるように構成されている。方法は、位置合わせロッキング機構を係合解除して、第１のジョイント部材に対して第２のジョイント部材を旋回できるようにすること；第１のジョイント部材に対して第２のジョイント部材を旋回させて、第１のジョイント部材に対する第２のジョイント部材の角度を調整すること；および位置合わせロッキング機構に係合して、第２のジョイント部材が第１のジョイント部材に対して旋回するのを抑えることを含む。このようにして、装具用ジョイント装置は再位置合わせされて、装用者の第１および第２の肢部を、治療または支援に所望の角度に支持するようにし得る。例えば、装用者の第１の肢部と第２の肢部との間の角度の固定は、２つの肢部を接続する装用者の関節を固定して、関節または肢部の一方に対応する骨に対する傷害（またはさらなる傷害）を防止するかまたはその治癒を促すように、示され得る。そのような場合には、方法において使用される装具用ジョイント装置のそれぞれの第１および第２の肢部取付部分は、位置合わせ装置のそれぞれの第１および第２のジョイント部材に固定して取り付けられる。他の場合には、装具用ジョイント装置にとっては、助勢偏倚トルクを生じてまたは生じずに、装用者の第１の肢部および第２の肢部の相対的な旋回的な移動性を制限することが望ましいとし得る。そのような場合には、方法において使用される装具用ジョイント装置のそれぞれの第１および第２の肢部取付部分の少なくとも一方は、位置合わせ装置のそれぞれの第１または第２のジョイント部材に可動式に取り付けられる。所望の場合には、偏倚部品（バネまたは他の好適な抵抗素子とし得る）は、可動肢取付部分を、対応するジョイント部材に対して屈曲位置から中立位置へ戻す傾向を有する偏倚トルクを生じるように、構成される。生じた偏倚トルクは、例えば、ヒトの股関節または足関節の移動性、または脊椎の一部分の移動性を支持するかまたは置き換えるなどのために、肢取付部分の中立位置が、１自由度で、可能にされた可動域の極端にあるときのように、一方向とし得るか、肢取付部分の中立位置が、１自由度で、可能にされた可動域の２つの極端の間にあるときのように、双方向とし得るか、または可動肢取付部分が、複数の自由度をもたらす自在、球、または他のタイプの継手によってそれぞれのジョイント部材に接続されるときのように、多方向または全方向とし得る。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、三作用足関節ジョイント装置が提供される。装置は、例えばチャンネルを横切って延在するピンまたはボルトによってジョイント本体に接続された部材を受け入れるためのチャンネルを規定するクレビス−スタイルのジョイント本体とし得るジョイント本体と、正反対の背屈運動および底屈運動（装用者の足の背屈および底屈によって生じた運動と定義される）のためにジョイント本体に旋回式に接続された取付部材（例えば、副子部材、副子部材を受け入れるためのソケットとし得る）と、底屈抵抗バネと、初期背屈抵抗バネと、立脚終期背屈抵抗バネとを含む。
【００１６】
底屈抵抗バネは、取付部材が底屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、ジョイント本体に対して背屈方向に取付部材を偏倚させるように構成される。底屈抵抗バネ能動的角度範囲は、底屈抵抗バネ補強角度（recruitment angle）から始まり、そこから底屈角度において増大する。
【００１７】
同様に、初期背屈抵抗バネは、取付部材が初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、ジョイント本体に対して底屈方向において取付部材を偏倚させるように構成され、初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、初期背屈抵抗バネ補強角度から始まり、そこから背屈角度において増大する。
【００１８】
さらに、立脚終期背屈抵抗バネは、取付部材が立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲内にあるとき、ジョイント本体に対して底屈方向に取付部材を偏倚させるように構成される；立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、少なくとも立脚終期背屈抵抗バネ補強角度、およびそこから背屈が増大する角度範囲を有する。立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、背屈において、初期背屈抵抗バネ補強角度よりも大きく、および典型的には、少なくとも補強角度から装用者の歩行の最大背屈角度までの角度範囲において動作する。さらに、立脚終期背屈バネは、その補強角度よりも小さい背屈角度で動作し得るが、「補強角度」という用語が本明細書で定義されているように、初期背屈抵抗バネは、その補強角度と立脚終期背屈抵抗バネの補強角度との間の取付部材のトルク応答を支配する。
【００１９】
一実施形態では、初期背屈抵抗バネおよび立脚終期背屈抵抗バネは、単一のバネに含まれる。単一のバネは、実際には、複合（compound）または段付きバネであり、立脚終期背屈抵抗バネ能動的角度範囲において、初期背屈抵抗バネ補強角度と立脚終期背屈抵抗バネ補強角度との間の範囲の角度よりも高い実効バネ定数を有する。単一のバネは、それぞれより高いおよびより低いバネ定数を生じる、個別の、別々の構造的セクションで構成され得る。あるいは、例えば、バネは、圧縮に対する非線形のまたは段階的な抵抗を示す均一な質量の物質とし得、またはその長さに沿って均一に分配された間隙または空隙を有し得、これらは、バネの撓みの初期のより低いバネ定数のフェーズまたはモードにおいては小さくされ、および間隙または空隙が完全に閉鎖されると、バネは、バネの撓みのより高いバネ定数のフェーズまたはモードで動作し得る。
【００２０】
好ましくは、取付部材は、ジョイント本体に対して、ジョイント本体から取付部材へ伝達される正味偏倚トルクがゼロである少なくとも１つの中立角度に位置決め可能である。中立角度は、底屈抵抗バネ能動的角度範囲にある最大底屈の角度と、初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲における最大背屈の角度との間の角度であり、機構を制限するように装用者の足が底屈されるかまたは機構によって規定された第２のロッカー期（rocker phase）の最後へ背屈されるときに、取付部材が、中立位置の方へ偏倚されるようにする。一層好ましくは、底屈抵抗バネ能動的角度範囲および初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲は、部分的にも重なり合わず、むしろ中立角度で交わるだけであり、それゆえ、中立角度は、底屈抵抗バネ能動的角度範囲における最小底屈の角度、および初期背屈抵抗バネ能動的角度範囲における最小背屈の角度に等しい。このようにして、中立角度においては、底屈抵抗バネ、初期背屈抵抗バネ、および立脚終期背屈抵抗バネのいずれかからの偏倚トルクが取付部材に伝達されず、それらのバネのいずれかを独立して代えること、それらの予荷重またはバネ定数のいずれかを独立して調整すること、およびそれらの能動的可動域のいずれかを独立して調整することを容易にする。
【００２１】
これらのトルク応答および可動域パラメータの独立した調整は、例えば、適切なサイズ、形状、および位置にされた背屈抵抗および底屈抵抗伝達部材によって、達成される。特に、背屈伝達部材は、ジョイント本体と取付部材との間に動作可能に接続され、取付部材の背屈抵抗接触面の背屈運動に対向する方向において、取付部材の方に動くように偏倚されてもよく、固定背屈抵抗ストップが、取付部材に向かう、背屈に対向する動きが、背屈抵抗伝達部材の中立位置を越えないように抑制し、そこで、背屈抵抗伝達部材が、中立角度に配置された取付部材の背屈抵抗接触面に当接する。
【００２２】
同様に、底屈抵抗伝達部材は、ジョイント本体と取付部材との間に動作可能に接続され、取付部材の底屈抵抗接触面の底屈運動に対向する方向において、取付部材の方へ動くように偏倚されてもよく、固定底屈抵抗ストップが、取付部材に向かう、背屈に対向する動きが、底屈抵抗伝達部材の中立位置を越えるのを抑制し、そこで、底屈抵抗伝達部材は、中立角度に配置された取付部材の底屈抵抗接触面に当接する。
【００２３】
例えば、伝達部材は、バネと取付部材のカム面との間に配置されたカムフォロアピンまたは球軸受とし得、それらが収納されている、ジョイント本体にあるそれぞれのチャンネルからのそれらの偏位運動は、適切な停止部材によって制限される。
【００２４】
あるいは、それらは、単に、反対側の両端部においてジョイント本体に取り付けられたそれぞれのバネの自由端部とし得、その場合、それらの動きの範囲は、それぞれのバネ（または自由端部を含むその一部分）が完全に弛緩する位置までに制限され、およびそれらは、取付部材のカム面を、そのような点を越えるようには押さない。
【００２５】
他の変形例では、初期背屈抵抗バネおよび立脚終期背屈抵抗バネは、足関節ジョイント本体と取付部材との間に並列または直列に配置され得る。さらに、並列配置構成のバネは、所望通りに、例えば同心状にまたは横並びで位置決めされてもよく、横並びの配置構成は、好都合にも、その旋回軸から遠くへ取付部材に力を加えるように立脚終期背屈抵抗バネを用いることよって、立脚終期背屈抵抗バネによってもたらされた抵抗力を増幅させる可能性をもたらす。他方では、機能的に等価の同心の並列配置構成は、いくつかの寸法において、横並びの並列配置構成よりも小型とし得る。
【００２６】
背屈抵抗バネの並列配置構成では、初期背屈抵抗力は、立脚終期背屈抵抗バネを回避する荷重経路によって、足関節ジョイント本体から取付部材へ伝達されてもよく、立脚終期背屈抵抗バネは、その補強角度において撓み始めるだけであり、その点において、立脚終期背屈抵抗バネは、並列配置構成の全てのふるまいを支配する。
【００２７】
背屈抵抗バネの直列配置構成では、初期荷重経路は、立脚終期背屈抵抗バネを通過し得るが、バネは、等しい力を伝達するために異なる量だけ撓むことができるように、配置される。それゆえ、初期背屈抵抗バネが一般にそうであるように、バネの１つが遥かに低いバネ定数（spring rate/spring constant）を有する場合、バネは、直列配置構成の全てのふるまいを支配する。立脚終期背屈抵抗バネの補強角度において、配置構成は、並列に移行するか、または初期背屈抵抗バネのさらなる撓みがすっかり中止されて、立脚終期背屈抵抗バネが本質的に全ての追加的な背屈抵抗荷重を支え得る。
【００２８】
立脚終期背屈抵抗バネの補強は、立脚終期背屈抵抗バネ補強角度における、本質的に剛性の初期範囲の背屈制限部材の係合によってもたらされ得る。この制限部材は、例えば、初期背屈抵抗バネと並列にあり、後者をさらなる撓みから隔離し、初期背屈抵抗バネを回避する荷重経路によって、終期背屈抵抗力の本質的に全てを立脚終期背屈抵抗バネから取付部材に伝達し、および取付部材のさらなる背屈運動の本質的に全てを立脚終期背屈抵抗バネの撓みに変換する。
【００２９】
制限部材は、取付部材が初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、最初は、立脚終期背屈抵抗バネ係合面（例えば、バネ自体のまたはバネの端部に配置された剛性部材の面）から、ある隙間だけ、離間され得る。いくつかの実施形態では、この隙間は、いずれかの背屈抵抗バネの予荷重（すなわち、中立角度および／または補強角度における荷重）に影響を及ぼさずに、調整可能であり、および他の実施形態では、この隙間の調整は、一方または双方のバネの予荷重を変化させる。
【００３０】
初期背屈抵抗バネ補強角度から立脚終期背屈抵抗バネ補強角度への取付部材の背屈運動は、立脚終期背屈抵抗バネ係合面に対する初期範囲の背屈制限部材の動きを押し進め、これにより、次に、取付部材が背屈において動き続けるときに、立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きを押し進め、これにより、次に、立脚終期背屈抵抗力を生じる。立脚終期の力は、初期の力よりも高速で、背屈角度とともに増大し、これは、立脚終期バネのより大きなスチフネスおよび／または立脚終期バネに与えられた機械的な利点によって、例えばジョイント本体に対する取付部材の旋回軸から初期背屈抵抗バネよりも遠くに位置決めすることによって、もたらされ得る。
【００３１】
一実施形態では、初期背屈抵抗バネは、背屈運動によって、初期背屈抵抗バネ補強角度を越えて圧縮して装填されるように配置されるコイルバネであり、および初期範囲の背屈制限部材は、初期背屈抵抗バネを通って延在する内部チャンネル内に配置された長尺状ロッドである。
【００３２】
別の実施形態では、立脚終期背屈抵抗バネ係合面は、立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して定位置に維持され、立脚終期背屈抵抗バネ係合面の位置は、ジョイント本体に対して立脚終期背屈抵抗バネのジョイント本体係合端部の位置を調整することによって、調整可能である。
【００３３】
別の実施形態では、第１の初期範囲の背屈制限部材は、取付部材が初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面から第１の隙間だけ離間され、立脚終期背屈抵抗バネは、前記第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きによって前記終期背屈抵抗力を生じるように撓むことができ、および第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面は、立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して固定されている。
【００３４】
さらに、第２の初期範囲の背屈制限部材は、取付部材が初期背屈抵抗バネ補強角度にあるとき、第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面から第２の隙間だけ離間され、立脚終期背屈抵抗バネは、前記第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の動きによって前記終期背屈抵抗力を生じるように撓むことができる。第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面は、取付部材の背屈運動によって押し進められた動きの方向において力を受けるとき、立脚終期背屈抵抗バネの取付部材係合端部に対して定位置を維持するように構成され、第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の前記定位置は、立脚終期背屈抵抗バネのジョイント本体係合端部の位置に対して調整可能である。取付部材は、初期背屈抵抗バネ補強角度から取付部材がさらに背屈運動すると、第１の初期範囲の背屈制限部材を第１の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の方へ、および第２の初期範囲の背屈制限部材を第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面の方へ動かすように構成される。この場合、立脚終期背屈抵抗バネ補強角度は、第１の初期範囲の背屈制限部材および第２の初期範囲の背屈制限部材の一方がそれぞれの第１または第２の立脚終期背屈抵抗バネ係合面に接触する取付部材の角度にある。
【００３５】
取付部材（足装具の左側および右側に２つのそのような構成部品を取り付けるための鐙タイプの取付部品など）は、その旋回運動を背屈抵抗および底屈抵抗バネの撓みにそれぞれ変換するための、背屈カム面および底屈カム面を有する輪郭ヘッドを含み得る。それぞれのカム面とバネとの間には、ジョイント本体に対する直線運動のために装着された背屈カムフォロア部材、およびジョイント本体に対する直線運動のために装着された底屈カムフォロア部材が動作可能に配置される。
【００３６】
本発明による足関節ジョイント装置の一実施形態では、取付部材は、装用者の肢部上に直接装用された装具または他の構成部品に可逆的に取り付けるのを容易にするために、対称的な鐙部材である。例えば、取付部材は、全体的に前方向に延在する第１の取付アームと、全体的に後方向に延在する第２の取付アームとを含んでもよく、第１および第２の取付アームは、前および後方向に対して垂直な前頭面の周りでほぼ対称的である。従って、装置の向きを、前方を向く向きから後方を向く向きへ逆にすることによって、前頭面に対して垂直な矢状面において、第１の取付アームと第２の取付アームとを組み合わせた形状を変化させることはない。それゆえ、例えば、装置は、その構成部品のいずれかを切り換える必要なく、前から後ろへ簡単に逆にされて、足装具の片側から反対側へ切り換えられて、装置の作用を逆にし得る（例えば多段式底屈抵抗および単段式背屈抵抗の提供から、多段式背屈抵抗および単段式底屈抵抗の提供へ）。
【００３７】
カムフォロア部材は、それぞれのカム面と接触するために全体的に平坦な面を示すピンタイプ、それぞれのカム面と接触するために全体的に半球形の面を示す球タイプ、または任意の他の好適なタイプまたは形状のものとし得る。
【００３８】
それゆえ、背屈カム面は、初期背屈抵抗バネまたは立脚終期背屈抵抗バネの能動的角度範囲内にあるとき、定位接触において背屈フォロア部材に係合するため、背屈カム面の背屈回転が、背屈フォロア部材の荷重の平行移動を生じ、初期背屈抵抗バネおよび立脚終期背屈抵抗バネのうちの少なくとも一方の背屈抵抗荷重を増大させる。
【００３９】
逆に、背屈カム面の底屈回転は、背屈フォロアピンの除荷の平行移動を生じ、初期背屈抵抗バネおよび立脚終期背屈抵抗バネのうちの少なくとも一方の背屈抵抗荷重を減少させる。同様に、底屈カム面は、底屈抵抗バネの能動的角度範囲内にあるとき、定位接触において底屈フォロア部材に係合するため、底屈カム面の底屈回転は、底屈フォロア部材の荷重の平行移動を生じ、および底屈抵抗バネの荷重を増大させ、および底屈カム面の背屈回転は、底屈フォロア部材の除荷の平行移動および底屈抵抗バネの除荷を生じる。
【００４０】
別の実施形態では、取付部材は、全体的に前方向に延在する第１の取付アームと、全体的に後方向に延在する第２の取付アームとを含み、第１および第２の取付アームは、前および後方向に対して垂直な前頭面の周りでほぼ対称的であるため、装置の向きを、前方を向く向きから後方を向く向きへ逆にすることによって、前頭面に対して垂直な矢状面において、第１の取付アームと第２の取付アームとを組み合わせた形状を変化させることはない。
【００４１】
本発明の別の態様によれば、独立して調整可能な中立角度を有する足関節ジョイント装置が提供される。装置は、上述の三作用装置の構成部品の本質的に全てを含み得るか、または例えば、立脚終期背屈抵抗バネを省略し得る。さらに、装置は、ジョイント本体に旋回式に接続され、ジョイント本体から、第１の取付部材が延在する方向とはほぼ反対の方向に延在する第２の取付部材を含む。装置は、さらに、第２の取付部材を、ジョイント本体に対して選択した角度にロックするように動作可能なロッキング機構を含む。取付部材のうちの一方が装用者の足に、および他方が、対応する下腿に取り付けられる。それゆえ、中立角度は、底屈可動域および背屈可動域、ならびに抵抗トルクの予荷重および応答から独立して調整され得る。中立角度を変更することも、装置の底屈および背屈可動域が中立角度に対して設定されるため、機構によって許可される装用者の下腿に対する装用者の足の底屈および背屈の絶対極値を変位させる。
【００４２】
本発明の別の態様によれば、装具は、上述のような三作用足関節ジョイントの構成部品を含んで提供され、およびさらに第２の取付部材を含むため、２つの取付部材の一方は装用者の脚に、および他方は装用者の足に取り付けることができる。本発明のこの態様では、下方取付部材に対する第２の取付部材の中立角度は、調整可能であっても、調整可能でなくてもよい。
【００４３】
本発明の別の態様によれば、足関節ジョイント装置の作製方法が提供される。方法は、ジョイント本体、取付部材、底屈抵抗バネ、初期背屈抵抗バネ、および立脚終期背屈抵抗バネのアセンブリを形成すること、および三作用ジョイントに関して上述した構造および機能を実質的に生じるために、それらの構成部品を組み立てることを含む。
【００４４】
本発明の別の態様によれば、背屈可動域および底屈可動域でヒトの足関節を支持する方法が提供される。方法は、実質的に上述したような三作用ジョイント装置を使用し、およびさらに、前記足関節に対応する足および下腿のうちの一方に取付部材を取り付けること；および足および下腿の他方にジョイント本体を取り付けることを含み、取り付けられた取付部材は、ヒトの足が背屈するときには、取り付けられたジョイント本体に対して前記背屈方向に、およびヒトの足が底屈するときには、取り付けられたジョイント本体に対して前記底屈方向に動くように構成される。
【００４５】
本発明のさらに別の態様によれば、既存の装具用ジョイント装置を、１つ以上の能動的な範囲において、単段式抵抗機能から多段式抵抗機能に変換するために使用するための、段階的な抵抗アダプターが提供される。既存のジョイント装置は、単段式バネ（多段式アダプターが接続されるときには第一段バネ機能を果たす）と、ジョイント本体と、ジョイント本体に旋回式に接続された肢取付部材とを含み得る。段階的な抵抗アダプターは、アダプターハウジングと、アダプターハウジングによって保持される第二段バネとを含む。好都合にも、アダプターハウジングは、アダプターの全ての構成部品を保持して、例えば１つの抵抗チャンネルから同じジョイント本体部品の別のチャンネルへ移されるために、アダプターがジョイント装置から除去されるとき、アダプターハウジングから構成部品が落ちる可能性を回避する。アダプターがジョイント本体に除去可能に接続されると（例えばアダプターハウジングをクレビスタイプの足関節ジョイント本体のネジ付き底屈または背屈抵抗チャンネルに螺入することによって）、アダプターの第一段バネ係合部分、例えばアダプターハウジング自体の環状の下方端面が、第一段バネに動作可能に係合して、肢取付部材がジョイント本体に対して第一段バネ能動的角度範囲内にあるときに、肢取付部材を偏倚旋回方向（例えば、底屈または背屈方向）に偏倚させる。本発明の別の態様による三作用足関節ジョイント装置などの上述の段階的抵抗ジョイント装置と同様に、第一段バネ能動的角度範囲は、第一段バネ補強角度で始まり、そこから、偏倚旋回方向とは反対の、対向する旋回方向において増大する。
【００４６】
第二段バネは、好都合にも、アダプターハウジングの内部チャンネル内に収納され、および同様に、アダプターハウジングがジョイント本体に接続されるときには、取付部材を、取付部材が第二段バネ能動的角度範囲内にあるとき、ジョイント本体に対して、偏倚旋回方向に偏倚させるように構成されてもよく、第二段バネ能動的角度範囲は、第二段バネ補強角度で始まり、そこから、対向する旋回方向において増大し、第二段バネ補強角度は、対向する旋回方向において、第一段バネ補強角度よりも大きい。本明細書で説明する例では、第二段バネは、アダプターハウジングにある底部の穴よりも大きな直径のヘッド部分を備えるＴ字状の力伝達ピンによってジョイント装置のカムフォロア（例えば球軸受）に係合し、その底部の穴は、力伝達ピンの突出シャフト部分を摺動式に収容する。力伝達ピンのシャフト部分とカムフォロアとの間の距離は、ジョイント装置の第１の能動的可動域を規定し、これは、ハウジングをジョイント本体チャンネルに螺入し、そこからねじって出すことによって、調整され得る（第一段バネ予荷重と一緒に）。
【００４７】
本発明のさらに別の態様によれば、低雑音間欠接触装具用ジョイント装置が提供される。ジョイント装置は、ジョイント本体と、肢取付部材（例えば、装用者の肢部と一緒に動く鐙または他のタイプの副子部材）と、ジョイント本体に可動式に接続された（例えば球チャンネルまたはピンスロット内に可動式に保持されている）偏倚力伝達部材（例えば、球またはピンタイプのカムフォロア）と、例えば、肢取付部材のヘッドセクションの形状に全体的に従う平らなワイヤクリップまたは板バネを含み得る、肢取付部材によって担持される音響ダンパとを含み、音響ダンパが弛緩状態にあるときには、音響ダンパと肢取付部材ヘッドとの間には間欠的な隙間が存在する。偏倚力伝達部材は、別個の抵抗素子によって、または偏倚力伝達部材自体が抵抗素子である場合にはそれ自体の内部応力によってなどで、ジョイント本体に対して停止位置の方へ偏倚方向に偏倚される。停止位置にあるとき、偏倚力伝達部材は、ジョイント本体との接触によって（または停止部材またはそれに取り付けられた等価の構造との接触によって）、停止位置を越えて偏倚方向に動くことが妨害される。停止位置では、伝達部材はまた、本明細書では「最も低い位置にある」と称される。肢取付部材は、偏倚力伝達部材補強位置における偏倚力伝達部材との初期定位接触およびそれとの接触を断つ肢取付部材の動きのために、および偏倚力伝達部材が、肢取付部材からの定位接触力によって、停止位置から、偏倚方向とは反対の対向する方向に押し進められる能動的可動域内での肢取付部材の動きのために、ジョイント本体に可動式に接続される。音響ダンパは、偏倚力伝達部材補強位置の近くの肢取付部材の位置の範囲で、偏倚力伝達部材に斜めに接触することによって、偏倚力伝達部材を肢取付部材にゆっくりと接触させる。特に、音響ダンパは、前記初期定位接触の方向に対して斜めの撓み方向に撓まされる一方、その撓みに応答して、前記撓み方向に対してほぼ反対の方向に音響減衰バネ力を伝達して、前記初期定位接触に続く力伝達部材および肢取付部材の音響振動の振幅を制限する。それゆえ、音響雑音低減が、少なくとも一部には、力伝達部材の衝突速度を減速することにより衝突の衝撃の大きさを小さくすることによって、達成されると考えられている。さらに、衝突からの振動は、音響ダンパと、力伝達部材を保持する球チャンネルまたはピンスロットとの間に横方向に把持される力伝達部材によって阻止され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の態様による装具用ジョイント位置合わせ装置の上部右側の分解斜視図である。
【図２Ａ】図１に示す装置の右側面図である。
【図２Ｂ】図１に示す装置の左側面図である。
【図３】図１に示す装置の正面図である。
【図４】図１に示す装置の上面の平面図である。
【図５】図１に示す装置の断面的な、先端を切り取った左側面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による足関節ジョイント装置の斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の態様による足関節ジョイント装置において使用するための、段付きまたは複合背屈抵抗バネの概略図である。
【図７】図６Ａに示す装置の左側面図である。
【図８】図６Ａに示す装置の右側面図である。
【図９】図６Ａに示す装置の上面の平面図である。
【図１０】図６Ａに示す装置の正面図である。
【図１１】図６Ａに示す装置の背面図である。
【図１２】図６Ａに示す装置の左側分解立面図である。
【図１３】図６Ａに示す装置の背面の分解立面図である。
【図１４】図６Ａに示す装置の左側断面図である。
【図１５Ａ】能動的な底屈可動域内での装置の向きを示す、図６Ａに示す装置の左側断面図である。
【図１５Ｂ】第２のロッカー可動域の最後でのおよび全背屈可動域内の、立脚終期バネ補強角度における装置の向きを示す、図６Ａに示す装置の左側断面図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による足関節ジョイント装置の斜視図である。
【図１７】図１６に示す装置の左側面図である。
【図１８】図１６に示す装置の右側面図である。
【図１９】図１６に示す装置の正面図である。
【図２０】図１６に示す装置の上面の平面図である。
【図２１】図１６に示す装置の右側分解立面図である。
【図２２】図１６に示す装置の正面の分解立面図である。
【図２３】図１６に示す装置の左側断面図である。
【図２４】第２のロッカー可動域の最後でのおよび全背屈可動域内の、立脚終期バネ補強角度における装置の向きを示す、図１７に示す装置の左側断面図である。
【図２５】本発明の別の実施形態による足関節ジョイントの左側部分断面図である。
【図２６】本発明の別の実施形態による足関節ジョイントの分解斜視図である。
【図２７】図２６の組み立てられた足関節ジョイントの右側面図である。
【図２８】図２６の組み立てられた足関節ジョイントの正面図である。
【図２９】図２６の組み立てられた足関節ジョイントの左側面図である。
【図３０】図２６の足関節ジョイントの下方バーのヘッド部品の右側の部分立面図である。
【図３１】図２６の組み立てられた足関節ジョイントの右側部分横断立面図である。
【図３２】図２６の組み立てられた足関節ジョイントの上面の平面図である。
【図３３】図３２の上面の平面図に示されている、中立の矢状脛側シャンク角度の目盛の拡大図である。
【図３４】本発明による装置の特定の代表的な底屈トルク応答曲線および特定の代表的な背屈トルク応答曲線を示すグラフである。
【図３５】本発明による装置の代表的な底屈および背屈トルク応答曲線に対する、いくつかの調整および構成部品の置き換えの効果を示すグラフである。
【図３６】本発明の別の実施形態による足関節ジョイント装置の斜視図である。
【図３７】図３６に示す装置の上面の平面図である。
【図３８】図３６に示す装置の右側面図である。
【図３９】図３６に示す装置の正面図である。
【図４０】本発明の別の実施形態によるジョイント装置の先端を切り取った斜視図である。
【図４１】図４０に示す装置の上面の平面図である。
【図４２】図４０に示す装置の右側面図である。
【図４３】図４０に示す装置の正面図である。
【図４４Ａ】図４０に示す装置の部分的な右側横断立面図である。
【図４４Ｂ】本発明の別の実施形態による図４０に示す装置の変形例の部分的な右側横断立面図である。
【図４５】本発明の別の実施形態によるジョイント装置の正面図である。
【図４６】図４５に示す装置の部分的な右側横断立面図である。
【図４７】ジョイント装置の旋回された向きを示す、図４６におけるような部分的な右側横断立面図である。
【図４８】ジョイント装置の別の旋回された向きを示す、図４６におけるような部分的な右側横断立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
発明の詳細な説明
本開示は、本発明の一態様による装具位置合わせ装置、および本発明の別の態様による、装具位置合わせ装置が任意選択的に組み込まれ得るかまたは使用され得る装具用ジョイント装置に関する。実施形態は、下記で詳細に説明する本発明のこれらのおよび他の態様を示す。
【００５０】
装具用ジョイント位置合わせ装置および方法
添付図面を参照して、装具用ジョイント位置合わせ装置（または「位置合わせ装置」）の図示の実施形態について、ここで詳細に説明する。図示の位置合わせ装置は、所望の相対的な角度の向きへのジョイント装置の第１および第２のジョイント部材の調整、およびその所望の相対的な角度の向きへの２つのジョイント部材のロックを容易にするように構成されている。相対的な角度の向きは、装具用ジョイント位置合わせ装置が展開される装具用ジョイント装置によって支持される装用者の肢部の固定または中立角度の向きに対応し得る。例えば、本発明による静的装具用ジョイント装置では、第１および第２のジョイント部材は、装用者のそれぞれ第１および第２の肢部に直接取り付けられる（すなわち、可動リンク機構が介在しない）ように構成され得るため、ジョイント装置は、本質的に、装置の固定角度に対応する角度の向きから離れる装用者の肢部のどんな相対運動も防止する。本発明による静的ジョイント装置は、例えば、図１〜５に示し、下記でより詳細に説明する装具用ジョイント位置合わせ装置１０の第１および第２のジョイント部材１２および１４に好適な肢取付構造（図示せず）を取り付けることによって、形成され得る。他方では、本発明はまた、可動リンク機構を含む動的ジョイント装置を含み、その可動リンク機構は、装用者の第１の肢部と位置合わせ装置の対応する第１のジョイント部材との間で接続される一方で、位置合わせ装置の第２のジョイント部材は、装用者の対応する第２の肢部に直接取り付けられるように構成されるため、位置合わせ装置がロックされているときでも、装用者の第１および第２の肢部の相対的な関節接合（relative articulation）を可能にする。可動リンク機構は、装用者の第１の肢部を装用者の第２の肢部に対して所望の中立角度に偏倚するように構成されてもよく、中立角度は、位置合わせ装置の角度の向きの調整およびロックによって設定されるように構成される。そのような動的ジョイント装置の図示の例は、図６Ａ〜３３に示す足関節装具用ジョイント装置５２、１１６、１３７、および１６２を含む。
【００５１】
図１〜４を参照すると、装具用ジョイント位置合わせ装置１０が示されている。装置１０は、好適な取付構造（図示せず）を介して装用者の第１の肢部に取り付けるための第１のジョイント部材１２を含み、その取付構造は、第１のジョイント部材に形成された取付構造取付穴１５を使用して第１のジョイント部材１２に接続してもよく、第２のジョイント部材１４に旋回式に接続され、第２のジョイント部材は、同様に、第２のジョイント部材１４を装用者の第２の肢部に取り付けるための好適な取付構造（図示せず）に接続するための取付構造取付穴１７を含む。第１のジョイント部材１２は、ジョイント部材１２、１４のそれぞれのピボット貫通孔１９、２０を通って延在するピボットネジ１６およびピボットブッシング１８によって、第２のジョイント部材１４に結合される。カムブッシング２２が、第１のジョイント部材１２のカムブッシング保持カラー２４内に回転可能に保持される。カムブッシング保持カラー２４は、カムブッシング２２の半径方向外側に向く全体的に環状の被保持面２８と位置合わせするように構成された、半径方向内側に向く全体的に環状のカムブッシング保持面２６を含む。第２のジョイント部材１４は、カムブッシング２２の偏心カムピン３２を保持するように構成された長尺状カムスロット３０を含む一方で、カムピン用ネジ３３は、カムピン３２に螺合して、カムピン３２をカムスロット３０におよびカムブッシング２２を保持カラー２４に保持する。このようにして、第２のジョイント部材１４が第１のジョイント部材１２に対して回転されると、カムスロット３０は、ジョイント部材１４に対するカムピン３２の平行移動運動を誘導する。
【００５２】
カムブッシング保持カラー２４が弛緩状態にあるとき、カムブッシング保持面２６は、カムブッシング２２の被保持面２８に定位接触圧力を比較的ほとんど伝えないか全く伝えず、カムブッシング２２が第１のジョイント部材１２に対して比較的自由に回転できるようにして、位置合わせ装置１０を所望の角度の向きへ調整する。位置合わせ装置１０は、さらに、カムブッシング被保持面２８に対してカムブッシング保持面２６からの接触圧力をもたらす（または増大させる）ために位置合わせロッキング機構３４を含む。
【００５３】
位置合わせロッキング機構３４は、保持カラー２４と、カラー２４の半径方向延長部である第１および第２のカラークランプアーム３６および３８と、位置合わせ締付ボルト４０と、クランプアーム３６および３８を一緒にするようにナット４２が締め付けられるときにカラー２４を締め付け、それにより、カムブッシング保持面２６の対応する第１および第２の部分３９および４１を互いに接近させる働きをする位置合わせロックナット４２とを含む。第１および第２のカムブッシング保持面部分３９および４１を互いに接近させる相対運動は、クランプアーム３６および３８の反対側のカラー２４の内部に形成された切り欠き部４３によって容易にされ、断面係数を低下させ、それゆえ切り欠き部４３に近接したカラー２４の曲げに対する抵抗を低下させる。さらに、位置合わせ締付ボルト４０および位置合わせロックナット４２は、カムブッシング保持面２６から半径方向外向きにオフセットされて、カムブッシング２２を摩擦式にロックするのを支援するためのてこの作用をもたらす。このようにして、位置合わせロッキング機構３４は、カムブッシング２２を十分にしっかりとロックするように構成されて、通常の使用時に、装具用ジョイント位置合わせ装置１０を含むジョイント装置によって支持されている治療的に望まれる角度位置から、装用者の肢部が無理して動かそうとすることから生じるような所望の固定または中立角度位置からの回転に抵抗するようにする。位置合わせ装置１０では、位置合わせ締付ボルト４０は、スロット４４の端部表面４６と位置合わせロックナット４２の端面４８との間にクランプアーム３６および３８を受け入れて保持するために、クランプアーム３６および３８の厚さｔのサイズにされた幅ｗを有するスロット４４を含むスロット付きボルトとして示されている。図６Ｂ〜３４を参照して下記のセクションで説明する動的ジョイント装置におけるような、他の実施形態では、代わりに、ボルトがクランプアームを受け入れるのではなく、ボルトを受け入れるのに好適な穴を含むクランプアームを備える、中実シリンダー状シャフトを有するボルトが、用いられ得る。
【００５４】
位置合わせ装置１０の使用方法によれば、ヒト使用者（装置１０の装用者または療法士など）が、ロックナット４２を緩めて、第１のジョイント部材１２に対するカムブッシング２２の回転、および偏心カムピン３２の周回を可能にし、ジョイント部材１２および１４を手動で掴み、それらを、カムブッシング２２が回転するときおよびカムピン３２がカムブッシング２２の軸の周りで周回して、カムスロット３０内で摺動するときに、所望の位置合わせ角度に調整する。ひとたびジョイント部材１２および１４が所望の位置合わせ角度に達したら、ヒト使用者はナット４２を締めてカムブッシング２２の回転を防止し、それにより、ジョイント部材１２および１４を所望の位置合わせ角度にロックする。
【００５５】
段階的抵抗装具用ジョイント装置および方法
添付図面に示す特徴および実施形態を参照して、本発明による生体力学的欠陥を治療するための装具用ジョイント装置および治療法および適応法について、ここで説明する。このセクションで説明するような装具用ジョイント装置は、前記運動の別個のフェーズに適用される、ジョイント本体に対する第１のジョイント部材の角度運動に対する段階的な抵抗を提供する。図示の実施形態では、これらの装具用ジョイント装置は、また、ジョイント本体に対して第２のジョイント部材（すなわち、上部バー）の固定位置合わせ角度を調整するために装具用ジョイント位置合わせ装置を組み込むように示される。これらの装具用ジョイント位置合わせ装置は、先の段落で説明した本発明の態様の実施形態である。あるいは、第１のジョイント部材とジョイント本体との間の固定位置合わせ角度を調整する他の手段は、本発明の装具用ジョイント位置合わせ装置の態様の範囲内であるかまたは範囲外であるかに関わらず、本発明の段階的抵抗装具用ジョイント装置の態様によるジョイント装置と、好都合にも一緒に用いられ得る。さらに、段階的な抵抗式の装具用ジョイント装置および方法のいくつかの利益および利点は、第２のジョイント部材がジョイント本体と一体的であるか、またはそうでなければジョイント本体に対して角度的に調整可能ではない、代替的な装置内に保持される。
【００５６】
図示の装置および方法は、装用者のフットスラップを制限する力を生じるが、踵接地後に足を前方に回転させて母趾球を接地させる際に装用者に膝を過度に曲げさせる−底屈の低下を補償するために−ほどは硬くない、ＰＦ−抵抗バネによって、底屈（「ＰＦ」）抵抗をもたらす。背屈（「ＤＦ」）抵抗が、同様に、ＤＦ−抵抗バネによってもたらされる。図示の実施形態では、ＰＦ−抵抗およびＤＦ−抵抗バネは、線形圧縮バネである。しかしながら、本発明は、直線的に撓むかまたは圧縮するバネ、またはついでに言えば固体状態のバネを使用する装置に限定されない。本発明の範囲内の抵抗素子のより一般的な議論は、後述に含まれる。
【００５７】
図示の装置および方法は、立脚中期（mid-stance）から立脚後期（late-stance）の背屈抵抗において、膝伸筋不全の装用者の立脚制御を改善するためのステップアップを提供する。背屈と膝伸展との間の関係は以下の通りである：足で立つとき、足の背屈は、下腿を前方に旋回させることを伴う。それに応じて、膝は、立っている足の上で体の重心を保つために屈曲する傾向がある。それゆえ、立脚後期において足を背屈させるほど、安定性を維持するために膝はより屈曲する必要がある。次に、膝がより屈曲するほど、体重を支えるために、膝伸筋をより機能させる必要がある。従って、最大背屈を制限することによって、膝伸筋に対する最も重いトルク荷重を低下させ得る。同様に、重い膝伸筋の荷重の突然の発生は、立脚後期における足関節背屈の速度を減速することによって、予防され得る。それゆえ、本発明によれば、装用者の実際の最大背屈および／または最大背屈が到達する速度は、装用者の歩行の「立脚終期（terminal stance）」状態または位置に対応する背屈角度が最大背屈の角度に到達するときの、背屈に対する抵抗を増加させることによって、制限される。抵抗の増加は、好ましくは、急激な段階的増加であり、立脚終期に対応する背屈角度の近くの所望の背屈角度で発生する。
【００５８】
抵抗の段階的増加は、図示の実施形態におけるように、立脚終期バネ補強角度（recruitment angle）における、第２のより硬い立脚終期のＤＦ−抵抗バネを「補強する（recruiting）」ことによって、生じ得る。あるいは、初期（または「第２のロッカー（rocker）」）のＤＦ−抵抗バネおよび立脚終期のＤＦ−抵抗バネは、図６Ｂに概略的に示す複合または段付きのＤＦ−抵抗バネ５０などの、同じバネとし得る。バネ５０は、初期範囲の撓みＲＯＭ１にわたって低い第１のバネ定数を示し、およびそれに続く範囲の撓みＲＯＭ２にわたって高い第２のバネ定数に急激に移行する。バネ定数の移行は、幅の増加として概略的に示すが、バネ５０は、必ずしも、その長さのある程度のより硬い部分にわたって、物理的に幅広であるわけではない。その代わりに、例えば、異なる圧縮率の異なる圧縮性材料の２つのブロックが接合されているか、またはほぼ同じ幅の２つの接合セクションの他の何らかの組み合わせである、ある点でより重いゲージまたはより硬い材料に移行するコイルバネとしてもよく、抵抗のステップアップは、連続するコイル間の間隙が閉じるまで圧縮されたコイルバネなど、有効最大限度に圧縮されているセクションのうちの１つによってもたらされる。あるいは、バネ５０の構造は、本質的に、その全長に沿って一様としてもよく、抵抗のステップアップ（ポンド／インチなどの力／距離の単位で表されるバネ定数など）は、１つの圧縮モードの限界まで圧縮されているバネ全体によってもたらされ、および縦方向の間隙または空隙が閉じられているときなどに別のモードがバネのふるまいを支配し始め、および固体材料が、例えば縦方向に圧縮し、横方向に拡張することによって、変形し始める。単一の複合または段付きのバネまたは２つの別個のＤＦ−抵抗バネが、初期および立脚終期のバネとして用いられるかどうかに関わらず、「補強角度」という用語は、あるバネまたはある変形もしくは撓みのモードが、支配的なバネまたは支配的なモードになる角度を指すことを理解されたい。例えば、より硬い（バネ定数が高い）バネ／モードおよびより軟らかい（バネ定数が低い）バネ／モードが同時に直列に係合される角度、または軟らかいバネ／モードのみが係合される角度は、本明細書では、より軟らかいバネの補強角度と呼ぶ。他方では、２つのバネ／モードが並列に係合される角度、またはより硬いバネ／モードのみが係合される角度は、より硬いバネ／モードの補強角度と呼ぶ。それゆえ、初期のＤＦ−抵抗バネおよび立脚終期のＤＦ−抵抗バネの双方の機能を果たす複合または段付きのバネ５０の場合、「初期のＤＦ−抵抗バネ補強角度」は、バネ５０が圧縮され始める角度を指し、および「立脚終期バネ補強角度」は、より軟らかいモードの撓みが本質的に動作を終えて、より硬いモードの撓みが急激に支配的になる角度を指す。
【００５９】
能動的底屈域にわたる底屈に対する抵抗を、および能動的背屈域にわたって抵抗の２つの別個のフェーズをもたらすことに加えて、本発明による装置は、いくつかのパラメータを独立して調整できるようにする。これらは、背屈および底屈抵抗予荷重、矢状方向の位置合わせから可能にされた背屈可動域、矢状方向の位置合わせから可能にされた底屈可動域、ならびに足取付部材の中立位置（足取付部材はここからいずれの方向にも偏倚されない）における下腿の取付部材（「脛側シャンク」とも称す下腿副子、または下腿副子／脛側シャンクが挿入され得、および下腿副子／脛側シャンクと一緒に動くソケットもしくは他の構造など）と、足取付部材（取付部材の一方または他方は、一般に足取付部材であり、一般に鐙部品を含む）との間の矢状面における角度を含む。
【００６０】
下腿取付部材は装用者の下腿に取り付けられ、および足取付部材は装用者の足に取り付けられるため、副子取付具と鐙との間の角度は、矢状面において、装用者の下腿と足との間に、中立または平衡な足関節位置合わせ角度を規定する。下記で説明する実施形態では、この角度は、装置の構造を参照して「脛側シャンク角度」と称する。中立矢状脛側シャンク角度は、装置の「（平衡／中立）足関節位置合わせ角度」または単に「位置合わせ角度」と同じ角度であると理解される。中立矢状脛側シャンク角度は、足取付部材が中立位置にあり、装用者の足が水平である（足っている（planted））ときに上部バーがその垂直の向きから変位される角度である。中立矢状脛側シャンク角度の測定および調整を容易にするために、図示の実施形態におけるように、足取付部材の中立位置に対するジョイント本体の向きが装置へのいずれの調整によっても変化しないことを条件として、上部バーの垂直の向きは、ジョイント本体上の垂直線または切り欠き部で印され得る。
【００６１】
本発明の範囲は、装用者の下腿に取り付けられた参照構造がバーまたはシャンクである装置に限定されない。同様に、任意の好適な脚保持構造が装用者の下腿に直接固定され、下腿取付部材に接続され得る。本発明による足関節ジョイント装置は、一般に、金属、および限定されるものではないが、革、ポリマー、充填ポリマー、および複合材料を含む他の材料を使用して製作された、限定されるものではないが、短下肢装具（「ＡＦＯ」）、長下肢装具（「ＫＡＦＯ」）、および骨盤帯付き長下肢装具（「ＨＫＡＦＯ」）を含む足関節ジョイントに対して支配力を行使する、体に装着されたセグメントで構成されたいずれの装具で使用するのにも好適である。さらに、いずれの図示の実施形態にも示さないが、装置は、その代わりに、上部／脚取付部材が、装用者の足の屈曲によってジョイント本体に対して抵抗トルク荷重下で旋回する部材である一方、下部／足取付部材は、ジョイント本体に対して選択した角度に、調整可能にロックされる部材であるように、逆にされてもよい。
【００６２】
第１の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
本発明による足関節装具用ジョイント装置の図示の第１の実施形態は、図６Ａ〜１５Ｂに足関節ジョイント装置５２として示され、および代替的な実施形態は、図１６〜２４に足関節ジョイント装置１１６として示される。図６Ａ〜１５Ｂを参照して説明すると、足関節ジョイント装置５２は、定位接触鐙ヘッド５６と、下腿副子取付具バーまたは脛側シャンクの機能を果たし得る上部バー５８とに旋回式に接続された、ジョイント本体５４を含む。一般に、足装具、または装用者の足の底屈および背屈と共に旋回するように下方バーを拘束する他の同様の構造に取り付け可能な下方バー５９（一般に「鐙」とも呼ばれる）の上端に形成された鐙ヘッド５６は、図８に示す鐙ブッシング６２に接続される鐙ブッシングネジ（bushing screw）６０によってジョイント本体５４に旋回式に装着される。同様に、上部バー５８は、上部バー枢動ピン６４に旋回式に装着される。便宜上、本明細書では、「能動的／相対ＰＦ／ＤＦ  ＲＯＭ」または「能動的／相対ＰＦ／ＤＦ角度」という用語は、ＰＦまたはＤＦ方向における、中立矢状位置合わせ角度に対する、足に取り付けられた構成部品（鐙ヘッド５６など）の角度的な可動域または角度を意味する。さらに、「絶対ＰＦ／ＤＦ  ＲＯＭ」および「絶対ＰＦ／ＤＦ角度」は、ＰＦまたはＤＦ方向において、−一般に装用者の脚に取り付けられ、それゆえその角度位置に対して絶対参照をもたらす−上部バー５８に対する鐙ヘッド５６の角度的な可動域または角度を指すために使用される。さらに、「第２のロッカーＲＯＭ」は、中立矢状位置合わせ角度から、立脚終期バネの補強角度までの背屈における可動域を指し、これは、一般的に、立脚終期バネ補強角度からのさらなる背屈運動に対してトルク応答のステップアップをもたらす。「第２のロッカーＲＯＭ」は、装置によって可能にされた全背屈可動域と混同されない。実際、ステンレス鋼または他の全体的に非圧縮性材料の固体片で形成され得るものなどの、背屈に対する「ハードストップ（hard stop）」は、本発明によれば、一般に必須ではない。なぜなら、立脚終期バネが、一般に、立脚終期に到達するとき、立脚終期バネを十分に圧縮させることなく、装用者の歩行によって生じる大きさの背屈トルクに抵抗できるような非常に頑強な（stiff）トルク応答をもたらすように設計されるためである。それゆえ、能動的ＤＦ  ＲＯＭ全体は、第３のロッカー／立脚終期に装用者によって加えられる背屈トルクの量に依存して、装用者毎に著しく異なり得る。
【００６３】
脛側シャンク角度調整カムブッシング６８とかみ合う脛側シャンク角度調整カム６６が、ジョイント本体５４内に装着されて、上部バー５８が脛側シャンク角度の可能にされた調整可能な範囲内でジョイント本体５４に対して回転されるときに、ジョイント本体５４に対して回転するようにする。上部バーポケットキャップ６９は、上部バー枢動ピン６４用のブッシング、および脛側シャンク角度調整カムブッシング６８用の座部の機能を果たす。任意選択的に、脛側シャンク角度調整カム６６の可視的脛側シャンク角度表示特徴７０は、ジョイント本体５４の目盛７２と協働して、現在の脛側シャンク角度を表示する。さらに、脛側シャンク角度調整カム６６およびブッシング６８は、脛側シャンク角度ロック用カラー７６のクランプアーム７４にクランプ力を加えるように脛側シャンク角度締付ボルト７３を締めることによって、上部バー５８の角度位置をロックするのを容易にする働きをする。この配置構成は、矢状面（「矢状方向位置合わせ角度」）におけるジョイント本体５４に対する上部バー５８の角度が、背屈および底屈トルク応答と無関係におよび相対的なＰＦおよびＤＦの可動域（ＲＯＭ）と無関係に、適所に調整およびロックされ得る１つの方法を示す。好都合にも、ジョイント装置５２の脛側シャンク角度は、所与の相対的なＰＦまたはＤＦ角度においてジョイント装置５２によってもたらされる支持または支援を対応して変化させることなく、装用者特有の状態に対処する（例えば、適応する、治療する／矯正する、またはいくつかの組み合わせ）ように調整され得る。
【００６４】
図１２の分解図および図１５Ａの横断立面図に最もよく示すように、足関節ジョイント装置５２は、ＰＦ−抵抗アセンブリ７８およびＤＦ−抵抗アセンブリ８０を含む。ＡＦＯまたはＫＡＦＯの一部としてジョイント装置５２を使用している最中、ＰＦ−抵抗アセンブリ７８は、全底屈可動域に対応するヒトの歩行中の歩容の踵接地と立脚中期との間の「第１のロッカー期」において発生する、（脛側シャンク角度に対する）装用者の足の底屈に対する抵抗をもたらす。同様に、ＤＦ−抵抗アセンブリ８０は、立脚中期と立脚終期との間のヒトの歩行中の歩容の「第２のロッカー期」（第１の背屈可動域に対応する）、および一般に装用者の踵が地面から持ち上げられる直前までの、装用者の足が最大限に背屈されるヒトの歩行中の歩容の「第３のロッカー期」／「立脚終期」（第２の背屈可動域に対応する）における、背屈に対する抵抗をもたらす。
【００６５】
底屈抵抗および可動域
ＰＦ−抵抗アセンブリ７８は、ＰＦ−抵抗カム面８２と、底屈におけるＰＦ−抵抗カム面８２との定位接触によって係合される、ジョイント本体５４に形成されたＰＦ−抵抗チャンネル８３内に摺動式に収納されたＰＦ−抵抗フォロアピン８４とを含む。フォロアピン８４は、チャンネル８３の全体的に上向きの環状底面８１（図１５Ａに示す）に対して当接するかまたは「最も低い位置にある」下部環状端面７９（図１５Ａに示す）を備えるカラー８５を含んで、図１４および図１５Ａに示すようにピン８４の下部停止定位置をもたらす。さらに、アセンブリ７８は、第１のロッカー／ＰＦ−抵抗バネ８８を通して挿入されたＰＦ可動域（「ＲＯＭ」）リミッタピン８６；ＰＦ−抵抗バネ８８の上側にわたって摺動する脛側シャンク角度締付ボルト７３；および締付ボルト７３に螺入されたＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０を含む。
【００６６】
ＰＦ−抵抗チャンネル底面８１は、ピン８４の下向きの偏位運動を制限するため、ピン８４は、図１４に示す下方バー５９の平衡角度において、ＰＦ−抵抗偏倚力をＰＦ−抵抗カム面８２に伝達するのをやめ、およびカム面８２は、背屈方向において平衡角度から旋回されると、ピン８４との接触を失う。本明細書で示す実施形態を通して、収納されているチャンネル内でのまたはそこからの偏位運動が制限されるピン支承または球軸受の同様の配置構成を用いて、能動的ＰＦ−抵抗角度可動域外にあるときにはＰＦ−抵抗トルク（予荷重および可変の双方）から、および能動的ＤＦ−抵抗角度可動域外にあるときにはＤＦ−抵抗トルク（予荷重および可変の双方）から、下方バーを隔離する。さらに、図示の実施形態では、構成部品は、それぞれＤＦ−抵抗およびＰＦ−抵抗の能動的可動域が重なり合うことができないようなサイズにされ、形状にされ、およびそのように配置される。なぜなら、ＰＦ−抵抗カムフォロア部材は、下方バー／鐙のＤＦ−抵抗カム面がＤＦ−抵抗カムフォロア部材を変位させ始める直前の、そのチャンネル内で最も低い位置にあり、同様に、ＤＦ−抵抗カムフォロア部材は、下方バー／鐙のＰＦ−抵抗カム面がＰＦ−抵抗カムフォロア部材を変位させ始める直前の、そのチャンネル内の最も低い位置にあるためである。それゆえ、鐙は、その中立位置において両フォロア部材と面一接触しているが、同時に、一方の方向にまたは他方の方向に動き始めるまで、いずれかのカムフォロア部材によって伝えられた偏倚力からは隔離されている。好都合にも、これにより、ＰＦ−抵抗の調整に影響を及ぼすことなく、ＤＦ−抵抗の調整（予荷重またはＲＯＭなど）を行うことを可能にし、およびその逆も同様である一方で、同時に、能動的なＤＦ−抵抗範囲と能動的なＰＦ−抵抗範囲との間の接合部に全く遊びがないようにするため、装用者が立脚中期の安定性を得るのを支援する。特定の目的のためにまたは特定の個人の装用者のために、ある程度の遊びが望まれる場合には、これは、例えば、図示の実施形態のものと比較して、一方または双方のフォロア部材の突出部分を短くすることによって、または鐙のカム輪郭の一方または双方を後方に引っ込めることによって、達成され得る。最後に、それぞれの所望範囲外のＤＦ−およびＰＦ−抵抗力から下方バーを隔離することは、本発明の範囲から逸脱せずに、他の方法で達成され得ることに留意されたい。例えば、剛性の構成部品（すなわち、フォロア／力伝達部材）が介在する代わりに、バネ／抵抗素子の一部分は、下方バーの一部と接触し、下方バーの接触部分の方へのその動きで固定制限を受けるように構成され得る。さらに、予荷重が欠如している際、下方バー接触部品の変位での「固定ストップ」は、図示の実施形態におけるように当接固定面の形態をとる必要はなく、単に、ジョイント本体に固定された反対側の端部を有する圧縮バネの自由端部の、またはジョイント本体に取り付けられた反対側の端部を有する完全に弛緩した圧縮バネの端部に固定して取り付けられる剛体の、完全な弛緩位置にあってもよい。それゆえ、「固定停止」という用語は、固定面または他の形態の「停止部材」に対して当接することを含む配置構成だけでなく、そのような弛緩した自由端部の配置構成を含むと理解される。さらに、下方バーに接触するどんな構成部品の変位経路も、純粋な平行移動である必要はない；その代わりに、純粋に回転としてもよいし、または平行移動（translation）と回転の双方を含んでもよい。
【００６７】
ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０は、ＰＦ  ＲＯＭリミッタピン８６と止めネジ９０の選択した「定」位置との間の隙間として調整可能な底屈可動域を規定する働きをし、「定」は、回転によって調整可能であることによるという意味では、ＰＦ−抵抗バネ８８から伝達された直線力によって、本質的に不動である。底屈可動域を調整することに加え、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０はまた、ＰＦ  ＲＯＭリミッタピン８６およびバネ８８がＰＦ−抵抗フォロアピン８４とＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０との間に並行して配置されるとき、ＰＦ−抵抗バネ８８に加えられた予荷重を調整する働きをする。それゆえ、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０を前進させることによって、ＰＦ−抵抗バネ８８の予荷重を増加させ、およびジョイント本体５４に対する鐙ヘッド５６の底屈旋回可動域を狭める一方で、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０を引っ込めることによって、バネ８８の予荷重を減少させ、およびジョイント本体５４に対する鐙ヘッド５６の底屈旋回可動域を広くする。典型的な患者では、ＰＦ−抵抗バネ８８は、０ｉｎ−ｌｂ程度の少なさ、またはその能動的な範囲を通してバネによってもたらされ得るのと同じ程度のＰＦ−抵抗予荷重トルクをもたらすように調整され得る。その能動的な範囲の端ではおよび最大圧縮下で、運動制限ストップが、バネを迂回する最大抵抗トルクを加える。トルク範囲の追加的な柔軟性は、より硬いまたはより軟らかいバネを代わりにすることによって、もたらされ得、これは、単にキャップまたは調整／止めネジを回して外すことによって図示の実施形態のそれぞれにおいて可能にされる。
【００６８】
ジョイント装置５２は、本発明による底屈可動域を調整するいくつかの追加的な方法を可能にする。例えば、ＰＦ−抵抗アセンブリ７８のモジュラー設計は、好都合にも、より長いまたはより短いＰＦ  ＲＯＭリミッタピンをピン８６の代わりとすること（またはＰＦ  ＲＯＭリミッタピン８６がＰＦ−抵抗フォロアピン８４に永久的に接合されて、単一の部材を形成している場合、組み合わせられた部材の除去、およびピン８６に対応する、より長いまたはより短いＲＯＭリミッタ部分を有するものとの取り替え）を可能にし、ならびにＰＦ−抵抗バネ８８の内部のピン８６の上または下に積み重ねられたロッド様、ディスク様、またはワッシャ様のスペーサ（図示せず）などの複数のスペーサのうちのいずれかのスペーサの挿入または除去を可能にする。上述の調整のいずれかは、中立足関節角度に対して最大許容底屈角度の変更をもたらすであろう。さらに、ＰＦ−抵抗バネ８８と直列の１つ以上のワッシャ（図示せず）を追加または除去することは、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０の調整から生じるＰＦ−抵抗バネ８８の予荷重の変化を補償し得るため、ＰＦ−抵抗予荷重および中立足関節角度とは独立した、多段式の底屈可動域調整を提供する。最後に、図示の実施形態では、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０がＰＦ  ＲＯＭリミッタピン８６の上方端面から、カラー８５の上面８９と脛側シャンク角度締付ボルト７３の下方端部表面８７との間の距離ＰＦＲＯＭｍａｘよりも大きい距離ＰＦＲＯＭａｄｊへと引っ込められるときはいつでも、カラー８５は、固定最大底屈可動域において、フォールバック（fallback）またはデフォルトの底屈停止部材の機能を果たす脛側シャンク角度締付ボルト７３の下方端部表面８７に当接する。それゆえ、この実施形態では、カラー８５と下方端部表面８７との間の隙間は、底屈可動域の最大限度を設定する働きをし、これは、例えば、矢状脛側シャンク角度からの１４度以下の底屈運動を可能にし得る。
【００６９】
さらに、下記でより詳細に説明するように、絶対的な底屈可動域は、鐙ヘッド５６とジョイント本体５４との間の運動力学関係を変化させることなく、ジョイント本体５４に対して上部バー５８の脛側シャンク角度を変更することによって、すなわち、独立して平衡な足関節位置合わせ角度自体を調整することによって、調整され得る。このようにして平衡角度を変更することにより、絶対的なＰＦ  ＲＯＭ調整だけでなく、等しく反対方向の絶対的なＤＦ  ＲＯＭ調整ももたらすことに留意されたい。
【００７０】
鐙ヘッド５６からＰＦ−抵抗アセンブリ７８および足関節ジョイント本体５４を通って上部バー５８までの底屈力ＦＰＦのそれぞれ主および副ＰＦ荷重経路ＰＰＦ１、ＰＰＦ２を、図１５Ａに示す。図面に示す主荷重経路ＰＰＦ１を参照して説明すると、力ＦＰＦは、ＰＦ−抵抗フォロアピン８４へのＰＦ−抵抗カム面８２の定位接触によって加えられる。鐙ヘッド５６の輪郭の形状は、この定位接触の方向が本質的にＰＦ−抵抗バネ８８の軸と位置合わせされて、ジョイント本体５４とフォロアピン８４との間の半径方向力、およびこすれ合う接触力および曲げ力によって結果として生じる双方の摩耗を（および起こり得る構成部品の故障も）制限し、ならびにそのようなこすれ合う接触に関連付けられるいずれかの説明されていない摩擦抵抗を制限するように構成される。さらに、定位接触のそのような軸方向の位置合わせは、ＰＦ−抵抗バネ８８の端部拘束を強化し、そのサイクル寿命を長くし得る。その後、ＰＦ−抵抗フォロアピン８４に加えられた力は、ピン８４を通してＰＦ−抵抗バネ８８まで、ＰＦ−抵抗バネ８８を通してＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０まで、ＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０のネジ山を通して脛側シャンク角度締付ボルト７３の内側のネジ山まで、脛側シャンク角度締付ボルト７３の外側のネジ山を通して足関節ジョイント本体５４の内側のネジ山まで、および最終的には、足関節ジョイント本体５４を通して上部バー５８まで伝達される。鐙ヘッド５６が底屈においてその底屈可動域の最後まで回転されるまで、実質的に全ての力ＦＰＦが主荷重経路ＰＰＦ１を経由して伝達される。
【００７１】
しかしながら、ひとたびＰＦ−抵抗フォロアピン８４が、（図１５Ａに示すように）そのカラー８５が脛側シャンク角度締付ボルト７３に当接するように最大可動域ＰＦＲＯＭｍａｘを、またはＰＦ  ＲＯＭリミッタピン８６がＰＦ  ＲＯＭ止めネジ９０に当接するように調整可能な可動域ＰＦＲＯＭａｄｊを横断することによって「最も低い位置になる」と（図示しないが、代替的なジョイント装置の実施形態におけるＲＯＭリミッタピンを経由する類似の副荷重経路を説明するための図２４を参照）、いずれの過度の力も、副荷重経路ＰＰＦ２を経由してＰＦ−抵抗バネ８８を迂回し、それにより、本質的に、いずれのさらなる底屈も防止するハードストップをもたらす。
【００７２】
背屈抵抗および可動域
ＤＦ−抵抗アセンブリ８０は、ＤＦ−抵抗カム面９２と、鐙ヘッド５６が背屈方向において中立位置を越えて旋回されるときに、ＤＦ−抵抗カム面９２との定位接触によって係合されるＤＦ−抵抗フォロアピン９４とを含む。図１４、図１５Ａおよび図１５Ｂを参照すると、ジョイント本体５４に形成されたＤＦ−抵抗チャンネルからのＤＦ−抵抗フォロアピン９４の狭小下方部分の下向きの偏位運動の範囲は、ＰＦ−抵抗フォロアピン８４に関してより詳細に上記で説明したのと同様の方法で、チャンネルの底面に当接するフォロアピン９４の環状のフランジ部分によって制限されることが容易に理解される。さらに、ＤＦ−抵抗アセンブリ８０は、立脚終期（「ＴＳ」）ＤＦ−抵抗バネ９６（略して「立脚終期バネ」とも呼ばれ得る）；第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８；およびＤＦ−抵抗バネ９６および９８と、ＤＦ−抵抗キャップ１０４の上端にある孔１０３とを通って延在するＤＦ−抵抗バネガイドピン１００を含み；キャップ１０４はジョイント本体５４に螺入されている。ワッシャ１０６をＤＦ−抵抗バネ９６と９８との間のスペーサ／結合要素として示す。
【００７３】
ＤＦ−抵抗アセンブリ８０の構成部品を通るそれぞれ主および副荷重経路は、図１５Ｂに最もよく示す。図面に示す主荷重経路ＰＤＦ１を参照して説明すると、力ＦＤＦは、ＤＦ−抵抗フォロアピン９４へのＤＦ−抵抗カム面９２の定位接触によって加えられ、ピン９４を通ってＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６まで、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６を通って第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８まで、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８を通ってＤＦ−抵抗キャップ１０４まで、ＤＦ−抵抗キャップ１０４のネジ山を通って足関節ジョイント本体５４のネジ山まで、および最終的には、ジョイント本体５４を通って上部バー５８まで伝達される。鐙ヘッド５６が背屈においてその第２のロッカー可動域の最後まで回転されるまで、実質的に全ての力ＦＤＦが、主荷重経路ＰＤＦ１を経由して伝達される。しかしながら、ひとたびＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６が第２のロッカーＲＯＭ隙間２ＲＲＯＭ（図１４に示す）を横断して、ワッシャ１０６がＤＦ−抵抗キャップ１０４の環状の下方端面１０７に当接するようにすると、いずれの過剰な力も、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８を迂回し、その代わりに、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６からＤＦ−抵抗キャップ１０４に直接導く副荷重経路ＰＤＦ２を経由して伝達される。
【００７４】
ＰＦ−抵抗アセンブリ７８と類似して、足関節ジョイント本体５４にあるネジ穴１０２に対してＤＦ−抵抗キャップ１０４を前進させ（下げ）たり、引き出し（持ち上げ）たりすることによって、ＤＦ−抵抗アセンブリ８０は、第２のロッカー可動域の調整および第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８の予荷重を可能にする。特に、ＤＦ−抵抗キャップ１０４を前進させることによって、第２のロッカー予荷重を増加させ、第２のロッカーＲＯＭを減少させる一方、ＤＦ−抵抗キャップ１０４を引き出すことによって、第２のロッカー予荷重を減少させ、第２のロッカーＲＯＭを増加させる。好ましい一実施形態では、約１７°までの能動的な全ＤＦ可動域に対して、約１０°までの能動的な第２のロッカー可動域および約７°までの能動的な立脚終期可動域が可能にされる。第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８は、０ｉｎ−ｌｂほどの少なさの予荷重トルク、および所望量まで提供するように、調整され得、これは、装用者の体重および体力（strength）および他の臨床的因子に依存し得る。
【００７５】
ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６は、一般に、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ９８のトルクの約１０倍程度を、または所望の場合にはそれを上回って提供する必要がある。それゆえ、ジョイント装置５２の装用者は、装用者の踵が地面から持ち上がる直前の、立脚終期につながる背屈の最上限の範囲において、背屈に対する支持的な抵抗が、それが最も必要とされるときに劇的に増加したと感じるであろう。
【００７６】
ポリウレタン製ブッシングは、装用者の脚または足関節に当たるほど大きな直径を必要とせずに（またはそうでなければ、装置を装用するのを面倒にする）、抵抗の実質的なステップアップをもたらすことができる、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ９６の機能を果たすためのコンパクトで経済的に有利な候補である。ポリウレタン製バネに関する重大な検討事項は、１秒当たり約１〜２回の必要な背屈サイクルの頻度で、ポリウレタン製バネに作用する圧縮比は、事前設定されたまたはゆっくりした跳ね返り／応答を回避するために、約１５％未満である必要があるということである。ポリウレタン製バネも比較的大きいが、同等なコイルバネほど大きくはない。
【００７７】
文献からのＣＶＡ（脳血管障害）後の装具管理に関する代表値を使用する、必要な背屈抵抗トルクの分析は、入れ子になった圧縮コイルバネでも、立脚後期における膝の屈曲を管理するために必要なトルクを送達するために、過度に大きい必要があるかもしれないことを提案している。機械加工バネ（machined spring）が、ポリウレタン製バネに対する機能的に好適な代替例にふさわしいが、非常に高価とし得る。ガスバネも好適な代替的な抵抗素子とし得る。
【００７８】
中立矢状脛側シャンク角度調整
図７、図８および図１５Ａに最もよく示す、矢状面において上部バー５８の角度を調整するための脛側シャンク角度調整アセンブリ１０８について、ここで詳細に説明する。上述の通り、脛側シャンク角度調整アセンブリ１０８は、上述の上部バー５８と、上部バー枢動ピン６４と、脛側シャンク角度調整カム６６と、脛側シャンク角度調整カムブッシング６８と、脛側シャンク角度締付ボルト７３が締め付けられてクランプアーム７４にクランプ力を加えるときに、脛側シャンク角度調整カム６６を適所に摩擦式にロックする脛側シャンク角度ロック用カラー７６とを含む。図７、図８および図１５Ａを参照して説明すると、脛側シャンク角度調整カム６６は、カム６６の中心軸からオフセットした半径方向距離に固定される偏心脛側シャンク角度調整カムピン１１０を含み、カム６６がカラー７６内の適所で回転するときに前記中心軸の周りで回転するようにする。さらに、カムピン１１０は、上部バー５８にある長尺状カムスロット１１２を通って延在する。
【００７９】
上部バー枢動ピン６４は、脛側シャンク角度調整カム６６の下方に配置され、および上部バー５８が、実質的に下方バー５９と位置合わせされる１２時の脛側シャンク角度調整位置にあるとき、カムピン１１０も、スロット１１２内のその最高点において、カム６６の軸に対して１２時の位置に配置され、およびカム６６の軸および上部バー枢動ピン６４と垂直に位置合わせされる。この位置から、脛側シャンク角度調整カム６６の回転によって、上部バー５８の回転を垂直脛側シャンク角度位置から離れるように最初は簡単に動かしおよび増幅させる一方で、上部バー５８が垂直位置から遠くに回転されるほど、回転の増幅は減少し、動きに対する抵抗が増加する。この増幅の変化を反映させるために、目盛７２の等しく離間した線間のステップ間隔は、シャンク角度調整の極値の方へ適切に減少する。あるいは、等しいステップ間隔を示す、隣接する目盛線間の間隔は、極値の方へ向かって増加し得る。
【００８０】
カムピン１１０が１２時の位置からより遠くに変位されるときに、カム６６の回転に対する抵抗が増大することに起因して、足関節ジョイント本体５４を片方の手でおよび上部バー５８を他方の手で把持している装用者または療法士は、工具を使用せずに、上部バー５８を、垂直方向の位置合わせから離れるように簡単に旋回させることができるが、工具（特殊なレンチなど）は、カム６６のボルトヘッド１１４を掴んで底屈および背屈のより大きな角度へおよびそこから回転させるために、望まれ得るまたは必要とされ得る。他方では、平衡角度調整の極値に到達するカム６６の回転に対する抵抗の増加は、好都合にも、矢状面での傾斜角度において上部バー５８を保持するのを助ける。回転に対する抵抗の増加は、例えば、垂直方向の位置合わせから反対方向に装用者の足関節が屈曲する傾向を矯正するために、および／または足を、垂直方向の位置合わせの方へ反対方向に駆りたてる傾向がある装用者の筋肉を鍛えるかまたは強化するために、傾斜した脛側シャンク角度が望まれるときに、特に有益である。いずれの場合も、装置は、上部バー５８を垂直方向の位置合わせの方へ戻るように駆りたてる傾向がある装用者が休息しているときでも、装用者の足の屈曲からのまたは前記反対方向に屈曲しようとすることからのほぼ一定の応力下にあるとし得、およびカム６６の回転に対する抵抗の増大は、上部バー５８が少し動くのを防止するのを助ける。
【００８１】
一実施形態では、脛側シャンク角度調整アセンブリ１０８は、下方バー５９に対する上部バー５８の垂直位置に関して、約＋１５°までの背屈角度θ１へ、または約−１５°までの底屈角度θ２への上部バー５８の調整を可能にする（図１４に示す）。この範囲は、約１０°の背屈および−２０°の底屈の機能的範囲である典型的な生体力学的な変動だけでなく、臨床医が、アライメント不良（malaligned）の足関節姿勢を矯正する、拘縮（背屈または底屈のいずれかにおける）を補償する、または能動的または静的な累進部品としてジョイント装置５２（または本発明による任意の他のジョイント装置）を使用することにより関節の拘縮を治療するなどの臨床目的のために、調整を非対称的にオフセットさせたいかもしれないという可能性も考慮している。
【００８２】
第２の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
図１６〜２４を参照すると、別の足関節ジョイント装置１１６が示されている。上述のジョイント装置５２と同様に、ジョイント装置１１６は、ジョイント本体１１７と、ＰＦ−抵抗カム面１２１およびＤＦ−抵抗カム面１２３を含む、旋回式に装着された鐙ヘッド１１９と、下腿副子マウントとして使用するように全体的に構成された上部バー１２５と、鐙ヘッド１１９と一体的に形成され、そこから下方に延在する下方バー１２７とを含み、下方バー１２７は、足装具（図示せず）に取り付けるように構成されているか、またはそうでなければ、装用者の双方向の足の屈曲に従って旋回するように拘束されている。上部バー枢動ピン６４’、下方バー／鐙ブッシングネジ６０’、および下方バー／鐙ブッシング６２’は、ジョイント装置５２の対応する構成部品と類似して機能する。
【００８３】
底屈抵抗および可動域
ジョイント装置１１６は、ジョイント装置５２と実質的に同じＰＦ−抵抗アセンブリ７８を含み、図６Ａ〜１５Ｂのように符号を付された同様の構成部品を備える。
【００８４】
背屈抵抗および可動域
他方では、ジョイント装置１１６のＤＦ−抵抗アセンブリ１２９は、装置５２のアセンブリ８０とは構造および機能が幾分異なる。最も著しくは、ＤＦ−抵抗アセンブリ１２９は、第２のロッカー予荷重とは無関係に背屈可動域を調整するための機構を提供する。特に、第２のロッカーＲＯＭ止めネジ１１８は、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネハット（spring hat）１２２に対して、第２のロッカーＲＯＭリミッタピン１２０の可動域に対するハードストップを提供する。止めネジ１１８および第２のロッカーＲＯＭリミッタピン１２０は、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１２４の内部に干渉せずに嵌るため、第２のロッカー可動域は、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１２４の予荷重に影響を及ぼすことなく、止めネジ１１８を回すという単一のステップで調整可能である。
【００８５】
装置１１６のＤＦ−抵抗アセンブリ１２９の構成部品を通るそれぞれ主および副荷重経路を、図２４に最もよく示す。図面に示す主背屈荷重経路Ｐ’ＤＦ１を参照して説明すると、力Ｆ’ＤＦは、ＤＦ−抵抗フォロアピン１２６へのＤＦ−抵抗カム面１２３の定位接触によって加えられ、ピン１２６を通って第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１２４へ、第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１２４を通ってＴＳ  ＤＦ−抵抗バネハット１２２へ、ＴＳ−バネハット１２２を通ってＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１２８へ、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１２８を通って、ジョイント本体１１７に螺入されているＴＳ−抵抗キャップ１３０へ、ＴＳ−抵抗キャップ１３０のネジ山を通って足関節ジョイント本体１１７のネジ山へ、および最終的には、ジョイント本体１１７を通って上部バー１２５へ伝達される。鐙ヘッド１１９が、背屈において、その中立位置（第１の実施形態を参照してより詳細に説明したように、ＰＦ−抵抗フォロアピン８４およびＤＦ−抵抗フォロアピン１２６の双方がそれらそれぞれのチャンネル内で最も低い位置にあり、鐙ヘッド１１９をそれらそれぞれの偏倚力から隔離する位置）から回転し始めるとき、および鐙ヘッド１１９が背屈においてその第２のロッカー可動域の最後まで回転し終わるまで、実質的に全ての力Ｆ’ＤＦは、主荷重経路Ｐ’ＤＦ１を経由して伝達される。
【００８６】
しかしながら、ひとたびＤＦ−抵抗フォロアピン１２６が、調整可能な第２のロッカーＲＯＭ隙間２ＲＲＯＭ’ａｄｊを横断して、ＲＯＭリミッタピン１２０が第２のロッカーＲＯＭ止めネジ１１８に当接するか、またはピン１２６が最大停止隙間２ＲＲＯＭ’ｍａｘを横断して、ＤＦ−抵抗フォロアピンカラー１３２の上面がＴＳ−バネハット１２２の環状の下方端面１３４に当接すると、いずれの過剰な力も第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１２４を迂回し、その代わりに、フォロアピン１２６から剛性要素を通ってＴＳ−バネハット１２２へと通じてその後主荷重経路Ｐ’ＤＦ１と合流する副荷重経路を経由して伝達される。図２４では、ＤＦ−抵抗フォロアピン１２６を通って第２のロッカーＲＯＭリミッタピン１２０まで、ピン１２０を通って第２のロッカーＲＯＭ止めネジ１１８まで、および止めネジ１１８の外側のネジ山を通ってＴＳ−バネハット１２２の内側のネジ山まで通過し、そこで、主荷重経路Ｐ’ＤＦ１と合流して、合流荷重経路Ｐ’ＤＦ１，ＤＦ２に再び加わる副背屈荷重経路Ｐ’ＤＦ２が示されている。
【００８７】
図２３を参照して説明すると、主停止隙間２ＲＲＯＭ’ａｄｊが最大停止隙間２ＲＲＯＭ’ｍａｘを超えるように止めネジ１１８が十分に引っ込められると、代替的な副背屈荷重経路（図示せず）が、フォロアピンカラー１３２からＴＳ−バネハット１２２へ直接通じて、合流荷重経路に再び加わる。そのような方法で可動域にフォールバック最大限度を課す利点は、底屈または背屈のいずれかにおいて、止めネジ１１８の潜在的な故障または不注意な除去に対処するための冗長性、過荷重からのコイルバネの保護、過屈曲からの装用者の関節の、または不安定性に起因して転ぶことからの装用者の保護、およびジョイント本体のクレビスの尖った角に衝突する下方バー／鐙の定位接触面のうちの１つによるなどの衝撃損傷からの他の装置の構成部品の保護を含み得る。
【００８８】
中立矢状脛側シャンク角度調整
中立矢状脛側シャンク角度調整は、実質的に、図示の第１の実施形態におけるように提供される。それゆえ、上部バー１２５は、ジョイント本体１１７に旋回式に装着されて、上部バー枢動ピン６４’の周りで旋回され、代替的なボルトヘッド１１４’と、カムピン１１０’と、カムブッシング６８’とを備える、同様の脛側シャンク角度調整カム６６’が設けられる；上部バー１２５は、カムピン１１０’を摺動式に受け入れるカムスロット１１２’を含む。シャンク角度調整カム６６’は、締付ボルト７３を締め付けて脛側シャンク角度ロック用カラー７６’のクランプアーム７４’を撓ませることによって、ロックされる。一実施形態では、脛側シャンク角度調整アセンブリ１０８の最大調整範囲は、下方バー１２７に対する上部バー１２５の垂直位置に対して、約＋１５°までの背屈角度θ３から、約−１５°までの底屈角度θ４である（図２３に示す）。
【００８９】
第３の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
図２５に、鐙ヘッド１４３と上部バー１４５との間の背屈荷重に抵抗するための代替的なＤＦ−抵抗アセンブリ１３９を示すために、別の足関節ジョイント装置１３７を部分的に示す。ＤＦ−抵抗アセンブリ１３９は、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１３８の底部側に結合されたＤＦ−抵抗フォロアピン１４１と、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１３８の頂部側に結合された第２のロッカーＲＯＭ−リミッタ部材１４０と、底端部においては第２のロッカーＲＯＭ−リミッタ部材１４０のフランジ１４４上に載置され、ＲＯＭ−リミッタ部材１４０の挿入されたＲＯＭ−リミッタピン１４６によって案内され、頂端部においては足関節ジョイント本体１５１に螺入されたＤＦ−抵抗キャップ１５０の環状底面１６０上に載置された第２のロッカーＤＦ−抵抗バネ１４２とを含む。底面１６０は、第２のロッカーＲＯＭ止めネジ１５２を受け入れ、ＲＯＭ−リミッタピン１４６の上端の挿入に適合するネジ穴を囲んでいる。ＤＦ−抵抗フォロアピン１４１およびＲＯＭ−リミッタ部材１４０をＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１３８に結合することによって、ピン１４１およびＲＯＭリミッタ部材１４０のそれぞれの雄型結合特徴１５４と１５６との間の隙間Ｃを維持するため、さらなる背屈荷重が第２のロッカー期の端部に加えられるときに、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１３８が圧縮できるようにする。フォロアピン１４１およびＲＯＭリミッタ部材１４０は、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１３８に永久的にボンドされるか（例えば、成形またはそれらそれぞれの環状のフランジ面に塗布された接着剤によって）、または単に、好ましくは複数の部品を一緒に保持するためのわずかな締まり嵌めで、その中空ボア１５８内に挿入されるかのいずれかとし得る。それゆえ、ＤＦ−抵抗アセンブリ１３９は、ＤＦ−抵抗キャップ１５０を回すことによって調整され得る第２のロッカー予荷重に影響を及ぼさずに、第２のロッカーＲＯＭ止めネジ１５２を回すことによって、調整可能な第２のロッカー可動域２ＲＲＯＭ”ａｄｊの設定をもたらして、ＤＦ−抵抗キャップ１５０の環状底面１６０との間で最大第２のロッカー可動域２ＲＲＯＭ”ｍａｘとなる可能性があり、これは、ＤＦ−抵抗キャップ１５０を回すことによって第２のロッカー予荷重が大きくなると減少されることが理解される。
【００９０】
第４の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
別の足関節ジョイント装置１６２が図２６〜３３に示されている。足関節ジョイント装置１６２は、ピボットボルト１６７によって装着された共用のピボットブッシング１６５によってジョイント本体１６８に旋回式に接続された、上部バー１６４および下方バー１６６を含む。図面に示すように、下方バー１６６は、ほぼ「Ｙ」字形状を有し、踵用アーム１６９および弓状アーム１７１が、装用者の足関節および足の骨との衝突を最小限にするかまたは回避するために、扇形に開いている。
【００９１】
ジョイント装置１６２は、上述の入れ子にされた直列の第２のロッカーおよびＴＳ  ＤＦ−抵抗バネアセンブリとは対照的に、そのＤＦ−抵抗アセンブリ１７０が、並行して動作し、横並びで装着される第２のロッカーバネ１７２およびＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４を含む点で、上述の実施形態とは異なる；および上部バー１６４は、ジョイント本体１６８の外部に装着されている。別の相違点は、それぞれのＤＦ−抵抗およびＰＦ−抵抗アセンブリ１７０、１７６におけるカムフォロアピンがカムフォロア球軸受に代えられていることである。上述の実施形態におけるように、球軸受１８２、２０８、２２４は、単にフォロアピンに対して好ましい代替例であり、およびこれらのまたは任意の他の好適なタイプのカムフォロア部材は、鐙ヘッドの旋回運動を好適なバネの撓みに変換するために、その実施形態のいずれかにおいて、本発明に従って交換可能に用いられ得る。上述のフォロアピンのように、本発明による球軸受は、好ましくは、チャンネルの底部に適切なサイズおよび位置にされた開口部を形成することによって、それらそれぞれのチャンネルにおいて最も低い位置にされて、下方バーがその平衡位置においてＰＦ−抵抗力およびＤＦ−抵抗予荷重力から隔離されるように、ならびにその能動的なＤＦ−抵抗角度範囲においていずれかのＰＦ−抵抗力から、およびその能動的なＰＦ−抵抗角度範囲においていずれかのＤＦ−抵抗力から隔離されるように、それらの移動を制限することである。図３１を参照して説明すると、カムフォロアとしての球軸受の使用を容易にするために、ジョイント本体１６８に、鐙ヘッド１８０を受け入れるためのスロット１９３が形成され、スロットは、それぞれの球軸受１８２、２０８、２２４が収納される各ガイドチャンネル１７７、１９４、１９８の一部分に重なり、スロット１９３の幅は球の直径よりも小さく、およびチャンネル１７７、１９４、１９８は、スロットがチャンネルに重なる個所を除いて、それぞれ下方盲端部１７９、１９７、１９９を有するため、球軸受はチャンネル内に保持され、鐙ヘッド１８０は、チャンネルに入り込んで球軸受を変位させ、それらそれぞれのバネを撓ませることができる。
【００９２】
底屈抵抗および可動域
ジョイント本体１６８に形成されたＰＦ−抵抗バネガイドチャンネル１７７内に存在するジョイント装置１６２のＰＦ−抵抗アセンブリ１７６は、下方バー／鐙ヘッド１８０のＰＦ−抵抗ローブ１７８；ＰＦ−抵抗球軸受１８２；ＰＦ−抵抗バネ１８４；ＰＦ−抵抗球軸受１８２とそれぞれ荷重を担って連通（load bearing communication）する、ＰＦ−抵抗バネ１８４と並列で入れ子にされたＰＦ  ＲＯＭリミッタピン１８６；およびＰＦ−抵抗バネガイドチャンネル１７７の上方ネジ穴部分１９０に螺入されたＰＦ−ＲＯＭ止めネジ１８８であって、ＰＦ−抵抗バネ１８４の上端をしっかりと留め、ＰＦ−ＲＯＭ止めネジ１８８の上端から隙間１９２だけ離間して第１のロッカー／底屈可動域を規定する止めネジ１８８を含む。ＰＦ−抵抗球軸受１８２をカムフォロア部材として使用することは別として、他の点では、ＰＦ−抵抗アセンブリ１７６は、ＰＦ−ＲＯＭ止めネジ１８８が前進させられて、ＰＦ−抵抗バネ１８４の予荷重を増加させ、底屈／第１のロッカー可動域を減少させ、および引き出されて、予荷重を減少させ、可動域を増大させ得る点で、上述したものと非常に類似している。
【００９３】
背屈抵抗および可動域
ジョイント装置１６２のＤＦ−抵抗アセンブリ１７０は、ジョイント本体１６８内の２つの別々のチャンネル、すなわち、第２のロッカーバネガイドチャンネル１９４内と、チャンネル１９４の前方に離間しているＴＳ  ＤＦ−抵抗バネガイドチャンネル１９８内とに存在する点で、上述のものと、より顕著に異なる。
【００９４】
第２のロッカーバネガイドチャンネル１９４は、第２のロッカー予荷重ネジ２０２を受け入れるための、ジョイント本体１６８の脛側シャンク角度クランプアーム２００に形成された上方ネジ穴１９６、および予荷重ネジ２０２と、鐙ヘッド１８０の第２のロッカーローブ２１０に乗る第２のロッカー球軸受２０８との間で圧縮して動作する、常に能動的な第２のロッカーバネ１７２を受け入れ、案内するための、クランプアーム２００の下方のジョイント本体１６８の一部分に形成されたネジ無しの下方穴（untapped lower hole）２０４を含む。図示の例では、ＲＯＭ−リミッタピンは、チャンネル１９４から省略される。ピンは、背屈可動域を制限するためにチャンネル１９４において使用できるが、これは、背屈可動域の最後に、クランプアーム２００に大きな寄生的なアンロッキング力を伝達する可能性があり、最悪の場合には、上部バー１６４を自由にして、装用者に外傷を与え得る突然の過背屈を引き起こす可能性があるという欠点を有する。それゆえ、ＤＦ  ＲＯＭリミッタピン２１２は、好ましくは、その代わりに、以下の段落で説明するように、クランプアーム２００を迂回する荷重経路においてＴＳ  ＤＦ−抵抗バネガイドチャンネル１９８内に収納される。
【００９５】
ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネガイドチャンネル１９８は、脛側シャンク角度クランプアーム２００を通るネジ無しの上方穴（untapped upper hole）２１４と、第２のロッカー／ＴＳ  ＲＯＭ止めネジ２１８を受け入れるための、クランプアーム２００の下方のジョイント本体１６８の一部分に形成された下方ネジ穴２１６とを含む。止めネジ２１８は、下方ネジ穴２１６に収納されたＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４の補強角度を設定し（それゆえ、第２のロッカー可動域を規定する）、同時に、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４内に入れ子にされてそれに対して並列のＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２に当接することによって、背屈可動域の最大限度を課す。ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４およびＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２は、双方とも、鐙ヘッド１８０のＴＳローブ２２６に乗るＴＳ球軸受２２４上に支持される。最後に、脛側シャンク角度ロックナット２２８が第２のロッカー／ＴＳ  ＲＯＭ止めネジ２１８の上端で締められて、クランプアーム２００を係合し、それゆえ上部バー１６４を所望の脛側シャンク角度にロックする。ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネガイドチャンネル１９８の下方の穴２１６はネジが切られおよび上方の穴２１４はネジが切られていないため、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４によって伝達されたいずれの力も、ならびにＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２によって、クランプアーム２００を迂回する止めネジ２１８へ伝達されたいずれの過剰な力も、代わりに、クランプアーム２００の下方に配置されたジョイント本体１６８の部分によって、全体的に上方の荷重として支える。従って、この荷重は、寄生的なアンロッキング効果を有することができない。好ましくは、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネガイドチャンネル１９８は、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４の撓み、または第２のロッカー／ＴＳ  ＲＯＭ止めネジ２１８へのＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４もしくはＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２の初期接触に関連する音響雑音を低減するために、制振（damping）グリースを用いて詰められる。
【００９６】
上述のようなＰＦ−抵抗アセンブリ１７６およびＤＦ−抵抗アセンブリ１７０のバネは、例えば、図面に示すようなワイヤーコイルバネとしてもよく、これらバネは、単に適切な止め／調整ネジ１８８、２０２、２１８を除去してそれぞれのバネ１８４、１７２、１７４を除去して取り替えることによって、広範囲の臨床応用に望まれるような、同様の直径の他のより硬いまたはより軟らかいバネと容易に交換できる。同様に、ＰＦ  ＲＯＭリミッタピン１８６およびＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２が除去され、異なるそれぞれの可動域を可能にするために望まれるように、より長いまたはより短いピンと取り替えられ得る。
【００９７】
中立矢状脛側シャンク角度調整
上部バー１６４は、上述の実施形態の上部バーと同様の方法でジョイント本体１６８に装着される。上部バー１６４は、上述の通り、下方バー１６６と共用のピボットブッシング１６５に装着され、および一体型調整ボルトヘッド２３５と、カムボルト２３６と、偏心カムピン２３８（図３１に示す）とを有するカムブッシング２３４（図３１に示す）を含む、上述のカム６６と実質的に同様である脛側シャンク角度調整カム２３２に接続される。カムピン２３８は、ボルト２３６を受け入れ、カム２３２の軸の周りで周回し、および上部バー５８のカムスロット１１２と同様の、上部バー１６４にある長尺状カムスロット（図示せず）内で摺動する一方で、カム２３２は、上述のようにクランプアーム２００上でロックナット２２８を締めることによって、ロックされる。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、上部バー１６４は、ジョイント本体内のスロットの代わりに、ジョイント本体１６８の片側に装着される。
【００９８】
好都合にも、この配置構成は、第２のロッカーバネチャンネル１９４のためのジョイント本体１６８に余裕を作り、ならびに、装用者または臨床医がジョイント本体１６８の上面２３０全体を見ることができるようにして、脛側シャンク角度の印２４０をそこに印刷する、刻む、または他の方法で適用するための追加的な空間を提供する。印２４０は、ジョイント本体１６８に対面する上部バー１６４の側面のポインタ印２４２と協働して、矢状面における下方バー１６６に対する上部バー１６４の脛側シャンク角度を示す。
【００９９】
第５の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
上記の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態では、段階的な抵抗は、装用者の足の背屈に対応する、図示の装置の能動的な背屈可動域において提供される。しかしながら、いくつかの適用例では、装用者の足の底屈に対応する、能動的な底屈可動域において段階的な抵抗を提供することが望ましいとし得る。以下、底屈抵抗に関する生体力学的な検討事項の説明であり、図３６〜３９を参照する、第５の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態の詳細な説明が続く。
【０１００】
底屈抵抗のための生体力学的な検討事項
人が、背屈筋が弱い状態で歩くとき、遊脚（swing）において、足指に隙間が不十分であるとし得る。弱さがより深刻である場合、足関節の位置は、遊脚において維持されないかもしれず、および足が床に接地するときに踵が最初に接地するには、不十分な足の体位設定とし得る。
【０１０１】
踵が床に接地するとき、第１のロッカー期において床に対する足の進行を制御するために、足関節背屈筋に対して高い要求がある。背屈筋が、踵が最初に接地するように誘発するように十分に強い場合でも、第１のロッカー期を通して、より高いトルク要求が、それでもなお床に対して急速過ぎる足の進行を生じるかもしれない。
【０１０２】
第１のロッカー期における底屈に抵抗するために装具が使用される場合、膝の屈曲モーメントが誘発される。四頭筋の筋力低下（quadriceps weakness）がある場合、第１のロッカー期を通じた適切な底屈抵抗は、足関節の背屈筋に対する要求だけでなく、四頭筋に対する要求にも依存する。それゆえ、第１のロッカー期を通した底屈抵抗トルクの設定は、第１のロッカー期における足関節の制御と、第１のロッカー期を通した屈曲における膝の著しい不安定化の回避との妥協案である。
【０１０３】
第１のロッカー期の最後では、足は、床をしっかりと踏みしめている。底屈拘縮または著しい四頭筋不全がある場合、第１のロッカー期の最後に続いて、および歩行周期の立脚相初期において膝の過伸展があるかもしれない。これが発生するとき、膝の過伸展に間接的に抵抗するために、高い底屈角度では、より断定的に底屈に抵抗することが好都合とし得る。段階的な底屈抵抗機能の１つの適用例は、遊脚、第１のロッカー期および立脚相初期を通して、歩行周期のこれらの相すなわちフェーズを通じて足関節および膝の双方の安定性を高めるのを助けるために、これらの変化するトルク要求に応えることである。例えば、より小さい底屈抵抗トルクが遊脚および第１のロッカー期を通じて提供されてもよいが、第１のロッカー期に続く膝の過伸展で発生し得る高い底屈角度では、より高い底屈抵抗トルクを補強する。
【０１０４】
図３６〜３９を参照すると、段階的な底屈抵抗を提供するために使用され得るジョイント装置２４３についてここで説明する。ジョイント装置２４３は、図２６〜３３に示すジョイント装置１６２と同じ構成部品を含むが、上部バー２４５がジョイント装置１６２の上部バー１６４の代わりとなっており、および下方バー２４７がジョイント装置１６２の下方バー１６６の代わりとなっている。上部バー２４５は、上部バー脛側シャンクセクション２４９、角度付き上部バーセクション２５１、および上部バー対ジョイント本体接続セクション２５５を含む；同様に、下方バー２４７は、下方バー対足装具取り付けアーム２６１、２６３、角度付き下方バーセクション２５７、および下方バー対ジョイント本体接続セクション２５９を含む。角度付き上部バーセクション２５１および角度付き下方バーセクション２５７は、上部バー脛側シャンクセクション２４９と下方バー・足装具取り付けアーム２６１、２６３との間に所望の横方向オフセット距離Ｌを提供するために必要とされるような、異なる横方向オフセットを提供する一方で、同時に、ジョイント本体１６８を、足装具接続セクション２５５の右または左に対して適切に十分にオフセットさせて、ジョイント本体１６８と装用者の足関節との間に好適な隙間を提供する。下方バー２４７は、下方バー１６６とは、さらに、下方バー・足装具取り付けアーム２６１および２６３が対称的であるという点で異なるため、ジョイント装置２４３は、装用者の足関節の両側で足装具（図示せず）に交換可能に接続されてもよく、ジョイント本体１６８が装用者の足関節から離れてオフセットされるように必要なように、装置２４３の前側および後ろ側を逆にする。矢状面において前から後ろへ対称的であることによって、下方バー２４７は、前向きおよび逆向きにおいて同じ方法で足装具に接続する。
【０１０５】
好都合にも、それゆえ、上部バー２４５および下方バー２４７の構造は、多段式背屈抵抗および単段式底屈抵抗では、装用者の足関節の片側で、または多段式底屈抵抗および単段式背屈抵抗では、装用者の足関節の他方の側で、同じジョイント装置２４３を代わりに装用できるようにする。具体的には、ジョイント装置２４３が、シャンク角度ロックナット２２８が前方に向く状態で、装用者の足関節の右側で装用されると、ジョイント装置２４３は多段式背屈抵抗を提供するが、ジョイント装置２４３が、シャンク角度ロックナット２２８が後方に向く状態で、装用者の足関節の左側で装用されると、ジョイント装置２４３は多段式底屈抵抗を提供する。
【０１０６】
本発明の態様による段階的抵抗ジョイント装置の他の実施形態では、底屈抵抗機能、背屈抵抗機能、または底屈抵抗機能および背屈抵抗機能の双方を段階付けするために、２つ以上のバネが並列構成または直列構成に配置され得る。
【０１０７】
第６の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
本発明による段階的抵抗ジョイント装置のいくつかの実施形態では、アダプターが提供されて、既存のジョイント装置を段階的抵抗ジョイント装置に変換する。例えば、二作用ジョイント装置、例えば二作用足関節ジョイント、または単作用ジョイント装置、例えば背屈助勢足関節ジョイントが、マルチスプリングアダプターを既存の装置のバネチャンネルに螺入させることによって三作用ジョイント装置に変換され得る。図４０〜４４Ａを参照して、以下、第６の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態によるアダプター２６７を組み込むジョイント装置２６５の説明である。
【０１０８】
ジョイント装置２６５は、ジョイント本体２６９を含むように示されており、そこに、上部バー２７１が、一対の垂直方向に離間した上部バー取付ボルト２７３ａ、２７３ｂによってしっかりと接続され（図示しないが、アダプター２６７はまた、偏心カムスタイルのアライメント機構によってまたは他の方法でジョイント本体に調整可能に接続される上部バーを含むジョイント装置において好都合に用いられ得る）、鐙２７５がピボットブッシング２７９によって旋回式に接続される。本明細書で上述した実施形態のように、鐙２７５（他の実施形態では「下方バー」と呼ばれる）は、定位接触力によってそれぞれの軸受２８１、２８３の線形並進運動を生じる傾向があるため、鐙ヘッド２７７のトルクおよび旋回運動を底屈抵抗軸受２８１および背屈抵抗軸受２８３に伝達するように構成された定位接触鐙ヘッド２７７を含む。底屈抵抗軸受２８１および背屈抵抗軸受２８３は、参照しやすいように、そのように指定されているが、それらの役割は、鐙２７５が、図３６〜３９を参照して上述したようにジョイント装置２４３の下方バー（鐙）２４７のように対称的である場合、ジョイント装置２６５の前後の向きを逆にすることによって逆にされ得る。
【０１０９】
この図示の例では、ジョイント装置２６５は、背屈助勢（底屈抵抗）足関節装置として構成される。それゆえ、背屈抵抗軸受２８３は、背屈制限ストップボルト２８５と一列上に配置されるように示されており、背屈制限ストップボルトは、背屈角度を設定し、それを越えての鐙ヘッド２７７の背屈方向における旋回を防止することによって、アライメント／可動域制限機能のみを果たす。ここでも、ジョイント装置２６５を逆にすることによって、底屈助勢（背屈抵抗）装置を提供し得ることに留意されたい；あるいは、ストップボルト２８５の位置とアダプター２６７の位置とを交換することによって、同様に、装置の機能を逆にし得る。
【０１１０】
他方では、底屈抵抗軸受２８１は、アダプター２６７に動作可能に係合し、一列上の並列配置構成（in-line parallel arrangement）で設置された第一段バネ２８７および第二段バネ２８９を含んで、段階的な底屈抵抗を提供する。第一段可動域（すなわち、第二段バネ２８９の補強前の第一段バネ２８７の能動的可動域）および第一段バネ２８７の予荷重トルクは、アダプター２６７のアダプターハウジング２９１をジョイント本体２６９のバネチャンネル２９５に螺入する（前進させる）またはそこから出す（引き出す）ことによって、遊脚および第１のロッカー期用に調整される。この行為によって、伝統的なクレビススタイルの足関節ジョイントのバネに行われるのとちょうど同じように、第一段バネ２８７を圧縮または弛緩させる。同時に、アダプターハウジング２９１を引き出すことによって、アダプターハウジング２９１内に摺動式に保持され、そこで第二段バネによって最も低い位置にある位置に促される第二段バネ力伝達ピン２９２を強制的に引き出す。力伝達ピン２９２のこの引き出しによって、第二段バネ２８９の補強角度であると定義される、底屈抵抗軸受２８１を力伝達ピン２９２の下方突出端部２９３に接触させるために必要な底屈角度を増大させ、また、第一段バネ２８７の能動的可動域１ＳＲＯＭを決定する。ジョイント装置２６５の装用者が、第二段バネ補強角度を越えて底屈すると、第二段バネ２８９は、その予荷重圧縮状態を越えて圧縮し始める。この第二段の抵抗の最中、第二段バネ２８９は、ジョイント装置２６５のトルク−角度応答を支配する。
【０１１１】
第一段バネ２８７の調整に続いて、第二段バネ２８９は、立脚初期における膝の過伸展（すなわち高底屈角度）に対する抵抗に関して調整される。第二段バネ２８９の予荷重および能動的可動域は、調整ネジ２９４をアダプターハウジング２９１に螺入する（前進させる）またはそこから出す（引き出す）ことによって、調整され得る。調整ネジ２９４を前進させることによって、第二段バネ２８９の予荷重を増加させるが、同時に、力伝達ピン２９２の頂面２９８の近くに、調整ネジ２９４と一体的な第二段運動制限ストップピン２９６を前進させることによって、能動的な第二段可動域を減少させる。逆に、調整ネジ２９４を引き出すことによって、第二段バネの予荷重を減少させる一方で、同時に、力伝達ピン２９２の頂面２９８から遠くへストップピン２９６を引き出すことによって、能動的な第二段可動域を増大させる。第二段可動域を完全に取り除くために、調整ネジ２９４は、アダプターハウジング２９１へと時計回りに回し切られて、力伝達ピン２９２がアダプターハウジング２９１内の最も低い位置にある間にストップピン２９６を力伝達ピン２９２の頂面２９８と接触させ、それゆえ、いずれの平行移動も、底屈抵抗軸受２８１によって力伝達ピン２９２を通して第二段バネ２８９へ伝えられないようにする。
【０１１２】
今説明した利点を提供することに加えて、アダプター２６７は、好都合にも、自給式部品である。すなわち、アダプター２６７が、ジョイント本体２６９に形成された底屈抵抗チャンネル２９９から完全に抜け出る場合、アダプターハウジング２９１は、力伝達ピン２９２、第二段バネ２８９、ならびに第二段予荷重および可動域調整ネジ２９４とハウジング２９１の環状の内部下方端面３０１との間で囲まれているストップピン２９６を保持し、その内部下方端面は、力伝達ピン２９２のＴ字ヘッド３０５よりも小さい直径を有するハウジング２９１の開口部３０３を規定し、それにより、力伝達ピンの上述の最も低い位置にある位置を規定し、それがハウジング２９１から逃げるのを防止する。ジョイント装置２６５では、これにより、アダプター２６７および第一段バネ２８７を簡単に除去できるようにし、それら双方を、構成部品が底屈抵抗チャンネル２９９とジョイント本体２６９に形成された背屈抵抗チャンネル３０６との間を移される最中にハウジング２９１から落ちる可能性なく、ストップボルト２８５と交換して、ジョイント装置２６５の作用を逆にするのを容易にする。二作用ジョイント装置から改造された三作用ジョイント装置として示される、図４４Ｂに示す代替的なジョイント装置２６５’では、背屈抵抗バネ３０９が背屈抵抗チャンネル３０６内に既に存在しているため、単段式予荷重および可動域調整部品３０７（単段式予荷重調整ハウジング３０８および可動域調整ネジ３１０を含み、調整ネジ３１０と背屈抵抗軸受２８３との間の間隙距離ＲＯＭは、背屈抵抗バネ３０９の能動的可動域を規定する）のためのアダプター２６７の交換は、さらに簡単であることが理解される。それゆえ、第一段バネ２８７は適所に留まり、単段式調整部品３０７と併せて単段式底屈抵抗バネの機能を果たす一方で、背屈抵抗バネ３０９は適所に留まり、アダプター２６７と一緒に第一段背屈抵抗バネの機能を果たすため、アダプター２６７のみが単段式調整部品３０７と交換される必要がある。
【０１１３】
段階的な底屈抵抗を提供すると図面に示すが、この実施形態によるアダプター２６７は、二作用または背屈抵抗スタイルのクレビス足関節ジョイントの底屈抵抗または背屈抵抗チャンネルのいずれか、または双方に設置され得る。アダプター２６７は、既存の構成部品に対して、それらの構成部品に段階的な抵抗特徴を実装するように、改造され得る。さらに、足関節ジョイント装置に加えて、段階的な抵抗は、例えば、膝部品、股関節部品および上肢部品を含む、他の矯正部品（orthotic component）にも好都合に適用されてもよく、ここでは、段階的な抵抗が、段階的なバネ定数特徴を備える単一のバネによって、または異なる段階で補強され、直列または並列の荷重経路において一列上にまたは横並びで配置された複数のバネによって、提供され得る。
【０１１４】
第７の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態
段階的抵抗ジョイント装置の上述の実施形態のそれぞれでは、カムフォロア（例えば、図３１に示す球軸受１８２、２０８、２２４または図２４に示すフォロアピン８４、１２６）は、その可動域を通した関節接合の最中、鐙ヘッド（５６、１２６、１８０）のカム面と接触し、それとの接触を断つ。前述の通り、接触することおよび接触を断つことは、背屈抵抗、底屈抵抗、アライメント間の独立した調整を容易にする。調整間のこの最小限の「クロストーク」は、装置の臨床応用を単純にする。
【０１１５】
しかしながら、カムフォロアが鐙ヘッドと初めて接触するとき、音響雑音が生成され、および可聴式の「クリック音」が聞こえる。このクリック音は、装具の構造によって「増幅」され、使用者に聞こえるかもしれない。きしむ靴のように、歩行中の音響雑音は、装具適用例においては極めて望ましくないため、構成部品によって生成される音響雑音は最小限にすることが好都合である。
【０１１６】
上記の課題を考慮して、この音響雑音を著しく減少させる第７の図示の段階的抵抗ジョイント装置の実施形態について、図４５および図４６に示すジョイント装置３００を参照して、ここで説明する。ジョイント装置３００は、同じ参照符号が付されている構成部品のように、ジョイント装置１６２（図２６〜３３）および２４３（図３６〜３９）と実質的に同じジョイント本体部品、ならびにジョイント装置２４３と同じ上部および下方バー部品を含む。さらに、ジョイント装置３００は、鐙ヘッド１８０のドーム３０４にぴったり適合する、小さく平坦なワイヤクリップバネの形態の音響ダンパ３０２を含む。音響ダンパ３０２は、球軸受１８２、２０８、２２４と鐙ヘッド１８０のそれぞれのローブ１７８、２１０、２２６との間の初期接触を減速させることによって、機能する。
【０１１７】
概して、球軸受のみが直接接触するように球軸受カムフォロアと鐙ヘッドとの間に置かれた材料は、初期接触の音響雑音を減衰させる。しかしながら、球と鐙ヘッドとの間のヘルツ接触応力は極めて高く、およびこのようにして間に置かれた材料は、わずか数万回のサイクルで疲労破損（fatigue fail）する傾向がある。足関節ジョイントは、一般に、その耐用寿命を通して数十万または数百万回の屈曲サイクルを受けるため、疲労破損率を減少させながらも、音響雑音を減衰させる手段が望まれる。
【０１１８】
好都合にも、ジョイント装置３００の音響ダンパ３０２は、初期接触における鐙ヘッド１８０に対する球軸受１８２、２０８、２２４の衝撃を減速させる。球軸受２０８の場合、これは、球軸受２０８により鐙ヘッド１８０に押圧される材料音響ダンパ３０２によって、達成される。これは容認可能であり、およびヘルツ応力の大きさは、常に能動的な第２のロッカーバネ１７２によって生じた力に制限されており、剛性ピンは第２のロッカーチャンネル１９４に配置されていないため、音響ダンパ３０２の早期疲労を生じない。他方では、球軸受１８２、２２４の場合、初期接触衝撃を減衰させることは、球軸受１８２、２２４と鐙ヘッド１８０との間の直接的な接触を妨害することなく、達成される。それぞれ図４７〜４８に示すように、音響ダンパ３０２のそれぞれの端部は、鐙ヘッド１８０上に落ち着くとそれぞれの球軸受１８２、２２４の底部中心点から外れるように、横に撓む。特に、鐙ヘッド１８０が回転すると、音響ダンパ３０２は、鐙ヘッド１８０に従い、およびそのそれぞれの端部は、球軸受１８２、２２４が鐙ヘッド１８０に接触する直前に、各球軸受１８２、２２４に接触する。球軸受１８２、２２４に斜めに接触することによって、音響ダンパ３０２は、そのそれぞれの球チャンネル１７７、１９８において球軸受１８２、２２４をわずかに半径方向に（すなわち、その軸に対して垂直に）押す一方で、同時に、それぞれのバネ１８４、１７４の力をわずかに反対にして、各球軸受１８２、２２４が鐙ヘッド１８０上へと直接下がるのを弱め、初期接触における衝撃を減少させる。音響ダンパ３０２のないジョイント装置１６２、２４３と比較して、音響ダンパ３０２が初期接触の音響雑音を２０ｄｂ〜３０ｄｂ低減させると分かったのは、少なくとも一部には、初期接触におけるこの衝撃の減少に起因すると考えられている。ジョイント装置３００における音響ダンパ３０２の動作によって実証された「ブラシ」スタイルの音響雑音低減方法も、間欠接触する他の矯正部品タイプにまたは他の機構に好都合に適用され得る。
【０１１９】
グラフに示された歩行周期
図３４を参照すると、特定の代表的な底屈トルク応答曲線および特定の代表的な背屈トルク応答曲線に沿って進む、歩行周期の説明に役立つ例が、本発明による装置の装用者の歩行の第１のロッカー期（装置によって可能にされた最大底屈点におけるいずれの底屈過荷重も含む）、第２のロッカー期、および第３のロッカー／立脚終期（装置によって可能にされた最大背屈点におけるいずれの背屈過荷重も含む）に対する矢印のあるグラフで示されている。下記で説明する図３５に示すこの例示的な歩行周期および様々な調整されたトルク応答曲線のために、線形トルク−角度応答が各バネに対して仮定される；しかしながら、使用されるバネのタイプ、ポリウレタン製ブッシングバネの内径のステージングまたはベベリング、鐙カム面の形状、および他のパラメータなどのバネ構造に対する任意の修正に依存して、トルク−角度応答は、所望通りに、線形以外にされ得る。
【０１２０】
底部の軸から時計回りに読んで、グラフのそれぞれの軸は、底屈トルクＴｐＦ、底屈角度ＰＦ、背屈トルクＴｄＦ、および背屈角度ＤＦを示す。脛側シャンク角度２４８に対して、最大底屈角度２４４が図面の左側に向かう一点鎖線によって示されており、および最大背屈角度２４６が図面の右側に向かう一点鎖線によって示されている。
【０１２１】
装用者の歩行の第１のロッカー期２５０は、踵接地の脛側シャンク角度２４８において、ＰＦ予荷重トルク２５２（ゼロとし得る）で始まり、第１のロッカートルク応答曲線２４１に沿って、球の衝突に対応する最大ＰＦ角度２４４における最大ＰＦトルク２５４まで進み、これは、装置によって可能にされたＰＦ可動域以下とし得る。装用者が、装置によって可能にされた最大底屈可動域ＰＦ  ＲＯＭまで底屈し、底屈において装置を支え続ける場合、実質的に剛性の装置の構成部品によっていずれの追加的な荷重も支えられるため、トルク応答曲線は本質的に垂直になる。その後、歩行周期は、同じトルク応答曲線に沿って、もしあれば、ＰＦ予荷重トルク２５２へと戻る。ＰＦ予荷重トルクがある場合、応答トルクは、立脚中期２５６においてゼロまで下がり、それに続いて、もしあれば、ＤＦ第２のロッカー予荷重トルク２５８まで急増する。予荷重トルク２５２、２５８のいずれかがゼロである場合、対応するトルク応答曲線は、単に図示のグラフの起点で始まることに留意されたい。
【０１２２】
第２のロッカー背屈期２６０では、装置のトルク応答は、第２のロッカートルク応答曲線２６２に沿って、第２のロッカー／立脚終期移行トルク２６４まで進む。この点において、調整されたように装置によって可能にされた第２のロッカー背屈可動域２ＲＲＯＭの限界に対応して、立脚終期バネは補強される。
【０１２３】
立脚終期２６６においては背屈角度が増大し続けるため、結果として生じるＴＳ応答曲線２６８は、第２のロッカー応答曲線２６２よりも険しくなり、最大ＴＳ（または並列のＤＦ−抵抗バネの場合には、複合ＤＦ−抵抗）バネトルク２７０まで続く。立脚終期２６６では、最大背屈可動域ＤＦ  ＲＯＭまでの装用者の足の背屈は、発生してもまたは発生しなくてもよいが、図３５を参照して説明すると、装用者が最大背屈に到達し、装置を支え続け、トルク応答曲線は、背屈力が緩められ始めるまで実質的に垂直になり、および歩行周期は、グラフの起点の方へ同じ経路に沿って戻って、再度始まると仮定している。
【０１２４】
例示的な調整された底屈および背屈トルク応答曲線
図３５を参照すると、可動域、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ予荷重、およびバネ選択に対する調整のトルク応答効果を説明するために、いくつかの例示的な底屈抵抗および背屈−抵抗トルク応答曲線が示されている。図示の曲線は、ジョイント装置１６２の第４の図示の実施形態のふるまいを表すが、曲線のいくつかの特徴は４つの図示の実施形態の全てに当てはまることが容易に理解される。この説明のために、第２のロッカー予荷重はゼロであると仮定される；これらは、対象の曲線を、所望の第２のロッカー予荷重の値だけ単に上にシフトさせることによって、非ゼロであると表わされ得る。グラフの起点は、能動的な抵抗トルクが加えられていない脛側シャンク角度における装置を表し、右上四分区間における正の角度および正のトルク（Ｎ−ｍ単位）は、脛側シャンク角度および背屈−抵抗トルクに対する背屈の角度を表し、ならびに左下四分区間の負の角度および負のトルクは、脛側シャンク角度および底屈−抵抗トルクに対する底屈の角度を表す。
【０１２５】
左下四分区間を参照し、それぞれ全可動域および５０％可動域の第１のロッカー低トルクバネ曲線２７２、２７４、および第１のロッカー高トルクバネ曲線２７６、２７８を比較すると、曲線は、可動域が半分にされるため、全体的に下方におよび右にシフトしていることが分かり、これは、図示の実施形態では、また、ピーク第１のロッカーバネトルクの半分までの第１のロッカー予荷重（５０％のＲＯＭ曲線２７４、２７８のｙ切片）の増加を伴う。０％可動域は、装置を装用しているヒトからくると予期され得るいずれの底屈トルクに対しても底屈が本質的に防止されたことを意味するため、それぞれの第１のロッカー低および高トルクの０％のＲＯＭ曲線２８０、２８２は、単に、起点から下方に延在する垂直線である。
【０１２６】
右上四分区間を参照すると、第２のロッカー抵抗曲線２８４は、装置１６２の常に能動的な第２のロッカーバネ１７２のふるまいを反映し、それに対して、上述のように、予荷重の大きさだけいずれのｄＦ−抵抗曲線も上にシフトさせることによって、第２のロッカー予荷重が適用され得る。装置１６２のｄＦ−抵抗曲線は、ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４の補強角度まで曲線２８４を辿り、その後、ここでは並列に係合されている第２のロッカーバネ１７２およびＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４のそれぞれのバネ定数の和に等しい、より急勾配に沿って続く。それゆえ、０°で補強された０％の予圧ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４のｄＦ−抵抗曲線２８６は、ＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２が最も低い位置になり、勾配が垂直になるまで、起点から均一な急勾配で逸脱するが、９°で補強された０％の予圧ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネ１７４のｄＦ−抵抗曲線２８８は、９°の背屈まで第２のロッカー抵抗曲線２８４を辿り、それに続いて、９°で、曲線２８６と同じ勾配で曲線２８４から逸脱する。最後に、０％の底屈ＲＯＭ曲線２８０、２８２と同様に、０°の背屈（すなわち、ＴＳ  ＲＯＭ止めネジ２１８は、ＴＳ球軸受２２４がそのチャンネル１９８内の最も低い位置にある状態でＴＳ  ＲＯＭリミッタピン２１２と当たるまで、締め付けられる）で補強された、１００％の予圧ＴＳ  ＤＦ−抵抗バネは、本質的に、単に起点から上方に延在する垂直線であるｄＦ−抵抗曲線２９０に対応する脛側シャンク角度からのいずれの背屈も、防止するようにする。
【０１２７】
例示的な性能仕様の概要
装置５２のそれぞれ別個の機能／アセンブリの説明においても、上述した本発明による装置の典型的な性能仕様は、以下の通りである：代表的な脛側シャンク角度／平衡足関節角度調整範囲は、上部バーまたは他の下腿取付部材の鉛直角から約±１５°である。典型的な能動的な底屈抵抗可動域は、底屈の約（−）１４°までである。典型的な能動的な第２のロッカー可動域は、背屈の約（＋）１０°までであり、および典型的な能動的な立脚終期可動域は、追加的な背屈の約（＋）７°までであり、全背屈の約１７°までである。底屈および背屈抵抗トルクは、一般に、図示の実施形態の全てにおけるように、機能的に分離されており、背屈抵抗に関するトルク調整および予荷重トルクに対する調整が、完全に分離され、底屈抵抗に関するトルク調整および予荷重トルクに対する調整とは機能的に無関係であるようにする。
【０１２８】
材料および構成
本発明による装置の構成部品は、鋼、アルミニウム、チタニウム、ポリマー複合材料または矯正装置に好適な他の材料で形成され得る。第１〜第３の実施形態に示すポリウレタン製ブッシングＴＳ  ＤＦ−抵抗バネを除いて、図示の実施形態において用いられるバネは、一般に、矯正の働きのためのジョイント部品の性能条件と一致するトルクを生成するのに好適であるため、バネ鋼線または他の金属合金または非金属合金で構成され得る。本発明による機械加工バネは、一般に、金属棒出発原料から作製され得るが、それらは、数種のプラスチックを含む任意の好適な機械加工可能な材料で形成され得る。さらに、窒素ガスバネなどの、ガスシリンダーで構成されたバネは、例えば、図示の実施形態において使用されるかまたは図示していない他の実施形態において用いられるバネの代わりとなり得る。
【０１２９】
発明の変形例
本発明を、いくつかの実施形態に対して説明したが、当業者には認識されるように、本発明は、多数の変更、修正および再配置を行うことができると理解され、およびそのような変更、修正および再配置は、以下の特許請求の範囲によって網羅されるものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【国際調査報告】
2018525181.tif 000055