(57)【要約】【課題】膝を伸ばした状態で安定して固定でき、大腿骨に対して脛骨を曲げた状態の旋回角度を保持可能でかつ調整可能である膝関節固定用内部人工補装具を提供する。【解決手段】大腿骨の遠位端に接続される大腿骨シャフト５を有する大腿骨部材２と、脛骨の近位端に接続される脛骨シャフト６を有する脛骨部材３とを備える。大腿骨部材２に大腿骨側連結部７を設け、脛骨部材３に脛骨側連結部８を設ける。これら連結部７，８は、人工補装具旋回軸を中心に相対的に旋回可能に連結されている。また、大腿骨部材２と脛骨部材３との旋回をロックするロック位置と、旋回可能な解除位置とを有するラッチ手段を設ける。ラッチ手段は、保持リセット手段によって、ロック位置にて保持可能であるとともに、ロック解除機構によって、保持リセット手段の保持力に抗してロック位置から解除位置へ移動可能である。【選択図】図１
2016150258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨の遠位端に接続される大腿骨接続構造を有する大腿骨部材と、
脛骨の近位端に接続される脛骨接続構造を有する脛骨部材と、
膝の旋回軸に対応する人工補装具旋回軸と、
大腿骨部材に設けられた大腿骨側連結部と、
脛骨部材に設けられ、人工補装具旋回軸を中心に大腿骨側連結部に対して相対的に旋回可能に連結された脛骨側連結部と、
大腿骨側連結部および脛骨側連結部の旋回をロックするロック位置と、大腿骨側連結部および脛骨側連結部が互いに相対的に旋回できるようにロックが解除される解除位置とを有するラッチ手段と、
ラッチ手段をロック位置に移動させて保持する保持リセット手段と、
ラッチ手段を保持リセット手段の保持力に抗してロック位置から解除位置へ移動させるロック解除機構と
を備えたことを特徴とする膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項２】
ラッチ手段は、ロック解除機構の構成部品として磁性体を有し、外部からの磁力によってロック位置から解除位置へ移動可能である
ことを特徴とする請求項１記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項３】
大腿骨側連結部および脛骨側連結部の一方は、中空円筒部を有し、この中空円筒部の円筒中心軸が人工補装具旋回軸に沿って配置され、
中空円筒部は、軸方向の一方側を閉塞する閉塞壁部と、この閉塞壁部を貫通する複数の開口部とを有し、
大腿骨側連結部および脛骨側連結部の他方は、人工補装具旋回軸に平行にのび中空円筒部が円筒中心軸を中心に旋回可能となるようこの中空円筒部を受ける中空状の軸受け部と、人工補装具旋回軸に対して交差方向にのび軸受け部に受けられた状態の中空円筒部の軸方向の一方側への移動を係止する止め壁部とを有し、
止め壁部は、人工補装具旋回軸に平行な複数の受け孔が設けられ、
ラッチ手段は、中空円筒部内を円筒中心軸に沿って移動可能なピストンプレートを有し、
ピストンプレートは、このピストンプレートから止め壁部側へ向かって突出し偏心的に配置されたロックピボットを有し、
ロックピボットは、閉塞壁部の開口部に挿入されているとともに、ピストンプレートの円筒中心軸に沿った移動にともなって止め壁部の受け孔に挿脱可能である
ことを特徴とする請求項１または２記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項４】
ピストンプレートは、複数のロックピボットを有し、
止め壁部には、ロックピボットの数に対応する数の受け孔が設けられ、
これらロックピボットと受け孔とは、互いに対応した位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項５】
ピストンプレートには、４つのロックピボットが規則的にかつ偏心して設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項６】
ピストンプレートは、磁性体を有する
ことを特徴とする請求項３ないし５いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項７】
ピストンプレートは、縁部から内側へ凹状に形成された凹部を有し、
中空円筒部は、内周面から内部スペース側へ突出し中空円筒部内でのピストンプレートの移動をガイドするために凹部と係合可能なリブを有している
ことを特徴とする請求項３ないし６いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項８】
ロックピボットは、先端部が磁化可能な材料および磁性材料のいずれかで形成され、
受け孔は、保持磁石が設けられ、
これらロックピボットの先端部と保持磁石とで保持リセット手段が構成されている
ことを特徴とする請求項３ないし７いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項９】
中空円筒部が大腿骨側連結部に設けられ、
軸受け部が脛骨側連結部に設けられている
ことを特徴とする請求項３ないし８いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項１０】
大腿骨側連結部および脛骨側連結部は、人工補装具旋回軸に沿って設けられたピントルおよびねじ込みボルトを用いて、人工補装具旋回軸を中心に互いに相対的に旋回可能に連結されている
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項１１】
大腿骨部材に対する脛骨部材の旋回を所定の範囲に制限する旋回角度制限構造を備える
ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項１２】
大腿骨接続構造は、大腿骨に固定される大腿骨シャフトである
ことを特徴とする請求項１ないし１１いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【請求項１３】
脛骨接続構造は、頚骨に固定される頚骨シャフトである
ことを特徴とする請求項１ないし１２いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膝関節固定用内部人工補装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
膝関節の固定、すなわち金属インプラントである内部人工補装具を用いた膝関節の外科的補助は、通常、例えば骨腫瘍、骨感染症、外傷、および、いわゆる小児麻痺のような神経性疾患である灰白髄炎によって、膝関節内部人工補装具の度重なる機能不全の後に実施される。
【０００３】
これまで様々な金属インプラントが使用されてきたが、これら従来の金属インプラントは、予め設定された所定の角度での、膝関節の完全な固定、および、本来の膝関節の位置における上腿に対する下腿の固定が生じた。
【０００４】
例えば特許文献１に示す従来のシステムは、通常、残存している下腿骨および上腿骨（脛骨および大腿骨）に固着されるとともに、連結スリーブを用いて永続的に固定されるシャフトシステムで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２５７０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１の構成では、予め設定された所定の角度での永続的な固定によって、その後の処置の機能的な結果が好ましくないという結果が、これまでの周知の全てのアプローチ（周知の金属インプラント）と共通している。
【０００７】
所定の角度で永続的に固定された膝関節を有する患者は、一般的にその膝関節の運動の自由度が著しく制限される。
【０００８】
このような従来のインプラントを適用している患者は、特に飛行機や自動車等の交通手段を利用する際に多数の問題を抱えながら移動しなければならない。
【０００９】
さらに、膝が自由に曲げられない状態では、性的活動が著しく制限されることも明らかである。
【００１０】
その他にも、周辺の関節に力が伝わることにより、下部腰椎、股関節および膝関節の領域において、続発性の変形性関節症が生じる可能性もある。
【００１１】
したがって、安定した固定、すなわち歩く際や走る際に膝を伸ばした状態では安定した脚のガイドを生み出すような固定が可能である一方、上腿に対する下腿の曲げ位置においても相対的な変化が生じる膝関節固定用内部人工補装具が求められていた。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、膝を伸ばした状態で安定して固定できるとともに、大腿骨に対して脛骨を曲げた状態の旋回角度を保持できるだけでなく調整可能な膝関節固定用内部人工補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】
【００１３】
請求項１に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、大腿骨の遠位端に接続される大腿骨接続構造を有する大腿骨部材と、脛骨の近位端に接続される脛骨接続構造を有する脛骨部材と、膝の旋回軸に対応する人工補装具旋回軸と、大腿骨部材に設けられた大腿骨側連結部と、脛骨部材に設けられ、人工補装具旋回軸を中心に大腿骨側連結部に対して相対的に旋回可能に連結された脛骨側連結部と、大腿骨側連結部および脛骨側連結部の旋回をロックするロック位置と、大腿骨側連結部および脛骨側連結部が互いに相対的に旋回できるようにロックが解除される解除位置とを有するラッチ手段と、ラッチ手段をロック位置に移動させて保持する保持リセット手段と、ラッチ手段を保持リセット手段の保持力に抗してロック位置から解除位置へ移動させるロック解除機構とを備えたものである。
【００１４】
請求項２に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ラッチ手段は、ロック解除機構の構成部品として磁性体を有し、外部からの磁力によってロック位置から解除位置へ移動可能であるものである。
【００１５】
請求項３に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１または２記載の膝関節固定用内部人工補装具において、大腿骨側連結部および脛骨側連結部の一方は、中空円筒部を有し、この中空円筒部の円筒中心軸が人工補装具旋回軸に沿って配置され、中空円筒部は、軸方向の一方側を閉塞する閉塞壁部と、この閉塞壁部を貫通する複数の開口部とを有し、大腿骨側連結部および脛骨側連結部の他方は、人工補装具旋回軸に平行にのび中空円筒部が円筒中心軸を中心に旋回可能となるようこの中空円筒部を受ける中空状の軸受け部と、人工補装具旋回軸に対して交差方向にのび軸受け部に受けられた状態の中空円筒部の軸方向の一方側への移動を係止する止め壁部とを有し、止め壁部は、人工補装具旋回軸に平行な複数の受け孔が設けられ、ラッチ手段は、中空円筒部内を円筒中心軸に沿って移動可能なピストンプレートを有し、ピストンプレートは、このピストンプレートから止め壁部側へ向かって突出し偏心的に配置されたロックピボットを有し、ロックピボットは、閉塞壁部の開口部に挿入されているとともに、ピストンプレートの円筒中心軸に沿った移動にともなって止め壁部の受け孔に挿脱可能であるものである。
【００１６】
請求項４に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項３記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ピストンプレートは、複数のロックピボットを有し、止め壁部には、ロックピボットの数に対応する数の受け孔が設けられ、これらロックピボットと受け孔とは、互いに対応した位置に配置されているものである。
【００１７】
請求項５に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項４記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ピストンプレートには、４つのロックピボットが規則的にかつ偏心して設けられているものである。
【００１８】
請求項６に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項３ないし５いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ピストンプレートは、磁性体を有するものである。
【００１９】
請求項７に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項３ないし６いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ピストンプレートは、縁部から内側へ凹状に形成された凹部を有し、中空円筒部は、内周面から内部スペース側へ突出し中空円筒部内でのピストンプレートの移動をガイドするために凹部と係合可能なリブを有しているものである。
【００２０】
請求項８に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項３ないし７いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、ロックピボットは、先端部が磁化可能な材料および磁性材料のいずれかで形成され、受け孔は、保持磁石が設けられ、これらロックピボットの先端部と保持磁石とで保持リセット手段が構成されているものである。
【００２１】
請求項９に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項３ないし８いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、中空円筒部が大腿骨側連結部に設けられ、軸受け部が脛骨側連結部に設けられているものである。
【００２２】
請求項１０に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１ないし９いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、大腿骨側連結部および脛骨側連結部は、人工補装具旋回軸に沿って設けられたピントルおよびねじ込みボルトを用いて、人工補装具旋回軸を中心に互いに相対的に旋回可能に連結されているものである。
【００２３】
請求項１１に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１ないし１０いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、大腿骨部材に対する脛骨部材の旋回を所定の範囲に制限する旋回角度制限構造を備えるものである。
【００２４】
請求項１２に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１ないし１１いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、大腿骨接続構造は、大腿骨に固定される大腿骨シャフトであるものである。
【００２５】
請求項１３に記載された膝関節固定用内部人工補装具は、請求項１ないし１２いずれか一記載の膝関節固定用内部人工補装具において、脛骨接続構造は、頚骨に固定される頚骨シャフトであるものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、膝を伸ばした状態で安定して固定できるとともに、大腿骨に対して脛骨を曲げた状態の旋回角度を保持できるだけなく、旋回角度を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具において、伸ばした位置でロックされた状態を示す側面図である。
【図２】同上膝関節固定用内部人工補装具の曲げた位置でロックされた状態を示す側面図である。
【図３】同上膝関節固定用内部人工補装具の分解した状態を示す説明図である。
【図４】同上膝関節固定用内部人工補装具の脛骨部材を示す斜視図である。
【図５】同上膝関節固定用内部人工補装具の脛骨部材の側面図である。
【図６】同上膝関節固定用内部人工補装具の大腿骨側連結部の斜視図である。
【図７】同上膝関節固定用内部人工補装具の大腿骨連結部の側面図である。
【図８】同上膝関節固定用内部人工補装具のラッチ手段の斜視図である。
【図９】同上膝関節固定用内部人工補装具の保持磁石としての永久磁石の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。
【００２９】
一実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具は、例えば膝を代用する膝用の人工関節である。この膝関節固定用内部人工補装具は、大腿骨の中枢から遠い末端部である遠位端(上腿骨)としっかり接続するための大腿骨接続構造を有する大腿骨部材を備える。
【００３０】
また、脛骨の中枢に近い末端である近位端としっかり接続するための脛骨接続構造を有する脛骨部材を備える。
【００３１】
さらに、大腿骨部材に設けられた大腿骨側連結部を備える。また、脛骨部材に設けられ、大腿骨側連結部と互いに相対的に旋回可能に連結された脛骨側連結部を備える。
【００３２】
なお、これら大腿骨側連結部と脛骨側連結部とは、膝の代用物としての膝関節固定用内部人工補装具の設置位置で、自然な膝の旋回軸の位置に対応した人工補装具旋回軸を中心に、基本的に水平に中心から横方向に動き、かつ基本的にその位置において自然な膝の旋回軸の位置に対応している人工補装具旋回軸を中心に、互いに相対的に旋回可能である。
【００３３】
また、大腿骨側の連結部と脛骨側の連結部とを、調整可能な旋回位置において、互いに動かないようロックするロック位置と、ロックが解除され互いに相対的に人工器官旋回軸を中心に旋回可能となる解除位置との間で移動可能なラッチ手段を備える。
【００３４】
さらに、ラッチ手段を保持力によってロック位置に強制的に保持する保持リセット手段を備える。
【００３５】
また、ラッチ手段を、前記保持力に抗してロック位置から解除位置へと移動可能にするロック解除機構を備える。
【００３６】
本実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具は、大腿骨部材と脛骨部材とがそれぞれ関与する連結部に、予め設定された角度で動かないように固定されておらず、変更不能であり、旋回の可能性が付与されている。自然な関節の関節機能を代替すべき純粋な関節内部人工器官の場合とは異なり、この旋回可能性は、自然な関節機能を模すため、自由に使用することができない。それどころか、本実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具では、予め設定された旋回位置でロック可能であることによって、予め設定された角度において大腿骨と脛骨との間に動かず曲がらない結合を生み出し、かつ保持可能である。このため、正常な位置に配置された膝関節固定用内部人工補装具が、ロックされ、かつ、脛骨と大腿骨との角度位置（角度設定）を考慮して定義された硬直した位置に存在するように、ラッチ手段が保持リセット手段によってロック位置に保持される。また、このラッチ手段は、ロック解除機構によってロック位置から解除でき、また脛骨と大腿骨との間の旋回角度を、その他の旋回角度に調節できる。
【００３７】
以前の膝関節の領域内での広範囲に及ぶ破壊のせいで、患者は、旋回角度の変更に対応する曲げ動作と伸ばし動作とを、該当する脚の筋肉組織を使って独自の力で行うことは一般的に無理である。それどころか患者は、対応する旋回角度を外部、例えば患者の腕および手によって調整し、ロック解除機構を緩めることによって、ラッチ手段が保持リセット手段によって、今回調整された旋回位置で再びロックされ、それに伴って脛骨と大腿骨とがこの曲げ角度で互いに相対的に固定される。
【００３８】
このようなロック解除機構の特殊性は、脚の外部から操作できることにある。そして、患者に装着された膝関節固定用内部人工補装具の構成部品は、皮膚を貫通して外部に露出しておらず、膝関節固定用内部人工補装具の装着者である患者は、身体の内部に設置されたインプラント、すなわち膝関節固定用内部人工補装具のロック解除機構を、外側から操作できる。このロック解除機構は、例えば、皮膚の下または必要ならば別の組織の下に配置され、患者が例えば押すことで作動可能な作動スイッチまたはボタン等も適用できる。しかしながら、ラッチ手段がロック解除機構の構成部品として磁性体を有し、外からこの磁性体の近くに誘導される磁石を使って磁力をこの磁性体に作用させて、ラッチ手段を、保持力に抗してロック位置から解除位置へと移動可能な構成が好ましい。なお、磁性体とは、永久磁石等の磁石自体や、磁力に反応する材料にて構成されたものである。このような構成は、患者が携行する十分に強力な磁石を利用して、患者が、架橋された膝の領域内に皮膚とその下にある組織を通して、ロック位置から解除位置にラッチ手段を動かすための磁力をラッチ手段に作用させることで、膝関節固定用内部人工補装具のロック状態を解除できる。
【００３９】
患者は静かに例えば磁石を使って、軟部組織外套を通して膝関節固定用内部人工補装具内のラッチ手段を緩めることができ、それにより膝関節の運動が可能になる。そのため患者は例えば飛行機内または映画館内において、膝関節を曲げた状態で座ることができる。また、患者は、該当する脚を曲げた姿勢で性的行為を実施できる。なお、自転車で走行する際には、患者が対応するラッチ手段の継続作動(すなわち解除位置でのラッチ手段の保持)により、膝関節固定用内部人工補装具の両部材、すなわち脛骨部材および大腿骨部材の連続した旋回の可能性を考慮すれば、脚は受動的な脚として一緒に振り動かすことができる。
【００４０】
本発明の好ましい構成では、両連結部のうちの一方、すなわち大腿骨側連結部および脛骨側連結部のうちの一方が、両正面で閉じられた、断面が円形の中空円筒部を有し、その中空円筒部の径方向の中心を通る中心軸である円筒縦軸としての円筒中心軸が、人工補装具旋回軸に沿うように配置されている。
【００４１】
このような構成の膝関節固定用内部人工補装具では、両連結部の他方、すなわち脛骨側連結部および大腿骨側連結部のうちの他方が、人工補装具旋回軸に対し平行にのびる、すなわち円筒中心軸を中心に回転可能な中空円筒部に対し平行にのびる中空状の軸受け部と、人工補装具旋回軸に対し交差方向にのびる止め壁部(ストッパ)とを有し、この止め壁部が中空円筒部に対する正面側のストッパを構成する。
【００４２】
さらに、このバリエーションでは、止め壁部には、人工補装具旋回軸に対し平行にのびる複数の受け孔が設けられている。またラッチ手段は、中空円筒部の内部において円筒中心軸に沿って中空円筒部の軸方向に移動可能なピストンプレートを有する。
【００４３】
ピストンプレートには、中空円筒部の軸方向へのびるように止め壁部側へ突出した少なくとも一つのロックピボットが、偏心するよう配置されている。
【００４４】
ロックピボットは、その先端部が、止め壁部に対向するように配置された中空円筒部の正面側の閉塞壁部に設けられた開口部に挿入可能である。そして、止め壁部の受け孔の一つとロックピボットとが一列になる（同一直線上に配置される）両連結部の相対的な旋回位置で、円筒中心軸の方向へのピストンプレートの運動により、ロックピボットが開口部に挿脱自在である。
【００４５】
このような構成によって、特別に簡単な人工補装具旋回軸に限定された相対運動の可能性が生み出される。すなわち、対応する止め壁部の受け孔にロックピボットが挿入されることによって、予め設定された旋回位置において確実にロック可能である。
【００４６】
一方では、脛骨部材および大腿骨部材の確実でしっかりしたロッキングを、予め設定した相対的な旋回位置において保障するため、また他方では、多数の旋回位置を制御できるようにするため、ピストンプレートに、複数（特に４つ）の規則的かつ偏心的に配置されたロックピボットが設けられていると好ましい。
【００４７】
また、止め壁部に対向した中空円筒部の閉塞壁部に各ロックピボットに対応して開口部が配置されている。
【００４８】
さらに、止め壁部においては、ロックピボットの数に対応した数の受け孔が、ロックピボットの配分に対応する配分および配置で設けられている。
【００４９】
そして、これら複数のロックピボットによって、安定的で負荷容量のあるロッキングが可能となる。また例えば、伸ばした位置で硬くなった脚で歩行する際にも、例えば歩行中にロックが解除される危険性や、膝部分において脚が不意に折れ曲がる危険性等の歩行上の危険性なしに、患者の体重を含む対応する負荷に十分に耐えることが可能である。
【００５０】
上述のピストンプレートの構成とともに、ロック解除機構が、ラッチ手段と結合する磁性体によって構成されていれば、ピストンプレートは、磁性体を有するか、またはピストンプレート自体が磁性体にて形成されていることが好ましい。
【００５１】
中空円筒部の内部でピストンプレートが適切に回転するよう操作するために、ピストンプレートは、その縁部から内側へ凹状に形成された凹部を有する構成が好ましい。
【００５２】
凹部は、中空円筒部に対するピストンプレートの捩れや傾きの発生を防止して、ピストンプレートの縦方向（円筒中心軸方向）への移動をガイドするために、中空円筒部に設けられたリブと共に作用する。
【００５３】
リブは、中空円筒部の内部を限定する壁、すなわち内周面からから内部に突出して形成されているとともに、円筒中心軸方向へのびるように設けられ、断面形状が凹部の断面形状に適合して凹部内に嵌合可能である。
【００５４】
ロックピボットは、先端部が磁化可能な材料または磁性材料にて形成されているとともに、保持手段およびリセット手段を構成する保持磁石が各受け孔に設けられた構成が好ましい。
【００５５】
そして、保持磁石は、これと相対するロックピボットに磁気引力を及ぼし、その結果、ロックピボットは、受け孔に対応した逃がし位置に配置された際に、受け孔に引き寄せられるようにロック位置に引き寄せられ、旋回位置にある膝関節固定用内部人工補装具がロック位置で確実にロックされる。
【００５６】
中空円筒部が大腿骨側連結部に設けられ、軸受け部が脛骨側連結部に設けられた構成にすると好ましい。
【００５７】
特に、本実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具では、両連結部は互いに旋回可能であり、両連結部が、人工補装具旋回軸に沿って設けられたピントルおよびねじ込みボルトで連結された構成が好ましい。ピントルおよびねじ込みボルトとは、ボルトのシャフト部分に形成された雄ねじをねじ締めすることによって、対応する雌ねじと共に、ボルト受けで固定できるようなねじ込みボルトのことである。また、面が平滑なシャフト部分も使用でき、さらに、ボルトがここを通って導かれる開口部の面が平滑な部分に対して、回転軸またはピボット軸受けを形成する。
【００５８】
膝関節固定用内部人工補装具は、解剖学的には意味がないが、例えば、大腿骨と脛骨と患者を危険に晒す可能性がある曲げ角度とならないように、共に作用する連結部に、予め定められた旋回角度に関して脛骨部材から大腿骨部材への相対的な旋回を制限する旋回角制限構造が設けられた構成にすることができる。
【００５９】
大腿骨接続構造は大腿骨に固定される大腿骨シャフトであり、脛骨接続構造は脛骨に固定される脛骨シャフトである構成が好ましい。この種のシャフト接続自体は周知の構成であり、またこれらのシャフト構造は、それぞれの含気骨の髄腔内に収容され、そこに例えば骨セメントを用いて固定されるため、大腿骨遠位端または脛骨近位端との固定に特に適している。
【００６０】
以下、上記一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６１】
各図面には、本発明の一実施の形態に係る膝関節固定用内部人工補装具としての内部人工補装具１に関する設計事例が示されている。なお、各図面は、内部人工補装具１の設計事例を説明するための概要図であり、完全な構造設計図ではない。
【００６２】
内部人工補装具１は、大腿骨部材２と脛骨部材３とを備え、これら大腿骨部材２と脛骨部材３とはピントルおよびねじ込みボルト４によって互いに連結されている。そして、内部人工補装具１は、大腿骨部材２と脛骨部材３とが、ねじ込まれたピントルおよびねじ込みボルト４の軸方向に沿って配置された人工補装具旋回軸を中心に、互いに相対的に旋回可能である。
【００６３】
また、内部人工補装具１は、図１に示す伸ばした位置、すなわち大腿骨部材２と脛骨部材３とが略直線状に配置された状態に調整でき、図２に示す曲げた位置、すなわち大腿骨部材２と脛骨部材３とが交差状に配置された状態に調整できるとともに、それらの状態で固定できる。
【００６４】
大腿骨部材２は、大腿骨に固定される大腿骨接続構造としての大腿骨シャフト５を有している。この大腿骨シャフト５は、大腿骨部材２を患者の大腿骨にしっかり接続するために、周知の方法で大腿骨遠位端の骨髄管に固定され、一般的に骨セメントを使って埋め込まれる。同じ方法で、脛骨部材３をしっかりと患者の脛骨に接続するために、脛骨接続構造としての脛骨シャフト６が、脛骨近位端の骨髄管に導入されて固定されている。
【００６５】
また、大腿骨部材２は大腿骨側連結部７を有しており、脛骨部材３は脛骨側連結部８を有している。これら連結部７，８は、ピントルおよびねじ込みボルト４を用いて互いに連結されており、また、人工補装具旋回軸を中心に互いに相対的に旋回できる。
【００６６】
この人工補装具旋回軸は、内部人工補装具１がインプラントされた状態にて、基本的に中心から側面に向かって水平方向に延び、自然な膝関節の主旋回軸と対応する。なお、人工補装具旋回軸によれば、自然な膝関節内で可能な垂直軸を中心にした旋回運動を模すことはできない。
【００６７】
図３に示すように、大腿骨側連結部７は、断面形状が円形でその内部に内部スペース10（図６を参照）を有する中空円筒部９を有している。
【００６８】
この中空円筒部９は、内部人工補装具１が組み立てられた状態、すなわち大腿骨部材２および脛骨部材３の各連結部７，８が連結された状態において、脛骨側連結部８の中空状の軸受け部11に受け入れられる。
【００６９】
また、中空円筒部９は、その中心軸である円筒中心軸が人工装具中心軸に沿って配置されている。
【００７０】
中空状の軸受け部11は、中空円筒部９の外周形状に対応する雌型に形成されている。この軸受け部11の一方側の端部には、脛骨側連結部８を構成する止め壁部（ストッパ）12が一体に設けられている。
【００７１】
止め壁部12には、中央貫通孔13(図４および５を参照)が設けられ、この中央貫通孔13には、中空円筒部９の軸方向の一方側である正面側に設けられたピボット14が、軸受け部11側から挿入される。また、両連結部７，８の連結のために、ピントルおよびねじ込みボルト４が中央貫通孔13から挿通され、その雄ねじがピボット14内に加工された雌ねじにねじ込まれる。
【００７２】
このように連結された大腿骨部材２および脛骨部材３は、人工補装具旋回軸を中心として旋回可能である。
【００７３】
中空円筒部９の内部スペース10には、ラッチ手段が挿入可能である。このラッチ手段は、中空円筒部９の内部スペース10に挿入可能なピストンプレート15と、このピストンプレート15から中空円筒部９の軸方向と平行にのびるロックピボット16とで構成されている。
【００７４】
また、図８に示すように、ピストンプレート15には、その中央部とは異なる位置に偏心的に合わせて４つのロックピボット16が配置されている。これらロックピボット16、それぞれ同じ直径で、かつ、互いに等間隔で配置されている。
【００７５】
また、ロックピボット16がピストンプレート15の周方向における各ロックピボット16間には、ピストンプレート15の縁部から内側へ向かって凹状、すなわちＵ字形の凹部17が設けられている。
【００７６】
さらに、図６および７に示すように、中空円筒部９には、内周面から内部スペース10に突出し、円筒中心軸と平行にのびる円筒形のリブ18が設けられ、ラッチ手段が中空円筒部９の内部スペース10に挿入された状態では、リブ18が凹部17に嵌合されることで、ピストンプレート15が、中空円筒部９に対して捩れたり傾いたりすることなく、ガイドされる。
【００７７】
ロックピボット16は、中空円筒部９の正面の壁である閉塞壁部19に形成された開口部20に挿入可能である。
【００７８】
そして、ロックピボット16を含むピストンプレート15は、中空円筒部９の内部スペース10において円筒中心軸方向にスライドできるよう配置される。また、中空円筒部９の内部スペース10内を円筒中心軸に沿って移動するピストンプレート15は、閉塞壁部19に当接して係止される。また、閉塞壁部19にピストンプレート15が当接した状態では、ロックピボット16が、開口部20を通って閉塞壁部19から突出する。さらに、止め壁部12の受け孔としての受け開口部21がロックピボット16に対応した逃がし位置に配置されていた場合には、ロックピボット16が受け開口部21に挿入される。その結果、大腿骨側連結部７と脛骨側連結部８とが互いに相対的に旋回位置でロックされ、そして、内部人工補装具１が装着されている膝が、旋回位置(例えば、図１のような伸びた位置または図２のような曲がった位置)で、動かないようしっかりとロックされる。
【００７９】
受け開口部21には、保持リセット手段を構成する円形シリンダ状の保持磁石としての永久磁石22が、止め壁部12と面一になるように収容して固定されている。
【００８０】
また、永久磁石22は、例えばネオジムＮ４８磁石が用いられ、ロックピボット16の先端部に磁気引力を作用させ、これらを標準位置において受け開口部（ロケーションホール）21の中へ強制的に導き入れて保持することで、ロック位置を保持する。
【００８１】
中空円筒部９の止め壁部12とは反対側は、図３に示すようにカバープレート23で閉塞されており、カバープレート23は、リブ18に設けられたねじ孔にねじ込まれる４本のねじを用いて、中空円筒部９に固定される。また、カバープレート23は、内部スペース10において、閉塞壁部19とカバープレート23との間を円筒中心軸および人工補装具旋回軸に沿って進退移動するピストンプレート15に対する第２のストッパとしても作用する。
【００８２】
ラッチ手段を、ピストンプレート15に設けられたロックピボット16の先端部が受け開口部21に挿入され永久磁石22によって保持されるそのロック位置から、ロックピボット16の先端部が受け開口部21から完全に抜き取られる解除位置へと移動させるためには、例えば図９に示すように永久磁石24（例えばネオジムＮ４８磁石）が使用される。
【００８３】
この永久磁石24は、内部人工補装具１が装着された膝に外部から押し付けられることで、その磁力によって、皮膚および組織を通して、またカバープレート23を通して、磁性を有する材料または磁化可能な材料で形成されたピストンプレート15を引き付けることができる。
【００８４】
また、永久磁石24は、受け開口部21に設けられた永久磁石22よりも磁力が強いため、永久磁石22の保持でロック位置に保持されたピストンプレート15を、ロック位置から解除位置へと引っ張って移動させることが可能である。その結果、内部人工補装具１、および、内部補装具１が装着された脚を、他の角度位置（旋回角度）に調整できる。また、調整した後に、永久磁石24を内部人工補装具１から離間させることで、受け開口部21の永久磁石22が、ロックピボット16の先端部を再び受け開口部21に引き寄せる。さらに、その結果ロックピボット16に対して受け開口部21が同一直線状に一列に並んでいれば、ロックピボット16が受け開口部21に挿入され、内部人工補装具１は、他の角度位置で再度ロックされる。
【００８５】
大腿骨部材２および脛骨部材３の両要素を、互いに相対的に人工補装具旋回軸を中心に旋回する旋回角度の範囲を制限するための旋回角度制限構造が設けられている。
【００８６】
この旋回角度制限構造は、止め壁部12における軸受け部11側に設けられたガイド溝25と、中空円筒部９の閉塞壁部19における止め壁部12側に設けられたガイドピボット26とで構成される。
【００８７】
ガイド溝25は、最大旋回角度に対応した弧状に形成されており、２つのガイド溝25が中央貫通孔13を介して互いに対向して配置されている。また、ガイドピボット26は、ガイド溝部25に挿入可能な突起状に形成されており、２つのガイドピボット26がピボット14を介して互いに対向して配置されている。
【００８８】
そして、ガイドピボット26は、大腿骨側連結部７と脛骨側連結部８とが連結された状態で、大腿骨部材２と脛骨部材３との相対的な旋回にともなってガイド溝25内を移動し、ガイド溝25の端部にガイドピボット26が当接することで、旋回が係止されて旋回角度が制限される。
【００８９】
上記説明から、内部人工補装具１がどのような特別な利点を奏するかは明らかである。すなわち、内部人工補装具１を異なる旋回位置で停止および固定できるという利点は、当該患者が、例えば映画館または飛行機内で、該当する脚を、ラッチ手段のロック解除および内部人工補装具１の調整を通じて、適した旋回角度に曲げることができ、またこの角度で再びロックできるため、生活に質という点で明らかに高い標準を当該患者にもたらす。
【００９０】
また、患者が、例えば輪パッキンを用いて該当する膝の周りに永久磁石24を当てて、ピストンプレート15およびロックピボット16を、ロックピボット16が受け開口部21に対応しないロック解除位置で保持するよう、内部人工補装具１の領域に永続的に配置することによって、膝領域における該当する脚が受動的に旋回可能となる。その結果、例えば、患者は、該当する脚の足をペダルに適切に固定することで自転車を漕ぐことができるが、その際、内部人工補装具１を備えた脚は自動的に一緒に振り動かされ、自然の膝関節を備えた脚、または、内部人工補装具１に置き換えられて機能する膝関節を備えた脚から、推進力が得られる。
【符号の説明】
【００９１】
１    膝関節固定用内部人工補装具としての内部人工補装具
２    大腿骨部材
３    脛骨部材
４    ねじ込みボルト
５    大腿骨接続構造としての大腿骨シャフト
６    脛骨接続構造としての脛骨シャフト
７    大腿骨側連結部
８    脛骨側連結部
９    中空円筒部
10    内部スペース
11    軸受け部
12    止め壁部
15    ピストンプレート
16    ロックピボット
17    凹部
18    リブ
19    閉塞壁部
20    開口部
21    受け孔としての受け開口部
22    保持磁石としての永久磁石
【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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