JP2004337636A - 人工関節 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の構造を特に機能の点で改良した人工関節を提供する。
【解決手段】関節上部（１）と、関節下部（２）と、これら関節上部（１）と関節下部（２）とを回動可能に互いに結合し、関節上部（１）と回転不能に結合された関節軸（３）と、関節の回動を制動する制動装置とを有する人工関節である。この制動装置は、前記関節軸（３）によって区分された２つの部分チャンバと、前記部分チャンバ（５ａ，５ｂ）を接続するチャンネルを有する。このチャンネルは、チャンネルに深くもしくは浅く入るように軸方向に移動可能なスロットバー（１３）により、外側から制御可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は関節上部と、関節下部と、該双方の関節部分を回動可能に互いに結合し、かつ関節部分である関節上部と回転不能に結合された関節軸と、関節の回動を制動する制動装置とを有する人工膝関節、又は人工股関節のような人工関節に関する。

人工膝関節を液圧で制動することは公知である。このためには、液圧制動シリンダが関節の外側に設けられており、該液圧制動シリンダの一端は関節下部に枢着されており、液圧制動シリンダのピストンバーは関節上部と結合したレバーに作用する。

本発明の課題はこうした構造を特に機能の点で改良することである。

上記課題は、以下の人口関節により解決される。
即ち、本発明の第１の態様に係わる人工関節は、関節上部と、関節下部と、これら関節上部と関節下部とを回動可能に互いに結合し、関節上部と回転不能に結合された関節軸と、関節の回動を制動する制動装置とを有する人工関節において、
ａ）前記制動装置は、前記関節下部に組み込まれており、前記関節上部と回転不能に結合された前記関節軸に直接作用すること、
ｂ）前記制動装置は、前記関節軸を周囲に亘って部分的に共軸で囲繞する密閉式のディスプレースメントチャンバを有し、このディスプレースメントチャンバは、回転ピストンとして形成された前記関節軸によって２つの部分チャンバに区分されていること、
ｃ）前記ディスプレースメントチャンバの前記部分チャンバは、チャンネルにより接続されていること、
ｄ）前記チャンネルは、スロットルとしての機能とを果たし、さらに、チャンネルに深くもしくは浅く入るように軸方向に移動可能なスロットバーにより、外側から制御可能であることを特徴とする。

本発明の構造を人工膝関節として形成する場合、該構造によって、公知の制動膝(Bremsknie) に加えて、揺動位相制御装置を設置できるようになり、該揺動位相制御装置では回動抵抗は屈曲及び伸展に関して互いに別個に調節することができる。

スロットルの制御は基本的には機械的になされるか、又は電気的な調節駆動ギアによってなされる。本発明では、スロットルの制御は軸方向に移動可能なスロットルバーによってなされ、該スロットルバーの移動は例えば手で調節可能な刻み付ねじ等によってなされるのが好ましい。

特に、人工膝関節として形成された人工補装具関節では、関節を荷重する圧力が屈曲スロットルの予め定められた閉鎖を引き起こすことは好ましい。これは入れ子、圧力又はモーメント制御装置として構成される。

回転ピストンが、密閉式に形成されたディスプレースメントチャンバの２つの端壁と、円筒状の内壁とに接触している矩形のピストンプレートを具備しているのは好ましい。密閉フレームは、ピストンプレートと共に螺着された保持部材によって固定可能であるのは好ましい。これによって、回転ピストンパッキングの領域に設けられて定められた只１つの漏れ箇所を除いて全体に閉じられたディスプレースメントチャンバが得られる。ディスプレースメントチャンバを外側に対し密閉している回転ピストンパッキングは回転ピストン軸受の外側に設けられていることが好ましい。回転ピストン軸受への注液はディスプレースメントチャンバで支配的な超過圧、すなわち高い潤滑性を有する圧液によってなされる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。人工関節の例として示されている人工膝関節は、関節上部１と、該関節上部１に対し幾らか偏心して設けられた関節下部２とにより構成される。双方の関節部分すなわち関節上部１及び関節下部２は、関節上部１と回転不能に結合された関節軸３によって回動自在に結合されている。この場合、関節上部１の部分的に円筒状に形成された下側は、関節下部２の円筒状の表面４において支持される。双方の関節部分が互いに偏心して設けられているので、関節が回動すれば、関節上部１の下側は円筒状の表面４に当接して、該表面４は全体的に関節ストッパとして用いられる。従って、別個の関節ストッパは不要である。

関節の回動を制動するために、図示の実施例では、関節下部２に直接に組み込まれた液圧式の制動装置が設けられ、該制動装置は関節軸３へ直接作用する。液圧式の制動装置は関節軸３を周囲に亘って部分的に同心に囲繞する密閉式のディスプレースメントチャンバ(Verdraengerkammer) ５を有し、該ディスプレースメントチャンバ５は回転ピストンとして形成された関節軸３によって２つの部分チャンバ５ａ，５ｂに区分されている。このために、関節軸３は軸方向及び半径方向に延びる矩形のピストンプレート６を具備している。該ピストンプレート６の、半径方向に延びる端縁部はディスプレースメントチャンバ５の２つの端壁に密閉式に接触し、軸方向に延びる長手方向縁部はディスプレースメントチャンバ５の円筒状の内壁に密閉式に接触している。この密閉は密閉フレーム７によってなされるのが好ましく、該密閉フレーム７は、ピストンプレート６と共に螺着され図面では詳細に示されない保持部材によって、ピストンプレート６に固定されている。

ディスプレースメントチャンバ５は回転ピストンパッキング８によって外側に対し密閉されており、該回転ピストンパッキング８は回転ピストン軸受９の外側に設けられている。注液はディスプレースメントチャンバ５で支配的な超過圧によって行なわれ、ディスプレースメントチャンバ５には高い潤滑性を有する圧液が充填されている。

部分チャンバ５ａ，５ｂは平行に接続されて逆方向に作用する２個のスロットルチェックバルブ１０によって互いに連通されている。該スロットルチェックバルブ１０は関節下部２に並設された２つの孔１１に設置されており、該孔１１は関節軸３に対し直角方向に延びており、各々のパッキング栓１２によって閉じられている。

各スロットルチェックバルブ１０のスロットル箇所を制御するために、図示の実施例では、スロットルバー１３が備えられ、該スロットルバー１３は詳細に図示されない調整手段、例えば手で操作可能な刻み付ねじによって長手方向に移動可能であり、スロットルバー１３の、図５に図示した上方の自由端は２つの部分チャンバ５ａと５ｂとの間を連通する液流の横断面に多かれ少なかれ深く突入している。２本のスロットルバー１３の可能な別個の調節によって、回動抵抗は屈曲及び伸展のために別個に調節される。更に、膝への荷重によって屈曲スロットル(Beugedrossel)が閉じるのは好ましい。これは詳細に図示しない入れ子、圧力又はモーメント制御装置によって実現化される。

人工膝関節の側面図である。 図１に示す人工膝関節の端面図である。 図１に示す人工膝関節平面図である。 図２の線Ａ−Ａに沿った縦断面図である。 図２の線Ｃ−Ｃに沿った縦断面図である。 図１の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。

符号の説明

１…関節上部、２…関節下部、３…関節軸、４…表面、５…ディスプレースメントチャンバ、６…ピストンプレート、７…密閉フレーム、８…回転ピストンパッキング、９…回転ピストン軸受、１０…スロットルチェックバルブ、１１…孔、１２…パッキング栓、１３…スロットルバー。

Claims (8)

1. 関節上部（１）と、関節下部（２）と、これら関節上部（１）と関節下部（２）とを回動可能に互いに結合し、関節上部（１）と回転不能に結合された関節軸（３）と、関節の回動を制動する制動装置とを有する人工関節において、
   ａ）前記制動装置は、前記関節下部（２）に組み込まれており、前記関節上部（１）と回転不能に結合された前記関節軸（３）に直接作用すること、
   ｂ）前記制動装置は、前記関節軸（３）を周囲に亘って部分的に共軸で囲繞する密閉式のディスプレースメントチャンバ（５）を有し、このディスプレースメントチャンバ（５）は、回転ピストン（３，６，７）として形成された前記関節軸（３）によって２つの部分チャンバ（５ａ，５ｂ）に区分されていること、
   ｃ）前記ディスプレースメントチャンバ（５）の前記部分チャンバ（５ａ，５ｂ）は、チャンネル（１１）により接続されていること、
   ｄ）前記チャンネル（１１）は、スロットルとしての機能とを果たし、さらに、チャンネルに深くもしくは浅く入るように軸方向に移動可能なスロットバー（１３）により、外側から制御可能であることを特徴とする人工関節。
2. 前記スロットルバー（１３）には、これを移動させるために、手で操作可能な刻み付ねじが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の人工関節。
3. 前記関節にかかる圧力は、前記スロットルバーによるスロット個所の予め定められた閉鎖により制御されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の人工関節。
4. 前記回転ピストン（３，６，７）は、密閉フレーム（７）を介して前記２つのディスプレースメントチャンバ（５）の端面及び円筒状の内壁に接触している矩形のピストンプレート（６）を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の人工関節。
5. 前記ディスプレースメントチャンバ（５）を外側に対し密閉している回転ピストンパッキング（８）は、回転ピストン軸受（９）の外側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の人工関節。
6. 前記ディスプレースメントチャンバ（５）を収容している関節部分（２）に２個のスロットルチェックバルブ（１０）を組み立てるため、パッキング栓（１２）によって外側に対し閉じられている２つの孔（１１）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の人工関節。
7. 前記制動媒体は高い潤滑性を有する圧液であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の人工関節。
8. 前記関節上部（１）の、部分的に円筒状に形成された下側は、前記関節上部（１）に対し偏心して設けられた前記関節下部（２）の円筒状の表面（４）に支持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の人工関節。

Images