JP2006175143A - 膝用支柱部材及び膝ブレース - Google Patents

Abstract

【課題】 変形性膝関節症等、膝の疾患を矯正するために使用される支柱部材又は膝ブレースであって、コンパクトでかつ軽量なものを提供すること。
【解決手段】大腿部に固定される上部フレームと、下腿部に固定される下部フレームと、両フレームを連結する連結フレームとを備え、前記上部フレーム及び下部フレームのいずれか一方に長穴が設けられるとともに、他方のフレームの端部付近に取り付けられた連結軸が当該長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合している。上部フレームと下部フレームを相対回転させると、一方のフレームに設けられた長穴に沿って他方のフレームに設けられた連結軸が移動することにより、両フレームの連結点の位置が上下に変化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、患者の大腿部と下腿部にそれぞれ固定されるフレーム状の部材を互いに回動可能に連結した膝関節補強用の支柱部材と、該支柱部材を用いて患者の変形性膝関節症等、膝の疾患を矯正する膝ブレースに関するものである。

従来、変形性膝関節症患者の膝関節矯正用に用いられてきた膝ブレースとしては、ベルトを正面視く字状に取り付けて、ベルトの牽引力により膝を内外中間位になるようにしたものや、下腿部固定部に複数のストラップを設け、ストラップの締着力で下腿部を矯正方向へ押し込み固定するように構成したものがあった。しかしながら、上記ベルト式の膝ブレースでは、十分な矯正ができないという問題点があり、ストラップ式のものでは、多数のストラップの調整に手間がかかるため、着脱が煩雑で時間がかかるという問題点があった。

このような従来の膝ブレースを改良するものとして、特許文献１乃至３に記載のものが提案されている。

特公平６−１３９号公報 特許第３０９３２６９号公報 特開２００３−１５９２６７号公報

上記特許文献１に記載のものは、着用者の大腿骨の対向側面に配置される第１対の細長いブレースと、着用者のふくらはぎの対向側面に配置される第２対の細長いブレースと、着用者の膝に隣接して配置されるヒンジ装置とを備えたもので、横方向に長いガイド溝に沿って上下の部材が横方向に移動するようになっている。また、特許文献２に記載のものは、装着者の身体に固定される一対の高剛性アームと、膝が曲がるのを可能にする枢着ジョイントとを有し、枢着ジョイントに対する前記各剛性アームの内側への横方向の傾斜を調節可能としたものである。

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、長孔もしくは軸のいずれにも係止作用をなす部分を有していないため、ブレースは自在に動き、特定位置を中心として回動できない。このため、ブレースの枢着部が一定せず、膝の運動の自由度は増すが、牽引等による矯正作用は不十分であるという問題点がある。また、上記特許文献２に記載のものは、変形性膝関節症患者の膝を伸展する時の痛みが軽減されないという問題点がある。

一方、上記特許文献３に記載のものは、これらの問題点を解決するもので、ギヤの動力伝達手段を利用し、変形性膝関節に対しては、必要な部分のみを牽引矯正するものであり、従来の膝ブレースに比べてはるかに効果的なものとなっていると考えられるが、ギヤとラックの噛合関係を利用するものであるから、構造的に複雑であり、重量や体積を小さくするのが困難であるとともに、コストも高くつくという問題点がある。

そこで、本発明は、上記特許文献３に記載の膝ブレースをさらに改良し、構造がより簡単で、コンパクト化及び軽量化を図ることのできる膝ブレースを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、次のような構成を採用した。まず、請求項１に記載の発明は、大腿部に固定される上部フレームと、下腿部に固定される下部フレームと、これら上部フレーム及び下部フレームの連結端部付近にそれぞれ軸で取り付けられて両フレームを連結する連結フレームとを備え、前記上部フレームと下部フレームのいずれか一方に長穴が設けられるとともに、他方のフレームの端部付近に側方に突出する連結軸が設けられ、該連結軸が前記長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合しており、上部フレームと下部フレームを相対回転させると、一方のフレームに設けられた長穴に沿って他方のフレームに設けられた連結軸が移動することにより、両フレームの連結点の位置が上下に変化するように構成されていることを特徴とする膝用支柱部材である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の膝用支柱部材である第一の支柱部材と第二の支柱部材とを組み合せてなる膝ブレースであって、第一の支柱部材は、上部フレームに長穴が形成され、下部フレームに設けた連結軸が前記上部フレームの長穴に移動自在かつ回転自在に嵌合した支柱部材であり、第二の支柱部材は、下部フレームに長穴が形成され、上部フレームに設けた連結軸が前記下部フレームの長穴に移動自在かつ回転自在に嵌合した支柱部材であることを特徴とする膝ブレースである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第一の支柱部材が大腿部と下腿部の外面側に固定され、第二の支柱部材が大腿部と下腿部の内面側に固定されるものである。

さらに、請求項４に記載の発明は、上記請求項２又は３に記載の膝ブレースにおいて、大腿部に固定される上部フレームの上端部に、大腿部の外周部にあてがわれて前記第一の支柱部材と第二の支柱部材の上端部を互いに連結する平面視湾曲形状のフレキシブルな上部連結部材が設けられるとともに、下腿部に固定される下側フレームの下端部に、下腿部の外周部にあてがわれて前記第一の支柱部材と第二の支柱部材の下端部を互いに連結する平面視湾曲形状の剛性を有する下部連結部材が設けられているものである。この場合、請求項５に記載の発明のように、上部連結部材が大腿部の後面側にあてがわれ、下部連結部材が下腿部の前面側にあてがわれる湾曲形状に形成されているものが好ましい。

請求項１に記載の発明は、上部フレーム及び下部フレームのいずれか一方に長穴が設けられるとともに、他方のフレームの端部付近に取り付けられた連結軸が当該長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合しており、上部フレームと下部フレームを相対回転させると、一方のフレームに設けられた長穴に沿って他方のフレームに設けられた連結軸が移動することにより、両フレームの連結点の位置が上下に変化するように構成されているものであるから、これらを大腿部と下腿部にそれぞれ固定すると、膝の伸展時や屈曲時に、必要に応じて牽引力又は圧縮力を膝の外側又は内側の関節部に作用させることができる。このため、変形性膝関節症の矯正や、伸展時又は屈曲時における膝関節への負担の軽減をはかることができる。

また、請求項２に記載の発明は、互いに作用方向の異なる一対の支柱部材を膝の外側と内側に固定することにより、伸展と屈曲の際に、膝の外側と内側で連結点が互いに逆向きに移動するようになる。このため、外側と内側で膝関節に作用する力の方向が逆になるので、例えばＯ脚の矯正に効果的である。さらに、請求項３に記載の発明は、膝の伸展時に膝の外側に圧縮方向の力が作用し、内側に牽引方向の力が作用するので、Ｏ脚の矯正用に適したものである。なお、請求項４に記載の発明は、一対の支柱部材の上部フレーム同士を連結する上部連結部材と、下部フレーム同士を連結する下部連結部材が設けられているので、取扱に便利であり、脚部に対する装着に便利なものとなる。この場合、請求項５に記載の発明のように、上部連結部材は大腿部の後面側にあてがわれ、下部連結部材は下腿部の前面側にあてがわれる形状としておくのが効果的である。

以下、図面に表された本発明の好ましい実施形態について説明する。図１乃至図５は、本発明に係る膝ブレースの１例を表すもので、この膝ブレース１は、外側支柱部材２と内側支柱部材３とで構成される。外側支柱部材２と内側支柱部材３は、上部が上部連結部材４によって、下部が下部連結部材５によって互いに連結一体化されている。上部連結部材４は、大腿部の後面側にあてがわれるもので、平面視円弧状を呈する湾曲形状の薄い板で構成されている。また、下部連結部材５は、下腿部の前面側にあてがわれるもので、上部連結部材４と同様に平面視湾曲形状に形成された薄い板で構成されている。なお、上部連結部材４はプラスチック等のある程度フレキシブルな材料で作られており、下部連結部材５はアルミニウム等の剛性の高い材料で作られている。

外側支柱部材２は、上部フレーム２１と下部フレーム２２と連結フレーム２３とで構成されている。図１０は上部フレーム２１の正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、上部フレーム２１の下端部には該フレームの軸方向に沿う長穴２４が形成され、当該長穴２４よりも中央寄りの位置に支持軸取り付け用の穴２１ａが開けられている。また、図９は下部フレーム２２の正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、下部フレーム２２の上端部には、連結軸取り付け用の穴２６が開けられていて、この穴に連結軸２５が取り付けられるようになっている。さらに、この連結軸２５用の穴２６よりも中央寄りの位置に支持軸取り付け用の穴２２ａが開けられている。

下部フレーム２２の上端部に設けた穴２６に取り付けられた連結軸２５は、上部フレーム２１の長穴２４内に該長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合する。この連結軸の位置が両フレームの連結点となる。なお、連結フレーム２３は、軸２７、２８で上部フレーム２１と下部フレーム２２にそれぞれ軸支される。

内側支柱部材３は、外側支柱部材２と同様に、内側上部フレーム３１と内側下部フレーム３２と連結フレーム３３とで構成されているが、外側支柱部材２とは対称的に、下部フレーム３２側に長穴３４が形成され、上部フレーム３１の下端部に設けた連結軸３５がこの長穴３４内に該長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合している。図７は上部フレーム３１の正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、図６は下部フレーム３２の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。上部フレーム３１の下端部には連結軸３５を取り付けるための穴３６が開けられており、それよりも先端側には連結フレーム３３と連結する支持軸を取り付けるための穴３１ａが開けられている。また、下部フレーム３２の上端部には長穴３４が設けられ、それよりも中央寄りの位置に連結フレーム３３と連結する支持軸を取り付けるための穴３３ａが開けられている。連結フレーム３３は、その両端部が支持軸３７、３８で上部フレーム３１と下部フレーム３２に軸支される。

図示例では、上記外側支柱部材２と内側支柱部材３とが上下の連結部材４、５で結合一体化して、Ｏ脚矯正用の膝ブレース１を構成している。図１に示されているものは左足用の膝ブレースであるが、右足用の膝ブレースの場合も構造的には同様であり、左足用のものと対称的に構成される。また、図示例では、長穴がフレームの軸方向に沿う直線状の長穴として形成されているが、軸方向にある程度移動できるものであれば、前後に傾斜した長穴であってもよく、湾曲形状の長穴であってもよい。

次に、この膝ブレース１の使用方法について説明する。この膝ブレース１は、図１４に示すように、膝関節Ｋの左右両側に連結点が位置するように、二つの支柱部材２、３を足に固定して使用する。図示例の膝ブレース１は左足用であるから、外側支柱部材２を左足の左側面（外側の面）に、内側支柱部材３を右側面（内側の面）にあてがって固定する。このとき、上部連結部材４を大腿部Ｄの背面側にあてがい、下部連結部材５を下腿部Ｔの前面側にあてがって、ベルトを巻き付ける等の固定手段で固定する。

膝ブレース１を固定した足の膝を伸展すると、外側支柱部材２は、上部フレーム２１と下部フレーム２２の連結点である連結軸２５が回転しつつ長穴２４に沿って下向きに移動する。また、内側支柱部材３は、上部フレーム３１と下部フレーム３２の連結点である連結軸３５が回転しつつ長穴３４に沿って上向きに移動する。

すなわち、膝を伸展する場合は、膝の外面側では、上下から圧縮する方向の力が膝関節部に加わり、膝の内側では上下に牽引する方向の力が膝関節に加わる。このため、Ｏ脚を矯正する力が膝に作用するのである。

この伸展状態から膝を屈曲すると、上記とは反対に、外側支柱２は、連結軸２５が回転しつつ長穴２４に沿って上向きに移動し、内側支柱３は、連結軸３５が回転しつつ長穴３４に沿って下側へ移動する。このため、膝関節に作用する力の方向が、外面側では引き伸ばす方向にとなり、内面側では圧縮する方向となって、伸展状態における緊張感が緩和されるのである。したがって、椅子に楽に腰かけることができる。なお、上部連結部材４は、適度にフレキシブルなものであるから、上部フレームと下部フレームとを合わせた長さが変化しても、それ自体の変形によってこの変化を吸収することができる。また、下部連結部材５はリジッドな材料で作られているので、下部フレームの下端部を固定することができる。

図１２は、内側支柱部材３における回転角度（上部フレームと下部フレームの相対回転角度）と回転中心である連結軸３５の中心の高さの関係を表す計算例であり、図１３は、外側支柱部材２における回転角度と支柱長さ（支柱部材の長さ）の変化の関係を表す計算例である。図では、可動範囲が４０度から１７５度までの範囲の例を表す。これらの関係は、図からわかるとおり、緩やかな曲線となっているが、ギヤとラックを用いたものでは、破線で示すように、この関係が直線状となる。

なお、上部フレーム２１（３１）と下部フレーム２２（３２）は、連結フレーム２３（３３）と支持軸２７（３７），２８（３８）で互いに連結されているので、これら両フレームを相対回転させない限り連結軸２５（３５）は移動しない。したがって、伸展状態においても屈曲状態においても、両フレームが相対回転しない限り連結軸の位置は変わらず、膝に作用する力をそのままの状態で維持することができる。

以上の説明では、左足に装着する膝ブレース１を例にとって説明したが、右足に装着する膝ブレース１も同様の構成であり、外側支柱部材２を右足の外面側（右側）にあてがい、内側支柱部材３を右足の内面側（左側）にあてがって装着する。この場合も、伸展状態では、膝関節の外側には圧縮方向の力が作用し、内側には牽引方向の力が作用する。これによってＯ脚が矯正されるのである。

さらに、上記はＯ脚矯正用の膝ブレース１について説明したが、場合によっては、Ｘ脚の矯正に使用することも予測される。この場合は、上記と逆に、足の外側に牽引方向の力が作用する支柱部材、すなわち上記内側支柱部材３をあてがい、内側に圧縮方向の力が作用する支柱部材、すなわち上記外側支柱部材３をあてがうことになると推定される。

また、上記説明では、外側支柱部材２と内側支柱部材３をセットにして使用する膝ブレース１について説明したが、症状によっては、外側支柱部材２又は内側支柱部材３を単独で使用することもできる。この場合は、上下の連結部材４、５がなくても、例えばベルトを巻き付けて足に固定すればよい。勿論、上下の連結部材４、５を付けて使用すれば安定した固定が得られる。筒状のサポータを装着する場合は、当該サポータ内に挿入して使用すればよい。

この支柱部材２、３は、大腿部に固定される上部フレームと下腿部に固定される下部フレームとを回転可能かつ軸方向に移動可能な連結軸で連結するとともに、第三のフレームである連結フレームでさらに両者を間接的に連結したリンク式のもので、両フレームを相互回転させると両者の連結点が回転しつつ上下に移動するものであるから、所望の力を膝関節部に作用させ、任意の回転状態でその力を維持することができる。また、これらフレームは、ある程度の剛性と弾性変形能を有する軽量の部材、例えば合成樹脂で製作することができるので、全体的にコンパクトで軽量なものとすることができる。また、ギヤやラック等を使用しないので、コストも低く抑えることができ、構造的に簡単なものとすることができる。

さらに、リンク式であるから、連結点の移動ストロークの調節も簡単であり、種々の症状に対する適応性にすぐれている。また、この支柱部材や膝ブレースは、足に対しての使用のみならず、寸法その他を適当なものとすることにより、腕に対しても使用可能であり、骨折した場合や靭帯の切れた場合等に装着して、よじれを防止することができる。

本発明に係る支柱部材と膝ブレースは、合成樹脂、金属、木材等で工業的に製造することができ、医療分野において、膝関節の矯正等に効果的に使用することができる。

左足用膝ブレースの組立状態における正面図である。 上部連結部材の平面図である。 下部連結部材の底面図である。 内側支柱部材の側面図である。 外側支柱部材の側面図である。 内側支柱部材用下部フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 内側支柱部材用上部フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 内側支柱部材用連結フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 外側支柱部材用下部フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 外側支柱部材用上部フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 外側支柱部材用連結フレームの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 内側支柱部材の回転角と回転中心高さの関係を表すグラフである。 外側支柱部材の回転角と支柱部材の長さの関係を表すグラフである。 使用方法を表す正面図である。

符号の説明

１ 膝ブレース
２ 外側支柱部材
３ 内側支柱部材
４ 上部連結部材
５ 下部連結部材
２１ 上部フレーム
２２ 下部フレーム
２３ 連結フレーム
２４ 長穴
２５ 連結軸
３１ 上部フレーム
３２ 下部フレーム
３３ 連結フレーム
３４ 長穴
３５ 連結軸

Claims (5)

1. 大腿部に固定される上部フレームと、下腿部に固定される下部フレームと、これら上部フレーム及び下部フレームの連結端部付近にそれぞれ軸で取り付けられて両フレームを連結する連結フレームとを備え、前記上部フレームと下部フレームのいずれか一方に長穴が設けられるとともに、他方のフレームの端部付近に側方に突出する連結軸が設けられ、該連結軸が前記長穴に沿って移動自在かつ回転自在に嵌合しており、上部フレームと下部フレームを相対回転させると、一方のフレームに設けられた長穴に沿って他方のフレームに設けられた連結軸が移動することにより、両フレームの連結点の位置が上下に変化するように構成されていることを特徴とする膝用支柱部材。
2. 請求項１に記載の膝用支柱部材である第一の支柱部材と第二の支柱部材とを組み合せてなる膝ブレースであって、第一の支柱部材は、上部フレームに長穴が形成され、下部フレームに設けた連結軸が前記上部フレームの長穴に移動自在かつ回転自在に嵌合した支柱部材であり、第二の支柱部材は、下部フレームに長穴が形成され、上部フレームに設けた連結軸が前記下部フレームの長穴に移動自在かつ回転自在に嵌合した支柱部材であることを特徴とする膝ブレース。
3. 第一の支柱部材が大腿部と下腿部の外面側に固定され、第二の支柱部材が大腿部と下腿部の内面側に固定される請求項２に記載の膝ブレース。
4. 大腿部に固定される上部フレームの上端部に、大腿部の外周部にあてがわれて前記第一の支柱部材と第二の支柱部材の上端部を互いに連結する平面視湾曲形状のフレキシブルな上部連結部材が設けられるとともに、下腿部に固定される下側フレームの下端部に、下腿部の外周部にあてがわれて前記第一の支柱部材と第二の支柱部材の下端部を互いに連結する平面視湾曲形状の剛性を有する下部連結部材が設けられている請求項２又は３に記載の膝ブレース。
5. 上部連結部材が大腿部の後面側にあてがわれ、下部連結部材が下腿部の前面側にあてがわれる湾曲形状に形成されている請求項４に記載の膝ブレース。

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