JP2007007136A - 一方向屈曲制限部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 一体で構成される同一の部品を複数組み合わせて構成され、屈曲性の設計がしやすく、屈曲性とは独立して捩れ性を設計可能とすることで、腰部、足首等の捩れ方向の挙動を伴う人体関節への追従性が高く、屈曲と捩れに対する挙動制限を行うことができ、しかも耐久性にとむ屈曲制限部材を提供する。
【解決手段】 側端部と、側端部の一端からＬ字状に延設される基端部と、基端部から前記側端部側に延設される少なくとも１以上の櫛状突起からなり、側端部の少なくとも前記櫛状突起に近い側と、前記櫛状突起の中央部が上方に膨らむ隆起部を有する屈曲制限部品を、回転対称の状態で前記櫛状突起が互い違いに嵌め合わされるように組み付けて屈曲制限部材とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、人体の屈曲関節、特に腰部を保護するための一方向への屈曲制限部材に関する。

人体の関節は、一方向には大きく屈曲し、反対方向への屈曲は或る程度の許容はあるものの、制限される。また腰部や脚部、腕部の大きな関節においては、捩ることも可能である。従って、人体の関節を保護するサポート部品には一方向には容易に屈曲し、反対方向への屈曲は制限され、捩れに対してもる適切な範囲で許容される特性が求められる。

例えば関節をサポート部材の例としては、１以上の開口部を有するフレーム（外骨格）と、フレームとは別体でなる開口部に対応する形状の部品（椎）を含む脊柱からなるものが特開２００３−２９０４１１に開示されている。

また、特に指などの小さな関節に対するサポート部材の例としては、複数の妨害体と曲げ部材（サポート部材）が、第１の方向には曲がるが第２の方向には接触妨害を生じるように一体成形された構成が特会２００５−１３１４１５に開示されている。
特開２００３−２９０４１１ 特開２００５−１３１４１５

しかし、特許文献１に記載されたサポート部材は、別体からなる部品を、接着や化学結合、摩擦嵌め等で結合する何らかの方法で接合する必要があるが、サポート部材は屈曲部材なので、開口部、特に外骨格と椎を接合した面が開閉することで屈曲性を確保しているので、接合部の接合強度、またフレームの曲げ強度が初期は十分確保できたとしても、繰り返し屈曲により接合部の剥離や、フレームの折損が起きやすいという課題を有していた。

このため、実製品ではフレームの開口部と同じ数の椎を屈曲側の左右端で連結して１つの部品とし、この部品の椎をフレームの開口部に屈曲側から摩擦嵌めする等の工夫がなされている。しかしながら、フレームには屈曲性の高い材料を使用できるものの、椎材料はフレームの屈曲を制限するための材料であり、一般的に剛性の高い材料が使用されるので、特に部品が大型になると屈曲容易性を低下させることになる。また、椎と連結部を接点とした多角形様の湾曲を生じやすく、人体関節の連続したカーブへの追従性が悪くなり、装着感を低下させるという課題を有していた。

また、特許文献２に記載されたサポート部材は、図５に示すように、部材が一体で構成されるので、捩れに対する抵抗が大きくなる。このため、例えば腰部関節のように負荷の大きな関節に適用する場合は、屈曲制限部材は強度を考慮して大型部品となり、さらに関節を保護するために、剛性の高い材料を選択する必要がある。このため、捩れの動きを伴う関節に対して追従性が確保されず、装着感を低下させ、また、関節の捩れに対する許容範囲を単独で制御することがでないため、捩れに対するサポートができないという課題を有していた。

本発明は、かかる課題を解決するために、一体で構成される同一の部品を複数組み合わせて構成され、屈曲性の設計がしやすく、屈曲性とは独立して捩れ性を設計可能とすることで、腰部、足首等の捩れ方向の挙動を伴う人体関節への追従性が高く、屈曲と捩れに対する挙動制限を行うことができ、しかも耐久性にとむ屈曲制限部材を提供することを目的とする。

本発明に係わる屈曲制限部材の部品は、１つの局面では、側端部と、前記側端部の一端からＬ字状に延設される基端部と、前記基端部から前記側端部側に延設される少なくとも１以上の櫛状突起からなり、前記側端部の少なくとも前記櫛状突起に近い側と、前記櫛状突起の中央部が上方に膨らむ隆起部を有する屈曲制限部品を、回転対称の状態で前記櫛状突起が互い違いに嵌め合わされるように組み付けられることを特徴とする屈曲制限部材である。

屈曲制限部品の櫛状突起に挟まれた谷の形状は、櫛状突起に対してやや大きいがほぼ相似形である。このようにすることで屈曲制限部材に組み付けたとき、隣り合う櫛状突起の間には、常態では隙間が生じており、逆方向への屈曲の許容量は隙間の大きさにより制限することができる。すなわち、順方向には何の制限もなく曲げることができるが、逆方向へは、隣り合う隆起部が接触することで制限されることになる。

また、隆起部の接触摩耗を防ぐために、櫛状突起の接触面積を増やす目的で、櫛状突起の少なくとも長手方向側面部は、底面に対して鉛直ではなく逆方向への屈曲の許容量に応じて勾配を設けてもよい。

また、屈曲制限部品の櫛状突起と他方の屈曲制限部品の基端部との間にも僅かな間隙ができる。この間隙は屈曲制限部材に捩れ方向の力が働いたときの変形を吸収する遊びであり、基部と隙間なく組み付けたときに比べて捩れ性が改善され、隙間の幅により捩れ変形の許容量を決めることができる。

本発明に関わる屈曲制限部材は、別の局面では、屈曲制限部品の櫛状突起の間の基端部には拘束突起が設けられ、前記櫛状突起の先端には、前記拘束突起を受け入れる凹部が設けられ、前記側端部の櫛状突起に近く基端部から遠い部位に別の拘束突起が設けられ、最も側端部から離れた位置の末端櫛状突起には、別の拘束突起に対応する凹部が設けられ、各々の突起と凹部が嵌め合わされることで組み付けられることを特徴とする屈曲制限部材である。

屈曲制限部材は、適用する関節の特性に応じて使用する材料剛性を選択することができる。例えば指関節のように一方向への高い屈曲性が求められ、かつ小荷重で屈曲させる部位に関しては、低コストで、材料入手が容易なポリプロピレン、ポリエチレン等の材料が適している。また、腰部関節のように高い荷重がかかる部位に関しては、高剛性で、耐久性、耐衝撃性に優れたペバックス、ポリエチレン・ブタジエンアロイ等の材料で構成することが望ましい。

本発明によれば、屈曲制限部材は、一対の屈曲制限部品を組み付けて構成され、櫛状突起の側面が、屈曲制限部材の全高Ｈに渡り設けられるので、屈曲により屈曲制限部材に曲げ応力は発生するものの、異なる部材を層状に重ねて構成される従来品と比べて剪断応力による層間剥離が抑えられるので、繰り返しの屈曲に対する耐久性が改善される。

さらには、屈曲制限部材の外枠（所謂フレーム）が完全な一体には構成されず、かつ櫛状突起と基端部の間に間隙を設けることにより、屈曲制限部材は容易に捩れ変形を生じるので、腰部などの捩れ方向に自由度を持つ関節にも適用することができる。捩れ変形の許容量は、前記櫛状突起と基端部の間隙の長さにより調整することができる。また、隣り合う櫛状突起の間の間隙を利用して行うことも可能である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の屈曲制限部材１は、側端部４と、前記側端部の一端からＬ字状に延設される基端部３と、前記基端部から前記側端部側に延設される少なくとも１以上の櫛状突起１０からなり、前記側端部の少なくとも前記櫛状突起に近い側と、前記櫛状突起の中央部が上方に膨らむ隆起部５を有する屈曲制限部品２を、回転対称の状態で前記櫛状突起が互い違いに嵌め合わされるように組み付けられることを特徴とする。

逆方向への屈曲の許容量は、隆起部の高さｈと、隣り合う櫛状突起１０の隙間の量により制限される。ここで、隆起部の高さは、屈曲制限部材の全高Ｈから肉厚ｔを引いたものである。屈曲制限部材の大きさや適用する関節により調整する必要はあるが、隣り合う櫛状突起の隙間は０．１〜２．０ｍｍ、隆起部５の高さは１〜１０ｍｍの範囲から適宜選択することで、殆どの関節に適用が可能になる。

また、櫛状突起の少なくとも長手方向の側面１１は、底面に対して鉛直ではなく逆方向への屈曲の許容量に応じて０．１〜３度程度の勾配を設けてもよい。櫛状突起の形状が矩形状に設けられるときは、櫛状突起の幅は谷の幅よりも僅かに小さく設定し、隙間の幅を調整する。また、櫛状突起の形状は、矩形に限られるものではなく、等脚台形を含む台形等を採用することが出来る。

また、捩れ変形の許容量を制御するために櫛状突起１０と基端部３の間に設ける間隙１２は、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度に設定すると良い。屈曲制限部材１に捩れ荷重が加わると、この屈曲制限部品２の間の前記間隙１２が増減し、屈曲制限部材の材料の歪みを小さくでき、耐久性が向上する。また、捩れ剛性を小さくでき、捩れ方向の関節の動きへの追従性が向上する。

図１〜図３に本発明の実施例を示す。

本実施例は腰用のサポーターに使用するために作成した屈曲制限部材である。図１は、屈曲制限部品２であり、全幅Ｂを４０ｍｍ、全長Ｌを１８０ｍｍ、側端部の幅は１５ｍｍ、肉厚ｔは１．５ｍｍ、櫛状突起１０の長さは２８．５ｍｍとし、上方に膨らむ隆起部５の高さは、部材底面から７．５ｍｍとした。

図２は、図１の屈曲制限部品２を２個回転対称になるように組み合わせた屈曲制限部材である。隣接する隆起部の隙間は、底面６では０．１ｍｍとし実質的に接触させているが、櫛状突起側面１１に１度の勾配を設けており、隆起部５上端では約０．２６ｍｍの隙間が生じるようにした。屈曲制限部品２の櫛状突起１０を設けた部分は曲げ剛性が高く、谷の部分は剛性が低い。しかし、屈曲制限部品２を回転対称となるように２つ組み合わせることで、屈曲制限部材１の曲げ剛性はほぼ均等になり、連続した曲率で滑らに屈曲する。

図３は、屈曲制限部品の組み付け状態を示す模式図である。屈曲制限部材の組み付けに際して、一方の屈曲制限部品の櫛状突起１０の間の基端部３に設けられた拘束突起７を、他方の屈曲制限部材の櫛状突起１０の先端に設けられた凹部１３に嵌め合わせ、側端部に設けられた別の拘束突起８を、末端櫛状突起１４に設けられた凹部（図示せず）に嵌め合わせ、捩れ変形に際して、櫛状突起１０と基端部３の間に段差ができないようにした。

さらに、末端櫛状突起１４の側面の底面に端部突起９を設け、側端部底面に前記端部突起９を受け入れる凹部を設け、両者を嵌め合わせることで曲げ変形に際して、側端部４と末端櫛状突起１４の間で段差ができないようにしている。

図４は、屈曲制限部材を２個配置した腰用サポーターの実施例である。本実施例では、ポリ塩化ビフェニールからなるフォーム状のクッション材に屈曲制限部材を載置して、腰椎を挟んで脊柱起立筋が支えられるように、屈曲制限部材の内側の間隔が４０ｍｍとなるように、腰用サポーターの背面部に配置した。なお、フォーム状のクッション材には、ＥＶＡ、ポリウレタン等も使用可能である。

本発明は、人体の屈曲関節、特に腰部を保護するための一方向への屈曲制限部材に広く応用が可能である。

本発明の屈曲制限部品である。 屈曲制限部品を回転対称に２個組み合わせた屈曲制限部材である。 屈曲制限部品の組み付けの模式図である。 本発明の屈曲制限部材を配置した腰用サポーターである。 従来の屈曲部材の例である。

符号の説明

１ 屈曲制限部材、２ 屈曲制限部品、３ 基端部、４ 側端部、５ 隆起部、６ 底面、７ 拘束突起、８ 拘束突起、９ 端部突起、１０ 櫛条突起、１１ 櫛状突起側面、１２ 間隙、１３ 凹部、１４ 末端櫛状突起、１５ 腰用サポーター

Claims (2)

1. 側端部（４）と、前記側端部の一端からＬ字状に延設される基端部（３）と、前記基端部から前記側端部側に延設される少なくとも１以上の櫛状突起（１０）からなり、前記側端部の少なくとも前記櫛状突起に近い側と、前記櫛状突起の中央部が上方に膨らむ隆起部（５）を有する屈曲制限部品（２）を、回転対称の状態で前記櫛状突起が互い違いに嵌め合わされるように組み付けられることを特徴とする屈曲制限部材（１）。
2. 前記屈曲制限部品の櫛状突起（１０）の間の基端部には拘束突起（７）が設けられ、前記櫛状突起の先端には、前記拘束突起を受け入れる凹部（１３）が設けられ、前記側端部の櫛状突起に近く基端部から遠い部位に別の拘束突起（８）が設けられ、最も側端部から離れた位置の末端櫛状突起（１４）には、前記別の拘束突起に対応する凹部が設けられ、各々の突起と凹部が嵌め合わされることで組み付けられることを特徴とする請求項１の屈曲制限部材（１）。
   
   

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