JP2007517592A - 2つの回転軸を有するニーブレースヒンジ - Google Patents
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Abstract
ヒンジを組み入れたニーブレースであって、前記ヒンジにより、ブレースが屈曲及び/又は伸展するにつれて屈曲−伸展軸及び縦回転軸の周りを同時に回転することができる、ニーブレースを開示する。前記ヒンジは、内側ヒンジ及び外側ヒンジを含む。前記内側ヒンジは、内側回転軸を画定し、前記外側ヒンジは、外側回転軸を画定する。前記内側回転軸は、前記外側回転軸と一致せず、どちらの軸も屈曲−伸展軸と一致しない。各ヒンジのふくらはぎ部は、各々のアプライトに対して、縦回転軸と略平行する軸の周りを回転可能である。ふくらはぎ部がふくらはぎフレームに関して回転できることにより、応力は除去される。この応力は、もし回転できなければ、ブレースが屈曲及び/又は伸展するにつれて、ヒンジに発生する。
Description
本発明は、整形外科用ブレーシングに関する。
本願は、2004年1月7日に出願された米国特許出願番号60/534,753の仮出願の優先権を主張する。この出願の全体内容は、参照としてこの明細書に明白に組み込まれている。
ニーブレースヒンジが果す2つの機能は、自然な動きの経路に沿って着用者の膝を案内すること、および、不自然かつ有害な動きに対して着用者の膝を抑制することである。これらの機能を果すために、多くのニーブレースヒンジ設計は、膝の自然な動きをまねするよう試みている。1つの中心を有するヒンジ、多中心のヒンジ、4つのバーが連結するヒンジ、及び、カムヒンジを含む設計もある。
しかしながら、人間の膝は、屈曲及び伸展する時、やや複雑な経路に従う。一般的に、矢状平面で見た場合、膝は、膝が屈曲する時に大腿骨が膝蓋骨の上で部分的に後方に後退するスライド及びグライド様式で動く。膝の動きのほとんどは、矢状平面で生じる。しかしながら、以下で詳細に示されるように、膝の動きの相当量は、この2次元の面以外でも生じる。
多くの研究者達は、膝の三次元の動きを測定すること、および、模ることを試みてきた。研究に基づいて、多くのデザイナーが、この三次元の動きに近づくニーブレースヒンジを構築してきた。例えば、米国特許第5,107,824号、第5,611,774号および第5,792,086号は3つのこのようなヒンジを開示している。これらのデザインは全てカムスロットタイプであり、湾曲したプレートを含む。カムスロット配置により、ヒンジは複合的な動きのパターンをうけることができ、湾曲したプレートにより、回転は矢状平面以外で生じることができる。しかし、これらのデザインは、多くの欠点を有している。
第1に、カムスロットヒンジは、ヒンジプレート内で切断される長いキャビティーを必要とする。これらのキャビティーは、結果として、大きく、かさばったヒンジになり、伸展及び屈曲コントロールストップのような他の特徴にわずかな空間しか残さない。第2に、湾曲したヒンジプレートは、シートメタルスタンピングのような安い工程により製造され得る平らなプレートと比べて、製造するのにコストがかかる。第3に、これらのデザインにおけるヒンジプレートの湾曲は、内側ヒンジと外側ヒンジとの間で間隔をおくことに基づいている。このように、異なるサイズの患者の要求を満たすために、種々のサイズや形状の湾曲した部品が製造されなければならない。もし、ヒンジが正確にサイズされ、形作られなければ、ヒンジは、動きの間、なめらかに作動しない。
最近の研究は、人間の膝の三次元の動きが、脚の骨に対して固定された2つの軸に関して同時に起こる回転により描かれ得ることを示している。(チャーチル(Churchill)著,「臨床整形外科学及び関連する研究(Clinical Orthopaedics and Related Research)」1998年,第356号,p.111−118)。第1の軸は、よく知られている屈曲―伸展軸である。この軸は、大腿骨に対して固定されており、内側−外側方向に延び、そして、大腿骨の外側及び内側上顆を通して進む。第2の軸は、脛骨の回転軸である(縦回転軸とも呼ばれる)。この軸は脛骨に固定され、脛骨の縦に平行しており、そして、脛骨の平坦域の中央に対してわずかに内側に配置されている。一般的に、膝が屈曲するにつれて、脛骨は、脛骨の回転軸に関して内部に同時に回転する。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの好ましい実施形態は、いくつかの特徴を有しており、それらのいずれも、単にそれらの好ましい特性の原因とはならない。特許請求の範囲により表現されるこれらのニーブレースヒンジの範囲に限定せず、さらに顕著な特徴が簡単に論じられる。議論を考慮した後、特に「好ましい実施形態の詳細な説明」の段落を読んだ後、好ましい実施形態の特徴がどのように利点を提供するかを理解するであろう。この利点とは、有害な動きに対して膝を抑制する一方、2つの回転軸モデルに従った膝の自然な動きをたどる能力を含む。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの1実施形態は、整形外科用ニーブレースを備える。前記ブレースは、内側回転軸を画定する内側ヒンジと、外側回転軸を画定する外側ヒンジとを備える。前記内側回転軸および前記外側回転軸は、互いに一致しない。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの他の実施形態は、整形外科用ニーブレースを備える。前記ブレースは、剛性腿フレームと、剛性ふくらはぎフレームとを備える。前記腿フレームおよび前記ふくらはぎフレームは、ブレースが屈曲および/または伸展するにつれて、略水平な屈曲−伸展軸および略鉛直な縦回転軸の周りを互いに相対的に同時に回転するように適合されている。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの他の実施形態は、整形外科用ニーブレースを備える。前記ブレースは、剛性内側アプライトおよび剛性外側アプライトの少なくとも1つを含む剛性フレームを備える。前記ブレースは、更に、前記少なくとも1つのアプライトの端部に固定される部分を含むヒンジを備える。前記ヒンジ部分は、前記ブレースの屈曲−伸展軸に対して略垂直な軸の周りを前記フレームに対して回転するように適合されている。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの他の実施形態は、整形外科用ニーブレースにおける使用のために適合されるヒンジを備える。前記ヒンジは、主プレート部およびスリーブ部を含むふくらはぎ部を備える。前記スリーブ部は、第1および第2のパネルの間で前記主プレート部を受ける。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの他の実施形態は、有害な動きに対して膝を抑制すると同時に、膝が自然に屈曲および伸展できるように膝を支持する方法を備える。該方法は、剛性腿フレームおよび剛性ふくらはぎフレームを含む整形外科用ニーブレースを膝に適用するステップを備え、前記腿フレームおよび前記ふくらはぎフレームは、前記ブレースが屈曲および/または伸展するにつれて、略水平な屈曲−伸展軸および略鉛直な縦回転軸の周りを互いに相対的に同時に回転するように適合されている。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの他の実施形態は、有害な動きに対して膝を抑制すると同時に、膝が自然に屈曲および伸展できるように膝を支持する方法を含む。該方法は、内側回転軸を画定する内側ヒンジ、および、外側回転軸を画定する外側ヒンジを含む整形外科用ニーブレースを膝に適用するステップを備え、前記内側回転軸および前記外側回転軸は、互いに一致しない。
本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジの特徴を示す好ましい実施形態は、次に詳細に述べられる。これらの実施形態は、実例の目的のみの添付図面に示される、新規かつ自明ではないニーブレースヒンジを表す。これらの図は、以下の図を含み、図において同一の符号は同一の部分を示す。
ここで使われる際、外側(lateral)は、身体の鉛直中心線から離れる方を意味し、内側(medial)は、身体の鉛直中心線に向かう方を意味し、前方(anterior)は、身体の前に向かう方を意味し、後方(posterior)は、身体の後に向かう方を意味し、上方(superior)は、身体のより高位を意味し、下方(inferior)は、身体のより下位を意味する。以上の各用語は、ブレース34の構成要素に適用される際、図1に示されるブレース34の構成であって、着用者の脚が全て伸び、着用者が起立している時にブレース34がとる構成を参照する。明確さのために、着用者の脚は示されていない。
図1及び図2に示される本ニーブレース34ヒンジ30、32の一実施形態は、上述された2つの回転軸モデルに基づく人間の膝の動きに近づく。こうして、ヒンジ30、32は、屈曲−伸展軸AF−Eおよび脛骨回転軸ATRに関する連成動を結合する。この種の動きを達成するために、着用者の脚が屈曲するにつれて、腿フレーム36の内側サイドは、ふくらはぎフレーム38に対して前方に動き(図3〜図5)、腿フレーム36の外側サイドは、ふくらはぎフレーム38に対して後方に動く(図6〜図8)。加えて、脛骨回転軸ATRは、着用者の膝の内側面の近くに配置されるので、外側ヒンジ32は、内側面と比較して大きな並進成分を有する(図3〜図8)。着用者の膝が伸展するにつれて、上述した動きは戻される。
図1及び図2を参照して、ヒンジ30、32の一実施形態は、上方フレーム36又は腿フレーム36、および、下方フレーム38又はふくらはぎフレーム38を備えるニーブレース34内に示されている。図示されたブレース34は、着用者の左脚に着用されるように適合される。逆の構成を有するブレースが着用者の右脚に着用されるように適合されるのことを、当業者なら理解するであろう。図示されたブレース34は、限定されないことを意味する。
引き続き図1を参照して、一実施形態において、腿フレーム36及びふくらはぎフレーム38は、それぞれ、金属や複合材のような剛性素材の単一の全長を備えることができる。代わりに、各フレームは、互いに固定された複数の部品から構成されていてもよい。腿フレーム36は、着用者の腿の前方部分を横切って延びるように適合された、上方横断部40を含んでいる。内側腿アプライト42及び外側腿アプライト44は、それぞれ、上方横断部40から下方へ延びる。アプライト42、44は、それぞれ、ブレース34が着用された時に、着用者の腿の内側面及び外側面に沿って延びる。ふくらはぎフレーム38は、着用者のふくらはぎの後方部分を横切って延びるように適合された下方横断部46を含む。内側ふくらはぎアプライト48及び外側ふくらはぎアプライト50は、それぞれ、下方横断部46から上方に延びる。アプライト48、50は、それぞれ、ブレース34が着用された時、着用者のふくらはぎの内側面及び外側面に沿って延びる。
一実施形態において、ブレース34は、着用者の脚(図示せず)に配置されるので、内側ヒンジ30は、着用者の膝の内側面に隣接して配置され、外側ヒンジ32は、着用者の膝の外側面に隣接して配置される。複数のストラップ(図示せず)は、ブレース34を脚に固定する。
図3を参照して、図示された外側ヒンジ32は、ふくらはぎ部52及び腿部54を含む。腿部54は、第1ヒンジプレート56及び第2ヒンジプレート58を含む。ヒンジプレート56、58は、内側−外側軸に沿って互いに間隔をおいており、第1ヒンジプレート56は、着用者の膝に対して比較的近くに位置し、第2ヒンジプレート58は、着用者の膝から比較的遠くに位置する。第1ヒンジプレート56と第2ヒンジプレート58との間の間隔は、ふくらはぎ部52を受ける。ヒンジプレート56、58は、互いに略同一であり、それぞれ、略円形の下方部60と、下方部60から延びる細長い上方部62とを備えている。ヒンジプレート56、58は、金属のような頑丈な材質から構成されていることが好ましい。
各ヒンジプレート56、58は、腿フレーム36上の外側アプライト44の下方端部に固定されている。各ヒンジプレート56、58の上方部62は、第1及び第2の固定孔64を含んでいる。固定孔64は、ボルトやリベットのような、ヒンジプレート56、58を腿フレーム36上の外側アプライト44に固定するために使用できる固定部材(図示せず)を受けるように適合される(例えば、ボルトやリベットのような)固定部材の他の、接着剤、溶接、挿入成形などの種々の方法により、ヒンジプレート56、58を外側アプライト44に固定できることを、当業者なら理解するであろう。取り付けの正確な方法は、本ヒンジ30、32の機能に対して重要ではない。
引き続き図3を参照して、図示されたヒンジプレート56、58の下方部60は、更に、複数の屈曲停止孔66及び複数の伸展停止孔68を備えている。各停止孔66、68は、ピンのような停止部材(図示せず)を受けるために適合される。停止部材は、停止孔66、68に対して除去することができると共に再挿入することができ、または、停止孔66、68内に永久に固定され得る。以下に更に詳細に述べられるように、屈曲停止部材は、外側ヒンジ32のために屈曲の最大角度を画定するために、ふくらはぎ部52上の屈曲停止表面に係合する。また、以下に更に詳細に述べられるように、伸展停止部材は、外側ヒンジ32のために伸展の最大角度を画定するために、ふくらはぎ部上の伸展停止表面に係合する。
図示されたヒンジプレート56、58の下方部60は、更に、ピボット孔70を備える。以下に更に詳細に述べられるように、ピン又はリベットのようなピボット部材72は、腿部54をふくらはぎ部52に固定するために、ピボット孔70を通して延びる。
図5〜図8を参照して、ふくらはぎ部52は、ふくらはぎフレーム38上の外側アプライト50の上方端部に回転可能に固定された主プレート部74を含む。特に図8を参照して、外側アプライトの上方端部は、アプライト50の前方−後方中心線上に置かれる突起76を含む。第1及び第2のフラットショルダー78は、突起76の両側面に位置する。突起76は、主プレート部74の下方端部における略U形の凹部80内に受けられる。突起76は、切子面のある棒状に成形されている。図示された実施形態において、突起76は、ひし形の断面を有している。突起76の幅は、主プレート部74における凹部80の幅よりわずかに狭い。図6及び図7に示されるように、主プレート部74は、こうして、アプライト50の縦軸の周りを外側アプライト50の頂上で回転可能である。以下に、より詳細に示されるように、外側アプライト50に関して回転する主プレート部74の能力は、膝関節運動の2つの回転軸モデルをまねする本ヒンジ30、32の能力に寄与する。
更に図8を参照して、突起の下方端部は半円であり、外側アプライト50の上方端部における半円の凹部82にぴったりはまる。外側アプライト50及び突起76は、構成において単一であることが好ましいが、互いに固定される別々の部品として製造されることもできる。以下に詳細に述べるように、下方端部は、固定部材86を受ける孔84を含む(図5〜図7)。突起76の前方−後方中心に位置する突起76の最大の厚みは、外側アプライト50の隣接する部分の厚みと略等しい。突起76の厚みは、最大の厚みの位置から、前方及び後方両方向において、一定の割合でしだいに小さくなる。
図6及び図7を参照して、スリーブ88は、主プレート部74上に嵌まる。スリーブ88は、互いに間隔をあけ、それぞれの一方の縁に沿って結合する第1パネル90及び第2パネル92を含む。各パネル90、92の周辺形状は、主プレート部74の周辺形状と略等しい。第1パネル90と第2パネル92との間隔は、主プレート部74の厚みと略等しい。図5に示すように、こうして、スリーブ88は、主プレート部74を受けるように構成される。スリーブ88は、金属(例えば、スチール又はアルミニウム)や一定のプラスチックのような、丈夫な材質から構成されることが好ましい。
引き続き図6及び図7を参照して、各パネル90、92の下方端部は、外側アプライト50の上方端部における半円凹部82と略等しい径の半円タブ94を含む。孔96は、各タブ94と各パネル90、92との接合部にまたがる。タブ94及び孔96は、スリーブ88が主プレート部74上に適合するときに外側アプライト50上の凹部82及び孔84とそれぞれ一致するように、大きさを合わせて作られ、配置されている。図5に図示されるように、この構成において、孔84、96は、ピン又はリベットのような、スリーブ88を突起76に固定する固定部材86を受ける。スリーブ88が適切な位置にある状態で、ファセット突起76は、外側アプライト50に対する、ヒンジ32のふくらはぎ部52の回転限界を画定する。ふくらはぎ部52がどちらかの回転限界に到達すると、パネル90、92の内面は、突起76の隣接しない切子面に接触し、回転方向におけるふくらはぎ部の更なる回転を止める。
図5を参照して、外側ふくらはぎ部52は、後方部における略上方−下方の中央に位置するピボット孔98を含む。ピボット孔98は、外側腿部56、58におけるピボット孔70と同軸である(図3)。図3に示されるように、ピン又はリベットのような固定部材72は、腿部54をふくらはぎ部52に回転可能に固定するために、同軸の全ての孔70、98を通過する。
更に図5を参照して、ふくらはぎ部52は、ピボット孔98から間隔をおいたアーチ形の溝100を更に含む。図示された溝100は、略75°の円弧に沿って延び、ピボット孔98の上方及び前方の両方に位置する。溝100によって描かれる円弧は、略75°より小さくても大きくてもよいことを、当業者なら理解するであろう。腿部54上の屈曲停止孔66(図3)は、ふくらはぎ部52及び腿部54が互いに相対的にピボット部材72の周りを回転するにつれて、円弧を描く。溝100の後方端部102(図5)は、屈曲停止表面102を備える。このように、もし、屈曲停止部材が屈曲停止孔66の一つに配置されると、屈曲停止部材と屈曲停止表面102との間の接触がヒンジ32の更なる屈曲を制限する。図示された実施形態において、複数の屈曲停止孔66が備えられているので、屈曲停止部材を第1の孔66から除去し、他の孔66に配置することにより、ヒンジ32の最大屈曲角度を望み通りに調整することができる。例えば、屈曲停止孔66は、45°、60°、75°及び90°の最大屈曲角度を提供するように配置されてもよい。
図5を更に参照して、ふくらはぎ部の上方エッジ104は、略後方を向くショルダー106を含む。ショルダー106は、伸展停止表面106を備えている。このように、もし、伸展停止部材が腿部54上の伸展停止孔68の一つに配置されると(図3)、伸展停止部材と伸展停止表面106との接触がヒンジ32の更なる伸展を制限する。図示された実施形態において、複数の伸展停止孔68が備えられているので、伸展停止部材を第1の孔68から除去し、他の孔68に配置することにより、ヒンジ32の最大伸展角度を望み通りに調整することができる。例えば、伸展停止孔66は、40°、30°、20°、10°及び0°の最大伸展角度を提供するように配置されてもよい。溝100の前方端部108もまた、屈曲停止孔68の一つに位置する停止部材と係合することができる伸展停止表面108を備える。
図4を参照して、図示された内側ヒンジ30は、ふくらはぎ部110及び腿部112を含む。腿部112は、第1ヒンジプレート114及び第2ヒンジプレート116を含む。ヒンジプレート114、116は、内側−外側軸に沿って互いに間隔をおいており、第1ヒンジプレート114は、着用者の膝に対して比較的の近くに位置し、第2ヒンジプレート116は、着用者の脚から比較的遠くに位置する。第1ヒンジプレート114と第2ヒンジプレート116との間隔は、ふくらはぎ部110を受ける。ヒンジプレート114、116は、互いに略同一であり、それぞれ、略円形の下方部118と、下方部118から延びる細長い上方部120とを含んでいる。ヒンジプレート114、116は、金属のような丈夫な材質から構成されていることが好ましい。
各ヒンジプレート114、116は、腿フレーム36上の内側アプライト42の下方端部に固定されている。各ヒンジプレート114、116の上方部120は、第1及び第2の固定孔122を含んでいる。固定孔122は、ボルト又はリベットのような、ヒンジプレート114、116を腿フレーム36上の内側アプライト42に固定するために使用できる固定部材(図示せず)を受けるように適合される。(例えば、ボルトやリベットのような)固定部材の他の、接着剤、溶接、挿入成形などの種々の方法により、ヒンジプレート114、116を外側アプライト42に固定できることを、当業者なら理解するであろう。取り付けの正確な方法は、本ヒンジ30、32の機能に対して重要ではない。
引き続き図4を参照して、図示されたヒンジプレート114、116の下方部118は、複数の屈曲停止孔124及び複数の伸展停止孔126を更に備えている。各停止孔124、126は、ピンのような停止部材127を受けるために適応される。停止部材127は、停止孔124、126に対して除去することができると共に再挿入することができ、又は、停止孔124、126内に永久に固定され得る。以下に更に詳細に述べられるように、屈曲停止部材は、ヒンジ30のために屈曲の最大角度を画定するために、ふくらはぎ部110上の複数の屈曲停止表面の1つに係合する。また、以下に更に詳細に述べられるように、伸展停止部材は、ヒンジ30のために伸展の最大角度を画定するために、ふくらはぎ部110上の伸展停止表面に係合する。
図示されたヒンジプレート114、116の下方部118は、ピボット孔128を更に備える。以下に更に詳細に述べられるように、ピン又はリベットのようなピボット部材130は、腿部112をふくらはぎ部110に固定するために、ピボット孔128を通して延びる。
図9〜図12を参照して、ふくらはぎ部110は、ふくらはぎフレーム38上の内側アプライト48の上方端部に回転可能に固定された主プレート部132を含む。特に図12を参照して、内側アプライト48の上方端部は、アプライト48の前方−後方中心線上に置かれるファセット突起134を含む。第1及び第2のフラットショルダー136は、突起134の両側面に位置する。突起134は、主プレート部132の下方端部における略U形の凹部138内に受けられる。突起134及び凹部138は、外側ヒンジ32の対応する構成要素に類似した大きさ及び形に成形されている。さらに、内側ふくらはぎ部110は、タブ142及び孔144を備えるスリーブ140と、スリーブ140を主プレート部132に固定する固定部材146とを含む。これらの構成要素の全ては、外側ヒンジ32の対応する構成要素に類似して構成されている。したがって、これらの構成要素の構成及び機能は、図10及び図11に示されるように、主プレート部132が内側アプライト48の頂上でアプライト48の縦軸周りに回転可能であることに留意することを除いて、ここでは繰り返し述べられない。以下に、より詳細に示すように、内側アプライト48に関して回転する主プレート部132の能力は、膝関節運動の2つの回転軸モデルをまねする本ヒンジ30、32の能力に寄与する。最後に、スリーブ140の周辺形状は、主プレート部132の周辺形状と略等しい。
特に図9を参照して、内側ふくらはぎ部110は、上方部において、ふくらはぎ部110の前方−後方中心線の後方に配置されたピボット孔148を含む。ピボット孔148は、内側腿部114、116におけるピボット孔128と同軸である(図4)。図4に示されるように、ピン又はリベットのような固定部材130は、腿部112をふくらはぎ部110に回転可能に固定するために、同軸の孔128、148の全てを通過する。
ふくらはぎ部110の後方表面の下方端部150は、屈曲停止表面150を備える。このように、もし、屈曲停止部材が腿部112における屈曲停止孔124の一つに配置されると(図4)、屈曲停止部材と屈曲停止表面150との接触がヒンジ30の更なる屈曲を制限する。図示された実施形態において、複数の屈曲停止孔124が備えられているので、屈曲停止部材を第1の孔124から除去し、他の孔124に配置することにより、ヒンジ30の最大屈曲角度を望み通りに調整することができる。例えば、屈曲停止孔124は、45°、60°、75°及び90°の最大屈曲角度を提供するように配置されてもよい。
特に図9を参照して、ふくらはぎ部110の上方端部152は、略後方を向くショルダー154を含む。ショルダー154は、伸展停止表面154を備えている。このように、もし、伸展停止部材が腿部112における伸展停止孔126の一つに配置されると(図4)、伸展停止部材と伸展停止表面154との接触がヒンジ30の更なる伸展を制限する。図示された実施形態において、複数の伸展停止孔126が備えられているので、伸展停止部材を第1の孔126から除去し、他の孔126に配置することにより、ヒンジ30の最大伸展角度を要求に従って調整することができる。例えば、伸展停止孔126は、40°、30°、20°、10°及び0°の最大伸展角度を提供するように配置されてもよい。
図1、図2及び図13〜図18を参照して、内側ピボット部材130は、外側ピボット部材132と同軸に位置しない。このように、内側ヒンジ30の回転軸は、外側ヒンジ32の回転軸と一致しない。このオフセットにより、着用者の脚が屈曲するにつれて、腿フレーム36およびふくらはぎフレーム38は、水平な屈曲−伸展軸AF−Eおよび鉛直な脛骨回転軸ATRの周りを互いに相対的に回転する(図1及び図2)。
さらに、ヒンジ回転軸は、屈曲−伸展軸(図13〜図18において「+」で表されている)とも一致せず、膝の屈曲及び/又は伸展を通じて固定されたままである。内側ヒンジ30(図16〜図18)において(ピボット部材130と一致する)ヒンジ回転軸は、屈曲−伸展軸に対してわずかに上方及び前方に配置されており、ヒンジ30が屈曲する時に屈曲−伸展軸が回転軸に対して前方に移動する原因となる。外側ヒンジ32(図13〜図15)において(ピボット部材132と一致する)ヒンジ回転軸は、屈曲−伸展軸に対してわずかに下方及び後方に配置されており、ヒンジ32が屈曲する時に屈曲−伸展軸が回転軸に対して後方に移動する原因となる。このように、膝が屈曲する間、腿フレーム36の内側サイド42は、ふくらはぎフレーム38に対して前方に移動し(図1、図2及び図16〜図18)、腿フレーム36の外側サイド44は、ふくらはぎフレーム38に対して後方に移動する(図1、図2及び図13〜図15)。加えて、脛骨回転軸ATRは、着用者の膝の内側面の近くに配置されるので、外側ヒンジ32は、内側面と比較して大きな並進成分を有する(図13〜図18)。着用者の膝が伸展するにつれて、上述した動きが戻される。
腿フレーム36及びふくらはぎフレーム38が互いに相対的に、鉛直の脛骨回転軸ATRの周りを回転するので、ヒンジ30、32のふくらはぎ部52、110が、ブレース34が屈曲及び伸展するにつれて、ふくらはぎフレーム38に対して回転する(図1及び図2)。上述のように、ふくらはぎフレーム38に関するふくらはぎ部52、110の回転限界は、スリーブ88、140とファセット突起76、134との相互作用により画定される。ふくらはぎ部52、110がふくらはぎフレーム38に対して回転できることにより、応力は除去される。この応力は、もし回転できなければ、腿フレーム36及びふくらはぎフレーム38が互いに相対的に、鉛直の脛骨回転軸ATRの周りを回転するにつれて、ヒンジ30、32に発生する。
ふくらはぎ部52、110とふくらはぎフレーム38とのインターフェースの構成により、一つの軸の周りを相対的に回転することができるが、追加の自由度はない。このようにして、ブレース34は、着用者の膝を支持すると共に有害な動きに対して抑制するために適合される。また、この構成は、ヒンジ30とヒンジ32との間隔から好都合に独立している。こうして、この特徴により、患者のいずれのサイズにおいても、単独の設計で関節を滑らかにつなぐことができる。
上述したブレースヒンジ30、32の実施形態は、各ヒンジ30、32において、唯一のピボット孔98、148を好都合に含む。追加のピボット孔の欠如は、停止部材孔66、68、124、126を収容することができる自由な空間を残す。ブレース34に停止部材を追加することにより、ブレース34は、動きの範囲を選択的に制限することができる。これらの動きの限界の範囲により、ブレース34が着用者の膝を保護する能力が高まる。もちろん、ヒンジ30、32の総合的な目的から離れることなく、ヒンジ30、32が追加のピボット孔を含んでもよいことを、当業者なら理解するであろう。
また、上述の実施形態は、平坦なヒンジプレート56、58、74、114、116、132を好都合に含む。平坦なヒンジプレートは、例えばスタンピングを通して製造され得るので、製造するのにコストがかからない。ヒンジ30、32の総合的な目的から離れることなく、ヒンジプレート56、58、74、114、116、132が平坦でない形状であってもよいことを、当業者なら理解するであろう。
図19及び図20は、それぞれ、外側ヒンジ200及び内側ヒンジ300の代替の構成を示す。図19の外側ヒンジ200は、形及び機能が図3の外側ヒンジ32に類似する。ヒンジ200は、中央プレート202と第1及び第2外側プレート204を含む、3つの部品の腿部を含む。中央プレート202の下方の縁は、ふくらはぎ部の主プレート部206に接する。主プレート部206は、さかさまのU状に形成され、後方頂点210の外側の縁に取り付けられたピボット孔208を備えている。主プレート部202は、図3の外側ヒンジ32におけるように、外側アプライト50の頂上でファセットバー76にまたがる。図6のスリーブ88と類似の形状のスリーブ212は、中央プレート202、主プレート部206及びファセットバー76を挟む。固定部材214は、下方孔216、84を通して、スリーブ212及びファセットバー76に延び、これらの構成要素を一緒に固定する。腿部の外側プレート204は、スリーブ212の表面に外向きに接し、ピボット部材218は、ピボット孔208、220、222を通して,外側プレート204上かつスリーブ212上で、主プレート部206に延び、これらの構成要素を一緒に固定する。最後に、外側プレート上の固定孔224は、中央プレート202上の固定孔226と一直線上に並び、固定部材(図示せず)は、これらの孔224、226を通して、これらを一緒に固定するように延びる。
図20の内側ヒンジ300は、形及び機能が図4の内側ヒンジ30に類似する。ヒンジ300は、中央プレート302と第1及び第2外側プレート304を含む、3つの部品の腿部を含む。中央プレート302の下方の縁は、ふくらはぎ部の主プレート部306に接する。主プレート部306は、ほぼさかさまのU状に形成され、後方頂点310の外側の縁に取り付けられたピボット孔308を備えている。主プレート部306は、図4の内側ヒンジ30におけるように、内側アプライト48の頂上でファセットバー134にまたがる。図10のスリーブ140と類似の形状のスリーブ312は、中央プレート302、主プレート部306及びファセットバー134を挟む。固定部材314は、下方孔316、317を通して、スリーブ312及びファセットバー134に延び、これらの構成要素を一緒に固定する。腿部の外側プレート304は、スリーブ312の表面に外向きに接し、ピボット部材318は、ピボット孔308、320、322を通して、外側プレート304上かつスリーブ312上で、主プレート部306に延び、これらの構成要素を一緒に固定する。最後に、外側プレート304上の固定孔324は、中央プレート302上の固定孔326と一直線上に並び、固定部材(図示せず)は、これらの孔324、326を通して、これらを一緒に固定するように延びる。
上記は、本2つの回転軸を有するニーブレースヒンジを実施するために考えられたベストモードの説明と、それらを製造すること及び使用することの方法及び工程の説明とを、関連する技術分野に属する当業者がこれらのニーブレースヒンジを製造することができ、かつ使用することができるように、完全、明瞭、簡潔かつ正確な言葉で示している。しかしながら、これらのニーブレースヒンジは、上述の構成から、完全に同等である構成に変形することができ、かつ置き換えることができる。それゆえ、これらのニーブレースヒンジは、開示された特定の実施形態に限定されない。一方、これらのニーブレースヒンジは、これらのニーブレースヒンジの内容を特に示し、かつ明確に請求する、特許請求の範囲により全体として表されるニーブレースヒンジの意図及び範囲内にある全ての変形、及び代替の構成を含む。
Claims (21)
- 内側回転軸を画定する内側ヒンジと、
外側回転軸を画定する外側ヒンジとを備え、
前記内側回転軸および前記外側回転軸は、互いに一致しない整形外科用ニーブレース。 - 前記内側回転軸および前記外側回転軸のいずれもニーブレースの屈曲−伸展軸と一致しない請求項1に記載の整形外科用ニーブレース。
- 前記ブレースが屈曲するにつれて、前記屈曲−伸展軸が前記外側回転軸に対して後方に移動する請求項2に記載の整形外科用ニーブレース。
- 前記ブレースが屈曲するにつれて、前記屈曲−伸展軸が前記内側回転軸に対して前方に移動する請求項2に記載の整形外科用ニーブレース。
- 剛性腿フレームと、
剛性ふくらはぎフレームとを備え、
前記腿フレームおよび前記ふくらはぎフレームは、ブレースが屈曲および/または伸展するにつれて、略水平な屈曲−伸展軸および略鉛直な縦回転軸の周りを互いに相対的に同時に回転するように適合されている整形外科用ニーブレース。 - 内側ヒンジを更に備える請求項5に記載の整形外科用ニーブレース。
- 外側ヒンジを更に備える請求項5に記載の整形外科用ニーブレース。
- 剛性内側アプライトおよび剛性外側アプライトの少なくとも1つを含む剛性フレームと、
前記少なくとも1つのアプライトの端部に固定される部分を含むヒンジとを備え、
前記ヒンジ部分は、前記ブレースの屈曲−伸展軸に対して略垂直な軸の周りを前記フレームに対して回転するように適合されている整形外科用ニーブレース。 - 前記少なくとも1つのアプライトが、ファセットバーとして成形された突起を含む請求項8に記載の整形外科用ニーブレース。
- 前記ヒンジ部が前記ファセットバーを受ける凹部を含む請求項9に記載の整形外科用ニーブレース。
- 前記ヒンジ部分は、前記ヒンジ部分のスリーブの表面が前記ファセットバーの表面に接触するまで、前記突起の縦軸の周りを前記突起に対して自由に回転可能である請求項10に記載の整形外科用ニーブレース。
- 整形外科用ニーブレースにおける使用のために適合されるヒンジであって、
主プレート部およびスリーブ部を含むふくらはぎ部を含み、前記スリーブ部が第1および第2のパネルの間で前記主プレート部を受けるヒンジ。 - 前記ふくらはぎ部に回転可能に固定された腿部を更に備える請求項10に記載のヒンジ。
- 前記腿部は、前記ふくらはぎ部を中間で受ける第1および第2のプレートを備える請求項13に記載のヒンジ。
- 請求項10に記載のヒンジと共同する整形外科用ニーブレースであって、
内側アプライトおよび外側アプライトの少なくとも1つを含む剛性ふくらはぎフレームを備え、
前記ふくらはぎ部が、前記少なくとも1つのアプライトの上方端部に固定される整形外科用ニーブレース。 - 前記少なくとも1つのアプライトが、ファセットバーとして成形された突起を含む請求項15に記載の共同。
- 前記ふくらはぎ部が、前記ファセットバーを受ける凹部を含む請求項16に記載の共同。
- 前記ふくらはぎ部が、前記ブレースの屈曲−伸展軸に対して略垂直な軸の周りを前記ふくらはぎフレームに対して回転可能である請求項17に記載の共同。
- 前記ブレースが、前記剛性ふくらはぎフレームに回転可能に固定された剛性腿フレームを更に備える請求項18に記載の共同。
- 有害な動きに対して膝を抑制すると同時に、膝が自然に屈曲および伸展できるように膝を支持する方法であって、該方法は、
剛性腿フレームおよび剛性ふくらはぎフレームを含む整形外科用ニーブレースを膝に適用するステップを備え、
前記腿フレームおよび前記ふくらはぎフレームは、前記ブレースが屈曲および/または伸展するにつれて、略水平な屈曲−伸展軸および略鉛直な縦回転軸の周りを互いに相対的に同時に回転するように適合されている方法。 - 有害な動きに対して膝を抑制すると同時に、膝が自然に屈曲および伸展できるように膝を支持する方法であって、該方法は、
内側回転軸を画定する内側ヒンジ、および、外側回転軸を画定する外側ヒンジを含む整形外科用ニーブレースを膝に適用するステップを備え、
前記内側回転軸および前記外側回転軸は、互いに一致しない方法。
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