JP3736852B2 - １枚のカフを持つ整形外科用装具 - Google Patents

Description

発明の背景
この発明は、整形外科用装具に関し、特に、曲折できる板材料から１枚板として形成されるカフを持つ整形外科用装具に関する。
関節が、損傷や他の疾患によって弱められたとき、リハビリの過程において、整形外科用装具がしばしば関節を安定化させ、保護するために用いられる。典型的な装具は、ちょうつがいによって機能的に互いに連結された複数個の堅い構成要素からなる。そのちょうつがいの軸は、関節を調節して安定化する。その着用者が活動中のとき、関節を支持し保護するために、堅い構成要素は、関節の上下で、軟質ストラップによって着用者の身体にしめられる。
たとえば、ひざをけがしたとき、ひざ用の装具（knee brace）が上部脚（すなわち大腿部）と下部脚（すなわち脛部）を接続するひざの関節を安定化するために用いられる。典型的なひざ用の装具は、上部脚用カフと下部脚用カフから構成され、上部脚用カフは、ひざ関節の上方で、ほぼ上部脚の形状に一致するものであり、下部脚用カフは、ひざ関節の下方で、ほぼ下部脚の形状に一致するものである。上部及び下部脚用カフは、ひざ関節と整合してちょうつがいによって互いに機能的に接続されている。
ひざ用装具の上部及び下部脚用カフは、通常は３つの部品、着用者の脚に合う中央部の帯と、中央部の帯の端部に接続された２つの細長の棒からなる。その棒は、中央部の帯からひざ関節へ向かって共通の方向に伸びており、ちょうつがいの一部を形成するのこぎり歯形状で終わっている。一般的に、カフは、好ましくは弾性ゴムのようなカバーでおおわれた金属で構成される。弾性ゴムのようなカバーは、たとえば体育行事中に、傷の原因となる装具の露出した金属部分から、着用者とその他のものを保護することを意図している。
上記したような型の３片構成のひざ用装具のような整形外科用装具に関しては、従来問題があった。たとえば、棒の端部は、いつも中央部の帯とその棒の重なり部分の一直線上に並んだ穴に通されたリベットによって中央部の帯の端部に接続されている。棒と中央部の帯は、どちらも重ね合わせられてリベットによって組立てられるよりも前に、弾性ゴムのような材料でおおわれているので、弾性ゴムのようなコーティングのために、中央部の帯と棒とが留められる領域においてカフの全体の厚さが増加することになる。棒と中央部の帯との間の接続は、金属−金属接合ではないので、カフは、リベットで留められた接合領域で弱められやすく、時々ほどけてしまう。
３片構成の整形外科用装具の別の欠点は、それぞれのカフを組み立てるのに必要とする多数の製造工程に関連する労働コストにある。第１に、中央部の帯と棒は製造された後、別々に弾性ゴムのようなカバーでおおわれなければならない。弾性ゴムのようなカバーが取りつけられた後、棒の端部は、リベットによって中央部の帯に接続され、中央部の帯は、着用者の脚に合うように折り曲げられる。これらの製造と組立工程のすべては、装具全体のコストを増大させる。
さらに、このような型のカフを持つ整形外科用装具の構成は、装具の軽量化には助けとならない。また、リベットと重ね合わせられた構成要素からのかさのために、流線形の外観を持つ整形外科用装具を作ることは難しい。
それゆえに、整形外科用装具のカフには、リベットの使用をなくすこと、外観をもっと流線形状にすること、構造的完全さを犠牲にすることなく作業量を減らして組立られること、できる限り軽量化すること、という明確なニーズが存在する。この発明は、これらのニーズやその他のニーズを満足するものであり、さらに関連する利益をもたらすものである。
発明の概要
この発明は、たとえば、損傷やその他の疾患によって弱められた関節を安定化するのに用いられる整形外科用装具として具体化される。その装具は、着用者の身体部分に一致するように造形され、１枚板によって形成されたカフから構成される。１枚の成形カバーが、金属部分が外に露出しないようにカフの特定された位置に取り付けられる。この１枚の構造は、外観が流線形で、相対的に製造コストが安く、軽量であるが、きわめて強い装具とする整形外科用装具のカフを提供する。
特に、その整形外科用装具のカフは、曲げやすい板材料から１枚板として形成されるほぼＵ字形状のフレームからなる。その装具がひざ用装具からなるこの発明の実施例においては、たとえば、フレームは、着用者の脚に合うように、弓形に曲げられる中央部分と、その中央部分の端部から突出している２つの延長部とを持つ。これらの延長部は、ひざ関節へ向かって共通の方向に中央部分から突き出ているが、ちょうつがいの一部分を形成するためにのこ切り歯形状で終わっている。ひざ用の装具は、好ましくは、ひざ関節の対向する側面上のちょうつがいによって互いに接合される上部脚用カフと下部脚用カフとから構成される。
発明の１つの観点においては、カフの中央部分は、延長部の剛性と比較してその剛性は低い。
このことによって、中央部分は製造工程においてより容易に曲げられ、特別な形状に合わすことができる。しかしながら、延長部の剛性は弱められていない。したがって、装具のこの領域の構造上の必要な強度が与えられる。一実施例において、中央部分の剛性を減らすことは、延長部の厚さと比較して厚さの薄い材料から中央部分を作ることで与えられる。カフを形成するための好ましい材料は、アルミニウムや合成材料のような金属が挙げられる。
発明の別の観点においては、一連の開口が、中央部分に設けられる。これらの開口は、中央部分を軽くし、製造工程において曲げやすくするものである。
発明のさらに別の観点においては、カフの全体又は選択的部分は、カフの対向する表面に密接にかつしっかりと接合した１片の成形カバーによっておおわれている。好ましい実施例では、そのカバーは、熱可塑性の材料、すなわち、クレイトン（Krayton）やその他の適切な弾性ゴムのような材料から構成される。所望により、そのカバーは、着用者の脚に接触するように設計されたパッドやクッションを受け入れる凹部を形成するように中央部分に塗布できる。その凹部をとり囲むカフの周囲を形成するカバーの部分には、さらに突出リップ（raised lip）を形成してもよい。この突出リップは、中央部分にパッドを設置するのを助けるものである。
好ましくは、カフは、シート材料から製造される。たとえば、アルミニウムや合成材料のような細長く平たい金属板である。そのシートは、１つの端部に沿って、シートの他の部分の厚さよりも薄い厚さを持つ長手部分を有する。打抜き技術を用いることによって、カフを形成する複数のＵ字形のフレームがシートから打抜くことができる。それゆえに、打抜かれたそれぞれのフレームは、１枚板の構造であり、その構造は前記したように中央部分と、中央部分の端部から共通の方向に突き出た２つの延長部からなるものである。しかしながら、フレームの中央部分は、厚さが薄くされたシートの部分によって形成され、延長部はより厚さが厚いシートの残りの部分から形成される。このことは、製造工程においてフレームが中央部分でより容易に曲げられると共に、延長部で構造上の強度を高めることができるものとなる点で有利である。
シート材料は、そのシートの長手部分が厚さを減じられるように形成される押出し方法によって製造できる。また、その代わりに、シートは、その厚さを減らすために、長手部分にそって機械加工してもよい。
上記したような打抜き方法によって、フレームが製造された後、フレームは、カバーを取り付けるための鋳型のキャビティの中に置かれる。
そのキャビティの中に置かれると、熱可塑性材料あるいは他の適切な弾性ゴムのようなカバー材料は熱せられ、液体状で鋳型の中に導入され、硬化される。一旦、硬化されると、弾性ゴムのようなカバーがフレームに形成され、少なくとも中央部分と延長部の対向する表面の一部分がカバーでおおわれ、露出した金属表面のために生じうる傷を防ぐことができるようになる。フレームが鋳型から取り除かれた後、中央部分は、着用者の脚に合わせるために、ほぼ弓形形状に曲げられる。さまざまな異なる大きさと形状のひざ用の装具や他のタイプの整形外科用装具を形成するための複数のカフを製造するために、カフはさまざまな大きさで大量生産され、その中央部分はさまざまな弓形形状に曲げられることは理解されるであろう。
カフを１枚板として作り、その後弾性ゴムのようなカバーでカフをおおうことによって、非常に強く軽いカフが、より少ない製造工程と相対的に低コストで製造される。使用に際して弱められたりゆるんだりするもととなるリベットや他の留め金具によって接合された重なり合った接合部がないので、強度が高められる。延長部が中央部分と接合される重なり合った接合部がないので、カフはより流線形状であり、望ましい装飾的外観を持つように形成できる。中央部分の厚さが薄いことは、開口と共に、カフの重さを減らすことになり、それによって、ひざ用装具全体の重さをできる限り軽量化することができることになる。
発明の他の特徴や効果は、発明の本質を図によって例示した添付図面と共に、次の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
添付した図面は、発明を図示したものである。
その図面において、図１はこの発明の新規な特徴を具体化したひざ用装具の側方立面図である。
図２は、着用者の上脚に合わせるために、曲げる前のひざ用装具のカフを示したものである。
図３は、着用者の下部脚に合わせるために、曲げる前のひざ用装具の別のカフを示したものである。
図４は、さまざまな厚さを持つ１枚のシート材料から形成されるカフを示した上方平面図である。
図５は、実質的に図４の５−５に沿って切りとられた断面立面図である。
図６は、カフの中央部分の断面立面図であり、弾性ゴムのようなカバーによっておおわれたカフを示しており、また着用者の脚に直面するように設計されたパッドを含むものである。
好ましい実施例の記述
例示した図面に示すように、この発明は、関節を支持し安定化させるのに用いられ、参照番号１０によって全体的に示される整形外科用装具として一般的に具体化されるものである。
図に示す整形外科用装具１０は、上部脚用カフ１２と下部脚用カフ１４を持つひざ用装具である。カフ１２，１４は、ひざ関節の対向する側面上のちょうつがい１６によって機能的に接合されている（図１参照）。１対の調整可能な上部脚用ストラップ１８と下部脚用ストラップ２０が、ひざ用装具１０を着用者の脚に安定させるために備えられる。しかしながら、発明は、ひざ用装具以外の整形外科用装具でも具体化できることが理解されるであろう。それゆえに、図示されたひざ用装具１０は、例示的なものと考えるべきである。
発明によれば、上部脚用カフ１２と下部脚用カフ１４は、曲げることのできるシート材料から形成される１枚板のフレームから構成される。図２は、上部脚のカフ１２を示しており、図３は、下部脚のカフ１４を示している。そして、どちらのカフも、着用者の脚の形状に合わせるように曲げる前は、ほぼＵ字形状の外形をもっている。図２によれば、上部脚のカフ１２は、中央部分２２と、中央部分の端部から共通の方向に延長された１対の延長部２４とからなる。上部脚のカフ１２は１枚板の構成物であるので、中央部分２２と接合された延長部２４の端部は、中央部分と統合して一体形成される。中央部分２２から延伸する延長部２４の両端は、複数の歯２６からなるのこぎり歯形状で終わっている。
上部脚のカフ１２は、複数のスロット２８と穴３０を含む。
１つの延長部２４に沿ったところと中央部分２２の端部にもある穴３０は、着用者の脚に装具１０を取り付けたり、再配置するときに、クリップ３２を用いてカフ１２に対して上部脚用ストラップ１８を調整できるようにするものである（図１参照）。同様に、反対側の延長部２４に沿ったところと中央部分２２の他の端部にもあるスロット２８は、装具１０に上部脚用ストラップ１８を取りつけることができるように上部脚用ストラップの端部をスライドさせて受けるものである。
図３に示した下部脚のカフ１４は、同様に、中央部分３４と、中央部分の端部に一体的に接続された２つの延長部３６から構成される。延長部３６は、中央部分３４から外へ共通の方向に突き出ており、複数の歯３８で終わっている。下部脚用カフ１４上の歯３８は、上部脚用のカフ１２の上に形成された歯２６と協同して、ひざ関節の対向する側面で、ちょうつがい１６の一部を形成するように互いにかみ合っている。これらのちょうつがい１６によって、上部脚用カフ１２と下部脚用カフ１４が制御された態様で互いに揺動（pivot）できるようになっている。
下部脚用カフ１４もまた、対向する延長部３６上に形成された複数のスロット４０と穴４２を持っている。このスロットと穴は、下部脚用カフ１４に対して下部脚用ストラップ２０を接続し調整できるようにするものである。それぞれの脚用カフ１２と１４の延長部２４と３６のそれぞれの終端部にある別々の一組のちょうつがいの穴４４，４６は、それぞれ、歯２６，３８に隣接して、ちょうつがい１６の一部を形成し、上部脚用カフ１２と下部脚用カフ１４とを動的に結合するのに用いられる。
発明の一つの観点において、それぞれのカフ１２、１４の中央部分２２，３４は、延長部２４と３６の剛性と比較して堅くない剛性を持つ。
この好ましい実施例において、このことは、延長部２４と３６の厚さと比較して中央部分２２と３４の厚さを薄くすることによって、達成されている。このような厚さを減少させることは、中央部分２２と３４の剛性を減らすことをもたらす。記述の簡素化とわかりやすさのために、上部脚用カフ１２と下部脚用カフ１４を構成する原理は実質的に同じであるので、ここでは、特にことわらない限り、上部脚用カフ１２についてのみ記述する。
発明によれば、中央部分２２の減らされた厚さは、延長部２４よりも中央部分を曲げやすくするものである。また、カフ１２の重さを軽くするものである。所望ならば、カフ１２の重さをさらに減らし、中央部分の曲げやすさを増加させるために、複数の開口４８を、中央部分２２に設けてもよい。
図４，５は、カフ１２を製造する好ましい工程の一例を示したものである。製造方法の第１工程において、ほぼ平面的なシート５０がカフ１２を形成するのに用いられる。シート５０は金属で作られることが好ましい。たとえばアルミニウム、合金、その他堅いが着用者の脚の形に合わせて曲げることのできる適切な金属が用いられる。
一実施例において、板１０は、押出し方法によって形成できる。押出し方法の間に、シート５０の１つの端部に沿った長手の部分５２は、シートの残りの部分５４と比較して厚さが薄くされる。力が集中するのを防ぐために、テーパー状移行部分５３が、２つの部分５２と５４の間に設けられる。その後、適当な打抜き技術を用いて、カフ１２となるＵ字形状フレームが、シート５０から打抜かれる。あるいはまた、シート５０は、初めは一定の厚さに形成してもよく、そして長手の部分５２をその厚さを減じるように機械加工してもよい。
図示するために、図４では、打抜きのときに、シート５０に対して上部脚用のカフ１２のフレームが占めている位置を点線で示している。そこで、カフ１２の中央部分２２は、シート５０の薄い厚さの長手の部分５２に重なる（overlies）部分から打抜かれる。一方、カフ１２の延長部２４は、残りのより薄い部分５４に重なるシート５０の部分から打抜かれる。所望ならば、打抜き方法の一部として、アパーチャ（開口）４８を中央部分２２の中に打抜くようにしてもよい。あるいはまた、これらのアパーチャ４８は、打ち抜き工程が終了した後に別工程で他の穴３０，４４やスロット２８と共にカフ１２の中に形成してもよい。
発明の別の観点において、フレームが、上記したような工程から打抜かれた後に、１枚板の弾力性のある成形カバー５６が、フレームの特定された部分に取り付けられる。これは、脚用カフ１２と１４の金属部分が不必要に露出されないようにするものである。この点について、図６は、所定の位置にカバー５６を持つ下部脚用のカフ１４の断面図を示している。カバー５６を取りつけるために、カフ１４は、鋳型のキャビティの中に置かれる。そして、弾性ゴムのような材料が、カフの特定された表面を取り囲むようにキャビティの中に導入される。弾性ゴムのような材料は、好ましくは、熱可塑性材料からなる。この材料は、相対的に高温の液体形状でキャビティに入れられ、その後、すばやく硬化する。弾性ゴムのような材料は、カフ１４のまわりに弾力性のある保護カバー５６を形成するものである。カフ１４は、破壊しなければ取り除くことのできないようにその表面と密接にかつ固く接合されている。現在、考えられているカバー材料は、熱可塑性エラストマーを含んだものであり、例えば、Dynaflexから出ているクレイトン樹脂（Krayton）である。１つの好ましい具体例としては、２つのDynaflexブランドの樹脂で、１つの樹脂（No.G-7410-1000-00）が７５％、もう一つの樹脂（No.G-2706-1000-00）が２５％の比率で混合されたものである。そして、これを用いれば、適切な弾力性とプロセス特性を持つカバー５６を作り出せる。
さらに、カバー５６でおおう前に、下塗り剤（プライマー）をカフ１４に加えてもよい。このプライマーは、カバー５６がカフ１４によく付着するように助けるものである。１つの適切なプライマーは、番号ＥＰ６９６２−５０Ａ、ＥＰ６９６２−５０Ｂとして、Chemlokから出ているエラストマーの粘着物を含んだものである。
カフ１４が弾性ゴムのようなカバー５６でおおわれた後、次の工程のために鋳型から取りはずされる。この工程には、フレームを解剖学的に、着用者の脚の形状に合うカフ１４に形成するために、フレームを弓形に曲げることを含む。
さらに図６によれば、所望ならば、パッドかクッション５８を着用者の脚に直面するように、カフ１４の中央部分３４にしっかり取り付けてもよい。中央部分３４に対してパッド５８を位置合わせするために、突出リップ（raised lip）６０を、パッドの周囲に設けてもよい。好ましい実施例において、リップ６０は、中央部分３４上にカバー５６を形成する弾性ゴムのような材料から形成される。
例として、図６に示すように、突出リップ６０は、中央部分３４の外周のふちに形成され、パッド５８の周囲と実質的に調和して接合している連続的な周囲を持つものである。パッド５８は、商標Velcroの１枚の帯状の材料６２によって中央部分３４にしっかりと取りつけることができる。この商標Velcroの材料６２は、パッド５８が、中央部分にしっかり取りつけられる領域でカバー５６によって形成される凹部の中に受け入れられる。
上記のことから、この発明は、相対的に低コストで、早く都合よく製造することのできる整形外科用装具のカフ１２，１４を提供するものであることがわかる。カフ１２又は１４は、１枚板のものとして作られ、その後１つの工程で弾性ゴムのようなカバー５６によっておおうようにしているので、たいへん強く軽量のカフが最小の製造工程数で製造される。したがってできるだけ低コストに抑えることができる。使用によって弱められたり又はほどけたりしうるリベットとか他のファスナーによって接続された重なった接合部がないので、カフ１２又は１４は、相対的に高い強度を持つものである。さらに、接合部やリベットのないことは、カフが高度に流線形化されかつ望ましい装飾的外観を持つことに寄与するものである。さらに、中央部分の領域の薄くされた厚みと、製造工程においてそれをより容易に曲げやすくするアパーチャ４８のために、カフの全重量は、できるだけ軽いものとなる。
発明の特別な形状を図示し記載してきたが、発明の精神と範囲からはずれることなく、さまざまな修正を加えることができるのは明らかであろう。それゆえに、添付されたクレームによって示されるものを除いては、発明が制限されることは意図されていない。

Claims (23)

1. 関節の異なる側にちょうつがいをそれぞれ有し、前記関節を支持し、安定化するための整形外科用装具において、
   中央部分とその中央部分の端部から突出する２つのほぼ平行な延長部を有し、着用者の身体に適合するよう形状化され、単片の曲げることのできるシート材から形成されたほぼＵ形状のフレームと、
   前記フレームを破壊することなしには除去できないように、前記中央部分と延長部の対応する表面に密接にかつしっかりと接合した１枚の硬化保護成型カバーとからなり、
   前記２つの延長部は、フレームを着用者に装着した時に、それぞれ関節に向かって突き出るように構成され、中央部分から離れた遠端部に前記ちょうつがいと協同する手段を備えたカフ。
2. 前記中央部分が、特定の着用者に適合させるように前記中央部分を折り曲げるのを容易にするために、前記延長部と比較して低い剛性を有する請求項１のカフ。
3. 前記フレームが、アルミニウムから形成されている請求項１のカフ。
4. 前記カフが、合成材料から形成されている請求項１のカフ。
5. 前記中央部分が、前記延長部と比較して薄い厚さである請求項１のカフ。
6. 前記フレームがアルミニウムであり、かつ前記中央部分が、前記延長部と比較して薄い厚さである請求項１のカフ。
7. 前記中央部分が一連の開口を備え、それによって中央部分を軽量かつより容易に曲げられるようにされている請求項６のカフ。
8. 前記カバーが、少なくとも前記中央部分の一部分を横切って拡張されたパッドを受け入れるための凹部を備えている請求項１のカフ。
9. 前記カバーが、前記凹部を取り囲む突出リップを供えている請求項８のカフ。
10. 前記カバーが、熱可塑性の材料で作られている請求項１のカフ。
11. 単片のシート材料から中央部分と前記中央部分の端部から突き出た２つの延長部とを有するほぼＵ字形状のフレームを形成し、
    前記フレームを鋳型の空洞に配置し、前記空洞にプラスチック材料を導入して、
    少なくとも前記中央部分と前記延長部の部分を取り囲む連続的なカバーを形成させ、
    前記鋳型から前記フレームを取りはずし、
    前記中央部分を弓形形状に折り曲げることからなる
    整形外科用装具のためのカフを製造する方法。
12. さらに、前記延長部と比較して前記中央部分の剛性を少なくすることからなる請求項１１の方法。
13. １つの端部に沿って延出するシートの長手部分が、シートの残りの部分と比較して実質的に薄い厚さであるように、細長い平らなシート板を形成し、
    前記シートから、各々が中央部分と、前記中央部分の端部から共通の方向に突出する２つの延長部を持つ複数のほぼＵ字形状のフレームを打抜き、前記中央部分は、前記シートの厚さが薄い前記部分によって形成され、かつ前記延長部は前記シートの残りの部分によって形成されており、
    それぞれのフレームを鋳型の空洞の中に置いて、前記中央部分と前記延長部の対向する表面の一部分をおおう弾力のあるラバーのようなカバーを前記フレーム上に形成するために、前記鋳型の中に熱可塑性材料を導入し、
    前記鋳型から前記フレームを取りはずし、ほぼ弓形形状に前記中央部分を折り曲げることからなる整形外科用装具用のカフを製造する方法。
14. 平らなシートが、アルミニウムの押出方法によって形成される請求項１３の方法。
15. さらに、前記中央部分に一連の開口を形成し、それによって前記フレームを軽くし、前記中央部分をより曲げやすくさせる請求項１３の方法。
16. 前記カバーが、少なくとも前記中央部分の一部分に沿って延伸する凹部を備えるように前記鋳型によって形造られ、さらに前記凹部の中にパッドをしっかり取りつけさせる請求項１３の方法。
17. 前記カバーが、さらに前記凹部を取り囲む突出リップを備えるように形造られる請求項１６の方法。
18. 前記高いリップが、前記パッドを取り囲む請求項１７の方法。
19. 関節の異なる側にそれぞれちょうつがいを有し、前記関節を支持し、安定化するための整形外科装具用のフレームであって、
    前記フレームは、着用者の関節に隣接する部分に適合するよう形状化され、ほぼＵ形状の単片の曲げることのできるシート材から形成され、さらに中央部分とその中央部分の端部から突出する２つのほぼ平行な延長部を有し、
    前記延長部は、フレームを着用者に装着した時に、それぞれ関節に向かって突き出るように構成され、中央部分から離れた端部に前記ちょうつがいと協同する手段を備え、
    前記中央部分の少なくとも一部が、特定の着用者に適合させるように前記中央部分の折り曲げを容易にするため、前記延長部と比較して薄い厚さであるフレーム。
20. 前記フレームが、アルミニウムまたは合成材料から形成されている請求項１９のフレーム。
21. 前記中央部分にパッドを取り付けるための凹部を備え、中央部分の厚さは、その凹部にパッドを取り付けることのできる程度に薄く形成される請求項１９のフレーム。
22. 前記中央部分が、軽量かつより容易に曲げられるようにするために、少なくとも１つの開口を有する請求項１９のフレーム。
23. 前記中央部分が複数の開口を含む請求項２２のフレーム。

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