JP4560003B2 - 関節継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、リハビリ治療などのために用いられる膝関節装具または肘関節装具などの各関節装具に使用する関節継手部材の構造あるいは、扉の開閉構造に関するものである。

関節継手は、リハビリ治療用として、四肢・体幹の機能障害の軽減を目的として使用する補助器具である、体幹装具、上肢装具、下肢装具などに多くも用いられ、これらの装具の中で関節部分の構造として多く使用されている。

従来の関節継手は、各種の関節支持装具に用いられるものであり、例えば、膝関節の場合においては、関節部を軸心として、大腿部側に伸びるアームと下腿部側に伸びるアームとの２本のアームで構成されている。

関節継手部材は、装具の中でも特に重要な部材であり、関節部と同じ動きが要求される。

関節継手部材としての機能は、一般に軸継手が用いられており、前記のように、２本のアームを支軸で接続することにより、屈伸自在の関節と同様の機能を有するようになる。

また、腕や膝関節などと同様に伸展状態において止まり、反対側に屈曲しないようにするために、ストッパー機能が設けられたものもある。

障害に対する矯正機能としては、関節の屈折角度の調整ができるように、２本のアームの開き角度の調節ができるものや伸展状態で固定、開放ができる構造のものなどもある。

また、実際の人間の関節は単純な単軸構造ではなく、滑り関節であり、関節の軸芯が屈曲とともに移動するようになっている。

このため、屈伸動作により近い状態とするために、関節支持部材の関節軸部を単軸から多軸構成としたものなど多種の関節支持部材が開発されている。

例えば、特開平１−１１９２４８号では、２軸構造の関節支持部材が開示されている。

これは、２本のアームをハウジング内で各々軸支し、可動するリング状のストッパーにより、２本のアームの開き角度を同時に調整できるようにしたものである。

また、特開平６−３０９５９号は、２本の溝のある２枚の金属板の間に、２本のピンの付いた卵円形のカムを配し、２本のピンがそれぞれの溝の中を移動することによって膝関節と同様の生理関節継手としたものである。

また、従来の扉の開閉構造においては、回転開閉用支軸を扉の左右いずれかの側面に設けたものであり、開閉時には、扉面が円弧を描いて開閉するため、の前面側に扉開閉用の空間が大きく必要であった。

このため、扉の前面スペースが小さいときなどには引き戸式の扉が採用されていた。
特開平１−１１９２４８号公報 特開平６−３０９５９号公報

実際の人間の関節である滑り関節は非常に複雑であるが、継手構造を多軸構成とすることで関節継手として機能させることができる。

しかしながら、特開平１−１１９２４８号公報では、２本のアームの開き角度を調整できるものであるが、構造が複雑であり、ストッパー構造は材質の強度を要求されるなど、簡易で軽量を要求される関節継手構造には問題が多い。

又、特開平６−３０９５９号公報では、生理関節の転がり軸を忠実再現する構造としたものであるが、この転がり軸の関節運動は、個人差があり、忠実に再現するには、個人個人に合わせたオーダーメイドのカムを製作する必要があり、複雑であり、コストの問題がある。

また、扉構造においては、ドア扉の場合には、扉の前面に開閉用の大きなスペースを必要である。

また、開状態で扉が邪魔になっていた。

また、引き戸式扉の場合は、開時に収納部が必要であるため、扉の開口部に対して同じ大きさの収納部の幅が必要とされ、開閉方向の幅に制限がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で軽量化ができ、安価に製作でき、関節の屈伸動作に適応できる関節継手構造を実現することを目的とするものであり、また、扉構造において、ドア扉のような前面の必要スペースが少ない、開時に扉が邪魔にならず、かつ、引き戸扉のような、幅方向の制限のない扉構造を実現することを目的とするものである。

上記の問題を解決するために、請求項１の発明では、同一平面内で自由に折り曲げ、伸展できる関節継手構造において、Ｌ字溝を有する第１関節部材と、２個のピンを有する第２関節部材とで構成され、該Ｌ字溝に２個のピンがはめ込まれて連結され、Ｌ字溝内を２本のピンが移動することにより、第１関節部材と第２関節部材とが連結部分で屈伸することを特徴とする関節継手構造としたものである。

該関節部材は、関節継手に使用できる長方形板状アームなどであり、関節継手部材として使用できるものであればいずれでも良く、金属製や硬質樹脂製、木製などでも良い。

該ピンは、片方の関節部材に所定の間隔で固定され、他方の関節部材のＬ字溝を移動できるものであればいずれでも良く、金属製、硬質樹脂製などでも良い。

摩擦部分に金属板や耐磨耗性樹脂などを設けたものでも良い。

該Ｌ字溝は、上記の２本のピンが移動するガイドとなるもので、関節継手部材にＬ字状に空けられた溝であり、溝幅は、ピン径より若干大きいことが好ましい。

Ｌ字の各片の長さは２本のピンの距離よりやや長く設けることが好ましい。

該２本のピンは、第１関節部材の軸方向と平行に設けられ、Ｌ字溝の１辺が第２関節部材の軸方向と平行に設けられることが好ましく、Ｌ字溝の開き角度が９０度の場合には、この配置において、両関節部材は、屈曲状態で、直角状態で止まり、伸展状態では、直線状態で止まることとなる。

また、請求項２では、前記の第１関節部材の溝形状がＴ字状であることを特徴とする関節継手構造である。

該Ｔ字状溝は、第１関節部材の長手方向、すあわち、軸方向にＴ字の縦に伸びる線が一致するように、図４に示すように、横向きに設ける。開き角度は、２本のピンの距離と、Ｔ字溝の形状により決まる。

また、請求項３では、前記の第１関節部材の溝形状がＹ字状であることを特徴とする関節継手構造である。

該Ｙ字状溝は、第１関節部材の長手方向、すあわち、軸方向にＴ字の縦に伸びる線が一致するように、図４に示すように、横向きに設ける。開き角度は、２本のピンの距離と、Ｙ字溝の形状により決まる。また、Ｕ字形状や矢印形状などでも良い。

また、請求項３では、Ｌ字溝を有する２本のアーム部材と、４本のピンを有する軸板とが組み合わされて構成され、軸板の４本のピンは、２本の関節アーム部材のＬ字溝に各々２本ずつはめ込まれ、各２本のピンが各Ｌ字溝を移動することで２本のアーム部材が屈伸することを特徴とする関節継手構造としたものである。

該アーム部材は、長方形状の板材などであり、関節部サポートできる強度を有するものでＬ字溝が設けられたものであればいずれでも良く、金属製、樹脂製、木製などでも良い。

該軸板は、Ｌ字溝に嵌めあう２本のピンが２組配置された板材などであり、上記の２本のアーム部材を軸支できるものであればいずれでも良く、円形板や多角形板などでも良い。

軸板の２本のピンと、各アーム部材のＬ字溝の配置により、２本のアーム部材の開き角度を自由に設定することができるものである。

この関節継手構造では、各アームが各々独立して可動できる構造である。

また、請求項５では、前記の２本のアーム部材は、軸板の各２本のピンに各Ｌ字溝がはめ込まれた状態で、互いのアーム部材の先端部分が当接しており、該当接部分は、互いにかみ合うギアが形成されていることを特徴とする関節継手構造としたものである。

該ギアは、当接するアーム部材の片方の先端部分全体でも良く、当接して屈伸する部分のみでも良い。

この関節継手構造により、２本のアーム部材は連動して屈伸動作する構造である。

また、請求項６は、扉の上部及び下部に各々複数の移動車輪を設けられ、該移動車輪が扉の開閉時に移動するためのＬ字レールが扉枠の上下に設けられており、扉の開閉時に前記の移動車輪がＬ字レールを移動することで扉が開閉することを特徴とする扉構造としたものである。

該移動車輪は、扉の上部に数箇所、下部に数箇所設けられ、扉枠のＬ字状に設けられたレールを移動できるものであればいずれでも良く、市販される一般的な、樹脂製車輪やゴム製車輪などが使用できる。

該Ｌ字レールは、上記の移動車輪が走行できるレールであればいずれでも良く、走行レールの略中央部でＬ字状に曲がって構成され、そのＬ字の１辺の長さが扉の上下に設けられた数個の移動車輪の間隔より長く設けられているものであれば良い。

本扉構造により、開時には、扉が収納され、扉前面のスペースが使用できる。

すなわち、Ｌ字レールの１辺が扉の開閉面となり、他の辺が扉の収納面となるものである。

また、引き戸式のように、開閉方向に扉の２倍の幅を必要とせず、幅方向の制限がない。

また、請求項７は、前記の扉の上部に設けられた移動車輪は、Ｌ字レールに対して吊り下げ式に設けられていることを特徴とする扉構造としたものである。

該吊り下げ式レールは、Ｌ字状に曲げて設置できるものであればいずれでも良く、市販される、コ字型レールや箱型レールなどが使用できる。

該移動車輪は、扉の重量を支えられるものであればいずれでも良く、市販される吊り車輪を使用できる。

本発明では以下のような効果を奏する。

１）構造が簡単で取り扱いが容易であり、軽量化ができる。

２）製作コストが安価である。

３）両関節部材の開閉角度は、Ｌ字溝のＬ字の開き角度、及び２本のピンとＬ字溝との配置により自由に設定できる。

４）２本のピンとＬ字溝の配置により、開閉位置が決定されるので、特別にストッパーを設ける必要が無い。

５）２本のピンとＴ字溝またはＹ字溝との配置により、開き角度を決定でき、特別にストッパーを設ける必要は無い。

６）開閉時に扉前面のスペースがドア扉のように広く必要としない。

７）開時に、ドア扉のように、開いた扉が邪魔にならない。

８）扉の開閉方向に扉の収納スペースを設ける必要がなく、引き戸扉のような幅方向に扉の２倍の幅を必要としない。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明による関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。

図１は、リハビリ治療などのために用いられる膝関節装具または肘関節装具などに使用する関節継手部材の実施例である。

本実施例の関節継手部材は、（１）に示すように、ステンレス製の２本のピン１ａ、１ｂが固定されたアルミ製の第１関節部材２と、アルミ製のＬ字溝３が設けられた第２関節部材４とか構成される。

（２）はＡ−Ａ部断面図である。

上記の第１関節部材２と、第２関節部材４を（３）に示すように組合わせ、２本１ａ、１ｂのピンにＬ字溝３を嵌め合わせる。

そして、第１関節部材２に対して、第２関節部材４を（４）に示すように屈曲させる。

ピン１ａ、１ｂは、Ｌ字溝３の１辺から溝に沿って、移動し、他辺の端部で止まる。

本発明では、ストッパーを特別に設ける必要は無い。

Ｌ字溝３の２辺の角度により、屈曲角度が設定される。

本実施例では、Ｌ字溝３の２辺の開き角度は９０度とし、２本の関節部材が直線状態から直角状態まで屈曲するように設定したものである。

２本のピン１ａ、１ｂと、Ｌ字溝３の配置を変更することで、２本の関節部材の屈伸できる角度の範囲を任意に設定することができる。

図２は、本発明による軸板を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。

本関節継手は、２本の関節アーム部材１０、１１と、軸板１２とで構成される。

（１）に示すように、Ｌ字溝１０ａが設けられた第１アーム部材１０と、Ｌ字溝１１ｂが設けられた第２アーム部材１１と、４本のピン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとが設けられた軸板１２により構成される。

軸板１２に設けられるピンは、２本づつ、平行に設けられている。

また、第１アームのＬ字溝は、逆Ｌ字状に設けられ、第２アームは正Ｌ字状に設けられる。

（２）に示すように、軸板１２の４本のピンの中の片側の２本のピン１２ａ、１２ｂに第アーム部材１０のＬ字溝１０ａが嵌め込まれ、他の２本のピン１２ｃ、１２ｄに第２アーム部材１１のＬ字溝１１ａが嵌め込まれる。

そして（３）に示すように、両アーム部材１０、１１を屈曲させると、軸板１２に設けられた各ピンがアーム部材のＬ字溝を移動する。

そして、（４）に示すように、各ピンがＬ字溝の１辺側から他辺に達して止まる。

本実施例では、２本のアーム部材１０、１１が直線状に開いた状態から、平行に閉じた状態まで屈曲できる。

人体の膝関節や腕関節に適応する場合などでは、本実施例のように、多軸関節とすることにより対応することができる。

図３は、本発明によるギアを用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。

本実施例は、関節継手において、Ｌ字溝２０ａ、２１ａが設けられたギヤ付きの２本のアーム部材２０、２１と、４本のピン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが設けられた軸板２２とで構成される関節継手である。

（１）に示すように、２本のアーム２０、２１の相対する側の先端部にギア２０ｂ、２１ｂが設けられている。

（２）に示すように、軸板２２のピン２２ａ、２２ｂに第１アーム部材２０のＬ字溝２０ａが嵌め込まれ、ピン２２ｃ、２２ｄに第２アーム部材２１のＬ字溝２１ａが嵌め込まれ、互いのギア２０ｂ、２１ｂが噛み合わされる。

（３）に示すように、両アームを屈曲させると、各々２本のピンが各Ｌ字溝に沿って移動し、ギアが噛み合った状態で屈曲する。

（４）に示すように、ピンがＬ字溝の１辺から他辺に達した時点で止まる。

本実施例は、ギアが設けられているため、２本アーム部材２０、２１は、各アームが独立して屈曲するのではなく、同時に屈曲する。

腕関節や膝関節をサポートしながら屈伸させるためには、関節部材の両アームが連動することが好ましい。

図４は、本発明によるＴ字溝を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。

第１関節部材３１に２本のピン３３ａ、３３ｂが設けられ、第２関節部材３０には、横向きのＴ字形状である、Ｔ字溝３２が設けられている。

図４の（２）に示すように、第１関節部材３１の２本のピン３３ａ、３３ｂに、第２関節部材３０のＴ字溝３２を被せて連結する。

図４の（３）に示すように、第２関節部材３０に対して、第１関節部材３１を屈曲させると、２本のピン３３ａ、３３ｂがＴ字溝３２に沿って移動し、所定の開き角度に達すると、２本のピン３３ａ、３３ｂはＴ字溝３２内で端部に当って止まる。

図５は、本発明によるＹ字溝を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。

第１関節部材４１に２本のピン４３ａ、４３ｂが設けられ、第２関節部材４０には、横向きのＹ字形状である、Ｙ字溝４２が設けられている。

図５の（２）に示すように、第１関節部材４１の２本のピン４３ａ、４３ｂに、第２関節部材４０のＹ字溝４２を被せて連結する。

図５の（３）に示すように、第２関節部材４０に対して、第１関節部材４１を屈曲させると、２本のピン４３ａ、４３ｂがＹ字溝４２に沿って移動し、所定の開き角度に達すると、２本のピン４３ａ、４３ｂはＹ字溝４２内で端部に当って止まる。

図６は、本発明によるドア構造の実施例を示す図である。

本図は、ドアの開閉構造を示す構造原理図である。

ドア枠の上部と下部にＬ字レール５０、５１が設けられ、ドアの上部と下部に各々数個の移動車輪５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂが設けられる。

ドアの閉状態においては、移動車輪５０ａ、５０ｂは、各々５０ａ１、５０ｂ１の位置にある。

この状態から、Ｌ字レールに沿って開動作を行なうと、移動車輪５０ａは、軸Ａに従って、５０ａ２、５０ａ３、５０ａ４、５０ａ５と移動し、移動車輪５０ｂは、軸Ｂに従って、５０ｂ１、５０ｂ２、５０ｂ３、５０ｂ４、５０ｂ５と移動する。

この開動作におけるドアの先端の軌跡（本件での扉の移動線）を５２に示す。

開動作が進むに従い、Ｌ字レールのＢ軸側にドアが収納されていく構造となっており、開状態では、Ｂ軸部分にドアが収納されるので、従来のドアのように、開状態の扉が邪魔になることがない。

従来の１軸でのドアの開動作における先端の軌跡（１軸での移動線）５３と、比較すると明らかなように、ドアの前面における開閉動作に必要なスペースも大幅に小さくなる。

また、引き戸式扉のように、開閉方向に収納部を設ける必要が無いため、設置のための制限がない。

本発明は、従来のドア扉と引き戸扉の欠点を補うことのできる扉構造である。

本発明による関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。 本発明による軸板を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。 本発明によるギアを用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。 本発明によるＴ字溝を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。 本発明によるＹ字溝を用いた関節継手構造による関節継手の実施例を示す図である。 本発明によるドア構造の実施例を示す図である。

符号の説明

１、１２、２２、３３、４３ ピン
２、３１、４１ 第１関節部材
３ Ｌ字溝
４、３０、４０ 第２関節部材
１０、２０ 第１アーム部材
１１、２１ 第２アーム部材
１２、２２ 軸板
２０ｂ、２１ｂ ギア部
３２ Ｔ字溝
４２ Ｙ字溝
５０、５１ Ｌ字レール
５２ 本発明の扉の軌跡
５３ 従来の１軸扉の軌跡

Claims (1)

1. Ｌ字溝を有する２本のアーム部材と、４本のピンを有する軸板とが組み合わされて構成され、軸板の４本のピンは、２本の関節アーム部材のＬ字溝に各々２本ずつはめ込まれ、各２本のピンが各Ｌ字溝を移動することで２本のアーム部材が屈伸する関節継手構造において、該２本のアーム部材は、軸板の各２本のピンに各Ｌ字溝がはめ込まれた状態で、互いのアーム部材の先端部分が当接しており、該当接部分は、互いにかみ合うギアが形成されていることを特徴とする関節継手構造。

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