JP5414710B2 - 整形外科装具用の制動ヒンジ - Google Patents

Description

本発明は、整形外科装具に関する。さらに詳細には、整形外科装具用の本制動ヒンジは、関節の伸展に対して抵抗を与え、この抵抗は、所定の角度で始まり、関節がさらに伸展すると増す。

大腿四頭筋は、特により小さな膝屈曲角度において、前十字靱帯（ＡＣＬ）を引っ張る、ＡＣＬの拮抗筋としての機能を果たす。６０°未満の膝屈曲角度では、大腿四頭筋の構成要素は、前方向に力を作用させる。膝の構造体、主にＡＣＬは、この前構成要素に抵抗する。したがって、小さな屈曲角度で大腿四頭筋が収縮することによって、ＡＣＬに張力がかかる。この張力は、ＡＣＬを損傷する原因になる場合が多い。最近ＡＣＬを再建した患者にとって、この張力によって、ＡＣＬ移植片が伸び切ってしまうので、次に、膝が不安定になってしまい、これにより、他の構造体（例えば、半月板）が損傷するか、または関節が変性により変化する結果になりかねない。患者は、不安定さを減少させるために第２の侵襲性の処置を受けなければならない場合がある。

小さな屈曲角度でＡＣＬを損傷する危険があるために、医師は、一般に、小さな屈曲角度での大腿四頭筋収縮を回避することを勧める。しかしながら、通常の行動の間に小さな屈曲角度になることを回避するのは困難であることが多い。さらに、動くことおよび行動することは、ＡＣＬを再建する治療を促進しＡＣＬへの悪影響を低減するために重要である。したがって、患者が、小さな屈曲角度での大腿四頭筋の収縮を回避し得る膝装具は、ＡＣＬを再建した患者にとって、またはＡＣＬ不全を患う人々にとって大きな利益になるだろう。

患者が小さな屈曲角度になることを回避し得る１つのタイプの膝装具は、着用者に自分の膝を特定の屈曲角度を超える角度に伸展させない伸展停止部を有する装具である。例えば、Ｋａｕｓｅｋ他への米国特許第４，７３２，１４３号明細書は、多軸ヒンジに取り外し可能に装着し得る伸展停止部を提供する。停止部は、ヒンジにより回動可能に連結された一対の剛性アームの前方への回動を制限する。ヒンジは、一対の平行なフェースプレートの間に間隔を置いて配置された回動連結部で連結された一対の剛性アームを含んでいる。アームの噛み合い端部上の連結歯が、プレートとの回動連結部の周りにおいて両方のアームを同時に回動させる。伸展停止部は、フェースプレートの１枚のフェースプレートに沿って取り付け可能なＣ字状のプラスチック体である。停止部は、フェースプレートの１枚のフェースプレートを取り付けるための弾性クリップを含んでいる。停止部は、さらに伸展ブロックを含み、この伸展ブロックは、アームの前方への回転を制限するように、アームの噛み合い端部同士の間に配置され得る。伸展停止部は、強固で軽量なプラスチックからなる。使用者が伸展限界を選択し得るように、サイズの異なるブロック手段が設けられる。

Ｋａｕｓｅｋ他の明細書に記載された装具のような装具は、特定の屈曲角度で着用者の膝の伸展を停止させる。そのような装具を着用した患者は、装具が急停止に至り伸展が最大になったとき、きしみを感じる。多くの患者は、このきしみを不快に思い、そのきしみによって、患者の医師らが決めたリハビリテーションガイドラインに、多くの患者が従わない場合がある。関節完全伸展および／または関節完全屈曲時に緩衝させて停止する関節装具が、不快なきしみを低減または除去することに役立つ。装具によって、患者は、さらに強い信頼および確信をもてると思い、それにより、前向きになった患者がリハビリテーションプログラムに従うことになって、回復時間が早くなることにつながる。

スポーツ選手は、様々な運動競技中に地面から跳び上がることがよくある。これらの運動選手は、膝をわずかに曲げて着地することが好ましい。その衝撃によって、膝の屈曲を減速し最終的に停止させる力を提供するように大腿四頭筋が収縮するにつれてさらに膝が屈曲する。膝は、このように衝撃力を吸収し、これらの力によって、壊れやすい骨および他の関節が損傷するのを妨げる。

しかしながら、運動選手は、空中にいる間に、膝を曲げない場合がある。研究によれば、女性の運動選手は、ジャンプ後着地するときに、男性の運動選手が膝を屈曲させるほど、自分の膝を屈曲させない傾向があることが分かっている。自分の膝を完全伸展させて着地した場合、膝は、屈曲しない。その代わり、衝撃力のすべてが、運動選手の骨および／または関節により吸収される。そのようなきしみを伴った衝撃によって、損傷が生じることがよくある。運動選手が、膝の完全伸展を妨げまたは膝関節を完全伸展状態から屈曲状態へ付勢する停止部または緩衝部を含む膝装具を着用した場合、装具は、運動選手が空中にいる間自分の膝を屈曲させるように力を与えることになる。したがって、運動選手は、常に、膝を屈曲させて着地することになり、負傷しにくくなる。

いくつかの関節装具には、関節完全伸展を妨げるか、または関節完全伸展時に緩衝式の停止を行うヒンジが含まれている。Ｈｅｎｓｌｅｙらへの米国特許第ＲＥ３７，２０９号明細書は、伸展減速装具を提供している。当該装具は、関節の動きを制御する靭帯の役割を果たし、前後方向に関節を安定させる。装具は、軽量な外側ばねアセンブリ、細長い上方アームおよび下方アーム、並びに単軸または多軸支点部を備える。装具は、その可動域を調整可能であり、多くの異なるスタイルの装具における使用に適合可能であり、補正要件、予防要件、外観適合要件、環境要件、使用要件に適する強度に変更し得る。装具は、過伸展を妨げるように、伸展時の脚の角速度を機械的に抑制するための手段を含んでいる。装具は、より迅速、滑らかに、それほど応力を多く生じることなく動き得るように、屈曲時の脚の角速度を速めるための手段をさらに含んでいる。一実施形態では、ばねロッドは、通常の一対の細長い装具アームの中央に横方向に組み立てられる。ばねロッドは、ローラーポストに曲がりくねって係合させることによって関節の支点部の場所におよぶ。したがって、アセンブリは、伸展の最後の１５〜２０度の間脚を減速させて、過伸展の危険が生じる、停止部へのアームの衝突を妨げる。アセンブリはまた、脚の屈曲を促進するためにばねの蓄積エネルギーを使用する。

Ｂａｒｔｌｅｔｔへの米国特許第６，０７４，３５５号明細書は、３点固定を行い、膝関節の両側に配置された一対の第１のアーム部材を含む膝装具を提供する。下方脚装具部材は、一対の第２のアーム部材を有し、これらのアーム部材は、膝関節の両側に方向付けて配置し得る。剛性のある大腿部材および下方脚部材は、着用者の脚に取り付けられ、この取り付けは、可撓性のあるストラップを脚の裏側に延ばし、調節して装着することにより行われる。アームの噛み合い端部は、間隔をおいて平行に配置された一対のフェースプレートにより連結され、これらのフェースプレートは、多軸ヒンジを形成し、この多軸ヒンジによって、アームの噛み合い端部が連結部の周りを回動し得る。伸展緩衝部の様々な形態によって、噛み合い端部の相互の接近が制限され、それにより、アームの前方への動きが制限される。

これらの装具のどれも、ヒンジの部品を交換しなければ、ヒンジの動きを抑制する力の大きさを調節することができない。さらに、これらの装具のどれも、ヒンジの動きを抑制する力の大きさを容易に調整し得ることと、ヒンジ制動力がかけられる角度を容易に調整し得ることとを、有利な組み合わせにすることができない。したがって、これらの利点を有する整形外科装具用のヒンジは、整形外科装具の着用者に大変役立つことになるだろう。

本発明に係る整形外科装具用のヒンジは、ヒンジプレートと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、前記第２のアームに取り付けられたアクチュエータと、ばね部材と、を備え、前記アーム同士の間の角度が広がる第１の方向に、前記アームが回動して、前記アームが所望の伸展角度になると、前記ばね部材は、前記第１の方向と反対の第２の方向に前記第２のアームを付勢するように前記アクチュエータに力をかける。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、締め付け部材で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、接着剤で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームに溶接される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームと一体に形成される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ばね部材は、少なくとも１枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ばね部材は、３枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、前記ばね部材の固定端部を支持し、第１の軸線に沿った前記固定端部の移動を抑止する。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アームが前記第１の方向に回動すると、前記アクチュエータは、前記ばね部材の自由端部に接触して、前記ばね部材を撓ませる。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記ばね部材の固定端部と自由端部との中間に配置される支点部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記ヒンジプレートとアクチュエータとともに、前記ばね部材に３点曲げ荷重を生じさせる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記ばね部材に沿った複数の位置に選択的に配置可能である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、少なくとも１つの開口部を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、前記支点部を受け入れるように適合される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、内側ねじ溝を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、外側ねじ山が付いた軸を含み、前記外側ねじ山は、前記少なくとも１つの開口部内の前記内側ねじ溝と係合して、前記開口部内に前記支点部が取り付けられる。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータに取り付けられるアダプタをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタの厚さは可変である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタは、前記アクチュエータとばね部材との間に配置されて、前記アダプタの厚さによって、前記ばね部材が最初に前記アクチュエータに力をかける、前記第２のアームの角度位置が決定される。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータと前記ばね部材との間に配置された緩衝部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アームが前記第１の方向に回動すると、前記アダプタは、前記緩衝部と接触し、当該緩衝部は、次に、前記ばね部材と接触して、前記ばね部材が撓む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、実質的に、平面においてＬ字状である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、弾性がある緩衝材料からなる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、第１のヒンジプレートであり、また、前記ヒンジは、さらに、第２のヒンジプレートであって、前記第１のヒンジプレートと前記第２のヒンジプレートとの間に前記アームが配置されるような間隔を前記第１のヒンジプレートからあけて配置された前記第２のヒンジプレートを備える。

本発明に係る整形外科装具は、ヒンジを含む整形外科装具であって、当該ヒンジは、ヒンジプレートと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、前記第２のアームに取り付けられたアクチュエータと、ばね部材と、を備え、前記装具が完全伸展するように回動すると、前記ばね部材は、完全伸展状態から屈曲状態へ前記装具を付勢するように、前記アクチュエータに力をかける。

前記整形外科装具において、前記アクチュエータは、締め付け部材で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具において、前記アクチュエータは、接着剤で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具において、前記アクチュエータは、前記第２のアームに溶接される。

前記整形外科装具において、前記アクチュエータは、前記第２のアームと一体に形成される。

前記整形外科装具において、前記ばね部材は、少なくとも１枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具において、前記ばね部材は、３枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具において、前記ヒンジプレートは、前記ばね部材の固定端部を支持し、第１の軸線に沿った前記固定端部の移動を抑止する。

前記整形外科装具において、前記装具が完全伸展するように回動すると、前記アクチュエータは、前記ばね部材の自由端部と接触して、前記ばね部材を撓ませる。

前記整形外科装具は、前記ばね部材の固定端部と自由端部との中間に配置される支点部をさらに備える。

前記整形外科装具において、前記支点部は、前記ヒンジプレートとアクチュエータとともに、前記ばね部材に３点曲げ荷重を生じさせる。

前記整形外科装具において、前記支点部は、前記ばね部材に沿った複数の位置に選択的に配置可能である。

前記整形外科装具において、前記ヒンジプレートは、少なくとも１つの開口部を含む。

前記整形外科装具において、前記少なくとも１つの開口部は、前記支点部を受け入れるように適合される。

前記整形外科装具において、前記少なくとも１つの開口部は、内側ねじ溝を含む。

前記整形外科装具において、前記支点部は、外側ねじ山が付いた軸を含み、前記外側ねじ山は、前記少なくとも１つの開口部内の前記内側ねじ溝と係合して、前記開口部内に前記支点部を取り付ける。

前記整形外科装具は、前記アクチュエータに取り付けられたアダプタをさらに備える。

前記整形外科装具において、前記アダプタの厚さは可変である。

前記整形外科装具において、前記アダプタは、前記アクチュエータとばね部材との間に配置されて、前記アダプタの厚さによって、前記ばね部材が最初に前記アクチュエータに力をかける、前記第２のアームの角度位置が決定される。

前記整形外科装具は、前記アクチュエータと前記ばね部材との間に配置された緩衝部をさらに備える。

前記整形外科装具において、前記装具が完全伸展するように回動すると、前記アダプタは、前記緩衝部と接触し、当該緩衝部は、次に、前記ばね部材と接触して、前記ばね部材を撓ませる。

前記整形外科装具において、前記緩衝部は、実質的に、平面においてＬ字状である。

前記整形外科装具において、前記緩衝部は、弾性がある緩衝材料からなる。

前記整形外科装具において、前記ヒンジプレートは、第１のヒンジプレートであり、また、前記ヒンジは、さらに、第２のヒンジプレートであって、前記第１のヒンジプレートと前記第２のヒンジプレートとの間に前記アームが配置されるような間隔を前記第１のヒンジプレートからあけて配置された前記第２のヒンジプレートを備える。

本発明に係る整形外科装具用のヒンジは、ヒンジプレートと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、前記第２のアームに取り付けられたアクチュエータと、板ばねと、を備え、前記第２のアームが第１の方向に回動すると、前記アクチュエータは、前記板ばねと接触し、それにより、前記板ばねは、前記アクチュエータに力をかけて、前記アクチュエータを前記板ばねから遠ざけるように付勢し、前記第２のアームを前記第１の方向と反対の第２の方向に付勢するように撓む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、締め付け部材で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、接着剤で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームに溶接される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームと一体に形成される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記板ばねは、少なくとも１枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記板ばねは、３枚の平坦な板を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、前記板ばねの固定端部を支持し、第１の軸線に沿った前記固定端部の移動を抑止する。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記第２のアームが前記第１の方向に回動すると、前記アクチュエータは、前記板ばねの自由端部に接触し、前記板ばねを撓ませる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記板ばねの固定端部と自由端部との中間に配置される支点部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記ヒンジプレートとアクチュエータとともに、前記板ばねに３点曲げ荷重を生じさせる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記板ばねに沿った複数の位置に選択的に配置可能である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、少なくとも１つの開口部を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、前記支点部を受け入れるように適合される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、内側ねじ溝を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、外側ねじ山が付いた軸を含み、前記外側ねじ山は、前記少なくとも１つの開口部内の前記内側ねじ溝と係合して、前記開口部内に前記支点部を取り付ける。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータに取り付けられたアダプタをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタの厚さは可変である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタは、前記アクチュエータと板ばねとの間に配置されて、前記アダプタの厚さによって、前記板ばねが最初に前記アクチュエータに力をかける、前記第２のアームの角度位置が決定される。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータと前記板ばねとの間に配置された緩衝部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記第２のアームが前記第１の方向に回動すると、前記アダプタは、前記緩衝部と接触し、当該緩衝部は、次に、前記板ばねと接触して、前記板ばねを撓ませる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、実質的に、平面においてＬ字状である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、弾性がある緩衝材料からなる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、第１のヒンジプレートであり、前記ヒンジは、さらに、第２のヒンジプレートであって、前記第１のヒンジプレートと前記第２のヒンジプレートとの間に前記アームが配置されるような間隔を前記第１のヒンジプレートからあけて配置された前記第２のヒンジプレートを備える。

本発明に係る整形外科装具用のヒンジは、ヒンジプレートと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、実質的に平坦な板のような形状の板ばねと、
を備え、前記アーム同士の間の角度が１８０°に近づく第１の形態に、前記アームが回動すると、前記板ばねは、前記第１の形態から前記第２のアームを付勢するように、前記第２のアームに力をかける。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記第２のアームに固定された前記アクチュエータをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、締め付け部材で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、接着剤で前記第２のアームに固定される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームに溶接される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アクチュエータは、前記第２のアームと一体に形成される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、前記板ばねの固定端部を支持し、第１の軸線に沿った前記固定端部の移動を抑止する。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アームが前記第１の形態に回動すると、前記アクチュエータは、前記板ばねの自由端部に接触して、前記板ばねを撓ませる。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記板ばねの固定端部と自由端部との中間に配置された支点部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記ヒンジプレートとアクチュエータとともに、前記板ばねに３点曲げ荷重を生じさせる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、前記板ばねに沿った複数の位置に選択的に配置可能である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、少なくとも１つの開口部を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、前記支点部を受け入れるように適合される。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記少なくとも１つの開口部は、内側ねじ溝を含む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部は、外側ねじ山が付いた軸を含み、前記外側ねじ山は、前記少なくとも１つの開口部内の前記内側ねじ溝と係合して、前記開口部内に前記支点部が取り付けられる。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータに取り付けられたアダプタをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタの厚さは可変である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アダプタは、前記アクチュエータと板ばねとの間に配置されて、その結果、前記アダプタの厚さによって、前記板ばねが最初に前記アクチュエータに力をかける、前記第２のアームの角度位置が決定される。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記アクチュエータと前記板ばねとの間に配置された緩衝部をさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アームが前記第１の形態に回動すると、前記アダプタは、前記緩衝部と接触し、当該緩衝部は、次に、前記板ばねと接触して、前記板ばねが撓む。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、実質的に、平面においてＬ字状である。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記緩衝部は、弾性がある緩衝材料からなる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、第１のヒンジプレートであり、前記ヒンジは、さらに、第２のヒンジプレートであって、前記第１のヒンジプレートと第２のヒンジプレートとの間に前記アームが配置されるような間隔を前記第１のヒンジプレートからあけて配置された前記第２のヒンジプレートを備える。

本発明に係る整形外科装具用のヒンジは、複数の開口部を含むヒンジプレートと、前記ヒンジプレート内に収容された少なくとも１つの板ばねと、前記開口部の１つの開口部内に取り付け得る支点部と、を備え、前記開口部の１つの開口部内に前記支点部を取り付けると、前記支点部は、前記板ばねの第１の部分に接し、また、前記開口部の別の１つの開口部内に前記支点部を取り付けると、前記支点部は、前記板ばねの第２の部分に接して、その結果、前記板ばねに対する前記支点部の位置によって、前記板ばねの曲げ特性が決定される。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジは、前記第２のアームに固定されたアクチュエータをさらに備える。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記ヒンジプレートは、前記板ばねの固定端部を支持し、前記固定端部の第１の軸線に沿った移動を抑止する。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記アームが前記第１の形態に回動すると、前記アクチュエータは、前記板ばねの自由端部に接触し、前記板ばねを撓ませる。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記支点部、前記ヒンジプレート、および前記アクチュエータは、前記板ばねに３点曲げ荷重をかける。

本発明に係るヒンジにより付与される抵抗力を調整する方法は、前記ヒンジのヒンジプレートの第１の開口部から支点部を取り外すステップと、前記支点部を前記ヒンジプレートに沿って前記ヒンジプレートの第２の開口部へ移動させるステップと、前記支点部を前記第２の開口部内に取り付けるステップと、を含む。

上記方法は、前記支点部を移動させるステップによって、前記ヒンジプレート内に収容された少なくとも１つの板ばねに対する前記支点部の位置が変更される。

上記方法は、前記少なくとも１つの板ばねに対する前記支点部の位置を変更するステップによって、前記少なくとも１つの板ばねの曲げ特性が変更される。

上記方法は、前記少なくとも１つの板ばねの曲げ特性を変更することによって、かけられた曲げ荷重に応じて前記少なくとも１つの板ばねにより与えられる抵抗力が変化する。

本発明に係る整形外科装具用のヒンジは、前記ヒンジが動く所定の範囲内において第１の方向への前記ヒンジの動きに抵抗を与える抵抗部材と、前記抵抗部材により与えられる抵抗量を調整するために、前記抵抗部材に力をかけるように適合されている調整部材と、を備え、前記調整部材が前記抵抗部材に対して第１の位置に配置された場合、前記抵抗部材により与えられる前記抵抗は、第１の大きさであり、前記調整部材が前記抵抗部材に対して第２の位置に配置された場合、前記抵抗部材により与えられる抵抗は、前記第１の大きさとは異なる第２の大きさである。

前記整形外科装具用のヒンジにおいて、前記調整部材は、前記抵抗部材と直接接する。

整形外科装具用の制動ヒンジの好ましい実施形態は、いくつかの特徴を有し、それらの特徴の１つの特徴のみでは、望ましい特性を得られない。以下の特許請求の範囲によって示す本発明の範囲を限定せずに、ここで、さらに顕著な特徴を簡潔に説明する。この説明を考慮した後、また特に「好ましい実施形態の詳細な説明」の欄を読んだ後、好ましい実施形態の特徴からいかに利点を得られるかを理解するだろう。これら利点には、ヒンジの動きを抑制する力の大きさを容易に調節できること、およびヒンジの動きを制御する力がかけられる角度を容易に調節できることが含まれる。

整形外科装具用のヒンジの好ましい実施形態には、ヒンジプレートと、ばね部材と、ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームおよび第２のアームとが含まれる。アクチュエータは、第２のアームに固定される。アームが、アーム同士の間の角度が広がるように第１の方向に回動して、所望の伸展角度に達すると、ばね部材は、第１の方向と逆の第２の方向に第２のアームを付勢する力をアクチュエータにかける。

整形外科装具用のヒンジの別の好ましい実施形態には、ヒンジを含む整形外科装具が含まれる。ヒンジは、ヒンジプレートと、ばね部材と、ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームおよび第２のアームとが含まれる。アクチュエータは、第２のアームに固定される。装具が完全伸展へ回動すると、ばね部材は、装具を完全伸展状態から屈曲状態へ付勢する力をアクチュエータにかける。

整形外科装具用のヒンジの別の好ましい実施形態には、ヒンジプレートと、板ばねと、ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームおよび第２のアームとが含まれる。アクチュエータは、第２のアームに固定される。第２のアームが第１の方向に回動すると、アクチュエータは、板ばねと接触し、板ばねが、アクチュエータに、アクチュエータを板ばねから遠ざけ第２のアームを第１の方向と逆の第２の方向に付勢する力をかけるように撓む。

整形外科装具用のヒンジの別の好ましい実施形態には、ヒンジプレートと、実質的に平坦な板として形成された板ばねと、ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームおよび第２のアームとが含まれる。アーム同士の間の角度が１８０°に近づく第１の形態へアームが回動すると、板ばねは、第２のアームを第１の形態から付勢する力を第２のアームにかける。

整形外科装具用のヒンジの別の好ましい実施形態には、ヒンジの所定の可動範囲内の第１の方向のヒンジの動きに対して抵抗を提供するための抵抗部材と、抵抗部材により提供される抵抗量を調節するために抵抗部材に力をかけるように適合された調節部材とが含まれる。調節部材が、抵抗部材に対して第１の位置に配置されると、抵抗部材により提供される抵抗は、第１の大きさである。調節部材が、抵抗部材に対して第２の位置に配置されると、抵抗部材により提供される抵抗は、第１の大きさとは異なる第２の大きさである。

ここで、整形外科装具用の制動ヒンジの特徴を示す好ましい実施形態を、詳細に説明する。これらの実施形態は、添付の図面に示す、新規で非自明なヒンジを示し、図面は、例示することのみを目的とする。これらの図面は、以下の図を含み、図では、同様の部分を同様の番号で示している。

本発明に係る整形外科装具用の制動ヒンジの好ましい実施形態の上部の後方からの斜視図である。 図１のヒンジの底部の後方からの斜視図である。 図１のヒンジの上部の後方からの分解斜視図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、アームおよび外側ヒンジプレートの上部の後方からの部分拡大斜視図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、アームおよび摩擦プレートの平面図であって、アダプタが緩衝部と接触しばねの撓みがなくなるようにアームが配置されたときの、これらの構成要素の配置を示す平面図である。 図１のヒンジのばねの平面図であって、ヒンジの構成要素によりばねにかけられる曲げ荷重の概略を示す平面図である。 図５の構成要素の平面図であって、アームが完全に伸展した位置になり、その結果、ばねが完全に撓み、支点部を緩衝部から最大の間隔をおいて配置した、これらの構成要素の配置を示す平面図である。 図５の構成要素の平面図であって、アームが完全に伸展して、その結果、ばねが完全に撓み、支点部を緩衝部から最小の間隔をおいて配置した、これらの構成要素の配置を示す平面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、および外側ヒンジプレートの底面の後方からの斜視図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、および外側ヒンジプレートの底面図であって、アダプタが緩衝部と接触しばねの撓みがなくなるように、アームが配置されたときの、これらの構成要素の構成を図示する底面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部および外側ヒンジプレートの底面図であって、アームが完全に伸展した位置になり、その結果、ばねが完全に撓み、支点部を緩衝部から最大の距離をおいて配置したときの、これらの構成要素の構成を図示する底面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、アームおよび摩擦プレートの平面図であって、アダプタが緩衝部と接触しばねの撓みがなくなるようにアームが配置されたときのアダプタと、これらの構成要素との相対的配置を示す平面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、アームおよび摩擦プレートの平面図であって、アダプタが緩衝部と接触しばねの撓みがなくなるようにアームが配置されたときの、大きさが異なるアダプタと、これらの構成要素との相対的配置を示す平面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、支点部、アームおよび摩擦プレートの平面図であって、アダプタが緩衝部と接触しばねの撓みがなくなるようにアームが配置されたときの、別の大きさのアダプタと、これらの構成要素との相対的配置を示す平面図である。 化粧用カバーを取り外してアダプタに容易に触れられる様子を示す、図１のヒンジの平面図である。 図１のヒンジのアクチュエータ、アダプタ、緩衝部、ばね、およびアームの上部の後方からの斜視図であって、第２のアーム上の所定位置にアダプタを保持するために使用することが好ましいねじを示す図である。

図１および図２に、整形外科装具用の本制動ヒンジ２０の外側を示す。図３に、ヒンジ２０の内部構成要素の分解図を示す。ヒンジ２０は、第１の剛性アーム２２および第２の剛性アーム２４を含み、これらアームは、内側ヒンジプレート２６（図２および図３）と外側ヒンジプレート２８（図１および図３）との間に、回動可能に取り付けられている。図３および図４を参照すると、各ヒンジプレート２６、２８は、第１の回動開口部３０と、第１の回動開口部３０から間隔おいて配置された第２の回動開口部３２とを含むことが好ましい。各アーム２２、２４は、嵌合端部の近くに回動開口部３４を含むことが好ましい。図２および図３に示すように、リベットなどの第１の締め付け部材３６が、ヒンジプレート２６の第１の回動開口部３０から、第１のアーム２２の回動開口部３４、ヒンジプレート２８の第１の回動開口部３０を貫通し、それにより、ヒンジプレート２６とヒンジプレート２８との間に、第１のアーム２２が回動可能に取り付けられる。リベットなどの第２の締め付け部材３６が、ヒンジプレート２６の第２の回動開口部３２から、第２のアーム２４の回動開口部３４、ヒンジプレート２８の第２の回動開口部３２を貫通し、それにより、ヒンジプレート２６とヒンジプレート２８との間に、第２のアーム２４が回動可能に取り付けられる。

ここに示した実施形態では、各アームの回動開口部３４は、補強インサート３８（図４）を含む。アーム２２、２４は、比較的安価で軽量なアルミニウムなどの金属から作製されることが好ましい。そのような軽量な金属によって、本ヒンジ２０を含む装具の全重量が低下して、着用者にとって装具の快適さが増す。しかしながら、軽量な金属の硬度は、一般に、本ヒンジ２０における長期使用にアーム２２、２４が耐え得るのに十分ではない。アーム２２、２４は、アーム２２、２４の回動開口部３４において締め付け部材３６と摩擦する。同様に、アーム２２の第１の歯４０（図４）は、対向したアーム２４の歯と摩擦し、アーム２４の第１の歯４０（図４）は、対向したアーム２２の歯と摩擦する。これらの接触場所において摩擦が生じることによって、回動開口部３４および第１の歯４０の材料が摩耗しやすい。したがって、アーム２２、２４が最もひどく摩耗し裂傷する場所において、補強インサート３８が、アーム２２、２４の強度を高め得る。補強インサート３８は、本ヒンジ２０の利点を達成するために必須ではないことを、当業者は理解するだろう。補強インサート３８は、低重量と低価格とを維持しながら、本ヒンジ２０の所定の耐用年数を延ばすだけである。

図１６を参照すると、インサート３８は、細長い径方向の突出部４４を有する環状部４２を含んでいる。環状部４２は、径方向の突出部４４と反対側に、第１および第２のアーチ状突出部４６を含み、これらの突出部４６は、環状部４２と実質的に接している。各アーム２２、２４の嵌合端部には、インサート３８の形状と相補的な形状の切り抜き部を含むことが好ましい。インサート３８は、摩擦嵌合または接着剤などの任意の適切な手段により切り抜き部内に保持し得る。環状部４４と反対側の径方向の突出部４４の端部は、第１の歯４０を含む。アーム２２、２４の歯付き端部の作用は、以下に詳述する。インサート３８は、ステンレス鋼などの高硬度の材料から作製されることが好ましい。したがって、インサート３８は、比較的軟質なアーム２２、２４の回動開口部３４および第１の歯４０が受ける摩耗および裂傷にさらによく耐え得る。

ヒンジ２０は、外側ヒンジプレート２８とアーム２２、２４との間にはさまれた、第１の摩擦低減プレート４６（図３）を含み得る。ヒンジ２０はまた、内側ヒンジプレート２６とアーム２２、２４との間にはさまれた、第２の摩擦低減プレート４８を含み得る。摩擦低減プレート４６、４８は、プラスチック、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）またはＤＥＬＲＩＮ（登録商標）などの低摩擦材料からなることが好ましい。摩擦低減プレート４６、４８によって、アーム２２、２４は、ヒンジプレート２６、２８に対してさらに容易に回動し得る。ヒンジ２０が摩擦低減プレート４６、４８を必ずしも含む必要はないことを、当業者は理解するだろう。

外側ヒンジプレート２８の外面５０は、ヒンジ２０の外観をよくし取り外し可能な化粧用カバー５２（図１および図３）を含むことが好ましい。カバー５２は、例えば接着剤または連結「スナップ嵌合」係合で、外側ヒンジプレート２８に取り付け可能である。カバー５２は、回動開口部３０、３２およびアダプタ交換開口部５４を隠すものであって、以下に詳述する。

図３および図４に示すように、第２のアーム２４の外面５６は、回動開口部３４に隣接してアクチュエータ５８を含むことが好ましい。ここに示した実施形態では、アクチュエータ５８には、不規則な形状の固体が含まれる。アクチュエータ５８は、第１および第２の貫通孔６０（図４）を含んでいる。アクチュエータ５８の第１および第２の貫通孔６０は、第２のアーム２４の第１および第２の貫通孔６２（図３）と同心に配置される。ねじまたはリベットなどの締め付け部材６４（図３）は、第２のアーム２４の第１および第２の貫通孔６２と、そしてアクチュエータ５８の第１および第２の貫通孔６０と協働して、第２のアーム２４にアクチュエータ５８を取り付ける。必ずしも締め付け部材で第２のアーム２４にアクチュエータ５８を取り付けなくてもよいことを、当業者は理解するだろう。例えば、接着剤で第２のアーム２４にアクチュエータ５８を接合してもよいし、または第２のアーム２４に溶接してもよい。あるいは、アクチュエータ５８を、ダイカストなどにより、第２のアーム２４と一体成形してもよい。ここに示すように、締め付け部材６４で第２のアーム２４にアクチュエータ５８を取り付ける場合、締め付け部材６４のヘッドが内側ヒンジプレート２６に当たらないように、内側ヒンジプレート２６は、切り抜き部１１２（図２）を含むことが好ましい。

アクチュエータ５８は、金属などの硬質で耐久性のある材料から作製することが好ましい。好ましい金属は、ステンレス鋼である。図４、図５および図１６に示すように、アダプタ６６を、選択的にアクチュエータ５８に取り付け可能である。アダプタ６６は、平面（図５）において実質的にＪ字状に形成され、アクチュエータ５８の外側部７０に相補的な内側湾曲面６８を含んでいる。したがって、アダプタ６６は、アクチュエータ５８の周りにぴったり嵌合する。アダプタ６６のフック部７２は、半円筒形の凹縁７４を有する三日月形フランジを含んでいる。ねじなどの保持部材７６が、第２のアーム２４の第３の開口部７８（図３）と係合し、その結果、保持部材７６の長手方向軸線が、フランジ凹縁７４の長手方向軸線と実質的に同一になる。したがって、保持部材７６の円筒形外部が、フランジの凹縁７４と協働し、それによって、アダプタ６６が、アクチュエータ５８上の所定位置にしっかり保持される。

アダプタ６６は、金属などの硬質で耐久性のある材料からなることが好ましい。好ましい金属は、ステンレス鋼である。後述するように、アダプタ６６によって、関節がさらに屈曲することに対する抵抗が始まる屈曲角度を容易に調節し得る。

外側ヒンジプレート２８（図９）の内部には、複数の板ばね８０が収容される。ここに示した実施形態では、各板ばね８０は、弾性材料からなる平坦な棒材を含む。板ばね８０を必ずしも平坦な棒材の形状にする必要はないことを、当業者は理解するだろう。例えば、板ばね８０は、楔形（一直線にテーパーをつけた棒材）にしてもよいし、または板ばね８０をアーチ形にしてもよい。各板ばね８０の上縁８１（図４）には、第１の端部８２の近くに隆起部８３が含まれている。外側ヒンジプレート２８の一部分（図示せず）は、隆起部８３の形状に相補的な形状になっている。隆起部８３は、外側ヒンジプレート２８のこの部分の内側に収まり、板ばね８０が、両方のヒンジプレート開口部３０、３２がある軸線Ａ（図９および図１０）に沿ってずれるのを妨げる。

板ばね８０は、かけられた荷重が取り除かれた後に、元の形状に戻る弾性材料から作製されることが好ましい。板ばね８０の好ましい材料は、ステンレス鋼である。しかしながら、板ばね８０の剛性を変更するために、他の材料から板ばね８０を作製し得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、剛性が低い金属またはプラスチックを使用して、可撓性が高い板ばね８０を得ることができ、また剛性が高い金属を使用して、剛性が高い板ばね８０を得ることができる。

ここに示した実施形態では、３枚の板ばね８０が設けられ、板ばね８０は、隆起部８３の近くを除いて、相互に自由に滑動し得る。この近くにおいて、外側ヒンジプレート２８内に隆起部８３を収めることによって、板ばね８０が相互に滑動することが妨げられる。ここに示した板ばね８０の長さは、不揃いである。最も内側の板ばね８０（回動開口部３０、３２に最も近い板ばね８０）が、最も長く、最も外側の板ばね８０が、最も短い。この構成によって、ばね８０は、外側ヒンジプレート２８の壁に触れずにさらに自由に湾曲し得る。板ばね８０の長さを必ずしも不揃いにする必要はないことを、当業者は理解するだろう。

板ばねを３枚で構成することによって、板ばね８０が壊れる危険は全くなしに、伸展抵抗を高くし得ることが好ましい。３枚の板ばね８０を、ここに示した３枚の板ばね８０と同じ剛性の単一の堅固な板ばね８０と入れ替えた場合、単一の板ばね８０は、はるかに壊れやすくなる。しかしながら、特定の用途に適合させるために、３枚の板ばね８０は、単一の板ばね８０を含めて、さらに多数または少数の板ばね８０と入れ替え得ることを、当業者は理解するだろう。ヒンジ２０の伸展抵抗特性を望ましいものにするために、各板ばね８０の形状、寸法、および／または構成を変更し得ることもまた、当業者は理解するだろう。例えば、伸展抵抗が大きいことが望ましい場合、板ばね８０のいくつかまたはすべてを比較的剛性が高い材料から作製し得る。あるいは、結合させた３枚の板ばね８０と同じ厚さのばね８０を１枚設けてもよい。あるいは、３枚のばねを、実質的に単一の板ばね８０として作用するように相互に接着させてもよい。

図９および図１０を参照すると、各板ばね８０の第１の端部８２の、軸線Ａへの移動は、外側ヒンジプレート２８の第１の壁８４によって妨げられる。外側ヒンジプレート２８の第２の壁８６は、第１の端部８２に隣接した場所において、各板ばね８０が、軸線Ａから遠ざかる方へ移動することを妨げる。板ばね８０の第２の端部８８は、軸線Ａから遠ざかる方へ自由に移動する。したがって、板ばね８０は、片持ち梁と類似している。

外側ヒンジプレート２８は、平面図において実質的にＬ字状である緩衝部９０を収容している（図１０）。緩衝部９０は、変形可能だが弾性があっていくらかの緩衝作用をする材料から作製することが好ましい。緩衝部９０の好ましい材料には、ウレタン、ゴムおよびプラスチックがある。緩衝部９０は、アダプタ６６と板ばね８０との間に緩衝を提供し、それによって、後述するように、アダプタ６６が板ばね８０と接触すると生じる種々の音を減少させる。緩衝部９０は、本ヒンジ２０の利点を達成するのに必ずしも必要ではないことを、当業者は理解するだろう。アダプタ６６を板ばね８０と直接接触させてもよい。あるいは、アダプタ６６を完全に取り外した場合、アクチュエータ５８を板ばね８０と直接接触させてもよい。

緩衝部９０の直立部分９２は、平坦な凹部９４を含んでおり、この凹部９４は、直立部９２が緩衝部９０の底部９６と接する内側の角と隣接している。平坦な凹部９４は、外側ヒンジプレート２８から突出するポスト９８（図９）を受け入れる。ポスト９８は、後述のように、緩衝部９０を静止位置に保持し、静止位置に緩衝部９０を戻すように案内する。

外側ヒンジプレート２８は、前方縁１０２の隣に複数の開口部１００を含んでいる。ここに示した実施形態では、３つの開口部１００が設けられ、すべての開口部１００は、雌ねじを含んでいる。特定の用途に適合させるために、より多数または少数の開口部１００を設けてもよく、また開口部１００には必ずしも雌ねじを切る必要はないことを、当業者は理解するだろう。各開口部の長手方向軸線は、外側ヒンジプレート２８により画定される平面に実質的に垂直である。平面図において見ると（図１５）、開口部１００の中心は、同一線上にある。

開口部１００は、支点部１０４を受け入れるように適合され、支点部１０４は、ここに示した実施形態では、雄ねじが外側に切られたヘッド部分を有する軸を備える（図３）。ヘッド部分は、好ましくは六角形の凹陥などの特徴を表面に有する部分１０６を含んでおり、この凹陥部分１０６は、六角形のキーなどの調節器具と係合するように適合されている。図１および図１５に示すように、支点部１０４のねじ山部を、開口部１００の１つの開口部内のねじ溝と係合させて、その開口部内に支点部１０４を取り付ける。したがって、支点部１０４は、選択的に、３つの開口部１００のうちの１つの開口部内に配置可能である。支点部１０４を、開口部１００の１つの開口部内に配置した場合、図４に示すように、ねじ山が切られていない軸の部分が、最も外側の板ばね８０に接する。したがって、後述するように、支点部１０４の位置が、板ばね８０の曲げ特性を決定する。

螺合係合以外の手段を使用して、開口部１００の１つの開口部内に支点部１０４を保持し得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、摩擦嵌合によって、開口部１００の１つの開口部１００内に支点部１０４を保持し得る。しかしながら、螺合係合によって、本ヒンジ２０を含む装具の着用者は、第１の開口部１００から支点部１０４を迅速に取り外し、異なる開口部１００内に配置し得ることが好ましい。したがって、着用者は、ヒンジを取り外さずヒンジ２０のどんな部品も交換せずに、板ばね８０の曲げ特性を調整することによって、着用者が感じる伸展抵抗の大きさを調整し得る。

各アーム２２、２４の噛み合う端部は、第１の歯４０（図４）および追加の歯１０８（図３）を含んでいる。第１のアーム２２の歯４０、１０８は、第２のアーム２４の歯４０、１０８と連結して、その結果、アーム２２、２４が別々に回動することは不可能である。上述のように、各補強インサート３８から径方向の突出部４４は、各アーム２２、２４の第１の歯４０を含む。インサート３８をより硬質の材料にすることによって、第１の歯４０が受ける摩耗量が減少して、本ヒンジ２０の寿命が長くなる。

アーム２２、２４が回動すると、アクチュエータ５８およびアダプタ６６は、第２のアーム２４とともに動く。アーム２２、２４は、完全に屈曲した配置（図示せず）から、アダプタ６６がまず緩衝部９０と接触する屈曲角度へ自由に回動し得る（図５）。アーム２２、２４が、完全伸展する方へさらに回動すると（図７）、アダプタ６６は、緩衝部９０に力をかけて、アダプタ６６と板ばね８０との間において緩衝部９０を圧縮する。緩衝部９０が圧縮されると、緩衝部９０は、次に板ばね８０に力をかけて、板ばね８０をわずかに曲げる。最終的に、緩衝部９０は、図７に示すように、アダプタ６６が板ばね８０と接触し得るのに十分な圧縮を行う。したがって、緩衝部９０は、アダプタ６６が板ばね８０と接触したときに生じるどんな騒音も減少させ、これは、アダプタ６６が板ばね８０と接触したときには、すでに、板ばね８０が曲がっていることによる。その後、アダプタ６６および緩衝部９０は、同時に板ばね８０に力をかけて、板ばね８０が外側ヒンジプレート２８の壁１１０（図９および図１０）と接触するまで、板ばね８０をさらに曲げる。ここに示した実施形態では、板ばね８０が壁１１０と接触すると、ヒンジ２０は、完全に伸展する。しかしながら、板ばね８０はどんな屈曲角度でも壁１１０と接触し得ることを、当業者は理解するだろう。

したがって、図６に示すように、ヒンジアセンブリ２０は、板ばね８０の３箇所に曲げ荷重をかける。アクチュエータ５８および緩衝部９０のアセンブリは、板ばね８０の自由端部８８に、軸線Ａから遠ざかる方向に荷重Ａをかける。外側ヒンジプレートの第１の壁８４（図９および図１０）は、板ばね８０の固定端部８２に、軸線Ａから遠ざかる方向に荷重Ｗをかける。外側ヒンジプレートの第２の壁８６または支点部１０４は、板ばね８０の中間部に軸線Ａの方向への荷重Ｆをかける。支点部１０４を開口部１００の１つの開口部１００内に挿入する場合、支点部１０４の位置により、荷重Ｆの位置が異なる。支点部１０４がない場合、第２の外側ヒンジプレート壁８６が、力Ｆをかける。

板ばね８０は、曲げ荷重の下で図７に示すように撓む。板ばね８０が、図５の形態から図７の形態まで撓むにつれて、ばねを撓ませるのに必要な力の量が、益々増加する。したがって、ヒンジ２０を含む膝装具を着用した人が、膝をさらに一層伸展させていくにつれて、抵抗力は、どんどん増していく。このように、ヒンジ２０によって、完全伸展時に緩やかに止めることができ、概説した問題を引き起こし得る不快なきしみが排除される。

着用者が自分の脚を弛緩させる場合、板ばね８０は、膝を、板ばね８０が直線状に戻るまで圧迫して屈曲させ、それを、図５および図１０に示す。ヒンジの構成要素がこの方向に動く場合、図１０および図１１に示すように、外側ヒンジプレート２８の内側のポスト９８（図９）は、緩衝部９０の底部９６と係合し、静止位置に緩衝部９０を案内する。

支点部１０４を多数の位置に配置し得ること、および支点部１０４を取り外し得ることによって、着用者、または着用者を治療する医師は、ヒンジを取り外さずヒンジ２０のどんな部品も交換しなくても、着用者が受ける伸展抵抗の量を迅速に調節し得る。図６を参照すると、板ばね８０の特性は、荷重がかけられる単純支持梁の周知のモデルを用いて決定し得る。板ばねの自由端部８８における歪みは、次の式から得られる。

この式において、
ＹＦＡ ＝ 荷重Ａがかけられる種々の場所と反力Ｆがかけられる種々の場所との間の任意の場所における板ばね８０の撓み、
Ａ ＝ アクチュエータ５８およびアダプタ６６により板ばね８０にかけられる荷重の大きさ、
ｘ ＝ ｘ軸に沿って測定した、板ばねの固定端部８２からの距離、
ｌ ＝ ｘ軸に沿って測定した、板ばね固定端部８２と、ヒンジプレートの第２の壁８６または支点部１０４により反力Ｆがかけられる場所との間の距離、
ａ ＝ ｘ軸に沿って測定した、ヒンジプレートの第２の壁８６または支点部１０４により反力Ｆがかけられる場所と、アクチュエータ５８およびアダプタ６６により板ばね８０に荷重Ａがかけられる場所との間の距離、
Ｅ ＝ 板ばね８０の弾性係数（板ばね８０を作製するために使用する材料により決定される定数）、および
Ｉ ＝ 板ばね８０の慣性モーメント（板ばね８０の断面形状により決定される定数）。

板ばね自由端部８８における撓み（かけられる荷重Ａの作用点における撓みがそれに極めて近い）を決定するために、上記の式中のｘの代わりに（a＋ｌ）を入れる。次に、以下に、その式を簡単にする。

この式は、次のことを示す。板ばね自由端部８８における撓みは、アクチュエータ５８およびアダプタ６６により板ばね８０にかけられる荷重Ａの大きさと、距離ａとに直接依存し、距離ａは、ヒンジプレートの第２の壁８６または支点部１０４により反力Ｆがかけられる場所と、荷重Ａがかけられる場所との間の距離である。これらの変数の一方が小さくなると、板ばね自由端部８８の一定の撓みを維持するために、他方を大きくしなければならない。したがって、支点部１０４が、板ばね自由端部８８へ移動され、よって距離ａが短くなると、一定の撓みを維持するために、かけられる荷重Ａを大きくする必要がある。ヒンジ２０を含む装具の着用者は、自分の膝を所与の屈曲／伸展角度へ伸展させるために、支点部１０４が板ばね自由端部８８に近づくにつれて、より大きな力Ａをかける必要がある。換言すると、支点部１０４が板ばね自由端部８８に近づくにつれて大きな伸展抵抗を、着用者が受ける。好ましい実施形態では、ヒンジ２０は、板ばね自由端部８８から最も遠い開口部１００内に支点部１０４を配置した場合、最大１４ｉｎ.−ｌｂの抵抗を提供し、中間の開口部１００に支点部１０４を配置した場合、最大２８ｉｎ.−ｌｂの抵抗を提供し、板ばね自由端部８８に最も近い開口部１００に支点部１０４を配置した場合、最大４２ｉｎ．−ｌｂの抵抗を提供する。

支点部１０４を取り外した場合（図示せず）、着用者は、非常に軽い伸展抵抗を受ける。図５および図７に示すように、板ばね８０の自由端８８から最大距離にある開口部１００内に支点部１０４を配置した場合、着用者は、軽い伸展抵抗を受ける。中間の開口部１００内に支点部１０４を配置した場合、着用者は、中間量の伸展抵抗を受ける。図８に示すように、板ばね８０の自由端８８から最小距離にある開口部１００内に支点部１０４を配置した場合、着用者は、重い伸展抵抗を受ける。ヒンジ２０により提供される伸展抵抗量をさらに精密に調節するために、さらに多数の開口部１００を設け得ることを、当業者は理解するだろう。代替装置を使用して、板ばね８０に沿って支点部１０４の位置決めをし得ることも、当業者は理解するだろう。例えば、支点部１０４は、外側ヒンジプレート２８に沿って滑動させ、板ばね８０に沿って複数の所定位置にロックし得るスイッチの一部分（図示せず）を含ませてもよい。

本ヒンジ２０の設計によって、支点部１０４の迅速な取り外しおよび位置調節が促進される。上述のように、支点部１０４は、外側ヒンジプレート２８の複数の開口部１００の１つの開口部内に交互に配置し得る。開口部１００の１つの開口部に支点部１０４を留め付けるために、着用者は、支点部１０４の、ねじ山が形成されていない軸部分を開口部１００内へ挿入し、この挿入は、支点部１０４のねじ山が開口部１００の１つの開口部のねじ溝と係合するまで行う。その後、着用者は、六角形キーなどの調節器具を使用して、開口部１００内において支点部１０４を回転させて、ヒンジ２０を普通に使用している間に支点部１０４が開口部１００から飛び出さない程度十分に、支点部１０４を差し込む。着用者は、外側ヒンジプレート２８の外面５０から突出しなくなるまで、支点部１０４の回転を続けることが好ましい。別の開口部１００に支点部１０４を移動させるために、着用者は、調節器具を使用して支点部１０４を逆方向に回転させて、その結果、支点部１０４が開口部１００から引き出される。その後、着用者は、所望の開口部１００に支点部１０４を移動させて、説明したばかりの挿入工程を実行する。

１つの開口部１００から別の開口部に迅速かつ容易に支点部１０４を移動させ得ることによって、本ヒンジ２０を含む装具の融通性が高められる。例えば、サイズおよび体力が種々に異なる人々が、本ヒンジ２０を含む装具を着用する場合がある。体力が高い着用者は、伸展抵抗が重い装具から最も多くの利益を得やすく、また、より体力が低い着用者は、伸展抵抗が軽い装具から多くの利益を得やすいだろう。しかしながら、本ヒンジ２０は、着用者のサイズおよび体力とは関係なく、実質的にどんな着用者が着用するための調節も迅速かつ容易に行い得る。また、調節処置には、着用者がヒンジを取り外しどんな部品も交換する必要がない。さらに、ある着用者は、治療が進むにつれて伸展抵抗が着実に増加することから、治療の初期段階の間は、伸展抵抗が軽いことが好ましい場合がある。他の着用者は、治療が進むにつれて伸展抵抗が着実に減少することから、治療の初期段階の間は、伸展抵抗が重いことが好ましい場合もある。本ヒンジ２０によって、そのような患者は、治療が進んでも装具を交換する必要なく治療コースを受け得る。

ヒンジ２０によって、着用者は、最初に伸展抵抗を受ける屈曲角度を容易に調節し得る。図１２〜図１４に示すように、着用者は、アクチュエータ５８に様々なサイズのアダプタ６６を配置することができる。図１２では、比較的小さなアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は、まずほぼ３５°の屈曲角度で緩衝部９０に接触し、そして、着用者は、まずこれと同じ角度の伸展抵抗を受ける。図１３では、わずかに大きなアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は、まずほぼ４５°の屈曲角度で緩衝部９０に接触し、そして、着用者は、まずこれと同じ角度で伸展抵抗を受ける。最後に、図１４では、さらに大きなアダプタ６６が、アクチュエータ５８上に配置されている。アダプタ６６は、まず、ほぼ５５°の屈曲角度で緩衝部９０に接触し、そして、着用者は、まずこれと同じ角度で伸展抵抗を受ける。実質的に種々のサイズのアダプタ６６をアクチュエータ５８上に配置して、その結果、着用者が、まず実質的に種々の屈曲角度で伸展抵抗を受けることを、当業者は理解するだろう。着用者が最初に伸展抵抗を受ける屈曲角度をさらに狭めるために、アダプタ６６を完全に取り外し得ることを、当業者は理解するだろう。

上述したように、アダプタ６６は、保持部材７６で所定位置に取り付けられる（図１５および図１６）。１つのアダプタ６６を、サイズが異なる別のアダプタと交換するために、着用者は、外側ヒンジプレート２８から、設けられている場合は第１の化粧用カバー５２を取り外す。その後、着用者は、外側ヒンジプレート２８中のアダプタ交換開口部５４からアダプタ６６に触れることができる。着用者は、ドライバまたは六角形キーなどの適切な器具を使用して、保持部材７６を取り外す。その後、着用者は、自分の指またはピンセットを使用して、アクチュエータ５８からアダプタ６６を取り外して、アダプタ６６を、サイズが異なるアダプタに交換し得る。アダプタ６６を所定位置に取り付けるために、着用者は、保持部材７６を元に戻す。最後に、着用者は、設けられている場合は化粧用カバー５２を元に戻す。

本ヒンジ２０は、関節の伸展に対して抵抗し得るヒンジとして上に説明してきた。ヒンジ２０が関節の屈曲に対して抵抗し得るように、本ヒンジ２０の構成を容易に適合させ得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、板ばね８０が、外側ヒンジプレート２８の後縁に隣接して配置されるように、外側ヒンジプレート２８内に収容された場合、アーム２２、２４の間の屈曲角度が増加するにつれて、アクチュエータ５８およびアダプタ６６のアセンブリは、板ばね８０に接近し接触することになるだろう。

本ヒンジ２０は、主に、膝装具とともに使用するためのヒンジとして上に説明してきた。本ヒンジ２０は、種々の身体の関節の周りにおいて摩耗する装具において使用されるように適合されることを、当業者は理解するだろう。

本発明の範囲
上記のことは、整形外科装具用の本制動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であり、また本制動ヒンジを作製し使用する方法および工程の説明であって、それらの説明から、いかなる当業者もこのヒンジを作製し使用し得る、完全で、明確、簡潔、正確な用語による説明である。しかしながら、このヒンジは、上に説明した構造から、完全に等価である構造へ変更しまたはそれと置き換えることができる。したがって、このヒンジは、ここに開示した特定の実施形態に限定されない。一方、このヒンジは、次の特許請求の範囲により全体が示されるような本ヒンジの精神および範囲内で変更し置き換えられたヒンジの構造すべてをカバーし、この特許請求の範囲は、ヒンジの主題を詳細に示し明確にクレームしている。

Claims (18)

1. 整形外科装具用のヒンジであって、
   ヒンジプレートと、
   前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、
   前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、
   前記第２のアームに取り付けられたアクチュエータと、
   ばね部材と、
   を備え、
   前記アーム同士の間の角度が小さくなる屈曲方向に、前記アームが回動して、前記アームが所望の屈曲角度になると、前記ばね部材は、前記屈曲方向と反対の伸展方向に前記第２のアームを付勢するように前記アクチュエータに力をかける整形外科装具用ヒンジ。
2. 前記ばね部材は、少なくとも１枚の平坦な棒材を含む、請求項１に記載のヒンジ。
3. 前記ばね部材は、３枚の平坦な棒材を含む、請求項２に記載のヒンジ。
4. 前記ヒンジプレートは、前記ばね部材の固定端部を支持し、第１の軸線に沿った前記固定端部の移動を抑止する、請求項３に記載のヒンジ。
5. 前記アームが前記屈曲方向に回動すると、前記アクチュエータは、前記ばね部材の自由端部に接触して、前記ばね部材を撓ませる、請求項４に記載のヒンジ。
6. 前記ばね部材の固定端部と自由端部との中間に配置される支点部をさらに備える、請求項５に記載のヒンジ。
7. 前記支点部は、前記ヒンジプレートとアクチュエータとともに、前記ばね部材に３点曲げ荷重を生じさせる、請求項６に記載のヒンジ。
8. 前記支点部は、前記ばね部材に沿った複数の位置に選択的に配置可能である、請求項６に記載のヒンジ。
9. 前記ヒンジプレートは、少なくとも１つの開口部を含む、請求項８に記載のヒンジ。
10. 前記少なくとも１つの開口部は、前記支点部を受け入れるように適合される、請求項９に記載のヒンジ。
11. 前記少なくとも１つの開口部は、雌ねじを含む、請求項９に記載のヒンジ。
12. 前記支点部は、雄ねじを含む軸を有し、前記雄ねじは、前記開口部内に前記支点部が固定されるよう、前記少なくとも１つの開口部における前記雌ねじと係合する、請求項１１に記載のヒンジ。
13. 前記アクチュエータに取り付けられるアダプタをさらに備える、請求項１に記載のヒンジ。
14. 前記アダプタは、前記アクチュエータとばね部材との間に配置されて、前記アダプタの厚さによって、前記ばね部材が最初に前記アクチュエータに力をかける、前記第２のアームの角度位置が決定される、請求項１３に記載のヒンジ。
15. 前記アクチュエータと前記ばね部材との間に配置された緩衝部をさらに備える、請求項１４に記載のヒンジ。
16. 前記アームが前記屈曲方向に回動すると、前記アダプタは、前記緩衝部と接触し、当該緩衝部は、次に、前記ばね部材と接触して、前記ばね部材が撓む、請求項１５に記載のヒンジ。
17. 前記ヒンジプレートは、第１のヒンジプレートであり、当該ヒンジは、第２のヒンジプレートをさらに含み、前記第２のヒンジプレートは、前記第１のヒンジプレートと当該第２のヒンジプレートとの間に前記アームが配置されるように前記第１のヒンジプレートから間隔をあけて配置されている、請求項１に記載のヒンジ。
18. ヒンジを含む整形外科装具であって、前記ヒンジは、
    ヒンジプレートと、
    前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第１のアームと、
    前記ヒンジプレートに回動可能に取り付けられた第２のアームと、
    前記第２のアームに取り付けられたアクチュエータと、
    ばね部材と、
    を備え、
    当該装具が完全屈曲するように回動すると、前記ばね部材は、当該装具が完全屈曲から脱する方向に付勢する力を前記アクチュエータにかける、整形外科装具。