JP5807888B1

JP5807888B1 - 義肢装具用関節継手

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Publication number: JP5807888B1
Application number: JP2015523323A
Authority: JP
Inventors: 勇次弓木野
Original assignee: Izumi Gishi Sougu Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Izumi Gishi Sougu Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: WO2016121019A1; JPWO2016121019A1

Abstract

本発明は、可動域の調整を容易に行うことができると共に、荷重を軽減することが可能な義肢装具用関節継手を提供することを目的とするものである。略中央に回転軸（９）が形成された馬蹄形状の凹部（８）と、凹部（８）の内周面（１２）の略中央と対向する位置に凹部（８）と連通状に形成された溝部（１３）を有する第１の継手部（２）と、凹部（８）内に挿入可能に形成された第１の凸部（２０）と、第１の凸部（２０）と所定の間隔を設けて凹部（８）内に挿入可能に形成された第２の凸部（２１）を有し、かつ、回転軸（９）に対して回転可能に枢着された第２の継手部（３）と、回転軸（９）に回転自在に外挿されると共に、一端（１８）が遠心方向へ折曲形成されて溝部（１３）に係留され、かつ、他端（１９）が遠心方向へ折曲形成されて第１の凸部（２０）と第２の凸部（２１）との間に位置するねじりバネ（１６）とを備える。

Description

本発明は、義肢装具用関節継手に関する。詳しくは固まった関節の動きを改善するための関節可動域訓練における義肢装具用関節継手に係るものである。

脳卒中やリウマチ、及び交通事故等で身体に障害を持った人が家庭や社会に復帰し、自立するためには、麻痺や寝たきりで弱くなった筋肉の筋力補強訓練、関節リウマチや手術後に動かさないことで固まった関節の動きを改善するための関節可動域訓練、寝返りや起き上がり、立ち上がり等の基本動作及び歩行の練習が必要である。

この関節可動域訓練においては、義肢装具に関節継手が使用されており、この種の義肢装具用関節継手として、例えば特許文献１に記載されたものがある。
具体的には、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上部継手杆１０１の下端部と、下部継手杆１０２の上端部に円板状の第１の継手基盤１０３及び第２の継手基盤１０４が設けてあり、第１の継手基盤１０３の円周に沿って凹溝１０５が形成されている。

そして第２の継手基盤１０４の円周面には凹溝１０５内に嵌合する凸片１０６が形成され、第１の継手基盤１０３及び第２の継手基盤１０４は中心軸１０７によって互いに回転自在な状態で枢着されている。

また、第１の継手基盤１０３の円周に沿って形成された凹溝１０５内には超硬鋼材によって形成された複数の球体１０８が第２の継手基盤１０４の凸片１０６を挟んだ状態で装填されている。更に、第１の継手基盤１０３の外周縁には凹溝１０５内に連通状としたネジ孔１０９が穿孔され、このネジ孔１０９にネジ式の作動ピン１１０が螺着されている。

また、第２の継手基盤１０４の外表面には球体１０８を出し入れ自在に行える直径を有する２個のネジ孔（図示せず。）が凹溝１０５内と連通状となるように穿孔され、このネジ孔１０９を閉塞するための蓋用ネジ１１１が螺着されている。

このような構成の義肢装具用関節継手では、蓋用ネジ１１１を取外して凹溝１０５内に装填された球体１０８を必要数抜き取ることにより球体１０８間に隙間が生じ、この隙間長さ分だけ球体１０８が回転移動する。これにより、第２の継手基盤１０４の凸片１０６が凹溝１０５内を可動し、第２の継手基盤１０４の可動域を設定することが可能となる。

特許第４０５３５３３号公報

ここで、前記特許文献１に記載の義肢装具用関節継手を、例えば、足首の関節に使用した場合には、立ち上がり時、あるいは歩行時には溝部内の球体に対して相当な荷重がかかることになる。

この場合に、凸片と球体及び球体同士とは点接触であるために一点に荷重が集中することになり、球体を強硬度の材質により製作する必要性が生ずる。

また、可動域を調整するための球体の出し入れが非常に煩雑であるために身体に障害を持った人では困難となる恐れがある。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、可動域の調整を容易に行うことができると共に、荷重を軽減することが可能な義肢装具用関節継手を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る義肢装具用関節継手は、略中央に回転軸が形成された馬蹄形状の凹部と、該凹部の内周面の略中央と対向する位置に、同凹部と連通状に形成された溝部を有する第１の継手部と、前記凹部内に挿入可能に形成された第１の凸部と、該第１の凸部と所定の間隔を設けて前記凹部内に挿入可能に形成された第２の凸部を有し、かつ、前記回転軸に対して回転可能に枢着された第２の継手部と、前記回転軸に回転自在に外挿されると共に、一端が遠心方向へ折曲形成されて前記溝部に係留され、かつ、他端が遠心方向へ折曲形成されて前記第１の凸部と第２の凸部との間に位置するねじりバネとを備える。

ここで、略中央に回転軸が形成された馬蹄形状の凹部と、凹部の内周面の略中央と対向する位置に、凹部と連通状に形成された溝部を有する第１の継手部によって、回転軸と凹部の内周面との間に空間部を形成することが可能となる。
例えば、回転軸を中心として凹部の内周面に沿って移動可能な可動域を形成することができる。

また、凹部内に挿入可能に形成された第１の凸部と、第１の凸部と所定の間隔を設けて凹部内に挿入可能に形成された第２の凸部を有し、かつ、回転軸に対して回転可能に枢着された第２の継手部によって、第１の凸部及び第２の凸部が凹部内で回転軸を中心として移動することが可能となる。
例えば、第２の継手部を所定の角度の範囲内において回転させることで、第１の継手部の凹部の内周面に沿って第１の凸部及び第２の凸部が凹部内で回転軸を中心として移動することが可能となる。

また、回転軸に回転自在に外挿されると共に、一端が遠心方向へ折曲形成されて溝部に係留され、かつ、他端が遠心方向へ折曲形成されて第１の凸部と第２の凸部との間に位置するねじりバネによって、第２の継手部の回転をねじりバネの付勢力で制動することが可能となる。
例えば、ねじりバネの他端を第１の凸部と第２の凸部によって強制的に第１の継手部の凹部の内周面に沿って移動させることで元の位置に復帰しようとする付勢力を生じさせることが可能となる。

また、本発明に係る義肢装具用関節継手において、第１の継手部が、溝部の両側位置に凹部内に連通状に穿孔されたネジ孔と、ネジ孔に、先端が凹部内へ移動可能に螺着された可動域調整用ネジ部を有する場合には、第１の継手部の凹部内における領域を調整することが可能となる。
例えば、可動域調整用ネジ部の先端を第１の継手部の凹部内に突出させることで第１の凸部、あるいは第２の凸部の可動域を調整することが可能となり、その結果第２の継手部の回転角度を調整することが可能となる。

また、本発明に係る義肢装具用関節継手において、第１の凸部と第２の凸部が、凹部の内周面と接する側が円弧形状に形成されると共に、第２の凸部の円周方向長さが第１の凸部の円周方向長さより短い長さである場合には、第１の凸部及び第２の凸部を第１の継手部の凹部の内周面に沿ってスムーズの移動させることが可能となる。
更に、第２の凸部の円周方向長さを第１の凸部の円周方向長さより短い長さとすることで、第２の継手部の所定の角度の範囲内において第１の凸部と第２の凸部との間に所定の空間部を設けることが可能となる。その結果、第２の凸部によるねじりバネの制動が掛かった状態での第２の継手部の回転と、第１の凸部によるねじりバネの制動が掛からない状態での第２の継手部の回転が可能となる。

また、本発明に係る義肢装具用関節継手において、ねじりバネの他端と第２の継手部の第２の凸部との間に、挿入可能とされるバネ制動調整用ピンを備える場合には、第１の凸部と第２の凸部との間にバネ制動調整用ピンを位置させることで、第１の凸部と第２の凸部との距離が狭まり、第２の継手部を所定の角度の範囲内において回転させるときに、第２の凸部によってねじりバネが押圧されて第２の継手部の回転を制動させることが可能となる。

また、本発明に係る義肢装具用関節継手において、ねじりバネが、線径が２ｍｍ以上の硬鋼線より形成された場合には、ねじりバネの付勢力を大きくすることが可能となる。
例えば、足関節用継手の場合では非常に大きな荷重がかかることになるが、この荷重に対して線径が２ｍｍ以上の硬鋼線とすることで十分な耐荷重性を有することが可能となる。

本発明によれば、可動域の調整を容易に行うことができると共に、荷重を軽減することが可能となる。

本発明を適用した義肢装具用関節継手の一例を説明するための立体模式図である。本発明を適用した義肢装具用関節継手の内部機構の一例を説明するための模式図（Ａ）及び、図２（Ａ）のＣ―Ｃ断面における内部機構を説明するための模式図（Ｂ）である。本発明を適用した義肢装具用関節継手の各部品を説明するための分解模式図である。本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有する場合の背屈状態を説明するための模式図（Ａ）及び、本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有する場合の底屈状態を説明するための模式図（Ｂ）である。本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有しない場合の背屈状態を説明するための模式図（Ａ）及び、本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有しない場合の底屈状態を説明するための模式図（Ｂ）である。本発明を適用した義肢装具用関節継手において可動域調整用ネジ部による可動域調整による背屈状態を説明するための模式図（Ａ）及び、本発明を適用した義肢装具用関節継手において可動域調整用ネジ部による可動域調整による底屈状態を説明するための模式図（Ｂ）である。本発明を適用した義肢装具用関節継手の使用状態の一例を説明するための模式図である。従来の義肢装具用関節継手の一例における内部機構を説明するための平面模式図（Ａ）及び、従来の義肢装具用関節継手の一例における内部機構を説明するための断面模式図（Ｂ）である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら詳述する。

図１は本発明を適用した義肢装具用関節継手の一例を説明するための立体模式図である。

ここで示す関節継手１は、例えば略９ｍｍの厚さを有する馬蹄形状の第１の継手部２と、この第１の継手部２に所定の可動領域を回転可能に枢着された略３ｍｍの厚さを有する円板形状の第２の継手部３とから構成されている。

また、第１の継手部２に、この第１の継手部２の外側面１０と同一面上に延設された第１の義肢装具取付板部４が設けられている。

また、第２の継手部３の円周上に、第１の義肢装具取付板部４と同一面上となるように折り曲げ、かつ、先端が二股に形成された第２の義肢装具取付板部５が設けられている。

更に、第１の義肢装具取付板部４及び第２の義肢装具取付板部５に、複数の取付穴６が穿孔されている。

また、第１の継手部２と第２の継手部３の略中央に、第１の継手部２と第２の継手部３とが面接触した状態で回転自在とする枢支ピン７が設けられている。

図２（Ａ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手の内部機構の一例を説明するための模式図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ―Ｃ断面における内部機構を説明するための模式図である。また、図３は本発明を適用した義肢装具用関節継手の各部品を説明するための分解模式図である。

ここで、第１の継手部２の内側面に、馬蹄形状の凹部８が形成されている。

更に、凹部８の略中央に回転軸９が突設形成されている。この回転軸９は第１の継手部２の外側面１０に露出した両端開口状の円筒体により形成されている。更に、回転軸９の内周断面は略四角形状の連結用ピン穴１７とされている。

また、凹部８の内周面１２の略中央と対向する位置に、凹部８と連通状とされた溝部１３が形成されている。更に、溝部１３の両側の位置に係留辺（３５、３５Ａ）が形成され、この係留片３５に凹部８と連通状とされたネジ孔（１４、１４Ａ）が第１の継手部２の第１の義肢装具取付板部４側の外表面に露出するように形成されている。このネジ孔（１４、１４Ａ）に、可動域調整用ネジ部（１５、１５Ａ）が螺着されている。

また、回転軸９に、硬鋼線からなる線径が略２ｍｍとされたねじりバネ１６が外挿されている。このねじりバネ１６の一端１８は、ねじりバネ１６の遠心方向へ折曲形成されて溝部１３内に挿入されている。

また、ねじりバネ１６の他端１９は、一端１８に対して１８０度の位置に遠心方向へ折曲形成されて凹部８内を２分するような状態とされている。

次に、第２の継手部３の略中央には、第１の継手部２の連結用ピン穴１７と同位置上にピン挿通穴２３が貫設されている（図３参照）。

また、第２の継手部３の内側面には、その円周方向に沿って第１の継手部２の凹部８の深さと略同等の高さとし、かつ回転軸９との間の凹部８内に嵌入可能な幅を有し、かつ凹部８の内周面と接する側が円弧形状の第１の凸部２０と第２の凸部２１が突設形成されている。

また、第１の凸部２０は、その始端２２が第２の義肢装具取付板部５の幅方向の略中央となる位置とされ、第２の凸部２１の始端２２Ａは第２の義肢装具取付板部５の幅方向の略中央より所定間隔を設けて後方位置とされている。

ここで、ねじりバネ１６の他端１９が第２の継手部３の第１の凸部２０と第２の凸部２１との間に位置するように凹部８内に嵌め入れられている。

また、ねじりバネ１６の他端１９と第２の凸部２１の始端２２Ａとの空隙に鋼製よりなる円柱状のバネ制動調整用ピン２４が挿入されている。

また、第１の継手部２の連結用ピン穴１７と第２の継手部３のピン挿通穴２３には断面が四角形状の枢支ピン７が挿通されている。この枢支ピン７の先端からネジ穴２５が貫通状に穿孔されている。

更に、ネジ穴２５に締結用ネジ２６が螺着されることで第１の継手部２と第２の継手部３とが連結されると共に、枢支ピン７が回転することなく第１の継手部２、あるいは第２の継手部３が回転可能な状態となる。

また、ねじりバネ１６の一端１８と溝部１３内との隙間には、鋼板２６が挿し込まれることでねじりバネ１６のガタを防ぐことが可能となる。

次に、図４（Ａ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有する場合の背屈状態を説明するための模式図、図４（Ｂ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有する場合の底屈状態を説明するための模式図である。

ここで、例えば、関節継手１を足首用としての義肢装具（図示せず。）に取付ける場合には、第１の継手部２が義肢装具の下肢部分に連結され、第２の継手部３が義肢装具の足部分に取付けられる。

このような状態での関節継手１では、座った状態から立つときに足首が上がる（背屈状態）ことになり、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図４（Ａ）参照）。

この場合に、第２の継手部３は第２の凸部２１が第１の継手部２の係留辺３５Ａに当接するまで回転すると同時に第１の凸部２０がねじりバネ１６の他端１９を付勢力に抗しながら回転する。

従って、背屈状態から底屈状態への移行時には、ねじりバネ１６の付勢力で第２の継手部３は押し戻されるようにして初期の状態まで反転することになる。

また、歩行時には足首が下がる（底屈状態）ことになり、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図４（Ｂ）参照）。

この場合に、第２の継手部３は第１の凸部２０が第１の継手部２の係留辺３５に当接するまで回転すると同時に第２の凸部２１も回転する。

ここで、第２の凸部２１とねじりバネ１６の他端１９との間にバネ制動調整用ピン２４が配置されることで、第２の凸部２１がバネ制動調整用ピン２４を押圧することでバネ制動調整用ピン２４がねじりバネ１６の他端１９を付勢力に抗しながら回転する。

従って、底屈状態から背屈状態への移行時には、ねじりバネ１６の付勢力で第２の継手部３は押し戻されるようにして初期の状態まで反転することになる。

また、図５（Ａ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有しない場合の背屈状態を説明するための模式図、図５（Ｂ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手においてバネ制動調整用ピンを有しない場合の底屈状態を説明するための模式図である。

ここで、背屈状態の場合には、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図５（Ａ）参照）。

また、底屈状態の場合には、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図５（Ｂ）参照）。

この場合に、第１の凸部２０と第２の凸部２１との間に所定の空間を有するために、第２の凸部２１がねじりバネ１６の他端１９に当接することなく回転することになる。

従って、ねじりバネ１６の制動が掛からない状態での第２の継手部３の回転、あるいは反転が可能となる。

次に、図６（Ａ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手において可動域調整用ネジ部による可動域調整による背屈状態を説明するための模式図、図６（Ｂ）は本発明を適用した義肢装具用関節継手において可動域調整用ネジ部による可動域調整による底屈状態を説明するための模式図である。

ここで、第１の継手部２の係留辺（３５、３５Ａ）に設けられるネジ孔（１４、１４Ａ）に、可動域調整用ネジ部（１５、１５Ａ）が螺着されており、この可動域調整用ネジ部（１５、１５Ａ）を第１の継手部２の外部よりドライバー等の工具で回転させる。

このようにして、可動域調整用ネジ部（１５、１５Ａ）を回転させて第１の継手部２の凹部８内への突出を行うことで、第１の凸部２０及び第２の凸部２１の可動空間部が縮小される。これにより、第２の継手部３の可動領域の調整を自在に行うことが可能となる。

例えば、背屈状態の場合には、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図６（Ａ）参照）。

この場合に、第２の継手部３は第２の凸部２１が第１の継手部２の係留辺３５Ａから突出した可動域調整用ネジ部１５に当接するまで回転すると同時に第１の凸部２０がねじりバネ１６の他端１９を付勢力に抗しながら回転する。

また、底屈状態の場合には、第１の継手部２に対して第２の継手部３が図中想像線で示す方向に回転することになる（図６（Ｂ）参照）。

この場合に、第２の継手部３は第１の凸部２０が第１の継手部２の係留辺３５Ａから突出した可動域調整用ネジ部１５Ａに当接するまで回転すると同時に第２の凸部２１も回転する。

本発明よりなる義肢装具用関節継手は、図７に示すように、下肢３０に下肢用装具３１が取付けられ、足３２に足用装具３３が取付けられている。

ここで、下肢用装具３１と足用装具３３の外側及び内側に、関節継手１がそれぞれ配置される。

この関節継手１は、第１の継手部２の第１の義肢装具取付板部４が下肢用装具３１にボルト・ナット等の締結部材３４で連結固定される。

また、第２の継手部３の第２の義肢装具取付板部５が足用装具３３にボルト・ナット等の締結部材３４で連結固定される。

このようにして関節継手１が下肢用装具３１と足用装具３３との間で取り付けられることで背屈状態、あるいは底屈状態となる場合に、足３２を所定領域内で可動することが可能となる。

また、ねじりバネ（図示せず。）の付勢力で背屈状態、あるいは底屈状態に移行する際に制動を掛けることができると共に、初期状態への復帰がスムーズに行うことが可能となる。

更に、関節継手の外部からドライバー等で可動域調整用ネジ部を回転させることでミリ単位での可動域の調整を容易に行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では、第１の継手部は、溝部の両側位置に、凹部内に連通状に穿孔されたネジ孔と、ネジ孔に、先端が第１の凸部と第２の凸部の可動方向へ移動可能に螺着された可動域調整用ネジ部を有するものであるが、必ずしも可動域調整用ネジ部を有する必要はない。

しかし、第２の継手部の可動域を自在に調整することができるという点において可動域調整用ネジ部を有することが望ましい。

また、本実施の形態では、第１の凸部と第２の凸部は凹部の内周面と接する側が円弧形状に形成されると共に、第２の凸部の円周方向長さは第１の凸部の円周方向長さより短い長さとするものであるが、必ずしも第２の凸部の円周方向長さは第１の凸部の円周方向長さより短い長さとする必要はない。

しかし、底屈状態の際にねじりバネによる制動が掛かりやすくなるという点において第２の凸部の円周方向長さは同第１の凸部の円周方向長さより短い長さとすることが望ましい。

また、本実施の形態では、ねじりバネの他端と第２の継手部の第２の凸部との間に、挿入可能とされるバネ制動調整用ピンを備えるものであるが、必ずしもバネ制動調整用ピンを備える必要はない。

しかし、バネ制動調整用ピンを備えることで底屈状態での第２の継手部の可動を制動できるという点においてバネ制動調整用ピンを備えることが望ましい。

また、本実施の形態では、ねじりバネが、線径が２ｍｍ以上の硬鋼線より形成されるものであるが、必ずしも線径が２ｍｍ以上の硬鋼線より形成する必要はない。

しかし、足関節のように大きな荷重が加わる箇所ではねじりバネを線径が２ｍｍ以上の硬鋼線より形成することが望ましい。

１関節継手
２第１の継手部
３第２の継手部
４第１の義肢装具取付板部
５第２の義肢装具取付板部
６取付穴
７枢支ピン
８凹部
９回転軸
１０外側面
１２内周面
１３溝部
１４、１４Ａネジ孔
１５、１５Ａ可動域調整用ネジ部
１６ねじりバネ
１７連結用ピン穴
１８一端
１９他端
２０第１の凸部
２１第２の凸部
２２、２２Ａ始端
２３ピン挿通穴
２４バネ制動調整用ピン
２５ネジ穴
２６鋼板
３０下肢
３１下肢用装具
３２足
３３足用装具
３４締結部材
３５、３５Ａ係留辺

Claims

略中央に回転軸が形成された馬蹄形状の凹部と、該凹部の内周面の略中央と対向する位置に、同凹部と連通状に形成された溝部を有する第１の継手部と、
前記凹部内に挿入可能に形成された第１の凸部と、該第１の凸部と所定の間隔を設けて前記凹部内に挿入可能に形成された第２の凸部を有し、かつ、前記回転軸に対して回転可能に枢着された第２の継手部と、
前記回転軸に回転自在に外挿されると共に、一端が遠心方向へ折曲形成されて前記溝部に係留され、かつ、他端が遠心方向へ折曲形成されて前記第１の凸部と第２の凸部との間に位置するねじりバネとを備える
義肢装具用関節継手。
前記第１の継手部は、前記溝部の両側位置に前記凹部内に連通状に穿孔されたネジ孔と、該ネジ孔に、先端が前記凹部内へ移動可能に螺着された可動域調整用ネジ部を有する
請求項１に記載の義肢装具用関節継手。
前記第１の凸部と前記第２の凸部は、前記凹部の内周面と接する側が円弧形状に形成されると共に、同第２の凸部の円周方向長さは同第１の凸部の円周方向長さより短い長さである
請求項１に記載の義肢装具用関節継手。
前記ねじりバネの他端と前記第２の継手部の前記第２の凸部との間に、挿入可能とされるバネ制動調整用ピンを備える
請求項１に記載の義肢装具用関節継手。
前記ねじりバネは、線径が２ｍｍ以上の硬鋼線より形成された
請求項１に記載の義肢装具用関節継手。