JPH01238857A - 調節可能な複軸ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、種々な種類の装具に用いられる整形および
矯正外科用の複軸ヒンジ装置またはヒンジ組体に一般に
関するものである。

従来の技術 整形および矯正外科用のヒンジは設計や作用において相
当に変わる。この様なヒンジは膝や肘のような連結部に
用いられ、その作用はこれら連結部の重量支持および運
動特性を一般に補足したり部分的に代換えするようにな
す、これらヒンジは一般に組で使用されて、１つのヒン
ジが横方向に嵌合されて他のヒンジが連結部を横切って
中間的に嵌合される。

整形および矯正外科用のヒンジは２つの主な種類がある
。第１のヒンジは単一ピボットを用い単軸または単一ピ
ボットとして一般に説明されるもので、この型は度々膝
の靭帯に損傷をもたらすスポーツ医学の実施にて適用さ
れる膝装具に一般に使用される。単軸ヒンジは足の骨折
における下脚歩行装置に使用される。この様な下脚歩行
装置は短脚歩行ギプスの代わりに使用される。生物力学
用語において、単軸ヒンジは、膝に使用される時に、膝
が単一ピボットヒンジとして動かないために生理的でな
い。

第２の型のヒンジ装置は２つのピボットを支持する中央
取付部すなわちヒンジ本体を有する。ヒンジアームは各
ピボットに１つ７つ取付けられ、同等のピボット作用に
おける歯車歯によって個別に枢動されるか或は連結でき
る０機械的用語において、噛合う２つのピボット装置は
、互いに噛合わない２つのピボットと比較する時に１°
の自由度を失う、また、噛合う２つのピボットは、膝に
使用される時に、ヒンジが完全に伸長された状態から十
分撓んだ状態に動かされる際に後方に移動する単一ピボ
ット点をピボットが有効に形成するために生理的でない
。

ピボットまたはヒンジアームが互いに噛合わずにヒンジ
本体に対して個別に枢動する２つのピボットヒンジ装置
は真の複軸ヒンジ、または成る発明者に依っては真の複
軸ヒンジと呼ぶことが出来る。

これらピボットヒンジ装置は、足が十分に屈曲した状態
から伸長される時に大腿骨顆が脛骨板上を滑るように人
の膝継手の良好な追従を企てるよう考慮される。この様
なヒンジ装置はヒンジアームの過度な伸長を防止する止
めを設けるよう出来る。

真の複軸ヒンジの市販の有効な幾つかの例が知られてお
り、比較的少ない参考例が従来技術に見られる。１つの
例はアンダーソンの米国特許第４゜２４９．５２４号お
よび１９８２年８月１９日公告の国際出願第８２１０２
６５８号に基くものと信じられる。アンダーソンの米国
特許は複軸ヒンジを記載しており、この様なヒンジは反
生理的作動特性を有することが確信される。ピボットは
、損傷した膝や近年外科的取換えを受ける膝または骨折
した足等に特に好ましくない場合に、整形術に関連した
継手や手足のピストン作用を生じるよう意図される程度
に幅広く隔てられる。公告された国際出願においては、
ヒンジは関連したヒンジバーの端部と大いに異なってい
るが、図面は幅広く隔てられたピボットを示している。

アンダーソン特許は公告された国際出願の止めを概略的
に述べているが、可変運動制限装置を同等記載してぃな
い。

米国特許第４．３３７．７６４号および国際出願第００
５９４７２号において、レーマンは２−ピボット噛合ヒ
ンジのための調節装置を示している。

この調節装置は、ヒンジアームの一方の側の外側に位置
する２組の圧縮ねじが設けられた円弧溝を有するヒンジ
背板に基いている。ヒンジアームは互いに噛合って個別
に動くことが出来ないので、説明された構成は真の複軸
ヒンジではない。

メルサーとアセルートの米国特許第４．５２０゜８０２
号は幅広いピボット間隔を特徴とする別の複軸ヒンジを
記載している。説明は割出ブロックに基く運動制御装置
を含んでいる。運動制御装置は、製造者によって有効的
に造られた割出ブロックの価値に対する使用者の目的を
離れて、連続的でなく且つ無限な可変調節が出来ない。

大半のヒンジはヒンジを直接に或は間接に手足に固着す
るための固着装置を有する。ヒンジ装置がギプスによっ
て手足に固持される場合に、ギプス内に埋込まれるよう
に出来て一般にヘッドブレートまたはアンカープレート
と呼ばれる構造体内に終わっているヒンジアームを通常
有している。

整形ヒンジは、整形プラスチックに直接構成するか或は
“鋼”と呼ばれる合致する側アームに嵌合してカリバス
と協同するようになす別個の手段として通常利用される
０足の整形術においては特に足に絆創口によって一般に
固着される。

幾つかの異なった国において幅広く変わる状態で行われ
た研究は、ギプスを行うよりも手足とヒンジ装置の間の
相対運動のために包帯巻回装置が一層可能になる結論に
我々を導く、これは、ギプスが本質的に強固で十分に周
囲が一体的に造られた構成を成しているために重要であ
るが、包帯巻回装置が柔軟な品物と可視性材料の組合せ
から一般に遣られて一体的な周辺構造を造ることが出来
ない、従って、整形および矯正ヒンジの運動制限装置の
設計においては、調節装置が調節限界間を連続的または
無限に変化できることを我々は確信する。これは、この
様なヒンジが包帯巻回装具と一緒に用いられることが達
成できる時の足と装具の間の相対運動の適切な補償を確
実にする。

他の研究者は整形ヒンジにおける運動を制限する手段を
説明しているが、特に膝継手の運動の様な複雑な運動が
含まれる時に、選ばれた型のヒンジが緊張される継手に
適していないことが度々である。従って、ハウスワース
の米国特許第４，６２０．５３２号の運動制御装置は小
型である利点を持っているが、単軸ヒンジが人の膝に追
従するよう十分に知られていないために、単軸ヒンジは
膝の１１強に適していない、キャスチロの米国特許第４
．５９９．９９８号においては、運動制御装置はラチェ
ットを含み、小型であるが、人の膝の適切な追従に欠点
が見られる噛合う２−ピボット装置に利用される。

２−ピボット噛合ヒンジにおける別の型の調節装置が米
国、ライスコンシン、メノモニー・ホールズのロリアン
・マヌファクチャーリング社により市販されている構造
に見られる。ヒンジ本体の頂部にもうけられた２つのね
じが、屈曲および伸長における１つのヒンジアームの動
きを制限するように用いられている。これはヒンジ本体
へのねじのねじ込みによって達成されるので、ねじの端
部がヒンジアームの頂部縁に当たる、ねじは常に露出し
て残り、調節を維持するようにロックナツトが必要であ
る。

１９８７年５月２０日に英国特許第２，１８２゜７１４
Ａ号として公告された英国特許願第８５１００２８号お
よび１９８６年４月２１日出願の米国特許第８５３，９
６２号においては、狭い間隔のピボットを用いる真の複
軸膝ヒンジが記載されている。各ヒンジアームは支持体
から起上る２つのカム係合止めを各側に１つｆつピボッ
トに接近して持った支持体を有している。１つは屈曲を
制御して他の１つは伸長を制御する運動制限ねじが各ピ
ボットのために設けられている。

１９８８年２月１６日出願の米国特許願第１５６．２５
０号と英国特許願第８７０３８２３号は、ヒンジアーム
の最大伸長量を制御する単一調節ねじを有した真の複軸
ヒンジ装置を記載している。

従来技術を示す他の特許としては米国特許第３゜３５０
．７１９号、第４．４０７．２７６号、第３゜９５８．
５６９号、第４．３７０．９７７号、第４゜４８９．７
１８号、第４．３２３．０５９号、第３゜５５２．７８
６号、第４，５０２，４７２号がある。

問題点を解決するための手段 この発明の重要な特色は、真の複軸ヒンジ装置の機能的
利点の総てを有し、且つ最大生理的負荷における調節の
損失の恐れなく伸長乃至曲げの所要の制限における一層
効果的な阻止を設ける整形および矯正用ヒンジ装置を提
供することにある。

この様な利点は、比較的小型で、所謂機能的またはスポ
ーツ装具およびカリバスに特に有効なＩＳ楕によって達
成される。

概略的には、調節可能な複軸ヒンジ装置は、−対のヒン
ジアームの近位の端部を受ける空所または室を形成する
よう間隔を置いた一対の側壁を有したヒンジ本体を備え
ている。アームは屈曲および伸長位置間のこの様なアー
ムの個別の動きのために本体に枢着されている。

ヒンジ装置の独自の特色は、ヒンジアームの近位の端部
が少なくとも一組の指面状端部を一緒に設けることにあ
る。各組の端板は、アームが第１調節位置く例えば伸長
位置）に在る時に互いに同一面内に在って同一方向を向
き且つ横に並んだ状態に配置された当接面構造を形成す
る。

また、ヒンジ本体は、伸長方向または屈曲方向或は両方
向のこの様なアームの枢動を制限する両アームの当接面
のための調節可能な止めを形成するねじを収容する１つ
または一組のねじハウジングを有している。第１の実施
例では、単一ねじはアームの最大伸長または屈曲を選択
的に制御する一組の指間状端板の当接面の調節可能な止
めを形成する。第２の実施例においては、一対の調節ね
じは、両伸長および屈曲の最大制限を選択的に制御する
二組の指間状端板によって設けられる２つの調節面構造
を当接するよう配置されている。

この発明の他の目的や特長および利点は以下の添付図面
に沿っての詳細な説明から明らかになろう。

実　　施　　例 図面の第１図乃至第３図を参照するに、符号１０はヒン
ジ本体１１と一対のヒンジアーム１２．１３を有する複
軸ヒンジ装置を大体表している。

ヒンジ本体１１は、前部すなわち前壁１５によって連接
された一対の垂直な側壁１４を有する。側壁１４の後隅
部１４ａは丸（なっていて、拡大ボスすなわちハウジン
グ１６が側壁１４の後隅部１４ａを連接している。第２
図に明示される様に、ねじハウジング１６、前壁１５、
側壁１４の様な成る部材は一体的に遺ることが出来るし
、また、この様な部材は別個に遣って適宜な手段によっ
て互いに固着できる。ヒンジ本体１１は十分な強さと硬
さを持った材料で造ることが出来る。鋼やチタニウムや
アルミニウムの様な金属が適していると共に、高張力の
強固なプラスチックを使用することも出来る０図示の実
施例にては、ねじハウジング１６はヒンジ本体１１の後
端部に設けられ、前壁１５に沿ってはねじハウジングが
設けられていない、この様な構成は図示のためだけであ
るが、必要ならばヒンジ本体１１の前端部に沿ってねじ
ハウジングが設けられて後端部からは省略した逆の構成
にすることが出来る。更に、後述される第４図乃至第８
図に示される第２の実施例によって示される様に、ヒン
ジ本体には２つのねじハウジングを設けて、１つをヒン
ジ本体の前端部から突出して他の１つを後端部から突出
させるように出来る。

側壁１４は、ヒンジアーム１２．１３の端部１２ａ、１
３ａを受ける空所すなわち室１７を形成するように隔た
った対向する平らな内面１４ｂを有する。後述されるこ
とを除いて、ヒンジアーム１２．１３は通常のもので、
鋼やアルミニウムまたは同様な特性を持った他の強固な
材料の平らな条片や棒から遣られる。ヒンジアームの遠
位の端部（図示しない）は患者の手足にこの様なヒンジ
アームを固着するために、例えば米国特許第４゜５５９
．９３５号および第４．４６７．７９２号明細書に示さ
れる様なヘッドプレートや、装具プレート、或は他の周
知の手段に嵌合するように適宜に適用される。

ヒンジアーム１２．１３の近位の端部１２ａ、１３ａは
、平行な垂直面に沿って延びる一組の指間状の端板１２
ｂ、１３ｂが互いに設けられている。３つのこの様な端
板が第２．３図に示されており、端板１３ｂは平行な端
板１２ｂの間に嵌合される。もし、必要ならば、多数の
指間状の端板を設けることが出来る。ヒンジアーム１２
．１３の近位の端部１２ａ、１３ａは、側壁１４により
支持されたピボット軸または挿入体１８によってヒンジ
本体１１に枢着される。第２図に示される様に、ヒンジ
アーム１２．１３の軸、こ１ではピボット軸１８は互い
にはり水平で且つ垂直で、側壁１４の面に対して直角で
ある。ピボット軸１８はヒンジアーム１２．１３の近位
の端部１２ａ、１３ａを通って延び、屈曲位置と伸長位
置間に個別に枢動するためにヒンジアームを支持してい
る。

指間状の端板１２ｂ、１３ｂは係合面１２ｃ、１３ｃの
構成を設けている。枢動装置のヒンジアームが調節位置
の１つ、好適には第２図に示される様な伸長位置にある
時に、この様な係合面１２Ｃ１１３ｃは互いに同一面に
あって同一方向を大体向いており、互いに並んだ状態に
位置されている。こ）ではねじハウジング１６はヒンジ
本体１１の後端に位置され、係合面１２ｃ、１３ｃは後
方を向いている（第２．３図）、指間状の端板１２ｂ、
１３ｂの係合面１２ｃ、１３ｃが互いに近接して配置さ
れるので、ヒンジアーム１２．１３が伸長される時には
り連続した平面を係合面１２Ｃ１１３ｃが互いに形成す
ることが特に重要である。

ねじハウジング１６は軸心１９ａがピボット軸心１８か
ら等距離にあるねじ孔１９を有しており、第１〜３図の
実ａ例では側壁１４ａの相対する内面１４ｂから等距離
にあって平行になっている。

調節ねじ２０の形の調節装置はねじ孔１９にねじ着され
る。調節ねじ２０の内端は指間状の端板１２ｂ、１３ｂ
の係合面１２ｃ、１３ｃと接触するよう配πされ、一方
向く第１〜３図に示される様に伸長方向）のヒンジアー
ムの動きの制限を調整するようになす、ヒンジアームが
伸長位置にある時、すなわちヒンジアームが１８０°に
整列されている時（第２図）に、軸心１９ａ（調節ねじ
２０の軸心でもある）が係合面１２ｂ、１３ｂの共通の
平面に直角であることが理解されよう、調節ねじ２０が
内方にねじ込まれる時に、ヒンジアームが完全伸長位置
に達することを有効的に阻止しよう。この伸長阻止能力
は完全伸長位置と部分的伸長位置の間に無数に変化でき
る。ヒンジ装置の推奨実施例に与えられる伸長阻止の有
効な大きさは、膝の十字形靭帯に対する取換えに用いら
れる伸長阻止の通常の範囲を越えるはり６０°の角度で
ある。

調節ねじ２０は、ねじの内方ねじ込みの大きさの制限に
有効な、従ってヒンジ装置の詰まりの恐れを防止する拡
大頭部すなわちキャップ２０ａを設けることが出来る。

調節ねじ２０とハウジング１６は第１〜３図の実施例に
てヒンジ本体１１の後端部に設けられて、調節ねじ２０
の軸心がピボット軸心１８ａから等距離にあるので、こ
れら調節ねじ２０とハウジング１６はヒンジ装置の通常
の使用の際に装着者（または他の人や物）の脚に当たる
ことがない。

この発明の推奨実施例において、調節ねじ２０は直径が
Ｏｘｍでピッチを１■とすることが出来る。

図示実施例に対してこの様な割合にすることによって、
ハウジング１６のねじ孔１９のねじを約８１１１１以下
にすることがなく、従って指間状の端板１２ｂ、１３ｂ
の係合面１２ｃ、１３ｃに伝達される力は、 ８πｄ＝１５０．９ｚ凝 以下のねじ長さに分布されることがない、ねじ孔内のね
じの動きは全く好ましくなく、この様な意図しない動き
の恐れを確実に阻止するためにねじの上に樹脂バッチを
用いるようにしている。

指間状の端板１２ｂ、１３ｂは調節ねじと係合面の間の
接触面積を最大にする効果を有すると共に、ねじが内方
にねじ込まれる時に端板間にねじが詰まったり或は食い
込む恐れを防止する。理想的には、端板はヒンジアーム
の枢動の総ての範囲に亙って指間状態を維持すべきであ
る。

第４〜８図の実施例は、２組の指面状の端板が設けられ
て、各組毎に係合面の構成を有し、伸長および屈曲位置
の最大制限を選択的に制御するために２つの調節ねじが
設けられることを除いては先に説明した実施例のものと
同じである。

ヒンジ装置１１０は、側壁１１４と前壁１１５と後壁す
なわちねじハウジング１１６とを有するヒンジ本体１１
１を備えている。第１の実施例における様に、ピボット
軸１１８は、伸長および屈曲位置間の枢動のためにヒン
ジアーム１１２．１１３を支持するよう側壁１１４を通
って側壁１１４問に延びている。ねじ１２０は、ピボッ
ト軸１１８の軸心から等距離に配置されてピボット軸１
１８の共通面に対して垂直に延びる軸心を有しており、
ねじハウジング１１６のねじ孔１１９内にねじ着される
。

、　第５．６図に明示される様に、ヒンジアーム１１２
．１１３の近位の端部１１２ａ、１１３ａは第１の組の
指間状の端板１１２ｂ、１１３ｂを有する。これら指間
状の端板１１２ｂ、１１３ｂは、第１〜３図の実施例に
就いて説明した様に互いに且つ調節ねじ１２０に対して
同じ状態で当接する係合面１１２Ｃ１１１３Ｃを形成す
る。従って、ヒンジアーム１１２．１１３が１つの選ば
れた調節位置（図面に示される様に伸長位置）に在る時
に、係合面１１２Ｃ５１１３Ｃは互いに同一面上に在っ
て大体同一方向（後方）を向いており、並んだ状態に位
置されている。

第１の実施例とは異なって、第４〜８図の実施例は、第
１の組の端板１１２ｂ、１１３ｂに対して外側に配置さ
れた第２の組の指間状の端板２１２ｂ、２１３ｂを有し
ている。第２の組の複数の端板２１２ｂ、２１３ｂは、
ヒンジアーム１１２．１１３が選ばれた角度調節位置（
伸長位置）に在る時に、互いに同一面上に在って並んだ
状態に置かれ且つ同一方向（前方）を向いている係合面
２１２ｃ、２１３Ｃを形成している。２組の指間状の端
板１１２ｂ、１１３ｂまたは２１２ｂ、２１３ｂは互い
に横方向に配置され、調節ねじ１２０．２２０と接触す
るように配置構成されている。調節ねじ１２０と同様に
、調節ねじ２２０はヒンジアーム１１２．１１３のピボ
ット軸心から等距離に軸心を有しているが、調節ねじ２
２０はねじハウジング２１６（第８図）のねじ孔２１９
から前方に延びていて調節ねじ１２０がねじハウジング
１１６から後方に延びている。２つの横方向に隔たった
調節ねじ１２０．２２０の軸心は互いに平行で同一水平
面内に位置している。

二重構造は最大屈曲と最大伸長の選択的調節を許してい
る。後方の調節ねじ１２０はヒンジアーム１１２，１１
３の伸長の制限を制御するように調節でき、調節ねじ２
２０はヒンジアーム１１２．１１３の伸長の制限を制御
するように調節できる。

指間状の端板の利点は先に説明した実施例と同じで、こ
の様な利点は伸長と屈曲位置に対する２つのヒンジアー
ムの位置制御に関連している。

以上において、図示のためにこの発明の実施例に就いて
詳細に説明したが、この発明の精神と範囲を逸脱するこ
となく多くの変更が出来ることが当業者には明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したヒンジ装置の側面図、第２
図は第１図の複軸ヒンジ装置の内部Ｉ！構を示す拡大斜
視図、第３図は内部機構の主な枢動制限部材の分解斜視
図、第４図はこの発明の第２の実施例の側面図、第５図
は第２の実施例の主な枢動制御部材の分解斜視図、第６
図は第４図の６−６線に沿った拡大断面図、第７図は第
６図の７−７線に沿った縦断面図、第８図は第６図の８
−８線に沿った縦断面図である０図中、１０．１１０：
ヒンジ装置、１１．１１１：ヒンジ本体、１２．１３．
１１２．１１３：ヒンジアーム、１２ａ、１３ａ、１１
２ａ、１１３ａ：端部、１２ｂ、１３ｂ、１１２ｂ、１
１３ｂ、端板、１２ｃ、１３ｃ、１１２Ｃ１１１３ｃ：
係合面、１４′、１１４：側壁、１５．１１５：前壁、
１６．１１６：ハウジング、１８．１１８：ピボット軸
、２０．１２０．２２０：調節ねじ。 特許出願人代理人　弁理士　曽　我　道　照　−Ｆｌｆ
ｌ　　＋

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）間隔を置いて相対する内面を持った一対の側壁を
   有するヒンジ本体、該側壁の相対する内面間に受けられ
   る一対の端部を有する第１、第２のヒンジアーム、一対
   の平行なピボット軸周りの伸長および屈曲位置間のヒン
   ジアームの枢動のためにヒンジ本体にヒンジアームを枢
   着連結するピボット部材、伸長または屈曲方向の枢動を
   制限するために両ヒンジアームの係合面と接触するねじ
   孔にねじ着して調節可能に受けられるねじ部材を備え、
   該第１、第２ヒンジアームの端部は係合面を形成する一
   組の端板を共に設けており、該端板の係合面はヒンジア
   ームが選ばれた調節位置にある時に互いに同一面をなし
   且つ同一方向を大体向くと共に並んだ状態に配置され、
   該ヒンジ本体はピボット軸と平行な平面と直角で且つピ
   ボット軸間に延びるねじ孔を持ったねじハウジングを有
   している調節可能な複軸ヒンジ装置。
2. （２）ねじ孔の軸心はヒンジアームのピボット軸心から
   等距離に隔たっている特許請求の範囲第１項記載のヒン
   ジ装置。
3. （３）ヒンジアームの選ばれた調節位置が伸長位置であ
   る特許請求の範囲第１項記載のヒンジ装置。
4. （４）係合面の共通平面はヒンジアームが伸長位置に在
   る時に両ピボット軸心を通って延びている特許請求の範
   囲第３項記載のヒンジ装置。
5. （５）ヒンジ本体は前端部および後端部を有し、ヒンジ
   アームが伸長位置に在る時に係合面は後方を向き、ねじ
   ハウジングとねじ部材は伸長方向のヒンジアームの枢動
   を調節可能に制限するために後端部に配置されている特
   許請求の範囲第１、２、３項いずれか１項記載のヒンジ
   装置。
6. （６）ヒンジ本体は前端部および後端部を有し、ヒンジ
   アームが伸長位置に在る時に係合面は前方を向き、ねじ
   ハウジングとねじ部材は伸長方向のヒンジアームの枢動
   を調節可能に制限するために前端部に配置されている特
   許請求の範囲第１、２、３項いずれか１項記載のヒンジ
   装置。
7. （７）第１、第２ヒンジアームの端部は第２係合面を形
   成する第２の組の端板を有し、該第２の係合面はヒンジ
   アームが選ばれた調節位置に在る時に前方を向き、該ヒ
   ンジアームは該前端部に設けられた第２のねじハウジン
   グを有し、第２ねじハウジングはピボット軸心間に且つ
   ピボット軸心と平行に延びる平面に直角な軸心を持った
   第２ねじ孔を有し、第２ねじ部材は第２の係合面と接触
   して伸長方向のヒンジアームの枢動を調節可能に制限す
   るために第２ねじ孔内にねじ着して調節可能に受けられ
   た特許請求の範囲第６項記載のヒンジ装置。
8. （８）第１ねじ孔と第２ねじ孔の軸心はヒンジ本体の側
   壁間に横方向に間隔を置いて配置され、第２係合面は第
   １係合面に対して横方向に配置された特許請求の範囲第
   ７項記載のヒンジ装置。