專利名稱：旋轉關節，使用該旋轉關節的關節輔助裝置及其制作方法
技術領域：
本發明涉及具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的改良、使用該改良旋轉關節的關節輔助裝置和該關節輔助裝置的制作(組裝)方法。本發明特別作為對內反尖腳的矯正用關節輔助裝置是有效的。即對在上下方向上鄰接的關節保護部件中，使另一個關節保護部件對一個關節保護部件能圍繞與它們鄰接方向垂直的方向上的軸心旋轉的，這樣結構的關節輔助裝置能有效適用。
背景技術：
所說的內反尖腳(內足翻)，是指由腳向內側彎曲而腳心向內的同時不能控制腳脖子，腳趾的前端(以下叫做腳尖)向下方垂下狀態的腳，其在步行時伴隨有腳尖掛在地面上而容易絆倒的步行功能障礙。
為了不象上述那樣步行時絆倒，一般的是通過把腳尖向上方矯正而使腳尖不向下垂，作為為進行該點的關節輔助裝置(下肢裝置)，現有有各種提案。如圖7(b)所示，把與垂直(鉛直)方向平行姿勢的腿正交的且與水平方向平行的腳所位于的狀態(用實線表示)設定為是通常狀態，把從該狀態使腳以腳脖子(未圖示)為中心抬起來到假想線(雙點劃線)所示的上方的情況叫做上彎，把從所述通常狀態向下方降低的情況叫做下彎。
現有的關節輔助裝置，例如對上下方向鄰接的上側關節保護部件而使下方的關節保護部件能自由旋轉地連接·構成，把下方的關節保護部件設定成從所述通常狀態僅在上彎成規定角度(例如45度)間能自由旋轉，是從通常狀態不能下彎，但能進行上彎的結構。
使用現有的關節輔助裝置在水平地面步行時，一側正常的腿邁出一步，接著將要把安裝有關節輔助裝置一側的腳抬起來時，由于安裝有關節輔助裝置一側的腳成為了稍微向前方傾斜的狀態，[參照圖8(b)]，上彎旋轉了的下側關節保護部件，在把腳抬起來的同時由腳的重量而返回到所述通常狀態，這與腳尖向下垂的情況相比能減少絆倒。
但在下坡路上步行時，需要把腳側(下側)的關節保護部件對腿側(上側)的關節保護部件進行下彎旋轉，但所述結構不能進行下彎，其成為前傾姿勢的不穩定步行，有接近于自然狀態的步行困難的不好情況。而且在上坡路上步行時，盡管通過腳著地而能把承載支承腳的下側關節保護部件進行上彎，但在把上彎狀態的腳抬起來時，由腳的重量而使下側的關節保護部件返回到水平姿勢，就有腳尖接觸到傾斜地面而絆倒的情況。若變更成具有在下坡路能進行下彎旋轉角度的結構時，在下坡路上是能進行步行了，但從下坡路變換成水平地面和上坡路時，其結構就不能進行步行了，所以其非常難于處理。
鑒于上述狀況，作為不限制上彎和下彎而能進行接近于自然狀態步行的輔助裝置被知曉(例如參照專利文獻1)，在對于上下方向鄰接的多個人體保護部件中的一側的人體保護部件使另一側的人體保護部件能自由旋轉地構成的人體輔助裝置中，設置有旋轉負載設定裝置，其用于把所述能自由旋轉地構成的人體保護部件中對一個旋轉方向的旋轉負載設定成比對另一個旋轉方向的旋轉負載大。
專利文獻1國際公開第02/39934號小冊子但所述專利文獻1公開的輔助裝置的旋轉部，其剖面結構如圖19所示。即在小腿后面板80下側的左右兩側形成有開口80K，從內側把一端具備凸緣86A的金屬制(若是合成樹脂等具有剛性的話，則也可以是任何材料)內側圓筒部件86插入該開口80K內，把該凸緣86A與小腿后面板80用多個小螺釘B80固定。在足底板82的上端形成有開口82K，從內側把具備凸緣87A和環狀圓形凹部87B的外形是圓形的金屬制(若是合成樹脂等具有剛性的話，則也可以是任何材料)外側部件87插入該開口82K內，把該凸緣87A與足底板82用多個小螺釘B82固定。把作為旋轉負載設定裝置的環狀單向軸承88外裝于在外側部件87的中心部形成的圓形旋轉軸部87C上，在由于外裝了該單向軸承88而失去了一部分空間的所述凹部87B的剩余空間內，配合所述內側圓筒部件86。把與所述旋轉軸部87C的軸心方向一端部處形成的突出部87D配合的擋塊89，用一個小螺釘B83固定在該突出部87D上。
這樣，圖19所示的現有輔助裝置的旋轉部，在組裝旋轉部的中途，必須把小腿后面板80用小螺釘B80固定在內側圓筒部件86兩端的凸緣86A上，有旋轉關節(根據圖19的結構是除了小腿后面板80和足底板82的結構)的扭矩檢查難于進行的技術問題。
圖19的旋轉負載設定裝置，其結構包括外側部件87，其內部具有圓形的凹部；內側圓筒部件86，其具有與外側部件配合的圓形凸部；圓形單向軸承88，其插入在被兩個部件的凹凸部所夾的部分處；擋塊89，其配合在該單向軸承和設置在內側圓筒部件的圓盤部上；螺釘B53，其貫通設置在擋塊的螺紋孔和設置在外側部件的螺紋孔。單向軸承88能向一個方向旋轉，而向另一個方向(相反方向)即使被加了力也完全不旋轉，所述旋轉負載設定裝置的結構不明確，有關人員能容易地實施的記載還沒有。
作為要解決的技術問題就是，在組裝旋轉部關節中需要組裝小腿后面板，不能把旋轉部關節作為單體預先組裝·完成。
發明內容
本發明最主要的特點就是，能在旋轉關節組裝完成后再組裝關節輔助裝置的小腿后面板和足底板，對旋轉關節單體能容易進行扭矩檢查，進而能謀求負載的穩定。
本發明的具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置關節，其中，具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節的結構包括外側部件(外殼)，其在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部(槽部)，且在兩端具有凸緣部；外裝在該旋轉軸部上用的單向離合器；外裝在該單向離合器上用的金屬制襯套；外裝在該金屬制襯套上用的合成樹脂制襯套；外裝在該合成樹脂制襯套上用的制動襯套；內側部件(內殼)，其具有與該制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部進行配合的圓筒形凸部，且在兩端具有凸緣部；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部的內側突出部上，且用于限制旋轉軸部旋轉范圍，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側(與腳接觸的一側)安裝在內側部件的凸緣部上，把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側(外側)安裝在外側部件的凸緣部上。
該旋轉關節中，擋塊機構的擋塊具有突出部，該突出部與設置在內側部件圓盤部上的長槽部配合地構成。制動襯套是硅樹脂制。
本發明的關節輔助裝置，是對在關節的上下方向鄰接的一側關節保護部件通過旋轉關節而把另一側關節保護部件自由旋轉地連接·構成的關節輔助裝置，設置了具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節，該旋轉負載設定裝置用于在自由旋轉構成的關節保護部件中把對一側旋轉方向的旋轉負載設定成比對另一側旋轉方向的旋轉負載大，具有該旋轉負載設定裝置的旋轉關節，其包括外側部件，其在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部，且在兩端具有凸緣部；外裝在該旋轉軸部上用的單向離合器；外裝在該單向離合器上用的金屬制襯套；外裝在該金屬制襯套上用的合成樹脂制襯套；外裝在該合成樹脂制襯套上用的制動襯套；內側部件，其具有與該制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部進行配合的圓筒形凸部，且在兩端具有凸緣部；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部的內側突出部上，且用于限制旋轉軸部旋轉范圍，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側安裝在內側部件的凸緣部上，把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側安裝在外側部件的凸緣部上。
該關節輔助裝置中，擋塊機構的擋塊具有突出部，該突出部與設置在內側部件圓盤部上的長槽部配合地構成。制動襯套是硅樹脂制。
這些關節輔助裝置中，關節保護部件由把腳心的一部分或全部承載支承的足底板構成，關節上部件由把腿的一部分或全部保護起來的腿保護板構成，把這些部件鄰接的側端部之間通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接，就構成下肢裝置。
在使用具備腿保護板和足底板的關節輔助裝置進行步行時，把旋轉負載的大小設定成通過在足底板著地時所加的負載使足底板旋轉成該足底板的底面與地面平行，在把足底板抬起來時，維持把該足底板和腿保護板將要抬起來前的狀態。
腿保護板由保護腿肚子的小腿后面板構成，把足底板后面的跟骨部和小腿后面板下端部后面的跟腱部構成打開型。
把小腿后面板的旋轉部中心設定在與人體生理學的腳關節軸上下高度位置大致相同的高度上。且在小腿后面板上形成上部開口和下部開口。在小腿后面板的左右前端之間，設置把小腿綁緊·固定在小腿后面板上用的固定部件，在足底板的左右上端之間，設置把腳背綁緊·固定在足底板上用的固定部件。
旋轉負載設定裝置包括能自由旋轉構成的設置在旋轉軸部上的單向離合器，和把該單向離合器覆蓋的金屬制襯套，和把該金屬制襯套覆蓋的合成樹脂制襯套，和把該合成樹脂制襯套覆蓋的制動襯套。
而且其具備足底板，其負載支承腳心的一部分或全部；腿保護板，其保護腿的一部分或全部；旋轉負載設定裝置，其設置在腿保護板的旋轉軸部，用于在步行時，通過在足底板著地時所加的負載使足底板的底面旋轉成與地面平行，在把足底板抬起來時，維持把足底板和腿保護板將要抬起來前的狀態。
作為關節輔助裝置，也可以具備把大腿部的一部分或全部覆蓋的大腿保護部，和把小腿部的一部分或全部覆蓋的小腿保護部，把這些部件相互鄰接的一側通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接而構成腿部裝置。
作為關節輔助裝置，也可以具備把大臂的一部分或全部覆蓋的大臂保護部，和把小臂的一部分或全部覆蓋的小臂保護部，把這些部件相互鄰接的一側通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接而構成臂部裝置。在所述下肢裝置中也有把足底部與鞋的底部設置成一體結構的情況。
本發明關節輔助裝置的制作(組裝)方法是，把金屬制襯套覆蓋·插裝在單向離合器上，把合成樹脂制襯套覆蓋·插裝在該金屬制襯套上，把制動襯套覆蓋·插裝在該合成樹脂制襯套上，把這些預先制作好，把具有所述這三個襯套的單向離合器覆蓋·插裝在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部的同時在兩端具有凸緣部的外側部件的旋轉軸部上，然后把兩端具有凸緣部的內側部件的圓筒形凸部配合在制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部內，接著，把限制旋轉軸部旋轉范圍用的擋塊用螺釘或螺栓固定在旋轉軸部的內側突出部上，然后，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側安裝在內側部件的凸緣部上，同時把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側安裝在外側部件的凸緣部上。
本發明由于能把旋轉關節單體預先組裝·完成，所以能對旋轉關節單體容易進行扭矩檢查等的檢查，能謀求負載穩定，而且能改良組裝方法，提高操作效率。而且作為旋轉關節單體這獨立的制品，能進行特殊定貨品的制造。
根據本發明，能提供這樣的關節輔助裝置，通過把向下彎的旋轉負載設定成大于向上彎的旋轉負載，能利用關節輔助裝置在著地的腳抬起來時保持其將抬起來前的腳的角度狀態，所以不僅在把腳抬起來的同時不會腳尖向下而把腳尖掛在地面上，而且向上彎輕快且能順利旋轉。由于通過腳著地而使體重的一部分所加的負載變換成了使關節保護部件旋轉的旋轉力，所以即使把旋轉負載設定大，也能使關節保護部件順利旋轉，能進行現有不可能的下彎。因此水平地面就不用說了，除了(上坡路和下坡路)傾斜地面之外，從水平地面到傾斜地面的步行或從傾斜地面到水平地面的步行等，即使在任何場所(變化的路面情況)也能順利進行下彎和上彎，并且能以接近于自然的狀態進行步行。
根據本發明，把旋轉負載的大小設定成利用足底板著地時所加的負載使足底板旋轉成其底面與地面平行，在把足底板抬起來時，把足底板和所述腿保護板維持將要抬起來前的狀態，通過這樣在把腳抬起來時，不僅能回避腳尖接觸在傾斜地面上而絆倒，而且在足底板著地時，能利用著地時所加的負載(體重的一部分)使足底板順利旋轉，能構成更加容易使用的關節輔助裝置。
根據本發明，通過把在強度上沒有問題的足底板后面的跟骨部和所述小腿后面板下端部后面的跟腱部構成打開型，不僅能減輕重量，而且能容易穿鞋。還能調節足底板和小腿后面板彈性，能構成對應于患者的關節輔助裝置。
根據本發明，通過把小腿后面板的旋轉中心設定在與人體生理學的腳關節軸上下高度位置大致相同的高度上，能把人體腳關節軸與小腿后面板的旋轉中心與足底板的旋轉中心制成大致是同一個，所以人體腳關節軸容易活動，能構成更加容易使用的關節輔助裝置。
根據本發明，通過在小腿后面板的上下中間部形成開口，能進一步謀求重量輕的同時能謀求提高彈性，能構成對任何患者都合適的關節輔助裝置。
根據本發明，通過在小腿后面板的左右前端之間或足底板的左右上端之間，設置把人體固定在該小腿后面板或足底板上用的固定部件，能回避關節輔助裝置在步行中脫落，有能良好進行步行的優點。
根據本發明，通過把旋轉負載設定裝置由設置在關節保護部件的旋轉軸部上的自由旋轉構成的單向離合器和襯套等構成，能使向一側(例如上彎)的旋轉負載盡可能地沒有，能把向另一側(例如下彎)的旋轉負載設定成由足底板承載的腳的重量不能使足底板旋轉程度的大小，能進行更加自然(順利)的步行。
根據本發明，由于能使向一側(例如上彎)的旋轉負載盡可能地沒有，能把向另一側(例如下彎)的旋轉負載設定成由足底板承載的腳的重量不能使足底板旋轉程度的大小，所以能提供下彎和上彎沒有限制的，能進行更加接近于自然狀態步行的關節輔助裝置。
也可以是把本發明預先設置在鞋內部的結構。由于預先把承載部等收容在了鞋內部，所以能提供在運動時等也能承受使用的關節輔助裝置。
根據本發明，還能構成把大臂部和小臂部的保護板通過所述旋轉負載設定裝置連接的輔助裝置，通過在該結構中把一側的旋轉負載設定成比另一側的旋轉負載大，能提供符合使用者狀態的肘部用輔助裝置。
根據本發明，還能構成把大腿部和小腿部的保護板通過所述旋轉負載設定裝置連接的輔助裝置，通過在該結構中把一側的旋轉負載設定成比另一側的旋轉負載大，能提供在上下臺階等時恰當補償膝部彎曲，能防止絆倒等的膝部用輔助裝置。
圖1是本發明第一實施例具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節周圍的剖面圖；圖2表示單向離合器動作機構的剖面說明圖，圖2(a)表示離合器嚙合時，圖2(b)表示離合器空轉時；圖3是使用了本發明第一實施例旋轉關節的關節輔助裝置的正面圖；圖4是圖3所示關節輔助裝置的背面圖；圖5是把圖3、圖4所示關節安裝在下肢上情況的側面圖；圖6是表示擋塊動作的說明圖，圖6(a)是表示擋塊與內側部件關系的正面圖，圖6(b)是表示使用了圖6(a)擋塊時旋轉范圍的說明圖；圖7是表示比圖6的擋塊寬度寬的擋塊動作的說明圖，圖7(a)是表示擋塊與內側部件關系的正面圖，圖7(b)是表示使用了圖7(a)擋塊時旋轉范圍的說明圖；圖8表示使用本發明第一實施例的關節輔助裝置在平坦路上步行時的狀態，圖8(a)是表示兩腳對齊狀態的圖，圖8(b)是表示左腳邁出一步狀態的圖，圖8(c)是表示右腳邁出將要著地前狀態的圖，圖8(d)是表示邁出去的右腳著地后狀態的圖；
圖9表示使用本發明第一實施例的關節輔助裝置在上坡路上步行時的狀態，圖9(a)是表示兩腳對齊狀態的圖，圖9(b)是表示左腳邁出一步狀態的圖，圖9(c)是表示右腳邁出將要著地前狀態的圖，圖9(d)是表示邁出去的右腳著地后狀態的圖；圖10表示使用本發明第一實施例的關節輔助裝置在下坡路上步行時的狀態，圖10(a)是表示兩腳對齊狀態的圖，圖10(b)是表示左腳邁出一步狀態的圖，圖10(c)是表示右腳邁出將要著地前狀態的圖，圖10(d)是表示邁出去的右腳著地后狀態的圖；圖11是本發明第一實施例變形例的關節輔助裝置的側面圖；圖12是本發明第一實施例變形例的關節輔助裝置的背面圖；圖13是表示把本發明第二實施例的關節輔助裝置安裝在臂部上狀態的立體圖；圖14表示本發明第二實施例的關節輔助裝置，圖14(a)是其正面圖，圖14(b)是其側面圖；圖15是表示把本發明第三實施例的關節輔助裝置安裝在腿部上狀態的側面圖；圖16是圖15所示關節輔助裝置的正面圖；圖17是圖15所示關節輔助裝置的背面圖；圖18是表示圖15所示關節輔助裝置的負載設定的圖；圖19是現有的具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節周圍的剖面圖。
具體實施例方式
通過把在旋轉關節的組裝中將組裝一側關節保護部件的現有方式，改良成在旋轉關節組裝完成后再組裝關節保護部件，來實現容易進行旋轉關節的扭矩檢查等的目的。
下面說明本發明的實施例，但本發明不受下列實施例的任何限制，可以適當變更進行實施。
圖1表示的是本發明第一實施例具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節周圍的剖面。
旋轉關節，其結構包括外側部件(外殼)7，其在內側具有旋轉軸部7C和該旋轉軸部周圍的環狀凹部(槽部)7B，且在兩端具有凸緣部7A；外裝在該旋轉軸部7C上用的單向離合器50；外裝在該單向離合器50上用的金屬制襯套52；外裝在該金屬制襯套52上用的合成樹脂制襯套54；外裝在該合成樹脂制襯套54上用的制動襯套56；內側部件(內殼)6，其具有與該制動襯套56外側的外側部件的所述環狀凹部7B進行配合的圓筒形凸部58，且在兩端具有凸緣部6A；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部7C的內側突出部7D上，且具有用于限制旋轉軸部旋轉范圍的擋塊9等。其是由具有以上等的所構成。其通過組合這些結構要素來組裝旋轉關節。B3是螺釘或螺栓，72、74是調整墊。
從內側部件的表面側(圖1中的右側)把關節輔助裝置的一側關節保護部件，即小腿后面板1安裝在組裝好了的旋轉關節的內側部件6的凸緣部6A上，從外側部件的表面側(圖1中的左側)把關節輔助裝置另一側的關節保護部件，即足底板2安裝在外側部件7的凸緣部7A上。B1、B2是螺釘或螺栓。
擋塊機構的擋塊9具有突出部9B，該突出部與設置在內側部件圓盤部上的長槽部6B配合地構成。
作為金屬制襯套52例如使用不銹鋼制的，作為合成樹脂制襯套54例如使用尼龍制的，作為制動襯套56使用硅樹脂制的。而且通過改變硅樹脂的硬度，能調節旋轉負載的大小。
圖2表示單向離合器50動作機構的剖面說明圖，圖2(a)表示離合器嚙合時，圖2(b)表示離合器空轉時。如圖2(a)所示，當外圈60對軸62向順時針方向旋轉時，由彈簧64的彈簧作用，使滾子66進入外圈凸輪68面的嚙合位置，通過外圈凸輪68面與軸62的楔子作用來驅動軸62。
另一方面，如圖2(b)所示，當外圈60對軸62向逆時針方向旋轉時，則軸62對外圈60相對地向順時針方向旋轉，滾子66從外圈凸輪68面離開，外圈60對軸62空轉。按所述金屬制襯套52、合成樹脂制襯套54、制動襯套56的順序把它們覆蓋·插裝在外圈60上，即使在如圖2(a)所示離合器嚙合時，制動襯套56與內側部件6的圓筒形凸部58也能滑動地構成。
圖3～圖5表示使用了圖1所示本發明第一實施例涉及的旋轉關節的關節輔助裝置。該關節輔助裝置把小腿后面板(腿保護板)1和足底板2這兩個關節保護部件作為主要結構部件，其中小腿后面板1把保護小腿后面腿肚子的部分彎曲形成俯視大致是圓弧狀，且具備在上端把小腿一部分覆蓋用的向前方延伸的左右一對突出部1A、1A，而足底板2俯視大致是U字狀，其包括具備承載支承腳(比腳脖子靠下的部分)用的水平面的承載部2A和從該承載部2A的左右兩側立起來的豎立部2B、2B，把這些在上下方向上相鄰的小腿后面板1和足底板2在水平軸心周圍連接，能自由旋轉。用圖3～圖5所示的兩根皮帶3、4把膝下部分的下肢固定在關節輔助裝置上。所述固定部件皮帶3、4都是由能任意調節綁緊位置的表面固定裝置(面フアスナ一)構成，但也可以是由橡膠制的皮帶和紐扣等構成，也可以在小腿后面板1和足底板2自身具有保持下肢的保持力的情況下不要它們。把所述一個皮帶3的一端固定在所述小腿后面板1橫向一側的前端，把通過該皮帶3前端用的環狀配件5(參照圖5)固定在該小腿后面板1的橫向另一側的前端。把所述另一個皮帶4的一端固定在所述足底板2的橫一側上端，把通過該另一個皮帶4前端用的孔2D形成在該足底板2的另一側上端。
把所述小腿后面板1和足底板2由具有彈性的聚乙烯等各種合成樹脂和在這些各種合成樹脂中混入一部分合成橡膠和金屬等其他材料而構成，這樣，能謀求重量輕，而且沒有由長時間使用疲勞而引起的變形和變質等，而且能良好吸收在步行中從身體傳來的扭轉負載，同時有不作用負載時能復原成原來形狀的優點，其也可以由合成樹脂以外的材料構成。
如圖3所示，把所述小腿后面板1下端部后面的跟腱部1B和足底板2后面的跟骨部2C構成開放型，這樣能謀求整個輔助裝置重量輕，同時能使穿鞋容易，還能進一步進行小腿后面板1和足底板2的彈性調節。圖3～圖5中省略了鞋。圖3～圖5所示的1C是在所述小腿后面板1上下方向大致中央部形成的開口部，是能更加謀求整個關節輔助裝置重量輕的結構。所述小腿后面板1的下端左右兩側與足底板2的上端左右兩側用所述圖1所示的旋轉關節支承，能自由旋轉。
通過設置具有具備圖1～圖3所示單向離合器50的旋轉負載設定裝置的旋轉關節，能使對一個旋轉方向，即對使所述足底板2上彎的上彎方向的旋轉負載成為0或接近于0的狀態，而且對另一個旋轉方向，即對使所述足底板2下彎的下彎方向的旋轉負載，把它設定成當把足底板2抬起來時能維持把足底板2和小腿后面板1將要抬起來前狀態這樣程度的大小。這樣就能順利進行步行。如果當把足底板2抬起來時只要能維持把足底板2和小腿后面板1將要抬起來前狀態，且在足底板2著地時由腳所加的負載能使足底板2其底面與接地面(地面)成為平行或者成為沿該姿勢地旋轉，則旋轉負載也可以設定成任意大小。
如圖5所示，把所述小腿后面板1的旋轉中心X設定成與人體生理學的腳關節軸(也叫做距腿關節軸)上下高度位置H在同一高度上，并且是與圖5所示的垂直線相交的位置，即設定在前后方向大致中央的位置上。這樣把小腿后面板1的旋轉中心X設定成如圖那樣是最合適的，但也可以設定在稍微有些偏離的位置上。
如圖6(a)所示，所述擋塊9包括圓盤部9A，其用于隨著所述內側部件6的旋轉而在該內側部件6的圓形槽70內進行滑動導向；突出部9B，其是在該圓盤部9A的外周邊緣一部分上向徑向突出的大致倒梯形。在所述內側部件6的凸緣部6A的圓筒部件側端部邊緣(徑向內側端部邊緣)的外周方向上形成有長槽部6B，成為所述突出部9B進入到該長槽部6B內的狀態。因此，從腳關節0度的狀態，即如圖6(b)所示，從腳B與腿A是大致90度狀態(實線所示)開始的足底板2，能下彎20度[圖6(a)、圖6(b)所示的C1角度范圍]，上彎45度[圖6(a)、圖6(b)所示的D1角度范圍]地進行旋轉。在所述長槽部6B的兩端形成有向徑向外側切成圓弧狀的缺口6b、6c，即使不能把長槽部6B高精度地分別形成到兩端，也能在兩端部順利地進行旋轉。
圖7(a)表示所述擋塊9的突出部9B的外周方向尺寸(寬度尺寸)，比圖6(a)所示的所述擋塊9大(寬)，如所述那樣從腳關節0度狀態開始的足底板2，僅能上彎45度[圖7(a)、圖7(b)所示的D3角度范圍]地進行旋轉。長槽部6B的長度、突出部9B的寬度可以這樣地進行適當的變更。
人體腳關節的可動區域中，下彎、上彎(根據情況是不到35度)都是不到45度，通過上述那樣把旋轉角度設定成45度，就成為與對人體沒有角度限制的自由狀態相同的狀態。而且所述旋轉角度限制并不限定于是上述設定的角度。所述旋轉角度限制根據內反尖腳癥狀的情況(程度)等進行變更，所以有時是需要的，但把所述擋塊9省略而以完全自由的狀態進行實施，也沒有任何問題。
對把所述結構的關節輔助裝置安裝在患部步行的情況進行說明。首先是在地面是水平的平坦路上步行的情況，從如圖8(a)所示健康側的左腳與安裝了輔助裝置的右腳從側面看對齊了的狀態開始，當健康側的左腳邁出一步時，則如圖8(b)所示，輔助裝置側右腳的腿A從垂直變成傾斜15度[圖8(b)的E1角度]的姿勢。這時，由于向上彎的旋轉負載是0或接近于0的狀態，所以小腿后面板1能順利地成為腿A角度地進行旋轉。接著，為了把輔助裝置側的右腳邁出一步而從地面抬起來時，則如圖8(c)所示，能保持將要抬起來前狀態的姿勢(所述右腳的腿A從垂直姿勢變成向前方傾斜15度的姿勢)不動地移動右腳，右腳的腳尖不會在前方下降而使腳尖掛在地面上。然后，從所述地面把右腳的腳跟著地在地面上時，由其著地時從腳所加的負載而使足底板2下彎15度[圖8(d)的E2角度]地旋轉，變更成把足底板2使其底面與地面平行的姿勢。
接著說明在上坡路(向上的傾斜路面)上步行的情況，從如圖9(a)所示健康側的左腳與安裝了輔助裝置的右腳從側面看對齊了的狀態，詳細說就是對哪個腳都是腿從垂直姿勢向前方傾斜了15度[圖9(a)的F1角度]的傾斜姿勢開始，當健康側的左腳邁出一步時，則如圖9(b)所示，輔助裝置側右腳的腿A從所述前傾姿勢又傾斜15度而變成傾斜了30度[圖9(b)的F2角度]的前傾姿勢。這時，由于向上彎的旋轉負載是0或接近于0的狀態，所以小腿后面板1能順利地與腿A的角度一致地進行旋轉。接著，為了把輔助裝置側的右腳邁出一步而從地面抬起來時，則如圖9(c)所示，能保持將要抬起來前狀態的姿勢(所述右腳的腿A向前方傾斜30度的姿勢)不動地移動右腳，右腳的腳尖不會在前方下降而使腳尖掛在地面上。然后，從所述地面把右腳的腳跟著地在地面上時，由其著地時從腳所加的負載而使足底板2下彎30度[圖9(d)的F3角度]地旋轉，變更成把足底板2使其底面與地面平行的姿勢。
最后說明在下坡路上步行的情況，從如圖10(a)所示健康側的左腳與安裝了輔助裝置的右腳從側面看對齊了的狀態，詳細說就是對哪個腳都是腿從垂直姿勢向后方傾斜了15度[圖10(a)的G1角度]的傾斜姿勢開始，當健康側的左腳邁出一步時，則如圖10(b)所示，輔助裝置側右腳的腿A從所述后傾姿勢向前方傾斜，成為與地面垂直的姿勢。這時，由于向上彎的旋轉負載是0或接近于0的狀態，所以小腿后面板1能順利地與腿A的角度一致地進行旋轉。接著，為了把輔助裝置側的右腳邁出一步而從地面抬起來時，則如圖10(c)所示，能保持將要抬起來前狀態的姿勢(所述右腳的腿A與地面垂直的姿勢)不動地移動左腳，右腳的腳尖不會在前方下降而使腳尖掛在地面上。然后，從所述地面把右腳的腳跟著地在地面上時，由其著地時從腳所加的負載而使足底板2下彎30度[圖10(d)的G2角度]地旋轉，變更成把足底板2使其底面與地面平行的姿勢。
圖11是所述第一實施例變形例涉及的關節輔助裝置的側面圖，圖12是其背面圖。該變形例是在所述第一實施例中把外側部件7的下面部分與鞋15設置成一體的結構。
該變形例中，圖3～圖5所示的所述固定部件皮帶4，由于由鞋15的前臉部17和鞋舌部16把腳固定了，所以其被省略。也可以在前臉部17上設置紐扣和自由伸縮的橡膠等來固定腳背部分。豎立部2B預先沿鞋內部的內側部18設置。同樣地，承載部2A與鞋內部的內底部12或鞋底部11成為一體。這時，也可以把承載部通過螺釘等進行固定。
其他部分由于與所述第一實施例實質上是同樣的，所以重復的敘述就省略了。在該變形例中與鞋形成一體的部分，大體是腿肚子以下的部分，但根據鞋的種類和用途也可以把突出部1A和小腿后面板1的形狀進行適當的調整。也可以為了旋轉負載設定裝置調整用而在鞋內部設置調整用開口部。
安裝了所述第一實施例后在穿鞋等時，由與跟骨部2C和承載部2A的厚度相應地使鞋內部變窄小的問題，再加上鞋和輔助裝置是分開體，所以進行運動時并不方便。該變形例預先把突出部和承載部收容在了鞋內部，所以在進行運動等時還能把不舒服感覺減輕。由于把外側部件7收容在了鞋內部，所以有保護了連接部分的優點。
圖13、圖14(a)、圖14(b)表示本發明涉及的第二實施例的關節輔助裝置。
關節輔助裝置20彎曲形成圓弧狀，其包括板21，其具有保護大臂部后部用的左右一對突出部21A、21A；小臂部用板22，其具有相同的保護小臂部后部用的左右一對突出部22A、22A。這些大臂部和小臂部的板21、22，大致從肘窩到肘相互連接，能圍繞水平軸心自由旋轉。這時，所述外側部件7和內側部件6，通過大臂部的板21用連接部件25A和小臂部的板22用連接部件25B進行連接。該兩個連接部件25A、25B分別用螺釘29等固定在板21、22上。
通過該輔助裝置20具備的四根皮帶23A～23D，能把大臂和小臂固定在該輔助裝置20上。固定部件，即皮帶23A～23D與所述第一實施例中說明的固定用皮帶3、4是同樣的，都能把綁緊位置任意調整。該固定部件是只要能把輔助裝置20固定便可，根數也可以不是四根，其結構也可以是由紐扣等構成。雖然未圖示，但也可以是使用所述配件5等進行調整。
所述大臂部和小臂部用的板21、22，在大致大臂部的背面部和小臂部的背面的有關部分處分別設置了開口部27、28，這樣能謀求重量輕。其他部分由于與所述第一實施例實質上是同樣的，所以重復的敘述就省略了。
根據該實施例涉及的輔助裝置20，其與僅固定臂部的石膏繃扎等不同，其是通過調整適當的負載設定而能符合使用者狀態的輔助裝置。
圖15～圖18是表示本發明第三實施例涉及的關節輔助裝置的圖。
圖15是該實施例涉及的輔助裝置30的側面圖。輔助裝置30彎曲形成圓弧狀，其包括大腿部用板31，其具有保護大腿部后部用的左右一對突出部31A、31A；小腿部用板32，其具有相同的保護小臂部后部用的左右一對突出部32A、32A。這些小腿部和大腿部的板31、32，大致從膝窩到膝在水平軸心處連接，能自由旋轉。這時，所述外側部件7和內側部件6，通過大腿部用板31用連接部件37A和小腿部用板32用連接部件37B進行連接。該兩個連接部件37A、37B分別用螺釘29等固定在板31、32上。通過該輔助裝置30具備的五根皮帶33A～33E，能把小腿部和大腿部固定在該輔助裝置30上。雖然未圖示，但也可以使用所述配件5等進行調整。所述大腿部和小腿部用的板31、32，在大致大腿部的背面部和腿肚子周圍的有關部分處分別設置了開口部35、36，這樣能謀求重量輕。
例如如圖18所示，該輔助裝置30把膝部向一側旋轉方向R1彎曲時的旋轉負載設定成大致是0，相反，把向旋轉方向R2的方向彎曲時的旋轉負載設定成比向R1方向的負載大。根據該設定，例如在上臺階時，把健康側的腳作為支撐，把相反一側安裝有輔助裝置30的腳抬起來時，由于R1方向的負載大致是0，所以隨著大腿部的彎曲能使膝部自然地彎曲到足夠上臺階的位置。接著，以健康側的腳作為支點，通過移動體重而使安裝了輔助裝置30的一側的腳能附著在臺階的下一個臺上，這是由于把旋轉方向R2的負載設定得大，所以能在所述位置保持膝部角度的緣故。移動體重后，當安裝有該輔助裝置30的一側的腳站在臺階的臺階面上時，通過該腿部所加負載的一部分而使輔助裝置30旋轉。
通過使用所述實施例3涉及的輔助裝置30，成為不僅在通常的步行時，而且在上下臺階等進行比平地的步行大的負載作用在一側膝上的運動時，也能在支持步行的同時吸收沖擊的輔助裝置。
也可以是把所述實施例1安裝在腳脖子上的同時，把該實施例3使用在膝部的結構。其他部分由于與所述第一實施例實質上是同樣的，所以重復的敘述就省略了。
本發明涉及的關節輔助裝置除了所述實施例外，也能適用于手腕和肩部等的關節結合部，輔助裝置的形狀和具體結構可以適當地進行自由變更。
下面根據圖1～圖5所示的實施例來說明本發明關節輔助裝置的制作方法(組裝方法)。把金屬制襯套52覆蓋·插裝在單向離合器50上，把合成樹脂制襯套54覆蓋·插裝在該金屬制襯套52上，把制動襯套56覆蓋·插裝在該合成樹脂制襯套54上，把這些預先制作好。把具有所述這三個襯套52、54、56的單向離合器50覆蓋·插裝在內側具有旋轉軸部7C和該旋轉軸部周圍的環狀凹部7B的同時在兩端具有凸緣部7A的外側部件7的旋轉軸部7C上，然后把兩端具有凸緣部6A的內側部件6的圓筒形凸部58配合在制動襯套56外側的外側部件的所述環狀凹部7B內。接著，把限制旋轉軸部旋轉范圍用的擋塊9用螺釘或螺栓固定在旋轉軸部7C的內側突出部7D上。
這樣在把具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行組裝之后，把關節輔助裝置一側的關節保護部件，即小腿后面板1從內側部件的表面側(圖1中的右側)安裝在內側部件6的凸緣部6A上，同時把關節輔助裝置另一側的關節保護部件，即足底板2從外側部件的表面側(圖1中的左側)安裝在外側部件7的凸緣部7A上。1K是嵌入小腿后面板1下端開口用的槽，2K是嵌入足底板2上端開口用的槽。
權利要求
1.一種具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節，其特征在于，具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節的結構包括外側部件，其在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部，且在兩端具有凸緣部；外裝在該旋轉軸部上用的單向離合器；外裝在該單向離合器上用的金屬制襯套；外裝在該金屬制襯套上用的合成樹脂制襯套；外裝在該合成樹脂制襯套上用的制動襯套；內側部件，其具有與該制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部進行配合的圓筒形凸部，且在兩端具有凸緣部；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部的內側突出部上，且用于限制旋轉軸部旋轉范圍，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側安裝在內側部件的凸緣部上，把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側安裝在外側部件的凸緣部上。
2.如權利要求1所述的具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節，其中，擋塊機構的擋塊具有突出部，該突出部與設置在內側部件圓盤部上的長槽部配合。
3.如權利要求1或2所述的具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節，其中，制動襯套是硅樹脂制。
4.一種使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其特征在于，是對在關節的上下方向鄰接的一側關節保護部件通過旋轉關節而把另一側關節保護部件自由旋轉地連接·構成的關節輔助裝置，設置了具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節，該旋轉負載設定裝置用于在自由旋轉構成的關節保護部件中把對一側旋轉方向的旋轉負載設定成比對另一側旋轉方向的旋轉負載大，具有該旋轉負載設定裝置的旋轉關節包括外側部件，其在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部，且在兩端具有凸緣部；外裝在該旋轉軸部上用的單向離合器；外裝在該單向離合器上用的金屬制襯套；外裝在該金屬制襯套上用的合成樹脂制襯套；外裝在該合成樹脂制襯套上用的制動襯套；內側部件，其具有與該制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部進行配合的圓筒形凸部，且在兩端具有凸緣部；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部的內側突出部上，且用于限制旋轉軸部旋轉范圍，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側安裝在內側部件的凸緣部上，把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側安裝在外側部件的凸緣部上。
5.如權利要求4所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，擋塊機構的擋塊具有突出部，該突出部與設置在內側部件圓盤部上的長槽部配合。
6.如權利要求4或5所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，制動襯套是硅樹脂制。
7.如權利要求4、5或6所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，關節保護部件由把腳心的一部分或全部承載支承的足底板和把腿的一部分或全部保護起來的腿保護板構成，把這些部件鄰接的側端部之間通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接，就構成下肢裝置。
8.如權利要求4～7任一項所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，在使用具備腿保護板和足底板的關節輔助裝置進行步行時，把旋轉負載的大小設定成通過在足底板著地時所加的負載使足底板旋轉成該足底板的底面與地面平行，在把足底板抬起來時，維持把該足底板和腿保護板將要抬起來前的狀態。
9.如權利要求4～8任一項所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，腿保護板由保護腿肚子的小腿后面板構成，把足底板后面的跟骨部和小腿后面板下端部后面的跟腱部構成打開型。
10.如權利要求9所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，把小腿后面板的旋轉部中心設定在與人體生理學的腳關節軸上下高度位置大致相同的高度上。
11.如權利要求9或10所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，在小腿后面板上形成上部開口和下部開口。
12.如權利要求9、10或11所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，在小腿后面板的左右前端之間，設置把小腿綁緊·固定在小腿后面板上用的固定部件，在足底板的左右上端之間，設置把腳背綁緊·固定在足底板上用的固定部件。
13.如權利要求4～12任一項所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，旋轉負載設定裝置包括設置在自由旋轉地構成的旋轉軸部上的單向離合器，和把該單向離合器覆蓋的金屬制襯套，和把該金屬制襯套覆蓋的合成樹脂制襯套，和把該合成樹脂制襯套覆蓋的制動襯套。
14.如權利要求4、5或6所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，具備足底板，其負載支承腳心的一部分或全部；腿保護板，其保護腿的一部分或全部；旋轉負載設定裝置，其設置在腿保護板的旋轉軸部，用于在步行時，通過在足底板著地時所加的負載使足底板的底面旋轉成與地面平行的狀態，在把足底板抬起來時，維持把足底板和腿保護板將要抬起來前的狀態。
15.如權利要求4、5或6所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，具備把大腿部的一部分或全部覆蓋的大腿保護部，和把小腿部的一部分或全部覆蓋的小腿保護部，把這些部件相互鄰接的一側通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接而構成腿部裝置。
16.如權利要求4、5或6所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，具備把大臂的一部分或全部覆蓋的大臂保護部，和把小臂的一部分或全部覆蓋的小臂保護部，把這些部件相互鄰接的一側通過具有旋轉負載設定裝置的旋轉關節進行連接而構成臂部裝置。
17.如權利要求7所述的使用了具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節的關節輔助裝置，其中，把足底部與鞋的底部設置成了一體。
18.一種具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置的制作方法，其特征在于，把金屬制襯套覆蓋·插裝在單向離合器上，把合成樹脂制襯套覆蓋·插裝在該金屬制襯套上，把制動襯套覆蓋·插裝在該合成樹脂制襯套上，把這些預先制作好，把具有所述這三個襯套的單向離合器覆蓋·插裝在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部的同時在兩端具有凸緣部的外側部件的旋轉軸部上，然后把兩端具有凸緣部的內側部件的圓筒形凸部配合在制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部內，接著，把限制旋轉軸部旋轉范圍用的擋塊用螺釘或螺栓固定在旋轉軸部的內側突出部上，然后，把關節輔助裝置一側的關節保護部件從內側部件的表面側安裝在內側部件的凸緣部上，同時把關節輔助裝置另一側的關節保護部件從外側部件的表面側安裝在外側部件的凸緣部上。
全文摘要
一種具有旋轉負載設定裝置的關節輔助裝置旋轉關節，使用該旋轉關節的關節輔助裝置及其制作方法，其結構包括外側部件，其在內側具有旋轉軸部和該旋轉軸部周圍的環狀凹部，且在兩端具有凸緣部；外裝在該旋轉軸部上用的單向離合器；外裝在該單向離合器上用的金屬制襯套；外裝在該金屬制襯套上用的合成樹脂制襯套；外裝在該合成樹脂制襯套上用的制動襯套；內側部件，其具有與該制動襯套外側的外側部件的所述環狀凹部進行配合的圓筒形凸部，且在兩端具有凸緣部；擋塊機構，其安裝在旋轉軸部的內側突出部上，用于限制旋轉軸部旋轉范圍。
文檔編號A61F2/66GK1654030SQ200510003719
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月6日 優先權日2004年2月4日
發明者第十覺 申請人:醫療法人北辰會