CN1654030A - 旋转关节，使用该旋转关节的关节辅助装置及其制作方法 - Google Patents

旋转关节，使用该旋转关节的关节辅助装置及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节，使用该旋转关节的关节辅助装置及其制作方法，其结构包括：外侧部件，其在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部，且在两端具有凸缘部；外装在该旋转轴部上用的单向离合器；外装在该单向离合器上用的金属制衬套；外装在该金属制衬套上用的合成树脂制衬套；外装在该合成树脂制衬套上用的制动衬套；内侧部件，其具有与该制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部进行配合的圆筒形凸部，且在两端具有凸缘部；挡块机构，其安装在旋转轴部的内侧突出部上，用于限制旋转轴部旋转范围。

Description

旋转关节，使用该 旋转关节的关节辅助装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的改良、使用该改良旋转关节的关节辅助装置和该关节辅助装置的制作(组装)方法。本发明特别作为对内反尖脚的矫正用关节辅助装置是有效的。即对在上下方向上邻接的关节保护部件中，使另一个关节保护部件对一个关节保护部件能围绕与它们邻接方向垂直的方向上的轴心旋转的，这样结构的关节辅助装置能有效适用。
背景技术
所说的内反尖脚(内足翻)，是指由脚向内侧弯曲而脚心向内的同时不能控制脚脖子，脚趾的前端(以下叫做脚尖)向下方垂下状态的脚，其在步行时伴随有脚尖挂在地面上而容易绊倒的步行功能障碍。
为了不象上述那样步行时绊倒，一般的是通过把脚尖向上方矫正而使脚尖不向下垂，作为为进行该点的关节辅助装置(下肢装置)，现有有各种提案。如图7(b)所示，把与垂直(铅直)方向平行姿势的腿正交的且与水平方向平行的脚所位于的状态(用实线表示)设定为是通常状态，把从该状态使脚以脚脖子(未图示)为中心抬起来到假想线(双点划线)所示的上方的情况叫做上弯，把从所述通常状态向下方降低的情况叫做下弯。
现有的关节辅助装置，例如对上下方向邻接的上侧关节保护部件而使下方的关节保护部件能自由旋转地连接·构成，把下方的关节保护部件设定成从所述通常状态仅在上弯成规定角度(例如45度)间能自由旋转，是从通常状态不能下弯，但能进行上弯的结构。
使用现有的关节辅助装置在水平地面步行时，一侧正常的腿迈出一步，接着将要把安装有关节辅助装置一侧的脚抬起来时，由于安装有关节辅助装置一侧的脚成为了稍微向前方倾斜的状态，[参照图8(b)]，上弯旋转了的下侧关节保护部件，在把脚抬起来的同时由脚的重量而返回到所述通常状态，这与脚尖向下垂的情况相比能减少绊倒。
但在下坡路上步行时，需要把脚侧(下侧)的关节保护部件对腿侧(上侧)的关节保护部件进行下弯旋转，但所述结构不能进行下弯，其成为前倾姿势的不稳定步行，有接近于自然状态的步行困难的不好情况。而且在上坡路上步行时，尽管通过脚着地而能把承载支承脚的下侧关节保护部件进行上弯，但在把上弯状态的脚抬起来时，由脚的重量而使下侧的关节保护部件返回到水平姿势，就有脚尖接触到倾斜地面而绊倒的情况。若变更成具有在下坡路能进行下弯旋转角度的结构时，在下坡路上是能进行步行了，但从下坡路变换成水平地面和上坡路时，其结构就不能进行步行了，所以其非常难于处理。
鉴于上述状况，作为不限制上弯和下弯而能进行接近于自然状态步行的辅助装置被知晓(例如参照专利文献1)，在对于上下方向邻接的多个人体保护部件中的一侧的人体保护部件使另一侧的人体保护部件能自由旋转地构成的人体辅助装置中，设置有旋转负载设定装置，其用于把所述能自由旋转地构成的人体保护部件中对一个旋转方向的旋转负载设定成比对另一个旋转方向的旋转负载大。
专利文献1：国际公开第02/39934号小册子
但所述专利文献1公开的辅助装置的旋转部，其剖面结构如图19所示。即在小腿后面板80下侧的左右两侧形成有开口80K，从内侧把一端具备凸缘86A的金属制(若是合成树脂等具有刚性的话，则也可以是任何材料)内侧圆筒部件86***该开口80K内，把该凸缘86A与小腿后面板80用多个小螺钉B80固定。在足底板82的上端形成有开口82K，从内侧把具备凸缘87A和环状圆形凹部87B的外形是圆形的金属制(若是合成树脂等具有刚性的话，则也可以是任何材料)外侧部件87***该开口82K内，把该凸缘87A与足底板82用多个小螺钉B82固定。把作为旋转负载设定装置的环状单向轴承88外装于在外侧部件87的中心部形成的圆形旋转轴部87C上，在由于外装了该单向轴承88而失去了一部分空间的所述凹部87B的剩余空间内，配合所述内侧圆筒部件86。把与所述旋转轴部87C的轴心方向一端部处形成的突出部87D配合的挡块89，用一个小螺钉B83固定在该突出部87D上。
这样，图19所示的现有辅助装置的旋转部，在组装旋转部的中途，必须把小腿后面板80用小螺钉B80固定在内侧圆筒部件86两端的凸缘86A上，有旋转关节(根据图19的结构是除了小腿后面板80和足底板82的结构)的扭矩检查难于进行的技术问题。
图19的旋转负载设定装置，其结构包括：外侧部件87，其内部具有圆形的凹部；内侧圆筒部件86，其具有与外侧部件配合的圆形凸部；圆形单向轴承88，其***在被两个部件的凹凸部所夹的部分处；挡块89，其配合在该单向轴承和设置在内侧圆筒部件的圆盘部上；螺钉B53，其贯通设置在挡块的螺纹孔和设置在外侧部件的螺纹孔。单向轴承88能向一个方向旋转，而向另一个方向(相反方向)即使被加了力也完全不旋转，所述旋转负载设定装置的结构不明确，有关人员能容易地实施的记载还没有。
作为要解决的技术问题就是，在组装旋转部关节中需要组装小腿后面板，不能把旋转部关节作为单体预先组装·完成。
发明内容
本发明最主要的特点就是，能在旋转关节组装完成后再组装关节辅助装置的小腿后面板和足底板，对旋转关节单体能容易进行扭矩检查，进而能谋求负载的稳定。
本发明的具有旋转负载设定装置的关节辅助装置关节，其中，具有旋转负载设定装置的旋转关节的结构包括：外侧部件(外壳)，其在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部(槽部)，且在两端具有凸缘部；外装在该旋转轴部上用的单向离合器；外装在该单向离合器上用的金属制衬套；外装在该金属制衬套上用的合成树脂制衬套；外装在该合成树脂制衬套上用的制动衬套；内侧部件(内壳)，其具有与该制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部进行配合的圆筒形凸部，且在两端具有凸缘部；挡块机构，其安装在旋转轴部的内侧突出部上，且用于限制旋转轴部旋转范围，把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧(与脚接触的一侧)安装在内侧部件的凸缘部上，把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧(外侧)安装在外侧部件的凸缘部上。
该旋转关节中，挡块机构的挡块具有突出部，该突出部与设置在内侧部件圆盘部上的长槽部配合地构成。制动衬套是硅树脂制。
本发明的关节辅助装置，是对在关节的上下方向邻接的一侧关节保护部件通过旋转关节而把另一侧关节保护部件自由旋转地连接·构成的关节辅助装置，设置了具有旋转负载设定装置的旋转关节，该旋转负载设定装置用于在自由旋转构成的关节保护部件中把对一侧旋转方向的旋转负载设定成比对另一侧旋转方向的旋转负载大，具有该旋转负载设定装置的旋转关节，其包括：外侧部件，其在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部，且在两端具有凸缘部；外装在该旋转轴部上用的单向离合器；外装在该单向离合器上用的金属制衬套；外装在该金属制衬套上用的合成树脂制衬套；外装在该合成树脂制衬套上用的制动衬套；内侧部件，其具有与该制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部进行配合的圆筒形凸部，且在两端具有凸缘部；挡块机构，其安装在旋转轴部的内侧突出部上，且用于限制旋转轴部旋转范围，把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧安装在内侧部件的凸缘部上，把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧安装在外侧部件的凸缘部上。
该关节辅助装置中，挡块机构的挡块具有突出部，该突出部与设置在内侧部件圆盘部上的长槽部配合地构成。制动衬套是硅树脂制。
这些关节辅助装置中，关节保护部件由把脚心的一部分或全部承载支承的足底板构成，关节上部件由把腿的一部分或全部保护起来的腿保护板构成，把这些部件邻接的侧端部之间通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接，就构成下肢装置。
在使用具备腿保护板和足底板的关节辅助装置进行步行时，把旋转负载的大小设定成：通过在足底板着地时所加的负载使足底板旋转成该足底板的底面与地面平行，在把足底板抬起来时，维持把该足底板和腿保护板将要抬起来前的状态。
腿保护板由保护腿肚子的小腿后面板构成，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构成打开型。
把小腿后面板的旋转部中心设定在与人体生理学的脚关节轴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开口和下部开口。在小腿后面板的左右前端之间，设置把小腿绑紧·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间，设置把脚背绑紧·固定在足底板上用的固定部件。
旋转负载设定装置包括：能自由旋转构成的设置在旋转轴部上的单向离合器，和把该单向离合器覆盖的金属制衬套，和把该金属制衬套覆盖的合成树脂制衬套，和把该合成树脂制衬套覆盖的制动衬套。
而且其具备：足底板，其负载支承脚心的一部分或全部；腿保护板，其保护腿的一部分或全部；旋转负载设定装置，其设置在腿保护板的旋转轴部，用于在步行时，通过在足底板着地时所加的负载使足底板的底面旋转成与地面平行，在把足底板抬起来时，维持把足底板和腿保护板将要抬起来前的状态。
作为关节辅助装置，也可以具备把大腿部的一部分或全部覆盖的大腿保护部，和把小腿部的一部分或全部覆盖的小腿保护部，把这些部件相互邻接的一侧通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接而构成腿部装置。
作为关节辅助装置，也可以具备把大臂的一部分或全部覆盖的大臂保护部，和把小臂的一部分或全部覆盖的小臂保护部，把这些部件相互邻接的一侧通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接而构成臂部装置。在所述下肢装置中也有把足底部与鞋的底部设置成一体结构的情况。
本发明关节辅助装置的制作(组装)方法是，把金属制衬套覆盖·插装在单向离合器上，把合成树脂制衬套覆盖·插装在该金属制衬套上，把制动衬套覆盖·插装在该合成树脂制衬套上，把这些预先制作好，把具有所述这三个衬套的单向离合器覆盖·插装在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部的同时在两端具有凸缘部的外侧部件的旋转轴部上，然后把两端具有凸缘部的内侧部件的圆筒形凸部配合在制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部内，接着，把限制旋转轴部旋转范围用的挡块用螺钉或螺栓固定在旋转轴部的内侧突出部上，然后，把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧安装在内侧部件的凸缘部上，同时把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧安装在外侧部件的凸缘部上。
本发明由于能把旋转关节单体预先组装·完成，所以能对旋转关节单体容易进行扭矩检查等的检查，能谋求负载稳定，而且能改良组装方法，提高操作效率。而且作为旋转关节单体这独立的制品，能进行特殊定货品的制造。
根据本发明，能提供这样的关节辅助装置，通过把向下弯的旋转负载设定成大于向上弯的旋转负载，能利用关节辅助装置在着地的脚抬起来时保持其将抬起来前的脚的角度状态，所以不仅在把脚抬起来的同时不会脚尖向下而把脚尖挂在地面上，而且向上弯轻快且能顺利旋转。由于通过脚着地而使体重的一部分所加的负载变换成了使关节保护部件旋转的旋转力，所以即使把旋转负载设定大，也能使关节保护部件顺利旋转，能进行现有不可能的下弯。因此水平地面就不用说了，除了(上坡路和下坡路)倾斜地面之外，从水平地面到倾斜地面的步行或从倾斜地面到水平地面的步行等，即使在任何场所(变化的路面情况)也能顺利进行下弯和上弯，并且能以接近于自然的状态进行步行。
根据本发明，把旋转负载的大小设定成：利用足底板着地时所加的负载使足底板旋转成其底面与地面平行，在把足底板抬起来时，把足底板和所述腿保护板维持将要抬起来前的状态，通过这样在把脚抬起来时，不仅能回避脚尖接触在倾斜地面上而绊倒，而且在足底板着地时，能利用着地时所加的负载(体重的一部分)使足底板顺利旋转，能构成更加容易使用的关节辅助装置。
根据本发明，通过把在强度上没有问题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构成打开型，不仅能减轻重量，而且能容易穿鞋。还能调节足底板和小腿后面板弹性，能构成对应于患者的关节辅助装置。
根据本发明，通过把小腿后面板的旋转中心设定在与人体生理学的脚关节轴上下高度位置大致相同的高度上，能把人体脚关节轴与小腿后面板的旋转中心与足底板的旋转中心制成大致是同一个，所以人体脚关节轴容易活动，能构成更加容易使用的关节辅助装置。
根据本发明，通过在小腿后面板的上下中间部形成开口，能进一步谋求重量轻的同时能谋求提高弹性，能构成对任何患者都合适的关节辅助装置。
根据本发明，通过在小腿后面板的左右前端之间或足底板的左右上端之间，设置把人体固定在该小腿后面板或足底板上用的固定部件，能回避关节辅助装置在步行中脱落，有能良好进行步行的优点。
根据本发明，通过把旋转负载设定装置由设置在关节保护部件的旋转轴部上的自由旋转构成的单向离合器和衬套等构成，能使向一侧(例如上弯)的旋转负载尽可能地没有，能把向另一侧(例如下弯)的旋转负载设定成由足底板承载的脚的重量不能使足底板旋转程度的大小，能进行更加自然(顺利)的步行。
根据本发明，由于能使向一侧(例如上弯)的旋转负载尽可能地没有，能把向另一侧(例如下弯)的旋转负载设定成由足底板承载的脚的重量不能使足底板旋转程度的大小，所以能提供下弯和上弯没有限制的，能进行更加接近于自然状态步行的关节辅助装置。
也可以是把本发明预先设置在鞋内部的结构。由于预先把承载部等收容在了鞋内部，所以能提供在运动时等也能承受使用的关节辅助装置。
根据本发明，还能构成把大臂部和小臂部的保护板通过所述旋转负载设定装置连接的辅助装置，通过在该结构中把一侧的旋转负载设定成比另一侧的旋转负载大，能提供符合使用者状态的肘部用辅助装置。
根据本发明，还能构成把大腿部和小腿部的保护板通过所述旋转负载设定装置连接的辅助装置，通过在该结构中把一侧的旋转负载设定成比另一侧的旋转负载大，能提供在上下台阶等时恰当补偿膝部弯曲，能防止绊倒等的膝部用辅助装置。
附图说明
图1是本发明第一实施例具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节周围的剖面图；
图2表示单向离合器动作机构的剖面说明图，图2(a)表示离合器啮合时，图2(b)表示离合器空转时；
图3是使用了本发明第一实施例旋转关节的关节辅助装置的正面图；
图4是图3所示关节辅助装置的背面图；
图5是把图3、图4所示关节安装在下肢上情况的侧面图；
图6是表示挡块动作的说明图，图6(a)是表示挡块与内侧部件关系的正面图，图6(b)是表示使用了图6(a)挡块时旋转范围的说明图；
图7是表示比图6的挡块宽度宽的挡块动作的说明图，图7(a)是表示挡块与内侧部件关系的正面图，图7(b)是表示使用了图7(a)挡块时旋转范围的说明图；
图8表示使用本发明第一实施例的关节辅助装置在平坦路上步行时的状态，图8(a)是表示两脚对齐状态的图，图8(b)是表示左脚迈出一步状态的图，图8(c)是表示右脚迈出将要着地前状态的图，图8(d)是表示迈出去的右脚着地后状态的图；
图9表示使用本发明第一实施例的关节辅助装置在上坡路上步行时的状态，图9(a)是表示两脚对齐状态的图，图9(b)是表示左脚迈出一步状态的图，图9(c)是表示右脚迈出将要着地前状态的图，图9(d)是表示迈出去的右脚着地后状态的图；
图10表示使用本发明第一实施例的关节辅助装置在下坡路上步行时的状态，图10(a)是表示两脚对齐状态的图，图10(b)是表示左脚迈出一步状态的图，图10(c)是表示右脚迈出将要着地前状态的图，图10(d)是表示迈出去的右脚着地后状态的图；
图11是本发明第一实施例变形例的关节辅助装置的侧面图；
图12是本发明第一实施例变形例的关节辅助装置的背面图；
图13是表示把本发明第二实施例的关节辅助装置安装在臂部上状态的立体图；
图14表示本发明第二实施例的关节辅助装置，图14(a)是其正面图，图14(b)是其侧面图；
图15是表示把本发明第三实施例的关节辅助装置安装在腿部上状态的侧面图；
图16是图15所示关节辅助装置的正面图；
图17是图15所示关节辅助装置的背面图；
图18是表示图15所示关节辅助装置的负载设定的图；
图19是现有的具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节周围的剖面图。
具体实施方式
通过把在旋转关节的组装中将组装一侧关节保护部件的现有方式，改良成在旋转关节组装完成后再组装关节保护部件，来实现容易进行旋转关节的扭矩检查等的目的。
下面说明本发明的实施例，但本发明不受下列实施例的任何限制，可以适当变更进行实施。
图1表示的是本发明第一实施例具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节周围的剖面。
旋转关节，其结构包括：外侧部件(外壳)7，其在内侧具有旋转轴部7C和该旋转轴部周围的环状凹部(槽部)7B，且在两端具有凸缘部7A；外装在该旋转轴部7C上用的单向离合器50；外装在该单向离合器50上用的金属制衬套52；外装在该金属制衬套52上用的合成树脂制衬套54；外装在该合成树脂制衬套54上用的制动衬套56；内侧部件(内壳)6，其具有与该制动衬套56外侧的外侧部件的所述环状凹部7B进行配合的圆筒形凸部58，且在两端具有凸缘部6A；挡块机构，其安装在旋转轴部7C的内侧突出部7D上，且具有用于限制旋转轴部旋转范围的挡块9等。其是由具有以上等的所构成。其通过组合这些结构要素来组装旋转关节。B3是螺钉或螺栓，72、74是调整垫。
从内侧部件的表面侧(图1中的右侧)把关节辅助装置的一侧关节保护部件，即小腿后面板1安装在组装好了的旋转关节的内侧部件6的凸缘部6A上，从外侧部件的表面侧(图1中的左侧)把关节辅助装置另一侧的关节保护部件，即足底板2安装在外侧部件7的凸缘部7A上。B1、B2是螺钉或螺栓。
挡块机构的挡块9具有突出部9B，该突出部与设置在内侧部件圆盘部上的长槽部6B配合地构成。
作为金属制衬套52例如使用不锈钢制的，作为合成树脂制衬套54例如使用尼龙制的，作为制动衬套56使用硅树脂制的。而且通过改变硅树脂的硬度，能调节旋转负载的大小。
图2表示单向离合器50动作机构的剖面说明图，图2(a)表示离合器啮合时，图2(b)表示离合器空转时。如图2(a)所示，当外圈60对轴62向顺时针方向旋转时，由弹簧64的弹簧作用，使滚子66进入外圈凸轮68面的啮合位置，通过外圈凸轮68面与轴62的楔子作用来驱动轴62。
另一方面，如图2(b)所示，当外圈60对轴62向逆时针方向旋转时，则轴62对外圈60相对地向顺时针方向旋转，滚子66从外圈凸轮68面离开，外圈60对轴62空转。按所述金属制衬套52、合成树脂制衬套54、制动衬套56的顺序把它们覆盖·插装在外圈60上，即使在如图2(a)所示离合器啮合时，制动衬套56与内侧部件6的圆筒形凸部58也能滑动地构成。
图3～图5表示使用了图1所示本发明第一实施例涉及的旋转关节的关节辅助装置。该关节辅助装置把小腿后面板(腿保护板)1和足底板2这两个关节保护部件作为主要结构部件，其中小腿后面板1把保护小腿后面腿肚子的部分弯曲形成俯视大致是圆弧状，且具备在上端把小腿一部分覆盖用的向前方延伸的左右一对突出部1A、1A，而足底板2俯视大致是U字状，其包括具备承载支承脚(比脚脖子靠下的部分)用的水平面的承载部2A和从该承载部2A的左右两侧立起来的竖立部2B、2B，把这些在上下方向上相邻的小腿后面板1和足底板2在水平轴心周围连接，能自由旋转。用图3～图5所示的两根皮带3、4把膝下部分的下肢固定在关节辅助装置上。所述固定部件皮带3、4都是由能任意调节绑紧位置的表面固定装置(面フアスナ一)构成，但也可以是由橡胶制的皮带和纽扣等构成，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况下不要它们。把所述一个皮带3的一端固定在所述小腿后面板1横向一侧的前端，把通过该皮带3前端用的环状配件5(参照图5)固定在该小腿后面板1的横向另一侧的前端。把所述另一个皮带4的一端固定在所述足底板2的横一侧上端，把通过该另一个皮带4前端用的孔2D形成在该足底板2的另一侧上端。
把所述小腿后面板1和足底板2由具有弹性的聚乙烯等各种合成树脂和在这些各种合成树脂中混入一部分合成橡胶和金属等其他材料而构成，这样，能谋求重量轻，而且没有由长时间使用疲劳而引起的变形和变质等，而且能良好吸收在步行中从身体传来的扭转负载，同时有不作用负载时能复原成原来形状的优点，其也可以由合成树脂以外的材料构成。
如图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构成开放型，这样能谋求整个辅助装置重量轻，同时能使穿鞋容易，还能进一步进行小腿后面板1和足底板2的弹性调节。图3～图5中省略了鞋。图3～图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开口部，是能更加谋求整个关节辅助装置重量轻的结构。所述小腿后面板1的下端左右两侧与足底板2的上端左右两侧用所述图1所示的旋转关节支承，能自由旋转。
通过设置具有具备图1～图3所示单向离合器50的旋转负载设定装置的旋转关节，能使对一个旋转方向，即对使所述足底板2上弯的上弯方向的旋转负载成为0或接近于0的状态，而且对另一个旋转方向，即对使所述足底板2下弯的下弯方向的旋转负载，把它设定成当把足底板2抬起来时能维持把足底板2和小腿后面板1将要抬起来前状态这样程度的大小。这样就能顺利进行步行。如果当把足底板2抬起来时只要能维持把足底板2和小腿后面板1将要抬起来前状态，且在足底板2着地时由脚所加的负载能使足底板2其底面与接地面(地面)成为平行或者成为沿该姿势地旋转，则旋转负载也可以设定成任意大小。
如图5所示，把所述小腿后面板1的旋转中心X设定成与人体生理学的脚关节轴(也叫做距腿关节轴)上下高度位置H在同一高度上，并且是与图5所示的垂直线相交的位置，即设定在前后方向大致中央的位置上。这样把小腿后面板1的旋转中心X设定成如图那样是最合适的，但也可以设定在稍微有些偏离的位置上。
如图6(a)所示，所述挡块9包括：圆盘部9A，其用于随着所述内侧部件6的旋转而在该内侧部件6的圆形槽70内进行滑动导向；突出部9B，其是在该圆盘部9A的外周边缘一部分上向径向突出的大致倒梯形。在所述内侧部件6的凸缘部6A的圆筒部件侧端部边缘(径向内侧端部边缘)的外周方向上形成有长槽部6B，成为所述突出部9B进入到该长槽部6B内的状态。因此，从脚关节0度的状态，即如图6(b)所示，从脚B与腿A是大致90度状态(实线所示)开始的足底板2，能下弯20度[图6(a)、图6(b)所示的C1角度范围]，上弯45度[图6(a)、图6(b)所示的D1角度范围]地进行旋转。在所述长槽部6B的两端形成有向径向外侧切成圆弧状的缺口6b、6c，即使不能把长槽部6B高精度地分别形成到两端，也能在两端部顺利地进行旋转。
图7(a)表示所述挡块9的突出部9B的外周方向尺寸(宽度尺寸)，比图6(a)所示的所述挡块9大(宽)，如所述那样从脚关节0度状态开始的足底板2，仅能上弯45度[图7(a)、图7(b)所示的D3角度范围]地进行旋转。长槽部6B的长度、突出部9B的宽度可以这样地进行适当的变更。
人体脚关节的可动区域中，下弯、上弯(根据情况是不到35度)都是不到45度，通过上述那样把旋转角度设定成45度，就成为与对人体没有角度限制的自由状态相同的状态。而且所述旋转角度限制并不限定于是上述设定的角度。所述旋转角度限制根据内反尖脚症状的情况(程度)等进行变更，所以有时是需要的，但把所述挡块9省略而以完全自由的状态进行实施，也没有任何问题。
对把所述结构的关节辅助装置安装在患部步行的情况进行说明。首先是在地面是水平的平坦路上步行的情况，从如图8(a)所示健康侧的左脚与安装了辅助装置的右脚从侧面看对齐了的状态开始，当健康侧的左脚迈出一步时，则如图8(b)所示，辅助装置侧右脚的腿A从垂直变成倾斜15度[图8(b)的E1角度]的姿势。这时，由于向上弯的旋转负载是0或接近于0的状态，所以小腿后面板1能顺利地成为腿A角度地进行旋转。接着，为了把辅助装置侧的右脚迈出一步而从地面抬起来时，则如图8(c)所示，能保持将要抬起来前状态的姿势(所述右脚的腿A从垂直姿势变成向前方倾斜15度的姿势)不动地移动右脚，右脚的脚尖不会在前方下降而使脚尖挂在地面上。然后，从所述地面把右脚的脚跟着地在地面上时，由其着地时从脚所加的负载而使足底板2下弯15度[图8(d)的E2角度]地旋转，变更成把足底板2使其底面与地面平行的姿势。
接着说明在上坡路(向上的倾斜路面)上步行的情况，从如图9(a)所示健康侧的左脚与安装了辅助装置的右脚从侧面看对齐了的状态，详细说就是对哪个脚都是腿从垂直姿势向前方倾斜了15度[图9(a)的F1角度]的倾斜姿势开始，当健康侧的左脚迈出一步时，则如图9(b)所示，辅助装置侧右脚的腿A从所述前倾姿势又倾斜15度而变成倾斜了30度[图9(b)的F2角度]的前倾姿势。这时，由于向上弯的旋转负载是0或接近于0的状态，所以小腿后面板1能顺利地与腿A的角度一致地进行旋转。接着，为了把辅助装置侧的右脚迈出一步而从地面抬起来时，则如图9(c)所示，能保持将要抬起来前状态的姿势(所述右脚的腿A向前方倾斜30度的姿势)不动地移动右脚，右脚的脚尖不会在前方下降而使脚尖挂在地面上。然后，从所述地面把右脚的脚跟着地在地面上时，由其着地时从脚所加的负载而使足底板2下弯30度[图9(d)的F3角度]地旋转，变更成把足底板2使其底面与地面平行的姿势。
最后说明在下坡路上步行的情况，从如图10(a)所示健康侧的左脚与安装了辅助装置的右脚从侧面看对齐了的状态，详细说就是对哪个脚都是腿从垂直姿势向后方倾斜了15度[图10(a)的G1角度]的倾斜姿势开始，当健康侧的左脚迈出一步时，则如图10(b)所示，辅助装置侧右脚的腿A从所述后倾姿势向前方倾斜，成为与地面垂直的姿势。这时，由于向上弯的旋转负载是0或接近于0的状态，所以小腿后面板1能顺利地与腿A的角度一致地进行旋转。接着，为了把辅助装置侧的右脚迈出一步而从地面抬起来时，则如图10(c)所示，能保持将要抬起来前状态的姿势(所述右脚的腿A与地面垂直的姿势)不动地移动左脚，右脚的脚尖不会在前方下降而使脚尖挂在地面上。然后，从所述地面把右脚的脚跟着地在地面上时，由其着地时从脚所加的负载而使足底板2下弯30度[图10(d)的G2角度]地旋转，变更成把足底板2使其底面与地面平行的姿势。
图11是所述第一实施例变形例涉及的关节辅助装置的侧面图，图12是其背面图。该变形例是在所述第一实施例中把外侧部件7的下面部分与鞋15设置成一体的结构。
该变形例中，图3～图5所示的所述固定部件皮带4，由于由鞋15的前脸部17和鞋舌部16把脚固定了，所以其被省略。也可以在前脸部17上设置纽扣和自由伸缩的橡胶等来固定脚背部分。竖立部2B预先沿鞋内部的内侧部18设置。同样地，承载部2A与鞋内部的内底部12或鞋底部11成为一体。这时，也可以把承载部通过螺钉等进行固定。
其他部分由于与所述第一实施例实质上是同样的，所以重复的叙述就省略了。在该变形例中与鞋形成一体的部分，大体是腿肚子以下的部分，但根据鞋的种类和用途也可以把突出部1A和小腿后面板1的形状进行适当的调整。也可以为了旋转负载设定装置调整用而在鞋内部设置调整用开口部。
安装了所述第一实施例后在穿鞋等时，由与跟骨部2C和承载部2A的厚度相应地使鞋内部变窄小的问题，再加上鞋和辅助装置是分开体，所以进行运动时并不方便。该变形例预先把突出部和承载部收容在了鞋内部，所以在进行运动等时还能把不舒服感觉减轻。由于把外侧部件7收容在了鞋内部，所以有保护了连接部分的优点。
图13、图14(a)、图14(b)表示本发明涉及的第二实施例的关节辅助装置。
关节辅助装置20弯曲形成圆弧状，其包括：板21，其具有保护大臂部后部用的左右一对突出部21A、21A；小臂部用板22，其具有相同的保护小臂部后部用的左右一对突出部22A、22A。这些大臂部和小臂部的板21、22，大致从肘窝到肘相互连接，能围绕水平轴心自由旋转。这时，所述外侧部件7和内侧部件6，通过大臂部的板21用连接部件25A和小臂部的板22用连接部件25B进行连接。该两个连接部件25A、25B分别用螺钉29等固定在板21、22上。
通过该辅助装置20具备的四根皮带23A～23D，能把大臂和小臂固定在该辅助装置20上。固定部件，即皮带23A～23D与所述第一实施例中说明的固定用皮带3、4是同样的，都能把绑紧位置任意调整。该固定部件是只要能把辅助装置20固定便可，根数也可以不是四根，其结构也可以是由纽扣等构成。虽然未图示，但也可以是使用所述配件5等进行调整。
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关部分处分别设置了开口部27、28，这样能谋求重量轻。其他部分由于与所述第一实施例实质上是同样的，所以重复的叙述就省略了。
根据该实施例涉及的辅助装置20，其与仅固定臂部的石膏绷扎等不同，其是通过调整适当的负载设定而能符合使用者状态的辅助装置。
图15～图18是表示本发明第三实施例涉及的关节辅助装置的图。
图15是该实施例涉及的辅助装置30的侧面图。辅助装置30弯曲形成圆弧状，其包括：大腿部用板31，其具有保护大腿部后部用的左右一对突出部31A、31A；小腿部用板32，其具有相同的保护小臂部后部用的左右一对突出部32A、32A。这些小腿部和大腿部的板31、32，大致从膝窝到膝在水平轴心处连接，能自由旋转。这时，所述外侧部件7和内侧部件6，通过大腿部用板31用连接部件37A和小腿部用板32用连接部件37B进行连接。该两个连接部件37A、37B分别用螺钉29等固定在板31、32上。通过该辅助装置30具备的五根皮带33A～33E，能把小腿部和大腿部固定在该辅助装置30上。虽然未图示，但也可以使用所述配件5等进行调整。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围的有关部分处分别设置了开口部35、36，这样能谋求重量轻。
例如如图18所示，该辅助装置30把膝部向一侧旋转方向R1弯曲时的旋转负载设定成大致是0，相反，把向旋转方向R2的方向弯曲时的旋转负载设定成比向R1方向的负载大。根据该设定，例如在上台阶时，把健康侧的脚作为支撑，把相反一侧安装有辅助装置30的脚抬起来时，由于R1方向的负载大致是0，所以随着大腿部的弯曲能使膝部自然地弯曲到足够上台阶的位置。接着，以健康侧的脚作为支点，通过移动体重而使安装了辅助装置30的一侧的脚能附着在台阶的下一个台上，这是由于把旋转方向R2的负载设定得大，所以能在所述位置保持膝部角度的缘故。移动体重后，当安装有该辅助装置30的一侧的脚站在台阶的台阶面上时，通过该腿部所加负载的一部分而使辅助装置30旋转。
通过使用所述实施例3涉及的辅助装置30，成为不仅在通常的步行时，而且在上下台阶等进行比平地的步行大的负载作用在一侧膝上的运动时，也能在支持步行的同时吸收冲击的辅助装置。
也可以是把所述实施例1安装在脚脖子上的同时，把该实施例3使用在膝部的结构。其他部分由于与所述第一实施例实质上是同样的，所以重复的叙述就省略了。
本发明涉及的关节辅助装置除了所述实施例外，也能适用于手腕和肩部等的关节结合部，辅助装置的形状和具体结构可以适当地进行自由变更。
下面根据图1～图5所示的实施例来说明本发明关节辅助装置的制作方法(组装方法)。把金属制衬套52覆盖·插装在单向离合器50上，把合成树脂制衬套54覆盖·插装在该金属制衬套52上，把制动衬套56覆盖·插装在该合成树脂制衬套54上，把这些预先制作好。把具有所述这三个衬套52、54、56的单向离合器50覆盖·插装在内侧具有旋转轴部7C和该旋转轴部周围的环状凹部7B的同时在两端具有凸缘部7A的外侧部件7的旋转轴部7C上，然后把两端具有凸缘部6A的内侧部件6的圆筒形凸部58配合在制动衬套56外侧的外侧部件的所述环状凹部7B内。接着，把限制旋转轴部旋转范围用的挡块9用螺钉或螺栓固定在旋转轴部7C的内侧突出部7D上。
这样在把具有旋转负载设定装置的旋转关节进行组装之后，把关节辅助装置一侧的关节保护部件，即小腿后面板1从内侧部件的表面侧(图1中的右侧)安装在内侧部件6的凸缘部6A上，同时把关节辅助装置另一侧的关节保护部件，即足底板2从外侧部件的表面侧(图1中的左侧)安装在外侧部件7的凸缘部7A上。1K是嵌入小腿后面板1下端开口用的槽，2K是嵌入足底板2上端开口用的槽。

Claims (18)

1、一种具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节，其特征在于，具有旋转负载设定装置的旋转关节的结构包括：外侧部件，其在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部，且在两端具有凸缘部；外装在该旋转轴部上用的单向离合器；外装在该单向离合器上用的金属制衬套；外装在该金属制衬套上用的合成树脂制衬套；外装在该合成树脂制衬套上用的制动衬套；内侧部件，其具有与该制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部进行配合的圆筒形凸部，且在两端具有凸缘部；挡块机构，其安装在旋转轴部的内侧突出部上，且用于限制旋转轴部旋转范围，
把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧安装在内侧部件的凸缘部上，把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧安装在外侧部件的凸缘部上。
2、如权利要求1所述的具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节，其中，挡块机构的挡块具有突出部，该突出部与设置在内侧部件圆盘部上的长槽部配合。
3、如权利要求1或2所述的具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节，其中，制动衬套是硅树脂制。
4、一种使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其特征在于，是对在关节的上下方向邻接的一侧关节保护部件通过旋转关节而把另一侧关节保护部件自由旋转地连接·构成的关节辅助装置，设置了具有旋转负载设定装置的旋转关节，该旋转负载设定装置用于在自由旋转构成的关节保护部件中把对一侧旋转方向的旋转负载设定成比对另一侧旋转方向的旋转负载大，
具有该旋转负载设定装置的旋转关节包括：外侧部件，其在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部，且在两端具有凸缘部；外装在该旋转轴部上用的单向离合器；外装在该单向离合器上用的金属制衬套；外装在该金属制衬套上用的合成树脂制衬套；外装在该合成树脂制衬套上用的制动衬套；内侧部件，其具有与该制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部进行配合的圆筒形凸部，且在两端具有凸缘部；挡块机构，其安装在旋转轴部的内侧突出部上，且用于限制旋转轴部旋转范围，
把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧安装在内侧部件的凸缘部上，把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧安装在外侧部件的凸缘部上。
5、如权利要求4所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，挡块机构的挡块具有突出部，该突出部与设置在内侧部件圆盘部上的长槽部配合。
6、如权利要求4或5所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，制动衬套是硅树脂制。
7、如权利要求4、5或6所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，关节保护部件由把脚心的一部分或全部承载支承的足底板和把腿的一部分或全部保护起来的腿保护板构成，把这些部件邻接的侧端部之间通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接，就构成下肢装置。
8、如权利要求4～7任一项所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，在使用具备腿保护板和足底板的关节辅助装置进行步行时，把旋转负载的大小设定成：通过在足底板着地时所加的负载使足底板旋转成该足底板的底面与地面平行，在把足底板抬起来时，维持把该足底板和腿保护板将要抬起来前的状态。
9、如权利要求4～8任一项所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，腿保护板由保护腿肚子的小腿后面板构成，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构成打开型。
10、如权利要求9所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，把小腿后面板的旋转部中心设定在与人体生理学的脚关节轴上下高度位置大致相同的高度上。
11、如权利要求9或10所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，在小腿后面板上形成上部开口和下部开口。
12、如权利要求9、10或11所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，在小腿后面板的左右前端之间，设置把小腿绑紧·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间，设置把脚背绑紧·固定在足底板上用的固定部件。
13、如权利要求4～12任一项所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，旋转负载设定装置包括：设置在自由旋转地构成的旋转轴部上的单向离合器，和把该单向离合器覆盖的金属制衬套，和把该金属制衬套覆盖的合成树脂制衬套，和把该合成树脂制衬套覆盖的制动衬套。
14、如权利要求4、5或6所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，具备：足底板，其负载支承脚心的一部分或全部；腿保护板，其保护腿的一部分或全部；旋转负载设定装置，其设置在腿保护板的旋转轴部，用于在步行时，通过在足底板着地时所加的负载使足底板的底面旋转成与地面平行的状态，在把足底板抬起来时，维持把足底板和腿保护板将要抬起来前的状态。
15、如权利要求4、5或6所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，具备：把大腿部的一部分或全部覆盖的大腿保护部，和把小腿部的一部分或全部覆盖的小腿保护部，把这些部件相互邻接的一侧通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接而构成腿部装置。
16、如权利要求4、5或6所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，具备：把大臂的一部分或全部覆盖的大臂保护部，和把小臂的一部分或全部覆盖的小臂保护部，把这些部件相互邻接的一侧通过具有旋转负载设定装置的旋转关节进行连接而构成臂部装置。
17、如权利要求7所述的使用了具有旋转负载设定装置的关节辅助装置旋转关节的关节辅助装置，其中，把足底部与鞋的底部设置成了一体。
18、一种具有旋转负载设定装置的关节辅助装置的制作方法，其特征在于，把金属制衬套覆盖·插装在单向离合器上，把合成树脂制衬套覆盖·插装在该金属制衬套上，把制动衬套覆盖·插装在该合成树脂制衬套上，把这些预先制作好，把具有所述这三个衬套的单向离合器覆盖·插装在内侧具有旋转轴部和该旋转轴部周围的环状凹部的同时在两端具有凸缘部的外侧部件的旋转轴部上，然后把两端具有凸缘部的内侧部件的圆筒形凸部配合在制动衬套外侧的外侧部件的所述环状凹部内，接着，把限制旋转轴部旋转范围用的挡块用螺钉或螺栓固定在旋转轴部的内侧突出部上，然后，把关节辅助装置一侧的关节保护部件从内侧部件的表面侧安装在内侧部件的凸缘部上，同时把关节辅助装置另一侧的关节保护部件从外侧部件的表面侧安装在外侧部件的凸缘部上。
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