JP4421304B2 - 歩行用膝関節 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は"ＡＭＢＵＬＡＴＩＮＧ ＫＮＥＥ ＪＯＩＮＴ ＷＩＴＨ ＲＡＮＧＥ Ｏ
Ｆ ＭＯＴＩＯＮ（ＲＯＭ）ＤＩＳＣ ＡＮＤ ＯＶＥＲＲＩＤＥ ＦＥＡＴＵＲＥ"と
題する２００２年４月２５日に出願済みの米国仮出願番号第６０／３７７，１１９号と、
"ＡＭＢＵＬＡＴＩＮＧ ＫＮＥＥ ＪＯＩＮＴ"と題する２００２年１０月９日出願済み
の米国仮出願番号第６０／４１７，２６８号と、"ＡＭＢＵＬＡＴＩＮＧ ＫＮＥＥ Ｊ
ＯＩＮＴ"と題する２００２年１１月２０日出願済みの米国仮出願番号第６０／４２７，
７７７号と、"ＡＭＢＵＬＡＴＩＮＧ ＫＮＥＥ ＪＯＩＮＴ"と題する２００２年３月１
９日出願の米国仮出願番号第６０／４５５，８０９号に対して優先権を主張する。前記各
関連出願のそれぞれは、それらの全体がこの参考により本明細書に組み込まれる。

本発明は全般にヒンジまたは関節装具に関するものであり、具体的には、歩行時の人の
骨格を動的衝撃吸収性によって支えると同時に、正常若しくはほぼ正常な移動動作を可能
にする能力を有する矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジまたは
関節アセンブリに関するものである。

人の典型的な歩行周期（足取り）においては、まず踵が地面につき、次に中間的な姿勢
の段階として、地についた踵を中心に回転するように足の前部が地面へ下がる。次に、足
取りはつま先が離れる段階に移行し、足の母指球とつま先に乗が地面についたまま脚と身
体が前方に動く動作に連れて踵が持ち上げられる。最後に、スイング・スルー段階におい
て足は地面から完全に持ち上げられ、次の踵の着地に向かって前方に向かって振り出され
る。もう一方の足は全体として協調して同じ動作の周期を行い、前方への歩行を提供する
。

この複雑な動作の間、膝はそれぞれ踵の着地時の比較的まっすぐに伸びた状態から前記
つま先が離れる段階を経て後方に曲がり（若しくは屈曲し）、最後のスイング・スルー段
階間で再び伸びる。前記周期の間、膝が患者の体重を支える度合いは変化する。

人の膝のシステムは、（痛みを伴う場合も伴わない場合も含め）体重を支えて歩行する
患者の能力に影響を与える数々の病状を被る可能性がある。膝矯正装具は主に弱い筋肉及
び／または不安定な関節を支えて膝を安定させるためのものである。前記装具は歩行サイ
クル間の膝関節の可動範囲を支え、導き、制限を与える。しかし、従来の矯正装具では硬
い動作になりやすく、健康で正常な膝の屈曲と伸展に近い動作を提供することができない
。例えば、正常な歩行動作において、膝が屈曲する際ある程度の筋肉の抵抗があり、踵が
着地する際大腿四頭筋によるある程度の衝撃吸収性があり、それによって膝の屈曲が行わ
れ、硬い脚で突っ張った歩行をすると起こる衝撃が脚を伝って腰と背中に及ぶのを防ぐ。

前記の理由により、矯正装具の目的の一つは、地面からの反作用の力を吸収しその力を
前進方向に向けて利用するためにできる限り正常な関節と筋肉の機能に近づけた広範な動
作を付加的に提供しながら、基本的な支持を与えることである。さらに、正常な関節と筋
肉の動きに密接に近似した矯正装具は、長期間の無動状態及び／またはリハビリ期間中一
部の筋肉と動作の使われない状態を学習し、それによって脳が運動性を大幅に抑制する代
償的な筋肉の使用と動作を覚え、やがてそれにより、より重度でより制約的な装具が必要
となり、結果的により顕著なびっこ（足の引きずり）と非効率的な歩行につながるように
なることを予防するのに役立つ可能性がある。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報として次のものがある。
米国特許第５６８１２６７号明細書 米国特許第５４０９４４９号明細書

本発明は、矯正装具、人工補装具、またはリハビリ装具を提供するものであって、弱い
若しくは欠如している筋肉の補助若しくはその代用となり、通常、スイング・スルー伸展
の際の膝の遅れと、踵の着地の際に足の母指球及びつま先を支えとした最終姿勢での膝の
座屈と、椅子に座ったり椅子から立ち上がる際の膝の座屈とを制御し予防する。本発明の
装具は伸展方向に向けて制御される多重位置回転運動を提供し、ラチェットによる段階的
な進捗機能を通して、椅子に座ったり椅子から立ち上がる際の膝の座屈を予防する。さら
に、エラストマー（バネ状）スプリングによって膝屈曲に対する抵抗を与え、衝撃吸収性
減勢機能を可能にし、また、前記エラストマースプリングはスイング段階の際に床に最初
に接触をする（踵が着地する）直前に、膝が曲がった状態からまっすぐな脚の位置（伸展
）の状態になる補助をする。エラストマー材料の性質により、比較的高いスタンスの制御
モーメントをさらに効果的に減勢することが可能になる一方、スイング・リターンのモー
メントと復元率（すなわちヒステリシス）の大きさと速度がはるかに減少し、それによっ
て正常な筋肉の機能を再現する。

本発明は、歩行という行動において人の骨格を支えることが可能な体重支持歩行アセンブリを提供する一方、それが取り付けられた脚が正常且つ自然な歩行の仕方で曲がることを可能にする。本発明は、歩行中、踵が着地する際の衝撃吸収性と、踵の着地において体重を支える準備として膝の屈曲から膝を伸ばすスイングの間の膝から下の部分の前方への動きを加速ないし促進する能力とを提供する。衝撃吸収性減勢機能と促進能力または付勢力とのいずれも調節可能であり、力の度合いと前記力が与えられる回転角とは個々の必要に対して順応できる。本発明は段階的前進機能の安全性を保ちつつ正常且つ自然な歩行動作を組み込み、体重のかかる伸展の間（例えば座位から立位になる間）の膝の支持を確実にする。前記エラストマースプリングは、そのサイズ、形、及び／または性質を変えることにより、あらゆる身体筋肉の荷重たわみ曲線を再生するようにできる。

本発明の原則と概念はヒンジ及び関節アセンブリ全般において使用可能であり、本書に
開示及び説明したように矯正及び／またはリハビリ用の実施形態において使用可能であり
、または本発明を認識した当業者により変更が加えられた人工補装具の実施形態において
使用可能である。さらに、関節及びヒンジ・アセンブリ全般への使用に加えて、本発明は
具体的には踝、肘、肩などの柔軟な靭帯関節を支える装具として使うことができ、さらに
関節と筋肉のこり、関節性拘縮と筋拘縮症筋、または痙縮の緩和のために調節可能な修正
若しくは治療力を提供することを含み、あらゆる筋肉または組織を模倣、補助、及び／ま
たは支えられるようにできている。

本発明の１つの態様において、ヒンジ・アセンブリは第２の部材に可動な方法で接続された第１の部材を含み、伸展位置と屈曲位置間で第２の部材に対して第１の部材の角度変位を許容し、第１及び第２の部材と接続する少なくとも１つのエラストマースプリングであって、伸展位置から屈曲位置、あるいは屈曲位置から伸展位置への角度変位を少なくとも１つの前記エラストマースプリングの圧縮によって減勢し、伸展位置から屈曲位置、あるいは屈曲位置から伸展位置への角度変位を少なくとも１つの前記エラストマースプリングの反発によって補助する。前記エラストマースプリングは、に対する所定の荷重たわみ曲線を圧縮時に提供し、に対する独立した復元率すなわちヒステリシスを反発時に提供するようにができる。前記エラストマースプリングはウレタンのスプリングであり得る。

本発明の別の態様において、前記ヒンジ・アセンブリは第１の部材の第２の部材に対す
る角度変位が伸展位置と屈曲位置間で許容できる第２の部材に可動な方法で接続された第
１の部材と、第１及び第２の部材と接続する少なくとも１つのエラストマースプリングと
を含み、前記エラストマースプリングは伸展位置から屈曲位置、あるいは屈曲位置から伸
展位置への角度変位を少なくとも１つの前記エラストマースプリングの圧縮によって減勢
し、伸展位置から屈曲位置、あるいは屈曲位置から伸展位置への角度変位を少なくとも１
つの前記エラストマースプリングの反発によって付勢し、前記少なくとも１つのスプリン
グが力に反応した時の時間圧縮率は、前記力の結果によって前記少なくとも１つのスプリ
ングが反発する後続の時間反発率よりも速い。この態様において、前記少なくとも１つの
スプリングとしてエラストマースプリングまたはトーション（ねじり）スプリングが可能
である。

本発明の別の態様において、前記ヒンジ・アセンブリは矯正装具、人工補装具、または
リハビリ装具として適用され、前記遠位部材に対し前記近位部材が角度変位できるように
遠位部材に可動な方法で接続された近位部材と、前記近位及び前記遠位部材と接続するス
プリングハウジングとを含み、前記スプリングハウジングの動きは、前記近位または前記
遠位部材のうちの１つの動きを追跡し、前記近位または前記遠位部材のうちの１つの動き
に追跡される。この態様において、前記ヒンジ・アセンブリはさらに前記スプリングハウ
ジングにベアリング（軸受部）を介して連動する少なくとも１つのエラストマースプリン
グを含み、前記遠位部材に対する前記近位部材の第１の方向に向けた角度変位は、少なく
とも１つのエラストマースプリングを圧縮し、前記第１の方向における前記角度変位を減
勢し、前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発は前記遠位部材に対する前記
近位部材の第２の方向に向けた角度変位を付勢する。前記スプリングハウジングは各エラ
ストマースプリングを保持するチャネルを含むことが可能であり、次に各エラストマース
プリングは、前記チャネルの内壁を圧縮する。

本発明の別の態様において、前記ヒンジ・アセンブリはかさねて矯正装具、人工補装具
、またはリハビリ装具として適用され、前記ヒンジ・アセンブリは、伸展位置と屈曲位置
間で前記遠位部材に対して前記近位部材が角度変位することができるように可動な方法で
遠位部材に接続された近位部材と、前記近位及び前記遠位部材と接続するディスク及びロ
ックスライドを含み、前記ロックスライド及び前記ディスクは互いに連動するようになっ
ている。この態様において、第１の所定の範囲での前記ロックスライドと前記ディスクの
連動は、前記遠位部材に対する前記近位部材の屈曲方向への角度変位を抑止し、伸展方向
への一方向のラチェットによる段階的な進捗を提供する。さらに、第２の所定の範囲での
前記近位及び前記遠位部材に対する前記ディスクの角度変位は、前記遠位部材に対する前
記近位部材の屈曲及び伸展方向への自由な角度変位を与え、たとえ前記ロックスライドが
前記ディスクと連動するように配置されていても前記自由な角度変位は前記第２の所定の
範囲に亘って起こる。

この態様において、前記第２の所定の範囲は、屈曲及び伸展方向への前記遠位部材に対
する前記近位部材の自由な角度変位約０°〜３０°の間で調節可能である。前記第２の所
定の範囲は、前記遠位部材に対し前記近位部材が約１５０°〜１８０°の間に位置する際
に生ずることができる。さらに、前記第１の所定の範囲は、屈曲及び伸展方向への前記遠
位部材に対する前記近位部材の角度変位約９０°〜１２０°の間で調節可能である。前記
第１の所定の範囲は、前記遠位部材に対し前記近位部材が約６０°〜１８０°の間に位置
する際に生ずることができる。

この態様において、前記ヒンジ・アセンブリはさらにウォームギアを含むことが可能で
あり、前記ディスクは複数のウォーム歯を含むことが可能であり、前記ウォームギアと前
記ウォーム歯が連動するように位置づけられることにより、前記ウォームギアが作動する
と前記ウォーム歯が連動して回転し、前記近位及び前記遠位部材に対し前記ディスクが角
0
度変位し、前記第１及び前記第２の所定の範囲を設定する。前記ロックスライドは、さら
に１若しくはそれ以上のスライド歯を含むことが可能であり、前記ディスクは複数のディ
スク歯を含むことが可能であり、前記ロックスライドは前記スライド歯と前記ディスク歯
の連結によって前記ディスクと連動し、前記ディスク歯と前記ウォーム歯はそれぞれ類似
した平面にある前記ディスクの周囲にある。

本発明の別の態様において、矯正装具、人工補装具、またはリハビリ装具にケーブル解
放機構が提供され、前記ケーブル解放機構は、軸部に対して回転自在でベアリング面に対
し直線的に平行移動可能なアクチュエータを含み、前記アクチュエータは突出したカム面
と第１及び第２の動作面を有し、前記カム面は前記第１及び前記第２の動作面の間に位置
づけられ、前記カム面は前記軸部から前記第２の動作面よりも離れた位置に決められ、前
記第２の動作面は前記軸部から前記第１の動作面よりも離れた位置に決められ、前記アク
チュエータはケーブル及び望ましい第１の連動可能且つリリースにより可動な前記装具の
構成部品と接続し、前記第１の連動可能な構成部品はリリースによって移動し前記装具の
第２の連動可能な構成部品と連動する。

この態様において、第１の動作面を前記ベアリング面に接して位置づけることにより、
前記ケーブルは第１の連動可能な構成部品と第２の連動可能な構成部品とを連動させる。
前記第２の動作面を前記ベアリング面に接して位置づけることにより、前記アクチュエー
タは前記ベアリング面に対し直線的に平行移動し、前記第１の連動可能な構成部品を前記
第２の連動可能な構成部品から引き離すために十分な距離まで前記ケーブルを前記第２の
連動可能な構成部品に対し直線的に引き込む。最後に、前記カム面を前記ベアリング面に
接して位置づけることにより、前記アクチュエータは前記ベアリング面に対し直線的に平
行移動し、前記第１または前記第２の動作面のいずれかを前記ベアリング面に接して位置
づけるために必要な距離以上にまで離れるように前記ケーブルを前記第２の連動可能な構
成部品に対し直線的に引き込み、それにより前記アクチュエータは前記ベアリング面と連
動したカム面を通って前記ベアリング面と連動した前記第１または前記第２の動作面のい
ずれかへ移動するときに、ケーブル張力によってトグル作用とスナップが起こり、確実な
ケーブル解放機構を使用者に提供する。前記ケーブル解放機構は、本発明のあらゆるヒン
ジ・アセンブリに採用するために適用することができる。

本発明の別の態様において、矯正装具、人工補装具、またはリハビリ装具を提供し、前
記装具はヒンジ・アセンブリによって遠位部材に回転自在な方法で接続された近位部材を
含み、前記ヒンジ・アセンブリは前記遠位部材に対する前記近位部材の伸展及び屈曲位置
への／からの角度変位を可能にする。この態様において、前記ヒンジ・アセンブリはディ
スクと、前記ディスクと連動するようになっているロックスライドとを含み、第１の所定
の範囲での前記ロックスライドと前記ディスクの連動は、前記遠位部材に対する前記近位
部材の屈曲方向への角度変位を抑止し、伸展方向への一方向にラチェットによる段階的な
進捗を提供する。この態様の前記ヒンジ・アセンブリは、第２の所定の範囲に対応して前
記近位及び前記遠位部材と接続する少なくとも１つのスプリングを含み、屈曲方向への前
記遠位部材に対する前記近位部材の角度変位に減勢を与え、伸展方向への角度変位を付勢
する働きをする。前記少なくとも１つのスプリングとしてエラストマースプリングまたは
トーションスプリングが可能である。

この態様において、前記ヒンジ・アセンブリは受止め部を有する機構を含むことが可能
であり、前記機構は前記ディスクと前記近位及び前記遠位部材とを角度を有して接続し、
前記受止め部内のロックスライドの連動は屈曲方向への角度変位の減勢と伸展方向への角
度変位の付勢を助ける。前記機構としてスプリングハウジングが可能であり、前記スプリ
ングハウジングは各スプリングを保持するチャネルを有し、各スプリングは前記チャネル
の壁部に接して圧縮して屈曲方向への角度変位を減勢し、前記チャネルの壁部からの反発
1
により伸展方向への角度変位を付勢するものである。さらに、少なくとも１つのポストを
前記ディスクに固定的に接続され、且つその面から垂直に延び、各ポスト前記スプリング
ハウジングのはそれぞれ対応するチャネルに延び、各ポストはそれぞれ対応するスプリン
グを押し支え、前記スプリングが前記チャネルの前記壁部と前記ディスク面とを圧縮し、
屈曲方向への角度変位を減勢し、前記スプリングは各ポストに対して反発し、各ポストを
力で移動させて伸展方向への角度変位を付勢する。前記スプリングハウジングの角度変位
は前記近位または前記遠位部材の１つの角度変位を追跡し、且つそれに追跡される。

この態様において、受止め部を有する機構の代わりに、前記ヒンジ・アセンブリは少な
くとも１つの端歯を有するローターを含むことが可能であり、前記ローターは前記ディス
クと前記近位及び前記遠位部材とを角度を有して接続し、前記少なくとも１つの端歯との
前記ロックスライドの連動は屈曲方向への角度変位の減勢と伸展方向への角度変位の付勢
とを助ける。ローターを有するこの態様において、前記ヒンジ・アセンブリはさらに各ス
プリングを保持するチャネルを有するスプリングハウジングを含むことが可能であり、各
スプリングは前記チャネルの壁部に接して圧縮して屈曲方向への角度変位を減勢し、前記
チャネルの前記壁部からの反発により伸展方向への角度変位を付勢するものである。ロー
ターを有するこの態様において、前記ローターの角度変位によって前記ローターが各スプ
リングに支えられ、前記チャネルの前記壁部に各スプリングを押し付けるものである

本発明の別の態様において、前記遠位部材に対する前記近位部材の角度変位は単一の回
転軸を中心とした回転によって起きる。この態様において、前記ディスクは前記単一の回
転軸を中心に回転自在であり、前記第１及び前記第２の所定の範囲を設定する。この態様
において、前記第１の所定の範囲は前記回転軸を中心に約９０°〜１２０°が可能であり
、前記近位部材が前記遠位部材に対し約６０°〜１８０°の間で前記回転軸の周辺にある
時に可能である。さらに、前記第２の所定の範囲は前記回転軸を中心に約０°〜３０°が
可能であり、前記近位部材が前記遠位部材に対し約１５０°〜１８０°の間で前記回転軸
の周辺にある時に可能である。単一の回転軸を有するこの態様において、前記少なくとも
１つのスプリングはエラストマースプリングまたはトーションスプリングが可能である。

本発明は全般に関節またはヒンジ・アセンブリに関し、具体的には、様々な問題に対処
すると同時に有利なリハビリ的能力を提供するいくつかの実施形態を有する移動式膝関節
である。本発明の実施形態は以下の特徴を１若しくはそれ以上含む。

・初期接触（すなわち踵の着地）において、地面からの反作用の力及び負荷反応を減勢
し歩行中の膝屈曲をよりスムーズにする動的衝撃吸収性。

・弱い伸筋の状態で完全な最終スイングを達成するためのスイング補助であって、それ
により（足の中間部または前部ではなく）必ず踵が最初に着地するようにする。

・座った位置から立ち上がるのが困難な人のための、完全屈曲（約１２０°屈曲）から
完全伸展まで一方向へ段階的に進捗するラチェットを利用した、座位から立位のサポート
であって、膝が伸展するのを許容するが、直立位に達する前に膝が屈曲を始めた場合には
ロッキングにより膝の座屈を防ぐ。

・調節可能な可動範囲であって、歩行姿勢段階に起きる典型的な屈曲角の間（現在の実
施例では０〜３０°）で調節可能であり、前記調節可能可動範囲がウォームギアによって
調節される可動範囲（ＲＯＭ）ディスクの範囲を利用することにより、歩行及び直立時に
様々に制御される膝屈曲（膝のロッキングなしに）及び伸展の動作範囲を定め、前記ＲＯ
Ｍディスクは膝の屈曲を可能にするが、（例えば大腿四頭筋などの弱まりによって）膝が
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座屈した場合は、設定された前記可動範囲を超える屈曲をしないように抑止し、屈曲を抑
止することによって転倒を防ぐ。

・エラストマースプリングであって、望ましい筋肉反応を真似るために可変の力たわみ
曲線を提供し、様々な角度の屈曲及び伸展において屈曲に可変減勢を提供し、伸展を補助
する。

・レバーロックであって、座位から立位への一方向へ段階的に進捗するラチェットを利
用したサポートとの係合と解除を行うトグルカムと、エラストマースプリングによる衝撃
吸収性及びスイング補助を伴う前記０〜３０°の制御された膝の屈曲／伸展及び座るため
の自由な回転（ＲＯＭディスク・オーバーライド）を可能にするリリースとを採用してお
り、前記レバーは指関節による容易な「押し」または障害のある手（例えば卒中による）
の爪指による「掻き」に適応し、総合的な肘の動きを使うため前記「押し」及び「掻き」
はほとんど指の力、感覚、または器用さを必要とせず、前記爪指は自然な休止位置にあり
、前記トグルとカムは前記ロックが正しく係合ないし解除されていることを伝える視覚的
、感覚的、且つ聴覚的なフィードバックを与え、前記レバー・アセンブリは衣類の下で作
動するために突出の低い造りとなっている。前記トグルカムはまた、係合及び解除のため
にケーブル解放の適切な張力に微調整することができる。

本発明の典型的な使用
本発明はいかなる関節またはヒンジ・アセンブリにも使用可能であって、特に、互いに
近づくように角度変位する２つの部材の減勢及び／または抵抗、及び互いに離れるように
角度伸展する２つの部材の付勢及び／または補助による利益を受ける関節またはヒンジ・
アセンブリに使用可能である。さらに、本出願のエラストマースプリングはあらゆる身体
組織及び／または筋肉組織を真似るようになっているため、ロボット工学などあらゆる筋
肉適応システムに応用可能である。さらに、本発明の応用により、あらゆる軟靭帯関節を
支え、補助（矯正）、リハビリ、あるいは交換（人工補装具）することが可能である。

より具体的には、１実施形態において本発明は卒中患者のリハビリの必要性を満たす。
卒中患者は身体の片側に部分的、一時的、あるいは永久的な麻痺を患うことがしばしばあ
る。そのため、筋肉の強さ、コントロール、および調整の能力が減少する。リハビリ期間
中、前記患者は筋肉の維持、コントロール、および鍛錬のためにできるだけ多く歩き、歩
行を再学習するために脳神経の柔軟性を刺激するように奨励される。患者には転倒せずに
歩くために必要な自信と強さがないことが多い。そのような患者に、本発明の実施形態を
採用した膝矯正装具を着用させることができる。

この実施形態において、前記関節は当初可動範囲０°に設定されるであろう。その場合
、前記膝は完全伸展した状態でロックされ、患者の安定姿勢を可能にし、膝の座屈による
転倒をしないという自信を患者に与えるようになる。本発明のヒンジ・アセンブリは無限
の度数インクリメントで屈曲を０〜３０°の間で調節することが可能であるため、リハビ
リが進むにつれ、可動範囲をある程度与えることができるようになり、続いて段階的に増
加していくことができる。リハビリ期間中に可動範囲を段階的に増加することにより、膝
の座屈を防ぐことができない場合のサポートを与えながら、正常歩行に再び戻すことがで
きる。

別の実施形態において、及びおそらく上記矯正実施形態において、膝の伸展の動きが歩
行のスイング段階の足を補助し、それにより筋肉の再教育、強化、皮質の再訓練のための
完全な伸展に膝が達するのを助ける。この実施形態はさらに、初期接触（すなわち踵の着
地）での動的衝撃吸収性を与える屈曲減勢を含むことが可能であり、たとえば強制四肢使
用プログラム、卒中リハビリ、及びあらゆる永久伸筋脆弱において、地面からの反作用の
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力と負荷反応を減勢し、歩行中の膝の屈曲をより滑らかにすることができる。

前記矯正装具を使用するその他の可能性として、伸筋機構を脆弱化したあらゆる条件（
神経系または整形外科）で、患者が歩行中に完全伸展に達するのを阻止する、あるいは足
が体重を支える姿勢で膝の座屈を起こすあらゆる条件が含まれる。

前記関節は従来の金属と革のＫＡＦＯか、成形プラスチックまたは複合材料矯正装具に
取り付けることが可能である。マウント部には３／４ｘ３／１６または３／４ｘ１／４の
アルミニウムまたはステンレス・スチール垂直材、あるいは複合材料または成形矯正装具
と共に使用されるその他のタイプのコネクターを使うことができる。

本発明の実施例
本発明の１実施形態は、エラストマースプリング減勢装置を有する移動式膝関節にヒン
ジ・アセンブリを組み入れるものであり、前記装置は歩行時の体重を支えるショックを緩
衝し、屈曲を減勢し、歩行中のスイング段階の脚伸展を助ける。前記減勢及びスイング補
助モーメントは、可動範囲（ＲＯＭ）ディスクが提供し、可調節ウォームギア機構によっ
て定められる可動範囲内で作動する。この実施形態において、前記可動範囲は０°〜３０
°の間に設定可能であり、前記患者の強さと必要によって調節可能である（すなわち前記
患者が力を取り戻しサポートの必要性が減るにつれ、通常、前記可動範囲を増加すること
が可能となる）。この可動範囲内の減勢及びスイング補助力も個人の必要性に応じて調節
可能であり、歩行中の各スイング・スルー段階にモーメントを十分に与え、前記患者の歩
行によるエネルギーの消費を削減するために力を前進方向に向けることによって、より滑
らかな歩行のための衝撃吸収性を行うことができる。

以下の実施例は、第２の若しくは遠位部材に対する、回転軸を中心とした第１若しくは
近位部材の角度変位を例示しており、同じ回転軸を中心としたその他の構成部品（例えば
ディスク、スプリング・アセンブリ）の角度変位能力を例証するものであるが、本発明は
前述の構造に限定されるものではない。本発明はインスタンス中心、偏心面、多元及び多
中心性軸、複数のカミング面等に関するヒンジ・アセンブリ角度アーティキュレーション
を含み、本発明の特徴はこれらに適用される。

さらに、以下に詳細を記す前記実施例は屈曲方向への角度変位の減勢（若しくはアーテ
ィキュレーション）と、伸展方向への角度変位の付勢を例示する。本発明はまた、前述の
方向性の要求に限定されることはなく、本発明はあらゆる方向の減勢及び補助を考慮する
。従って、本発明はさらに屈曲から伸展位置への角度変位の減勢、制限、若しくは抑止、
及び／または伸展から屈曲位置への角度変位の補助、若しくは付勢を含み、本発明の特徴
はこれらに適用される。

図１は右脚用（「右手」）の膝矯正装具１０を示し、前記膝矯正装具１０は本発明の関
節またはヒンジ・アセンブリの１実施形態を取り入れている。前記膝矯正装具１０は右手
側方関節アセンブリ１２と右手内側関節アセンブリ１３とを含む。前記関節アセンブリ群
は右手側方、右手内側、左手側方、左手内側のいずれであれ類似の機能を持ち、その位置
に対するそれぞれの装具の向きが異なるだけであり、特に影響を受けるのは遠位半関節の
向きである（以下に説明）。

図２は前記膝矯正装具１０の右手側方関節アセンブリを示す。前記関節アセンブリ１２
はヒンジ・アセンブリ１４、近位支柱若しくは上部材１５、遠位支柱若しくは下部材１６
、ケーブル解放機構２０を伴うロックスライド・アセンブリ１８を含む。

図３ａ及び３ｂは前記ヒンジ・アセンブリ１４の拡大図であって、図３ａは上面若しく
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は正面透視拡大図であり、図３ｂは底面若しくは下部透視拡大図である。さらに、図３ａ
及び３ｂの拡大図は実際に左手側方ヒンジ・アセンブリを示す。前記ヒンジ・アセンブリ
１４は上部材１５にネジ３１で固定取り付けされた近位半関節３０と、下部材１６にネジ
３３で固定取り付けされた遠位半関節３２と、可動範囲（ＲＯＭ）ディスク３４と、エラ
ストマースプリング３６と、スプリングハウジング３８とを含む。ヒンジ・アセンブリ１
４の一部の構成部品は回転軸ポスト４０及びブレークピン４２によって回転自在な方法で
相互接続しており、回転運動を助け、耐摩耗性を与え、前記回転軸４０とブレークピン４
２の厚みと長さに溜まる耐性を取り除くために前記構成部品の間に様々な座金が挟まれて
いる。前記スプリングハウジング３８の凹部に入り込むエステティック・カバー４３が前
記ブレークピン４２及びヒンジ解体へのアクセスを覆う。

前記近位半関節３０には前記ロックスライド・アセンブリ１８の構成部品が収まり、前
記ヒンジ・アセンブリ１４が屈曲位置から伸展位置に向けて回転軸を中心に回ると前記ロ
ックスライド・アセンブリ１８によって回転段階式前進機能が可能になる。ロックスライ
ド４４は前記近位半関節３０の中の長方形凹部４６内部に平行移動によって収められてお
り、ロックスライド・カバー４７によってそこに固定されている。前記ロックスライド４
４は前記ヒンジ・アセンブリ１４の回転軸を通り抜ける中央線を通って前記長方形凹部４
６の内部を直線的に平行移動し、前記回転軸は前記回転軸ポスト４０及び前記ヒンジ・ア
センブリ１４構成部品の円形部分の中心によって全体的に定められる。前記ロックスライ
ド４４はその遠位末端に１若しくはそれ以上のスライド歯４８を含む。

前記遠位半関節３２には、ウォームギア・ネジ５２によって前記遠位半関節３２に回転
自在な方法で取り付けられたウォームギア５０が収まっている。前記ウォームギア５０は
ウォームギア・ネジ５２と連結し、それにより前記ウォームギア・ネジ５２が軸回転する
と前記ウォームギア５０が軸回転する。

前記近位半関節３０は、その下部に突出したタブ若しくはストップ５４を含む（前記ス
トップは前記ヒンジ・アセンブリ１４の回転軸に向かって突出した中央線上にある）。前
記ストップ５４は前記半関節３２の円状部分周囲から放射状に突き出たタブ５６と連携す
る。前記ストップ５４は前記放射状に突き出たタブ５６と接触若しくは連結し、回転軸を
中心に屈曲から伸展位置に回転する時の膝の過度伸展を防ぐ（すなわち前記ストップ５４
は、前記上部材が前記下部材に対し１８０°にある時に、放射状に突き出たタブ５６と連
結若しくは接触する）。前記遠位半関節３２は傾斜肩５８を含み、前記傾斜肩は前記近位
半関節３０の後方端６０と整合且つ接触し、屈曲方向への回転運動に対するストップとし
ての役割を果たし、それによって、前記上部材と前記下部材１５、１６の間に約６０°が
存在する時に起きる前記ヒンジ・アセンブリ１４の最大屈曲範囲を定める。

前記ＲＯＭディスク３４はその周囲に、それぞれ類似した平面にある複数の平歯６２と
複数のウォーム歯６４とを含む。前記平歯６２は前記１若しくはそれ以上のスライド歯４
８をそれぞれ幾何的に補間し合い、且つ前記と選択的に連動可能である。前記平歯６２と
前記スライド歯４８の連動によって前記ロックスライド４４が前記ＲＯＭディスク３４と
連結し、前記上部材１５に対する前記下部材１６の屈曲方向への回転運動を止め、屈曲か
ら伸展に向かう一方向へのラチェットによる段階的な進捗を可能にする。前記平歯６２は
図６ａが具体的に示すように研がれ、あるいは傾斜を付けられ、使用者が後部に倒れたと
きの膝の座屈に際し、前記連結された平歯６２と前記スライド歯４８とを幾何的に合体し
て保持する。使用者が後部に倒れる重みは屈曲方向への回転を起こし、前記平歯６２と前
記スライド歯４８を共に傾斜させる。前記各歯の傾斜により、使用者の重みは傾斜角によ
り幾何的に補間し合う前記歯をさらに強く連結する。

前記ウォーム歯６４は前記ウォームギア５０と連動するように位置づけされ、それによ
5
って前記ウォームギア５０はその作動（前記ウォームギア５０がその縦軸の周囲を回る動
き）と共に増加的にウォーム歯６４と連動し、前記ＲＯＭディスク３４がその軸周囲を回
転することによって、前記エラストマースプリングの減勢装置が歩行中の体重を支えるシ
ョック緩衝及び歩行中の前記スイング段階での脚の伸展補助の働きをする可動範囲を調節
する。この実施形態において、前記可動範囲は前記回転軸ポスト４０を中心に約０°〜３
０°の間で調節可能である。

前記遠位半関節３２はさらに、ＲＯＭディスク３４内で凹部６５と連携し前記ウォーム
ギア５０の作動により前記可動範囲設定を単純に指示するためのダイヤル歯６３を含む。
前記ウォームギア５０の作動によって前記ＲＯＭディスク３４が前記回転軸ポスト４０を
中心に回転するのに従って、前記可動範囲を調節するために隣接する前記凹部６５と一部
のダイヤル歯６３を整合することによって、可動範囲設定の特定の度数が提供される。例
えば、図３ａ及び図３ｂが示す実施形態において、４つのダイヤル歯６３はそれぞれ可動
範囲が１０°変化することを示すことになる（すなわち０°、１０°、２０°、３０°）
。この特徴は、例えば側方ヒンジ・アセンブリ１２の可動範囲が、対応する内側ヒンジ・
アセンブリ１３と確実に同じ設定になるようにするために役立つ。

前記スプリングハウジング３８は２つの凸状円筒形チャネル６６を含み、各チャネル６６にはエラストマースプリング３６が収まっている。この実施形態において、各エラストマースプリング３６はウレタンの円筒である。しかし、その他のエラストマー材料を採用することが可能であり、シリコン、シリコン・ウレタン、ナイロン、デルリンなどが挙げられるが、これらに限定されない。減勢と付勢を適応する用途によっては、エラストマーから非エラストマーまでの範囲の性質を持ち、元の形に戻る速度すなわちヒステリシスの異なる様々なエラストマー材料が望ましい場合があるだろう。前記ウレタンスプリングは、望ましい衝撃吸収性に見合うよう所定の荷重たわみ曲線の提供、及び／または望ましいスイング補助と歩調の性質に見合うよう、前記エラストマー材料が（休止または無負荷状態で）元の形に戻る復元率を変える所定のヒステリシスを提供するために、以下に説明するようにそれぞれサイズ、形状、組成を選択的に設計することができる。

前記スプリングハウジング３８は２つの突出したタブ６８を含み、それらタブの間に受
止め部７０が形作られることにより、前記ヒンジ・アセンブリ１４の完全伸展時に前記ロ
ックスライド４４を受止め、それによって、前記ヒンジ・アセンブリ１４がその後に屈曲
した時の減勢を可能にし、伸展時の補助を可能にする。前記ＲＯＭディスク３４は２つの
スプリング操作ポスト７２を含み、それぞれポストホール７３内部に収められており、前
記ＲＯＭディスク３４の外面から垂直に延びている。各スプリングポスト７２は、図５ａ
が示すように前記スプリングハウジング３８のチャネル６６の１つを受け入れ、各エラス
トマースプリング３６の端との連動を支えるように位置づけられている。前記ロックスラ
イド４４が前記受止め部７０内部にはまり込むと、前記スプリングハウジング３８が前記
ＲＯＭディスク３４に対し回転自在になるため、前記ヒンジ・アセンブリ１４のその後の
屈曲によって前記各チャネル６６内部の各スプリングポスト７２が対応するエラストマー
スプリング３６を前記チャネル６６及び前記ＲＯＭディスク３４に対して圧縮する。前記
ヒンジ・アセンブリ１４の屈曲が増加するにつれ（すなわち前記上部材１５が前記下部材
１６に向かって動くと）前記チャネル６６の中で前記各エラストマースプリング３６を収
めている部分の面積が（前記スプリングポスト７２に対するスプリングハウジング３８の
動きによって）減少し、前記各エラストマースプリング３６が益々閉じ込められていく。
前記エラストマースプリング３６は圧縮の際、前記ヒンジ・アセンブリ１４の屈曲に対す
る抵抗若しくは減勢を提供し、それにより踵の着地時及び歩行時の体重支持移動に際した
膝装具１０の衝撃吸収性機能を提供する。その結果、前記屈曲した足から体重が取り除か
れることにより、前記スプリングハウジング３８のスプリングポスト７２にかかるエラス
トマースプリング３８が反発力となり、それによって、屈曲から伸展位置に移る歩行のス
6
イング段階の間の膝の動きを促進若しくは補助する。前記ロックスライド４４が前記受止
め部７０内部にはまり込んでいない時には、前記ＲＯＭディスク３４に対する前記スプリ
ングハウジング３８の回転自在な動きが回避されるため、前記屈曲減勢及び伸展補助機能
が解除される。

図４ａ及び４ｂを参照すると、連携するロックスライド・アセンブリ１８のケーブル解
放機構２０はレバー７４と、ケーブル解放ハウジング７５と、トグルカム７６と、ケーブ
ルスライド７７と、２つのケーブル７８を含む。前記２つのケーブル７８はそれぞれチュ
ーブ７９内部に収められ、各チューブ７９はその近位端にハウジング接続部８０を有し、
前記接続部品はネジ付きターミナル８１と各ケーブル７８の端で連携し、前記ハウジング
７５内の凹部にある前記ケーブルスライド７７を維持する。前記ケーブル７８はそれぞれ
対応するロックスライド・アセンブリ１８を作動する（一方が前記側方関節アセンブリ１
２に働きかけ、もう一方が前記内側関節アセンブリ１３に働きかける）。

図３ａ、４ａ、及び４ｂを参照すると、各チューブ７９はその遠位末端に、前記ロック
スライド・アセンブリ１８で前記ケーブル解放機構を停止するために、前記近位半関節３
０と連携するロックスライド端の接続部８２を有する。前記ケーブル７８の遠位末端にあ
る球状ケーブル接続部８３は前記ロックスライド４４内の円形凹部８４内部にある。前記
ケーブル７８は前記近位半関節３０にあるスプリング凹部８６内の前記遠位バイアススプ
リング８５を通過する。前記ロックスライド端の接続部８２は、前記ロックスライド・カ
バー４８を前記近位半関節３０に取り付けて、前記近位半関節３０と前記ロックスライド
・カバー４８の中に作られるデテント８７内にしっかり収まっている。前記遠位バイアス
スプリング８５は、上部材５（または近位半関節３０）に対する前記下部材１６（または
遠位半関節３２）の位置（屈曲か伸展か）によって、前記ロックスライド４４のスライド
歯４８を前記ＲＯＭディスク３４の前記平歯６２と前もって連動させるか、若しくは前記
ロックスライド４４を前もって前記スプリングハウジング３８の受止め部７０と連動させ
る。前記ケーブル７８を引くと前記遠位バイアススプリング８５が圧縮されて前記ロック
スライド４４が引っ込み、それにより前記ロックスライド４４が前記回転軸から離れて平
行移動し、前記ＲＯＭディスク３４の前記平歯６２か前記スプリングハウジング３８の受
止め部７０かのいずれかから前記ロックスライド４４を解除する。前記ロックスライド４
４が前記スプリングハウジング３８及び前記ＲＯＭディスク３４から解除されると、約１
２０°の範囲内で前記回転軸を中心に前記下部材１６が前記上部材１５に対し自由に回転
する。

次に図２、４ａ、及び４ｂを参照すると、前記上部材１５の近位端において、前記ケー
ブル解放ハウジング７５が前記上部材に止めネジで固定されている。前記レバー７４は留
めネジ８８によって前記トグルカム７６に固定されている。前記トグルカム７６は前記ケ
ーブル解放ハウジング７５内の凹部内に回転自在且つ平行移動可能な方法で収まっており
、ピンと張ったケーブル７８によって前記ハウジング７５内に前記トグルカム７６を保持
するためにバイアスした前記ケーブルスライド７７によってそこに保持されている。

前記トグルカム７６は突出したカム面９０と、第１の平面９１と、第２の平面９２とを
有する設計であり、前記カム面９０は前記ケーブル解放ハウジング７５にある凹部の底部
７５に接している。前記レバー７４が（回転軸「Ｐ」を中心に）前記留めネジ８８を中心
に回転すると前記ケーブル解放ハウジング７５にある凹部の低部に接している前記突出し
たカム面９０が、前記ケーブル解放ハウジング７５の凹部内で十分な距離まで前記留めネ
ジ８８とケーブルスライド７７とを直線的に平行移動させることにより、前記ケーブル７
８がそれぞれ対応するロックスライド４４を引き戻し、前記内側及び側方ヒンジ・アセン
ブリ１４のそれぞれ対応するスプリングハウジング３８またはＲＯＭディスク３４から前
記ロックスライド４４を解除する。前記突出したカム面９０は、第１の平面９１または第
7
２の平面９２のいずれかへの距離の半径よりも大きい半径「Ｒ」（前記回転軸Ｐに対して
）を取り入れ、前記底部９３と連動しているカム面９０から前記底部９３に連動している
第１の平面９１または第２の平面９２のいずれかへ移動するときにケーブル張力を受けて
トグル作用とスナップを起こす。

従って、引き戻された位置にある各ケーブル７８は、前記対応する遠位バイアススプリ
ング８５の力よりも強い力を独立に発し、前記ロックスライド４４を完全に解除するため
に必要な力を確実に与える。前記トグルカム７６は、前記カム面９０によって、前記それ
ぞれのケーブル７８に過度の張力を与えることなく、前記ロックスライド４４を各ヒンジ
・アセンブリ１４から解除するために必要な距離以上にまで前記ケーブル７８を直線的に
平行移動させる。ケーブルに過度の張力を与えないようにするために採用可能な付加的構
成要素については、後にケーブル解放機構の別の実施形態の説明の中で詳細に説明する。

前記レバー７４が（図４ａ及び４ｂで示すように）引き上げられると、（前記回転軸Ｐ
までの距離が前記第１の平面９１よりも大きい）前記第２の平面９２が前記ケーブルを「
近位的に引きつけた」位置に維持する働きをし、前記ロックスライド４４が前記ＲＯＭデ
ィスク３４及び前記スプリングハウジング３８に対し完全に解除された位置に維持される
。前記レバー７４が前記患者に対し「作動」して下がると、（前記回転軸Ｐまでの距離が
前記第２の平面９２よりも短い）前記第１の平面９１の働きによって、張力を与えられた
前記ケーブル７８がさらに遠位に行くことが可能になり、前記ロックスライド４４が前記
ＲＯＭディスク３４または前記スプリングハウジング３８に対し完全に連動した位置に維
持される。
実施例の作動に関する説明
図５ａ〜５ｅは前記膝装具１０のヒンジ・アセンブリ１４を様々な使用位置において示
しており、本発明の１若しくはそれ以上の特徴が各位置に採用されている。図５ａは完全
伸展位置にある前記ヒンジ・アセンブリ１４を示しており、前記遠位半関節３２の傾斜肩
５８が前記近位半関節３０の後方端６０に接しており、その接触関係によって屈曲方向へ
の回転運動が止まる。完全伸展時には、前記上部材１５と前記下部材１６の間に約６０°
の角度が存在する。従って、完全屈曲と完全伸展の間の完全可動範囲は約１２０°となる
。

図５ａは前記ロックスライド４４が前記ＲＯＭディスク３４のそれぞれ対応する平歯６
２とかみ合った状態を示しており、それによって、座位から立ち上がるのが困難な使用者
のための、一方向への段階的に進捗するラチェットを利用した座位−立位サポートが可能
になる。図５ａが示すように、伸展に向かう回転運動によって前記スライド歯４８が増加
的にラチェットを利用しながら前記ＲＯＭディスク３４の前記平歯６２を前進して行く。
この一方向への段階的に進捗するラチェットにより、膝の座屈を起こさずに制御された膝
の伸展が可能になる。膝が完全伸展に達する前に屈曲動作を始める（すなわち座屈が始ま
る）と、前記スライド歯４８が前記平歯６２と係合しロックする。完全伸展に達すると、
前記スライド歯４８が前記平歯６２から解除され、離れる。

図５ｂは前記ヒンジ・アセンブリ１４が完全伸展位置にあるのを示しており、前記ロッ
クスライド４４が前記スプリングハウジング３８の受止め部７０内に嵌っている。前記ロ
ックスライド４４は（図５ｂが示すように）前記受止め部７０内に係合されているが、前
記ＲＯＭディスク３４の周囲にある最近位の平歯９４に接したままである。図５ｂが示す
前記最近位の平歯９４は、最後方の放射状に延びたタブ６８（図５ｂは右手の側方ヒンジ
・アセンブリ１４の図であるため最後方である）に一部が隠れている。この位置では、前
記ロックスライド４４の少なくとも１つのスライド歯４８が、屈曲に向かって行われるあ
らゆる動作の間に前記最近位の平歯９４に接する。ゆえに前記ヒンジ・アセンブリ１４は
完全伸展してロックされる。従って、図５ｂが示す前記ＲＯＭディスク３４は０°の可動
8
範囲を与え、前記可動範囲は前記ウォームギア５０の作動による。前述のように、膝は完
全伸展してロックされ、前記使用者の姿勢を安定させ、座屈による転倒がないという自信
を与えるが、前記使用者は固い膝のためにぎこちない歩行を余儀なくされる。可動範囲０
°は、まだ自信と強度のないリハビリの初期段階にある卒中患者に使用することができる
。

図５ｃは完全伸展の位置にある前記ヒンジ・アセンブリ１４を示しており、前記ロック
スライド４４は前記スプリングハウジング３８の受止め部７０内に嵌っており、前記ＲＯ
Ｍディスク３４は可動範囲３０°を可能にする位置にあり、前記ウォームギア５０の作動
によって設定されており、前記最近位の平歯９４と前記最後方の放射状に延びたタブ６８
の間の位置的関係によって示されている。可動範囲３０°の範囲で、前記ロックスライド
４４が前記受止め部７０内に嵌っていると、屈曲に向かう動作によって前記スプリングハ
ウジング３８が前記近位半関節３０に連動して前記回転軸ポスト４０を中心に回転し、前
記ＲＯＭディスク３４に対して回転するため、屈曲に向かう動作の間の各スプリングポス
ト７２は、対応するチャネル６６内で及びチャネル６６に対して、及び前記ＲＯＭディス
ク３４に対して、対応するエラストマースプリング３６を圧縮する。

図５ｄは前記ヒンジ・アセンブリ１４を示し、前記ロックスライド４４が前記受止め部
７０内に嵌っており、前記ＲＯＭディスク３４が可動範囲３０°を与える位置になってお
り、前記エラストマースプリング３６の屈曲減勢／伸展が連動機構を補助している。図５
ｄは前記可動範囲３０°内の最大点へ達する前記ヒンジ・アセンブリを示しており、その
点において前記ロックスライド４４は前記最近位の平歯９４に接することになり、更なる
屈曲を止め、それによって膝の座屈、及び前記使用者の膝が支えられなくなった場合に起
こり得る転倒を防止する。図５ｄは、屈曲を減勢するように対応するチャネル６６内で圧
縮されたエラストマースプリング３６を示し、それにより初期接触（すなわち中間姿勢で
の踵の着地）における動的衝撃吸収性を行い、地面からの反作用の力と負荷反応を弱め、
歩行中のより滑らかな膝屈曲のための効率を上げ、前進を促進する力に利用する。その後
、前記ヒンジ・アセンブリ１４にかかる重さを支える力の放出によって、前記圧縮したエ
ラストマースプリング３６が前記上部材１５及び前記下部材１６を伸展方向に戻すのを促
し、それによって、伸筋の弱い前記使用者が完全な最終スイングを達成するのを助け、（
足の中間部または前部ではなく）踵を確実に最初に着地させる。前記エラストマースプリ
ング３６は以下に説明するように、広範な力たわみ曲線を与えるために様々なサイズ、タ
イプ、形状が可能であり、それによって、本発明が望ましい広範な筋肉反応を真似ること
、及び／または前記可動範囲に従った異なる点において変化する屈曲減勢及び伸展補助を
提供することが可能になる。

作動中のいかなる時点においても、前記ケーブル７８を近位に平行移動する（すなわち
前記レバー７４を「引き起こす」）ことによって前記ロックスライド４４が前記スプリン
グハウジング３８から解除され、前記下部材１６に対する前記上部材１５の自由な回転が
可能になる。前記ロックスライド４４の解除により、前記可動範囲３０°を超える屈曲が
可能になり、完全伸展位置を含め望まれる座位までの屈曲が可能となる。完全伸展におい
て、前記レバー７４を「ナックリング」して下げると再び前記ロックスライド４４が前記
ＲＯＭディスク３４と連動し、図５ｅが示すように、再び前記一方向の段階的前進機能が
可能になる。図５ｅはさらに、前記ＲＯＭディスク３４を可動範囲３０°を可能にする位
置で示し、前記屈曲減勢／伸展補助機構が解除されており前記エラストマースプリング３
６は弛緩している。

エラストマースプリングの実施例
前記エラストマースプリング３６は前記ＲＯＭディスク３４のスプリングポスト７２に
よって前記チャネル６６内で圧縮される。前記スプリングポスト７２はそれぞれが１つの
9
エラストマースプリング３６の一端に接しながら前記チャネル６６内を移動し、前記スプ
リング３６を通る非直線の圧縮力をその末端から平行移動させる。圧縮が起きると、前記
エラストマー円筒の長さが縮み直径が拡大し、前記チャネル６６の内壁と前記ＲＯＭディ
スク３４の外面とを摩擦する。従って、前記エラストマースプリング３６の性質を変える
ことによって、及び／または前記チャネル６６及び前記ＲＯＭディスク３４に対する前記
スプリング３６の摩擦の性質を変えることによって、前記エラストマースプリング３６の
力たわみ及び復元率を制御することができる。

１実施形態において、前記エラストマースプリングの外径は前記チャネルの内径より短
い、若しくはわずかに短い。この実施形態において、望ましいたわみ反応に応じて前記内
壁の形状を前記スプリングの外部に近似させること、若しくはある程度変えることが可能
である。いずれの場合も、この実施形態において、前記スプリング直径は、前記スプリン
グが前記チャネル及び前記ＲＯＭディスクの内壁を摩擦する前に、長さの圧縮によってあ
る程度拡大しなくてはならない。別の実施形態において、前記スプリングの外径を実質的
に（形状と直径が）前記チャネルの内壁と等しくすることによって、より多くのエネルギ
ーを直ちに吸収するためのより高い摩擦係数を作り出すことができる。

別の実施形態において、前記エラストマースプリングは縦に貫通する穴部を持つことが
可能であり、圧縮の際、前記穴部は前記スプリング直径の拡大に影響を与え、前記スプリ
ング材料が前記穴部を満たすように拡大しなくてはならないため、前記穴部は結果的に前
記スプリングの摩擦係数に影響を与える。前記縦の穴部、及び前記穴部の直径の変化は、
上述のスプリング直径のいずれの構成にも用いることができる。

別の実施形態において、止めネジまたはピンを前記チャネル内の所定の位置に置き、前
記減勢反応を一定にする。表面積のより小さいチャネル（前記止めネジまたはピンの位置
によって定まる）は前記エラストマースプリングが拡大する余地を少なくするため、前記
エラストマースプリングがより速く圧縮不可能になり、それにより屈曲に対する抵抗が増
す。

別の実施形態において、前記円筒状エラストマースプリング３６の長さを分割すること
によりデュラメーター若しくは密度の異なる部分を作り、前記ヒンジ・アセンブリの可動
範囲における減勢力と復元率に変化を与える。ここで図６ｂを参照すると、３つの部分を
持つエラストマースプリング３６が図に示されており、各部分は、前記可動範囲の対応す
る部分に特定の望ましい力たわみ曲線を与えるように、異なる密度を有する。例えば、第
１の部分９６は比較的低いデュラメーターを有し、対応する高いエラストマーを持つこと
により、比較的低い衝撃吸収性の軽モーメントを提供するが、正常な歩行のスイングに典
型的な復元率を若しくは伸展補助を提供する。第２の部分９７は中間的デュラメーターと
することが可能であり、対応する中間的なエラストマーを有することによってより大きい
減勢力と衝撃吸収性を与えるが、より遅い復元率を提供する。第３部分９８は高デュラメ
ーターで低エラストマーの高密材料を含むことが可能であり、それによってより大きな力
の吸収が可能になるが、復元率はより遅くなり、結果的にあまり多くのスイング補助を与
えない。

前記エラストマースプリング９６の上述の分割した実施形態において、前記第１の部分
９６は、前記スプリングポスト７２に接するその位置のために、屈曲減勢の際に最初に作
動し、若しくは圧縮力を得、伸展補助の際に最後に作動若しくは反発する。この理由から
、踵の着地と負荷反応の間にある程度の屈曲を確実に得、同時に速い復元率若しくは強い
スイング補助を与え、スイングの最終部分若しくは範囲において確実に正しい踵の着地（
すなわち踵が最初に着地すること）を行うために、高エラストマー且つ低デュラメーター
の材料が望ましいと考えられる。前記第３部分９８は圧縮力を持続する前記エラストマー
スプリング３６の最後の部分であり、屈曲の間に可動範囲全体に亘る屈曲減勢を与えるた
め、踵の着地と体重移動の間に前記関節アセンブリが「限界点に達する」のを避ける（す
なわち最大可動範囲設定点（例えば３０°）に達した時に屈曲が完全に止まるのを避ける
）ために、屈曲のこの最終部分を通して高レベルの衝撃吸収性若しくは屈曲減勢を与える
ように、前記第３部分９８も高デュラメーターの高密材料で設計するのが望ましいであろ
う。

エラストマー材料のヒステリシス性は、エラストマー材料を本発明に用いるのに好ましい材料にする。エラストマー材料を用いれば、圧縮時のより大きい衝撃吸収性、若しくは屈曲減勢が、必ずしも反発時に同等の復元率若しくはスイング補助をもたらすとは限らない。エラストマー材料は、反発時に圧縮の力に相応した反応よりゆっくりと戻る。この特性は身体筋肉組織に似ており、例えば身体筋肉組織においては、踵の着地及びスタンスの間に１つの大腿四頭筋が吸収若しくは抵抗する力は、歩行のスイング段階でその大腿四頭筋が返す力よりも大きい。エラストマースプリングはこの特徴により、トーションスプリングのように戻りが速く、つまり、有意な力を吸収するために負荷のかかったスプリングが戻るときに使用者が必要とする若しくは望む以上のスイング補助を伴うものよりも有利である。従って、ある特定の力に対するエラストマースプリングの時間圧縮率は、前記特定の力の結果として起こる前記エラストマースプリングの後続の時間反発率よりも速い。さらに、その結果として、本発明のエラストマースプリングは、圧縮に対する所定の荷重たわみ曲線と反発に対する独立した復元率ヒステリシスを与えるようになっている。

上記に参考として記述した前記エラストマースプリングの代替及び態様は、多くの性質
の置換を提供し、前記様々な置換は極めて多くの力たわみ曲線及びヒステリシス曲線の達
成を可能にする。従って、あらゆる身体組織若しくは筋肉を、本発明によって再生若しく
は真似ることが可能である。例えば、筋肉の能力を実験室で評価し、力たわみ曲線を描く
ことができる。次に、選択的に前記エラストマースプリングの必要なサイズ、形状、特徴
、及び性質を定め、描かれた力たわみ曲線を真似るようにエラストマースプリングを適用
することができる。

ヒンジ・アセンブリとケーブル解放機構の代替実施形態
図７ａ及び７ｂは、図３ａ及び３ｂに示されたヒンジ・アセンブリ実施形態の代替案１
４ａである。この後者のヒンジ・アセンブリ１４ａは、図３ａ及び３ｂのヒンジアセンブ
リ１４と同じ構成部品及び機能性を多く含むが、変更されたスプリングハウジング３８及
びもう１つの付加的構成部品である以下に説明するローター１００において少なくとも異
なる。

前記スプリングハウジング３８は２つの凸状円筒形チャネル６６を含み、各チャネル６
６にはエラストマースプリング３６が収まっている。この実施形態において、各エラスト
マースプリング３６はウレタンの円筒である。前記チャネル６６それぞれに隣接し、前記
スプリングハウジング３８内に、穴部１０４（この穴部を通って前記回転軸ポスト４０が
延びる）があり、その周辺を中心に前記ローター１００を収める凹部１０２がある。前記
凹部１０２内で、前記ローター１００が前記回転軸ポスト４０を中心に回転する。前記ロ
ーター１００は１若しくはそれ以上の端歯１０６と２つの爪１０８を含む。前記１若しく
はそれ以上の端歯１０６は、前記１若しくはそれ以上のスライド歯４８をそれぞれ幾何的
に補間し合い選択的に係合可能である。前記１若しくはそれ以上の端歯１０６が前記１若
しくはそれ以上のスライド歯４８と連動すると（これは完全伸展時に起きる）、前記上部
材１５に対する前記下部材１６の屈曲位置方向に向かう回転により、前記ローター１００
の各爪１０８が対応するエラストマースプリング３６に接し、前記スプリング３６を、そ
れと対応し囲っているチャネル６６に対して圧縮する。前記エラストマースプリング３６
は、圧縮の間、前記ヒンジ・アセンブリ１４ａの屈曲に対する抵抗を与え、歩行時の踵の
着地と体重移動を受けて前記衝撃吸収性機能を提供する。その結果、対応する屈曲した足
から体重が取り除かれることになり、その結果、前記ローター１００の爪１０８にかかる
前記エラストマースプリング３６の反発力となり、それによって屈曲位置から伸展位置へ
の歩行のスイング段階の際の膝の動きが促進若しくは補助される。

前記エラストマースプリング３６により提供される力たわみ曲線に関して、図７ａ及び
７ｂのヒンジ・アセンブリ１４ａは図３ａ及び３ｂのヒンジ・アセンブリ１４と機能的に
異なる。ヒンジ・アセンブリ１４ａの可動範囲（ＲＯＭ）を、前記ウォームギア５０の作
動を介した前記ＲＯＭディスク３４の回転によって調節することにより、前記ローター１
００またはスプリングハウジング３８が影響を受けることはない（すなわち、前記ロータ
ー１００とスプリングハウジング３８はＲＯＭ調節があっても静止している（影響されな
い）。従って、前記ローター１００の爪１０８は、前記ＲＯＭ設定に関わらず踵着地の直
前に、対応するエラストマースプリング３６に対し同様に位置づけられる。

図３ａ及び３ｂのヒンジ・アセンブリ１４と比較すると、前記ＲＯＭディスク３４に接
続されているスプリングポスト７２は、ＲＯＭ設定の変更の間、前記ＲＯＭディスク３４
と共に回転する。従って、前記エラストマースプリング３６は休止時（反発状態）に開始
（すなわち踵着地の直前）すること、若しくは選択されたＲＯＭ設定に基づく様々な圧縮
の度合いで開始することができる（図５ａでは前記スプリング３６は０°ＲＯＭ設定で圧
縮を開始するのに対し、図５ｃでは前記スプリング３６は３０°ＲＯＭ設定で基本的に休
止時に開始する）。機能性におけるこの違いを前述の様々なスプリングの置換（ｐｅｒｍ
ｕｔａｔｉｏｎｓ）に加えることで、極めて多くの力たわみ曲線及びヒステリシス曲線の
達成が可能となる。

図８は、図４ａ及び４ｂに示された実施形態代替案であるケーブル解放機構２０ａを示
す。この後者のケーブル解放機構２０ａは、図４ａ及び４ｂのケーブル解放機構と同じ構
成部品と機能性を多く含み、特に、ケーブル７８の動作の直線性及び前記カム作用は、そ
れぞれ対応するケーブル７８に過度の張力を与えずに、前記ケーブル７８を前記ロックス
ライド４４の解除に必要な距離以上にまで直線的に平行移動させ、係合と同時に明らかな
感覚的且つ聴覚的フィードバック（スナップ）を提供し、それにより前記カム・ロック機
能が係合（ロック）若しくは解除（アンロック）のいずれかの位置で完全に作動したこと
を前記使用者が確実に知ることができるようにする。この後者のケーブル解放機構２０ａ
は以下に説明するように、異なる構成部品、若しくは類似した構成部品を使った異なる形
によって、類似した機能性を提供する。さらに、ケーブルに過度の張力を与えないように
するための構成部品が取り入れられる。ここに記述されている構成部品は、図４ａ及び４
ｂのケーブル解放機構と共に使用することが同等に可能である。

図８のケーブル解放機構２０ａはレバー１１４、ケーブル・レバーハウジング１１６、
ケーブル・ガイド１１７、前記２つのケーブル７８、近位ターミナル１１９、近位圧縮ス
プリング１２０、止めナット１２１、遠位ターミナル１２２、前記遠位バイアススプリン
グ８５、及び前記球状ケーブル接続部８３を含む。

前記上部材１５の近位末端において、止めネジを用いて前記ケーブル・レバーハウジン
グ１１６を前記上部材１５に固定する。前記レバー１１４は、前記ケーブル・レバーハウ
ジング１１６のスロット１２８を通して、結合ポスト１２７によって回転且つ平行移動可
能な方法でケーブル・レバーハウジング１１６に取り付けられ、前記結合ポスト１２７は
前記ケーブル７８の近位末端も固定し、前記ケーブル７８は前記ケーブル・レバーハウジ
ング１１６の溝１２９内に横たわり直線的にに平行移動する。

前記トグルカム７６と同様に前記レバー１１４は、突出したカム面１３０と第１の平面
１３１と第２の平面１３２とを有する設計であり、前記カム面１３０は、前記レバー１１
４が前記スロット１２８内の結合ポスト１２７を中心に回転すると前記上部材１５の近位
末端１３３に接する。前記上部材１５の前記近位末端１３３に接する前記突出したカム面
１３０は、前記スロット１２８内の前記結合ポスト１２７を十分な距離にまで直線的に平
行移動させるので、前記ケーブル７８がそれぞれ対応するロックスライド４４を引き込み
、ロックスライド４４を前記内側及び側方ヒンジ・アセンブリ１４、１４ａのスプリング
ハウジング３８またはＲＯＭディスク３４から引き離す。前記突出したカム面１３０は、
回転軸点Ｐから第１の平面１３１または第２の平面１３２のいずれかへの距離よりも大き
い半径「Ｒ」（前記レバー回転軸Ｐに対して）を組み込み、前記近位末端１３３と連動し
ているカム面１３０から前記近位末端１３３に連動している第１の平面１３１または第２
の平面１３２のいずれかへ移動するときに、ケーブル張力を受けてトグル作用とスナップ
を起こし、それによって、前記側方及び内側ヒンジ・アセンブリ１４、１４ａのそれぞれ
にロックスライド・アセンブリ１８の確実な特定の位置（連動または解除）を使用者に提
供する。

従って、引き戻された位置にある各ケーブル７８は、前記対応する末端バイアススプリ
ング８５の力よりも強い力を独立に発し、前記ロックスライド４４を完全に解除するため
に必要な力を確実に与える。前記近位ターミナル１１９、前記近位圧縮スプリング１２０
、前記止めナット１２１、及び前記遠位ターミナル１２２はケーブル長及びケーブル張力
の独立調節を可能にし、それによってケーブル解放機構２０ａのそれぞれの独立した微調
整が可能になる。

前記レバー１１４は、前記カム面１３０によって、前記それぞれのケーブル７８に過度
の張力を与えることなく、前記ロックスライド４４を各ヒンジ・アセンブリ１４、１４ａ
から解除するために必要な距離以上に渡り前記ケーブルを直線的に平行移動させる。前記
近位圧縮スプリング１２０のたわみがより大きいためにオーバートラベルとなり、過度の
張力が防がれる。前記近位圧縮スプリング１２０も、前記上部材１５の近位末端１３３に
対する第１または第２の平面１３１、１３２の１つを保持するために各ケーブル７８に張
力を与え、それによって係合と同時に使用者に明らかな感覚的且つ聴覚的フィードバック
（スナップ）を提供し、カム・ロック機能が係合（ロック）されたまたは解除（アンロッ
ク）された位置のいずれかで完全に作動したことを使用者に確実に伝える。

前記レバー１１４が（図８で示すように）引き戻されると、（前記回転軸Ｐまでの距離
が前記第１の平面１３１よりも大きい）前記第２の平面１３２が前記ケーブルを「近位的
に引きつけた」位置に維持する働きをし、前記ロックスライド４４が前記ＲＯＭディスク
３４及び前記スプリングハウジング３８に対し完全に解除された位置に維持される。過剰
な移動によって前記ケーブル７８に過度の張力が加わるのを避けるように前記近位圧縮ス
プリング１２０を調節することができる。前記レバー１１４が前記患者に対し「作動」し
て前進すると、（前記回転軸Ｐまでの距離が前記第２の平面１３２よりも短い）前記第１
の平面１３１の働きによって、張力を与えられた前記ケーブル７８がさらに遠位に行くこ
とが可能になり、まず近位圧縮スプリング１２０を反発し、次に前記ロックスライド４４
を前記ＲＯＭディスク３４または前記スプリングハウジング３８に対し完全に連動した位
置に維持する。

図９ａ及び９ｂは、図３ａ、３ｂ、７ａ、及び７ｂに示されたヒンジ・アセンブリ１４
ｂ実施形態の代替案である。この後者のヒンジ・アセンブリ１４ｂは図３ａと３ｂのヒン
ジ・アセンブリ１４、及び図７ａと７ｂのヒンジ・アセンブリ１４ａと同じ構成部品と機
能性を多く含むが、以下に記述されるように少なくとも変更ＲＯＭディスク３４及びトー
ションスプリング３６ａにおいて異なる。

図９ｂを参照すると、前記ヒンジ・アセンブリ１４ｂはトーションスプリング３６ａ、
前記回転軸ポスト４０、止めピン１４０、前記遠位半関節３２、前記近位半関節３０、前
記ＲＯＭディスク３４、ヒンジ・アセンブリ・カバー１４２、ブレークピン４２、及びハ
ンドル１４４を含む。この実施形態において、前記ＲＯＭディスク３４が前記近位及び遠
位半関節３０，３２の上に置かれ同心円状にアラインされると、前記ＲＯＭディスク３４
の上面が前記近位半関節３０の持ち上げられた部分の上部と同じ平面に置かれる。前記Ｒ
ＯＭディスク３４は、前記ヒンジ・アセンブリ・カバー１４２が前記近位半関節３０の持
ち上げられた部分に固定されると、前記回転軸ポスト４０の円形部分周囲に（自由に回転
できる）回転自在な方法で固定される。前記ＲＯＭディスクは（前述のヒンジ・アセンブ
リ１４、１４ａの実施形態での記述と同様に）前記ロックスライド４４のスライド歯４８
と連動するように設計された平歯６２を含む。

前記ロックスライド４４、前記遠位バイアススプリング８５、前記ケーブル接続部８３
、及び前記ケーブル７８（ロックスライド・アセンブリ１８構成部品）は、前述のヒンジ
・アセンブリ１４、１４ａの実施形態で記述されたように、前記近位半関節３０の内部に
収められ協力的働きをする。しかし、この実施形態においては、前述のケーブル解放機構
２０、２０ａの代わりに単純なハンドル１４４を使って前記ロックスライド・アセンブリ
１８の操作が行われる。

前記止めピン１４０は前記遠位半関節３２にある複数（この実施形態においては２つ）
の止めピン穴１４６の１つを通して置かれ、前記ＲＯＭディスク３４にある複数（この実
施形態においては４つ）の止めピン穴１４８の１つを通り、結果的に前記ＲＯＭディスク
３４及び前記遠位半関節３２が前記回転軸ポスト４０を中心に一体化して回転する。上述
したように前記止めピン１４０を配置することにより、屈曲停止（すなわち最大屈曲度）
が調節可能となり、（膝矯正装具における採用の場合に）ある一定の角度以上の座屈が防
がれる。図９ａ及び９ｂの実施形態は０°〜２０°、０°〜４０°、または０〜６０°の
範囲に調節可能である。

前述のように、前記ロックスライド・アセンブリ１８は前記ＲＯＭディスク３４と協力
的に働き（すなわちバイアスされたスライド歯４８と前記平歯６２との連動）、所定の屈
曲位置から所定の伸展位置へ向かう一方向への段階的な進捗（ラチェット）を提供する（
すなわち前記ヒンジ・アセンブリ１４ｂを完全伸展（１８０度）方向へ回転させるが屈曲
方向への断続的な回転を許容しない）。所定の可動範囲を超える屈曲を使用者が望む場合
は（例えば座位を得るための完全屈曲）、前記スプリング８５を圧縮する前記ハンドル１
４４を引いて前記スライド歯４８を前記平歯６２から解除し、前記ロックスライド４４の
バイアス力を取り除く。

回転軸４０の六角形の部分は、前記遠位半関節３２にある１２側面を持つ穴部の中には
まる（１２点ソケットと六角形頭のネジと同一の組み合わせ）。前記回転軸ポスト４０の
底にはトーションスプリング３６ａの中子（なかご）を受け入れるための切れ目がある。
前述の１２角形の中にはまる回転軸ポスト４０の六角形部分のインデックスを変える（回
転する）ことによって、トーションスプリング３６ａの張力が増加する。前記トーション
スプリング３６ａの反対側の末端にあるループまたはフックは、前記近位半関節３０また
は前記上部材１５上の突出したタブと接続する。張力が増すと、踵着地の際の衝撃吸収性
の減勢が増し、歩行のスイング段階にある下肢を更に補助する。トーションスプリングを
用いて軟組織の張力を調節可能にすることは非常に有効であるため、この設定は関節硬化
及び痙縮の対処としても適している。

前述の具体的な説明から、本発明のこれら及びその他の長所は当業者には明白である。
従って、当業者であれば、本発明の広範な発明的概念から逸脱することなく上述の実施形
態のバリエーション若しくは変更が可能であることを認識する。よって本発明は、本明細
書に記述した具体的な実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲と要旨に則りあ
らゆる可能なバリエーションと変更を含むことを意図するものであると理解される。

前述の要約及び以下に記す本発明の詳細な説明は、添付の図と関連して読むことによっ
てより正しく理解されるであろう。本発明を図示する目的のために、図の中に本発明の具
体的な実施形態を示した。ただし、本発明が図面に示された通りの配置と手段に限定され
るものではないことを理解されたい。図面において、いくつかの図の中で一貫して同じ要
素を指して同じ参照番号が使われている。
図１は、本発明の１実施形態に従った右脚用膝矯正装具を示す。 図２は、図１の膝矯正装具のケーブル解放機構を持つ側方右側ヒンジ・アセンブリとそれに伴う側方筋交を示す。 図３ａは、本発明の１実施形態に従った側方左側ヒンジ・アセンブリの上面、または正面透視拡大図を示す。 図３ｂは、図３ａのヒンジ・アセンブリの下側透視拡大図を示す。 図４ａは、本発明の１実施形態に従ったケーブル解放機構の正面透視拡大図を示す。 図４ｂは、図４ａのケーブル解放機構の背面、または下側透視拡大図を示す。 図５ａは、完全に屈曲位置にある図１のヒンジ・アセンブリの正面図であり、ロックスライドのスライド歯は可動範囲（ＲＯＭ）ディスクの平歯と連動し、伸展方向への一方向のラチェットによる段階的な前進を行う回転運動の提供を示し、図５ａはまた、対応するチャネル内部に位置しているスプリングポストによって部分的に圧縮された（前もって負荷を与えている）エラストマースプリングと共に可動範囲３０°に設定されたＲＯＭディスクを示している。 図５ｂは、完全に伸展位置にある図１のヒンジ・アセンブリの正面図であって、前記スライド歯がスプリングハウジング内の受止め部と連動し前記ＲＯＭディスクが可動範囲０°に設定された完全伸展の位置を示す（すなわち、前記スライド歯は前記ＲＯＭディスクの最近位平歯に接しており、屈曲方向への回転運動を前記接触が抑止している）。 図５ｃは、完全に伸展位置にある図１のヒンジ・アセンブリの正面図であって、前記スライド歯が前記スプリングハウジングの受止め部と連動し前記ＲＯＭディスクが可動範囲３０°に設定されているため、３０°の可動範囲内で屈曲方向への回転の減勢と伸展方向への回転の付勢が可能となることを示す。 図５ｄは、可動範囲最大限の３０°の図１のヒンジ・アセンブリの正面図を示し、図５ｄは圧縮されたスプリング及び屈曲方向への回転の減勢を示している。 図５ｅは、完全に屈曲位置にある図１のヒンジ・アセンブリの正面図であり、ここでも前記スライド歯は平歯と連動し、伸展方向への一方向のラチェットによる段階的な前進を行なう回転運動を有し、図５ｅはまた、対応するチャネル内にあるスプリングポストによって休止状態にある（前もって負荷がない）エラストマースプリングと共に、可動範囲３０°に設定されたＲＯＭディスクを示す。 図６ａは、前述の図のＲＯＭディスクであり、類似した平面にあるＲＯＭディスクの周囲にあるウォーム歯と平歯を示しており、図６ａはまた、前記スプリングポストを受け入れるための２つの穴部も示す。 図６ｂは、本発明に従ったエラストマースプリングの１実施形態を示す。 図７ａは、本発明の別の実施形態に従った側方、左側代替ヒンジ・アセンブリの上面、または正面透視拡大図を示す。 図７ｂは図７ａのヒンジ・アセンブリの下側透視拡大図を示す。 図８は、本発明の別の実施形態に従った代替ケーブル解放機構の正面透視拡大図を示す。 図９ａは、本発明の別の実施形態に従ったトーションスプリングを採用したヒンジ・アセンブリの上面、または正面透視図を示す。 図９ｂは、図９ａのヒンジ・アセンブリの上面、または正面透視拡大図を示す。

Claims (32)

1. 矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリであって、
   第２の部材に可動的に接続され、この第２の部材に対して伸展位置と屈曲位置間で角度変位が許容される第１の部材と、
   前記第１及び前記第２の部材と接続する少なくとも１つのエラストマースプリングであって、伸展位置から屈曲位置、若しくは屈曲位置から伸展位置への角度変位を当該少なくとも１つのエラストマースプリングの圧縮によって抑制し、屈曲位置から伸展位置、若しくは伸展位置から屈曲位置への角度変位を前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発によって付勢するものである、エラストマースプリングと
   を有し
   前記少なくとも１つのエラストマースプリングは所定の荷重−たわみ曲線を提供し、この所定の荷重−たわみ曲線は圧縮時とは独立したリターン・ヒステリシス・レートを反発時に提供するものである
   矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリ。
2. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングは、前記第１の部材が前記第２の部材に動作可能に連結された、前記第１の部材と前記第２の部材の連結部内に位置することを特徴とする請求項１に記載のヒンジ・アセンブリ。
3. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングは、前記第１及び前記第２の部材と接続し、伸展位置から屈曲位置及び屈曲位置から伸展位置への角度変位を当該少なくとも１つのエラストマースプリングの圧縮によって抑制し、戻りの角度変位を前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発によって付勢することを特徴とする請求項１に記載のヒンジ・アセンブリ。
4. ディスクと、
   前記ディスクと連動するように適用されたロックスライドであって、前記ロックスライドと前記ディスクの連動は、第１の所定の範囲で屈曲方向への前記遠位部材に対する前記近位部材の角度変位を抑止し、伸展方向への一方向のラチェットによる段階的な進捗を提供するものである、前記ロックスライドと
   を有し
   前記少なくとも１つのエラストマースプリングは、第２の所定の範囲で前記近位部材及び前記遠位部材と連結しており、屈曲方向への前記遠位部材に対する前記近位部材の角度変位を減勢し、伸展方向への角度変位を付勢するものである
   ことをさらに特徴とする請求項１に記載のヒンジ・アセンブリ。
5. 受止め部を有する機構を有し、この機構は、前記ディスクと前記近位及び前記遠位部材とに角度を伴って連結し、前記受止め部内での前記ロックスライドとの連動により、屈曲方向への角度変位を減勢し及び伸展方向への角度変位の付勢を促進することをさらに特徴とする請求項４に記載のヒンジ・アセンブリ。
6. 前記機構はスプリングハウジングであって、このスプリングハウジングは各エラストマースプリングを保持するためのチャネルを有し、この各エラストマースプリングは前記チャネルの壁部を圧縮して屈曲方向への角度変位を減勢し、前記チャネルの壁部からの反発により伸展方向への角度変位を付勢するものであることを特徴とする請求項５に記載のヒンジ・アセンブリ。
7. 少なくとも１つのポストが前記ディスクに固定的に連結され、且つ当該ディスクの面から垂直に延出しており、この各ポストは前記スプリングハウジングの個々のチャネル内に延長しているものであって、当該各ポストは、個々のエラストマースプリングを押し支え、当該エラストマースプリングを前記チャネルの壁部及び前記ディスク面に対して圧縮して屈曲方向への角度変位を減勢し、前記エラストマースプリングは前記各ポストに対して反発し当該各ポストを押し動かして伸展方向への角度変位を付勢するものであることを特徴とする請求項６に記載のヒンジ・アセンブリ。
8. 前記スプリングハウジングの角度変位は、前記近位または遠位部材の１つの角度変位を追跡する、または前記近位または遠位部材の１つの角度変位により追跡されることを特徴とする請求項６に記載のヒンジ・アセンブリ。
9. 少なくとも１つの端歯を持つローターを有し、このローターは前記ディスクと前記近位及び前記遠位部材とに角度を伴って接続し、前記ロックスライドと前記少なくとも１つの端歯の連動は屈曲方向への角度変位を減勢し、伸展方向への角度変位の付勢を助けることをさらに特徴とする請求項４に記載のヒンジ・アセンブリ。
10. スプリングハウジングを有し、このスプリングハウジングは各エラストマースプリングを保持するチャネルを有し、この各エラストマースプリングは前記チャネルの壁部に接して圧縮して屈曲方向への角度変位を弱め、前記チャネルの前記壁部からの反発により伸展方向への角度変位を付勢することをさらに特徴とする請求項９に記載のヒンジ・アセンブリ。
11. 前記ローターの角度変位により、前記ローターは前記各エラストマースプリングを圧迫し、前記チャネルの前記壁部に対して前記各エラストマースプリングを強制的に圧縮することを特徴とする請求項１０に記載のヒンジ・アセンブリ。
12. 前記近位部材の前記遠位部材に対する角度変位は単一の回転軸を中心とした回転によって起こることを特徴とする請求項４に記載のヒンジ・アセンブリ。
13. 前記ディスクは前記回転軸を中心に回転自在であり、それにより前記第１及び前記第２の所定の範囲を設定することを特徴とする請求項１２に記載のヒンジ・アセンブリ。
14. 前記第１の所定の範囲は前記回転軸を中心に約９０°〜１２０°であることを特徴とする請求項１３に記載のヒンジ・アセンブリ。
15. 前記第１の所定の範囲は、前記近位部材が前記遠位部材に対し前記回転軸を中心に約６０°〜１８０°の間にある時に生ずることを特徴とする請求項１３に記載のヒンジ・アセンブリ。
16. 前記第２の所定の範囲は前記回転軸を中心に約０°〜３０°であることを特徴とする請求項１３に記載のヒンジ・アセンブリ。
17. 前記第２の所定の範囲は、前記近位部材が前記遠位部材に対し前記回転軸を中心に約１５０°〜１８０°の間にある時に生ずることを特徴とする請求項１３に記載のヒンジ・アセンブリ。
18. 前記ロックスライドは１若しくはそれ以上のスライド歯を有し、前記ディスクは複数のディスク歯を有し、前記１若しくはそれ以上のスライド歯はそれぞれ前記ディスク歯と幾何的に補間し合い選択的に係合可能であり、前記ロックスライドは前記スライド歯と前記ディスク歯との咬合によって前記ディスクと連動することを特徴とする請求項１３に記載のヒンジ・アセンブリ。
19. 前記ヒンジ・アセンブリはウォームギアをさらに含み、前記ディスクは複数のウォーム歯を含み、前記ウォームギアと前記ウォーム歯は連動するように位置付けされ、それにより前記ウォームギアが作動すると前記ウォーム歯が連動して回転し、前記回転軸を中心に前記ディスクを回転させて、前記第１及び前記第２の所定の範囲を設定することを特徴とする請求項１８に記載のヒンジ・アセンブリ。
20. 前記ディスク歯および前記前記ウォーム歯はそれぞれ、類似した平面にある前記ディスクの周囲にあることを特徴とする請求項１９に記載のヒンジ・アセンブリ。
21. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングはトーションスプリングであってもよいことを特徴とする請求項２０に記載のヒンジ・アセンブリ。
22. 矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリであって、
    第２の部材に可動的に接続され、この第２の部材に対して伸展位置と屈曲位置間で角度変位が許容される第１の部材と、
    前記第１及び前記第２の部材と接続する少なくとも１つのエラストマースプリングであって、伸展位置から屈曲位置、若しくは屈曲位置から伸展位置への角度変位を前記少なくとも１つのスプリングの圧縮によって抑制し、屈曲位置から伸展位置、若しくは伸展位置から屈曲位置への角度変位を前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発によって付勢するスプリングと
    を有する矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリ。
23. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングは所定の荷重−たわみ曲線を提供し、この所定の荷重−たわみ曲線は圧縮時とは独立したリターン・ヒステリシス・レートを反発時に提供することを特徴とする請求項２２に記載のヒンジ・アセンブリ。
24. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングは、前記第１の部材が前記第２の部材に動作可能に連結された、前記第１の部材と前記第２の部材の連結部内に位置することを特徴とする請求項２２に記載のヒンジ・アセンブリ。
25. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングは前記第１及び前記第２の部材と接続し、伸展位置から屈曲位置及び屈曲位置から伸展位置への角度変位を当該少なくとも１つのエラストマースプリングの圧縮によって抑制し、戻りの角度変位を前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発によって付勢することを特徴とする請求項２２に記載のヒンジ・アセンブリ。
26. 矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリであって、
    遠位部材に可動的に接続され、この遠位部材に対して角度変位が許容される近位部材と、
    前記近位及び前記遠位部材と接続するスプリングハウジングであって、このスプリングハウジングの運動は前記近位または前記遠位部材の１つの動作を追跡するまたは当該動作により追跡されるものである、前記スプリングハウジングと、
    前記スプリングハウジングとベアリングを介して連動する少なくとも１つのエラストマースプリングと
    を有し、
    前記近位部材の前記遠位部材に対する第１の方向に向けた角度変位は前記少なくとも１つのエラストマースプリングを圧縮して前記第１の方向に向けた前記角度変位を減勢し、前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発は前記遠位部材に対する前記近位部材の第２の方向に向けた角度変位を付勢するものであり、
    前記少なくとも１つのエラストマースプリングは所定の荷重−たわみ曲線を提供し、この所定の荷重−たわみ曲線は圧縮時とは独立したリターン・ヒステリシス・レートを反発時に提供するものである
    矯正装具、人工補装具、あるいはリハビリ装具のためのヒンジ・アセンブリ。
27. 前記スプリングハウジングは各エラストマースプリングを保持するチャネルを含み、各エラストマースプリングは前記チャネルの内壁部を圧縮することを特徴とする請求項２６のヒンジ・アセンブリ。
28. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングが所定の荷重−たわみ曲線を圧縮時に提供し、リターン・ヒステリシス・レートを反発時に提供するように、そのサイズ、形状、密度は選択的に設計されることを特徴とする請求項２６のヒンジ・アセンブリ。
29. 前記少なくとも１つのエラストマースプリングはウレタンから作成されることを特徴とする請求項２６のヒンジ・アセンブリ。
30. 前記スプリングハウジングの運動は、前記近位及び前記遠位部材の何れか若しくは双方の動作を追跡するまたは当該動作により追跡されるものであることを特徴とする請求項２６に記載のヒンジ・アセンブリ。
31. 前記スプリングハウジングは前記近位及び前記遠位部材に一体化され、前記近位部材と前記遠位部材間に動作可能な連結を提供することを特徴とする請求項２６に記載のヒンジ・アセンブリ。
32. 前記近位部材の前記遠位部材に対する何れかの方向に向けた角度変位は、前記少なくとも１つのエラストマースプリングを圧縮して前記近位部材の前記遠位部材に対する前記角度変位を減勢し、前記少なくとも１つのエラストマースプリングの反発はそれぞれの戻り方向の角度変位を付勢することを特徴とする請求項２６に記載のヒンジ・アセンブリ。

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