JPH01308558A

JPH01308558A - 滕関節補綴要素

Info

Publication number: JPH01308558A
Application number: JP1011765A
Authority: JP
Inventors: John E Cooper; ジョン・エドウィン・クーパー
Original assignee: JE Hanger and Co Ltd
Current assignee: JE Hanger and Co Ltd
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1989-12-13
Also published as: GB8900302D0; GB8801278D0; EP0325347A1; GB2214086A

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】イ）産業上の利用分野本発明は膝関節補綴要素に関する。特定すれば、患者の
体重が足にかかった時１足の膝部とすね部の屈曲角運動
が膝関節の小さな角度では屈曲に抗するように姿勢状態
制°御装置を有する補綴要素に関する。

口）発明の要約本発明の目的は過度に複雑な構成でなくかつ長い寿命を
有する上記のような膝関節補綴要素を提供することであ
る。

従って、本発明は、上部ヒンジ部材と下部ヒンジ部材と
を備えた義足用膝関節補綴要素を提供する。下部ヒンジ
部材は中央部を横切る平面を有している。該上部及び下
部ヒンジ部材は、該中央部を横切る平面の後方側に位置
している膝関節枢軸で上部ヒンジ部材にヒンジで取付け
られかつ中央部を横切る平面の前方側の姿勢制御枢軸の
処で下部ヒンジ部材にヒンジで取付けられたリンク装置
で相互に連結されている。上部ヒンジ部材はブレーキ部
材を有し、ブレーキ部材は上部ヒンジの荷重によシ膝関
節の屈曲状態又はそれに近い状態で下部部材の座に作用
して上部及び下部ヒンジ部材の角度運動に摩擦抵抗する
凸面を有している。

上部ヒ／ジ部材は１足の上方部分用の付属装置によシ画
成される中央部を横切る平面を有している。この平面は
１足の非屈曲状態に寂いて下部ヒンジ部材の中央部を横
切る平面と一致し、かつ不安定性を避けるために前方又
は後方方向にオフセットされていない。良好な摩擦抵抗
に協働する下向き荷重の状態に荷重を適当に分散するた
めに。

膝関節の枢軸線と姿勢制御枢軸とを通る平面は、下部ヒ
ンジ部材の中央部を横切る平面に対して約４５度の゛含
み角度をなす。ブレーキ部材が座と係合した時には３０
度又は８２度のような別の角度に変更することも可能で
ある。ブレーキ部材の凸面部と下部ヒンジ部材の座の間
の接触線は下部ヒンジ部材の中央部を横切る平面の前方
に短い距離を置いて都合良く位置している。もし接触線
がその面の後方側に位置しているならば、負荷時の屈曲
又は伸長に対する有効な摩擦抵抗は低減する。

さらに、膝関節枢軸線を含む第一の面と、ブレーキ部材
と座及び膝関節を含む第二の面と姿勢制御枢軸線の間の
接触線との間の含み角度は約７度であってもよく、最適
な力の配分を行う。特にブレーキ部材及び座に使用され
得る鋼の接触面は比較的低い摩擦係数を有するので、モ
ーメント力を打消すのに必要な接線方向力を生ずるため
にこれらの面に垂直な大きな力が要求される。

下部ヒンジ部材に姿勢制御緩衝器が備わっていることが
望ましく、その緩衝器にり／り装置の一部が接触してい
る。該緩衝器は、患者が歩行している間のノイズを低減
する。リンク装置は、上部及び下部ヒンジ部材の両側に
一対のリンクと、該リンクの間に堅牢な機械的連結をな
す各リンクと一体又はそれに付属したクロスコネクター
装置とを備え、足にかかる側方刃によシ生ずる負荷に抗
するようにすることが望ましい。

姿勢制御は静止状態に偏倚させる装置なくして作動可能
であるが、それは静止状態へ積極的に偏倚させて、歩行
中に足が好ましからざる姿勢で拘束されるのを防ぐこと
が好ましい。さらにこの装置を作動させるのに要する下
向き力の大きさは、患者の体重と活動レベルを考慮して
調整可能であることが望ましい。従って、下向きの荷重
がない状態にて座からブレーキ部材を引離す方向に偏倚
させるためにリンク装置に連結された装置が、下部ヒン
ジ部材に備わっていることが望ましい。

ハ）実施例第１図において１人工膝間節は１足の上方部分に取付け
るだめの四つの取付は穴２２（一つの穴のみが示されて
いる）を有する上部プレー）２０で形成された上部ヒン
ジ部材１と、前方から見た時は後方ｉら見た形状よりも
小さい本体部分２４とを備えている。本体部分２４はほ
ぼ水平な下面２６を有し、この面２６は伸縮緩衝器９に
対して作用する。本体２４の後方位置にある膝関節の枢
軸孔には枢軸ブツシュ２８が入っている。枢軸ブツシュ
２８と同心の弓状の凸面をした下面２７を有するカムブ
ロック６の形をしたブレーキ部材が、ボルト又は別の適
当な方法で膝関節の枢動ブツシュ２８と伸縮緩衝器９と
の間で本体２４の下面に取付けられている。カムブロッ
ク（以下ブレーキ部材と呼ぶ）６は焼入歯で作られてい
る。

膝関節の下部ヒンジ部材２は、側方から見た時は前方に
向って角度がついた形状をしており、かつ足のすね部に
取付ける一種類の四個の取付は穴（図示せず）が形成さ
れた下部プラットフォーム６０と、プラットフォームか
ら上方に伸びているポスト６２と、前方に曲っている鼻
部６４とを有している。第二の孔又は姿勢制御の枢軸孔
は鼻部６４に形成されかつ枢軸ブツシュ６８を収容して
いる。プレート２０の取付穴２２は上部ヒンジ部材１用
の中央部を横切る平面４０を画成する。この平面４０は
下部ヒンジ部材２の中央部を横切る平面４２と膝関節の
非屈曲位置で一致する。上部ヒンジ部材１に形成された
膝関節枢軸線２９は中央部の平面４０の後方約１０．５
乃至１２．５ｍｍにあシ、そして下部ヒンジ部材２の鼻
部６４に形成された姿勢制御枢軸線６９は中央部の平面
４２の前方にある。枢軸線２９．３９をつなぐ平面４６
は中央部の平面４０．４２に対して４５度に向いている
。

上部ヒンジ部材１と下部ヒンジ部材２は、はぼベルクラ
ンク状の側方形状であって膝関節軸線の枢動ピンを担持
する後方かつ上方に向いたリムを有しかつ姿勢制御枢動
用ビンを担持する角度のついた区域を有する連結アーム
６を備えだリンク装置によシ結合されている。各連結ア
ーム６の下部リムはポスト６２の直前でそれに接近して
ほぼ平行関係で位置しておシ、さらに下部リムは膝関節
の一方の側にスペーサブロック（以下クロスコネクタと
呼ぶ）４により連結されて堅牢なＹ字形構造を形成して
いる。

膝関節枢軸線２９は中央線４０．４２の後方にあるので
、上部ヒンジ部材１にかかる下向き荷重は、連結アーム
６と第１図に図示された如く時計方向に回転させ、ブレ
ーキ部材６をポスト６２に接近させかつアーム乙の下部
リムをポスト３２から離隔するように動かす。この運動
は、クロスコネクタ４とポスト６２のねじ付人と係合す
る調整ねじ５の頭部との間に作用する圧縮コイルばね１
０によシ抵抗を受ける。調節ねじ５は、どちらの方向に
も回転することができ、ばね１０により発生する力を調
整し患者の要求に応じることができる。体重がかからな
′くなった時、ばね１０は。

クロスコネクタ４がポスト３２により担持される姿勢制
御緩衝器８と接触するまでポスト３２の方へアーム６の
下部リムを復帰させる。

下部ヒンジ部材２のポスト部３２は、水平部分４６の後
側の上部面に前方及び上方に傾斜した後方部分４４を有
し、その水平部分４６には伸縮式の緩衝器９が固定され
ている。後方部分４４と中央部の平面４２の間の含み角
は約６８度である。

そして、該部分４４は座を備えた焼入れ鋼の衝撃受け７
を担持し、その衝撃受けとブレーキ部材６が体重が上部
ヒンジ１にかかった時、はぼ線接触する。ブレーキ部材
６と衝撃受け７の間の接触線は、わずかな長さで典型的
には中央部の平面４２の前方まで２乃至６Ｂであり、体
重が部分的に曲った関節にかかった時、該接触線はこの
位置に留る。該接触線と膝関節枢軸線２９とを通る第一
の平面と第二の平面との間の角度Ａは約７度である。

ここで、第二の平面４６は膝関節枢軸線２９と姿勢制御
枢軸線６９とを含む平面である。これらの数値は、衝撃
受け７に垂直な適正荷重を与えて過度な力及び部品に過
度の応力をかける必要性なくして軸線２９の周シの屈曲
に対する適正な抵抗を与えることがわかる。ブレーキ部
材６の彎曲した面の広がシ角は、約２５度の膝関節の屈
曲範囲にわたシ姿勢制御を行うのに十分であり、そして
図示された膝関節は少くとも１３０度まで屈曲可能であ
る。

種々のイｍ正が本発明から離れずに上記実施例に対して
なされ得ることは明白である。例えば、衝撃受け７との
接触からブレーキ部材６を引上げる別の形状をした偏倚
装置が備えられてもよい。連結アーム６の下方への伸び
はなくてもよくそして弾性装置が枢軸線２９．３９間の
位置でアーム乙に上方荷重を与えてもよい。しかしなが
ら、アーム乙の間の堅牢な機械的相互連結が、膝関節の
いずれの側にも保持されていて足にかかる側部荷重から
生ずるひねシカに抗することが望ましい。

第２図と第３図は、上部ヒンジ部材７１と下部ヒンジ部
材７２とを組込んだ別態様の膝関節補綴要素を示してい
る。膝関節枢軸７５と姿勢制御枢軸７６は、第１図に示
された実施例に関して記載されたようなりロスコネクタ
８０によシ結合された連結アーム７８．７９で連結され
ている。配置は第１図の配置とほぼ類似しているが、下
記の通りいくつかの点で相違している。

上部ヒンジ部材７１は傾斜面８２を有しており、その面
８２には凸状の面８５を有するブレーキ部材８４がねじ
８６とドエルビン８７によす固定されている。この配置
は、膝関節の枢軸線７５と姿勢制御枢軸線７６とを含む
平面８８が上部ヒンジ部材の中央部を横切る面９０に対
して６０度の角度をなし、そして該平面８８は、図示さ
れた位置では下部ヒンジ部材の中央部を横切る面９２と
一致するようになっている。そして、垂直下方荷重が上
部ヒンジ部材にかかった時、ブレーキ部材は下部ヒンジ
部材７２の傾斜面９８に固定された衝撃受け９６の平面
９４の方に移動し、アーム７８と７９は姿勢制御枢軸７
６の周りで傾きさらに平面９０は平面９２に対してわず
かにずれる。

アーム７８と７９の傾斜は、下部ヒンジ部材７２の中に
取付けられたノ・ウジング１０２の中に装着された圧縮
ばね１００により抵抗力を受ける。

ばね１００の他端はハウジング１０２の長穴１０６に案
内されたウィング５を有するナツト１０４と接触してナ
ツトの回転を防止する。さらに、引張り棒１１０がばね
１００を通して伸び一端でナツト１０４に螺着しかつそ
の他端でクロスコネクタ８０と係合−する。引張り棒１
１０の頭部１１１は溝切りされてねじ回しで引張り棒を
回転することによりばね力を調整可能にする。弾性パッ
ド１１４はクロスコネクタ８０と下部ヒンジ部材７２の
間の衝撃を和らげるように備わっている。

膝関節を非屈曲状態に復帰させるためのばねの形をした
伸筋装置１２０は、中心部の伸縮可能な入れ子犬ステム
（図示せず）にねじ切シされ外側が入れ子犬のスリーブ
１２４で囲まれた多数のばね座金１２２を備えている。

中心部のステムは、組合せた座金からのスラスト力を受
けそれを一体のポール部１２７を介して下部ヒンジ部材
のソケット１２８まで伝達す゛るフランジ１２６と、ス
ラスト力を座金からスリーブ１２４へ伝達する７ランジ
１２９とを備えている。スリーブ１２４はフォーク部分
１３１を備え、このフォーク部分は上部ヒンジ部材の突
起部１６５に取付けられたピン１６４と係合するンケッ
）１３２，１３３’に！している。

第４図と第５図はさらに別の膝関節補綴要素を示してい
る。この膝関節補綴要素では、上部ヒンジ部材１４１と
下部ヒンジ部材１４２が連結アーム１４８．１４９で連
結された膝関節枢軸線１４５と姿勢制御枢軸線１４６と
を有し、該アーム１４８゜１４９はクロスコネクタ１５
０により結合されている。線１５８は膝関節枢軸と姿勢
制御枢軸線とを含む平面を示している。そしてこの平面
は上部及び下部ヒンジ部材の中央部を横切る平面１６０
及び１６２に対してほぼ９０度の角度で配設されている
。

第５図に図示された位置においては、接触は、上部ヒン
ジ部材に固定されたブレーキ部材１６６の凸状の面１６
５と下部ヒンジ部材に固定された衝撃受け１７０の平ら
な面１６９の間に設定されており、それは接触線と膝関
節枢軸ｆ！Ｍ１４５を含む平面を表わしている線１７５
で示されている。

第５図に示された配置は、非屈曲状態にある時。

膝関節を固着すべくよシ迅速な応答をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は姿勢制御の装置を備えた人工膝関節部の側面図
；第２図は本発明による別態様の膝関節の背面図、第６
図は第２図のＩ−１［線に関する断面図、第４図は本発
明のさらに別態様の膝関節補綴要素の背面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線に関する断面図である。１．７１．１４１：上部ヒンジ部材２．７２．１４２：下部ヒ／ジ部材３．７８，７９，１４８．１４９：リンク装置４．８０
．１５０：クロスコネクタ６．８４，１６６：ブレーキ部材７．９４．１６９：座８．１１４：緩衝器２７．８５，１６５：’凸状面２８．７５．１４５：膝関節枢軸３８．７６．１４６：姿勢制御軸。

Claims

【特許請求の範囲】

１．　上部ヒンジ部材（１，７１，１４１）と、中央部
を横切る平面（４２，９２，１６２）を有する下部ヒン
ジ部材（２，７２，１４２）とを備えた義足用の膝関節
補綴要素において、該上部及び下部のヒンジ部材は、該
中央部を横切る平面の後方側に取付けられた膝関節枢軸
（２８，７５，１４５）で該上部ヒンジ部材にヒンジ付
けされかつ該中央部を横切る平面の前方側に取付けられ
た姿勢制御枢軸（３８，７６，１４６）で該下部ヒンジ
部材にヒンジ付けされたリンク装置（３；７８，７９；
１４８，１４９）により相互に連結されており、該上部
ヒンジ部材は、凸状面（２７，８５，１６５）を有する
ブレーキ部材（６，８４，１６６）を有し、該凸状面は
、該上部ヒンジ部材の下向き荷重により膝関節の非屈曲
状態で又は非屈曲に近い状態で下部ヒンジ部材の座（７
，９４，１６９）に作用して該上部及び下部ヒンジ部材
の角運動に対して摩擦抵抗するように構成したことを特
徴とする膝関節補綴要素。
２．　該上部ヒンジ部材が、足の上側の部分を取付ける
装置により画成される中央部を横切る平面（４０，９０
，１６０）を有し、該平面は、足の非屈曲状態において
下部ヒンジ部材の中央部を横切る平面（４２，９２，１
６２）と一致するように構成したことを特徴とする請求
項１記載の膝関節補綴要素。
３．　膝関節枢軸線と姿勢制御枢軸線とを含む平面（４
３，８８，１５８）が、該下部ヒンジ部材の中央部を横
切る平面（４２，９２，１６２）に対して約４５度の含
み角をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の膝
関節補綴要素。
４．　該膝関節枢軸線と姿勢制御枢軸線を含む平面（４
３，８８，１５８）が、該下部ヒンジ部材の中央部を横
切る平面（４２，９２，１６２）に対して約３０度の含
み角をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の膝
関節補綴要素。
５．　該膝関節枢軸線と姿勢制御枢軸線とを含む平面（
４３，８８，１５８）が、該下部ヒンジ部材の中央部を
横切る平面（４２，９２，１６２）に対して約８２度の
含み角をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の
膝関節補綴要素。
６．　該ブレーキ部材（６，８４，１６６）の凸状面（
２７，８５，１６５）と該下部ヒンジ部材の座（７，９
４，１６９）の間の接触線が、該下部ヒンジ部材の中央
部を横切る平面（４２，９２，１６２）の前方にわずか
の距離を置いて位置していることを特徴とする請求項６
乃至５のいずれかに記載の膝関節補綴要素。
７．　該膝関節枢軸線と、該ブレーキ部材と該座の間の
接触線とを通る第一の平面（４９，１７５）と、膝関節
及び姿勢制御の枢軸線を通る第二の平面（４３，８８，
１５８）との間の含み角（Ａ）が約７度であることを特
徴とする請求項６に記載の膝関節補綴要素。
８．　姿勢制御緩衝器（８，１１４）が下部ヒンジ部材
に備わっており、リンク装置の一部（４，８０）が、該
緩衝器に接触することを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の膝関節補綴要素。
９．　該リンク装置が、該上部及び下部ヒンジ部材の両
側の一対のリンク（３；７８，７９；１４８，１４９）
と、該リンク間の堅牢な機械的連結をなす各リンクと一
体又は各リンクに取付けられたクロスコネクタ装置（４
，８０，１５０）と、を備えていることを特徴とする膝
関節補綴要素。
１０．　該下部ヒンジ部材で担持された弾性を有する装
置（１０，１００）が、下向き荷重のない状態で該ブレ
ーキ部材（６，８４，１６６）を該座（７，９４，１６
９）から離す方向に該リンク部材に偏倚力をかけること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の膝関節
補綴要素。
１１．　制御装置（５，１１０）が該偏倚力をかける装
置に作動可能に連結されており、該制御装置は該偏倚装
置により与えられる復帰力の大きさを調節可能にするこ
とを特徴とする請求項１０に記載の膝関節補綴要素。
１２．　該弾性を有する装置が、該下部ヒンジ部材に装
着されたばね（１００）を備えていることを特徴とする
請求項１０又は１１に記載の膝関節補綴要素。
１３．　該ばね（１００）が、該下部ヒンジ部材の接合
部（１０３）に当接している一端を有しかつ、該ばねを
貫通して伸びる引張り棒（１１０）を有する圧縮ばねで
あり、該引張り棒は、その一端がリンク装置（７８，７
９，８０）と係合する頭部（１１１）を有し、他端がね
じ切りされそして該圧縮ばねの他端と当接する回転不可
能に取付けられた調整ナット（１０５）と係合している
ことを特徴とする請求項１２記載の膝関節補綴要素。
１４．　弾性の伸筋装置（１２０）が、該膝関節補綴要
素を非屈曲状態に復帰させるように該上部と下部のヒン
ジ部材の間で作動すべく備わっており、該伸筋装置は積
重ねたばね座金（１２２）で構成されていることを特徴
とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の膝関節補綴
要素。
１５．　該ばね座金（１２２）の積重ねが、一方のヒン
ジ部材に取付けられた伸縮可能なステムに装着されかつ
他のヒンジ部材に取付けられた入れ子式スリーブ（１２
４）で囲まれていることを特徴とする請求項１４に記載
の膝関節補綴要素。