４軸補装具関節
【課題】
本発明による４軸補装具関節は、下肢能力を失った歩行者ができるだけ自然に歩行できるようにする。
【解決手段】
本発明は、４軸補装具関節に関する。本発明の４軸補装具関節は、上部支持部１１０が上段に固定される上部固定片１２０と、下部支持部１３０が下段に固定される下部固定片１４０と、一側端は前記上部固定片１２０の前半部に、他側端は前記下部固定片１４０の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバー１５０と、一側端は前記上部固定片１２０の後半部に、他側端は前記下部固定片１４０の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバー１５０に対して相対的に長さが短く、前記上部固定片１２０と下部固定片１４０が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバー１６０と、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
本発明による４軸補装具関節は、下肢能力を失った歩行者ができるだけ自然に歩行できるようにする。
【解決手段】
本発明は、４軸補装具関節に関する。本発明の４軸補装具関節は、上部支持部１１０が上段に固定される上部固定片１２０と、下部支持部１３０が下段に固定される下部固定片１４０と、一側端は前記上部固定片１２０の前半部に、他側端は前記下部固定片１４０の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバー１５０と、一側端は前記上部固定片１２０の後半部に、他側端は前記下部固定片１４０の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバー１５０に対して相対的に長さが短く、前記上部固定片１２０と下部固定片１４０が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバー１６０と、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４軸補装具関節に関し、より詳細には上下部固定片に連結した一組の回転レバーを４個の軸を有して互いに回転するように設けて、上下部固定片が一組の回転レバーの回転により人体の関節に近い動きを再現する４軸補装具関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１と図２には従来の単軸補装具関節の構造が例示されている。
従来の単軸関節１は、人体の股の部分が固定される上部支持部１０と、脹脛の部分が固定される下部支持部２０と、上下部支持部１０、２０を回転可能に連結させるヒンジ部３０を含む。
従来の単軸補装具関節１は、下肢の伸展状態と屈曲状態に対応するように上下部支持部１０、２０を、ヒンジ軸３１を基準に相対回転させるようにして、ヒンジ部３０は上部支持部１０の下段および下部支持部２０の上段に形成された孔に締結されるボルトとナット３３による構造を有する。
従来の単軸補装具関節１は、人体の関節の構造に対応できるように連結部の構造を変形させて、ヒンジ部３０の回転軸３１を支持部の中心軸からシフトさせて、中心をずらすようにして歩行者に便宜を提供する。
また、従来の単軸補装具関節１を着用する場合に、下肢および関節の機能を部分的にのみ失った一部の歩行者は単軸補装具関節１の構造を一部変更することにより、膝を曲げて歩行することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、下肢および関節の機能を殆ど失った歩行者の場合には歩行時の補装具関節１が直立状態を維持させるべきであるため、従来単軸補装具関節１は伸展状態でこれを固定させるロック装置（ｌｏｃｋ ａｐｐａｒａｔｕｓ）４０を備える。
また、従来の単軸補装具関節１は、歩行を停止して座る時にはロック装置４０を解除して、膝を曲げられるようにする構成を有する。
例えば、図示された従来の単軸補装具関節１の場合、伸展状態を固定させるために歩行時にはロック装置４０を下へ引っ張らなければならない。この時、支持部１０、２０の軸と関節の中心移動による摩擦力により、ロック装置４０が動作して、歩行者の直立状態を維持させる。
【０００４】
一方、歩行を停止して座る時には、ロック装置４０を上に引っ張り、単軸補装具関節１を、ヒンジ軸３０を中心に回転させて、膝を曲げればよい。
しかし、前記のような構成を有する従来の補装具関節には次のような問題があった。
人間の歩行時に膝関節を観察すると、脛骨の高平部上で大腿骨が潤滑に動き（gliding）ながら上昇および後進するなどの屈曲運動過程で脛骨と大腿骨の相対位置の変化により、歩行が行われることがわかる。
既存の単軸補装具関節を備えた補装具を使用する場合には、大腿骨の潤滑に動く（gliding）過程を再現しておらず、単軸を基準に単純回転をするため、大腿部の動きが上に上昇したり、長くなったり短くなったりする反復的動きが現れるだけであるため、歩行が不自然で歩行者に大きい負担と不便を与える問題がある。
そして、立っている状態と座った状態では補装具が回転しないように位置固定しなければならないため、ロック装置などを別途に作動しなければならない問題が生じる。
【０００５】
関節の機能を全く持たない歩行者が既存の単軸補装具関節１を使用する補装具を利用して歩行するためには、膝関節が曲がれないように膝関節の動きをロック装置４０でロックして、所謂スティッフ・レッグ（ｓｔｉｆｆ ｌｅｇ）歩行をするしかない。
このような問題は歩行時において、体中心の不安定性、外転歩行、無理な外転、病的歩行などの問題を抱えるようになる。また座る時、ロック装置４０をいちいち解除すべきで、このことは使用者の健康およびその他の問題の原因となった。
本発明の第１の目的は、多軸回転を可能にして、人体の関節の屈曲運動に近い動きを再現する４軸補装具関節を具現することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、屈曲や伸展状態において別途の操作を行わずに、自動で補装具関節のロックと解除、および個々人の伸展補助力調節を可能にする４軸補装具関節を具現することである。
【０００７】
本発明の第３の目的は、人体の関節の屈曲運動に近い動きを再現する補装具関節を支持部と別途に製作して、支持部に脱着可能な構造で製作される４軸補装具関節を具現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、上部支持部が上段に固定される上部固定片と、下部支持部が下段に固定される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、上部支持部が上段に固定される上部固定片と、下部支持部が下段に固定される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
前記４軸補装具関節は、上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
前記弾性ガイド手段は、前記下部固定片に形成されたスプリング収納チャンバーと、前記スプリング収納チャンバー上で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるスプリングと、前記前方回転レバー下段の回転に連動して、前記スプリングの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする。
弾性ガイド手段は、前記下部固定片に形成されたシリンダーと、前記シリンダー上で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるピストンと、前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする。
【００１１】
前記上部固定片には前記前方回転レバーの前段に離脱防止ストッパーが備わり、入脚期時に前方回転レバーの回動を防止することを特徴とする。
前記前方回転レバーと後方回転レバーは、入脚期時に前後方には一定鋭角を成し、左右には互いに並んでいるように設けられて、前記各回転レバーの上下および前後方向への回動が円滑に行われることを特徴とする。
前記４軸補装具関節には、上部固定片と下部固定片の相対回転運動により、伸展状態になる場合、上部固定片および下部固定片に加えられる衝撃を緩和するための衝撃緩和手段が備わることを特徴とする。
前記衝撃緩和手段は、前記後方回転レバーの前段に突設されたストッパーと、前記上部固定片下面に設けられて、前記４軸補装具関節が伸展状態で前記ストッパーが接触される緩衝突起であることを特徴とする。
【００１２】
前記前方回転レバーの両端は前記上部固定片および下部固定片に各々回転可能に設けられる回転軸受けの軸に固定されて設けられることを特徴とする。
前記後方回転レバーの両端は前記上部固定片の下面および前記下部固定片の上面に形成された回転溝に各々挿入された状態で前記回転溝を貫通する回転ピンより回動可能に固定されて設けられることを特徴とする。
前記４軸補装具関節は、伸展状態で前記上部支持部の中心軸より前記下部支持部の中心軸は後方に位置させることによるマイナス（−）・オフセット（offset）を設定し、入脚期時の安全性を図ることを特徴とする。
前記のような構成により、本発明は補装具関節の動きを人間の関節の移動方式に近接させることによって自然で安全な歩行を可能にする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前記のような構成により、歩行時における健常者の関節の動きと人工関節の動きをできるだけ類似させるため、本発明の４軸補装具関節を使用して、歩行時の歩行が自然で歩行者に与える負担が大きく低減される。
また、本発明による４軸補装具関節の回転角度と健常者の歩行時の回転角度を近接させたため、歩行時に前方の障害物に引っ掛って倒れるのを防止でき、従って、上下移動の場合、即ち階段を上がる場合などにも自然に関節を曲げて下半身を持ち上げるため、歩行が自然で使用者に満足感を与えるようになる。
本発明は下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者が歩行時における人体の関節に近い自然な歩行を可能にするため、体中心の不安定性、外転歩行、無理な外転、病的歩行などの問題を解決する。また座る時や起立時に開閉装置をいちいち作動しなければならない問題を解決して、使用者の健康および多様な側面において歩行者に満足感を与えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、前記のような構成を有する本発明による４軸補装具関節の望ましい実施形態を、添付図を参照して詳細に説明する。
図３は本発明の実施形態による４軸補装具関節の伸展状態の構成を示した側面図で、図４は本発明の実施形態による４軸補装具関節の構成を示した分解斜視図で、図５は本発明の実施形態による４軸補装具関節の入脚期時のロック状態を示した側面図である。そして、図６Ａ乃至図６Ｆは本発明の実施形態による４軸補装具関節の屈伸過程の動きを順に示した側面図である。
【００１５】
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上部支持部１１０が固定される上部固定片１２０と、下部支持部１３０が固定される下部固定片１４０と、一側端は上部固定片１２０の前半部に、他側端は前記下部固定片１４０の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバー１５０と、一側端は前記上部固定片１２０の後半部に、他側端は前記下部固定片１４０の後半部に各々回動可能に設けられる後方回転レバー１６０を含む。
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は人体の下肢に装着支持される上下部支持部１１０、１３０と別途に形成して、各々上下部支持部１１０、１３０に連結して設けることができるようにしている。従って、上下部支持部１１０、１３０および４軸補装具関節１００の一部に変形や毀損が生じたり交換が必要な場合には、問題が生じた部分だけを交換して使用できる構成を有する。
【００１６】
例えば、使用者の身長に合わせて上下部支持部１１０、１３０の長さだけを異ならせれば同じ構成の４軸補装具関節１００を多様な身長の歩行者が使用することが可能になる。また、４軸補装具関節１００の一部に変形が生じる場合には上下部支持部１１０、１３０はそのまま利用して、該当部分の部品だけ交換できる。
本発明の実施形態で股の部分を支持する上部支持部１１０が上段に固定して設けられる上部固定片１２０は、大腿骨の下段部に対応する部分であり、下部支持部１３０が下段に固定される下部固定片１４０は脛骨の上段部に対応する部分である。
上部固定片１２０は下段部が前後に幅が広く、上段部は幅が狭く形成されて、大腿骨の下段部に似た形状を有する。上部固定片１２０の上段には上部支持部１１０を挿入するための溝１２１が形成されて、その溝１２１の中央には上部支持部１１０をネジで締結するための一対の孔１２３が形成されている。
【００１７】
下部固定片１４０は上段部が前後に幅が広く、下段部は幅が狭く形成されて、脛骨の上段部と似た形状で、下段部には下部支持部１３０を挿入するための溝１４１が形成されて、その溝１４１の中央には下部支持部１３０をネジで締結するための一対の孔１４３が形成されている。
上部固定片１２０の下段前半部には前方回転レバー１５０を回転可能に設けるための軸受け孔１２５が形成されて、下段後半部には後方回転レバー１６０を設けるための回転孔１２７が形成されている。そして、上部固定片１２０の下段後面には後方回転レバー１６０を回転可能に挿入するための回転ガイド溝１２８が形成されている。
下部固定片１４０の上段前半部には前方回転レバー１５０を回転可能に設けるため、軸受け孔１４５が形成されて、後半部には後方回転レバー１６０を設けるため、回転孔１４７が形成されている。そして、下部固定片１４０の上段後面には後方回転レバー１６０を回転可能に挿入するための回転ガイド溝１４８が形成されている。
人体の下肢関節は脛骨の高平部上で大腿骨が後ろに後退すると共に、上方に回転する屈曲運動をするようになって、本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は上部固定片１２０と下部固定片１４０を互いに４個の軸を中心に回転して、伸展と屈曲を繰り返すことで人体の下肢関節の動作に類似させている。
【００１８】
このような屈曲運動を可能にするため、本発明の実施形態の前方回転レバー１５０は長さが長く形成されて、後方回転レバー１６０はこれに対して相対的に長さがが短く形成される。
そして、図５に示されたように、入脚期時を基準に調べると、前方回転レバー１５０と後方回転レバー１６０の各回転軸を連結させると、夫々の延長線が関節の上方一定点（Ｐ）で交わるように前後方回転レバー１５０、１６０は互いに一定の鋭角を成して設けられる。
これは後方回転レバー１６０の上段回転軸（Ａ）を下方へと加圧することにより、屈曲運動を開始し易くして、他の点に異なる角度で加圧しても伸展状態が崩れないようにするための工夫である。
【００１９】
また、本発明の実施形態の４軸補装具関節は、かかとが地面を踏む入脚期時に４軸補装具関節が曲がらないように安全性を確保するためにオフセットを設定する。例えば、本実施形態は上部支持部の中心軸より下部支持部の中心軸が後方に位置するようにマイナス（−）・オフセット（offset）を設定し、かかとが地面を踏む瞬間、屈曲運動が起きることを防止する。
そして、伸展と屈曲時に、各回転レバー１５０、１６０は夫々の経路において互いを妨げることなく、前後方向への回転が自由に行われるよう、本発明の実施形態の前後方回転レバー１５０、１６０は左右に並んでいるように設けられる。
前方回転レバー１５０は、上部固定片１２０および下部固定片１４０各々に回転軸受け１５１、１５２により回転可能に設けられるが、回転軸受け１５１、１５２は、前記上下部固定片１２０、１４０および前方回転レバー１５０に形成された段差を有する軸受け孔１２５、１４５、１５３、１５４の両側から挿入されて、各々ネジ結合されて形成される。
そして、回転軸受け１５１、１５２の外側に突設された軸１５５は、一端に多角形状の孔１５６が形成された固定レバー１５７に挿入されて、前記固定レバー１５７の他端は前記前方回転レバー１５０に形成された複数の孔１５８の中のいずれか一つと締結具１５９により固定される。
【００２０】
固定レバー１５７は、前方回転レバー１５０に形成された複数の孔１５８の中のいずれか一つと選択的に締結されるようにしているが、これは上下軸受け１５１、１５２のネジ結合を安定的に維持するため結合された程度により固定角度を異ならせるようにしている。
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上部固定片１２０と下部固定片１４０の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段をさらに含むが、本発明の実施形態の弾性ガイド手段としてはスプリングと油圧シリンダーを選択的に利用できる。
前者の弾性ガイド手段は脛骨の高平部対応部位と平行するように下部固定片１４０に形成されたスプリング収納チャンバー１７３と、スプリング収納チャンバー１７３内部で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるスプリング１７５と、前方回転レバー１５０の下段に形成されて、前方回転レバー１５０の回転により前記スプリング１７５の直線運動を可能にする弾性突起１７１を含む。
後者の場合、高平部対応部位と平行するように下部固定片に形成されたシリンダー（図示せず）と、シリンダー内部で直線運動をするピストン（図示せず）と、前方回転レバーの回転に連動して、ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含む。
【００２１】
また、本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上下部固定片１２０の回転角度を一定範囲に制限するためのストッパー１６５を備える。本発明の実施形態においてストッパー１６５は、入脚期時に自動ロックを可能にし、後方回転レバー１６０の前方に突出形成されたものである。
このストッパー１６５は、入脚期時に上部固定片１２０の下面にかけられ、４軸補装具関節の過度な回転を防止する役割を果たす。
【００２２】
また、本発明の実施形態の上部固定片１２０の下面には入脚期時に金属が当ることによる衝撃を防止するための衝撃緩和手段が備わるが、前記ストッパー１６５が弾性衝突するポリウレタンで形成された緩衝突起１８０が一例である。
そして、本発明の実施形態の上部固定片１２０には、前方回転レバー１５０の前段に離脱防止ストッパー１７０が備わっているため、これは入脚期時に前方回転レバー１５０および後方回転レバー１６０の回動を防止して、下部固定片１４０が前方に離脱することを防止するための構成といえる。
【００２３】
次は、前記のような構成を有する本発明による４軸補装具関節の望ましい実施形態の作動方法を図６Ａ乃至図６Ｆを参照して説明する。
図６Ａに示されたように、伸展状態では離脱防止ストッパー１７０および後方回転レバー１６０のストッパー１６５が開閉装置で動作するため、上部固定片１２０および下部固定片１４０は相対位置が固定された状態となる。この状態で人体の下肢は地面を踏むため、下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者も容易に直立状態を維持できるようになる。
【００２４】
図６Ｂ乃至図６Ｆに示されたように、歩行を始めると、下肢上部は前方に移動するようになり、下肢が前方へ偏ることによってＡ点が加圧されて、Ａ点は前方に回動するようになる。前方回転レバー１５０は弾性ガイド手段により、弾性力を受けて回転が一定角度に制限されるため、後方回転レバー１６０はＡ点を中心軸として回転するようになり、一定点を過ぎると、後方回転レバー１６０の上段Ａ点は図６Ｅ、図６Ｆに示されたように前方回転レバー１５０の前方に位置するようになる。
【００２５】
この過程において、下肢が屈曲され、また下肢の下段部を前方に伸ばすとその反動によりＡ点が本来の位置に戻って伸展される。そして、伸展された状態で下肢は再び地面を踏むようになる。
このような過程を繰り返すことにより下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者が人体の歩行に類似する歩行が可能になる。
また、屈曲状態から伸展状態に戻る時には、４軸補装具関節１００に大きい力が加わるが、本発明の実施形態の緩衝突起１８０がストッパー１６５の衝突による衝撃を吸収するため、歩行に伴う衝撃を緩和させて騒音発生を最小化することができる。
【００２６】
図７は本発明の他の実施形態による４軸補装具関節を示した側面図である。この実施形態の４軸補装具関節２００は、上部固定片２２０と下部固定片２４０を各々上部支持部２１０と下部支持部２３０と一体形成した点は前記の実施形態と異なるが、その他は前記実施例と同じ構成を有する。
例えば、この実施形態の場合、前記前方回転レバー２５０および後方回転レバー２６０の構成と、弾性ガイド手段の動作、ストッパー２６５および離脱防止ストッパー２７０の構成などは前記実施形態と同じ構成であり、各部の機能も同じである。
そして、歩行時における上下部回転レバー２２０、２４０の動作とＡ点に対応する点２２７の相対運動も同じ方法で行われるため、前記実施形態の場合のように下肢能力が不完全だったり、その機能を失った者が人体の歩行に類似する歩行が可能になる。
【００２７】
本発明の権利範囲は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項により決められ、特許請求の範囲に記載された事項と均等範囲で当業者が行った多様な変形と改良を含むことは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の補装具関節の伸展状態の構成を示した側面図である。
【図２】従来の補装具関節の屈曲状態の構成を示した側面図である。
【図３】本発明による４軸補装具関節の伸展状態の構成示した側面図である。
【図４】本発明による４軸補装具関節の構成を示した分解斜視図である。
【図５】本発明による４軸補装具関節の入脚期時のロック状態を示した側面図である。
【図６Ａ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｂ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｃ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｄ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｅ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｆ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の４軸補装具関節の構成を示した側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００ ４軸補装具関節
１１０ 上部支持部
１２０ 上部固定片
１３０ 下部支持部
１４０ 下部固定片
１５０ 前方回転レバー
１５１、１５２ 軸受け
１５７ 固定レバー
１６０ 後方固定レバー
１６５ ストッパー
１７０ 離脱防止ストッパー
１７１ 弾性突起
１７３ スプリング収納チャンバー
１７５ スプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は４軸補装具関節に関し、より詳細には上下部固定片に連結した一組の回転レバーを４個の軸を有して互いに回転するように設けて、上下部固定片が一組の回転レバーの回転により人体の関節に近い動きを再現する４軸補装具関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１と図２には従来の単軸補装具関節の構造が例示されている。
従来の単軸関節１は、人体の股の部分が固定される上部支持部１０と、脹脛の部分が固定される下部支持部２０と、上下部支持部１０、２０を回転可能に連結させるヒンジ部３０を含む。
従来の単軸補装具関節１は、下肢の伸展状態と屈曲状態に対応するように上下部支持部１０、２０を、ヒンジ軸３１を基準に相対回転させるようにして、ヒンジ部３０は上部支持部１０の下段および下部支持部２０の上段に形成された孔に締結されるボルトとナット３３による構造を有する。
従来の単軸補装具関節１は、人体の関節の構造に対応できるように連結部の構造を変形させて、ヒンジ部３０の回転軸３１を支持部の中心軸からシフトさせて、中心をずらすようにして歩行者に便宜を提供する。
また、従来の単軸補装具関節１を着用する場合に、下肢および関節の機能を部分的にのみ失った一部の歩行者は単軸補装具関節１の構造を一部変更することにより、膝を曲げて歩行することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、下肢および関節の機能を殆ど失った歩行者の場合には歩行時の補装具関節１が直立状態を維持させるべきであるため、従来単軸補装具関節１は伸展状態でこれを固定させるロック装置（ｌｏｃｋ ａｐｐａｒａｔｕｓ）４０を備える。
また、従来の単軸補装具関節１は、歩行を停止して座る時にはロック装置４０を解除して、膝を曲げられるようにする構成を有する。
例えば、図示された従来の単軸補装具関節１の場合、伸展状態を固定させるために歩行時にはロック装置４０を下へ引っ張らなければならない。この時、支持部１０、２０の軸と関節の中心移動による摩擦力により、ロック装置４０が動作して、歩行者の直立状態を維持させる。
【０００４】
一方、歩行を停止して座る時には、ロック装置４０を上に引っ張り、単軸補装具関節１を、ヒンジ軸３０を中心に回転させて、膝を曲げればよい。
しかし、前記のような構成を有する従来の補装具関節には次のような問題があった。
人間の歩行時に膝関節を観察すると、脛骨の高平部上で大腿骨が潤滑に動き（gliding）ながら上昇および後進するなどの屈曲運動過程で脛骨と大腿骨の相対位置の変化により、歩行が行われることがわかる。
既存の単軸補装具関節を備えた補装具を使用する場合には、大腿骨の潤滑に動く（gliding）過程を再現しておらず、単軸を基準に単純回転をするため、大腿部の動きが上に上昇したり、長くなったり短くなったりする反復的動きが現れるだけであるため、歩行が不自然で歩行者に大きい負担と不便を与える問題がある。
そして、立っている状態と座った状態では補装具が回転しないように位置固定しなければならないため、ロック装置などを別途に作動しなければならない問題が生じる。
【０００５】
関節の機能を全く持たない歩行者が既存の単軸補装具関節１を使用する補装具を利用して歩行するためには、膝関節が曲がれないように膝関節の動きをロック装置４０でロックして、所謂スティッフ・レッグ（ｓｔｉｆｆ ｌｅｇ）歩行をするしかない。
このような問題は歩行時において、体中心の不安定性、外転歩行、無理な外転、病的歩行などの問題を抱えるようになる。また座る時、ロック装置４０をいちいち解除すべきで、このことは使用者の健康およびその他の問題の原因となった。
本発明の第１の目的は、多軸回転を可能にして、人体の関節の屈曲運動に近い動きを再現する４軸補装具関節を具現することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、屈曲や伸展状態において別途の操作を行わずに、自動で補装具関節のロックと解除、および個々人の伸展補助力調節を可能にする４軸補装具関節を具現することである。
【０００７】
本発明の第３の目的は、人体の関節の屈曲運動に近い動きを再現する補装具関節を支持部と別途に製作して、支持部に脱着可能な構造で製作される４軸補装具関節を具現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、上部支持部が上段に固定される上部固定片と、下部支持部が下段に固定される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、上部支持部が上段に固定される上部固定片と、下部支持部が下段に固定される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明による４軸補装具関節は、下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
前記４軸補装具関節は、上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする。
前記弾性ガイド手段は、前記下部固定片に形成されたスプリング収納チャンバーと、前記スプリング収納チャンバー上で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるスプリングと、前記前方回転レバー下段の回転に連動して、前記スプリングの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする。
弾性ガイド手段は、前記下部固定片に形成されたシリンダーと、前記シリンダー上で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるピストンと、前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする。
【００１１】
前記上部固定片には前記前方回転レバーの前段に離脱防止ストッパーが備わり、入脚期時に前方回転レバーの回動を防止することを特徴とする。
前記前方回転レバーと後方回転レバーは、入脚期時に前後方には一定鋭角を成し、左右には互いに並んでいるように設けられて、前記各回転レバーの上下および前後方向への回動が円滑に行われることを特徴とする。
前記４軸補装具関節には、上部固定片と下部固定片の相対回転運動により、伸展状態になる場合、上部固定片および下部固定片に加えられる衝撃を緩和するための衝撃緩和手段が備わることを特徴とする。
前記衝撃緩和手段は、前記後方回転レバーの前段に突設されたストッパーと、前記上部固定片下面に設けられて、前記４軸補装具関節が伸展状態で前記ストッパーが接触される緩衝突起であることを特徴とする。
【００１２】
前記前方回転レバーの両端は前記上部固定片および下部固定片に各々回転可能に設けられる回転軸受けの軸に固定されて設けられることを特徴とする。
前記後方回転レバーの両端は前記上部固定片の下面および前記下部固定片の上面に形成された回転溝に各々挿入された状態で前記回転溝を貫通する回転ピンより回動可能に固定されて設けられることを特徴とする。
前記４軸補装具関節は、伸展状態で前記上部支持部の中心軸より前記下部支持部の中心軸は後方に位置させることによるマイナス（−）・オフセット（offset）を設定し、入脚期時の安全性を図ることを特徴とする。
前記のような構成により、本発明は補装具関節の動きを人間の関節の移動方式に近接させることによって自然で安全な歩行を可能にする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前記のような構成により、歩行時における健常者の関節の動きと人工関節の動きをできるだけ類似させるため、本発明の４軸補装具関節を使用して、歩行時の歩行が自然で歩行者に与える負担が大きく低減される。
また、本発明による４軸補装具関節の回転角度と健常者の歩行時の回転角度を近接させたため、歩行時に前方の障害物に引っ掛って倒れるのを防止でき、従って、上下移動の場合、即ち階段を上がる場合などにも自然に関節を曲げて下半身を持ち上げるため、歩行が自然で使用者に満足感を与えるようになる。
本発明は下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者が歩行時における人体の関節に近い自然な歩行を可能にするため、体中心の不安定性、外転歩行、無理な外転、病的歩行などの問題を解決する。また座る時や起立時に開閉装置をいちいち作動しなければならない問題を解決して、使用者の健康および多様な側面において歩行者に満足感を与えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、前記のような構成を有する本発明による４軸補装具関節の望ましい実施形態を、添付図を参照して詳細に説明する。
図３は本発明の実施形態による４軸補装具関節の伸展状態の構成を示した側面図で、図４は本発明の実施形態による４軸補装具関節の構成を示した分解斜視図で、図５は本発明の実施形態による４軸補装具関節の入脚期時のロック状態を示した側面図である。そして、図６Ａ乃至図６Ｆは本発明の実施形態による４軸補装具関節の屈伸過程の動きを順に示した側面図である。
【００１５】
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上部支持部１１０が固定される上部固定片１２０と、下部支持部１３０が固定される下部固定片１４０と、一側端は上部固定片１２０の前半部に、他側端は前記下部固定片１４０の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバー１５０と、一側端は前記上部固定片１２０の後半部に、他側端は前記下部固定片１４０の後半部に各々回動可能に設けられる後方回転レバー１６０を含む。
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は人体の下肢に装着支持される上下部支持部１１０、１３０と別途に形成して、各々上下部支持部１１０、１３０に連結して設けることができるようにしている。従って、上下部支持部１１０、１３０および４軸補装具関節１００の一部に変形や毀損が生じたり交換が必要な場合には、問題が生じた部分だけを交換して使用できる構成を有する。
【００１６】
例えば、使用者の身長に合わせて上下部支持部１１０、１３０の長さだけを異ならせれば同じ構成の４軸補装具関節１００を多様な身長の歩行者が使用することが可能になる。また、４軸補装具関節１００の一部に変形が生じる場合には上下部支持部１１０、１３０はそのまま利用して、該当部分の部品だけ交換できる。
本発明の実施形態で股の部分を支持する上部支持部１１０が上段に固定して設けられる上部固定片１２０は、大腿骨の下段部に対応する部分であり、下部支持部１３０が下段に固定される下部固定片１４０は脛骨の上段部に対応する部分である。
上部固定片１２０は下段部が前後に幅が広く、上段部は幅が狭く形成されて、大腿骨の下段部に似た形状を有する。上部固定片１２０の上段には上部支持部１１０を挿入するための溝１２１が形成されて、その溝１２１の中央には上部支持部１１０をネジで締結するための一対の孔１２３が形成されている。
【００１７】
下部固定片１４０は上段部が前後に幅が広く、下段部は幅が狭く形成されて、脛骨の上段部と似た形状で、下段部には下部支持部１３０を挿入するための溝１４１が形成されて、その溝１４１の中央には下部支持部１３０をネジで締結するための一対の孔１４３が形成されている。
上部固定片１２０の下段前半部には前方回転レバー１５０を回転可能に設けるための軸受け孔１２５が形成されて、下段後半部には後方回転レバー１６０を設けるための回転孔１２７が形成されている。そして、上部固定片１２０の下段後面には後方回転レバー１６０を回転可能に挿入するための回転ガイド溝１２８が形成されている。
下部固定片１４０の上段前半部には前方回転レバー１５０を回転可能に設けるため、軸受け孔１４５が形成されて、後半部には後方回転レバー１６０を設けるため、回転孔１４７が形成されている。そして、下部固定片１４０の上段後面には後方回転レバー１６０を回転可能に挿入するための回転ガイド溝１４８が形成されている。
人体の下肢関節は脛骨の高平部上で大腿骨が後ろに後退すると共に、上方に回転する屈曲運動をするようになって、本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は上部固定片１２０と下部固定片１４０を互いに４個の軸を中心に回転して、伸展と屈曲を繰り返すことで人体の下肢関節の動作に類似させている。
【００１８】
このような屈曲運動を可能にするため、本発明の実施形態の前方回転レバー１５０は長さが長く形成されて、後方回転レバー１６０はこれに対して相対的に長さがが短く形成される。
そして、図５に示されたように、入脚期時を基準に調べると、前方回転レバー１５０と後方回転レバー１６０の各回転軸を連結させると、夫々の延長線が関節の上方一定点（Ｐ）で交わるように前後方回転レバー１５０、１６０は互いに一定の鋭角を成して設けられる。
これは後方回転レバー１６０の上段回転軸（Ａ）を下方へと加圧することにより、屈曲運動を開始し易くして、他の点に異なる角度で加圧しても伸展状態が崩れないようにするための工夫である。
【００１９】
また、本発明の実施形態の４軸補装具関節は、かかとが地面を踏む入脚期時に４軸補装具関節が曲がらないように安全性を確保するためにオフセットを設定する。例えば、本実施形態は上部支持部の中心軸より下部支持部の中心軸が後方に位置するようにマイナス（−）・オフセット（offset）を設定し、かかとが地面を踏む瞬間、屈曲運動が起きることを防止する。
そして、伸展と屈曲時に、各回転レバー１５０、１６０は夫々の経路において互いを妨げることなく、前後方向への回転が自由に行われるよう、本発明の実施形態の前後方回転レバー１５０、１６０は左右に並んでいるように設けられる。
前方回転レバー１５０は、上部固定片１２０および下部固定片１４０各々に回転軸受け１５１、１５２により回転可能に設けられるが、回転軸受け１５１、１５２は、前記上下部固定片１２０、１４０および前方回転レバー１５０に形成された段差を有する軸受け孔１２５、１４５、１５３、１５４の両側から挿入されて、各々ネジ結合されて形成される。
そして、回転軸受け１５１、１５２の外側に突設された軸１５５は、一端に多角形状の孔１５６が形成された固定レバー１５７に挿入されて、前記固定レバー１５７の他端は前記前方回転レバー１５０に形成された複数の孔１５８の中のいずれか一つと締結具１５９により固定される。
【００２０】
固定レバー１５７は、前方回転レバー１５０に形成された複数の孔１５８の中のいずれか一つと選択的に締結されるようにしているが、これは上下軸受け１５１、１５２のネジ結合を安定的に維持するため結合された程度により固定角度を異ならせるようにしている。
本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上部固定片１２０と下部固定片１４０の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段をさらに含むが、本発明の実施形態の弾性ガイド手段としてはスプリングと油圧シリンダーを選択的に利用できる。
前者の弾性ガイド手段は脛骨の高平部対応部位と平行するように下部固定片１４０に形成されたスプリング収納チャンバー１７３と、スプリング収納チャンバー１７３内部で直線運動をすると共に弾性復原力を発生させるスプリング１７５と、前方回転レバー１５０の下段に形成されて、前方回転レバー１５０の回転により前記スプリング１７５の直線運動を可能にする弾性突起１７１を含む。
後者の場合、高平部対応部位と平行するように下部固定片に形成されたシリンダー（図示せず）と、シリンダー内部で直線運動をするピストン（図示せず）と、前方回転レバーの回転に連動して、ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含む。
【００２１】
また、本発明の実施形態の４軸補装具関節１００は、上下部固定片１２０の回転角度を一定範囲に制限するためのストッパー１６５を備える。本発明の実施形態においてストッパー１６５は、入脚期時に自動ロックを可能にし、後方回転レバー１６０の前方に突出形成されたものである。
このストッパー１６５は、入脚期時に上部固定片１２０の下面にかけられ、４軸補装具関節の過度な回転を防止する役割を果たす。
【００２２】
また、本発明の実施形態の上部固定片１２０の下面には入脚期時に金属が当ることによる衝撃を防止するための衝撃緩和手段が備わるが、前記ストッパー１６５が弾性衝突するポリウレタンで形成された緩衝突起１８０が一例である。
そして、本発明の実施形態の上部固定片１２０には、前方回転レバー１５０の前段に離脱防止ストッパー１７０が備わっているため、これは入脚期時に前方回転レバー１５０および後方回転レバー１６０の回動を防止して、下部固定片１４０が前方に離脱することを防止するための構成といえる。
【００２３】
次は、前記のような構成を有する本発明による４軸補装具関節の望ましい実施形態の作動方法を図６Ａ乃至図６Ｆを参照して説明する。
図６Ａに示されたように、伸展状態では離脱防止ストッパー１７０および後方回転レバー１６０のストッパー１６５が開閉装置で動作するため、上部固定片１２０および下部固定片１４０は相対位置が固定された状態となる。この状態で人体の下肢は地面を踏むため、下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者も容易に直立状態を維持できるようになる。
【００２４】
図６Ｂ乃至図６Ｆに示されたように、歩行を始めると、下肢上部は前方に移動するようになり、下肢が前方へ偏ることによってＡ点が加圧されて、Ａ点は前方に回動するようになる。前方回転レバー１５０は弾性ガイド手段により、弾性力を受けて回転が一定角度に制限されるため、後方回転レバー１６０はＡ点を中心軸として回転するようになり、一定点を過ぎると、後方回転レバー１６０の上段Ａ点は図６Ｅ、図６Ｆに示されたように前方回転レバー１５０の前方に位置するようになる。
【００２５】
この過程において、下肢が屈曲され、また下肢の下段部を前方に伸ばすとその反動によりＡ点が本来の位置に戻って伸展される。そして、伸展された状態で下肢は再び地面を踏むようになる。
このような過程を繰り返すことにより下肢の機能が不完全だったり、その機能を失った歩行者が人体の歩行に類似する歩行が可能になる。
また、屈曲状態から伸展状態に戻る時には、４軸補装具関節１００に大きい力が加わるが、本発明の実施形態の緩衝突起１８０がストッパー１６５の衝突による衝撃を吸収するため、歩行に伴う衝撃を緩和させて騒音発生を最小化することができる。
【００２６】
図７は本発明の他の実施形態による４軸補装具関節を示した側面図である。この実施形態の４軸補装具関節２００は、上部固定片２２０と下部固定片２４０を各々上部支持部２１０と下部支持部２３０と一体形成した点は前記の実施形態と異なるが、その他は前記実施例と同じ構成を有する。
例えば、この実施形態の場合、前記前方回転レバー２５０および後方回転レバー２６０の構成と、弾性ガイド手段の動作、ストッパー２６５および離脱防止ストッパー２７０の構成などは前記実施形態と同じ構成であり、各部の機能も同じである。
そして、歩行時における上下部回転レバー２２０、２４０の動作とＡ点に対応する点２２７の相対運動も同じ方法で行われるため、前記実施形態の場合のように下肢能力が不完全だったり、その機能を失った者が人体の歩行に類似する歩行が可能になる。
【００２７】
本発明の権利範囲は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項により決められ、特許請求の範囲に記載された事項と均等範囲で当業者が行った多様な変形と改良を含むことは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の補装具関節の伸展状態の構成を示した側面図である。
【図２】従来の補装具関節の屈曲状態の構成を示した側面図である。
【図３】本発明による４軸補装具関節の伸展状態の構成示した側面図である。
【図４】本発明による４軸補装具関節の構成を示した分解斜視図である。
【図５】本発明による４軸補装具関節の入脚期時のロック状態を示した側面図である。
【図６Ａ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｂ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｃ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｄ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｅ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図６Ｆ】本発明による４軸補装具関節の動きを示した側面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の４軸補装具関節の構成を示した側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００ ４軸補装具関節
１１０ 上部支持部
１２０ 上部固定片
１３０ 下部支持部
１４０ 下部固定片
１５０ 前方回転レバー
１５１、１５２ 軸受け
１５７ 固定レバー
１６０ 後方固定レバー
１６５ ストッパー
１７０ 離脱防止ストッパー
１７１ 弾性突起
１７３ スプリング収納チャンバー
１７５ スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部支持部が上段に固定される上部固定片と、
下部支持部が下段に固定される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項２】
下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、
下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項３】
上部支持部が上段に固定される上部固定片と、
下部支持部が下段に固定される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項４】
下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、
下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項５】
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項６】
前記弾性ガイド手段は、
前記下部固定片に形成されたスプリング収納チャンバーと、
前記スプリング収納チャンバー上で直線運動を行なうと共に弾性復原力を発生させるスプリングと、
前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記スプリングの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項７】
前記弾性ガイド手段は、
前記下部固定片に形成されたシリンダーと、
前記シリンダーに上で直線運動を行なうと共に弾性復原力を発生させるピストンと、
前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項８】
前記上部固定片には前記前方回転レバーの前段に離脱防止ストッパーが備わり、入脚時に前方回転レバーの回動を防止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項９】
前記前方回転レバーと後方回転レバーは入脚期時に前後方には一定鋭角を成し、左右には互いに並んで設けられて、前記各回転レバーの上下および前後方向回動が円滑に行なわれるようにすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１０】
前記上部固定片と下部固定片の相対回転運動により伸展状態になる場合、上部固定片および下部固定片に加えられる衝撃を緩和するための衝撃緩和手段が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１１】
前記衝撃緩和手段は、
前記後方回転レバーの前段に突設されたストッパーと、
前記上部固定片の下面に設けられて、前記４軸補装具関節が伸展状態において前記緩衝ストッパーが接触される緩衝突起であることを特徴とする請求項１０に記載の４軸補装具関節。
【請求項１２】
前記前方回転レバーの両端は、前記上部固定片および下部固定片に各々回転軸受けにより、回転可能に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１３】
前記回転軸受けは、前記上下固定片および前方回転レバーに形成された段差を有する孔の両側から挿入されて、ネジ結合される構造を有するあることを特徴とする請求項１２に記載の４軸補装具関節。
【請求項１４】
前記回転軸受けの外側に突設された軸は、一端に多角形状孔が形成された固定レバーに挿入され、前記固定レバーの他端は前記前方回転レバーに形成された複数の孔の中いずれか一つに締結具により固定されることを特徴とする請求項１３に記載の４軸補装具関節。
【請求項１５】
前記４軸補装具関節は、
伸展状態において前記上部支持部の中心軸より前記下部支持部の中心軸は後方に位置させることによるマイナス（−）オフセットを設定し、入脚期時の安全性を図ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１】
上部支持部が上段に固定される上部固定片と、
下部支持部が下段に固定される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項２】
下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、
下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項３】
上部支持部が上段に固定される上部固定片と、
下部支持部が下段に固定される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項４】
下肢の上半部が支持される上部支持部の下段に一体形成される上部固定片と、
下肢下半部が支持される下部支持部の上段に一体形成される下部固定片と、
一側端は前記上部固定片の前半部に、他側端は前記下部固定片の前半部に各々回動可能に設けられる前方回転レバーと、
一側端は前記上部固定片の後半部に、他側端は前記下部固定片の後半部に各々回動可能に設けられて、前記前方回転レバーに対して相対的に長さが短く、前記上部固定片と下部固定片が一定の軌跡を描いて上下および前後方向への回転を可能にする後方回転レバーと、
前記上部固定片と下部固定片の相対回転を弾性的にガイドする弾性ガイド手段を含んで構成されることを特徴とする４軸補装具関節。
【請求項５】
前記上部固定片と下部固定片の上下回動可能な角度を特定範囲に制限するストッパーを含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項６】
前記弾性ガイド手段は、
前記下部固定片に形成されたスプリング収納チャンバーと、
前記スプリング収納チャンバー上で直線運動を行なうと共に弾性復原力を発生させるスプリングと、
前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記スプリングの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項７】
前記弾性ガイド手段は、
前記下部固定片に形成されたシリンダーと、
前記シリンダーに上で直線運動を行なうと共に弾性復原力を発生させるピストンと、
前記前方回転レバーの下段の回転に連動して、前記ピストンの直線運動を可能にする弾性突起を含んで構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の４軸補装具関節。
【請求項８】
前記上部固定片には前記前方回転レバーの前段に離脱防止ストッパーが備わり、入脚時に前方回転レバーの回動を防止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項９】
前記前方回転レバーと後方回転レバーは入脚期時に前後方には一定鋭角を成し、左右には互いに並んで設けられて、前記各回転レバーの上下および前後方向回動が円滑に行なわれるようにすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１０】
前記上部固定片と下部固定片の相対回転運動により伸展状態になる場合、上部固定片および下部固定片に加えられる衝撃を緩和するための衝撃緩和手段が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１１】
前記衝撃緩和手段は、
前記後方回転レバーの前段に突設されたストッパーと、
前記上部固定片の下面に設けられて、前記４軸補装具関節が伸展状態において前記緩衝ストッパーが接触される緩衝突起であることを特徴とする請求項１０に記載の４軸補装具関節。
【請求項１２】
前記前方回転レバーの両端は、前記上部固定片および下部固定片に各々回転軸受けにより、回転可能に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【請求項１３】
前記回転軸受けは、前記上下固定片および前方回転レバーに形成された段差を有する孔の両側から挿入されて、ネジ結合される構造を有するあることを特徴とする請求項１２に記載の４軸補装具関節。
【請求項１４】
前記回転軸受けの外側に突設された軸は、一端に多角形状孔が形成された固定レバーに挿入され、前記固定レバーの他端は前記前方回転レバーに形成された複数の孔の中いずれか一つに締結具により固定されることを特徴とする請求項１３に記載の４軸補装具関節。
【請求項１５】
前記４軸補装具関節は、
伸展状態において前記上部支持部の中心軸より前記下部支持部の中心軸は後方に位置させることによるマイナス（−）オフセットを設定し、入脚期時の安全性を図ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の４軸補装具関節。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１３０４５９（Ｐ２００７−１３０４５９Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７２４０（Ｐ２００６−２９７２４０）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（５０６３６７４１２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（５０６３６７４１２）
【Ｆターム（参考）】
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