本公开涉及支架和用于支架的插入配合构件。
背景技术：
已知附接至使用者的腿部并辅助使用者行走的辅助支架。例如，在日本未经审查的专利申请公告no.2007-54086中所公开的辅助支架中，附接至使用者的小腿的小腿框架以可旋转的方式连接至供使用者放置他/她的鞋底的鞋底框架。在此辅助支架中，通过使用马达驱动连杆机构来控制辅助运动，使得对踝关节的跖屈/背屈运动进行辅助并且使得踝关节的跖屈/背屈运动不超过可移动范围。
技术实现要素：
本发明的发明人已经发现下述问题。动力驱动的辅助支架往往具有较大的尺寸，因此其作为用于包括踝关节的人体关节的支架的可用性不太令人满意。即使在不对关节运动提供动力驱动辅助的被动式辅助支架的情况下，根据使用者的疾病状态，也需要调节辅助支架的可移动范围，使得使用者不会过度弯曲他/她的关节。然而，当允许使用者弯曲他/她关节的调节范围比使用者能够物理且自然地弯曲关节的范围窄时，由于关节的弯曲力而在调节范围的两端对调节构件施加有较大的冲击。当调节构件由于这种冲击而被损坏或磨损时，不可能适当地管理容许的运动范围，并且在某些情况下，这种损坏会干扰康复计划。
本公开是为了解决上述问题而做出的，并且本公开的目的在于提供一种能够将关节的可移动范围精确且容易地保持在期望的调节范围内的支架和用于支架的插入配合构件。
第一示例性方面是一种支架，其包括：第一构件，该第一构件构造成附接至沿着穿用者的第一骨骼部分定位的身体部位；第二构件，该第二构件构造成附接至沿着穿用者的第二骨骼部分定位的身体部位；以及关节机构，该关节机构构造成支承第一构件和第二构件使得第一构件和第二构件能够相对于彼此绕旋转轴线旋转，其中，支架还包括插入配合构件，所述插入配合构件构造成插入配合到关节机构中以使得插入配合构件能够被固定至关节机构以及从关节机构移除，关节机构包括：与第一构件一体地设置的插入配合接纳部，该插入配合接纳部构造成使得插入配合构件能够被插入配合到关节机构中；以及与第二构件一体地设置的调节部，该调节部绕旋转轴线设置在第二构件中，并且随着第二构件的旋转一体地绕旋转轴线旋转的调节部在该调节部的旋转轨迹上与固定至插入配合接纳部的插入配合构件的突出部表面接触，使得第二构件的旋转范围被调节，所述突出部相对于旋转轴线沿周向方向延伸。
通过使用如上所述的以可更换的方式插入配合的插入配合构件来调节调节部的旋转范围，可以在插入配合构件的突出部磨损或损坏时用新的插入配合构件来替换该插入配合构件。因此，可以将关节的可移动范围精确地调节至目标范围。因此，可以顺利地进行康复计划。此外，由于调节部和插入配合构件进行表面接触，因而可以减少对插入配合构件的磨损并防止其损坏。
在上述构型中，插入配合到插入配合接纳部中的插入配合构件根据期望的调节旋转范围从一组多个插入配合构件中选择，所述多个插入配合构件包括在周向方向上具有彼此不同的突出长度的突出部。通过准备具有不同突出长度的插入配合构件，可以根据穿用者的情况容易地改变期望的调节旋转范围。
另外，插入配合构件能够在第一构件和第二构件已经附接至穿用者的状态下被插入配合到插入配合接纳部中。通过以上述方式构造支架，可以在插入配合构件磨损或损坏时在不将关节调节装置从穿用者拆卸的情况下用新的插入配合构件替换该插入配合构件，甚至在穿用者正进行康复训练时亦能如此。
此外，插入配合构件可以构造成包括：第一插入配合构件，该第一插入配合构件包括构造成在调节部的旋转运动的一端处与调节部接触的第一突出部；和第二插入配合构件，该第二插入配合构件包括构造成在调节部的旋转运动的另一端处与调节部接触的第二突出部。通过采用使用上述不同的插入配合构件在调节部的一端和另一端处对调节部进行调节的构型，可以根据插入配合构件的磨损状态等来将这些插入配合构件彼此独立地更换。此外，通过使用具有不同突出长度的插入配合构件，可以在将关节调节装置例如应用于踝关节时对跖屈的可移动范围和背屈的可移动范围彼此独立地进行调节。
此外，关节机构可以包括杆，该杆构造成在插入配合构件插入到插入配合接纳部中之后沿朝向插入配合接纳部的方向压下插入配合构件。通过采用杆，可以将插入配合构件牢固地固定在插入配合接纳部中并且还可以容易且迅速地更换插入配合构件。此外，通过在关节机构中设置用于使杆停在预定位置的定位机构，可以使杆的位置稳定并且有助于改善操作感觉。
此外，第一构件和第二构件中的一者优选地是附接至穿用者的小腿的小腿框架，并且第一构件和第二构件中的另一者优选地是供穿用者放置他/她的鞋底的鞋底板。此外，关节机构优选地以下述方式进行使用：确定旋转范围以调节穿用者的踝关节的跖屈运动和背屈运动的范围。在踝关节的运动的调节中，特别是在调节范围的两端出现较大的冲击，因此通过上述使得插入配合构件能够被更换的功能可以获得许多有益效果。
另一示例性方面是一种插入配合构件，该插入配合构件构造成以可更换的方式插入配合到上述关节调节装置的插入配合接纳部中。加工(例如，机加工)成使得其与关节调节装置的调节部进行表面接触的插入配合构件具有高耐用性并且因此可以长时间使用。
根据本公开，可以提供一种能够将关节的可移动范围精确且容易地保持在期望调节范围内的支架并且提供一种用于该支架的插入配合构件。
通过下文中给出的详细描述和仅以说明的方式给出并且因此并不认为是限制本公开的附图，将更充分地理解本公开的上述及其他目的、特征和优点。
附图说明
图1是根据实施方式的踝关节调节装置的外观的立体图；
图2是关节机构的外观的立体图；
图3是示出了关节机构的主要部件的构型的截面图；
图4是止动块的外观的立体图，示出止动块插入配合到保持件中的状态；
图5是用于示出杆操作的关节机构的正视图；
图6是沿图5中的线a-a截取的截面图；
图7是止动块的外观的立体图；
图8是示意性地示出了关节机构的基准状态的示意图；
图9是示出了关节机构的跖屈旋转状态的示意图；以及
图10是示出了关节机构的背屈旋转状态的示意图。
具体实施方式
在下文中通过使用实施方式来说明本公开。然而，根据权利要求的本公开不限于下面示出的实施方式。此外，作为解决该问题的手段，在实施方式中所说明的部件中的每个部件不一定是不可或缺的。
图1是根据实施方式的踝关节调节装置10的外观的立体图。踝关节调节装置10是对将穿用者的小腿骨(即，胫骨和腓骨)与他/她的踝骨连接的踝关节903的可移动范围进行调节的调节装置。踝关节调节装置10主要包括小腿框架101、鞋底框架200和关节机构300，其中，小腿框架101位于小腿骨侧并支承小腿901，鞋底框架200位于踝骨侧并支承从脚踝至脚部902的梢端的部分，关节机构300支承小腿框架101和鞋底框架200使得其可以在沿着踝关节903的可移动方向所调节的摆动范围内摆动。
鞋底框架200包括具有供穿用者放置他/她的鞋底的放置表面的底板201和竖向地设置在底板201的侧部的侧板202。更具体地，关节机构300将小腿框架101的下端部与外侧侧板202以使其能够摆动的方式连接。鞋底框架200通过附接带或类似物(未示出)附接至脚部902。例如，当穿用者穿着鞋状杯形鞋底时，鞋底框架200可以构造成固定该杯形鞋底。如后面所描述的，关节机构300具有使得关节机构300在比踝关节903能够物理且自然弯曲的范围窄的范围内摆动的结构。
踝关节调节装置10还包括位于小腿901的与小腿框架101所在的一侧相反的一侧的小腿框架102。换言之，小腿框架101和102附接成将小腿901夹置在小腿框架101与小腿框架102之间并支承小腿901。应指出的是，小腿框架101、102通过附接带或类似物(未示出)附接至小腿901。
踝关节调节装置10包括连接机构800，连接机构800将小腿框架102与内侧侧板202以使得小腿框架102和内侧侧板202能够摆动的方式连接。与关节机构300不同，连接机构800不包括用于调节摆动的结构。也就是说，踝关节903的可移动范围不由位于其内侧的连接机构800调节，而是由位于其外侧的关节机构300调节。通过采用上述结构，可以在不将踝关节调节装置10从穿用者拆卸的情况下方便地调节调节范围。
应指出的是，在图1中，假定患病的腿是右腿，并且示出的是关节机构300设置在右腿外侧的状态。在该实施方式中，踝关节调节装置10是用于右腿的调节装置。然而，不必说，可以制造用于左腿的关节机构300设置在左腿外侧的调节装置。此外，如图中所示，将从脚踝朝向脚趾的方向定义为x轴的正方向，并将底板201的平面(即，表面)上的朝向内侧的方向定义为y轴的正方向。此外，将沿着大腿朝向上身的方向定义为z轴的正方向。在后续附图中的每个附图中示出了与图1中所示坐标系相同的坐标系，以阐明每个方向。
图2是关节机构300的外观的立体图。具体地，图2示出了盖340附接至关节机构300的状态。在实际使用中，盖340如图中所示的那样附接至关节机构300以防止灰尘等进入机构中。除了盖340之外，关节机构300还包括保持件310和止动块410和420。应指出的是，止动块410和保持件310分别是插入配合构件和插入配合接纳部的示例。
保持件310固定至小腿框架101。保持件310例如通过将其从铝块上切出而形成。应指出的是，保持件310可以以使得允许保持件310相对于小腿框架101绕x轴略微旋转的方式连接至小腿框架101。杆350具有下述功能：将已通过插入而附接在保持件310中的止动块410沿朝向保持件的方向压下，以防止止动块410被移除。类似地，杆360具有下述功能：将已通过插入而附接在保持件310中的止动块420沿朝向保持件的方向压下，以防止止动块420被移除。后面描述止动块410和420以及杆350和360的具体结构。
图3是示出了在与xz平面平行的平面上切开保持件310时的关节机构300的主要部件的构型的截面图。也就是说，图3示出了保持件310的内部空间的状态。在保持件310的内部空间中容置有摆动轴320。应指出的是，摆动轴320是调节部的示例。
摆动轴320通过联接构件210固定至鞋底框架200的侧板202。摆动轴320以使得其能够绕摆动轴线sa摆动的方式枢转地支承在保持件310上。也就是说，当穿用者通过移动他/她的踝关节进行背屈运动和跖屈运动时，鞋底框架200跟随所述运动，因此，摆动轴320相对于保持件310绕摆动轴线sa摆动。
止动块410从保持件310的前面插入配合到保持件310中并针对摆动轴320的摆动范围来调节跖屈运动的摆动角度。止动块420从保持件310的前面插入配合到保持件310中并针对摆动轴320的摆动范围来调节背屈运动的摆动角度。后面描述具体结构和具体运动。
图4是止动块410和420的外观的立体图，示出止动块410和420插入配合到保持件310中的状态。用于跖屈的止动块410和用于背屈的止动块420中的每一者对于保持件310而言都是可更换的(即，可移除的)。
在保持件310的前侧以及在覆盖保持件310的前部的盖340中形成有供用于跖屈的止动块410插入的插入配合孔310c和供用于背屈的止动块420插入的插入配合孔310e。插入配合孔310c和310e通过以下方式形成：将它们挖空成使得它们的形状分别与止动块410和420的圆周相符合，并且具有沿着以摆动轴线sa为中心的圆周延伸的大致椭圆形形状。
止动块410沿由虚线箭头所指示的方向插入到插入配合孔310c中。应指出的是，在止动块410插入之前，杆350被旋转至杆350退避插入配合孔310c的位置。类似地，止动块420沿由虚线箭头所指示的方向插入到插入配合孔310e中。在止动块420插入之前，杆360被旋转至杆360退避插入配合孔310e的位置。
图5是用于示出杆操作的关节机构300的正视图。在止动块410插入到插入配合孔310c中之后，杆350沿由虚线箭头所指示的方向旋转，使得杆350沿y轴的正方向压下止动块410。类似地，在止动块420插入到插入配合孔310e中之后，杆360沿由虚线箭头所指示的方向旋转，使得杆360沿y轴的正方向压下止动块420。
可以通过以相反的顺序执行上面参照图4和图5说明的操作来移除止动块410和420。不用说，可以附接或移除止动块中的仅一个止动块。通过采用上述杆350和360，可以将止动块410和420牢固地固定在保持件310中，并且还可以容易且迅速地更换它们。
图6是沿着图5中的线a-a截取的截面图并且示出了附接在保持件310中的止动块420与杆360之间的关系。应指出的是，止动块410与杆350之间的关系和止动块420与杆360之间的关系类似，因此省略其说明。
杆360以使得杆360能够绕杆轴361旋转的方式支承在保持件310上，其中，杆轴361被旋拧到形成在保持件310中的螺孔310g中。柱塞球366部分地埋置在杆360的梢端中并且沿y轴的负方向被推动(即，按压)。
当杆360旋转并且其梢端定位在已被插入配合到保持件310中的止动块420的上方时，柱塞球366接合在形成于止动块420中的锥形定位孔424中。一旦柱塞球366接合在定位孔424中，除非以相对较强的力使杆360旋转，否则杆360就保持停止和稳定。使用定位孔424和柱塞球366的上述定位机构使杆360的位置稳定并且有助于改善使用者在他/她操作杆时的感觉。
图7是止动块420的外观的立体图。止动块410的结构与止动块420的结构类似，因此省略其说明。
止动块420具有就好像其是通过切割出筒形壁的一部分而形成的形状。止动块420主要包括突出块部421和把手部425。突出块部421用作止动块420的突出部。突出块部421是止动块420的下述部分：所述部分在止动块420插入配合到保持件310中时布置在保持件310的内部空间中并与摆动轴320碰撞。此外，把手部425是布置在盖340侧的部分。止动块420例如通过将其从铝块上切出而形成。突出块部421和把手部425可以作为一个整体部件被切出，或者可以单独制造并通过粘合剂或类似物被集成为一个部件。
把手部425是接合在上述插入配合孔310e中的部分并且还用作使用者在他/她更换止动块420时抓持的部分。在把手部425的顶部表面425a、即上表面上形成有作为指示止动块420的特性的标记的铭刻标记426。铭刻标记426设置成使得使用者一眼就能够识别出止动块是用于跖屈还是用于背屈以及/或者识别出有效长度lk有多长(或者调节后的摆动角度有多大)。下面说明有效长度lk和摆动角度。此外，上述定位孔424形成在顶部表面425a上。
在定位孔424的中央轴线被定义为基准线的情况下，突出块部421在止动块420插入配合到保持件310中时沿着以摆动轴320的摆动轴线sa为中心的圆周延伸。此外，突出块部421的长度被精确地调节至预定的有效长度lk。也就是说，有效长度lk对应于突出部的突出长度。此外，突出块部的梢端的端面用作与摆动轴320接触的冲击接收表面421a。
图8是示意性地示出关节机构300的基准状态的示意图。应指出的是，基准状态是指穿用者直立的状态。在此状态下，鞋底框架200垂直于小腿框架101。
当止动块410和420如图2和图4中所示的那样分别插入配合到插入配合孔310c和310e中时，摆动轴320和突出块部411和421在基准状态下在保持件310的内部空间中在其间具有如图8中所示的位置关系。
摆动轴320包括相对于摆动轴线sa沿径向方向延伸的臂部320a。当摆动轴320摆动时，臂部320a的梢端在突出块部411与421之间的范围内于设置有突出块部411和421的圆周上摆动。
突出块部411在沿着臂部320a的梢端摆动的周向方向上延伸有效长度lk1。类似地，突出块部421在沿着臂部320a的梢端摆动的周向方向上延伸有效长度lk2。也就是说，根据有效长度lk1、即突出块部411的突出长度来调节跖屈运动的摆动范围，并且根据有效长度lk2、即突出块部421的突出长度来调节背屈运动的摆动范围。
图9是示出了关节机构300的跖屈旋转的状态的示意图。在臂部320a的一个侧面上形成有与冲击接收表面411a、即突出块部411的端面碰撞的冲击表面320b。当穿用者进行跖屈运动时，鞋底框架200沿由图中的虚线箭头所指示的方向摆动。因此，摆动轴320沿由粗线箭头所指示的方向摆动。接着，当摆动轴320绕摆动轴线sa摆动αk度时，冲击表面320b与冲击接收表面411a碰撞。也就是说，关节机构300将摆动范围调节成使得摆动轴320可以在跖屈侧摆动αk度或更小。
用于跖屈的止动块410由使用者根据跖屈侧的期望的调节摆动范围从一组包括具有不同有效长度lk1的突出块部411的多个止动块选出。已经对摆动轴320的冲击表面320b和止动块410的冲击接收表面411a中的每一者都进行了表面处理，使得不管具有不同有效长度lk1的止动块中的哪个止动块被插入到插入配合孔310c中，冲击表面320b与冲击接收表面411a都以表面接触的方式碰撞。
例如，当冲击接收表面411a沿着以摆动轴线sa为中心的径向方向被加工(例如，机加工)成平坦表面时，冲击表面320b也沿着以摆动轴线sa为中心的径向方向被加工(例如，机加工)成平坦表面。由于冲击表面320b与冲击接收表面411a以表面接触的方式碰撞，而与期望的调节摆动角度αk无关，因而可以分散碰撞时引起的冲击力，并且由此降低对止动块410的损坏和磨损。应指出的是，该组止动块可以包括具有下述有效长度lk1的止动块：通过该有效长度lk1，跖屈侧的摆动角度αk被调节为0度。
图10是示出了关节机构300的背屈旋转的状态的示意图。在臂部320a的另一侧面、即臂部320a的与形成有冲击表面320b的侧面相反的侧面上形成有与冲击接收表面421a、即突出块部421的端面碰撞的冲击表面320c。当穿用者进行背屈运动时，鞋底框架200沿由图中的虚线箭头所指示的方向摆动。因此，摆动轴320沿由粗线箭头所指示的方向摆动。接着，当摆动轴320绕摆动轴线sa摆动βk度时，冲击表面320c与冲击接收表面421a碰撞。也就是说，关节机构300将摆动范围调节成使得摆动轴320可以在背屈侧摆动βk度或更小。
与用于跖屈的止动块410类似，用于背屈的止动块420由使用者根据背屈侧的期望的调节摆动范围从一组包括具有不同有效长度lk2的突出块部421的多个止动块选出。已经对摆动轴320的冲击表面320c和止动块420的冲击接收表面421a中的每一者都进行了表面处理，使得不管具有不同有效长度lk2的止动块中的哪个止动块被插入到插入配合孔310e中，冲击表面320c与冲击接收表面421a都以表面接触的方式碰撞。
例如，当冲击接收表面421a沿着以摆动轴线sa为中心的径向方向被加工(例如，机加工)成平坦表面时，冲击表面320c也沿着以摆动轴线sa为中心的径向方向被加工(例如，机加工)成平坦表面。由于冲击表面320c与冲击接收表面421a以表面接触的方式碰撞，而与期望的调节摆动角度βk无关，因而可以分散碰撞时引起的冲击力，并且由此降低对止动块420的损坏和磨损。应指出的是，该组止动块可以包括具有下述有效长度lk2的止动块：通过该有效长度lk2，背屈侧的摆动角度βk被调节为0度。通过选择使得跖屈侧的摆动角度αk被调节为0度的止动块410和使得背屈侧的摆动角度βk被调节为0度的止动块420，可以将关节角度固定在基准位置处。
如上所述，通过分别选择具有适合的有效长度lk1和lk2的止动块410、420并将所选择的止动块固定至保持件310，关节机构300可以将跖屈侧的摆动角度αk和背屈侧的摆动角度βk中的每一者彼此独立地调节成期望的摆动范围。在根据此实施方式的踝关节调节装置10中，由于摆动范围被调节成比穿用者可以在踝关节起作用时物理且自然地弯曲他/她的脚部的范围窄的范围，因而冲击表面320b和320c分别以较大的力与冲击接收表面411a和421a碰撞。然而，踝关节调节装置10构造成使得止动块410和420是可更换的。因此，根据止动块的磨损情况等通过用新的止动块将其替换来精确地保持期望的调节摆动范围。此外，踝关节调节装置10构造成使得穿用者可以在不将踝关节调节装置10从穿用者拆卸的情况下容易地插入或移除止动块410和420。因此，穿用者可以顺利进行康复训练。
在上述实施方式中，说明了附接至踝关节的踝关节调节装置，其中，在调节的摆动范围的两端发生相对较大的冲击。然而，上述关节机构的用途不限于用于踝关节调节装置。也就是说，如果关节机构支承附接至位于骨骼中的一个骨骼侧的身体部位的第一构件和附接至位于另一骨骼侧的身体部位的第二构件使得第一构件和第二构件可以在调节摆动范围内摆动，则上述关节机构就可以用于任何种类的关节中使用的关节调节装置。此外，第一构件和第二构件的相对旋转可以通过诸如马达之类的致动器来辅助。
总结上述踝关节调节装置的一个方面。一种关节调节装置构造成对将穿用者的第一骨骼部分与穿用者的第二骨骼部分连接的关节的可移动范围进行调节，该关节调节装置包括：第一构件，该第一构件构造成附接至位于第一骨骼侧的身体部位；第二构件，该第二构件构造成附接至位于第二骨骼侧的身体部位；以及关节机构，该关节机构构造成支承第一构件和第二构件使得第一构件和第二构件可以相对于彼此沿关节的可移动方向摆动，其中，关节机构包括：保持件，该保持件与第一构件一体地设置；调节构件，该调节构件包括形成在梢端侧的突出部，该调节构件构造成以可更换的方式插入配合到保持件中；以及摆动构件，该摆动构件构造成与第二构件一体地摆动，摆动构件还构造成在摆动运动的一端和另一端中的至少一者处与调节构件的突出部接触，使得其摆动范围被调节，并且突出部设置成在调节构件插入配合到保持件中时相对于摆动构件的摆动轴线沿周向方向延伸并且构造成与摆动构件的周向方向上的接触部进行表面接触。
根据如此描述的本公开，将明显的是，本公开的实施方式可以以许多方式改变。这样的改变不被认为背离本公开的要旨和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的所有这些修改意在包括在随附权利要求的范围内。