JP2017006452A - 義肢用関節 - Google Patents

Abstract

【課題】球面対偶で保持する保持体を含んでなる義肢用関節で、ナット締め等の格別の操作をすることなく、関節を、常時は、回転、屈曲することなく停止状態に保持させ得る一方、球体が回転するように力のモーメントを適宜の大きさで作用させたときのみ、回転等させ得るが、その力の付与の停止で、その停止状態が保持されるようにする。
【解決手段】球体１０１の表面１０５に多数の凹部１０７を設けた。保持体２０１には、ボルトタイプのボールプランジャ３０１の先端のボール３０３を、バネ部材のバネ力によって凹部１０７に嵌り込み可能にして、１又は複数設けておく。ボールプランジャ３０１のボール３０３が、常時は、バネ力によって凹部１０７へ嵌り込み、球体１０１の回転を停止させる。球体１０１を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、該ボール３０３が凹部１０７から押し出されて回転が行われるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、義手又は義足をなす義肢に用いられる義肢用関節に関する。

例えば、前腕を手首や肘の関節寄り部位等において切断した人（以下、前腕切断端者）に適用される義手は、これを大別すると、電動又は非電動方式の能動義手と、見た目を重視し、そのような操作のできない装飾義手とに分けられる。能動義手は、自身の前腕の動き等を利用して手先具（作業手）を開閉操作する等、上肢本来の機能である「物をつかむ（把持する）、はなす」といった操作が自身の意思に基づいて随意又は自在にできる。このうち、非電動義手は、機能が残された自分の体の一部（体幹）の動き（運動）だけを使って、「物をつかむ、離す」といった単純操作のできる義手である。これに対して電動義手は、自分の体に加え、モータ等の動力（電力）を使ってその操作をするようにした義手であり、より複雑な操作ができる（特許文献１）。なお、このような能動義手でも、外観も重視するため、義手本体に、外観を人の手に近いものとした弾性のある柔軟な樹脂からなる樹脂製カバー（装飾グローブ）を被せるようにしたものがある。

他方、装飾義手は見た目重視のものであり、したがって、「物をつかむ、離す」といった操作はできないものであるが、前腕切断端者の前腕に被せる形の装具（手先具）の先に、樹脂製の手（義掌及び義指）が設けられたものがある。このような義手においては、例えば、その義手における人差し指と、親指など指相互が適度に離されており、その間に弾性を利用して「物」を挟んだり、その手で「袋」をぶら下げたりする等の単純な動作ができる。これにより、他方の障害がない手と組み合わせることで、簡単な日常の動作、作業ができる。

このような能動義手又は装飾義手のいずれにおいても、その例えば手首の関節に相当する義手用関節の部位で、掌（義手の掌、以下、掌ともいう）が前腕回りに所定の角度、回転する(捩じる)ことができたり、掌屈、又は背屈の動き（屈曲運動）ができるものがある。このような動きができれば、能動義手だけでなく装飾義手であるとしても、動作、作業に応じて、掌の位置、向き、或いは角度（手首の回転角度）を選択できるため、より効率的な動作等ができる。このような義手では、前腕の切断端側に取付けられるソケット等を含む関節より基側の部材（本明細書では、関節基端側部材、又は関節基部材ともいう）と、掌（手先具）をなす関節より先方の部材（本明細書では、関節先端側部材、又は関節先部材ともいう）とが、手首に相当する関節（義肢用関節）を介して連結される。

このような義肢用関節としては、関節先部材又は関節基部材のうちの一方部材への取付手段（固定手段）を有する球体と、この球体を球面対偶において保持し、他方部材への取付手段（固定手段）を有する保持体とを含んでなるものがある。このような球面対偶（ボールジョイント）の機構の関節を備えた義手では、例えば、保持体を、取付手段（ねじ部材等）を介し、関節基部材（ソケット側の部材）に取付けてこれ前腕切断端へ固定し、球体を、その取付手段（球体に設けられるスタッド（軸）やネジ穴等の取付手段）を介し、掌をなす関節先部材（手先具）に固定する構成となる。この手首の関節に相当する球面対偶（ボールジョイント）の機構に基づき、手先具は、前腕回りに捻じること（回転、旋回）や、掌屈又は背屈の動き（屈曲運動）が自由にできる。

一方、このような球面対偶の機構を関節に用いた義手において、手先具に一定の屈曲角度を付与し、その体勢を保持した下で所望とする動作、作業を行うときには、その屈曲の位置で、掌が意に反して動かないようにするため、球体の回転（球面運動）停止手段が必要となる。この場合、モータ駆動による電動義手では種々の手段を講じることができるが、非電動能動義手や単なる装飾義手では、そのブレーキ手段も限られる。というのは、これらでは回転や屈曲の動きを付与するのも、その付与後の回転状態等の保持（停止）をするための操作も、基本的に、本人（義手使用者自身）の他方の手による操作となるためである。

こうした中、球体を球面対偶で包囲する保持体（リング状（又はカップ状）のハウジング）の外周面に雄ネジを設けておき、この雄ネジに、遠位方向（掌の先端方向）からナットを螺合させておき、これをねじ込むように回転（手首周りに回転）させることで、そのナットで球体の表面を押え付け、その押え付け（締め付け）による摩擦力（抵抗）により、球体の回転を止めるようにした義肢用関節（ボールジョイント）がある（非特許文献１）。このものでは、球体に回転等の動きを付与するときは、ナットを逆回転させることで摩擦力（抵抗）を調整したり、緩めたりすることで、その停止を解除することになる。

特開２０１２−６１３３号公報 公益財団法人テクノエイド協会の「義肢装具等完成用部品情報提供システム」、メーカー（輸入事業者）名、オットーボック・ジャパン（株）のボールジョイント（義肢用部品、１０Ｖ３４）、２０１５年４月２８日検索、http://www1.techno-aids.or.jp/search/

しかし、前記したような非特許文献１に記載の球面対偶による義肢用関節（ボールジョイント（義肢用部品、１０Ｖ３４））では、球体の回転を停止させる際や、その解除には、いちいちナットの回転操作を要するため、極めて面倒である。また、このようなナットの回転操作を伴うということは、幼児や高齢者への適用には困難さがあり、不向きである。しかも、このようなナットの回転は、例えば、義手に装飾カバー（装飾用グローブ）が被されている状態ではできない。よって、そのようなときは、その都度、装飾カバーを外し、そして、被せなおす必要もあるから、さらに面倒である。なお、このような球面対偶を含む義肢用関節は、手首に限らず上肢の肘関節や、指関節といった義手の全般に、さらには、下肢（義足）における同様箇所にも適用されるが、いずれにおいても、前記したのと同様の課題がある。

本発明は、前記したような球面対偶の機構を利用した義肢用関節における課題に鑑みてなされたもので、装飾カバーが被されていると否とに関係なく、関節における関節先部材（義手においては手首から先の手先具）を関節基部材（手首の基側の前腕切断端のソケット等）に対し、簡易、迅速に、任意ないし適宜の角度、回転又は屈曲（以下、単に回転ともいう）ができ、かつ、その回転や停止のためのナット操作等の格別の操作、動作を要することなく、その回転後の角度をほぼその角度のままで保持することができる義肢用関節を提供することをその目的とする。

請求項１に記載の本発明は、球体と、この球体を球面対偶において保持する保持体とを含んでなる義肢用関節において、
前記球体はその表面に多数の凹部が設けられている一方、
前記保持体には、バネ部材によるバネ力によって、前記球体の表面を押え付け得ると共に、前記凹部に嵌り込み可能に構成された押圧体が１又は複数設けられ、
該押圧体は、常時は、前記バネ力によって前記凹部へ嵌り込み、前記球面対偶にある前記保持体に対する前記球体の回転を停止させている一方、この回転停止状態にある該球体に、該球体を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、該押圧体が前記凹部から押し出されて該回転が行われる設定とされていることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、前記バネ部材は、バネ力の調節手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の義肢用関節である。
請求項３に記載の本発明は、前記押圧体は、その先端が凸球面とされていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の義肢用関節である。
請求項４に記載の本発明は、前記押圧体は、ボールであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の義肢用関節である。

請求項５に記載の本発明は、球体と、この球体を球面対偶において保持する保持体とを含んでなる義肢用関節において、
前記球体はその表面に多数の凹部が設けられている一方、
前記保持体には、ボルトタイプのボールプランジャが、内蔵されているバネ部材によるバネ力によってボールプランジャ自身の先端において先方に向けて付勢されて配置されているボールで、前記球体の表面を押え付け得ると共に、該ボールを前記凹部に嵌り込み可能にして１又は複数、ねじ込み方式で設けられ、
該ボールは、常時は、前記バネ力によって前記凹部へ嵌り込み、前記球面対偶にある前記保持体に対する前記球体の回転を停止させている一方、この回転停止状態にある該球体に、該球体を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、該ボールが前記凹部から押し出されて該回転が行われる設定とされていることを特徴とする。
請求項６に記載の本発明は、前記凹部は、円錐面形状、円錐台面形状又は半球面以下の割球面形状とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の義肢用関節である。

本発明の請求項１に係る義肢用関節では、上記の構成に基づき、該押圧体は、常時は、前記バネ力により前記凹部へ嵌り込み、その嵌り込みにより、前記球面対偶にある前記保持体に対する前記球体の回転を停止している。一方、回転の停止状態にある該球体に回転をさせるようとする力のモーメントが作用し、それが適度の大きさとなった時には、該押圧体が前記バネ力に抗して前記凹部から押し出されて該回転が行われる設定とされている。このため、例えば、請求項１に係る本発明の義肢用関節を手首に適用した義手においては、常時（通常時）は、その手先具は保持体（前腕切断端）側に対し、静止した状態にある。一方、所定の強さの外力が付与され、該球体を回転をさせるようとする力のモーメントが適度の大きさとなったときに、その回転を得ることができ、その外力が止められれば、その回転が止められる。すなわち、本発明の義肢用関節によれば、これが例えば義手に適用される場合では、装飾義手又は能動義手であると否とに関係なく、その手先具（又は掌部材）に対し、他方の健常な手で、適度の外力を付与し、それによって前記球体を回転させようとする適度なモーメントを付与することで、その手先具を所望とする角度、回転させることができるし、その外力の付与を止めるだけで、その回転角度状態を保持できる。

このように本発明に係る義肢用関節では、手先具等を動かし、又はその後の回転角度の保持にも、従来におけるようなナットの回転操作等の格別の動作、操作を要することなく、自己の意に基づき、簡易迅速、かつ直感的に適宜の角度、回転等させることができる。このように、本発明では、従来におけるようなナットの回転操作等の格別の動作、操作を要しないのであるから、例えば、義手において装飾カバー（グローブ）が被されている状態のままでも、その回転操作等ができるため、極めて使い勝手がよく、使用者において福音となる。なお、回転（又は屈曲）角度の調節をできるだけ自由にするため、前記球体の表面に設ける凹部はできるだけ小さいピッチとして、多数設けるのがよい。

本発明において、該球体を回転させるための力のモーメントは、その力を付与する作用点の位置（球体の中心からの距離）、その力の作用方向や面待遇における摩擦の大小によって、同じ力を付与したとしても異るが、意に反した回転（誤動）防止のため、ある程度大きい力のモーメントとならない限り、回転が得られないように設定するのがよい。ただし、球体の回転の容易性は、適用される関節によっても異なるべきであるから、適宜に設定すればよい。例えば、手首の関節に対し、義指の関節では、相対的に小さめの力のモーメントで回転できるようにする必要がある。また、使用者（幼児、大人）や、要求される動作、操作内容等のニーズに応じても、球体の回転の容易性は異なるべきである。よって、これら適用関節の相違等に基づき設定すればよい。そして、その微妙な調節のためにも、請求項１の発明では、請求項２に記載の発明のように、前記バネ部材はバネ力の調整手段を備えているものとするのがよい。なお、回転後の体勢（回転の停止状態）の安定のため、押圧体は、複数、好ましくは３以上とするのがよい。

本発明の義肢用関節をなす一方の要素である球体（凹部の形成前の球体）は、球面対偶における相対的な回転運動が得られるものであればよい。したがって、この球体は、球（ボール）において、その部分が切除された割球体であってもよい。すなわち、本発明における「球体」は、保持体の内周面（球面）において球面対偶にあるものでありさえすればよい。また、本発明の義肢用関節は、球体と、この球体を球面対偶において保持する保持体とを含んでなるものであればよく、球面対偶を構成する球体と、保持体との２要素以外の要素が含まれていてもよい。２要素以外の要素としては、例えば義手の手首の関節に適用する場合において、その関節より先の部材をなす手先具を取り付けるため、球体に設けられるスタッド、又は前腕切断端への取付部材をなすソケット等を取り付けるため、保持体に設けられるネジ穴などのネジ構造がある。

なお、上記もしたように、球体の表面に設ける凹部は、できるだけ小さいピッチで、多く設けられているのがよい。球体が保持体に対し相対的な球面運動（回転）を行う場合には、押圧体は、球体の表面（凹部を含む球体の表面）を相対的に滑ることになる。そして、その滑り過程では、押圧体は前記バネ力によって通過する凹部ごとにおいて嵌り込もうとする。一方、その停止状態の保持のためには、上記の外力付与の停止時において、押圧体はそれに近い位置にある凹部にバネ力で嵌り込むことになる。この場合、凹部が小さいピッチで設けられていれば、回転の停止時においても、回転における位置ずれを小さくして押圧体が凹部へ嵌り込むことができるためである。

本発明において、前記押圧体の構成は限定されるものではないが、請求項３に記載のように、先端が凸球面とされているものとするのが、球体の円滑な回転を得やすく好ましい。特に、請求項４に記載のように、ボールとしておくと、転動もできるため円滑な回転を得やすく好ましい。これより理解されるが、本発明の義肢用関節においては、請求項５に記載のように、ボルトタイプのボールプランジャを用いるのが、その構成の単純化や組み立ての容易性より好ましい。ここに、ボルトタイプのボールプランジャは、先端を開口する中空ボルト状部材の中空部にバネ部材を内蔵させ、中空部の開口側先端に配置したボールをそのバネ力により、常時、先方に押す形でその開口側先端に配置してなる構成を有しているボルト（雄ネジ部材）である。このようなボールプランジャを用いれば、それを保持体に設けたネジ穴にねじ込み、先端のボールを前記凹部に入り込ませることでよいので構成の簡素化が図られるため、低コスト化が図られる。また、そのネジ込量を加減することで、バネ力の調節もできる。なお、ボールプランジャを用いる場合にも、その数は、３以上とするのが停止の安定を図りやすく、好ましい。

前記凹部の形状は、限定されるものではないが、請求項６に記載のように、円錐面形状、円錐台面形状又は半球面以下の割球面形状とするのがよい。このようにしておけば、押圧体（又はボール）の押し出しの円滑化が図られるためである。ただし、凹部の深さ、すなわち、押圧体（又はボール）の嵌り込み深さは、押圧体（又はボール）が意に反して押し出されないように、前記バネ力の強さ等を考慮して設定すればよい。

本発明の義肢用関節を具体化した実施形態例１（第１実施例）の正面図。 図１の部分半断面拡大図、及びその要部のさらなる拡大断面図。 図１の義肢用関節の組み立て過程、及び各構成部品の形状、構造を説明する図。 Ａは、図３における保持体用第１リングを球面側から見た図（矢印Ａ１方向から見た図）、Ｂは図３における保持体用第２リングを球面側から見た図（矢印Ａ２方向から見た図）。 本発明の義肢用関節を具体化した実施形態例２（第２実施例）の図２における拡大断面図に相当する部位の図であって、Ａは押圧体（ボール）を装填する前（組立て前）の図、Ｂは組立て後の図。 実施形態例２の変形例の図２における拡大断面図に相当する部位の図。

本発明の義肢用関節を具体化した実施形態例１（第１実施例）について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。ただし、本例では、手首に相当する義肢用関節として適用した場合で説明する。図中、１００は、本例の義肢用関節であって、球体１０１と、この球体１０１を球面対偶において保持する保持体２０１とを含んでなり、以下に詳述するように構成されている。これら球体１０１、保持体２０１の材質は限定されるものではないが、本例では硬質な樹脂製とされている。本例において球体１０１は、球の対向する両側（図１、図２の左右）がそれぞれ、互いに平行な同大の円形平面１０３でカットされている。すなわち、この球体１０１は、平行して対向する２つの割球部分が切除されてなる概略球体をなし、その表面（球面）１０５の全体に多数（数百）の同一形状、深さの凹部（凹み）１０７が設けられている。ただし、この凹部１０７は、凹となす円錐面、円錐台面、又は多角錐面、多角錐台面など、いずれとしてもよいが、本例では、同一の平面形状、同一の深さの凹となす浅い割球面（半球面以下の球面）をなし、その球体１０１の球面をなす表面１０５の全体において、１つを中心として左右、上下に同ピッチで設けられている。

また、本例におけるこの球体１０１は、カットされた一方（図１、図２の左）の円形平面１０３において軸部（スタッド）１１０が球体１０１中心を通る軸Ｇを軸として垂直に突出するように設けられており、その軸部１１０の端にアダプタ１２０が外嵌めされ、図示しないねじ部材で固定されている。そして、このアダプタ１２０に対しては、図１中、２点鎖線で示したように義手における手先具（義指付き掌部材）１３０がその基部を介して取付けられる設定とされている。すなわち、本例の球体１０１は、一見、表面１０５に多数の凹部（ディンプル）１０７のある、いわばゴルフボールを、その表面１０５の対向する位置において、互いに平行な同大の円形平面１０３でカットされてなる形態を呈している。そして、その一方の円形平面１０３において上記軸部１１０が設けられたものとされており、この軸部１１０がアダプタ１２０を介することで手先具（関節先部材）１３０の取付手段（取付部）をなすものとされている。

一方、保持体２０１は、球体１０１を球面対偶において保持するように形成され、本例では、図２、図３に示したように、上記球体１０１を、保持体用第１リング２１１と、保持体用第２リング２２２との２つの短円筒のリング状部材で挟み、閉じ合せ、ねじ部材２０３で固定することで（図３−Ｂ参照）、球体１０１を球面対偶において保持するようにされている。このように保持体２０１にて保持されている球体１０１は、左右２つ割りの保持体２０１、すなわち、保持体用第１リング２１１と、保持体用第２リング２２２とのそれぞれの内球面２１３，２２３にて、適度の摩擦で、球面対偶において保持されている。そして、球体１０１は、保持体２０１に対し、相対的に滑り運動で、上記の軸部１１０の軸Ｇ回りに自在に回転（球面運動）でき、また、その軸部１１０の周方向のいずれの位置においても、軸部１１０が保持体２０１に干渉しない範囲で所定角度α、屈曲（搖動）する回転運動（球面運動）ができるようにされている。

なお、球体１０１を球面対偶で受け持つ（支持する）内球面２１３，２２３の面積の割合は、軸部１１０が突出する側（図１、図２の左側）の保持体用第１リング２１１が小さく設定されている。このため、軸部１１０の軸線Ｇと、図１において、保持体２０１をなす各短円筒のリング２１１，２２２の中心を通る直線Ｌとが一致する位置（以下、基準位置。図１、図２）において、球体１０１の凹部１０７を含む表面１０５の部分が、その保持体用第１リング２１１側から露出する設定とされている。これにより、球体１０１の回転角度、すなわち、軸部１１０が搖動できる角度αが大きく確保されるようにされている。なお、図３、図４に示したように、保持体用第１リング２１１と、保持体用第２リング２２２は、ともに、リングの周方向の適所において適数か所（図４では８箇所）、それらを閉じ合せる方向に貫通孔２０５，２０６があけられており、ビス等のねじ部材２０３のねじ込みにより、或いは、ビス（ボルト）、ナットによるネジ締めによる挟みつけにて固定されている。すなわち、例えば、保持体用第１リング２１１の露出端面（図１〜図３の左）側から、詳しくは図示しないが、その貫通孔２０５、２０６にねじ部材２０３を通して、保持体用第２リング２２２の露出端面（図１〜図３の右）側においてナット（図示せず）を締めることで固定され、１つの保持体２０１をなしている。なお、ねじ部材２０３等が突出しないように、保持体用第１リング２１１、保持体用第２リング２２２とも、その貫通孔２０５，２０６の各露出端面側には、図示しないが、ザグリ穴が設けられている。

一方、このような保持体２０１は、上記したような２つ割の短円筒リング状部材である保持体用第１リング２１１と、保持体用第２リング２２２を閉じ合せる形で、球体１０１を球面対偶で保持するものとされているが、保持体用第１リング２１１の合せ面のうち、その外周面２１５を含む部位においては、本例では、周方向において、等角度間隔（９０度間隔）で４箇所、直線Ｌ方向に突出する正面視矩形の突出片２１７が設けられている。一方、保持体用第２リング２２２の合せ面のうち、この突出片２１７に対向する部位は、この突出片２１７が丁度嵌る正面視、矩形をなす矩形凹部２２７が設けられている。しかして、本例では、保持体用第２リング２２２の矩形凹部２２７に、保持体用第１リング２１１の突出片２１７が嵌り込む形で、閉じあわされて保持体２０１をなしている。そして、基準位置において、この突出片２１７の正面視、略中央が球体１０１の中心に位置する設定とされており、この保持体用第１リング２１１の突出片２１７の正面視、この中央に、ネジ穴２１９がその外周面２１５から球体１０１の中心に向けて貫通して設けられており、次記するような押圧体の取付箇所とされている。なお、保持体用第２リング２２２の外周面２２５には、前腕切断端に被せるソケット１５０の前端を外嵌めして取付けるためのネジ穴が周方向に、間隔をおき数か所（例えば４箇所）設けられており、ソケット１５０の前端をねじ部材（ビス）２３１でネジ止めする設定とされている。

すなわち、本例では、前記した４つの突出片２１７の正面視、略中央にそれぞれ設けられているネジ穴２１９に、ボルトタイプのボールプランジャ３０１がねじ込まれており（図１〜図３−Ｃ参照）、その先端に配置されているボール（鋼球）を押圧体３０３として、その４つが、球体１０１の表面１０５の凹部１０７に嵌り込み可能に構成されている。ただし、押圧体（以下、ボールともいう）３０３は、球体１０１の表面１０５の凹部１０７にその一部が嵌り込み可能に構成されたものであり、内蔵されているバネ部材（圧縮コイルスプリング）３０５によるバネ力によって球体１０１の表面１０５を押え付けるように設けられている。このように本例では、保持体２０１をなす保持体用第１リング２１１の突出片２１７に設けられたネジ穴２１９に、ボルトタイプのボールプランジャ３０１がねじ込み方式で設けられており、内蔵されているバネ部材３０５によるバネ力により、ボールプランジャ３０１の先端に配置されているボール３０３が、凹部１０７に嵌り込み、球体１０１の表面１０５を押え付けるようにされている。なお、球体１０１表面１０５に設けられた多数の凹部１０７は、本例では４つのボールプランジャ３０１における各ボール３０３が、それぞれ嵌り込むように、そのピッチ、大きさが設定されている。

そして、本例のボールプランジャ３０１は、その先端のボール３０３が、常時は、バネ力により凹部１０７へ押し込まれて嵌り込み、球面対偶にある保持体２０１に対する球体１０１の回転を停止させ得る設定のものとされている。ただし、そのバネ力は、ボールプランジャ３０１のネジ込量の加減により調節できる。これにより、本例の義肢用関節１００を用いている義手においては、その手先具１３０は、通常時は、４つのボールプランジャ３０１のそれぞれ先端に設けられているボール３０３が、それぞれのバネ力によって凹部１０７に嵌り込んでおり、その嵌り込み状態で球体１０１の表面１０５を押え付ける構成とされている。そして、多少の力のモーメントが球体１０１を回転させる方向に手先具１３０にかかったとしても、球面対偶における摩擦ともあいまって、球体１０１の停止が保持される（回転しない）ようにされている。

本例では、この回転停止状態にある球体１０１に対して、図１、図２中に示したように、これを球面対偶において回転をさせようとする力（Ｆ１）のモーメントが作用し、それが適度の大きさになったときにのみ、ボール３０３がバネ力に抗して凹部１０７から押し出される。すなわち、ボール３０３がボールプランジャ３０１の中空部内に押し込まれて、球体１０１の回転が許容される設定とされている。ここで、その回転をさせるための力のモーメントの大きさは、義手の使用者ごと、そして、作業、動作の目的に応じ、通常時は、多少の外力が作用したとしても意に反して回転することがない一方、意識的に所定の強さ（大きさ）以上の外力（力Ｆ１）を、例えば手先具１３０に付与した場合にのみ、その回転が許容されるように、個別に設定される。使用するボールプランジャ３０１の径（サイズ）、バネ部材３０５のバネ力、ボール３０３の凹部１０７への嵌り込み深さ等により、凹部１０７からのボール３０３の押し出され易さは異なるため、モニタリング等に基づき設定すればよいが、ボールプランジャ３０１の使用においてはそのねじ込み量の加減でも調節できる。

しかして、本例の義肢用関節１００を適用した義手においては、上記した構成に基づき、球体１０１を回転させようとする力のモーメントが、適度の大きさで作用しない限りは、その手先具１３０は保持体２０１（前腕切断端）側に対し静止した状態にある。一方、球体１０１を回転させ得る力のモーメントが作用するように、所定の強さの外力Ｆ１が、例えば手先具１３０に付与された時には、その手先具１３０を角度αの範囲内において回転させることができる。すなわち、このような外力の付与により、停止状態において球体１０１の表面１０５の凹部１０７に嵌り込んでいた４つのボールプランジャ３０１の各ボール３０３は、バネ力に抗して凹部１０７から押し出されるため、球体１０１は回転し、手先具１３０に所望とする回転が与えられる。そして、その外力の付与を止めれば、各ボールプランジャ３０１の各ボール３０３は、バネ力にて近傍に位置する凹部１０７に嵌り込む。これにより手先具１３０は、ほぼその回転停止時における位置において動きが止められる。本例のように、義肢用関節１００が義手に適用される場合では、装飾義手又は能動義手であると否とに関係なく、手先具（又は掌部材）１３０に対し、他方の健常な手で、適度の外力を付与し、それによって球体１０１を回転させようとする適度なモーメントが得られるようにすることで、手先具１３０を所望とする角度、回転させることができる。そして、その外力の付与を止めるだけで、その回転角度状態を、ほぼその外力の付与の停止位置に保持できる。

このように本例の義肢用関節１００を適用した義手においては、従来におけるようなナットの回転操作等の動作、操作を要することなく、自己の意に基づき、簡易迅速、かつ直感的に関節を適宜の角度、動かす（回転等させる）ことができ、しかも、その回転を止めるだけで、その回転角度状態（体勢）を保持できる。よって、使用者においては、自身の義手での動作、操作による作業等をより円滑に行うことができる。そして、従来におけるようなナットの回転操作等の格別の動作、操作を要しないのであるから、義手において装飾カバー（グローブ）が被されている状態のままでも、その回転操作等ができるので、極めて使い勝手がよく、義手使用者においては福音となる。

上記例では、義手における手首の関節に適用した場合で説明したが、小型化により、指の欠損者において使用される義指においては、その義指の関節においても適用できるし、下肢用の義肢においても、それぞれに応じた、大きさ、強度のものとして具体化することで同様に適用できる。これより理解されるが、例えば、単なる装飾義手においても、その形態に容易に変化を付与できる。すなわち、手首より先の掌部位の向きを容易に変化させることもできるなど、能動義手だけでなく、装飾義手においても極めて使い易い便利な関節をなすことができる。

次に、本発明を具体化した実施形態例２（第２実施例）について、図５を参照しながら説明する。ただし、本例は、球体１０１の表面１０５の凹部１０７に嵌り込ませる押圧体の構成を、上記例において使用したボールプランジャ３０１のボールから、それとは別の独立部品であるボール、バネ部材からなるものに代えた点が相違するだけであり、いわば上記例の変形例とでもいうべきものであり、他は上記例と本質的な相違はないことから、その相違点についてのみ説明し、同一又は対応する箇所（部位）には、上記例と同一の符号を付し、その説明を省略する。

すなわち、本例でも、保持体２０１をなす保持体用第１リング２１１における４つの各突出片２１７において、その正面視、略中央には、その外周面２１５から内周面に向けて、ネジ穴２１９が貫通して設けられているが、本例におけるこのネジ穴２１９は、保持体２０１の内周面（球体１０１を球面対偶させている球面）寄り部位においてその開口（円形穴）がテーパ状に縮径されるように、そのネジ穴２１９の先端において内向きに突出する縮径部（円フランジ）２１９ｓが設けられている（図５−Ａ参照）。そして、そのネジ穴２１９内には、保持体２０１の外周面２１５側から押圧体としてボール（鋼球）３１３が装填され、その縮径部（円フランジ）２１９ｓにて支持され、転動できるように配置されている。ただし、このボール３１３は、それ自身の半球近くをネジ穴２１９の先端（円フランジ２１９ｓ）から、保持体２０１の内周面側に突出させ得るようにしてその縮径部（円フランジ）２１９ｓにて支持され、配置されている。そして、このネジ穴２１９内には、保持体２０１の外周面２１５側からバネ部材として圧縮コイルスプリング３１５が装填されると共に、この圧縮コイルスプリング（以下、バネ部材）３１５をボール３１３とで圧縮するように、止めネジ（例えば、６角穴付き止めネジ）３１７がねじ込まれている。ただし、バネ部材３１５の先後にはプレート３１４が配置されている。しかして、ボール３１３は、この止めネジ３１７のねじ込みにより圧縮されているバネ部材３１５のバネ力により、ネジ穴２１９の先端の縮径部（円フランジ）２１９ｓから、自身の半球（外径の半分）近くを保持体２０１の内周面側に突出させるようにされているが、本例では、球体１０１の表面１０５の凹部１０７に嵌り込んでいるときにおいて、ボール３１３自身の外径の例えば１／３程度が保持体２０１の内周面（球面対偶をなす面）から突出するように設定されている（図５−Ｂ参照）。

このような本例でも、押圧体（独立部品であるボール３１３）は、常時は、バネ力によって球体１０１の表面１０５の凹部１０７へ嵌り込み、球面対偶にある保持体２０１に対する球体１０１の回転を停止させる設定とされている。そして、この回転停止状態にある球体１０１に、この球体１０１を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、ボール３１３が凹部１０７から押し出されて、球体１０１の回転が行われる設定とされている。しかして、このような本例でも、上記第１実施例と同様に、球体１０１を回転させ得る力のモーメントとなるような外力が付与されたときのみ、その球体１０１を回転させることができ、その外力の停止によるだけで、球体１０１の回転の停止状態を保持できる。本例でも、止めネジ３１７のねじ込み量を加減することで、適宜、バネ力を調節できるから、この止めネジ３１７はバネの調節機構を構成する。なお、ボールプランジャ３０１を用いる場合には、それ自体でねじ込み加減を調節できるから、バネの調節機構ね兼ねるものといえる。

すなわち、本発明を具体化する押圧体は、ボールプランジャ３０１の先端のボール３０３によることなく、独立の部品としてのボール３１３を用い、これを独立の部品である、バネ部材３１５を介し、例えば、止めネジ３１７でネジ締めすることで設けることもできるなど、適宜、その具体的な構成を変更して具体化できる。なお、ボール３１３を球体１０１の表面１０５（又は凹部１０７）に押え付けるバネ部材３１５が、本例のようなコイルスプリングによる場合には、コイルスプリングの先後にそれぞれ、上記したようにプレート３１４を配置し、このプレート３１４を介してボール３１３を押すようにすると、バネ部材３１５を安定して圧縮させることができる。なお、このような独立部品による押圧体とする場合においても、本例のようにボール３１３とすることなく、図６に示した変形例の押圧体３２３のように、下向き凸をなす異径円柱体としてもよいし、単なる円柱体としてもよいなど、その形状は限定されないが、その先端は、図示したようになるべく凸となす半球面（凸球面）とするのがよい。

本発明の義肢用関節は、上記した各例のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更して具体化できる。例えば、上記各例におけるように保持体を２つ割りにし、その一方における突出片２１７にネジ穴２１９を設けて、このネジ穴２１９にボールプランジャ３０１等をねじ込むこととしたが、この場合の保持体の割り方は、球体を球面対偶で保持できるボールジョイント構造とし得るものであればいずれの構造としてもよい。したがって、上記各例におけるようなネジ穴２１９も突出片２１７を設けることなく設けることもできる。また、保持体を２つ割りにするとしても、直線Ｌを通る平面で分割されるような２つ割りとして形成することもできる。また、ボールプランジャ３０１（又は止めネジ）をねじ込むにしても、そのネジ込位置、数は適宜に設定できる。そして、保持体は、上記例では短円筒リング状としたが、そのリングは円でなくてもよいし、リングでなくカップ（ソケット）形状としてもよい。

また、上記例では、球体１０１に軸部１１０を設けておき、この軸部１１０に対して関節より先の手先具を取付、保持体２０１には、その関節より基の関節基部材（義手のソケット）を取付る場合で説明したが、これらは、その逆に取り付けることもできる。そして、球体に対する関節先部材又は関節基部材の取付は、上記例における軸部に代えて、その軸部の突出元（円形平面１０３）部位にネジ穴を設けておき、このネジ穴を用いて関節先部材を取付るようにしてもよい。さらに、保持体に対する関節基部材又は関節先部材の取付も、適宜の取付手段で、それらを取付、義肢をなすことができればよいし、関節基部材をなすソケット状の筒体の先端に保持体が、その部分として一体で形成されているものであってもよい。

１００ 義肢用関節
１０１ 球体
１０５ 球体の表面
１０７ 球体の表面の凹部
２０１ 保持体
２１１ 保持体用第１リング
２２２ 保持体用第２リング
３０１ ボールプランジャ
３０３ ボールプランジャのボール
３０５ ボールプランジャのバネ部材
３１３、３２３ 押圧体（ボール）
３１５ バネ部材
３１７ 止めネジ（バネ力の調節手段）

Claims (6)

1. 球体と、この球体を球面対偶において保持する保持体とを含んでなる義肢用関節において、
   前記球体はその表面に多数の凹部が設けられている一方、
   前記保持体には、バネ部材によるバネ力によって、前記球体の表面を押え付け得ると共に、前記凹部に嵌り込み可能に構成された押圧体が１又は複数設けられ、
   該押圧体は、常時は、前記バネ力によって前記凹部へ嵌り込み、前記球面対偶にある前記保持体に対する前記球体の回転を停止させている一方、この回転停止状態にある該球体に、該球体を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、該押圧体が前記凹部から押し出されて該回転が行われる設定とされていることを特徴とする義肢用関節。
2. 前記バネ部材は、バネ力の調節手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の義肢用関節。
3. 前記押圧体は、その先端が凸球面とされていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の義肢用関節。
4. 前記押圧体は、ボールであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の義肢用関節。
5. 球体と、この球体を球面対偶において保持する保持体とを含んでなる義肢用関節において、
   前記球体はその表面に多数の凹部が設けられている一方、
   前記保持体には、ボルトタイプのボールプランジャが、内蔵されているバネ部材によるバネ力によってボールプランジャ自身の先端において先方に向けて付勢されて配置されているボールで、前記球体の表面を押え付け得ると共に、該ボールを前記凹部に嵌り込み可能にして１又は複数、ねじ込み方式で設けられ、
   該ボールは、常時は、前記バネ力によって前記凹部へ嵌り込み、前記球面対偶にある前記保持体に対する前記球体の回転を停止させている一方、この回転停止状態にある該球体に、該球体を回転させようとする力のモーメントが適度の大きさで作用した時に、該ボールが前記凹部から押し出されて該回転が行われる設定とされていることを特徴とする義肢用関節。
6. 前記凹部は、円錐面形状、円錐台面形状又は半球面以下の割球面形状とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の義肢用関節。

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