JP2007509727A - 義肢の膝関節 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、容易に立ち上がりかつイスに安全確実に座ることができる、義肢の膝関節を提供することである。
【解決手段】この課題は、関節手段が、屈曲の際に、限定可能な角度範囲の内で、屈曲に抗して抵抗し、かつ常に自由に伸展されることができる抵抗手段を有することによって、解決される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、下肢断端の収容部のための固定手段を有する上部と、関節手段を介して上部に旋回自在に結合されている下部とを具備する、義肢の膝関節に関する。本発明は、特に、老人医学用の義肢の膝関節に関する。老人の患者とは、通常、肉体的な能力の大部分を失って、通常は運動感覚および精神的能力を制限されている年配者を意味する。

現在では、老人の患者にとって適切であるとして求められる多数の義肢の膝関節が市場に出回っている。ここで考察される患者グループのために、すべての義肢の膝関節は、同一のコンセプト、すなわち、常に存在する摩擦を除き遊脚相を制御するための手段なしに、膝関節を伸展された位置で自動的にロックする機械的なロック手段を用いてなされる上部と下部の簡単な結合に従う。レリースケーブルの操作によって、膝関節はロック解除され、義肢の膝関節の屈曲された位置での座りを可能にする。人工下腿への下肢断端の収容の位置は、通常、９０°である。

上記コンセプトの欠点は、義肢が完全に伸展されておりかつロックされているときのみ、患者が義肢に荷重をかけることができるという事実である。患者が一度座っている限りでは、立ち上がりのために必要なエネルギは、立ち上がるために歩行補助手段または肘掛けが用いられることができる限り、肩の筋肉組織および腕の筋肉組織によって多かれ少なかれ支援されつつ、健康な脚の筋肉組織によって供給されねばならない。十分な安定性があるのは、動きが完了されているとき、すなわち、人が座位から立ち上がってしまって、脚が完全に伸展されているときのみである。

他の欠点は、膝関節のロック解除の際には、膝関節が最早抵抗を与えないので、膝関節が即座に不安定となることがあることにある。座位への制御された移行は、ここでも、健康な脚の、または、まさしく老人の患者の場合に大して際立っていない、脚の筋肉組織の、その力強い使用を必要とする。このことは、実際には、患者が、多かれ少なかれ、座位へ逆戻りすることを意味する。

このことは、座位からの立ち上がりが非常に難しくかつ骨が折れ、座りが非常に危険であるという結果となる。このことの結果として、多くの患者が、立ち上がりおよび座りの頻度を、絶対的最小限へ減少させる。このことは、一般的な肉体的な状態に有害である、動きの欠如をもたらす。

従って、義肢使用者に、義肢使用者が一方では安全に歩行することができ、他方では、座る際には、制限されない座りおよび十分な可動性が保証されていてなる義肢を自由に使わせることが必要である。更に、立位から座位へのおよび座位から立位への移行は、義肢使用者にとって危険性の増大を形成する危険な過程である。何故ならば、座る際の即座の崩れ折れまたは立ち上がりの際の逆戻りが、転倒従ってまた負傷をもたらすことがあるからである。

本発明の課題は、義肢使用者のための改善された安全性を保証する義肢の膝関節を提供することである。上記欠点が除去され、容易な立ち上がりおよび椅子への安全な座りが可能となることが意図される。更に、膝関節が、立っていて歩行する間に、安定的でありロックされることができることが意図される。その目的は、老人の患者に、最大限度の安全性を与えるためである。

本発明では、上記課題は、基本的には、以下のことによって、すなわち、制御されない座りの動きが生じないようにおよび座位への逆戻りが防止されるように、動きが、所定の角度範囲に亘って遅らされ、極端な場合には阻止されることによって、解決される。この課題は、構造的には、関節手段が、ロック手段として作用する抵抗手段を有し、この抵抗手段は、限定可能な角度範囲内では、屈曲（通常の歩行方向と反対方向での下部の旋回）を阻止し、限定可能な角度範囲外では、屈曲の際に、下部が自由に旋回されることができることによって解決される。

従って、抵抗手段は、限定可能な角度範囲内では関節手段の屈曲を防止する立ち上がり補助手段として形成されている。立ち上がりの際に、膝関節は、かなりの抵抗に抗するように作用する必要なしに、伸展されることができる。しかし、ロック手段として作用する抵抗手段は、屈曲運動を連続的に阻止する。それ故に、義肢使用者は、座位に逆戻りする危険を犯すことなく、座位から徐々に立ち上がることができる。その代わりに、義肢使用者は連続的に立ち上がることもできる。逆旋回を阻止する抵抗手段が、何時でもおよびどの角度位置でも切り換えられることができる。このことは、膝関節の適切な角度位置の際に、高まった抵抗を有するモードへの切換がなされることをもたらす。このことは、身体の、座位への緩やかな座り込みを可能にする。従って、抵抗手段は切換可能に形成されている。抵抗は減少されることもでき、ロック状態のレベルまで高められることもできる。逆戻り運動のゼロまでの遅延によって、義肢使用者が、出し抜けにおよび制御されずに、椅子または地面に倒れることが防止される。

ロック可能な膝関節としての義肢の膝関節の実施の形態では、伸展された位置で関節をロックするキャッチ手段が設けられている。ロック可能な膝関節を形成するためのキャッチ手段は、通常、機械的なキャッチである。義肢の膝関節を伸展した位置でロックするキャッチの、他の構造も考えられる。それ故に、義肢使用者、特に、老人の義肢使用者が、安全に立っていて、歩行することができる。キャッチ手段は、「ロック」と「ロック解除」の間でのみ切り換えられることができる。抵抗の制御または複数の中間段階は提案されていない。キャッチ手段は操作手段によってロック解除され、自動的にまたは手動でロックされる。キャッチ手段に追加的に設けられた抵抗手段によって引き起こされるのは、義肢使用者が座る際に、膝関節のロック解除の際に安定性が劇的に解消されることなく、義肢使用者が立位から座位へと緩やかに移行されることである。立っていることおよび歩行の間に、膝関節はキャッチ手段によって阻止され、場合によっては抵抗手段によって支援されることができ、十分な安定性を有する。ロックが義肢使用者によって解消されるや否や、抵抗手段従ってまた膝関節は、屈曲運動に対する調整可能な高い抵抗を行なう。それ故に、座位への移行は、緩やかに、制御された状態でかつかなり長い時間に亘ってなされる。座位では、限定可能な角度範囲に亘って行なわれるこの高い抵抗は、自動的に減少されあるいは解消される。膝関節は、小さい角度範囲に亘って、座位で通常実行される屈曲運動および伸展運動を実行することができる。

キャッチ手段または抵抗手段およびロック手段が、上部に対する下部のどの角度位置でも、操作手段によって操作されることができることが提案されている。このことは、膝関節のどの位置でも、屈曲運動がロック手段によって阻止されるが、伸展運動すなわち歩行方向での下腿の旋回が引き続き可能であることをもたらす。同様に、キャッチ手段および抵抗手段がどの位置でも切り換えられ、従って、解除されあるいはこれらの手段の抵抗が減少されることができ、それ故に、義肢使用者が、座位に達するために、立ち上がりのまたは座りのどの段階でも、積極的に抵抗またはキャッチを減少または解消することができることが提案されている。

本発明の実施の形態は、ロック手段をロックしまたはロック解除するための操作手段が、手動でまたはモータで駆動されていることを提案する。操作手段を、膝から離隔した位置からも起動することができるためには、操作手段は、スライダと、回転部材とまたはレバーと連結されているケーブルを有する。このケーブルは、上腿に沿って、服を通って案内され、比較的目立たずに、ズボンのベルトにまたはズボンのポケット内に取着されることができる。

手動の操作の代わりに、操作手段がモータと、エネルギ供給手段と、歯車と、遠隔操作によりスイッチに接続されている制御ユニットとを有することが提案されている。従って、操作手段は、ボタンの押圧または遠隔操作によって、スライダを、前方の関節部分に沿って移動し、ロックまたは抵抗の調整を引き起こすことができる。それ故に、膝関節の領域における、操作手段の、手動による操作は最早不要である。このことは、特に、容易には膝関節に手が届き得ない人々にとっては好都合である。装備の変更の実施の形態では、手動のモジュールはモータ駆動のモジュールと交換されることができる。何故ならば、外側の寸法およびレバー等の付いた機械的な継手が互換性のあることが好ましいからである。抵抗手段またはロック手段のためのあるいはキャッチ手段との組合せにおける遠隔操作および操作手段は、すべてのロック可能な膝関節に供され、これらの膝関節との組合せで用いられることができる。遠隔操作として、特に、赤外線操作、無線操作または音響遠隔操作が見なされるが、いわゆる「サテライト・スイッチ」、すなわち、ケーブルまたはボーデンケーブルによって各々の装置と結合された機械式のスイッチは見なされない。

操作手段または抵抗手段またはロック手段に割り当てられている遅延要素は、義肢使用者に、まず、安全確実な位置で膝関節をロック解除し、事前に限定可能な時間の後に、義肢使用者がこの時間内に座らなかったときは、ロック位置またはキャッチ位置に戻すことを可能にする。このことによって、ロック解除を忘れたか気を逸らされた老人の患者が、気づかずに、ロック解除された容易に可動な膝関節で立っていることが回避される。このような状態が酷い怪我をもたらすことがあるのは、義肢使用者が、ロック解除の状態で、歩行運動をしたいと思って、膝を折り曲げるときである。

同様に、膝関節が事前に限定可能な時間に亘ってロックされ、あるいは、膝関節に高い抵抗が加えられてあることを、遅延要素が保証することが提案されている。このとき、義肢使用者は、例えばロック解除後に、安定的な膝で立ち上がり、あるいは、操作に用いられる手を支えに用いることができ、その後、膝関節の屈曲が開始される。遅延要素としては、電子手段、例えば、モータまたは弁のための遅延回路が用いられることができる。リレー、流動的な特性を有する弾性要素およびアクチュエータを有する回路または機械式の遅延要素も、同様に設けられていてもよい。

下部に対する上部の角度位置に従って抵抗手段を切り換えるために、上部に接続されておりかつ抵抗手段に連結されている制御手段、好ましくは機械式の制御手段が設けられている。かくして、適切な抵抗が、事前に限定された角度範囲内で、供給されることが、簡単な手段によって達成される。

抵抗手段が、制御可能な抵抗を供給するために、液圧ユニットまたは空気圧ユニットとして、摩擦カップリングまたは電磁カップリングとして形成されていることは好都合である。

本発明の実施の形態は、液圧ユニットまたは空気圧ユニットとしての実施の形態では、シリンダ内を案内されるピストン内に設けられている制御可能な弁装置が設けられていることを提案する。ピストンは抵抗手段の部分を形成する。弁装置の、ピストンとの組合せおよびピストン内での弁装置の配置によって、特にコンパクトな構造が達成される。義肢の膝関節の安価な製造のために、弁装置は機械式の制御手段に結合されている。この制御手段は、下部に対する上部の角度位置に従って、抵抗手段を、高められた抵抗が一定の角度範囲に亘って存するように、切り換える。この角度範囲を上回るときは、歩行方向における更なる屈曲に抗する抵抗は最早存しない。適切なロック手段によって、屈曲が何時でも阻止されることができる。これに対し、歩行方向の反対方向でのスムーズな伸展が何時でも可能である。

この制御手段は、上部によっておよびこの上部に固定されたピストンロッドによって形成されている回転軸の周りに、設けられている。このことは、制御手段の、ピストンロッドへのおよびピストンロッド内で案内されたコントロールロッドへの特に簡単な配置を可能にする。

この場合、制御手段は、コントロールロッドに作用しかつ上部に回転不能に結合されており、あるいは、その代わりに、上部に取着されているキャリヤによって連行される第１のカムディスクを有する。第１のカムディスクは、１つのキャリヤまたは複数のキャリヤによって、角度に応じて切り換えられる。第１のカムディスクが上部に回転自在に取り付けられている限りでは、屈曲方向に作用する少なくとも１つのキャリヤが必要となる。このキャリヤは、所定の屈曲角度に達するとき、カムディスクを、弁が開放されるように、回転する。それ故に、抵抗なしの、膝関節の自由な運動が可能である。

下肢断端の収容部のための固定手段を有する上部と、関節手段を介して上部に旋回自在に結合されている下部と、伸展された位置で義肢の膝関節をロックするためのキャッチ手段とを具備し、キャッチ手段は操作手段によってロックされおよびロック解除されることができてなる義肢の膝関節は、操作を容易にするために、遠隔操作によって起動される操作手段を有する。遠隔操作性および遠隔操作およびキャッチ手段のための操作手段は、すべてのロック可能な膝関節に適用され、これらの手段との組合せて用いられることができる。遠隔操作としては、ケーブルなしの遠隔操作、特に、赤外線遠隔操作、無線遠隔操作または音響遠隔操作が見なされるが、いわゆる「サテライト・スイッチ」、すなわち、ケーブルによって各々の装置と連結されたスイッチは見なされない。

抵抗手段を有するロック可能な膝関節のデザインに係わりなく、本発明では、遅延手段が、キャッチ手段に割り当てられている。この遅延手段は、キャッチ手段をロック解除の操作後に、時間的に遅延してロック解除しまたは再度ロックする。遅延要素は、リレーとして、弾性要素または流動的な要素してあるいはアクチュエータを有する電子回路として形成されていてもよい。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。異なった図面の同一の参照符号は、同一の構成要素を表わす。見渡せるという理由から、ずべての図面中のすべての構成要素に、参照符号が付されてはいない。

図１には、本発明に係わる、義肢の膝関節１が、全体図で示されている。この義肢の膝関節は上部１０および下部２０を有する。上部１０は下部２０と関節手段を介して互いに結合されている。この関節手段は前方の関節レバー４０を有する。関節レバーは、回転自在に上部１０および下部２０に取着されている。液圧シリンダ手段として形成されている抵抗手段３０は、下部２０の無制御の屈曲運動が、上部１０に対し、通常の、すなわち前方に向いた歩行方向と逆方向に実行されることを阻止し、同時に、後方の関節部分として用いられる。関節手段の構造は、義肢使用者によって義肢の膝関節１へ加えられる、歩行または直立の際の負荷の、その大部分が、抵抗手段３０を介して、下部２０へおよび更に人工下腿２００へ導入されることを引き起こす。

人工下腿２００を下部２０に結合するために、対応の収容部２５が下部２０の下端に形成されている。その代わりに、下部２０および人工下腿２００が一体的に形成されており、場合によっては、人工足部を有してもよい。上部１０の上端には、下肢断端用の収容部１００が取着されている。この収容部１００は、図２に示されている固定手段１１によって、上部１０に取着されていることができる。

更に、義肢の膝関節１は操作手段５０を有する。この操作手段は、膝蓋骨のように、前方の関節レバー４０に設けられておりかつ構成されている。操作手段５０は前方の関節レバー４０に可動に取り付けられている。機能を更に下記に述べる。

図２には、前方の関節レバー４０が下部２０の軸受台２１に回転自在に取り付けられていることが認められる。同様に、関節レバー４０は上部１０の前方部分１４に回転自在に取り付けられている。これに対し、抵抗手段３０は、上部１０の、前進方向後方の部分１３に回転自在に設けられている。

図３は義肢の膝関節１を部分断面図で示す。この部分断面図では、ピストンロッド３１を介して上部１０に結合されている液圧ピストン３０´を有する抵抗手段３０の実施の形態が見られる。ピストン３０´は、ガイド２３によって形成されているシリンダ２６の内部で移動する。ガイド２３は、シリンダ壁部として形成されており、下部２０の一体的な構成要素を形成する。シリンダ２６の下端には閉鎖手段が設けられている。この閉鎖手段によってシリンダ６には圧液が充填されることができる。

関節構造の部材は図４ないし７に示されている。図４には、２つの回転軸を有する関節レバーとして形成されている前方の関節部分４０が示されている。図５には、下肢断端を収容するための固定手段１１を有する上部１０が示されている。上部１０は複数の回転軸を有する２つのリセスを有する。その目的は、抵抗手段３０および前方の関節部分４０を回転自在に受け入れるためである。図６は人工下腿２００用の収容部２５を有する下部２０を示す。下部は実質的に管状に形成されており、下部には、前方の軸受台２１が形成または取着されている。図７に示された構成部分は、下部２０と共に、抵抗手段３０を形成し、この構成部分はピストンロッド３１およびピストン３０´からなる。ピストンロッド３１の上端には孔が形成されている。それ故に、ピストンロッド３１は、上部１０の後方部分１３に回転自在に取り付けられることができる。

図８は関節手段の代替の構造を示す。この関節手段では、上部１０は関節式に軸受台２１に直接設けられており、ピストンロッド３１は、後方の関節レバー１２によって、上部の後方部分１３に結合されている。

図９は下部２０の横断面を示す。それ故に、抵抗手段の機能が見られる。下部２０の外壁２３はシリンダ状に形成されており、シリンダ２６の中空空間を形成する。このシリンダの中空空間には、ピストン３０´が軸方向可動に案内されている。ピストン３０´は、ピストンロッド３１によって軸方向に力が加えられる通常の液圧ピストンとして形成されている。ピストン３０´の内部で中心には、制御可能な弁装置６０が設けられている。この弁装置は、ピストンロッド３１内で中心に案内されたコントロールロッド７６によって切り換えられる。この切換は、弁装置６０の複数の弁が軸方向に負荷を加えられることによって、なされる。

図１１には、弁装置６０は主弁６１を有する。この主弁は逆止弁として形成されており、以下のように、すなわち、ピストン３０´の従ってまたピストンロッド３１の上昇運動が常に可能であるが、ピストン３０´の、下方への下降が阻止されるように、ピストン３０´の内部に設けられている。義肢の膝関節１にとって、このことは、膝関節の伸展、すなわち、通常の歩行方向での上部１０に対する下部２０の旋回が、常に可能であるが、存外の屈曲従ってまた通常の歩行方向と逆方向での義肢使用者の降下が阻止されることを意味する。

図１０では、ピストン３０´は拡大して示されている。この状態では、コントロールロッド３１は主弁６１を下方へ押圧しない。それ故に、主弁６１はピストン３０´の下降を阻止するが、ピストン３０´の上昇運動を可能にする。何故ならば、圧液が、複数の孔３２を通って、上方のチャンバから下方のチャンバへとスムーズに流れることができるからである。

図１１では、主弁６１の、切り換えられた状態が示されている。すなわち、圧液が下方のチャンバから上方のチャンバへと複数の孔３２を通って流れることができるので、ピストン３０´の下降が可能となる。この状態では、弁６１は、ピストン３０´が双方向に自由に動くことができることを可能にする。このことは、膝関節の自由な可動性を意味する。

図１２は、弁装置６０の断面図を示す。この断面図では、主弁６１内に、類似に構成された副弁６２が設けられていることが明らかになる。機能方法は、実質的に、主弁６１の機能方法に対応する。図１２に示す位置では、コントロールロッド７６は主弁６１も副弁６２も作動させない。それ故に、２つの弁６１，６２はピストン３０´の下降従ってまた屈曲を阻止する。主弁６１は上方のチャンバから下方のチャンバへの通過を可能する。それ故に、伸展が常に可能である。図１２では、コントロールロッド７６が、各々の弁６１，６２に割り当てられている２つの肩部７６１，７６２を有することが認められる。肩部７６１，７６２は軸方向に互いにずれて設けられており、第２の肩部７６２は、第１の肩部７６１が主弁と係合するより前に、副弁６２と係合する。

図１３は、副弁６２がコントロールロッド３１によって切り換られすなわち開かれていてなる状態を示す。副弁６２を貫流する最大量が減少する故に、副弁６２が開かれる際に、ピストン３０´の下降従ってまた膝関節の屈曲が可能となるが、このことは、高い抵抗を伴う。このことは、緩やかな、時間の遅れた動きおよび制動をもたらす。このことは、立位から座位への身体の制御された降下を可能にする。液流は矢印によって示され、弁頭６３、弁棒６４に沿っておよび複数の適切な孔を通って上方のシリンダ室へ流れる。副弁６２が切り換えられていないとき、副弁は同様に逆止弁として作用し、主弁６１内の貫通孔を閉じる。この貫通孔には、副弁６２が弁棒６４を介して延びている。この実施の形態では、副弁６２は主弁６１に同心に設けられている。

図１４では、副弁６２は詳細図で示されている。左側の図は、弁頭６３および弁棒６４を有する一揃いの副弁６２を示す。図１４の右側の図では、卵形に形成されている弁棒６４の横断面が見られる。弁６２の、弁頭６３と反対側にある端部には、平坦部が形成されている。この平坦部は、コントロールロッド７６と回転不能に連結するために形成されている。

図１５には、弁棒６４が何故非回転対称的な横断面を有するかが認められる。弁６２は主弁６１内の円形の弁案内中で案内されている。弁棒６４を単に回転させることによって、詳しくは、流れ横断面の減少によって貫流量を制限することによって、副弁６２を通って流入される貫流量を調整することが可能である。副弁６２のこの回転が、図１６および１７に示されるように、コントロールロッド７６によって、すなわち、ピストンロッド用収容部の領域でコントロールロッド７６を調整する調整歯車７７によってなされることは好都合である。

図１８には、上部１０と、下部２０と、前方の関節部分４０と抵抗手段３０とを有する関節手段の、その全体構造が示されている。前方の関節部分４０は、上方の回転軸１７および下方の回転軸１８を介して、上部１０および下部２０夫々に回転自在に取り付けられている。ピストンロッド３１は、回転軸１５を介して、上部の後方部分１３に回転自在に取り付けられている。ピストンロッド３１自体は、下部２０の内部で、軸方向可動に案内されている。

図１９は、旋回自在に取り付けられておりかつコントロールロッド７６の端部の上方に設けられている圧力レバー７８を示す。この実施の形態では、圧力レバー７８は、回転軸１５の下方のピストンロッド３１に旋回自在に取り付けられており、シリンダ状の支持体を有する。支持体の軸はこの圧力レバー７８の回転軸に平行に形成されている。このことによって達成されるのは、副弁６２のおよび場合によっては主弁６１の正確な制御が、図２０に示されているカムディスク７１によりなされることである。図２０には、カムディスク７１が上部１０と回転不能に結合されており、圧力レバー７８の上方に延びていることが示されている。図２０では、コントロールロッド７６が上方の位置にあって、このことは標準位置を示す。何故ならば、立脚中の負荷の故に、液圧が、常に、逆止弁６１，６２に抗するように作用するからである。

図２１に示すように、所定の角度に達したときにはじめて、カムディスク７１が、このカムディスクに形成された突起によって引き起こすのは、コントロールロッド７６が下方に押圧され、これにより、まず副弁６２が続いて主弁６１が開かれることである。図示した実施の形態では、第１のカムディスク７１がコントロールロッド７６を下方へ押圧し、これにより、弁６１，６２を開くまで、上部１０が下部２０に対し旋回されねばならない角度は、７０°である。このような関節位置で、膝関節は自由に動ける。このことは座位にある義肢使用者にとって好都合である。第１のカムディスク７１は、制御手段７０の第１の要素である。この制御手段は、下部２０の自由な伸展が、弁装置６０との協働で、常に可能となり、同時に、限定可能な角度範囲より上では、快適な座りを可能にするために、常に自由な屈曲が可能であることを保証する。更に、これによって保証されるのは、抵抗手段３０が開かれておらず、上部と下部の間の角度が限定可能な角度範囲を越えていないとき、屈曲方向と反対方向におけるロックが存することである。他方、屈曲に抗する、制御可能な、比較的高い抵抗が、副弁の開かれた状態で可能である。その目的は、立位から座位への変換を確実にかつ調整状態で可能にするためである。

制御手段７０の他の要素は、図２２で、第２のカムディスク７２の形で示されている。このカムディスクによって可能になるのは、コントロールロッド７６を、副弁６２が開かれており、従って、高められた抵抗のモードへ切り換えられることができるように作動させることである。第２のカムディスク７２は、同様に、圧力レバー７８へ作用するが、図２２では、副弁６２が切り換えられていないように設けられている。第２のカムディスク７２は、カムディスク７２に回転自在に取り付けられているレバー５２を介して、上方の回転軸１７に取り付けられている回転部材５１と結合されている。回転部材５１の回転によって、レバー５２を介して、第２のカムディスク７２が回転される。突起はコントロールロッド７６を下方に押圧し、副弁６２を起動する。このことは図２３に示されている。回転部材５１を回転させるために、実施の形態では、操作手段５０は、他のレバー５３を介して回転部材５１と結合されている膝蓋骨の形で、形成されている。

図２４では、移動可能な操作手段５０の、レバー５２，５３および回転部材５１との組合せが示されている。図２４に示す位置では、操作手段５０は下降した位置にある。このことは、回転部材５１が逆時計回りに最大限回転されており、このレバー装置では、第２のカムディスク７２が同様に逆時計回りに最大限回転されていることを意味する。図２５に示すように、操作手段５０が上方へ移動されるとき、回転部材５１は、時計回り方向に回転し、同様に、第２のカムディスク７２も回転する。このことが引き起こすのは、第２のカムディスク７２に形成された突起が圧力レバーに作用し、コントロールロッド７６を下方に押圧することである。このことによって、副弁６２が切り換えられすなわち開かれ、従って、立位から座位への緩やかな下降が可能となる。

義肢使用者が膝蓋骨を掴む必要がないようにするために、操作ケーブル５５が設けられている。操作ケーブルは、膝から上方へ案内されることができる。それ故に、この実施の形態ではレバー５３に設けられている操作ケーブル５５を引っ張ることによって、緩やかな屈曲が可能となるモードを調整することができる。操作ケーブル５５は、同様に、回転部材にまたは操作手段５０自体に設けられることができる。図２７では、膝関節全体が、操作ケーブル５５と共に、俯瞰図で示されている。

図２８および２９は、前方の関節部分４０に移動可能に取り付けられた操作手段５０の断面図を示す。操作手段は、ロック要素５６を有する。ロック要素はばねで付勢されており、前方の関節部分４０に形成されているリセス４６に係合することができる。図２９で示すように、操作手段５５が上昇されている限り、ここではボールとして形成されているロック要素５６は、リセス４６に形状係合で係合し、操作手段５０を上方の位置に保持する。このことは、副弁６２が第２のカムディスク７２を介して開かれたままであり、従って、操作手段５０の操作を一度すれば、抵抗が、座るという全過程に対し、一定であることをもたらす。操作手段５０が再度下方に動かされる（このことは形状係合要素５６の弾性的な取付の故に容易に可能である）とき、第２のカムディスク７２が逆時計回りで回転し、液圧の故に、副弁６２が閉じられ、膝関節の更なる降下および屈曲が防止される。副弁６２は、操作手段５０の降下された位置で閉じられる。レバー５２，５３と、回転部材５１と、コントロールロッド７０とによって、圧液流の停止によって膝関節の屈曲を防止するキャッチ手段が形成される。義肢使用者は常に膝関節を伸展することができ、しかも、関節の制御されない折れ曲げの危険性はない。従って、実施の形態は、老人の患者のための立ち上がりおよび座り込み補助手段として用いられることができる。

座位の達成の後でも、健康な脚における筋肉の緊張が減少しても身体全体が再度崩折れることなく患者を連続的にまたは徐々に立ち上がせることができる、制御手段７０の状態を、引き起こすためには、主弁の開きに基づく膝関節の自由な可動性を可能にする角度の達成の際に、副弁６２が閉じられることが提案される。このことがなされるのは、キャリヤ１９を上部１０に設けることによってである。キャリヤは、所定の角度から、回転部材５１を逆時計回りに回転させ、従って、レバー５３によって、操作手段５０を、ロックされた上方の位置からロック解除の下方の位置へ移動させる。

このような経過が図３０ないし３２に示されている。操作手段５０がロック状態にあるとき、所定の関節角度を越えると、回転部材５１はキャリヤ１９を介して逆時計回りに回転される。このことは、レバー５３が操作手段５０を下方へ押し、これにより、操作手段５０のロック解除をもたらす。実施の形態では、キャリヤ１９は上部１０にしっかり取着されており、回転部材５１のガイド内で案内されている。

操作手段５０の降下を支援し、操作手段５０のロック解除の際に、対応の降下従ってまた副弁６２の出来る限り迅速の閉鎖を引き起こすために、図３３および３４に示されている２つの戻しばね５７が、操作手段５０の内部に設けられている。戻しばね５７は、操作手段５０の裏面に形成されたリセスに取り付けられており、対応のピンによって、前方の関節部分４０に支持される。操作手段５０の確実な案内は中央のスリットによって保証される。このスリットには、操作手段５０の裏面に
形成されている突起が係合する。

操作手段５０の代替の実施の形態は、図３５および３６に示されている。実施の形態では、操作手段５０がモータで駆動され、遠隔制御によって起動されたり、起動されないことは好ましい。操作手段５０の内部には、モータ５１０と、エネルギ蓄積手段５２０と、歯車５３０と、制御ユニット５４０とが設けられている。これらの手段によって、操作手段５０が上方および下方に移動されることができる。レバー５２，５３と、回転部材５１とカムディスク７２，７１とによる操作手段の残りの機械的係合は前述の通りである。それ故に、前述のことを参照するよう指示する。手動のおよびモータ駆動の操作手段５０のモジュール式の構成および互換性によって、必要または指示に応じて、変更の実施の形態が選択されることができる。遠隔操作による、例えば赤外線ベースの操作または無線ベースの操作による操作手段５０の起動は、立ち上がりおよび座り込み補助手段を有しない他のロック可能な膝関節のためにも用いられることができる。遠隔操作は、義肢使用者にとって最も安全と思われる姿勢での、最小限の労力を用いての、キャッチ手段のロック解除またはロックを可能にし、義肢使用者が、例えば膝を掴みまたは手を歩行補助手段から離す必要はない。

図３７では、義肢の膝関節の２つの全体図が、異なった角度位置で示されている。この図はコンパクトな構造と、上部１０に対する下部２０の大きな旋回範囲とを示す。

本発明に係わる義肢の利点は、手動であれモータ駆動であれ操作手段の起動によって、義肢使用者が、膝関節のロック状態から可動状態への切換を達成することができ、可動性が、屈曲に対して実質的に一定の比較的高い抵抗が与えられるように形成されており、それ故に、立位から座位への制御された、緩やかなかつ緩慢な動きが可能となることにある。操作は、義肢の膝関節の領域において、または操作ケーブルの引張りによって、なされることができる。それ故に、操作従ってまた高い抵抗を有するモードへの切換は目立たずにできる。操作手段のロックの故に、起動ボタン、操作手段または操作ケーブルをしっかり持っていることは不要である。むしろ、高い抵抗の調整された状態を保つためには、１度の操作で十分である。ロックは、義肢使用者によって、いつでも解除され、屈曲に対する高められた抵抗のモードへ切り換えられることができる。これとは逆に、義肢の膝関節の屈曲に抗するロックが、義肢使用者によって、いつでも引き起こされることができる。

関節手段は、液圧シリンダを、一体的な、負荷吸収型の部分として、下部へ統合することの故に、コンパクトな構造という利点を有する。このことは、組立スペースの他に、重量も節約する。別個のシリンダの収容は必要でない。同様に、一体的な液圧シリンダの形の抵抗手段が、同時に、負荷吸収型の構成要素として作用する。

図３８では、キャッチ手段の遅延要素３８４，３８５，３８６の実施の形態が示されている。このキャッチ手段は、サテライト・スイッチの形で、ロック解除手段を遅延させる。図３８は、膝関節のキャッチ機構に結合されており、かつ関節から離隔した端部でグリップ３８２としっかり結合されている操作ケーブル５５を示す。ばね支持手段３８４が同様にしっかりと操作ケーブル５５に結合されている。グリップ３８２はベースプレート３８１に可動に取り付けられており、このベースプレート３８１は、操作ケーブル５５およびばね支持手段４を収容するためのハウジング３８３を形成する。ハウジング３８３には、ばね手段３８５，３８６が設けられており、バースプレートは、負荷に耐え得る構造、例えば、義足のシャフトとしっかり結合されている。グリップ３８２を介して操作ケーブル５５を引っ張ることによって、流動的なばね要素３８５、例えば、著しく粘弾性的なエラストマーが、ばね支持手段３８４を介して、加圧され、操作グリップ３８２を離した後に所定時間経っても、操作ケーブル５５を、引っ張られた位置に保つ。場合によっては異なったばね特性を有する１つまたは複数のばね要素３８６は、流動的なばね要素３８５の作用を支援しおよび／または予荷重によって機能の好都合な調整を可能にしまたは取付を容易化する。

ばね手段３８５，３８６の流動的なばね特性に応じて、操作ケーブル５５は、時間的に遅れて、元に戻される。この遅れは、膝関節の、操作に優しく従ってまた患者にとって安全な切換のためにも、用いられることができる。操作する手は、操作ケーブル５５を引っ張った後に、運動過程を支援する機能のために再度用いられることができる。従って、膝関節は、緩慢に、かつ遅延しないロック解除よりも制御された方法で、ロック解除されることができる。

取り付けられた上腿収容部および人工下腿を有する、本発明に係わる、義肢の膝関節の側面図を示す。 上腿収容部を有しない図１の拡大図を示す。 図２の部分断面図を示す。 前方の関節部分の詳細図を示す。 上部の詳細図を示す。 取り付けられた人工の下腿を有する下部の詳細図を示す。 ピストンロッドを有する液圧ピストンの詳細図を示す。 関節手段を有する、本発明に係わる、義肢の膝関節の、その断面図を示す。 抵抗手段の拡大図を示す。 弁装置の切換状態を示す。 弁装置の他の切換状態を示す。 弁装置の他の切換状態を示す。 弁装置の他の切換状態を示す。 副弁の詳細図を示す。 弁装置の部分断面図を示す。 副弁のための調整装置を有するコントロールロッドの単独図を示す。 副弁のための調整装置を有するコントロールロッドの他の単独図を示す。 上部と、下部と、抵抗手段と、前方の関節部分とを有する、義肢の膝関節の、その拡大図を示す。 コントロールロッドのための操作手段の詳細図を示す。 非切換状態にある第１のカムディスクの図を示す。 コントロールロッドが操作されている際の、図２０に示す図を示す。 第２のカムディスクおよび回転部材の配置を示す。 第２のカムディスクおよび回転部材の他の配置を示す。 操作手段の、回転部材およびカムディスクとの機械的な連結を示す。 副弁が開かれていときの切換状態にある、図２４に示した図を示す。 操作手段に操作ケーブルが設けられていることを示す。 操作手段に操作ケーブルが設けられていることを示す。 ロック解除状態にある操作手段の断面図を示す。 ロック状態にある操作手段の断面図を示す。 屈曲角度に従う機械的な制御手段の状態の図を示す。 屈曲角度に従う機械的な制御の状態の図を示す。 屈曲角度に従う機械的な制御の状態の図を示す。 前方の関節部分および操作手段の分解図を示す。 付属品を有する操作手段の背面図を示す。 モータ駆動の操作手段を有する膝関節の図を示す。 モータ駆動の操作手段を有する膝関節の図を示す。 異なった角度位置にある、義肢の膝関節の、その２つの全体図を示す。 遅延手段の実施の形態を示す。

Claims (13)

1. 下肢断端の収容部（１００）のための固定手段（１１）を有する上部（１０）と、関節手段を介して前記上部（１０）に旋回自在に結合されている下部（２０）とを具備する、義肢の膝関節において、
   前記義肢の膝関節は、ロック手段として作用する抵抗手段（３０）を有し、この抵抗手段は、限定可能な角度範囲の内では、前記関節手段の屈曲を阻止し、前記限定可能な角度範囲の外では、前記下部（２０）が屈曲方向に自由に旋回されることができることを特徴とする義肢の膝関節。
2. 下肢断端の収容部（１００）のための固定手段（１１）を有する上部（１０）と、関節手段を介して前記上部（１０）に旋回自在に結合されている下部（２０）と、伸展された位置で前記義肢の膝関節をロックするためのキャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）とを具備し、前記キャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）は、操作手段（５０）によってロックされおよびロック解除されることができてなる義肢の膝関節において、
   この義肢の膝関節は、限定可能な角度範囲の内では前記関節手段の屈曲に抵抗する抵抗手段（３０）を有し、前記限定可能な角度範囲の外では、前記下部（２０）は、屈曲方向で、自由に旋回されることができることを特徴とする義肢の膝関節。
3. 前記下部（２０）は、常にスムーズに伸展されることができることを特徴とする請求項１または２に記載の義肢の膝関節。
4. 屈曲に対する抵抗は、ロックまで高められることができ、前記抵抗手段（３０）は切換可能に形成されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の義肢の膝関節。
5. 前記抵抗手段（３０）および／またはキャッチ手段は、操作手段（５０）と連結されており、この操作手段によって、抵抗が増減されまたはロックが解除または阻止されることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の義肢の膝関節。
6. 前記操作手段（５０）は、手動でまたはモータで駆動されることができることを特徴する請求項５に記載の義肢の膝関節。
7. 前記操作手段（５０）は、遠隔操作装置として形成されていることを特徴とする請求項５また６に記載の義肢の膝関節。
8. 前記抵抗手段（３０）は、機械的な制御手段（７０）に結合されており、この制御手段は、少なくとも１つのカムディスク（７１）を有し、前記上部（１０）の、前記下部（２０）への屈曲角度に従って、前記抵抗手段（３０）を切り換えることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の義肢の膝関節。
9. 前記抵抗手段（３０）は、液圧ユニットまたは空気圧ユニットとして、摩擦カップリングまたは電磁カップリングとして、あるいは磁気流動的なまたは圧電的な作動原理に基づく手段として形成されていることを特徴とする前記すべての請求項のいずれか１に記載の義肢の膝関節。
10. 前記液圧ユニットまたは空気圧ユニットは、シリンダ（２６）内で案内されるピストン（３０´）内に設けられている制御可能な弁装置（６０）を有することを特徴とする請求項９に記載の義肢の膝関節。
11. 下肢断端の収容部（１００）のための固定手段（１１）を有する上部（１０）と、関節手段を介して前記上部（１０）に旋回自在に結合されている下部（２０）と、伸展された位置で前記義肢の膝関節をロックするためのキャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）とを具備し、前記キャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）は、操作手段（５０）によってロックされおよびロック解除されることができてなる義肢の膝関節において、
    前記操作手段（５０）は、遠隔操作により起動されることを特徴とする義肢の膝関節。
12. 下肢断端の収容部（１００）のための固定手段（１１）を有する上部（１０）と、関節手段を介して前記上部（１０）に旋回自在に結合されている下部（２０）と、伸展された位置で前記義肢の膝関節をロックするためのキャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）とを具備し、前記キャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）は、操作手段（５０）によってロックされおよびロック解除されることができてなる義肢の膝関節において、
    前記キャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）をロック解除の操作の後に時間的に遅延してロック解除しまたは再度ロックする遅延要素（３８４，３８５，３８６）が、前記キャッチ手段（５１，５２，５３，７６，６２）に割り当てられていることを特徴とする義肢の膝関節。
13. 前記遅延要素（３８）は、リレーとして、弾性要素（３８６）および／または流動的な要素（３８５）としてあるいはアクチュエータを有する電子回路として形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の義肢の膝関節。

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