JPH05237143A

JPH05237143A - 義足

Info

Publication number: JPH05237143A
Application number: JP4053923A
Authority: JP
Inventors: John J Shorter; ジェフレイショータージョン; Victor James Woolnough; ジェイムズウールノーグビクター; Peter D Edwards; ダンエドワーズピーター
Original assignee: Chas A Blatchford and Sons Ltd
Current assignee: Chas A Blatchford and Sons Ltd
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-09-17
Also published as: EP0503775A1

Abstract

(57)【要約】【目的】手術を受けた人が意識的に膝の伸展動作を行
なわずに直ちに屈曲を開始できる義足を提供する。【構成】腿コンポーネント１２に取付けた上シャーシ
部品１０Ａと脛１４を揺動自在に軸支３６した下シャー
シ部品１０Ｂをピボットピン１６で連結し、ピストン及
びシリンダ・アセンブリのシリンダ本体２８を脛１４に
連結３４し、ピストンロッド３２を下シャーシ部品１０
Ｂにピン２４連結し、ピストン３０の通路３０Ｐを制御
する弁部材４０Ａを備え、ばね４４で付勢されている制
御ロッド３８の上端３８Ａを上シャーシ部品１０Ａのカ
ムプレートのカム面１０ＣＳに当接し、膝の屈曲動作に
応じてピストン及びシリンダ・アセンブリ２６の抵抗が
変わるように構成されていることを特徴とする義足。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歩行サイクルの立ち姿
勢をとる段階において、膝の屈曲を制限する手段を備え
た膝メカニズムをを含む義足に関するものである。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】義足での
足どりを自然に見せるのに重要なはたらきをするのが、
いわゆる、安定化した膝、すなわち、荷重を受ける時、
換言すると、手術を受けた人の体重の少なくとも一部を
支えている時、屈曲に抵抗する膝であることは、ずっと
以前から周知のところであった。半径アームに支持さ
れ、英国特許第７７９，０８７号に開示の摩擦ブレーキ
・バンドで包囲されたドラムを含む装置や、英国特許第
１，５３４，１８１号に開示の半径アームに結合された
内部ブレーキ片及びトグル・リンクを備えたドラムを含
む装置といった、純粋に機械的な装置が開発されてき
た。これらの装置は、両方とも、肢にかかる軸方向の荷
重によって、１つまたは複数の半径アームがわずかに回
転し、ブレーキ・バンドまたはブレーキ片が、ドラムを
把持し、膝の屈曲に抵抗する。実際、十分な荷重が加え
られると、この抵抗によって、膝が自動的にロックされ
る。こうした装置は、揺動時に脛の動作を制御するた
め、膝の屈曲と伸展の両方または一方に対して示される
抵抗を弱める空気圧ピストン及びシリンダ・アセンブリ
と組み合わせられる場合がよくある。

【０００３】また、立ち姿勢をとる段階でも、揺動段階
においても、ピストン及びシリンダ・アセンブリによっ
て、屈曲に対して抵抗を示すことも既知のところであ
る。こうした構成の一例として、ＭａｕｃｈＬａｂｏ
ｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．製の油圧「Ｓ−Ｎ−Ｓ」膝
制御システムである。ただし、このシステムの場合、状
況によっては、手術を受けた人が、意識的に膝の伸展動
作を行ってからでないと、屈曲を開始できないことがあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上脚コ
ンポーネントと、下脚コンポーネントと、下脚コンポー
ネントと上脚コンポーネントを旋回可能に結合し、膝の
屈曲及び伸展動作を可能にする膝ピボット手段と、上脚
コンポーネントと下脚コンポーネントの間に結合され、
立ち姿勢においては、少なくとも屈曲動作に抵抗を示す
油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリと、油圧ピスト
ン及びシリンダ・アセンブリが屈曲動作に対して示す抵
抗の程度を変更する自動制御手段を備え、脚コンポーネ
ントの一方に、少なくとも、２つの部分が含まれてお
り、その一方は、膝ピボット手段によってもう一方の脚
コンポーネントに結合され、脚コンポーネントの一方に
軸方向の荷重が加えられるのに応答して、２つの部分の
もう一方に対して移動可能になっていることと、制御手
段が、脚コンポーネントの相対移動に応答し、膝の屈曲
角が第１の膝屈曲角範囲内であれば、屈曲動作に対する
油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの抵抗を増す
が、膝の屈曲角が第１の膝屈曲角範囲を超える第２の膝
屈曲角範囲内であれば、応答しないか、応答の度合いが
低下することを特徴とする、義足が得られる。こうし
て、油圧装置によって、必要があれば、すなわち、患者
が立ち姿勢をとる際に体重を加えると、自動的に、油圧
ロックの範囲で、膝の安定性を得ることができる。屈曲
に対する抵抗を除去すべき場合には、意識して膝の伸展
動作を行う必要がなく、立ち姿勢をとる制御が必要な場
合には、屈曲範囲の初期部分において、該制御が得られ
る。膝の屈曲角が第２の膝屈曲角範囲内の場合には、膝
の屈曲に対して抵抗がほとんどまたは全く増加しないこ
とが望ましい。

【０００５】本発明の望ましい実施例の場合、一方の脚
コンポーネント部分は、上脚コンポーネントの遠位端、
すなわち、断端ソケットに移動可能に取り付けられた膝
シャーシ部品であり、このシャーシ部品は、下脚コンポ
ーネント、すなわち、脛用のベアリングを収容してお
り、該ベアリングが、脚の横方向に延びる膝の回転軸を
形成する。一方の脚コンポーネント部分は、ヒンジまた
はピボットで、ピボット接続部から間隔のあいた膝の軸
と重なるように、上脚コンポーネントのもう一方の部分
に接続されるのが望ましい。２つの部分が、軸方向にか
かる荷重に応答して、互いに対して移動すると、弾性緩
衝体またはバネのような弾性部材が、圧縮されるように
することによって、また、脚の縦軸に対してほぼ垂直な
方向において、旋回可能な接続部を膝の軸から間隔をあ
けて位置決めすることによって、上脚コンポーネント部
分は、脚に加えられる荷重の関数として互いに旋回させ
ることが可能になる。

【０００６】油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリ
が、それぞれ、脚コンポーネントのそれぞれに旋回可能
に取り付けられてた２つの端部を備えており、脚コンポ
ーネントの一方に接続された該アセンブリの端部が、前
記脚コンポーネントの２つの部分の一方に旋回可能に取
り付けられていることが望ましい。この場合、制御手段
には、（ｉ）油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの
一部を形成し、脚コンポーネントの２つの部分のもう一
方に係合するようになっている制御部材、及び、（ｉ
ｉ）脚コンポーネントの２つの部分のもう一方に連係し
ており、膝屈曲角が第２の膝屈曲角範囲内であれば、荷
重によって左右される屈曲に対する抵抗を弱めるか、ま
たは、これを除去する形状になっているカムが含まれて
いる。

【０００７】望ましい実施例の場合、油圧ピストン及び
シリンダ・アセンブリは、膝の軸の後ろの位置に上脚コ
ンポーネントの一方の部分に上部ピボットを備え、膝の
軸からある程度の距離だけ下方の脛に下部ピボットを備
えている。上脚コンポーネントのもう一方の部分が、上
部ピボットに隣接したポイントまで延びている場合、制
御手段によって、脚の荷重条件の変化に応じた該ピボッ
トに対するその相対移動を、制御部材を介し、油圧ピス
トン及びシリンダ・アセンブリにおける流体の流れを制
限する弁に伝えることができる。特に、ピストン・ロッ
ドが上部ピボットに接続されている油圧ピストン及びシ
リンダ・アセンブリの場合、制御部材は、ピストン・ロ
ッドと平行に、その内側であれ、あるいは、外側であ
れ、直接弁まで延びる第２のロッドに接続することが可
能である。上部ピボットに対して移動する脚コンポーネ
ント部分における上述のカムが、制御部材と係合するの
で、後者の作動が、第１の膝屈曲角範囲に制限されるこ
とになる。脚コンポーネントは、軸方向の荷重がかかる
と、互いに対して移動する膝シャーシ部品を備えるよう
に構成することも可能である。

【０００８】本発明の有効な実施例の場合、油圧ピスト
ン及びシリンダ・アセンブリは、歩行サイクルの揺動段
階における膝の屈曲及び伸展に抵抗する働きもする。揺
動段階の屈曲に対する抵抗が上述の弾性のバイアス力に
打ち勝つのに十分になることによって、揺動時に制御手
段（制御部材とその協働部材から構成される）が作動す
る公算は、制御手段が第２の膝屈曲角範囲内ではほとん
ど応答しないという事実によって、回避され、あるい
は、少なくなる。この第２の膝屈曲角範囲は、３０゜〜
４０゜の所定の角度に対応する下限を有しており、上述
のカムがこれに応じた形状を備えている。

【０００９】環境によっては、揺動段階の屈曲に抵抗す
る手段を組み込むことによって、つま先を離す直前の、
立ち姿勢の段階における屈曲抵抗の除去に影響が及ぶこ
とがある。この困難を回避するため、油圧ピストン及び
シリンダ・アセンブリは、立ち姿勢の制御のための制御
手段の作動とは関係なく該アセンブリによって加えられ
る屈曲に対する抵抗が、揺動段階の一部、例えば、屈曲
角が第２の膝屈曲角範囲内にある場合に限って、すなわ
ち、屈曲角が３０゜〜４０゜の所定の角度を超える場合
に限って生じるように構成することも可能である。これ
は、屈曲角が所定の角度を超えると閉じる１つ以上の移
送通路を油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリに設け
ることによって実現することができる。また、本発明の
もう１つの態様によれば、義足の向脛コンポーネントを
義足の腿コンポーネントに回転可能に接続するための膝
メカニズムも設けられるが、このメカニズムは、、コン
ポーネントの一方に接続される第１の部品と、このコン
ポーネントの一方に対して加えられる該コンポーネント
の軸方向に働く荷重に応答し、第１の部品に対して移動
可能な第２の部品と、第２の部品をコンポーネントのも
う一方に対し旋回可能に結合する膝ピボット手段と、前
記部品の一方に結合されており、前記もう一方のコンポ
ーネントに結合されて、立ち姿勢をとる際、前記一方の
コンポーネントのもう一方のコンポーネントに対する屈
曲動作に抵抗を示すようになっている油圧ピストン及び
シリンダ・アセンブリと、油圧ピストン及びシリンダ・
アセンブリが屈曲動作に対して示す抵抗の程度を変更す
る自動制御手段から構成され、制御手段が、該メカニズ
ムの第１の部品と第２の部品の相対移動に応答し、もう
一方のコンポーネントに対する一方のコンポーネントの
膝の屈曲角が第１の膝屈曲角範囲内であれば、屈曲動作
に対する油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの抵抗
を増すが、膝の屈曲角が第１の膝屈曲角範囲を超える第
２の膝屈曲角範囲内であれば、比較的応答しないように
なっている。

【００１０】本発明のさらにもう１つの態様によれば、
義足は、上脚コンポーネントと、下脚コンポーネント
と、下脚コンポーネントと上脚コンポーネントを旋回可
能に結合し、膝の屈曲及び伸展動作を可能にする膝ピボ
ット手段と、上脚コンポーネントと下脚コンポーネント
の間に結合され、立ち姿勢においては、少なくとも屈曲
動作に抵抗を示す油圧ピストン及びシリンダ・アセンブ
リと、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが屈曲動
作に対して示す抵抗の程度を変更する自動制御手段から
構成され、脚コンポーネントの一方に、少なくとも、２
つの部分が含まれており、その一方は、膝ピボット手段
によって脚コンポーネントのもう一方に結合され、脚コ
ンポーネントの一方に軸方向の荷重が加えられるのに応
答して、該２つの部分のもう一方に対して移動可能にな
っていることと、油圧ピストン及びシリンダ・アセン
ブリが、それぞれ、脚コンポーネントのそれぞれに旋回
可能に取り付けられてた２つの端部を備えていること
と、脚コンポーネントの一方に接続された該アセンブリ
の端部が、脚コンポーネントの２つの部分の一方に旋回
可能に取り付けられていることと、制御手段が、脚コン
ポーネントの２つの部分の荷重に応答する相対移動に応
答し、屈曲動作に対する油圧ピストン及びシリンダ・ア
センブリの抵抗を増すことを特徴とする。

【００１１】望ましい実施例の場合、脚コンポーネント
の一方の部分は、前方のピボット接続部によって脚コン
ポーネントのもう一方の部分に旋回可能に取り付けられ
ており、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの端部
の一方は、後方のピボット接続部で、脚コンポーネント
の一方の部分に旋回可能に取り付けられる。結果とし
て、足元の地面の反応を示す力線が、膝のレベルで、十
分に前方に延びる場合、制御手段は、立ち姿勢の制御抵
抗を働かせようとしないので、制御手段を作動させよう
とするモーメントでは、膝関節キャリヤにバイアスをか
け、作動位置から遠ざけようとするバネ・バイアスに打
ち勝つのに十分でなくなる。この状況は、立ち姿勢をと
る段階の終了に向かって生じることになる。

【００１２】本発明については、例として図面を参照し
ながら解説を加えるものとする。

【００１３】

【実施例】図１〜図７を参照すると、本発明による義足
は、上方部品１０Ａが腿コンポーネント１２に接続さ
れ、下方部品１０Ｂが脛１４に接続された膝シャーシ１
０が設けられた膝メカニズムを具備しており、これらの
部品は、上方部品１０Ａの２つの耳１０ＡＥに収容さ
れ、下方部分１０Ｂの前方端部１０ＢＦにおけるボアに
通る横前方ピボット１６によって互いに旋回可能に接続
されている。下方シャーシ部品１０Ｂは、前方ピボット
１６から、直立スタッド２０に皿バネのスタック１８を
支持している後方部分１０ＢＲまで後方に延びている。
このスタッド２０は、バネ・スタック１８を越えて突き
出し、上方シャーシ部品１０Ａのボア２２（図４）に納
められる上方端２０Ａ（図５）を備えている。バネ・ス
タック１８の後方において、下方シャーシ部品の後方部
分が、それぞれ、後方ピボット・ピン２４を受けるため
のボアが設けられた、２つのラグ１０ＢＬに分割され
る。下方シャーシ部品１０Ｂに対して連続し、重なり合
う上方シャーシ部品１０Ａから垂れ下がった２つのカム
・プレート１０ＡＣが、ラグ１０ＢＬの内側の面に隣接
している。見ての通り、下方シャーシ部品１０Ｂは、上
方シャーシ部品の下側を支えるバネ・スタック１８によ
って生じる抵抗を受けるピボット・ピン１６によって自
由に旋回し、ラグ１０ＢＬは、カム・プレート１０ＡＣ
に対して上下動することになる。各カム・プレート１０
ＡＣには、後方ピボット・ピン２４のまわりにこうした
動きに十分なクリアランスが得られるように、アパーチ
ャ１０ＡＡ（図３）が切り込まれている。下方シャーシ
部品１０Ｂの前方ノーズ部分１０ＢＮが、前方ピボット
・ピン１６の前方に延び、その上方ストップ表面１０Ｂ
Ｓは、上方シャーシ部品１０Ａの下方ストップ表面１０
ＡＳを支え、２つのシャーシ部品を引き離すことのでき
る範囲に制限を加えるように配置されている。

【００１４】膝メカニズムには、シリンダ本体２８、主
ピストン３０、及び、中空ピストン・ロッド３２から成
るピストン及びシリンダ・アセンブリ２６も設けられて
いる。該ピストン・ロッドは、カム・プレート１０ＡＣ
の間で後方ピボット・ピン２４に固定され、シリンダ本
体は、その下方端から突き出して、肢の脛１４に旋回可
能に収容されるピボット・アクスル３４を備えている。
本発明のこの実施例の場合、脛１４の上方端は、下方シ
ャーシ部品１０Ｂに収容された膝軸ベアリング・ピン３
６に取り付けられた２つの側部１４Ｓを備えている。こ
の結果、ピストン及びシリンダ・アセンブリ２６が、膝
軸ピン３６、後方ピボットピン２４、及び、ピボット・
アクスル３４によって形成される三角形の一辺を成して
いる。

【００１５】膝が屈曲する時、ピストン３０は、シリン
ダ本体内２８を下方へ移動する。手術を受けた患者が、
脚に体重をかけると、脛１４に対し縦方向に働く力が、
膝軸ベアリング・ピン３６に加えられ、その力がバネ・
スタック１８を圧縮するのに十分なものであれば、下方
シャーシ部品１０Ｂが上方シャーシ部品１０Ａに向かっ
て移動する。結果として、後方ピボット・ピン２４に固
定されたピストン・ロッド３２の上方端は、カム・プレ
ート１０ＡＣの間を上方へ移動する。ピストン・ロッド
３２は、主ピストン３０に納められた弁４０に対する弁
制御部材の働きをするスライド式の同軸制御ロッド３８
を収容している。制御ロッド３８の上方端は、ピストン
・ロッド３２の壁面のスロット４２を貫いて、カム・プ
レート１０ＡＣのカム表面１０ＣＳに隣接した両側部に
現れる。実際には、ピストン・ロッド３２の内側のバネ
４４によって、制御ロッド３８に上方へのバイアスがか
けられて、カム表面１０ＣＳと接触することになるの
で、膝が屈曲する時、スロット４２の下端部に達しなけ
れば、ピン３８Ａは、カム表面をたどることになる。今
や明らかなように、手術を受けた患者の体重がかかるこ
とによって、下方シャーシ部品１０Ｂが上方へ移動する
と、制御ロッド３８がピストン３０に対して下方へ移動
することになる。制御ロッド３８の下方端部に固定され
た弁部材４０Ａは、制御ロッド３８がピストン・ロッド
３２内を下方へ移動するにつれて、ピストン３０の一方
の側をもう一方の側につなぐ通路３０Ｐを徐々に閉じる
ようになっており、弁４０が完全に閉じると、油圧ロッ
クが生じ、膝をロックすることになる程度まで、ピスト
ン３０を通る流体の流れを制限する。

【００１６】ピン１６、３６、及び、２４によって決ま
るピボットの相対位置が、バネ・スタック１８の位置及
び剛性と共に、該メカニズムのロック特性を決める。こ
の実施例の場合、ピン１６によって形成される前方ピボ
ットは、所定の距離だけ膝軸の前方に位置しているの
で、結果として地面から足元を経て前方ピボットの後部
に向かう反力が生じる限り、下方シャーシ部品１０Ｂ
は、上方シャーシ部品１０Ａに向かって移動しようとす
る。所定の距離が十分に長く、バネ・スタックの剛性
が、十分に低ければ、下方シャーシ部品の上昇が生じ、
ピストン及びシリンダ・アセンブリ２６の制御ロッド３
８が移動して、その限界内で、膝の屈曲を阻止する。実
際には、立ち姿勢段階の主要部、すなわち、実際に踵が
ついてからつま先が離れる直前までの間、反力は、これ
らの条件を満たす。

【００１７】手術を受けた患者の体が、足より前方へ移
動すると、結果生じる反力は、加えられる荷重に起因し
た下方シャーシ部品に対するモーメントが、バネ・スタ
ックのバイアス力に打ち勝つのに十分でなくなるまで、
徐々に前方へ延びるラインに沿って伝わることになり、
立ち姿勢の制御抵抗は、つま先の離れる前に、完全に除
去されるまで減少することになる。

【００１８】該メカニズムは、脚が手術を受けた患者の
体重を支えている時、膝を伸ばそうとする股関節部のト
ルクが加えられると、下方シャーシ部品１０Ｂが上方シ
ャーシ部品１０Ａから離れ、膝の伸展が可能になるよう
に構成するのが望ましい。ただし、状況によっては、こ
うした特性を得るのが難しく、ピストンと連係して、ピ
ストン上方のスペースからそのスペースの下方へのバイ
パス通路を形成し、弁４０が、閉じるか、あるいは、部
分的に閉じた時、膝の伸展を可能にする逆止め弁（図示
せず）を組み込むことも可能である。

【００１９】ピストン及びシリンダ・アセンブリ２６
は、内部２次シリンダ４８の内側に取り付けられた２次
ピストンを備えている。この２次ピストンは、主ピスト
ン３０と同じピストン・ロッド３２に固定されており、
従って、いっしょに移動する。通路５０は、２次ピスト
ン４６の両側の流体スペース５２、５４をつないでい
る。実際、２次シリンダ４８の壁面には、縦方向のさま
ざまな位置に穿孔が施されており、こうして形成された
アパーチャ５２が、逆止め弁５４を介してシリンダ４８
の一方の端部またはもう一方の端部に至る通路５０につ
ながることになる。この構成によって、ピストン４６の
下降行程の際、その行程の任意の位置におけるピストン
の移動に対する抵抗が、ピストンの下方にあって、カバ
ーされないままの状態にあり、通路５０を介して、シリ
ンダ４８の上部につながっている、アパーチャ５２のう
ちの該当アパーチャによって形成される全オリフィス領
域によって調節されることになる。同様に、上昇行程の
際、その行程の任意のポイントにおける抵抗が、ピスト
ンの上方に位置し、通路５０を介してシリンダ４８の底
端部につながっている、カバーされないままの状態にあ
る、アパーチャ５２によって形成される全オリフィス領
域によって調節されることになる。もちろん、穿孔のサ
イズ及び位置を選択することによって、上昇及び下降行
程のそれぞれ異なる部分において、移動に対する抵抗が
異なるように変動させることが可能である。

【００２０】２次ピストン４６及びシリンダ４８の動作
は、弁４０の位置とは関係ないので、脚が体重を支えて
いるか否かに関係なく、屈曲及び伸展に抵抗する。それ
らは、実際上、揺動段階制御装置の働きをする。

【００２１】いくつかの条件下では、膝の屈曲時に２次
ピストン４６に対する抵抗によって下方シャーシ部品１
０Ｂに加えられる旋回力は、バネ・スタック１８を圧縮
し、従って、油圧ロックを作動させるのに十分になる可
能性がある。これは、つま先を離す時、または、その直
後に生じる可能性が高い。こうしたロックの作動を回避
するため、屈曲角が約３０゜〜４０゜、できれば、３５
゜を超える場合には、後方ピボット・ピン２４の軸に対
する半径が減少するような形状が、カム表面１０ＣＳに
対して付与される。半径が減少することによって、シャ
ーシ部品１０Ａ及び１０Ｂが共に移動する場合、及び、
屈曲角がこの量を超える場合には、制御ロッド３８の大
幅な移動が阻止されるようになっている。この結果、立
ち姿勢を制御する機能を果たす、主ピストン３０による
揺動制御に対する悪影響が防止される。

【００２２】つま先を離す前の屈曲の開始時に、立ち姿
勢の制御抵抗、すなわち、油圧ロックは、通常、体重が
もう一方の脚に移るにつれて、徐々に軽減される。これ
は、上述の３５゜の屈曲角よりかなり小さい角度で生じ
るのが普通である。揺動制御の機能を果たす、２次ピス
トン４６によって生じる力のために、立ち姿勢の制御の
前記解除が妨げられるという望ましくない事態を回避す
るため、シリンダ４８の壁面の上部に、通路５６が開放
され、ピストン４６の下降行程の始端に大きいオリフィ
ス領域が形成される。該通路５６は、図１に示すよう
に、直接、あるいは、伸展行程の終端に対する緩衝作用
を保持すべき場合には、逆止め弁を介して、ピストン４
６の下方のシリンダ・スペースを該ピストン上方のスペ
ースを連結する。結果として、屈曲の開始時、できれ
ば、最初の３５゜だけ屈曲したところで、ピストン４６
によって生じる屈曲抵抗は、極めて小さく、抵抗は、主
として、制御ロッド３８を介して体重によって作動する
主ピストン３０によって加えられる。こうして、揺動制
御によって立ち姿勢の制御に悪影響の及ぶのが、阻止さ
れることになる。

【００２３】

【発明の作用・効果】こうした方策の結果、立ち姿勢の
制御と揺動制御とはほぼ切り離されるので、立ち姿勢の
制御メカニズムによる望ましくない作用が回避される。
これについては、図８に概略が示されている。膝の屈曲
角が、一般に０゜〜３５゜の屈曲角である第１の膝屈曲
角範囲内にある場合の屈曲時には、脚にかかる荷重に応
じて、立ち姿勢の制御メカニズム（ピストン３０を含
む）だけが働く。この範囲では、揺動制御メカニズム
（ピストン４６を含む）は、ほぼ無効である。屈曲角
が、一般に３５゜以上である第２の膝屈曲角範囲内にあ
る後者の屈曲段階では、立ち姿勢制御メカニズムが、カ
ム表面１０ＣＳの輪郭のためほぼ働かなくなり、屈曲
は、揺動制御メカニズムだけの抵抗を受けることにな
る。伸展時、移動に対する抵抗は、図８に示す膝屈曲角
範囲の両方にわたって、専ら揺動メカニズムによって加
えられることになる。従って、手術を受けた人が、意識
的に膝の伸展動作を行なわずに直ちに屈曲が開始でき
る。

【００２４】上述の膝メカニズムには、図１及び図９に
示すような立ち姿勢緩衝装置を組み込むことができる。
この場合、腿コンポーネント１２は、その前方エッジが
ピボット・ピン６０を用いて上方シャーシ部品１０Ａに
ヒンジで取り付けられた、上部プレート５８に接続され
ている。プレート５８の後方部分と上方シャーシ部品１
０Ａの間に、緩衝体６２すなわちバネが配置されてい
る。こうして組み合わせると、膝メカニズムが立ち姿勢
段階においてロックされている間、膝に若干の屈曲が許
されることになる。図１と図９を比較すると、荷重支持
状態における緩衝体６２の圧縮だけでなく、シャーシ部
品１０Ａ、１０Ｂの相対的接近及びクロス・ピン３８Ａ
の動作も明らかになる。

【００２５】必要とされる立ち姿勢緩衝の程度に応じ
て、バネ・スタック１８（図１及び図５）は、緩衝装置
としてだけでなく、制御ロッド３８（図１及び図７）の
開放手段としての働きもする。すなわち、単一の対を成
す相対的に移動可能な部分と単一弾性部材が、図１及び
図９に示す構成とは対照的に、両方の機能を果たすこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による義足の一部に関する部分側断面立
面図である。

【図２】図１に示す膝メカニズムの一部に関する後方立
面図である。

【図３】該メカニズムの上方シャーシ部品の側面図であ
る。

【図４】図３のラインＡ−Ａで描いた上方シャーシ部品
の下側断面図である。

【図５】膝メカニズムの下方シャーシ部品の部分断面側
面図である。

【図６】図５のラインＢ−Ｂで描いた下方シャーシ部品
の下側断面図である。

【図７】ピストン・ロッドの端部の詳細図である。

【図８】膝の屈曲及び伸展動作に対する抵抗のさまざま
な段階を示した線図である。

【図９】荷重のかかった状態にある、図１に示す膝メカ
ニズムの側面図である。

【符号の説明】

１０膝シャーシ１２腿コンポーネント１４脛１６前方ピボット１８皿バネ２０直立スタッド２２ボア２４後方ピボット・ピン２６ピストン及びシリンダ・アセンブリ２８シリンダ本体３０主ピストン３２ピストン・ロッド３４ピボット・アクスル３６膝軸ベアリング・ピン３８同軸制御ロッド４０弁４６２次ピストン４８２次シリンダ５０通路５２アパーチャ５４逆止め弁５８上部プレート６０ピボット・ピン６２緩衝体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ビクタージェイムズウールノーグイギリスハンプシャー，ノースウォルサム，メリーラーネ，ローレニー無番地 (72)発明者ピーターダンエドワーズイギリスノーサンプトン，ダストン，ミルウエー 32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上脚コンポーネントと、下脚コンポーネントと、下脚コンポーネントと上脚コンポーネントを旋回可能に
結合し、膝の屈曲及び伸展動作を可能にする膝ピボット
手段と、上脚コンポーネントと下脚コンポーネントの間に結合さ
れ、立ち姿勢においては、少なくとも前記屈曲動作に抵
抗を示す油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリと、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが屈曲動作に対
して示す抵抗の程度を変更する自動制御手段から構成さ
れ、脚コンポーネントの一方に、少なくとも、２つの
部分が含まれており、その一方は、膝ピボット手段によ
ってもう一方の脚コンポーネントに結合され、脚コンポ
ーネントの一方に軸方向の荷重が加えられるのに応答し
て、前記２つの部分のもう一方に対して移動可能になっ
ていることと、制御手段が、前記脚コンポーネントの相対移動に応答
し、膝の屈曲角が第１の膝屈曲角範囲内であれば、屈曲
動作に対する油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの
抵抗を増すが、膝の屈曲角が第１の膝屈曲角範囲を超え
る第２の膝屈曲角範囲内であれば、応答しないか、応答
の度合いが低下することを特徴とする、義足。
【請求項２】油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリ
は、それぞれ、脚コンポーネントのそれぞれに旋回可能
に接続された２つの端部を備えることと、脚コンポーネ
ントの一方に接続されたアセンブリの端部が、脚コンポ
ーネントの一方の部分に旋回可能に固定されていること
と、制御メカニズムには、油圧ピストン及びシリンダ・
アセンブリの一部をなし、脚コンポーネントのもう一方
の部分に係合するようになっている制御部材が含まれて
いることを特徴とする、請求項１に記載の義足。
【請求項３】前記脚コンポーネントの一方の部分が、
前方ピボット接続によって前記脚コンポーネントのもう
一方の部分に旋回可能に取り付けられていることと、油
圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが、２つの端部を
備えており、その一方が、後方ピボット接続部によって
前記脚コンポーネントの一方の部分に旋回可能に取り付
けられており、そのもう一方が、前記脚コンポーネント
のもう一方に旋回可能に取り付けられていることを特徴
とする、請求項１または請求項２に記載の義足。
【請求項４】さらに、脚コンポーネントの２つの部分
を結合し、該２つの部分の荷重に応答する相対移動に抵
抗するようになっている弾性部材が含まれていることを
特徴とする、請求項１、２、又は３に記載の義足。
【請求項５】前記一方の脚コンポーネントが、上脚コ
ンポーネントであることと、前記脚コンポーネントの一方の部分が、膝関節キャリヤ
であり、膝ピボット手段が、膝関節キャリヤによって支
持され、膝の回転軸を形成する固定ピボット・ジョイン
トから成ることと、膝関節キャリヤが、膝の回転軸から間隔をあけたピボッ
ト接続部によって前記脚コンポーネントのもう一方の部
分に旋回可能に取り付けられていることと、上脚コンポーネントに、膝関節キャリヤが、軸方向に荷
重を加えられて、脚コンポーネントの２つの部分の前記
もう一方の部分に対して移動する時、圧縮される弾性部
分が含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の
義足。
【請求項６】油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリ
が、それぞれ、脚コンポーネントのそれぞれに旋回可能
に取り付けられてた２つの端部を備えていることと、前記上脚コンポーネントの前記部分間におけるピボット
接続部によって、膝の軸及び膝の軸の前方に対してほぼ
平行なピボット軸が形成されることと、上脚コンポーネ
ントに接続された油圧ピストン及びシリンダ・アセンブ
リの端部が、膝関節の軸の後方に対する膝関節キャリヤ
に旋回可能に取り付けられていることと、制御手段に、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリの
一部を形成し、膝関節キャリヤに対する油圧ピストン及
びシリンダ・アセンブリのピボット接続部に隣接した、
前記上脚コンポーネントの２つの部分のもう一方の部分
に係合している制御部材が含まれることを特徴とする、
請求項５に記載の義足。
【請求項７】制御部材が、油圧ピストン及びシリンダ
・アセンブリのピストン・ロッドに平行に延びる制御ロ
ッドと連係していることと、該制御ロッドが、該アセン
ブリ内のバルブに結合されて、該アセンブリ内における
流体の流れを制限するようになっていることを特徴とす
る、請求項６に記載の義足。
【請求項８】前記脚コンポーネントの２つの部分の前
記もう一方の部分自体が、前方ピボット接続部によっ
て、前記一方の部分と前記もう一方の部分に近接して配
置された、上脚コンポーネントの第３の部分に旋回可能
に取り付けられていることと、該第３の部分が、前記前
方ピボット接続部の後方に対するもう一方の部分に弾性
結合されており、立ち姿勢をとる際、膝に弾性をもたせ
るようになっていることを特徴とする、請求項５、６、
又は７に記載の義足。
【請求項９】油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリ
に、揺動時における上脚コンポーネントに対する下脚コ
ンポーネントの屈曲動作に抵抗する手段が含まれている
ことを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、
７、又は８に記載の義足。
【請求項１０】膝の屈曲角が第２の角度範囲内にある
場合の、揺動時における屈曲動作に対する抵抗に比べ
て、膝の屈曲角が第２の角度範囲内にある場合の、揺動
時における屈曲動作に対する油圧ピストン及びシリンダ
・アセンブリの抵抗を弱める手段が含まれていることを
特徴とする、請求項９に記載の義足。
【請求項１１】第１と第２の角度範囲が、それぞれ、
３０゜〜４０゜の領域における所定の膝屈曲角未満及び
これを超えるということを特徴とする、請求項１０に記
載の義足。
【請求項１２】屈曲に対して抵抗を示す手段が、油圧
ピストン及びシリンダ・アセンブリ内の少なくとも１つ
の移送通路から成ることと、屈曲角が所定の角度を超え
ると、この通路は、制限されるということを特徴とす
る、請求項１１に記載の義足。
【請求項１３】制御手段に、膝の屈曲角の増大につれ
て、屈曲動作に対する前記抵抗を徐々に弱めてゆく手段
が含まれていることを特徴とする、請求項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２に記載
の義足。
【請求項１４】油圧ピストン及びシリンダ・アセンブ
リが、それぞれ、脚コンポーネントのそれぞれに旋回可
能に取り付けられてた２つの端部を備えていることと、脚コンポーネントの一方に接続された該アセンブリの端
部が、前記脚コンポーネントの２つの部分の一方に旋回
可能に取り付けられていることと、制御手段に、（ｉ）油圧ピストン及びシリンダ・アセン
ブリの一部を形成し、前記脚コンポーネントの２つの部
分のもう一方に係合するようになっている制御部材、及
び、（ｉｉ）前記脚コンポーネントの２つの部分のもう
一方に連係しており、膝屈曲角の増大につれて、屈曲に
対する抵抗を弱める形状になっているカムが含まれてい
ることを特徴とする、請求項１に記載の義足。
【請求項１５】前記油圧ピストン及びシリンダ・アセ
ンブリが、該アセンブリのピストン・ロッドによって脚
コンポーネントの一方に結合されていることと、前記制御部材が、このピストン・ロッドから横方向に延
び、該ピストン・ロッドと平行に延びる、該アセンブリ
の流体の流れを制限する弁に結合された制御ロッドに連
係していることと、カムが、制御部材と係合するように、ピストン・ロッド
に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１４
に記載の義足。
【請求項１６】義足の向脛コンポーネントを義足の腿
コンポーネントに回転可能に接続するための膝メカニズ
ムにおいて、コンポーネントの一方に接続される第１の部品と、このコンポーネントの一方に対して加えられる該コンポ
ーネントの軸方向に働く荷重に応答し、第１の部品に対
して移動可能な第２の部品と、第２の部品をコンポーネントのもう一方に対し旋回可能
に結合する膝ピボット手段と、前記部品の一方に結合されており、もう一方のコンポー
ネントに結合されて、立ち姿勢をとる際、一方のコンポ
ーネントのもう一方のコンポーネントに対する屈曲動作
に抵抗を示すようになっている油圧ピストン及びシリン
ダ・アセンブリと、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが屈曲動作に対
して示す抵抗の程度を変更する自動制御手段から構成さ
れ、制御手段が、該メカニズムの第１の部品と第２の
部品の相対移動に応答し、もう一方のコンポーネントに
対する一方のコンポーネントの膝の屈曲角が第１の膝屈
曲角範囲内であれば、屈曲動作に対する油圧ピストン及
びシリンダ・アセンブリの抵抗を増すが、膝の屈曲角が
第１の膝屈曲角範囲を超える第２の膝屈曲角範囲内であ
れば、応答しないか、応答の度合いが低下することを特
徴とする、膝メカニズム。
【請求項１７】上脚コンポーネントと、下脚コンポーネントと、下脚コンポーネントと上脚コンポーネントを旋回可能に
結合し、膝の屈曲及び伸展動作を可能にする膝ピボット
手段と、上脚コンポーネントと下脚コンポーネントの間に結合さ
れ、立ち姿勢においては、少なくとも屈曲動作に抵抗を
示す油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリと、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが屈曲動作に対
して示す抵抗の程度を変更する自動制御手段から構成さ
れ、脚コンポーネントの一方に、少なくとも、２つの
部分が含まれており、その一方は、膝ピボット手段によ
って前記脚コンポーネントのもう一方に結合され、脚コ
ンポーネントの一方に軸方向の荷重が加えられるのに応
答して、該２つの部分のもう一方に対して移動可能にな
っていることと、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが、それぞれ、
脚コンポーネントのそれぞれに旋回可能に取り付けられ
てた２つの端部を備えていることと、脚コンポーネント
の一方に接続された該アセンブリの端部が、前記脚コン
ポーネントの２つの部分の一方に旋回可能に取り付けら
れていることと、制御手段が、脚コンポーネントの２つの部分の荷重に応
答する相対移動に応答し、屈曲動作に対する油圧ピスト
ン及びシリンダ・アセンブリの抵抗を増すことを特徴と
する、義足。
【請求項１８】前記脚コンポーネントの一方の部分
が、前方ピボット接続によって前記脚コンポーネントの
もう一方の部分に旋回可能に取り付けられていること
と、油圧ピストン及びシリンダ・アセンブリが、２つの
端部を備えており、その一方が、後方ピボット接続部に
よって膝関節キャリヤに旋回可能に取り付けられてお
り、そのもう一方が、前記脚コンポーネントのもう一方
に旋回可能に取り付けられていることを特徴とする、請
求項１７に記載の義足。
【請求項１９】一方の脚コンポーネントが、上脚コン
ポーネントであることと、脚コンポーネントの一方の部分が、膝関節キャリヤであ
り、膝ピボット手段が、膝関節キャリヤによって支持さ
れ、膝の回転軸を形成する固定ピボット・ジョイントか
ら成ることと、膝関節キャリヤが、膝の回転軸から間隔をあけたピボッ
ト接続部によって脚コンポーネントのもう一方の部分に
旋回可能に取り付けられていることと、上脚コンポーネントに、膝関節キャリヤが、軸方向に荷
重を加えられて、前記脚コンポーネントの２つの部分の
前記もう一方の部分に対して移動する時、圧縮される弾
性部分が含まれていることを特徴とする、請求項１８に
記載の義足。
【請求項２０】膝の軸が、前方接続部と後方接続部の
間に位置することを特徴とする、請求項１９に記載の義
足。