JPH0780015A - 義 足 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、絞り開度を義足装着者の一歩み毎に
アナログ的に制御することにより、違和感なく歩行でき
る義足を提供することを目的とする。 【構成】大腿部５１と下腿部５２とを揺動自在に連結
し、大腿部５１と下腿部５２との間にシリンダ１を設
け、シリンダ１は、シリンダ孔６を有するシリンダ本体
２と、シリンダ孔６に摺動自在に挿入したピストン７
と、ピストン７がシリンダ孔６内に区画する圧力室８
と、圧力室８と外部９とを連通する通路１５とを備え、
通路１５に絞り２１の開度が調節可能な絞り機構を設
け、シリンダ１が大腿部５１と下腿部５２とが屈曲する
ときの制動作用と、大腿部５１と下腿部５２とが伸張す
るときの伸張付勢力とを発生する義足において、前記絞
り機構は、弁体１６とばね１７とを有しており、弁体１
６と通路１５との間で絞り２１が形成され、弁体１６の
一端にかかる圧力室８の空気圧と他端にかかる外部９の
空気圧との差と、当該圧力差に抗するばね１７のばね力
により、弁体１６の位置が決められて、絞り２１の開度
を調節す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、大腿を切断された人
が、自然な歩行を行う為に装着する義足に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のものとしては、本出願人が特願
平４−７３４４９号として、先に出願下ものがあり、シ
リンダを取り付けた義足の全体図を示す図３と、シリン
ダの一部断面図を示す図４とを参照しながら説明する。
この義足は、大腿を挿入する大腿部５１と、この大腿部
５２に軸５３により揺動自在に連結した下腿部５２とを
有しており、大腿部５２と下腿部５３との間にシリンダ
５４が設けられている。

【０００３】このシリンダ５４は、スリーブ５５の一端
を覆うヘッドカバー５６と他端を覆うロッドカバー５７
とを取り付けたシリンダ本体５８と、このシリンダ本体
５８のスリーブ５５内周に摺動自在に挿入されてたピス
トン５９と、ロッドカバー５７を摺動自在でありピスト
ン５９に貫通して固定されたロッド６０とを有してい
る。ヘッドカバー５６が軸６１により揺動自在に下腿部
５２に取り付けられ、ロッド６０が軸６２により揺動自
在に大腿部５１に取り付けれている。スリーブ５５とヘ
ッドカバー５６とロッドカバー５７とのよりシリンダ孔
６３が形成されており、ピストン５９はこのシリンダ孔
６３をヘッド側室６４とロッド側室６５に区分してい
る。ロッド６０には一端がヘッド側室６４に他端が下端
面に開口する段付き孔６６が設けられており、上部が小
径孔６７であり下部が大径孔６８である。この段付き孔
６６の段部６９に一端に開口し他端がロッド側室６５に
開口する連絡路７０が設けられている。これにより、ヘ
ッド側室６４とロッド側室６５とは、連絡路７０と小径
孔６７とを介して連通する。大径孔６８にはロッド６０
の下端面からニードル弁７１が挿入されており、上部先
端は段部６９と係合して絞り７２を形成する。ニードル
弁７１の下方には、モータ７３が設けられており、ニー
ドル弁７１の下端面と係合可能である。また、ロッド６
０には小径孔６７に並列に第２の通路７４が設けられお
り、一端がヘッド側室６４に他端が通路７０に開口して
いる。この第２の通路７４には、ロッド側室６５からヘ
ッド側室６４を順方向とする逆止弁７５が設けられてい
る。さらに、この義足には歩行速度を検出する検知手段
（図示しない）と、この検知手段の検出値に基づいて、
モータ７３を制御する制御部（図示しない）と、検知手
段と制御部とモータ７３との電源となる電池（図示しな
い）とが設けられている。

【０００４】こうしたものにおいて、大腿部５１と下腿
部５２とが屈曲するときに、シリンダ５４は、ピストン
５９がヘッドカバー５６側に移動しヘッド側室６４の空
気が圧縮されてることにより制動作用を発生する。その
後、大腿部５１と下腿部５２とが伸張するときに、圧縮
された空気がピストン５９をロッドカバー５７側に移動
させて、シリンダ５４は伸張付勢力を発生する。ヘッド
側室６４の空気圧がロッド側室６５の空気圧より低下す
ると、逆止弁７５を有する第２の通路７４を通して空気
がロッド側室６４からヘッド側室６５に流入して、大腿
部５１と下腿部５２とは負荷を受けずに伸張する。

【０００５】検知手段は義足装着者の歩行速度を検出し
ており、この検出値に応じて制御部がモータ７３を制限
されており、このモータ７３はニードル弁７１を上下に
移動させる。ニードル弁７１の上部先端と段部６９とで
形成される絞り７２の開度が調節され、義足装着者の歩
行速度に応じて、絞り７２を通してヘッド側室６４から
ロッド側室６５に流出する流量を制限して、伸張付勢力
を発生するためのヘッド側室６４の空気量を制御してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の義足
は、モータ７３の駆動源として電池が用いられており、
義足装着者の歩行速度に応じて、随時、制御部がモータ
７３を駆動させると、電池が比較的速く消耗するという
問題があった。そこで、この電池の消耗を防ぐために、
義足装着者の歩行速度を段階的に分割して、この分割し
た歩行速度領域に応じて、制御部はモータ７３を段階的
に駆動させてる。しかしながら、モータ７３を段階的に
駆動させることは、絞り７２の開度をデジタル的に調節
することとなり、伸張付勢力がデジタル的に変化するの
で、義足装着者の自然な歩行を妨げるという問題があ
る。

【０００７】本発明は、絞り開度を義足装着者の一歩み
毎にアナログ的に制御することにより、違和感なく歩行
できる義足を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、大腿部と下腿部とを揺動自在に連結し、
前記大腿部と前記下腿部との間にシリンダを設け、前記
シリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記
シリンダ孔に摺動自在に挿入したピストンと、前記ピス
トンが前記シリンダ孔内に区画する圧力室と、前記圧力
室と外部とを連通する通路とを備え、前記通路に絞りの
開度が調節可能な絞り機構を設け、前記シリンダが前記
大腿部と前記下腿部とが屈曲するときの制動作用と、前
記大腿部と前記下腿部とが伸張するときの伸張付勢力と
を発生する義足において、前記絞り機構は、弁体とばね
とを有しており、前記弁体と前記通路との間で前記絞り
が形成され、前記弁体の一端にかかる前記圧力室の空気
圧と他端にかかる前記外部の空気圧との差と、当該圧力
差に抗する前記ばねのばね力により、前記弁体の位置が
決められて、前記絞りの開度を調節することを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】上述した本発明では、大腿部と下腿部との屈曲
時において、ピストンが圧力室側に移動すると、この圧
力室の空気が圧縮され空気圧が上昇して、圧力室と外部
との空気圧の差が生じる。この空気圧の差は弁体をばね
力に抗してピストンを移動させ、弁体と通路との間の絞
りの開度を決める。また、空気圧の差は義足装着者の歩
行速度が速くなると大きくなり、これに伴い、絞り通路
の絞りの開度は縮小する。逆に、義足装着者の歩行速度
が遅くなると、空気圧の差が小さくなり、絞りの開度は
拡大する。従って、義足装着者の歩行速度に応じて、圧
力室から絞り通路を介して外部に流出する流量が制限さ
れる。歩行速度が速いときには、圧力室に歩行速度の遅
いときと比べて、ヘッド側室にはより多い空気が圧縮さ
れ、シリンダはより大きい伸張付勢力を発生する。この
絞りの開度の調節が、義足装着者の一歩み毎に行われ
る。

【００１０】

【実施例】本発明の第一実施例をシリンダの断面図を示
す図１を参照しながら説明する。シリンダが大腿部と下
腿部との間に取り付けられる状態は、図３に示す従来技
術と同様であるので省略する。

【００１１】シリンダ１のシリンダ本体２は、スリーブ
３とヘッドカバー４とロッドカバー５とにより構成され
ている。スリーブ３の一端にヘッドカバー４を取り付
け、他端にロッドカバー５を取り付けてシリンダ孔６が
区画されている。このシリンダ孔６にはスリーブ３内周
壁に摺動自在にピストン７が挿入されている。このピス
トン７は、シリンダ孔６内をヘッド側室８とロッド側室
９とに区分しており、上部が小径孔１０であり下部が大
径孔１１である段付きの縦孔１２を備えている。ピスト
ン７の大径孔１１にロッドカバー５を摺動自在に貫通す
るロッド１３が取り付けられている。ピストン７のロッ
ド１３との連結部分には切欠き通路１４が設けられ、大
径孔１１とロッド側室９とを連通している。この切欠き
通路１４と小径孔１０とにより、ヘッド側室８とロッド
側室９（外部）とを連通する通路１５が形成されてい
る。

【００１２】絞り機構は、弁体１６と引っ張りばね１７
（ばね）とを有している。この弁体１６は徳利状であ
り、ロッド１３の上面に穿設された穴１８に摺動自在に
挿入されている。この穴１８の下部に係止部材１９が螺
着されている。穴１８の内部は弁体１６により背圧室２
０が区画されている。この背圧室２０には引っ張りばね
１７が張設されており、弁体１６の下部と係止部材１９
の上部に取り付けられて、常時、弁体１６を係止部材１
９側に付勢している。弁体１６の上部は円錐状であり、
先端が小径孔１０に臨んでおり、弁体１６の円錐側周と
小径孔１０との間で絞り２１が形成されている。弁体１
６には、一端が円錐状の先端に、他端が背圧室１８に開
口する連絡路２２が設けられている。また、ピストン７
にはロッド側室９からヘッド側室８を順方向とする逆止
弁通路２３が設けられている。ａはシール部材、ｂは抜
け止め部材である。

【００１３】上述した第１実施例では、大腿部と下腿部
との屈曲時において、ピストン７がヘッドカバー４側に
移動する。ヘッド側室８の空気圧が上昇し、ロッド側室
９の空気圧が低下して、ヘッド側室８とロッド側室９と
の空気圧に差が生じる。ヘッド側室８に連絡路２２によ
って連通した背圧室２０は、空気が流入しヘッド側室８
の空気圧は同圧となる。弁体２２の上面には、すなわ
ち、小径孔１０に係合している先端にはヘッド側室８の
空気圧がかかり、円錐側周にはロッド側室９の空気圧が
かかる。下面には、ロッド側室８と同圧の背圧室２０の
空気圧がかかる。これにより、弁体１６の上面と下面と
にかかる空気圧の差により、弁体１６が引っ張りばね１
７のばね力の抗してヘッドカバー４側に移動する。弁体
１６の円錐側周と小径孔２０とにより形成される絞り２
１の開度は減少する。ヘッド側室８からロッド側室９に
流出する空気の量が制限され、シリンダ１は大腿部と下
腿部との制御作用を発揮する。

【００１４】大腿部と下腿部との伸張時において、制御
作用によりヘッド側室に発生した空気圧が、大腿部と下
腿部との伸張付勢力となる。その後、ヘッド側室８の空
気が膨張して、空気圧がロッド側室９よりも低くなる
と、逆止弁通路２３が開弁して連通する。ヘッド側室８
にはロッド側室９より空気が制限されることなく流入す
る。従って、下腿部は負荷を受けずに押しだされる。

【００１５】義足装着者の歩行速度が速くなると、ヘッ
ド側室８とロッド側室９との空気圧の差が大きくなり、
弁体１６の位置は、歩行速度が遅いときに比べて、より
ヘッドカバー４側に移動する。これに伴い、絞り２１の
開度はより狭くなる。絞り２１を通して流出する空気量
は減少して、ヘッド側室８にはより多い量の空気が残留
する。よって、シリンダ１は、伸張時にはより大きい伸
張付勢力を発生する。

【００１６】第１の実施例では、通路１５によってヘッ
ド側室８に連通する外部を密閉されたロッド側室９する
ことで、弁体１６には、ヘッド側室８の上昇した空気圧
に加えてロッド側室９の低下した空気圧もかかり、空気
圧の差は大きくなる。これにより、空気圧の差に応じ
て、絞り２１の開度を設定するにあたり、絞り２１の開
度に対する空気圧の差の幅が広くなり、設定がし易くな
る。

【００１７】このように、本実施例によれば、義足装着
者の一歩み毎に、歩行速度に応じた伸張付勢力を発生し
て、義足装着者が違和感なく歩行できる。

【００１８】次に、第２実施例について、図２に示した
シリンダの断面を参照しながら説明する。なお、図１に
示した第１実施例と同一の部材は、同じ符号を付して説
明を省略する。

【００１９】ピストン３１の中央には上下に貫通３２す
る孔が設けられており、この孔３２にロッド３３が固定
されている。ロッド３３にはヘッド側室８に開口する穴
３４が穿設され、この穴３４は上面が大径となるテーパ
状である。この穴３４の底部とロッド側室９とに開口す
る連絡路３５が設けられている。この連絡路３５と穴３
４とにより、ヘッド側室８とロッド側室９（外部）とを
連通する通路３６が形成されている。絞り機構は、穴３
４に嵌入された球状の弁体３７と、この弁体３７と穴３
４の底面との間に張設された第１のばね３８（ばね）と
を有している。第１のばね３８は、常時、弁体３７をヘ
ッドカバー４側に付勢している。絞り３９は弁体３７と
穴３４の内壁との間で形成されている。弁体３７の上方
に第２のばね４０が設けられており、ロッド３３の上面
に取り付けられた環状の部材４１により抜け止めされて
いる。

【００２０】上述した第２実施例では、屈曲時に、ピス
トン３１がヘッドカバー４側に移動してヘッド側室８の
空気圧が上昇する。弁体３７の上球面と下球面にかかる
空気圧に差が生じて、第１のばね３８のばね力の抗して
弁体３７がロッドカバー５側に移動する。これにより、
弁体３７とテーパ状の穴３４内壁とに間の絞り３９は減
少して、ヘッド側室８からロッド側室９に流れだす空気
の量が制限される。義足装着者の歩行速度が速くなる
と、弁体３７はより下方に移動して、絞り３９の開度が
より狭くなり、ヘッド側室８にはより多い空気が残留し
て、シリンダ３０はより大きい伸張付勢力を発生する。

【００２１】伸張時には、ヘッド側室８の圧力がロッド
側室９よりも低くなると、弁体３７はヘッド側室８に移
動し、絞り３９の開度は拡大し空気が制限されることな
くロッド側室８からヘッド側室９に流入して、下腿部は
負荷を受けることなく押しだされる。

【００２２】第２実施例では、大腿部と下腿部との伸張
時において、ヘッド側室８の空気圧がロッド側室９の空
気圧よりも低くなると、弁体３７が第２のばね４１の抗
してヘッドカバー４側に移動して、絞り３９の開度を拡
大する。空気は通路３６を通してロッド側室９からヘッ
ド側室８に制限されることなく流入することにより、図
１に示した第１実施例の逆止弁通路２３を省略すること
ができる。

【００２３】なお、上記実施例では、絞り２１，３９を
有する通路１５，３６を、ヘッドカバー４，スリーブ３
等のシリンダ本体２に設けて、通路１５，３６をヘッド
側室８と大気と連通するように構成しても、同様の効果
を得ることができる。また、ロッド１３，３３を下腿部
にヘッドカバー４を大腿部に取り付けても機能は同一で
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
絞りの開度を義足装着者の一歩み毎にアナログ的に調節
して、義足装着者が自然に歩行できる。さらに、絞りの
開度を調節するにあたり、弁体の一端にかかる空気圧
と、他端にかかる空気圧との差を用いたことで、従来使
用されていた電池，モータ等を省略できるため、安価に
なるとともに、当該電池が普及してしていない地域に適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例としての義足のシリンダを
示す断面図である。

【図２】本発明の第二実施例としての義足のシリンダを
示す断面図である。

【図３】シリンダを取り付けた義足を示す全体図であ
る。

【図４】従来技術のシリンダを示す一部破断図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ シリンダ本体 ６ シリンダ孔 ７ ピストン ８ 圧力室（ヘッド側室） ９ 外部（ロッド側室） １５ 通路 １６ 弁体 １７ ばね（引っ張りばね，第１のばね） ２１ 絞り ５１ 大腿部 ５２ 下腿部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大腿部と下腿部とを揺動自在に連結し、前
   記大腿部と前記下腿部との間にシリンダを設け、前記シ
   リンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、前記シ
   リンダ孔に摺動自在に挿入したピストンと、前記ピスト
   ンが前記シリンダ孔内に区画する圧力室と、前記圧力室
   と外部とを連通する通路とを備え、前記通路に絞りの開
   度が調節可能な絞り機構を設け、前記シリンダが前記大
   腿部と前記下腿部とが屈曲するときの制動作用と、前記
   大腿部と前記下腿部とが伸張するときの伸張付勢力とを
   発生する義足において、 前記絞り機構は、弁体とばねとを有しており、前記弁体
   と前記通路との間で前記絞りが形成され、前記弁体の一
   端にかかる前記圧力室の空気圧と他端にかかる前記外部
   の空気圧との差と、当該圧力差に抗する前記ばねのばね
   力により、前記弁体の位置が決められて、前記絞りの開
   度を調節することを特徴とする義足。