JPS6026536B2 - 義足の足関節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は義足の足関節装置に関し、特に下腿部と足部と
の間に設けた油圧ポンプ機構により義足歩行の遊脚期に
は足部を背屈位に保持させて分廻し歩行を解消した足関
節装置に関するものである。

〔従来の技術〕

腿常者の歩行においては、生体足部が体荷重を支えて床
面に務床した立脚期から進行方向に蹴り出して遊脚期に
移行すると、足部を背屈させるので、足前は床面に突き
当つて横くことがなく、直進して所望の前方の位置に着
床させて正常な歩行をなすものである。

上記の健常下肢の正常歩行と同様な作用を有する義足の
足関節装置は未だ提案されていない。

即ち、従来の義足の足部は下腿都下機より直角前方に固
着されており、健足より後方側に着床立脚した義足の足
部を進行方向前方に振出して遊胸期に移行すると足部先
端までの義足下肢の全長は見かけ上健常下肢より伸長し
ていることになり、足先が不用意に床面に薮床したり、
床上の隆起部や障害物に衝突して転倒する危険性がある
。従って、義足装着者は義足を側方に振出しながら、分
廻し状に旋回して前方の所望の位置に鞍床させるという
異常な歩行を採らざるを得なかった。更に近時下腿部と
足部との間に足関節軸を設け、該足関節軸の前後側にゴ
ム等の弾性伸縮部材を介在させて底背屈可能な足部を設
け、荷重が負荷されないときは下腿に対して直角前方に
保持される構造のものが提案されている。

しかしながら斯かる構成の足関節装置においても、義足
が遊脚数に移行すると義足は下腿部に対して直角前方に
復帰し、背屈するようなことはない。〔発明が解決しよ
うとする議題〕 従って、義足歩行は健常者の正常歩行の歩きぶり（歩客
）の如く、背屈した足部が陣から着床して底屈してゆき
足底全面が暖床したのちは、下腿が前領してゆくにつれ
、足部前記底屈時より大きな荷重により背屈してゆき、
義足を前方へ振出して遊脚期に移行すると、足部が背屈
状態で次の立脚期に移行するように足部が作動する義足
歩行装置が要望されている。

〔議題を解決するための手段〕

斯かる現状から、本発明義足の足関節装置は足部の生体
足関節相当位置に足鞠を有する油圧ポンプ機構を固設し
、前記足軸には下腿部下端を園談した構成とし、油圧ポ
ンプ機構の油圧作動室内には足鞠に固着したピントンが
円弧を画いて前後往復摺動し、該摺動の範囲は足部が健
常生体足部の底背屈する範囲となすものである。

更にピストンによって油圧作動室が分割された前室と後
室との間には油液流路を設け、立脚部に体荷重が負荷さ
れて前後に額むく下腿によりピストンが移動するときは
前後室内間を油液が流路を介して流動することにより足
部を底背屈させるようにするものである。更に前記通路
を一対設け、一方の通路には前室から後室へ油液が流通
する逆止弁とその流量を制御する調整弁を設け、他方の
通路には後室から前室へ油液が流通する逆止弁とその流
量を制御する調整弁を設け、足部が底屈するときと背屈
するときに負荷される体荷重の差に対応して正常歩行を
なし得るよう屈曲抵抗をする構成となすものである。

また足部の屈曲抵抗力は各人の体重と歩客により異なる
ため逆止弁と調整弁とは油圧ポンプ機構を外部から調整
可能にした足関節装置を提供せんとするものである。〔
実施例〕 以下本発明の一実施例を添付図面に基いて説明する。

〔構 成〕

第１図に示す足部１は弾性を有する柔軟なゴム又は合成
樹脂材で成形され、その中心部の長軸方向には剛体とし
てのキール２と該キール２先端より爪先部分に配置され
て義足振出し時の床反力を発生せしめる。

弾性体３が一体的に鋳込まれている。前記キール２の後
部上面には足関節装置を構成する油圧ポンプ機構５がこ
れと一体的な台座６を介して固設される。

前記ポンプ機構５の中心軸である回動可能な足軸７の両
端には逆Ｕ字状の取付枠８下総を固着し、該取付枠８の
上枠部中央上面より筋状継手９を介してパイプからなる
下腿部１０を立設する。前記ポンプ機構５を構成する篤
体１１は台座上に起立した中央の環枠１２と遠枠１２の
両端緑にねじ２０で蓋枠１９，１９′を装着して形成す
る。

この環枠１２の上周面前後部に突設した取付部材１３，
１４間には環枠１２と同芯的に湾曲した保持杵１６を袋
架し、該保持杵１６は体記取付枠８の上枠部下面中央よ
り下方に突出したりング１７内に遊挿されている。そし
てリング１７と取付部村１４間の保持村１６部分には舷
圧コイル‘まね１５を介挿し、足部を調節された弱い力
で背屈方向に付勢する。この背屈方向付勢力は足部が立
脚部から遊脚期に移行するときの背屈状態を保持する程
度の力である。前記両蓋枠１９，１９′の中心には前記
足藤７が○リング２４で油密且つ回動自在に貫通軸架さ
れている。

両蓋枠１９，１９′の内側小蓬部２５は環枠１２内周面
内に隣合し、両小径部２５の内側面間の間隔と環枠内周
面とで油圧作動室２９を形成する。更に前記両４・径部
２５の下部は内方に向って突出部２７を形成し、この突
出部の内端面は相互に密接させる。そして両突起２７で
形成される作動室２９の前端面３２と後端面３３は足軸
７の中心線より半径方向に画いた面に形成され、これに
より作動室は断面が扇形状に形成されている。一方、前
記足軸７の作動室２９内部分には扇形状作動室の中心角
より小さい中心角を有する断面扇形状のピストン２２を
固設し、このピストン２２により作動室２９は前室３０
と後室３１とが分割形成される。そして、ピストン２２
の前端面４５が作動室前端面に接触するとき、足部１は
生体足部の背屈限度の角度である１５０程度背屈し、ピ
ストン２２の後端面４６が作動室の後端面３３に接触し
たとき足部１は生体足部の底屈限度の３０ｏ程度底屈す
るよるに扇形状ピストン２２の中心角を設定する。前記
前室３０と後室３１とには油液を充填し、該油液を体荷
重を負荷された下腿部１０の前懐及び後煩乃至足部の底
背屈により移動させるべく前後両室に蓮通した一対の流
離３６，３６′を両蓋枠内に穿設する。

前記流路３６は蓋枠１９内に穿設される。

即ち、前後室３０，３１を形成する突出部２７の前後端
面３２，３３より下方に穿ち、それから水平方向に折曲
したのち、更に上方へ折曲穿設し、その上端間を水平流
路部で運適する。そして水平流路部の後端部分には外部
から逆止弁３５を螺菱し、水平流路部の前端面には外部
から流量の調整弁４０を螺装することにより、後室３１
から前室３０方向へのみ流れる流量を外部から調節し得
る構成としたものである。前記逆止弁３５はスプリング
３８を介して外部から押えねじ３９でその押圧力を調節
する。また流通流量の調整弁４０は螺条を有する弁軸を
頭部４１で回勅しながら調節する。前記流路３６′は蓋
枠１９′内に穿設され、その穿設形状は前記流路３６と
対称に設けられている。

そして、水平流路部前端には逆止弁３５′を装着し、後
端に流量調整弁４０′を装着することにより、油液は前
室３０から後室３１方向へ流量が調節されて流通する。
逆止弁３５′と調整弁４０′の構造は前述した弁３５，
４０と同一構造のものである。〔作 用〕 上記の如き構成となされた本実施例の作用を第５図に基
いて説明する。

第５図ｃは足底全面を鞍床ごせて下腿１０を直立した義
足歩行における立脚中期を示す。

このとき、前室３０の下側の水平な端面３２に対して上
側の端面４５は１５ｏの仰角を有し、下腿部１０が１ｙ
まで前傾するか、足部１が１ｙまで背屈する。これに比
し、後室３１はその下側端面３３が水平面に対して１ｙ
の備角とされ、上側の端面４６は水平面に対し１５ｏの
仰角を有している、従って下腿部１川ま足部１にして後
方へ３０ｏの範囲内で鏡斜するか、足部１は３０ｏの範
囲に亘り底屈する。第５図のａ〜ｅ図は義足歩行におけ
る立脚部の遷移相であって、図ａは遊脚期中に足部１が
背屈相で振出されてきたのち、立脚初期である種薮床し
た足部１と下腿部１０の相対的配置関係を示したもので
ある。

このとき前室３０の油液は流路３６′を介してその全量
が後室３１に移動している。それから、躯幹を前方へ移
動してゆくと図ｂに示す如く足底全面の俊床期に至る。
このとき、下腿部１０は後煩相を維持しているが足部は
底屈相となり、油液はこれに対応する量だけ流路３６を
介して前室３０に移動する。図ｂにおける下腿部１０の
相から躯幹を更に前方へ移行すると、該下腿部１０が直
立して図ｃに示す立脚中期に遷移する。このとき義足に
は全部の体荷重が負荷され、他方の健常肢は遊脚中期に
達している。立脚中期の躯幹は慣性により更に前方へ移
行して下腿部１０が前方へ１５ｏ前煩すると前室３０の
上下端面３２，４５が当接してロックされる。それ以上
下腿部１０を前煩させようとすると足部の爪先部に体荷
重が負荷される。そして、足部より前方に位置する躯幹
を前方へ移行してゆくと種が次第に離床すると共に健常
肢は種後床期から足底穣床期に移行してゆく。このとき
義足は図ｄより移行して図ｅに示す踏切り期の遷移相を
呈する。そして下腿部１０はよに前傾し、振出動作によ
って種は完全に離床する。このとき、弾性板３を内菱し
た爪先部は弾力的に背屈していて、この爪先背風相で体
荷重負荷を解放すると、床反力が蹴り出し力となって義
足は前方へ弾力的に押し出され、遊脚期に移行する。こ
の点で健常肢の場合は足部の底屈力と大腿の伸展力とを
加えて下肢を前方へ振出すのと異なる。更に足部１は図
ｄの種磯タ床期と同様な背屈相を呈しており、また、踏
切り期の床反力で遊脚期中は背屈方向に付勢されている
。更に、後室３１内の油液はその粘性と流路中の油液の
摩擦性等により遊脚期を通じて足部は背屈相を保持する
。０〔効 果〕 以上の如き作用を有する本発明足関節装置は義足歩行に
おける踏切り期に足部が背屈しており、この背屈状態を
油圧ポンプ機構に設けた油液移動調整弁や油液の性質に
より遊脚期中も背屈状態が保持される。

加うるに下腿部と足部の後側との間にコイル‘まねが設
けられているので床面上の突起物その他の障害物に足部
先端が衝突しても容易に底屈することはないので、従来
の分廻し歩行の如き異常歩行は本発明足関節装置によっ
て一挙に解消された。更に足部の底屈時と背屈時とに負
荷される体荷重は異なるものであると共に義足装着者各
個人の歩きぐせ（異常歩行）によっても底背屈時の体重
負荷が夫々異なり、これに対応して足部の底属時と背屈
時とは油液の流路を各別に設け、該流離に通過流量を調
整する弁を設けたので、足部の接床による衝撃を緩和す
ることは勿論、立脚期に遷移する足部の相は健常人の生
体足部の正常な遷移相に近けることができるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は足部と下腿部との間に油圧ポンプ機構を介在さ
せた足関節装置の全体斜視図、第２図は第１図の足藤方
向に沿う縦断面図、第３図は第１図の足部の最軸方向に
沿う縦断面図、第４図はポンプ機構を構成するピストン
付足軸と一対の蓋枠に稀路を設けた分解斜視図、第５図
のａからｅは本発明装置を装着した義足歩行の立脚期に
おける下腿部と足部との遷移相の変化を表示した説明図
である。 １・…・・足部、５・・・・・・油圧ポンプ機構、７…
・・・足鞠、１０・・・・・・下腿部、１１・・・・・
・陸体、１２…・・・鰹体の環枠、１５・・・…コイル
ばね、１９，１９′…・・・蓋枠、２２・・・・・・ピ
ストン、２７・・・・・・突出部、２９・…・・作動室
、３０・・・・・・前室、３１・・・・・・後室、３６
，３６′・・・・・・流路。 図 船 図 寸 船 第２図 第３図 図 山 船

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 足部１に油圧ポンプ機構５の筐体１１を固設し、該
   筐体１１の軸心線である生体足関節相当位置には足軸７
   を回動自在に装着し、該足軸７の筐体外に突出した両端
   部には下腿部１０を立設した逆Ｕ字形状取付枠８の両下
   端を固設し、前記筐体１１内には足軸７を中心として断
   面が扇形状の作動室２９を形成し、該作動室２９内の足
   軸部分には該扇形作動室の中心角より所定の角度だけ小
   さい中心角を有した断面が扇形状の往復移動可能なピス
   トン２２を固設し、該ピストン２２によつて作動室に形
   成されて油液を充填した前室３０と後室３１と間には該
   両室の下側の端面に連通する油液流通用流路３６を設け
   てなることを特徴とする義足の足関節装置。 ２ 前記前室３０を構成するピストン２２の前端面４５
   が前室の下側端面３２に接触したとき足部１は下腿部１
   ０に対して１５°だけ背屈するように前記前端面４５の
   位置を設定し、後室３１を構成するピストン２２の後端
   面４６が後室の下側端面３３に接触したとき足部１は下
   腿１０に対して３０°だけ底屈するように前記後端面４
   ６を設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の義足の足関節装置。 ３ 前記流路は前記前後室３０，３１の両下側端面３２
   ，３３に開口する一対の流路３６，３６′を設け、該両
   流路３６，３６′は互いに逆方向に流通させるために夫
   々逆止弁４０，４０′を装着すると共に通過油液量を制
   御する調整弁３５，３５′を夫々装着したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の義足の足関節装置。