CN118302134A - 用于关节连接式踝部的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种由用户使用的液压踝部组件，其中踝部组件包括：基部，其被配置为附接至弹簧组件；液压缸，其可旋转地附接至基部并且被配置为阻尼液压踝部组件的旋转；和假体适配器部分，其可旋转地附接至基部和液压缸并且被配置为附接至由用户穿戴的假体。基部、液压缸和假体适配器部分限定了力三角形，力三角形限定了液压踝部组件的旋转轴线。当用户站立时，旋转轴线定位成与用户的质心相一致。力三角形减少了液压缸上的力。

Description

用于关节连接式踝部的系统和方法

相关申请的交叉引用

本国际专利申请要求2021年12月31日提交的美国临时专利申请号63/295,734的权益，该美国临时专利申请全文以引用方式并入本文中。

技术领域

公开文本整体涉及假体设备，并且更具体地涉及假体足部和用于假体足部的调节特征。

背景技术

截肢者通常配备有满足特定截肢者的具体标准的假体设备。例如，假体设备的尺寸、形状、刚度和其他性质被选择和调节以匹配给定截肢者的尺寸、形状、力量和其他物理性质和功能性。给定截肢者的这些性质的变化可以影响特定假体设备是否将根据截肢者的期望正确地起作用。例如，当截肢者的身高、体重、力量或平衡能力增长时，截肢者通常要更换其假体设备。

存在为截肢者提供考虑到截肢者的身体和能力变化的假体设备的机会。

发明内容

公开文本的一个方面涉及一种踝部组件。踝部组件包括：基部，其被配置为附接至弹簧组件；可延伸连杆，其可旋转地附接至基部并且被配置为控制踝部组件的旋转；和假体适配器部分，其可旋转地附接至基部和可延伸连杆并且被配置为附接至由用户穿戴的假体。基部、可延伸连杆和假体适配器部分限定力三角形，力三角形限定踝部组件的旋转轴线。当踝部组件附接至用户时，旋转轴线定位在用户的质心下方并与用户的质心相一致。

公开文本的另一方面涉及一种踝部组件，其包括：假体适配器部分；可延伸连杆，其可旋转地附接至假体适配器部分以限定第一枢转点；基部，其附接至假体适配器部分以限定第二枢转点，并且第三枢转点由可延伸连杆与基部之间的旋转附接限定。可延伸连杆具有延伸和压缩的平移轴线，平移轴线允许可延伸连杆改变长度。可延伸连杆可以包括液压缸。液压缸被配置为阻尼液压踝部组件的旋转。第一枢转点和第二枢转点限定第一枢转距离，第二枢转点和第三枢转点限定第二枢转距离，并且第一枢转点和第三枢转点限定第三枢转距离。第一枢转距离大于30毫米(mm)，第二枢转距离大于30mm，并且第三枢转距离大于25mm。第三枢转距离限定液压缸围绕第二枢转点的力矩臂。

公开文本的又一方面涉及一种假体足部系统，其包括：弹簧组件，其具有脚趾端部部分和足跟端部部分；和液压踝部组件，其附接至弹簧组件。液压踝部组件包括：基部，其附接至弹簧组件；液压缸，其可旋转地附接至基部并且被配置为阻尼液压踝部组件的旋转；和假体适配器部分，其可旋转地附接至基部和液压缸并且被配置为附接至由用户穿戴的假体。基部、液压缸和假体适配器部分限定力三角形，力三角形限定弹簧组件和基部围绕假体适配器部分的旋转轴线。当用户处于站立位置时，旋转轴线定位在用户的质心下方并与用户的质心相一致。旋转轴线的位置使得当用户站立时施加在液压缸上的力最小化，这增加了站立稳定性。

前述内容已经相当宽泛地概述了根据公开文本的示例的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面的详细描述。在下文中将描述附加的特征和优点。所公开的概念和具体示例可以容易地用作修改或设计用于实施公开文本的相同目的其他结构的基础。此类等同构造并不脱离所附权利要求的精神和范围。当结合附图考虑时，根据以下描述将更好地理解被认为是本文所公开概念的特性的特征(关于其组织和操作方法两方面)连同相关联的优点。提供每个附图的目的仅仅是为了说明和描述，而不是作为对权利要求的限制的定义。

附图说明

通过参考以下附图，可以实现对实施方案的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似的部件或特征可以具有相同的参考标号。

图1是根据公开文本的示例性假体足部系统的透视图，其包括足部壳和假体足部。

图2是图1的假体足部系统的透视图，其包括弹簧组件和液压踝部组件。

图3是图1的假体足部的另一透视图。

图4是图1的假体足部的另一透视图。

图5是图1的假体足部的透视图以及液压踝部组件的分解图。

图6是图5的液压缸的透视图。

图7是图5的液压缸的另一透视图。

图8是图5的液压缸的分解图。

图9是图5的液压缸的另一分解图。

图10是图5的液压缸的顶视图。

图11是图10所示液压缸沿着截面指示线A-A截取的横截面视图。

图12是图10所示液压缸沿着截面指示线B-B截取的横截面视图。

图13是图10所示液压缸沿着截面指示线C-C截取的横截面视图。

图14是图10所示液压缸的横截面视图。

图15A和图15B是图10所示液压缸的横截面视图。

图16是图2所示液压缸的横截面视图。

图17是图10所示液压缸的横截面视图。

图18是图10所示液压缸的横截面视图。

图19是图5所示液压踝部组件的横截面视图。

图20是图10所示液压缸的液压示图。

图21是根据公开文本的图10所示液压缸的实施方案的侧视图。

图22是根据公开文本的图10所示液压缸的实施方案的侧视图。

图23是根据公开文本的图10所示液压缸的实施方案的侧视图。

图24是图1所示假体足部系统的横截面视图。

图25是图1所示假体足部系统的另一横截面视图。

图26是图1所示假体足部系统的另一横截面视图。

图27是图1所示假体足部系统的另一横截面视图。

图28是图1所示假体足部系统的另一横截面视图。

虽然本文描述的实施方案易于作出各种修改和替代形式，但是已经在附图中以举例的方式示出了具体实施方案并且将在本文中详细地描述这些具体实施方案。然而，本文描述的示例性实施方案并不旨在限于所公开的特定形式。相反，公开文本覆盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

图1示出了包括足部壳102和假体足部104的假体足部系统100的示例的透视图。图2示出了假体足部系统100的示意性横截面。现在参考图1和图2，示出并描述了示例性假体足部系统100。假体足部系统100包括足部壳102和假体足部104。在一些实施方案中，足部壳102可以形成为不具有任何单独部件的一体设备。在其他实施方案中，足部壳102和假体足部104可以形成为单独部件，并且在足部壳102和假体足部104形成之后进行组装。假体足部104被配置为支撑假体足部系统100的用户，并且足部壳102被配置为容纳和保护假体足部104并具有美学设计。足部壳102为假体足部104提供了美学覆盖物，以呈现实际足部的外观。假体足部104旨在用于鞋内。假体足部系统100被配置为安装到肢体(未示出)，诸如截肢之后所剩余的残肢。残肢的一个示例可以是与膝下截肢相关联的残肢。足部壳102和假体足部104中的一者或多者可以经由增材制造工艺(诸如3D打印)来形成或制造，增材制造工艺由三维晶格网络形成足部壳102和/或假体足部104。

下肢假体部件可以受益于可调节性，并且通常使用工业标准假体角锥体连接来连接。假体角锥体连接通常由彼此连接的阳角锥体连接器/适配器和互补的阴角锥体连接器/适配器组成。阳适配器和阴适配器的组合可以提供两个假体部件之间的角度调节。阳部分可以包括两个主要特征：角锥体突起和异形(例如，球形)表面。角锥体突起可以具有四个平面表面，这四个平面表面在后部、前部、内侧和外侧方向上取向。这些表面可以相对于角锥体轴线成角度，其中角锥体轴线沿着肢体的胫骨或大腿的纵向轴线延伸。角锥体表面通常成约10度至约30度范围内的角度，并且更特别地为约15度。由于四个角锥体表面的角度，突起在远侧方向上颈缩。颈缩端部过渡到异形(例如，球形)表面。异形部分可以是单独的基部部件的一部分，其中角锥体突起固定地且刚性地附接至基部部件。替代地，基部部件可以集成到球形特征，其中这两个特征组合成单个整体式材料块。

角锥体突起可以旋拧到基部部件中，其中螺纹被粘合或以其他方式固定以防止松脱。将角锥体突起固定地附接至包括球形表面的基部部件的替代方法是可能的，例如，在角锥体突起的窄端上形成螺柱并将螺柱模制到纤维增强的可模制基部材料中，或者通过使螺柱变形以使得螺柱在角锥体突起与基部部件之间形成强干涉配合。阳角锥体适配器可以是整体式的，这意味着其由单一的连续材料形成或构成，而没有接合部或接缝。然而，如本文所述，阳角锥体适配器可以包括多个部件，诸如调节角锥体适配器的有效长度的一个或多个部件。

阴角锥体适配器可以包括主要为中空的圆柱体和四个螺纹紧固件，圆柱体的一端形成有球形表面。圆柱体的内表面可以不是圆形的或圆柱形的，因为通常在表面上形成凹部，以允许在调节部件之间的角度的同时阳突起在圆柱体内的增加的关节连接。阳部件和阴部件两者的球形表面具有几乎相同的球形半径以允许彼此配合。紧固件(例如，两个或更多个紧固件)可以相对于圆柱体轴线成一定角度(例如，15度角)旋拧到圆柱体中，并且紧固件可以接合阳角锥体突起的四个平面表面中的一个或多个平面表面以可释放地固定角锥体连接的位置。通过调节紧固件在阴部件中的深度，可以改变阳角锥体部件与阴角锥体部件之间的角度，并且可以调节两个假体部件之间的角度。阴角锥体部件可以称为角锥体接收器。阴角锥体适配器可以是整体式的。螺纹紧固件通常是整体式阴角锥体适配器中的单独部件。

可以将阳角锥体适配器部件或阴角锥体适配器部件直接机加工或形成在假体设备(例如，假体膝)上。出于公开文本的目的，角锥体适配器可以是角锥体连接的阳部件或阴部件，并且在阳角锥体适配器的情况下包括角锥体突起和球形配合表面，或者在阴适配器的情况下包括具有多个(例如，四个)螺纹紧固件以接合并锁定角锥体突起的球形配合表面。角锥体适配器可以与其他部件分开制造，并且包括允许适配器除了连接角锥体连接的互补相对部件之外还附接至其他假体部件的设计特征。

图2示出了假体足部104的透视图。图3示出了假体足部104的另一透视图。图4示出了假体足部104的另一透视图。图5示出了假体足部104的分解透视图。现在参考图2、图3和图4，假体足部104被示出为包括弹簧组件116和液压踝部组件118。弹簧组件116包括基部弹簧120、顶部弹簧组件122和足跟垫124。弹簧组件刚性地且固定地附接至基部192。顶部弹簧组件122在脚趾端部区域中在脚趾端部连接件126处连接至基部弹簧120。脚趾端部连接件126可以包括通过例如粘合剂结合形成的结合连接件。脚趾端部连接件126可以使用弹性、柔性材料形成，材料提供基部弹簧120与顶部弹簧组件122之间的至少一些相对移动(例如，围绕竖直轴线的旋转移动、压缩、和在前部/后部和/或内侧/外侧方向上的平移移动)。脚趾端部连接件126可以提供基部弹簧120与顶部弹簧组件122之间的唯一连接点。通常，足跟垫124直接安装到基部弹簧120的顶表面，并且被布置成接触顶部弹簧组件122的底表面。足跟垫124可以可释放地连接至基部弹簧120。替代地，足跟垫124可以可释放地连接至顶部弹簧组件122。在至少一些示例中，足跟垫124使用例如安装到基部弹簧120的顶表面的保持器128以干涉配合连接联接到基部弹簧120。足跟垫124可以能够用具有不同性质的其他足跟垫替换，不同性质诸如为增加或减少的刚度、可压缩性、阻尼能力等。还可以使用不同尺寸和形状的足跟垫来代替图中所示的足跟垫124。在一些示例中，假体足部104可以能够在没有任何足跟垫124的情况下操作。

参考图3、图4和图5，液压踝部组件118可以在顶部弹簧组件122的近端处可释放地附接至顶部弹簧组件。在至少一个示例中，使用一个或多个紧固件130a、130b可释放地连接液压踝部组件118。可以使用具有不同连接器特征(诸如角锥体连接器132)的假体适配器部分，例如，阴角锥体适配器可以替换阳角锥体适配器132。在至少一些示例中，角锥体连接器132是液压踝部组件118的可替换部件。在其他实施方案中，角锥体连接器132与适配器组件的剩余部分一体地形成。除了角锥体连接器之外的其他连接器特征可以用作适配器组件的一部分，以用于将假体足部104固定到另一假体构件，诸如小腿连接管、承筒等。

基部弹簧120被示出为包括脚趾端部134、足跟端部136、凉鞋狭槽138和平衡狭槽140。基部弹簧120还可以包括顶表面142、底表面144、和定位在基部弹簧120的足跟端部部分处的足跟垫保持器128。保持器128可以包括腔146和边缘148，以帮助将足跟垫124可释放地固定到基部弹簧120。

凉鞋狭槽138也可以具有长度Ls。凉鞋狭槽138的长度通常在约0.5英寸至约2英寸范围内。凉鞋狭槽138形成在基部弹簧120的脚趾端部部分中，并且从基部弹簧120的最内部边缘向后部延伸。平衡狭槽140也形成在脚趾端部部分处，从基部弹簧120的最前部边缘开始向后部延伸。在至少一些实施方案中，平衡狭槽140与基部弹簧120的纵向中心线对准。平衡狭槽140可以为假体足部104提供增强的内侧/外侧顺应性，特别是当在不平坦表面上行走时。

如至少图2至图4所示，基部弹簧120具有沿着其长度的异形形状。基部弹簧120的侧面轮廓在凹入形状与凸起形状之间波动。在一些示例中，基部弹簧120的远侧表面在前部节段中优选地为凸形，在足弓或中间节段中过渡成凹形，并且可以在后部端部处过渡回凸形。这些轮廓和轮廓的位置(特别是相对于脚趾端部连接件126和足跟垫124)可以在假体足部的使用期间提供改进的翻转平滑度、增强的向用户的能量反馈、稳定性和舒适性。提供在足跟垫124的后部延伸的杠杆部分还可以在使用期间提供改进的翻转平滑度和能量反馈。

顶部弹簧组件122被示出为包括第一弹簧构件150和第二弹簧构件152、在假体足部的脚趾端部部分处的第一间隔件154、定位在顶部弹簧组件122的近端处的第二间隔件156、以及沿着第一弹簧构件150和第二弹簧构件152的整个长度设置在其间的间隙G。第一弹簧构件150和第二弹簧构件152可以称为板簧。第一弹簧构件150和第二弹簧构件152可以沿着其整个长度彼此大致平行地延伸。第一间隔件154可以设置为第一弹簧构件150与第二弹簧构件152之间的结合连接件。在至少一些示例中，第一间隔件154包括与用于顶部弹簧组件122与基部弹簧120之间的脚趾端部连接件126的相同结合材料。在至少一些实施方案中，第一间隔件154定位成与脚趾端部连接件126大致对准，以便竖直地定位在脚趾端部连接件126上方，或者在基部弹簧120的长度维度上与脚趾端部连接件126至少部分地重叠。第一间隔件154可以提供第一弹簧构件150与第二弹簧构件152之间的永久连接。第一间隔件154的材料可以提供第一弹簧构件150与第二弹簧构件152之间的至少一些相对移动(即，围绕竖直轴线的旋转移动，在前部、后部或内侧/外侧方向上的平移移动，压缩等)。第一间隔件154的材料可以是弹性的，以便在移除用于压缩第一间隔件154或使其变形的力时恢复到其原始形状。

在其他示例中，第一间隔件可以包括耐磨的低摩擦材料，材料附接至第一弹簧和第二弹簧中的一者。第一间隔件不附接至或连接至第一弹簧和第二弹簧中的另一者。这种布置支撑第一弹簧和第二弹簧的远端之间的压缩力，并允许弹簧在跖屈期间分离并且还在弹簧的远端处抵靠彼此滑动。与具有第一间隔件作为结合连接件相比，此类实施方案还可以在翻转期间改变足部的性能。拉伸力和剪切力不会通过间隔件传递，因此上部弹簧组件中的偏转和应力条件发生改变。在跖屈期间，在足跟触地时，第一弹簧处于卸载状态，并且当足部翻转并且用户的重量传递到脚趾时，第一弹簧和第二弹簧的远端之间的剪切位移导致足部在脚趾区域中的偏转增加，从而在步态周期的足跟触地和最终站立部分期间缓和足部。

第二间隔件156可以包括不可压缩和/或非弹性的刚性材料。第二间隔件156可以定位在顶部弹簧组件122的最近端处。第二间隔件156可以与液压踝部组件118或至少其部分对准。在示出的实施方案中，第二间隔件156包括开孔，紧固件130a、130b延伸穿过这些开孔以将液压踝部组件118连接至顶部弹簧组件122。

当假体足部104处于静止状态时，第一间隔件154和第二间隔件156可以限定间隙G的尺寸。通常，当假体足部104处于静止状态时(即，在使用假体足部104期间施加力之前)，间隙G沿着第一弹簧构件150和第二弹簧构件152的整个长度设置。替代地，这两个上部弹簧150、152可以在连接器位置处抵接(例如，彼此直接接触)。在假体足部104的操作期间，间隙G的尺寸可以变化。例如，如果第一间隔件154的材料能够在使用期间压缩，则间隙G可以在第一间隔件154处减小尺寸。在另一示例中，间隙G可以在使用期间在第一间隔件154与第二间隔件156之间的位置处减小或改变尺寸。例如，用户在步态周期期间施加力可以在步态周期的各个阶段(例如，足跟触地、站立阶段和脚趾离地)改变间隙G的尺寸，当穿戴者在使用期间施加和释放力时，这些力通过基部弹簧120和足跟垫124被吸收和/或反馈。在至少一些实施方案中，第一弹簧构件150可以在假体足部的使用期间与第二弹簧构件152接触(即，间隙减小至零)。

第一弹簧构件150被示出为具有前部端部158、近端160、水平部分162、狭槽164和紧固件开孔166a、166b。第二弹簧构件152可以包括前部端部168、近端170、倾斜部分172、狭槽174和紧固件开孔176a、176b。狭槽174可以与第一弹簧构件150的狭槽164和形成在基部弹簧120中的平衡狭槽140对准。在至少一些示例中，狭槽140、164、174可以在后部方向上延伸到共同位置。狭槽140、164、174可以在前部方向上终止于不同位置。狭槽164、174可以与基部弹簧120和顶部弹簧组件122的中心线对准，以便在假体足部的使用期间提供平衡的内侧/外侧内旋和顺应性。

顶部弹簧组件122安装到基部弹簧120，如至少图2至图4所示。足跟垫124被布置成接触顶部弹簧组件122的底部或面向下的侧面或表面(例如，第一弹簧构件150的底表面，如图4所示)。尽管足跟垫124被示出为连接至基部弹簧120而不是顶部弹簧组件122，但是其他实施方案可以提供连接至基部弹簧120和顶部弹簧组件122两者或者仅连接至顶部弹簧组件122的足跟垫124(例如，保持器128安装到第一弹簧构件150的底表面，以用于可释放地附接足跟垫124)。

足跟垫124可以可释放地安装到基部弹簧120(或顶部弹簧组件122)。替代地，足跟垫124可以永久地连接至基部弹簧120。足跟垫124的可替换性可以提供对由足跟垫124提供的足跟刚度、缓冲、能量阻尼等的量的定制。可以用干涉配合连接来连接足跟垫124。其他实施方案可以使得通过正连接(诸如紧固件、夹具、支架等)来固定足跟垫124。

足跟垫124可以包括顶表面178(参见图4)、底表面180、以及顶部周边边缘182和底部周边边缘184，顶表面为沿着其长度具有可变厚度的渐缩形状。与足跟垫124的后部端部处的更大厚度相比，渐缩形状可以在前部端部处提供更小的厚度，如图4所示。足跟垫124的渐缩形状可以匹配第一弹簧构件150的角度和/或曲率。因此，顶表面178可以具有异形形状而不是平面形状。类似地，底表面180可以具有与基部弹簧120的顶表面的轮廓或曲率匹配的形状，如至少图4所示。

足跟垫124可以包括减震、阻尼材料，诸如硅树脂或聚氨酯弹性体，包括例如硅树脂或聚氨酯泡沫。在一些实施方案中，足跟垫124可以包括作为组件固定在一起的多种不同的材料、材料层或单独部件，以提供期望的缓冲性质。在一个示例中，足跟垫124包括封装在保护性聚合物壳体内的泡沫材料。在另一示例中，足跟垫124包括封装在泡沫材料内的凝胶材料或胶囊。

基部弹簧120以及第一弹簧构件150和第二弹簧构件152可以包括纤维增强的复合材料，诸如碳纤维增强的复合材料。第一间隔件154可以包括粘合剂结合，粘合剂结合包括柔性粘合剂，诸如肖氏A硬度在约70至约95范围内的聚氨酯粘合剂。在顶部弹簧组件122的制造期间，可以在弹簧之间使用可移除垫圈将第一弹簧构件150和第二弹簧构件152结合在一起，以形成用于粘合剂的密封空间，并且然后将粘合剂注入空间中。

第二弹簧构件152的长度可以比第一弹簧构件150的长度短。这种长度上的差异可以允许顶部弹簧组件122的刚度稍微逐渐变化。尽管两个弹簧构件150、152被示出为顶部弹簧组件122的一部分，但是其他实施方案可以利用多于两个板簧元件，并且这些板簧元件可以具有相同或不同的长度。

第二间隔件156可以包括轻质材料，诸如铝、尼龙或玻璃纤维片材(例如，玻璃纤维G-10)。顶部弹簧组件122可以在相对两端处提供第一弹簧构件150与第二弹簧构件152之间的连接，并且在其间设置间隙G，从而提供许多意想不到的结构优点。与已知的假体足部相比，与本类型的间隔件154、156、脚趾端部连接件126、足跟垫124、和/或其他特征相结合的优点可以提供许多性能优点。例如，与等效刚度的单悬臂梁相比，双窄悬臂梁——一个梁位于另一梁之上，其中上梁与下梁之间具有空间，并且在自由端处具有无摩擦间隔件以在自由端处将所施加的竖直力从上梁传递到下梁——可以导致弯曲应力减少约15％至25％并且剪切应力减少约30％至45％。如果第一间隔件包括连接至第一弹簧和第二弹簧中的一者的低摩擦材料，则所描述的边界条件是高度准确的。

如果第一间隔件是结合连接件(例如，利用柔性材料产生)，则边界条件大约在第一弹簧和第二弹簧的远端之间的无摩擦间隔件与第一弹簧和第二弹簧的远端处的刚性连接之间的中间。因为通过使用双上部弹簧设计减少应力，所以与单弹簧设计和在远端处刚性连接的双弹簧设计相比，利用本双弹簧设计的假体足部表现出改进的耐久性和改进的柔性中的至少一种。此外，与利用柔性结合连接件相比，利用低摩擦间隔件材料可以提供更大的柔性，从而潜在地提供实现不同且期望的性能特性和多种设计选项的机会以实现设计者的目标。当两个梁(例如，第一弹簧构件150和第二弹簧构件152)具有基本上相等的弯曲刚度时，可以最大化本文公开的双悬臂梁设计的优点中的许多优点。如果梁由单向纤维增强的复合材料薄板构成，则当两个梁具有基本上相同的薄板取向和厚度时，可以最佳地实现最大强度/刚度比。随着上梁和下梁的弯曲刚度之间的差异增大，双悬臂弹簧设计的优点通常减少。

足跟垫124可以包括硅树脂或聚氨酯弹性体(例如，肖氏硬度范围为约50A至约90A的弹性体)。足跟垫124可以利用保持器128以围绕足跟垫124的整个周边延伸的方式保持。其他实施方案可以提供仅围绕足跟垫124的周边的一部分延伸的保持器。可以使用例如粘合剂将保持器128结合到基部弹簧120的顶表面142。在一些实施方案中，粘合剂和保持器128两者都是稍微柔性的，以避免当基部弹簧120在使用期间屈曲时保持器128与基部弹簧120分离。保持器128和粘合剂可以包括肖氏硬度在例如约90A至约50D范围内的塑料材料。替代地，保持器128可以沿着基部弹簧120的顶表面142铸造到基部弹簧的结构中，这可以消除对使用粘合剂或其他结合剂的需要。

保持器128可以通过利用几何互锁特征帮助将足跟垫124保持在适当位置。这些互锁特征可以包括位于保持器中并且沿着足跟垫124的外部的成角度(例如，楔形)特征，其中对应的表面对接以提供连接。足跟垫124可以变形或压缩以便装配到保持器128的内部中，并且然后自动地膨胀至其原始形状，从而在保持器128和足跟垫124的特征之间形成干涉配合连接。替代地，保持器128和足跟垫利用装配到凹部中的肋，其中肋和凹部可以形成在保持器128或足跟垫124上。

通常，基部弹簧120从假体足部的脚趾区域延伸到足跟区域。基部弹簧120可以从假体足部的最内部点延伸到假体足部的最后部点。顶部弹簧组件122可以在与基部弹簧120的最前部边缘的后部间隔开的位置处连接至基部弹簧120。在至少一个示例中，顶部弹簧组件122定位在形成于基部弹簧120的远端处的凉鞋狭槽138的后部。基部弹簧120可以在前部方向上延伸，至少延伸到沿着顶部弹簧组件122的长度的最前部点。

如上所述，在后部方向上从前部边缘形成在基部弹簧120中的狭槽或裂缝140可以与在后部方向上从顶部弹簧组件122的前部端部延伸的形成在顶部弹簧组件122中的狭槽或裂缝164、174对准。这些狭槽或裂缝可以使得整个假体足部104至少在假体足部的脚趾和足中区域中被分成内侧和外侧。

顶部弹簧组件122包括第一弹簧构件150和第二弹簧构件152，这些弹簧构件沿着假体足部的长度延伸到不同的前部位置。至少图4示出了第一弹簧构件150在前部方向上比第二弹簧构件152延伸得更远。第一间隔件154定位在第二弹簧构件的最前部边缘处，并且与第一弹簧构件150的最前部边缘的后部间隔开。

顶部弹簧组件122在基部弹簧120的脚趾、足中和足跟区域中与基部弹簧120大致平行地延伸。如上所述，其他实施方案可以使顶部弹簧组件122相对于基部弹簧120和/或通过足跟端部部分的水平平面在大致水平或稍微成角度的方向上继续延伸。

另外，当假体足部104处于静止或卸载状态时，间隙G可以是基本上恒定的。在使用假体足部104期间，第一弹簧构件150和第二弹簧构件152的部分可以朝向彼此和/或远离彼此移动，以改变间隙G在沿着顶部弹簧组件122的长度的各个位置处的尺寸。在至少一些实施方案中，第一弹簧构件150和第二弹簧构件152的部分可以彼此接触。

紧固件130a-b可以在内侧/外侧方向上并排布置。在其他布置中，紧固件130a-b可以布置成与假体足部104的长度维度对准。尽管在图4中仅示出了两个紧固件130a-b，但是可以使用仅一个紧固件或多于两个紧固件130a-b。紧固件130a-b可以提供第一弹簧构件150与第二弹簧构件152之间的正连接、顶部弹簧组件122与液压踝部组件118之间的正连接、和/或第一弹簧构件150和第二弹簧构件152中的一者或两者与间隔件156之间的正连接。在一些示例中，紧固件130a-b直接连接至第一弹簧构件150和第二弹簧构件152中的一者或两者(例如，连接至形成在第一弹簧构件150和第二弹簧构件152中的一者或两者中的螺纹座)，或者可以连接至定位在顶部弹簧组件122的相对侧上的螺母(未示出)。

假体足部104可以提供与在顶部弹簧组件122中使用间隔开的弹簧构件，使用布置在特定位置并且具有图4所示的尺寸和形状的足跟垫124，顶部弹簧组件122和基部弹簧120的形状和尺寸，以及液压踝部组件118的尺寸、形状和取向相关联的能量反馈、稳定性、力阻尼等。此外，基部弹簧120和顶部弹簧组件122可以包括为假体足部104提供内侧/外侧内旋和步行的狭槽(例如，用于基部弹簧120的狭槽140以及用于第一弹簧构件150和第二弹簧构件152的狭槽164、174)，这可以为用户提供改进的稳定性，特别是在不平坦地面上。

假体足部104可以是双或多脚趾弹簧假体足部。假体足部104可以是单脚趾弹簧假体足部。参考本文公开的任何单个实施方案公开的足跟组件、适配器组件、附接组件和其他特征可以能够与本文公开的其他假体足部实施方案的特征互换。

在替代实施方案中，在足部的前部区域中，可以利用螺栓或其他紧固件来提供基部弹簧与顶部弹簧组件之间以及第一弹簧构件与第二弹簧构件之间的连接。可以在弹簧构件之间和/或顶部弹簧组件与基部弹簧之间设置刚性间隔件。结合第一弹簧构件和第二弹簧构件的改变的几何形状来使用螺栓或其他紧固件可以消除原本可以存在于假体足部的前部端部处的连接点处的间隙。在另一实施方案中，可以通过以下方式来形成第一弹簧构件与第二弹簧构件之间的连接：在第一弹簧构件与第二弹簧构件之间的连接点处围绕第一弹簧构件和第二弹簧构件缠绕碳纤维或玻璃纤维，并且通过利用环氧树脂或类似的热固性树脂浸渍纤维来固定弹簧构件和纤维。可以在顶部弹簧组件与基部弹簧之间形成类似的连接。

在另一示例中，可以通过改变第一弹簧构件和第二弹簧构件的几何形状以使得在第一弹簧与第二弹簧之间的连接点处不存在任何间隙来形成在顶部弹簧组件的近端处的连接。在这种布置中，仍然可以在沿着第一弹簧构件和第二弹簧构件的长度的其他位置处在其间设置间隙。在一些实施方案中，第一弹簧构件和第二弹簧构件中的一者或多者可以插入形成在假体连接器(例如，踝部组件118的基部186)中的狭槽中，并且第一弹簧构件和第二弹簧构件固定在一起并且利用粘合剂或紧固件固定到假体连接器。

踝部组件118包括彼此可枢转地附接的基部186、可延伸连杆188和假体适配器部分190。可延伸连杆可以包括液压缸。踝部组件118可以是被动液压阻尼系统，其为踝部关节构件提供阻尼旋转阻力，在跖屈和背屈两个方向上具有可调节的独立阻尼阻力。踝部组件118在步态周期期间为用户提供更自然的感觉。液压踝部组件118在正常使用期间给予截肢者一些类似流体的移动，而不是与典型的假体足部相关联的更刚性的感觉。具体地，液压踝部组件118包括：(1)软背屈止动件，其改进液压阻力与由碳足部弹簧元件产生的弹簧阻力之间的过渡；(2)手动液压锁，其防止踝部跖屈，使得当踝部到达最大背屈时，其将被锁定；(3)充氮蓄能器或体积补偿器，其将液压系统维持在对流体的预加载压力下并补偿流体损失；(4)液压锁，其可以将踝部锁定在任何位置，以使得用户能够在同一假体踝部和足部的情况下使用不同高度的足跟(鞋)；和(5)改进的液压几何形状，其通过重新定位踝部枢转点，使得当用户站立时，由枢转结构支撑高百分比的轴向负载，并且液压缸具有围绕基部和足部弹簧枢转点的改进杠杆作用，从而降低了系统中液压流体的压力、降低了液压缸所需的强度和质量，并且提高了循环寿命和密封完整性。

具体地，液压踝部组件118实现了踝部关节处的跖屈运动，这允许足部的跖趾(即，跖球)区域在步态周期中较早地实现与地面的接触。足部的跖球/宽部分在步态周期期间提供稳定性。液压踝部组件118还实现了相对于站立位置的少量背屈，与没有液压踝部组件的足部相比，这导致在假体胫骨竖直或接近竖直时对胫骨行进的阻力减小且可调节。当截肢者的质心位于胫骨的正上方并且胫骨竖直时，截肢者对由假体足部的前足形成的杠杆臂没有太多的杠杆作用。液压踝部组件118还在摆动阶段期间实现脚趾间隙，这减少了绊倒和跌倒。因为围绕液压踝部组件118的旋转被液压阻力阻尼，所以在摆动阶段期间，足部部分保持处于背屈位置，直到足跟接触地面并且开始跖屈。

例如，如下所述，足部弹簧的旋转轴线位于角锥体轴线的前方。因此，当截肢者站立时，其质心(COM)位于旋转轴线的正上方，从而允许截肢者在液压踝部组件118没有明显移动的情况下站立。这种设计特征还使得当踝部到达其在背屈方向上的液压范围的末端(背屈止动件)时的冲击最小化。

液压踝部组件118还包括背屈止动件缓冲件274，其减小或消除背屈行程结束时的冲击。当液压踝部组件118背屈时，其到达其液压运动范围的末端，液压作用突然停止。此时，弹簧组件116的屈曲进行接管并开始弯曲。这种过渡对于截肢者来说可能是突然的并且是不舒适的。当液压踝部组件118到达过渡点时，背屈止动件缓冲件逐渐挤压，从而允许从液压功能到弹簧组件116的屈曲功能的平滑过渡。另外，背屈止动件缓冲件274可以是低断面盘簧，其将以与弹性体止动件类似的方式进行响应，并且提供液压踝部组件118的液压功能与弹簧组件116的碳弹簧功能之间的平滑过渡。

此外，与其他液压踝部/足部相比，本文描述的液压踝部组件118的几何形状可以包括基部186上的枢转轴线之间的更大距离。增加的枢转距离增加了缸轴线与足部枢转点之间的距离(力矩臂)，这减小了液压缸上的力，并导致液压缸组件中的应力和应变减小，并且还允许降低液压压力或在等效压力下实现更小的缸和活塞直径。减小力和最大液压压力增加了可靠性并减小了重量。

本文描述的液压踝部组件118利用包括三个枢转轴线的直缸来消除缸和缸轴上的横向负载。至少一些已知的液压踝部组件可以包括仅两个枢转轴线，从而导致缸和轴上的横向负载，横向负载以零件之间的大间隙来容纳，随着密封件磨损，这可以导致流体泄漏。至少一些已知的液压踝部组件可以包括附加在轴的端部处的额外连杆以实现三个枢转轴线，从而增加了零件数量、重量和成本。在液压踝部组件118中公开的没有附加连杆的三枢转轴线设计是对当前设计的改进。

至少一些已知的被动液压系统可以不被锁定处于背屈位置。在当前设计中，当液压活塞到达其在缸中的最大位置时，出现极限运动范围。一旦活塞到达最大位置(无论处于背屈位置还是跖屈位置)，其仍然可以自由地移动远离最大位置并返回到另一静止点。

液压踝部组件118独特地结合阀锁定系统，当被激活时，阀锁定系统允许液压流体循环，直到设备到达其最大背屈位置，此时设备被锁定处于最大位置。当锁被激活时，防止跖屈。液压踝部组件118保持锁定，直到阀被手动打开，从而允许活塞在液压缸中移动。液压踝部组件118的正常操作位置处于解锁位置，使得足部具有不受约束的全运动范围。跖屈液压锁通过防止跖屈来在驾驶时帮助截肢者，这防止足部意外地干扰踏板。与具有可以从跖屈位置自由地旋转到背屈位置的假体相比，跖屈液压锁不仅提供了附加的安全性，而且更加自然。

至少一些已知的假体足部已经包括液压锁以调节角锥体适配器的旋转位置，使得可以调节足部以适应不同的鞋跟高度。然而，这些设计仅用于鞋跟高度调节，而不是在步态期间进行关节连接，因此它们不向用户提供液压踝部/足部的任何固有益处。本文描述的液压踝部组件118不仅允许锁定就位状态，而且可以置于打开的正常液压状态，从而为截肢者提供液压踝部的所有益处。

尽管体积补偿器在工业液压系统中是常见的，但是至少一些已知的液压踝部不具有内置的体积补偿器或蓄能器。缺乏流体补偿可以极大地妨碍液压踝部的功能。在极端条件下，液压流体将收缩或膨胀，并且流体膨胀导致高压和泄漏。唇形密封件针对密封件的一侧上的压力而设计，并且流体收缩导致密封件的错误一侧受到压力，使得空气可以进入液压系统。由体积补偿器提供的恒定压力抑制液压流体的气穴现象。气穴现象产生热量并改变液压流体的粘度，这影响液压性能。流体体积的热膨胀或收缩可以给液压踝部系统带来许多问题，即：流体中可以形成妨碍响应性的气穴。系统可以过压，从而导致密封件泄漏。另外，液压流体充当轴和密封件的润滑剂，因此在使用期间存在非常缓慢但持续的流体损失，如果不补充损失的流体，则这最终可以导致液压故障。

本文描述的液压踝部组件118包括充氮体积补偿器，以使得能够对液压系统中的流体加压。使用用含有很少或不含氧的惰性气体加压的腔室减少了弹性体密封件的劣化，并且氮气的压力不像空气那样对温度敏感。

基部186具有第一侧192和第二侧194。第一侧192的尺寸和形状被设计成对应于第一弹簧构件150的形状，使得第一侧192的后部端部被布置成与第一弹簧构件150基本上齐平。第二侧194的尺寸和形状被设计成容纳三组钻孔，三组钻孔将基部186附接至第一弹簧构件150、液压缸188和假体适配器190。具体地，基部186限定第一组钻孔196a、196b，第二组钻孔198a、198b，和第三组钻孔200a、200b。第一组钻孔196a、196b被配置为接收将基部186紧固到第一弹簧构件150的紧固件130a、130b。第二组钻孔198a、198b被配置为接收液压缸188的一部分，以维持液压缸188的位置，同时允许液压缸188相对于基部186旋转。类似地，第三组钻孔200a、200b被配置为接收假体适配器190的一部分，以维持假体适配器190的位置，同时允许假体适配器190相对于基部186旋转。基部186是整体式刚性零件，其不起弹簧的作用，并且在使用期间不表现出明显的偏转或变形，并且由轻质金属制成，例如铝、镁或钛。

假体适配器190限定被配置为接收角锥体连接器132的孔202、被配置为接收液压缸188的一部分的腔204、被配置为接收活塞紧固件208的第四组钻孔206、和被配置为接收基部紧固件212的基部孔210。假体适配器190的尺寸和形状被设计成容纳角锥体连接器132、腔204、第四组钻孔206、活塞紧固件208、基部孔210和基部紧固件212。具体地，假体适配器190包括第一部分或球状部分214和第二部分或渐缩部分216。球状部分214限定腔204并且是球状的，以使得腔204的体积足够大以接收液压缸188的一部分。另外，球状部分214足够大以限定孔202和第四组钻孔206，以容纳角锥体连接器132和活塞紧固件208。渐缩部分216小于球状部分214，使得渐缩部分216被接收在基部186的第三组钻孔200a、200b之间。基部紧固件212在第三组钻孔200a、200b之间延伸，并穿过基部孔210，以将假体适配器190附接至基部186。

液压缸188包括主体218和至少部分地与主体218一起定位的活塞组件220。活塞组件220被配置为在主体218内滑动以抵抗和/或阻尼液压踝部组件118的旋转。活塞组件220包括轴222和附接至轴222的活塞224。轴限定第一钻孔226，并且主体限定第二钻孔228。第一钻孔226接收活塞紧固件208，并且使得液压缸188和假体适配器190能够相对于彼此旋转。第二钻孔228接收活塞主体紧固件230，并且使得液压缸188和基部186能够相对于彼此旋转。

主体218限定被配置为容纳和输送液压流体以阻尼或防止液压踝部组件118的旋转的多个主体腔232和多个通道234。具体地，主体218限定加压腔236、活塞腔238、跖阀腔240、背阀腔242和跖屈锁定滑阀腔244。主体218还限定加压通道246、第一活塞腔通道248、第二活塞腔通道250、背屈调节通道252和跖屈调节通道254。主体218还可以限定蓄能器端口256。蓄能器端口256被设计为液压阻力器，其允许蓄能器维持液压回路中的流体体积，但最小化蓄能器中的压力循环。流体通过液压主体(218)和蓄能器帽(291)的外螺纹与内螺纹之间的间隙泄漏，并且公差间隙充当孔口。一种替代方法是利用孔口，但由于所需的硬质惰性材料以及在此类硬质材料中钻出非常小的孔的难度，孔口相对昂贵。经常需要金刚石、红宝石或蓝宝石孔口来抵抗气穴现象引起的侵蚀和腐蚀。使用螺纹充当孔口减少了所需零件的数量，从而降低了成本并简化了液压设计。蓄能器的每一步循环都会导致蓄能器活塞密封件的磨损并产生热量。流体温度的变化导致液压阻力的变化，并且高流体温度增加了流体和密封件的劣化速率。最小化热量生成是液压踝部的一个重要设计考虑。

液压缸188还包括多个耐磨环或衬套260和密封件262。具体地，液压缸188包括：轴引导衬套272，其外接轴222并定位在主体218内，轴引导衬套在主体218内保护和引导轴222；以及活塞引导衬套266和活塞密封件276，其外接活塞224的一部分并定位在活塞腔238内，活塞引导衬套和活塞密封件在活塞腔238内保护和引导活塞224。液压缸188还包括第一轴擦拭器/密封件300、第二轴密封件270、和第三轴密封件(图8中未示出)，它们都外接轴222并且被配置为防止液压流体从液压缸188中泄漏。

液压缸188还包括活塞腔238内的背屈止动件缓冲件274，其改进液压阻力与由碳足部弹簧元件产生的弹簧阻力之间的过渡。背屈止动件缓冲件274定位在活塞224的表面278上，并且背屈止动件274接触活塞腔238的表面280。背屈止动件274由防止或减轻活塞222在活塞腔238的表面280上的冲击的柔软弹性材料制成。因此，背屈止动件274改进液压阻力与由碳足部弹簧元件产生的弹簧阻力之间的过渡。

加压腔236包括帽282、塞284、加压活塞286、和活塞密封件288，活塞密封件外接加压活塞286。加压腔236限定开口290，帽282可移除地定位在开口290内，并且塞284可以永久地定位在开口290内。加压活塞286将加压腔236分隔成液压流体部分292和惰性气体部分294。液压流体部分292包含液压流体，并且与活塞腔238、跖阀腔240、背阀腔242和跖屈锁定滑阀腔244流体连通。塞284由弹性材料形成，诸如但不限于橡胶。惰性气体部分294包含惰性气体，诸如但不限于氮气。惰性气体部分294被配置为对液压流体加压。具体地，用户将注射筒(未示出)的针(未示出)插入穿过塞284，并且将惰性气体注入惰性气体部分294中，从而增加惰性气体部分294的压力。惰性气体部分294的增加压力按压在加压活塞286上，这增加了液压缸188内的液压流体的压力。加压通道246将增加压力传递到通道234和主体腔232中的液压流体。

液压缸188还包括：帽296，其包括螺纹268；帽密封件264，其外接螺纹298的一部分。轴222包括第一部分302，第一部分拧到第二部分304中。通过将耐磨环260和密封件262定位在液压缸188内来组装液压缸188，如图8至图15所示。将第一部分302插入帽296的孔306中，并且将第二部分304拧到第一部分302中。然后，将帽296拧到主体218中，使得活塞组件220定位在液压缸188内，如图17至图23所示。

跖屈调节阀308定位在跖屈阀腔240中，并且背屈调节阀310定位在背阀腔242中。跖屈调节阀308和背屈调节阀310各自包括阀主体312、至少一个密封件314、球形架316、球形架保持销318和阀保持销320。阀主体312限定螺旋螺纹322、内腔324、螺钉头部326、第一侧狭槽328和第二侧狭槽330。阀主体312定位在跖阀腔240或背阀腔242中，使得螺钉头部326面向跖阀腔240或背阀腔242的外部。在示出的实施方案中，螺钉头部326包括六边形凹部。在替代的实施方案中，螺钉头部326可以包括使得跖屈调节阀308或背屈调节阀310能够如本文所述那样操作的任何类型的螺钉头部。另外，阀主体312定位在跖阀腔240或背阀腔242中，使得螺旋螺纹322定位在跖屈调节通道254和背屈调节通道252内并且与其流动连通。

另外，阀保持销320插入主体218中，使得阀保持销320部分地定位在跖阀腔240或背阀腔242中，并且部分地定位在第一侧狭槽328内，使得阀主体312可旋转地维持在跖阀腔240或背阀腔242中，并且第一侧狭槽与销320组合地限制阀308和310的旋转范围。至少一个密封件314包括定位在第二侧狭槽330中的第一密封件332和定位在阀主体312的端部处的第二密封件334。球形架保持销318定位在内腔324内，并且球形架316定位在球形架保持销318的任一侧上，使得球形架316限定止回阀。具体地，球形架316定位在球形架保持销318的第一侧336上以限定第一止回阀340，并且球形架316定位在球形架保持销318的第二侧338上并且定位在内腔324内以限定第二止回阀342。阀主体312旋转以增加或减少液压流体流动穿过的螺旋螺纹322的长度，以增加或减少通过跖屈调节阀308和背屈调节阀310的压降。螺旋螺纹322具有可变深度，并且通过增加流动路径距离和改变流动路径的横截面积来调节压降。

跖屈锁定滑阀344定位在跖屈锁定滑阀腔244中，并且被配置为防止踝部跖屈，使得当踝部到达最大背屈时，踝部将被锁定处于最大背屈位置。在示出的实施方案中，跖屈锁定滑阀344是手动液压锁，包括按钮滑阀、可旋转旋钮滑阀和杠杆滑阀中的至少一种。具体地，如图21至图23所示，跖屈锁定滑阀344可以包括致动杠杆滑阀348的杠杆346、致动可旋转旋钮滑阀352的可旋转旋钮350、和/或致动按钮滑阀356的至少一个按钮354。

跖屈锁定滑阀344包括阀主体358、至少一个密封件360和至少一个端部362。阀主体358定位在主体218内，使得阀主体358定位在通道234中的至少一个通道内，以防止液压流体流动通过通道234。具体地，在示出的实施方案中，阀主体358定位在第二活塞腔通道250内。密封件360外接阀主体358，并且端部362包括或附接至杠杆346、可旋转旋钮350和按钮354。

图20示出了主体腔232、通道234以及阀308、310、340、342和344的流程图。如下所述，患者通过行走致动液压缸188，使得活塞组件220朝向活塞腔238的第一端364或活塞腔238的第二端366移位。活塞224将活塞腔238分成第一腔368和第二腔370。当活塞224移动通过活塞腔238时，液压流体从第一腔368和第二腔370中的一者输送通过通道234。

具体地，在背屈期间，活塞224朝向活塞腔238的第一端364向上移位，使得第一腔368的体积减小，并且第一腔368内的液压流体通过通道234位移到第二腔370中。更具体地，在示出的实施方案中，第一腔368内的液压流体被输送通过第一活塞腔通道248、背屈调节通道252和第二活塞腔通道250并进入第二腔370中。背屈调节阀310旋转以增加或减少通过背屈调节阀310的压降，以控制液压缸188对背屈移动的阻尼效果。第二止回阀342防止液压流体流动通过跖屈调节通道254。

在跖屈期间，活塞224朝向活塞腔238的第二端366向下移位，使得第二腔370的体积减小，并且第二腔370内的液压流体通过通道234位移到第一腔368中。更具体地，在示出的实施方案中，第二腔370内的液压流体被输送通过第二活塞腔通道250、跖屈调节通道254和第一活塞腔通道248并进入第一腔368中。跖屈调节阀308旋转以增加或减少通过跖屈调节阀308的压降，以控制液压缸188对跖屈移动的阻尼效果。第一止回阀340防止液压流体流动通过背屈调节通道252。

图24示出了假体足部系统100，其以中性站立定位在平坦的水平地面372上，使得角锥体连接器132的顶表面之间的角锥体角度374为0°。如图24所示，角锥体连接器132限定通过竖直取向的角锥体连接器132的中间的角锥体连接器轴线376。活塞组件220限定通过轴222的中间的活塞轴线378。

活塞紧固件208限定延伸穿过活塞紧固件208的中间的第一枢转点380，基部紧固件212限定延伸穿过基部紧固件212的中间的第二枢转点382，并且活塞主体紧固件230限定延伸穿过活塞主体紧固件230的中间的第三枢转点384。第一枢转距离386被限定为第一枢转点380与第二枢转点382之间的距离。第二枢转距离388被限定为第二枢转点382与第三枢转点384之间的距离。第三枢转距离390被限定为第一枢转点380与第三枢转点384之间的距离。

另外，力矩臂392被限定为第二枢转点382与活塞轴线378之间的距离。角锥体轴线距离394被限定为第二枢转点382与角锥体连接器轴线376之间的距离。轴线角度396被限定为角锥体连接器轴线376与活塞轴线378之间的角度。顶部弹簧角度398被限定为平坦表面372与第一弹簧构件150之间的角度。足跟距离400被限定为平坦表面372与足部壳102的足跟部分之间的距离，并且前足距离402被限定为平坦表面372与足部壳102的前足部分之间的距离。

假体足部的角锥体轴线通常位于足部长度的从足部壳的足跟端部测量的25％至35％之间。如图28所示，质心位于足部壳的最后部端部的前部的65mm与100mm之间(这取决于足部尺寸)，或者位于足部长度的1/3±10mm处。可以由假体医师基于假体足部的有效弹簧刚度对假体足部的位置进行一些调节。

在示出的实施方案中，第一枢转距离386、第二枢转距离388和第三枢转距离390限定力三角形，力三角形分配用户的重量并限定液压踝部组件118的旋转轴线。在示出的实施方案中，液压踝部组件118的旋转轴线(更具体地，基部和足部弹簧组件的旋转轴线)位于角锥体连接器132的前方，并且在用户的质心下方并与用户的质心相一致。足部的旋转轴线位于角锥体轴线的前方。因此，当用户站立时，其质心位于旋转轴线的正上方，从而允许用户在液压踝部组件118没有明显移动的情况下站立。因此，液压踝部组件118的上述几何形状还使得当踝部到达其在背屈方向的液压范围的末端(背屈止动件)时的冲击最小化。

在图24示出的实施方案中，第一枢转距离386为约50毫米(mm)至约60mm或约58.8mm，第二枢转距离388为约25mm至约40mm或约33.0mm，第三枢转距离390为约50mm至约60mm或约58.6mm，力矩臂392为约25mm至约40mm或约31.7mm，角锥体轴线距离394为约19mm至约26mm或约23.0mm，轴线角度396为约15°至约20°或约17.1°，顶部弹簧角度为约15°至约20°或约18.2°，并且足跟距离400和前足距离402均为约0mm，这表明包括足部(包括足部壳)在水平地面上是平坦的。

图25示出了假体足部系统100，其以最大跖屈定位在平坦表面372上，使得角锥体连接器132的角锥体角度374为0°。在图25示出的实施方案中，第一枢转距离386为约50毫米(mm)至约60mm或约58.8mm，第二枢转距离388为约25mm至约40mm或约33.0mm，第三枢转距离390为约50mm至约60mm或约52.5mm，力矩臂392为约25mm至约40mm或约32.8mm，角锥体轴线距离394为约19mm至约26mm或约23.0mm，轴线角度396为约15°至约20°或约18.3°，顶部弹簧角度为约20°至约30°或约29.1°，并且足跟距离400为约30mm至约40mm或约30.23mm。

图26示出了假体足部系统100，其定位在平坦表面372上，此时假体足部系统100布置在鞋(未示出)中，使得角锥体连接器132的角锥体角度374为2°。足跟距离400为约5mm至约20mm或约10mm的典型鞋高度。在图26示出的实施方案中，第一枢转距离386为约50毫米(mm)至约60mm或约58.8mm，第二枢转距离388为约25mm至约40mm或约33.0mm，第三枢转距离390为约50mm至约60mm或约57.5mm，力矩臂392为约25mm至约40mm或约32.0mm，角锥体轴线距离394为约19mm至约26mm或约23.0mm，轴线角度396为约15°至约20°或约17.4°，并且顶部弹簧角度为约20°至约30°或约22.3°。

图27示出了假体足部系统100，其以最大背屈定位在平坦表面372上，使得角锥体连接器132的角锥体角度374为0°。在图27示出的实施方案中，第一枢转距离386为约50毫米(mm)至约60mm或约58.8mm，第二枢转距离388为约25mm至约40mm或约33.0mm，第三枢转距离390为约50mm至约60mm或约58.6mm，力矩臂392为约25mm至约40mm或约31.7mm，角锥体轴线距离394为约19mm至约26mm或约23.0mm，轴线角度396为约15°至约20°或约17.1°，顶部弹簧角度为约10°至约20°或约18.2°，足跟距离400为约0mm，并且前足距离402为约0mm至约10mm或约1.13mm。

液压踝部组件118的上述几何形状实现了踝部关节处的跖屈运动，这允许足部的跖趾(即，跖球)区域在步态周期中较早地实现与地面的接触。足部的跖球/宽部分在步态周期期间提供稳定性。液压踝部组件118的上述几何形状还实现了相对于站立位置的少量背屈，这导致在步态周期的足部平放与站立中期之间的部分期间，当液压踝部组件的旋转范围到达背屈极限时，对胫骨行进的液压控制阻力减小且可调节。当截肢者的质心位于胫骨的正上方并且胫骨竖直时，截肢者对由假体足部的前足形成的杠杆臂没有太多的杠杆作用。液压踝部组件118的上述几何形状还在摆动阶段期间实现间隙，这减少了绊倒和跌倒。因为围绕液压踝部组件118的旋转被液压阻力阻尼，所以在摆动阶段期间，足部部分保持处于背屈位置，直到足跟接触地面并且开始跖屈。

例如，足部的旋转轴线位于角锥体轴线的前方。因此，当截肢者站立时，其质心(COM)位于旋转轴线的正上方，从而允许截肢者在液压踝部组件118没有明显移动的情况下站立。因此，液压踝部组件118的上述几何形状还使得当踝部到达其在背屈方向的液压范围的末端(背屈止动件)时的冲击最小化。

液压踝部组件118还包括背屈止动件274，其减小或消除背屈行程结束时的冲击。当液压踝部组件118背屈时，其到达其液压运动范围的末端，液压作用突然停止。此时，弹簧组件116的屈曲进行接管并开始弯曲。这种过渡对于截肢者来说可能是突然的并且是不舒适的。当液压踝部组件118到达过渡点时，背屈止动件274逐渐挤压，从而允许从液压功能到弹簧组件116的屈曲功能的平滑过渡。另外，弹簧组件116可以是低断面盘簧，其将以与弹性体止动件类似的方式进行响应，并且提供液压踝部组件118的液压功能与弹簧组件116的碳弹簧功能之间的平滑过渡。

此外，与其他液压踝部/足部相比，本文描述的液压踝部组件118的几何形状可以包括基部186上的枢转轴线382与384之间的更大距离。增加的枢转距离增加了缸轴线与足部枢转点之间的距离(力矩臂392)，这减小了液压缸188上的力，并导致液压缸188中的应力和应变减小，并且还允许降低液压压力或在等效压力下实现更小的缸和活塞直径。减小力和最大液压压力增加了可靠性并减小了重量。

本文描述的液压踝部组件118利用包括三个枢转轴线的直液压缸188来消除轴222上的横向负载。至少一些已知的液压踝部组件可以包括仅两个枢转轴线，从而导致缸和轴上的横向负载，横向负载以零件之间的大间隙来容纳，随着密封件磨损，这可以导致流体泄漏。至少一些已知的液压踝部组件可以包括附加在轴的端部处的额外连杆以实现三个枢转轴线，从而增加了零件数量、重量和成本。在液压踝部组件118中公开的没有附加连杆的三枢转轴线设计是对当前设计的改进。

至少一些已知的被动液压系统可以不借助于液压锁。在当前设计中，当液压活塞到达其在缸中的最大位置时，出现极限运动范围。一旦活塞到达最大位置(无论处于背屈位置还是跖屈位置)，其仍然可以自由地移动远离最大位置并返回到另一静止点。

液压踝部组件118独特地结合跖屈锁定滑阀344，当被激活时，跖屈锁定滑阀允许液压流体循环，直到设备到达其最大背屈位置，此时设备被锁定处于最大位置。当跖屈锁定滑阀344被激活时，防止跖屈。液压踝部组件118保持锁定，直到跖屈锁定滑阀344被手动打开，从而允许活塞在液压缸中移动。液压踝部组件118的正常操作位置处于解锁位置，使得足部具有不受约束的全运动范围。跖屈锁定滑阀344通过防止跖屈来在驾驶时帮助截肢者，这防止足部意外地干扰踏板。跖屈锁定滑阀344为驾驶和独特任务(诸如在棘手的立足情况下稳定自身)提供附加安全性，并且提供了可重复的锁定位置。具有在两个方向上锁定移动的锁定特征的关节连接式踝部(诸如液压踝部)难以锁定处于期望位置。必须将足部放置在期望位置，然后激活锁定机构。在并未无意地改变足部的位置的情况下激活锁定特征可能是困难的并且可能需要坐着。所公开的跖屈锁允许用户在站立时激活锁，并且然后将足部移动到最大背屈位置，这防止踝部的移动，直到锁定机构被去激活。

至少一些已知的假体足部已经包括液压锁以调节旋转位置，使得可以调节足部以适应不同的鞋跟高度。然而，这些设计仅用于鞋跟高度调节，而不是在步态期间进行关节连接，因此它们不向用户提供液压踝部/足部的任何固有益处。本文描述的液压踝部组件118不仅允许锁定就位状态，而且可以置于打开的正常液压状态，从而为截肢者提供液压踝部的所有益处。

出于解释的目的，已经参考具体实施方案描述了前述描述。然而，以上例示性讨论并非旨在作为详尽的或将本发明限于所公开的精确形式。鉴于以上教导内容，许多修改和变化是可能的。选择和描述这些实施方案是为了最好地解释本系统和方法的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够最好地利用本系统和方法以及具有可以适于所设想的特定用途的各种修改的各种实施方案。

除非另有说明，否则说明书和权利要求中使用的术语“一个”或“一种”应当被解释为意指“至少一个/一种”。另外，为了便于使用，说明书和权利要求中使用的字词“包含”和“具有”可以能够与字词“包括”互换并具有相同的含义。另外，说明书和权利要求中使用的术语“基于”应当被解释为意指“至少基于”。

Claims (15)

1.一种假体踝部组件，包括：

刚性基部，其附接至至少一个复合足部弹簧，所述刚性基部限定了足部枢转轴线，

假体适配器，其可旋转地附接至所述刚性基部；

液压缸，其限定了位于可旋转连接点之间的轴线以及附接至所述假体适配器和所述刚性基部，所述液压缸包括被配置为输送液压流体以及阻尼所述踝部组件的旋转的多个腔和通道；

其中所述足部枢转轴线被配置为当用户处于站立位置时与所述用户的质心相一致。

2.根据权利要求1所述的假体踝部组件，其中所述液压缸轴线与所述足部枢转轴线之间的力矩臂距离大于25毫米(mm)。

3.根据权利要求2所述的假体踝部组件，其中所述力矩臂距离为约25mm至约40mm。

4.根据权利要求1所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第一枢转距离大于30mm，所述第二枢转距离大于30mm，而所述第三枢转距离大于30mm。

5.根据权利要求4所述的假体踝部组件，其中所述第二枢转距离为约30mm至约35mm，所述第一枢转距离为约50mm至约60mm，而所述第三枢转距离为约50mm至约60mm。

6.根据权利要求2所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第一枢转距离大于30mm，所述第二枢转距离大于30mm，而所述第三枢转距离大于30mm。

7.根据权利要求3所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第一枢转距离大于30mm，所述第二枢转距离大于30mm，而并且所述第三枢转距离大于30mm。

8.根据权利要求3所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第二枢转距离为约30mm至约35mm，所述第一枢转距离为约50mm至约60mm，而所述第三枢转距离为约50mm至约60mm。

9.根据权利要求2所述的假体踝部组件，其中所述液压缸还包括定位在所述腔和所述通道中的至少一种内的跖屈锁定阀；以及

其中所述跖屈锁定阀被配置为循环液压流体直到所述假体踝部组件到达最大背屈位置，以及将所述踝部组件锁定处于所述最大背屈位置。

10.根据权利要求9所述的假体踝部组件，其中所述力矩臂距离为约25mm至约40mm。

11.根据权利要求9所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第一枢转距离大于30mm，所述第二枢转距离大于30mm，而所述第三枢转距离大于30mm。

12.根据权利要求9所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第二枢转距离为约30mm至约35mm，所述第一枢转距离为约50mm至约60mm，而所述第三枢转距离为约50mm至约60mm。

13.根据权利要求2所述的假体踝部组件，其中所述液压缸包括蓄能器和将所述蓄能器连接至液压通道的孔口，其中所述孔口包括穿过配合螺纹的泄漏路径。

14.根据权利要求13所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第一枢转距离大于30mm，所述第二枢转距离大于30mm，而所述第三枢转距离大于30mm。

15.根据权利要求14所述的假体踝部组件，其中所述刚性基部附接至所述假体适配器部分以限定第二枢转点，以及附接至所述液压缸以限定第三枢转点，其中所述第一枢转点和所述第二枢转点限定了第一枢转距离，所述第二枢转点和所述第三枢转点限定了第二枢转距离，而所述第一枢转点和所述第三枢转点限定了第三枢转距离；以及

其中所述第二枢转距离为约30mm至约35mm，所述第一枢转距离为约50mm至约60mm，而所述第三枢转距离为约50mm至约60mm。