CN1946357A - 具有可调性能的假足 - Google Patents

Abstract

一种用于下端假肢的系统包括足、踝和胫骨件，其具有在该假肢上的后部小腿装置(169)，用于在假肢的力加载过程中储存能量并在力卸载过程将所储存的能量返回，以提高假肢在步态中产生的用于推进力的动力学功率。该装置在若干实施例中包括：至少一个长型部件(171)，如柔性带，该长型部件在胫骨件的上部和假肢的下部之间延伸；和至少一个盘簧(170)，该盘簧的自由端连接至该长型部件。该盘簧响应于胫骨件上端的向前移动而被该长型部件伸展，以储存能量。

Description

具有可调性能的假足

技术领域

本发明涉及一种可提供增强的动态响应能力的高性能假足，而这些动态响应能力涉及到应用力学。

背景技术

在Martin等人的美国专利No.5897594中公开了一种用于假腿的无关节式人造足。在早期的解决方案中，人造足具有设置了关节以模仿脚踝功能的刚性结构；与这些早期解决方案不同，Martin等人的无关节式人造足采用了设在足模制件内部的弹性足嵌件。该嵌件在纵向截面上为大致C形设计，具有朝向后方的开口，并且该嵌件用其C形的上分支来承接假肢的负载，并通过其C形的下分支将该负载传递到与之相连的板簧上。该板簧从下方看去时为凸起的设计，并且近似平行于脚底区域延伸，向前超过该足嵌件而进入到足尖区域中。Martin等人的发明的目的是针对减小脚跟的冲击、弹性、脚跟至脚趾的行走以及横向稳定性来改善该无关节式人造足，从而允许穿用者可自然地行走，其意图是允许穿用者既能正常行走，又能进行身体锻炼以及进行体育运动。然而，这种已知的人造足的动态响应特性是有限的。需要提供一种具有增强的应用力学设计特征的高性能假足，这些应用力学设计特征可增强截肢者进行例如行走、跑步、跳跃、短跑、起动、停止以及急转活动的能力。

Van L.Philips提出了另外的假足，据称其能够给截肢者提供可从事多种活动的灵活性和机动性，这些活动在过去因现有假肢的结构限制以及相应性能而无法进行。这些已知的假足据称可支持跑步、跳跃和其它活动，据报道，它们可以与穿用者正常足相同的方式来使用。例如可参见美国专利No.6071313、No.5993488、No.5899944、No.5800569、No.5800568、No.5728177、No.5728176、No.5824112、No.5593457、No.5514185、No.5181932和No.4822363。

发明内容

为了允许截肢者得到更高水平的性能，需要有具有增强的应用力学特性的高性能假足，该足在性能上优于人足和现有技术中的假足。具有高性能假足对截肢运动员来说是有意义的，其可具有增强的应用力学特性、高低动态响应、以及可以进行微调以提高活动的水平和竖直分量的定位可调性，这些在本质上是任务特定型的。

本发明的假足旨在满足这些需求。根据这里所公开的一个示例性实施例，本发明的假足包括纵向延伸的足龙骨件，其具有位于一端的前足部分、位于另一端的后足部分，以及在前足和后足部分之间延伸并从中向上拱起的相对较长的中足部分。还提供了包括向下凸出弯曲下端的小腿胫骨件(calf shank)。可调节的紧固装置将小腿胫骨件的弯曲下端连接到足龙骨件的向上拱起的中足部分上，从而形成了假足的踝关节区域。

该可调紧固装置允许在足龙骨件的纵向上调整小腿胫骨件和足龙骨件相互之间的定位，以便调节该假足的性能。通过在足龙骨件的纵向上调整足龙骨件的反向向上拱起的中足部分和小腿胫骨件的向下凸出弯曲下端相互之间的定位，就可将假足的动态响应特性和运动输出改变成针对所需/所希望的水平和竖直线速度的任务特定型。公开了一种具有高和低动态响应能力以及双平面运动特性的多用途假足，其增强了参与行走、体育和/或娱乐活动的截肢者的功能输出。还公开了一种尤其用于短跑的假足。

在若干实施例中，小腿胫骨件具有螺旋形的反向弯曲下端，小腿胫骨件从该螺旋形部向前上方延伸到其直立上端处。在将小腿胫骨件固定到足龙骨件上时，便得到了在其下端处具有整体式踝的小腿胫骨件，并具有类似于本发明的抛物线形小腿胫骨件的可变半径响应输出。通过连接件将具有螺旋形下端的小腿胫骨件紧固到足龙骨件上。在所公开的若干实施例中，连接件包括限制小腿胫骨件在步态中背屈的止动件。按照若干实施例的特征，该连接件与足龙骨件的前足部分一体成形。按照一个实施例，该连接件向后延伸成位于足龙骨件的中足部分和部分后足部分之上的悬臂，该悬臂反向向上弯曲以形成朝前的凹面，小腿胫骨件的下端容纳在该凹面内。该小腿胫骨件的反向弯曲下端的端部支撑在该连接件上。最终形成的假肢具有提高的效率。按照本发明的另一特征，在该假肢上提供了具有一个或多个弹簧的后部小腿装置。该后部小腿装置可与该小腿胫骨件相独立地形成，并且与其相连接；或者是，该装置可以与该小腿胫骨件一体成形。该装置和胫骨件在力加载过程中储存能量并在力卸载过程中将能量返回，以提高假肢在步态中产生的用于推进力的动力学功率。

通过对本发明的所公开示例性实施例的详细描述并参照附图，可以更加清楚本发明的这些和其它的目的、特征及优点。

附图说明

图1是示意性图示，显示了本发明假足的足龙骨件和小腿胫骨件的两个相邻并相互靠着的曲率半径范围R₁和R₂，其在步态中产生了该足在箭头B方向上的动态响应能力和运动输出，该箭头B的方向垂直于连接两个半径范围的切线A。

图2是类似于图1的视图，但是显示了在根据本发明的假足中改变了这两个半径范围的定位，以提高该足在步态中的动态响应能力和运动输出的水平分量而降低其竖直分量，因此，垂直于切线A₁的箭头B₁比图1所示的情形更朝向水平。

图3是根据本发明一个示例性实施例的假足的侧视图，其具有用于将假足紧固到截肢者下肢上的假腿转接器和与之相连的假腿。

图4是带有图3所示的假腿转接器和假腿的假足的正视图。

图5是图3和4所示实施例的顶视图。

图6是本发明的尤其用于短跑的另一足龙骨件的侧视图，其可应用在本发明的假足中。

图7是图6所示足龙骨件的顶视图。

图8是图3所示假足中的足龙骨件的底视图，其提供了高低动态响应特性和双平面运动性能。

图9是用于假足的本发明另一足龙骨件的侧视图，其尤其适用于做过足Symes切断术的截肢者进行短跑。

图10是图9所示足龙骨件的顶视图。

图11是用于Symes截肢者的本发明假足的足龙骨件的另一变型，该足龙骨件为假足提供了高低动态响应特性以及双平面运动性能。

图12是图11所示足龙骨件的顶视图。

图13是本发明足龙骨件的侧视图，其中龙骨件的厚度从其中足部分到后足部分渐缩，例如逐渐减小。

图14是足龙骨件的另一形式的侧视图，其中该厚度从龙骨件的中足朝向前足和后足均渐缩。

图15是本发明假足的抛物线形小腿胫骨件的从稍上方到正面看去的侧视图，小腿胫骨件的厚度朝向其上端渐缩。

图16是与图15类似的侧视图，但显示了从中间朝向其上端和下端均渐缩的另一小腿胫骨件。

图17是用于假足的C形小腿胫骨件的侧视图，该小腿胫骨件的厚度从中间朝向其上端和下端渐缩。

图18是用于假足的C形小腿胫骨件的另一实例的侧视图，该小腿胫骨件的厚度从其中间部分到其上端逐渐减小。

图19是用于假足的S形小腿胫骨件的侧视图，其厚度从其中间到两个端部逐渐减小。

图20是S形小腿胫骨件的另一实例，其厚度仅在其上端处渐缩。

图21是用于本发明假足的在各端处渐缩的一种改型J形小腿胫骨件的侧视图。

图22是与图21类似的视图，但是显示了在厚度上仅朝向其上端逐渐减小的J形小腿胫骨件。

图23是从稍上方看去的金属合金或塑料连接件的侧视图，其用在如在图3所示的将小腿胫骨件紧固到足龙骨件上的本发明的可调紧固装置中。

图24是应用在图3-5所示假足上的假腿转接器的从侧面和稍靠正面看去的视图，该转接器还可应用在图28和29所示的足上，以将足连接到附在截肢者腿上的假腿上。

图25是与图3所示类似的本发明另一假足的侧视图，但其显示了带有两个纵向隔开的可松开紧固件的连接件，这两个紧固件分别将连接件连接到小腿胫骨件和足龙骨件上。

图26是图25所示连接件的放大侧视图。

图27是图25所示假足的小腿胫骨件的放大侧视图。

图28是假足的另一实施例的侧视图，其中小腿胫骨件应用在足的装饰罩内。

图29是图28所示假足的顶视图。

图30是图28和29所示假足沿图29中的线30-30的截面图。

图31A和31B是不同厚度的楔块的截面图，其可用在图30所示的连接件的背屈止动件中。

图32是假足的另一实施例的侧视图，其中，小腿胫骨件的下端反向弯曲成螺旋形，并且被容纳和支撑在连接件内，该连接件与足龙骨件的前足部分一体成形。

图33是图32的假肢的前视图。

图34是图32的假肢的后视图。

图35是假肢的另一实施例的侧视图，其中，足龙骨件的后部部分连接至连接件的反向弯曲上端，该连接件与足龙骨件的前足部分一体成形。

图36是本发明另一种形式的侧视图，其中，该连接件与该足龙骨件一体成形。

图37是本发明假肢的又一种变形，其中，该连接件的后端通过紧固件连接至该足龙骨件。

图38是假肢另一实施例的侧视图，其示出该连接件在足龙骨件的后端处连接至该足龙骨件。

图39是图35-38的实施例的小腿胫骨件和后部小腿装置从足龙骨件及其连接件上拆下后的侧视图。

图40是在假肢中可以与图32-38实施例的任一足龙骨件一起使用的小腿胫骨件和转接器的侧视图，小腿胫骨件上的本发明后部小腿装置使用了盘簧和柔性带。

图41是本发明后部小腿装置的另一种变形的侧视图，其具有位于小腿胫骨件上的盘簧，该小腿胫骨件具有转接器和紧固件装置。

图42是本发明另一种后部小腿装置的侧视图，其具有与小腿胫骨件相关的两个盘簧，该小腿胫骨件具有转接器和紧固件装置，以便与图32-38中的任一足龙骨件一起使用而形成下端假肢。

图43是具有螺旋形的反向弯曲下端的小腿胫骨件的侧视图，其用于与图32-38的实施例中的足龙骨件一起使用，并且在本发明的后部小腿装置的进一步变形中使用了两个弯曲弹簧。

图44是小腿胫骨件以及转接器、紧固件装置和本发明另一种变形的后部小腿装置的侧视图，其中使用了单个弯曲弹簧。

图45是本发明的小腿胫骨件和后部小腿装置的侧视图，其中，该装置的单个弯曲弹簧是长型的，以装配在小腿胫骨件的反向弯曲远端内。

图46是本发明的小腿胫骨件和后部小腿装置的侧视图，其中，该装置的单个弯曲弹簧是长型的，以装配在小腿胫骨件的反向弯曲远端内，其中该弹簧被紧固至该胫骨件。

图47是本发明的小腿胫骨件和后部小腿装置的侧视图，其中，小腿胫骨件与该装置一体成形。

图48是本发明假足的另一实施例的侧视图，其中，该后部小腿装置包括两个弹簧，柔性长型部件将这两个弹簧弹性偏压，该柔性长型部件连接至小腿胫骨件的上部以及假足的下部，也就是通过连接器连接至连接件和胫骨件下端。

图49是假足另一实施例的侧视图，其中，后部小腿装置具有“S”形的后部弹簧，该后部弹簧连接在小腿胫骨件上部和连接件之间，该连接件将小腿胫骨件下端连接至足龙骨件，并且，“J”形的第二弹簧位于S形弹簧和小腿胫骨件上部之间。

图50是另一实施例的侧视图，其中，后部小腿装置具有“J”形弹簧，该弹簧连接在小腿胫骨件上部和连接件的近边缘之间，该连接件将该小腿胫骨件连接至假肢的足龙骨件。

图51是本发明假肢系统的又一实施例的侧视图，其中，后部小腿装置包括多个片簧。

图52是本发明假肢的另一实施例的侧视图，其中，除了后部小腿装置是由多个后部片簧构成之外，还提供了前部片簧。

实施本发明的最佳方式

下面来看附图，从图3到5中的示例性实施例中可以看到，假足1包括纵向延伸的足龙骨件2，该足龙骨件2具有位于一端的前足部分3、位于另一端的后足部分4、以及在前足部分和后足部分之间延伸的向上拱起的中足部分5。在该示例性实施例中，中足部分5在前足部分和后足部分之间在其整个纵向范围上向上凸出式弯曲。

足1的直立小腿胫骨件6通过可松开的紧固件8和连接件11而在其向下凸出的弯曲下端7的一部分处连接到龙骨件中足部分5的近端后表面上。在该示例性实施例中，紧固件8是带有螺母和垫圈的单个螺栓，然而它也可以是可松开的夹具或其它紧固件，用来在拧紧紧固件时将该小腿胫骨件可靠地定位和保持在足龙骨件上。

参见图8，在龙骨件中足部分5的近端后表面中形成有纵向延伸的开口9。在小腿胫骨件6的弯曲下端7内也形成有例如图15所示的纵向延伸的开口10。可松开的紧固件8延伸穿过开口9和10，这样，在将紧固件8松开或释放时，便可在图5中A-A所示的纵向方向上调整小腿胫骨件和足龙骨件相互之间的定位，从而根据特定的任务来调节假足的性能。这样，紧固件8、连接件11以及纵向延伸的开口9和10构成了用于将小腿胫骨件连接到足龙骨件上的可调紧固装置，以形成假足的踝关节区域。

从图1和图2中可以看到调整小腿胫骨件6和足龙骨件2的定位的效果，其中两个相互紧邻的半径范围R₁和R₂代表足龙骨件中间部分5和小腿胫骨件6的相邻且相互面对的拱形或凸出的曲面。当把这样两个半径范围看作相互紧邻时，在与画在两个半径范围之间的切线(图1中为A，图2中为A₁)相垂直的方向上存在运动能力。这两个半径范围之间的相互关系决定了运动输出的方向。因此，足1的动态响应力的施加取决于这种关系。凹面的半径越大，动态响应能力就越强。然而，半径越小，响应就越快。

在本发明的假足中，小腿胫骨件和足龙骨件的这种定位能力允许这些半径范围发生移动，从而影响体育运动中该假足的水平或竖直线速度。例如，为了增强假足1的水平线速度能力，可改变定位以影响小腿胫骨件半径范围和足龙骨件半径范围的关系。换句话说，为了增强水平线速度特性，如将图2与图1对比所显示的那样，底部的足龙骨件半径范围R₂比其起始位置更远。这就将足1的动态响应特性和运动输出改变成更靠近水平方向，从而可通过相同的作用力来获得更大的水平线速度。

当截肢者的需求涉及到水平和竖直的线速度时，他/她可通过实践来找到能满足其需求的用于各种运动的设置。例如，跳高运动员和篮球运动员比短跑运动员需要更多的竖直升程。连接件11是夹在相连的足龙骨件2和小腿胫骨件6之间的塑料或金属合金的定位连接件(参见图3、4和23)。可松开的紧固件8延伸穿过该连接件中的孔12。该连接件沿小腿胫骨件和龙骨件中足部分5的近端后表面的相连部分而延伸。

小腿胫骨件6的弯曲下端7为抛物线形，该抛物线的最小曲率半径位于下端，并且以抛物线形先向前再向上延伸。如图3所示，小腿胫骨件的曲率形成了朝后的凹度。抛物线形状是有利的，因为它在两方面增强了动态响应特性，一方面提高了与其相对更大半径的近端相关联的水平线速度，另一方面在其下端具有更小的曲率半径，以实现更快的响应特性。抛物线形状的上端处的更大曲率半径使得切线A(参见图1和2)能通过定位变化而保持为更加水平的定向，这可以产生提高的水平线速度。

抛物线形的小腿胫骨件通过其自身的压缩或卷曲而在人的步态中对初始触地力作出响应。这就使抛物线的半径变小，因而降低了对压缩的阻力。相反，由于抛物线形小腿胫骨件通过伸展而在人的步态中对脚跟离地的地面反作用力(GRF)作出响应，这就使抛物线的半径变大，因此阻力比前述压缩阻力更大。这些阻力与在人步态中人的小腿前、后部小腿肌肉的功能相关。在人的步态中脚掌初始接触时，较小的小腿前部肌肉群通过偏心收缩来对GRF作出响应，从而将足放到地面上，并且产生了背屈力矩。在从脚掌到脚趾离地时，较大的小腿后部肌肉群同样通过偏心收缩来对GRF作出响应，并产生了更大的足底屈曲力矩。这种力矩的大小与小腿前部和后部肌肉群的大小差异有关。因此，可以模仿假肢小腿胫骨件对人步态中的背屈力矩和足底屈曲力矩的阻力，并可实现正常的步态。抛物线形式的可变阻力性能可以模仿人步态以及跑步和跳跃活动中的人体小腿肌肉组织功能，结果就可实现假肢的功效。

通过前述的压缩和伸展工作模式来影响该抛物线形小腿胫骨件的角速度。当该抛物线形小腿胫骨件伸展至站立中后期作用力时，构成该胫骨件轮廓的半径变得更大。半径的增大对于角速度的增加具有直接的关系。该假肢对于踝关节矢状面动力学功率KP的数学公式为：KP＝力矩X角速度。因此，该机械结构的角速度的任何增加都会增大该动力学功率。例如，在图19-22中的每个小腿胫骨件中，在其向前凸出弯曲的下部之上都有一部分反向弯曲，即，向后凸出弯曲。如果这些胫骨件的机械结构是由相同宽度和厚度的相同材料制成，那么在该胫骨件的下部进行伸展的时候，该反向弯曲的上部将会进行压缩，从而抵消了角速度增长的可能性，结果是消极地影响了该角速度，这又消极地影响了在步态中所产生的踝关节矢状面动力学功率的大小。

人体利用该能量守恒系统来在地面上进行移动。在步态的站立中期产生势能(位置的能量)。在步态的单脚支撑站立中期，身体的质心升高到其最高竖直行程。质心从该高点向前且向下移动；势能因此转化成动能。该动能向各机械结构(即人体软组织以及弹性假肢部分)加载弹性能。需要这些机械结构来有效利用所储存的能量，从而产生动力学功率来进行地面移动。

在平地行走时，人的用软组织支撑的足、踝和胫骨是一种具有两种主要生物力学功能的机构。一种是将竖向地面反作用力转变成向前的动量，第二种是让人体质心升高并限制人体质心的下降。假的足、踝和胫骨以及假小腿装置也被称为本发明的人造肌肉装置，其必须也具有这两种生物力学功能。图25中的盘簧小腿胫骨件55、图28-30中的盘簧小腿胫骨件72、图32-34中的盘簧小腿胫骨件106、图35-53中的盘簧小腿胫骨件122具有比图3-5的小腿胫骨件6更强的弹性能储存能力。该胫骨件122的盘簧下端更精确地代表了功能性踝关节。在本发明假肢上的弹性后部小腿装置也为了假肢系统增强了弹性能储存能力。弹性能储存能力的增强将步态中所产生的动力学功率大小提升到了非常接近于正常值(人足值)。将要讨论图30的标号74所表示的假肢踝关节以及图32-52的实施例中的带有盘簧下部的假肢踝关节的生物力学功能性操作。如上所述，由人体的足、踝和胫骨组成的该“机构”的第一生物力学功能是要将竖向的地面反作用力转变成向前的动量。这在踝关节处是由脚跟摇动作用来实现的。为了在步态的初始触地期和站立中期之间形成最大的向前动量，必须产生踝力矩。对于在Phillips的美国专利No.6071313中所述的利用了踝实心缓冲垫的脚跟和/或向后凸出弯曲设计的现有假足(Phillips设计)，其所具有的踝关节不能产生该力矩。因此，它们具有竖向的初始加载的地面反作用力。由于动量要遵守矢量规则，因此相比于大的竖直位移，仅能出现小的水平位移。相反，利用本发明，图28-30、32-34和35-52的小腿胫骨件各自的盘簧踝例如能产生45°的初始加载位移角度，这可以产生相等的竖向和水平位移。这种45°的位移角度保持向前的动量和惯性，并且提高了该假足、踝和胫骨件机构的效率。在步态的初始加载期，人体的质心处于其最低点，因此，对该降低的人体质心的任何提高都会降低整个机构的效率。

现在考虑人的和假的足、踝和胫骨的站立中期到脚跟离地的生物力学功能和工作。前述机构在步态的这个阶段有两种主要的生物力学功能。一种是产生踝关节矢状面动力学功率，以向前推进该进行牵引以及马上就要摆动的腿，以便进行下一次迈步；第二种是减少人体质心的下降。利用了刚性假腿胫骨的现有假足不能储存足够的弹性能来产生任何相当大的动力学功率。该科学文献建议，虽然这些足具有各种各样的机械设计，但是它们的功能几乎相同，都是产生仅仅25％的正常人体踝关节矢状面动力学功率。该Phillips设计的假肢以及其它许多现有的足、踝和胫骨代用件将该踝关节矢状面动力学功率提高到了正常值的35％～40％。这代表在动力学功率功能方面有70％的增长；但是，这是相当不够的。相反，本发明具有小腿胫骨件55(图25-27)的假肢例如已经表明在步态中产生86％的正常人体踝关节矢状面动力学功率。这表明，对于动力学功率，比使用了刚性假腿胫骨的现有假足有244％的增长，比Phillips型假肢有143％的增长。本发明对现有技术的改进还在于不允许人体质心过度下降以及其对向前动量的贡献。显著地，对于Phillips设计的假肢，在开放的动力学链移动模型中，在步态周期中脚跟离地力加载期间，脚趾区域竖直向上且向后移动；但是，在步态周期中出现的封闭动力学链移动模型中，这些现有假肢的胫骨的近端向前且向下移动。这种向下的移动降低了人体质心，从而形成了低效率的步态模型。另一方面，在开放动力学链移动模型中，在相同的脚跟升高力加载期间，本发明假肢系统的脚趾区域竖直向上且向前移动。因此，在封闭动力学链移动模型中，本发明假肢系统的胫骨上端向后且向上移动，这提高了其有效长度，以减少人体质心的下降。这形成了更有效率的步态模型。

人大约每小时行走3英里。可4分钟跑一英里的赛跑运动员每小时可跑12英里，可10秒钟跑100米的短跑运动员每小时可跑21英里。这是一个1∶4∶7的比例。随着运动速度的提高，每项任务的水平分量变得更大。因此，可以预先确定假肢小腿胫骨件的半径的大小。行走者需要比一英里赛跑运动员和短跑运动员更小半径的抛物线形小腿胫骨件。短跑运动员需要有七倍大的抛物线形小腿胫骨件。这种关系显示了对于行走者、跑步者和短跑运动员来说如何确定抛物线的半径。这是很重要的，因为短跑运动员具有增大的运动范围要求，并且他们的小腿胫骨件必须更强壮，以接受与此活动有关的增大负载。更宽或更大的抛物线形小腿胫骨件将会带有相对更平的曲线，其相当于具有增大运动范围的更大的结构强度。

弹性胫骨件的近端长度应该制成为尽可能的长。长度的任何增长都将提高弹性能储存量并且产生更大的动力学功率。该小腿胫骨件的近端可连接至膝下截肢者所穿着的假肢关节槽的胫骨结节的高度。它还能连接至假膝外壳的近端前侧。

在小腿胫骨件6的上端通过紧固件14连接了假腿转接器13。该转接器13又通过紧固件16紧固到假腿15的下端上。假腿15通过连接到腿残端上的支承结构(未示出)紧固到截肢者的下肢上。

在该示例性实施例中，足龙骨件2的前足、中足和后足部分由单片弹性材料形成。例如，可以采用本身具有弹性的实心材料片，其具有在被地面反作用力偏转时保持形状的特性。更具体地说，足龙骨件以及小腿胫骨件可由金属合金或层压复合材料来形成，该层压复合材料具有由聚合母体材料层压而成的强化纤维。尤其是，可采用与热固性环氧树脂、或商品名称为Delran的挤压塑料、或脱气的聚氨酯共聚物层压在一起的高强度石墨、Kevlar或玻璃纤维来形成足龙骨件以及小腿胫骨件。与这些材料相关的功能性质提供了具有较低重量和最小蠕变的高强度。利用假肢工业标准在真空下层压热固性环氧树脂。可将聚氨酯共聚物浇注到阴模中，并且可对挤压塑料进行机械加工。每种材料的使用都具有其优点和缺点。已经发现，用于足龙骨件和小腿胫骨件的层压复合材料还可优选为由强化纤维和热塑性聚合母体材料按照工业标准制成的热成型(预浸渍)层压复合材料，以实现优良的机械伸展性质。合适的可买到的这种复合材料为由美国马里兰州Havrede Grace的Cytec Fiberite公司制造的CYCLON。

弹性材料的物理性质如涉及硬度、挠度和强度全部由材料的厚度决定。较薄材料比同样密度的较厚材料更容易偏转。所采用的材料及物理性质与假足龙骨件和小腿胫骨件的硬度和挠度特性相关。在图3到5所示的示例性实施例中，足龙骨件和小腿胫骨件的厚度是均匀的或对称的，但是，厚度可在这些部件的长度上以下面将讨论的方式那样变化，例如可使后足和前足区域更薄一些，并且可使得对中足区域的偏转更敏感。在这里所公开的本发明这几个实施例中的每个实施例中，该足龙骨件和胫骨件在矢状面中的惯性力矩比在额状面中的惯性力矩相对较小。这是由这些部件的机械形状所导致的，它们在额状面的宽度大于在矢状面中的厚度。

为了帮助向假足1提供高、低动态响应能力，将中足部分5形成为纵向的拱形，使得该纵向拱形的内侧比纵向拱形的外侧具有相对更高的动态响应能力。为此，在该示例性实施例中，纵向拱形的凹面的内侧在半径上比其外侧更大。

中足部分5的纵向拱形凹面的内侧与外侧半径大小之间的相互关系可进一步限定为足龙骨件2的前后足底面的承重表面区域。在图8中中，中足部分5的前部上的线T₁-T₂代表前足底面承重区。线P₁-P₂代表中足部分5的后足底面承重区。T₁-P₁之间的距离代表足外侧上的足底承重表面。P₂-T₂之间的距离代表足2内侧上的足底承重表面。T₁-P₁和P₂-T₂所代表的距离决定了半径大小，结果，可通过使这两条线T₁-T₂和P₁-P₂会聚或发散来确定并影响高、低动态响应的相互关系。结果，可在结构设计中确定高、低动态响应。

后足部分4的后端17成形为向上弯曲的拱形，可在脚跟着地期间通过压缩减震来对地面反作用力作出反应。后足部分4所形成的脚跟形成有后外角部18，该角部18比内侧角部19更靠后侧和更靠外侧，以促进后足在步态的初始触地期间进行外翻。前足部分3的前端20成形为向上弯曲的拱形，以模拟在步态的站立后期中脚跟抬起脚趾离地位置中处于背屈状态下的人脚趾。在前足和后足的下部设有作为缓冲垫的橡胶或泡沫衬垫53和54。

在前足部分3的背面和足底面之间延伸穿过前足部分3的内侧伸展关节孔21和外侧伸展关节孔22产生了假足的增强的双平面运动能力。伸展关节23和24从各自的孔向前延伸到前足部分的前边沿，以形成内侧、中部和外侧的伸展支撑25、26和27，其形成了足龙骨件的前足部分的增强的双平面运动能力。伸展关节孔21和22沿图5中的线B-B设置在相对于足龙骨件纵向轴线A-A成35°的α角延伸的横向平面内，其中内侧伸展关节孔21比外侧伸展关节孔22更靠前。

在图5中，线B-B相对纵向轴线A-A的角α可小至15°，并仍然可得到高、低动态响应。随着该角α的变化，图8中的线T₁-T₂的角Z也会改变。投射在矢状面上的伸展关节孔21和22相对于该横向平面倾斜成45°角，其中孔的背面比足底面更靠前。采用这种设置，从可松开的紧固件8到外侧伸展关节孔22的距离比从可松开的紧固件到内侧伸展关节孔21的距离更短，使得假足1的外侧部分比内侧具有更短的脚趾杠杆(toe lever)，以实现中足的高和低的动态响应。此外，线T₁所代表的从可松开的紧固件8到外侧足底承重表面的距离比线T₂所代表的从可松开的紧固件到内侧足底承重表面的距离更短，使得假足1的外侧部分具有比内侧更短的脚趾杠杆，以实现中足的高、低动态响应。

足龙骨件2的后足部分4的前部还包括在后足部分4的背面和足底面之间延伸穿过后足部分4的伸展关节孔28。伸展关节29从孔28向后延伸到后足部分的后边沿，以形成伸展支撑30和31。这样就为假足的后足部分带来了增强的双平面运动能力。

如图3所示，足龙骨件2的中足部分5和前足部分3的背面形成了朝上的凹面32，使得它能够在功能上模仿人足的第五跖列(fifth ray)的运动轴线。也就是说，凹面32的纵向轴线C-C定位成相对于足龙骨件纵向轴线A-A成15°到35°的角β，其中，内侧比外侧更靠前，以便促进步态的第五跖列运动，如同在人足中的第二到第五跖骨的倾斜的低速档旋转轴线中一样。

当截肢者在不平的地势上行走或运动员在足上向内或向外急转时，便可理解到双平面运动能力的重要性。地面作用力矢量的方向从矢状定位改变到具有额状面分量。地面将在与足向外作用相反的方向上向内作用。结果，小腿胫骨件向内侧倾斜，并且重量施加到足龙骨件的内侧结构上。响应于这些压力，足龙骨件2的内侧伸展关节支撑25和31背屈(向上偏转)并内翻，而外侧伸展关节支撑27和30足底屈曲(向下偏转)并外翻。这一运动用来将脚掌的足底面放在地面上(足底触地)。

参见图6和7，在本发明的假足中可以使用本发明的另一足龙骨件33，其尤其适用于短跑。在短跑中，身体的重心变成基本上仅沿矢状面定位。假足不需要具有低动态响应特性。结果，不需要像在足龙骨件2中那样使前足、中足凹面的纵向轴线定位在15°到35°的外部旋转方位上。相反，如在图6和7中所示，凹面的纵向轴线D-D的方位应当变成与额状面平行。这就使得短跑足仅在矢状方向作出反应。另外，前足和中足部分中的伸展关节孔34和35的方位沿着线E-E平行于额状面，即外侧孔35向前移动到与内侧孔34成一直线，并平行于额状面。足龙骨件33的前末端36也制成为与额状面平行。足龙骨件的后末端脚跟区域37也平行于额状面。这些修改会对假足的多用途性能带来不利影响。然而，它的性能特征是针对特定任务的。短跑足龙骨件33的另一个变型在该假足的前足部分的脚趾跖列区域中，其中将足龙骨件2中的15°背屈增大为足龙骨件33中的25-40°背屈。该实施例以及其它实施例中的足龙骨件也可制成为没有这里所介绍的伸展关节、伸展关节孔和伸展关节支撑。这将降低足龙骨件在不平表面上的地面适应性。然而，在该情况下，地面适应性可以通过在假肢中提供距下关节来实现，这在共同拥有的美国专利申请No.10/473465和相关国际申请(国际公开号No.WO 02/078567 A2)中公开了。

图9和10显示了本发明的另一足龙骨件38，它可用在尤其适用于做过Symes截足术的截肢者进行短跑的假足中。为此，足龙骨件38的中足部分包括靠后的向上凹面39，其中可通过可松开的紧固件来将小腿胫骨件的弯曲下端连接到足龙骨件上。所有的下肢截肢者都可采用这种足龙骨件。足龙骨件38可适用于与Symes级截肢者相关的较长余肢。它在动态响应性能方面的性能特征要快得多。它的应用并不专门用于这种程度的截肢。可将其应用在所有穿过胫骨和穿过股骨的截肢状况中。在图11和12的示例性实施例中，足龙骨件40还具有用于Symes截肢者的凹面41，该足龙骨件向假足提供了与图3-5和8所示示例性实施例中的相似的高、低动态响应特性以及双平面运动性能。

用于假足1的几个足龙骨件的功能特征与形状和设计特征相关，它们涉及凹面、凸面、半径大小、伸展、压缩以及材料的物理性质，所有这些性质涉及到对行走、跑步和跳跃活动中的地面作用力作出反应。

图13中的足龙骨件42与图3-5和8所示示例性实施例中的相类似，不同之处在于，足龙骨件的厚度从中足部分朝向后足的后部渐缩。图14中的足龙骨件43的厚度在其前端和后端处逐渐降低或渐缩。图15中的小腿胫骨件44和图16中的小腿胫骨件45显示了厚度上的类似变化，它们都可以用在假足1中。足龙骨件和小腿胫骨件的每一项设计都会产生不同的功能输出，这些功能输出涉及到水平和竖直的线速度，而这些速度在不同的运动任务中对于提高性能来说是特定的。多种小腿胫骨件结构的能力以及足龙骨件和小腿胫骨件之间的设置调整产生了假足小腿胫骨件的关系，该关系使得截肢者和/或修复学家具备在各种各样的体育和休闲活动中的一种选出活动中将假足调节到最高性能的能力。

在图17-22中显示了用于假足1的其它小腿胫骨件，包括C形小腿胫骨件46和47、S形小腿胫骨件48和49、以及改型的J形小腿胫骨件50和51。小腿胫骨件的上端还可具有笔直的竖直端，该竖直端带有连接到该近端上的锥体安装板。一公锥体穿过该小腿胫骨件的竖直端并用螺栓固定至该竖直端上。还可在小腿胫骨件的近端和远端处的长型开口内设置塑料或铝填充物，用以接收近端的公锥体和远端的足龙骨件。本发明的假足优选是由标准化的单元或尺寸构造成的模块化系统，以便满足使用中的灵活性和多样性。

所有与轨道相关的赛跑运动都是以逆时针方向进行的。本发明的另一可选特征考虑到了沿着这种弯曲路径前进时作用在足上的力。当物体沿弯曲路径运动时，向心加速度朝向旋转中心起作用。牛顿第三定律适合于能量作用。存在有相等且相反的反作用力。因此，对每一“向心”力来说，都存在有一个“离心”力。向心力朝向旋转中心作用，而离心力即反作用力远离旋转中心作用。当运动员围绕跑道上的曲线跑步时，向心力会朝着曲线的中心的拉动跑步者，而离心力会朝着远离曲线中心的方向拉动跑步者。为了抵消试图让跑步者向外倾斜的离心力，跑步者要向内倾斜。如果跑步者在跑道上的旋转方向一直是逆时针的，则左侧是跑道的内侧。结果，根据本发明的特征，可将左、右假足小腿胫骨件的左侧制成为比右侧更薄，以增强截肢跑步者的曲线性能。

在若干实施例中，足龙骨件2，33，38，42和43均是29厘米长，其与鞋子1的长度成一定比例，并且在图3、4和5以及不同小腿胫骨件和足龙骨件的若干视图中按比例示出。然而，本领域的普通技术人员容易理解，假足的具体尺寸可根据要配备此足的截肢者的大小、重量和其它特征的情况而变。

下面来看假足1在行走和跑步站立期的步态周期内的工作情况。牛顿的涉及到惯性、加速度以及作用力与反作用力的运动三定律是足2的运动动力学基础。从牛顿第三定律即作用力与反作用力定律中已知，地面对足的作用力与足对地面的作用力大小相等且方向相反。它们称为地面反作用力。关于人的步态、跑步以及跳跃活动已经进行了许多科学研究。测力板的研究表明，在步态中遵循牛顿第三定律。从这些研究中可以知道地面对足的作用力的方向。

可将行走/跑步活动的站立阶段进一步分解成减速和加速阶段。当假足接触地面时，足向前作用于地面，地面以相等且方向相反的方向进行反作用，也就是说，地面对假足向后施加作用。这一作用力使假足运动。行走和跑步活动的站立阶段分析从图5和8中的后外角部18成为接触点开始，其比足的内侧更向后和向外偏移。这种在初始接触时的偏移导致足向外翻，而小腿胫骨件的踝区域向足底屈曲。小腿胫骨件总是在寻找可通过其胫骨来传递体重的位置，例如，其倾向于将其较长的竖直件置于可抵抗地面作用力的位置。这就是为何它使向后的足底屈曲移动到可抵抗向后作用在足上的地面反作用力。

地面作用力导致小腿胫骨件44，45，46，47，50和51压缩，并且其近端向后移动。对于小腿胫骨件48和49而言，小腿胫骨件的1/2远端可根据远端凹面的方位而压缩。如果远端凹面响应于GRF而压缩，则近端凹面会伸展，且整个小腿胫骨件单元将向后移动。地面作用力导致小腿胫骨件压缩，并且其近端向后移动。小腿胫骨件下端的较小半径压缩，以模拟人的踝关节足底屈曲，并且通过压缩来将前足放在地面上。同时，龙骨件的后侧17即后足4通过压缩而向上压。这两种压缩作用力起作吸震的作用。一旦小腿胫骨件停止运动到足底屈曲中并且地面对足向后施加作用，那么后外侧脚跟18的偏移可进一步增强这种吸震作用，该偏移会导致足外翻，也起到吸震的作用。

然后，足龙骨件和小腿胫骨件的已压缩部件开始卸载，即它们设法回到其初始形状并释放掉所储存的能量，这导致小腿胫骨件的近端以加速的方式向前移动。当小腿胫骨件接近其竖直初始位置时，地面作用力由对足向后作用改变为对足竖直向上作用。由于假足具有后侧和前侧足底面承重区域，并且这些区域是由非承重的长拱形中间部分相连，因此来自假肢的竖直方向的作用力促使该长拱形中间部分通过伸展来承受负荷。后侧和前侧承重表面变得分开。由于地面作用力在性质上从竖直方向转变成朝向前侧，因此这些竖直方向的作用力存储在该足的长拱形中间部分内。小腿胫骨件可伸展，以模拟踝的背屈。这会导致假足枢轴转动而离开前侧足底承重表面。当发生重量卸载时，中足部分5的长拱形从伸展态开始变化，试图回到初始形状，这样可产生模拟的足底屈肌肌肉群突然释放。这就将所储存的竖直压缩力的能量释放出来，以增强伸展能力。

长拱形的足龙骨件和小腿胫骨件可阻碍它们各自结构的伸展。结果，小腿胫骨件的向前运动被阻止，足就开始枢轴转动而离开前侧足底承重表面。在图3-5和8、图11和12、图13和图14的示例性实施例所示的足龙骨件中，足龙骨件的中足部分的伸展具有高、低响应能力。由于这些足龙骨件的中足与前足的过渡区域从足的纵向轴线向外偏离15°到35°，因此内侧长拱形部分比外侧长拱形部分更长。这是很重要的，因为在正常的足中，足的内侧在加速或减速期间要被用到。

假足的更长内侧拱形具有比外侧更大的动态响应特性。在慢速的行走或跑步中采用了外侧更短的脚趾杠杆。身体的重心以正弦曲线在空间中运动。它向内侧、外侧、近端和远端运动。在慢速地行走或跑步时，身体的重心比在快速行走或跑步时更向内侧和外侧运动。此外，动量和惯性更小，并且克服更高动态响应能力的能力更小。本发明的假足适合于适应这些应用力学中的原理。

此外，在人的步态周期内，在站立中期，身体的重心位于尽可能远的外侧。从站立中期到脚趾离地，身体的重心(BCG)从外侧移向内侧。结果，身体的重心运动越过足龙骨件2的外侧。首先(低速档)，当BCG向前运动时，其在足龙骨件2上向内侧移动(高速档)。因此，假足龙骨件2具有自动变速的作用。也就是说，截肢者所走的每一步均从低速档开始，并运动到高速档。

当地面作用力在假足上施加向前作用且假足向地面施加向后作用时，由于脚跟开始提升，因此中足部分的长拱形的前部的轮廓形成为可垂直于足底面来施加这些朝后的作用力。这是施加这些作用力的最有效和最有效率的方法。关于假足的后侧后足部分存在相同的情况。它还成形为使得在初始接触时朝后的这些地面作用力与垂直它们的施力方向的足龙骨件的足底面相反。

在脚跟提升、脚趾离地的行走和跑步活动的后期中，前足部分的跖列区域产生15°-35°的背屈。这种向上延伸的弓形允许朝前的地面作用力来压缩足的该区域。这种压缩比伸展受到更少的阻力，并且在假足的步态和跑步的摆动期中实现平稳的过渡。在步态站立期的后期中，伸展的小腿胫骨件和伸展的中足长拱形部分将它们所储存的能量释放出来，以推进截肢者的马上就要摆动的下肢。

在人步态中的一个主要推进机理称作主动推进阶段。当脚跟抬起时，身体重量处于支撑下肢之前，且重心下降。当身体重量落在图5中的线C-C处的前足摇轴时，存在有向下的加速度，这会导致身体受到最大的竖直作用力。在脚踝之前的腿的与脚跟提起相关的加速度会带来作用于地面上的向后剪力。当压力中心向前侧移动到跖骨头部的旋转轴线时，其结果会是产生还更大的背屈扭矩。这会产生完全向前下落的情况，该情况产生了在行走中所用的主要前进作用力。在主动推进期间，有效踝功能的标志是脚跟抬起、较小的关节运动，以及大致居中的踝位置。稳定的中足对于正常顺序的脚跟抬起是必需的。

在前面提到的几个实施例中，足龙骨件的后足和前足区域的后侧具有伸展关节孔和伸展关节支撑。伸展关节孔的方位起到斜接铰链的作用，增强了在不平坦的地势上行走时的双平面运动性能，以便改善足底面的整体接触特性。

图9-12中的Symes足龙骨件在动态响应性能方面是显著不同的，这是因为这些性能与行走、跑步和跳跃活动相关。这些足龙骨件在四个显著特征上不同。这些情况包括在中足部分的近端后部中存在有凹面，其可比平坦表面更好地适应Symes远端残肢形状。这种凹面还降低了足龙骨件的高度，其可适应与Symes级截肢者相关的更长残肢。该定位凹面要求拱形足龙骨件的中间部分的对应前侧和后侧半径具有更积极的反应，并且尺寸更小。因此，所有中足长拱形半径和后足半径都是更紧密且更小的。这会显著地影响动态响应特性。更小的半径导致更小的动态响应。然而，假足对所有上述行走、跑步和跳跃的地面作用力的响应更快。结果是更快的足具有更小的动态响应。

采用本发明的假足可通过定位变化来实现增强的任务特定型运动性能，这是因为这些定位变化会影响各任务的竖直和水平分量。人足是多功能的单元，其可行走、跑步和跳跃。另一方面，人的胫腓骨小腿胫骨结构不是多功能的单元。它是可在行走、跑步和跳跃活动中平行于其较长的近端-远端方位施加其作用力的简单杠杆。它是不可压缩的结构，并且不能存储能量。另一方面，本发明的假足具有动态响应能力，这些动态响应能力与运动员的行走、跑步和跳跃活动的水平和竖直线速度分量相关，并且优于人的胫骨和腓骨。结果就可以增强截肢者的运动性能。为此，根据本发明，将紧固件8松开并沿足龙骨件的纵向方向来调整小腿胫骨件和足龙骨件相互之间的定位。在图1和2中显示了这种变化。然后，在调整后的位置上用紧固件8将小腿胫骨件紧固到足龙骨件上。在调整期间，紧固件8的螺栓可相对于分别位于足龙骨件和小腿胫骨件内的相对且较长的纵向延伸开口9和10中的一个或两个滑动。

一种定位变化是增强了跑步者的性能特征，跑步者以脚掌来与地面进行初始接触(如同中足触地的跑步者一样)，在该定位变化中，足龙骨件相对于小腿胫骨件以及在小腿胫骨件上屈曲的足底向前滑动。这种新的关系提高了跑步的水平分量。换句话说，随着小腿胫骨件的底面向足屈曲，并且，与最初的脚跟接触相反，足以脚掌着地的位置与地面接触，地面会直接对足施加向后的作用，而足会对地面施加向前的作用。这会使得小腿胫骨件快速地向前(通过伸展)和向下运动。通过会阻止小腿胫骨件的初始运动方向的伸展而产生了动态响应力。结果，足就在跖骨足底面承重区域上枢轴转动。这会导致龙骨件的中足区域伸展，伸展比压缩受到的更大阻碍。小腿胫骨件的伸展和中足的伸展的总效应是小腿胫骨件的进一步向前运动受到阻碍，这便允许使用者体内的膝伸展结构和臀伸展结构以更有效的方式向前和朝向近端来移动身体的重心(即水平速度增加)。在这种情况下，与跟趾跑步者相比，重心更向前而非更向上，跟趾跑步者的小腿胫骨件的向前运动受到小腿胫骨件的更少阻碍，并且开始受到比脚掌着地跑步者更多的背屈(竖直的)。

为在功能上分析该短跑用足，对小腿胫骨件和足龙骨件进行了定位变化。可以利用所有凹面均具有平行于额状面的纵向轴线方位的足龙骨件的优点。小腿胫骨件是足底屈曲的，并可在足龙骨件上向后滑动。与带有类似于例如在图3-5和8中所示的多用途足龙骨件的平足跑步者相比，这使远端圆进一步减小。结果，实现了进一步增强的水平运动，并且动态响应融入到这种增强的水平能力中。

短跑运动员具有增加的运动、作用力和动量(惯性)的范围，其中动量是主导力。由于他们的站立期中的减速阶段短于其加速阶段，因此可实现增加的水平线速度。这意味着在初始接触中，当脚趾接触地面时，地面会对足施加向后作用，而足会对地面施加向前作用。与脚掌着地跑步者的初始接触相比，具有增加的作用力和动量的小腿胫骨件就被迫进入到还更大的屈曲和向下运动中。由于这些作用力，通过伸展来对足的长拱形凹面进行加载，并且通过伸展来对小腿胫骨件进行加载。这些伸展作用力比与跑步相关的所有其它上述作用力受到更大程度的阻碍。结果，足的动态响应能力与所施加的力成比例。人的胫腓骨小腿胫骨响应只与能量力势有关，它是笔直的结构且不能储存能量。在短跑中，本发明假足内的这些伸展力比所有其它与行走和跑步相关的上述力更大。结果，足的动态响应能力与所施加的力成比例，并且与人体功能相比，有可能实现增强的截肢者运动性能。

除了在小腿胫骨件和足龙骨件之间的可调紧固结构以及用于与假腿下端相连的小腿胫骨件上端结构之外，图25所示的假足53与在图3所示的类似。在该示例性实施例中，足龙骨件54通过塑料或金属合金的连接件56可调节地连接到小腿胫骨件55上。该连接件通过相应的可松开紧固件57和58连接到足龙骨件和小腿胫骨件上，这些紧固件57和58沿着足龙骨件纵向方向在该连接件中相互间隔开。将连接件连接到小腿胫骨件上的紧固件58比将足龙骨件和连接件相连的紧固件57更靠后。通过以这种方式提高小腿胫骨件的有效长度，可以增加小腿胫骨件本身的动态响应能力。与其它示例性实施例中的一样，可以与在小腿胫骨件和足龙骨件中的纵向延伸开口协同操作，以便进行定位变化。

小腿胫骨件55的上端形成了用于接纳假腿15的长型开口59。一旦将该假腿接纳到该开口中，就可将假腿可靠地夹紧到小腿胫骨件上，这可通过上紧螺栓60和61以沿着开口将小腿胫骨件的自由侧边62和63拉到一起来实现。通过松开螺栓、使假腿相对于小腿胫骨件滑入到所需位置，并通过上紧螺栓来将假腿重新夹紧到调整后的位置上，就可以容易地调整这种假腿的连接。

在图28-31B中显示了根据本发明的另一实施例的假足70。假足70包括足龙骨件71、小腿胫骨件72和连接件73。假足70与图25-27所示实施例中的假足53类似，不同之处在于，小腿胫骨件72形成有向下且向前凸出弯曲的下端74(其形式为螺旋形部75)。如图28所示，小腿胫骨件从该螺旋形部开始向前上方延伸到其直立上端。小腿胫骨件可优选由金属如钛形成，然而也可采用其它弹性材料来形成半刚性、弹性的小腿胫骨件。

当小腿胫骨件从其径向内端76向外螺旋延伸，以及当小腿胫骨件从其螺旋下端朝其弯曲或笔直的上端向上延伸时，小腿胫骨件下端处的螺旋形部的曲率半径逐渐增大。已经发现，这种结构可为假足提供整体式的踝和小腿胫骨件，并且具有类似于本发明抛物线形小腿胫骨件的可调半径的响应输出，同时可允许连接件73和小腿胫骨件72位于足龙骨件71上的更靠后侧。结果，参见图28，可将小腿胫骨件和连接件更居中地隐蔽在装饰罩77的踝和腿之中。

如图30所示，连接件73可由塑料或金属合金形成，并可通过螺纹紧固件78在其前端处可调节地紧固到足龙骨件71的后侧。足龙骨件在其向上拱起部分中具有纵向延伸的开口79，该开口79可容纳紧固件78，以允许调整小腿胫骨件和足龙骨件相互之间的定位，该调整是在纵向方向(如沿着图29中的线30-30)上通过在上述其它实施例中所述的方式来进行的。

连接件后端包括横向件80，其通过金属螺钉83和84在其各端处紧固在连接件的两个纵向延伸的板81和82之间。如图30所示，螺旋形部75的径向内端76通过螺纹紧固件85紧固到连接件的横向件80上。从与横向件的连接点开始，小腿胫骨件在足龙骨件的脚跟部分之上围绕该径向内端76螺旋式延伸，并从该螺旋形部开始穿过开口85向前上方延伸，该开口85穿过该连接件并且位于板81和82之间以及该横向件80之前。如图28和30所示，位于连接件73前端的横向件86通过位于各端处的紧固件87和88而紧固在板81和82之间。该紧固件78容纳在横向件86的螺孔内。

横向件86的后表面支撑了例如由塑料或橡胶形成的楔块89，其在标号90处粘合式连接到横向件上。楔块用作止动件，以便在步态中限制向上延伸的小腿胫骨件的背屈。楔块的大小可选择成图31A中的较宽楔块89′或图31B中的较窄楔块89″，以允许进行所需背屈量的调整。可一次使用多个楔块，它们一个位于另一个之上，且粘合式连接到连接件上，以便降低所允许的背屈。该连接件73也可形成为单片式。

如图28所示，可通过由紧固件93和94紧固到小腿胫骨件上端的转接器92来将安装截肢者的下肢残端上的假肢关节槽(未示出)连接到小腿胫骨件72的上端。该转接器具有倒锥体形的连接配件91，其与安装在转接器上表面上的连板相连。该锥体配件由位于下垂假肢关节槽上的互补形槽式配件来容纳，以便将假足和假肢关节槽相连。

图32-34的本发明实施例的假足100包括纵向延伸的足龙骨件101，该足龙骨件101带有处于一个端部的前足部分102、处于相反端部的后足部分103、以及在前足部分和后足部分之间延伸的中足部分104。直立小腿胫骨件105的下端部固定至该足龙骨件，以形成该假足的踝关节，并且，该直立小腿胫骨件105从该足龙骨件开始、经由该小腿胫骨件的朝前凸起弯曲部分106而向上延伸。该小腿胫骨件利用连接件107而固定至该足龙骨件，该连接件107与该足龙骨件的前足部分102一体成形。该连接件从该前足部分开始向后延伸成为在中部部分104和部分后足部分103之上延伸的悬臂。该足龙骨件的后足部分和中足部分一体成形，并通过紧固件108和109连接至一体成形的前足部分和连接件。

该小腿胫骨件105的下端部反向弯曲成螺旋形部110。该螺旋形部110的径向内端部通过连接器111紧固至该连接件，该连接器111为螺栓和螺母，其延伸穿过小腿胫骨件和连接件中的相面对的开口。该连接件的后部112反向弯曲以容纳该小腿胫骨件的螺旋形下端部，用连接器111将该螺旋形下端部支撑在该弯曲部112的上端部。

止动件113通过紧固件114和115连接至该足龙骨件的连接件，该止动件113限制该小腿胫骨件的背屈。小腿胫骨件前面的形状为人足和小腿的装饰罩可选地位于该足龙骨件101以及至少该小腿胫骨件105的下端之上，其中，该小腿胫骨件从该足龙骨件开始在该小腿罩之内向上延伸，其延伸方式的图示和描述可结合图28的实施例。

图32-34的实施例的假足100的足龙骨件具有增强的弹性效果。通过使用一体成形的前足部分和连接件，增长了从脚趾区域到与小腿胫骨件下端相连的连接部之间的弹性足龙骨件的长度，这导致相当大的弹性系数增益。当该足龙骨件的脚趾区域在步态的站立中后期中被加载时，该悬臂式连接件的朝下凹面进行伸展，并且，处于该连接件后端的反向弯曲且朝前的凹面被压缩，该足龙骨件的连接件的各种弹性屈曲均储存能量，以便随后在卸载过程中沿有助于在步态中向前推进下肢的方向上进行释放。由假肢中小腿胫骨件的下端所形成的脚踝复现了人的踝关节功能，该假肢有助于保持向前动量和惯性的守恒。该实施例中足龙骨件的构造不限于所示出的，而可以是之前所示出的任意足龙骨件构造，例如包括：具有高-低速档或仅有高速档、带有一个或多个伸展关节、或用多个纵向部分形成。类似地，该实施例的小腿胫骨件的上端部(例如位于脚踝以及从足龙骨件向上延伸的朝前凸出弯曲的部分之上)被另外构造成例如具有这里所公开的其它实施例的构造。该小腿胫骨件的上端部可利用转接器而连接至人体下肢上的关节槽以便进行使用，该转接器例如是图3、图27或图28的转接器或者其它已知转接器。

图32-34的假足还包括后部小腿装置114，以便利用小腿胫骨件的上端在步态中的向前运动而储存额外的能量。也就是说，该步态的主动推进期，对弹性假肢进行加载的力会使得该胫骨件105中由小腿胫骨件的朝前凸出弯曲部分106形成的矢状面凹面进行伸展，这使得该小腿胫骨件的上端相对于小腿胫骨件的下端和足龙骨件进行向前的移动。该装置114的柔性长型部件116(优选是带状)通过紧固件119连接至小腿胫骨件的上部，并且通过如前所述的连接器111连接至该假足的下部，即连接至连接件107和该胫骨件的下端110。该柔性带(可以是弹性的和/或非弹性的)的长度在步态中被张紧，并且能用位于该带的交叠长度之间的滑动调节装置117来进行调节。

弯曲弹簧118的基部可调节地支撑在小腿胫骨件的上端上，例如在小腿胫骨件和转接器(未示出)之间通过紧固件119固定在转接器上。该弹簧的自由下端定位成与该柔性带相互作用。当该带被张紧时，该弹簧改变了该带的纵向延伸方向。小腿胫骨件上端在步态中的向前移动张紧/进一步张紧(如果该带一开始就被预加载成张紧状态)了该带，并且加载/进一步加载该弹簧，以便在步态中在假足的力加载过程中储存能量。在假足的力卸载过程，由弹簧将所储存的能量返回，以便提高由假足在步态中所产生的用于推进力的动力学功率。

当为了在使用该假足之前初始就将该带预加载成张紧状态而用该滑动调节装置117将该带116缩短时，该带的张力用于帮助该弹性胫骨件的上端向后移动，并且控制小腿胫骨件在假肢的使用期间向前移动。对该向后移动进行帮助有利于在步态的站立初期在脚跟触地时获得假足的快速脚掌响应，这类似于在人足发生足底屈曲的脚跟触地时在步态中的人足和踝所发生的情况。

使用该后部小腿装置114在使用假肢期间对弹性小腿胫骨件的上端的向后移动进行帮助并对其向前的移动进行控制，上述帮助和控制都能通过影响矢状面屈曲特性的改变来有效地改变步态中假足的脚踝扭矩比，该矢状面屈曲特性是指在人使用假足期间小腿胫骨件的上端响应于力加载和力卸载而纵向移动的矢状面屈曲特性。在步态中人足的自然生理脚踝扭矩比定义为在步态站立末期中出现的最大背屈脚踝扭矩除以在步态的脚跟触地之后在初始脚掌加载响应中产生的足底屈曲脚踝扭矩所得的商，有报道该商为11.33～1。使用后部小腿装置114改变小腿胫骨件上端的纵向移动的矢状面屈曲特性的目的在于提高假肢的脚踝扭矩比，以模仿人足在步态中所出现的脚踝扭矩比。这对于用该假肢来实现适当的步态、对于具有一只自然足和一只假足的人、以及对于实现步态的对称来说都是重要的。优选地，通过使用后部小腿装置114来控制向前移动以及有可能对向后移动进行帮助，将该假肢的脚踝扭矩比提高成使得该假肢的最大背屈脚踝扭矩的数量级大于足底屈曲脚踝扭矩。更优选地，该脚踝扭矩比被提高到大约11～1，这就能比得上所报道的11.3～1的自然脚踝扭矩比。

该后部小腿装置的另一目的是提高该假足在步态中的效率，它是通过这样来实现，即在力加载过程中在该装置的弹簧118中储存额外的弹性能，并且在力卸载过程中返回所储存的弹性能，以便提高假足在步态中所产生的用于推进力的动力学功率。该装置114在假足中的作用可被认为是人的小腿肌肉组织在步态中在人的足、踝和小腿中的作用，即，利用在足的力加载过程中在人体中所形成的势能并在足的力卸载过程中将该势能转化成用于推进力的动能，从而在步态中有效地产生作用在人体上的推进力。例如对于恢复截肢者的“正常功能”来说，重要的是要让本发明带有后部小腿装置的假足的效率接近甚至超过人足的效率。通过后部小腿装置114来对小腿胫骨件105上端的向前移动进行控制可以有效地限制小腿胫骨件105的上端向前移动的范围。假足100中的足龙骨件通过伸展其在连接件107中的弹性纵向拱形并且压缩该连接件的反向弯曲部分112而有助于在步态中的力加载过程中储存能量，如上所述。该势能以动力学功率的方式返回，以便在步态的力卸载过程中产生推进力。

图35中的假肢120包括足龙骨件121、小腿胫骨件122和后部小腿装置123。通过适当的紧固件(未示出)将转接器124连接至小腿胫骨件的上端，以便将该假肢固定到人下肢上的关节槽中来使用。类似于图32-34的实施例，该假肢的连接件125是与足龙骨件的前足部分126一体成形的。足龙骨件的后足部分127利用紧固件装置128连接至该连接件的反向弯曲部的上端，这在图39中以分解图示出了在连接到连接件和小腿胫骨件之前的情况。该紧固件装置包括径向内侧部件129和径向外侧部件130，该径向内侧部件129抵靠着小腿紧固件下端的反向弯曲螺旋形部的径向内侧端部，该径向外侧部件130抵靠着该后足部分127的上端。诸如贯穿螺栓和螺母的机械紧固件(未示出)延伸穿过部件129和130中对准的开口，并且该后足部分、连接件和小腿紧固件下端各自的互补弯曲部分夹在该紧固件装置之间，且被该紧固件装置相互连接。

假足120上的后部小腿装置123包括盘簧131，该盘簧131的一端支撑在小腿胫骨件的上端处，以便随其一起移动。用金属夹133将柔性长型部件(带132)的一个端部固定在该盘簧的自由第二端部上。该夹的一端连接至该带的第一端部，其另一端钩在该盘簧的自由端部上并与其成夹紧接合，如图35所示。该柔性带132的中间部分向下延伸至足龙骨件和小腿胫骨件的下端，在此处，该柔性带绕着柱状销135形式的返回件134延伸，该柱状销安装在紧固件装置128的部件130上。为了减小该带在该销上的滑动阻力，该销134可以是可旋转地安装在部件130中。该带的第二端部夹紧保持在小腿胫骨件的上端部并处于该胫骨件的后表面和互补形状的弹性保持件135之间，该弹性保持件沿着该胫骨件的长度方向延伸过部分路径。该部件135的上端利用适当的紧固件(未示出)固定在盘簧上端部和胫骨件上端部之间。该柔性带(其为弹性的和/或非弹性的)的长度在步态中被张紧，并且能例如使用滑动调节装置(未示出)来进行调节，该滑动调节装置位于该带的交叠长度之间并邻近于与该金属夹133的连接部。

该胫骨件上端在步态中相对于足龙骨件和胫骨件下端的向前移动通过盘簧131的伸展以及保持件135下端的向后屈曲而被抵抗，以便在步态的中后期在假肢的力加载过程中储存能量，所储存的能量在力卸载过程中被释放，从而有助于在假肢中产生踝动力并提高效率。该实施例中，盘簧131由弹簧钢制成，但是也可使用其它金属合金或诸如塑料的非金属。该实施例中，该弹性部件135由封装在环氧树脂中的碳纤维形成，但是也可使用包括金属合金在内的其它材料。柔性带132类似于图32-34中的带116，其由编织的Kevlar(DuPont)材料制成，其宽度为5/8英寸，厚度为1/16英寸，但是对于本领域的技术人员很明显，也可使用其它材料和尺寸。该带132的第一端部延伸穿过位于金属夹133的端部内的开口，并且对折回到该带上，在该对折处，用滑动调节装置或其它紧固件来可调节地保持该带。该带也可是固定不可调节的长度。

在图36的实施例中，假肢140使用了用在图35的假肢120中的小腿胫骨件122和后部小腿装置123。该假足140的足龙骨件141包括反向弯曲的连接件142，该连接件利用紧固件装置128连接至小腿胫骨件的下端，以便容纳并支撑该小腿胫骨件的螺旋形下端。在本发明的这种形式中，该连接件与足龙骨件的前足部分143和后足部分144一起一体成形。

图37的实施例的假足150类似于图35和36中的假足，不同之处在于，该连接件151形成为独立部件，该独立部件的后端通过紧固件152固定在足龙骨件152上，该足龙骨件形成了足龙骨件的前足部分155、中足部分156和后足部分157。紧固件153处的连接部区域在小腿胫骨件和连接件的连接部之后，以便提高足龙骨件的有效长度，并提高在步态的站立中后期中的弹性系数。这种效果在图38的实施例中还更大，在图38中，假肢161的连接件160延伸至足龙骨件163的后端部，其在该后端部处利用紧固件164连接至该足龙骨件。该紧固件可以是诸如螺栓和螺母的机械紧固件或其它紧固件，包括：由被包裹的碳纤维和环氧树脂组成的组合件；或由被包裹的芬芳聚酰胺纤维(诸如DuPont的Kevlar)和环氧树脂组成的组合件。该连接件的下前端165延伸成可用作用于阻挡小腿胫骨件向前移动成背屈的止动件。或者也可选择提供一种独立的止动件，就像图32-34的实施例中的止动件113那样。也可使用图35和36的实施例中的任一种类型的止动件。

图40中的后部小腿装置169类似于图35-39，其具有盘簧170和柔性带171。该本发明的这种形式中，省去了图35中的弹性保持部件135，而盘簧170通过紧固件(未示出)直接固定于该胫骨件的上端并处于柔性带上端和胫骨件之间。柔性带的另一端连接至盘簧的自由端，并且该带经由返回件134而整体在盘簧的后面延伸。图41示出了图40的后部小腿装置的一种变化，其中，该盘簧180的连接至柔性带181的自由端沿径向向内卷曲。图42示出了本发明的另一种形式，其中，在后部小腿装置中使用了第一盘簧190和第二盘簧191。用连接带193将这些盘簧的自由端部连接起来，并且，盘簧190的自由端部连接至柔性带192的一端部，该柔性带192向下延伸到返回件134，并绕返回件134延伸，然后向上延伸到小腿胫骨件122的上端，该柔性带192在该小腿胫骨件122的上端处与盘簧190和191的上端一起连接至小腿胫骨件和转接器124。在图43和44中，弯曲弹簧200、201和210支撑在柔性带201和211和小腿胫骨件122的中间。弹簧的自由端部被在步态中张紧的柔性带弹性偏压，以储存能量。

图45-52示出了后部小腿胫骨件的其它实施例。在图45和46中，后部弹簧(310和320)为长型，并且伸入到该假足的小腿胫骨件区域的卷曲下端内。在图45中，弯曲弹簧310的远端在卷曲踝区域内自由悬空。在图46中，弯曲弹簧320的远端具有洞，因此，紧固件(未示出)可将该单元栓接在一起。弹簧320也可紧固在胫骨件的顶部(见图52)。图47中示出了另一个实施例的后部弹簧330。在该实施例中，该胫骨件和弹簧是一体成形的。后部弹簧310、320、330的近端可与胫骨件紧固在一起、和/或安装至被紧固在胫骨件上的枢轴部件(未示出)上。

图48、49、50和51示出了双弹簧构造。在图48中，弹簧410和411布置在柔性长型部件412之间，该柔性长型部件连接在小腿胫骨件122的上部和假肢的下部(例如如图35-44中的紧固件装置128的部件130)之间。在图49中，后部弹簧415为“S”形弯曲，其中，“J”形的第二弹簧416靠近设置。在初始触地力的脚跟加载过程中，该“S”形弹簧压缩；然而，在脚跟到脚趾加载过程中，该“S”形弹簧伸直并且与该“J”形弹簧接合，这提高了该假肢系统的刚度。因此，使用这两个弹簧415和416导致在脚跟到脚趾加载过程中渐增的弹性系数。也可使用其它形式的弹簧，诸如不对称弹簧装置和多片式弹簧装置，以便提供具有更高加载力的渐增弹性系数或弹性常数。图50示出了单个“J”形弹簧(360)，该弹簧360连接到胫骨件的近边缘和连接件的上边缘。该弹簧可用多个弹簧部件制成，诸如用多个不同长度的弯曲弹簧制成。

现在总结对示例性实施例的说明。尽管已经参照多个示例性实施例来对本发明进行了描述，但是应当理解，本技术领域的普通技术人员可以设计出许多落入本发明原理的精神和范围内的其它修改和实施例。例如，本发明假足中的小腿胫骨件的下端并不局限于抛物线形或螺旋形，而可以是双曲线形或其它向下凸出弯曲的构造，以便在连接到足龙骨件上以形成足的踝关节区域时能够产生出所需的足运动输出。不同实施例中的特征(包括结构的材料)可以互用。例如，图32-44的实施例的后部小腿装置可用在本发明的其它假肢上，包括用在图1-31的实施例所公开的假肢上。在所公开实施例中的足龙骨件和小腿胫骨件也可制成为多个矢状面朝向的支撑件。在这种构造中，需要用多个紧固件来向各个支撑件进行所述的连接。该构造将改善假肢的横平面和额平面的运动特性。该后部小腿装置的长型部件可以具有不同于带、S形弹簧或J形弹簧的形式。例如，盘簧可用作为在假肢上下部之间的弹性长型部件。而且，在不脱离本发明精神的前提下，在前述公开内容、附图和所附权利要求范围内，可以对所述组合装置的零件和/或布置进行合理的变型和修改。除了对零件和/或布置进行变型和修改之外，对于本技术领域的普通技术人员，替换性使用也是显而易见的。

Claims (42)

1.一种用于下端假肢的系统，包括：

足；

踝；

胫骨件；

在该假肢上的后部小腿装置，用于在假肢的力加载过程中储存能量并在力卸载过程将所储存的能量返回，以提高假肢在步态中产生的用于推进力的动力学功率；

其中，该踝和胫骨件由弹性部件形成，该弹性部件从足开始、经由该部件的朝前凸出弯曲部分而向上延伸，该部件的下端反向弯曲成螺旋形。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，该装置包括：至少一个长型部件，该长型部件在胫骨件的上部和假肢的下部之间延伸；和至少一个弹簧，该至少一个长型部件响应于该胫骨件上端的向前移动而将该至少一个弹簧弹性偏压，以储存能量。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，该至少一个弹簧包括盘簧，该盘簧的自由端连接至该长型部件，该盘簧响应于胫骨件上端的向前移动而弹性伸展。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，该盘簧被支撑在胫骨件的上部处。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，该长型部件是柔性部件，该柔性部件从该盘簧的自由端延伸至该假肢的下部，该柔性部件在该假肢的下部处绕一返回件通过，然后向上延伸至该胫骨件的上部。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，该装置包括多个盘簧，各盘簧的自由端连接至该长型部件，各盘簧响应于该胫骨件上端的向前移动而弹性伸展。

7.根据权利要求2所述的系统，其中，该长型部件在胫骨件上部和该弹性部件下端的螺旋形部的径向内端部之间延伸。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，该长型部件利用将该弹性部件连接至假肢的紧固件装置而保持在该螺旋形部的径向内端部处。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，该紧固件装置包括一返回件，该长型部件绕该返回件通过，然后向上延伸至该胫骨件的上部。

10.根据权利要求2所述的系统，其中，该装置包括多个弹簧，各弹簧响应于胫骨件上端的向前移动而被弹性偏压，以储存能量。

11.根据权利要求2所述的系统，其中，该长型部件是弯曲弹簧。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，该长型部件的远端连接至用于将该弹性部件连接至足的连接件。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括位于胫骨件前侧上的弹簧，用于在步态的脚跟离地的站立中后期中接合并加强该胫骨件。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，该装置包括在胫骨件上部和假肢下部之间延伸的弯曲弹簧。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，该弯曲弹簧的远端位于该弹性部件的反向弯曲下端内。

16.根据权利要求14所述的系统，其中，该弯曲弹簧的远端连接至该弹性部件的反向弯曲下端。

17.根据权利要求14所述的系统，其中，该装置的弯曲弹簧与该弹性部件一体成形。

18.根据权利要求14所述的系统，其中，该弯曲弹簧的远端与一连接件相接合，该连接件将该弹性部件与该足相连。

19.一种用于下端假肢的踝和胫骨件，包括：

长型弹性部件，其一个端部反向弯曲成螺旋形，该端部与纵向延伸的足相连，该弹性部件从足开始、经由该部件的朝前凸出弯曲部分而向上延伸，以形成踝和胫骨件，以便与人腿残端上的支承结构相连；

该弹性部件上的后部小腿装置，用于在假肢中该部件的力加载过程中储存能量并在力卸载过程将所储存的能量返回，以提高假肢在步态中产生的用于推进力的动力学功率。

20.根据权利要求19所述的踝和胫骨件，其中，该装置包括：至少一个长型部件，该长型部件在假肢中的弹性部件的上部和下部之间延伸；和至少一个弹簧，该至少一个弹簧连接至该长型部件，并且该假肢中的至少一个长型部件响应于步态中该弹性部件上端的向前移动而将该至少一个弹簧弹性偏压，以储存能量。

21.根据权利要求20所述的踝和胫骨件，其中，该至少一个弹簧包括盘簧，该盘簧的自由端连接至该长型部件，该盘簧响应于假肢中胫骨件上端的向前移动而弹性伸展。

22.根据权利要求21所述的踝和胫骨件，其中，该盘簧被支撑在该弹性部件的上部处。

23.根据权利要求22所述的踝和胫骨件，还包括紧固件装置，该紧固件装置用于将该弹性部件的一个端部与足相连以形成该假肢；其中，该长型部件从该盘簧的自由端延伸至假肢中的该紧固件装置，该长型部件在紧固件装置处绕一返回件通过，然后向上延伸至该弹性部件的上部。

24.根据权利要求21所述的踝和胫骨件，其中，该至少一个弹簧包括多个盘簧，各盘簧的自由端连接至该长型部件，各盘簧响应于假肢中胫骨件上端的向前移动而弹性伸展。

25.根据权利要求20所述的踝和胫骨件，其中，该长型部件在该弹性部件上部和该弹性部件的螺旋形下端的径向内端部之间延伸。

26.根据权利要求25所述的踝和胫骨件，还包括一紧固件装置，该紧固件装置位于该螺旋形部的径向内端部处，以便将该弹性部件连接至假肢中的足。

27.根据权利要求26所述的踝和胫骨件，其中，该紧固件装置包括一返回件，该长型部件绕该返回件通过，然后向上延伸至假肢中弹性部件的上部。

28.根据权利要求20所述的踝和胫骨件，其中，该装置包括多个弹簧，各弹簧响应于假肢中胫骨件上端的向前移动而被弹性偏压。

29.根据权利要求20所述的踝和胫骨件，其中，该长型部件是弯曲弹簧。

30.根据权利要求29所述的踝和胫骨件，其中，该长型部件的远端连接至一连接件，该连接件用于将该弹性部件连接至假肢的足。

31.根据权利要求19所述的踝和胫骨件，还包括位于弹性部件前侧上的至少一个弹簧，用于在步态的脚跟离地的站立中后期中接合并加强该胫骨件。

32.根据权利要求19所述的踝和胫骨件，其中，该装置包括在胫骨件上部和下部之间延伸的弯曲弹簧。

33.根据权利要求32所述的踝和胫骨件，其中，该弯曲弹簧的远端位于该弹性部件的反向弯曲下端内。

34.根据权利要求32所述的踝和胫骨件，其中，该弯曲弹簧的远端连接至该弹性部件的反向弯曲下端。

35.根据权利要求32所述的踝和胫骨件，其中，该装置的弯曲弹簧与该弹性部件一体成形。

36.根据权利要求32所述的踝和胫骨件，其中，该弯曲弹簧的远端与一连接件相接合，该连接件用于将该弹性部件与下端假肢的足相连。

37.一种用于下端假肢的系统，包括：

足；

踝；

胫骨件；

在该假肢上的后部小腿装置，用于在假肢的力加载过程中储存能量并在力卸载过程将所储存的能量返回，以提高假肢在步态中产生的用于推进力的动力学功率；

其中，该装置包括：至少一个长型部件，该长型部件在胫骨件的上部和假肢的下部之间延伸；和至少一个盘簧，该盘簧的自由端连接至该长型部件，该盘簧响应于胫骨件上端的向前移动而弹性伸展，以储存能量。

38.根据权利要求37所述的系统，其中，该盘簧被支撑在胫骨件的上部处。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，该长型部件是柔性部件，该柔性部件从该盘簧的自由端延伸至该假肢的下部，该柔性部件在该假肢的下部处绕一返回件通过，然后返回延伸至该胫骨件的上部。

40.根据权利要求37所述的系统，其中，该长型部件是柔性带，该柔性带在胫骨件的上部和该踝之间延伸。

41.根据权利要求37所述的系统，其中，该踝和胫骨件由弹性部件形成，该弹性部件从足开始、经由该部件的朝前凸出弯曲部分而向上延伸。

42.根据权利要求41所述的系统，还包括一紧固件装置，该紧固件装置将该弹性部件的下端连接至该足，其中，该长型部件从该胫骨件的上部延伸至该紧固件装置。

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