JP2019528802A - Passive ankle prosthesis with energy reduction - Google Patents
Passive ankle prosthesis with energy reduction Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019528802A JP2019528802A JP2018553479A JP2018553479A JP2019528802A JP 2019528802 A JP2019528802 A JP 2019528802A JP 2018553479 A JP2018553479 A JP 2018553479A JP 2018553479 A JP2018553479 A JP 2018553479A JP 2019528802 A JP2019528802 A JP 2019528802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ankle
- sprag
- coupling spring
- dorsiflexion
- prosthesis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 title claims abstract description 246
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 68
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 68
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 claims abstract description 29
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 10
- ZMNSRFNUONFLSP-UHFFFAOYSA-N mephenoxalone Chemical compound COC1=CC=CC=C1OCC1OC(=O)NC1 ZMNSRFNUONFLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229960001030 mephenoxalone Drugs 0.000 claims 1
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 208000018262 Peripheral vascular disease Diseases 0.000 description 4
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 206010067584 Type 1 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
- A61B17/320016—Endoscopic cutting instruments, e.g. arthroscopes, resectoscopes
- A61B17/32002—Endoscopic cutting instruments, e.g. arthroscopes, resectoscopes with continuously rotating, oscillating or reciprocating cutting instruments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00831—Material properties
- A61B2017/0084—Material properties low friction
- A61B2017/00845—Material properties low friction of moving parts with respect to each other
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00831—Material properties
- A61B2017/0088—Material properties ceramic
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
足首プロテーゼは、義足を含む。下足首部は、足首関節部において旋回できるように義足に固定されている。上足首部は、下足首部に対して上足首部の垂直運動を可能にするように下足首部に連結されている。結合バネは、伸された条件で付勢される。結合バネは、上足首部の第1端部で連結されている。結合バネの第2端部は、下足首部に係合している第1条件と、義足に係合している第2条件で可動である。結合バネが第1条件にあるとき、結合バネの圧縮でエネルギが蓄積され、結合バネが第2条件にあるとき、結合バネからエネルギが放出される。The ankle prosthesis includes a prosthetic leg. The lower ankle part is fixed to the artificial leg so that it can turn at the ankle joint part. The upper ankle is coupled to the lower ankle so as to allow vertical movement of the upper ankle relative to the lower ankle. The coupling spring is biased in the extended condition. The coupling spring is connected at the first end of the upper ankle. The second end of the coupling spring is movable under a first condition that engages with the lower ankle and a second condition that engages with the artificial leg. When the coupling spring is in the first condition, energy is accumulated by compression of the coupling spring, and when the coupling spring is in the second condition, energy is released from the coupling spring.
Description
[0001]本発明は、国立衛生研究所によって授与されたH133G120256-13の下で政府援助によって製作された。政府は、本発明について一定の権利を有する。 [0001] This invention was made with government support under H133G120256-13 awarded by the National Institutes of Health. The government has certain rights in this invention.
[0002]本願は、2016年4月14日に提出された米国仮特許出願第62/322,524号の優先権を主張し、その内容は、全体が参考のために本願に組み込まれる。 [0002] This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 62 / 322,524, filed April 14, 2016, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
[0003]本発明の分野は、足首、足、下脚プロテーゼ装置に関する。特に、本発明の分野は、受動型の足首、足、下脚プロテーゼ装置に関する。 [0003] The field of the invention relates to ankle, foot and lower leg prosthesis devices. In particular, the field of the invention relates to passive ankle, foot and lower leg prosthesis devices.
[0004]プロテーゼ足首、足装置が記載されてきた。(以下の米国特許第7,955,399; 7,862,622; 7,819,926; 7,648,533; 7,611,543; 7,578,852;7,101,403; 6,942,704; 6,929,665; 6,436,149; 6,280,479; 6,206,934; 6,071,313;5,913,901; 5,728,175; 5,593,455; 5,571,212; 5,509,936; 5,486,209; 5,425,781;5,425,780; 5,405,411; 5,181,932; 5,156,630; 5,066,305; 4,764,172; 4,645,509;4,605,417; 4,547,913; 4,442,554; 20110106274; 20090319055; 20090281638;20090265018; 20080281436; 20080262635; 20080228288; 20080188950; 20080033579;20070299544; 20070219643; 20070213841; 20070061016; 20060178754; 20060064176;20050267601; 20050203640; 20050049721; 20050038525; 20050033451; 20050033450;20040236435; 20040225375; 20040186590; 20030105531を参照、これらの内容は本願に全体が参考の為に組み込まれる)。 [0004] Prosthetic ankles, foot devices have been described. (U.S. Patent Nos. 7,955,399; 7,862,622; 7,819,926; 7,648,533; 7,611,543; 7,578,852; 7,101,403; 6,942,704; 6,929,665; 6,436,149; 6,280,479; 6,206,934; 6,071,313; 5,913,901; 5,728,175; 5,593; 5 5,181,932; 5,156,630; 5,066,305; 4,764,172; 4,645,509; 4,605,417; 4,547,913; 4,442,554; 20110106274; 20090319055; 20090281638; 20090265018; 20080281436; 20080262635; 20080228288; 20080188950; 20080033579; 20070299544; 20070219641 20050049721; 20050038525; 20050033451; 20050033450; 20040236435; 20040225375; 20040186590; 20030105531, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety).
[0005]米国には、推定で623,000人が、(爪先の切断より大きな下脚切断として定義される)重大下脚切断を伴って生きている。これらの切断の中で、78%は、末梢血管疾患(PVD)によるものであり、45%は、I型またはII型糖尿病を伴う個人のPVDによるものである。糖尿病とPVDの発生率が上昇しており、社会経済的状況が標準より低い人々は、II型糖尿病を受けやすくなり、手頃な価格で高品質の下肢プロテーゼの需要は、これまで高くなかった。市場で現在利用可能なプロテーゼは、受動型および能動型装置を含むが、いずれも、完全にユーザの要求を満足させていない。 [0005] An estimated 623,000 people live in the United States with severe lower leg amputations (defined as lower leg amputations larger than toe amputations). Of these amputations, 78% are due to peripheral vascular disease (PVD) and 45% are due to PVD in individuals with type I or type II diabetes. People with an increasing incidence of diabetes and PVD and lower socio-economic status are more susceptible to type II diabetes, and the demand for affordable, high-quality leg prostheses has not been high. Prostheses currently available on the market include passive and active devices, but none of them fully satisfy the user's requirements.
[0006]現在商業上利用可能な受動型プロテーゼ足首/脚部は、歩行中にエネルギを吸収および放出する板バネに基づく。これらのバネは、歩行中に生じる地面反力の衝撃を減少させ、吸収されたエネルギの一部を、体を前方に進める為に使用されるエネルギに変換する。しかしながら、蓄積されたエネルギは、損なわれていない歩行において押出し(pushoff)の間に体を前方に進めるために普通に必要なものより著しく小さい。これらの既存の受動型装置を使用する切断患者は、ゆっくりと歩く傾向にあり、正常な歩行者より多くのエネルギを消費する。所望の機械的特徴を得るため、足首関節部は、能動型プロテーゼを表示しなければならない。より多くのエネルギは、足首の撓みに与えられたものより、足首から引き出されなければならない。 [0006] Passive prosthesis ankles / legs currently commercially available are based on leaf springs that absorb and release energy during walking. These springs reduce the impact of ground reaction forces that occur during walking and convert some of the absorbed energy into energy that is used to advance the body forward. However, the stored energy is significantly less than that normally required to advance the body forward during pushoff in an intact walk. Cutting patients using these existing passive devices tend to walk slowly and consume more energy than normal pedestrians. In order to obtain the desired mechanical characteristics, the ankle joint must display an active prosthesis. More energy must be drawn from the ankle than that given to the ankle deflection.
[0007]受動型プロテーゼ足首は、より一般的に処方されるやり方であり、経済的に価格が付けられているが、アクチュエータが無いため、本来の足首で観察される原動力となるプッシュオフが欠けている。その結果、受動型プロテーゼは、(片側切断者の為の)非対称歩行、遅い自己選択歩行速度、移動距離当たりの高い代謝コスト、残存肢における痛みの増加を含む複数の生活の質の低下をエンドユーザに引き起こす。 [0007] Passive prosthetic ankles are a more commonly prescribed practice and are economically priced, but lacking actuators lacks the push-off that is the driving force observed in the original ankle. ing. As a result, passive prostheses end multiple quality of life declines, including asymmetric walking (for unilateral amputees), slow self-selective walking speed, high metabolic cost per distance traveled, and increased pain in the remaining limbs. Cause to user.
[0008]大学研究室で以前に開発された能動型足首は、現在、商業化されている。BionXによるBiOM(商標)、SpringActiveによるOdyssey(商標)および Jackspring(商標)は、現在、比較的初期の商業化段階にある。これらの以前の研究のプロテーゼ足首設計は、体を前方に進める為に、プッシュオフ中に必要な多くのエネルギに対処する。これらの能動的(生物工学的な)設計の限界は、足首のサイズ、重量、コストの増加である。サイズ、重量が増加する程度は、体を前方に進める為に、アクチュエータによって与えられる動力の量によって大雑把に決定される。増加したサイズおよび重量を最小限に抑えるため、良好なプロテーゼ設計は、大半の所望の挙動が受動的要素によって得られ、限定された寄与にモータを必要とする設計である。 [0008] Active ankles, previously developed in university laboratories, are now commercialized. BiOM (TM) by BionX, Odyssey (TM) and Jackspring (TM) by SpringActive are currently in a relatively early commercialization stage. These previous research prosthetic ankle designs address the much energy required during push-off to advance the body forward. The limitations of these active (biotechnological) designs are the increase in ankle size, weight and cost. The extent to which the size and weight increase is roughly determined by the amount of power provided by the actuator to advance the body forward. In order to minimize the increased size and weight, a good prosthesis design is one in which most desired behavior is obtained by passive elements and requires a motor for limited contribution.
[0009]異なる形式の足首プロテーゼの検討は、アメリカ義肢装具アカデミーの為のオンライン学習センターの為のウェブサイト、第3章:人間の足および足首とプロテーゼ足/足首機構機能、その内容は、本願に参考のため全体が組み込まれる。(米国公開出願第2007/0061016;“SPARKy 3: Design of an activerobotic ankle prosthesis with two actuated degrees of freedom usingregenerative kinetics”, Bellman, R.D., Holgate, M.A.,Sugar, T.G., Proceedings of the 2nd Biennial IEEE/RASEMBS InternationalConference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2008; and “Powered Ankle-Foot Prosthesis”, Au, S.K.,Herr, H.M., IEEE Robotics and Automation Magazine. Vol. 15(3) (pp 52-59), 2008;その内容は、本願に参考のため全体が組み込まれる。) [0009] A review of different types of ankle prostheses can be found in the website for the Online Learning Center for the American Prosthetics and Orthotics Academy, Chapter 3: Human Foot and Ankle and Prosthetic Foot / Ankle Mechanism Functions, including the contents of this application Are incorporated in full for reference. (US Published Application 2007/0061016; “SPARKy 3: Design of an activerobotic ankle prosthesis with two actuated degrees of freedom using regenerative kinetics”, Bellman, RD, Holgate, MA, Sugar, TG, Proceedings of the 2nd Biennial IEEE / RASEMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2008; and “Powered Ankle-Foot Prosthesis”, Au, SK, Herr, HM, IEEE Robotics and Automation Magazine. Vol. 15 (3) (pp 52-59), 2008; The entirety is incorporated into this application for reference.)
[0010]このように、受動型プロテーゼ足首/足の為の新しい設計、特に、歩行速度の増加に伴って増加するエネルギ還元を呈する新しい設計が望ましい。また、特に望ましいのは、受動型プロテーゼ足首/足の為の新しい設計であり、これらは、正常な歩行に伴う能動的挙動を達成するためにセンサ又はアクチュエータを必要としない。 [0010] Thus, a new design for a passive prosthesis ankle / foot, particularly a new design that exhibits increased energy reduction with increasing walking speed, is desirable. Also particularly desirable are new designs for passive prosthetic ankles / foot, which do not require sensors or actuators to achieve active behavior associated with normal walking.
[0011]開示されているのは、少なくとも2つの自由度機構を備える下肢プロテーゼ装置である。例示的装置は、従来のバネ及び弾性梁の正味仕事を含む。開示された装置において、一つの自由度に沿って蓄積されるエネルギ(例えば、切断者の重量によって発生されるエネルギ)は、異なる自由度に沿って放出され、本来の足首の機械的特徴に類似した機械的特徴を達成する。このように、足首は「能動的挙動」を示すことができ、この能動的挙動において、足首の撓みだけで蓄積されるエネルギより足首関節部において、より多くのエネルギが放出される。脚部の撓みで蓄積されるエネルギは、足首の撓みで蓄積されるエネルギに追加される。その後、この全エネルギが、プッシュオフ中に足首部で放出される。 [0011] Disclosed is a lower limb prosthesis device comprising at least two degrees of freedom mechanisms. Exemplary devices include conventional spring and elastic beam net work. In the disclosed device, energy stored along one degree of freedom (eg, energy generated by the weight of the amputee) is released along different degrees of freedom and resembles the original ankle mechanical features. Achieved mechanical characteristics. In this way, the ankle can exhibit an “active behavior”, in which more energy is released at the ankle joint than the energy that is stored solely by ankle deflection. The energy stored by the leg deflection is added to the energy stored by the ankle deflection. This total energy is then released at the ankle during push-off.
[0012]特許番号第8,721,737号に記載された関連装置の他、受動型構成要素だけを使用する能動的挙動は、以前にプロテーゼ足首設計において達成されていなかった。従来の受動型設計は、本来の足首機械的特徴に整合せず、従来の能動的設計は、同様の機械的特徴を達成するため、大きくて重いアクチュエータを必要とする。本書に開示された装置は、通常、正常歩行に関連付けられた能動的挙動を達成する為のセンサおよびアクチュエータを必要としない。 [0012] In addition to the related device described in Patent No. 8,721,737, active behavior using only passive components has not previously been achieved in prosthetic ankle designs. Traditional passive designs do not match the original ankle mechanical features, and traditional active designs require large and heavy actuators to achieve similar mechanical features. The devices disclosed herein typically do not require sensors and actuators to achieve active behavior associated with normal walking.
[0013]本書で開示された装置は、米国特許第8,721,737号に開示されたような発明者の初期動作を基にするが、これは、本書に参考のために全体が組み込まれ、脚部に沿った撓みにより蓄積されたエネルギが、足首におけるプッシュオフの為に、どのように使用可能であるかを記載する。 [0013] The device disclosed herein is based on the inventor's initial operation as disclosed in US Pat. No. 8,721,737, which is incorporated herein by reference in its entirety and into the leg. Describes how the energy stored by the deflection along can be used for push-off at the ankle.
[0014]ここに記載されたような装置は、脚部に沿った撓みとエネルギ蓄積が踵の衝突において(地面に足が当たるとき)起こることを可能にする。エネルギは、バネに蓄積され、その後、足首が適時のプッシュオフの為に最大背屈を達成した後に放出される。ここで開示された設計の実施形態において発見された追加の改善は、プッシュオフ中に与えられたエネルギ量が歩行者の速度に関連していることである。歩行速度および足首で発生されたエネルギとの関係は、最近、正常な健康歩行者の分析において書面化されている。ここで開示されたような実施形態は、本来の足首関節の幾つかの重要な態様(例示的に、非線形回転安定性と、歩行速度と共に増加する回転動作出力(例えば、原動力となるプッシュオフ))を模倣できる受動型足首装置を提供する。 [0014] Devices such as those described herein allow deflection and energy storage along the legs to occur in a heel strike (when a foot hits the ground). Energy is stored in the spring and then released after the ankle has achieved maximum dorsiflexion for timely push-off. An additional improvement discovered in the design embodiments disclosed herein is that the amount of energy applied during push-off is related to pedestrian speed. The relationship between walking speed and energy generated at the ankle has recently been documented in the analysis of normal healthy pedestrians. Embodiments such as those disclosed herein provide some important aspects of the original ankle joint (eg, non-linear rotational stability and rotational motion output that increases with walking speed (eg, push-off as a driving force)). ) To provide a passive ankle device.
[0015]足首プロテーゼの例示的実施形態は、義足を含む。下足首部は、足首関節部で旋回できるように義足に固定される。上足首部は、下足首部に連結され、上足首部が下足首部に対して垂直移動することを可能にする。結合バネは、伸びされた条件で付勢される。結合バネは、第1端部で上足首部に連結される。結合バネの第2端部は、下足首部に係合された第1条件と、義足に係合された第2条件との間で移動できる。エネルギは、第1条件に結合バネがあるとき、結合バネの圧縮で蓄積される。エネルギは、第2条件に結合バネがあるとき、結合バネから放出される。 [0015] An exemplary embodiment of an ankle prosthesis includes a prosthesis. The lower ankle is fixed to the prosthesis so that it can turn at the ankle joint. The upper ankle is connected to the lower ankle and allows the upper ankle to move vertically relative to the lower ankle. The coupling spring is biased in the extended condition. The coupling spring is connected to the upper ankle at the first end. The second end of the coupling spring is movable between a first condition engaged with the lower ankle and a second condition engaged with the artificial leg. Energy is stored by the compression of the coupling spring when the coupling spring is in the first condition. Energy is released from the coupling spring when the coupling spring is in the second condition.
[0016]更なる例示的な実施形態において、上足首部は、下足首部の内部で伸縮自在に移動できるボールスプラインを含む。足首プロテーゼは、例示的に、下足首部に移動できるように固定された少なくとも一つのスプラグも含む。少なくとも一つのスプラグは、ボールスプラインと係合可能である。少なくとも一つのスプラグの、ボールスプラインとの操作可能な係合は、下足首部に向かう上足首部の移動を許容する。少なくとも一つのスプラグの、ボールスプラインとの操作可能な係合は、下足首部から離れる上足首部の移動を更に防止する。例示的実施形態において、足首プロテーゼは、下足首部に第1端部で固定されたスプラグ解除バネを更に含む。スプラグ解除バネの第2端部は、上足首部と選択的に係合し、スプラグ解除バネの第2端部が上足首部と係合するとき、下足首部に向かう上足首部の並進は、スプラグ解除バネの圧縮でエネルギを蓄積する。例示的実施形態において、少なくとも一つのスプラグワイヤが、スプラグ解除バネの第2端部および少なくとも一つのスプラグの間に固定されている。スプラグ解除バネの第2端部および上足首部の間の係合解除は、少なくとも一つのスプラグワイヤを介して回転性の力を少なくとも一つのスプラグに伝え、上足首部のボールスプラインからの少なくとも一つのスプラグの係合を解除する。 [0016] In a further exemplary embodiment, the upper ankle portion includes a ball spline that is telescopically movable within the lower ankle portion. The ankle prosthesis also illustratively includes at least one sprag secured for movement to the lower ankle. At least one sprag is engageable with the ball spline. The operable engagement of at least one sprag with the ball spline allows movement of the upper ankle toward the lower ankle. The operable engagement of at least one sprag with the ball spline further prevents movement of the upper ankle away from the lower ankle. In an exemplary embodiment, the ankle prosthesis further includes a sprag release spring secured at the first end to the lower ankle. The second end of the sprag release spring selectively engages with the upper ankle, and when the second end of the sprag release spring engages with the upper ankle, the translation of the upper ankle toward the lower ankle is The energy is stored by the compression of the sprag release spring. In an exemplary embodiment, at least one sprag wire is secured between the second end of the sprag release spring and the at least one sprag. Disengagement between the second end of the sprag release spring and the upper ankle portion transmits a rotational force to the at least one sprag via the at least one sprag wire, and at least one from the ball spline of the upper ankle portion. Disengage the two sprags.
[0017]更なる実施形態において、下足首部は、棚部を含む。ブロック部は、結合バネの第2端部に置かれている。ブロック部は、結合バネが第1条件にあるとき、下足首部の棚部と係合する。ジャミング機構は、ブロック部と連結されている。ジャミング機構は、義足と係合し、結合バネの第1条件の下足首部の棚部との係合から結合バネの第2条件の義足との係合にブロック部を移行させる。 [0017] In a further embodiment, the lower ankle portion includes a shelf. The block portion is placed at the second end of the coupling spring. The block portion engages with the shelf portion of the lower ankle portion when the coupling spring is in the first condition. The jamming mechanism is connected to the block portion. The jamming mechanism engages with the prosthetic foot, and shifts the block portion from the engagement with the shelf portion of the lower ankle portion of the first condition of the coupling spring to the engagement with the artificial leg of the second condition of the coupling spring.
[0018]更なる例示的実施形態において、足首プロテーゼは、下足首部に固定された背屈接触片を含む。背屈屈曲部は、義足に固定されている。背屈接触片は、背屈屈曲部の変位端部と選択的に係合するように構成され、義足および下足首部の間の角度が減少する、足首関節部周りの回転から背屈屈曲部にエネルギを蓄積する。 [0018] In a further exemplary embodiment, the ankle prosthesis includes a dorsiflexed contact piece secured to the lower ankle. The dorsiflexion bend is fixed to the prosthesis. The dorsiflexion contact piece is configured to selectively engage the displacement end of the dorsiflexion flexion and reduce the angle between the prosthetic leg and the lower ankle, from rotation around the ankle joint, from the dorsiflexion flexion To store energy.
[0019]更なる例示的実施形態において、足首プロテーゼは、下足首部に固定された底屈接触片を含む。底屈屈曲部は、義足に固定されている。底屈接触片は、底屈屈曲部の変位端部と選択的に係合するように構成され、義足および下足首部の間の角度が増加する、足首関節部周りの回転から底屈屈曲部にエネルギを蓄積する。 [0019] In a further exemplary embodiment, the ankle prosthesis includes a plantar flexure contact piece secured to the lower ankle. The bottom flexion bent portion is fixed to the artificial leg. The plantar flexure contact piece is configured to selectively engage the displacement end of the plantar flexion flexion, and the angle between the prosthetic leg and the lower ankle increases, and the plantar flexion from the rotation around the ankle joint To store energy.
[0020]更なる例示的実施形態において、足首プロテーゼは、受動型足首プロテーゼであり、ここで、患者の歩行速度に伴い、還元されるエネルギは増加する。例示的実施形態において、エネルギは、足首プロテーゼを使用して受動的に還元される。受動型エネルギの還元方法の例示的実施形態において、結合バネは、下足首部と係合された結合バネの第2端部を用いて、第1条件で操作される。並進力は、上足首部で受け止められる。エネルギは、結合バネの圧縮で蓄積される。結合バネは、義足と係合された結合バネの第2端部を用いて第2条件で操作される。結合バネに蓄積されたエネルギが放出され、上足首部に対する足首関節部周りの義足の回転を助力する。 [0020] In a further exemplary embodiment, the ankle prosthesis is a passive ankle prosthesis, where the energy that is reduced increases with the walking speed of the patient. In the exemplary embodiment, energy is passively reduced using an ankle prosthesis. In an exemplary embodiment of the passive energy reduction method, the coupling spring is operated at a first condition using a second end of the coupling spring engaged with the lower ankle. The translational force is received at the upper ankle. Energy is stored by the compression of the coupling spring. The coupling spring is operated under a second condition using the second end of the coupling spring engaged with the prosthesis. The energy stored in the coupling spring is released to assist the rotation of the prosthetic leg around the ankle joint with respect to the upper ankle.
[0026]特に文脈によって特定または表示されない限り、用語「一つの」("a", "an")および「その」("the")は、「一つ又は複数」を意味する。たとえば、「一つの機構」は、「一つ又は複数の機構」を意味するように解釈されるべきである。 [0026] Unless otherwise specified or indicated by context, the terms "a", "an") and "the" mean "one or more". For example, “a mechanism” should be interpreted to mean “one or more mechanisms”.
[0027]本願で使用されるように、用語「含む」("include","including")は、用語「備える」("comprise", "comprising")と同じ意味である。用語「備える」("comprise", "comprising")は、特許請求の範囲に記載された構成要素に更に追加の構成要素を含むことを許容する開放されたつなぎことば(“open” transitional terms)であるように解釈される。用語「成る」("consist")及び「から成る」("consistingof")は、特許請求の範囲に記載された構成要素に追加の構成要素を含むことを許容しない閉鎖されたつなぎことば(“closed” transitional terms)であるように解釈される。用語「から本質的に構成される」(“consisting essentially of”)は、特許請求された対象を根本的に変更しない追加の構成要素だけを含めることを許容する部分的に閉鎖されるように解釈される。 [0027] As used herein, the terms "include", "including") have the same meaning as the terms "comprise", "comprising". The term “comprise” (“comprising”) is an open transitional term that allows additional components to be included in the claimed components. It is interpreted as it is. The terms “consist” and “consisting of” refer to a “closed” word that does not allow additional components to be included in the claimed components. ”Transitional terms). The term “consisting essentially of” is interpreted to be partially closed allowing the inclusion of only additional components that do not fundamentally change the claimed subject matter. Is done.
[0028]図1は、受動型足首プロテーゼ10の例示的実施形態の概略図である。図4も、受動型足首プロテーゼの例示的実施形態の斜視図を与える。受動型足首プロテーゼ10は、義足12を含む。義足12は、弾性材料、特に、義足12の底部に置かれる弾性材料を含む。図4に描写されるように、受動型足首プロテーゼ10の例示的実施形態は、旋回できるように義足12と連結された一つ又は複数の足指プロテーゼ14を含んでもよいが、他の形式の足指プロテーゼが使用されること、或いは、固定されて義足12の一体部である足指プロテーゼを他の実施形態が有することが認識される。
FIG. 1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a
[0029]受動型足首プロテーゼ10は、上足首部16および下足首部18を更に含む。下足首部18は、足首関節部20で義足12と旋回できるように連結されている。足首関節部20は、旋回ピン22を例示的に含み、この周りを、下足首部18および義足12が互いに回転できる。
The
[0030]上足首部16は、下足首部18に対して、平行移動が可能である。ボールスプラインシャフト24は、上足首部16から伸び、下足首部18の内部に画成されたスプラインチャンバ26内部で受け入れられる。一対のスプラグ28は、スプラインチャンバ26内部で下足首部18と旋回できるように固定され、ボールスプラインシャフト24の舌部32と共にジャミング機構30を形成する。スプラグは、機械的ダイオードとして作用し、本書で更に詳細に説明されるように、荷重がかけられたときには、上足首部16が下足首部18に対して矢印方向34に移動することを許容し、スプラグ28は、受動型足首プロテーゼ10が無荷重になり機械的に再設定されるまで、反対方向に上足首部16が移動することに抵抗または移動することを防止する。上足首部16は、スプラグ解除機構36を更に含む。スプラグ解除機構36は、錐体アダプタ38を含み、この錐体アダプタ38は、切断患者の残りの下肢および受動足首プロテーゼの間の機械的連結を容易にする。スプラグ解除機構36の機械的リンク40は、錐体アダプタ38を上足首部16に連結させる。スプラグ解除バネ42は、連結…44で下足首部18に固定され、伸びた位置で付勢される。スプラグ解除バネ42は、バネアダプタ46において、連結点44の反対側にある端部で終わる。バネアダプタ46は、本書で更に詳細に説明されるように、スプラグ解除機構36のリンク40によって選択的に係合される。
The upper ankle portion 16 can be translated with respect to the
[0031]結合バネ48は、上足首部16の結合アーム50との間に固定され、連結点52で結合アーム50に移動できるように連結されている。結合バネ48は、伸ばされた構成で、例示的に付勢される。結合バネ48の下端部は、可動ブロック部54に固定され、可動ブロック部54は、義足12内のチャネル内部に移動できるように保持されている。ブロック部54は、ジャミング機構60を含み、ジャミング機構60は、本書で説明されるように作用し、義足12に対する位置で結合バネ48の下端部を解除できるようにロックする。ブロック部54は、下足首部18の棚部62で、移動できるように保持されている。
[0031] The
[0032]下足首部18は、スプラインチャンバ26を画成する上部位置64を例示的に含む。下足首部18は、足首関節部20を画成するように旋回ピン22が貫通して伸びる足首位置66を更に含む。下足首部18は、棚部62を備えた下部分68を更に含む。背屈接触片70は、下部分68に置かれている。背屈接触片70は、義足12の背屈屈曲部72の端部と係合する。例示的実施形態において、背屈屈曲部は、図1の挿入図に例示的に描写されるように、二叉に分かれている。背屈屈曲部72は、例示的に2つの突起74を備えてもよい。突起74は、義足12に固定された固定端部76から変位端部78まで背屈屈曲部72が延びるにつれて、描写されるように幅にテーパが付けられてもよい。複数の実施形態で認識されることは、下足首部18の下部分68が、背屈屈曲部72の突起74の各々と例示的に係合するように、2つ以上の背屈接触片70を備えてもよいことである。
[0032] The
[0033]下足首部18は、底屈接触片80を更に含む。底屈接触片は、固定端部84から変位端部86まで延びる底屈屈曲部82と選択的に係合するように構成されている。固定端部84は、義足12に固定されている。底屈接触片80は、底屈屈曲部の変位端部86で底屈屈曲部82と選択的に係合するように構成されてもよい。実施形態において背屈接触片70を備えるように、下足首部18は、一つの底屈接触片80または二つ以上の底屈接触片80を含んでもよい。複数の底屈接触片は、下足首部18および底屈屈曲部82の間で係合を分配する為に例示的に使用されてもよい。例示的実施形態において、下足首部18は、2つ以上の底屈接触片80、例示的には下足首部18の片側に一つを備えてもよい。そのような底屈接触片80は、同数の、向きが定められた、義足12の底屈屈曲部82に対応してもよい。
[0033] The
[0034]図2は、受動型足首プロテーゼにおける動作の変換方法100の例示的実施形態を描写するフローチャートである。この方法100の実施は、本書で更に詳細に説明されるように例示的であり、前述したような受動型足首プロテーゼ10の実施形態を使用して例示的に実施されてもよい。この方法の実施形態は、歩行速度の増加中にエネルギ還元が増加する方式で原動力となるプッシュオフを達成するために、2つの素直に結合された自由度を使用するように作用する。
[0034] FIG. 2 is a flowchart depicting an exemplary embodiment of a
[0035]ステップ102で、並進動作(translationalwork)の入力を受け取られる。本書で更に詳細に説明されるように、受動型足首プロテーゼは、脚部に沿った撓み(r)を与える脚部に沿った力(F)によって生み出されるような並進動作を使用する。並進動作の入力は、(1)式によって例示的に与えられる。
[0035] At
∫F(r)・dr (1) ∫ F (r) ・ dr (1)
[0036]次に、ステップ104で、入力された並進動作を変換バネ(バネ定数(k)、撓み(x)、xはrの関数)に受動型足首プロテーゼが蓄積するとき、当該方法は継続する。これは、例示的に(2)式で表現される。
[0036] Next, in
∫kx2/2 (2) ∫kx 2/2 (2)
[0037]受動型足首プロテーゼ設計においてパワープッシュオフを達成するため、蓄積されたエネルギは、足首関節部の周りの回転動作に変換され、ステップ106で、回転動作として出力される。これは、(3)式によって例示的に示される。
[0037] To achieve power push-off in a passive ankle prosthesis design, the stored energy is converted into rotational motion around the ankle joint and output as rotational motion at
∫M(θ)・dθ (3) ∫M (θ) ・ dθ (3)
[0038]ここで、出力される回転動作は、角度θを介する足首関節部周りのモーメント(M)の積分になる。この方法の実施形態および受動型足首プロテーゼ10の実施形態の例示的作用において、変換エネルギは、立脚相の初期に、最大脚力で蓄積される。受動型足首プロテーゼは、プロテーゼの最大背屈で、その並進エネルギを回転動作に変換する。初期の姿勢蓄積および増加された動作出力は、たとえば、立脚相の初期に生じる最大値Fの為に達成される。Fの最大値は、歩行速度と共に増加するので、本書に開示された実施形態において、蓄積される並進エネルギと回転動作の出力は、歩行速度の増加に伴って増加する。
[0038] Here, the output rotational motion is the integral of the moment (M) around the ankle joint via the angle θ. In the exemplary operation of this method embodiment and
[0039]図3A−図3Fは、受動型足首プロテーゼの作用を描写し、同様に、図2の方法100を実施する例示的実施形態を描写する。認識されることは、前述された構造および機能が、特に、図1に関して、図3A−図3Fに同様に適用されること、単純化のため、各図は、前述した受動型足首プロテーゼ10の特徴を識別する参照符号の全てを含まないことである。
[0039] FIGS. 3A-3F depict the action of a passive ankle prosthesis and similarly depict an exemplary embodiment for performing the
[0040]参照すると、図1は、中立または無荷重位置における受動型足首プロテーゼ10の例示的実施形態の機能的構成要素を描写する。図3A−図3Fは、歩行周期の生理学的状態を介して受動型足首プロテーゼ10の機能を描写する。図3Aは、踵接地における受動型足首プロテーゼ10を描写する。踵接地において、義足12は、特に、義足12の踵Hにおいて、地面Gと接触する。義足12の地面Gとの接触は、患者の並進上足首部16に伝達され、結合バネ48およびスプラグ解除バネ42を矢印方向88に圧縮させる。上足首部16も下足首部18に対して矢印方向88に移動する。義足12が地面Gと完全に接触するように移動し続けると、底屈接触片80は、底屈屈曲部82と係合し、底屈屈曲部82の変位端部86を移動させる。このように、踵接地の間に、矢印方向88の並進力は、スプラグ解除バネ42、結合バネ48、底屈屈曲部82に蓄積される。
[0040] Referring to FIG. 1, the functional components of an exemplary embodiment of a
[0041]図3Bにおいて、義足12は、地面Gに対して平坦である。義足12は、患者の質量中心が足首関節部20の後方の方向に置かれるので、僅かに荷重がかけられている。患者が前方に移動し続けると、上足首部16および下足首部18は、患者の脚部(図示せず)に沿って、矢印方向89で、足首関節部20を中心として旋回し続ける。患者の質量中心が足首関節部20と垂直に整列し続けると、更なる並進力が矢印方向88で受動型足首プロテーゼ10に加えられ、これが、矢印方向88で上足首部16を下足首部18へと更に圧縮する。これは、順番にスプラグ解除バネ42および結合バネ48を更に圧縮し、それらの中にエネルギを蓄積する。地面Gと完全接触する義足12の回転は、底屈屈曲部82の変位端部86を更に変位させ、この中にもエネルギを蓄積する。
In FIG. 3B, the
[0042]図3Cにおいて、受動型足首プロテーゼ10は、足首関節部20の垂直上方の患者の質量中心に全荷重がかけられている。これが、患者の全重量で、受動型足首プロテーゼ10に荷重を与える。全荷重がかけられた脚部の平坦条件において、結合バネ48は、完全に圧縮された状態にあり、最大に利用可能な並進力を蓄積する。全荷重がかけられた条件において、結合バネ48は結合バネ48の膨張を介して圧縮を下げるように見え、結合バネ48の下端部のブロック部56と下足首部18の棚部62の間の係合によって、矢印方向88で下足首部18に力を例示的に配置する。結合バネ48は、矢印方向90で上足首部16に力を例示的に加える。スプラグ解除バネ42も、同様の伸張性の力を下足首部18および上足首部16に伝える。しかしながら、上足首部16が下足首部18に対して矢印方向88に並進すると、ボールスプライン24,より具体的には、ボールスプライン24の舌部32がスプラグ28と係合し、スプラグ28を回転させ、その最大圧縮状態で結合バネ48をロックするが、スプラグ28は、上足首部16および下足首部18の間の相対位置を摩擦でロックする。背屈接触片70は、背屈屈曲部72の変位端部78と係合し始める。これが、回転エネルギを背屈屈曲部72に回転性エネルギを蓄積する。
[0042] In FIG. 3C, the
[0043]図3Dは、最大背屈の直後の条件における受動型足首プロテーゼ10を描写する。患者の脚部、上足首部16、下足首部18は、次に、先の回転方向の反対側にある矢印方向89において、足首関節部20の周りに旋回する。
[0043] FIG. 3D depicts the
[0044]上足首部16、下足首部18の、足首関節部20の矢印方向89の回転は、地面Gから離れる方向に、下足首部18の下部分68を移動させる。
[0044] The rotation of the upper ankle portion 16 and the
[0045]さらに、下部分68の、地面Gから離れる移動は、同様に、棚部62を同一方向に移動させる。スプラグ92を含むジャミング機構60がチャネル58の下面94と係合するまで、この方向に棚部62によって支持されるブロック部58も移動する。義足12と係合するジャミング機構60(例えば、チャネル58の下面94)のスプラグ92によって、ブロック部56は、棚部62との係合から解除される。ブロック部56は、結合バネ48の伸張性の力の下に、チャネル58内部の平衡点に落ちつくが、それでも結合バネ48の圧縮に蓄積されたエネルギを維持するが、次に、結合バネ48は、義足12および上足首部16の間に伸張性の力を加える。上足首部16および義足12の間の、この機械的結合は、脚部の撓みに蓄積されたエネルギを、プッシュオフ相の間の足首の回転として、放出可能なエネルギに伝達する。
[0045] Further, the movement of the lower portion 68 away from the ground G similarly moves the
[0046]図3Eは、原動力となるプッシュオフの終わりに向かう受動型足首プロテーゼ10を描写する。原動力となるプッシュオフの間、結合バネ48および背屈屈曲部72は、これらのバネの内部に蓄積されたエネルギを放出し、矢印方向91で足に足首関節部20の周りにトルクを発生させる。これが、歩行者を前方に進ませる。原動力となるプッシュオフが続くと、足首関節部20の周りの下足首部18の回転は、底屈屈曲部82を底屈接触片80と係合させ、底屈屈曲部82内に一部の回転エネルギを蓄積する。ジャミング機構30はボールスプライン24をスプラグ28でロックするので、図3Eに描写されるように、爪先離地の直前に、結合バネ48は、内部に蓄積されたエネルギの全てを放出しなくてもよいが、これは、上足首部16の解除および上方移動を防止し、同様に、上足首部16の更なる上方移動を防止する。そのため、一部のエネルギは、結合バネ48内に蓄積されたままでもよい。例示的実施形態において、図3Eには描写されていないが、エネルギは、同様に、背屈屈曲部72の内部に蓄積されたままでもよい。
[0046] FIG. 3E depicts the
[0047]図3Fは、爪先離地および遊脚相(swingphase)のリセット中の受動型足首プロテーゼを描写する。いったん足が地面との接触を断つと(爪先離地)、足を前方に移動させる為に脚部によって与えられる力は、錐体アダプタ38を上足首部16に対して上方に移動させ、少なくとも部分的に上足首部16から分離させる。これが、スプラグ解除バネ42のバネアダプタ46との係合から外すようにリンク40を移動させることによって、スプラグ解除機構36を操作する。スプラグ解除バネ42に蓄積されたエネルギは、矢印方向90で上方にバネアダプタ46を移動させる。バネアダプタ46が矢印方向90で上方に移動すると、バネアダプタ46およびスプラグ28の間に連結されたスプラグワイヤ54は、スプラグ28に解除する力を加える。スプラグ28は、回転し、ボールスプラインシャフト34の舌部32からスプラグ28の係合を解除する。もはやボールスプライン24をロックしないスプラグ28によって、上足首部16は、矢印方向90の移動の為に解放される。結合バネ48に蓄積された残りのエネルギは、舌足首部18に対して矢印方向90に上足首部16を移動させる為に放出される。
[0047] FIG. 3F depicts a passive ankle prosthesis during toe off and reset of the swing phase. Once the foot breaks contact with the ground (toe off), the force applied by the leg to move the foot forward causes the
[0048]底屈屈曲部82に貯蔵されたエネルギは、固定端部84を介して放出され、足12および爪先を持ち上げる足首関節部20の周りに義足12を回転させる。放出された結合バネ48内のエネルギによって、ブロック部56は、チャネル58内部移動の為に解放され、矢印方向91における義足12の足首関節部20の周りの回転は、チャネル内部でブロック部56を矢印方向93に移動させる。義足12およびブロック部56の、この移動は、舌足首部18の棚部62にブロック部56を復座させる(reseats)。このように、受動型足首プロテーゼは、図1に描写されるように無荷重位置にリセットされ、患者による後のステップの準備が整う。
[0048] The energy stored in the
[0049] 図5は、受動型足首プロテーゼ108の例示的実施形態およびヒト被験者110のM(θ)の例示的データを描写するグラフである。図5のグラフから分かるように、受動型足首プロテーゼの動作出力は、本来の足首のものを密接にモデル化している。
[0049] FIG. 5 is a graph depicting an exemplary embodiment of a
[0050] 本書で説明されるように、受動型足首プロテーゼおよび操作方法において、受動的に得られるエネルギ還元は、歩行速度の増加に伴い増加する。増加した歩行速度が大きな力を生み出すことから、この増加した力が、本書で開示された実施形態によって、捕捉され、蓄積され、放出されるので、受動型足首プロテーゼを生み出すが、ここでは、歩行速度の増加に伴って動作出力が増加するので、広範囲の歩行速度にわたる足首動作の還元を用いて歩行を受動的に助力する。 [0050] As described herein, in a passive ankle prosthesis and method of operation, the passively obtained energy reduction increases with increasing walking speed. Since the increased walking speed creates a large force, this increased force is captured, accumulated, and released by the embodiments disclosed herein, creating a passive ankle prosthesis, but here Since the motion output increases as the speed increases, walking is passively supported using reduction of ankle motion over a wide range of walking speeds.
[0051] 当業者にとって容易に明らかなことは、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な置換および変更が本書に開示された発明に対してなされてもよいことである。本書で実例として適切に説明された発明は、本書に特に開示されなかった任意の要素、複数の要素、限定、複数の限定が存在せずに実行されてもよい。使われてきた用語および表現は、説明の用語として使用されており、限定の用語ではないので、そのような用語および表現の使用において、示され、説明された特徴の任意の均等物の排除、その部分の排除を意図するものではなく、本発明の範囲内で様々な変更が可能である。そのため、本発明は、特定の実施形態および選択的な特徴によって例示されてきたが、本書に開示された概念の、変更例および/または変形例は、当業者に頼ってもよく、そのような変更例および変形例は本発明の範囲内にあると考えられることが理解されるべきである。 [0051] It will be readily apparent to those skilled in the art that various substitutions and modifications can be made to the invention disclosed herein without departing from the scope and spirit of the invention. The invention properly described herein by way of example may be practiced without any elements, elements, limitations, or limitations not specifically disclosed herein. The terms and expressions that have been used are used as descriptive terms and not as limiting terms, so in the use of such terms and expressions the exclusion of any equivalents of the features shown and described, It is not intended to exclude that part, and various modifications are possible within the scope of the present invention. As such, the invention has been illustrated by specific embodiments and optional features, but variations and / or variations on the concepts disclosed herein may be relied upon by those skilled in the art. It should be understood that modifications and variations are considered to be within the scope of the present invention.
[0052]多くの特許および非特許文献が本書で列挙された。列挙された文献は、それらの全体が参考の為に組み込まれる。明細書内の用語の定義と、列挙された文献における用語の定義との間に矛盾が存在する場合、その用語は、明細書の定義に基づいて解釈されるべきである。 [0052] A number of patent and non-patent literature are listed herein. The listed documents are incorporated by reference in their entirety. If there is a conflict between the definition of a term in the specification and the definition of the term in the listed documents, the term should be interpreted based on the definition of the specification.
[0053]上記説明において、一定の用語は、簡潔さ、明瞭性、理解のために使用されてきた。従来技術の要件を越えて、そこから不必要な制限が推測されるべきではない。なぜなら、そのような用語は、説明の目的で使用され、広く解釈されることが意図されているからである。本書で説明された異なるシステムおよび方法のステップは、単独または他のシステムおよび方法と組み合わせて使用されてもよい。添付された特許請求の範囲内で、様々な均等物、代替物、変更が可能であることが期待されている。 [0053] In the description above, certain terms have been used for brevity, clarity and understanding. Unnecessary limitations should not be inferred beyond the requirements of the prior art. This is because such terms are used for illustrative purposes and are intended to be interpreted broadly. The different system and method steps described herein may be used alone or in combination with other systems and methods. It is expected that various equivalents, alternatives, and modifications are possible within the scope of the appended claims.
[0054]図で提供された機能ブロック図、操作シーケンス、フローチャートは、開示内容の新規な態様を行う為の代表的な例示の構成、周囲状況、方法論である。説明の簡潔さのため、本書に含まれる方法論は、機能ブロック図、操作シーケンス、フローチャート形式でもよく、一連の作動として説明されてもよいが、この方法論は、動作の順序によって制限されるものではなく、一部の作動は、異なる順序で、さらに/または、本書で示され説明された他の作動と同時に起こり得ることが理解され、認識されるべきである。たとえば、当業者は、方法論が代替的に、一連の相互に関連付けられた状態または現象(例えば、状態図)として表示され得ることを理解し、認識するであろう。さらに、方法論に例示された動作の全てが、新規な実現に必要とされることはない。 [0054] The functional block diagrams, operational sequences, and flowcharts provided in the figures are representative exemplary configurations, ambient situations, and methodologies for carrying out the novel aspects of the disclosure. For simplicity of explanation, the methodology included in this document may be in the form of a functional block diagram, operational sequence, flowchart, and may be described as a series of operations, but this methodology is not limited by the order of operations. Rather, it should be understood and appreciated that some operations may occur in a different order and / or concurrently with other operations shown and described herein. For example, those skilled in the art will understand and appreciate that a methodology could alternatively be displayed as a series of interrelated states or phenomena (eg, a state diagram). Moreover, not all operations illustrated in the methodology are required for a new implementation.
[0055] この説明書は、本発明を開示する為に実施例を使用し、最良の形態を含み、当業者が本発明を製作し、使用することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に起こり得る他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが請求項の文字通りの文言とは異ならない構造的要素を有する場合、あるいは、それらが、請求項の文字通りの文言から、かすかな差異を持つ均等な構造的要素を含む場合、請求項の範囲内に含まれる。 [0055] This description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also enables any person skilled in the art to make and use the invention. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other embodiments may have structural elements that are not different from the literal wording of the claims, or they may be equivalent structural, with subtle differences from the literal wording of the claims. Including elements is included within the scope of the claims.
Claims (20)
義足と、
足首関節部において、旋回できるように前記義足に固定された下足首部と、
前記下足首部に対して垂直運動を可能にするように前記下足首部に連結された上足首部と、
伸ばされた条件で付勢される結合バネであって、第1端部で前記上足首部に連結され、
前記結合バネの第2端部は、下足首部と係合される第1条件、義足と係合される第2条件で可動であり、前記結合バネが前記第1条件にあるとき、前記結合バネの圧縮でエネルギが蓄積され、前記結合バネが前記第2条件にあるとき、前記結合バネからエネルギが放出される、前記結合バネと、
を備える、足首プロテーゼ。 In an ankle prosthesis,
With a prosthetic leg,
A lower ankle fixed to the prosthetic leg so that it can turn at the ankle joint;
An upper ankle portion coupled to the lower ankle portion to allow vertical movement relative to the lower ankle portion;
A coupling spring biased under the extended condition, wherein the coupling spring is connected to the upper ankle at the first end;
The second end of the coupling spring is movable under a first condition engaged with a lower ankle portion and a second condition engaged with a prosthetic leg, and the coupling spring is in the first condition when the coupling spring is in the first condition. The coupling spring, wherein energy is stored by compression of the spring, and energy is released from the coupling spring when the coupling spring is in the second condition;
An ankle prosthesis.
前記下足首部に移動できるように固定され、前記ボールスプラインのシャフトと係合可能な少なくとも一つのスプラグを更に備え、前記ボールスプラインと前記少なくとも一つのスプラグの操作可能な係合は、前記上足首部が前記下足首部に向かって移動することを可能にし、前記下足首部から前記上足首部が離れて移動することを防止する、請求項1に記載の足首プロテーゼ。 The upper ankle portion includes a ball spline that is movable in a retractable manner inside the lower ankle portion, and the ankle prosthesis is:
It further comprises at least one sprag fixed to be movable to the lower ankle portion and engageable with the shaft of the ball spline, wherein the operative engagement of the ball spline and the at least one sprag is the upper ankle. The ankle prosthesis according to claim 1, wherein a portion is allowed to move toward the lower ankle and prevents the upper ankle from moving away from the lower ankle.
前記スプラグ戻しバネは、第1端部を前記下足首部に固定され、前記スプラグ戻しバネの第2端部が前記上足首部と選択的に係合され、前記スプラグ戻しバネの前記第2端部は、前記上足首部と係合され、前記上足首部の、前記下足首部に向かう平行移動が、前記スプラグ戻しバネの圧縮でエネルギを蓄積し、
前記少なくとも一つのスプラグワイヤは、前記スプラグ戻しバネの前記第2端部および前記少なくとも一つのスプラグの間に固定され、前記スプラグ戻しバネの前記第2端部および前記上足首部の間の係合解除は、前記少なくとも一つのスプラグワイヤを介して前記少なくとも一つのスプラグに回転力を伝え、前記上足首部の前記ボールスプラインから前記少なくとも一つのスプラグの係合を解除する、足首プロテーゼ。 The ankle prosthesis of claim 2, further comprising a sprag return spring and at least one sprag wire,
The sprag return spring has a first end fixed to the lower ankle portion, a second end portion of the sprag return spring is selectively engaged with the upper ankle portion, and the second end of the sprag return spring is The portion is engaged with the upper ankle portion, and the parallel movement of the upper ankle portion toward the lower ankle portion accumulates energy by compression of the sprag return spring,
The at least one sprag wire is fixed between the second end portion of the sprag return spring and the at least one sprag, and is engaged between the second end portion of the sprag return spring and the upper ankle portion. The ankle prosthesis is released by transmitting a rotational force to the at least one sprag via the at least one sprag wire to disengage the at least one sprag from the ball spline of the upper ankle portion.
複数のリンクを備えたスプラグ解除機構であって、前記複数のリンクの少なくとも一つは、前記スプラグ解除機構および前記上足首部の間で選択的に係合を与える、前記スプラグ解除機構と、
を備え、
前記錐体アダプタの、前記上足首部から離れる移動が、前記少なくとも一つのリンクおよび前記スプラグ解除バネからの係合を解除する、請求項1−3のいずれか一項に記載の足首プロテーゼ。 A cone adapter movably connected to the lower ankle,
A sprag release mechanism comprising a plurality of links, wherein at least one of the plurality of links selectively provides engagement between the sprag release mechanism and the upper ankle portion;
With
The ankle prosthesis according to any one of claims 1 to 3, wherein movement of the cone adapter away from the upper ankle releases the engagement from the at least one link and the sprag release spring.
前記結合バネの前記第2端部でブロック部であって、前記結合バネが前記第1条件にあるとき、前記下足首部の前記棚部と係合する、前記ブロック部と、
前記ブロック部に連結されたジャミング機構であって、前記結合バネの前記第1条件における前記ブロック部を前記下足首部の前記棚部との係合から、前記結合バネの前記第2条件における前記義足との係合に移行させるために前記義足と係合する、前記ジャミング機構と、
を更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の足首プロテーゼ。 The lower ankle portion includes a shelf, and the ankle prosthesis is
A block portion at the second end of the coupling spring, wherein the block portion engages with the shelf of the lower ankle when the coupling spring is in the first condition;
A jamming mechanism connected to the block portion, wherein the block portion in the first condition of the coupling spring is engaged with the shelf portion of the lower ankle portion, and the second condition of the coupling spring is in the second condition. The jamming mechanism that engages with the prosthetic leg to shift to engagement with the prosthetic leg;
The ankle prosthesis according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記義足に固定された背屈屈曲部であって、前記背屈接触片は前記背屈屈曲部の変位端部に選択的に係合するように構成され、前記義足および前記下足首部の間で前記足首関節部周りの角度を減少させる回転から、前記背屈屈曲部にエネルギを蓄積する、前記背屈屈曲部と、
を更に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の足首プロテーゼ。 A dorsiflexion contact piece fixed to the lower ankle,
A dorsiflexion bend fixed to the prosthetic leg, wherein the dorsiflexion contact piece is configured to selectively engage a displacement end of the dorsiflexion bend, between the prosthetic leg and the lower ankle. From the rotation to reduce the angle around the ankle joint part, energy is accumulated in the dorsiflexion flexion part, and the dorsiflexion flexion part,
The ankle prosthesis according to claim 1, further comprising:
前記下足首部に固定された底屈接触片と、
前記義足に固定された底屈屈曲部であって、前記底屈接触片は、前記底屈屈曲部の変位端部と選択的に係合するように構成され、前記義足および前記下足首部の間の前記足首関節部周りの角度を増加させる回転から前記底屈屈曲部にエネルギを蓄積させる、前記底屈屈曲部と、
を更に備える、請求項1〜12のいずれか一項に記載の足首プロテーゼ。 The ankle prosthesis is
A plantar contact piece fixed to the lower ankle,
A bottom flexion bent portion fixed to the prosthetic leg, wherein the bottom flexion contact piece is configured to selectively engage with a displacement end portion of the bottom flexion flexion portion; Accumulating energy in the plantar flexion from a rotation that increases the angle around the ankle joint in between,
The ankle prosthesis according to claim 1, further comprising:
前記上足首部において並進力(translational force)を受けるステップと、
前記結合バネの圧縮でエネルギを蓄積するステップと、
前記義足と係合した結合バネの前記第2端部を用いて、前記第2条件において、前記結合バネを操作するステップと、
前記上足首部に対する前記義足の回転を助力する為に、前記結合バネに蓄積されたエネルギを放出するステップと、
を更に含む、請求項18に記載の方法。 Using the second end of the coupling spring engaged with the lower ankle portion, operating the coupling spring in the first condition;
Receiving a translational force at the upper ankle,
Storing energy by compression of the coupling spring;
Using the second end of the coupling spring engaged with the prosthetic leg, operating the coupling spring in the second condition;
Releasing energy stored in the coupling spring to assist rotation of the prosthetic leg with respect to the upper ankle;
The method of claim 18, further comprising:
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662322554P | 2016-04-14 | 2016-04-14 | |
US62/322,554 | 2016-04-14 | ||
PCT/US2017/027577 WO2017180970A1 (en) | 2016-04-14 | 2017-04-14 | Passive ankle prosthesis with energy return |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019528802A true JP2019528802A (en) | 2019-10-17 |
Family
ID=58578988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018553479A Pending JP2019528802A (en) | 2016-04-14 | 2017-04-14 | Passive ankle prosthesis with energy reduction |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019528802A (en) |
WO (1) | WO2017180423A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114599298A (en) * | 2019-11-20 | 2022-06-07 | 史密夫和内修有限公司 | Mechanical cutting blade |
GB2598332B (en) * | 2020-08-26 | 2024-07-24 | Gyrus Medical Ltd | Electrosurgical instrument |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5160318A (en) * | 1989-02-23 | 1992-11-03 | Linvatec Corporation | Surgical cutting instrument with ceramic coating on an inner tubular member |
US5569178A (en) * | 1995-10-20 | 1996-10-29 | Henley; Julian L. | Power assisted suction lipectomy device |
US5665101A (en) * | 1996-04-01 | 1997-09-09 | Linvatec Corporation | Endoscopic or open lipectomy instrument |
CH699981A2 (en) * | 2008-11-27 | 2010-05-31 | Straub Medical Ag | Catheter for aspirating, fragmenting and out transport of removable material from blood vessels. |
DE102012005536A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | Surgical milling instrument |
CN104955408A (en) * | 2012-11-12 | 2015-09-30 | 史密夫和内修有限公司 | Surgical instrument |
-
2017
- 2017-04-06 WO PCT/US2017/026302 patent/WO2017180423A1/en active Application Filing
- 2017-04-14 JP JP2018553479A patent/JP2019528802A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017180423A1 (en) | 2017-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8721737B2 (en) | Passive ankle prosthesis with energy return simulating that of a natural ankle | |
US8480760B2 (en) | Passive ankle-foot prosthesis and orthosis capable of automatic adaptation to sloped walking surfaces and method of use | |
Cherelle et al. | The amp-foot 2.0: Mimicking intact ankle behavior with a powered transtibial prosthesis | |
US9289316B2 (en) | Quasi-active prosthetic joint system | |
US20230398001A1 (en) | Prosthetic, orthotic or exoskeleton device | |
US9687363B2 (en) | Variable-mechanical-impedance artificial legs | |
US8597369B2 (en) | Equilibrium-point prosthetic and orthotic ankle-foot systems and devices | |
US8696764B2 (en) | Further improvements to ankle-foot prosthesis and orthosis capable of automatic adaptation to sloped walking surfaces | |
US10709583B2 (en) | Prosthesis or orthosis comprising a hinge joint system for functionally assisting, enhancing and/or replacing a hinge joint of a human or animal subject | |
JP6962565B2 (en) | Power-suppressing artificial knee | |
US20190298564A1 (en) | Ankle foot orthosis | |
EP3067018A1 (en) | Improvements in or relating to prosthetic legs | |
Arnout et al. | Concept and design of the HEKTA (Harvest Energy from the Knee and Transfer it to the Ankle) transfemoral prosthesis | |
JP2019528802A (en) | Passive ankle prosthesis with energy reduction | |
CA3020969C (en) | Passive ankle prosthesis with energy return | |
US10405997B2 (en) | Passive artificial knee | |
US20170105851A1 (en) | Catapult Ankle and Related Methods | |
Cherelle et al. | The Ankle Mimicking Prosthetic (AMP-) Foot 2.0 | |
Cherelle et al. | The amp-foot 2.0: a powered transtibial prosthesis that mimics intact ankle behavior | |
Awad et al. | Estimation of actuation system parameters for lower limb prostheses | |
Musolf | Towards powered prosthetic legs in osseointegrated transfemoral amputations | |
JPH01244746A (en) | Knee collapse preventing device for thigh artificial leg | |
Merewether et al. | Impedance Control of a Knee-Ankle Prosthesis | |
Bharathi et al. | Design of biomechanical lower limb to assist the amputees |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190913 |