JP2020189021A - 義肢 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメント調整の自由度が高く、耐久性が高い義肢を提供する。【解決手段】アライメント部４は、ソケット２に取り付けられるアライメントベース２ａと、板バネ３に取り付けられたアダプタ５と、アライメントベース２ａとアダプタ５との間に配置され、ボール１２を有するボールハウジング１３と、ボール１２に連結固定されたアライメント軸受１１と、アライメント軸受１１とボールハウジング１３と、を固定する２つの荷重受け柱２２ａ，２２ｂと、ボールハウジング１３とアダプタ５との間に配置され水平方向の距離を調整する水平調整用のスペーサー６と、を備え、ボールハウジング１３は、高さ方向の相対位置の調整に用いる高さ調節用取付穴３２を有し、アライメント軸受１１は、幅方向に延在し、アライメントベース２ａとアライメント軸受１１の幅方向調整用の幅調整用長穴２１ａ，２１ｂを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、義足として用いるスポーツ用の義肢に関する。

近年、スポーツに用いられる義肢が開発されている。特に、スポーツ用の義足は装着者に合わせて角度や位置のアライメントの調整をする必要があるとともに、スポーツ用途であるために高強度であることが求められる。

従来、このような分野の技術として、特開２０１８−０００６２７号公報がある。一般に、スポーツ用に用いる義足では、一方側に凹球面、他方側に凸球面を当接させたジョイント構造をとることで３軸方向に角度調整後、止めネジで角度を固定する。

特開２０１８−０００６２７号公報

しかしながら、前述した従来の義足のアダプタのように、一方側に凹球面、他方側に凸球面を当接させたジョイント構造を用いた場合、アライメントの調整角度が限定的となるという問題がある。さらにこの構造とした場合には、一箇所で荷重を受けることとなるため、耐久性が低くなるという問題があった。
本発明は、アライメント調整の自由度が高く、かつ、耐久性が高い義肢を提供するものである。

本発明にかかる義肢は、ソケットと、板バネと、前記ソケットと前記板バネとを接続するアライメント部と、を備え、水平方向と、高さ方向と、幅方向と、の３軸方向で位置調整が可能である義肢であって、前記アライメント部は、前記ソケットに取り付けられるアライメントベースと、前記板バネに取り付けられたアダプタと、前記アライメントベースと前記アダプタとの間に配置され、ボールを有するボールハウジングと、前記ボールに連結固定されたアライメント軸受と、前記アライメント軸受と前記ボールハウジングと、を固定する２つの荷重受け柱と、前記ボールハウジングと、前記アダプタと、の間に配置され、前記ボールハウジングと前記アダプタの水平方向の距離を調整する水平調整用のスペーサーと、を備え、前記ボールハウジングは、前記アダプタと前記ボールハウジングとを固定する際に、高さ方向の相対位置の調整に用いる高さ調節用取付穴を有し、前記アライメント軸受は、幅方向に延在し、前記アライメントベースと前記アライメント軸受とを固定する際に、前記幅方向の相対位置の調整に用いる幅調整用長穴を有する。
これにより、スライド方向及び回転方向に高い自由度を確保し、かつ、複数の荷重受け柱に荷重を分散することができる。

これにより、アライメント調整の自由度が高く、かつ、耐久性が高い義肢を提供することができる。

義肢の全体構成を示した図である。 アライメント部の構成を示した図である。 アライメント部の構成を分離して示した図である。 アライメント部をＹ方向後方側からの視点で示した図である。 アライメント部をＸ方向からの視点で示した断面図である。 ボールハウジングの平面部をＹ方向後方側からの視点で示した図である。 荷重受け柱の別構造の一例を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、義肢１は、ソケット２と、下側の先端部が接地する板バネ３と、ソケット２と板バネ３とを接続するように設けられたアライメント部４と、を備える。ここで義肢１は、義足であるものとして説明する。

なお以下では、義肢１を装着者に装着するように配置した状態であるものとして、三次元空間における前後方向をＹ方向、左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向として説明する。また、後述するアライメント部４のボールハウジング１３における平面部３１は、Ｙ方向後方かつ斜め上方向き（Ｙ’方向）となるように配置されているものとし、この面の延在方向をＸ’Ｚ’方向として説明する。なお、Ｘ方向とＸ’方向、Ｙ方向とＹ’方向、Ｚ方向とＺ’方向は、ほぼ同方向である。

ソケット２には、装着者の脚部が挿入されて固定される。なお、ソケット２の下端部近傍かつＹ方向後方側には、アライメントベース２ａが組み込まれている。図２及び図３に示すように、アライメントベース２ａはＸＺ方向に延在する板状であり、Ｚ方向を長手とする。

ここで、図２はアライメントベース２ａにアライメント部４が接続された状態を示している。また図３は、図２に示したアライメント部４のうち、後述するボールハウジング１３のうちの平面部３１のみ示したものと、アダプタ５と、ボールハウジング１３とアダプタ５の間に配置されたスペーサー６と、をそれぞれ分離して示したものである。

ソケット２は、アライメントベース２ａを介してアライメント部４と接続される。ここでは、アライメントベース２ａからＹ方向後方側に向けて突出する２本のボルト２ｂ，２ｃが、後述するアライメント軸受１１の幅調整用長穴２１ａ，２１ｂに挿通することで、アライメントベース２ａのＹ方向後方側にアライメント部４が接続される。なお例えば、このボルト２ｂ，２ｃは、Ｚ方向の高さが略同一であって、Ｘ方向に並ぶように配置されたボルトであり、それぞれ対応するアライメント軸受１１の幅調整用長穴２１ａ，２１ｂに挿通される。

板バネ３は、義肢１が装着者に装着され、立位の状態において、下端部近傍が接地する板である。典型的には板バネ３は、Ｘ方向に所定の幅を有するとともに、Ｘ方向からの視点において、緩やかなくの字状に形成されている。より具体的には、板バネ３は、アライメント部４における後述するアダプタ５に接続される上端部と、接地する下端部の位置がＸＹ方向に大きく相違しないよう、上端部の略直下に下端部が配置されるように形成されている。さらに、上端部と下端部の間の中間部は、上端部や下端部に比べてＹ方向後方に突出した形状である。

アライメント部４は、ソケット２に対して板バネ３を、３軸の回転方向及び３軸の位置方向の合計６自由度で調整可能である状態で接続する接続部である。

例えば図１に示すように、装着者によりソケット２に下方向の荷重が加えられた場合には、アライメント部４の下部ではＹ方向後方方向への引張力が発生するとともに、上部ではＹ方向前方方向への圧縮力が発生する状態となる。但し、アライメント部４の下部に発生する荷重は装着者の走り方により、引張力と圧縮力が逆転する場合もある。

ここで、アライメント部４の構成について説明する。アライメント部４は、アライメント軸受１１と、ボール１２と、ボールハウジング１３と、ボール軸受け１４と、を備える。

アライメント軸受１１は、アライメントベース２ａに取り付けられている。アライメント軸受１１は、アライメントベース２ａに対してＸ方向、すなわち左右方向である幅方向に動作することで、アライメント部４全体の幅方向の位置の調整を行う。

図４に示すように、例えばアライメント軸受１１は、Ｚ方向上部及びＺ方向下部においてＹ方向に薄く形成されている。アライメント軸受１１のＺ方向略中央かつＸ方向略中央、Ｙ方向後方側にボール１２が配置されている。ここで図４は、アライメント部４をＹ方向後方側から示した図である。なお、図４は図をわかり易くするために、ボールハウジング１３を省略している。

またアライメント軸受１１のＺ方向上部は、アライメント軸受押え１１ａとアライメントベース２ａとの間に挟みこまれた状態で配置される。また、アライメント軸受１１のＺ方向下部には、幅方向（Ｘ方向）に長く形成された、幅調整用長穴２１ａ，２１ｂが設けられている。

ここで、幅調整用長穴２１ａ，２１ｂは、アライメント軸受１１の下部おいてＺ方向に略同一かつＸ方向に連続するように設けられている。この２つの幅調整用長穴２１ａ，２１ｂには、それぞれアライメントベース２ａに設けられたボルト２ｂ，２ｃが後方側に挿通する。この幅調整用長穴２１ａ，２１ｂが長穴形状であることからボルト２ｂ，２ｃが挿入される位置を幅方向に変更して固定することができるため、アライメント軸受１１は、アライメントベース２ａに対して幅方向に位置調整を行うことができる。

なお、アライメント軸受１１の下部の幅方向の調整に併せて、アライメント軸受１１の上部の幅方向も同時に調整されるように動作するため、アライメント部４全体について幅方向に位置調整が実行される。

また、アライメント軸受１１のＺ方向下部には、２つの荷重受け柱２２ａ，２２ｂが後方に向けて突出するように設けられている。すなわち、アライメント軸受１１のＺ方向下部において、２つの幅調整用長穴２１ａよりＸ方向における外側に、それぞれ荷重受け柱２２ａ，２２ｂが設けられている。

ここで荷重受け柱２２ａ，２２ｂはボルトであり、それぞれ一端部がアライメント軸受１１に接続され、他端部がボールハウジング１３に接続されている。

例えば図５に示すように、荷重受け柱２２ａには、アライメント軸受１１側に球面座金２３ａ，２３ｂを介して接続されているとともに、ボールハウジング１３に対して球面座金２３ｃ，２３ｄを介して接続されている。言い換えると、荷重受け柱２２ａは４つの球面座金２３ａ〜２３ｄを有し、ボール軸受１４とボールハウジング１３のそれぞれ対応する球面座がある。なお図５は、図３で示したＶ−Ｖにおける断面図である。

これにより、アライメント軸受１１とボールハウジング１３の相対的な角度及び位置の変化に対して追従可能な状態で固定されている。

なお、球面座金２３ａ〜２３ｄは、ボルトとナットにより、ボール軸受１４とボールハウジング１３にクランプされる。荷重受け柱２２ｂについても同様である。

ボール１２は、アライメント軸受１１に対して連結固定されている。ここでボール１２には、Ｘ方向に貫通する角シャフト２４が貫通して固定されている。また、角シャフト２４は、アライメント軸受１１に連結されたボール軸受け１４に連結されている。

ここで、図３に示すように、ボール１２は、ソケット２で下方向にかかる荷重により、下側では引張荷重かつ上側では圧縮荷重であるモーメント荷重がかかるが、ボール軸受け１４に連結固定された角シャフト２４、モーメント荷重を受けることができる。

図３に示すように、ボールハウジング１３はクランピングボルトを挿入する孔３３を有している。ボールハウジング１３では、ボール１２の配置調整後に孔３３に挿入したクランピングボルトを締めることで、ボール１２を強固に固定することができる。

したがって、ボール１２が回転することで、ボール１２を中心にボールハウジング１３が所定の角度幅で回転する。これにより、アライメント部４では、ボール１２を用いた３軸の角度調整を行うことができる。

図６に示すように、またボールハウジング１３は、後方側においてＸ’Ｚ’に延在する平面部３１を有しており、平面部３１には、板バネ３が接続されているアダプタ５が固定される。ここで、ボールハウジング１３は、平面部３１のＺ’方向下方において孔が形成されており、荷重受け柱２２ａが貫通して接続されている。なお図６では、アダプタ５を二点鎖線で示している。

またこの平面部３１には、Ｘ’方向の両端部近傍において、Ｙ’方向に等間隔で連続して設けられた複数の高さ調節用取付穴３２が設けられている。アダプタ５には、高さ調節用取付穴３２に挿入可能である突起部が設けられており、いずれの高さ調節用取付穴３２に挿入するかを変更するかによって、アダプタ５のＺ’方向における位置を変更することができる。したがって、アダプタ５の高さ方向の位置を調整することができる。

ここで図３に示すように、アダプタ５と平面部３１との間にスペーサー６を設けることができる。例えばスペーサー６は平板状であり、一方の面にはアダプタ５に設けられている突起部が挿入されてアダプタ５に固定される。またスペーサー６の他方の面にはアダプタ５と同様の複数の突起部を有しており、ボールハウジング１３の平面部３１の高さ調節用取付穴３２されて固定される。

すなわちスペーサー６を介して、ボールハウジング１３の平面部３１と、アダプタ５とを接続することができる。このときＸ’Ｚ’方向に延在する平板状であるスペーサー６について、Ｙ’方向の厚みが異なるスペーサー６を選択的に用いることによって、Ｙ’方向についてアダプタ５の位置を調整することができる。すなわち、板バネ３の水平方向の位置を調整することができる。

ボール軸受１４は、アライメント部４のＺ方向上部においてアライメント軸受１１に当接している。また、アライメント部４のＺ方向下部において、荷重受け柱２２ａ，２２ｂの球面座金２３ａ，２３ｂに対応する球面座を有する。すなわちボール軸受１４は、荷重受け柱２２ａ，２２ｂにより、アライメント軸受１１及びボールハウジング１３に接続されている。

これにより、装着者がソケット２に対して下方向に荷重を加えた場合であっても、２つの荷重受け柱２２ａ，２２ｂによってアライメント部４の下部にかかる引張力を分散して受けることができるため、高荷重に対応するボール連結構造を実現することができる。

さらに、ボールハウジング１３はボール１２をハウジングした状態で固定されており、ボール１２を回転させるような回転方向の力が加わった場合に、ボール１２の回転に応じてボールハウジング１３が動作する。すなわちボールハウジング１３は、ボール１２の回転に応じて、いずれの回転角方向にも自由に動くことができる。これにより、義肢１ではアライメントについて回転の３軸方向について調整することができる。

また、アライメント軸受１１に設けられた幅調整用長穴２１ａを用いた幅方向の調整と、ボールハウジング１３の平面部３１の高さ調節用取付穴３２を用いたスペーサー６を介したアダプタ５の高さ方向の調整と、スペーサー６の厚みの変更による水平方向の調整と、により３軸のスライド方向の位置調整を実行できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。すなわち上記の記載は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされており、当業者であれば、実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

例えば、荷重受け柱は２本であるものとして説明したが、複数本により荷重を分散できるものであれば良いため、その本数は２本に限られない。

また図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、荷重受け柱の構造を変更して用いることができる。ここで図７（ａ）は別構造の荷重受け柱を有するアライメント部及びその近傍について、Ｘ方向側面から僅かにＺ方向下方側からの視点で示した図であり、図７（ｂ）はＺ方向下方側寄りの視点で示した図であり、図７（ｃ）はＸ方向側面側の視点かつ荷重受け柱近傍及びその近傍の一部を断面で示した図である。例えば図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、荷重受け柱の端部が略半球状であり、かつ、ボールハウジングの平面部のＺ方向下部は所定の厚みを有しているとともに、荷重受け柱の端部を挿入可能である窪みが形成され、荷重受け柱の端部とボールハウジングが回転自在に接続されていても良い。

１ 義肢
２ ソケット
２ａ アライメントベース
２ｂ，２ｃ ボルト
３ 板バネ
４ アライメント部
５ アダプタ
６ スペーサー
１１ アライメント軸受
１２ ボール
１３ ボールハウジング
１４ ボール軸受
２１ａ，２１ｂ 幅調整用長穴
２２ａ，２２ｂ 荷重受け柱
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 球面座金
２４ 角シャフト
３１ 平面部
３２ 高さ調節用取付穴
３３ 孔

Claims (1)

1. ソケットと、板バネと、前記ソケットと前記板バネとを接続するアライメント部と、を備え、水平方向と、高さ方向と、幅方向と、の３軸方向で位置調整が可能である義肢であって、
   前記アライメント部は、
   前記ソケットに取り付けられるアライメントベースと、
   前記板バネに取り付けられたアダプタと、
   前記アライメントベースと前記アダプタとの間に配置され、ボールを有するボールハウジングと、
   前記ボールに連結固定されたアライメント軸受と、
   前記アライメント軸受と前記ボールハウジングと、を固定する２つの荷重受け柱と、
   前記ボールハウジングと、前記アダプタと、の間に配置され、前記ボールハウジングと前記アダプタの水平方向の距離を調整する水平調整用のスペーサーと、を備え、
   前記ボールハウジングは、前記アダプタと前記ボールハウジングとを固定する際に、高さ方向の相対位置の調整に用いる高さ調節用取付穴を有し、
   前記アライメント軸受は、幅方向に延在し、前記アライメントベースと前記アライメント軸受とを固定する際に、前記幅方向の相対位置の調整に用いる幅調整用長穴を有する、
   義肢。