JP2928247B2 - モジュラー複合義足および義肢 - Google Patents

モジュラー複合義足および義肢

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は義肢装置に関し、特に義足および義肢装置に
関する。
2.先行技術 種々の義足および義肢装置が先行技術において知られ
ている。そのような装置は、一般に、装置を下肢の背側
の端部に結合し、身体の支持を行うために地面にまで延
びる取付け具のある形態を含んでいる。
そのような装置、特に膝以下で取付けるように意図し
た装置は肢部分および足形状部分を含み、使用者が歩行
し、または従来と同様な動きを行うと足部分が肢部分に
対して種々の角度をとることができるようにそれらの間
にある形状のピボットピンを持った組立体として現在ひ
んぱんに製造されている。このような一般的な形式の装
置は、米国特許第2,379,538号、第3,400,408号、第4,00
7,496号、第4,089,072号および第4,161,042号に開示さ
れている。
ある義肢装置は、また足部分と下肢との接続部との間
にある回転可能性、例えば米国特許第3,400,408号のボ
ール継手および米国特許第4,186,449号回り継手を含ん
でいる。一般に、肢および足部分は通常は堅い部材であ
るが、しばしば弾性エネルギ吸収部材が衝撃を吸収しま
た踝関節を好ましい位置に置くような他の目的のために
含まれていた。
また、関連する技術としては、本発明者の米国特許第
4,547,913号があり、この特許は強化繊維の利用および
一体構造を特徴とする義肢を開示している。装置に関連
するものとしては、義足の関節結合した踵および前方部
分を開示するマクファーランドの米国特許第1,128,018
号、カーボン繊維織物シートから製造した人工下肢部品
を開示するブラウンの米国特許第4,397,048号および同
一の膝支持部材および踝取付け部材に協働するように構
成した複数の予め形成したモジュラー脛骨部材（脛骨チ
ューブの長さは異なる）の利用を開示するイエレの米国
特許第4,395,783号がある。
先行技術は、例えばイエレの米国特許において、異な
った脛骨の長さの義肢が供給できるように、大腿部およ
び踝の取付けに関連するモジュラー部品を利用する概念
を教示しているが、異なったモジュラーを設ける必要な
しに、異なった長さの下肢部分に適合するように切断さ
れるように構成した単一のモジュラーパイロンの概念を
教示するものではない。
さらに、先行技術の義肢は、本発明者の前述の特許に
開示してあるものを除いて、不当に堅く、機械的な動き
であり、義肢の使用者の肢に取付けが困難である欠点を
有していた。
発明の簡単な要約 使用者の側に高度の活動性を与える複合義足および義
肢が本発明に開示される。義足および義肢は肢部分、足
部分および踵部分に対して樹脂含浸強化フィラメント構
造体を使用しており、これらの３つのすべての領域には
比較的自然の感覚で使用者に高度の活動性を与えるよう
に好ましくは高エネルギ復帰特性の弾力的な可撓性が与
えられている。義足および義肢の３つのすべての部分は
堅く結合されており、肢部分の可撓性が踝を中心とする
および垂直軸線を中心とする両方のトルクに応答して足
および踝部分の可撓性に加算され、それと同時に構造体
の横方向の堅さを与える。
また、本明細書に開示されているものは、モジュラー
脛骨部分を組込んでいる本発明者の前述の特許に示され
た特徴の義肢である。前記モジュラー脛骨部分は、２つ
の領域、すなわち下部の可撓性領域および上部の堅い取
付け領域を有している。下部の可撓性領域は、通常はほ
ぼ10インチ（約25.4cm）の長さを有し、上部の堅い取付
け領域は任意の所望の長さを有すればよいが、肢の長さ
の広範な拡がりに適合するように切断できるような寸法
である。したがって、肢の脛骨部分の複数のモジュラー
を準備する必要性はなくなり、取付け部分が義肢が取付
けられる特定の個人に適合するように容易に切断され
る。
設計、製造および特定の個人の条件に義肢を適合する
ことにおいて出合った主要な問題の１つは、そのような
個人に先行技術の義肢を適合する際に出合う多数の変数
である。主要な変数の内には、もちろん、義肢が取付け
られる個人の体重、高さ（身長）歩行の仕方、活動性で
ある。
したがって、義肢の脛骨部分の長さは均一であるけれ
ども、個人の高さに適合できるように、本発明者は異な
った個人に義肢を取付ける際に出合う体重および活動性
のファクタに適合するように構成した義肢の脛骨部分の
多数の異なったモジュラーを提供するものである。
さらに、義肢の脛骨部分に対する新規な調整および取
付け手段に加えて、本発明者は義肢の足指および踵部分
に対するほぼ無限の調整を提供し、足指および踵部分を
互いに対して踵および足指の歩行および向きにおける微
妙な変化に適合させるものである。
発明の詳細な説明 次に、図面を参照して、本発明を説明する。
最初に、第１図を参照するに、従来例においては、足
部分30、踵部分33および肢部分24のすべてが、結合部材
26によって踵領域において互いに固定されている点で、
組立体としての特徴を有する。第１図の装置は、堅くは
なく、個々の部材の特定の形状と組合わさった装置の強
化樹脂含浸フィラメント構造身体がある特定の種類の荷
重に関して装置にコンプライアンスすなわち弾性、特に
エネルギ低吸収の弾性を与え、たわんでいる間装置に与
えられたエネルギは踝関節または種々の足骨と組合わさ
った緊張した筋肉および筋肉構成が達成するように、た
わみがなくなると、装置によって戻される。
特に、足部分20および踵部分22の両方は、義肢装置の
それぞれの部分上の垂直荷重に応答して足および踵が強
力なクッション効果およびエネルギ貯蓄の両方を与える
ような平らなばね状部材として働くように均衡がとられ
ている。特に、これらの２つの部材のばね率は、荷重の
正確な方向に依存して、これらの部材が垂直方向にほぼ
完全にエネルギを吸収しない弾性を与えるように、低い
ものである。この点に関して、例えば、足部分の領域28
は足部分の先端30より厚くなっている。また、このこと
は多くの理由により望ましいことである。
最初に、義肢装置の底面図である第３図に示すよう
に、足部分20の平面形状は普通の足の平面形状に極めて
類似しており、第２図の仮想線で示す軽量フォームラバ
ーまたは他の被覆物32と共に着けられたとき普通の靴に
一層適合する。さらに、しかしながら、厚い領域28から
薄い領域30までの厚みのテーパは一層高い曲げモーメン
トの領域において小さいコンプライアンス構造体を与え
る。このことは、足部分の最大応力を減少し、かつその
長さの主要部分にわたって足部分のたわみの良好な分布
を行う二重効果を有し、特にもし着用者が足指領域全体
に肢によって支持する重量を集中するように前方にかた
むいた膝を有するならば、足部分の一層大きな垂直方向
のコンプライアンスを与える。
前述のように、踵部分22は、実質的に非エネルギ吸収
形式で垂直荷重に応答する自然の可撓性を意図的に与え
るように形成されている。踵支持が足部分20の接地より
肢部分24の下端における踵領域に一層接近しているの
で、踵部分22は意図的にＵ形状構造体として形成され
て、全体の荷重支持能力を維持しながらコンプライアン
スの増加のためにフィラメント補強構造体の長さを大き
くしている。第１図および第２図に示す従来例におい
て、エラストマー踵パッド34がコンプライアンスを増加
するためにさらに用いられている。この点に関して、本
発明にしたがって製造したプロトタイプの義肢装置での
テストは、足指部分30で容易に得られるコンプライアン
スがほぼ正確であり、装置の踵および使用者の可動性が
踵部分を一層コンプライアンスのあるように作成するこ
とによって幾分さらに高められることを示した。このこ
とは、踵部分のばね率が一層低くなるように踵部分を薄
くすることによって達成される。このようにして得られ
るコンプライアンスには、しかしながら、応力の増加お
よび一層コンプライアンスのある構造体に連結する荷重
支持能力の減少のために、限度がある。踵部分22は、し
かしながら、一層薄い構造体の結果として増加したコン
プライアンスのすべてを相殺しないが荷重の大部分を支
持するような付加的手段を設けて、より大きなたわみ能
力を与えるように、曲げ領域のフィラメント補強構造体
を薄くすることによって一層コンプライアンスがあるよ
うにすることもできる。
義肢および義足の構造の好ましい態様は、縦方向のフ
ィラメントを結合し、荷重下でその分離を防ぐように、
肢、足および踵部分の縦方向（長手方向）のフィラメン
トに横方向の小部分のフィラメントを介在させるような
組合わせを用いることである。約70％の縦方向の（90
゜）のフィラメントに対して約30％の横方向の（０゜）
のフィラメントの比が適切であることが見出されてい
る。縦方向に配向したフィラメントは互いに中間接触し
て配置に積層状態で配列されている。
エポキシ結合剤で結合したカーボンフィラメントは約
２インチ（約5cm）の肢の巾、0.3インチ（約0.76cm）の
肢の厚さ、5.375インチ（約13.65cm）の足指の長さおよ
び12インチ（約30.5cm）の肢の長さ（必要に応じて取付
けるために切断できる）を有している。135ポンド（約6
07.5kg）の荷重に対する足および踵領域の計算した最大
応力は引張りおよび圧縮（たわみ応力）において25.286
psi（約174473×103N/m2）であり、シート中で338psi
（2332×103N/m2）である。
この第１ユニットの垂直ばね率は約735ポンド／イン
チ（約130kg/cm）であり、約1/5インチ（約0.5cm）の13
5ポンド（約60.7kg）の静荷重の下でたわみを与える。
明らかに、歩行中、または走ったり、テニスをしたりす
るようなもっと活気のある活動中の動荷重下のたわみは
もっと高くなる。これに関して、義足および義肢が極め
て軽量であるので、その可撓性およびかかった荷重が減
少するときたわみの間肢に与えられたエネルギを戻す能
力によって、使用者は活動的にテニスのようなスポーツ
に参加できる。
先行技術の義足および義肢のあるものは踵の位置に適
当なベアリングを設けることによって踵においてある程
度の角度的自由を達成しているが、本発明は肢部分24の
断面および長さの結果として垂直軸線60（第１図を参
照）を中心とするコンプライアンスによって同一の自由
度を得ている。
この点に関して、前述の第１ユニットは、肢部分の頂
部と足および踵部分との間に約14インチポンド／回転度
（約16cmkg/回転度）の垂直軸線を中心とする引張りば
ね率を有する。最後に、本発明の好ましい実施例の肢部
分の形状、特に縦方向軸線62に沿った肢部分24の断面の
比較的高い面積の慣性モーメントおよび横方向軸線64に
沿った同一断面の比較的低い面積の慣性モーメントが軸
線62を中心としては非常に堅い構造体を提供するが軸線
64を中心としては非エネルギ吸収コンプライアンスを与
え、このことにより、膝関節の回転能力が義足および義
肢に与えられる。このコンプライアンスは、義肢の性能
を著しく高めるのに充分であるが、もちろん、制限があ
る。
第２ユニットが製造され、テストされた。このユニッ
トはエポキシ含浸カーボンフィラメントを用いてやはり
製造された。第２ユニットは２インチ（約5cm）の巾を
有し、0.32インチ（約0.8cm）のわずかに厚い肢部分を
有している。第２ユニットは5.75インチ（約14.6cm）の
足指の長さ、13インチ（約33cm）の肢の長さ、135ポン
ド（約60.7kg）の荷重に対してたわんだ状態で23.684ps
i（約163419.6×103N/m2）、シート状態で316psi（約21
80.4N/m2）の最大応力を有する。第２ユニットの垂直ば
ね率は722ポンド／インチ（約136,7kg/cm）であり、ね
じりばね率は15.6インチ・ポンド／度（約17.8cm・kg/
度）である。
両方のプロトタイプの装置はテストにおいて優秀な結
果を与えた。両方の装置は、極めて軽量であり、使用者
ののエネルギを多くは消費させず、切断した肢の背側端
部に加わる荷重を減少し、縛り張力の実質的な減少を可
能にして義肢を肢に保持する。このことは使用者を快適
にするのに役立ち、肢での通常の回転を可能にする。製
造した２つの実施例の装置はカーボンフィラメントを用
いて製造されたが、例えばガラス、ケブラーおよびナイ
ロンのような他の種類のフィラメントが用いられて、軽
量で構造的なおよび動的な特性を使用者に合わせること
ができる。この点に関して、装置の強度および堅さは単
に寸法および（または）比を変更することによって独立
して自由度の各軸線における要求に応じて仕立てること
ができ、それによって自然の踵および足の多重軸線の筋
肉系をシュミレートすることができる。また、フィラメ
ント（カーボン、ガラス等）の種類の差はばね率に影響
を与え、装置の特性のさらに大きな選択および制御を与
える。
複合義足および義肢の前述の従来例は使用者に以前は
不可能であった多数の活動を可能にする能力を与える。
しかしながら、装置は、一般にワンピース組立体として
製造されるので、使用者の自然の肢の寸法に整合するよ
うな寸法の義肢の組立を可能にするために種々の部品を
相互に交換することが不可能であることにおいて欠点を
有している。同様に、肢部分のたわみは肢部分の長さに
依存し、肢部分は特定の使用者の要求に合う長さを持た
なければならない。義肢装置の注文製造が各使用者の特
徴および要求を適切に満足させるために一般に必要とさ
れる。しかしながら、第５図および第６図の改良した実
施例は、この問題をほぼ解決し、ある限られた標準部品
の製造および貯蔵を可能にするものである。標準部品
は、多数の使用者の一人一人に適合されるが、装置の所
望の特性のすべてを達成するものである。
特に、平均の使用者の断端から床までの距離は約13イ
ンチ（約33cm）であり、使用者の98％が10インチ（約2
5.4cm）および17インチ（約43cm）の間にある。このこ
とは、もし本発明の義足および義肢の脛骨の上端がその
弾性特性を損なうことなしに適合中切断されることがで
きるならば、義肢装置の部品は標準の部品として製造さ
れ、貯蔵部品から必要に応じて選択され、切断され、適
合されうることを意味している。
このことは、第１図ないし第４図の従来例に示すよう
なほぼ均一な断面の肢部分を作らずに、むしろ10インチ
（約25.4cm）の高さ以下の部分に含まれる所望の可撓性
およびばね特性を足および肢部分が有し、それ以上の端
部を一層堅く、好ましくは、端部が切断される高さとは
無関係に便利に取付けることが可能なようにほぼ均一断
面を有するように製造することによって達成できる。
明らかに、上端部の所望の堅さは、その領域の断面の
巾および厚さの両方を増加することに得られるが、垂直
軸線および横方向水平軸線を中心とするばね率はその厚
さに一層依存するので、所望の堅さは、上端部が拡げら
れるか否かとは独立して、上端部を厚くすることによっ
て基本的に得られる。
第５図および第６図を参照すると、前述の特徴を有す
るフィラメント補強足および肢が示されている。この実
施例においては、足部分70および脛骨部分74は一体のフ
ィラメント補強体として製造されており、肢の足70およ
び脛骨72は、使用者が足部分70の前方部分で立つ状態に
応答して、垂直ねじれ軸線および水平横方向軸線の両方
を中心とする所望の可撓性およびばね特性を有するよう
に均衡されている。
一方、上端部76は、足部分70および肢の可撓性脛骨部
分74より厚く、上端部76を堅くしている。上端部はま
た、後述するが、容易に取付けるために、必要に応じ
て、可撓性脛骨部分74より一層広く作ることもできる。
しかしながら、堅さは巾より厚さを増すことによって基
本的には得られる。
また、好ましくは、上端部76は、上端部が適合切断さ
れる箇所とは無関係に義足および義肢の上端部が既知の
寸法および断面を有するように、ほぼ長方形断面であ
り、真すぐであり、その長さにわたって均一断面であ
る。一般に、堅い上端部76は床の高さからほぼ10インチ
（約25.4cm）まで延びているべきであり、言い換える
と、可撓性脛骨部分74は、好ましくは、床から10インチ
（約25.4cm）を越えない高さまで上方に延び、ほぼあら
ゆる使用者に適合するために要求される堅い上端部76の
切断を可能にし、一方断端取付具の取付けに対して堅い
上端部76の充分な長さを残しておく。
また、第５図に示す実施例において、踵部材78は足お
よび肢部材とは一体に結合されておらずに、むしろボル
ト80によって足および肢部材に固定されている。ボルト
のヘッドおよびナットの下に適当な支持プレートを用
い、かつナットをボルトにロックするための適当な手段
を用いることによって、２つの部品は、部品の所望の可
撓性を妨害することなく、部品を望ましく保持するのに
充分な堅さで互いにボルト止めされる。この点に関し
て、着脱自在の踵の使用は、特定の使用者の要求に合う
ような種々の部品の製造および取付けの際の融通性を与
える。
この実施例の義肢および義足の好ましい取付けが第５
図に示されている。特に、所定の長さに切断した堅い上
端部76はボルト84によって取付けバー82にボルト止めさ
れ、取付けバー82は樹脂含浸強化フィラメント布を積層
し硬化することによって形成したフィラメント補強ソケ
ット構造体86内に固定されている。この取付けは、摩耗
または何らかの理由による破損がある場合に部品が交換
できないような仕方で肢部分自体が積層したソケット構
造体中に埋め込まれるような取付けとは区別される。こ
のようにして、この改良した実施例では、義足および義
肢またはそれらの部品は保持でき、ソケットだけが廃棄
できる。
特に、第７図ないし第12図を参照すると、今まで述べ
てきた実施例に対する改良を含む義肢100が示されてい
る。義肢100は、下肢用義肢、すなわち膝以下の断端を
残して下肢が切断された使用者によって利用されるのに
特に適した義肢であり、断端が断端ソケット102に収容
されて種々の周知の手段によって断端に義肢100を固定
することを可能にしている。
図面の第７図ないし第12図に示すように、義肢100
は、樹脂含浸フィラメント材料から製造したほぼ垂直方
向に向いたパイロン104を含んでいる。利用されるこの
ような材料の代表的なものはエポキシ樹脂を含浸したカ
ーボン繊維フィラメントがある。フィラメントの長さ
は、フィラメントがパイロン104の上端部106からパイロ
ンの脛骨部分108を通ってその前方に延びる足部分110ま
で延びるようなものが好ましい。エポキシまたは他の適
当な樹脂で含浸されるとき、細長い繊維状またはフィラ
メント状の材料は、前述の最小エネルギ吸収のコンプラ
イアンスを与えるような連続体を形成し、通常肢のたわ
みおよび歩行を厳密にシュミレートする自然の動きを義
肢に与えるような固有の弾性および実物のような動きを
パイロンに与える。
パイロン104の一体化領域を説明する際、脛骨部分お
よび前方に延びる足部分110の中間のパイロンの下部弓
状端部を踝部112と考えるのが便利である。
パイロン104の上端部106は、第７図に示すように、上
端部を堅くするような厚みを有し、コンプライアンスの
ある、弾性の脛骨部分108および上端部106の間に境界線
を形成する。
一般的に、図面の第５図および第６図の実施例の説明
で示すように、厚い、堅い上端部以下のパイロンの垂直
長さは、ほぼ10インチ（約25.4cm）であり、パイロンの
長さの調節は、上端部106に充分な長さを設けて、上端
部が所望の長さに切断されてパイロンの全体の長さを得
ることによって達成される。
その結果、前述のように、１つの長さのパイロン104
は、個々の長さのパイロンを設ける必要なしに、下肢の
異なった高さ、すなわち異なった長さを持つ個人々に適
合するように、利用できる。さらに、パイロン104の上
端部106に与えられる堅さは、前述したように、個々の
固定具、すなわち取付具によって断端ソケット102に対
するパイロン104の固定を極めて容易にする。
前後方向に上端部106を厚くすることによってパイロ
ン104の上端部106の堅さを達成することを記載してきた
が、上端部106の堅さは、他の手段、例えば上端部の堅
さを増すための堅い金属部材を組込むこと、または厚み
よりむしろ上端部の巾を拡げることによって達成でき
る。
パイロンは踝部分112にわったて厚みを徐々に細く
し、前方に延びる足部分110で終わることもできる。義
肢100の足を完成させるために、後方に延びる足部分120
が設けられており、この足部分は前方に延びる足部分11
0の下面に合わせたわずかに弓状前方端部122を有してお
り、一対のボルトおよびナットワッシャの組合わせから
成る複数の固定具124によって前方に延びる足部分110に
着脱自在に固定される。したがって、義肢100の踵部分1
20は前方に延びる足部分110の下側に着脱自在に固定さ
れ、前方に延びる足部分110に対する交換可能な踵の高
さまたは長さの踵部分120の固定を容易にする。
図面の第８図および第10図に示すように、義肢100の
前方に延びる足部分110は個々の使用者の要求に合うよ
うな寸法形状である。
異なった長さの踵部分120を与える実施が図面の第10
図に示されており、そこには、踵部分取付ジグ128の利
用が示されている。取付ジグの設置および操作は詳細に
は後述する。
前方に延びる足部分110の前方端部の下側に接着され
ているのは弾性パッド、すなわちクッション130であ
り、同様なパッド132は踵部分120の後方端部の下側に接
着されている。これらのパッドの高さおよび長さは義肢
が要される特定の個人の必要に合わせて仕立てられるこ
とができる。
例えば、踵の高さは3/4インチ（約1.9cm）および２イ
ンチ（約5cm）のモジュールで提供でき、踵の高さは所
定のナイロンティルト調整と関連させることができる。
この結果、踵クッション132の高さの変化と組合わさっ
た種々の長さの踵部分120を設けることによって、先行
技術の構成では達成できなかったモジュラー特徴を義肢
100の踵部分120に与えることができる。
義肢100が使用される個人の条件に踵部分120を適合さ
せるのに著しく寄与するのは、図面の第７図および第12
図に示すように、てこ作用ブロック140を設けることで
ある。てこ作用ブロックは踵くさび142によって構成さ
れており、踵くさびは、踵部分120および義肢の前方に
延びる足部分110の間の交差146における前方に延びる足
部分110の下側に適合しうる曲線状上面144を有する。踵
くさびの下側148は平較的平らで後方に延びる足部分120
の上面に適合する。
踵くさび142はウレタンゴムから製造され、前方に延
びる足部分110の下側と踵部分の上面との間の交点空間
中に挿入され、種々の接着剤の任意の１つによって前記
両方の表面間に保持される。踵くさび142には異なった
長さおよび厚みのものが設けられ、後方に延びる踵部分
120のてこアームの長さおよび義肢の踵部分の堅さを決
定できる。
前述のように、足の寸法および形状は、義肢の使用者
の足の左右の輪郭に合わせて、製造者から義肢を出荷す
る前に決められる。
さらに、異なった程度の堅さを与える５個の異なった
踵のモジュールが提供され、２つの異なった輪郭の踵部
分120が比較的平らな踵の靴および比較的高い踵の靴に
合うように提供されている。このようにして、踵の高さ
は零インチ（零cm）から２インチ（約5cm）まで変更で
きる。
前述のように、義肢の前方に延びる足部分110に対す
る踵部分120の前方端部の位置決めはドリルジグ128を利
用して決められる。ドリルジグ128は、図面の第９図お
よび第10図に示すように、組立てられた前方に延びる足
部分110および後方に延びる踵部分120を締付けて保持す
るのに適した隔置した締付けバー152から成る。締付け
バー152は、ボルト、ナットおよびワッシャ組立体154に
よって組立てられた足および踵部分110および120を締付
けた状態で維持し、組立体154は、図面の第７図に示す
ように、前方に延びる足部分110に対する踵部分120の選
択した部分が足および踵部分に対応する穴156を形成す
る間維持されるように、締付けられる。
穴156の形成は締付け固定具128中のドリルガイド158
を使用して行われ、足部分110に対する踵部分120の正確
な調整がこのようにしてなされる。
締付け固定具128は取付け工程中に用いられて、足部
分110に対する踵部分120の最大および最適調整を可能と
し、一方義肢の全体が義肢使用者の特定の条件に調整さ
れる。最適調整であると考えられた後、締付け固定具が
ボルトおよびナットの組立体154を用いて完全に締付け
られ、次にドリルガイド158を用いるドリル工程がなさ
れる。
その後、ボルトおよびナットの組合わせ124が足およ
び踵部分110および120のそれぞれの対応する開口156に
挿入され、踵部分120を足部分110に対して最適な関係で
堅く締付ける。
図面の第７図および第11図は、それぞれの踵部分120
のてこアームを調整するための異なった高さの踵くさび
142の利用および踵部分の低エネルギ吸収コンプライア
ンスを示している。
異なった個人の解剖学上のおよび活動上の特質の適合
の際最適状態を得るために、５個のパイロンが100ポン
ド（約45kg）から225ポンド（約101kg）まで25ポンド
（約11.2kg）の増分の体重の人に適合するように設けら
れた。100ポンド（約45kg）の人のパイロンに対する積
層の層の数は、0.210ポンド（約0.53cm）の合計厚みに
対して約40であり、225ポンド（約101kg）の人のパイロ
ンに対する積層の層の数は、約70であり、0.340インチ
（約0.86cm）の厚みがあった。その結果、義肢の脛骨部
分108の厚み、踝部分112および足部分110の厚みは、使
用者の体重または活動の程度が増加するにつれて増加す
る。
例えば、もし200ポンド（約90kg）の人が種々のスポ
ーツをやっているために極めて活動的ならば、その人
は、200ポンド（約90kg）パイロンより225ポンド（約10
1kg）パイロンに適合する。
さらに、パイロンの巾は100/125ポンド（約45/56kg）
および125/150ポンド（約56/67kg）パイロンが150ポン
ド（67kg）ないし225ポンド（約101kg）の範囲にある体
重の個人に適合する３個のパイロンにより狭い巾を与え
るように、調整された、２つの狭い巾のパイロンは肢部
分で約13/4インチ（約3.17cm）の巾であり、足部分で2.
4インチ（約6cm）の巾である。３個の重い体重をささえ
るパイロンの広い巾は肢部分で２インチ（約5cm）であ
り、足部分で2.8インチ（約7cm）であった。
一般に、５個のパイロンが次の重量間隔に対して割当
てられる。
No.1−100/125 No.2−125/150 No.3−150/175 No.4−175/200 No.5−200/225 明らかに、付加的な積層は、パイロンの巾が減少され
ると強度を維持するために加えられる。パイロンに対し
て0.350インチ（約0.88cm）の合計厚みを得るために、
各0.005インチ（約0.013cm）の厚みのグラファイトフィ
ラメントの通常70枚の層が用いられる。
前述のように異なった体重で分類したものに対して与
えられた５個のパイロンの各々は低い数のパイロンより
厚みが約0.025ないし0.030インチ（約0.063ないし0.075
cm）大きい。
義肢全体はカーボン繊維またはグラファイト積層から
製造され、積層の配列パターンはパイロンの中央部分の
縦方向の配向およびパイロンの縁における角度配向の特
徴を有している。この配向はパイロンの上端部106から
足部分110にわたって延びており、それによって構造の
動的連続性を得ることができ、また前述のようなエネル
ギ保存コンプライアンスを可能にするものである。
さらに、前述のように、種々の動的領域中のパイロン
の厚みの徐々の変化がある。例えば、選択したパイロン
において、肢部分108は0.280インチ（約0.71cm）の厚み
であり、踝部分112は0.250インチ（約0.63cm）の厚みで
あり、前方に延びる足部分110は0.110インチ（約0.28c
m）の厚みである。
改良の最も重要な特徴の１つは、足および踵組立体の
最も大きな緊張領域が踵および足部分の耐久性およびコ
ンプライアンスを改良するように発生される事実にあ
る。踵部分110に足部分120を直接取付けることは、踵に
よる着地から、中間姿勢を通って、足指の離れまでのス
ムースな移行を与える。さらに、交差空間146が形成さ
れており、足および踵部分110および120のコンプライア
ンスおよび融通性の一層大きな制御を与えるようにてこ
アームくさび142の利用を可能にする。
好ましくは耐裂断エチルビニルアセテートフォームか
ら製造される化粧用カバーが義足に対して設けられても
よい。フォームを利用する１つの望ましい方法は、予め
切断したシートの形状であり、シートは、義足100を着
用する人の測定しようとする側の整合を行うように容易
に形状を直すことができる。
義足100はパイロン104の長さの調整を特徴としている
事実から、踵および前方に延びる足部分の調整、踵部分
120のてこアーム調整、正確な動きのニュアンスを得る
ための同調の達成、および義肢100がなす適合は、断端
ソケット102に対する義肢100の接続、すなわち取付けの
関数である。
例えば、堅い上端部106の中間部を通して、パイロン1
04は、例えば米国特許第3,659,294号に記載のような取
付けリンクのような接続および取付け具の市販品を利用
して断端ソケット102に固定される。このような調整可
能なリンクはパイロンの上端部106に適合するように変
更できる。
しかし、図面の第７図および第11図に示すように、一
例として、パイロンコネクタまたは取付け具160があ
る。
パイロン104の上端部106は前記パイロンおよび取付け
具160を通して挿入したボルト、ワッシャおよびナット
の組合わせ166を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来例の義足の斜視図である。 第２図は、第１図の装置の側面図である。 第３図は、第１図の装置の底面図である。 第４図は、踝領域における第１図の装置の断面図であ
る。 第５図は、脛骨部分の長さが色々な個人の高さに適用で
きるような脛骨部分を組込んだ本発明にしたがって製造
した義肢の斜視図である。 第６図は、義肢が取付けられる使用者の高さに適合する
組立体およびその変形を示す第５図の義肢の側面図であ
る。 第７図は、本発明の他の実施例の側面図である。 第８図は、部分的に断面で示す平面図である。 第９図は、本発明の義肢に関連して用いられる他の踵の
長さおよび調整を示す部分的側面図である。 第10図は、義肢の前方足部分に選択した踵部分を取付け
ることを示す第９図の線10−10から見た図である。 第11図は、義肢の踵部分および前方足部分の間の弾性く
さびの位置を示す義肢の側面図である。 第12図は、義肢の踵部分および前方足部分の間に介在可
能な弾性くさびを示す斜視図である。 20……足部分、 22……踵部分、 24……肢部分、 26……結合部分、 70……足部分、 72……脛骨部分、 74……脛骨部分、 76……上端部、 78……踵部材、 100……義肢、 104……パイロン、 106……上端部、 108……脛骨部分、 110……前方に延びる足部分、 120……後方に延びる足部分（踵部分）、 142……踵くさび。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】樹脂含浸強化フィラメントから形成した細
    長いパイロンを有し、前記パイロンは互いに一体に形成
    した上端部、中間部分および下部の前方足部分を有し、
    前記足部分は垂直荷重に対してエネルギ低吸収の弾性を
    有するように前記中間部分より前方下方に延び、前記前
    方足部分に固定されかつ前記樹脂含浸強化フィラメント
    から製造した踵部分を有し、前記パイロンの前記中間部
    分は前後方向にほぼ一致した軸線を中心とする高い断面
    慣性モーメントおよび前後方向に垂直な水平軸線を中心
    とする比較的低い断面慣性モーメントを持つ断面を有
    し、それによって前記中間部分および前記前方足部分は
    垂直な前後面でたわむが垂直な横方向面内ではたわま
    ず、前記パイロンの上端部は前記中間部分より堅くて、
    前記パイロンの前記中間部分および足部分の弾性の応答
    に影響を与えることなく使用者に対して調整して切断さ
    れることによって前記パイロンのモジュラーフィラメン
    トを提供する、ことを特徴とする下肢用義肢。
  2. 【請求項２】請求項１記載の義肢において、前記足部分
    に対する前記踵部分の下側取付けによって、交差空間
    と、前記足部分の前方部分および前記パイロンの前記中
    間部分に対する前記踵部分のてこアームを決めるように
    前記交差空間中に配置されたてこブロックと、が与えら
    れることを特徴とする義肢。
  3. 【請求項３】請求項１記載の義肢において、前記パイロ
    ンの前記上端部の堅さは前記パイロンの中間部分に対し
    て前記上端部の厚みを増すことによって前記上端部に与
    えられることを特徴とする義肢。
  4. 【請求項４】請求項３記載の義肢において、前記上端部
    の前記厚みが前後方向であることを特徴とする義肢。
  5. 【請求項５】請求項３記載の義肢において、前記堅さを
    達成する厚みが前後方向に垂直な方向であることを特徴
    とする義肢。
  6. 【請求項６】樹脂含浸強化フィラメントから形成した細
    長いほぼ垂直方向に向けられたパイロンを有し、前記パ
    イロンは、堅い上端部、中間部分および下部の前方に延
    びる足部分を有し、上端部、中間部分および足部分のす
    べてに互いに一体に形成され、前記強化フィラメントは
    前記上端部から前記前方に延びる足部分にまで延びてお
    り、前記前方に延びる足部分の下側に固定されて、前記
    踵部分と前記前方に延びる足部分との間に交差空間を形
    成する後方に延びる踵部分をさらに有し、前記後方に延
    びる踵部分は前記前方に延びる足部分から着脱自在であ
    り、樹脂含浸強化フィラメントから製造され、てこ決定
    手段が前記交差空間中に挿入され前記踵部分のてこアー
    ムの長さを決定することを特徴とする下肢用義肢。
  7. 【請求項７】請求項６記載の義肢において、前記パイロ
    ンの上端部の堅さが付加的なフィラメントおよび樹脂材
    料を用いて前記上端部を厚くすることによって達成さ
    れ、前記上端部は堅さを得るように前記パイロンの隣接
    する中間部分より厚いことを特徴とする義肢。
  8. 【請求項８】請求項６記載の義肢において、前記堅い上
    端部はほぼ長方形断面を有することを特徴とする義肢。
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