JP3772927B2 - 義足の膝折れ防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、義足の大腿部と下腿部とが膝部において屈曲可能に連結された義足の膝折れ防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記義足としては、図７に示すものが知られている（特開平５−１４６号公報）。このものは、大腿の断端部を収容するソケット２００と下腿パイプ２０２とを備えており、ソケット２００の下部に設けられた回転ストッパ２０４と、下腿パイプ２０２の上部に設けられた取付部材２０６とが、連結部材２０８により連結されている。連結部材２０８の上端部は、軸２１０により回転ストッパ２０４の側面前方に回動可能に取り付けられており、連結部材２０８の下端部は、軸２１２により取付部材２０６の前方に回動可能に取り付けられている。つまり、大腿部２００および下腿パイプ２０２は、連結部材２０８を介して回動可能になっており、これにより膝が屈曲される。
【０００３】
また、回転ストッパ２０４の後部と取付部材２０６の後部との間には圧縮ばね２１４が介在されている。圧縮ばね２１４は、義足を踏み切って蹴り返す際に膝が曲がって大腿部２００が図中に矢印Ｆ１で示す方向に回動した際に圧縮され、蹴り返しを終えるとその復元力により伸長され、膝が伸びた状態に復帰する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のものでは、圧縮ばね２１４が伸長した状態、つまり、膝が伸びた状態では、回転ストッパ２０４に掛かる体重は、圧縮ばね２１４を圧縮する方向に掛かっているため、膝折れを生じ易いという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、膝折れを生じ難い義足の膝折れ防止装置を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、義足（１）の膝部（９０）から上の大腿部（３）および膝部（９０）から下の下腿部（２）が膝部（９０）において屈曲可能に連結された義足（１）の膝折れ防止装置（１０）において、前記義足（１）の所定の部位（７１）から上の上部義足（６）および所定の部位（７１）から下の下部義足（７）を前記所定の部位（７１）において接続するとともに、前記義足（１）に体重を掛けながら前記大腿部（３）が前記下腿部（２）に対して所定の姿勢になったときに、前記上部義足（６）を前記所定の部位（７１）から前記下部義足（７）に対して歩行方向へ変位開始させ、前記上部義足（６）に掛かる荷重を前記歩行方向へ移動開始させる荷重移動手段（２０〜４８、６０〜７９）と、この荷重移動手段により、前記歩行方向へ変位した上部義足（６）を変位する前の位置へ復帰させる復帰手段（５０、８０）と、が備えられたという技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、上記に加えて、前記所定の部位（７１）は、前記膝部（９０）の上方であるという技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、上記にさらに加えて、前記荷重移動手段（２０〜４８、６０〜７９）は、前記上部義足（６）の下部に上端が上下方向に回動可能に取り付けられており、下端が前記下部義足（７）の上部に上下方向に回動可能に取付けられた連結部材（４１，４１，４２，４２）を備え、その連結部材（４１，４１，４２，４２）の上端が下方へ回動することにより、前記上部義足（６）を歩行方向へ変位開始させ、前記上部義足（６）に掛かる荷重を前記歩行方向へ移動開始させるものであるという技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記荷重移動手段（２０〜４８、６０〜７９）には、前記上部義足（６）の下部に固定される第１の固定部材（２０、３０、３１）が備えられており、その第１の固定部材（２０、３０、３１）の前部（３０）および後部（３１）は、前記連結部材（４１，４１，４２，４２）の上端において、上下方向に回動可能に取付けられてなるという技術的手段を採用する。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１ないし請求項２のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記連結部材（４１，４１，４２，４２）の上端の取付位置は、その下端の取付位置よりも前記歩行方向側であるという技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記荷重移動手段（２０〜４８、６０〜７９）には、前記下部義足（７）の上部に固定される第２の固定部材（７０）が備えられており、前記連結部材（４１，４１，４２，４２）には、１対の第１の連結部材（４１，４１）および１対の第２の連結部材（４２，４２）が備えられており、前記第１の連結部材（４１，４１）のそれぞれの上端は、前記第１の固定部材（２０、３０、３１）の相対向する両側面（３６、３６、３７、３７）の前部（３６、３６）に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、前記第１の連結部材（４１，４１）のそれぞれの下端は、前記第２の固定部材（７０）の相対向する両側面（７１ｂ、７１ｂ）の前部に上下方向に回動可能に取付けられており、前記第２の連結部材（４２、４２）のそれぞれの上端は、前記第１の固定部材（２０、３０、３１）の相対向する両側面（３６、３６、３７、３７）の後部（３７、３７）に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、前記第２の連結部材（４２、４２）のそれぞれの下端は、前記第２の固定部材（７０）の相対向する両側面（７１ｂ、７１ｂ）の後部に上下方向に回動可能に取付けられてなるという技術的手段を採用する。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記復帰手段（５０、８０）には、前記第１の固定部材（２０、３０、３１）と第２の固定部材（７０）との間に介在された弾性部材（８０）が備えられたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項４または請求項５に記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記第１および第２の連結部材（４１，４１，４２，４２）は、互いに連動して回動可能に前記第１および第２の固定部材（２０、３０、３１、７０）に取付けられてなるという技術的手段を採用する。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記第１および第２の連結部材（４１，４１，４２，４２）は、互いに異なる角度で回動可能に前記第１および第２の固定部材（２０、３０、３１、７０）に取付けられてなるという技術的手段を採用する。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記復帰手段（５０、８０）には、少なくとも１つのコイルスプリング（５０，５０）が備えられており、そのコイルスプリング（５０，５０）の一端は、前記連結部材（４１、４１）に取付けられてなるとともに、他端は、所定箇所（７６）に設けられた取付部材（７６ａ）に取付けられてなるという技術的手段を採用する。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記上部義足（６）の変位開始位置を調節する調節手段（７６、７９、７９）が備えられたという技術的手段を採用する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記調節手段（７６、７９、７９）は、前記連結部材（４１，４１，４２，４２）の上下方向への回動角度を調節するものであるという技術的手段を採用する。
【００１８】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の義足の膝折れ防止装置（１０）において、前記回動角度の調節は、前記連結部材（４２，４２）の後面（４７，４７）に対して進退自在に設けられた調節ネジ（７９，７９）と、この調節ネジ（７９，７９）が進退自在に取付けられた調節ネジ取付部材（７６）と、を用いるという技術的手段を採用する。
【００１９】
なお、上記括弧内の符号は、後述する発明の実施の形態で用いる符号と対応するものである。また、上記上下方向とは、歩行する場合において、足部から頭部へ向かう方向（上方）および頭部から足部へ向かう方向（下方）を意味するものである。
【００２０】
【作用】
請求項１ないし請求項１１に記載の発明では、義足を装着して歩行する場合に、義足に体重を掛けながら大腿部が下腿部に対して所定の姿勢になったときに、義足の所定の部位から上の上部義足を所定の部位から下の下部義足に対して歩行方向へ変位開始させ、上部義足に掛かる荷重を歩行方向へ移動開始させることができる。つまり、たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するように、踏み出した義足が直立の姿勢に近づくにしたがって、上部義足に掛かる荷重が歩行方向へ移動開始するため、膝を屈曲させる荷重のベクトル成分を小さくすることができる。したがって、膝折れの発生を抑制することができる。また、歩行方向へ変位した上部義足は、上記復帰手段により、変位する前の位置へ復帰される。
【００２１】
特に、請求項１に記載の発明のように、上記所定の部位は、上記膝部の上方であることにより、膝部から上の部分に掛かる荷重を歩行方向へ移動させることにより、膝折れを抑制できる。
【００２２】
また、請求項１に記載の発明では、上記荷重移動手段は、上記上部義足の下部に上端が上下方向に回動可能に取り付けられており、下端が上記下部義足の上部に上下方向に回動可能に取付けられた連結部材を備えているため、その連結部材の上端が下方へ回動することにより、上記上部義足は歩行方向へ変位させることができるため、上部義足に掛かる荷重を歩行方向へ移動開始させることができる。
【００２３】
特に請求項４に記載の発明では、上記連結部材が、１対の第１の連結部材および１対の第２の連結部材からなり、第１の連結部材のそれぞれの上端は、上記上部義足の下部に固定される第１の固定部材の相対向する両側面の前部に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、上記第１の連結部材のそれぞれの下端は、上記下部義足の上部に固定される第２の固定部材の相対向する両側面の前部に上下方向に回動可能に取付けられている。また、第２の連結部材のそれぞれの上端は、第１の固定部材の相対向する両側面の後部に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、第２の連結部材のそれぞれの下端は、第２の固定部材の相対向する両側面の後部に上下方向に回動可能に取付けられてなる。つまり、上部義足および下部義足は、第１および第２の連結部材により連結されており、これら第１および第２の連結部材の上端が歩行方向の下方へ回動することにより、上部義足を歩行方向へ変位させることができるため、上部義足に掛かる荷重を歩行方向へ移動させて膝折れを抑制できる。
【００２４】
さらに、請求項２に記載の発明では、上記荷重移動手段には、上記上部義足の下部に固定される第１の固定部材が備えられており、その第１の固定部材の前部および後部は、上記連結部材の上端において、上下方向に回動可能に取付けられてなるため、上記第１の固定部材に固定される上部義足を上下方向に回動させることができる。したがって、たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するように、踏み出した義足が接地してから直立姿勢へ移る際に、上部義足を下部義足に対して平行にした状態では、上部義足を歩行方向へ変位させ難いが、第１の固定部材が回動可能であることにより、上部義足を下部義足に対して角度を付けることができることから、上部義足に掛かる荷重を踵から爪先へ移動させ易いため、上部義足に掛かる荷重を歩行方向へ移動し易くすることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明では、上記連結部材の上端の取付位置は、その下端の取付位置よりも上記歩行方向側であるため、上記連結部材の上端に掛かる荷重により、上記連結部材を下方へ回動させる回転モーメントを発生させ易い。したがって、上部義足に掛かる荷重の歩行方向への移動が容易である。
【００２６】
請求項５に記載の発明では、上記復帰手段には、上記第１の固定部材と第２の固定部材との間に介在された弾性部材が備えられているため、その弾性部材の弾性力により、上記連結部材の下方への回動により下降した第１の固定部材に掛かる衝撃力を緩衝できる。しかも、下降した第１の固定部材により圧縮され弾性部材の復元力により、第１の固定部材を下降する前の位置へ復帰させることができる。つまり、上部義足を変位する前の位置へ復帰させることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明では、上記第１および第２の連結部材は、互いに連動して回動可能に上記第１および第２の固定部材に取付けられてなるため、第１および第２の連結部材の一方の連結部材の回動により、他方の連結部材を回動させることができるため、つまり、両連結部材はリンクして回動するため、一方の連結部材を回動させて他方の連結部材を回動させることにより、上部義足を歩行方向へ変位させることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、上記第１および第２の連結部材は、互いに異なる角度で回動可能に上記第１および第２の固定部材に取付けられてなるため、両連結部材の上端が取付けられた第１の固定部材を上下方向へ傾けた状態に設定することができる。たとえば、後述する発明の実施の形態に記載するように、第２の連結部材たる連結部材４２，４２は、第１の連結部材たる連結部材４１，４１よりも、大きい角度で下方へ回動することができるため、第１の固定部材たる上部取付ベース２０の後部、つまり、踵側を沈み込ませることができる。したがって、踵に掛かった荷重を爪先側へ移動させ易くなるため、上部義足を歩行方向へ変位させ易い。しかも、蹴り返しを行い易い。
【００２９】
請求項８に記載の発明では、少なくとも１つのコイルスプリングの一端が、上記連結部材に取付けられており、他端が、所定箇所に設けられた取付部材に取付けられてなるため、そのコイルスプリングの収縮力、または、伸長力により、連結部材を回動する前の位置へ戻すことができる。つまり、上部義足を変位する前の位置へ復帰させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、上記上部義足の変位開始位置を調節する調節手段が備えられているため、上部義足の変位量を調節することができる。つまり、上部義足が変位を開始する位置は、義足を装着する人の体重や歩幅により異なるが、上記調節手段により、それら個人差に応じて調節することにより、最も効果的な膝折れ防止を行うことができる。
【００３１】
また、上記連結部材の回動角度が変化すると、上記上部義足の変位量も変化することから、請求項１０に記載の発明にように、上記連結部材の上下方向への回動角度を調節することにより上記上部義足の変位量を調節することができる。
【００３２】
そして、その回動角度の調節は、請求項１１に記載の発明のように、上記連結部材の後面に対して進退自在に設けられた調節ネジと、この調節ネジが進退自在に取付けられた調節ネジ取付部材とを用いることにより行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明実施形態の義足の膝折れ防止装置（以下、装置と略称する）を装着した義足の左側面説明図、図２は、本装置の分解斜視図、図３は、本装置の平面図、図４は、本装置の背面図をそれぞれ示す。なお、本実施形態では、単軸膝継手を用いた義足に装着する場合を説明する。また、図１において紙面左側を義足の前方向とし、紙面右側を後方向とする。
【００３４】
まず、本装置が装着される義足の主要構成について説明する。図１に示すように、義足１の上部には、大腿の断端部を収容するソケット３が備えられており、義足１の下部には、足部モジュール４が備えられている。この足部モジュール４には、下腿パイプ２の下部が軸５により取付けられており、その軸５を中心に足部モジュール４が上下に回動自在になっている。下腿パイプ２の上部には、下腿パイプ継手９１が取付けられており、この下腿パイプ継手９１の上端後部には、相対向する軸受部９２，９２が形成されている。この軸受部９２，９２間には、関節部材９４の後端部が膝軸９３により回動自在に取付けられている。膝軸９３は、軸受部９２，９２間に設けられた図示しないブレーキドラムに挿通されており、このブレーキドラムと膝軸９３との間に発生する摩擦力により、急な膝折れが防止されている。
【００３５】
図２に示すように、膝軸９３の後方には、相対向する軸受１０１，１０１に挿通された軸１０２により、く字状のロッド１０３の上端が回動自在に取付けられており、そのロッド１０３の下端には、下腿パイプ２に上下方向に伸縮自在に内蔵されたコイルスプリング（図示省略）の上端に取付けられたピストン１０４が取付けられている。これにより、蹴り返しから踏み出しに移行する際に、上記コイルスプリングの復元力により、ロッド１０３が押し上げられるため、屈曲した膝を伸ばすことができる。
【００３６】
下腿パイプ継手９１の前面のつば部９１ａと、関節部材９４の前部９６との間には、弾性材料で形成されたストッパ９５が介在されており、前方への膝折れ防止と、膝を伸ばした際の衝撃吸収とが図られている。関節部材９４の上部には、後述する下部取付ベース７０を固定するための固定部材９７が固定されている。この固定部材９７の上部の一側端には、エッジ状のレール９８が形成されており、このレール９８と相対向する他側端には、上記レール９８と相対向するレール９８が形成された取付板９９がネジ１００，１００により固定されている。上記下腿パイプ継手９１、軸受部９２，９２、膝軸９３、関節部材９４、軸受１０１，１０１、軸１０２、ロッド１０３、ピストン１０４およびドラムブレーキにより、膝関節９０が構成されている。
【００３７】
次に、本装置１０の構成について説明する。図２に示すように、本装置１０には、上記ソケット３の下部に取付ける上部取付ベース２０が備えられている。この上部取付ベース２０は、図３に示すように、平面から見ると楕円形の板状に形成されており、その上面には、図２に示すように、上部ガイド部２１が形成されており、下面には、下部ガイド部２２が形成されている。また、その両側面には、つば部２３およびつば部２４が形成されている。上部ガイド２１および下部ガイド２２と、つば部２３およびつば部２４との境界には、Ｖ字状の溝２５，２５が形成されている。
【００３８】
上部取付ベース２０の下部ガイド２２には、スライド部材３０およびスライド部材３１がはめ込み固定されている。両スライド部材３０，３１の上部には、先端がＶ字状に形成されたエッジ３２，３２が相対向してそれぞれ形成されており、それらエッジ３２，３２を上記下部ガイド２２の一端から溝２５，２５に沿わせてスライドさせることにより、両スライド部材３０，３１は、下部ガイド２２にはめ込まれる。また、両スライド部材３０，３１の底面から上面に向けて、ネジ孔３３，３３がそれぞれ貫通形成されており、それらネジ孔３３，３３には、ネジ６０が、ワッシャ６１および座金６２を介してねじ込まれ、そのねじ込まれたネジ６０の先端は、下部ガイド２２の底面を押圧する。これにより、両スライド部材３０，３１は、下部ガイド２２に固定される。なお、上部取付ベース２０および両スライド部材３０，３１が、本発明の第１の固定部材に相当する。
【００３９】
スライド部材３０の両側面３６，３６と、スライド部材３１の両側面３７，３７には、ボルト４０を挿通するためのボルト挿通孔３４がそれぞれ貫通形成されている。また、各ボルト４０の先端部の内面には、ネジ４３をねじ込むための雌ねじ部４４がそれぞれ形成されている。ボルト４０は、長円形の板状に形成された右側の連結部材４１の上端部に貫通形成されたボルト挿通孔４５から、スライド部材３０のボルト挿通孔３４を通って左側の連結部材４１のボルト挿通孔４５に挿通されており、ボルト４０の先端部の雌ねじ部４４には、ネジ４３がねじ込まれている。つまり、スライド部材３０の両側面３６，３６には、第１の連結部材たる連結部材４１，４１の上端部が上下方向へ回動自在に取付けられている。また、スライド部材３１の両側面３７，３７には、連結部材４１と同一形状の第２の連結部材たる連結部材４２，４２の上端部がボルト４０およびネジ４３により、上下方向へ回動自在に取付けられている。
【００４０】
本装置１０には、上記固定部材９７に取り付けられる第２の固定部材たる下部取付ベース７０が備えられている。この下部取付ベース７０の上面には、板状の水平部材７１が形成されており、その下面には、ガイド７２が形成されている。また、その両側面には、つば部７３およびつば部７４が形成されている。水平部材７１の後面には、板状の垂直部材７６がその上部を水平部材７１から突出させた形で形成されており、その垂直部材７６の前面には、板状のストッパ７７が垂直部材７６の後面からねじ込まれたネジ７８，７８により固定されている。ガイド７２と、つば部７３およびつば部７４との境界はＶ字状に形成されている。つまり、ガイド７２をレール９８，９８の端部からスライドさせてはめ込み、ネジ１００，１００を回して取付板９９を前進させることにより、下部取付ベース７０が、固定部材９７に固定される。
【００４１】
右側の連結部材４１の下端部に貫通形成されたボルト挿通孔４６には、ボルト４０（図示省略）が挿通され、この挿通されたボルト４０は、水平部材７１の両側面７１ｂ，７１ｂの前部に貫通形成されたボルト挿通孔７５を通って左側の連結部材４１のボルト挿通孔４６に挿通されており、ボルト４０の先端部の雌ねじ部４４には、ネジ４３がねじ込まれている。つまり、水平部材７１の両側面７１ｂ，７１ｂの前部には、連結部材４１，４１の下端部が上下方向へ回動自在に取付けられている。また、水平部材７１の両側面７１ｂ，７１ｂの後部には、連結部材４２，４２の下端部がボルト４０およびネジ４３により、上下方向へ回動自在に取付けられている。なお、図１に示すように、連結部材４１，４２の上端部の取付位置は、下端部の取付位置よりも歩行方向側になっている。このため、連結部材４１，４２には、上方からの荷重に対して、その下端部を軸にした下向き（図１において反時計回り）の回転モーメントが作用する。
【００４２】
下部取付ベース７０の水平部材７１の上面７１ａと、スライド部材３０および３１の底面３５との間には、弾性部材８０が介在されている（図４参照）。この弾性部材８０の中央には、両スライド部材３０，３１の底面にねじ込まれた４本のネジ６０の４つの頭６３が収容される溝８１が形成されている。つまり、両スライド部材３０，３１に上方から掛かる衝撃力を弾性部材８０により緩衝することができる。なお、本実施形態では、上部取付ベース２０、下部取付ベース７０、スライド部材３０，３１および連結部材４１，４２は、アルミ合金により形成されており、弾性部材８０は、ウレタンゴムにより形成されている。また、下部取付ベース７０の水平部材７１の位置が、本発明の所定の部位に相当する。
【００４３】
また、下部取付ベース７０の垂直部材７６の両端部には、連結部材４２の後面４７に先端が当接する調節ネジ７９，７９が、進退自在にねじ込まれている。つまり、これら調節ネジ７９，７９を前進させると、連結部材４２，４２の無荷重時における前傾角度が大きくなり、その分、上部義足６の変位後の復帰位置が膝部９０に対して前方寄りに設定されるため、上部義足６に掛かる荷重の歩行方向への移動開始が早くなる。また、調節ネジ７９，７９を後退させると、逆に、連結部材４２，４２の無荷重時における前傾角度が小さくなり、その分、上部義足６の変位後の復帰位置が膝部９０に対して後方寄りに設定されるため、上部義足６に掛かる荷重の歩行方向への移動が遅くなる。つまり、調節ネジ７９，７９を進退させることにより、上部義足６の変位開始時期を調節することができる。したがって、本装置１０を装着する者の体重や歩幅に応じて上部義足６の変位開始時期を調節することができるため、個人差に対応した最適な膝折れの防止を行うことができる。
【００４４】
左側の連結部材４１の板面のほぼ中央には、図示しないボルト挿通孔が形成されており、そのボルト挿通孔には、ナット６４を介してボルト４８がねじ込まれている。このボルト４８の軸には、左側のコイルスプリング５０の前方のフック５１が引掛けられており、後方のフック５２は、垂直部材７６の左側面にねじ込まれた取付ネジ７６ａに引掛けられている。また、右側の連結部材４１の板面のほぼ中央には、ボルト孔４８が形成されており、そのボルト孔４８には、ナット６４、座金６５およびワッシャ６６を介してボルト６７がそれぞれねじ込まれている。ナット６４および座金６５の間のボルト６７には、右側のコイルスプリング５０の前方のフック５１が引掛けられており、後方のフック５２は、垂直部材７６の右側面にねじ込まれた図示しない取付ネジに引掛けられている。これにより、図１において反時計回りに回動した連結部材４１，４１には、コイルスプリング５０，５０の復元力により、時計方向へ回動する力が作用する。つまり、歩行方向へ変位した上部取付ベース２０には、変位する前の位置へ復帰する力が作用する。したがって、義足１が蹴り返しを終えて上部義足６に掛かる荷重が抜ける際に、歩行方向へ変位した上部義足６を変位する前の位置へ復帰させることができる。
【００４５】
次に、本装置１０が取付けられた義足１を装着して歩行する場合の各部材の動作および作用について図５および図６を参照して説明する。図５は、義足１を踏み出した状態を示す左側面説明図であり、図６は、義足１に作用する床反力の前後分力と垂直分力とを合成したベクトル図であり、横軸は、足の踵から爪先までの長さを示し、縦軸は、足に掛かる荷重の大きさを示す。また、左側の図は、健足側のベクトル図であり、右側の図は、義足側のベクトル図である。同図（Ａ）は、本装置１０を装着しない場合のベクトル図、同図（Ｂ）は、平行前方移動の設定にした本装置１０を装着した場合のベクトル図、同図（Ｃ）は、前方移動可能であるとともに、上部取付ベース２０の後部が下方へ沈み込み可能な設定にした本装置１０を装着した場合のベクトル図である。
【００４６】
なお、ここで用いる本装置１０は、図５に示すように、連結部材４１の上端の取付位置と連結部材４２の上端の取付位置との間隔を、連結部材４１の下端の取付位置と連結部材４２の下端の取付位置との間隔よりも狭くすることにより、連結部材４２の前傾角度が連結部材４１の前傾角度よりも大きくなっており、無荷重状態において上部取付ベース２０の後方が踵方向へ少し沈み込んだ状態に設定されているものとする。また、上部取付ベース２０の変位量は、５ｍｍないし１５ｍｍであり、高さの変化は、１０ｍｍ前後である。
【００４７】
まず、義足１を踏み出して、足部モジュールの踵４ａが接地すると、上部義足６に掛かる荷重は、上部取付ベース２０を介して、連結部材４１，４２を下方（図５において反時計方向）へ回動させるモーメントとして連結部材４１，４２に作用し、連結部材４１，４２の回動により、上部取付ベース２０は歩行方向へ変位を開始する。つまり、上部義足６が歩行方向へ変位を開始する。このとき（Ｘ＝０ｃｍ）の床反力は、図６（Ｃ）に示すように、後方への傾きが殆ど無いベクトルとして現れている。したがって、義足１が膝折れする成分が殆ど存在しないため、膝折れが発生し難い。しかも、接地時の衝撃力は、弾性部材８０により吸収することができるため、断端部が楽である。
【００４８】
続いて、義足１が直立姿勢に近づくにつれて、義足１に掛かる荷重は踵４ａから爪先４ｂへ移動を開始し、義足１が直立姿勢を超えて蹴り返し動作に移るときに、土踏まず４ｃ付近に最大荷重が掛かり、上部取付ベース２０の変位量は最大となる。このとき、義足１は、上部取付ベース２０の後部が沈み込んでソケット３が少し後方に傾いた状態に設定されているため、踏み切り時に蹴り返しを楽に行うことができる。
【００４９】
そして、蹴り返しのときに、上部取付ベース２０に掛かる荷重が小さくなるため、上部取付ベース２０は、上部取付ベース２０の下降により圧縮された弾性部材８０の復元力および連結部材４１，４１の回動により伸長したコイルスプリング５０，５０の復元力により、変位する前の位置へ復帰する。以上のように、本装置１０を義足に装着することにより、接地した義足の荷重の後方へ移動する成分を殆ど無くすことができるため、歩行時における膝折れを防止することができる。また、本装置１０は、上記実施形態のように、４軸膝継手を用いた義足よりも軽量で小さい単軸膝継手に用いるのが、義足の重量や大きさの増大を防止する上で望ましいが、他の膝継手を用いた義足に装着することも可能である。
【００５０】
なお、上記実施形態では、スライド部材３０，３１を上部取付ベース２０に固定した構成を説明したが、スライド部材３１を下部ガイド２２に沿って前後方向へスライド自在に設ける構成にすることもできる。この構成によれば、上部取付ベース２０の後部を荷重に応じて昇降動させることができる。また、スライド部材３０，３１を下部ガイド２２に沿って前後方向へスライド自在に設けることもできる。
【００５１】
さらに、上記実施形態では、連結部材４１，４２を回動させることにより、上部義足６に掛かる荷重を歩行方向へ変位させる構成を説明したが、たとえば、上部取付ベースが下部取付ベースに対してベアリングを介してスライド自在にはめ込まれており、上部取付ベースの後端には、復帰用のコイルスプリングの一端が取付けられた構成など、上部義足６に掛かる荷重を歩行方向へ変位させることができる構成であれば、他の構成でもよい。
【００５２】
またさらに、上記実施形態では、弾性部材８０としてウレタンゴムを用いたが、コイルスプリングでもよいし、上部取付ベース２０、下部取付ベース７０、連結部材４１，４２およびスライド部材３０，３１は、鉄、ステンレスなど、アルミ合金以外の材料で形成することもできる。そしてさらに、上記実施形態では、本装置１０を膝部９０の上に装着した構成を説明したが、膝部９０の下など、他の部位に装着することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、膝折れを生じ難い義足の膝折れ防止装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の装置を装着した義足の左側面説明図である。
【図２】本発明実施形態の装置の分解斜視図である。
【図３】本発明実施形態の装置の平面図である。
【図４】本発明実施形態の装置の背面図である。
【図５】本発明実施形態の装置が装着された義足を踏み出した状態を示す左側面説明図である。
【図６】義足に作用する床反力の前後分力と垂直分力とを合成したベクトル図であり、（Ａ）は本装置を装着しない場合のベクトル図、（Ｂ）は平行前方移動の設定にした本装置を装着した場合のベクトル図、（Ｃ）は前方移動可能であるとともに、上部取付ベースの後部を下方へ沈み込ませた設定にした本装置を装着した場合のベクトル図である。
【図７】従来の義足の右側面説明図である。
【符号の説明】
１ 義足
２ 下腿パイプ
３ ソケット
４ 足部モジュール
６ 上部義足
７ 下部義足
１０ 装置
２０ 上部取付ベース
４１ 連結部材
４２ 連結部材
５０ コイルスプリング
７０ 下部取付ベース
８０ 弾性部材
９０ 膝部
９３ 膝軸

Claims (11)

1. 義足の膝部から上の大腿部および膝部から下の下腿部が膝部において屈曲可能に連結された義足の膝折れ防止装置において、
   前記義足の所定の部位から上の上部義足および所定の部位から下の下部義足を前記所定の部位において接続するとともに、前記義足に体重を掛けながら前記大腿部が前記下腿部に対して所定の姿勢になったときに、前記上部義足を前記所定の部位から前記下部義足に対して歩行方向へ変位開始させ、前記上部義足に掛かる荷重を前記歩行方向へ移動開始させる荷重移動手段と、
   この荷重移動手段により、前記歩行方向へ変位した上部義足を変位する前の位置へ復帰させる復帰手段と、
   前記所定の部位は、前記膝部の上方であることと、
   前記荷重移動手段は、前記上部義足の下部に上端が上下方向に回動可能に取り付けられており、下端が前記下部義足の上部に上下方向に回動可能に取付けられた連結部材を備え、その連結部材の上端が下方へ回動することにより、前記上部義足を歩行方向へ変位開始させ、前記上部義足に掛かる荷重を前記歩行方向へ移動開始させるものであることと、
   を備えることを特徴とする義足の膝折れ防止装置。
2. 前記荷重移動手段には、前記上部義足の下部に固定される第１の固定部材が備えられており、その第１の固定部材の前部および後部は、前記連結部材の上端において、上下方向に回動可能に取付けられてなることを特徴とする請求項１に記載の義足の膝折れ防止装置。
3. 前記連結部材の上端の取付位置は、その下端の取付位置よりも前記歩行方向側であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置。
4. 前記荷重移動手段には、前記下部義足の上部に固定される第２の固定部材が備えられており、前記連結部材には、１対の第１の連結部材および１対の第２の連結部材が備えられており、前記第１の連結部材のそれぞれの上端は、前記第１の固定部材の相対向する両側面の前部に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、前記第１の連結部材のそれぞれの下端は、前記第２の固定部材の相対向する両側面の前部に上下方向に回動可能に取付けられており、前記第２の連結部材のそれぞれの上端は、前記第１の固定部材の相対向する両側面の後部に上下方向に回動可能に取付けられているとともに、前記第２の連結部材のそれぞれの下端は、前記第２の固定部材の相対向する両側面の後部に上下方向に回動可能に取付けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置。
5. 前記復帰手段には、前記第１の固定部材と第２の固定部材との間に介在された弾性部材が備えられたことを特徴とする請求項４に記載の義足の膝折れ防止装置。
6. 前記第１および第２の連結部材は、互いに連動して回動可能に前記第１および第２の固定部材に取付けられてなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の義足の膝折れ防止装置。
7. 前記第１および第２の連結部材は、互いに異なる角度で回動可能に前記第１および第２の固定部材に取付けられてなることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置。
8. 前記復帰手段には、少なくとも１つのコイルスプリングが備えられており、そのコイルスプリングの一端は、前記連結部材に取付けられてなるとともに、他端は、所定箇所に設けられた取付部材に取付けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置。
9. 前記上部義足の変位開始位置を調節する調節手段が備えられたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の義足の膝折れ防止装置。
10. 前記調節手段は、前記連結部材の上下方向への回動角度を調節するものであることを特徴とする請求項９に記載の義足の膝折れ防止装置。
11. 前記回動角度の調節は、前記連結部材の後面に対して進退自在に設けられた調節ネジと、この調節ネジが進退自在に取付けられた調節ネジ取付部材と、を用いるものであることを特徴とする請求項１０に記載の義足の膝折れ防止装置。

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