JP4212174B2 - 人工足用の足部ブシュ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工足のばね剛性を規定する少なくとも１つのばね要素と、このばね要素のばね剛性を変化させる加減手段とを具備する、人工足用の弾性的な足部ブシュに関する。
【０００２】
【従来技術】
このような実施の形態はドイツ国特許公開DE-A-42 05 900号から読み取れる。足部ブシュはここでは３つの板ばねからなり、これらのうちの緩やかに湾曲した板ばねは踵領域に設けられており、この板ばねの前端は、前足領域において、湾曲した前足ばねと結合されている。前足ばねの一端は上方へ足部接続領域に延びており、そこでは、アダプタに螺着されているが、他方のばね端部は前方の足部領域まで突入している。この前足ばねに関連して、幾らか短く形成された第２の板ばねが設けられている。板ばねの上端はアダプタ接続部の領域において前足ばねの上端に螺着されており、板ばねは、前足ばねと共に、前方へくさび形に拡大する収容空間を区画している。この収容空間には、空気が満たされた加圧クッションが設けられており、加圧クッションの上面及び下面は上記２つの板ばねにおいて身を支える。患者は、この足部ブシュのばね張力特性(Federspannungsdaten) を、加圧クッション内の空気圧を変えることによって、変えることができる。手で作動されるハンドポンプによって、加圧クッションは空気が入って膨らまされる。弁手段は加圧クッションの内圧を放出させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情の下でなされ、本発明の目的は、人工足のばね剛性を規定する少なくとも１つのばね要素と、このばね要素のばね剛性を変化させる加減手段とを具備しており、人工足用の弾性的な足部ブシュの着用快適性を改善することが出来る、人工足用の足部ブシュを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、加減手段への加圧が、人工足を着用する患者による足部ブシュへのその時々の負荷に従ってなされることにより達成される。
【０００５】
好ましい実施の形態では、ばね要素が前足ばねであること、及び、踵への負荷によって調整される、足部ブシュにおける踵の歪み(Fersenauslenkung)が、加減手段を強制制御するための入力量として用いられることは適切である。
【０００６】
本発明では、足部ブシュの剛性調整は、患者の歩行動力の関数として制御される。踵のばね行程が通常は前足のばね行程よりも著しく小さく調整されているので、歩行パターンへの踵の行程の影響はより小さい。従って、本発明では、踵の歪みを前足の剛性の制御のために用いる。
【０００７】
他の実施の形態では、調整可能なばね要素は空気が満たされた加圧クッションであり、加減手段は空気ポンプであって、この空気ポンプは、踵の歪みによって駆動され、かくして、踵への負荷が増えれば、加圧クッション内の空気圧を高めるが、他方、踵への負荷が減れば、加圧クッション内の空気圧が減ること、及び加圧クッションに関連して、一定の過剰圧力漏れを形成しかつ所定の時間内で空気圧を減らすための圧力調整弁が設けられていることは好ましい。
【０００８】
空気ばねの圧力・行程特性曲線が非線形であるので、空気が満たされた加圧クッションに関連して、輪郭のついた接触面が設けられており、この接触面の、加圧クッションへ投影された面は、加圧クッションへの潜り込みの際に、この加圧クッション内の嵩の減少による増圧の推移に適合されていて、加圧クッションの、少なくともほぼ線形の圧力・行程特性曲線が生じることは好ましい。このような直線化は、加圧クッションを挟んで加圧する２つの接触面の漸次的な接近によっても達成される。
【０００９】
患者の歩行動力は、彼の日々の状況の、しかしまた彼の実際の活動の関数である。漸次的な適合するシステム（前記の如く空気クッション）による日々の状況への適合という機能が考えられるが、（例えば職場での）その時々の活動への適合を、部分的に非常に迅速に、実際に、一歩から次の一歩へと行なわねばならない。しかし乍ら、空気圧式のシステムはこのように迅速な適合を行なうことができない。
【００１０】
患者の実際の歩行動力への義足の迅速かつ自動的な適合を実現するためには、本発明では、調整可能なばね要素が、板ばねとして形成されかつ少なくとも前足領域に亘って延びている前足ばねであり、加減手段は、長手方向に前足ばねに対して移動可能であり、かつこの前足ばねのばね剛性を規定する剛性のスペーサであって、このスペーサの長手方向移動は、踵の歪みと連動している機械式の調整手段によってなされ、踵の歪みは、最大限の歪みの際には、前足ばねの前端の方向にスペーサを最大限に移動させる一方、前足への負荷の軽減はスペーサをその出発位置に戻すこと、が提案される。
【００１１】
この実施の形態では、患者が、スムーズな歩行の場合に、しっかりと踵を踏むと、スペーサが更に前方へ移動される。これに続いて前足への負荷があると、スペーサの位置が固定される。患者は、軟らかい前足レバーの場合に可能であるよりも、硬い前足レバーによって、より長い歩みを実行することができる。前足の負荷軽減後には、この固定はなくてもよい。そして、スペーサはその出発位置に戻ることができる。このような装置は各々の歩行のための前足ばねの硬さを加減することができる。このことは、酷く変化する活動の場合には利点となる。
【００１２】
本発明の他の特徴は従属請求項の主題である。これらの他の特徴を、本発明の他の利点との関連で、実施の形態に基づいて詳述する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は弾性の足部ブシュがＣ字形に形成された踵ばね（以下、単にＣ字形ばねという）２を有するのを示している。踵ばね２の上方の脚部２ａは前足ばね３の後方の端部領域Ｂに結合されている。Ｃ字形ばね２の上方の脚部２ａは、人工足を義足に接続させるアダプタ４に螺着されている。
【００１４】
前足ばね３は２つの平行に接続された板ばね要素９，１０からなり、両者は並設されており、自らの２つの端部領域Ａ，Ｂで、捩り強さをもって互いに結合されている。この場合、後方の端部領域Ｂにおいてのみ、２つの板ばね要素９，１０の間に間隔要素８が設けられている。２つの端部領域Ａ，Ｂの間には、２つの板ばね要素９，１０が互いの内方の間隔７を有する。板ばね要素には機械式の加減手段が係合する。Ｃ字形ばね２の脚部の下方自由端は接続棒１４を介して剛性のスペーサ１３と連動している。接続棒１４の、前方に向いた端部は、スペーサ１３の側方に設けられた連結リンク１５内を長手方向移動可能に案内されており、裏側に連行部材１６を有する連結リンク１５に接触しており、接続棒１４の自由端は、ばね１７によって、連結リンク１５において支持される。患者が、スムーズな歩行の場合に、しっかりと踵を踏むと、Ｃ字形ばね２の変形（踵の歪み）は接続棒１４の移動をもたらす。この接続棒１４は連行部材１６によってスペーサ１３を更に前方へ移動する。これに続いて前足への負荷があるとき、スペーサ１３が固定される。ばね１７は、スペーサ１３の位置を変更することなく、踵ばね２の戻りを可能にする。前足への負荷軽減の後に、スペーサ１３の固定はなくてもよい。スペーサ１３は、続いて、弱く張設されたばね１７の作用下で再度自らの出発位置に戻る。
【００１５】
図１に示した解決のための提案では、患者の実際の歩行動力への義足の迅速で自動的な適合が実現化される。２層の前足ばね３の剛性は、長手方向に移動可能な機械式のスペーサ１３によって調整される。スペーサ１３の制御は踵の接地面(Fersenauftritt)の硬さによってなされる。
【００１６】
図２は図１に類似の前足ばね３を示している。前足ばね３の剛性のスペーサ１３はスピンドル１９の面に沿って長手方向に移動可能であり、詳細には示さないスピンドルナットを有するスペーサ１３がスピンドル１９上を案内されている。スピンドル１９の後端は前足ばね３の後方の端部領域Ｂから突出し、そこで、スピンドル１９は、Ｃ字形ばね２の踵の歪みと連動している詳細に示さない機械式の調整手段に接続されている。
【００１７】
図３は前足ばね３が２つの板ばね要素９，１０の間の内方の間隔７に弾性の加圧クッション１１を収容しているのを示している。この加圧クッション１１は、矢印１８が示すように、例えば図１又は図２に示した機械式手段を介して、踵への負荷に従って、前足ばね３の長手方向に移動可能であるか、あるいは、図示した位置では、踵への負荷に依存する制御手段によって空気入れ可能である。
【００１８】
図４に示した無関節の人工足は点線で示した装飾用のカバー１を有し、このカバー１は空気が満たされた加圧クッション１１の形の弾性の足部ブシュを囲繞している。加圧クッション１１は、同様に板ばねとして形成されかつ前足まで延びる回動可能なベースばね２１に載っており、ベースばね２１の後端はＣ字形ばね２の上方領域において回動自在に軸着されている。加圧クッション１１の上面は、足部ブシュの、剛性をもって形成された脚部２２によって加圧される。この剛性の脚部２２の接触面２３は輪郭をつけるように形成されている。空気が満たされた加圧クッション１１は空気ポンプ要素１２の圧力接続部に接続されている。空気ポンプ要素１２はＣ字形ばね２によって囲繞された空間に設けられており、患者の体重に応じて及び／又は患者の活動性によって作動可能である。Ｃ字形ばね２は踵への負荷の下で幾らか圧縮される。つまり、この踵の歪みは空気ポンプ要素１２のための駆動を生じさせる。
【００１９】
図５は、輪郭のついた接触面２３の、加圧クッション１１に投影された面Ｃが、加圧クッション１１への潜り込みの際に、この加圧クッション１１内の嵩の減少による増圧の推移に適合されていて、加圧クッション１１の、少なくともほぼ線形の圧力・行程特性曲線(Kraft-Weg-Charakteristik)が生じること、を明示する。この場合、面Ｃは図示した圧力方向Ｆにおいて投影されている。
【００２０】
空気ばねは、通常、非線形の圧力・行程特性曲線を有するので、本発明では、線形に投影される特性曲線が生じるように、接触面２３には輪郭が付けられる。かように空気が満たされた加圧クッション１１の圧力・行程特性曲線は、等温線の場合には、加圧クッション１１に接触しかつ圧力方向に投影される面Ｃの関数であり、商Ｆ／Ｃから生じる内圧Ｐを有する加圧クッション１１内の残り体積Ｖの逆数の関数である。
【００２１】
図６に示した実施の形態は、スペーサに関し及びスペーサ１３とＣ字形ばね２との連動に関し、図１に示した実施の形態に対応するが、ここでは、前足ばね３を形成する２つの板ばね要素９，１０が、後端Ｂにおいてのみ、捩り強さをもって互いに結合されている。
【００２２】
図７に示した足部ブシュは、足部ブシュのほぼ全長に亘って延びる前足ばね３と、緩やかに湾曲状に形成された踵ばね２４とを具備し、この踵ばね２４の前方の脚部端２４ａは、前足ばね３の中央の長手方向領域において、この前足ばね３の下面に取着されている。加減手段は、同様に、踵ばね２４の後方の脚部端２４ｂと、前足ばね３の後端との間に設けられている空気ポンプ要素１２によって形成されている。加減手段は、同様に、空気圧で加減する実施の形態であって、この形態の利点は、前足のより大きな撓みが加減手段のより大きな全行程を引き起こすことに見られる。空気ポンプを加減手段として用いる場合、より多くの空気が吸引され、より多くの空気が、空気が満たされた加圧クッション従ってまた前足へと運ばれる。加減が上首尾であれば、前足の撓みはばねのより大きな剛性の故に減少するので、ポンプは、再度、通常と設定された容積を搬送する。
【００２３】
図８に示された足部ブシュは、足部ブシュのほぼ全長に亘って延びるベースばね２１と、踵領域に設けられたＣ字形ばね２とを具備する。このＣ字形ばね２の上方のＣ字形脚部２ａは補装具への負荷を吸収し、下方のＣ字形脚部２ｂは、ベースばね２１の後端によって形成された、後方に引き上げられたサドル２５上に載っている。サドル２５は踵ウェッジ２６上で支持されている。上方のＣ字形脚部２ａと、これの後方に設けられた台座２７との間には、漸進的な圧力・行程特性曲線を有する詳細には示されない空気圧シリンダ２８の形態の拘束手段(Fesselung) が設けられている。更に、上方のＣ字形脚部２ａと台座２７との間には空気ポンプ１２が軸着されており、空気ポンプ１２の圧力接続部１２ａは空気圧シリンダ２８に接続されている。
【００２４】
空気圧シリンダ２８は、かくして、足部ブシュのばね特性を変えるための拘束要素(Fesselglied) として用いられる。前足への負荷は、この負荷から生じるモーメントによって、Ｃ字形ばね２の拡張を引き起こす。この際に生じる諸力を、拘束要素を介して、ベース固定部(Basisbefestigung)へと導入する。しかし乍ら、拘束要素を、Ｃ字形ばね２の変形の２方向に、曲げ閉じ及び曲げ開きの際に、作用させる。この場合、Ｃ字形ばね２を最初出来る限り軟らかく曲げて閉じ、他方、更なる変形の場合には、拘束要素によってＣ字形ばね２の変形に加えられる制限的な作用を増大させる。このような漸進は、患者にとっては、前足を使った軽快な歩の運び(Abrollen)である。何故ならば、このような拘束手段によって支持されるＣ字形ばねを比較的軟らかく実施することができるからである。この場合、患者にとって僅かに感じられる前足の抵抗は立脚状態では踝モーメント曲線においても減らされる。このような漸進を、人工足を着用する患者による足部ブシュへのその時々の負荷に従って、積極的に制御するためには、加減手段としては、空気圧シリンダ２８に平行に接続された空気ポンプ１２が設けられており、この空気ポンプ１２の圧力接続部が空気圧シリンダ２８に接続されている。空気圧シリンダ２８は図８には示されていないが、空気ポンプ１２の後ろに設けられている。しかし、この場合、空気ポンプ１２の横断面を、空気圧シリンダ２８の横断面よりも小さく保つことは適切だろう。空気ポンプ１２が追加の空気量を空気圧シリンダ２８に押し入れると、空気圧シリンダ２８の基礎圧力従ってまた空気圧シリンダ２８の剛性が高められる。空気圧シリンダ２８内の減圧を同様に漏れによって行なうことができる。
【００２５】
拘束要素の、台座２７に設けられた後方の軸着点が、アキレス腱の領域にあるのは好ましい。拘束要素の、前方つまり上方の軸着点は直接アダプタ４に係合することができる。
【００２６】
要約すると、図８に示した解決のための提案に対して以下のことが確認される。拘束手段は踵への負荷に対応するＣ字形ばね２の事前の曲げ閉じに従ってＣ字形ばね２の曲げ開きの限定を制御する。前足の剛性がＣ字形ばね及びベースばねの直列接続によって規定されるので、拘束手段の漸進的な行程の限定によって制御される漸進的な特性曲線が生じる。この場合、このような解決策の利点は、拘束手段の特性曲線に対する影響の行使によって、前足の剛性及び剛性の特性曲線は影響を受けることができることにある。軟らかい、漸進的な特性曲線は、足の歩の運びを軽快にするか、しかし、制約された歩行動力エネルギの戻りのみを可能にする。これに対し、硬くて直線的な特性曲線はより高い歩行動力を可能にするが、遅い歩行速度の際には、不快である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、この発明に従った人工足用の足部ブシュによれば、人工足用の弾性的な足部ブシュの着用快適性を改善することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は長手方向に移動可能に設けられたスペーサを有する機械式に自動的に加減される人工足の側面図である。
【図２】図２は図１に示した構成を変更した実施の形態の詳細図である。
【図３】図３は弾性の圧力緩衝部材を有する前足ばねの縦断面図である。
【図４】図４は図１に示した構成を変更した実施の形態の図である。
【図５】図５は図４の詳細略図である。
【図６】図６は図１に示した構成を変更した実施の形態の図である。
【図７】図７は図１に示した構成を変更した実施の形態の図である。
【図８】図８は図１に示した構成を更に変更した実施の形態の図である。
【符号の説明】
３ 前足ばね
１１ 加圧クッション
１３ スペーサ
１４ 接続棒
１５ 連結リンク
１６ 連行部材
１７ ばね
１９ スピンドル
２０ 調整手段
２１ ベースばね
２２ 脚部
２３ 接触面
２４ 踵ばね
２４ａ 脚部端
２４ｂ 脚部端
Ｃ 面。

Claims (15)

1. 踵領域から前足領域に亘り延びている板ばねを含む前足ばね（３；２１）と、踵領域に配置された板ばねを含む踵ばね（２；２４）と、人工足のばね剛性を規定しているこれら前足ばね及び踵ばねの少なくともいずれか一方のばね剛性を変化させる加減手段と、を具備している人工足用の弾性的な足部ブシュであり、
   加減手段が、人工足を着用している患者による足部ブシュへのその時々の負荷に従ってなされる足部ブシュにおける踵ばねの歪みにより動作される、
   ことを特徴とする人工足用の足部ブシュ。
2. 加減手段によりばね剛性が変化されるのは前足ばね（３；２１）であり、足部ブシュにおける踵ばねの歪みが踵ばねへの負荷により調節され加減手段を強制制御するための入力量として用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の人工足用の足部ブシュ。
3. 前足ばね（２１）は前足ばね（２１）のばね剛性を変化させる空気が満たされている加圧クッション（１１）と組み合わされていて、加減手段は加圧クッション（１１）と接続され踵ばねの歪みにより駆動される空気ポンプ（１２）であり、踵ばねへの負荷が増加することにより空気ポンプによる加圧クッション中の空気圧の増加による前足ばねのばね剛性の増加を生じさせ、踵ばねへの負荷が減少することにより空気ポンプによる加圧クッション中の空気圧の減少による前足ばねのばね剛性の低下を生じさせる、ことを特徴とする請求項２に記載の人工足用の足部ブシュ。
4. 加圧クッション（１１）には、一定の圧力漏れを形成し所定時間内に空気圧を減少させる圧力調整弁が設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の人工足用の足部ブシュ。
5. 加減手段は、踵の歪の実際値を記憶する緩衝記憶装置を有し、踵ばねの歪が大きくなればより多くの空気が加圧クッション（１１）に汲み込まれ、踵ばねの歪が小さくなれば加圧クッション（１１）内の空気圧が減らされる、ことを特徴とする請求項３に記載の人工足用の足部ブシュ。
6. 剛性の高い部分（２２）をさらに備えていて、前足ばね（２１）は踵領域において剛性の高い部分（２２）に対し回動可能であり剛性の高い部分（２２）の下方を前足領域に向かい延出していて、加圧クッション（１１）は剛性の高い部分（２２）の下方で前足ばね（２１）の上に載っていて剛性の高い部分（２２）により加圧される、ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の人工足用の足部ブシュ。
7. 加圧クッション（１１）には剛性の高い部分（２２）の輪郭のついた接触面（２３）が宛がわれ、接触面（２３）において加圧クッション（１１）に投影された面（Ｃ）は加圧クッション（１１）の容積の増大に伴い加圧クッション（１１）へ潜り込み加圧クッション（１１）の容積の減少による圧力の増大を生じさせて加圧クッション（１１）の少なくともほぼ線形の圧力・行程特性を得る、ことを特徴とする請求項６に記載の人工足用の足部ブシュ。
8. 加減手段は、前足ばね（３）中で前足ばね（３）の長手方向に移動可能な剛性のスペーサ（１３）と、剛性のスペーサ（１３）と踵ばね（２）とに接続され踵ばね（２）の歪により剛性のスペーサ（１３）を前足ばね（３）の長手方向に移動させることにより前足ばね（３）のばね剛性を変える機械式調整手段（１４，１５，１６，１７；１９，２０）と、を含んでおり、踵ばね（２）への負荷が増大することにより機械式調整手段は剛性のスペーサ（１３）を前足ばね（３）の長手方向の前方に移動させ、踵ばね（２）への負荷が 減少することにより機械式調整手段は剛性のスペーサ（１３）を前足ばね（３）の長手方向の後方に移動させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工足用の足部ブシュ。
9. 踵ばね（２）はＣ字形状に形成されていて、踵ばね（２）への負荷の増加により踵ばね（２）は両端部（２ａ，２ｂ）間の距離が減少するよう歪む、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の人工足用の足部ブシュ。
10. 加減手段が、Ｃ字形状の踵ばね（２）の両端部（２ａ，２ｂ）間に配置されて動作される、ことを特徴とする請求項９に記載の人工足用の足部ブシュ。
11. Ｃ字形状の踵ばね（２）の上端部（２ａ）に前足ばね（３；２１）の後端部が結合されている、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の人工足用の足部ブシュ。
12. 踵ばね（２４）は浅いサインカーブの形状をしていて前端部（２４ａ）が前足ばね（３）の長手方向中央部の下面に取り付けられていて、加減手段が踵ばね（２４）の後端部（２４ｂ）と前足ばね（３）の後端部との間に配置され動作される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工足用の足部ブシュ。
13. 前足ばね（３；２１）は、夫々の後端部（Ｂ）が捩じり強さを持って互いに結合されている２つの平行な板ばね要素（９，１０）から成る、ことを特徴とする請求項１，２，８乃至１２のいずれか１項に記載に人工足用の足部ブシュ。
14. 前足ばね（３）は、夫々の前端部（Ａ）が捩じり強さを持って互いに結合されている、ことを特徴とする請求項１３に記載に人工足用の足部ブシュ。
15. 踵ばね（２）はＣ字形状に形成されていて、踵ばね（２）の上端部（２ａ）に患者による足部ブシュへの負荷がかかり、踵ばね（２）の下端部（２ｂ）がベースばねとしてとして形成されている前足ばね（２１）の後端部により形成された後方に引き上げられたサドル（２５）に載せられていて、サドル（２５）は踵ウエッジ（２６）上に支持されており、踵ばね（２）の上端部（２ａ）と踵ウエッジ（２６）の上端部の台座（２７）との間に加減手段が配置されて動作され、加減手段は漸進的な圧力・行程特性を有する空気圧シリンダ（２８）と空気ポンプ（１２）とを含み、空気ポンプ（１２）の圧力接続部（１２ａ）が空気圧シリンダ（２８）に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の人工足用の足部ブシュ。

Images