JP4351200B2

JP4351200B2 - 義足

Info

Publication number: JP4351200B2
Application number: JP2005256314A
Authority: JP
Inventors: 誠二宮
Original assignee: 株式会社長崎かなえ
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: JP2007068627A

Description

この発明は、膝より近位で切断された脚に脚の代用として装着され、膝継手部の屈曲伸展の抵抗を調整する液圧シリンダーが装備された義足に係り、膝継手部の下方の下腿部と足部との間に設けた緩衝装置の回動変位を利用して、義足のつま先接地で義足の膝折れをロックして防ぎ、義足の踵接地で義足の膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行わせるようにして、階段や坂道や平地を膝折れすることなく歩行できるようにすると共に、特に、歩行中に踵接地からつま先接地に変わるにあたっては膝曲げ動作を膝が伸びた状態から連続して続けている場合にはロックされることなく曲がるようしてスムーズな平地歩行及び坂道や階段の下り歩行を可能にした義足に関するものである。

膝より近位で切断された脚に脚の代用として装着され、空圧シリンダー又は油圧シリンダーが装備され、膝継手部の屈曲伸展の抵抗の調整を空圧シリンダー又は油圧シリンダーを利用して行う義足として、例えば特開平１１−１９１０５、特開２００１−２１８７７８などが知られている。
また、切断脚の断端部の筋肉の収縮運動の検知によらずに使用中の義足の膝の曲げ伸ばし抵抗を制御して、義足のつま先接地で義足の膝折れをロックして防ぎ、義足の踵接地で義足の膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行わせるようにして、階段や坂道や平地を膝折れすることなく歩行できる義足として、特開２００５−８７３４７が出願されている。
特開平１１−１９１０５特開２００１−２１８７７８特開２００５−８７３４７

ところで、前記の特開２００５−８７３４７の発明にあっては、切断脚の断端部の筋肉の収縮運動の検知によらずに使用中の義足の膝の曲げ伸ばし抵抗を制御して、義足のつま先接地で義足の膝折れをロックして防ぎ、義足の踵接地で義足の膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行わせるようにして、階段や坂道や平地を膝折れすることなく歩行できる特徴を備えている。
前記の特開２００５−８７３４７の発明にあっては、平地歩行時において、膝が伸びた状態でつま先が接地してもロックされず、また膝が軽度例えば２０度〜３０度曲がってもロックされないが、それ以上膝が曲がるとロックされる。ロックされると膝がそれ以上曲がらないため、つま先が地面に当たって前方にスムーズに移動できないことがある（図９のＡ区間）。
また、坂や階段の下り歩行において、義足の踵接地で膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行って入るときに、つま先接地に変われば、そこで膝が屈曲ロックしてしまってスムーズに歩けなくなる。
この対策としては、膝が４０〜５０度位曲がるまでロックされないようにすることも考えられるが、このようにすると、階段を上るときに膝を４０〜５０度曲げないとロックされないことになり、階段を上るのが大変になる。

この発明は、切断脚の断端部の筋肉の収縮運動の検知によらずに使用中の義足の膝の曲げ伸ばし抵抗を制御すべく創案されたものであって、その目的とするところは、膝継手部の下方の下腿部と足部との間に設けた緩衝装置の回動変位を利用して、義足のつま先接地で義足の膝折れをロックして防ぎ、義足の踵接地で義足の膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行わせるようにして、階段や坂道や平地を膝折れすることなく歩行できるようにすると共に、特に、歩行中に踵接地からつま先接地に変わるにあたっては膝曲げ動作を膝が伸びた状態から連続して続けている場合にはロックされることなく曲がるようしてスムーズな平地歩行及び坂道や階段の下り歩行を可能にする義足を提供することにある。

以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、膝より近位で切断された脚に脚の代用として装着され、膝継手部の屈曲伸展の抵抗を調整する液圧シリンダーが装備された義足において、膝継手部の下方の下腿部と足部との間に、足部のつま先接地と足部の踵接地とでそれぞれ逆向きの回動変位する緩衝装置を設け、上記液圧シリンダーのシリンダー室内のピストンが義足を伸ばす方向に移動するときにピストンを挟んで第１シリンダー室内の液体が第２シリンダー室内に移動通過する伸展通路を設け、第１シリンダー室内の液体が第２シリンダー室内に移動通過するのを許容しその逆向きの移動通過を阻止する逆止弁を伸展通路に設け、上記液圧シリンダーのシリンダー室内のピストンが義足を曲げる方向に移動するときにピストンを挟んで第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室内に移動通過する屈曲通路を設けると共に途中で屈曲通路を二つに分岐して第１シリンダー室側に接続し、分岐前の屈曲通路の途中に義足の足部のつま先接地で当該屈曲通路を閉じるつま先接地ロック弁を設け、分岐後の片方の屈曲通路の途中に義足の足部の踵接地で当該屈曲通路を閉じる踵接地ロック弁を設け、分岐後の他方の屈曲通路の途中に流量調節弁を設け、膝を伸ばした義足を軽度曲げる方向にピストンが移動するまでは第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室に向けて移動通過するバイパス通路を設け、当該バイパス通路の一端をシリンダー室の内部側面の中間部位に接続し、バイパス通路の他端をつま先接地ロック弁の下流側の屈曲通路に接続し、バイパス通路の一端側に第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室内に移動通過するのを許容しその逆向きの移動通過を阻止する逆止弁を設け、緩衝装置とつま先接地ロック弁とをつま先接地伝達線で連結し義足の足部のつま先接地による緩衝装置の回動変位をつま先接地伝達線で伝達してつま先接地ロック弁を閉方向に作動させ、緩衝装置と踵接地ロック弁とを踵接地伝達線で連結し義足の足部の踵接地による緩衝装置の回動変位を踵接地伝達線で伝達して踵接地ロック弁を閉方向に作動させると共に、つま先接地ロック弁の上流側の屈曲通路とバイパス通路との間に補助通路を設け、補助通路より下流側のバイパス通路の途中に絞り部を設け、補助通路の途中にバイパス通路の内圧が所定内圧より高いときに補助通路を開く補助通路開閉弁を設けた手段よりなるものである。

以上の記載より明らかなように、請求項１の発明に係る義足によれば、バイパス通路と補助通路を設けたことにより、平地歩行の際につま先接地のとき、膝が伸びた状態から膝の曲げ動作を連続的に続ける場合には膝の曲げ角度が軽度例えば２０度〜３０度を超えてもロックされることなく曲げ続けることができるので、スムーズに平地歩行を行うことができる。
また、義足の足部の踵接地の場合には膝屈曲抵抗を高めて膝屈曲をゆっくり行わせることができ、義足の足部のつま先接地の場合にはロック機構が働いて膝継手部の膝折れを防ぐことができる。これにより、階段や坂道や平地を膝折れすることなく歩行することができる。
つまり、義足の足部の踵接地によって、膝継手部の膝屈曲抵抗を高めてゆっくり膝屈曲を行うことができるため、階段を下る場合に、踵接地で膝屈曲抵抗を高めた義足に一時的に体重をかけても、義足はゆっくり膝が曲がり膝折れしない。しかも本願発明の効果により、膝が曲がる途中で踵接地からつま先接地に変わった場合でも、膝はロックされずにゆっくり曲がる。このため、義足に一時的に体重をかけて、他方の健足を上げて義足の階段位置よりもう一段下の階段位置まで下ろすことができる。このとき、上げた健足を一段下の階段位置まで下ろす間に義足はゆっくり曲がるので、義足が曲がった分だけ健足は一段下の階段位置に近くなって下ろしやすくなる。このように、階段の下り歩行時には従来と異なり交互歩行が可能となり、階段の下り歩行を健常者と同じようにスムーズに行うことができる。
また、膝が軽度例えば２０度〜３０度を超えて屈曲させ義足の足部のつま先接地する場合には、膝継手部の膝屈曲をロックして止めることができるため、階段を上る場合に、つま先接地でロックされた義足に一時的に体重をかけても、義足は膝折れしない。このため、義足に一時的に体重をかけて、他方の健足を上げて義足の階段位置よりもう一段上の階段位置まで持ち上げることができる。このように、階段の上り歩行時には従来と異なり交互歩行が可能となり、階段の上り歩行を健常者と同じようにスムーズに行うことができる。
さらに、膝が軽度例えば２０度〜３０度を超えて屈曲するときは、義足の足部のつま先接地によって、膝継手部の膝折れをロックして止めるので、義足及び健足の両足の膝を少し曲げた状態での立ち作業が可能となる。

以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１はつま先接地時の義足の要部側断面図、図２は踵接地時の義足の要部側断面図、図３〜図８は液圧シリンダーの回路図である。

図１〜図２において、義足１は、切断脚の断端部に装着される大腿ソケット２、大腿ソケット２の下方に膝軸３によって前後方向に可動可能に連結される下腿部４、下腿部４の下方の足部５、下腿部４と足部５との間に設けられる緩衝装置６、膝軸３の屈曲伸展の抵抗を行う液圧シリンダー７等から主に構成され、膝軸３と液圧シリンダー７からなる膝継手部８によって、健全な人の脚の膝同様に屈曲伸展ができるようになっている。

大腿ソケット２は、その上半部側が空洞部分になっており、空洞部分の上端側となる大腿ソケット２の上端は開口されていて、この上端の開口部分から内部の空洞部分に、切断脚の断端部を挿入して装着するようになっている。

緩衝装置６は、大腿ソケット２、膝軸３及び下腿部４と足部５との間でクッショク機能を果たす一方で、下腿部４の足部５のつま先５ａが接地して接地面からの反力によって、また足部５の踵５ｂが接地して接地面からの反力によって、それぞれ逆向きの上下回動変位を生じるもので、足部５のつま先５ａ及び踵５ｂの各接地を感知するセンサーとしても機能するものである。

緩衝装置６は、足部５のつま先５ａ及び踵５ｂの各接地によってそれぞれ逆向きの上下回動変位を生じて、リンク構造の仮想回動中心６１を中心として下腿部４と足部５とを相対的に上下方向に回動させる機能を果たす。緩衝装置６は、下腿部４の下端側と非連結な中央基盤６２と、中央基盤６２の前後に設けられリンク構造を構成する前部リンク板６３及び後部リンク板６４からなる。

中央基盤６２は下部側が前後に拡大しており、その下面側には足部５に連結する足連結杆５ｃが下向きに取り付けられている。前部リンク板６３の上部は上部リンク軸６３ａにより下腿部４の下端側前部に回転自在に枢結され、前部リンク板６３の下部は下部リンク軸６３ｂにより中央基盤６２の下部側前部に回転自在に枢結されている。また、後部リンク板６４の上部は上部リンク軸６４ａにより下腿部４の下端側後部に回転自在に枢結され、後部リンク板６４の下部は下部リンク軸６４ｂにより中央基盤６２の下部側後部に回転自在に枢結されている。

緩衝装置６の仮想回動中心６１は、前部リンク板６３の上部リンク軸６３ａと下部リンク軸６３ｂとを結ぶ直線の延長線と、後部リンク板６４の上部リンク軸６４ａと下部リンク軸６４ｂとを結ぶ直線の延長線とが交わる点に位置している。リンク構造の場合には仮想回動中心６１を足部５の前部側近くに取るようにしてもリンク構造が前部側に出っ張ることもない。緩衝装置６の仮想回動中心６１は、義足１の足部５のつま先５ａと踵５ｂとの間に位置するようにリンク構造が設けられている。

前部リンク板６３の下部リンク軸６３ｂと後部リンク板６４の下部リンク軸６４ｂとが下部側前後に連結された中央基盤６２は、中央部が上方に延びている。中央基盤６２の中央上部側６２ａは、足部５のつま先５ａが接地した場合には、図１に示す例ではつま先５ａに接地面から作用する反力による時計回りの回転モーメントによって相対的に後部リンク板６４側に移動し、逆に足部５の踵５ｂが接地した場合には、図２に示す例では踵５ｂに接地面から作用する反力による反時計回りの回転モーメントによって相対的に前部リンク板６３側に移動する。

前部リンク板６３と中央基盤６２の中央上部側６２ａとの間、及び中央上部側６２ａと後部リンク板６４との間には、クッション機能つまり緩衝機能を果たす弾性体６５がそれぞれ設けられている。弾性体６５には例えばゴムが使用される。弾性体６５が設けられる前部リンク板６３及び後部リンク板６４は、弾性体６５が中央上部側６２ａとの間で挟まれ易いように、前部リンク板６３は後面側が凹状に窪んでおり、後部リンク板６４は前面側が凹状に窪んでいる。

液圧シリンダー７は、膝軸３の屈曲伸展の抵抗を調整するものであり、膝軸３の下方の下腿部４の内部に装備されている。液圧シリンダー７の内部にはシリンダー室７１が設けられ、シリンダー室７１にはピストン７２が摺動自在に内装されている。

ピストン７２にはピストンロッド７２ａの一端が固設されており、ピストンロッド７２ａの他端側は液圧シリンダー７の外部に延出されている。この最良の形態では、液圧シリンダー７は上下向きに取付けられ、ピストンロッド７２ａは上向きに延出されていて、他端となるピストンロッド７２ａの上端は膝軸３の回転中心部より少し後方側に、義足１の左右幅方向に取付けられたロッド軸２ａに回転自在に連結されている。

また、下腿部４の内部に上下方向に取付けられた液圧シリンダー７は、その下端側が下腿部４の内部の下部側に、義足１の左右幅方向に取付けられたシリンダー軸４ａに回転自在に連結されている。

液圧シリンダー７のシリンダー室７１の内部は、ピストン７２を挟んで両室に分けられている。即ち、図１、図２でピストン７２の上側の室となる第１シリンダー室７１Ａと、ピストン７２の下側の室となる第２シリンダー室７１Ｂとに分けられている。第１シリンダー室７１Ａにはピストンロッド７２ａがその内部を挿通している。

ピストン７２を挟んで両室に分けられているシリンダー室７１の内部には例えば油などの液体が封入されている。ピストン７２を挟んでその両室の液体がピストン７２の移動に伴ってピストン７２の移動方向と逆方向に流れるように、伸展通路７３、屈曲通路７４、バイパス通路７５、補助通路７６が液圧シリンダー７には設けられている。

伸展通路７３は義足１を伸ばす方向にピストン７２が移動する場合に内部の液体が通過する通路で、伸展通路７３の両端はシリンダー室７１の内部の両端側に接続開口されている。即ち、伸展通路７３の一端は第１シリンダー室７１Ａの端部側に接続開口され、伸展通路７３の他端は第２シリンダー室７１Ｂの端部側に接続開口されている。

伸展通路７３には、第１シリンダー室７１Ａから第２シリンダー室７１Ｂへの液体の移動を許容し、その逆つまり第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａへの液体の移動を阻止する逆止弁７３ａが設けられている。

屈曲通路７４は義足１を曲げる方向にピストン７２が移動する場合に内部の液体が通過する通路で、屈曲通路７４の両端はシリンダー室７１の内部の両端側に接続開口されている。即ち、屈曲通路７４の一端は第２シリンダー室７１Ｂの端部側に接続開口され、屈曲通路７４の他端は第１シリンダー室７１Ａの端部側に接続開口されている。

なお、屈曲通路７４は後記のつま先接地ロック弁７７の箇所で、屈曲通路７４Ａと屈曲通路７４Ｂの二つに分岐した後、再び合流して第１シリンダー室７１Ａの端部側に接続開口されている。

屈曲通路７４Ａと屈曲通路７４Ｂの二つに分岐した後、再び合流した屈曲通路７４には、第１シリンダー室７１Ａへの流入を許容し、その逆つまり第１シリンダー室７１Ａから屈曲通路７４内への逆流を阻止する逆止弁７４ｃが設けられている。

屈曲通路７４の途中には、第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａに向かって、つま先接地ロック弁７７が設けられ、分岐した屈曲通路７４Ａの途中には踵接地ロック弁７９が設けられ、分岐した屈曲通路７４Ｂの途中には流量調節弁７８が設けられている。

つま先接地ロック弁７７は、義足１の足部５のつま先５ａが接地して接地面からの反力によって緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの上端側が図１で時計回り方向つまり後部リンク板６４側に相対的に移動した場合に、これを感知し作動して屈曲通路７４を閉じて、第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａへの液体の移動を阻止する弁である。

つま先接地ロック弁７７は、義足１の足部５のつま先５ａが接地して接地面からの反力によって緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａが後部リンク板６４側に向けて相対的に移動した場合にこれを感知すべく、つま先接地ロック弁７７と緩衝装置６の前部リンク板６３の上部後部側との間に例えばワイヤーなどからなるつま先接地伝達線７７ａが張設されている。

つま先接地伝達線７７ａの一端はつま先接地ロック弁７７に連結され、他端は前部リンク板６３の上部後部側に連結されている。前部リンク板６３の上部側が中央基盤６２の中央上部側６２ａに対して相対的に前方側に移動すると、つま先接地伝達線７７ａは図１において下側に全体移動して、全体移動するつま先接地伝達線７７ａの一端がつま先接地ロック弁７７を屈曲通路７４を閉じる方向に引っ張ることで屈曲通路７４をロックする。

これにより、第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａへの液体の移動を阻止して、ピストン７２が義足１を曲げる方向に移動、つまり図１においては下側の第２シリンダー室７１Ｂ側に移動するのを阻止する。

つま先接地ロック弁７７にはつま先接地伝達線７７ａによって閉じる方向に引っ張られる弁を開く方向に付勢する例えばスプリングバネ式の弁調整具７７ｂが取付けられていて、この弁調整具７７ｂを調整することによってつま先接地伝達線７７ａによって引っ張られるつま先接地ロック弁７７の弁圧を調整することができるようになっている。

また、つま先接地ロック弁７７側と緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａとの間には例えば円筒形状の筒状ホルダー７７ｃが取り付けられている。つま先接地伝達線７７ａはこの筒状ホルダー７７ｃの内部を挿通し、さらに中央基盤６２の中央上部側６２ａの上部側を貫通して前部リンク板６３の上部後部側に連結されている。

流量調節弁７８は、つま先接地ロック弁７７の箇所で二つに分岐した片方の屈曲通路７４Ｂの通路断面の面積を調節して、屈曲通路７４Ｂを流れる液体の流量を調節する弁である。流量調節弁７８には例えばニードル弁が使用される。流量調節弁７８は、足部５の踵５ｂの接地の場合に、流れる液体の流量を少なくすることによって膝軸３の屈曲抵抗を高め、義足１の膝がゆっくり曲がるようにするものである。

踵接地ロック弁７９は、義足１の足部５の踵５ｂが接地して接地面からの反力によって緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの上端側が図２で反時計回り方向つまり前部リンク板６３側に相対的に移動した場合に、これを感知し作動して屈曲通路７４Ａを閉じて、屈曲通路７４Ａを流れて第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａに移動する液体の流れを阻止する弁である。

踵接地ロック弁７９は、義足１の足部５の踵５ｂが接地して接地面からの反力によって緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａが前部リンク板６３に向けて相対的に移動した場合にこれを感知すべく、踵接地ロック弁７９と緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの後部側との間に例えばワイヤーなどからなる踵接地伝達線７９ａが張設されている。

踵接地伝達線７９ａの一端は踵接地ロック弁７９に連結され、他端は中央基盤６２の中央上部側６２ａの後部側に連結されている。中央上部側６２ａの上端側が前部リンク板６３側に移動すると、図２において踵接地伝達線７９ａは下側に全体移動して、全体移動する踵接地伝達線７９ａの一端が踵接地ロック弁７９を屈曲通路７４Ａを閉じる方向に引っ張ることで屈曲通路７４Ａをロックする。

これにより、屈曲通路７４Ａを流れて第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａへの液体の移動を阻止する。このため、液体は、屈曲通路７４Ｂの流量調節弁７８を通過して第１シリンダー室７１Ａに入ることになるが、流量調節弁７８により流量が制限されるため、ピストン７２の移動は遅くなって、ピストン７２が義足１を曲げる方向に移動する抵抗を高め、つまり図２においては下側の第２シリンダー室７１Ｂ側に移動する抵抗を高めてゆっくり移動させる。

踵接地ロック弁７９には踵接地伝達線７９ａによって閉じる方向に引っ張られる弁を開く方向に付勢する例えばスプリングバネ式の弁調整具７９ｂが取付けられていて、この弁調整具７９ｂを調整することによって踵接地伝達線７９ａによって引っ張られる踵接地ロック弁７９の弁圧を調整することができるようになっている。

また、踵接地ロック弁７９側と緩衝装置６の後部リンク板６４の上部後部側との間には例えば円筒形状の筒状ホルダー７９ｃが取り付けられている。踵接地伝達線７９ａはこの筒状ホルダー７９ｃの内部を挿通し、さらに後部リンク板６４の上部側を貫通して中央基盤６２の中央上部側６２ａの後部側に連結されている。

バイパス通路７５は、膝を伸ばした義足１を軽度例えば２０度〜３０度程度曲げる方向にピストン７２が移動するまでは内部の液体が無条件で通過し、さらに、伸ばした義足１が平地歩行時や階段の降り時のように足部５のつま先５ａが接地した後も休まずに連続的に曲げられる場合に、軽度例えば２０度〜３０度以上の曲げ角度を超えて第２シリンダー室７１Ｂ内の液体を第１シリンダー室７１Ａに向けて通過させる通路である。このバイパス通路７５では、膝が軽度例えば２０度〜３０度以上曲がった場合において、曲げ動作が止まるとロックが働いて膝が曲がらなくなる。

平地歩行時においては、膝を伸ばした義足１の足部５のつま先５ａが接地した後、前方へ移動するためには、つま先５ａが地面を後方に向けて蹴る動作になり、この過程で膝を伸ばした義足１は曲がり始める。スムーズな歩行の場合には軽度例えば２０度〜３０度以上、膝継手部８が曲がることになるが、この場合、無条件に４０度も５０度も曲がるまでロックされない構造にすると、階段を上るときに膝を４０度も５０度も曲げないとロックされないことになり、階段を上るのが大変になる。

そこで、このバイパス通路７５では、スムーズな平地歩行時にあっては膝を伸ばした義足１の足部５のつま先５ａが接地した後、休むことなく連続的に膝が曲げられる場合には軽度例えば２０度〜３０度以上、曲がるようにするものである。逆に、平地歩行時にあっては、つま先５ａが接地した後に、膝が軽度例えば２０度〜３０度曲がった時にロックされると、つま先５ａが地面に当たり、スムーズな平地歩行が困難になることがあるのである。

バイパス通路７５の一端はシリンダー室７１の内部側面の中間部位に接続開口され、バイパス通路７５の他端は流量調節弁７８側の屈曲通路７４Ｂに接続連通している。さらに、このバイパス通路７５には、一端がバイパス通路７５の途中に接続され、他端がつま先接地ロック弁７７より上流側の屈曲通路７４の一部に接続された補助通路７６が含まれている。

バイパス通路７５の一端が接続開口するリンダー室７１の内部側面の中間部位の位置は、膝を伸ばした義足１を軽度例えば２０度〜３０度程度曲げたときに第２シリンダー室７１Ｂ側に移動するピストン７２のシール面が到達する箇所である。

このバイパス通路７５は、つま先接地ロック弁７７が作動して屈曲通路７４を閉じてロック状態にあっても、膝を伸ばした義足１を軽度例えば２０度〜３０度程度曲げる方向にピストン７２が移動するまでは内部の液体が通過できるようになっている。即ち、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、バイパス通路７５に入り、流量調節弁７８との間の屈曲通路７４Ｂ、屈曲通路７４Ａを流れて第１シリンダー室７１Ａ内に移動できるようになっている。

バイパス通路７５には、第２シリンダー室７１Ｂから第１シリンダー室７１Ａへの液体の移動を許容し、その逆つまり第１シリンダー室７１Ａから第２シリンダー室７１Ｂへの液体の移動を阻止する逆止弁７５ａが設けられている。

バイパス通路７５の一部を構成する補助通路７６は、足部５のつま先５ａが接地した後、休むことなく連続的に膝が曲げられる場合には軽度例えば２０度〜３０度以上、曲がるようにする機能を果たすものである。

このため、補助通路７６の途中には、この補助通路７６を開閉する補助通路開閉弁７６ｃが設けられている。また、この補助通路開閉弁７６ｃを進退自在に収容する補助通路開閉弁収容室７６ｄが補助通路７６の途中に設けられている。補助通路開閉弁７６ｃは補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側に進退自在に収容されている。

補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側に収容された補助通路開閉弁７６ｃは、その後部側に当該開閉弁７６ｃを前部側に向けてつまり補助通路７６を閉じる方向に向けて付勢するバネ７６ｅが配置されている。また、バネ７６ｅのバネ圧を調整するバネ圧調整具７６ｆが補助通路開閉弁収容室７６ｄの後端側に取り付けられている。

補助通路開閉弁収容室７６ｄは例えば円筒状になっていて、その前端面の中央に補助通路７６Ａと前部側の側面に補助通路７６Ｂがそれぞれ開口されている。前端面の中央に開口された補助通路７６Ａはバイパス通路７５の途中に連通接続されている。前部側の側面に開口された補助通路７６Ｂは屈曲通路７４の途中に連通接続されている。

補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側に収容された補助通路開閉弁７６ｃは、補助通路７６Ａの内圧が所定圧力より高くなると、例えばバネ７６ｅの設定圧力より高くなると、後退して弁を開く構造になっている。その一方で、この補助通路開閉弁７６ｃは、圧補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側の側面の補助通路７６Ｂに連通する屈曲通路７４の内圧が高くなっても開くことはない。

補助通路７６Ａの一端が接続されたバイパス通路７５の下流側の途中には、補助通路開閉弁７６ｃの前端面側に連通する補助通路７６Ａの内圧を高めて、足部５のつま先５ａが接地した後、休むことなく連続的に膝が曲げられる場合には、軽度例えば２０度〜３０度以上曲がれるようにするために、補助通路開閉弁７６ｃが後退する内圧が補助通路開閉弁７６ｃに作用するように、バイパス通路７５の断面積を例えば半分程度にする絞り部７６ｇが設けられている。また、補助通路開閉弁収容室７６ｂの後部側の側面と第１シリンダー室７１Ａの端部側の側面との間には連通路７６ｈが設けられている。

次に、上記発明を実施するための最良の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
切断脚の断端部に義足１の大腿ソケット２を装着して平地を歩行する場合には、引き上げた義足１の足部５を健脚の前方側に移動させておろして接地して体重を義足１側に移動させると、足部５の踵５ｂの接地に続いてつま先５ａが接地し、つま先５ａには平地の接地面からの反力により、図１において緩衝装置６の仮想回動中心６１を中心として時計回りの回転モーメントが作用し、この回転モーメントにより、緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの上端側は後部リンク板６４側に向けて相対的に移動する。つまり、筒状ホルダー７７ｃの端部が連結された中央基盤６２の中央上部側６２ａは前部リンク板６３から離れる方向に移動する。

中央上部側６２ａの上端側が相対的に後部リンク板６４側に向けて移動すると、つま先接地伝達線７７ａは図１において下側に全体移動し、全体移動するつま先接地伝達線７７ａの一端が連結されたつま先接地ロック弁７７を引っ張る。引っ張られたつま先接地ロック弁７７は移動して屈曲通路７４を閉じる。これにより、屈曲通路７４はロックされて、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は屈曲通路７４を流れて第１シリンダー室７１Ａに移動するのが阻止される。

義足１が真っ直ぐに伸びた状態にあるときには、義足１が膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がるまでの間は第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、バイパス通路７５、屈曲通路７４Ｂを流れて第１シリンダー室７１Ａ内に移動できるため、ピストン７２は第２シリンダー室７１Ｂに向けて移動する。これにより、つま先接地ロック弁７７がロック状態でも、ピストン７２が移動することによりピストンロッド７２ａも少し収縮でき、義足１はこのようにして膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がることができる。義足１が膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がると、移動するピストン７２のシール面がシリンダー室７１の側面に開口するバイパス通路７５の一端を通過する。

義足１が膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がるまでの間において、足部５の踵５ｂの接地に続いてつま先５ａが接地した後、そのつま先５ａで地面を後方に蹴るような動作を続け、身体を前方に移動させ、身体の前方への移動に伴い、つま先５ａが接地した義足１の膝軸３はその曲げ動作が連続的に続くと、バイパス通路７５から流入した液体はバイパス通路７５を流下する途中で絞り部７６ｇを通過するが、絞り部７６ｇの断面積はバイパス通路７５の半分程度であるため、絞り部７６ｇの上流側のバイパス通路７５及びこれと連通する補助通路７６Ａの内圧は高くなる。

高くなった液体の内圧が所定内圧よりも高くなると補助通路７６Ａを通じて補助通路開閉弁７６ｃの前端面を押圧する。補助通路開閉弁７６ｃの前端面を押圧する液体の所定内圧よりも高い内圧は、補助通路開閉弁７６ｃを付勢するバネ７６ｅのバネ圧よりも高いため、補助通路開閉弁７６ｃは押圧されて後退し、後退する補助通路開閉弁７６ｃの前端面が補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側の側面の補助通路７６Ｂより更に後退することにより、補助通路７６は開く。つまり、補助通路７６Ａと補助通路７６Ｂとは連通状態となる。

補助通路７６が開くと、屈曲通路７４内の液体が補助通路７６Ｂから流入して開いた補助通路開閉弁７６ｃの前方側を通過して補助通路７６Ａ内に流入し、バイパス通路７５を流下し、屈曲通路７４Ａ、開いている踵接地ロック弁７９、屈曲通路７４Ａを通過して第１シリンダー室７１Ａ内に流入する。

このようにして、バイパス通路７５の入口側をピストン７２の側面が通過した後でも、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、屈曲通路７４、補助通路７６Ｂ、開いた補助通路開閉弁７６ｃ、補助通路７６Ａ、バイパス通路７５、屈曲通路７４Ａ、開いている踵接地ロック弁７９、屈曲通路７４Ａを通過して、第１シリンダー室７１Ａに流入できるため、ピストン７２はピストンロッド７２ａを収縮させる方向に移動でき、義足１の膝軸３は曲げ角度が軽度例えば２０度〜３０度を超えても曲がり続けることができ、平地歩行をスムーズに続けることが可能となる。

また、切断脚の断端部に義足１の大腿ソケット２を装着して階段を上るときには、引き上げた義足１の足部５のつま先５ａを一つ上の段におろして接地して体重を義足１側に移動させると、つま先５ａには階段の接地面からの反力により、図１において緩衝装置６の仮想回動中心６１を中心として時計回りの回転モーメントが作用し、この回転モーメントにより、緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの上端側は後部リンク板６４側に向けて相対的に移動する。つまり、筒状ホルダー７７ｃの端部が連結された中央基盤６２の中央上部側６２ａは前部リンク板６３から離れる方向に移動する。

この場合において、義足１の膝が真っ直ぐに伸びた状態にあるときには、義足１が膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がるまでの間は第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、バイパス通路７５、流量調節弁７８及び屈曲通路７４Ｂを流れて第１シリンダー室７１Ａ内に移動できるため、ピストン７２は第２シリンダー室７１Ｂに向けて移動する。これにより、つま先接地ロック弁７７がロック状態でも、ピストン７２が移動することによりピストンロッド７２ａも少し収縮でき、義足１はこのようにして膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度曲がることができる。

義足１が膝軸３を中心として軽度例えば２０度〜３０度程度以上曲がると、移動するピストン７２のシール面がシリンダー室７１の側面に開口するバイパス通路７５の一端を通過する。そして、義足１の膝軸３の連続した曲げ動作を中止することにより、或いは予め曲げて止めた状態において、バイパス通路７５に液体は流れなくなり、補助通路７６Ａの内圧がバネ７６ｅのバネ圧より低くなるため、補助通路開閉弁７６ｃは閉じて、つま先接地ロック弁７７がロック状態にあると、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は第１シリンダー室７１Ａに移動するのが完全に阻止される。その結果、ピストン７２は第２シリンダー室７１Ｂに移動、つまり義足１の膝が曲がるのが完全に阻止され、膝折れを防ぐことができる。

膝折れが阻止された義足１に全体重をかけた状態で、下の段にのせていた健脚を引き上げて、義足１をのせた段より一つ上の段に接地した後、今度は健脚に全体重をのせ、義足１を引き上げて、健脚をのせた段より一つ上の段に義足１の足部５のつま先５ａを接地する。以下、同様の動作を交互に繰り返すことによって、義足１の膝折れを起こすことなく、健常者と同様な脚の運びにより階段をスムーズに上ることができる。

これに対して、階段を下りるときには、引き上げた義足１の足部５の踵５ｂを一つ下の段におろして接地して体重を義足１側に移動させると、踵５ｂには階段の接地面からの反力により、図２において緩衝装置６の仮想回動中心６１を中心として反時計回りの回転モーメントが作用し、この回転モーメントにより、緩衝装置６の中央基盤６２の中央上部側６２ａの上端側は前部リンク板６３側に向けて相対的に移動する。つまり、筒状ホルダー７９ｃの端部が連結された後部リンク板６４から離れる方向に移動する。

中央上部側６２ａの上端側が相対的に前部リンク板６３側に向けて移動すると、踵接地伝達線７９ａは図２において下側に全体移動し、全体移動する踵接地伝達線７９ａの一端が連結された踵接地ロック弁７９を引っ張る。引っ張られた踵接地ロック弁７９は移動して屈曲通路７４Ａを閉じる。これにより、屈曲通路７４Ａはロックされて、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、流量調節弁７８を通り屈曲通路７４Ｂを流れて第１シリンダー室７１Ａに移動する。

踵接地ロック弁７９により屈曲通路７４Ａがロックされている場合には、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、流量が制限されている流量調節弁７８を通過するために、ピストン７２の第２シリンダー室７１Ｂ側への移動抵抗が高まり、つまり義足１の屈曲抵抗が高まり、義足１の屈曲はゆっくり行われることになり、急な膝折れが防がれる。そして、膝がゆっくり屈曲している途中で、つま先接地に変わっても、液体の高い内圧により踵接地ロック弁７９は閉じたままであり、補助通路７６の働きにより、膝はロックせずにゆっくり曲がることができる。

つまり補助通路７６Ａの圧力が高くなると補助通路７６Ａを通じて補助通路開閉弁７６ｃの前端面を押圧する。補助通路開閉弁７６ｃの前端面を押圧する液体の所定内圧よりも高い内圧は、補助通路開閉弁７６ｃを付勢するバネ７６ｅのバネ圧よりも高いため、補助通路開閉弁７６ｃは押圧されて後退し、後退する補助通路開閉弁７６ｃの前端面が補助通路開閉弁収容室７６ｄの前部側の側面の補助通路７６Ｂより更に後退することにより、補助通路７６は開く。つまり、補助通路７６Ａと補助通路７６Ｂとは連通状態となる。

補助通路７６が開くと、屈曲通路７４内の液体が補助通路７６Ｂからも流入して開いた補助通路開閉弁７６ｃの前方側を通過して補助通路７６Ａ内に流入し、バイパス通路７５を流下し、流量調節弁７８を通過して第１シリンダー室７１Ａ内に流入する。

このために踵接地からつま先接地に変わってつま先接地ロック弁７７が閉じたとしても、第２シリンダー室７１Ｂ内の液体は、屈曲通路７４、補助通路７６Ｂ、開いた補助通路開閉弁７６ｃ、補助通路７６Ａ、バイパス通路７５、流量調節弁７８を通過して、第１シリンダー室７１Ａに流入できるため、ピストン７２はピストンロッド７２ａを収縮させる方向に移動でき、義足１の膝軸３は屈曲抵抗をもってゆっくり曲がり続けることができ、坂や階段の下り歩行をスムーズに続けることが可能となる。

ゆっくり膝屈曲が行われる義足１に全体重をかけた状態で、上の段にのせていた健脚を引き下ろす。この間、義足１はゆっくり膝が曲がる。そして、義足１をのせた段より一つ下の段に接地した後、今度は健脚に全体重をのせ、義足１を引き下ろして、健脚をのせた段より一つ下の段に義足１の足部５の踵５ｂを接地する。以下、同様の動作を交互に繰り返すことによって、義足１の膝折れを起こすことなく、健常者と同様な脚の運びにより階段をスムーズに下りることができる。

一方、膝が曲がっている義足１を伸ばす場合には、つま先接地ロック弁７７や踵接地ロック弁７９が働いてロックしていても、伸展通路７３はつま先接地ロック弁７７や踵接地ロック弁７９と無関係であるため、足部５のつま先５ａ又は踵５ｂが接地状態であっても、第１シリンダー室７１Ａの液体は伸展通路７３を流れて第２シリンダー室７１Ｂ側に移動できるので、曲がっている義足１を伸ばすことができる。

なお、この発明は上記発明を実施するための最良の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。

この発明を実施するための最良の形態におけるつま先接地時の義足の要部側断面図である。この発明を実施するための最良の形態における踵接地時の義足の要部側断面図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先非接地でつま先接地ロック弁が開いているときで膝が伸展状態から僅かに曲がる場合の液圧シリンダーの回路図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先非接地でつま先接地ロック弁が開いているときで膝が軽度例えば２０度〜３０度以上曲がる場合の液圧シリンダーの回路図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先接地でつま先接地ロック弁が閉じているときで膝が伸展状態から僅かに曲がる場合の液圧シリンダーの回路図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先接地でつま先接地ロック弁が閉じているときで膝が伸展状態から僅かに曲がる場合において補助通路が開通しているときの液圧シリンダーの回路図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先接地でつま先接地ロック弁が閉じているときで膝が軽度例えば２０度〜３０度以上曲がる場合において補助通路が開通しているときの液圧シリンダーの回路図である。この発明を実施するための最良の形態のつま先接地でつま先接地ロック弁が閉じているときで膝が軽度例えば２０度〜３０度以上曲がった後において曲げ動作を停止して補助通路が閉じたときの液圧シリンダーの回路図である。平地歩行の連続分解図である。

符号の説明

１義足
２大腿ソケット
２ａロッド軸
３膝軸
４下腿部
４ａシリンダー軸
５足部
５ａつま先
５ｂ踵
５ｃ足連結杆
６緩衝装置
６１仮想回動中心
６２中央基盤
６２ａ中央上部側
６３前部リンク板
６３ａ上部リンク軸
６３ｂ下部リンク軸
６４後部リンク板
６４ａ上部リンク軸
６４ｂ下部リンク軸
６５弾性体
７液圧シリンダー
７１シリンダー室
７１Ａ第１シリンダー室
７１Ｂ第２シリンダー室
７２ピストン
７２ａピストンロッド
７３伸展通路
７３ａ逆止弁
７４屈曲通路
７４Ａ屈曲通路
７４Ｂ屈曲通路
７４ｃ逆止弁
７５バイパス通路
７５ａ逆止弁
７６補助通路
７６Ａ補助通路
７６Ｂ補助通路
７６ｃ補助通路開閉弁
７６ｄ補助通路開閉弁収容室
７６ｅバネ
７６ｆバネ圧調整具
７６ｇ絞り部
７６ｈ連通路
７７つま先接地ロック弁
７７ａつま先接地伝達線
７７ｂ弁調整具
７７ｃ筒状ホルダー
７８流量調節弁
７９踵接地ロック弁
７９ａ踵接地伝達線
７９ｂ弁調整具
７９ｃ筒状ホルダー
８膝継手部

Claims

膝より近位で切断された脚に脚の代用として装着され、膝継手部の屈曲伸展の抵抗を調整する液圧シリンダーが装備された義足において、膝継手部の下方の下腿部と足部との間に、足部のつま先接地と足部の踵接地とでそれぞれ逆向きの回動変位する緩衝装置を設け、上記液圧シリンダーのシリンダー室内のピストンが義足を伸ばす方向に移動するときにピストンを挟んで第１シリンダー室内の液体が第２シリンダー室内に移動通過する伸展通路を設け、第１シリンダー室内の液体が第２シリンダー室内に移動通過するのを許容しその逆向きの移動通過を阻止する逆止弁を伸展通路に設け、上記液圧シリンダーのシリンダー室内のピストンが義足を曲げる方向に移動するときにピストンを挟んで第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室内に移動通過する屈曲通路を設けると共に途中で屈曲通路を二つに分岐して第１シリンダー室側に接続し、分岐前の屈曲通路の途中に義足の足部のつま先接地で当該屈曲通路を閉じるつま先接地ロック弁を設け、分岐後の片方の屈曲通路の途中に義足の足部の踵接地で当該屈曲通路を閉じる踵接地ロック弁を設け、分岐後の他方の屈曲通路の途中に流量調節弁を設け、膝を伸ばした義足を軽度曲げる方向にピストンが移動するまでは第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室に向けて移動通過するバイパス通路を設け、当該バイパス通路の一端をシリンダー室の内部側面の中間部位に接続し、バイパス通路の他端をつま先接地ロック弁の下流側の屈曲通路に接続し、バイパス通路の一端側に第２シリンダー室内の液体が第１シリンダー室内に移動通過するのを許容しその逆向きの移動通過を阻止する逆止弁を設け、緩衝装置とつま先接地ロック弁とをつま先接地伝達線で連結し義足の足部のつま先接地による緩衝装置の回動変位をつま先接地伝達線で伝達してつま先接地ロック弁を閉方向に作動させ、緩衝装置と踵接地ロック弁とを踵接地伝達線で連結し義足の足部の踵接地による緩衝装置の回動変位を踵接地伝達線で伝達して踵接地ロック弁を閉方向に作動させると共に、つま先接地ロック弁の上流側の屈曲通路とバイパス通路との間に補助通路を設け、補助通路より下流側のバイパス通路の途中に絞り部を設け、補助通路の途中にバイパス通路の内圧が所定内圧より高いときに補助通路を開く補助通路開閉弁を設けたことを特徴とする義足。