JP6796309B2 - Artificial limbs - Google Patents
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Description
本発明は、大腿切断者用の義足に関する。 The present invention relates to an artificial limb for a thigh amputee.
大腿切断者用の義足は、良好な歩行を可能とするために膝関節に相当する膝継手の曲げ伸ばしが必要である。すなわち、義足を前方に踏み出して荷重を加えたときは膝継手が比較的伸びた状態で屈折（膝折れ）を規制して身体を支え、他方の足を前方に踏み出すことにより義足から荷重が抜けたときは次の一歩を踏み出すために膝継手を屈折させる。 Artificial limbs for thigh amputees require bending and stretching of the knee joint, which corresponds to the knee joint, in order to enable good walking. That is, when the artificial leg is stepped forward and a load is applied, the knee joint is relatively stretched to regulate refraction (knee breakage) to support the body, and the load is released from the artificial leg by stepping the other leg forward. When that happens, refract the knee joint to take the next step.
このような動作を可能とした義足が特許文献１に開示されている。この義足では、膝継手軸を介して大腿部に取り付けられた滑車の周囲に制動帯を配置し、足部を接地させたときにかかと部分に荷重が加わると制動帯が滑車に押し付けられて膝継手の屈折が規制される。 Patent Document 1 discloses an artificial limb that enables such an operation. In this artificial leg, a braking band is placed around the pulley attached to the thigh via the knee joint shaft, and when a load is applied to the heel when the foot is grounded, the braking band is pressed against the pulley. The flexion of the knee joint is regulated.
しかしながら、特許文献１に開示されている義足では、例えば、歩行中にふらついて義足から荷重が抜けてしまうと膝継手の屈折規制が解除され、そのあとに義足に荷重が加わると膝継手が屈折してしまい転倒するおそれがあった。 However, in the artificial leg disclosed in Patent Document 1, for example, if the artificial leg staggers while walking and the load is released from the artificial leg, the refraction regulation of the knee joint is released, and if a load is applied to the artificial leg thereafter, the knee joint is refracted. There was a risk of falling over.
そこで、本発明は、不必要な膝継手部の屈折規制の解除を効果的に抑制できる義足を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an artificial limb capable of effectively suppressing the release of unnecessary refraction regulation of the knee joint portion.
上記目的を達成するために、本発明の一態様の義足は、大腿切断者用の義足であって、大腿接続部と、下腿部と、足部と、前記大腿接続部と前記下腿部とを屈折可能に接続する膝継手部と、前記下腿部を前記足部に接続する足継手部と、前記膝継手部の屈折を規制する屈折規制アクチュエータ部と、前記足部のかかと側およびつま先側に荷重が加えられたことを検知する前後荷重検知部と、前記前後荷重検知部によって、前記足部のかかと側に荷重が加えられたことが検知されたとき前記屈折規制アクチュエータ部により前記膝継手部の屈折を規制し、前記足部のつま先側に荷重が加えられたことが検知されたとき前記屈折規制アクチュエータ部による前記膝継手部の屈折規制を解除する屈折制御部と、を有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the artificial leg of one aspect of the present invention is an artificial leg for a thigh amputated person, and is a thigh connection portion, a lower leg portion, a foot portion, the thigh connection portion and the lower leg portion. A knee joint portion that flexibly connects the knee joint portion, a foot joint portion that connects the lower leg portion to the foot portion, a refraction regulating actuator portion that regulates the refraction of the knee joint portion, a heel side of the foot portion, and the foot portion. When it is detected by the front-rear load detection unit that detects that a load has been applied to the toe side and the front-rear load detection unit that a load has been applied to the heel side of the foot, the refraction-regulating actuator unit said. It has a refraction control unit that regulates the refraction of the knee joint portion and releases the refraction regulation of the knee joint portion by the refraction regulating actuator portion when it is detected that a load is applied to the toe side of the foot portion. It is characterized by doing.
本発明によれば、足部のかかと側に荷重が加えられると膝継手部の屈折を規制し、次に足部のつま先側に荷重が加えられるまで屈折規制状態を維持する。このようにしたことから、通常の歩行において、義足を前方に踏み出したときは足部のかかと側に荷重が加えられて膝継手部の屈折を規制するとともに、他方の足を前方に踏み出したときは足部のつま先側に荷重が加えられて膝継手部の屈折規制が解除される。さらに、膝継手部の屈折が規制されている状態でふらついて義足から荷重が抜けてしまった場合でも、膝継手部の屈折規制が解除されてしまうことを抑制できる。 According to the present invention, when a load is applied to the heel side of the foot, the flexion of the knee joint is regulated, and then the refraction-regulated state is maintained until a load is applied to the toe side of the foot. As a result, in normal walking, when the prosthesis is stepped forward, a load is applied to the heel side of the foot to regulate the flexion of the knee joint, and when the other foot is stepped forward. A load is applied to the toe side of the foot to release the refraction restriction of the knee joint. Further, even if the load is released from the artificial limb by swaying in a state where the refraction of the knee joint is restricted, it is possible to prevent the refraction regulation of the knee joint from being released.
本発明においては、前記下腿部が、前記足継手部に対して前後方向に揺動可能に接続され、前記前後荷重検知部が、前記下腿部が前記足継手部に対して後方に傾いたことによって前記足部のかかと側に荷重が加えられたことを検知し、前記下腿部が前記足継手部に対して前方に傾いたことによって前記足部のつま先側に荷重が加えられたことを検知するようにしている。このようにすることで、比較的簡易な構成により、足部のかかと側およびつま先側に荷重が加えられたことを検知することができる。 In the present invention, the lower leg portion is oscillatingly connected to the foot joint portion in the front-rear direction, and the front-rear load detecting portion tilts the lower leg portion rearward with respect to the foot joint portion. As a result, it was detected that a load was applied to the heel side of the foot, and the load was applied to the toe side of the foot by tilting the lower leg forward with respect to the foot joint. I try to detect that . By doing so, it is possible to detect that a load has been applied to the heel side and the toe side of the foot with a relatively simple configuration.
本発明においては、前記前後荷重検知部が、前記下腿部の前記足継手部に対する傾き角度を検出する傾き角度検出部と、前記傾き角度検出部によって検出された前記傾き角度が、後傾判定角度以上のとき前記足部のかかと側に荷重が加えられたことを検知しかつ前傾判定角度以上のとき前記足部のつま先側に荷重が加えられたことを検知する角度判定部と、を有していてもよい。このようにすることで、後傾判定角度および前傾判定角度を調整することができるので、膝継手部の屈折を規制するタイミングおよび膝継手部の屈折規制を解除するタイミングを個々の義足装着者に適切に合わせることができる。 In the present invention, the front-rear load detection unit detects the inclination angle of the lower leg with respect to the foot joint portion, and the inclination angle detected by the inclination angle detection unit determines the backward inclination. An angle determination unit that detects that a load has been applied to the heel side of the foot when the angle is equal to or greater, and detects that a load has been applied to the toe side of the foot when the angle is equal to or greater than the forward tilt determination angle. You may have. By doing so, the backward tilt determination angle and the forward tilt determination angle can be adjusted, so that the timing for restricting the refraction of the knee joint portion and the timing for releasing the refraction regulation of the knee joint portion are set for each prosthesis wearer. Can be adjusted appropriately.
本発明においては、角度設定値が入力される角度設定値入力部と、前記角度設定値入力部に入力された角度設定値を、前記後傾判定角度または前記前傾判定角度として設定する角度設定部と、をさらに有していてもよい。このようにすることで、後傾判定角度または前傾判定角度を再設定することができる。 In the present invention, the angle setting value input unit into which the angle setting value is input and the angle setting value input to the angle setting value input unit are set as the backward tilt determination angle or the forward tilt determination angle. It may further have a portion. By doing so, the backward tilt determination angle or the forward tilt determination angle can be reset.
本発明においては、前記屈折制御部が、前記前後荷重検知部によって、前記足部のかかと側に荷重が加えられたことが検知されたときから屈折規制待ち時間が経過したのち前記屈折規制アクチュエータ部により前記膝継手部の屈折を規制するようにしてもよい。このようにすることで、屈折規制待ち時間を調整することにより膝継手部の屈折を規制するタイミングを個々の義足装着者に適切に合わせることができる。 In the present invention, after the refraction regulation waiting time elapses from the time when the refraction control unit detects that a load is applied to the heel side of the foot by the front-rear load detection unit, the refraction regulation actuator unit. The refraction of the knee joint portion may be regulated accordingly. By doing so, the timing of restricting the refraction of the knee joint portion can be appropriately adjusted for each artificial limb wearer by adjusting the refraction regulation waiting time.
本発明においては、前記屈折制御部が、前記前後荷重検知部によって、前記足部のつま先側に荷重が加えられたことが検知されたときから屈折規制解除待ち時間が経過したのち前記屈折規制アクチュエータ部による前記膝継手部の屈折規制を解除するようにしてもよい。このようにすることで、屈折規制解除待ち時間を調整することにより膝継手部の屈折規制を解除するタイミングを個々の義足装着者に適切に合わせることができる。 In the present invention, after the refraction regulation release waiting time elapses from the time when the refraction control unit detects that a load is applied to the toe side of the foot by the front-rear load detection unit, the refraction regulation actuator The refraction restriction of the knee joint portion by the portion may be released. By doing so, the timing of releasing the refraction regulation of the knee joint portion can be appropriately adjusted for each artificial limb wearer by adjusting the refraction regulation release waiting time.
本発明においては、前記足継手部が、前記下腿部を前記足部に対して左右方向に揺動可能に接続するようにしてもよい。このようにすることで、下腿部および足部によって、地面の左右方向の傾きを吸収することができる。 In the present invention, the foot joint portion may connect the lower leg portion to the foot portion so as to be swingable in the left-right direction. By doing so, the lower leg and the foot can absorb the inclination of the ground in the left-right direction.
本発明においては、前記下腿部の左右方向の傾きを検知する左右傾きセンサ部と、前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きを維持する傾き維持アクチュエータ部と、前記左右傾きセンサ部によって前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きが同一方向について複数回連続して検知されたとき、前記傾き維持アクチュエータにより前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きを当該同一方向の傾きに維持する傾き維持制御部と、をさらに有していてもよい。このようにすることで、左または右に傾いた地面を歩行する場合に、地面の傾きにあわせてあらかじめ下腿部を足部に対して傾けておくことができる。 In the present invention, the left-right inclination sensor unit that detects the inclination of the lower leg in the left-right direction, the inclination maintenance actuator unit that maintains the inclination of the lower leg portion in the left-right direction with respect to the foot portion, and the left-right inclination sensor unit. When the inclination of the lower leg in the left-right direction with respect to the foot is detected a plurality of times in succession in the same direction, the inclination maintenance actuator causes the inclination of the lower leg in the left-right direction with respect to the foot in the same direction. It may further have an inclination maintenance control unit for maintaining the inclination of. By doing so, when walking on the ground tilted to the left or right, the lower leg can be tilted with respect to the foot in advance according to the tilt of the ground.
本発明によれば、不必要な膝継手部の屈折規制の解除を効果的に抑制できる。 According to the present invention, it is possible to effectively suppress the release of unnecessary refraction regulation of the knee joint portion.
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る義足について、図１〜図８を参照して説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the artificial limb according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
図１は、本発明の第１実施形態に係る義足の側面図である。図２は、図１の義足が有する膝継手部の構成を説明する図である。図３は、図１の義足の斜視図である。図４〜図５は、下腿部直立、下腿部後傾および下腿部前傾状態のときの義足の一部断面を含む側面図である。図７は、図１の義足の機能ブロック図である。図８は、図１の義足の動作を説明する図である。 FIG. 1 is a side view of the artificial limb according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a knee joint portion of the artificial limb of FIG. 1. FIG. 3 is a perspective view of the artificial limb of FIG. 4 to 5 are side views including a partial cross section of the artificial limb when the lower leg is upright, the lower leg is tilted backward, and the lower leg is tilted forward. FIG. 7 is a functional block diagram of the artificial limb of FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the artificial limb of FIG.
図１〜図４に示すように、義足１は、ソケット２と、下腿部３と、足部４と、膝継手部５と、屈折規制アクチュエータ部５４と、足継手部６と、前後荷重検知部７と、制御部８と、を有している。 As shown in FIGS. 1 to 4, the artificial leg 1 includes a socket 2, a lower leg portion 3, a foot portion 4, a knee joint portion 5, a refraction regulation actuator portion 54, a foot joint portion 6, and a front-rear load. It has a detection unit 7 and a control unit 8.
ソケット２は、例えば、合成樹脂製であって、内側が大腿切断者の切断された断端の形状に合わせて形成されている。ソケット２は、内側に断端がはめ込まれることにより当該断端と義足１とを接続する。ソケット２は、大腿接続部として機能する。 The socket 2 is made of, for example, a synthetic resin, and the inside is formed to match the shape of the cut stump of the thigh amputee. The socket 2 connects the stump and the artificial limb 1 by fitting the stump inside. The socket 2 functions as a femur connection.
下腿部３は、例えば、チタンやアルミニウム合金などの比較的軽量かつ高剛性の金属からなる柱状部材および板部材を組み合わせて構成されている。下腿部３は、カーボンファイバーなどの材料で構成してもよい。下腿部３は、柱状の主骨材３１と、主骨材３１の上端部分に平行に配置された柱状の補助骨材３２と、主骨材３１と補助骨材３２の下端とを回動可能に接続するリンク板３３と、を有している。本実施形態において、下腿部３の主骨材３１および補助骨材３２は、四角柱状に形成されているが、円柱状や多角形柱状でもよい。 The lower leg portion 3 is formed by combining a columnar member and a plate member made of a relatively lightweight and highly rigid metal such as titanium or an aluminum alloy. The lower leg portion 3 may be made of a material such as carbon fiber. The lower leg portion 3 rotates the columnar main aggregate 31, the columnar auxiliary aggregate 32 arranged parallel to the upper end portion of the main aggregate 31, and the lower ends of the main aggregate 31 and the auxiliary aggregate 32. It has a link plate 33 and a link plate 33 which can be connected to each other. In the present embodiment, the main aggregate 31 and the auxiliary aggregate 32 of the lower leg 3 are formed in a square columnar shape, but may be a columnar column or a polygonal columnar shape.
足部４は、例えば、合成樹脂や比較的軽量の金属などで平面視楕円形板状に形成されている。足部４は、ソール部４１と、ソール部４１の先端にヒンジ部材４２によって上方に折り曲げ可能に連結されたつま先部４３が設けられている。ソール部４１の下面には、ゴムなどの衝撃吸収可能な部材を貼り付けてもよい。また、ソール部４１の下面にはかかと高さを調整するヒール部材を取り付けてもよい。 The foot portion 4 is formed of, for example, a synthetic resin or a relatively lightweight metal in a plan-view elliptical plate shape. The foot portion 4 is provided with a sole portion 41 and a toe portion 43 connected to the tip of the sole portion 41 so as to be bendable upward by a hinge member 42. A shock absorbing member such as rubber may be attached to the lower surface of the sole portion 41. Further, a heel member for adjusting the heel height may be attached to the lower surface of the sole portion 41.
膝継手部５は、中空ケース状に形成されており、ソケット２の下端に固定して取り付けられているとともに、下腿部３の主骨材３１および補助骨材３２を前後方向に揺動可能に軸支することで、ソケット２と下腿部３とを屈折可能に接続している。膝継手部５内には、屈折規制アクチュエータ部５４が設けられている。 The knee joint portion 5 is formed in a hollow case shape and is fixedly attached to the lower end of the socket 2, and the main aggregate 31 and the auxiliary aggregate 32 of the lower leg portion 3 can be swung in the front-rear direction. The socket 2 and the lower leg portion 3 are refractably connected to each other by pivotally supporting the socket 2. A refraction regulating actuator portion 54 is provided in the knee joint portion 5.
屈折規制アクチュエータ部５４は、図２に示すように、下腿部３の主骨材３１の上端に係止して下腿部３の揺動（すなわち膝継手部５の「屈折」であり、「膝折れ」とも言う。）を規制するロック爪５５と、下腿部３の主骨材３１の上端への係止を解除する方向にロック爪５５の前端を引っ張る解除ばね部材５６と、プランジャ５７ａを突出させて下腿部３の主骨材３１の上端に係止する方向にロック爪５５を押圧するソレノイド部５７と、を有している。ソレノイド部５７に代えてモータカム機構を採用してもよい。屈折規制アクチュエータ部５４は、後述する制御部８からの制御信号によってソレノイド部５７のプランジャ５７ａを突出させてロック爪５５を押圧することにより膝継手部５の屈折を規制したり（図２（ａ））、プランジャ５７ａを突出前の位置に復帰させてロック爪５５を解除ばね部材５６で引っ張ることにより屈折規制を解除したりする（図２（ｂ））。 As shown in FIG. 2, the refraction regulating actuator portion 54 is locked to the upper end of the main aggregate 31 of the lower leg portion 3 to swing the lower leg portion 3 (that is, “refraction” of the knee joint portion 5). A lock claw 55 that regulates "knee breakage"), a release spring member 56 that pulls the front end of the lock claw 55 in the direction of releasing the lock of the lower leg 3 to the upper end of the main aggregate 31, and a plunger. It has a solenoid portion 57 that projects the 57a and presses the lock claw 55 in a direction of locking to the upper end of the main aggregate 31 of the lower leg portion 3. A motor cam mechanism may be adopted instead of the solenoid portion 57. The refraction regulation actuator unit 54 regulates the refraction of the knee joint portion 5 by projecting the plunger 57a of the solenoid unit 57 and pressing the lock claw 55 by a control signal from the control unit 8 described later (FIG. 2 (a). )), The plunger 57a is returned to the position before protrusion, and the lock claw 55 is pulled by the release spring member 56 to release the refraction regulation (FIG. 2 (b)).
足継手部６は、下腿部３を足部４に対して前後方向に揺動可能に接続する。足継手部６は、足継手部本体６１と、軸受部６２、６２と、レール６３と、スライダ６４と、リンク６５と、ねじ軸６６と、揺動制御サーボモータ６７と、を有している。 The foot joint portion 6 connects the lower leg portion 3 to the foot portion 4 so as to be swingable in the front-rear direction. The foot joint portion 6 includes a foot joint portion main body 61, bearing portions 62 and 62, a rail 63, a slider 64, a link 65, a screw shaft 66, and a swing control servomotor 67. ..
足継手部本体６１は、直方体状の下腿部接続部６１ａと、下腿部接続部６１ａの下面の左右縁部に配置された下方に延びる脚部６１ｂ、６１ｂと、を有している。下腿部接続部６１ａの上面には接続穴６１ｃが形成されている。この接続穴６１ｃには下腿部３の下端が挿入され、接続穴６１ｃの内部において下腿部３が前後方向に揺動可能に軸支されている。接続穴６１ｃには、かかと側およびつま先側のいずれかに偏った荷重が加わっていないときに下腿部３の長さ方向が接続穴６１ｃの深さ方向と一致する初期位置に位置付けるように前後方向から下腿部３を押圧する押圧ばね部材６１ｄ、６１ｄが設けられている。接続穴６１ｃには、後述する前後荷重検知部７が設けられている。 The foot joint main body 61 has a rectangular parallelepiped lower leg connecting portion 61a and downwardly extending legs 61b and 61b arranged on the left and right edges of the lower surface of the lower leg connecting portion 61a. A connection hole 61c is formed on the upper surface of the lower leg connection portion 61a. The lower end of the lower leg portion 3 is inserted into the connection hole 61c, and the lower leg portion 3 is pivotally supported inside the connection hole 61c so as to be swingable in the front-rear direction. The front and rear of the connection hole 61c are positioned so that the length direction of the lower leg 3 coincides with the depth direction of the connection hole 61c when no unbalanced load is applied to either the heel side or the toe side. Pressing spring members 61d and 61d for pressing the lower leg portion 3 from the direction are provided. The connection hole 61c is provided with a front-rear load detection unit 7, which will be described later.
軸受部６２、６２は、左右方向に互いに間隔をあけて足部４のソール部４１の上面後方寄りの箇所に固定して取り付けられている。軸受部６２、６２は、足継手部本体６１の脚部６１ｂ、６１ｂを前後方向に揺動可能に軸支する。レール６３は、ソール部４１の上面に前後方向に延在するように固定して取り付けられている。スライダ６４は、レール６３上に前後方向にスライド可能に取り付けられている。リンク６５は、一端部が脚部６１ｂ、６１ｂに回動可能に軸支され、他端部がスライダ６４に回動可能に軸支されている。 The bearing portions 62 and 62 are fixedly attached to the sole portion 41 of the foot portion 4 at a position near the rear of the upper surface at intervals in the left-right direction. The bearing portions 62, 62 pivotally support the legs 61b, 61b of the foot joint portion main body 61 so as to be swingable in the front-rear direction. The rail 63 is fixedly attached to the upper surface of the sole portion 41 so as to extend in the front-rear direction. The slider 64 is slidably mounted on the rail 63 in the front-rear direction. One end of the link 65 is rotatably supported by the legs 61b and 61b, and the other end of the link 65 is rotatably supported by the slider 64.
ねじ軸６６は、レール６３と平行に配置されており、外周面に形成された雄ねじ部（図示なし）がスライダ６４の雌ねじ部（図示なし）と螺合されている。揺動制御サーボモータ６７は、ねじ軸６６を軸を中心に回動させることにより、スライダ６４を前後方向にスライド移動させる。そして、スライダ６４がスライド移動されるとリンク６５を介して足継手部本体６１が前後方向に揺動され、下腿部３と足部４とがなす角度が変化する。この下腿部３と足部４とのなす角度は、例えば、足部のかかと高さに合わせて設定される。そして、例えば、他方の正常な足においてかかと高さが異なる靴に履き替えた場合、履き替えた靴に合わせて足部４のかかと高さを変えることになり、このような場合に、揺動制御サーボモータ６７によってかかと高さに合わせて下腿部３と足部４とのなす角度を調整する。揺動制御サーボモータ６７は、例えば、後述する制御部８に通信機能を備えて、スマートフォンにインストールされているアプリと呼ばれるプログラムと通信することによって、動作が制御される（図示省略）。また、足部４などに設けられた図示しないスイッチにより動作を制御してもよい。 The screw shaft 66 is arranged in parallel with the rail 63, and a male screw portion (not shown) formed on the outer peripheral surface is screwed with a female screw portion (not shown) of the slider 64. The swing control servomotor 67 slides the slider 64 in the front-rear direction by rotating the screw shaft 66 about the shaft. Then, when the slider 64 is slid and moved, the foot joint portion main body 61 is swung in the front-rear direction via the link 65, and the angle formed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4 changes. The angle formed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4 is set according to, for example, the heel height of the foot portion. Then, for example, when the other normal foot is changed to a shoe having a different heel height, the heel height of the foot 4 is changed according to the changed shoe, and in such a case, the foot swings. The control servomotor 67 adjusts the angle between the lower leg portion 3 and the foot portion 4 according to the heel height. The operation of the swing control servomotor 67 is controlled by, for example, providing a communication function in the control unit 8 described later and communicating with a program called an application installed in the smartphone (not shown). Further, the operation may be controlled by a switch (not shown) provided on the foot portion 4 or the like.
揺動制御サーボモータ６７を、歩行動作に合わせて制御部８により制御してもよい。例えば、制御部８は、後述する前後荷重検知部７により、かかと側に荷重が加えられたことを複数回連続して検知したとき（すなわち、後方マイクロスイッチ７１の入切のみを複数回連続して検知したとき）、義足１がかかと立ちで歩いているものと判断して、下腿部３と足部４とのなす角が大きくなるように揺動制御サーボモータ６７を駆動する。または、制御部８は、後述する前後荷重検知部７により、つま先側に荷重が加えられたことを複数回連続して検知したとき（すなわち、前方マイクロスイッチ７２の入切のみを複数回連続して検知したとき）、義足１がつま先立ちで歩いているものと判断して、下腿部３と足部４とのなす角が小さくなるように揺動制御サーボモータ６７を駆動する。 The swing control servomotor 67 may be controlled by the control unit 8 in accordance with the walking operation. For example, when the control unit 8 continuously detects that a load has been applied to the heel side by the front-rear load detecting unit 7 described later (that is, only turning on / off the rear microswitch 71 is continuously performed a plurality of times). When it is detected), it is determined that the artificial leg 1 is walking with the heel standing, and the swing control servomotor 67 is driven so that the angle formed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4 becomes large. Alternatively, when the control unit 8 continuously detects that a load has been applied to the toe side by the front-rear load detection unit 7 described later (that is, only the front micro switch 72 is turned on and off a plurality of times). When it is detected), it is determined that the artificial leg 1 is walking on tiptoe, and the swing control servomotor 67 is driven so that the angle formed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4 becomes smaller.
または、例えば、制御部８は、後述する前後荷重検知部７により、かかと側に荷重が加えられていることを一定期間（例えば、４秒〜１０秒）にわたって検知したとき（すなわち、後方マイクロスイッチ７１の入状態が一定期間続いたとき）、坂道に下り方向を向いて立っているものと判断して、かかと側に荷重が加わっていることが検知されなくなるまで（後方マイクロスイッチ７１が切状態になるまで）下腿部３と足部４とのなす角が大きくなるように揺動制御サーボモータ６７を駆動する。または、制御部８は、後述する前後荷重検知部７により、つま先側に荷重が加えられていることを一定期間にわたって検知したとき（すなわち、前方マイクロスイッチ７２の入状態が一定期間続いたとき）、坂道にのぼり方向を向いて立っているものと判断して、つま先側に荷重が加わっていることが検知されなくなるまで（前方マイクロスイッチ７２が切状態になるまで）下腿部３と足部４とのなす角が小さくなるように揺動制御サーボモータ６７を駆動する。 Alternatively, for example, when the control unit 8 detects that a load is applied to the heel side by the front-rear load detection unit 7 described later for a certain period (for example, 4 seconds to 10 seconds) (that is, the rear micro switch). When the 71 is turned on for a certain period of time), it is judged that the user is standing on a slope facing downward, and until it is no longer detected that a load is being applied to the heel side (the rear microswitch 71 is turned off). The swing control servomotor 67 is driven so that the angle formed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4 becomes large. Alternatively, when the control unit 8 detects that a load is applied to the toe side for a certain period of time by the front-rear load detecting unit 7 described later (that is, when the front microswitch 72 is turned on for a certain period of time). , Judging that you are standing on a slope facing the climbing direction, until it is no longer detected that a load is being applied to the toe side (until the front microswitch 72 is turned off), the lower leg 3 and the foot The swing control servomotor 67 is driven so that the angle formed with 4 becomes small.
前後荷重検知部７は、足部４のかかと側およびつま先側に荷重が加えられたことを検知する。具体的には、前後荷重検知部７は、下腿部３が足継手部６に対して後方に傾くことによって足部４のかかと側に荷重が加えられたことを検知し、下腿部３が足継手部６に対して前方に傾くことによって足部４のつま先側に荷重が加えられたことを検知する。 The front-rear load detecting unit 7 detects that a load has been applied to the heel side and the toe side of the foot portion 4. Specifically, the front-rear load detecting unit 7 detects that a load is applied to the heel side of the foot portion 4 by tilting the lower leg portion 3 backward with respect to the foot joint portion 6, and the lower leg portion 3 Detects that a load is applied to the toe side of the foot portion 4 by tilting forward with respect to the foot joint portion 6.
前後荷重検知部７は、後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２を有している。後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２は、足継手部本体６１の接続穴６１ｃの前後の壁面に下腿部３を間に挟むようにして対向配置されている。後方マイクロスイッチ７１は、図４に示すように下腿部３の前後の傾きがない状態でスイッチが切れ、図５に示すように下腿部３が足継手部本体６１に対して相対的に後方に傾くことで押下されてスイッチが入る。前方マイクロスイッチ７２は、図４に示すように下腿部３の前後の傾きがない状態でスイッチが切れ、図６に示すように下腿部３が足継手部本体６１に対して相対的に前方に傾くことで押下されてスイッチが入る。前後荷重検知部７は、マイクロスイッチに代えてロータリーエンコーダなどで構成してもよく、または、下腿部３が接することにより電気的に導通する端子金具などで構成してもよく、本発明の目的に反しない限り、その構成は任意である。 The front-rear load detection unit 7 has a rear microswitch 71 and a front microswitch 72. The rear microswitch 71 and the front microswitch 72 are arranged so as to face each other with the lower leg portion 3 sandwiched between the front and rear wall surfaces of the connection hole 61c of the foot joint portion main body 61. As shown in FIG. 4, the rear microswitch 71 is switched off with the lower leg portion 3 not tilted back and forth, and as shown in FIG. 5, the lower leg portion 3 is relative to the foot joint portion main body 61. It is pressed by tilting backward and the switch is turned on. As shown in FIG. 4, the anterior microswitch 72 is switched off with the lower leg portion 3 not tilted back and forth, and as shown in FIG. 6, the lower leg portion 3 is relative to the foot joint portion main body 61. By tilting forward, it is pressed and the switch is turned on. The front-rear load detecting unit 7 may be configured by a rotary encoder or the like instead of the microswitch, or may be configured by a terminal fitting or the like that is electrically conductive when the lower leg portion 3 is in contact with the microswitch. The configuration is arbitrary as long as it does not defeat the purpose.
制御部８は、義足１の全体の動作を司る機能部である。制御部８は、ソケット２の側面に取り付けられたケース内に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種インターフェースを備えたコンピュータを有して構成されている。制御部８は、図７に示すように、膝継手部５内に設けられたソレノイド部５７と、前後荷重検知部７の後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２とに接続されている。制御部８は、後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２の入切状態によって下腿部３の足継手部６に対する前後方向の傾きを検知する。制御部８は、下腿部３が後方に傾いていることを検知するとソレノイド部５７にプランジャ５７ａを突出させる制御信号を送信し、下腿部３が前方に傾いていることを検知するとソレノイド部５７にプランジャ５７ａを突出前の位置に復帰させる制御信号を送信する。これにより、制御部８は、下腿部３が後方に傾いたことが検知されたとき膝継手部５の屈折を規制し、下腿部３が前方に傾いたことが検知されたとき膝継手部５の屈折規制を解除する。制御部８は、屈折制御部として機能する。 The control unit 8 is a functional unit that controls the overall operation of the artificial limb 1. The control unit 8 includes a computer equipped with a CPU, a ROM, a RAM, and various interfaces in a case attached to the side surface of the socket 2. As shown in FIG. 7, the control unit 8 is connected to a solenoid unit 57 provided in the knee joint portion 5 and a rear microswitch 71 and a front microswitch 72 of the front-rear load detection unit 7. The control unit 8 detects the inclination of the lower leg portion 3 with respect to the foot joint portion 6 in the front-rear direction depending on the on / off state of the rear microswitch 71 and the front microswitch 72. When the control unit 8 detects that the lower leg portion 3 is tilted backward, it transmits a control signal for projecting the plunger 57a to the solenoid unit 57, and when it detects that the lower leg portion 3 is tilted forward, the solenoid unit 8 transmits the control signal. A control signal for returning the plunger 57a to the position before protrusion is transmitted to 57. As a result, the control unit 8 regulates the refraction of the knee joint portion 5 when it is detected that the lower leg portion 3 is tilted backward, and the knee joint portion 8 when it is detected that the lower leg portion 3 is tilted forward. The refraction regulation of the part 5 is released. The control unit 8 functions as a refraction control unit.
次に、本実施形態の義足１の動作の一例について、図８（１）〜（６）を参照して説明する。 Next, an example of the operation of the artificial limb 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (1) to 8 (6).
（１）膝継手部５の屈折が規制されていない状態で義足１を前方に踏み出すことにより、足部４のかかと部分が地面Ｇに接する。このとき義足１には荷重が加わっていない。 (1) By stepping forward on the artificial leg 1 in a state where the refraction of the knee joint portion 5 is not regulated, the heel portion of the foot portion 4 comes into contact with the ground G. At this time, no load is applied to the artificial leg 1.
（２）義足１に徐々に荷重が移動することにより、足部４のソール部４１全体が地面Ｇに重なって下腿部３が足継手部６に対して後方に傾くと、下腿部３により後方マイクロスイッチ７１が押下されてスイッチが入る。これにより、屈折規制アクチュエータ部５４の有するソレノイド部５７のプランジャ５７ａが突出してロック爪５５が下腿部３に係止し、膝継手部５の屈折を規制する。 (2) When the load gradually moves to the artificial leg 1, the entire sole portion 41 of the foot portion 4 overlaps the ground G and the lower leg portion 3 tilts backward with respect to the foot joint portion 6, the lower leg portion 3 The rear micro switch 71 is pressed and the switch is turned on. As a result, the plunger 57a of the solenoid portion 57 of the refraction regulating actuator portion 54 protrudes and the lock claw 55 is locked to the lower leg portion 3 to regulate the refraction of the knee joint portion 5.
（３）さらに、義足１のつま先側に荷重が移動して、下腿部３が足継手部６に対して直立する。この状態でも、屈折規制アクチュエータ部５４によって膝継手部５の屈折を規制したままである。
（４）さらに、義足１のつま先側により大きな荷重が移動して、下腿部３が足継手部６に対して前方に傾くと、下腿部３により前方マイクロスイッチ７２が押下されてスイッチが入る。これにより、屈折規制アクチュエータ部５４の有するソレノイド部５７のプランジャ５７ａが突出前の位置に復帰してロック爪５５の下腿部３への係止を解除し、膝継手部５の屈折規制を解除する。
(3) Further, the load is transferred to the toe side of the artificial leg 1, and the lower leg portion 3 stands upright with respect to the foot joint portion 6. Even in this state, the refraction of the knee joint portion 5 is still regulated by the refraction regulating actuator portion 54.
(4) Further, when a larger load is transferred to the toe side of the artificial leg 1 and the lower leg portion 3 is tilted forward with respect to the foot joint portion 6, the lower leg portion 3 presses the front micro switch 72 to switch. enter. As a result, the plunger 57a of the solenoid portion 57 of the refraction regulation actuator portion 54 returns to the position before protrusion to release the lock on the lower leg portion 3 of the lock claw 55, and the refraction regulation of the knee joint portion 5 is released. To do.
（５）（６）そして、図示しない他方の足に荷重が移り義足１のつま先側に荷重が集中すると、つま先部４３を地面Ｇに接した状態でソール部４１のかかと部分が地面Ｇから離れ、次いで、義足１が地面Ｇから持ち上げられて次の義足１を前方に踏み出す動作に移行する。この状態でも、屈折規制アクチュエータ部５４による膝継手部５の屈折規制が解除されており、膝継手部５が屈折可能となっている。 (5) (6) When the load is transferred to the other foot (not shown) and the load is concentrated on the toe side of the artificial limb 1, the heel portion of the sole portion 41 is separated from the ground G with the toe portion 43 in contact with the ground G. Then, the artificial limb 1 is lifted from the ground G, and the next artificial limb 1 is stepped forward. Even in this state, the refraction regulation of the knee joint portion 5 by the refraction regulation actuator portion 54 is released, and the knee joint portion 5 can be refracted.
例えば、上記（３）の状態において、ふらつくことにより義足１から荷重が抜けてしまった場合でも、屈折規制アクチュエータ部５４によって膝継手部５の屈折を規制した状態を維持する。これにより、不必要な膝継手部５の屈折規制の解除を抑制することができる。 For example, in the state of (3) above, even if the load is released from the artificial limb 1 due to wobbling, the refraction regulating actuator portion 54 maintains the state in which the refraction of the knee joint portion 5 is regulated. As a result, it is possible to suppress unnecessary release of the refraction regulation of the knee joint portion 5.
以上より、本実施形態の義足１によれば、制御部８が、前後荷重検知部７によって、下腿部３が足継手部６に対して後方に傾いてかかと側に荷重が加わったことが検知されたとき屈折規制アクチュエータ部５４により膝継手部５の屈折を規制し、下腿部３が足継手部６に対して前方に傾いてつま先側に荷重が加わったことが検知されたとき屈折規制アクチュエータ部５４による膝継手部５の屈折規制を解除する。そのため、下腿部３が後方に傾くと膝継手部５の屈折を規制し、次に下腿部３が前方に傾くまで屈折規制状態を維持する。このようにしたことから、通常の歩行において、義足１を前方に踏み出したときは下腿部３が後方に傾いて膝継手部５の屈折を規制するとともに、他方の足を前方に踏み出して義足１から荷重が抜けたときは下腿部３が前方に傾いて膝継手部５の屈折規制が解除される。さらに、歩行中にふらついて義足１から荷重が抜けてしまった場合でも、膝継手部５の屈折規制が解除されてしまうことを抑制できる。本実施形態によれば、不必要な膝継手部５の屈折規制の解除を効果的に抑制できる。 From the above, according to the artificial leg 1 of the present embodiment, the control unit 8 has the lower leg portion 3 tilted rearward with respect to the foot joint portion 6 by the front-rear load detecting unit 7, and a load is applied to the heel side. When detected, the refraction regulation actuator portion 54 regulates the refraction of the knee joint portion 5, and when it is detected that the lower leg portion 3 is tilted forward with respect to the foot joint portion 6 and a load is applied to the toe side, the flexion is performed. The regulation of bending of the knee joint portion 5 by the regulation actuator portion 54 is released. Therefore, when the lower leg portion 3 is tilted backward, the refraction of the knee joint portion 5 is restricted, and then the refraction restricted state is maintained until the lower leg portion 3 is tilted forward. Therefore, in normal walking, when the prosthesis 1 is stepped forward, the lower leg 3 is tilted backward to regulate the bending of the knee joint 5, and the other leg is stepped forward to the prosthesis. When the load is released from 1, the lower leg portion 3 tilts forward and the bending restriction of the knee joint portion 5 is released. Further, even if the load is released from the artificial limb 1 by swaying during walking, it is possible to prevent the refraction restriction of the knee joint portion 5 from being released. According to the present embodiment, it is possible to effectively suppress the release of unnecessary refraction regulation of the knee joint portion 5.
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る義足について、図９〜図１２を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the artificial limb according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
上述した第１実施形態では、足継手部６が、下腿部３を足部４に対して前後方向に揺動可能に接続する構成であったが、以下に説明する第２実施形態の義足１Ａは、下腿部３を足部４に対して前後方向および左右方向に揺動可能に接続する足継手部６Ａを有する構成のものである。 In the first embodiment described above, the foot joint portion 6 is configured to connect the lower leg portion 3 to the foot portion 4 so as to be swingable in the front-rear direction, but the artificial leg of the second embodiment described below 1A has a structure having a foot joint portion 6A for swingably connecting the lower leg portion 3 to the foot portion 4 in the front-rear direction and the left-right direction.
義足１Ａは、ソケット２と、下腿部３と、足部４と、膝継手部５と、屈折規制アクチュエータ部５４と、足継手部６Ａと、サーボモータ６９と、前後荷重検知部７と、制御部８Ａと、左右傾きセンサ部９と、を有している。義足１Ａにおいて、上述した第１実施形態の義足１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。 The artificial leg 1A includes a socket 2, a lower leg portion 3, a foot portion 4, a knee joint portion 5, a refraction regulating actuator portion 54, a foot joint portion 6A, a servomotor 69, a front-rear load detection unit 7, and the like. It has a control unit 8A and a left / right tilt sensor unit 9. In the artificial limb 1A, the same components as those of the artificial limb 1 of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
足継手部６Ａは、足継手部本体６１Ａと、軸受部６２、６２と、レール６３と、スライダ６４と、リンク６５と、ねじ軸６６と、揺動制御サーボモータ６７と、復帰ばね部材６８、６８とを有している。 The foot joint portion 6A includes a foot joint portion main body 61A, bearing portions 62 and 62, a rail 63, a slider 64, a link 65, a screw shaft 66, a swing control servomotor 67, and a return spring member 68. Has 68 and.
足継手部本体６１Ａは、直方体状の下腿部接続部６１ａと、下腿部接続部６１ａと別個に設けられた平板部６１ｅと、平板部６１ｅの下面の左右縁部に配置された下方に延びる脚部６１ｂ、６１ｂと、平板部６１ｅの上面の左右縁部に配置された上方に延びる柱状のボス６１ｆ、６１ｆと、下腿部接続部６１ａの下面と平板部６１ｅの上面とを左右方向に揺動可能に接続するヒンジ機構６１ｇと、を有している。 The foot joint main body 61A has a rectangular parallelepiped lower leg connection portion 61a, a flat plate portion 61e provided separately from the lower leg connection portion 61a, and a lower portion arranged on the left and right edges of the lower surface of the flat plate portion 61e. The extending legs 61b and 61b, the vertically extending columnar bosses 61f and 61f arranged on the left and right edges of the upper surface of the flat plate portion 61e, the lower surface of the lower leg connecting portion 61a and the upper surface of the flat plate portion 61e in the left-right direction. It has 61 g of a hinge mechanism that is swingably connected to the vehicle.
ヒンジ機構６１ｇには、サーボモータ６９が設けられている。サーボモータ６９は、後述する制御部８Ａからの制御信号によってヒンジ機構６１ｇが回動自在になるように脱力したり、ヒンジ機構６１ｇの回動位置を保持したりする。これにより、サーボモータ６９は、ヒンジ機構６１ｇの回動を許容および規制（すなわち傾きを維持）する。サーボモータ６９は、傾き維持アクチュエータ部として機能する。 A servomotor 69 is provided in the hinge mechanism 61g. The servomotor 69 weakens the hinge mechanism 61g so as to be rotatable by a control signal from the control unit 8A described later, or holds the rotation position of the hinge mechanism 61g. As a result, the servomotor 69 allows and regulates (that is, maintains the inclination) the rotation of the hinge mechanism 61g. The servomotor 69 functions as an inclination maintaining actuator unit.
復帰ばね部材６８、６８は、ヒンジ機構６１ｇを左右方向に挟むようにして下腿部接続部６１ａの下面と平板部６１ｅの上面との間に配置されている。復帰ばね部材６８、６８は、下腿部接続部６１ａの下面と平板部６１ｅの上面とを互いに離れる方向に押圧することにより、右側および左側のいずれかに偏って荷重が加わっていないときに下腿部接続部６１ａの下面と平板部６１ｅの上面とが平行になる初期位置に位置づける。 The return spring members 68, 68 are arranged between the lower surface of the lower leg connecting portion 61a and the upper surface of the flat plate portion 61e so as to sandwich the hinge mechanism 61g in the left-right direction. The return spring members 68, 68 press the lower surface of the lower leg connecting portion 61a and the upper surface of the flat plate portion 61e in a direction away from each other, so that the return spring members 68, 68 are lowered when no load is applied to either the right side or the left side. It is positioned at the initial position where the lower surface of the thigh connection portion 61a and the upper surface of the flat plate portion 61e are parallel to each other.
このことから、足継手部６Ａは、サーボモータ６９の脱力時においてヒンジ機構６１ｇによって左右方向に揺動可能であるとともに足継手部６Ａには下腿部３が前後方向に揺動可能に取り付けられている。そして、足継手部６Ａおよび下腿部３は、荷重の偏りがないときに復帰ばね部材６８、６８および押圧ばね部材６１ｄ、６１ｄによって傾きのない初期位置にもどる。このようにしたことから、３６０度全方向に傾き可能であるので、平坦な地面Ｇに対して足部４のソール部４１を傾けて踏み出した場合でも、ソール部４１を地面Ｇと平行に着地させることができ、重心の移動を円滑にして、安定した歩行を可能にする。 From this, the foot joint portion 6A can swing in the left-right direction by the hinge mechanism 61 g when the servomotor 69 is weakened, and the lower leg portion 3 is attached to the foot joint portion 6A so as to swing in the front-rear direction. ing. Then, the foot joint portion 6A and the lower leg portion 3 are returned to the initial positions without inclination by the return spring members 68 and 68 and the pressing spring members 61d and 61d when the load is not biased. Since this is done, it is possible to tilt 360 degrees in all directions, so even if the sole portion 41 of the foot portion 4 is tilted with respect to the flat ground G and stepped on, the sole portion 41 lands parallel to the ground G. It can be made to move the center of gravity smoothly and enable stable walking.
左右傾きセンサ部９は、下腿部３の足部４に対する左右方向の傾き検知する。左右傾きセンサ部９は、左側マイクロスイッチ９１および右側マイクロスイッチ９２を有している。左側マイクロスイッチ９１および右側マイクロスイッチ９２は、下腿部接続部６１ａの下面にボス６１ｆ、６１ｆの先端と対向するように配置されている。左側マイクロスイッチ９１は、図９に示すように下腿部３の左右の傾きがない状態でスイッチが切れ、図１０に示すように下腿部３が足部４に対して相対的に左側に傾くことで押下されてスイッチが入る。右側マイクロスイッチ９２は、図９に示すように下腿部３の左右の傾きがない状態でスイッチが切れ、図１１に示すように下腿部３が足部４に対して相対的に右側に傾くことで押下されてスイッチが入る。左右傾きセンサ部９は、マイクロスイッチに代えてロータリーエンコーダなどで構成してもよく、または、ボス６１ｆ、６１ｆが接することにより電気的に導通する端子金具などで構成してもよく、本発明の目的に反しない限り、その構成は任意である。 The left-right inclination sensor unit 9 detects the inclination of the lower leg portion 3 with respect to the foot portion 4 in the left-right direction. The left-right tilt sensor unit 9 has a left side microswitch 91 and a right side microswitch 92. The left side microswitch 91 and the right side microswitch 92 are arranged on the lower surface of the lower leg connecting portion 61a so as to face the tips of the bosses 61f and 61f. As shown in FIG. 9, the left side microswitch 91 is switched off when the lower leg portion 3 is not tilted to the left or right, and as shown in FIG. 10, the lower leg portion 3 is on the left side relative to the foot portion 4. It is pressed by tilting and the switch is turned on. As shown in FIG. 9, the right side micro switch 92 is switched off when the lower leg portion 3 is not tilted to the left or right, and as shown in FIG. 11, the lower leg portion 3 is on the right side with respect to the foot portion 4. It is pressed by tilting and the switch is turned on. The left-right tilt sensor unit 9 may be configured by a rotary encoder or the like instead of the micro switch, or may be configured by a terminal fitting or the like that is electrically conductive when the bosses 61f and 61f are in contact with each other. The configuration is arbitrary as long as it does not defeat the purpose.
制御部８Ａは、上述した第１実施形態の制御部８と同様に、義足１Ａの全体の動作を司る機能部であって、ソケット２の側面に取り付けられたケース内に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種インターフェースを備えたコンピュータを有して構成されている。制御部８Ａは、図１２に示すように、膝継手部５内に設けられたソレノイド部５７と、前後荷重検知部７の後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２と、ヒンジ機構６１ｇに設けられたサーボモータ６９と、左右傾きセンサ部９の左側マイクロスイッチ９１および右側マイクロスイッチ９２と、に接続されている。制御部８Ａは、ソレノイド部５７について上述した第１実施形態の制御部８と同一の制御を行い、サーボモータ６９について以下のように制御する。 The control unit 8A is a functional unit that controls the overall operation of the artificial limb 1A, like the control unit 8 of the first embodiment described above, and has a CPU, ROM, and RAM in a case attached to the side surface of the socket 2. And it is configured to have a computer with various interfaces. As shown in FIG. 12, the control unit 8A is provided on the solenoid unit 57 provided in the knee joint portion 5, the rear microswitch 71 and the front microswitch 72 of the front-rear load detection unit 7, and the hinge mechanism 61g. The servomotor 69 is connected to the left side microswitch 91 and the right side microswitch 92 of the left / right tilt sensor unit 9. The control unit 8A controls the solenoid unit 57 in the same manner as the control unit 8 of the first embodiment described above, and controls the servomotor 69 as follows.
制御部８Ａは、通常状態ではサーボモータ６９を脱力する制御信号を送信して、ヒンジ機構６１ｇを回動可能な状態とする。これにより、地面Ｇの左右の傾きに合わせて、下腿部３を足部４に対して相対的に左右に揺動させることができる。このようにすることで、下腿部３および足部４によって、左右方向の傾きを吸収することができる。 The control unit 8A transmits a control signal for weakening the servomotor 69 in a normal state to bring the hinge mechanism 61g into a rotatable state. As a result, the lower leg portion 3 can be swung left and right relative to the foot portion 4 according to the left-right inclination of the ground G. By doing so, the inclination in the left-right direction can be absorbed by the lower leg portion 3 and the foot portion 4.
さらに、制御部８Ａは、歩行中に下腿部３が左側に複数回（例えば３回）連続して傾いたことを検知するとサーボモータ６９に下腿部３が左側に傾いた回動位置を保持する制御信号を送信する。また、制御部８Ａは、歩行中に下腿部３が右側に複数回（例えば３回）連続して傾いたことを検知するとサーボモータ６９に下腿部３が右側に傾いた回動位置を保持する制御信号を送信する。このようにすることで、左または右に傾いた地面Ｇを歩行する場合に、地面Ｇの傾きにあわせてあらかじめ下腿部３を足部４に対して傾けておくことができる。制御部８Ａは、屈折制御部および傾き維持制御部として機能する。 Further, when the control unit 8A detects that the lower leg portion 3 is continuously tilted to the left side a plurality of times (for example, three times) during walking, the servomotor 69 informs the servomotor 69 of the rotation position in which the lower leg portion 3 is tilted to the left side. The control signal to be held is transmitted. Further, when the control unit 8A detects that the lower leg portion 3 is tilted to the right a plurality of times (for example, three times) in succession during walking, the servomotor 69 informs the servomotor 69 of the rotation position in which the lower leg portion 3 is tilted to the right. The control signal to be held is transmitted. By doing so, when walking on the ground G tilted to the left or right, the lower leg portion 3 can be tilted with respect to the foot portion 4 in advance according to the tilt of the ground G. The control unit 8A functions as a refraction control unit and a tilt maintenance control unit.
また、上述した各実施形態では、下腿部３により後方マイクロスイッチ７１が押下されてスイッチが入るとすぐに屈折規制アクチュエータ部５４によって膝継手部５の屈折を規制し、下腿部３により前方マイクロスイッチ７２が押下されてスイッチが入るとすぐに屈折規制アクチュエータ部５４による膝継手部５の屈折規制を解除する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、下腿部３により後方マイクロスイッチ７１が押下されてスイッチが入ったときから所定の屈折規制待ち時間（例えば、１秒）を経過した後に屈折規制アクチュエータ部５４によって膝継手部５の屈折を規制するようにしてもよい。または、下腿部３により前方マイクロスイッチ７２が押下されてスイッチが入ったときから所定の屈折規制解除待ち時間（例えば、２秒）を経過したあとに屈折規制アクチュエータ部５４による膝継手部５の屈折規制を解除するようにしてもよい。屈折規制待ち時間および屈折規制解除待ち時間を調整することにより、膝継手部５の屈折を規制するタイミングおよび膝継手部５の屈折規制を解除するタイミングを個々の義足装着者に適切に合わせることができる。 Further, in each of the above-described embodiments, as soon as the rear microswitch 71 is pressed by the lower leg portion 3 and the switch is turned on, the refraction regulating actuator portion 54 regulates the refraction of the knee joint portion 5, and the lower leg portion 3 regulates the refraction of the knee joint portion 5. As soon as the micro switch 72 is pressed and the switch is turned on, the refraction regulation of the knee joint portion 5 by the refraction regulation actuator portion 54 is released, but the present invention is not limited to this. For example, after a predetermined refraction regulation waiting time (for example, 1 second) has elapsed from the time when the rear micro switch 71 is pressed by the lower leg portion 3 and the switch is turned on, the refraction regulation actuator portion 54 refracts the knee joint portion 5. It may be regulated. Alternatively, after a predetermined refraction regulation release waiting time (for example, 2 seconds) has elapsed from the time when the front micro switch 72 is pressed by the lower leg portion 3 and the switch is turned on, the knee joint portion 5 by the refraction regulation actuator portion 54 The refraction regulation may be lifted. By adjusting the refraction regulation waiting time and the refraction regulation release waiting time, the timing of restricting the refraction of the knee joint portion 5 and the timing of releasing the refraction regulation of the knee joint portion 5 can be appropriately adjusted for each prosthesis wearer. it can.
また、上述した各実施形態では、屈折規制アクチュエータ部５４によって膝継手部５の屈折を規制する構成であったが、これに限定されるものではない。膝継手部５および屈折規制アクチュエータ部５４に代えて、例えば、ソケット２および下腿部３を屈折可能に接続する膝継手部としてのヒンジ部材およびこのヒンジ部材の回動を規制する膝継手サーボモータを採用した構成としてもよい。膝継手サーボモータは、屈折規制アクチュエータ部として機能する。 Further, in each of the above-described embodiments, the refraction regulating actuator portion 54 regulates the refraction of the knee joint portion 5, but the present invention is not limited to this. Instead of the knee joint portion 5 and the refraction regulating actuator portion 54, for example, a hinge member as a knee joint portion that flexibly connects the socket 2 and the lower leg portion 3, and a knee joint servomotor that regulates the rotation of the hinge member. May be adopted. The knee joint servomotor functions as a refraction regulation actuator unit.
このような構成において、制御部８は、後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２の入切状態によって下腿部３の傾きを検知する。制御部８は、下腿部３が後方に傾いていることを検知すると膝継手サーボモータに現在の回動位置を保持する制御信号を送信する。そして、制御部８は、下腿部３が前方に傾いていることを検知すると膝継手サーボモータに脱力する制御信号を送信する。これにより、制御部８は、下腿部３が後方に傾いたことが検知されたときヒンジ部材の屈折を規制し、下腿部３が前方に傾いたことが検知されたときヒンジ部材の屈折規制を解除する。 In such a configuration, the control unit 8 detects the inclination of the lower leg portion 3 according to the on / off state of the rear microswitch 71 and the front microswitch 72. When the control unit 8 detects that the lower leg portion 3 is tilted backward, the control unit 8 transmits a control signal for holding the current rotation position to the knee joint servomotor. Then, when the control unit 8 detects that the lower leg portion 3 is tilted forward, the control unit 8 transmits a control signal to weaken the knee joint servomotor. As a result, the control unit 8 regulates the refraction of the hinge member when it is detected that the lower leg portion 3 is tilted backward, and the refraction of the hinge member when it is detected that the lower leg portion 3 is tilted forward. Lift the regulation.
また、上述した実施形態では、前後荷重検知部７は、後方マイクロスイッチ７１および前方マイクロスイッチ７２の入切により前後方向の傾きを検知する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、下腿部３の足継手部６に対する傾き角度を検出する傾き角度検出部としてのロータリーエンコーダを有し、制御部８により、ロータリーエンコーダによって検出された傾き角度が、後傾判定角度（例えば、後方へ５度）以上のとき足部４のかかと側に荷重が加えられたことを検知しかつ前傾判定角度（例えば、前方へ５度）以上のとき足部４のつま先側に荷重が加えられたことを検知するようにしてもよい。制御部８は、角度判定部として機能する。このようにすることで、後傾判定角度および前傾判定角度を調整することができ、膝継手部５の屈折を規制するタイミングおよび膝継手部５の屈折規制を解除するタイミングを個々の義足装着者に適切に合わせることができる。このような構成において、例えば、制御部８に通信機能を備えて、スマートフォンにインストールされているアプリと呼ばれるプログラムと通信することによって、角度設定値としての傾き角度を入力し、入力した傾き角度を後傾判定角度または前傾判定角度として設定するようにしてもよい。このような構成において、制御部８が角度設定値入力部および角度設定部として機能する。このようにすることで、後傾判定角度または前傾判定角度を容易に再設定することができる。ロータリーエンコーダに代えて、下腿部３の傾きに応じた圧力信号を出力する圧力センサを設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the front-rear load detecting unit 7 is configured to detect the inclination in the front-rear direction by turning on / off the rear microswitch 71 and the front microswitch 72, but the present invention is not limited to this. For example, it has a rotary encoder as a tilt angle detecting unit for detecting the tilt angle of the lower leg portion 3 with respect to the foot joint portion 6, and the tilt angle detected by the rotary encoder by the control unit 8 is a backward tilt determination angle (for example,). When the load is applied to the heel side of the foot 4 when it is 5 degrees backward) or more, and when the forward tilt determination angle (for example, 5 degrees forward) or more, the load is applied to the toe side of the foot 4. It may be made to detect that it has been added. The control unit 8 functions as an angle determination unit. By doing so, the backward tilt determination angle and the forward tilt determination angle can be adjusted, and the timing of restricting the refraction of the knee joint portion 5 and the timing of releasing the refraction regulation of the knee joint portion 5 are set for each artificial leg. Can be adapted appropriately to the person. In such a configuration, for example, the control unit 8 is provided with a communication function, and by communicating with a program called an application installed on the smartphone, an inclination angle as an angle setting value is input, and the input inclination angle is input. It may be set as a backward tilt determination angle or a forward tilt determination angle. In such a configuration, the control unit 8 functions as an angle setting value input unit and an angle setting unit. By doing so, the backward tilt determination angle or the forward tilt determination angle can be easily reset. Instead of the rotary encoder, a pressure sensor that outputs a pressure signal according to the inclination of the lower leg portion 3 may be provided.
上記に本発明の本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Although the present embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these examples. As long as the gist of the present invention is provided, a person skilled in the art appropriately adding, deleting, or changing the design of the above-described embodiment, or combining the features of the embodiment as appropriate is also present. Included in the scope of the invention.
１、１Ａ…義足、２…ソケット（大腿接続部）、３…下腿部、３１…主骨材、３２…補助骨材、３３…リンク板、４…足部、４１…ソール部、４２…ヒンジ部材、４３…つま先部、５…膝継手部、５４…屈折規制アクチュエータ部、５５…ロック爪、５６…解除ばね部材、５７…ソレノイド部、５７ａ…プランジャ、６、６Ａ…足継手部、６１、６１Ａ…足継手部本体、６１ａ…下腿部接続部、６１ｂ…脚部、６１ｃ…接続穴、６１ｄ…押圧ばね部材、６１ｅ…平板部、６１ｆ…ボス、６１ｇ…ヒンジ機構、６２…軸受部、６３…レール、６４…スライダ、６５…リンク、６６…ねじ軸、６７…揺動制御サーボモータ、６８…復帰ばね部材、６９…サーボモータ（傾き維持アクチュエータ部）、７…前後荷重検知部、７１…後方マイクロスイッチ、７２…前方マイクロスイッチ、８、８Ａ…制御部（屈折制御部、傾き維持制御部）、９…左右傾きセンサ部、９１…左側マイクロスイッチ、９２…右側マイクロスイッチ、Ｇ…地面。 1, 1A ... Prosthesis, 2 ... Socket (thigh connection), 3 ... Lower leg, 31 ... Main aggregate, 32 ... Auxiliary aggregate, 33 ... Link plate, 4 ... Foot, 41 ... Sole, 42 ... Hinging member, 43 ... toe part, 5 ... knee joint part, 54 ... refraction regulating actuator part, 55 ... lock claw, 56 ... release spring member, 57 ... solenoid part, 57a ... plunger, 6, 6A ... foot joint part, 61 , 61A ... foot joint body, 61a ... lower leg connection, 61b ... leg, 61c ... connection hole, 61d ... pressing spring member, 61e ... flat plate, 61f ... boss, 61g ... hinge mechanism, 62 ... bearing , 63 ... rail, 64 ... slider, 65 ... link, 66 ... screw shaft, 67 ... swing control servo motor, 68 ... return spring member, 69 ... servo motor (tilt maintenance actuator part), 7 ... front and rear load detection part, 71 ... Rear micro switch, 72 ... Front micro switch, 8, 8A ... Control unit (refraction control unit, tilt maintenance control unit), 9 ... Left and right tilt sensor unit, 91 ... Left side micro switch, 92 ... Right side micro switch, G ... Ground.
Claims (7)
大腿接続部と、
下腿部と、
足部と、
前記大腿接続部と前記下腿部とを屈折可能に接続する膝継手部と、
前記下腿部を前記足部に接続する足継手部と、
前記膝継手部の屈折を規制する屈折規制アクチュエータ部と、
前記足部のかかと側およびつま先側に荷重が加えられたことを検知する前後荷重検知部と、
前記前後荷重検知部によって、前記足部のかかと側に荷重が加えられたことが検知されたとき前記屈折規制アクチュエータ部により前記膝継手部の屈折を規制し、前記足部のつま先側に荷重が加えられたことが検知されたとき前記屈折規制アクチュエータ部による前記膝継手部の屈折規制を解除する屈折制御部と、を有し、
前記下腿部が、前記足継手部に対して前後方向に揺動可能に接続され、
前記前後荷重検知部が、前記下腿部が前記足継手部に対して後方に傾いたことによって前記足部のかかと側に荷重が加えられたことを検知し、前記下腿部が前記足継手部に対して前方に傾いたことによって前記足部のつま先側に荷重が加えられたことを検知することを特徴とする義足。 A prosthesis for amputees
With the thigh connection
With the lower leg
With the foot
A knee joint portion that refractively connects the thigh connection portion and the lower leg portion,
A foot joint that connects the lower leg to the foot,
A refraction regulating actuator portion that regulates the refraction of the knee joint portion and
A front-rear load detection unit that detects that a load has been applied to the heel side and toe side of the foot, and a front-rear load detection unit.
When it is detected by the front-rear load detecting unit that a load is applied to the heel side of the foot portion, the refraction regulating actuator portion regulates the refraction of the knee joint portion, and the load is applied to the toe side of the foot portion. It has a refraction control unit that releases the refraction regulation of the knee joint portion by the refraction regulation actuator unit when it is detected that the load has been added .
The lower leg portion is oscillatingly connected to the foot joint portion in the front-rear direction.
The front-rear load detection unit detects that a load is applied to the heel side of the foot portion due to the lower leg portion tilting backward with respect to the foot joint portion, and the lower leg portion is the foot joint portion. A prosthesis characterized in that it detects that a load is applied to the toe side of the foot by tilting forward with respect to the foot.
前記角度設定値入力部に入力された角度設定値を、前記後傾判定角度または前記前傾判定角度として設定する角度設定部と、をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の義足。 The angle setting value input section where the angle setting value is input, and
Wherein the angle setting value input to the angular setting value input section, to claim 2, characterized in that it has further, an angle setting unit that sets as the backward tilting determination angle or the anteversion determined angle Prosthesis.
前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きを維持する傾き維持アクチュエータ部と、
前記左右傾きセンサ部によって前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きが同一方
向について複数回連続して検知されたとき、前記傾き維持アクチュエータにより前記下腿部の前記足部に対する左右方向の傾きを当該同一方向の傾きに維持する傾き維持制御部と、をさらに有していることを特徴とする請求項６に記載の義足。 A left-right tilt sensor unit that detects the left-right tilt of the lower leg, and
An inclination maintaining actuator portion that maintains the inclination of the lower leg portion in the left-right direction with respect to the foot portion,
When the left-right inclination sensor unit detects the inclination of the lower leg in the left-right direction with respect to the foot a plurality of times in the same direction, the inclination maintenance actuator detects the inclination of the lower leg in the left-right direction with respect to the foot. The artificial leg according to claim 6 , further comprising a tilt maintenance control unit that maintains the tilt in the same direction.
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