JP7094310B2 - 調整油圧システムを有する人工膝 - Google Patents
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Description
本願は、2017年3月2日に出願された米国仮出願第62/466,305号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
I.システム
A.人工膝
B.油圧回路
C.制御弁
D.電源オフ抵抗
1.スプール弁
2.3ポート弁
II.方法
Claims (74)
- 補綴具であって、
第1のシリンダポートと、第2のシリンダポートとを備える第1のシリンダと、
前記第1のシリンダ内で摺動可能な第1のピストンと、
サンプポートを備える流体サンプと、
流体回路であって、
第1の流体チャネルであって、前記第1の流体チャネルは、第1のチャネル入口と、第1のチャネル出口と、第1の流体チャネルを通した流体流に対する可変抵抗を設定するように構成される一方向可変抵抗弁とを備える、第1の流体チャネルと、
第2のチャネル入口と、第2のチャネル出口と、第2のチャネル逆止弁とを備える第2の流体チャネルと、
第3のチャネル入口と、第3のチャネル出口と、第3のチャネル逆止弁とを備える第3の流体チャネルと、
第4のチャネル入口と、第4のチャネル出口と、第4のチャネル逆止弁とを備える第4の流体チャネルと、
第5のチャネル入口と、第5のチャネル出口と、第5のチャネル逆止弁とを備える第5の流体チャネルと、
前記第1のチャネル入口と、前記第2のチャネル出口と、前記第5のチャネル出口とを備える第1の交差点と、
前記第1のシリンダポートと、前記第2のチャネル入口と、前記第3のチャネル出口とを備える第2の交差点と、
前記サンプポートと、前記第3のチャネル入口と、前記第4のチャネル入口とを備える第3の交差点と、
前記第2のシリンダポートと、前記第4のチャネル出口と、前記第5のチャネル入口とを備える第4の交差点と
を備える、流体回路と
を備える、補綴具。 - 第1のシリンダ圧縮中の屈曲状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第2のシリンダポート、前記第5のチャネル逆止弁、前記可変抵抗弁、前記第3のチャネル逆止弁を連続的に通した前記第1のシリンダポートまでの第1の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項1に記載の補綴具。
- 前記屈曲状態はさらに、前記可変抵抗弁から前記サンプポートまでの第2の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項2に記載の補綴具。
- 前記屈曲状態はさらに、前記第2のチャネル逆止弁および前記第4のチャネル逆止弁を通した流体流に抵抗するように構成される、請求項2または3に記載の補綴具。
- 前記屈曲状態はさらに、前記第1および第2の流体経路内で同時に流体流を可能にするように構成される、請求項3に記載の補綴具。
- シリンダ延在中の伸展状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第1のシリンダポート、前記第2のチャネル逆止弁、前記可変抵抗弁、前記第4のチャネル逆止弁を連続的に通した前記第2のシリンダポートまでの第3の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項1~5のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記伸展状態はさらに、連続的に前記サンプポートから前記第4のチャネル逆止弁までの第4の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項6に記載の補綴具。
- 前記伸展状態はさらに、前記第3のチャネル逆止弁および前記第5のチャネル逆止弁を通した流体流に抵抗するように構成される、請求項6または7に記載の補綴具。
- 前記伸展状態はさらに、前記第3および第4の流体経路内で同時に流体流を可能にするように構成される、請求項7に記載の補綴具。
- 機械センサをさらに備え、前記可変抵抗弁の抵抗は、前記機械センサからの入力に基づいて決定される、請求項1~9のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記可変抵抗弁は、ソレノイド弁、スプール弁、およびボイスコイル弁から成る群から選択される、請求項1~10のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記流体回路はさらに、三方向弁を備え、前記三方向弁は、第2のサンプポートにおいて前記流体サンプに接続される第1の弁ポートと、前記第2の交差点に接続される第2の弁ポートと、前記第4の交差点に接続される第3の弁ポートとを備える、請求項1~11のいずれか1項に記載の補綴具。
- 第6の流体チャネルに沿って前記第3の弁ポートと前記第4の交差点との間に位置する可変抵抗器をさらに備え、前記第6の流体チャネルは、前記第4の交差点における第6のチャネル入口と、前記第3の弁ポートに接続される第6のチャネル出口とを備える、請求項12に記載の補綴具。
- 前記可変抵抗器は、前記第4の交差点から前記第3の弁ポートまでの流動を可能にするように構成される一方向可変抵抗器を備える、請求項13に記載の補綴具。
- 前記三方向弁は、常開三方向弁である、請求項12~14のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記三方向弁は、開放しているときに、前記第1、第2、および第3の弁ポートの間の流体通過を可能にし、閉鎖されているときに、前記第1、第2、および第3の弁ポートの間の流体通過を遮断するように構成される、請求項12~15のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記可変抵抗器は、前記三方向弁が開放されているかまたは閉鎖されているかにかかわらず、前記第3の弁ポートから前記第4の交差点までの流体流を遮断する、請求項16に記載の補綴具。
- シリンダ圧縮中の電源オフ屈曲状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第2のシリンダポート、前記可変抵抗器、前記第3の弁ポート、前記第2の弁ポートを連続的に通した前記第1のシリンダポートまでの第5の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項17に記載の補綴具。
- 前記電源オフ屈曲状態の流体回路はさらに、前記第1の弁ポートから前記流体サンプまでの第6の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項18に記載の補綴具。
- 電源オフ伸展状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第1のシリンダポート、前記第2の弁ポート、前記第1の弁ポート、前記第1のサンプポート、前記第4の流体チャネルを連続的に通した前記第2のシリンダポートまでの第7の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項17~19のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記可変抵抗弁は、三方向スプール弁であり、二次チャネル入口をさらに備える、請求項1~12のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記流体回路はさらに、
第7のチャネル入口と、第7のチャネル出口と、第7のチャネル逆止弁とを備える第7の流体チャネルであって、前記第7のチャネル入口は、前記第1のシリンダポートまたは前記第2の交差点に接続される、第7の流体チャネルと、
第8のチャネル入口と、第8のチャネル出口と、可変抵抗器とを備える第8の流体チャネルと、
前記第7の流体チャネル出口と、前記第8のチャネル出口と、前記三方向スプール弁の二次チャネル入口とを備える第5の交差点と
を備え、
前記第1の交差点はさらに、前記第8のチャネル入口を備える、
請求項21に記載の補綴具。 - シリンダ圧縮中の電源オフ屈曲状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第2のシリンダポート、前記第5の流体チャネル、前記第8の流体チャネル、前記可変抵抗弁の二次チャネル入口、前記第3の流体チャネルを連続的に通した前記第1のシリンダポートまでの第8の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項22に記載の補綴具。
- 前記電源オフ屈曲状態の流体回路はさらに、前記第1のチャネル出口から前記流体サンプまでの流体流を可能にするように構成される、請求項23に記載の補綴具。
- シリンダ延在中の電源オフ伸展状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第1のシリンダポート、前記第7の流体チャネル、前記第1のチャネル入口、前記可変抵抗弁、前記第4の流体チャネルを連続的に通した前記第2のシリンダポートまでの第9の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項22~24のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記電源オフ伸展状態はさらに、前記流体サンプから前記第4の流体チャネルまでの流体流を可能にするように構成される、請求項25に記載の補綴具。
- 前記三方向スプール弁は、ばねを備え、前記三方向スプール弁が給電されていないときに、通常、前記二次チャネル入口と前記第1のチャネル出口との間の流体連通を可能にするように構成される、請求項21に記載の補綴具。
- 前記流体サンプは、ばね付勢ピストンまたは空気圧ピストンを備える、請求項1~27のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記第1のピストンに結合される上側関節部材と、
前記上側関節部材および前記第1のシリンダに結合される下側関節部材と
をさらに備える、請求項1~28のいずれか1項に記載の補綴具。 - 前記補綴具は、人工膝である、請求項1~29のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記補綴具は、人工足関節である、請求項1~29のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記第1のシリンダおよび前記第1のピストンのうちの少なくとも1つの上に配置されるロードセルをさらに備える、請求項1~31のいずれか1項に記載の補綴具。
- 請求項1~28のいずれか1項に記載の流体回路。
- 流体回路であって、
第1のチャネル入口と、第1のチャネル出口と、第1の流体チャネルを通した流動に対する可変抵抗を設定するように構成される一方向可変抵抗弁とを備える第1の流体チャネルと、
第2のチャネル入口と、第2のチャネル出口と、第2のチャネル逆止弁とを備える第2の流体チャネルと、
第3のチャネル入口と、第3のチャネル出口と、第3のチャネル逆止弁とを備える第3の流体チャネルと、
第4のチャネル入口と、第4のチャネル出口と、第4のチャネル逆止弁とを備える第4の流体チャネルと、
第5のチャネル入口と、第5のチャネル出口と、第5のチャネル逆止弁とを備える第5の流体チャネルと、
前記第1のチャネル入口と、前記第2のチャネル出口と、前記第5のチャネル出口とを備える第1の交差点と、
第1の双方向チャネルと、前記第2のチャネル入口と、前記第3のチャネル出口とを備える第2の交差点と、
第2の双方向チャネルと、前記第3のチャネル入口と、前記第4のチャネル入口とを備える第3の交差点と、
第3の双方向チャネルと、前記第4のチャネル出口と、前記第5のチャネル入口とを備える第4の交差点と
を備える、流体回路。 - 第1の状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第3の双方向チャネル、前記第5のチャネル逆止弁、前記可変抵抗弁、前記第3のチャネル逆止弁を連続的に通した前記第1の双方向チャネルまでの第1の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項34に記載の流体回路。
- 前記第1の状態はさらに、前記可変抵抗弁を通した前記第2の双方向チャネルまでの第2の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項35に記載の流体回路。
- 前記第1の状態はさらに、前記第2のチャネル逆止弁および前記第4のチャネル逆止弁を通した流体流に抵抗するように構成される、請求項35または36に記載の流体回路。
- 前記第1の状態は、前記第1および第2の流体経路内で同時に流体流を可能にするように構成される、請求項35または36に記載の流体回路。
- 第2の状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第1の双方向チャネル、前記第2のチャネル逆止弁、前記可変抵抗弁、前記第4のチャネル逆止弁を連続的に通した前記第3の双方向チャネルまでの第3の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項34~38のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記第2の状態はさらに、連続的に前記第2の双方向チャネルおよび前記第4のチャネル逆止弁を通した第4の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項39に記載の流体回路。
- 前記第2の状態はさらに、前記第3のチャネル逆止弁および前記第5のチャネル逆止弁を通した流体流に抵抗するように構成される、請求項39または40に記載の流体回路。
- 前記第2の状態は、同時に前記第3および第4の流体経路に沿って流体流を可能にするように構成される、請求項39または40に記載の流体回路。
- 機械センサをさらに備え、前記可変抵抗弁の抵抗は、前記機械センサからの入力に基づいて決定される、請求項34~42のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記可変抵抗弁は、ソレノイド弁、スプール弁、およびボイスコイル弁から成る群から選択される、請求項34~43のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記流体回路はさらに、三方向弁を備え、前記三方向弁は、前記第2の双方向チャネルに接続される第1の弁ポートと、前記第2の交差点に接続される第2の弁ポートと、前記第4の交差点に接続される第3の弁ポートとを備える、請求項34~44のいずれか1項に記載の流体回路。
- 第6の流体チャネルに沿って前記第3の弁ポートと前記第4の交差点との間に位置する可変抵抗器をさらに備え、前記第6の流体チャネルは、前記第4の交差点における第6のチャネル入口と、前記第3の弁ポートに接続される第6のチャネル出口とを備える、請求項45に記載の流体回路。
- 前記可変抵抗器は、前記第4の交差点から前記第3の弁ポートまでの流動を可能にするように構成される一方向可変抵抗器である、請求項46に記載の流体回路。
- 前記三方向弁は、常開三方向弁である、請求項46または47に記載の流体回路。
- 前記三方向弁は、開放しているときに、前記第1、第2、および第3の弁ポートの間の流体通過を可能にし、閉鎖されているときに、前記第1、第2、および第3の弁ポートの間の流体通過を遮断する、請求項46~48のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記可変抵抗器は、前記三方向弁が開放されているかまたは閉鎖されているかにかかわらず、前記第3の弁ポートから前記第4の交差点までの流体流を遮断する、請求項49に記載の流体回路。
- 第3の状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第3の双方向チャネル、前記可変抵抗器、前記第3の弁ポート、前記第2の弁ポートを連続的に通した前記第1の双方向チャネルまでの第5の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項50に記載の流体回路。
- 前記流体回路の第3の状態はさらに、前記第1の弁ポートから前記第2の双方向チャネルまでの第6の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項51に記載の流体回路。
- 電源オフ伸展状態をさらに備え、前記流体回路は、第1のシリンダポート、前記第2の弁ポート、前記第1の弁ポート、前記第4の流体チャネルを連続的に通した第2のシリンダポートまでの第7の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項50~52のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記可変抵抗弁は、三方向スプール弁であり、二次チャネル入口をさらに備える、請求項34~45のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記流体回路はさらに、
第7のチャネル入口と、第7のチャネル出口と、第7のチャネル逆止弁とを備える第7の流体チャネルであって、前記第7のチャネル入口は、前記第1の双方向チャネルまたは前記第2の交差点に接続される、第7の流体チャネルと、
第8のチャネル入口と、第8のチャネル出口と、可変抵抗器とを備える第8の流体チャネルと、
前記第7の流体チャネル出口と、前記第8のチャネル出口と、前記三方向スプール弁の二次チャネル入口とを備える第5の交差点と
を備え、
前記第1の交差点はさらに、前記第8のチャネル入口を備える、
請求項54に記載の流体回路。 - 第3の状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第3の双方向チャネル、前記第5の流体チャネル、前記第8の流体チャネル、前記二次チャネル入口、前記第3の流体チャネルを連続的に通した前記第1の双方向チャネルまでの第8の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項55に記載の流体回路。
- 前記流体回路の第3の状態はさらに、前記第1のチャネル出口から前記第2の双方向チャネルまでの流体流を可能にするように構成される、請求項56に記載の流体回路。
- 第4の状態をさらに備え、前記流体回路は、前記第1の双方向チャネル、前記第7の流体チャネル、前記二次チャネル入口、前記第4の流体チャネルを連続的に通した前記第3の双方向チャネルまでの第9の流体経路に沿った流体流を可能にするように構成される、請求項55~57のいずれか1項に記載の流体回路。
- 前記第4の状態はさらに、前記第2の双方向チャネルから前記第4の流体チャネルまでの流体流を可能にするように構成される、請求項58に記載の流体回路。
- 前記三方向スプール弁はさらに、ばねを備え、前記三方向スプール弁が給電されていないときに、通常、前記二次チャネル入口と前記第1のチャネル出口との間の流体連通を可能にするように構成される、請求項54に記載の流体回路。
- 第1の可変容積チャンバと、第2の可変容積チャンバと、その間の摺動可能ピストンとを備える、シリンダをさらに備え、
前記第1の双方向チャネルは、前記第1の可変容積チャンバに結合され、前記第3の双方向チャネルは、前記第2の可変容積チャンバに結合される、
請求項34~60のいずれか1項に記載の流体回路。 - 前記第2の双方向流体チャネルに接続される流体サンプをさらに備える、請求項34~61のいずれか1項に記載の流体回路。
- 請求項1~32のいずれか1項に記載の補綴具を使用する方法であって、
補綴具屈曲中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの屈曲状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具伸展中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの伸展状態中に、示されるような前記流体回路で油圧流体を伝送するステップと、
を含む、方法。 - 請求項18、19、23、または24に記載の補綴具を使用する方法であって、
補綴具屈曲中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの屈曲状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具伸展中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの伸展状態中に、示されるような前記流体回路で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具屈曲中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されていないときの前記電源オフ屈曲状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと
を含む、方法。 - 請求項20または21、35または26に記載の補綴具を使用する方法であって、
補綴具屈曲中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの屈曲状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具伸展中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されるときの伸展状態中に、示されるような前記流体回路で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具屈曲中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されていないときの前記電源オフ屈曲状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと、
補綴具伸展中および前記補綴具可変抵抗弁が給電されていないときの前記電源オフ伸展状態中に、示されるような前記流体回路内で油圧流体を伝送するステップと
を含む、方法。 - 補綴アセンブリであって、
第1のシリンダであって、前記第1のシリンダは、第1の可変容積空洞と、第2の可変容積空洞と、その間のピストンと、前記ピストンに結合され、前記第1の可変容積空洞から外へ摺動可能に延在するピストンシャフトと、前記第1の可変容積空洞に結合される第1のシリンダポートと、前記第2の可変容積空洞に結合される第2のシリンダポートとを備える、第1のシリンダと、
流体回路であって、
比例弁を含有する第1の一方向流体経路と、
前記第1のシリンダポートから前記第1の一方向流体経路までの第2の一方向流体経路と、
前記第1の一方向流体経路から前記第1のシリンダポートまでの第3の一方向流体経路と、
前記第1の一方向流体経路から前記第2のシリンダポートまでの第4の一方向流体経路と、
前記第2のシリンダポートから前記第1の一方向流体経路までの第5の一方向流体経路と
を備える、流体回路と
を備え、
前記第1の一方向流体経路および前記第4の一方向流体経路に結合される流体サンプをさらに備え、
三方向弁をさらに備え、前記三方向弁は、前記流体サンプに接続される第1の弁ポート、前記第1のシリンダポートに接続される第2の弁ポート、および前記第2のシリンダポートに接続される第3の弁ポートを伴う、
補綴アセンブリ。 - 前記第3の弁ポートと前記第2のシリンダポートとの間にユーザ調節可能可変抵抗器をさらに備える、請求項66に記載の補綴アセンブリ。
- 前記三方向弁は、常開である、請求項66または67に記載の補綴アセンブリ。
- 前記比例弁は、三方向比例弁であり、二次入口を備える、請求項66に記載の補綴アセンブリ。
- 前記流体回路はさらに、
前記第5の一方向流体経路から前記比例弁の二次入口までの第6の一方向流体経路と、
前記第1のシリンダポートから前記比例弁の二次入口までの第7の一方向流体経路と
を備える、請求項69に記載の補綴アセンブリ。 - 前記第6の一方向流体経路は、ユーザ調節可能可変抵抗器を含む、請求項70に記載の補綴アセンブリ。
- センサと、
前記センサおよび前記比例弁に接続されるコントローラであって、前記センサは、前記センサに基づいて前記比例弁を通した前記抵抗を調節するように構成される、コントローラと
をさらに備える、請求項66~71のいずれか1項に記載の補綴アセンブリ。 - 前記第1のシリンダは、縦軸を画定し、前記流体回路は、前記第1のシリンダと平行であり、前記縦軸から側方にオフセットされ、前記流体サンプは、前記流体回路と平行かつ一直線である、請求項1~33、61、62、および66~72のいずれか1項に記載の補綴具。
- 前記流体回路および前記流体サンプは、前記第1のシリンダの長さに沿って前記第1のシリンダに取り付けられる、請求項1~33、61、62、および66~73のいずれか1項に記載の補綴具。
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