JPH05305102A - 義足における歩行速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 義足の立脚相になった状態を確実に検出で
き、棒足に近い人にも適用できるようにすること。 【構成】 大腿フレーム部１と下腿フレーム部２の間に
コンピュータで制御されるニードル弁を備えたエヤーシ
リンダ５を設け、ニードル弁開度によって下腿フレーム
部の振出速度を歩行速度に合致させるようにエヤーシリ
ンダを制御し、この制御を大腿フレーム部と下腿フレー
ム部の間に設けたスイッチの信号に基いて行う装置にお
いて、スイッチをスイッチ体１１と磁石１２とで構成
し、スイッチ体を膝が伸びた状態で当接するストッパの
近傍の下腿フレーム部内側面にリード１１ａ、１１ｂを
略水平にして設け、磁石をスイッチ体に対向する位置で
スイッチ体の側面１３と磁石の側面１４が隙間を有して
接触しない位置の大腿フレーム部の下部に取り付けると
ともに膝が伸びた状態でスイッチ体の上面と磁石の下面
とが略同一の平面に位置するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大腿部切断者用の大腿
部義足における歩行速度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大腿部切断者用の大腿義足は、近年特開
平１−２４４７４８号公報に示されるようなコンピュー
タで歩行者の歩行速度に応じた動作を行わせる義足が実
用化されている。この公報に開示された義足は、図５に
示すように、装着者の大腿部に装着するための大腿フレ
ーム部１に膝軸３で回動自在に下腿フレーム部２を連結
し、前記大腿フレーム部１と下腿フレーム部２の間にエ
ヤーシリンダ５を設けた構成である。このエヤーシリン
ダ５は、特公昭５２−４７６３８号公報に示されるよう
に、そのロッドの中に設けたニードル弁を調整すること
で、反発力を加減する構成である。また前記特開平１−
２４４７４８号公報に示された義足は、コンピュータを
搭載しており、このコンピュータによって前記エヤーシ
リンダ５のニードル弁を歩行速度に基いて調整して、義
足装着者の歩行が自然に行われるように制御する。すな
わち、義足装着者の歩行速度が早くなれば、ニードル弁
の絞りの開度を小さくし、下腿フレーム部２を押し出す
力を大きくして下腿フレーム部２の振出速度（下腿フレ
ーム部の遊脚相から立脚相へ移動する速度）を速くし、
義足装着者の歩行速度が遅くなれば、ニードル弁の絞り
開度を大きくし、下腿フレーム部２を押し出す力を小さ
くして下腿フレーム部２の振出速度を遅くするように制
御して、義足装着者の歩行速度に下腿フレーム部２の振
出速度を一致させ、義足装着者の歩行が自然に行われる
ように制御するものである。

【０００３】この義足は、義足装着者の歩行速度を、図
６に示すように、スイッチで測定している。このスイッ
チは、大腿フレーム部１の先端１ａに金属片で構成され
る近接片９を設け、大腿フレーム部１に膝軸３によって
回動可能に連結してある下腿フレーム部２の上端２ａで
近接片９に重なる位置に近接片９の存在を検出するセン
サー８を設けた構成である。

【０００４】義足の歩行状態は、前記特開平１−２４４
７４８号公報の図に示されているように、立脚相及び遊
脚相を繰り返して行うもので、スイッチは、この立脚相
の大腿フレーム部１と下腿フレーム部２とが略直線状に
なったとき、近接片９とセンサー８とが重なるので信号
を発生し、遊脚相に入り始めると、大腿フレーム１と下
腿フレーム部２とが膝軸３を介して折れ曲がりはじめる
ので近接片９とセンサー８とが徐々に離れ、遊脚相にな
った時は、近接片９とセンサー８とが離れ信号が停止す
る。この状態を図７（ａ）、（ｂ）で説明する。図７
（ａ）において、曲線Ｃは、歩行時における下腿フレー
ム部２の動き、すなわち時間Ｔの経過に対する膝の曲が
り角度を示すもので、曲線Ｃの部分Ｃ１は大腿フレーム
部１と下腿フレーム部２とが直線状になっている立脚相
部分を示し、部分Ｃ２は大腿フレーム部１に対して下腿
フレーム部２が折れ曲がる遊脚相を示している。前記セ
ンサー８は、図７（ｂ）に示すように、部分Ｃ２でオフ
となり、部分Ｃ１でオンとなる。従って、義足装着者の
歩行速度は、立脚相から遊脚相になるときの点Ｂ１から
次に立脚相から遊脚相になるときの点Ｂ２までの時間ｔ
をセンサー８が測定することで判断できる。この歩行速
度（時間ｔ）をコンピュータが感知して、前記シリンダ
のニードル弁の開度を調整して義足の振出速度を義足装
着者の歩行速度に合致させるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような義足では、
前記スイッチが故障すると、義足の振出の制御ができな
くなるので、義足装着者の歩行速度と下腿フレーム部２
の振出速度が一致しなくなり、歩行が困難になったり、
転倒したりする。このため、従来に技術のようにセンサ
ー８と近接片９とが重なる位置で信号を発する非接触型
のスイッチが使用される。センサー８と近接片９とが重
なる位置で信号を発する非接触型のスイッチは、センサ
ー８と近接片９との重なり量が多くなると信号を発生す
るものであるから、下腿フレーム部２と大腿フレーム部
１とが直線状態となったときのみセンサー８がオン信号
を発生するようにセンサー８と近接片９の関係位置を定
めると、重なり量を小さくしなければならないので、セ
ンサー８の感度にばらつきがあると、下腿フレーム部２
と大腿フレーム部１とが直線状になったときオン信号を
発生しない場合が発生する。センサーのオン信号が一回
でも発生しないと、その時の歩行速度が実際よりも遅く
なり、下腿フレーム部２を振りだす速度が、歩行速度に
合致しなくなるので義足装着者が転倒する。このような
センサー８のオン信号の発生ミスを防止するためには、
膝の曲げ角度が遊脚相の終了する以前のある角度でセン
サー８にオン信号が発生するようにし、膝の曲げ角度が
０°になったときのセンサー８のオン信号の発生ミスが
ないようにしている。このため、従来の技術では、セン
サー８と近接片９とが重なり始めてから重なり量が一定
の値を越えるとセンサー８がオン信号を発生するように
して、信号発生のミスを防止する。このため、義足が遊
脚相にある早い段階でセンサー８が信号を発生するもの
である。しかし、義足装着者の歩行状態によっては、歩
行速度を正確に測定できない場合がある。すなわち、義
足装着者によっては下腿フレーム部２を十分に曲げない
状態（棒足）で歩行する人がいる。この場合、従来の技
術であると、センサー８がオン信号のみを発生するの
で、下腿フレーム部２の振出速度を制御できない問題点
を有する。

【０００６】本願発明は、義足の下腿フレーム部を十分
に曲げないで歩行する場合でも立脚相になった状態を検
出できるようにして、棒足に近い人にも適用できるよう
にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の義足における歩
行速度検出装置は、装着用の大腿フレーム部に下腿フレ
ーム部を膝軸で回動自在に連結し、この大腿フレーム部
と下腿フレーム部の間にコンピュータで制御されるニー
ドル弁を備えたエヤーシリンダを設け、このニードル弁
開度によって下腿フレーム部の振出速度を義足装着者の
歩行速度に合致させるように前記エヤーシリンダを制御
可能とし、この振出速度の制御を大腿フレーム部と下腿
フレーム部の間に設けたスイッチの信号に基いて行う構
成の義足における歩行速度検出装置において、前記スイ
ッチを、磁性体で構成した接触可能な対をなすリードを
有するスイッチ体と磁石とで構成し、前記スイッチ体
を、膝が伸びた状態で大腿フレーム部に当接する下腿フ
レーム部上端に設けたストッパの近傍の下腿フレーム部
内側面に前記リードを略水平にして設け、前記磁石を、
このスイッチ体に対向する位置で前記スイッチ体の側面
と磁石の側面が僅かの隙間を有して接触しない位置の前
記大腿フレーム部の下部に取り付けるとともに、前記膝
が伸びた状態で前記スイッチ体の上面と前記磁石の下面
とが略同一の平面に位置するように構成したことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】本発明の技術的手段によると、スイッチ体のリ
ードを略水平に取付けこのリードが磁石によって吸引さ
れ接触するものであり、このリードの長手方向に対して
磁石を直角方向から接近させるのでリードに作用する磁
力が距離の２乗に応じて強くなるので、下腿フレーム部
２が遊脚相から立脚相に移動し、この大腿フレーム部１
と下腿フレーム部２とが十分接近したときスイッチ体の
リードが接触するとともに、リードの吸引力が急激に強
くなる。このため大腿フレーム部１と下腿フレーム部２
との曲がり角度を小さな値にすることができる。従って
棒足に近い歩行をする人にも確実に適用できる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図４を用いて説明
する。装着用の大腿フレーム部１に下腿フレーム部２を
膝軸３で回動自在に連結し、この大腿フレーム部１と下
腿フレーム部２の間にコンピュータで制御されるニード
ル弁を備えたエヤーシリンダ５を設け、このニードル弁
開度によって下腿フレーム部の振出速度を義足装着者の
歩行速度に合致させるように前記エヤーシリンダ５を制
御可能とし、この振出速度の制御を大腿フレーム部１と
下腿フレーム部２の間に設けたスイッチの信号に基いて
行う構成は、前述した従来の義足と同じであるから、同
等部分を同一図面符号で示してその説明を省略する。図
中、７はストッパ、２０は皿部材である。前述した従来
のものと異なる主な点は、スイッチ１０の設け方であ
る。

【００１０】スイッチ１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示
すように、磁性体で構成した接触可能な対をなすリード
１１ａ、１１ｂを有するスイッチ体１１と、磁石１２と
で構成したものである。図１、図２に示すように、スイ
ッチ体１１を、義足の膝が伸びた状態で大腿フレーム部
１に当接する下腿フレーム部２の上端に設けた片側のス
トッパ７の近傍の下腿フレーム部２の内側面にリード１
１ａ、１１ｂを略水平にそしてリードの長手方が義足の
前後方向に沿うようにして設け、磁石１２を、このスイ
ッチ体１１に対向する位置で、図４（ａ）に示すよう
に、スイッチ体１１の側面１３と磁石１２の側面１４が
僅かな隙間ｅを有して接触しない位置の大腿フレーム部
１の下部に取り付けるとともに、膝が伸びた状態でスイ
ッチ体１１の上面１５と磁石１２の下面１６とが略同一
の平面に位置するように設けてある。

【００１１】このように構成された義足は、図７を用い
て従来の義足について説明したように、遊脚相から立脚
相に移るときスイッチ１０がオンになり、立脚相から遊
脚相に移るときスイッチ１０がオフとなる。そのスイッ
チ１０のオン、オフが、膝の伸びた状態を大腿フレーム
部１に対する下腿フレーム部２の角度が０°であるとし
て、膝の曲がった状態から伸びた状態に近づくとき、ま
た膝が伸びた状態から曲がるとき、この実施例に用いた
スイッチ１０では、実際にオン、オフする角度が４°で
あった。図４（ａ）、（ｂ）は前記角度が０°の状態を
示しており、曲線Ｄの内側に、すなわち曲線Ｄより磁石
１２側にリード１１ａ、１１ｂの接点とその直線状部分
が位置したときスイッチ１０がオンとなる。このスイッ
チ１０の前記角度に対する応答精度はきわめてよく、そ
の理由は、リード１１ａ、１１ｂの長手方に対し磁石１
２が略直角方向に近づいたり離れたりするからである。
また、スイッチ１０の位置が膝の中心から外れた側方位
置にあり、これによって義足装着者が倒れたときに膝を
突いてもその衝撃をスイッチが直接受けないから、スイ
ッチの破損がほとんどない。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、スイッチを膝の屈伸によりリ
ードの長手方に対して磁石が略直角方向に近づいたり離
れたりするように設けたことにより、遊脚相から立脚相
に移るとき及び立脚相から遊脚相に移るとき常に精度よ
くオン、オフするから、一歩の時間を正確に測定でき、
義足装着者の歩行速度と下腿フレーム部の振出速度とが
一致し、前記従来の歩行が困難になったり、転倒したり
する危険が解消する。

【００１３】また、スイッチが膝の僅かな曲がりを確実
に検出するから、下腿フレーム部２をあまり曲げないで
歩行する棒足歩行の人の義足に適用しても、一歩の時間
を正確に測定でき、歩行が困難になったり、転倒したり
する危険はなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の義足膝部の伸びた状態の正
面図である。

【図２】同実施例の義足膝部の伸びた状態の側面図であ
る。

【図３】同実施例の義足膝部の曲がった状態の概略側面
図である。

【図４】同実施例のスイッチ部分をしめし、（ａ）は図
１に示す状態の拡大縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＳ−Ｓ
断面図である。

【図５】従来の義足の構成を示す側面図である。

【図６】従来の義足の膝部の伸びた状態を示し、（ａ）
は縦断側面図、（ｂ）は正面図である。

【図７】義足のスイッチによる歩行速度検出の説明図
で、（ａ）は時間の経過に対して膝の曲がり角度の変化
を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）と同じ時間軸でスイッチ
のオン、オフ状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 大腿フレーム部 ２ 下腿フレーム部 ３ 膝軸 ５ エヤーシリンダ １０ スイッチ １１ スイッチ体 １１ａ リード １１ｂ リード １２ 磁石 １３ スイッチ体の側面 １４ 磁石の側面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着用の大腿フレーム部に下腿フレーム
   部を膝軸で回動自在に連結し、この大腿フレーム部と下
   腿フレーム部の間にコンピュータで制御されるニードル
   弁を備えたエヤーシリンダを設け、このニードル弁開度
   によって下腿フレーム部の振出速度を義足装着者の歩行
   速度に合致させるように前記エヤーシリンダを制御可能
   とし、この振出速度の制御を大腿フレーム部と下腿フレ
   ーム部の間に設けたスイッチの信号に基いて行う構成の
   義足における歩行速度検出装置において、前記スイッチ
   を、磁性体で構成した接触可能な対をなすリードを有す
   るスイッチ体と磁石とで構成し、前記スイッチ体を、膝
   が伸びた状態で大腿フレーム部に当接する下腿フレーム
   部上端に設けたストッパの近傍の下腿フレーム部内側面
   に前記リードを略水平にして設け、前記磁石を、このス
   イッチ体に対向する位置で前記スイッチ体の側面と磁石
   の側面が僅かの隙間を有して接触しない位置の前記大腿
   フレーム部の下部に取り付けるとともに、前記膝が伸び
   た状態で前記スイッチ体の上面と前記磁石の下面とが略
   同一の平面に位置するように構成したことを特徴とする
   義足における歩行速度検出装置。