JPH08508422A - 義 足 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軽量の義足はヒールと、トウと、隆起されたインステップと、義足に連結された足継手と、足継手の回転を制限するための手段と、足継手を脚に連結するための手段とを有する。インステップは上面と下面とを有する。また、足継手は３本の直交する軸のそれぞれについて動作可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 義足 発明の技術分野 この発明は人工の脚のうちの足の部分、すなわち、義足に関する。詳しくは、 この発明は軽量の義肢を必要とする老人等のために特別に設計された義足に関す る。さらに詳しくは、この発明は嵩張らずに所望の可動性を得ることができる義 足及び足継手の構造に関する。 発明の背景 義足は従来より周知のものであり、こうした義足のうちの一部のものは一つ又 は複数の目的を達成できるように設計されている。 義肢は人間の（anatomical）足の動作をシミュレートするものでなければ有用 なものとは言えない。足継手を含む人間の足は相互に直交する３本の軸について 動作可能であるだけでなく、その屈曲の度合いを変化させることも可能である。 特に、人間の足及び足首は背屈（dorsiflexion）、面屈（planiflexion）、内転 、外転及び横回転が可能である。背屈及び平面屈曲は通常の前方へのステップの ときに起こる踵に対する足のボールの上下動によるものである。内転及び外転は 、それぞれ、足がその長手軸の回りに捩じれて、足首が外側及び内側へ傾斜する ことである。また、横回転は体を左右に回転させるなどによって足が脚の長手軸 について回転されたときに起こる。 周知の義足にはこれら３つのタイプの回転が全て可能な市販の義足が含まれる 。しかしながら、このような複雑な動作が可能な継手は大型の動作部品を必要と しており、一般的に重すぎるため、老人、幼児、その他筋力障害のある患者には 不向きである。 さらに、義足は作動力が解除されたときには緊張されていない非屈曲位置へ自 動的に戻ることができるように、エネルギの吸収、蓄積及び放出が可能であるこ とが望ましい。ランニング、バスケットボール等の競技活動用に設計された義肢 はエネルギ蓄積性及び復元性の点で特に能力が高められていて、弾性的なステッ プが得られるようになっている。このようなエネルギ蓄積は一般的にはコイルば ねその他の可逆手段を設けることによって、すなわち、屈曲した状態でエネルギ を吸収し、加えられた力が解除されたときにはそのエネルギを効率よく開放する 部材を設けることによって達成される。効率的な復元性を得る目的で一般的に使 用されるエネルギ蓄積部材は義足の重量を著しく増大させる原因となる。 逆に、使用者が動作の小さい老人である場合には、蓄積されたエネルギによる 大きい復元性は必要とされない。その代わりに、このような使用者を対象とする 義肢では、それぞれの屈曲動作によるエネルギの一部が吸収によって消費される ことが好ましい。このようにすると、より安定化された緩衝ステップが得られ、 各ステップにおいて使用者及び義肢の双方に加えられる衝撃が緩和される。 最後に、義足はその使用者を支えるのに十分な強度だけでなく、長期間にわた って繰り返されるステップ動作における応力に十分に耐え得る耐久性を有してい る必要がある。従来の義肢はその強度を増大させるためにその大きさと重さを犠 牲にして設計される傾向にあるため、老人や幼児、つまり、平均的な義足の使用 者に比べて大きい負担を被る人々には適していない。 このような背景から、屈曲性及び耐久性を有する義足であって、ある程度の緩 衝ステップを可能にするだけでなく軽量化を可能にする義足の開発が望まれてい る。 発明の概要 この発明の義足は軽量の義足本体と、これに取り付けられた軽量の足継手とを 有する。足継手は直交する３本の軸のそれぞれの回りに所定の角度で回転可能で ある。ここで使用されているように、「義肢」又は「義足」という用語は義足本 体及びそれに取り付けられた足継手の双方を指す用語である。 義足本体及び継手機構の軽量化によって、この発明の義足は従来の義足と比べ て少なくとも約５０％は軽量化されている。義足本体は軽量の重合体材料で形成 された一体状のインステップとソールとを含み、それ以上重量を増大させること なく、支持性及び屈曲性を付与した設計となっている。継手部は単一の回り継手 を有する。この回り継手によれば、重量増加を伴わずに所望の屈曲性及び安定性 が得られる。この発明の他の目的及び利点は以下の説明から明らかになるであろ う。 図面の簡単な説明 この発明の好ましい実施例の説明のために、添付の図面が参照される。 図１はこの発明の義足の斜視図であって、疑似覆いを仮想線で示したものであ る。 図２は図１の義足の側面図である。 図３は図１の義足の背面図である。 図４は図１の義足の正面図である。 図５は疑似覆いを省略した状態における図１の義足の分解図である。 図５Ａは図５に示されている二つの部材の別の実施例の斜視図である。 図６は図４の６−６線断面図である。 図７は図２の７−７線断面図である。 図８から図１０は図１の義足の一連の側面図であって、ワンステップにおける 義足とその足継手の動作を示す図である。 図１１は図１の義足の背面図であって、足継手が内転した状態を示すとともに 同足継手が外転した状態を仮想線で示した図である。 図１２は図１の義足の部分断面平面図であって、左方向へ横回転したを示すと ともに右方向へ横回転した状態を仮想線で示した図である。 図１３は第２実施例の側面図である。 図１４は図１３の実施例の頂部に取り付けられるコネクタの部分切取図である 。 図１５は図１３の実施例の頂部に取り付けられる別のコネクタの部分切取図で ある。 発明の詳細な説明 この発明の義足は軽量の義足本体、前記義足本体に取り付けられる足継手、前 記足継手の回転を制限するための手段、及び前記足継手を使用者の脚に取り付け るための手段とを含み、前記義足本体は相互に直交する３本の軸のそれぞれの回 りに動作可能である。義足本体は背面及び底面を有するとともにヒール（踵）、 トウ（爪先）及び隆起されたインステップ（足背）を有する。 先ず、図１から図４を参照すると、この発明の義足１０は義足本体２０、これ に取り付けられた足継手３０、及びコネクタ４０を有する。なお、図中の仮想線 で示されているのは人工の脚のうちの脛部すなわち脚部であり、この部分にコネ クタ４０が従来の連結手段によって取り付けられる。なお、説明のために、義足 本体２０の動作の基準となる軸ｘ，ｙ，ｚは以下のように定義される。軸ｘは脚 部及び義足本体に直交し、足継手の側面を通る軸である。軸ｙは脚部に直交し、 義足本体に平行な軸である。また、軸ｚは脚部に平行な軸である。 引き続き図１から図４を参照すると、義足本体２０はヒール２２、隆起された インステップ２４、及びほぼ平坦なトウ２６を有する。すなわち、これらのヒー ル２２、インステップ２４、及びトウ２６が相互に作用して、人間の足の構造及 び形態に近似した人工足を形成する。なお、図１において仮想線で示されている 部材は成形によって義足１０の回りに形成された疑似覆い（cosmesis）２８であ る。この疑似覆い２８は発泡ポリエチレンで形成されるのが好ましい。 足継手３０を通る軸ｘはヒール２２からトウ２６までの距離のおよそ２５％で あることが望ましい。さらに、インステップ２４からトウ２６への変化はヒール ２２からトウ２６までの距離のおよそ７５％の位置で起こることが望ましい。 義足本体２０はおよそ９０％のポリプロピレンとおよそ１０％のポリエチレン との共重合体の成形によって形成されることが好ましい。この共重合体は熱成形 性と所望の強度特性及び耐衝撃性とを併せ持っていることが知られている。なお 、この発明の精神を逸脱しない限り、このような望ましい物理的特性を有する他 の材料をこの共重合体に代えて使用することも可能である。義足本体２０は所定 の形状の剛性型を用いて共重合体を成形加工して成形体を成形することによって 形成される。なお、この成形加工においては、型に隣接する領域の少なくとも一 部を減圧すると有益であることが知られている。このようにすると、成形体の外 部の周囲雰囲気によって成形体に加えられる圧力が均等化されるため、型の形状 通りの成形体が得られるからである。また、義足本体２０は射出成形によって形 成 することも可能である。さらに、軽量化のために、成形されたインステップ２４ の下部（図示せず）には凹部を形成してもよい。これについては、以下に詳細に 説明する。 義足本体２０と足継手３０との間には、以下に詳細に説明するように、フロン トダンパ３２及びリヤーダンパ３４が設けられている。ダンパ３２，３４は円筒 状の弾性部材であり、好ましくは、ゴム、ネオプレン、高密度ウレタン等で形成 されている。ダンパ３２，３４を形成するための好ましい材料は、米国、01923 マサチューセッツ、ダンバーズ、エンディコット・ストリート30に所在のアイ・ ティー・ダブリュー・デブコン（ITW Devcon）で製造され、「Ｆｌｅｘａｎｅ（ 登録商標）」として販売されているポリウレタンである。 次に、図５を参照すると、義足１０の構成部材が分解された状態で示されてい る。インステップ２４にはフロントボア２３とリヤーボア２５が形成されている 。また、インステップ２４はその上面すなわち背面に形成された湾曲したフロン ト接触面２７及び平坦なリヤー接触面２９を有する。図４に明示されているよう に、接触面２７は曲率半径ｒの曲面から形成されている。足継手３０は継手本体 ５０、シャフト５４、一対の圧縮マウント５６，５８、及びシェル９０を有する 。シェル９０はフロントカップ９２、リヤーカップ９４、及び一対のサイド部９ ６を含む。シェル９０内には、以下に詳細に説明するように、継手本体５０、シ ャフト５４、及び圧縮マウント５６，５８が収容される。 図６及び図７に明示されているように、継手本体５０は楕円形のハウジング６ ０を有し、その中には、回り継手６１が横方向に配置されている。回り継手６１ はアウターレース（仮想線で示されている）６２を含む。アウターレース６２は インナーレース６３を支持している。インナーレース６３はアウターレース６２ 内で回転可能であり、その中心部にはボア６４が形成されている。ボア６４はシ ャフト５４を軸ｘに整合させた状態で受容できるように設定されている。このよ うな構成の回り継手機構は一般に入手可能であり、たとえば、米国、マサチュー セッツ、クウィンシーに所在のインカム・インターナショナル・インコーポレー テッドの子会社であるボストン・ギヤーで製造されているものがある。 シャフト５４は相当程度の剪断応力に耐え得るのもでなくてはならない。した がって、シャフト５４は焼き入れ鋼で形成されていることが望ましい。特に、市 販のロールピンはシャフト５４として適した部材であると思われる。 引き続き図６及び図７を参照すると、ハウジング６０の両サイドには環状のベ ベル６５が回り継手６１と同心状に形成されている。ベベル６５によって環状の 着座面６６が形成されている。回り継手６１の近傍にはそれと平行に横方向に延 びるフロント支持部材６７及びリヤー支持部材６８が配置されている。継手本体 ５０には一対の縦ボア７０，７２がそれぞれ支持部材６７，６８と交差するよう に形成されている。構造上、支持部材６７，６８の径は縦ボア７０，７２の径よ りも大きく設定されている。これにより、図示されているように、各支持部材の 一部が縦ボアからはみ出した状態となる。 好ましい実施例によれば、ハウジング６０は回り継手６１のアウターレース６ ２の周囲に単一方向のガラス繊維を巻き付け、支持部材６７，６８を所定の位置 に配置した後さらにガラス繊維を巻き付けて楕円形に成形することによって形成 されている。そして、ガラス繊維にはエポキシ樹脂が含浸され、剛性及び耐久性 が付与されている。 図５をもう一度参照すると、圧縮マウント５６，５８はいずれも内側端部７６ 、外側端部７７、及び軸方向開口７８を有する円筒状のコイルばね７５であるこ とが望ましい。内側端部７６はシャフト５４の端部を受容可能な寸法及び形状を 有するとともに、ハウジング６０のベベル６５内の着座面６６に着座可能な寸法 及び形状を有する。別の実施例においては、外側端部７７の径は内側端部７６の 径よりも若干大きく設定されている。 図５Ａに示されるように、第２の別の実施例においては、各圧縮マウント５６ ，５８は弾性の中実体の中央に貫通状のボア８０を形成することによって形成さ れた環状部材７９である。ボア８０は好ましい実施例における軸方向開口７８に 対応するものであり、シャフト５４を受容可能な寸法を有する。各環状部材７９ の内側面８２はほぼ平坦であり、着座面６６に着座可能な寸法を有する。環状部 材７９には内側面８２に隣接してベベル８４が形成されている。ベベル８４は外 周面８６に沿って形成され、ベベル６５に対応している。各環状部材７９の外側 面には凹面８８が形成されており、それに隣接して環状リップ８９が形成されて い る。この第２実施例においては、環状部材７９はゴム、ネオプレン、高密度ウレ タン等の丈夫な弾性材料で成形されるのが望ましい。上記したダンパ３２，３４ の場合と同様に、弾性を有する圧縮マウント５６，５８の形成用として好ましい 材料は上記のデブコンで製造されている「Ｆｌｅｘａｎｅ（登録商標）」である 。 図５をさらに参照すると、コネクタ４０はＴナット及びボルト４４によってシ ェル９０に固定されている。コネクタ４０はその軸方向に４つの面を有する本体 ４８とその一端に形成された環状のフランジ４６とを含む。フランジ４６の下面 にはその前後に延びる複数の溝４９が形成されていることが望ましい。本体４８ はその中央に形成されたボア５２と４つの湾曲面５０とを有する。ボア５２の周 囲にはボルト４４のヘッドを受容可能な凹部５５が形成されている。Ｔナット４ ２は内部にねじが形成された本体５７とこれに隣接するフランジ５８とを有する 。フランジ５８は４つの固定タブ５９（図示せず）を支持する。Ｔナット４２、 コネクタ４０、及びボルト４４は金属形成されるのが望ましく、もっとも好まし い金属は鋼である。 コネクタ４０は以前は西ドイツのオットー・ボーホ・コーポレーションで製造 され、現在も一般に入手可能な標準的な調節可能な結合部材の雄型部材である。 強度及び調節の自在性の高さから、現在、このタイプの結合部材は事実上すべて の非屈曲性の義足の連結部に使用されている。 図７を参照すると、コネクタ４０、ハウジング６０、シャフト５４、圧縮マウ ント５６，５８、及び義足本体２０とシェル９０との関係が示されている。足継 手３０が組み立てられるときには、シャフト５４はインナーレース６３のボア６ ４に挿通されるとともに圧縮マウント５６，５８の軸方向開口７８に挿通される 。内側面８２は着座面６６上に載置され、シャフト５４の端部は凹面８８を通っ て延びる。シェル９０はそのサイド部９６がシャフト５４の端部を覆ってこれを 収容することによって合体するように構成されている。シャフト５４の端部が覆 われた状態では、サイド部９６の一部が圧縮マウント５６，５８の凹面８８内に 受容される。シェル９０とハウジング６０の上面との間には空間９８が形成され ている。Ｔナット４２はシェル９０の上部に埋設されている。 コネクタ４０をシェル９０に取り付ける場合、コネクタ４０はＴナット４２上 に配置される。このとき、コネクタ４０がシェル９０に対して横方向に移動しな いように、フランジ４６に形成されている溝がシェル９０に形成されている溝に 係合される。ボルト４４はコネクタ４０に挿通され、Ｔナット４２に螺合される 。 引き続き図７を参照すると、義足本体２０のインステップ２４の下部には溝１ ００が形成されている。好ましくは、この溝１００はインステップ２４の長手方 向に形成された溝であり、側壁１０２，１０４及び内壁１０６を有する。図５及 び図４に示されるように、内壁１０６には一対のボア２３，２５が形成されてい る。 好ましい実施例によると、シェル９０は一連の工程においてコネクタ４０、ハ ウジング６０、シャフト５４、及び圧縮マウント５６，５８の外殻として構成さ れ、これによって、丈夫であるとともに比較的軽量の継手が得られる。先ず、シ ャフト５４がインナーレース６３に挿通され、圧縮マウント５６，５８がシャフ ト５４の端部に外嵌された後にハウジング６０に対して着座される。圧縮マウン トとしてコイルばね７５が使用される場合には、コイルばねのコイルの間にエポ キシ樹脂が流入するのを防止するために、円錐形のライナー（図示せず）が各コ イルはねの外側端部７７内に配置される。 次に、組み立てられたこれらの部材はその周囲に型を使用してワックスを充填 することにより成形される。ワックス成形体の外面はシェル９０の内面の所定の 形状に一致するように調整される。なお、シェル９０の形状とはフロント及びリ ヤのカップ９２，９４に隣接して配置されるダンパ３２，３４、及び空間９８の 外形状を考慮した形状である。そして、ワックス成形体の背面はガラス繊維で被 覆される。このガラス繊維としては、次のような層を含むものが好ましい。 ガラス繊維の所望の層の全てがワックス成形体の回りに取り付けられると、ガ ラス繊維で被覆されたそのワックス成形体は型の中に配置され、シールされる。 型はシェル９０の外面の形状に一致した形状を有し、その最上面には前方から後 方へ延びる溝９９が形成されている。シェル９０に形成される溝９９はコネクタ ４０のフランジ４６に形成された溝に対応する。エポキシ樹脂が成形体と型との 間の空間に注入され、繊維に含浸される。このようにしてシェルが形成されると 、継手は型から外される。次いで、ワックスは溶融除去され、図３に示されるよ うな上記の継手が得られる。 シャフト５４に対するシェル９０の連結部が少なくとも部分的に圧縮マウント ５６，５８内に侵入配置されることによって、足継手３０の軸ｘ方向の幅はそう でない場合に比べて狭くなる。このように幅が狭くなることによって、継手の重 量が事実上減少され、完成された継手を容易に型から外すことができる。 足継手３０はいろいろな寸法に設定できることが望ましい。特に、通常の寸法 の義足を支持するためには、３種類の寸法が必要とされることが知られている。 回り継手６１の寸法は義足の寸法によって異なる。たとえば、大型の義足の場合 には、インナーレース６３のボア６４の径は３／８インチ（9.5mm）、中型の義 足の場合には、その径は５／１６インチ（7.9mm）、小型の義足の場合には、そ の径は１／４インチ（6.4mm）である。上記のように、シャフト５４はボア６４ 内にちょうどよい状態で受容される寸法を有する。このため、シャフト５４の寸 法も継手の寸法に応じて変化する。 インステップ２４の高さすなわち深さは義足本体２０の長さの約１０〜１５％ であることが好ましい。このように設定されることによって、軸ｙと交差する方 向におけるインステップ２４の断面は十分大きくなり、軸ｘ（ボア６４を通る） を可能な限り低くした場合でも、義足本体にはその中央部において必要な剛性が 付与される。このような構成における別の利点は、疑似覆いを形成するための上 下の型の容積をほぼ等しくすることができるため、義足の組み立てが容易になる ことである。 次に図６及び図７を参照すると、足継手３０は一対のボルト１１０，１１２に よって義足本体２０に取り付けられている。ボルト１１０，１１２はそれぞれボ ア２３，２５に挿通され、継手本体５０において、それぞれ縦ボア７０，７２に 係合される。なお、ボルト１１０，１１２は一本のボルトやその他の取り付け手 段に変更し得ることは理解できよう。しかしながら、取り付け手段は少なくとも ２つ使用することが望ましい。その理由は、取り付け手段が緩んだ場合でも、取 り付け手段の疲労が防止されるからである。 義足本体２０が継手本体５０にボルトで取り付けられるとき、ダンパ３２はシ ェル９０のフロントカップ９２内に横向きに配置され、フロント接触面２７上に 載置される。ダンパ３２はその径がインステップ２４の接触面２７とシェル９０ のフロントカップ９２の下端面との間の距離にほぼ等しくなるように設計されて いる。接触面２７はその両側部間において湾曲されているので、通常の非屈曲状 態においては、フロントダンパ３２はその中央部のみが接触面２７に接触してい る。 リヤーダンパ３４はシェル９０のリヤーカップ９４内に縦に配置され、リヤー 接触面２９上に載置される。ダンパ３４はその長さがインステップ２４の接触面 ２９とシェル９０のリヤーカップ９４の下端面との間の距離にほぼ等しくなるよ うに設計されている。 次に図８を参照すると、背屈においては、脚は義足本体の前方に向けて傾斜さ れている。背屈が発生するのは、通常のステップにおける「プッシュオフ」の段 階、すなわち、上り坂を上がるときである。この発明の義足においては、背屈は 軸ｘについての時計回り（図示の方向）のモーメントを生じる。このモーメント はシェル９０に作用する。シェル９０はシャフト５４の端部に固定されているの で、シェル９０が回転すると、シャフト５４は回り継手６１内で回転する。シェ ル９０が回転すると、フロントダンパ３２はフロント接触面２７とフロントカッ プ９２との間で圧縮される。屈曲の度合いが大きい場合には、ダンパ３２は湾曲 したフロント接触面２７に対して十分に接触するまで変形する。ダンパ３２は弾 性を有するとともにフロントカップ９２内にほぼ取り込まれた状態で受容されて いるので、ダンパ３２は圧縮力に抗して義足本体２０をフロントカップ９２から 離れる方向へ付勢する。通常の使用状態においては、シャフト５４の回りに発生 する最大背屈は約１０〜１５°である。 所定の義足の寸法に対しては、発生する背屈の度合いはある程度フロントダン パ３２のデュロメータ値すなわち硬度に依存する。所定のデュロメータ値はダン パの材料の組成を変更することによって変化させることができる。材料、一般的 にはポリマのデュロメータ値を変化させる方法は周知である。既に述べたように 、「Ｆｌｅｘａｎｅ」が使用される場合には、デブコンで製造され、「Ｆｌｅｘ −Ａｄｄ^TM（登録商標）」として販売されている添加剤を使用して、より軟質の ポリマを調製することが可能である。 接触面２７の曲率半径ｒも足継手３０の背屈に対する抵抗力に影響を及ぼす。 接触面２７の曲率半径が小さいほどダンパ３２と接触する接触面２７の面積も小 さくなる。面積が小さいと、所定の力によって発生する圧力がより大きくなり、 変形の度合いが大きくなる。接触面２７の曲率半径が小さいと、ダンパ３２の捩 じれが大きくなるため、付与される力の大きさが同じでも、背屈の度合いはより 大きくなる。このように、軟質のダンパを使用するか、接触面２７の曲率半径を 小さくするかのいずれかによって、同一の効果を得ることができる。 インステップ２４の高さも義足本体の背側の柔軟性に影響を及ぼし得る。物体 の柔軟性は屈曲方向における断面積に依存するため、インステップ２４の高さが 増大すると、義足本体の剛性は増大する。同様に、インステップ２４の高さが減 少すると、義足本体の柔軟性は増大する。好ましい実施例においては、義足本体 ２０は実質的にポリプロピレンで形成されているので、破壊せずにある程度の屈 曲が可能である。上記したように、インステップ２４の高さは義足本体２０の長 さに対してほぼ１０〜１５％である。 インステップ２４とは対照的に、義足本体２０のトウ２６は小さい断面積を有 しているため、比較的容易に屈曲する。そのため、使用者の体重が義足本体より も前方へ移動して足継手がまっすぐに伸ばされ始めると、フロントダンパ３２に 蓄積されたエネルギの伝達により、トウ２６が屈曲される。図９に示されるよう に、義足１０のトウが地面から離れると、継手からモーメントが除去され、脚が 前方へ踏み出されるときに、義足１０は非屈曲位置へと戻される。足継手３０に は義足を非屈曲位置へ戻すのに必要な最小量のエネルギのみが蓄積されることが 好ましい。また、ステップが過度に弾むのを避けるために、余剰のエネルギは足 継手３０の弾性部材内で消費されることが望ましい。エネルギは放出されるとい うよりは消費されるが、その度合いは弾性部材の材料組成及び構造を変更するこ とに制御可能である。 ここで図１０を参照すると、義足１０のヒールが接地しているときには、反時 計回りのモーメントが継手に加えられ、面屈を生じる。背屈の場合と同様に、シ ェル９０が回転し、シャフト５４が回り継手６１内で回転させられる。なお、こ のときのシェル９０の回転方向は軸ｘについて反時計回りの方向である。リヤー ダンパ３４はインステップ２４のリヤー接触面２９とシェル９０のリヤーカップ ９４との間で圧縮され、義足１０をその非屈曲位置へと戻すように付勢する。さ らに、リヤーダンパ３４はより高い衝撃吸収機能を発揮する。リヤーダンパは圧 縮力がその長手軸に沿って付与されるように配向されているので、横向きに配置 されているフロントダンパ３２に比較してより長いスパンで圧縮可能である。通 常の使用状態では、シャフト５４の回りに発生する面屈の最大値はおよそ１０〜 ３０°である。義足が装着され、その使用者が前方へ移動するときには、モーメ ントが除去され、図１０に示されるように、義足１０は次のプッシュオフ段階が 開始される前に非屈曲位置へと戻る。 次に図１１を参照すると、足継手３０が内転した状態が示されている。図１１ において、内転によってシェル９０が義足本体２０に対して軸ｚの回りに反時計 回りに回転される。外転した状態は仮想線で示されている。義足本体が接地され た状態で足継手３０が内転又は外転すると、それに対応するモーメントがコネク タ４０を通じてシェル９０に加えられる。シェル９０を通じて伝達されたモーメ ントはシャフト５４の両端に対向方向へ作用する力として付与される。ボア６４ に挿通されているシャフト５４によって、インナーレース６３がアウターレース ６２内で回転される。シャフト５４が回転すると、各圧縮マウント５６，５８は シェル９０のサイド部９６とハウジング６０との間で圧縮される。圧縮マウント ５６，５８は弾性を有するため、これらによって、ベベル６５及び着座面６６が 押圧され、シャフト５４の回転が抑制される。圧縮マウント５６，５８が十分に 圧縮される前に、シェル９０内での継手本体５０の回転は最大となり、継手本体 ５０のそれ以上の回転はシェル９０によって制限される。通常の使用状態におい ては、継手本体５０がシェル９０に接触してその回転が制限されるまでの最大回 転はおよそ１０°である。フロント接触面２７は湾曲面であるので、ダンパ３２ はシェル９０とともに左右に傾斜可能であり、継手の内転又は外転が妨害される ことはない。 所定の継手を回転させるのに必要な力は圧縮マウント５６，５８の構造及び形 状の双方に依存する。コイルばね７５に使用されるライナー又は環状部材７９の 凹面８８の深さが深いほど、シェル９０のサイド部９６のうちのより多くの部分 が凹面８８とシャフト５４の端部との間の空間内へ侵入することになる。圧縮マ ウント５６，５８は圧縮可能な部材であるが、シェル９０は剛性のある非圧縮性 の材料で形成されているので、圧縮マウント５６，５８の屈曲性の減少とシャフ ト５４を取り囲んでいるシェルの材料の量の増大とによって、軸ｙ及び軸ｚにつ いてのシャフト５４の回転性が制限される。圧縮マウント５６，５８とシャフト ５４の端部との間の空間が大きすぎると、サイド部９６のうちその空間内へ侵入 する部分も増大するため、継手の動作可能範囲が大幅に減少する。したがって、 回り継手６１の横方向の回転に対する剛性は圧縮マウント５６，５８の設計によ って制御可能である。 義足１０が地面から離れると、軸ｚの回りのモーメントは除去され、圧縮マウ ント５６，５８に蓄積されたエネルギによって、義足本体２０がシェル９０に対 して再度位置調整される。 図１２に示されるような左右の回転は横方向の回転と同様にして達成される。 すなわち、図１０に示されるように、足継手が軸ｚについて左方向又は右方向へ 回転すると、シェル９０に加えられるモーメントを生じる。このモーメントはサ イド部９６を通じてシャフト５４の端部へと伝達される。そうすると、シャフト ５４によって、インナーレース６３がアウターレース６２内で回転する。圧縮マ ウント５６，５８はシャフト５４の端部とベベル６５との間で再び圧縮される。 圧縮マウント５６，５８内に蓄積されたエネルギは、モーメントが除去されたと きに、義足１０を非屈曲位置へ戻すのに使用される。横方向の回転は使用者が向 きを変えるときに起こり、また、その程度は少ないが、各ステップのサイクルの 間に使用者の骨盤が左右に若干捩じられたときにも起こる。この発明の義足はこ のような横方向の回転に対して適合性を有するとともに若干の回転を容易に生じ させることができるため、義足の使用感及び安定性の面で優れている。 この発明の義足は２本又はそれ以上の軸の回りに同時に回転可能であることは 理解できよう。回り継手６１が機械的に制限されている範囲内においては、いず れか１本の軸についての継手の回転は他の２本の軸についての継手の回転には影 響を与えない。この発明の継手の利点はこの継手は人間の足の動作範囲をかなり 正確にシミュレートするという点にある。インナーレース６３内のシャフト５４ は軸ｘについての屈曲を可能にし、その屈曲の程度は軸ｙ又は軸ｚについての屈 曲の程度に比べて相当高いものである。この相違点は人間の足継手によって得ら れる動作範囲に対応する。 図１３に示されている第２実施例においては、コネクタ４０、Ｔナット４２、 及びボルト４４は廃止され、一体状の人工の脛部材に置き換えられている。この 実施例においては、脛部材及びシェル９０はガラス繊維の単一成形体から構成さ れている。これら両者間の金属製の連結部材の廃止により、一定量の軽量化が図 られる。この場合、コネクタ４０とそれに形成された４つの湾曲状の取付面５０ とによって得られる結合部の調節能力は失われるが、脛部材とシェル９０との一 体化によって、各使用者に合わせて脛部材とシェル９０との位置関係が最適なも のを複製することができる。 引き続き図１３を参照すると、この別の実施例における義足は義足本体１２０ 、足継手１３０、脛部材１４０、及びコネクタ１５０を有する。義足本体１２０ 及び足継手１３０は図１〜図１２に示されている上記の義足本体２０及び足継手 ３０と実質的に同一である。シェル１９０は上記のシェル９０と同様にして足継 手１３０を取り囲んでいる。コネクタ１５０は雄又は雌であり、これについては 以下に詳述する。 しかしながら、上記のシェル９０に取り付けられるコネクタ４０に代えて、脛 部材１４０はシェル１９０と一体の単一部材として成形されている。シェル１９ ０と同様に、脛部材１４０はエポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維で形成されて いる。 脛部材１４０は管状の部材であり、小さい重量で大きい強度が得られる。脛部 材１４０は上記したシェル成形段階において形成されるのが望ましい。脛部材１ ４０を成形する場合、予め形成された管状部材１４１（図１４及び図１５に示さ れている）がその一端を上記のワックス成形体に隣接させた状態で配置される。 予め形成された管状部材は６オンス（168g）の一方向性のガラス繊維の単一層で 被覆された状態で型内に配置されるのが望ましい。シェル１９０のガラス繊維層 は脛部材１４０自体と同様に脛部材１４０とシェル１９０との間の剛性を有する 継手を形成して支持する層を含むように変更される。脛部材及びシェルにエポキ シ樹脂が含浸されたとき、それらは型から外される。予め形成された管状部材は そのまま脛部材１４０の一部を構成し、その内径は脛部材１４０の内径に対応す る。 好ましい実施例においては、予め形成された管状部材はＧ−１０と呼ばれるガ ラスクロスエポキシシート等のエポキシ樹脂を含浸させた二方向性のガラス繊維 から形成されている。Ｇ−１０はウェスチングハウス、ノープレックス、スパル ティング、その他のエポキシガラス繊維の製造業者によって製造されており、一 般的に入手可能である。Ｇ−１０はこの発明用として必要な強度及び耐久性を有 している。なお、この発明の精神を逸脱しない限り、同様な物理的特性を有する 他の軽量材料をＧ−１０に代えて使用することも可能である。 次に図１４を参照すると、脛部材１４０の上端部１４２は雄のコネクタ１６０ に取り付けられている。好ましい実施例においては、脛部材１４０の上端部の内 径１４３はテーパ状に形成されており、管状部材１４１の外径とほぼ等しくなる まで増大している。テーパの度合いは小さいほうが望ましく、たとえば、脛部材 １４０の軸に対する角度は約４°である。このテーパ部によって円錐状の環状シ ョルダ１４４及び平面状の環状ショルダ１４５が形成される。 さらに、好ましい実施例によれば、コネクタ１６０は下部の雄部１６２、これ に同軸状に隣接する上部の雌部１６４、及び中央に形成されたボア１６６とを有 する。雌部１６４は湾曲状の環状ショルダ１６８を有し、その周面上には複数の 半径方向のボア１７０が等間隔で形成されている。ボア１７０はその内面にねじ が形成されており、それぞれが止めねじ１７２を受容できる寸法に設定されてい る。このましくは、環状ショルダ１６８には４つのボア１７０が９０°の間隔で 形成さる。 コネクタ１６０の雄部１６２はテーパ状に変化する外径１７５を有する管状部 材１７４から形成されている。テーパの度合いは脛部材１４０の内径のテーパの 度合いと等しい。コネクタ１６０のテーパ部は脛部材１４０の環状ショルダ１４ ４に対応する円錐状の環状ショルダ１７６を形成する。コネクタ１６０の環状シ ョルダ１６８は脛部材１４０の環状ショルダ１４５に対応する平面状の環状面１ ７７を形成している。したがって、コネクタ１６０の雄部１６２は脛部材１４０ の上端内に挿入されると、環状ショルダ１７６は環状ショルダ１４４に係合され 、平面状の環状面１７７は平面状の環状ショルダ１４５上に着座されるため、コ ネクタ１６０は脛部材１４０内の中央部に取り付けられる。実際には、ショルダ 面には接合剤が塗布され、コネクタ１６０と脛部材１４０とが固着される。 コネクタ１６０は対向状に配置された４つの止めねじ１７２を有する構成であ るため、図１及び図２に示されているコネクタ４０のような標準的な雄の４面コ ネクタを受容して固定することができる。このようなコネクタは一般的には膝関 節を人工の脛部材に取り付けるのに使用されるものである。 図１５に示されるように、雄のコネクタ１６０に代えて雌のコネクタ１８０を 使用することも可能である。コネクタ１８０は脛部材１４０の上端部１４２を受 容する下部の雌部１８２、上部の同軸状の雌部１８４、及び中央に形成されたボ ア１８６を有する。雌部１８４はその周面上に離間して形成された複数の突起部 １８８を有し、各突起部にはねじ付のボア１９０が形成されている。ボア１９０ は止めねじ１９２を受容できる寸法に設計されている。 雌部１８２の周上にはその長手方向に延びる割り溝１９４が形成されている。 割り溝１９４のそれぞれの側には雌部１８２の外壁に対して直交状に延びるブラ ケット１９６が設けられている。両ブラケット１９６には相互に対向する貫通状 のボア１９８（図示せず）が形成されており、ボルト２００等の締結手段をこの ボア１９８に挿通して締め付けたときに、割り溝１９４が狭められ、雌部１８２ が脛部材１４０の上端に固定されるように構成されている。 操作について説明すると、コネクタ１８０は脛部材１４０をボア１８６内に挿 通することによって脛部材１４０の上端１４２上に配置される。ボルト２００が 締め付けられ、コネクタ１８０の雌部１８２が脛部材１４０の周囲に固定される 。このようにして、コネクタ１８０は脛部材１４０に取り付けられる。コネクタ １８０の雌部１８４は標準的な雄の４面コネクタを受容することができるように 設計されており、上記コネクタ１６０の雌部１６４と膝関節との関係と同様に作 用する。 コネクタ１６０の環状ショルダ1６８とコネクタ１８０の４つの突起部１８８ とは重量の面及び加工の容易さの面で異なる。当業者であれば容易に理解できる と思うが、止めねじの埋め込み及び保持の方法としては種々の方法があり、また 、脛・膝間のコネクタは、この発明の精神を逸脱しない限り、上記の形状を変更 することも可能である。 この発明の好ましい実施例について説明したが、この発明の精神を逸脱しない 限り、これに対して当業者が様々な変更を加えることは可能である。たとえば、 部材の正確な形状、部材を形成するための材料、各方向への許容される動作の程 度、及びこの発明のその他の特徴は、この発明の精神を逸脱しない限り、変更可 能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｚ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軽量の義足であって、 ヒール、トウ、及び隆起したインステップを有する一体状の義足本体と、 前記義足本体に取り付けられた足継手と、 前記足継手の回転を制限するための手段と、 前記足継手を脚に連結するための手段と、 を有し、前記インステップが背面及び底面を含み、前記足継手が３本の直交す る軸のそれぞれの回りに動作可能である義足。 ２．前記義足本体が共重合体の成形によって形成されている請求項１に記載の義 足。 ３．前記共重合体が約９０％のポリプロピレンと約１０％のポリエチレンとから なる請求項２に記載の義足。 ４．前記インステップが前記底面に隣接する長手方向の凹部を含む請求項１に記 載の義足。 ５．前記トウがほぼ平坦である請求項１に記載の義足。 ６．前記足継手が継手本体と、前記継手本体内に収容された回転手段と、前記回 転手段内に回転可能に取り付けられたシャフトと、力を脚から前記シャフトへ伝 達するための手段とを有し、前記回転を制限するための手段が前記シャフトと前 記継手本体との間に配置されている請求項１に記載の義足。 ７．前記回転手段が横方向のボアを有するハウジングと、その中に固定されたア ウターレースと、前記アウターレース内に回転可能に収容されたインナーレース とを有し、前記インナーレースはその中央部にボアを有し、前記ボアは前記シャ フトを受容可能な寸法を有する請求項６に記載の義足。 ８．前記回転を制限するための手段が一対の環状の圧縮マウントである請求項７ に記載の義足。 ９．前記ハウジングが一対の環状の傾斜状の着座面を有し、各着座面は前記ボア と同心状に形成され、前記圧縮マウントがそれぞれ着座面上に着座されている請 求項８に記載の義足。 １０．前記圧縮マウントが丈夫な弾性材料で形成されている請求項８に記載の義 足。 １１．前記力を伝達するための手段が前記シャフトに取り付けられた連結用のシ ェルであり、前記シェルの傾斜によって前記シャフトが前記回転手段内において 回転される請求項６に記載の義足。 １２．前記インステップの背面がフロント平坦面及びリヤー平坦面を有し、さら に、前記フロント平坦面及び前記リヤー平坦面と前記シェルとの間にそれぞれ配 置された第２及び第３の回転を制限するための手段が設けられている請求項１１ に記載の義足。 １３．前記第２の回転を制限するための手段が横向きに取り付けられたフロント ダンパを含む請求項１２に記載の義足。 １４．前記第３の回転を制限するための手段が縦にに取り付けられたリヤーダン パを含む請求項１２に記載の義足。 １５．軽量の義足であって、 屈曲性のトウ、剛性を有するインステップ、及びヒールを有する所定形状の義 足本体と、 前記義足本体に取り付けられた足継手と、 前記足継手を脚に連結するための連結手段と、 前記連結手段の回転を制限するための手段と、 を有し、前記義足本体は軽量の共重合体で成形され、前記足継手はその中に横 向きに取り付けられた回転手段を含み、前記連結手段は前記回転手段に固定され 、前記足継手に対して回転可能である義足。 １６．前記回転を制限するための手段が前記義足本体と前記連結手段との間に取 り付けられた一対のダンパと、前記回転を制限するための手段と前記連結手段と の間に取り付けられた一対の圧縮マウントとを有する請求項１５に記載の義足。 １７．前記ダンパが弾性を有する材料で形成された円筒体である請求項１６に記 載の義足。 １８．前記連結手段が前記力を伝達するための手段と一体化された人工の脛部材 である請求項１に記載の義足。 １９．義肢であって、 一つの義足本体と、 上端及び下端を有する脚と、 前記脚が前記義足本体に関する３本の直交する軸の回りに回転できるように、 前記脚の下端を前記義足本体に連結するための足継手と、 前記脚を膝に連結するための連結手段と、 を有する義肢。 ２０．前記連結手段が第１及び第２の端部を有する環状のコネクタである請求項 １８に記載の義肢。 ２１．前記コネクタを人工の連結部に連結するために、前記環状のコネクタが第 １の端部の近傍に複数の止めねじを有する請求項１９に記載の義肢。 ２２．前記環状のコネクタの第２の端部がテーパ状に変化する外径を有し、前記 脚の上端がテーパ状に変化する対応する内径を有し、前記脚の上端が前記環状の コネクタに挿通されたときに、前記環状のコネクタが前記テーパ状に変化する内 径に対して同心状に着座される請求項１９に記載の義肢。 ２３．前記環状のコネクタがその第２の端部にボアを有し、前記ボア内に前記脚 の上端が受容されて固定される請求項１９に記載の義肢。