JPH09201377A

JPH09201377A - 歩行制御機能を有する義足

Info

Publication number: JPH09201377A
Application number: JP3294896A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Shiraishi; 律夫白石; Yasuichi Furuichi; 保一古市; Kazuo Nakatani; 一雄中谷; Tetsuya Amo; 哲也天羽; Shigeki Nakatani; 茂樹中谷
Original assignee: Nabco Ltd
Current assignee: Nabco Ltd
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動装置４００の作動を確実にし、しかもま
た、駆動装置４００が駆動した時でも制御回路５００へ
安定した電圧を供給する。【解決手段】電池７００の電圧を昇圧回路９５０によっ
て昇圧させ、昇圧させた電圧を駆動装置４００に供給す
る。また、制御回路５００に対しては、昇圧回路９５０
によって昇圧させた電圧を降圧回路９３０を介して供給
する。降圧回路９３０と制御回路５００との間に定電圧
回路を挿入し、降圧回路９３０で降圧させた電圧を平滑
化させれば、さらに好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、歩行制御機能を
有する義足に関し、その制御を行うために電池より電力
を供給されるようにした技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】義足による歩行を電力により制御する考
え方自体は公知であり、その考えに基づく大腿義足もす
でに知られている（たとえば、特開平５−２２８１６８
号の公報参照）。図１〜図３は、そうした大腿義足をさ
らに改良した技術を示し、図１は膝が伸展した状態を示
す側部断面図であり、図２は膝が屈曲した状態を一部を
切り欠いて示す部分断面図、さらに、図３はエアシリン
ダを主体とした組立て体のより詳細な断面図である。こ
れらの図を参照しながら、まず、この発明が適用される
義足の構成について明らかにしよう。

【０００３】大腿義足１０は、膝のない人のための義足
であり、義足の外郭を形作る義足本体と、その義足本体
の中に収容され、義足による歩行を助けるためのいくつ
かの装置とを備える。義足本体には、膝の部分を形作る
膝カバー１２と、膝カバー１２に設けた連結部１２ａに
一体的に支持される大腿フレーム（図示しない）と、膝
カバー１２に対し膝軸１４の回りに回転可能に連結され
る下腿フレーム１６とを含む。また、内部の装置として
は、膝カバー１２の膝軸１４の回りに位置するブレーキ
機構１８、膝カバー１２側のマグネット２０ｍと下腿フ
レーム１６の内側の近接スイッチ２０ｓとが相協力して
下腿フレーム１６の揺動速度を検知する歩行速度検知機
構、さらに、エアシリンダ３０を主体とし、歩行時のク
ッションおよび反発力を制御する歩行制御機構がある。

【０００４】エアシリンダ３０には、シリンダ本体３７
０の内部にピストン３２０があり、そのピストン３２０
が内部を第１の室３６１と第２の室３６２とに区画して
いる。ピストン３２０には、ロッド３４０が一体化して
おり、ピストン３２０に隣合うロッド部分３４２の径は
ロッド３４０の他の部分よりも大きい。大径なロッド部
分３４２は、ロッドカバー３７４の内周の内孔３８０に
はまり合う大きさである。そこで、図３および図２に示
す膝の屈曲状態から図１に示す膝の伸展状態に移ると
き、大径なロッド部分３４２が内孔３８０の内部に第３
の室３６３を区画する。こうしたエアシリンダ３０は、
まず、ピストン３２０の内部に逆止弁３３０を備える。
逆止弁３３０は、第２の室３６２から第１の室３６１へ
向かう流れを許す。この逆止弁３３０を含む第１の流路
は、膝が伸展する際にはスムーズなエアの流れを促進
し、一方、膝が屈曲する際にはエアの流れを禁止し、別
の弁によるクッションおよび反発力の発生を助ける。ま
た、逆止弁３３０を含む第１の流路と並列な第２の流路
があり、その第２の流路の途中に可変の絞り弁３５０お
よび第２の逆止弁３５２がある。絞り弁３５０の弁開度
は、ステッピングモータからなる電気モータ４０の回転
駆動力を、回転運動−直進運動に変換するねじ機構４２
を介して調整可能である。なお、エアシリンダ３０は、
手動調整可能な固定の絞り３９０をも備えている。この
固定の絞り３９０は、伸展の最終段階において（別にい
うと、大径なロッド部分３４２が内孔３８０の中に入り
込み、その内孔３８０内に第３の室３６３を区画する段
階において）、逆止弁３３０を含む第１の流路に対し逆
止弁３３０に直列に接続され、ピストン３２０の摺動を
鈍らせ、膝の伸展にクッション力を働かせる。

【０００５】組立て体３００は、可変の絞り弁３５０等
を含むエアシリンダ３０のほか、電気モータ４０および
ねじ機構４２を含む駆動装置４００、さらには、駆動装
置４００に制御信号を送り、歩行速度に応じた制御を行
わせる制御回路５００を一体に備えている。シリンダ本
体３７０のボトム側に肉厚なベース部３７２があり、駆
動装置４００および制御回路５００はそのベース部３７
２に取付けあるいは支持されている。制御回路５００は
半導体チップを搭載した電子基板５２０からなり、スペ
ースを有効に利用するため、電気モータ４０およびねじ
機構４２の軸線に対し、電子基板５２０を平行に配置し
ている。なお、電子基板５２０には、義足装着者の各人
に適合した制御データを設定するための外部接続プラブ
５２２、歩行速度検知機構２０からの検知信号を入力す
る検知信号入力端子部５２４、および電池７００から電
力の供給を受ける電力供給端子部５２６がある。

【０００６】次に、以上の構成を有する大腿義足１０の
作用を、人が歩く時の状況を模式化した図４を参照しな
がら説明する。図４は、人が歩いている際に一方の脚
（ハッチングを入れていない側）の踵が地に付いた状態
から再び踵が地に付くまでの動きを示すものである。図
４において、ａ１は腰、ａ２は膝、ａ３は踵、ａ４は爪
先を各々表し、１’は大腿部、２’は下腿部である。な
お、他方の脚は、ハッチングを入れて示している。以下
の説明は、図における一方の脚に主眼をおいて説明す
る。図４は、一方の脚の踵ａ１が地に付いてから再び地
に付くまでの１サイクルを位置ｂ１から位置ｃ４までの
８つの位置に分解して示している。位置ｂ１は踵ａ３が
接地した状態、位置ｂ４は爪先ａ４が地面から離れる直
前の状態、位置ｃ１は爪先ａ４が地面から離れた直後の
状態、位置ｃ４は再び踵ａ３が接地する直前の状態であ
る。ここで、位置ｂ１の踵ａ３が接地した状態から位置
ｂ４の爪先ａ４が地面から離れる直前迄の間を立脚相Ｄ
１と呼び、爪先ａ４が地面から離れ踵ａ３が接地する迄
の間を遊脚相Ｄ２と呼ぶ。なお、一方の脚が遊脚相Ｄ２
の時、他方は立脚相Ｄ１となり、この立脚相Ｄ１と遊脚
相Ｄ２とを交互に繰り返す事で歩行が行われる。

【０００７】立脚相Ｄ１は上述したように、踵ａ３が接
地した位置ｂ１から始まり、爪先ａ４が地上から離れる
直前の位置ｂ４で終了する。位置ｂ１では大腿部１’と
下腿部２’とが、ほぼ一直線状すなわち膝ａ２が伸びた
状態となり、踵ａ３は腰ａ１よりも前方で接地する。こ
の状態から一方の脚は大腿部１’と下腿部２’とがほぼ
一直線状となったまま、体の前方への移動により踵ａ３
を中心として回転し、位置ｂ２を経て、位置ｂ３で大腿
部１’と下腿部２’とを結ぶ線が地面に対してほぼ垂直
となる。その後、爪先ａ４を中心として前方へ傾斜して
いき、位置ｂ４に到り立脚相Ｄ１が終了し、遊脚相Ｄ２
へ移行する。遊脚相Ｄ２は、爪先ａ４が地面から離れる
位置、すなわち、位置ｂ４の直後から始まり、踵ａ３が
再び接地する位置ｂ１で終了する。位置ｂ４の直後から
は、人の体の前進に応じて大腿部１’が前方に振り出さ
れる。この大腿部１’の前方への振出しにより、下腿部
２’には後方への慣性力が働き、位置ｃ１に示すように
下腿部２’が膝ａ２を中心として大腿部１’に対して揺
動し、後方に屈曲した状態となる。さらに、位置ｃ２に
到るまで下腿部２’の大腿部１’に対する屈曲は進む
が、下腿部２’に対する重力の作用により下腿部２’を
前方へ揺動させようとする作用力が作用し、この重力に
よる作用力と慣性力とが徐々に釣り合い、位置ｃ２に到
っては下腿部２’の大腿部１’に対する揺動が止まり、
下腿部２’の大腿部に対する最大屈曲状態となる。位置
ｃ３に到ると重力により作用力が勝り、下腿部２’が大
腿部１’に対して伸展する方向に揺動し始める。すなわ
ち、下腿部２’は振り子運動を行うのである。そして、
位置ｃ４に到っては、大腿部１’と下腿部２’とが再び
ほぼ一直線状となり、遊脚相Ｄ２が終了して立脚相Ｄ１
へと移行する。

【０００８】ここで、図４に示した人の歩行時の義足の
作動について考察する。図４に示した人の歩行の状態に
おいて、立脚相Ｄ１の間では義足の大腿フレーム（図４
における大腿部１’に相当）と下腿フレーム１６（図４
における下腿部２’に相当）とがほぼ一直線になってい
るので、エアシリンダ３０のロッド３４０は伸張してい
る。この立脚相Ｄ１が終了する位置ｂ４迄は、大腿フレ
ームと下腿フレーム１６とがほぼ一直線になっているの
で、エアシリンダ３０のロッド３４０も伸張した状態を
保つ。立脚相Ｄ１が終了し、遊脚相Ｄ２に移り始める位
置ｂ４から遊脚相Ｄ２が終了する位置ｂ１迄の間に、下
腿部２’は、大腿部１’に対して膝ａ２を中心にいった
ん後方に揺動された後、前方へ揺動されて大腿部１’に
対してほぼ一直線となる。この時、エアシリンダ３０
は、伸張した状態から縮小した状態に到り、続いて伸張
状態になる。この間にエアシリンダ３０は次の様に機能
する。大腿フレームの前方への振出しにより慣性力が作
用して下腿フレーム１６が後方に揺動し始める位置ｃ１
からピストン３２０が下方に移動させられ、第１の室３
６１の空気が、可変の絞り弁３５０を経て第２の室３６
２へ流入する。これにより、下腿フレーム１６が揺動す
る速度を人体の移動に調和する様に調整される。この様
にして位置ｃ２の位置に達すると、下腿部２に作用する
慣性力と重力が釣り合い、下腿部２がその時の歩行速度
における最大屈曲位置まで揺動し、エアシリンダ３０の
ピストン３２０は、下腿フレーム１６の屈曲量に応じた
位置まで下方に移動する。この時、エアシリンダ３０の
第１の室３６１には、その室内の空気が圧縮されている
ので、その圧縮された空気圧によるピストン３２０への
作用力および下腿フレーム１６への重力の作用により位
置ｃ２から伸展すなわち前方へ揺動され始め、第１の室
３６１の空気が圧縮されなくなると、第２の室３６２の
空気が逆止弁３３０を介して第１の室３６１に流入する
ので、下腿フレーム１６が大腿フレームに対してスムー
ズに伸展方向に揺動される。そして、位置ｃ４になる
と、下腿フレーム１６がほぼ完全に伸び、エアシリンダ
３０が伸張するが、位置ｃ４に達する前に、ロッド３４
０の大径部３４２が内孔３８０内に嵌入し内孔３８０に
第３の室３６３を形成し、この第３の室３６３の空気
が、固定の絞り３９０を介して第２の室３６２に流入す
ることにより、ピストン３２０の移動速度を抑制して下
腿フレーム１６の先端が大腿フレームに柔らかく当接す
るようにしてある。なお、可変の絞り弁３５０は、近接
スイッチ２０ｓにより検出された下腿フレーム１６の揺
動速度を制御回路５００にて演算し、その歩行速度に応
じた弁開度となるように駆動装置４００に指令を発信
し、この駆動指令により駆動装置４００が駆動される。
すなわち、義足を装着した人の歩行速度が変化すると、
可変絞り弁３５０の弁開度がその歩行速度に応じた開度
となるように駆動装置４００が駆動されるのである。

【０００９】このような歩行制御機能を有する義足にお
いては、制御回路５００および駆動装置４００に電力を
供給する手段は、簡便性という観点から、専ら電池が用
いられるが、所定の電圧を得るために複数の電池を直列
にして用いられる。なぜなら、電池は、その電極の特性
により出力電圧が決定され、必要な電圧を得るためには
電池を直列に接続して用いる必要があるためである。特
に、電池交換を容易とするために汎用の電池を用いた場
合、その電池の出力電圧は限られる。一般に長期使用可
能とするために用いられる容量の大きい電池、たとえば
リチウム電池等であってもそれは同様である。また、制
御回路５００と駆動装置４００とで供給する電圧が異な
る場合、それぞれに適した電圧を供給するため、駆動装
置４００には直列に接続した電池から直接電力を供給
し、制御回路５００には電池からの電圧を所定電圧まで
降圧して供給するようにしている。

【００１０】

【解決しようとする課題】しかしながら、駆動装置４０
０に電池から直接電力を供給した場合、次のような問題
がある。たとえば、低温状態で義足を使用すると、電池
からの出力電圧が、駆動装置４００が作動可能な電圧よ
り低下し、駆動装置４００を駆動することができず、義
足による歩行を適正に制御することが行えなくなる。そ
して、駆動装置４００の作動状態（すなわち、大腿義足
１０では絞り弁３５０の開弁量）が一度狂うと、制御回
路５００によりその異常を検知できず、電池からの供給
電圧が正常に戻った後でも駆動装置４００の作動状態は
元に戻すことができず、以降の適正な制御が行えない。
こうした問題に対処する手段として、制御回路５００側
で駆動装置４００の作動状態を監視することが考えられ
る。しかし、制御回路５００による監視を行うと、制御
回路５００に常時電力を供給する必要があり、大きな電
力を消費してしまい、長期にわたる使用ができず、義足
の装着者が頻繁に電池の交換を行う必要があり、安心し
て使用できないといった問題が生じる。さらに、電池を
直列に接続して所定の電圧を得ようとした場合、いずれ
かの電池が消耗していると不平衡を起こし、逆充電とい
った現象を生じることにより、電池が発熱し、電池が異
常消耗して同様に長期の使用ができず、安心して使用で
きないといった問題がある。また、制御回路５００と駆
動装置４００とに同一の電源から電力を供給した場合、
駆動装置４００が駆動されたときに制御回路５００へ供
給される電圧が変動し、制御回路５００の機能が得られ
ず、よって義足が正常に作動しなくなるといった問題も
ある。加えて、複数の電池を接続した場合、電池全体が
大型化するとともに、形状も単純とは言えなくなる。し
たがって、義足の下腿フレーム１６のように狭い限られ
たスペース内に電池を収容することが困難となる。ま
た、義足の空き空間として下腿フレーム下部の足部を取
付ける取付け部材、たとえば、パイプ部材の内部といっ
た場所もあるが、このパイプ部材内部の空間の中に複数
の電池を収納することも大きさ、形状の両面から困難と
なり、義足全体を小さくできない。

【００１１】

【発明の目的】そこで、この発明では、電池の電圧が低
下した場合であっても駆動装置４００が作動できるよう
に十分な電圧を供給し、さらに、駆動装置４００が駆動
した場合でも制御回路５００に供給される電圧を安定な
ものとすることにより、適正な制御を行え、義足装着者
が安心して使用できるようにした義足を提供することを
目的とする。また、この発明は、電池を直列に接続して
高い電圧を得る必要がなく、長期にわたって安定した制
御を行うことができる義足を提供することも目的とす
る。さらに、この発明では、電池の収納を容易にし、し
かも、義足の動きの上でも有利な技術を提供することを
他の目的とする。

【００１２】

【発明の手段】この発明では、駆動装置４００には駆動
装置４００の作動を確実とするため、電池の電圧を一定
とする定圧回路または昇圧回路を介して電力を供給する
ようにする。また、この発明では、制御回路５００へ供
給する電圧の安定化を図るため、制御回路５００に対し
て定電圧回路を介して電力を供給したり、昇圧回路で昇
圧された電圧を降圧回路または定電圧回路を介して供給
するようにする。定電圧回路は、供給される電圧を平滑
化し、つまり、一定値に維持するよう機能する回路であ
る。それに対し、定圧回路および昇圧回路は、電力を供
給すべき対象が必要とする一定電圧に昇圧するよう機能
する回路であり、また、降圧回路は、必要とする一定電
圧に降圧するよう機能する回路である。さらに、この発
明は、下腿部を構成する下腿フレームを含む義足、特に
下腿フレームが中空であり、その内部に電池を収容する
ことができる。その中でも、この発明は、歩行制御機能
を有する大腿義足、すなわち、大腿部に装着される大腿
フレームと下腿フレームとを膝軸で揺動可能に連結した
義足本体と、この義足本体の内部に配置され、下腿フレ
ームの揺動を制御するためのシリンダと、このシリンダ
内に設けられる絞り弁とを備え、駆動装置が絞り弁の開
度を変更するよう機能する義足に適用すれば、長期に渡
って安定した制御機能が得られ、かつ、コンパクトな義
足を提供でき、義足装着者が安心して使用できる。

【００１３】

【実施例】図５〜図１４がこの発明で用いる回路例を示
すブロック図である。まず、これらの図における共通部
分を説明し、その後に、図番に沿って各回路の特徴を明
らかにする。用いる電池７００は、たとえば２〜３Ｖ程
度の比較的低い電圧値のリチウム電池である。この電池
７００から電力を供給する対象は、電気モータ４０を主
体とした駆動装置４００と制御回路５００の二つであ
る。制御回路５００は、前記したように可変の絞り弁３
５０の弁開度を歩行速度に応じるように制御するための
ものであり、モータ４０を駆動するドライバ回路４４０
に歩行速度に応じた制御信号Ｓを送る。この制御回路５
００に入力される信号は、近接スイッチ２０ｓを含む歩
行速度検知機構２０からの歩行速度に関係する検知信号
と、たとえば電気的に消去可能なＰＲＯＭ（プログラマ
ブル・リード・オンリー・メモリ）５８０に設定した調
整データの信号である。制御回路５００は、マイクロコ
ンピュータ機能をもち、それらの入力信号に基づいて、
歩行速度を判別し、その歩行速度に応じた適切な制御信
号Ｓを生じる。また、制御回路５００は、駆動装置４０
０の駆動時に、電圧低下検知器６００から電池７００の
消耗により電池７００の電圧が低下しているとの信号を
受けたとき、絞り弁３５０を普通の歩行速度に対応する
位置まで開弁させ、その後モータ４０への電力の供給を
停止し、制御回路５００のみに電力を供給するよう制御
する。

【００１４】図５に示す回路では、電池７００からの電
圧を、第１の定圧回路である昇圧回路９５０によって所
定のモータ駆動電圧に昇圧させる一方、昇圧回路９５０
によって昇圧させた電圧を降圧回路９３０によって降圧
させ、その降圧回路９３０を介する電圧を制御回路５０
０に供給するようにしている。この図５の回路例は、駆
動装置４００の電圧が制御回路５００の電圧よりも高い
場合に対応するものであり、たとえば、前者が５Ｖであ
り、後者が３Ｖなどの場合に適用することができる。こ
の回路によれば、昇圧回路９５０があることにより、電
池７００自体の電圧を低圧にして電池部分を小型化する
ことができ、しかも、制御回路５００の前段に降圧回路
９３０があることにより、制御回路５００への供給電圧
を安定化することができる。また、図６の回路例は、そ
うした図５の回路の一部を変えたものである。図６に示
す回路は、昇圧回路９５０を介してモータ４０側に電力
を供給する点は図５の回路と同じであるが、制御回路５
００に対する電力の供給の仕方が異なる。すなわち、図
６の回路では、降圧回路９３０と制御回路５００との間
に定電圧回路６３０を挿入している。定電圧回路６３０
は、降圧回路９３０で降圧した電圧を平滑化し、一定値
に維持するように機能するため、制御回路５００に対す
る供給電圧がより一層安定化する。したがって、モータ
４０が駆動されても制御回路５００に供給される電圧の
変動は確実になくなり、制御回路５００は、本来の歩行
速度に応じた制御機能を有効に発揮する。

【００１５】図５および図６の各回路にあっても、回路
は全体的に簡単であるため、制御基板５２０周りを比較
的コンパクトにまとめることができる。図７の回路例
は、回路をさらに簡単にし、それに要するスペースをさ
らに小さくしようとするものである。すなわち、電池７
００の電圧を昇圧回路９５０を介して昇圧した形態でモ
ータ４０側に供給する点は前のものと同じであるが、制
御回路５０に対しては電池７００の電圧を直接供給して
いる。降圧回路９３０を使用していないので、その分だ
け回路も簡単かつ小さくなり、電池７００の電力の消費
効率も良くなる。図８の回路例は、図７の回路に対し、
電池７００と制御回路５００との間に定電圧回路６３０
を付加している。定電圧回路６３０は、電池７００から
制御回路５００への供給電圧を平滑化し、その供給電圧
値を一定に維持するよう機能する。そこで、図７の回路
に比べて、制御回路５００に対する供給電圧が安定す
る。

【００１６】さらに、図９および図１０の回路例は、モ
ータ４０側に対する第１の定圧回路である昇圧回路９５
０と同様、制御回路５００に対しても第２の定圧回路で
ある昇圧回路２９５０を設けるようにしている。特に、
図１０の回路では、その昇圧回路２９５０と制御回路５
００との間に定電圧回路６３０を挿入しており、それに
よって、制御回路５００に対する供給電圧をより確実に
安定させるようにしている。これら図９および図１０の
回路は、たとえば２Ｖの電池７００の電圧を第２の定圧
回路である昇圧回路２９５０で３Ｖに昇圧する一方、第
１の定圧回路である昇圧回路９５０では、５〜６Ｖのそ
れより高い電圧値に昇圧する場合、あるいは、たとえば
３Ｖの電池電圧を両昇圧回路９５０，２９５０で同じ電
圧、たとえば５Ｖに昇圧する場合などに適用することが
できる。

【００１７】図１１および図１２の回路例は、図９およ
び図１０の各回路の変形というべきものである。すなわ
ち、両回路では、第１の定圧回路である昇圧回路９５０
（あるいは、第２の定圧回路である昇圧回路２９５０）
を第２の定圧回路である昇圧回路２９５０（あるいは、
第１の定圧回路である昇圧回路９５０）としても兼用す
るようにしている。そのため、昇圧回路が一つとなり、
コスト、スペースの面でも有利となる。

【００１８】図１３および図１４の回路例では、モータ
４０側に対する電池７００からの供給電圧を、第３の定
圧回路である昇圧回路３９５０と第４の昇圧回路４９５
０との２つの昇圧回路によって二段にわたって昇圧する
ようにしている。また、制御回路５００に対しては、第
３の定圧回路である昇圧回路３９５０で昇圧した電圧、
あるいは昇圧した電圧をさらに定電圧回路６３０によっ
て平滑化した電圧を供給するようにしている。こうした
回路によれば、昇圧回路３９５０，４９５０、あるいは
また、それらに加えて定電圧回路６３０を介することに
より、供給電圧を安定化させることができる。

【００１９】また、この発明では、昇圧機能をもつ定圧
回路を備えているため、電池７００として一個の電池を
用い、電池部分の容積を小さくし、かつ形状を単純化す
ることができるし、複数の電池を直列に接続する必要が
ないので、逆充電の問題をも未然に防止し、電池の異常
な消耗をなくすことができる。それにより、装着者が義
足を信頼し安心して使用することができるようになる。
勿論、制御回路５００が常時安定して作動するので、歩
行をも適正に制御することができる。

【００２０】ここで、電池７００が一個となることによ
る具体的な効果として、下腿フレーム１６を有効にスリ
ム化できること、電池７００を足部を取り付ける取付け
部材の内部、たとえばパイプ部材の内部に収容できるこ
と、さらには、義足の重さを軸心回りに均一化できるこ
となどを挙げることができる。それらについて、前記の
図１および図２を参照しながら少し説明しよう。エアシ
リンダ３０を主体とした組立て体３００は、図１および
図２に示すように、膝カバー１２にピストンロッド３４
０の端部３４０ｅを回転可能に支持する一方、下腿フレ
ーム１６に対し、シリンダ本体３７０のベース部３７２
の部分をピン結合する。そこで、膝の伸展および屈曲を
繰り返すとき、エアシリンダ３０は、ベース部３７２の
下方支持点３００ｄを中心にしてピストンロッド３４０
の端部３４０ｅの上方支持点３００ｕが下腿フレーム１
６の内部を揺動する。図から分かるように、伸展状態の
図１ではシリンダ本体３７０の一側が下腿フレーム１６
の一方の内側面に近接し、また、屈曲状態の図２ではシ
リンダ本体３７０の他側が下腿フレーム１６の他方の内
側面に近接する。このように、下腿フレーム１６の内側
のスペースは最大限に利用され、下腿フレーム１６は最
大限にスリム化されている。これは、容積が小さくなっ
た電池７００の収容の自由度が増したこと、および制御
基板５２０周りがコンパクトになったことに関係する。

【００２１】一個の電池７００は、パイプ部材８００の
内部に容易に収容することができる。パイプ部材８００
は義足の足部が取り付けられる取付け部材であり、下腿
フレーム１６に付属する部品である。すなわち、中空な
下腿フレーム１６の下部に、下腿フレーム１６の内周に
インナークランプ８１０、外周にアウタークランプ８２
０をそれぞれ配置し、それらのクランプによってパイプ
部材８００を支持する。このとき、内周のインナークラ
ンプ８１０は、止めビス８１２によって抜け止めをし、
また、外周のアウタークランプ８２０は、ねじ孔８２２
に通すボルトによって締付けを行う。パイプ部材８００
およびその中の電池７００の中心軸線は、膝軸１４と下
方支持点３００ｄとを結ぶ直線の延長線上に位置するの
で、このような電池７００の配置によって、義足１０の
重さを軸線回りに均一化することもできる。

【００２２】一個の電池７００は、円柱形状であり、そ
の電池７００はキャップ付きの円筒形状の電池ケース７
２０の中に入る大きさである。電池ケース７２０は断面
形状がＣ型であり、筒の長手方向に走るスリット７２２
がある。そのため、そのスリット７２２の部分に、電池
７００からのリード線７３０を入り込ませることがで
き、余分なスペースを増やすことなくリード線７３０の
一端側を安定に支持することができる。しかもまた、リ
ード線７３０の他端の端子部５２６がエアシリンダ３０
の下方支持点３００ｄあるいはそのごく近くに位置して
いるため、リード線７３０の他端側はエアシリンダ３０
の揺動による影響をほとんど受けない。これらにより、
エアシリンダ３０を主体とし、揺動を伴う組立て体３０
０に対するリード線７３０であるにもかかわらず、リー
ド線７３０に断線等の不都合は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用される義足の一例を示す断面図
である。

【図２】図１の義足の別の状態を下腿フレームの一部を
切り欠いて示す断面図である。

【図３】図１の義足のエアシリンダを主体とした組立て
体の断面図である。

【図４】歩行時における義足の動きを説明するための分
解図である。

【図５】この発明に用いる回路の第１の例を示すブロッ
ク図である。

【図６】図５の第１の回路例の変形を示すブロック図で
ある。

【図７】この発明に用いる回路の第２の例を示すブロッ
ク図である。

【図８】図７の第２の回路例の変形を示すブロック図で
ある。

【図９】この発明に用いる回路の第３の例を示すブロッ
ク図である。

【図１０】図９の第３の回路例の変形を示すブロック図
である。

【図１１】この発明に用いる回路の第４の例を示すブロ
ック図である。

【図１２】図１１の第４の回路例の変形を示すブロック
図である。

【図１３】この発明に用いる回路の第５の例を示すブロ
ック図である。

【図１４】図１３の第５の回路例の変形を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０大腿義足１４膝軸１６下腿フレーム３０エアシリンダ（シリンダ）３５０可変の絞り弁４０電気モータ（モータ）４００駆動装置５００制御回路６３０定電圧回路７００電池７２０電池ケース７２２スリット８００パイプ部材（取付け部材）９３０降圧回路９５０昇圧回路（第１の定圧回路）２９５０昇圧回路（第２の定圧回路）３９５０昇圧回路（第３の定圧回路）４９５０昇圧回路（第４の定圧回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷茂樹兵庫県神戸市西区玉津町水谷３−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】義足による歩行を制御するために駆動さ
れる駆動装置と、この駆動装置に制御信号を送る制御回
路と、前記駆動装置と制御回路とに電力を供給する電池
とを備えた歩行制御機能を有する義足において、前記駆
動装置には前記電池の電圧を一定にする第１の定圧回路
を介して電力を供給するようにした歩行制御機能を有す
る義足。
【請求項２】前記第１の定圧回路は、前記電池の電圧
を一定電圧に昇圧させる機能を有する請求項１記載の歩
行制御機能を有する義足。
【請求項３】前記制御回路には、前記第１の定圧回路
から供給される電圧を降圧させる降圧回路を介して電力
が供給される請求項１または２記載の歩行制御機能を有
する義足。
【請求項４】前記制御回路には、前記降圧回路から供
給される電圧を平滑化する定電圧回路を介して電力が供
給される請求項３記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項５】前記制御回路には、前記電池から直接電
力が供給される請求項１または２記載の歩行制御機能を
有する義足。
【請求項６】前記制御回路には、前記電池の電圧を平
滑化する定電圧回路を介して電力が供給される請求項１
または２記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項７】前記制御回路には、前記電池の電圧を一
定電圧に昇圧させる第２の定圧回路を介して電力が供給
される請求項１または２記載の歩行制御機能を有する義
足。
【請求項８】前記制御回路には、前記第２の定圧回路
の電圧を平滑化する定電圧回路を介して電力が供給され
る請求項７記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項９】前記制御回路には、前記第１の定圧回路
から電力が供給される請求項１または２記載の歩行制御
機能を有する義足。
【請求項１０】前記制御回路には、前記第１の定圧回
路の電圧を平滑化する定電圧回路を介して電力が供給さ
れる請求項９記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項１１】義足による歩行を制御するために駆動
される駆動装置と、この駆動装置に制御信号を送る制御
回路と、前記駆動装置と制御回路とに電力を供給する電
池とを備えた歩行制御機能を有する義足において、前記
制御回路には、前記電池の電圧を一定とする第３の定圧
回路を介して電力が供給され、前記駆動装置には、前記
第３の定圧回路から供給される電圧を一定にする第４の
定圧回路を介して電力が供給される歩行制御機能を有す
る義足。
【請求項１２】前記第３および第４の定圧回路は、供
給される電圧を一定電圧に昇圧する機能をそれぞれ有す
る請求項１１記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項１３】前記制御回路には、前記第３の定圧回
路の電圧を平滑化する定電圧回路を介して電力が供給さ
れる請求項１１または１２記載の歩行制御機能を有する
義足。
【請求項１４】前記義足の本体は、下腿部を構成する
下腿フレームを含み、前記電池がこの下腿フレーム内に
収容される請求項１〜１３いずれか一に記載の歩行制御
機能を有する義足。
【請求項１５】前記下腿フレームには、足部が取り付
けられる取付け部材が支持され、この取付け部材の内部
に前記電池が収容される請求項１４記載の歩行制御機能
を有する義足。
【請求項１６】前記取付け部材は、パイプ部材である
請求項１５記載の歩行制御機能を有する義足。
【請求項１７】前記義足は、大腿部に装着される大腿
フレームと下腿フレームとを膝軸で揺動可能に連結した
義足本体と、この義足本体の内部に配置され、前記下腿
フレームの揺動を制御するためのシリンダと、このシリ
ンダ内に設けられる絞り弁とを備える大腿義足であり、
前記駆動装置が、前記絞り弁の開度を変更するよう機能
する請求項１から１６のいずれか一に記載の歩行制御機
能を有する義足。
【請求項１８】前記電池の中心線が、前記下腿フレー
ムに対する前記シリンダの下方支持点と前記膝軸とを結
ぶ直線の延長線上に位置する、請求項１７に記載の歩行
制御機能を有する義足。
【請求項１９】前記電池は、筒型であって、筒の長手
方向に走るスリットを含む電池ケースの中に入り、この
電池ケースが前記パイプ部材にはまり合っており、前記
スリットの部分に、前記電池と前記制御回路あるいは駆
動装置とを電気的に接続するリード線が入り込んでい
る、請求項１６記載の歩行制御機能を有する義足。