JPS5817618B2 - 義肢の足部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は健肢足部の作用を有せしめるようにした義肢の
足部に関し、特に歩行によって変動する流体圧により踵
接地時の衝撃吸収、身体立位バランスの調整、蹴出加速
補助の各作用を有する義肢の足部に関するものである。

義肢は、切断によって失われた健肢各部の歩行上の正常
な機能を可能な限り近接再現されることが望ましい換言
すれば義肢がその喪失した機能による歩行上の異常な歩
容を健常者の巧緻性ある正常な歩容に機能上接近させる
ことである。

斯かる観点から、健常者の歩容の歩行周期に合致するよ
うな義肢の歩行周期を第１図における足部について説明
すれば、踵接地期Ａは接地衝撃に対する身体への悪影響
を踵部で緩衝吸収する必要がある。

立脚中期Ｂと踏切期Ｃに移行する期間は身体の立位バラ
ンスを保持調整する必要がある。

それから、踏切り期Ｃにおける足指関節部の背屈と踏切
り期Ｃから加速期りへの移行過程で蹴出し補助をするた
め足指部分が伸展動作をする必要がある。

本発明は足部が上述の如き必要な作用を有するもので、
その要旨とするところは外骨格型足部の踵部分と母指球
、小指球部分と足指関節部分には夫々収縮及び伸長復帰
する流体を満たした収縮伸長体を設け、該収縮及び伸長
体間には一方弁、蓄圧器等流体を制御する部材を介在さ
せた導管で連通し、歩行周期中休荷重と床面反力との足
部に及ぼす力学的な外力により足部各部分域が前記の如
き必要な作用を発生せしめるようにしたものである。

以下本発明に係る足部を図面に従って説明する。

１は義肢の足部であって、該足部１は骨格材としてのキ
ール２と健常な足形に模した比較的硬質ゴム材の外装部
３とから形成される。

この外装部３は前記キール２と後述する流体制御機構と
を予め型枠中に固定しておき、加熱した液状ゴムで型枠
に鋳込むことにより成形する。

前記流体制御機構について述べると、踵部分にはその底
面から踵後面に亘る湾曲面４に近接間隔を有して流体を
充満したゴム材からなるボール状収縮体５を配設する。

この収縮体５は踵接地により外装材の肉薄な湾曲面４部
分と共にたわみ、第３図に示す二点鎖線位置まで収縮す
る、そして、収縮によって発生する圧力流体はその一部
が収縮体の前面に接続された１対の硬質合成樹脂製導管
７に流出する、更に収縮体５は圧力流体が流入してきて
も第３図に示す原形以上には膨張しない強度とされてい
る。

前記１対の導管７先端には第７図に示す如く夫夫公知の
一方弁８を設け、該一方弁８より導管９を介して伸長体
１０が設けられる。

この伸長体１０はゴム製の密閉筒形状をしており、圧力
流体が流入すると底壁１０′が第３図に示す二点鎖線位
置まで隆起する一方圧力流体で加圧されないときは足底
面と同一平面の原形に復帰する。

この伸長体１０の一方は母指球部分に配設され、他方は
小指球部分に配設される。

両押長体１０は夫々導管１１を介して第６図に示す如き
調整弁１２に接続される。

この調整弁１２は円形開口を有する弁座１３に対し、螺
子状弁軸１４先端の円錐状弁頭１５を設けて圧力流体の
通過量を義肢装着者の歩容に応じて適切に制御調節する
。

画調整弁１２の流体流出側は夫々一方弁１６を介在させ
た導管１７，１８により足指関節部分に配設した収縮体
２０に接続する。

前記収縮体２０はゴム製からなり、両端壁部を半球状に
した密閉円筒状に形成され、そして踏切り期に足関節部
分が背屈すると第３図の二点鎖線で示す形状にたわみ収
縮する一方、外力が除去されると第２，３，４図に示す
原形に復帰する、更に圧力流体が流入しても原形以上に
膨張しない強度とされている。

収縮体２０は導管２１により蓄圧器２２の一端に接続さ
れ、蓄圧器２２の他端は導管２３を介して調整弁２４の
流体流入側に接続される。

調整弁２４の流出側は導管２５により一方弁２６と接続
し、この一方弁２６は導管２７により前述した収縮体５
の上部と接続されて流体が流通制御される。

前記蓄圧器２２は第５図に示す如く、シリンダー２８内
に細孔２９を穿設したピストン３０が摺動自在に装着さ
れ、該ピストン３０はコイルバネ３１により収縮体２０
１廂こ付勢されている。

そして収縮体２０からの圧力流体が流入すると、肢体は
ピストン３０を調整弁２４側に抑圧移動させながら、抑
圧流体の一部は細孔２９を介して調整弁２４側に流出す
るっ蓄圧器２２からの圧力流体は調整弁２４により通過
流量を制御されながら一方弁２６を介して収縮体５に流
入する。

前記調整弁２４は第６図に示す調整弁１２と同構造のも
のであり、又一方弁２６は第８図に示す一方弁１６と同
構造のものである。

以上の如く構成された本発明の作用について説明するっ 足部の流体制御機構内には常圧が些かに圧力を生ずる程
度にオイル等の流体を充満する。

斯様な流体制御機構を備えた義肢の足部を第１図に示す
正常歩容の歩行周期に従って説明する。

振出された義肢は足部の踵部が第１図Ａの如く接地する
、このとき体荷重による衝撃を吸収して緩衝作用を有せ
しめた収縮体５はたわみ収縮して収納流体に圧力を発生
せしめるこの圧力流体は導管７と一方弁８を介して１対
の伸長体１０へ移動する。

一旦圧力流体が流入した伸長体は流入側の一方弁８と流
出側の調節弁１２とにより流体移動が制御されて高圧流
体が貯留し、底壁１σが下方に突出する。

このときの歩行は踵接地期から立脚中期Ｂに移行して足
底全体が接床状態となる。

そして義肢のみで立脚した身体は母指球部分と小指球部
分との２箇所の伸長体突出部分で身体立位のバランスを
保持する。

前記調整弁１２は伸長体１０からの圧力流体の移動量を
制限する。

もつともこの移動流体は流体制御機構内を順次移動させ
ようとするもので、この制御移動流体により遊脚中期Ｅ
から減速期Ｆにかけて収縮体５，２０及び伸長体１０内
が均等な常圧に調節復帰する。

その間、踏切り期Ｃにおいて足指部分の背屈によりたわ
む収縮体２０には多量の高圧流体を送り込まないように
する、このことは伸長体１０と調整弁１２とが一種の遅
延回路を構成していることになり、この遅延回路内の前
記貯留圧力流体により立脚中期の立位バランスの保持を
なさしめるものである。

足指部分の背屈によって、たわんだ収縮体２０内の流体
は圧縮されて蓄圧器２２内に流入する。

この流入圧力流体はピストン３０を調整弁２４側の流体
とコイルばね３１の圧力に抗して調整弁２４側に押圧移
動すると共に、一部の圧力流体は細孔２９を通過移動し
てゆく。

前記ピストン３０で加圧された流体は調整弁２４により
制御されながら通過した一部流体が一方弁を介して前述
のたわんだ収縮体５に流入する。

その結果、収縮体５は原形に復帰してゆく。

一方だ、１つみ収縮した前記収縮体２０は踏切り期Ｃの
最大背屈位置より身体を前方に移動するために蹴出し動
作をなさしめる。

蹴出動作の補助は足指部分が背屈位置から伸展位置に復
帰する力によってなされる、そして蹴出し動作により加
速期りに移行する。

前記復帰力は床反力を発生せしめて足部を床面より高い
位置に離床させながら下肢全体を前方に振出すことが必
要である。

斯かる必要性から、収縮体２０と外装部２との弾性復帰
力もあるが、蓄圧器２２のコイルばね３１でピストン３
０を収縮体２０側に急速に抑圧移動させる。

ピストン３０の押圧移動により内部流体は収縮体２０内
に流入して足指部分を急速に原形に復帰せしめる。

この流入流体で復帰する収縮体２０により足指部分は強
い復帰力を発生し、この復帰力が床反力となって足部を
床面より跳ね上げ、足部の蹴出し動作をなさしめると共
に義肢全体を上体で振り出す動作を加速補助する。

前記ピストン３０が収縮体２０側に移動する際細孔２９
より流体が蓄圧器の調整弁２４側通過移動するためピス
トン３０はより早く収縮体２０側に移動する。

この通過移動流体は足部の振出速度が減少する減速期移
行時に常圧となることを早め、ると共に調整弁２４及び
一方弁２６を介して、たわみ収縮した収縮体５に流体の
流入する速度を早め、これによって収縮体５は減速期に
より早く常圧となる。

上述した如く１歩行周期中の正常歩容は流体の４流動量
と流体圧力の適切な変化によってなされる。

従って正常歩容であっても、歩幅の大小、踵接地期から
踏切り期に至る時間的な遅速、背屈量の大小によって、
画調整弁１０と２４との絞り量を調節する必要があり、
又これにつれて細孔の断面積を調節する必要もある。

基本的には１個の調整弁２４に対し２個設けた調整弁１
０は夫々前者に対し１／２の流体通過断面積に絞るが、
足指部分が背屈した期間は伸長体１０より収縮体２０へ
可能な限り流体を流入させないようにすることが好まし
く、このため調整弁１２の絞り量は前期１／２より更に
小さい通過断面積に調節する。

以上の如き作用を有する本発明は足部の踵部分下部に外
力によってたわむ流体密封収縮体５を設けているので足
部接地期の衝撃を吸収して人体に悪影響を与えない。

更に収縮体５と連通して母指球と小指球部分に配設した
伸長体１０は両側に一方弁８と流量調整弁１２を設け、
且つ立脚中期に収縮体５からの圧力流体が流入貯留され
て底壁が下方に突出するので荒い路面でも身体の立位バ
ランスを保持し安定した歩行をすることができる。

更にまた、足指間接部分に配設された収縮体２０は該部
分が背屈した踏切り期に調整弁１２よりの流入流体が極
めて制限されると共に蓄圧器２２へ圧力流体として流出
するので、好適なたわみ収縮がなされて正常な歩容に適
合することができる。

そして、踏切り期の蹴出し動作をなす場合は蓄圧器内の
流体がばねで付勢されたピストン３０によって収縮体２
０内に急速に流入するので、足指部分は伸展位置に弾力
的に復帰する、この伸展復帰力が足指部分に床反力を与
えるので足部は床面より高く離床して直接前方に振出す
ことができる。

従って在来義肢が踏切り期に下肢を外側方へ向って蹴出
し、旋回しながら前へ振り出すような異常歩容をするこ
とが解消された。

本発明に係る伸長体１０は母指球と小指球部分との２個
所に配設したが、単に流体の遅延回路として使用するな
らば流体の蓄積する貯留タンク１個を配設するだけでよ
い。

更に本発明に用いる流体はオイル等の液体を使用するも
のとしたが、義肢使用者の種々の歩容に適合するため気
体を使用しても本発明の要旨を逸脱するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は義肢使用者が正常歩容による歩行周期を示す説
明図、第２図は義肢足部の流体制御機構を示す平面図、
第３図は第２図の側面図、第４図は第２図に示す流体制
御機構の斜視図、第５図は内部構造を示す断面図、第６
図は調整弁の断面図、第７図は一方弁の断面図第８図の
一方弁の他の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・足部、２・・・・・・キール、３・・・
・・・外装部、５゜２０・・・・・・収縮体、１０・・
・・・・伸長体、８，１６，２５・・・・・・一方弁、
１２，２４・・・・・・調整弁、２２・・・・・・蓄圧
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ゴム製の足部に鋳込まれた流体制御機構であって、
   前記足部の踵下部には接地衝撃でたわむ流体入り収縮体
   ５を配設し、該収縮体５と導管により接続され且つ一方
   弁を介して母指球及び小指球部分に配設された伸長体１
   ０は流体圧によって下部が一定範囲まで突出するように
   形成され、該伸長体１０に調整弁と一方弁とを介して接
   続された収縮体２０は足指関節部に配設し、該収縮体２
   ０と連結した蓄圧器２２の他端は調整弁と一方弁とを介
   して前記収縮体５と接続したことを特徴とする義肢の足
   部。