(57)【要約】義足（７０）は、フットキール（７１）および該フットキールに接続されたカーフ・シャンク（７２）を取り入れて、当該義足の足首ジョイント領域を形成している。前記フットキールは、前足部および後足部と、該前足部および後足部の間を延びる上方向に円弧を描く中足部とを有している。前記カーフ・シャンクは下方向に凸状に湾曲した下端を含み、該下端は解放可能なファスナ装置によって前記フットキールに調節可能に取り付けられる。該ファスナ装置は、カーフ・シャンクおよびフットキールの中間に結合要素（７３）を含んでいる。該結合要素は当該義足の距骨下の関節状の運動を可能にするジョイントを形成している。
2005503840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延長したフット・キールと；
前記フット・キールに連結した結合要素と；
前記義足の足首関節範囲を形成するために、該結合要素の方法によって前記フット・キールに連結した下方端と、切断手術を受けた人の脚上で支持構造に連結するための上方端とを有する弾性の直立カーフ・シャンクとを備えた義足であって、
前記結合要素が、歩行時に前記義足の閉鎖運動連鎖動作を許容するジョイント部を形成する弾性材料を含み、前記ジョイント部がジョイント軸を有し、前記ジョイント軸が、少なくとも主に前方平面および側方平面において、該軸周囲での義足の動作を許容するように方位付けされている義足。
【請求項２】
球欠平面上に突出している状態の前記ジョイント軸が、側方平面に対して２５°〜４５°の範囲の角度を形成する請求項１記載の義足。
【請求項３】
球欠平面状に突出している前記ジョイント軸が側方平面に対して形成する傾斜の角度を変更する手段を有する請求項２記載の義足。
【請求項４】
前記ジョイント軸が、さらに、該球欠平面における前記義足のジョイント軸周囲での動作を許容するように方位付けされている請求項１記載の義足。
【請求項５】
前記ジョイント軸が後方、足底、側方部から、前方、背面、中央部へと走行している請求項１記載の義足。
【請求項６】
側方平面上に突出している前記ジョイント軸が、該義足の長軸に対して１６°〜２３°の範囲の角度で外方に向かって回転される請求項１記載の義足。
【請求項７】
前記義足がジョイント軸周囲で行う動作の力を伝播および吸収するために、前記ジョイント軸に沿った前記結合要素の中央側面および側方側面が凹状に湾曲している請求項１記載の義足。
【請求項８】
前記義足を人間の足のように機能させるために、前記ジョイント部が距骨下関節を模倣する請求項１記載の義足。
【請求項９】
前記義足の機能を調整するべく、前記義足の長手方向においてカーフ・シャンクおよびフット・キールのアラインメントの相互に対する調整を許容するために、調整可能な締付装置をさらに備えている請求項１記載の義足。
【請求項１０】
前記調整可能な締付装置が、前記結合要素をフット・キールと連結する少なくとも一つの解放可能ファスナと、該フット・キールに設けられた長手方向延長開口部とを備えており、前記フット・キールとカーフ・シャンクのアラインメントの調整を許容するべく、前記ファスナが前記開口部を通って伸びている請求項９記載の義足。
【請求項１１】
前記カーフ・シャンクの下方端が下方に向かって凸状に湾曲している請求項１記載の義足。
【請求項１２】
前記カーフ・シャンクの凸状に湾曲した下方端が、該カーフ・シャンクがその湾曲した下方端から上方へと延長するに従って増大する湾曲の半径を有する請求項１１記載の義足。
【請求項１３】
前記カーフ・シャンクの下方端が概してパラボラ形状をなし、該パラボラ形状が、下方端に位置し、そこから上方、および主に前方へと延長している最小の湾曲半径を有する請求項１記載の義足。
【請求項１４】
後方に向いた凹部が前記カーフ・シャンクの湾曲によって形成されており、前記後方にむいた凹部が、該義足の使用中に前記カーフ・シャンク上に働く力に反応して、該カーフ・シャンクの拡張を阻止すると同時にその弾性圧縮を促進するために、複数の長手方向に延長した溝とばりとが形成された表面を有する請求項１３記載の義足。
【請求項１５】
前記結合要素が前記フット・キールおよびカーフ・シャンクの少なくとも一つと一体形成されている請求項１記載の義足。
【請求項１６】
前記カーフ・シャンクの下方端を該フット・キールに連結するために、前記結合要素が、該フット・キールおよびカーフ・シャンクの各々に接合されている請求項１記載の義足。
【請求項１７】
長手方向に延長したフット・キールと；
前記フット・キールに固定されたカーフ・シャンクとを備えた義足であって、前記カーフ・シャンクとフット・キールが各々の、対向した凸状湾曲面を備えており、前記凸状湾曲面の半径および関係が歩行中の義足の動応答性能および動作結果に影響を与え；
前記カーフ・シャンクをフット・キールに固定する調整可能な締付装置をさらに備え、また、機能を調整するために、前記締付装置が、該フット・キールとカーフ・シャンクの凸状湾曲面の各々の関係の調整を許容する義足。
【請求項１８】
結合要素によって前記カーフ・シャンクが該フット・キールに固定されている請求項１７記載の義足。
【請求項１９】
前記結合要素がジョイント部を形成する弾性材料を含んでおり、前記ジョイント部がジョイント軸を備え、前記ジョイント軸が、少なくとも主に前方平面および側方平面において、該ジョイント軸周囲での前記義足の動作を許容するように方位付けされている請求項１８記載の義足。
【請求項２０】
球欠平面上に突出している前記ジョイント軸が、側方平面に対して２５°〜４２°の範囲内の角度を形成する請求項１９記載の義足。
【請求項２１】
球欠平面上に突出している前記ジョイント軸が側方平面に対して形成する傾斜の角度を変更する手段を有する請求項１９記載の義足。
【請求項２２】
前記ジョイント軸が、さらに、球欠平面において、該ジョイント軸周囲での前記義足の動作を許容するように方位付けされている請求項１９記載の義足。
【請求項２３】
前記ジョイント軸が後方、足底、側方部から、前方、背面、中央部へと走行している請求項１９記載の義足。
【請求項２４】
側方平面上に突出している前記ジョイント軸が、前記義足の長軸に対して１６°〜２３°の範囲内の角度で偏心的に回転される請求項１９記載の義足。
【請求項２５】
前記ジョイント軸に沿った前記結合要素の中央側面および側方側面が、前記義足の該ジョイント軸周囲での動作における力を伝播および吸収するために、凹状に湾曲している請求項１９記載の義足。
【請求項２６】
前記義足を人間の足のように機能させるために、前記ジョイント部が距骨下関節を模倣する請求項１９記載の義足。
【請求項２７】
前記各々の凸状湾曲面が、前記フット・キールの中足部の背面と、前記カーフ・シャンクの下方および前方に向いた面とを備えている請求項１７記載の義足。
【請求項２８】
前記調整可能な締付装置が少なくとも一つの解放可能ファスナと、該フット・キールに設けられた長手方向に延長した開口部とを備え、前記カーフ・シャンクとフット・キールの該フット・キールの長手方向におけるアラインメントを調整できるようにするべく、前記ファスナが前記開口部を通って伸びている請求項１７記載の義足。
【請求項２９】
前記カーフ・シャンクの下方端が概してパラボラ形状をなし、該パラボラ形状の最小の湾曲半径が下方端に位置し、そこから上方へ、また主に前方へと伸びている請求項１７記載の義足。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改良された動的応答能力を提供し、これらの能力が応用力機構に関連する高性能義足に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工的脚部補充物のための無関節人工足がマーチンらによる米国特許第５，８９７，５９４号明細書に開示されている。人工足は足関節の機能を模すために関節を備えた強固な構造を有している初期の解決策とは違って、マーチン他による無関節人工足は足部モールディングを内部に構成された弾性足部挿入部材を使用している。この挿入部材は長手方向断面がほぼＣ形状をなし、後方に開口部を有し、その上方Ｃリムに人工的補充物負荷が持ち上げ、その下方Ｃリムを介して個の負荷をこれに連結された板ばねに伝達する。下方から見た板ばねは凸状をなし足裏域とほぼ平行に足部挿入部材に向ってつま先域に延長している。マーチンらの特許は、かがとの衝撃の緩和、弾力性、かかとからつま先歩行および横方向安定性に関して無関節人工足を改良する目的に基づいており、したがって、着用者が自然な方法で歩けるように、その意図するところは着用者が普通に歩行でき、さらに体操ができ、スポーツもできることである。しかし、この公知の人工足の動的応答特性には限界がある。改良された応用機構設計特徴を有する高性能義足には切断手術を受けた人の運動能力、たとえばランニング、ジャンプ、スプリント、スタート、ストップ、カットのような動作を含む能力を改善できる必要がある。
【０００３】
他の義足がヴァン・エル・フィリップによって提案されており、彼の提案によると切断手術を受けた人に対して従来技術による人工的補充物の構造的制限と対応する性能に起因するこれまで妨げられていた広範な種々の動作に係る機敏さと移動性を提供する。ランニング、ジャンプおよび他の動作は、提案によると、これらの知られている足によって確認され、伝えられているところによると、着用者の正常な足と同じようにして利用される。たとえば、米国特許第６，０７１，３１３号明細書；同第５，９９３，４８８号明細書；同第５，８９９，９４４号明細書；同第５，８００，５６９号明細書；同第５，８００，５６８号明細書；同第５，７２８，１７７号明細書；同第５，７２８，１７６号明細書；同第５，８２４，１１２号明細書；同第５，５９３，４５７号明細書；同第５，５１４，１８５号明細書；同第５，１８１，９３２号明細書および同第４，８２２，３６３号明細書を参照。
【発明の開示】
【０００４】
切断手術を受けたアスリートに高レベルの性能を達成させるために、義足は人の足の機能をするとともに、従来の義足の機能も発揮する改良された応用機構を有する高性能義足が必要である。切断手術を受けたアスリートの関心は改良された応用機構、高い低動的応答および実存する特別な負担となる動作の水平方向および垂直方向要素を改善するように微調整できるアラインメント調整能力を有する高性能義足を得ることである。
【０００５】
本発明の義足はこれらの必要性に向けられている。本明細書に開示されている一例としての実施例によれば、本発明の義足は一端において前足を備えた長手方向に延長するフット・キール（foot keel）と対向端にある後足と、前足から上方向に円弧を描くとともにこれと後足部分とのあいだに延長する比較的長い中足とからなる。下方向に凸状に湾曲している下方端を含むカーフ・シャンク（calf shank）も設けられている。調整可能締め付け機構がカーフ・シャンクの湾曲下方端をフット・キールの上方向に湾曲した中足部に固定して義足のかかと関節部位を形成する。
【０００６】
調節可能締め付け機構は、カーフ・シャンクとフット・キールの関係においてフット・キールの長手方向のアラインメント（一致）を調整して義足の機能を微調整する。フット・キールの対向する上方向に湾曲した中足部のカーフ・シャンクの下方向凸状湾曲下方端の関係においてフット・キールの長手方向のアラインメントを調整することによって、足の動的応答特性および移動結果が変更され必要とする／所望の水平方向および垂直方向直線速度に関して特定する仕事をする。多機能義足は高い動的応答能力と低い動的応答能力を有するとともに、バイプラナ（biplanar）移動特性をも有し、切断手術を受けた人のスポーツおよび（または）レクレーション活動への参加に対する機能的結果の改善を開示する。特にスプリント機能に対する義足についても開示する。
【０００７】
さらに、この義足に、カーフ・シャンクをフット・キールと連結する結合要素を備えることができる。ある例証的実施形態では、結合要素が、歩行中の義足の閉鎖運動連鎖動作を許容するジョイント部を形成している弾性材料を含む。このジョイント部は、少なくとも主に前方面と側方面を通るジョイント軸周囲での足の動作を許容するべく方向付けされたジョイント軸を配備している。事実上このジョイント部は、義足が人間の足と同じように機能できるよう距骨下関節を模倣する。
【０００８】
本発明のこれらの目的および他の目的、特徴と利点は本発明の開示された実施例の次なる詳細な説明と添付図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面を参照すると、図３〜５の実施例における義足１は、その一端に前足部３とその他端に後足部４とこれら前足部と後足部間に延長する上方向に湾曲する中足部５を有する長手方向に延長するフット・キール２からなることが示されている。中足部５は、実施例において前足部と後足部間にその長手方向全体に延長して上方向凸状に湾曲している。
【００１０】
義足１の直立カーフ・シャンク６がその下方向凸状湾曲下端の部分においてキール・中足部５の近接後方面に解放可能ファスナ（faster）８と結合要素１１によって固定されている。ファスナ８は実施例においては単一のボルト、ナット、ワッシャであるが、ファスナが締め付けられたときにフット・キール上にカーフ・シャンクを強固に位置付け、保持するための着脱可能なクランプまたは他のファスナとすることもできる。
【００１１】
長手方向に延長する開口部９が、図８に示されるように、キール・中足部５の近接後方面に形成されている。長手方向延長開口部１０もたとえば図１５に示すようにカーフ・シャンク６の湾曲下端７に形成されている。着脱可能なファスナ８が開口部９および１０を通って延長し、このファスナ８が緩められ、あるいは解放されて義足が特定の仕事をすべく機能を微調整したときに、カーフ・シャンクとフット・キールの図５に示す長手方向、Ａ−Ａにおいて互いに一致させる調整を許容する。したがって、ファスナ８、結合要素１１および長手方向に延長する開口部９、１０はカーフ・シャンクをフット・キールに固定するために調整可能な締付機構を構成して義足の足関節部位を形成する。
【００１２】
カーフ・シャンク６とフット・キール２の一致の調整効果は図１および２の考慮すればわかり、二つの半径Ｒ1とＲ2は順番に、フット・キール・中足部５とカーフ・シャンク６の近接して対面するドーム状ないし凸状湾曲面を表わしている。二つのこのような半径を順番に考慮したときに、移動能力が二つの半径間に描いた図１のＡ、図２のＡ1の切線に対して直交して存在する。これらの二つの半径の相関関係が移動結果の方向を決定する。結果的に、義足１の動的応答力の加わり方がこの関係に左右される。凹状部の半径が大きくなればなるほど、より動的応答能力が高くなる。しかし、半径が小さくなればなるほど、その応答が迅速になる。
【００１３】
本発明の義足中のカーフ・シャンクとフット・キールの一致能力が、半径の変化を許容し、これによって運動活動中の義足の水平方向または垂直方向速度が作用される。たとえば、義足１の水平方向直線速度能力を改善するために、アラインメントの変更はカーフ・シャンクの半径とフット・キールの半径の関係に作用するようにできる。すなわち、水平方向の直線速度特性を改善するために、フット・キールの底半径Ｒ2を図１と比較して図２に示すその開始位置よりももっと離して形成する。これがより水平方向への義足１の動的応答特性と移動結果を変化させ、その結果より大きい水平方向直線速度が同じ印加力で達成できる。
【００１４】
切除手術を受けた人は、習慣を通して自分の要求に合った各動作の反りを見つけることができるが、これらの要求は水平および垂直の線速度に関連している。例えば、ジャンプ競技選手およびバスケットボール選手は、スプリント走選手よりも大きな垂直方向への上昇を必要とする。結合要素１１は、プラスチック又は金属合金製のアラインメント結合部（図３、図４、図２３を参照）、または弾性結合要素であり、この弾性結合要素は、この説明で後述している図２８〜図３３の例証的実施形態にあるように、取り付けたフット・キール２とカーフ・シャフト６の間に挟装された距骨下関節を導入している。図３、図４に示す解放可能ファスナ８が穴１２を貫通して結合要素内に延長している。結合要素はカーフ・シャンクの取り付け部分と、近接したキールの中足（midfoot）部の後方面とに沿って伸びている。
【００１５】
カーフ・シャンク６の湾曲下方端７がパラボラ形状になっており、下方端に配備され上方向に延長するパラボラの湾曲部で最も小さい半径をなし、最初に前方がパラボラの形状をなしている。後方に対面する凹部が図３に示したようにカーフ・シャンクの湾曲度によって形成されている。パラボラ形状は、比較的大きい半径の近接ターミナル端に関して改善され、一方で迅速な応答特性に対してその下方端で湾曲部の小さい半径を有する水平方向直線速度を生成する増大した動的応答特性を有する利点がある。パラボラ形状の上方端における湾曲部の大きい半径は切線Ａが、図１と２を参照して説明するように、アラインメント中の変化を伴ってより垂直方向に維持されるのを可能にし、改善された水平方向の直線速度を生成する。
【００１６】
パイロン・アダプタ１３がファスナ１４によってカーフ・シャンク６の上方端に連結されている。このアダプタ１３は次にファスナ１６によってパイロン１５の下方端に固定されている。パイロン１５は脚スタンプに固定された支持構造（図示省略）によって切断手術を受けた人の下方リムに固定されている。
【００１７】
フット・キール２の前足、中足および後足が実施例中の弾性材料の単一ピースで形成されている。たとえば、大地反力（ground reaction force）によって偏向されたときに、形状保持特性を有し、本質的に可塑性の材料のソリッド片を使用することができる。より詳しく説明すると、フット・キールおよびカーフ・シャンクがポリマー・マトリックス材料で積層された強化ファイバーを有する材料を有する積層複合材料で形成できる。特に、エポキシ熱硬化性樹脂で積層された高強度黒鉛またはデルラン（Delran）（商品名）の下で利用される押し出し成形プラスチックまたはガス抜きされたポリウレタン・コポリマーがフット・キールおよびカーフ・シャンクを形成するのに使用できる。これらの材料に関する機能的品質が低重量と最小クリープで高強度を提供する。熱硬化性エポキシ樹脂が人工的補充物工業基準を利用して真空下で積層される。ポリウレタン・コポリマーがネガティブ（negative）モールド中に注入され、押し出し成形プラスチックが機械仕上される。使用される各材料はその利点と欠点を有している。理解できることはフット・キールとカーフ・シャンクのための積層複合材料は有利には、優れた機械的拡張品質に対して強化ファイバと熱可塑性ポリマーマトリックス材料を用いて工業基準で製造された熱形成された（プリプレグ）積層複合材料である。この種の適切な市場で入手可能な複合材料はメリーランド州、ハーバー・ド・グレースのサイテック・フィベライト・インコーポレイテッドによって製造されたＣＹＬＯＮ（登録商標）である。
【００１８】
剛性、可撓性および強度に関する弾性材料の物理的特性は全て材料の厚みによって決定される。薄い材料は同じ密度のより厚い材料よりも容易に偏向する。利用される材料、物理的特性は義足のキールおよびカーフ・シャンクの剛性と可撓特性に関連している。フット・キールとカーフ・シャンクの厚みは図３〜５の実施例において均一ないし対称的であるが、これらの要素の長さに沿った厚みは次に説明するように変化してもよい。たとえば、後足および前足部位を薄くするとともに中足領域の偏向により応答するようにする。
【００１９】
義足１に高い低動的応答能力をもたせることを助けるために、中足部位５が長手方向円弧によって形成されるが、その長手方向円弧の中間面（medial aspect）が長手方向円弧の側面よりも比較的高い動的応答能力を有している。この目的のために、長手方向円弧状凹部の中間面がその側面よりも半径において大きい。後足部４の後方端１７は衝撃吸収のための圧縮によるヒール・ストライク中大地反力に反応する上方向に湾曲する円弧状に形成される。後足部４によって形成されたヒールは後方横側方コーナー１８で形成される。このコーナーは中間コーナー１９よりももっと後方、かつ、側方にあって足並みの接触相中、後足の反転を促進する。前足部３の前方端２０は上方向湾曲円弧に形成され、足並みのレート・スタンス（late stance）相のヒール・ライズ・トウ・オフ（heel rise toe off）位置に背屈される人のつま先をシミュレートしている。ゴムまたは気泡ゴムパッド５３および５４が下方の前足とクッションとしての後足を提供する。
【００２０】
義足の改良されたバイプラナ（biplanar）運動能力がその背面と足裏面間の前足部３を通って延長する中間および側方拡張ジョイント・ホール２１および２２によって生成される。拡張ジョイント２３および２４がホールの各々から前足部の前方縁に前方向に延長して中間、中央および側方拡張ストラット２５〜２７を形成しており、これらがフット・キールの前足部の改良されたバイプラナ運動能力を生成している。拡張ジョイント・ホール２１および２２が図５の線Ｂ−Ｂに沿って配備され、横断平面が側方拡張ジョイント・ホール２２よりもより前方で中間拡張ジョイント・ホール２１とフット・キールの長軸Ａ−Ａに対して３５°の角度αで延長している。球欠ないしは、矢状（saggital）平面上に突出した状態の拡張ジョイントホール２１、２２が側方面に対して４５°の角度で傾斜し、該ジョイントホールの背面が足底面よりもさらに前方に位置している。この配置では、解放可能ファスナ（fastener）８から側方拡張ジョイントホール２２までの距離は、解放可能ファスナから中央拡張ジョイントホール２１までの距離よりも短いため、義足１の側方部に設けられたつま先レバーが中央部のものよりも短く、そのため中足の高低動応答を得ることが可能になる。
【００２１】
フット・キール２の後足部４の前方はさらにその背面と足裏面間の後足部４を通って延長する拡張ジョイント・ホール２８を含んでいる。拡張ジョイント２９がホール２８から後方に後足部の後方縁に延長して拡張ストラット３０および３１を形成している。これらは義足の後足部の改良されたバイプラナ運動能力を生成する。
【００２２】
中足部５の背面とフット・キール２の前足部３が図３の上方向対面凹所３２を形成しており、これによって人の足の運動の第５レイ（ray）軸を機能的に小さくしている。すなわち、凹所３２が長軸ＣーＣを有し、これがフット・キールの長軸Ａ−Ａに対して１５０°〜３５°の角度βが付けられ、中間が側方よりもより前方になり、人の足の第２〜第５中足骨の回転の楕円低ギア軸として足並みの第５レイ運動を促進する。
【００２３】
切断手術を受けた人は、均一でない土地の上を歩く場合、または、スポーツ選手が足を中央切断あるいは側方切断した場合に、二平面動作機能の重要性を理解することができる。大地力ベクトルの方向は矢状に方向付けされたものから、前面分力を有するものへと変化する。大地が、足が側方に押圧する方向とは逆の中間方向に向かって押圧する。これにより、カーフ・シャンクが中央方向に向かって傾斜し、重量がフット・キールの中央面に付加される。これらの圧力に反応して、フット・キール２の中央拡張ジョイント骨ばり２５、３１が背屈して（上方向に曲がる）反り返り、側方拡張ジョイントホール２７、３０が足底屈曲して（下方向に曲がる）反り返る。この動作が、足の足底面を大地に平坦に配置しようとする（足底歩行）。
【００２４】
本発明の特に短距離走者用の別のフット・キール３３が図６と７を参照して本発明の義足に使用される。短距離走者の身体の重心はほとんどもっぱら矢状方向となる。義足は低動的応答特性をとる必要がない。結果的に、フット・キール２の中足凹所となる前足の長軸の１５°〜３５°の外部回転方向が不要である。むしろ、凹所の長軸Ｄ−Ｄ方向が図６と７に示したように前方平面と平行になる。これが短距離走者の足を矢状方向のみに応答させるようにする。さらに、線Ｅ−Ｅに沿って、前足と中足部の拡張ジョイント・ホール３４と３５の方向が前方平面と平行になる。すなわち、側方ホール３５が前方に移動し、中間ホール３４と一列になり、また前方平面と平行になる。フット・キール３３の前方ターミナル端３６も前方平面と平行になる。フット・キールの後方ターミナル・ヒール域３７も前方平面と平行になる。これらの修正が消極的な方法として義足の多様な使用能力に機能する。しかし、その性能特性が特定する仕事となる。短距離走者のフット・キール３３の別のバリエーションがつま先にあって、義足の前足部の領域のフット・キール２の背屈の１５°がフット・キール３３の背屈の２５〜４０°に増大する。
【００２５】
図９と１０は足のシームズ（Symes）切断手術を受けた人によって短距離走をするために特に有利な義足のための本発明の付加的なフット・キール３８を示す。この目的のために、フット・キール３８の中足部が後方上方向に対面する凹所３９を含んでおり、ここにカーフ・シャンクの湾曲下方端が解放可能ファスナによってフット・キールに固定されている。このフット・キールは下方足部を全て切断した人に利用できる。フット・キール３８はシームズのレベルの切断手術を受けた人に関連したより長い残留リムに適用される。その性能特性は動的応答能力において顕著に迅速である。その使用はこのレベルの切断手術者に特定ない。全てのトランスバイアル（transtibial）およびトランスフェモラル（transfemoral）切断手術を受けた人が利用できる。図１１と１２の実施例中のフット・キール４０はシームズ手術を受けた人のための凹所４１も有しており、フット・キールが高い低動的応答特性を伴いさらに図３ー５および８の実施例の義足のようなバイプラナ運動能力をも備えた義足を提供する。
【００２６】
義足１のいくつかのフット・キールの機能特性が形状および設計特性に関連しており、これらは凹部、凸部、半径サイズ、拡張、圧縮、および材料の物理的特性に関係しており、これらの特性は全て歩行、走行および跳躍動作における大地力に対する反応に関連する。
【００２７】
図１３のフット・キール４２は図３〜５および８の実施例のものと同様であるが、フット・キールの厚みは中足部から後足の後方にテーパが付けられていることのみ異なる。図１４のフット・キール４３はその前方および後方端で段階的にその厚みが薄くなり、すなわちテーパが付けられている。義足１に使用できる厚みにおける同様のバリエーションを図１５のカーフ・シャンク４４および図１６のカーフ・シャンク４５に示す。フット・キールおよびカーフ・シャンクの各設計は異なる機能結果を生成し、これらの機能結果は多様な運動関連タスク中の性能を改善に対して特定される水平および垂直直線速度に関連する。フット・キールとカーフ・シャンク間の設定におけるカーフ・シャンクの多数の形態および調整が、切断手術を受けた人および（または）人工補充物を利用する人に対して義足を微調整して広範囲のスポーツおよびレクレーション活動の選択された一つにおける最大の性能を許容する義足のカーフ・シャンク関係を生成する。
【００２８】
義足１用のこれ以外のカーフ・シャンクを図１７〜２２に示しているが、これらのカーフ・シャンクには、Ｃ形状カーフ・シャンク４６、４７、Ｓ形状カーフ・シャンク４８、４９、Ｊ形状カーフ・シャンク５０、５１が含まれる。カーフ・シャンクの上方端にも、例えば、使用者の脚断端に装着したソケットに連結するべくこの基部末端に取り付けられているピラミッド型の取り付け板を有する直線垂直端部を設けることができる。雄型ピラミッド部をこのカーフ・シャンクの垂直端部に通し、同垂直端部にボルト留めすることが可能である。基部雄型ピラミッド部および末端フット・キールを受容するためのプラスチックまたはアルミニウムの充填材を、カーフ・シャンクの基端部および末端部に設けた細長い開口部内に充填することもできる。本発明の義足は、用いる可撓性および多様性に合った規格化されたユニットまたは寸法で好ましく構造されたモジュール式のシステムである。
【００２９】
全てのトラック関連走行活動は半時計方向で実施される。本発明の別の任意の特徴はこのような曲線経路に沿って進行される足に作用する力を考慮している。求心的加速が回転中心に向って作用し、ここで物体が曲線経路に沿って移動する。ニュートンの第３法則がエネルギー作用に適用される。これは等価な対抗作用である。したがって、いずれの「救心（center seeking）」力に対しても、「中心逃避（center fleeing）」力がある。求心力が回転中心と遠心力に向って作用し、反力が回転中心から外れて作用する。アスリートがトラックのカーブのまわりを走行すれば、求心力がカーブの中心に向って走者を引き寄せ、一方で遠心力がカーブの中心から外れるように引き寄せる。走者を外方向に傾けようとする遠心力を中和させるために、走者は内側に傾ける。トラック上で走者の回転方向が常に半時計方向であれば、左側がトラックの内側になる。その結果、本発明の特徴によれば、右および左の義足のカーフ・シャンクの左側が右側よりも薄く作ることができ、切断手術をした人のカーブ性能が改善される。
【００３０】
いくつかの実施例におけるフット・キール２、３３、３８、４２、４３および７１は図３、４および５のスケールで示したシュー１の比率では各々２９ｃｍの長さであり、異なるカーフ・シャンクおよびフット・キールのいくつかの図を示す。しかし、当該技術において習熟した人にとって容易に理解できるように、義足の特定寸法は足に合わされるべき切断手術を受けた人のサイズ、体重および他の特徴に依存して変わる。
【００３１】
歩行および走行スタンス相の足並みサイクルにおける義足１の動作を次に考察する。慣性の法則、加速度の法則および作用ー反作用の法則に関するニュートンの運動第３法則がフット２の運動学の基本である。ニュートンの第３法則、すなわち作用ー反作用の法則から、足が大地上で押圧する方向と等しい方向と対向方向に大地が足を押圧することが知られている。これは大地反力として知られている。多数の特定する研究が人の足並み、走行および跳躍運動につきなされてきた。力プレートの研究がニュートンの第３法則が足並み中に発生することを示している。これらの研究から、大地が足を押圧することが理解できる。
【００３２】
歩行／走行動作の構え段階を、さらに減速段階と加速段階に細分することができる。義足が大地と接触すると、足が大地を前方向に押圧し、大地がこれと等しい度合いで反対方向に向かって足を押圧する−つまり、大地が義足を後方向に押圧する。この力によって義足が動作する。歩行および走行動作の構え段階分析が、図３、図１８に示す後側方角１８である接触点にて開始されるが、この後側方角１８は、足の中央側よりも後方および側方に外れて位置している。初期接触時におけるこの後方および外方への変位により、足が反り返り、カーフ・シャンクが足底屈曲する。カーフ・シャンクは、そのシャンクを介して体重を移動する位置を常に探しており、例えば、その長尺垂直部材を大地の力と対向する位置に配置する傾向にある。これは、カーフ・シャンクが後方向に移動し、足を後方へ押圧する大地反力に対抗するべく足底屈曲するためである。大地の力によって、後方へ移動中の基端部がカーフ・シャンクを圧縮する。カーフ・シャンクの下方に位置する小さな半径が、人間の足首関節の足底屈曲を刺激しながら圧縮し、この圧縮により前足が大地へと降下する。同時に、この圧縮を通して、フット・キール２の頂部の後方角が上方に向けて圧縮する。カーフ・シャンクが足底屈曲への移動を停止し、大地が足を後方に向けて押圧すると、この衝撃吸収が外方に変位した後側方ヒール１８によってさら増大することで、該後側方ヒール１８が足を反り返らせ、また、衝撃吸収材としても機能する。
【００３３】
次に、フット・キールおよびカーフ・シャンクの圧縮された部材が圧力の除去を開始し、−つまり、該部材が元の形状を復元しようとし、蓄積されたエネルギーが解放され−これにより、カーフ・シャンクの基端部が加速された方法で前方へ移動する。カーフ・シャンクがその垂直開始位置に近づくに従って、大地の力による押圧が、後方への押圧から足に対する垂直上方への押圧へ変化する。義足は後方および前方の足底面体重支持範囲を備えており、これらの範囲が非体重支持の長尺円弧状中央部によって連結しているため、義足から垂直に向かう力により、長尺円弧状中央部が拡張するために負荷がかかる。後方体重支持面と前方体重支持面が分かれる。これらの垂直に向かう力は、大地の力の方向が事実上垂直から前方へと変化すると、足の長尺円弧状中央部に蓄積される。カーフ・シャンクが拡張し、足首背屈を刺激する。これにより、義足が前方足底重量支持面から外れて旋回する。中足長尺円弧が圧縮された状態から拡張する状態へと変化する。これに従って、蓄積された垂直圧縮力エネルギーが解放され、さらなる拡張の可能性が得られる。
【００３４】
フット・キールの長い円弧とカーフ・シャンクがそれぞれの構造の拡張を抵抗している。この結果、カーフ・シャンクの前方部の前進が停止され、足が前方足裏面の体重受け域のピボットオフ（pivot off）を開始する。フット・キールの中足部の拡張が、図３〜５および８、図１１および１２、図１３、図１４および図２８〜３３の実施例におけるフット・キール中の高い応答能力と低い応答能力として備えている。これらのフット・キールの中足前足の過渡領域が足の長い円弧から外方向に１５°〜３５°ずれており、中間の長い円弧が側方の長い円弧よりも長くなっている。これは通常の足において、加速中または減速中、足の中間面が使用されるために重要である。
【００３５】
義足の長い中間円弧が側方よりも大きい動的応答特性を有している。側方の短いつま先レバーが、より遅い速度で歩行または走行しているときに、利用される。人体の重心が正弦曲線中の空間を通して移動する。これは中間、側方、近端および末端を移動する。低速度で歩行または走行しているときに、人体の重心は早く歩行するときまたは走行するときよりもより中間、かつ、側方に移動する。付加的に、運動量または慣性は小さく、またより高い動的応答能力に打ち勝つ能力が小さい。本発明の義足は適用された機構の原理を適合するように適用される。
【００３６】
大地力が義足の前方を押圧すると、これが大地上で後方が押圧され、ヒールが持ち上げられ始めるにつれて中足の長い円弧の前方部がその足裏面に対して直交してその後方に向けられた力を加えるように構成されている。これはこれらの力を加えるもっとも有効的、かつ、効果的な方法である。同様のことが義足の後方後足部のまわりに対しても言えることである。初期接触における後方の大地力が、その印加力の方向に対して直交するフット・キールの足裏面と対向しているような形状に作られる。
【００３７】
ヒールが持ち上げられ、トウオフ歩行および走行活動の遅い段階において、前足部のレイ領域（ray region）が１５°〜３５°に背屈される。この上方向延長円弧が前方に向けられた大地力をして足のこの領域を圧縮せしめる。この圧縮は拡張よりも抵抗性が少なく、滑らかな変移が足並みのスイング（swing）相と義足による走行に対して生じる。足並みのスタンス（stance）相の終わりの工程において、拡張カーフ・シャンクと拡張中足の長い円弧がその蓄積されたエネルギーを、切断手術を受けた人の身体の重心の推進力に付加するように解放する。
【００３８】
後足の後方アスペクトとフット・キールの前方領域が、既に説明したようにいくつかの実施例中の拡張ジョイント・ホールと拡張ジョイント・ストラットと組み合わされる。拡張ジョイント・ホールの方向付けがえび継ぎ（metered）ヒンジとして作用し、またバイプラナ運動能力が、平坦でない大地上を走行したときに、足の足裏面の全接触特性を改善するために改善された。
【００３９】
図９〜１２に示す左右対称のフット・キールはその動応答機能において明らかに異なるが、これは、該機能が歩行、走行、跳躍動作に関連するためである。これらのフット・キールは４つの明白な特徴において異なっている。この４つの特徴には、中足部の付近、後方部における、平坦面よりも形状の良い左右対称の末端残余突出部を受容するための凹部の存在が含まれる。凹部のアラインメントには、これに対応する円弧形状のフット・キール中央部の後方および前方半径をより攻勢的且つ小サイズにすることが必要である。これにより、中足の長尺円弧状半径および後足の半径の全てをより緊密且つ小サイズにすることができる。これは動応答特徴に著しい影響を与える。半径を小さくすることで動応答が生じる可能性が低くなる。しかし、義足は前述した歩行、走行、跳躍の大地反力の全てにこれよりも速く反応する。そのため、低い動応答でより速い歩調が得られる。
【００４０】
改良されたタスクの特定のアスレチック性能が本発明の義足を使用してアラインメントの変更で達成することができる。これらのアラインメント変更が、各タスクの垂直および水平要素に影響を与える。人の足は多機能ユニットである。すなわち、歩行、走行および跳躍である。他方で、人の脛骨、腓骨のカーフ・シャンク構造は多機能ユニットではない。これは簡単なレバーで、その長い近端ー末端方向と平行であるその力が歩行、走行および跳躍活動に適用される。これは非圧縮構造であり、かつ、エネルギーを貯蔵する潜在能力がない。他方において、本発明の義足は動的応答能力を有しており、これらの動的応答能力がアスレチックな歩行、走行および跳躍活動およびより性能の優れた人の脛骨と腓骨の水平および垂直直線速度要素に関連している。この結果、可能性が切断手術を受けた人の運動性能を改善するために存在する。この目的のために、本発明によればファスナ８が緩められ、カーフ・シャンクおよびフット・キールの互いのアラインメントがフット・キールの長手方向に調整される。このような変更を図１および２に関して示した。カーフ・シャンクはファスナ８による調整位置にフット・キールに固定される。この調整中、ファスナ８のボルトがそれぞれフット・キールとカーフ・シャンクの対向する比較的長い長手方向に延長する開口部９および１０の一つまたは両方に関して摺動する。
【００４１】
例えば、短距離走においてのフット・フラットで大地と初期接触する走者の性能特性を改善するアラインメントの変更は、フット・キールがカーフ・シャンクに関して前方に摺動され、足の裏がカーフ・シャンク上で屈曲される。この新しい関係が走行の水平方向成分を改善する。すなわち、足に対して屈曲カーフ・シャンク足の裏が足に対して屈曲し、足が最初のヒール接触に対向するフット・フラット位置で大地と接触し、大地が直ちに前方で大地を押圧する足の後方で押圧する。これがカーフ・シャンクをして迅速に前方に（拡張によって）、かつ、下方向に移動せしめる。動的応答力が拡張によって生成され、初期動作のカーフ・シャンク方向に抵抗を加える。結果として、足が中足骨の足裏面の体重支持域を回動する。これがキールの中足領域をして拡張せしめ、圧縮を超えて抵抗する。カーフ・シャンクの拡張と中足の拡張の正味の効果は、カーフ・シャンクのさらなる前方進行が抵抗を受け、使用者の身体のひざエキステンダ（extender）とヒップ・エキステンダ（hip extender）を許容して身体の重心をもっと異なる方法で前方、かつ、近くに移動させる（すなわち、改善された水平速度で）。この場合において、カーフ・シャンクの前方前進が、カーフ・シャンクによって少なく抵抗を受けるヒール・トウ走者の場合よりももっと前方で、フット・フラット走者よりももっと背屈を受けて（垂直に）スタートする。
【００４２】
機能的にスプリント・フットを分析するために、カーフ・シャンクのアラインメントの変更とフット・キールが実行される。前方平面に対して平行なその長軸方向にその凹所が全て有するフット・キールに利点がある。カーフ・シャンクは足裏が屈曲し、フット・キール上に後方が摺動する。これが例えば図３〜５および８に示したような多様なフット・キールを備えたフラット・フット走者よりも末端サークルを降下させる。この結果、より大きい水平ポテンシャルが存在し、また動的応答がこの改善された水平能力に向けられる。
【００４３】
短距離走者は増大した運動、力および運動量（慣性）範囲を有する。この運動量は原動力である。そのスタンス相減速相がその加速相よりも短いので、増大した水平直線速度が達成される。これは初期接触において、つま先が大地に接触したときに、大地が足上の後方を押圧し、足が大地を前方で押圧することを意味している。カーフ・シャンクが初期接触のフット・フラット走者よりも増大した力を有し、運動量が大きい屈曲と下方向運動に力を加える。これらの力の結果として、足の長い円弧状凹所が拡張によって負荷され、カーフ・シャンクが拡張によって負荷される。これらの拡張力は走行に関連する全ての他のこれまでに説明した力よりもより大きい範囲に対して抵抗を与える。この結果、足の動的応答能力が印加された力に比例する。人の脛骨、腓骨カーフ・シャンク応答はエネルギー力ポテンシャルにのみ関連している。すなわち、ストレート構造であり、またエネルギーを貯蔵することができない。スプリントにおける本発明の後方足のこれらの拡張力は、歩行および走行に関する全ての他のこれまでに説明した力よりも量において大きい。この結果、フットの動的応答能力は印加力に比例し、人体機能と比較して切断手術を受けた人の運動性能を増大することは可能である。
【００４４】
図２５に示した義足５３は図３のものと類似であるが、カーフ・シャンクとフット・キール間の調整可能締付機構およびパイロンの下方端に連結するためのカーフ・シャンクの上端の構造が異なる。この実施例において、フット・キール５４がプラスチックまたはアルミニウムの結合要素５６によってカーフ・シャンク５５に調節可能に連結されている。この結合要素がそれぞれ取り外し可能なファスナ５７と５８によってフット・キールとカーフ・シャンクに固定されている。ファスナは結合要素内にフット・キールの長手方向に沿った方向に互いに隔置されている。結合要素をカーフ・シャンクに結合するファスナ５８は、フット・キールと結合要素を結合するファスナ５７よりもより後方にある。このようにしてカーフ・シャンクの作動長さを増すことによってカーフ・シャンク自体の動的応答能力を増大させる。アラインメントの変更は、他の実施例のようにカーフ・シャンクとフット・キール中の長手方向に延長する開口部と共同して行なわれる。
【００４５】
カーフ・シャンク５５の上端は、パイロン１５を受けるための長尺開口部５９で形成されている。一度パイロンが開口部に受け入れられると、パイロンはボルト６０と６１で締め付け、カーフ・シャンクの自由側縁６２と６３を開口部に沿って互いに引っ張ることによってカーフ・シャンクに強固に締め付けられる。このパイロン結合はボルトを緩めることによって容易に調整でき、パイロンをカーフ・シャンクに対して伸縮自在にして所望の位置にしパイロンを調整位置にボルトを締め付けることによって再締め付けすることができる。
【００４６】
図２８〜３３に示す義足７０は、図３〜５、８、２３、２４、図２５〜２７に示した義足に類似しており、すなわち、フット・キール７１、結合要素７３の方法でフット・キールと連結したカーフ・シャンク７２を装備している。しかし、この実施形態では、結合要素は、歩行時に義足の閉鎖運動連鎖動作を許容するジョイント部を形成する弾性材料から成る。より詳細には、結合要素のジョイント部は、図２８、３３に示すジョイント軸Ｇ−Ｇを有し、このジョイント軸は結合要素の犬の骨型構造によって画定されている。軸Ｇ−Ｇは、少なくとも主に前方平面および側方平面で生じる、ジョイント軸周囲での足の動作を許容するべく方向付けられるが、この例証的実施形態では球欠平面においてある程度の動作が生じる。図２８に示すように、球欠平面上に突出したジョイント軸Ｇ−Ｇは、図２８のＨーＨで示す側方平面に対して２５°〜４２°の範囲の角度Δを形成することが好ましい。側方平面上に突出したジョイント軸Ｇ−Ｇは、図３３に示すように、足の長軸ＡーＡに対して１６°〜２３°の範囲の角度Δ’で外方向に回転されることが好ましい。したがって、この例証的実施形態では、足の結合要素のジョイント軸Ｇ−Ｇは後方、足底および側方から、後方、背面および中央へと走行している。
【００４７】
結合装置は炭素および高強度のポリウレタン・エラストマ材料から成ることが好ましいが、必須の弾性と強度を備えたこれ以外の材料を使用することも可能である。結合装置の構造特徴により、距骨下関節機能動作を生じるポテンシャルが得られる。つまり、結合装置が、動作ポテンシャルの結果に影響を与える軸Ｇ−Ｇを有するように方向付けおよび構成される。動作を生じるポテンシャルは、人間の歩行および走行動作における人間の距骨下関節の機能を模倣するべく明確に方向付けされなければならない。この目的のために結合要素は犬の骨型の構造（図３２）を有し、これにより、結合要素の凹状に湾曲した側方および中央側面７４、７５が得られる。さらに、結合要素は基部カーフ・シャンクおよび末端部フット・キールの、これに固定されている炭素プラスチック補強された取り付け板７６、７７を備えており、該取り付け板によって結合要素が、解放可能ファスナ７８、７９を用いてフット・キールの基部面とカーフ・シャンクの末端面の間で相補的に合致し、該面間に取り付けられており、該解放可能ファスナは、前述した実施形態に示すように調整を可能にするためにフット・キールとカーフ・シャンクに設けられた長手方向に向かうスロット８０、８１を通って伸びている。犬の骨型の構造では、上述したように、動作を生じるポテンシャルに関連した回転長軸Ｇ−Ｇをその設計に採用している。結合装置の回転軸Ｇ−Ｇの方向付けは、可能な限り解剖学的な正確性に近いことが好ましい。
【００４８】
動作方位軸は球欠平面において側方平面に対して逸脱し（図２８中の傾斜軸Ｇ−Ｇは角度Δで逸脱している）、また、側方平面上に突出している部分は足の長軸上で逸脱していることが好ましい（図３３中の長軸Ｇ−Ｇは角度Δ’で逸脱している）。この方位付けを行った結果、この結合要素の構造が、調整され、且つ人間のものに近い方法で大地反力に反応する。方向付けの傾斜軸により、発生した動作の留め継ぎされた４５°角度の蝶番効果を生じる。つまり、歩行の構え段階中に生じるカーフ・シャンクの側方平面動作（１９°）が義足の反転動作および反り返り動作に伝播される。高性能の義足内部には、軸Ｇ−Ｇの２５°〜４２°の角度で傾斜した方位軸が設けられている。傾斜した方位軸により、前方平面動作結果と側方平面動作結果の両方が向上することがわかっている。軸Ｇ−Ｇの２５°の角度で傾斜した方位軸によって、側方平面動作結果よりも前方平面動作結果が向上する。軸Ｇ−Ｇの４２°で傾斜した方位軸によって、前方平面動作よりも側方平面動作が向上する。足の結合要素の傾斜軸Ｇ−Ｇは球欠平面において逸脱しているため、後方部よりも前方部が基部に接近している。図２８を参照のこと。
【００４９】
使用している結合装置の軸Ｇ−Ｇの方位長軸は解剖学的に正確であることが好ましい。この軸は、側方表面において、足の長軸に対して１６°〜２３°の角度の外方回転で逸脱している。軸Ｇ−Ｇの長軸の前方面は中央である。結合装置の軸Ｇ−Ｇの方位長軸も、例えば足の長軸からの側方平面逸脱がない状態、または、球欠平面および足の長軸と平行する状態で、矢状に配置することができる。この例証的実施形態で結合要素に使用されている実際の材料は、可変のジュロメータ（durometer）ポリウレタン・エラストマである。フット・キールの中足部の凸状湾曲面が結合装置を支持しているので、義足を調整するべく行う、フット・キール上での結合装置の図２８中に示す矢印８４の方向への滑動が、傾斜軸Ｇ−Ｇの傾斜角度の変更に対して有効である。
【００５０】
図３４中の義足７０’は図２８〜３３の義足の応用形であり、この場合、フット・キール７１’およびカーフ・シャンク７２’が結合要素７３’によって一体的に連結されており、該結合要素は、例えばカーフ・シャンクとフット・キールを相互に接着するべく鋳造することで、ポリウレタン・エラストマにより形成することができる。図２８〜３３の例証的実施形態と同様に、結合要素はジョイント軸Ｇ−Ｇを備えており、該ジョイント軸は、図２８〜３３中の義足７０を参照して説明したように、少なくとも主に前方平面と側方平面における該ジョイント軸周囲での義足の動作を実施するべく方位付けされている。しかし、義足７０’は調整可能ではない。図２８〜３３の実施形態にあるように、距骨下関節ポリウレタン・エラストマ結合要素が、フット・キールの後足部の前半分上、該フット・キールの中足部の後１／３上、およびカーフ・シャンクの後半分上に位置しており、この場合、該カーフシャンク７２’の基端部は概して垂直方向に方位付けされている。この一体型の義足７０’は、一定の歩調リハビリを行う可能性のある、Ｋ１、２レベルの切断手術を受けた人にとって大きな利点を持つ。
【００５１】
図３５は、図２８〜３３の義足のさらなる応用形を示しており、この場合、義足は２つの部品で構成され、例えば、結合要素７３''が、カーフ・シャンクへの鋳造により一体形成されると同時に、義足７０の場合と同様にフット・キールに調整可能に接続されている。単式の長手方向調整を使用して、結合要素の距骨下関節の傾斜軸Ｇ−Ｇを方位付けすることができる。図２８〜図３３に示す、二重の長手方向調整可能性を備えた義足７０は、Ｋ３〜４レベルの切断手術を受けた人に用いられる。
【００５２】
図２８〜３３に示す実施形態の義足７０のカーフ・シャンク７２はさらに、長手方向延長溝または凹部８２と、これに対応する長手方向に延長している突起したばり８３とを装備している。
【００５３】
図３０に示すように、これらの構造的変更部分８２、８３は、カーフ・シャンク７２の後方に向いた凹部側に配置されている。これらは圧縮力に対するカーフ・シャンクの抵抗を低下させる。溝およびばりは図に示すように直線的であるが、波状、または「Ｓ」形状であってもよい。歩行、走行、跳躍動作中における大地の力の負荷に反応して、カーフ・シャンクの圧縮抵抗を拡張抵抗と比較して低下させるために、これらの構造的変更によるカーフ・シャンク７２の動作結果が調整される。
【００５４】
人間のふくらはぎ筋肉構成のエネルギーポテンシャルは、特定の筋肉および／または筋肉グループの断面範囲として表すことができる。足底屈曲筋肉グループは約１３０ｃｍの断面範囲を有する。その一方で、背曲筋肉グループは約３５ｃｍの断面範囲を有する。この比率は３．７：１である。カーフ・シャンク７２は、通常の歩行において生じる背曲筋肉グループの変則的な収縮を模倣する力で圧力に抵抗することで、初期の大地反力に反応する。カーフ・シャンク７２は、人間の歩行中に中間スタンスから踵が下がった状態で生じるより大きな足底屈曲筋肉のグループの関連する変則的な収縮を模倣する相対力で、歩行中の後期の構え段階における拡張を阻止する。カーフ・シャンク７２の圧縮に対する抵抗対その拡張に対する抵抗を８２、８３を用いて微調整することができるため、人間に近い機能動作結果が得られる。
【００５５】
これでこの例証的実施形態の説明を終了する。本発明を多数の例証的実施形態を参照しながら説明してきたが、当業者はこれ以外にも、本発明の原理の精神および範囲内に含まれる非常に多数の変更および実施形態を考案することが可能である。例えば、本発明の義足におけるカーフ・シャンクの下方端はパラボラ形状、またはおおよそのパラボラ形状に限定されるものではなく、下方向且つ凹状に曲線をなすように構成することで、義足の足首関節範囲を形成するべくフット・キールに連結している場合に義足の所望の動作結果を生じさせるようにすることも可能である。複数の実施形態それぞれの様々な特徴をこれら以外の実施形態に、また互いに対して使用することもできる。より詳細には、本発明の精神から逸脱しない限り、前述の開示、図面、添付の請求項の範囲内で構成部分および／または装置に対して妥当な応用および変更を加えることができる。さらに当業者には、構成部分および／または装置への応用、変更に加えて、全く別の使用が明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】二つの近接する曲率半径Ｒ1とＲ2を表わす概略図であって、本発明の義足のフット・キールとカーフ・シャンクの一方が他方に対抗し、二つの半径を連結する切線Ａと直交する矢印Ｂの方向の足並み中の足の動的応答能力と運動結果の生成を示す図。
【図２】図１と同様の図であるが、二つの半径のアラインメントが本発明による義足中で変化し、水平要素が増大し、動的応答能力の垂直成分と足並み中の足の運動結果が減少し、これによって切線Ａ1と直交する矢印Ｂ1が図１に示した場合よりもより水平方向に向けられている状態を示す図。
【図３】足を切断手術を受けた人の下方脚に固定させるために連結されたパイロン・アダプタとパイロンを備えた本発明の実施例による義足の側面図。
【図４】図３のパイロン・アダプタとパイロンを備えた義足の正面図。
【図５】図３および４の実施例の平面図。
【図６】本発明の義足に使用される本発明のフット・キール、特に短距離走者のための別のフット・キールの側面図。
【図７】図６のフット・キールの平面図。
【図８】高い低動的応答特性だけでなくバイプラナ運動能力をも提供する図３の義足の底面図。
【図９】足のシームズ切断を有する切断手術を受けた人による短距離走行のために特に有利な義足のための本発明の付加的なフット・キールの側面図。
【図１０】図９のフット・キールの平面図。
【図１１】シームズ切断手術を受けた人のための本発明の義足のフット・キールのさらなる変形例を示し、フット・キールが高い低動的応答特性だけでなくバイプラナ運動能力をも伴う義足を提供するフットキールを提供する図。
【図１２】図１１のフット・キールの頂部の平面図。
【図１３】キールの厚みにテーパが付けられ、例えばキールの中足部から後足部まで漸次減少する本発明のフット・キールの側面図。
【図１４】フット・キールの別の形態を示し、厚みがキールの前足から後足に向う中足からテーパが付けられているキールの別の形態を示す側面図。
【図１５】本発明の義足のパラボラ形状カーフ・シャンクの僅かに上部から前部までを示し、カーフ・シャンクの厚みがその上端に向ってテーパのある側面図。
【図１６】図１５と同様であるが、その上端から下方端に向う中間からテーパの付けられた別のカーフ・シャンクを示す側面図。
【図１７】義足のためのＣ形状のカーフ・シャンクを示し、カーフ・シャンクの厚みが中間からその上方端と下方端に向ってテーパの付けられた側面図。
【図１８】義足のためのＣ形状カーフ・シャンクの別の実施例を示し、カーフ・シャンクの厚みがその中間部からその上方端にかけて漸次小さくなる義足を示す側面図。
【図１９】義足のためのＳ形状カーフ・シャンクを示し、両端がその中間から厚みが漸次小さくなる義足を示す側面図。
【図２０】その上方端でのみ厚みにテーパの付けられたＳ形状カーフ・シャンクのさらなるレイを示す図。
【図２１】本発明の義足のためのＪ形状カーフ・シャンクであって、各端でテーパの付けられているカーフ・シャンクの側面図。
【図２２】図２１と同様であるが、その上方端のみに向って厚みが漸次減少するＪ形状カーフ・シャンクを示す図。
【図２３】図３で示したように、本発明の調整可能締付装置に使用している、カーフ・シャンクをフット・キールに取り付けるためのアルミニウムまたはプラスチック製の結合要素を若干上から見た側面図である。
【図２４】図３〜５の義足に使用している、足を、切断手術された人の脚に取り付けるパイロンと連結するためのパイロンアダプタを側部および若干前方から見た図である。
【図２５】図３のものと同様の本発明の別の義足であるが、結合要素をカーフ・シャンクおよびフット・キールにそれぞれ結合する長手方向に隔置された二つの着脱可能ファスナを伴う結合要素の使用を示す図。
【図２６】図２５の結合要素の拡大側面図。
【図２７】図２５の義足のカーフ・シャンクの拡大側面図。
【図２８】図３、２５と類似した義足のさらなる例証的実施形態の側面図であり、カーフ・シャンクとフット・キール間の結合要素が、義足が人間の足のように機能できるようにするために、距骨下関節の機能を模倣するように構造されている。
【図２９】図２８に示した義足を左側から見た正面図であり、犬の骨型をした結合要素をその前方側部から見た状態を示している。
【図３０】図２８に示した義足の背面図である。
【図３１】図２８の義足の底面図である。
【図３２】結合要素のジョイント軸Ｇ−Ｇに沿って矢印Ｆの方向に見た結合要素の端面図である。
【図３３】図２８中のジョイント軸Ｇ−Ｇに沿った結合要素の断面図である。
【図３４】図２８〜３３に示した義足の実施形態の応用形を示す側面図であり、非調整式の足を提供するために、結合要素がカーフ・シャンクおよびフット・キールに一体鋳造されている状態を示している。
【図３５】図２８〜３３に示した義足の実施形態の別の応用形の側面図であり、結合要素がカーフ・シャンクと一体形成されているが、フット・キールと調整可能に連結している状態を示している。
【図１】
2005503840.tif 000003
【図２】
2005503840.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2005503840.tif 000005
2005503840.tif 000006
2005503840.tif 000007
2005503840.tif 000008
2005503840.tif 000009
2005503840.tif 000010
2005503840.tif 000011
2005503840.tif 000012
2005503840.tif 000013
2005503840.tif 000014
2005503840.tif 000015
2005503840.tif 000016
2005503840.tif 000017
2005503840.tif 000018
2005503840.tif 000019
2005503840.tif 000020
2005503840.tif 000021
2005503840.tif 000022
2005503840.tif 000023
2005503840.tif 000024
2005503840.tif 000025
2005503840.tif 000026
2005503840.tif 000027
2005503840.tif 000028
2005503840.tif 000029
2005503840.tif 000030
2005503840.tif 000031
2005503840.tif 000032
2005503840.tif 000033
2005503840.tif 000034
2005503840.tif 000035
2005503840.tif 000036
2005503840.tif 000037
2005503840.tif 000038
2005503840.tif 000039
2005503840.tif 000040
2005503840.tif 000041
2005503840.tif 000042
2005503840.tif 000043
2005503840.tif 000044
2005503840.tif 000045
2005503840.tif 000046
2005503840.tif 000047
2005503840.tif 000048
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503840.tif 000049
2005503840.tif 000050
【国際調査報告】
2005503840.tif 000051