(57)【要約】【課題】  本発明は、コントローラにより制御された義肢（１４）の作動と共に使用される器械化義足（２０）を提供する。【解決手段】  この器械化義足（２０）は、義肢（１４）に器械化義足（２０）を接続するためのコネクターと、このコネクターに接続された足首（足関節）構造と、この足首構造に接続された地面係合部材と、足に沿う重量分布の変化を検出するための少なくとも１つのセンサー（２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ，２６）と、このセンサーから前記コントローラへ信号を伝達するためのインターフェースとを具備してなることを特徴とする。2007511239.tif 000003
2007511239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラにより制御された義肢の作動と共に使用される器械化義足であって、
頂部と、底部とを有する長尺体と；
義肢に器械化義足を接続するためのコネクターであって、前記長尺体の頂部に取着されたものと；
前記長尺体の底部に取着された地面係合部材と；
足に沿う重量分布の変化を検出するための少なくとも１つのセンサーと；
このセンサーから前記コントローラへ信号を伝達するためのインターフェースと；
を具備してなる器械化義足。
【請求項２】
前記地面係合部材が、一対の基本的足下領域を含み、第１の領域がヒトの足のかかと区域に相当し、第２の領域がヒトの足のつま先区域に相当するものである請求項１記載の器械化義足。
【請求項３】
少なくとも２つのセンサーが設けられており、その１つが前記地面係合部材の基本的足下領域の夫々と関連している請求項２記載の器械化義足。
【請求項４】
前記センサーが、前記地面係合部材の対応する基本的足下領域に印加された歪みを測定するための歪みセンサーを含む請求項３記載の器械化義足。
【請求項５】
前記センサーが、前記地面係合部材の対応する基本的足下領域に印加された圧力を測定するための歪みセンサーを含む請求項３記載の器械化義足。
【請求項６】
前記センサーが、前記地面係合部材の対応する基本的足下領域に印加された荷重を測定するためのロードセルを含む請求項３記載の器械化義足。
【請求項７】
前記センサーが、前記地面係合部材の下に配置されている請求項３記載の器械化義足。
【請求項８】
前記センサーが、前記地面係合部材と、前記長尺体との間に配置されている請求項３記載の器械化義足。
【請求項９】
前記センサーが、前記長尺体と前記コネクターとの間に配置されている請求項３記載の器械化義足。
【請求項１０】
前記圧力センサーが荷重検出抵抗体である請求項５記載の器械化義足。
【請求項１１】
前記センサーの少なくとも１側に配置された硬質プレートを更に具備してなる請求項５記載の器械化義足。
【請求項１２】
前記硬質プレートおよび前記センサーを覆う弾性パッドを更に具備してなる請求項１１記載の器械化義足。
【請求項１３】
前記長尺体を前記コネクターに枢着させた足首構造を更に具備してなる請求項１記載の器械化義足。
【請求項１４】
少なくとも２つのセンサーが設けられていて、これらセンサーが前記コネクターと前記足首構造との間に配置された２つのロードセルを含むものである請求項１３記載の器械化義足。
【請求項１５】
少なくとも２つのセンサーが設けられていて、これらセンサーが光学エンコーダーとロードセルとを含み、該光学エンコーダーが前記足首構造上にその枢軸を中心として配置され、前記長尺体およびロードセルが該足首構造と前記コネクターとの間に配置されている請求項１３記載の器械化義足。
【請求項１６】
前記センサーからの信号を前記コネクターに伝達するためのインターフェースがワイヤー接続である請求項１記載の器械化義足。
【請求項１７】
前記センサーからの信号を前記コネクターに伝達するためのインターフェースが無線接続である請求項１記載の器械化義足。
【請求項１８】
器械化義足を前記義肢に着脱自在に接続するための手段を更に有する請求項１記載の器械化義足。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は器械化義足に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御専門技術者にとって周知のように、複雑な機械システムの自動化は容易に可能なものとは言えない。そのようなシステムの中で、特に従来の動力義肢は制御上種々の問題があることでよく知られている。このような義肢は、切断患者からの相互作用なしで関節を人工的に可動させ、単に基本的な動きのみを可能にした基本的コントローラを備えている。しかし、このような基本的コントローラは、義肢が実際の用途に適した制御を必要とすることがあるという事実にも拘わらず、そのような作業環境の動的条件を考慮していない。このような基本的コントローラは、一般に、義肢の応答を予測するのに必要な予測制御方策に欠けると共に、義肢の動力学に対する制御パラメータの調整を可能にする適応調節に欠けている。ヒトの脚の運動性が自発的、反射的および無作為的事象が同時に含むような複雑なプロセスからなるので、従来の義肢は、最低の適当な機能を満たすための、人体と外部環境とに同時に相互作用する機能を有していない。
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願Ｎｏ．０９／７６７，３６７（２００１年１月２２日出願）
【特許文献２】米国特許出願Ｎｏ．１０／４６３，４９５（２００３年６月１７日出願）
【特許文献２】米国特許出願Ｎｏ．１０／６００，７２５（２００３年６月２０日出願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の１つの目的は、上述の欠点の幾つか又は全てを回避ないし緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、コントローラにより制御された義肢の作動と共に使用される器械化義足が提供される。すなわち、この器械化義足は、義肢に器械化義足を接続するためのコネクターと、このコネクターに接続された足首（足関節）構造と、この足首構造に接続された地面係合部材と、足に沿う重量分布の変化を検出するための少なくとも１つのセンサーと、このセンサーから前記コントローラへ信号を伝達するためのインターフェースとを具備してなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体例を図面を参照して説明する。
添付図面はセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）を有する器械化義足（２０）を示しており、これらセンサーは、可能な付加的センサー（２４Ａ、２４Ｂ、２６）と協働して、作動機構（１６）を有する義肢（１４）を制御するための制御システム（１００）と共に使用される。なお、本発明は図示の実施例に限定されるべきものではなく、添付した特許請求の範囲から逸脱することなく種々の変更、改良が可能であることを理解されたい。
【０００７】
図１を参照すると、個体（１０）は一対の脚（２６）および（２８）を有するが、その一方（２６）は膝から上の部分で切断されている。義肢（１４）がこの脚（２６）に取着されている。この義肢（１４）は、受動又は能動の作動機構（１６）を備えている。器械化義足（２０）は義肢（１４）に取着され、又、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）を備えている。更に、付加的センサー（２４Ａ、２４Ｂ）が健康な足に配置され、付加的センサー（２６）が個体（１０）及び/又は義肢（１４）に配設されている。受動作動機構は一般に、機械的エネルギーを吸収するだけで義肢の機械的関節の動力学を変化させる電気機械的部材として定義することができる。他方、能動作動機構は一般に、機械的エネルギーを吸収、供給し、義肢の機械的関節の動力学を設定する電気機械的部材として定義することができる。
【０００８】
受動作動機構の１例が電気的人工膝関節として前記特許文献１（その全体が参照としてここに組み込まれるものとする）に記載されている。能動作動機構の１例が大腿を切断した患者のための作動義足として前記特許文献２（その全体が参照としてここに組み込まれるものとする）に記載されている。
【０００９】
義肢（１４）は、図２に概略的に示すように、インターフェース（３０）を介してコントローラ（４０）に接続するセンサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２６）を備えた基本制御システム（１００）により制御される。このコントローラ（４０）は、図１に示すように、義肢（１４）中の作動機構（１６）へ信号を提供するものである。制御システム（１００）の目的は作動機構（１６）を制御するための必要な信号を提供することである。そのため、制御システム（１００）は、センサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２６）を用いて切断患者（１０）とインターフェースを介して接続され、切断患者（１０）と義肢（１４）の動きとの間の正しい調和を確保するようにしている。センサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２６）は、切断患者（１０）の動きの動力学についての情報を実時間で捕捉し、その情報をインターフェース（３０）を介してコントローラ（４０）に提供するようになっている。このコントローラ（４０）はついで、その情報を使用し、受動作動機構の場合は、関節に加えられる抵抗を判定し、能動作動機構の場合は、関節の軌跡および関節により加えられるべき必要とする角力又は角トルクを判定し、調和した動きを提供するようになっている。
【００１０】
これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２６）は、筋電気センサー、神経センサー、運動センサー、動力学センサー、歪み計、足底圧力センサーなどが含まれる。筋電気センサーは骨格筋の内側又は外側筋電気活性を測定するのに使用される電極である。神経センサーは末梢神経の１又はそれ以上の活動電位の合計を測定するのに使用される電極である。運動センサーはつながっている関節の位置、可動速度又は下肢の加速度を測定するのに使用される。動力学センサーはつながっている関節での角力又は下肢の反力を測定するのに使用される。歪み計は足の下の特定の領域での歪み力を測定するのに使用される。足底圧力センサーは足の下の特定の領域の垂直方向足底圧力を測定するのに使用される。もちろん、ヒトの移動動作の動力学についての種々の情報を提供するその他のタイプのセンサーを使用してもよいことは当然である。適用に応じて、これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２６）は特定のタイプのセンサーに限定されるものではなく、多数のタイプのセンサーを種々組み合わせて使用してもよい。
【００１１】
図１に示すように、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は、義足（２０）に互いに離間して配置された局所的足底圧力センサーからなり、足の下の特定の領域の垂直方向足底圧力を測定するようになっている。同様に、足底圧力センサー（２４Ａ、２４Ｂ）は健康な足側に配置され、特注の敷皮（好ましくは、２つのセンサー（２４Ａ、２４Ｂ）を埋め込むように改良した標準の整形外科用敷皮）内に離間して設けられ、２つの局所的足底圧力を測定するようになっている。これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ）は個体が移動したとき、足に沿う体重移動を測定するように操作可能となっていて、これらを運動センサーのような他のセンサー（２６）と組み合わせ、下肢の体の部分の角速度を測定すると共に、運動センサーを介して膝関節に対する義肢（１４）の角度を測定するようになっている。
【００１２】
これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ）はそれぞれ、薄型の荷重検出抵抗体（ＦＳＲ）のポリマーセルからなるものでもよく、このポリマーセルは制御システム（１００）のインターフェース（３０）に直接接続されるか、若しくは例えばワイヤーレス・エミッターなどの中継システム（図示しない）を用いて間接的にインターフェース（３０）に接続される。もちろん、この場合、他のタイプの通信連結技術、例えば光学手段を利用することもできる。前記ＦＳＲセルは、その表面に対し垂直に加えられた応力の増大に応答して電気抵抗が減少するものである。各セルは、その表面領域上の合計垂直方向足底圧力に比例した強度の経時変動電気信号を出力する。これら足底圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ）のサイズおよび位置は、歩行の間の或る足下領域により提供される局所的足底圧力信号の安定性および濃度（強度）に従って規定される。例えば、かかとの部分およびつま先の部分は、足底圧力最大変化（ＰＰＭＶ）が安定して豊富な情報の信号を与えると考えられる足底の２つの領域であることが実験により見出されている。
【００１３】
従って、コントローラ（４０）は４つの局在する足底圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ）からのデータ信号並びに運動センサーのような他のセンサー（２６）のデータ信号から集められた情報を使用して、個体（１０）の歩行を有限数の状態に分解し、この歩行に従って作動機構（１６）を制御するための適当な制御信号を発生させる。もちろん、コントローラ（４０）は上述のデータ信号を使用するものに限定されない。
【００１４】
足底圧力センサーおよび運動センサーを含むセンサーを使用するコントローラ（４０）および制御システム（１００）の例は作動義足を制御するための制御システム、及び制御方法として前記特許文献３（その全体が参照としてここに組み込まれるものとする）に記載されている。
【００１５】
データの取得を繰返し、かつ、信頼できる様式でおこなうことを容易にするため、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）が義足（２０）の構造に組み込まれる。器械化義足（２０）の具体例が図３および４により詳細に示されている。この器械化義足（２０）は、一端にコネクター（５１）が設けられた長尺体を形成する足プレート（５３）と、つま先プレート（５５Ａ）と、前記足プレート（５３）から片持ちされたかかとプレート（５５Ｂ）とを含む。このような構成は例えば、Ossur社による義足、Ｖａｒｉ−Ｆｌｅｘ（登録商標）として提供されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は足プレート（５３）およびかかとプレート（５５Ｂ）の底面にそれぞれ長手方向に離間して配置されている。これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）は硬質プレート（５２Ａ、５２Ｂ）および弾性パッド（５４Ａ、５４Ｂ）により覆われている。これら圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）はそれぞれ、つま先区域およびかかと区域に相当する領域で器械化義足（２０）上に加えられた荷重に応答するよう配置されている。
【００１６】
これらセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）を覆う硬質プレート（５２Ａ、５２Ｂ）は、必須のものではないがセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）の全表面上の圧力分布を最適化するのを助け、同時に、せん断を抑制するものである。硬質プレート（５２Ａ、５２Ｂ）はジュロメーター硬度８５Ａのポリウレタンから作製することができる。もちろん、他の材料を使用することも可能である。
【００１７】
パッド（５４Ａ、５４Ｂ）は硬質プレート（５２Ａ、５２Ｂ）およびセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）を包み込み、地面係合部材を形成し、器械化義足（２０）と地面との間の接触を最適化している。これらパッド（５４Ａ、５４Ｂ）はジュロメーター硬度４０Ａのポリウレタンから作製することができる。もちろん、他の材料を使用することも可能である。
【００１８】
操作において、義足（２０）が地面を横断するとき、かかとプレート（５５Ｂ）に印加された応力はセンサー（２２Ｂ）により測定され、対応する信号がコントローラ（４０）に伝達される。つま先プレート（５５Ａ）に印加された応力はセンサー（２２Ａ）により測定され、これら２つの領域間の相対荷重が測定される。義足（２０）が地面を横断し続けると、つま先区域に加えられた力が増大し、かかとでの力が減少し、一対の信号が提供され、それにより脚の配置が判定され、適当な制御が作動機構（１６）に提供される。
【００１９】
器械化義足（２０）の他の実施例が図５および６に示されている。この器械化義足（２０）は、コネクター（６１）と、足プレート（６３）と、つま先プレート（６４Ａ）と、かかとプレート（６４Ｂ）とを含む。この構成は例えば、Ossur社による義足、Ｖａｒｉ−Ｆｌｅｘ（登録商標）として提供されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）が足プレート（６３）と、硬質プレート（６２Ａ、６２Ｂ）との間に配置されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は、器械化義足（２０）上に印加された荷重に応答するように、つま先区域およびかかと区域に相当する領域にそれぞれ配置される。より具体的には、圧力センサー（２２Ａ）は一対の硬質プレート（６２Ａ）間に挟んで配置され、その結果、かかとプレート（６４Ｂ）と、足プレート（６３）との間に配置される。圧力センサー（２２Ｂ）は一対の硬質プレート（６２Ｂ）間に挟んで配置され、その結果、足プレート（６３）と、コネクター（６１）との間に配置される。
【００２０】
前記実施例と同様に、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）を覆っている硬質プレート（６２Ａ、６２Ｂ）は、必須のものではないがセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）の全表面上の圧力分布を最適化するのを助け、同時に、せん断を抑制するものである。硬質プレート（６２Ａ、６２Ｂ）はジュロメーター硬度８５Ａのポリウレタンから作製することができる。もちろん、他の材料を使用することも可能である。
【００２１】
器械化義足（２０）の更に他の実施例が図７および８に示されている。この器械化義足（２０）は、コネクター（７１）と、頂部足プレート（７５）と、気泡クッションコア（７３）と、底部足プレート（７４）とを含む。この構成は例えば、Ossur社による義足、ＬＰ  Ｔａｌｕｘ（登録商標）として提供されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は一対の硬質プレート（７２Ａ、７２Ｂ）間に挟んで配置されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は、器械化義足（２０）上に印加された荷重に応答するように、つま先区域およびかかと区域に相当する領域にそれぞれ配置される。より具体的には、圧力センサー（２２Ａ）は一対の硬質プレート（７２Ａ）間に挟んで配置され、その結果、底部足プレート（７４）と、気泡クッションコア（７３）との間の隙間（７６Ａ）に配置される。圧力センサー（２２Ｂ）は一対の硬質プレート（７２Ｂ）間に挟んで配置され、その結果、気泡クッションコア（７３）内に位置する間隙（７６Ｂ）に配置される。
【００２２】
再度、前述の実施例と同様に、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）を覆っている硬質プレート（７２Ａ、７２Ｂ）は、必須のものではないがセンサー（２２Ａ、２２Ｂ）の全表面上の圧力分布を最適化するのを助け、同時に、せん断を抑制するものである。硬質プレート（７２Ａ、７２Ｂ）はジュロメーター硬度８５Ａのポリウレタンから作製することができる。もちろん、他の材料を使用することも可能である。
【００２３】
前述の実施例において、つま先区域およびかかと区域での力（又は圧力）（すなわち、Ｆ−toe（つま先）およびＦ−heel（かかと））は、これらの区域に圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）を直接配置することにより得た。より具体的には、図９を参照すると、Ｆ−toe（つま先）およびＦ−heel（かかと）は以下のようにして得られた。
【００２４】
Ｆ−toe＝Ｆ−toe−meas（測定値）          式１
Ｆ−heel＝Ｆ−heel−meas（測定値）        式２
【００２５】
器械化義足（２０）の他の可能な実施例として、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）をつま先区域およびかかと区域に直接配置するものに限定されない。同等の情報を、足首での相当トルクおよび器械化義足（２０）のコネクターでの軸方向力を測定することにより得ることができる。Ｆ−toe（つま先）およびＦ−heel（かかと）は、以下の等式を用い、かかとで測定したトルク（Ｍ−ankle−meas）およびコネクターで測定された力（Ｆ−conn−meas）に置換えて定義することができる。
【００２６】
Ｆ−toe＝｛Ｍ−ankle−meas＋（Ｆ−conn−meas・Ｉ−heel）｝/（Ｉ−heel＋Ｉ−toe）
式３
Ｆ−heel＝｛−Ｍ−ankle−meas＋（Ｆ−conn−meas・Ｉ−toe）｝/（Ｉ−heel＋Ｉ−toe）
式４
ここで、Ｉ−heelはコネクターの中心と、かかと区域の中心との間の距離であり；Ｉ−toeはコネクターの中心と、つま先区域の中心との間の距離である。
【００２７】
センサー（２２Ａ、２２Ｂ）の位置についての前述の説明につづいて、器械化義足（２０）の更に他の実施例が図１０および１１に示されている。この器械化義足（２０）は、コネクター（８１）と、足プレート（８３）と、つま先プレート（８４Ａ）と、かかとプレート（８４Ｂ）とを含む。この構成は例えば、Ossur社による義足、Ｖａｒｉ−Ｆｌｅｘ（登録商標）として提供されている。この器械化義足（２０）には更にロードセル（荷重検出器）（２２Ａ、２２Ｂ）が含まれる。これらロードセル（２２Ａ、２２Ｂ）はコネクター（８１）の下に配置されている。すなわち、ロードセル（２２Ａ）は足のつま先区域に向けて若干偏倚され、ロードセル（２２Ｂ）はかかと区域に向けて若干偏倚されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）がつま先区域およびかかと区域に直接配置されていないから、等式３および４を例えばコントローラ（４０）により使用することができ、足首での相当トルクおよびコネクター（８１）での軸方向力を以下のように規定することにより計算することができる。
【００２８】
Ｆ−conn−meas＝Ｆ−22Ｂ＋Ｆ−22Ａ                      等式５
Ｍ−ankle−meas＝Ｆ−22Ｂ・I−22Ｂ−Ｆ−22Ａ・I−22Ａ      等式６
ここで、
Ｆ−22Ｂはセンサー22Ｂで測定された力；
Ｆ−22Ａはセンサー22Ａで測定された力；
I−22Ｂはコネクター（８１）と、センサー22Ｂの中心との間の距離；
I−22Ａはコネクター（８１）と、センサー22Ａの中心との間の距離である。
【００２９】
器械化義足（２０）の先の実施例においては、つま先区域およびかかと区域の力（圧力）、すなわち、それぞれＦ−toeおよびＦ−heelは、圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）をこれらの区域に直接配置することにより、又はこれら圧力センサー又はロードセル（２２Ａ、２２Ｂ）を他の区域に配置し、足首での相当トルクおよびコネクターでの軸方向力を計算し等価の情報を得ることにより得たものである。足首での相当トルクおよびコネクターでの軸方向力を得るのに他のタイプのセンサーを使用することもできる。そのような例が器械化義足（２０）についての更なる実施例、つまり図１２および１３に示されている。この器械化義足（２０）は枢動足首（９３）に装着されたコネクター（９１）を含むものである。バンパー（９２Ａ、９２Ｂ）が枢動足首（９３）と、足プレート（９４）上に配置されたロッカープレート（９５）との間に配置されている。枢動足首（９３）は枢軸ピン（９６）によりロッカープレート（９５）に接続されている。この構成は例えば、Ossur社による義足、Ｅｌａｔｉｏｎ（登録商標）として提供されている。ロードセル（２２Ａ）および光学エンコーダー（２２Ｂ）が義足（２０）内に組み込まれていて、義足（２０）に沿う力の分布の測定を可能にしている。ロードセル（２２Ａ）はコネクター（９１）と枢動足首（９３）との間に配置されている。光学エンコーダー（２２Ｂ）は読み取り装置（２２１）と、ディスク（２２３）とを具備している。読み取り装置（２２１）は枢動足首（９３）に配設され、ディスク（２２３）はロッカープレート（９５）に配設され、枢軸ピン（９６）を囲んでいる。再度、等式３および４を例えばコントローラ（４０）により使用して、つま先およびかかと区域での相当圧力を、足首での相当トルクおよびコネクター（８１）での軸方向力を以下のように規定することにより計算することができる。
【００３０】
Ｆ−conn−meas＝Ｆ−22Ａ                            等式７
Ｍ−ankle−meas＝Ｒ−ankle−meas・Ｒ−const            等式８
ここで、
Ｆ−22Ａはセンサー22Ａで測定された力；
Ｒ−ankle（足首）−measは、光学エンコーダー（２２Ｂ）により測定されたときの枢軸ピン（９６）を中心とする枢動足首（９３）の回転測定値である；
Ｒ−constは、圧縮に対するバンパー（９２Ａ、９２Ｂ）の抵抗と関連する定数であり、この定数は使用材料に応じて変動する。
【００３１】
器械化義足（２０）の更に他の実施例が図１４および１５に示されている。この器械化義足（２０）は、枢動足首（１０３）上に装着されたコネクター（１０１）を含む。バンパー（１０２Ａ、１０２Ｂ）は、枢動足首（１０３）と、足プレート（１０４）上に設けられたロッカープレート（１０５）との間に配置されている。枢動足首（１０３）は枢軸ピン（１０６）によりロッカープレート（１０５）に接続されている。この構成は例えば、Ossur社による義足、Ｅｌａｔｉｏｎ（登録商標）として提供されている。圧力センサー（２２Ａ、２２Ｂ）およびロードセル（２２Ｃ）は義足（２０）内に組み込まれていて、義足（２０）に沿う力の分布の測定を可能にしている。圧力センサー（２２Ａ）はロッカープレート（８５）と、バンパー（８２Ａ）との間に配置され、圧力センサー（２２Ｂ）はロッカープレート（８５）と、バンパー（８２Ｂ）との間に配置されている。ロードセル（２２Ｃ）はコネクター（９１）と、枢動足首（９３）との間に配置されている。
【００３２】
この実施例において、等式６を用いて、足首での相当トルクが計算され、コネクター（１０１）での軸方向力が以下の等式を用いて計算される。
【００３３】
Ｆ−conn−meas＝Ｆ−22Ｃ                            等式９
【００３４】
ロードセル（２２Ｃ）はコネクター（１０１）での軸方向力を計算するのに必要とされる。なぜならば、足首でトルクがゼロの場合、すなわち、義肢の装着者が静止しているとき、軸方向力が枢軸ピン（９６）上に全体的に働いているからである。
【００３５】
前述の実施例の全てにおいて、センサー（２２Ａ、２２Ｂ）は制御システム（１００）のインターフェース（３０）に直接接続してもよいし、あるいは、例えばワイヤーレス・エミッターなどの中継システム（図示しない）を用いて間接的にインターフェース（３０）に接続してもよい。もちろん、この場合、他のタイプの通信連結技術、例えば光学手段を利用することもできる。
【００３６】
選択された義足が前述のものとほぼ同様の動力学的応答を提供するものである限り、他のタイプの無関節義足又は関節付き義足も同様に使用することができる。しかしながら、関節付き義足は最良の性能を提供することができる。器械化義足（２０）は更に、露出金属又は複合材料構造を有するもの、あるいは、ヒトの足首および足の様相を与える化粧カバーを有するものでもよい。
【００３７】
本発明は、図１に示すような機械的構造あるいは図２に示す制御システム（１００）と共に使用するものに限定されないことを留意すべきである。すなわち、本発明は複数の関節を有する義肢と共に使用することができる。例えば、膝関節に加えて、足首関節、中足趾節関節又は股関節を有する人工補装具と共に使用することができる。更に、従来のソケットの代わりに、骨合体（骨合体）装置も使用することができ、それにより義肢の機械的部材と、切断骨格との間の直接接合を確実にすることができる。他の種類の義肢も同様に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】義肢を有する個人の下半身を示す斜視図であって、一方の脚には器械化義足が装着され、他方の脚は健全なものとなっている。
【図２】作動機構を有する義肢のための制御システムを示すブロック図。
【図３】器械化義足の前方若干上から見た斜視図。
【図４】図３の器械化義足の分解斜視図。
【図５】図３の器械化義足の他の実施例の斜視図であって、その前方若干上から見た図。
【図６】図５の器械化義足の分解斜視図。
【図７】図３の器械化義足の更に他の実施例の斜視図であって、その前方若干上から見た図。
【図８】図７の器械化義足の分解斜視図。
【図９】足に加えられた力を模式的に示す図。
【図１０】図３の器械化義足の更に他の実施例の斜視図であって、その前方若干上から見た図。
【図１１】図１０の器械化義足の分解斜視図。
【図１２】図３の器械化義足の更に他の実施例の斜視図であって、その前方若干上から見た図。
【図１３】図１２の器械化義足の分解斜視図。
【図１４】図３の器械化義足の更に他の実施例の斜視図であって、その前方若干上から見た図。
【図１５】図１４の器械化義足の分解斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１０    個体
１４    義肢
１６    作動機構
２０    器械化義足
２２Ａ、２２Ｂ    センサー
２４Ａ、２４Ｂ、２６    センサー
２６、２８    脚
３０    インターフェース
４０    コントローラ
５１、６１、７１、９１    コネクター
５３、６３、９４    足プレート
５５Ａ、６４Ａ    つま先プレート
５５Ｂ、６４Ｂ    かかとプレート
７２Ａ、７２Ｂ    硬質プレート
７３    気泡クッションコア
７４    底部足プレート
９２Ａ、９２Ｂ    バンパー
９３    枢動足首
９５    ロッカープレート
９６    枢軸ピン
１００    制御システム
２２１    読み取り装置
２２３    ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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