(57)【要約】  一体化された、能動的および受動的な義足システムおよび義足システム（１）によって歩行周期を実施するための方法であって、義足システムおよび／または方法（１）によって、歩行周期を実施するために個人の失われた足の代わりとなるためのものである。義足システム（１）は、少なくとも一つの可動関節部（２，３）と、切断可能であり、可動接続部を駆動するための能動的な駆動ユニット（４，４’）と、駆動ユニット（４，４’）が切断されるときに可動関節部（２，３）にブレーキをかけるための受動的なブレーキユニットとを有している。
2008536614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行周期を実施するために個人の失われた足の代わりとなる義足システム（１）において、
少なくとも一つの可動関節部（２，３）と、
可動接続部を駆動する駆動ユニット（４，４’）と、を備え、
駆動ユニット（４，４’）は、可動関節部（２，３）で駆動関係から切断可能となっている、ことを特徴とする義足システム（１）。
【請求項２】
駆動ユニット（４，４’）は、前記歩行周期の一部の間に、可動関節部（２，３）で駆動関係から切断される、請求項１に記載の義足システム（１）。
【請求項３】
ブレーキユニット（５，５’）は、駆動ユニット（４，４’）が前記関節部から切断されているときに、当該関節部（２，３）の動きに作用する、請求項１または２に記載の義足システム（１）。
【請求項４】
前記可動関節部（２，３）の駆動ユニット（４，４’）をコントロールするために適用されるコントロールシステム（１５）をさらに備えた、請求項３に記載の義足システム（１）。
【請求項５】
前記コントロールシステム（１５）は、前記可動関節部（２，３）のブレーキユニット（５，５’）をコントロールするためにも適用される、請求項４に記載の義足システム（１）。
【請求項６】
可動膝関節部（２）と可動足首関節部（３）の両方を備えた、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の義足システム（１）。
【請求項７】
前記膝関節部（２）と足首関節部（３）の各々は、膝関節部（２）と足首関節部（３）の動きを同期化した態様でコントロールする共通のコントロールシステム（１５）だけでなく、切断可能な駆動ユニット（４，４’）とブレーキユニット（５，５’）とともに配列されている、請求項６に記載の義足システム（１）。
【請求項８】
コントロールシステム（１５）への入力データのための変換器を備えた、請求項４、５または７のいずれか１つに記載の義足システム（１）。
【請求項９】
前記膝関節部（２）と足首関節部（３）は、歩行周期の間における、関連した駆動ユニット（４，４’）とブレーキユニット（５，５’）との間の切り換えによって動く、請求項７または８に記載の義足システム（１）。
【請求項１０】
個人の失われた足の代わりとなり、少なくとも一つの可動関節部（２，３）と、可動接続部を駆動する駆動ユニット（４，４’）とを有する義足システム（１）によって歩行周期を実施する方法であって、
駆動ユニットによって可動関節部を駆動することと、
駆動ユニット（４，４’）を、前記歩行周期の一部の間に、可動関節部で駆動関係から切断することと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
義足システム（１）の少なくとも一つの可動関節部が、ブレーキユニット（５，５’）を含み、
当該ブレーキユニット（５，５’）によって、駆動ユニット（４，４’）が前記関節部から切断されるときに、前記関節部（２，３）の動きにブレーキをかける、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
義足システム（１）はコントロールシステム（１５）も含み、
当該コントロールシステム（１５）によって、前記可動関節部（２，３）の駆動ユニット（４，４’）をコントロールする、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コントロールシステム（１５）は、前記可動関節部（２，３）のブレーキユニット（５，５’）をコントロールすることにも適用される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
義足システム（１）の変換器からコントロールシステム（１５）へと入力データを供給することを備えた、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
義足システム（１）が可動膝関節部（２）および可動足首関節部（３）とともに配置されている、請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
前記膝関節部（２）および足首関節部（３）の各々は、膝関節部（２）と足首関節部（３）の移動を同期化した態様でコントロールするための共通のコントロールシステム（１５）だけでなく、切断可能な駆動ユニット（４，４’）とブレーキユニット（５，５’）とともに配列されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
歩行周期の間、前記膝関節部（２）と足首関節部（３）の駆動とブレーキの各々を備えた、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、一体化された能動的および受動的義足システムのための方法、並びに、義足システムによる歩行周期（進むこと）を実施するために個人の失われた足の代わりとなる義足システムに関連している。当該義足システムは、少なくとも一つの可動関節部と、当該可動接続部を駆動する駆動ユニットと、を有している。
【０００２】
特に、本発明は、膝関節部の上方または下方で切断された足を有する人のための義足システムに関連している。このようなシステムは、関節のある足首関節部、または、関節のある膝関節部および関節のある足首関節部の両方、を有していてもよい。
【背景技術】
【０００３】
上述されたタイプの義足システムは、異なる切断のレベルで義足の着用者によって調整され、かつ、用いられることができる。
【０００４】
人は移動を実施するために体全体を用いる。二つのステップである歩行周期は、支持段階と揺動段階に分けられる。支持段階は、足の末端が地面に接触しているときであり、揺動段階の間、当該末端は空気中で自由に揺動する。歩いているとき、一方の足は、腰、膝、足首関節部が屈曲しつつ前方へ揺動し、同時に、反対側の腕が前方へ揺動する。同じ側の腕は後方へ揺動し、前方への力を増加させることを助け、バランスを促進する。足の末端が地面に触れると、かかとが地面に触れ、体の重みが支持され、前方へ倒れることが止められる。足は、体を支持し、次の足が地面でかかとをおき始めるまで体を駆動する。
【０００５】
もし一つ以上の関節と筋肉が無くなると、足の場合には、バランスがとれなくなり、多くのエネルギーが消費される。失われる関節が多くなればなるほど、切断レベルが高くなり、歩行周期を実行するのにより多くのエネルギーが必要となる。
【０００６】
この場合で義足システムのための歩行周期は、地面にかかとをおくことから同じ足で地面にかかとを次におくまでの義足システムによって実施される動きとして意図されることができる。
【０００７】
本発明による義足システムは、例えば、様々な速度で歩くこと、階段を上ったり降りたりすること、傾斜面を歩くこと、のような義足着用者に対する歩行周期の異なるタイプを容易にするために用いられることができる。
【０００８】
市場で手に入る義足では、義足着用者が歩行周期の所定のタイプを実施することは困難であり、不可能でさえある。
【０００９】
今日売られている義足システムは完全に受け身的であり、義足着用者の運動エネルギーに加えて義足に外部エネルギーは提供されていない。受け身の義足は動きをロックし、弱め、減速することだけできる。従来技術による、良い受け身の義足システムでは、義足着用者は、座ったり、立ったり、平らな地面を歩いたり、階段やスロープを降りたりするような日常の大抵の場合に対処することができる。
【００１０】
しかしながら、義足着用者による受け身の義足システムは、座っている位置から立ち上がったり、速度を急に増加させたり、階段や急なスロープを上ったりするような、よりエネルギーを消費する歩行周期を実施するのには大抵の場合で十分ではない。他の問題は、つまずく危険を減らすために地上高さを確実にすることである。
【００１１】
モータや電力源を有する能動的な義足システムを製造し発達させることが最近になり始まっている。電力を供給することによって、義足システムは、義足着用者が階段を上るような所定の歩行周期を実施することを助ける。
【００１２】
従来技術による能動的な義足システムにおける電力を供給するために選ばれた技術は、義足システムの可動関節部を動かすときに慣性動きが大きくなるというような問題を発生させている。歩行周期を実施するときには全ての部分が駆動されなければならず、義足システムおけるエネルギー消費が大きくなる。
【００１３】
このように、先行技術と、現在市場で手に入る義足の多くを改良する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上述した問題の一つを単純かつ効率的に解消する義足システムを提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、義足によって改良された行動で歩行周期を行う方法を提供することにある。
【００１６】
後述する記載から明白な上述した目的および別の目的は、請求項による装置および方法によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による義足システムは、能動的に駆動されるか、受動的にブレーキがかけられるかが切り換え可能な少なくとも一つの可動関節部を備えている。さらに、義足システムは、可動関節部で能動的および受動的ユニットをコントロールするためのコントロールシステムを備えている。義足システムに配置された多数の変換器およびセンサは入力データをコントロールシステムに供給し、電力源は電力をコントロールシステム、モータおよび変換器に提供する。
【００１８】
コントロールシステム、電力源および変換器を備えた本発明による義足システムは、能動的なユニットおよび受動的なユニットを含む足首関節部、および／または、能動的なユニットおよび受動的なユニットを含む膝関節部を有することができる。
【００１９】
本発明による義足システムは、両足を失ったすなわち両足切断された義足着用者にも適合することができ、各義足システムは、必要ではないが、一つの共通した、または、二つの分断されたまたは通信するコントロールシステムを含んでもよい。
【００２０】
本発明の一態様によれば、一体化された能動的および受動的な義足システムは、当該義足システムの手段によって、歩行周期を実施するために個人の失われた足の代わりとなる。当該義足システムは、少なくとも一つの可動関節部と、電力を供給し可動接続部を駆動する駆動ユニットと、を備えている。さらに、能動的な駆動ユニットは、可動関節部で駆動関係から切断可能となっている。切断可能な能動的な駆動ユニットによれば、慣性の低いモーメントが可動調整部で達成されることができる。そして、着用者の体によって作られる自然な揺動動きにおける前方力が、関節部を移動させるのに十分になる。駆動から関節部が切断されると、必要なときに関節部の動きをブレーキすることができる。受動的なブレーキユニットによって実施される可動関節部のブレーキはブレーキ力で変えられ、完全にブレーキされていない（自由に揺動する）関節部から、十分にブレーキされた（ロックされた）関節部まで、変えられる。関節部の能動的な駆動と受動的な駆動との間の相互作用は、義足着用者に、改善された行動の歩行周期を実施することを十分可能にする。なお、受動的なブレーキユニットによってコントロールされうる関節部の自由な動きを実施するように能動的な駆動が切断されうるならば、二方向で走ることができる能動的な駆動ユニットは、関節部の両方向で移動することができる。能動的および受動的な動きは、歩行パターンの通常の部分であり、このような可能性を有するシステムは、動きを行うための人体の省エネな方法をより容易に模倣することができることを意味する。
【００２１】
好ましくは、 義足システムの能動的な駆動ユニットは、歩行周期の一部の間に、可動関節部で駆動関係から切断される。例えば、能動的な駆動ユニットは、揺動および支持段階の両方の間で、切断されうる。
【００２２】
好ましくは、受動的なブレーキユニットは、能動的な駆動ユニットが関節部から切断されているときに、当該関節部の動きに作用する。能動的な駆動ユニットが切断されるときにブレーキユニットを用いることによって、動きを実施するための人体の省エネな方法が模倣されうる。
【００２３】
好ましくは、本発明による義足システムは、可動関節部の能動的な駆動ユニットをコントロールするために適用されるコントロールシステムも備えている。コントロールシステムは、能動的な駆動ユニットの方向、力および速度をコントロールすることを可能とする。コントロールシステムは、義足システムが過剰な力の供給を必要とする時点でだけ、能動的な駆動を可能とすることもできる。
【００２４】
好ましくは、本発明によるコントロールシステムは、可動関節部の受動的なブレーキユニットをコントロールするためにも適用される。コントロールシステムは、完全にブレーキされていない（自由に揺動する）関節部から、十分にブレーキされた（ロックされた）関節部まで、ブレーキの力を調整するために用いられることができる。コントロールシステムが能動的な駆動ユニットおよび受動的なブレーキユニットの両方をコントロールするならば、本発明による義足システムが、能動的な駆動ユニットおよび受動的なブレーキユニットの両方の特性、並びに、可動関節部の駆動とブレーキとの間を切り換えることの可能性も、用いることができるので、多数の利益が達成される。
【００２５】
義足システムは、可動膝関節部と可動足首関節部の両方を備えていることが好ましい。膝関節部を失った、すなわち膝関節部より上で切断された義足着用者は、膝関節部と足首関節部の両方を有する義足を必要とする。両足を失った、すなわち両足が切断された義足着用者は、少なくとも二つの可動関節部を有する義足システムを必要とする。
【００２６】
好ましくは、膝関節部と足首関節部の各々は、膝関節部と足首関節部の動きを同期化した態様でコントロールする共通のコントロールシステムだけでなく、切断可能な能動的な駆動ユニットと受動的なブレーキユニットとともに配列されている。二重の切断において、二つの分離または連結されたコントロールシステムが、必要ではないが、用いられてもよい。このように作られた義足システムは、両膝関節および足首関節のための能動および受動技術を用いている。その上、コントロールシステムが、膝関節部および足首関節部の動きを調整するとき、完全に受動的な義足だけでなく、能動的ではあるが共通のコントロールシステムで調整されない膝関節部、または、膝関節部と足首関節部を有する能動的な義足と比較してかなりの改良が達成される。
【００２７】
好ましくは、本発明による義足システムは、コントロールシステムへの入力データのための変換器を備えている。入力データは、例えば、キーセット、変換器、センサ（スピード、位置、角度、圧力）、神経感覚からシステムへと送られることができる。
【００２８】
好ましくは、膝関節部と足首関節部は、歩行周期の間における、関連した能動的な駆動ユニットと受動的なブレーキユニットとの間の切り換えによって動く。
【００２９】
能動的な駆動ユニットおよび別の関節部から独立した各関節部内の受動的なブレーキユニットのためのブレーキ力のための電流コントロールシステムの方向、力および速度をコントロールする可動膝関節部および可動足首関節部を有する本発明による義足システムは、このようにして、最適化され調整された義足システムの動きを確実にする。
【００３０】
コントロールシステムは、全体の義足システムからの情報、例えば足首関節部がコントロールされうるときの膝関節部からの情報およびその逆の場合の情報、を用いてもよい。
【００３１】
本発明の一態様によれば、一体化された能動的および受動的な義足システムとともに歩行周期を実施するための方法が提供され、当該方法は個人の失われた足の代わりとなる。当該義足システムは、少なくとも一つの可動関節部と、電力を供給して可動接続部を駆動する能動的な駆動ユニットと、を有する。さらに、能動的な駆動ユニットは、歩行周期の一部の間に、可動関節部で駆動関係から切断される。駆動ユニットを切断することによって、例えば、歩いているときの揺動段階の間、自然な揺動運動を用いることが可能となる。このように、駆動ユニットは、自由な揺動に等しい運動を達成するために調整される必要がない。能動的な駆動ユニットは、代わりに、駆動のために最適化されることができ、義足を用いている全ての時間の間で駆動ユニットが活性化されないので、省エネを確実に行うことができる。
【００３２】
好ましくは、当該方法は、本発明による義足システムの受動的なブレーキユニットによって、能動的な駆動ユニットが関節部から切断されるときに、関節部の動きにブレーキをかける。能動的な駆動ユニットが切断され、受動的なブレーキユニットが連結されるとき、義足は着用者の体によって作られる問題となっている関節部における前方力によって自由に動くことができ、また、関節部の動きにブレーキをかけることができる。
【００３３】
好ましくは、当該方法は、本発明による義足システムのコントロールシステムによって、可動関節部の駆動ユニットおよび／またはブレーキユニットをコントロールする。コントロールシステムを用いることによって、適切な時点でまたは他の状況を考慮にいれて、駆動を切断および／または受動的なブレーキユニットを活性化することができる。義足システムでブレーキをかけることは、良い結果を達成するためにシステムの駆動を有益に調整するのに適している。
【００３４】
好ましくは、当該方法は、義足システムの変換器からコントロールシステムへと入力データを供給する。入力データは、例えば、キーセット、変換器、センサ（速度、位置、角度、圧力）、神経感覚などから送られる。
【００３５】
当該方法は、好ましくは、義足システムの膝関節部と足首関節部の移動を同期化した態様でコントロールする。膝関節部および足首関節部の各々は、共通のコントロールシステムだけでなく、切断可能な能動的な駆動ユニットおよび受動的なブレーキユニットを有している。膝関節部と足首関節部の両方を有する義足において、両関節部に共通のコントロールシステムが膝関節部および足首関節部の動きを調整することができるので、義足着用者にとって改善された可能性が達成される。
【００３６】
膝関節部および足首関節部は、歩行周期の間、関連した駆動ユニットとブレーキユニットとの間を切り換えることによって動くことが好ましい。
【００３７】
前記方法は、二本の足を切断された義足着用者のために調整される義足システムの少なくとも二つの可動関節部の動きを、分断または連結された方法で、コントロールすることを備えていることが好ましい。
【００３８】
コントロールシステムは、全体の義足システムからの情報、例えば足首関節部がコントロールされうるときの膝関節部からの情報およびその逆の場合の情報、を用いてもよい。
【００３９】
前記方法は、歩行周期の間、膝関節部と足首関節部の各々を駆動すること、および、ブレーキをかけることを備えていることが好ましい。
【００４０】
本発明は、添付された図面を参照として、より詳細に記述される。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は本発明による膝関節部および足首関節部を有する義足システム１と、義足システムで歩行周期を実行する方法を示している。義足着用者は、足を入れるソケット１３によって切断された足に義足を取り付けることができる。さらに、当該ソケット１３は、適切な方法で可動膝関節部に取り付けられ、膝関節部は、相互連結要素１２のようなものによって、足首関節部に連結されている。末端義足１４は、足首関節部に取り付けられ、足首関節部の周りで回転することができる。義足システムに含まれても良い付加的要素は、衝撃吸収部、角度調整可能な連結部などである。
【００４２】
切断された足を有する大抵の人々は、膝関節部より下方で彼らの足を失っている。現在の義足システムおよび／または方法は、膝関節部と足首関節部の両方を有する義足を必要としている義足着用者によって用いられることができるが、本発明は、足首関節部だけまたは膝関節部だけを有する義足のためにも用いられることができる。義足システムおよび／または方法は、両足を失い、すなわち両足切断者であって、少なくとも二つの可動関節部を有する義足システムを必要とする義足着用者によっても用いられることができる。一つの共通したまたは二つの分断された、および／または、伝達するコントロール手段を用いてもよい。
【００４３】
図２は、平面上の歩行周期の支持段階を示している。かかとを表面においたとき、図２．１、義足着用者の体重が義足システムに加わる。次に、膝関節部が屈曲し、末端が曲げられ、図２．２、足刀が下肢から離れて動く。体重および筋力が、中心で立つことために、図２．３、膝関節部および足首関節部を強くすることを助ける。図２．４において、足刀が圧縮され、図２．５において、エネルギーが戻る。図２．１から図２．５までのこの動きを実施するとき、義足システムは完全に受動的であり、足首関節部および膝関節部の両方に受動的にブレーキがかけられる。関節部は、体重と筋力によって、維持している足から回転させられる。歩行時の過剰な力のため、例えば早く歩くときのために、足内の能動的な駆動ユニットが押しやるために図２．６における位置で使われうる。
【００４４】
図３は歩行周期の揺動段階を示している。図３．１は図２．６に対応し、揺動段階を始めるとき、図３．３、足首関節部の能動的な部分が背屈を実施し、足刀が下肢に向かって動く。背屈は、義足着用者に、地面とのクリアランス、つまずくことを防止するために足と地面との間の安全な間隙を与える。受動的な足は、図３．２から図３．３までの屈曲を管理しないが、足刀のこの動きはある種の駆動を必要とする。膝関節部は、着用者の体によって作られる前方力を用いることによって揺動動きを実施し、受動的なブレーキは動きをコントロールする。この動きを実施するとき、背屈より後の図３．３から図３．５において、義足システムは完全に受動的であり、足首関節部と膝関節部の両方が受動的にブレーキがかけられる。例えば早く歩くときのように、ステップための過剰な力を提供するために、膝関節部内の能動的な駆動ユニットが、図３．４の位置において、膝関節部をまっすぐにし、下肢をより早く前方に動かす。
【００４５】
階段やスロープを上るために、図４、図５、図７および図８に図示するように、膝関節部と足首関節部が、協働作用することが重要である。上るときには、より多くのエネルギーが必要となり、このことは、足首関節部と膝関節部の両方の協働した能動的な駆動が動きの実施を有益に助けることを意味する。
【００４６】
図６および図９に示したように、階段やスロープを下るとき、膝関節部と足首関節部の両方を受動的にブレーキをかけることが協働する。
【００４７】
図４から図６が階段を上ることを図示している。図４は階段を上るときの支持段階を示している。図４．１において、足はステップの位置にあり、バランスが取られる。次に、本発明による義足システムおよび／または方法の使用は、義足着用者を上方に押し上げ、図４．２、中心で立つ、図４．３。コントロールシステムは、膝関節部と足首関節部が協働することを可能とする。膝関節部における能動的な駆動ユニットは、膝関節部をまっすぐにすることに努め、同時に、足首関節部内の能動的な駆動ユニットは足の前部を地面に向かって押圧する、図４．２。このようにして、足首関節部は膝関節部をまっすぐにすることを助け、エネルギーの消費を減少させる。
【００４８】
図４は、能動的な膝関節部と連動する受動的な足の結果を、点線で図示している。受動的な足は、高い膝関節部の位置を提供し、歩行は必要以上に高くなり、使用者が階段を上るためにはより難しくなり、多くのエネルギーを必要とする。階段上の受動的な足の接触点は、背屈することができる足と比較して前方へ移動され、体の重心が前方へ移動しなければならないこととなる。実線は、本発明による義足を用いて実施されることができる階段の上り方を示している。
【００４９】
図５は、階段を上るときの揺動段階を示している。この場合においても、膝関節部と足首関節部の能動的な駆動ユニットが用いられる。義足着用者が、揺動段階で階段に足があたり、つまずくことを防止するために、階段を上るときに、膝関節部と足首関節部が階段から安全な距離を作ることが重要である。このことは、膝関節部の能動的な駆動が関節部を曲げ、足首関節部の駆動が足の背屈を実施すること、図５．１、により実施される。本発明による義足システムは、階段に対して安全な距離を作り出し、次の歩行の位置づけのためによいスタート位置も作り出す。図５は、破線で、完全な受動的なシステムの結果を示している。膝関節部は足の末端を曲げず、その代わりに、末端は階段にぶつかる。図６は階段を下りるときを示している。
【００５０】
ここで、膝建設部と足首関節部の両方は主に受動的である。動き、図６．１から図６．３は、膝関節部および足首関節部内の受動的なブレーキユニットによって体が落ちることをブレーキする。破線は、背屈を実施することができない受動的な足の末端の結果を示している。能動的な駆動ユニットは、揺動段階において、選択的に、膝関節部および足首関節部をまっすぐにすることを助けることに用いられうる。
【００５１】
図７から図９は、とても傾斜した面をあるいてのぼることを示している。本発明による義足システムは、階段を上るときと同様に機能する。膝関節部および足首関節部の角度は、階段を上ることからとても傾斜した面から階段を区別することだけである。厳しく傾斜した面を歩くとき、歩くことは平らな面を歩くことにより似てくる。
【００５２】
図４、図５、図７および図８は、操作されるのに多くのエネルギーを必要とする通常の場合を示している。義足システム１を義足着用者の体および存在する下端と協働させることにより、動きを実施するための人体の省エネの方法を模倣することができる。エネルギーの消費を最小にするために、下端における全ての関節が協働することが許され、義足着用者の残りの断端が義足システムにおける少なくとも一つの可動関節部と協働することができる。義足システムは、義足着用者を補足すべきであり、好ましくは、しかしながら限定的でなく、彼または彼女によってコントロールされるべきである。
【００５３】
本発明による義足システム１および／または方法とともに、膝関節部または足首関節部の切断可能な能動的な駆動ユニット４，４’は、当該システムおよび方法のために、能動的及び受動的な操作の組み合わせを用いることを可能とする。コントロールシステム１５は、動きを実施する最適な方法を選択することができる。足首関節部が受動的である間、膝関節部は能動的になることができ、逆も同様となっている。例えば、膝関節部２は、受動的なブレーキユニット２だけを用いて揺動段階において揺動動きを実施することができ、この間、足首関節部３は、余分な地面との間隙を作るために、末端の背屈に向けて能動的な駆動ユニットを用いる。
【００５４】
図１０および図１１は、膝関節部の横断面における断面図であり、膝関節部は、例えば、義足システム１に含まれてもよい。ソケット１３は、可動膝関節部２に連結され、当該可動膝関節部２は、次に、リンクアーム１０を介して、液圧ピストン９に連結されている。図１１は、膝関節部２が曲がったときに、ピストンがどのように移動されるかを示している。図１０は、駆動ユニット４、ブレーキユニット５およびコントロールシステム１５を有する、能動的な状態における本発明による膝関節部２を示している。この実施の形態において、ブレーキユニット５は、関節部の動きにブレーキをかけたり、弱らせたりする液体オイルを締めることに関連している。バッテリー１１は、駆動ユニット４の液体ポンプ６を、ブレーキユニット５のバルブ８を開けるためのモータ（図示せず）を介して、駆動する。バッテリー１１は、義足システム１のコントロールシステム１５と、変換器およびセンサ（図示せず）も駆動する。コントロールシステム１５は、次に、駆動ユニット４とブレーキユニット５とをコントロールし、変換器とセンサから入力データを受け取る。なお、コントロールシステム１５は、膝関節部２と足首関節部３の動きを調整する。
【００５５】
駆動ユニット４を活性化するために、図１０に示すように、液体ポンプ６が開始され、ポンプ６の一方側で圧力が増加する。バネ１７に隣接して開くダクトの一つを介して、バルブコーン７がわきへ押圧され、駆動ユニットのダクトシステムがシリンダ１６と協働し、ピストン９が働き、ポンプ６は一方または他方にピストン９を作動させる。能動的な駆動ユニット４が活性化されると、受動的なブレーキユニット５内のバルブ８は、液体ポンプ６を最大効率で用いることができるよう、完全に閉じられるべきである。能動的な駆動ユニットは、膝関節部２を両方向、膝関節部をまっすぐにする方向と膝関節部を曲げる方向、に駆動することができる。図１０において、能動的な駆動ユニットは、膝関節部２をまっすぐにするように作用する。ピストン９がシリンダ１６内で移動されるとき、それはリンクアーム１０に作用し、次に、当該リンクアーム１０は動かすために膝関節部２に作用する。義足システムのために、上述されたのとは異なる駆動の別のタイプおよびモータが、使用されうる。
【００５６】
図１１に示すように、駆動ユニット４はスイッチの切られた液体ポンプ６によって切断される。圧力が減少し、バネ１７はバルブコーン７を押して、当該バルブコーン７を休息位置に戻し、すなわち、バルブコーン７はダクトを駆動ユニット４に対して閉じる。ブレーキユニット５は駆動ユニット４が切断されたときに活性化される。膝関節部２の動きは、ピストン９をリンクアーム１０を介して作動させ、シリンダ１６内の液体オイルはブレーキユニット５のバルブ８を介して押圧され、ブレーキ／弱らせること（dampening）の程度はバルブ８の開度を変化させることによって調整されることができる。ブレーキをかけることは、ブレーキ力内で変化されることができ、完全にブレーキのかけられていない（自由に揺動する）膝関節部２から、完全にブレーキのかけられた（ロックされた）膝関節部２まで、変化されうる。
【００５７】
図１２による足首関節部３を有する末端１４が、能動的な状態で示されており、図１０および図１１による膝関節部と同様に機能する。液体ポンプ６’が開始され、ポンプ６’の一方側で圧力が増加する。バネ１７’に隣接して開くダクトの一つを介して、バルブコーン７’がわきへ押圧され、駆動ユニットのダクトシステムがシリンダ１６’と協働し、ピストン９’が働く。このようにして、ポンプ６’は一方または他方にピストン９’を作動させる。能動的な駆動ユニット４’が活性化されると、受動的なブレーキユニット５’内のバルブ８’は、液体ポンプ６’を最大効率で用いることができるよう、完全に閉じられるべきである。ピストン９’は、リンクアーム１０’を作動させ、当該リンクアーム１０’は、次に相互連結要素１２に対して末端１４を動かすために、足首関節部３を作動させる。駆動ユニット４’はスイッチの切られた液体ポンプ６’によって切断される。圧力が減少し、バネ１７’はバルブコーン７’を押して、当該バルブコーン７’を休息位置に戻し、すなわち、バルブコーン７’はダクトを駆動ユニット４’に対して閉じる。図１２内でブレーキユニット５’は、次に、活性化される。通常の作動条件では、液体ポンプ６’が、次に、スイッチが切られる。
【００５８】
足首関節部３の動きは、受動状態において、ピストン９’をリンクアーム１０’を介して作動し、シリンダ１６’内の液体オイルは、ブレーキユニット５’のバルブ８’を介して押圧される。ブレーキ力は、バルブ８’の開口度を変えることによって、調整されうる。ブレーキをかけることは、ブレーキ力内で変化されることができ、完全にブレーキのかけられていない（自由に揺動する）足首関節部３から、完全にブレーキのかけられた（ロックされた）足首関節部３まで、変化されうる。
【００５９】
義足システム１が、例えば膝関節部より下の切断レベルで、単に本発明による義足３を有しているだけなら、義足は、バッテリー１１’とコントロールユニット１５’がまだ必要となる。これらバッテリー１１’とコントロールユニット１５’は、例えば、相互連結要素の周りまたは足を入れるソケット上に、配置されてもよい。
【００６０】
本発明は、述べられた変形や代わりを有する、上述されて図面で示された実施の形態に限定されるべきでなく、添付された請求項の範囲内で様々な方法で付加的に修正されうることを言わずに進めてきた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による義足システムの斜視図。
【図２】平面での歩行周期の支持段階を示した図。
【図３】平面での歩行周期の揺動段階を示した図。
【図４】階段を上るときの歩行周期の支持段階を示しており、破線は受動的／硬い足を有する対応する歩行周期を示している。
【図５】階段を上るときの歩行周期の揺動段階を示している。
【図６】階段を下りるときの歩行周期の支持段階および揺動段階を示している。
【図７】スロープを上るときの歩行周期の支持段階を示している。
【図８】スロープを上るときの歩行周期の揺動段階を示している。
【図９】スロープを降りるときの歩行周期の支持段階を示している。
【図１０】能動的なまっすぐな位置における膝の横断面を示す断面図。
【図１１】受動的なブレーキ位置における膝の横断面を示す断面図。
【図１２】本発明による能動的な位置における末端の横断面を示す断面図。
【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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【国際調査報告】
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