(57)【要約】残存肢に対する義肢のフィット性を向上させる。【解決手段】残存肢を受容するキャビティを備えたソケットを有する低圧制御式の義肢のための体重駆動式の真空ポンプ。デュアルアクションポンプは、義肢のソケットへ固定されたハウジングと、このハウジング内で往復運動するとともに義肢のパイロンへ取り付けられているシリンダと、シリンダ内部に設けられた第１のチャンバと、第１のチャンバ内で往復運動するピストンと、シリンダとハウジングとの間に設けられた第２のチャンバと、第１のチャンバ及び第２のチャンバをキャビティ及び大気へ連結するためのバルブ手段とを有する。シングルアクションポンプは、義肢のパイロンへ固定されるとともにその中に第１のチャンバを有するハウジングと、第１のチャンバ内で往復運動するピストンと、インテーク／エキゾーストポートと、一方向バルブとを有する。ピストンはシールを有していてそのピストンとハウジングとの間に第２のチャンバを形成し、インテーク／エキゾーストポートは第２のチャンバへ連結され、一方向バルブは第２のチャンバをキャビティ及び大気へ連結する。歩行により、真空ポンプが装着者の体重の影響の下にキャビティから空気を引き抜き、キャビティ内部に真空を発生する。【選択図】図４
2004516856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残存肢を有する肢切断者用の低圧制御式の義肢、すなわち、残存肢の実質部分を受容してそれらの間にキャビティを形成するような容積及び形状を有するソケットと、足と、この足とソケットとの間に位置するパイロンとを有する義肢において、パイロンに取り付けられた体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバであって、
（ａ）ソケットへ固定されるとともにハウジング上壁とハウジング側壁とを有するハウジングを有し、
（ｂ）前記ハウジング内で往復運動するとともに前記ハウジング側壁に対してシール係合するシリンダを有し、
（ｃ）前記シリンダがシリンダ上壁及びシリンダ側壁を有するとともにキャップへ固定され、前記キャップがパイロンへ固定され、
（ｄ）前記ハウジングへ固定されるとともに前記シリンダ内を往復運動するピストンを有し、前記シリンダ上壁、シリンダ側壁及び前記ピストンが協働して第１のチャンバを形成し、
（ｅ）前記シリンダ上壁、前記ハウジング上壁及び前記ハウジング側壁が協働して第２のチャンバを形成し、
（ｆ）前記ピストン、前記シリンダ側壁及び前記キャップが協働して第３のチャンバを形成し、
（ｇ）前記第１のチャンバをキャビティ及び大気へ連結する第１のバルブ手段を有し、さらに、
（ｈ）前記第２のチャンバをキャビティ及び大気へ連結する第２のバルブ手段を有している体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項２】
前記第１のバルブ手段が三方向バルブである請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項３】
前記第２のバルブ手段が三方向バルブである請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項４】
前記シリンダと前記ハウジングとの間に回転防止カラーをさらに有する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項５】
前記ピストンが前記ハウジングへねじ係合されている請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項６】
前記ピストンと前記シリンダ側壁との間に設けられた第１のシールと、前記シリンダ側壁と前記ハウジング側壁との間に設けられた第２のシールとをさらに有する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項７】
前記キャップと前記ハウジング側壁との間に設けられた第１のブシュと、前記シリンダ側壁と前記ハウジング側壁との間に設けられた第２のブシュとをさらに有する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項８】
前記第１のバルブ手段と前記第１のチャンバとの間にインテーク／エキゾーストポートをさらに有する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項９】
前記シリンダ上壁が中空のコアを有し、前記ピストンがこの中空のコアにスライド係合するステムを有し、前記インテーク／エキゾーストポートが前記ステムを横切っている請求項８記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１０】
前記シリンダを前記ハウジング上壁へ向けて付勢するスプリングをさらに有する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記ピストンと前記キャップとの間の圧縮空気が前記シリンダを前記ハウジング上壁へ向けて付勢する請求項１記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記ピストンと前記キャップとの間の空気の圧力を変化させるように適合された調節バルブをさらに有する請求項１１記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項１３】
残存肢を有する肢切断者用の低圧制御式の義肢、すなわち、残存肢の実質部分を受容してそれらの間にキャビティを形成するような容積及び形状を有するソケットと、足と、この足とソケットとの間に位置するパイロンとを有する義肢において、パイロンに取り付けられた体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバであって、
（ａ）パイロンへ固定されたキャップと、
（ｂ）前記キャップへ固定されたシリンダと、
（ｃ）ピストンと、
（ｄ）ソケット及び前記ピストンへ固定されたハウジングと、
（ｅ）インテーク／エキゾーストポートと、
（ｆ）インテークポートと、
（ｇ）エキゾーストポートと、
（ｈ）前記インテーク／エキゾーストポート及びキャビティを大気へ連結する三方向バルブと、
（ｉ）前記インテークポートをキャビティへ連結する二方向バルブと、
（ｊ）前記エキゾーストポートを大気へ連結するエキゾーストバルブと、
を有し、前記シリンダがシリンダ上壁及びシリンダ側壁を有し、前記シリンダ上壁及び前記シリンダ側壁が前記キャップと協働して第１のチャンバを形成し、前記ピストンが前記第１のチャンバ内で往復運動し、前記ハウジングがハウジング上壁及びハウジング側壁を有し、前記ハウジング上壁及び前記ハウジング側壁が前記シリンダと協働して第２のチャンバを形成し、前記ハウジング側壁が前記シリンダ側壁とスライド係合し、インテーク／エキゾーストポートが前記第１のチャンバ内に設けられ、インテークポートが前記第２のチャンバ内に設けられ、エキゾーストポートが前記第２のチャンバ内に設けられ、装着者の体重が前記ハウジングへ加えられることによって、前記ピストンが前記第１のチャンバ内を下方へ移動させられ、それによって、空気が前記三方向バルブ及び前記インテーク／エキゾーストポートを介してキャビティから前記第１のチャンバ内へ引き込まれ、それと同時に、空気が前記エキゾーストポートを介して前記第２のチャンバから空気が押し出され、また、装着者の体重が前記ハウジングから取り除かれることによって、前記ピストンが前記第１のチャンバ内を上方へ移動させられ、それによって、空気が前記インテーク／エキゾーストポート及び前記三方向バルブを介して前記第１のチャンバから押し出され、それと同時に、空気が前記二方向バルブを介して前記キャビティから前記第２のチャンバ内へ空気が引き込まれるようになっている体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１４】
前記ピストンが前記ハウジングへねじ係合されている請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１５】
前記シリンダと前記ハウジングとの間に回転防止カラーをさらに有する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１６】
前記ピストンと前記シリンダ側壁との間に設けられた第１のシールと、前記シリンダ側壁と前記ハウジング側壁との間に設けられた第２のシールとをさらに有する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１７】
前記キャップと前記ハウジング側壁との間に設けられた第１のブシュと、前記シリンダ側壁と前記ハウジング側壁との間に設けられた第２のブシュとをさらに有する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１８】
前記シリンダ上壁が中空のコアを有し、前記ピストンが前記中空のコアにスライド係合するステムを有する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項１９】
前記インテーク／エキゾーストポートが前記ステムを横切っている請求項１８記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２０】
前記シリンダを前記ハウジング上壁に向けて付勢するスプリングをさらに有する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２１】
前記ピストンと前記キャップとの間の圧縮空気が前記シリンダを前記ハウジング上壁へ向けて付勢する請求項１３記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２２】
前記ピストンと前記キャップとの間の空気の圧力を変化させるように適合された調節バルブをさらに有する請求項２１記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２３】
残存肢を有する肢切断者用の低圧制御式の義肢、すなわち、残存肢の実質部分を受容してそれらの間にキャビティを形成するような容積及び形状を有するソケットと、足と、この足とソケットとの間に位置するパイロンとを有する義肢において、パイロンに取り付けられた体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバであって、
（ａ）上壁を有するパイロンへ固定されたシリンダを有し、そのシリンダはその中に第１のチャンバを有し、
（ｂ）前記シリンダ内を往復運動するピストンを有し、前記ピストンがシールを有するとともに前記ピストンと前記シリンダ上壁との間に第２のチャンバを形成し、前記第１のチャンバが前記シールによって前記第２のチャンバから分離され、
（ｃ）前記ピストンが前記シリンダの外側へ延びてソケットへ固定され、
（ｄ）前記第２のチャンバへ連結されたインテーク／エキゾーストポートを有し、
（ｅ）前記キャビティをインテーク／エキゾーストポートへ連結する一方向バルブを有し、
（ｆ）前記インテーク／エキゾーストポートを大気へ連結する第２の一方向バルブを有し、
装着者の体重が前記ピストンへ加えられることによって前記ピストンが前記シリンダ内を下方へ移動させられ、それによって空気が前記一方向バルブ及び前記インテーク／エキゾーストポートを介して前記キャビティから前記第２のチャンバ内へ引き込まれ、また、装着者の体重が前記ハウジングから取り除かれることによって、前記ピストンが前記シリンダ内を上方へ移動させられ、それによって、空気が前記インテーク／エキゾーストポート及び前記第２の一方向バルブを介して前記第２のチャンバから大気へ押し出されるようになっている体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項２４】
前記シリンダが上壁を有するとともに前記上壁を貫く開口部を有し、前記ピストンが前記開口部にスライド係合するステムを有する請求項２３記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２５】
前記シリンダ上壁が複数のチューブを有し、その各々が閉端部及び開端部を有し、前記開端部がソケットに面し、前記ステムがそこへ取り付けられた複数の突起部をさらに有し、前記突起部が前記チューブ内へスライド係合する請求項２４記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２６】
前記ピストンをソケットに向けて付勢するスプリングをさらに有する請求項２３記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２７】
前記第１のチャンバ内の圧縮空気が前記ピストンをソケットに向けて付勢する請求項２３記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２８】
前記ピストンと前記シリンダとの間の空気の圧力を変化させるように適合された調節バルブをさらに有する請求項２７記載の体重駆動式の真空ポンプ。
【請求項２９】
残存肢を有する肢切断者用の低圧制御式の義肢、すなわち、残存肢の実質部分を受容してそれらの間にキャビティを形成するような容積及び形状を有するソケットと、足と、この足とソケットとの間に位置するパイロンとを有する義肢において、ソケットとパイロンとの間に取り付けられた体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバであって、
（ａ）ソケットへ取り付けられたハウジングを有し、
（ｂ）シリンダを有し、シリンダはその中に第１のチャンバを有するとともにパイロンへ取り付けられ、
（ｃ）前記シリンダ内を往復運動するピストンを有し、
（ｄ）前記ハウジングがその中に第２のチャンンバを有し、前記シリンダは前記第２のチャンバ内を往復運動し、
（ｅ）第１のバルブ手段が前記第１のチャンバをキャビティ及び大気へ連結し、
（ｆ）第２のバルブ手段が前記第２のチャンバをキャビティ及び大気へ連結している体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【請求項３０】
残存肢を有する肢切断者用の低圧制御式の義肢、すなわち、残存肢の実質部分を受容してそれらの間にキャビティを形成するような容積及び形状を有するソケットと、足と、この足とソケットとの間に位置するパイロンとを有する義肢において、ソケットとパイロンとの間に取り付けられた体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバであって、
（ａ）シリンダを有し、シリンダはその中に中空のコアを有するとともにパイロンへ取り付けられ、
（ｂ）前記シリンダ内を往復運動するピストンを有し、前記ピストンがシールを有するとともに前記ピストンと前記シリンダとの間に第１及び第２のチャンバを形成し、前記第１のチャンバが前記シールによって前記第２のチャンバから分離され、
（ｃ）前記ピストンが前記シリンダから外側へ延びてソケットへ取り付けられ、
（ｄ）前記第２のチャンバへ連結されたインテーク／エキゾーストポートを有し、
（ｅ）前記インテーク／エキゾーストポートをキャビティ及び大気へそれぞれ連結する第１及び第２の一方向バルブを有する体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
これは、先に出願された同時係属中の出願第０９／３２５，２９７号、すなわち、１９９９年６月３日に出願された「ハイポバリカリ・コントロールド・ソケット・フォー・アーティフィシャル・リム（Ｈｙｐｏｂａｒｉｃａｌｌｙ−Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｓｏｃｋｅｔ ｆｏｒ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｌｉｍｂ）」という名称の出願の一部継続出願である。
【０００２】
この発明は人工補装具に関する。さらに詳しくは、この発明は肢切断者用の低圧制御式（ｈｙｐｏｂａｒｉｃａｌｌｙ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）の義肢（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｉｍｂ）に関する。
【０００３】
肢切断者とは、脚や腕などの末端（ｅｘｔｒｅｍｉｔｙ）すなわち肢に損失部を有する人のことである。肢の損失部は一般に残存肢（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｌｉｍｂ）と呼ばれる。残存肢は切断端（ｓｔｕｍｐ）に関して様々な寸法及び形状になる。すなわち、非常に新しい肢切断部はほぼ球根状又は円柱状の形状であるのに対して、多くの萎縮を有する古い肢切断部は一般に円錐状の形状である。残存肢は、さらに、切断端の体積及び形状、場合によって傷、皮膚の移植、骨質突起（ｂｏｎｙ ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ）、不均一な肢体積、神経腫、痛み、浮腫又は軟組織形態などの様々な個別の問題又は形態によって特徴付けられる。
【０００４】
図１及び図２を参照すると、膝の下方の残存肢１０が示されている。この残存肢は膝の下方で切断され、末端として切断端１４を有する脚１２として描かれている。この場合において、残存肢１０は軟組織に加え、大腿部１６、膝関節１８、切断された脛骨２０及び腓骨２２を含んでいる。軟組織によって周りを囲まれたこれらの骨構造に沿って神経束や血管経路が存在する。これらは神経腫、麻痺、不快感その他の問題を避けるために外部圧力から保護されなければならない。膝より下の残存肢１０はその切断端１４が、一般に、より骨質構造であるという特徴があり、一方、膝より上の残存肢はより軟らかい組織に加えて血管経路や神経束を含んでいるという特徴がある。
【０００５】
図２を参照すると、腕２６の一部を失って、その末端が切断端２８になった肢切断者も、血管経路、神経束とともに軟らかくて骨質の組織を有することを特徴としている。残存肢１０は上腕骨３０を含んでいる。この上腕骨３０は肩の下方から肘まで延びており、そこから橈骨３４及び尺骨３６が切断部まで旋回可能に延びている。上腕骨３０に沿って二頭筋３８及び三頭筋４０が存在する。これら二頭筋及び三頭筋はそれぞれ橈骨３４及び尺骨３６へまだ連結されている。
【０００６】
いくつかの観点において、腕２６が切断された残存肢の肢切断者は、義肢に対する圧力支持は考慮しておらず、むしろ、肘で曲げたり掴んだりする能力などの典型的な全腕機能を提供できるような関節動作が可能な義肢を有することに関心がある。肢が麻痺した人も同じようなことを考えており、それらの人々は麻痺した肢がある程度の可動性を有すること、従って、機能性を有することを望む。
【０００７】
歴史的には脚の肢切断者によって一般的に使用された義肢はそのほとんどの部分がアップランドウィロウ（Ｕｐｌａｎｄ Ｗｉｌｌｏｗ）など木で造られていた。それらの義肢は手彫りされ、残存肢１０の切断端１４を受容するためのソケットを有していた。ソケットの下方は向こうずね部分であり、向こうずね部分の下方が足になっている。これら木製の義肢は、通常、塗装が施された生皮で覆われていた。ほとんどの木製の義肢のソケットは中空であった。これは、一般に、肢が切断端１４の末端ではなくて切断端１４に隣接する周縁組織によって義肢内に支持されるためである。
【０００８】
また、欧州におけるいくつかの義肢は中空の金属の鍛造部材から形成されていた。繊維の義肢も用いられた。これらの義肢は型のまわりに広げられ、その後、乾燥及び硬化が行われた。再度述べると、これらの義肢も中空であり、ほとんど切断端１４に隣接する周縁組織のまわりで残存肢を支えていた。
【０００９】
これらの様々な義肢はすべて肢切断者の切断端１４を入れるソケットを有している。一般に、二つのカテゴリのソケットがある。ハードソケットがある。これは、切断端が任意のタイプのライナ又は切断端ソックスなしにソケットの中に入って実際にソケットの壁に接触するようなものである。別のカテゴリのソケットはライナ又はインサートを利用するソケットである。いずれのカテゴリのソケットも、一般的には、その端部が開口したソケットであり、その底部に中空のチャンバを有しており、ソケットのどの部分も切断端１４の末端には接触しない。従って、切断端はその周辺側部のまわりで支えられる。これは、切断端はソケットの内壁へフィットするためである。
【００１０】
これらのタイプのソケットは切断端１４に大きいせん断力が発生するだけでなく、肢へのソケットの周辺圧力の影響のために神経束や血管の流体の流れに対して圧力や制限の問題を引き起こす。この圧力の影響によって、ソケットの端部内への腫脹が引き起こされ、肢切断者は切断端１４の端部に激しい浮腫や脱水瘤塊（ｄｒａｉｎｉｎｇ ｎｏｄｕｌｅｓ）を発生する。
【００１１】
やがて、人工補装具製造者は、ソケットの中空チャンバを充填して切断端及びソケットとのより全体的な接触を助長することによって、腫脹や浮腫の問題は解決できることがわかった。しかし、骨質突起などの問題となる組織形態の場合は、軟質すなわち柔軟な材料をソケットの中に追加するなどの特別な配慮を必要とする。
【００１２】
今日では、ほとんどの義肢はポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱硬化性プラスチックから製造されている。おそらく、これらは種々の樹脂が含浸されたメリヤス編みのナイロン上に積層されている。
【００１３】
過去においては、ほとんどの義肢は種々のハーネス及びおそらくは革のレーサ（ｌａｃｅｒｓ）又はレーシング（ｌａｃｉｎｇｓ）でしばしば使用されるある種の形態のプーリ、ベルト又はストラップサスペンションによって肢切断者の体から吊り下げられていた。義肢を吊り下げる別の方法は楔サスペンションとして知られている。この場合、上部開口部においてより閉じた形態のソケットの中に実際の楔が組み込まれている。ソケット内の楔は外転筋結節（ａｂｄｕｃｔｏｒ ｔｕｂｉｃａｌ）において中央大腿部関節丘又は指関節をカップ状に覆う。吊り下げのさらに別の形態はシャトルシステム又は機械式フックアップすなわちリンクアップと呼ばれる。この場合、薄い吸引ライナが切断端の上に被せられる。切断端はその末端にドッキング装置を有しており、このドッキング装置がソケットチャンバの底部に設けられた協働部分と機械的に結合するようになっている。スリーブサスペンションも用いられる。その場合、肢切断者はゴム状のスリーブに形成されたラテックスゴムチューブを使用し、これが義肢の上部及び肢切断者の大腿部の両方の上に巻かれる。このスリーブサスペンションは他の形態の吊り下げ方法と組み合わせて使用される。
【００１４】
人工補装具の分野では、正圧システムの使用及び負圧システム（すなわち、低圧の閉じたチャンバ）の使用の両方が利用されてきた。ある時は、ソケットの中にフィットさせるために、圧力システムとして「膨張可能な内側チューブ」が使用された。今日では、空気圧式の「バッグ」がある。これは、圧力を増大させてソケット内部における容積変化への適合を助けるために人が体重を支えるのによいと考える領域の上に設置される。
【００１５】
これに関する問題は、それが非常に特殊な圧力であり、これらの高圧力領域にわたって萎縮を生じて、組織を劇的に失わせることである。これらのシステムはいずれも、ソケット内部における容積変化に適合するために、残存肢と義肢のソケットとの間の接触領域全体にわたって正圧を分配させるものではない。
【００１６】
負圧は閉じたチャンバに対して利用されてきた。その場合、ソケットはソックスといっしょに引っ張り、ソックスをソケットから引っ張り出して、その後、バルブで開口部を閉じることによって装着される。これによって、底部にシールが形成され、切断端は低圧シールによってソケットの中に保持される。しかし、残存肢を義肢へロックするのに真空ポンプによって発生される負圧を使用しているシステムは存在しない。
【００１７】
古いシステムは最初ドイツで始まった。それらは開端部を有するソケットであり、このことはソケットの底部に空気チャンバが存在することを意味している。これはあまりうまくいかなかった。なぜなら、囲まれた領域のもとで脚の重量を吊り下げる負の引っ張り力（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｄｒａｗ）によって、チャンバ内への残存肢の腫脹が引き起こされるからである。これは、切断端の破壊や排液（ｄｒａｎａｇｅ）を引き起こすような重大な浮腫をもたらす。
【００１８】
その後、米国において、残存肢とソケットとの間の全体的な接触が必須であり、いったん全体的な接触が起こると、体重が均一に分配されるか、吊り下げがソケットの開口したチャンバ部分の上だけではなく肢の表面全体にわたって分配されることが見いだされた。
【００１９】
海抜０メートルにおいては、人体は全体としておよそ１気圧の加圧下にある。これにより、人体全体にわたって通常の流体システムが保持及び維持される。肢切断者が人工補装具を装着し、体重を残存肢の表面領域を介して骨に伝え始めると、残存肢には１気圧に体重を支えることによって生じる追加圧力を加えたものに等しい大きい圧力が加わる。この増大圧力によって、残存肢内部の流体は低圧力下における体の多くのへと最終的に失われる。この流体の損失はその日のうちに残存肢の体積を減少させる。それは肢切断者によって異なるが、すべての肢切断者にわたって一定であり、残存肢が「肉付きがよく」軟らかいほど、体積の変動は大きい。体重が重く、表面積が小さいほど、流体における圧力は大きく、「変動（ｓｗｉｎｇｓ）」も大きい。これまでは、肢切断者は、減少した残存肢を補うためには、義肢を取り外して追加の切断端用ソックスを履くことによってこの体積の減少を補償しなければならなかった。
【００２０】
これらの装置のなかには人工補装具に関連した問題のいくつかに取り組んだものもあるけれども、義肢、ライナ及びソケットのそれぞれ又はそれらの組み合わせのいずれもが、残存肢と全体的に接触し、義肢によって肢組織に伝達されるせん断、衝撃及び機械的力を吸収及び消散し、残存肢の体積を制御し、さらには、残存肢をソケットの中に保持するためのロック装置として負圧を使用できるような人工補装具を提供するものではなかった。
【００２１】
そのため、残存肢との全体的な接触を達成し、一般的な歩行（ａｍｂｕｌａｔｉｏｎ）に伴う衝撃、機械的力及びせん断、義肢におけるねじれ、回転及び体重支持を吸収し消散させ、均等な重量分配によって残存肢の体積を制御し、残存肢をソケットの中へ保持するためのロック装置として負圧を使用し、残存肢の体積の変化に対して内側ソケット環境を調節して適応させ、さらに、正圧も提供することのできる負圧システムによって切断端の体積の変化を制御するような改良された低圧制御式の義肢に対する要望がある。理想的には、真空システムは自動的に調節される必要がある。
また、残存肢を受容する内側ソケットと義肢の向こうずね及び足へ取り付けられる外側ソケットとの間にしっかりとした機械的噛み合わせを有するような改良された低圧制御式の義肢に対する要望もある。内側ソケット及び外側ソケットの両方が体重を支えるための堅固な下部と、残存肢の動きを可能にするかなりフレキシブルな上部とを有している。
【００２２】
これまでは、義肢は肢切断者に合せてカスタム形成（ｃｕｓｔｏｍ−ｂｕｉｌｔ）される必要があった。カスタム形成プロセスは、一般に、残存肢上に単一層の薄い綿のキャスティングソックスを設置する段階と、残存肢及びキャスティングソックスのまわりに整形外科用プラスターラップを形成するために、残存肢の第１のネガモールド（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍｏｌｄ）を形成する段階と、このネガモールドにプラスタを充填することによって残存肢の第１のポジモデル（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ）を形成する段階と、ポジモデルのまわりに熱可塑性フォームを形成してライナのためのスペースを形成する段階と、追加の熱可塑性フォームを追加して、末端キャップ及び組織形態に起因してさらに厚さを必要とする他の領域を形成する段階と、このフォームのまわりに第２の大きいネガプラスターモールドを形成する段階と、そのフォームを取り除く段階と、ポジモデルと第２のネガモールドとの間のスペースの中に成形可能な液状のライナを注入する段階と、そのライナを硬化させる段階と、第２のネガモールドからライナを取り除く段階と、肢切断者の残存肢上にライナを装着する段階と、ライナ上に別の単層の薄いキャスティングソックスを設置する段階と、残存肢及びライナのまわりに義肢のソケットの第３のプラスターラップすなわちネガモールドを形成する段階と、ライナを第３のプラスターラップから取り除く段階と、デンタルプラスタからソケットのプラスターキャストすなわちポジモデルを形成する段階と、ポジモデルを研磨又は研削して小さいポジモデルを形成して、体重を支える領域及び残存肢及びソケットに対するライナの圧縮を形成する段階と、この小さいポジモデルからソケットを形成する段階とを有する。
【００２３】
このカスタム形成プロセスは高価で、時間がかかり、熟練した人工補装具製造者が絶えず注意を払う必要がある。
時間のかかる高価なカスタム形成プロセスを用いずに、残存肢の輪郭にフィットする一般的な義肢のソケットに対する要望がある。このソケットは真空及び／又は正圧空気の下で残存肢の輪郭に合わせて成形可能な半圧縮性成形材料を含んでいる必要がある。
【００２４】
【特許文献１】
米国特許第４，８２８，３２５号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，５７１，２０８号明細書
【００２５】
発明の概要
この発明の主な目的及び利点は、義肢を残存肢から吊り下げるために、義肢のソケットの内部に真空を使用していることである。
この発明の別の目的及び利点は、ソケットのフィットを補助するとともにソケット内部の肢の体積変化を最小限に抑えるために、義肢の内部に真空を使用していることである。
【００２６】
この発明の別の目的及び利点は、残存肢をソケットの中にロックするために、ソケット内部に真空を使用しており、同時に、ソケット内部の負の引っ張り力によって残存肢がソケットの中へ腫脹するのを防止していることである。
この発明の別の目的及び利点は、体重を支える圧力に起因して残存肢から流体が失われないようにするためにソケット内部に真空を使用していることである。
【００２７】
この発明の別の目的及び利点は、残存肢をソケットの中にロックするため、及びソケットの容積を減らして残存肢の流体損失を補償するために、真空圧力を使用していることである。
この発明の別の目的及び利点は、真空及び正圧の両方が機械式又はモータ駆動装置を有する小型ポンプによって形成されることである。
【００２８】
この発明の別の目的及び利点は、使用されるときに、小型ポンプを制御して真空及び正圧の両方を調節するためにデジタルコンピュータシステムが用いられていることである。
この発明の別の目的及び利点は、真空圧力の影響下で義肢の輪郭に合うように成形可能な外側ソケットと内側ソケットとの間の半圧縮性成形材料が用いられており、それによって、カスタム形成プロセスの必要性がなくなっていることである。
【００２９】
この発明の別の目的及び利点は、内側ソケット及び外側ソケットが相互に連結され、相対動作が防止されていることである。この相互連結はピン、戻り止めなどの任意の様々な機構によって実現することができる。内側ソケットは外側ソケットから取り外すことができる。
この発明の別の目的及び利点は、真空ポンプ及び真空レギュレータが外側ソケットと内側ソケットとの間のスペースに閉じこめられることによって、これらのコンポーネントに対する損傷が防止されていることである。真空レギュレータは外部からアクセス可能な真空制御装置によって制御される。
【００３０】
この発明の別の目的及び利点は、内側ソケット及び外側ソケットの両方が堅固な下部と、かなりフレキシブルな上部とから構成されていることである。堅固な下部は人間の体重を支えるために必要な堅固さを与えており、一方、フレキシブルな上部は残存肢の動きに適合している。
この発明の別の目的及び利点は、内側ソケットによるサスペンションスリーブの摩耗を避けるために、内側ソケットとサスペンションスリーブとの間に外側シースが用いられていることである。
【００３１】
この発明の別の主な目的及び利点は、構造を簡素化するとともにコスト及び複雑さを軽減するために、二つのソケットではなくて、一つのソケットだけでもよいことである。
この発明の別の主な目的及び利点は、キャビティの中へ空気が漏れるときに、残存肢又はライナとソケットとの間のキャビティ内における真空を維持するために使用される大きい真空貯蔵器が使用されていることである。
この発明の別の主な目的及び利点は、装着者が義肢を付けて歩くときに、キャビティ内の真空を自動的に維持する重量起動式の真空ポンプが用いられていることである。
【００３２】
好ましい実施の形態の説明
図３はこの発明による低圧制御式の義肢５０を示している。この低圧制御式の義肢５０は外側ソケット５２と、向こうずね５４と、足５６とを有している。外側ソケット５２は残存肢１４の実質部分を受容してそれらの間にスペース５８を形成するような容積及び形状を有している。
【００３３】
低圧制御式の義肢５０の第１の実施の形態が図４に示されている。低圧制御式の義肢５０は残存肢１４の実質部分を受容するとともに外側ソケット５２と残存肢１４との間のスペース５８の中にフィットするような容積及び形状を有するキャビティ６２を備えたフレキシブルな内側ソケット６０を有している。内側ソケット６０は残存肢１４に対向する内側表面６４と、外側ソケット５２に対向する外側表面６６とを有している。
【００３４】
向こうずねすなわちパイロン５４には真空源７０が適宜に取り付けられている。真空源７０は機械式又はモータ駆動式のポンプ７２であることが好ましい。真空源７０は電源８３へ接続されている。電源８３はバッテリでもよい。
【００３５】
真空源７０には真空バルブ７４が接続されている。真空バルブ７４は外側ソケット５２上に配置されていることが好ましい。真空バルブ７４は真空チューブ７６によってキャビティ６２へ接続されている。真空源は残存肢１４を引き寄せて、内側ソケット６０の内側表面６４へしっかりと接触させることがわかるであろう。
【００３６】
低圧制御式の義肢５０は真空源７０を制御するためのレギュレータ手段８０も有している。このレギュレータ手段８０はデジタルコンピュータ８２であることが好ましい。また、レギュレータ手段は真空レギュレータでもよい。レギュレータ手段８０は電源８３へ接続されている。電源８３はバッテリでもよい。
【００３７】
シール手段８４によって残存肢１４と外側ソケット５２との間に気密シールが形成されている。シール手段８４は非発泡質で非多孔質のポリウレタンのサスペンションスリーブ８６であることが好ましい。このサスペンションスリーブは外側ソケット５２及び残存肢１４の一部の上に巻かれていてこれを覆う。また、シール手段８４としては、気密シールであれば任意のタイプのシールを使用できる。
【００３８】
低圧制御式の義肢５０は残存肢１４と内側ソケット６０の内側表面６４との間に薄いシース９０も有している。キャビティ６２に真空が加えられると、シース９０によって最終的にキャビティ６２の全体に真空が加えられる。シース９０がないと、残存肢１４が内側表面６４へ「張り付いて」、キャビティ６２への真空の均一な印加を妨げるシールを形成する可能性がある。シース９０は肢切断者が内側ソケット６０の中へ円滑かつ容易にフィットするのを助けるためにも使用される。シース９０は編まれた薄いナイロンから形成されていることが好ましい。
【００３９】
低圧制御式の義肢５０は、残存肢１４を受容する非発泡質で非多孔質のポリウレタンのライナ９２も有している。ライナ９２はシース９０と残存肢１４との間に配置されている。ライナ９２は全体的に接触する低圧吸引かつ等重量分配のソケットライナを提供している。ライナ９２は残存肢１４の皮膚へ即座にくっついて、肢１４に対して全体的に接触する。ライナ９２は、一般に、歩行（ａｍｂｕｌａｔｉｏｎ）に伴う衝撃、機械的力及びせん断力を吸収及び消散させる。
【００４０】
低圧制御式の義肢５０は伸張性ナイロンの第２のスリーブ９４も有している。スリーブ９４はサスペンションスリーブ８６の上に巻かれてこれを覆い、衣服がサスペンションスリーブ８６へくっついて引っかかるのを防止する。
【００４１】
図３を参照するとわかるように、ポリウレタンの管状スリーブ８６は独立と考えられ、任意に使用されるナイロンシース９０及び第２の伸張性ナイロンスリーブ９４といっしょにウレタンライナ９２と組み合わされる。
【００４２】
さらに詳しくは、肢切断者はスパンデックス様の材料から形成されている第２の伸張性ナイロンスリーブ９４を装着し、残存肢１４上に巻き、残存肢の上側部分まで、好ましくは、脚１２の大腿部までそれを巻き付ける。次に、ポリウレタンスリーブ８６も残存肢１０上へその上方まで巻かれる。その後、場合によってライナ９２が取り付けられる。
【００４３】
次に、場合によって、肢切断者は非伸張性の薄い摩擦低減性ナイロンのナイロンシース９０を利用する。すでに述べたように、このシース９０は肢切断者が内側ソケット６０の中へ円滑かつ容易にフィットするのを助ける。また、シース９０は使用せずに、ライナ９２のみ義肢５０の内側ソケット６０の中へ挿入してもよい。
【００４４】
次に、肢切断者はポリウレタンスリーブ８６上に巻かれた部分を掴んで、それを外側ソケット５２の実質部分上に巻き付ける。スリーブ８６は残存肢１４と外側ソケット５２との間で気密性シールを形成する。
認識できるように、ポリウレタンスリーブ８６は粘着性である。従って、第２の伸張性ナイロンスリーブ９４を利用して、ポリウレタンスリーブ８６の上へ巻き付けることができる。
【００４５】
肢切断者は、次に、レギュレータ手段８０を設定して、真空源７０を作動させ、真空バルブ７４及び真空チューブ７６を介してキャビティ６２へ真空を付与する。十分な真空が付与されると、残存肢が（任意にのカバー部材といっしょに）フレキシブルな内側ソケット６０の内側表面６４へ確実に引き寄せられる。真空源７０は水銀で０〜２５インチ（理想的には、１５〜２０インチ）の範囲の真空を維持できることが好ましい。
【００４６】
内側ソケット６０内の真空によって、低圧制御式の義肢５０は残存肢１４から吊り下げられることがわかるであろう。残存肢１４は内側ソケット６０と全体的に接触するため、この真空によって、残存肢１４はソケットの中へ腫脹させられることなく、内側ソケット６０の中へロックされる。すなわち、残存肢１４とその残存肢上に引き寄せられた内側ソケット６０との間には開口したチャンバは存在しない。
【００４７】
体重を支える圧力によって、一日の間に残存肢１４の体積が減少すると、レギュレータ手段８０は真空源７０を適切に調節して残存肢１４を内側ソケット６０に対して一層しっかりと引き寄せ、それによって、残存肢の体積の減少を補償する。また、真空は体重を支える圧力によって引き起こされる残存肢からの流体の損失も部分的に防ぐことができる。
【００４８】
低圧制御式の義肢５０の第２の実施の形態が図５及び図６に示されている。第２の実施の形態の低圧制御式の義肢５０は、内側ソケット６０Ａがフレキシブルであるとともに圧縮性であることを除き、既に述べたものと同じである。真空源の代わりに、この第２の実施の形態は正の空気圧源１００を有している。この空気圧源１００はモータ駆動のポンプ１０２であることが好ましい。レギュレータ手段８０は正の空気圧源１００を制御する。このレギュレータ手段８０としては、デジタルコンピュータ８２を使用できる。レギュレータ手段及び正の空気圧源１００は電源８３へ接続されている。電源８３としては、バッテリを使用できる。正の圧力バルブ１０４がスペース５８を正の空気圧源１００へ連結し、残存肢の体積が減少するときに内側ソケット６０Ａを圧縮する。
【００４９】
体重を支える圧力によって、一日の間に残存肢１４の体積が減少すると、レギュレータ手段８０が正の空気圧源１００を制御して、空気圧によって内側ソケット６０Ａを圧縮し、図６に示されているように残存肢の体積の減少を補償することがわかるであろう。
【００５０】
低圧制御式の義肢５０の第３の実施の形態が図７に示されている。この第３の実施の形態は既述した第１及び第２の実施の形態を組み合わせたものである。
機械式のモータ駆動式のポンプ７２は、真空源７０及び正の空気圧源１００の両方として作用する。レギュレータ手段８０、真空源７０及び正の空気圧源１００は電源８３へ接続されている。電源８３としては、バッテリを使用できる。
【００５１】
真空源７０は、レギュレータ手段８０の制御の下に、残存肢の体積の減少をある点まで補償する。その点からは、レギュレータ手段８０が正の空気圧源１００に作用し、前述したようにして、減少した残存肢の体積をさらに補償する。従って、第３の実施の形態は、真空及び正の空気圧の両方を使用し、それらをいっしょに作用させ、残存肢１４を内側ソケット６０の中へロックし、ソケットの容積を減少させて残存肢１４における流体の損失を補償している。真空補償と正の空気圧補償との間の切り替わりが行われる正確な点はレギュレータ手段８０によって制御される。レギュレータ手段８０としては、既に述べたように、ソケットの環境に対して適切にプログラミングされたデジタルコンピュータが使用できる。
【００５２】
低圧制御式の義肢５０の第４の実施の形態が図８に示されている。第４の実施の形態は第１の実施の形態に似ているが、二つの真空バルブ、すなわち、第１の真空バルブ１０６と第２の真空バルブ１１０を有している。これらはいずれも真空源７０へ接続されている。第１の真空バルブ１０６は真空源７０をスペース５８へ連結している。このスペース５８は米国特許第４，８２８，３２５号に開示されているポリスチレンビーズなどの半圧縮性の材料１０８を受容している。なお、この米国特許はここにおいて文献援用される。
【００５３】
義肢５０を装着するために、肢切断者は上で述べたようにする。残存肢１４を（任意のカバー部材とともに）圧縮性及び伸張性を有する内側ソケット６０Ｂの中へ挿入し、サスペンションスリーブ８６を外側ソケット５２上へ巻き付けた後、肢切断者はレギュレータ手段８０を駆動し、真空源７０を作動させてスペース５８へ真空を加える。これによって、材料１０８が機械的に一体状にロックされて堅固な団塊を形成し、残存肢１４の形状に適合する。内側ソケット６０Ｂは残存肢１４の重量及び真空の影響を受けて若干膨張する。
【００５４】
半圧縮性の成形材料１０８は、カスタムソケットを製造するためのカスタム形成プロセスを用いることなく、残存肢１４の形状に合わせて成形することができることがわかるであろう。外側ソケット５２は小、中、大などの標準サイズにすることも可能である。内側ソケット６０Ｂの残存肢１４の形状への適合は材料１０８を真空の影響下で固化させることによって行われる。
【００５５】
第２の真空バルブ１１０は、残存肢１４を内側ソケット６０Ｂの中へロックするために、前述したように、真空源７０をキャビティ６２へ連結している。
第４の実施の形態は、内側ソケット６０Ｂのサイズを調節して残存肢の体積減少を補償するために、前述したような正の空気圧源１００も有している。
第４の実施の形態は、前述したように、薄いシース９０、ライナ９２及び第２のスリーブ９４も有している。
正の空気圧源１００は、連結部材１２０によって、義肢５０の足首及び足部分における衝撃吸収及び動的応答のためにも使用することができる。
【００５６】
低圧制御式の義肢５０の第５の実施の形態が図１０に示されている。この実施の形態は図４に示されている第１の実施の形態と同じであるが、いくつか変更されている。まず、真空源７０は手動式の真空ポンプ７１である。この真空ポンプ７１は水銀で約１５〜２５インチまでキャビティ６２から空気を除去する。適当な手動式の真空ポンプはカリフォルニア州クカモンガ（Ｃｕｃａｍｏｎｇａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のニュアード・エンタープライジズ・インコーポレーテッド（Ｎｅｗａｒｄ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ， Ｉｎｃ．）によってＭＩＴＹ ＶＡＣ ＩＩという商標名で販売されている。
【００５７】
第５の実施の形態もシール手段８４を有している。このシール手段は、残存肢１４の一部に巻かれてこれを覆うために、非発泡質で非多孔質のポリウレタンサスペンションスリーブ８６から構成されていることが好ましい。シール手段８４の一部は外側ソケット５２と内側ソケット６０との間に配置されるように適合されている。スリーブは任意の空気を通さない種々のエラストマで形成することができる。
【００５８】
図１０に示されている第５の実施の形態は内側ソケット６２と外側ソケット５２と相互連結するための機械式インターロック６７，５９も有している。好ましくは、この機械式インターロックは内側ソケット６２に設けられた第１の係止部６７と、外側ソケット５２に設けられた第２の係止部５９から成っている。第１の係止部６７は第２の係止部５９と係合して、内側ソケット６０を外側ソケット５２内へロックする。
【００５９】
この発明による低圧制御式の義肢の第６の実施の形態が図１１及び図１２に示されている。この第６の実施の形態は図４に示されている第１の実施の形態に似ているが、いくつかの変更点がある。
第１に、内側ソケットは特別に外側ソケットから取り外せるように設計されている。内側ソケットと外側ソケットとの間にしっかりした機械的連結を形成する一方、内側ソケットを容易に取り外せるようにするために、第６の実施の形態は内側ソケット６０及び外側ソケット５２と係合する機械式インターロック１０３を有している。好ましくは、この機械式インターロックは内側ソケット６０へ取り付けられた延長部１０４と、外側ソケット５２へ取り付けられていて延長部１０４を受容しているドッキング装置１０６と、延長部１０４及びドッキング装置１０６に係合するロック機構１０５とから成る。
【００６０】
延長部は隆起又はタブなどの内側ソケットからの任意の突出部である。好ましくは、延長部１０４はシャトルピン１０８である。
ロック機構はねじ、ワイヤ又はピンなどの、延長部１０４及びドッキング装置１０６の両方に係合する任意の種類の部材である。好ましくは、このロック機構１０５は、アクセスできるように外側ソケット５２の外側へ延びる第２のピン１１０から成る。
【００６１】
第２に、第６の実施の形態は、一つではなく、二つの薄いシースを有している。第１の内側シース９０は残存肢１４と内側ソケット６０の内側表面６４との間に配置されていることが好ましい。真空がキャビティ６２へ加えられると、内側シース９０によって真空がキャビティ６２全体に均一に加えられる。内側シース９０がないと、残存肢１４は内側表面６４へ「張り付いて」、キャビティ６２への均一な真空付与を妨げるシールを形成する可能性がある。内側シース９０は肢切断者が内側ソケット６０の中へ円滑かつ容易に取り付けるのを助けるためにも用いられる。
【００６２】
外側シース９３はサスペンションスリーブ８６と内側ソケット６０との間に配置され、それによって、サスペンションスリーブが内側ソケット６０へ張り付くことを防止していることが好ましい。そのような張り付きはよって内側ソケット６０とスリーブ８６との間に摩擦を生じ、スリーブを摩耗させる原因となる。また、そうした張り付きは残存肢の動きを拘束する原因にもなる。また、外側シース９３はサスペンションスリーブ８６が内側ソケット６０との摩擦によって損傷を受けないように保護する。
【００６３】
第６の実施の形態は接着性圧力テープ９５も有していることが好ましい。このテープは外側シース９３、サスペンションスリーブ８６及び第２のスリーブ９４を覆うように適合され、外側シース９３、サスペンションスリーブ８６及び第２のスリーブ９４を内側ソケット６０に対してシールするものである。テープ９５はこれらすべての層を内側ソケットへロックし、動作時にそれらが緩まないようにしている。
この第６の実施の形態においては、サスペンションスリーブ８６は内側ソケット６０と外側ソケット５２との間に位置され、スリーブ８６は損傷しないように保護されている。
【００６４】
第６の実施の形態においては、内側ソケット６０は堅固な下部９８と実質的にフレキシブルな上部９６とを有している。堅固な下部は重量を支えるのを助け、一方、実質的にフレキシブルな上部は残存肢１４の動きを許容している。膝が完全にまっすぐな状態から完全に曲げた状態まで曲げられると、膝の幅が相当顕著に変化し、そして、硬くてフレキシブルでないソケットの縁においては、残存肢１４に過剰な圧力が加えられる可能性がある。実質的にフレキシブルな上部９６は義肢５０をより快適にするとともにこれらの変化に対して一層適応しやすくする。同じ理由から、外側ソケット５２は堅固な下部１０２と実質的にフレキシブルな上部１００とを有している。
【００６５】
好ましくは、内側ソケット６０の上端は外側ソケット５２の上端よりも下方にあり、スリーブ８６が衝撃から保護されるようになっている。好ましくは、内側ソケット６０の上端は外側ソケット５２の上端よりも３／１６インチ下方である。
【００６６】
第６の実施の形態は真空システムが大きく修正されている。
第１に、真空チューブ７６を取り付けるために、真空フィッティング７８が内側ソケット６０に追加されている。この真空フィッティング７８はキャビティ６２中の真空の量を検出するために使用される真空センサ７９の取り付けを可能にしており、センサ７９にはそのセンサ７９をレギュレータ手段８０へ接続するセンサーリード８１が取り付けられており、検出された真空をレギュレータ手段８０へ伝達する。
【００６７】
キャビティ６２と真空源７０との間には真空バルブ７４が配置され、キャビティ６２の中の真空を維持している。一般に、真空バルブ７４は一方向バルブ又は逆止めバルブである。
【００６８】
第６の実施の形態においては、真空源７０、真空チューブ７６、真空バルブ７４、レギュレータ手段８０及び電源８３はすべて、外側ソケット５２と内側ソケット６０との間のスペース５８の中において、外側ソケット５２へ取り付けられている。このようにして、これらの敏感なコンポーネントは衝撃による損傷から保護されている。レギュレータ手段８０が外側ソケット５２内に設置されているために、真空制御装置７７は外側ソケット５２の外側へ延びていて、レギュレータ手段８０を手動制御できるようになっている。
【００６９】
肢切断者は第６の実施の形態を前述の方法と同様な方法で装着するが、いくつかの修正点がある。第１に、サスペンションスリーブ８６を残存肢上へその上方へ向って巻いた後、かつライナ９２を装着する前に、外側シース９３が残存肢１４上へ配置される。ライナ９２上へ内側シース９０を装着した後、肢切断者は残存肢１４を内側ソケット６０内へ挿入する。次に、外側シース９３、サスペンションスリーブ８６及び第２のスリーブ９４が内側ソケット６０上へその下方へ向けて巻き付けられ、そして、接着性圧力テープ９５が取り付けられる。次に、装着者は真空制御装置７７を用いてレギュレータ手段８０を適当な真空レベルに設定し、真空チューブ７６を真空フィッティング７８へ接続する。その後、内側ソケット６０が外側ソケット５２内へ配置され、シャトルピン１０８がドッキング装置１０６へ係合され、また、ロッキングピン１１０がシャトルピン１０８及びドッキング装置１０６と係合され、積極的な機械的相互連結が形成される。
【００７０】
この発明による低圧制御式の義肢の第７の実施の形態が図１３に示されている。第７の実施の形態は第６の実施の形態と類似しているが、いくつかの変更点がある。
【００７１】
第１に、機械式インターロック１０３は内側ソケット６０と係合していない。その代わりに、この機械式インターロックは外側ソケット５２及びサスペンションスリーブ８６と係合している。これを達成するために、サスペンションスリーブ８６が内側ソケット６０全体を覆っており、サスペンションスリーブ８６は、図１４に示されているように、サスペンションスリーブの末端においてサスペンションスリーブの中に埋設された延長部１０４又はシャトルピン１０８を有している。好ましくは、延長部１０４はサスペンションスリーブの中に埋設された部分１０４Ａを有している。この部分１０４Ａとしては、ディスク又はアンブレラ１０４Ａが使用できる。次に、前述したように、延長部１０４はドッキング装置１０６と係合する。
【００７２】
第２に、サスペンションスリーブ８６は、外側ソケット５２及び義肢によって、サスペンションスリーブ８６上に加えられる付加的な重量を支えるように修正されている。特に、サスペンションスリーブ８６は、円周方向の膨張は可能であるが、義肢の重量が加えられた状態下では、長手方向の伸びに耐えるような材料から製造されている。そのような材料は米国特許第５，５７１，２０８号に開示されている。この特許は、ここにおいて文献援用される。
【００７３】
スリーブ８６はスリーブの周方向に配向されたファブリックスレッド（ｆａｂｒｉｃ ｔｈｒｅａｄｓ）を含んでいることが好ましい。これらのスレッドは二重編みのポリウレタンから成っていることが好ましい。スレッドはナイロンも含んでいてもよい。これらのスレッドはスリーブ８６が周方向に広がることを可能にしており、その結果、スリーブが残存肢１４上を滑動し、下部が内側ソケット５２上を滑動することができる。スレッドはクロスリンクと一体に連結されていることが好ましい。クロスリンクはポリウレタンから成っていることが好ましい。クロスリンク及びスレッドは、周方向には広がるが、義肢の重量が加えられた状態下では、長手方向の伸びに耐えることのできるマトリックスを形成している。例えば、スリーブ８６は周方向の伸び対長手方向の伸びの比は４対１である。
【００７４】
スリーブ８６は内側ソケット５２の上方に一つの部分を有している。この部分はフレキシビリティを増すために垂直方向及び水平方向の両方に伸張可能な材料から製造されている。
【００７５】
この発明による低圧制御式の義肢に対する第８の実施の形態が図１５に示されている。
これまでの実施の形態と異なり、第８の実施の形態の義肢５０は内側及び外側のソケットではなく、単一のソケット６０のみを有しており、従って、著しく簡素である。
【００７６】
ソケット６０は残存肢１４の実質部分を受容してそれらの間にキャビティ６２を形成するような容積及び形状を有している。
非発泡質で非多孔質のポリウレタンライナ９２は残存肢１４を受容するように適合されていることが好ましく、また、残存肢１４とソケット６０との間に配置されるように適合されていることが好ましい。
真空源７０が真空バルブ７８によってキャビティ６２に連結されており、残存肢を引き寄せてソケット６０にしっかりと接触させている。
【００７７】
シール手段８４は残存肢１４とソケット６０との間にシールを形成し、キャビティ６２内への空気の漏れを最小限に抑えている。完全なシールを形成することは不可能であり、その結果、毎分最大３０ｃｃまでの流量で空気の漏れが生じる可能性のあることがわかっている。キャビティ６２内へ空気が漏れると、真空源７０を駆動してキャビティ内の真空を回復する必要がある。さらに、キャビティ内の真空が水銀で約５インチのときには、残存肢は一日の間にその体積の６〜１５％までを失うが、キャビティ内の真空が水銀で１５〜２５インチのときには、残存肢は一日の間にその体積の約１％しか失わないことがわかっている。
【００７８】
キャビティ内の真空を維持するために真空ポンプ７２などの真空源を運転しなくてはならない時間を最小限に抑えることを目的とした第９の実施の形態の義肢５０が図１６に示されている。この第９の実施の形態は第８の実施の形態と同じであるが、真空貯蔵器１１０が真空源７０と真空バルブ７８との間に追加されている。真空貯蔵器１１０はキャビティ６２よりもかなり大きい容積を有している。真空貯蔵器は２ガロンすなわち９０００ｃｃの容積を有し、一方、キャビティ６２の容積は約１００ｃｃ又はそれ以下であることが望ましい。
【００７９】
空気がキャビティ６２内へ漏れると、空気は真空貯蔵器１１０の中へ引き込まれ、キャビティ６２内の真空を維持することがわかるであろう。
貯蔵容器１１０内の真空がある最小閾値に達すると、真空源７０が駆動され、真空貯蔵器１１０の真空を回復する。真空源７０は手動又はレギュレータ手段（図示されていない）によって駆動される。
【００８０】
義肢５０は、図３に示されているように、一般に向こうずねすなわちパイロン５４と足５６とを有している。真空貯蔵器１１０は、ソケット６０と足５６との間において、向こうずね５４へ取り付けられている。しかしながら、真空貯蔵器は別途携帯することもでき、例えば、バックパックに入れることもできる。真空貯蔵器１１０の設置位置に応じて、真空貯蔵器１１０を真空バルブ７８へ接続するのに真空チューブ７６が必要である。
真空貯蔵器１１０の容積が約９０００ｃｃであり、空気がキャビティ６２の中へ毎分約７５ｃｃで漏れる場合には、真空源７０の駆動の間隔は最大約１２０分であることがわかるであろう。
【００８１】
第８及び第９の実施の形態の義肢５０はさらに以下のものを有していることが好ましい。
内側シース９０がライナ９２とソケットとの間に配置され、前述したように、キャビティ６２内の真空の均一な分配を確保している。好ましくは、内側シース９０は薄く編まれたナイロンである。シース９０はライナ９２の外側に取り付けることも可能である。
【００８２】
シール手段８４は、前述したように、ソケット６０上及び義肢１４の一部分上に巻かれてこれらを覆う非発泡質で非多孔質のポリウレタンのサスペンションスリーブ８６であることが好ましい。
前述したように、サスペンションスリーブ８６上に巻かれてこれを覆う伸張性の第２のナイロンスリーブ９４を追加して、衣服がサスペンションスリーブ８６にくっついて引っかからないようにすることも可能である。
前述したように、真空源７０はモータ又は機械的に駆動されるポンプ７２であることが好ましい。真空ポンプ７２の設置位置に応じて、真空ポンプ７２を真空バルブ７８へ接続するのに真空チューブ７６が必要である。
【００８３】
義肢用の真空ポンプ及びショックアブソーバの第１の実施の形態が図１７〜図２５に示されている。
一つの側面における真空ポンプ及びショックアブソーバ２００はハウジング２１０を有している。このハウジングはソケット６０へ固定され、ハウジング上壁２１２及びハウジング側壁２１４を有する。
【００８４】
シリンダ２２０がハウジング２１０内で往復運動を行い、ハウジング側壁２１４に対してシール係合している。シリンダ２２０はシリンダ上壁２２２及びシリンダ側壁２２４を有している。
シリンダ２２０はキャップ２３０へ固定されており、キャップ２３０はパイロン５４へ固定されている。
ピストン２６０がハウジング２１０に固定されており、シリンダ２２０内で往復運動する。好ましくは、ピストン２６０はハウジング２１０へねじ係合されている。
【００８５】
シリンダ上壁２２２、シリンダ側壁２２４及びピストン２６０は協働して第１のチャンバ２４０を形成している。
シリンダ上壁２２２、ハウジング上壁２１２及びハウジング側壁２１４は協働して第２のチャンバ２５０を形成している。
ピストン２６０、シリンダ側壁２２４及びキャップ２３０は協働して第３のチャンバ２４１を形成している。
【００８６】
第１のバルブ手段２７０は第１のチャンバ２４０及び第２のチャンバ２５０をキャビティ６２及び大気へ連通させている。第２のバルブ手段２８０は第２のチャンバ２５０及び第１のチャンバ２４０をキャビティ６２及び大気へ連通させている。第１のバルブ手段２７０と第１のチャンバ２４０との間にはインテーク／エキゾーストポート２７２が配置されている。インテークポート２７４は第２のチャンバ２５０を第１のバルブ手段２７０へ連結している。エキゾーストポート２８４は第２のチャンバ２５０を第２のバルブ手段２８０へ連結している。
【００８７】
好ましくは、第１のバルブ手段２７０は三方向バルブ２７２であり、第２のバルブ手段２８０は第２の三方向バルブ２８２である。
体重駆動式の真空ポンプ２００はシリンダ２２０とハウジング２１０との間に回転防止カラー２９０も有していることが好ましい。
【００８８】
第１のシール３００がピストン２６０とシリンダ側壁２２４との間に配置され、第２のシール３１０がシリンダ側壁２２４とハウジング側壁２１４との間に配置されている。好ましくは、第１のブシュ３２０がキャップ２３０とハウジング側壁２１４との間に配置され、第２のブシュ３３０がシリンダ側壁２２４とハウジング側壁２１４との間に配置されている。
【００８９】
好ましくは、ハウジング上壁２１０は中空のコア２１６を有し、ピストン２６０はこの中空のコア２１６に対してスライド係合するステム２６２を有している。最も好ましくは、インテーク／エキゾーストポート２７２がステム２６２を横断している。
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ２００はシリンダ２２０をハウジング上壁２１２へ向けて付勢するスプリング３４０も有していることが好ましい。また、第３のチャンバ２４１内の圧縮空気がシリンダ２２０をハウジング上壁２１２へ向けて付勢する。ピストン２６０とキャップ２３０との間の圧縮空気の圧力を変えるために、調節バルブ３５０を設けることも可能である。
【００９０】
ここで、体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバ２００の第１の実施の形態の動作を説明する。
図２２は、装着者が座っているときや歩行のスウィングフェーズ（ｓｗｉｎｇ ｐｈａｓｅ）を終えたときなどのように、体重をパイロン５４へ加えていない状態におけるポンプ２００を示している。図からわかるように、ピストン２６０はシリンダ上壁２２２へ当接しており、第３のチャンバ２４１内の圧縮空気又はスプリング３４０のいずれかによってそれに対して押圧されている。ピストン２６０へ取り付けられたハウジング２１０はその行程の最上部にあり、第２のチャンバ２５０はその最大容積まで拡張されている。第１のバルブ手段２７０は閉じられており、キャビティ６２をポンプ２００に対してシールしている。第２のバルブ手段２８０は大気中へ解放されている。
【００９１】
図２３は装着者が体重をパイロン５４へ加え始めたときに何が起こるかを示している。コネクタ２１８によってソケット６０へ取り付けられたハウジング２１０は下方へ押され、それといっしょにピストン２６０を移動させる。ハウジング側壁２１４はシリンダ側壁２２４に沿ってスライドする。シリンダ２２０はパイロン５４へ取り付けられていて動かないために、ハウジング２１０のこの動作が第２のチャンバ２５０の容積を減少させ、それによって、黒い矢印（ｄａｒｋ ａｒｒｏｗ）によって示されているように、空気が第２のバルブ手段２８０を介して第２のチャンバ２５０から外へ押し出される。それと同時に、第１のチャンバ２４０内を下方へ移動するピストン２６０が、白い矢印（ｌｉｇｈｔ ａｒｒｏｗ）によって示されているように、インテーク／エキゾーストポート２７２をキャビティ６２へ連結している第１のバルブ手段２７０を介してキャビティ６２から空気を引き込み、キャビティ６２内に真空を発生する。また、ピストン２６０の動作によって、ピストン２６０とキャップ２３０との間の第３のチャンバ２４１内の空気も圧縮され、ショックアブソーバの機能が発揮される。
【００９２】
図２４は、装着者がその体重のすべてをパイロン５４に加え、ハウジング２１０及びピストン２６０がシリンダ２２０に対して最大限移動した状態を示している。第１のチャンバ２４０はその最大容積状態にあり、第２のチャンバ２５０はその最小容積状態にある。第１のバルブ手段２７０は第２のチャンバ２５０をキャビティ６２へ連結するように切り替えられている。
【００９３】
図２５は、装着者がその体重をパイロン５４から取り除いたとき、たとえば、歩行のスウィングフェーズを開始したときに何が起こるかを示している。第３のチャンバ２４１内の圧縮空気又はスプリング３４０の影響の下では、ハウジング２１０及びピストン２６０は上方へ押され、黒い矢印によって示されているように、第１のチャンバ２４０内の空気がインテーク／エキゾーストポート２７２及び第２のバルブ手段２８０を介して第１のチャンバ２４０から大気中へ押し出される。それと同時に、ハウジング２１０の動作によって、第２のチャンバ２５０の容積が増大し、白い矢印によって示されているように、空気が第１のバルブ手段２７０を介してキャビティ６２から第２のチャンバ２５０の中へ引き込まれ、再びキャビティ６２内の真空の量が増大させられる。
ポンプ２００の動作を通じて、回転防止カラー２９０はシリンダ２２０がハウジング２１０内で回転するのを防止している。
【００９４】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第２の実施の形態が図２６〜図２９に示されている。第１の実施の形態はダブルアクションポンプであるが、それと異なり、第２の実施の形態はシングルアクションポンプである。
【００９５】
体重駆動式の真空ポンプ４００はパイロン５４へ取り付けられたシリンダ４１０を有し、シリンダ４１０はその中に第１のチャンバ４２０を有する。ピストン４３０が第１のチャンバ４２０内で往復運動を行う。ピストン４３０はシリンダ４１０の外側まで延びていて、コネクタ２１８などによってソケット６２へ固定されている。好ましくは、シリンダ４１０は開口部４１４を備えた上壁４１２を有し、ピストン４３０は開口部４１４に対してスライド係合するステム４３２を有している。
【００９６】
ピストンはその周辺に沿ってシール４３６を有し、第１のチャンバ４２０をピストン４３０とシリンダ上壁４１２との間の第２のチャンバ４２２から分離している。
シリンダ上壁４１２はさらに複数のチューブ４１６を有していることが好ましい。チューブ４１６は閉端部４１６Ａ及び開端部４１６Ｂを有し、開端部４１６Ｂはソケット６０に面している。ステム４３２は前記チューブ４１６にスライド係合する複数の突起部４３４を有している。チューブ４１６内をスライドする突起部４３４はステム４３２が開口部４１４内で回転するのを防止している。
【００９７】
インテーク／エキゾーストポート４４０が第１のチャンバ４２０へ連結されている。第１の一方向バルブ４５０がインテーク／エキゾーストポート４４０をキャビティ６２へ連結している。第２の一方向バルブ４６０はインテーク／エキゾーストポートを大気へ連結している。
場合によって、スプリング４７０がピストン４３０をソケット６０の方へ付勢するようにすることもできる。また、第１のチャンバ内の圧縮空気がピストン４３０をソケット６０の方へ付勢するようにすることもできる。第１のチャンバ４２０内の圧縮空気の圧力を変えるために、調節バルブ４８０を使用することもできる。
本出願人は、装着者が七つのステップを実行すると、ポンプはキャビティ内に水銀で最高２２インチの真空を発生することを見いだした。
【００９８】
ここで、第２の実施の形態の動作を説明する。
装着者がその体重をパイロン５４に加えると、ピストン４３０は圧縮空気又はスプリング４７０に抗してシリンダ４１８内を下方へ押され、ショックアブソーバの効果が発揮される。それと同時に、空気が第１の一方向バルブ４５０及びインテーク／エキゾーストポート４４０を介してキャビティ６２から第２のチャンバ４２２内へと引き込まれ、キャビティ６２内に真空が発生する。
【００９９】
装着者がパイロン５４からその体重を取り除くと、ピストン４３０はスプリング４７０又は圧縮空気によって第１のシリンダ４１０内を上方へ押され、空気がインテーク／エキゾーストポート４４０及び第２の一方向バルブ４６０を介して第２のチャンバ４２２から大気へと押し出される。
【０１００】
この発明は、その精神又は本質から逸脱することなく他の形で実現することも可能である。従って、上述した実施の形態は単に説明のためのものであり制限的なものではない。この発明の範囲は上述した実施の形態ではなく、添付の特許請求の範囲によって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
肢切断者の残存肢の組織及び骨格構造の側面図である。
【図２】
切断された腕の形態の残存肢の側面図であり、残存肢の骨格及び筋肉の構造を示す図である。
【図３】
ポリウレタンスリーブ、伸張性ナイロンスリーブ、ライナ、ナイロンシース及び義肢のソケットを装着した残存肢の分解立面図である。
【図４】
図３の義肢の断面図であり、義肢の第１の実施の形態を示す図である。
【図５】
図４と同様の義肢の断面図であり、義肢の第２の実施の形態を示す図である。
【図６】
図５と同様な図であり、正の空気圧の影響下における内側ソケットの圧縮を示す図である。
【図７】
義肢の断面図であり、義肢の第３の実施の形態を示す図である。
【図８】
義肢の断面図であり、義肢の第４の実施の形態を示す図である。
【図９】
ソケット及び残存肢に巻かれたポリウレタンスリーブ及び第２の伸張性ナイロンスリーブの立面図であり、衣服を破線で示した図である。
【図１０】
義肢の断面図であり、義肢の第５の実施の形態を示す図である。
【図１１】
義肢の断面図であり、義肢の第６の実施の形態を示す図である。
【図１２】
図１１における真空機構の詳細図である。
【図１３】
義肢の断面図であり、義肢の第７の実施の形態を示す図である。
【図１４】
図１３の真空機構及びサスペンションスリーブの詳細図である。
【図１５】
義肢の断面図であり、義肢の第８の実施の形態を示す図である。
【図１６】
義肢の断面図であり、義肢の第９の実施の形態を示す図である。
【図１７】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第１の実施の形態の分解斜視図である。
【図１８】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第１の実施の形態の分解図である。
【図１９Ａ】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバに対する第１の実施の形態の側面図である。
【図１９Ｂ】
図１９Ａの１９Ｂ線断面図である。
【図２０】
図１９Ｂの２０線断面図である。
【図２１】
図１９Ｂの２１線断面図である。
【図２２】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第１の実施の形態の詳細断面図であり、体重が付与されていない状態を示す図である。
【図２３】
装着者の体重が義肢のパイロンに加わえられている点を除き、図２２と同じ図である。
【図２４】
装着者の体重が完全に義肢のパイロンに加わえられている状態における図２３と同じ図である。
【図２５】
装着者の体重が義肢のパイロンから取り除かれた状態における図２３と同じ図である。
【図２６】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第２の実施の形態の上側斜視図であり、いくつかの構造を取り除いて示した図である。
【図２７Ａ】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第２の実施の形態の側部斜視図である。
【図２７Ｂ】
この実施の形態のインテーク／エキゾーストポート及び一方向バルブの図である。
【図２８】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第２の実施の形態におけるいくつかの内部構造を示す斜視図である。
【図２９Ａ】
体重駆動式の真空ポンプ及びショックアブソーバの第２の実施の形態の平面図である。
【図２９Ｂ】
図２９Ａの２９Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
２１０  ハウジング
２１２  ハウジング上壁
２１４  ハウジング側壁
２１６  コア
２２０  シリンダ
２２２  シリンダ上壁
２２４  シリンダ側壁
２３０  キャップ
２４０  第１のチャンバ
２４１  第３のチャンバ
２５０  第２のチャンバ
２６０  ピストン
２６２  ステム
２７０  第１のバルブ手段
２７２  インテーク／エキゾーストポート
２７４  インテークポート
２８０  第２のバルブ手段
２８２  三方向バルブ
２８４  エキゾーストポート
２９０  回転防止カラー
３００  第１のシール
３１０  第２のシール
３２０  第１のブシュ
３３０  第２のブシュ
３４０  スプリング
３５０  調節バルブ
４１０  シリンダ
４１２  シリンダ上壁
４１４  開口部
４１６  チューブ
４１６Ａ  閉端部
４１６Ｂ  開端部
４１８  シリンダ
４２０  第１のチャンバ
４２２  第２のチャンバ
４３０  ピストン
４３２  ステム
４３４  突起部
４３６  シール
４４０  インテーク／エキゾーストポート
４５０  第１の一方向バルブ
４６０  第２の一方向バルブ
４７０  スプリング
４８０  調節バルブ
【国際公開パンフレット】
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2004516856.tif 000004
2004516856.tif 000005
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2004516856.tif 000056
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004516856.tif 000057
【国際調査報告】
2004516856.tif 000058
2004516856.tif 000059
2004516856.tif 000060