(57)【要約】弾性材料から成形される足関節ブロックまたは、所望のコンプライアンス及びエネルギーリターン特性を有する袋を含んだ、クッション付きの足関節を組み込んだ、簡易で高価でない義足を提供する。足関節ブロックは、足エレメントと足関節エレメントとの間に挟まれる。１つまたはそれ以上の開口部が、前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に方向付けられて足関節ブロック中を延びる。これらの開口部の大きさ及び形状と、異なるタイプの補強材を内部に差し込むこととによって、足関節ブロックに所望の動作特性が提供される。足関節ブロックが、１つまたはそれ以上の膨張可能な袋の形状を取る時、これらの袋内の圧力は、バルブにより別々に制御されて、義足の異なる部分へ所望の動作特性を提供する。これらの袋内への流体圧力を制御し生じるポンプシステムもまた使用可能である。好ましいポンプシステムは、義足に連結された入れ子式の２つのパイロン上へ肢切断患者の動きに基づいて流体圧力を生じる。
2004522471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の足の長さと概ね等しい長さを有し、その長さに沿って撓み得る弾性材料を含む足板エレメントと、
前記足板エレメントよりも実質的に短い長さを有する少なくとも１つの足関節板エレメントと、
前記足関節板エレメントと前記足板エレメントとの間に挟まれ比較的軟性があり圧縮可能な材料を含む足関節ブロックと、
前記足関節ブロック中を延び、前方への歩行動作に対して実質的に横断方向を向いた少なくとも１つの開口部と、
前記足関節板エレメントを前記足板エレメントに連結するストラップと、
を備え、それによって、前記足板エレメントと前記足関節ブロックとが、協働して撓んで、踵接地から爪先離地までの、実質的に滑らかで連続した転位移行を提供する義足。
【請求項２】
前記ストラップは、前記足関節板エレメントと前記足板エレメントとの間の相対的な屈曲性を調節可能である請求項１に記載の義足。
【請求項３】
前記ストラップは、前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの後ろに配置される請求項１に記載の義足。
【請求項４】
前記足関節板エレメントと足板エレメントとの間における前記ストラップの長さは、調節可能である請求項１に記載の義足。
【請求項５】
前記ストラップ内に配置された挿入物をさらに含む請求項１に記載の義足。
【請求項６】
前記挿入物は、側面から見てＣ字状である請求項５に記載の義足。
【請求項７】
前記ストラップは、前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの後部の周りにおいて前記足関節板エレメント及び足関節ブロックを取り囲む請求項１に記載の義足。
【請求項８】
第１及び第２の開口部が、前記足関節ブロック中を延び、前記第１の開口部は、前記ブロックの前方部分内に位置し、前記第２の開口部は、前記ブロックの後方部分内に位置し、前記第１及び第２の開口部は、前方への歩行動作に概ね横断方向に向けられる請求項１に記載の義足。
【請求項９】
前記第１開口部と前記第２の開口部との間に第３の開口部をさらに備えた請求項８に記載の義足。
【請求項１０】
前記第３の開口部は、側面から見て実質的に長円形である請求項９に記載の義足。
【請求項１１】
前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に追加の３つの開口部をさらに備えた請求項８に記載の義足。
【請求項１２】
前記追加の３つの開口部の真ん中は、側方から見ると実質的に２つの部分が外側に凹状になった形状を有し、前記追加の３つの開口部の他方の２つは、実質的に円筒形である請求項１１に記載の義足。
【請求項１３】
第１及び第２の補強材が、それぞれ前記第１及び第２の開口部内に配置され、前記第１及び第２の補強材は、前記各開口部内において可動である請求項８に記載の義足。
【請求項１４】
前記各補強材は、前記第１の開口部と第２の開口部との間に配置されたアクチュエータにアームにより連結される請求項１３に記載の義足。
【請求項１５】
前記アームは、一体成形され、前記補強材は、一定の間隔を離される請求項１４に記載の義足。
【請求項１６】
前記アクチュエータは、前記開口部内に前記各補強材を調節可能に配置するモータである請求項１４に記載の義足。
【請求項１７】
前記アクチュエータは、ノブである請求項１４に記載の義足。
【請求項１８】
前記ノブが一方の方向に回転すると、前記補強材は、近づき、前記ノブが他方の方向に回転すると、前記補強材はさらに遠ざかる請求項１７に記載の義足。
【請求項１９】
前記開口部内に配置された補強材をさらに含む請求項１に記載の義足。
【請求項２０】
前記補強材は、中空である請求項１９に記載の義足。
【請求項２１】
前記補強材は、膨張可能である請求項１９に記載の義足。
【請求項２２】
前記補強材は、フォームからなる請求項１９に記載の義足。
【請求項２３】
前記補強材は、回転可能なカムである請求項１９に記載の義足。
【請求項２４】
前記足関節ブロックは、さらに楔形切り抜き部を含む請求項１に記載の義足。
【請求項２５】
前記足関節ブロックは、前記楔形切り抜き部内に挿入された楔形部分をさらに含む請求項２４に記載の義足。
【請求項２６】
前記楔形部分は、凸形状を有する請求項２５に記載の義足。
【請求項２７】
前記楔形部分は、前記足関節ブロックの剛性よりも高い剛性を有する請求項２５に記載の義足。
【請求項２８】
前記楔形部分は、前記足関節ブロックの剛性よりも低い剛性を有する請求項２５に記載の義足。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの足関節板エレメントは、相互の表面を重ね合わせた上方足関節板と下方足関節板とを含む請求項１に記載の義足。
【請求項３０】
前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの前部の上方において前記上方足関節板及び下方足関節板を取り囲むストラップをさらに含む請求項２９に記載の義足。
【請求項３１】
人の足の長さと概ね等しい長さを有し、その長さに沿って撓み得る弾性材料を含む足板エレメントと、
前記足板エレメントより実質的に短い長さを有する少なくとも１つの足関節板エレメントと、
前記足関節板エレメントと足板エレメントとの間に挟まれ比較的軟性があり圧縮可能な材料を含む足関節ブロックと、
前記足関節ブロック中を延び、前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に向けられる少なくとも１つの開口部と、
を備え、前記足関節ブロックは、さらに、楔形切り抜き部を含み、前記足板エレメント及び足関節ブロックは、協働して撓んで、踵接地から爪先離地までの、実質的に滑らかで連続した転位移行を提供する義足。
【請求項３２】
前記足関節ブロックは、さらに、前記楔形切り抜き部内に挿入された楔形部分を含む請求項３１に記載の義足。
【請求項３３】
前記楔形部分は、凸形状を有する請求項３２に記載の義足。
【請求項３４】
前記楔形部分は、前記足関節ブロックの剛性よりも高い剛性を有する請求項３２に記載の義足。
【請求項３５】
前記楔形部分は、前記足関節ブロックの剛性よりも低い剛性を有する請求項３２に記載の義足。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの足関節板エレメントは、相互に表面を重ね合わせた上方足関節板と下方足関節板とを含む請求項３１に記載の義足。
【請求項３７】
前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの前部の上方において前記上方足関節板及び下方足関節板を取り囲むストラップをさらに含む請求項３６に記載の義足。
【請求項３８】
前記足板エレメントに前記足関節板エレメントを連結するストラップをさらに含む請求項３１に記載の義足。
【請求項３９】
前記ストラップは、前記足関節板エレメントと足板エレメントとの間の相対的な屈曲性を調節可能である請求項３８に記載の義足。
【請求項４０】
前記ストラップは、前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの後ろに配置される請求項３８に記載の義足。
【請求項４１】
前記足関節板エレメントと足板エレメントとの間の前記ストラップの長さは、調節可能である請求項３８に記載の義足。
【請求項４２】
前記ストラップ内に配置された挿入物をさらに含む請求項３８に記載の義足。
【請求項４３】
前記挿入物は、側面から見てＣ字状である請求項４２に記載の義足。
【請求項４４】
前記ストラップは、前方への歩行動作に対して前記足関節ブロックの後部の周りにおいて前記足関節板エレメント及び足関節ブロックを取り囲む請求項３８に記載の義足。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、義足、さらに詳細には、簡易に構成され動作特性が向上した低プロファイルの義足に関する。
【０００２】
関連技術の説明
義足市場においては、通常のＳＡＣＨ（中実の足関節、クッション付き踵の）足が、過去３５年間最も広く処方されてきた義足であった。ＳＡＣＨ足には、通常、足関節を通るヒンジ軸線に沿って足に装着される、堅固な足関節及びクッション付き踵の足が含まれる。ＳＡＣＨ足は、まさにその簡易さのために普及したが、ダイナミックレスポンス特性の点においていくつかの欠点を含む。特に、より精巧な義足はエネルギー蓄積及び放出を行うが、下位装具のＳＡＣＨ足は、それらを全く行わない。
【０００３】
最新の義足は、歩行エネルギー蓄積及び放出用エレメントの何らかの形態を組み込む。通常、これは、金属コイルばねを含んだばね荷重式の足関節継手または、さらに一般的には、ゴム製のコンプライアンス部材からなり得る。歩行エネルギーを蓄積し放出する中実のゴム製またはフォーム製の足関節ブロックを本質的に有する、高価でない義足もまた考案されてきた。このような足関節ブロックが、「ＰＲＯＳＴＨＥＳＩＳ ＷＩＴＨ ＲＥＳＩＬＩＥＮＴ ＡＮＫＬＥ ＢＬＯＣＫ」という名称の、本出願人の特許である、米国特許第５，８００，５６９号明細書に開示されており、その全体は、参照により組み込まれるものとする。中実で、圧縮可能な足関節ブロックは、弾性圧縮され、エネルギーを蓄積し放出するように、上方支持部材と下方支持部材との間に固定可能である。足関節ブロック部材を使用することによって、製造及びコスト上の利点がかなり得られる。しかしながら、いくつかの適用については、弾性、粘性及び最大の圧縮という点で材料固有の制限が伴うために、中実の足関節ブロックを使用して、ばねのコンプライアンス及びエネルギーリターン特性（ｓｐｒｉｎｇ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｔｕｒｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を所望のレベルを得ることは難しい。
【０００４】
発明の概要
本発明の一実施形態は、肢切断患者の異なる体重、身長及び活動の程度に適合するようにより広範囲に亘って変更可能なコンプライアンス及びエネルギーリターン特性を選択することができる足関節ブロックを組み込んだ、簡易で高価でない義足を提供する。足関節ブロックは、所望のコンプライアンス及びエネルギーリターン特性を有する、圧縮可能な材料からなる。足関節ブロックは、足エレメントと足関節エレメントとの間に挟まれる。１つまたはそれ以上のばね挿入部が、足関節ブロック内に埋設されて、義足の剛性を高めるとともにエネルギー蓄積及びリターン程度を向上させる。ばね挿入部の形状は、好ましくは、足関節板と足板エレメントとが相対的な角速度で回転している間に、例えば、爪先と踵とが回動している間に、例えば、垂直方向の衝撃荷重に応答して、圧縮を、さらに垂直方向の圧縮も支持する形状である。
【０００５】
本発明の一態様においては、動作特性が向上し、概ね下方足板と、上方足関節板と、その２つの板を接合するフォーム製の足関節ブロックと、足関節ブロック内に埋設されたばねエレメントとを備える基本的な義足が、提供される。足板と足関節板とは、強固で可撓性のある材料からなり、好ましくは複合材料からなる積層品である。足板は、取り替えられる人の足に概ね等しい大きさであり、足関節板は、同じ幅だが足板より短い。足関節ブロックは、足関節板と概ね等しい長さと幅とを有しそれと整列させられる。ばねエレメントは、中央が固定され端部が分かれ相互に平坦な２つの炭素繊維複合部材を含む。これによって、ばねエレメントは、好ましい蝶ネクタイまたは２つのウィッシュボーンの形状となる。好ましくは、取付部材が、装着者の断端または下肢パイロンに足関節板を結合する。歩行中においては、埋設されたばねエレメントを有し弾性のある足関節ブロックと可撓性のある板とを組み合わせることによって、踵接地から爪先離地位置までの滑らかな転位が得られる。
【０００６】
別の態様においては、義足の足関節ブロックには、足関節ブロックの前方及び後方位置に円筒状の開口部を設けることができる。これらの開口部によって、ブロックに所望の剛性を与える追加の挿入物または補強材を配置することができる。好ましい実施形態においては、足エレメントはまた、テーパのついた厚さを有する。さらに、足エレメントは、持ち上がった踵及び爪先端部と、それらの間にアーチ状領域とを含む。
【０００７】
別の態様においては、足板エレメントと、少なくとも１つの足関節板エレメントと、足板エレメントと足関節板エレメントとの間に挟まれた足関節ブロックとを備える義足が、提供される。足板エレメントは、人の足の長さと概ね等しい長さを有するとともに、長さに沿って撓み得る弾性材料を含む。少なくとも１つの足関節板エレメントは、足板エレメントよりも実質的に短い長さを有する。足関節ブロックは、比較的軟性があり圧縮可能な材料を含み、実質的に足板エレメントと足関節板エレメントとの間における支持及び連結を行うソール手段を提供する。少なくとも１つの開口部が、前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に向けられて足関節ブロック中を延びる。足板エレメント及び足関節ブロックは、協働して撓み、踵接地から爪先離地までの実質的に滑らかで連続した転位移行を提供する。
【０００８】
別の態様においては、義足は、下方足板と、下方足板の上方にかつ概ねそれを覆って、並びに間隔をおいて配置された足関節板と、上方足関節板と下方足板との間に配置され下方板から上方板を隔てる複数の膨張可能な袋とを備える。袋は、実質的に足板と足関節板とを支持するソール手段を提供する。足板及び袋は、協働して撓んで、踵接地から爪先離地までの滑らかで連続した転位移行を提供する。
【０００９】
別の態様においては、肢切断患者のパイロンに連結される義足が提供される。この義足は、人の足の長さと概ね等しい長さを有する足板エレメントと、足板エレメントより実質的に短い長さを有する足関節板と、足関節板エレメントと足板エレメントとの間において膨張可能な少なくとも１つの袋とを含む。足板エレメントは、長さに沿って撓み得る弾性材料を含む。少なくとも１つの膨張可能な袋は、実質的に足板エレメントと足関節板エレメントとの間において支持及び連結を行うソール手段を提供する。流体ポンプが、パイロン上へ、肢切断患者の動きに基づいて流体圧力を生じる。流体通路が、少なくとも１つの膨張可能な袋内へ流体を案内する。
【００１０】
別の態様においては、義足用ポンプシステムが、提供される。このシステムは、少なくとも１つの膨張可能な袋と、プランジャー及びシリンダーを含んだシリンジと、少なくとも１つの膨張可能な袋にシリンジを連結する流体通路と、入れ子式に係合する第１のパイロン及び第２のパイロンとを備える。プランジャーは、第１のパイロンに連結され、シリンダーは、第２のパイロンに連結されて、第１及び第２のパイロン間の相対的動きによって、シリンダー内外へプランジャーが動いて、少なくとも１つの膨張可能な袋内に圧力が生じる。
【００１１】
別の態様においては、入れ子式に係合する内側パイロン及び外側パイロンを備えた義足が、提供される。圧縮可能な部材が、内側パイロンと外側パイロンとの間に画定されるチャンバー内に配置される。内側パイロンは、義足へ圧縮力がかかると外側パイロンに対して動き、また義足への圧縮力が解除されると外側パイロンに対して動く。チャンバーと連通した流体ラインも提供される。少なくとも１つの膨張可能な袋が、流体ラインと連通し、流体圧力が、内側パイロンと外側パイロンとの間における相対的な動き基づいて少なくとも１つの膨張可能な袋内に生じる。別の態様においては、義足は、長さに沿って撓み得る弾性材料を含む足板エレメントと、少なくとも１つの足関節板エレメントとを備える。比較的軟性があり圧縮可能な材料を含む足関節ブロックが、足関節板エレメントと足板エレメントとの間に挟まれる。この足関節ブロックは、実質的に足板エレメントと足関節板エレメントとの間において支持及び連結を行う、ソール手段を提供する。少なくとも１つの開口部が、前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に向けられて足関節ブロック中を延びる。少なくとも１つのカムが、少なくとも１つの開口部内に挿入され、このカムは、足関節ブロックの剛性を局所的に調節するように回転可能である。
【００１２】
別の態様においては、足板エレメントと、少なくとも１つの足関節板エレメントと、それらの間に挟まれた足関節ブロックとを有する義足は、足関節ブロック中を延びる第１及び第２のチャンバーを含む。第１のチャンバーは、ブロックの前部内に配置され、第２のチャンバーは、ブロックの後部内に配置され、第１及び第２のチャンバーは、それぞれ前方への歩行動作に概ね横断方向に向けられる。第１及第２の補強材が、第１及び第２のチャンバー内にそれぞれ配置され、これら第１及び第２の補強材は、前記各チャンバー内において可動である。
【００１３】
別の態様において、長さに沿って撓み得る弾性材料を備えた足板エレメントと、少なくとも１つの足関節板エレメントとを含む義足が、提供される。比較的軟性があり圧縮可能な材料を含む足関節ブロックが、足関節板エレメントと足板エレメントとの間に挟まれる。この足関節ブロックは、実質的に足板エレメントと足関節板エレメントとの間において支持及び連結を行うソール手段を提供する。足関節ブロックは、足関節ブロックの後部内に楔形切り抜き部を含む。一実施形態においては、義足は、さらに、楔形切り抜き部内に挿入される楔形部分を備える。
【００１４】
別の態様においては、足板エレメントと、少なくとも１つの足関節板エレメントと、それらの間に挟まれる足関節支持部材とを含む義足には、さらに足関節板エレメントを足板エレメントに連結するストラップが設けられる。このストラップは、前方への歩行動作に対して足関節ブロックの後ろに配置され、前記足関節板エレメントと前記足板エレメントとの間における相対的な屈曲性を調節可能である。
【００１５】本発明及び、先行技術以上に得られる利点を要約するために、本発明の目的及び利点をここに述べてきた。当然ながら、このような目的または利点の必ずしも全てを達成可能ではないことが理解されよう。従って、例えば、本発明が、ここに教示または示唆し得る他の目的または利点を必ずしも達成せずに、ここに教示した１つの利点または利点群を達成するかまたは最適化して実施または実行可能であることを、当業者は理解するだろう。
【００１６】
これらの実施形態の全ては、ここに開示した本発明の範囲内であるものと解釈される。本発明のこれらの実施形態及び、他の実施形態は、添付の図面を参照した、以下の好ましい実施形態についての詳細な説明から当業者には容易に明らかとなり、本発明は、開示の種々の好適な実施形態には限定されない。
【００１７】
好適な実施形態の詳細な説明
図１及び図２を参照すると、本発明の義足１０の第１の実施形態の斜視図及び側方断面図がそれぞれ示されている。義足１０は、通常、下方足板１２と、上方のより小さい足関節板１４と、弾性材料からなり足関節板１４に足板１２を結合する足関節層またはブロック１６と、足関節ブロック１６内に埋め込まれるばねエレメント１８とを備える。足板１２の長さ及び幅は、特定の装着者の切断された足のおよその長さ及び幅とほぼ等しく、二点鎖線で示す、外側の可撓性のある外装３０内に嵌まる程度である。足関節板１４及び弾性のある足関節ブロック１６の水平方向の断面の大きさは、ほぼ同じである。足関節板１４、足関節ブロック１６、及びばねエレメント１８は、足板１２の後ろ半分に対して横断方向中心に配置されその上に概ね配置される。足関節ブロック１６は、足板１２と足関節板１４との間に挟まれ、好ましくはポリウレタン接着剤または他の既知の固定技術を用いて両板に接着または固着される。
【００１８】
ばねエレメント１８は、弾性のある足関節ブロック１６内に挿入される弾性支持部材である。図３に示すように、ばねエレメント１８は、好ましくは、上方板状部材２２及び下方板状部材２４からなり、各上方板状部材２２及び下方板状部材２４は、比較的平坦であり、実質的に長方形で垂直方向に突出した部分を有する。これらの部材は、ファスナー２６により中央を固定され、端部８０及び８２が隔てられている。上方部材２２は、好ましくは、上向きに曲線をなした凹面形状であり、下方部材２４は、下向きに曲線をなした凹面形状である。これによって、ばねエレメント１８は、実質的に対のウィッシュボーンまたは蝶ネクタイ状となる。
【００１９】
図１に示すように、ばねエレメント１８は、外側から見えないように足関節ブロック１６内に完全に埋め込まれる。図２を参照すると、ばねエレメント１８は、足関節ブロック１６の長さにわたって実質的に長手方向に延び、足関節ブロック１６の幅と実質的に等しい幅を有する。ファスナー２６は、ボルト、溶接部、または当業者に既知であろう種々の他の締結手段を含み得る。好ましい実施形態においては、ファスナー２６は、２つの部材２２、２４の中央部分の周りに接着されるストラップである。好ましくは弾性エラストマーからなる楔形部材２８が、２枚の板部材２２、２４の間に配置されて、該部材の内面を保護しばねエレメント１８に支持を追加する。楔形部材２８は、２枚の板部材２２、２４同士の間においててことなるように作用し、望ましい場合には、ばねエレメント１８の屈曲性の調節を可能にする。或いは、望ましい場合には、それは、所定位置に永続的に固着可能か、または板部材２２、２４の一方または両方と一体に形成可能である。対のウィッシュボーンまたは蝶ネクタイの形態を有するものとしてばねエレメント１８を説明したが、足関節ブロック１６を支持する他の形状及び大きさも適切となり得る。さらには、足関節ブロック内に１つを超えるばねエレメントを備えて、義足１０に支持及びエネルギーリターンを与えることができる。
【００２０】
図１及び図２において分かるように、義足１０は、装着者の断端（図示せず）に固定可能であるとともに相対的に下向きに概ね垂直方向に延びるパイロン部材３２をさらに含む。好ましい実施形態におけるパイロン部材３２は、全方向への曲げを制限するように、全方向に実質的に等しい慣性モーメントを有する管状構造である。管状部材３２はまた、好ましくは、製造コストが低減される、比較的軽量でかつ使用する材料が少ない中空である。パイロン部材３２は、標準の３０ｍｍのパイロンと交換可能な寸法である。ここに説明する利点が得られる、１つまたは両方の横断方向軸線周りにおいて比較的大きい慣性モーメントを有し直線で囲まれた断面のような、剛性を与える他の形態も用いることができる。図１に示すようにパイロン３２を通る中心線７０が、力のかかる下向き方向を示す。
【００２１】
図１及び図２に示すように、垂直方向を向いた上方取付部材３４を介してパイロン部材３２に足関節板１４を固定する。上方取付部材３４を曲線形の足関節部分３６に付け、この足関節部分３６を足関節板１４に連結する。好ましくは、最適の強度及び耐久性を得るために、これらの３つの部分を相互に一体形成する。取付部材３４は、図２に示すように後方面３８と、それと実質的に平行な前方面４０とを有する。取付部材３４は、実質的に剛性があり、義足により上にかかるねじれ、衝撃および他の荷重に耐え得る。さらには、取付部材３４の、内在する剛性は、任意の基本的な方法でゆがみを妨げ、かつ、上にかかる上述の荷重を適切な補助的人工パイロン３２に効果的に伝達させる。
【００２２】
図２を参照すると、好ましい実施形態では、取付部材３４を、パイロン部材３２に固定できるように垂直に向けている。垂直方向の取付部材３４を固定することができる平坦面を提供する、パイロン部材３２の下方端には結合手段４２を配置する。結合手段４２は、パイロン部材３２の円筒形の外面と接合する１つの取付面４４と、取付部材３４と接合し実質的に平坦な第２の取付面４６とを有する。好ましい実施形態においては、取付面４４は、管状のパイロン部材３２の外面と接合するように湾曲し、取付面４６は、取付部材３４の前方面４０を受け入れるように平坦である。
【００２３】
望ましくは、結合手段４２は、パイロン部材３２に溶接または固着され、２本のボルト４８が挿入され固定され得る２つの孔（図示せず）を有する。取付部材３４もまた、２つの孔（図示せず）を有し、この２つの孔は、取付部材３４及び結合手段４２を介して２本のボルト４８を配置し固定するように結合手段の孔と一直線に並ぶ。先に発行された本出願人の米国特許第５，５１４，１８６号明細書に開示された、足部分にパイロン部材を固定する方法のような、他の方法及び、一体成形された構造を用いた方法が考えられ、その全体が、参照により組み込まれたものとする。
【００２４】
述べるように、足関節板１４と一体に成形された取付部材３４は、パイロン部材３２上において結合手段４２に対して下向きに延びるように垂直に整列させる。図２に示すように、この垂直部分に沿った取付部材３４の厚さは、足部分に沿って実質的に水平に整列させた足関節板１４の厚さと比較すると厚い。取付部材３４の厚さはまた、義肢装置にかかる垂直荷重を支えるようにかつ、この接合点における過度の曲がりを制限するように、相対的に厚くする。取付部材３４の、垂直に整列した上方部分全体の厚さ及び幅は、実質的に均等であることが好ましい。
【００２５】
管状のパイロン部材３２は、義肢装置の残りの部分を交換せずにパイロン部材を交換できるように、義肢装置から取り外し可能であることが好ましい。これによって、より幅広い範囲の用途に本出願人の発明を用いることができる。例えば、本出願人の発明の管状部材は、成長期にある肢切断患者を含めた肢切断患者の断端が延びていくので使用する場合に切断し適合させることができる。適切な長さに標準の管状パイロンを切断することのみを、義肢装具士が行えばよい。さらに、これによって、義肢の一部分として長く剛性のある肢部分を製作する必要がなくなる。従って、本出願人の発明の義肢を製作するのに必要な材料が少なくなり、その結果、製造コストが削減される。
【００２６】
好ましい実施形態は、補強材５２、５３の挿入を受け入れるように、図２に示すように、足関節ブロック１６の前方及び後方部分内にそれぞれ円筒形のスロットまたは開口部５０、５１をさらに含む。円筒形の開口部５０、５１は、上方板部材２２と下方板部材２４との間に、かつ、前方への歩行動作に対して概ね横断方向に、水平に配置される。これらの開口部内に取り外し可能に補強材５２、５３を配置して、義足１０に支持及び剛性をさらに与え、さらに義足のばね特性を変更することができる。例えば、より高いばね定数を有する足関節ブロック１６内に補強材５２、５３を挿入することによって、より活動的な肢切断患者に追加のエネルギー蓄積及びリターンを与えることができる。他方では、制御を多くすることが望ましい時には、減衰特性がより高い足関節ブロック１６を作り出すように、より低いばね定数を有する補強材を挿入することができる。或いは、円筒形の開口部５０、５１は、空のままにすることができ、これにより、コンプライアンス特性を、足関節ブロック１６及びばねエレメント１８だけで変わるようにすることができる。
【００２７】
好ましい材料及び製作
足板１２及び足関節板１４は、好ましくは、可撓性のある材料からなり、その結果、板が撓むことによって、足関節ブロック１６と、板１２、１４との間の境界面にかかる極度の剪断応力が軽減されやすくなる。足板１２と足関節板１４とは、強度及び可撓性を提供する繊維ガラスから構成することが好ましい。足関節板１４及び足板１２用の好ましい材料は、ミシガン州ミッドランドのＱｕａｎｔｕｍ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社から入手可能な、Ｑｕａｎｔｕｍ ＃ＱＣ−８８００のような、ビニルエステルをベースとしたシートモールディングコンパウンドである。或いは、板は、可撓性のある硬化ポリマー内に複数の単層板を埋設することにより形成可能である。他の構成では、板は、当業者には分かり得るような、炭素繊維複合材料のような他の材料から形成可能である。板の望ましい特性は、曲げ応力が繰り返し掛けられても亀裂に耐える弾性を比較的有し、さらに、弾性のある足関節ブロックの特性と関連して装着者が感じる動作特性を高めるのに十分な可撓性を有することである。パイロン部材３２は、繊維補強複合材料の積層品のような剛性材料からなることが好ましい。パイロン部材３２における剛性はまた、補強材及びより高密度の材料により提供され得る。
【００２８】
足関節ブロック１６は、図１及び図２に示すように足板１２と足関節板１４との間に挟まれるとともに、好ましくは両方の板に固着される。足関節ブロックは、所望のコンプライアンス及びエネルギーリターン特性を有するウレタン、ゴムまたは他の適切な材料からなることが好ましい。足関節ブロック用の好ましい材料は、ペンシルヴェニア州ワシントンのＰｌｅｉｇｅｒ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能であり、約５００ ｋｇ／ｍ３の密度を有する、多孔のＶｕｌｋｏｌｋａ Ｐｕｒ−Ｃｅｌｌ Ｎｏ． １５−５０のような発泡ポリウレタンフォームである。或いは、足関節ブロック１６は、天然または合成ゴム、プラスチック、ハニカム構造または他の材料のような、望ましい場合には幅広い種類の他の弾性材料から成形または製作可能である。しかしながら、多孔フォームは、固形エラストマー材料に伴う、剛性があることによる欠点がなく圧縮が制限されることなしに、より自然な感覚で歩行するための、望ましい粘性及び弾性を兼ね備えたばね反応性（ｓｐｒｉｎｇｉｎｅｓｓ）を高レベルの圧縮性に付与する。さらに、フォームブロックが多孔質であることによって、固形エラストマーより軽量となる。１５０と１５００ ｋｇ／ｍ３との間のフォームの密度は、ここに教示した本発明の利点を得るために用いることができる。
【００２９】
ばねエレメント１８は、好ましくは、爪先及び踵が回転する間のように、上方部材１２と下方部材１４とが相対的角度に回転する間における圧縮を、かつ、垂直衝撃荷重に応じた垂直圧縮も支持可能である高弾性材料からなる。好ましい１つの材料は、ウーヴンファイバーマット及び、エポキシマトリックス内のチョップドファイバーのような炭素繊維複合材料である。しかしながら、同様の強度及び重量の特徴を有する他の材料が、当業者には分かり、効果的に用いられ得る。例えば、例としてガラス、ケブラー及びナイロンのような、他のフィラメントタイプを用いることができ、特定の肢切断患者の要求に一致する、軽量及び構造特性、及び動特性が保証される。楔形部２８は、天然及び合成ゴム、弾性ポリウレタンなどを含めた、幅広い種類の弾性材料から製作可能である。
【００３０】
ばねエレメント１８を含んだ足関節ブロック１６は、硬化を可能にする型内にポリウレタンエラストマーを射出することによって製作可能である。ばねエレメント１８は、硬化中にポリウレタンがばね部材に固着するように、ポリウレタンの射出前に型内に差し込み可能である。ポリウレタンの射出前に円筒形プラグを足関節ブロック１６内に差し込むことによって、このブロック内に、補強材５２、５３挿入用の円筒形スロットまたは開口部５０、５１を設けることができる。或いは、単に足関節ブロックの一部分を切って取り除くかまたは孔をあけることによって、硬化後にブロック内に開口部を設けることができる。
【００３１】
開口部に設けた補強材は、所望のコンプライアンス特性により選択した密度を有するフォーム材料からなるチューブであることが好ましい。好ましい材料が、約１５０と１５００ ｋｇ／ｍ３との間の発泡密度を有する発泡ポリウレタンである。さらに好ましくは、約２５０から７５０ ｋｇ／ｍ３の密度が、足のエネルギー蓄積及びリターン特性を適切に調節するためには好ましい。
【００３２】
好ましい寸法
図４に示すように、足板１２は、曲線状であることが好ましい。足板１２の厚さｔは、長さに沿ってテーパが付けられ、このテーパ形状は、肢切断患者の体重に概ね対応することが好ましい。すなわち、体重が重い肢切断患者用の長さに沿った厚さは、体重が軽い肢切断患者用の厚さよりも厚くすることになる。一般に、体重は、軽体重群、中間体重群、重体重群に分類可能である。
【００３３】
以下の表Ｉは、男性の「Ａ」の足型幅に対応する外装サイズの、Ｃ／Ｄ／Ｅモジュールサイズのような、好ましい群分けを示す。これらのサイズでは、外装の長さをＬ、前部の幅をＢ、踵の幅をＨとして示す。
【００３４】
【表１】
2004522471.tif 000003
【００３５】
以下の表ＩＩは、肢切断患者の種々の体重群用の好ましいモジュールサイズを示す。
【００３６】
【表２】
2004522471.tif 000004
【００３７】
以下の表ＩＩＩは、間隔ｘ＝１インチ（２．５４ ｃｍ）の間隔をあけた複数の位置における、平均のまたは「ＤＭ」サイズの足板１２用の好ましいテーパ付き厚さ（ｔ）を示す。
【００３８】
【表３】
2004522471.tif 000005
【００３９】
足板１２は、図４では左の方に、踵端部５４を有し、この踵端部５４は、足板１２の踵端部５４に接した水平面Ｐ１から上向きの凹状になっているか、または若干持ち上がっている。同様に、爪先端部５６が、図４の右へ、足板１２の前方部分に接した水平面Ｐ２から上向きの凹状になっているか、またはいくらか持ち上がっている。アーチ形部分５８が、図示したように、踵端部と爪先端部との間に形成されており、下向きの凹状であることが好ましい。
【００４０】
外装３０（図示せず）内において、踵端部５４の接平面Ｐ１は、爪先端部５６の接平面Ｐ２に対してｙの間隔分若干高くなっていることが理解される。表ＩＩＩのＤＭサイズの足板は、例えば、ｙ＝０．５インチ（１．２７ ｃｍ）である。足板１２は、外装３０の基部または底から０．２５インチ（０．６３ｃｍ）であることが好ましい。外装３０は、解剖学的に立体成形された足型を用いてインサート成形可能であり、細部及びサイジングは、典型的な足サイズを示すマスターパターン及び／またはデジタル化データに基づく。
【００４１】
足板１２のアーチ形部分を含む中間領域５８は、足板１２の最大の厚さを有する。アーチ形領域５８の湾曲は、外装または靴底の輪郭により画定され、概ね人の足の長さの選択範囲に対応する。
【００４２】
表Ｉにおいて示した足サイズ用の、義足１０の足板１２は、好ましくは、約５と１５インチ（約１３と３８ｃｍ）との間の長さを有し、さらに好ましくは、約８と１２インチ（約２０と３０ｃｍ）との間の長さを有する。足板１２の幅は、約１から４インチ（約２．５から８ｃｍ）であることが好ましい。ＤＭサイズの足板１２用の表ＩＩＩに示した例については、板１２は、長さが約９インチ（約２３ｃｍ）であり、幅が約２インチ（約５ｃｍ）である。足板１２の厚さは、約０．０５と０．４インチ（約０．１と１ｃｍ）との間であり、この厚さは、表ＩＩＩに示すようにテーパを付けることができるとさらに好ましい。
【００４３】
義足１０の足関節板１４は、実質的に平坦であり、好ましくは足板１２より短い長さを有し、装着者の体重群により限定される厚さを有する。足関節板の厚さは、約０．０５から０．４インチ（０．１から１ｃｍ）であることが好ましい。この例において相当する足関節板１４は、後方部分６２では約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さであり、テーパをつけて前方部分６０では約０．１インチ（約０．２５ｃｍ）の厚さとなるようにすることがさらに好ましい。足関節板１４は、好ましくは、長さが約３から７インチ（約８から１８ｃｍ）、幅が約１から３インチ（約２．５から８ｃｍ）であり、さらに好ましくは、長さと幅との寸法が約５×２インチ（約１３×５ｃｍ）である。足関節板１４は、前方の先端６０が後方の先端６８よりも足板１２に近づく角度で配置する。図４に示す平面Ｐ３に対して、後方の先端は、約５から３０度の角度Ｙ分、さらに好ましくは約１０度高くなっている。
【００４４】
足関節ブロック１６は、通常、上面が平坦で足関節板１４の長さ及び幅に相当するサイズである。足関節ブロック１６の下面は、足板１２の曲線状の面と合わさるように実質的に曲線状にする。本例においては、ブロック１６の前部６６における厚さは、好ましくは約１から３インチ（約２．５から８ｃｍ）であり、さらに好ましくは約１．３インチ（約３．４ｃｍ）である。この厚さは、アーチ形部分５８に隣接して、最低約０．５から１インチ（約１から２．５４ｃｍ）に、さらに好ましくは約０．８インチ（約２ｃｍ）のテーパがつけられる。ブロック１６の後部６４の厚さは、好ましくは約１から４インチ（約２．５から１０ｃｍ）であり、さらに好ましくは約２．６インチ（約６．６ｃｍ）であり、これは、ブロック１６の前方部分６６の厚さの約２倍である。これによって、足関節ブロックは、実質的に楔形状となる。義足の後部における圧縮力が、踵接地中に軸線７０に対して軸線がずれて力がかかることによってより高くなるために、ブロック１６の後部をより厚くすることによって、足関節ブロックの後部６４に追加の支持が付与され得る（図５Ａ参照）。
【００４５】
足関節ブロック１６は、望ましい場合には、高さまたは厚さを変更して設けることができるが、厚さを約１インチと約４インチ（約２．５４ｃｍと約１０ｃｍ）との間にした場合に最も効果的である。足関節ブロック１６の前部及び後方面は、平面Ｐ３と足関節板１４とにより定まる角度Ｙによって角度がつけられることが好ましい。すなわち、足関節ブロックは、垂直から角度Ｙ前方に傾斜させることが好ましい前方及び後方面を有する。従って、足関節ブロックは、比較的剛性があるが、種々の装着者のために個別調整可能な可撓性もある足関節領域を提供する。体重の重い装着者には、足関節ブロック用の比較的密度の高い弾性材料が必要な場合があり、体重の軽い装着者には、比較的密度が低い材料かまたは厚さを薄くする必要がある場合がある。
【００４６】
図２及び図３に示すように、ばねエレメント１８は、ファスナー２６の位置にある、ばねエレメント１８の中央が足板１２のアーチ部分５８の概ね上方に配置されるように、足関節ブロック内に配置される。ばねエレメント１８の２つの部材２２、２４は、約０．０５から０．２インチ（約０．１から０．５ｃｍ）の一定の厚さを有することが好ましい。前端部８２における２つの部材同士の間の間隔は、足１０に荷重が加えられていない時には、好ましくは約０．５から２インチ（約１から５ｃｍ）であり、より好ましくは約０．７インチ（約１．８ｃｍ）である。後方端部８０では、足１０に荷重が加えられていない時、部材２２と２４との間の間隔は、約１から３インチ（約２．５から７．５ｃｍ）であり、より好ましくは約１．４インチ（約３．５ｃｍ）である。以下にさらに詳細に述べるように、足が踵接地位置にある時には、ばねエレメントの後方端部８０が、圧縮される。足が爪先離地位置にある時には、ばねエレメントの前端部８２が、圧縮される。
【００４７】
足板１２、足関節板１４、足関節ブロック１６及びばねエレメント１８の長さ、幅及び厚さは、装着者の足のサイズと、装着者のおおまかな体重群とに合わせて装着者ごとに調整可能である。同様に、これらのエレメント用材料の選択及びサイズは、装着者の足のサイズ及び体重によって変更可能である。
【００４８】
足関節ブロック１６の前方及び後方部分内に設けられる円筒形の開口部５０、５１の直径は、好ましくは約０．１から０．４インチ（約０．２５から１ｃｍ）であり、さらに好ましくは約０．２インチ（約０．５ｃｍ）である。図２に示す開口部５０及び５１は同じ直径を有するが、開口部の直径は、サイズが異なる補強材を収容するように異なるものにすることができる。例えば、開口部５１の直径は、足関節ブロック１６の、後部６４内における体積を大きくすることに伴って、開口部５０の直径よりも大きくすることができる。
【００４９】
動作特性
本義足１０の改良された動作特性をさらによく説明するために、図５Ａから図５Ｄに、一歩行ストライドのいくつかの位置における義足の「スナップ写真」を示す。さらに詳細には、図５Ａは踵接地位置を、図５Ｂは概ね平坦なまたは立脚中期位置を、図５Ｃは踵離地位置を、図５Ｄは爪先離地位置を示す。示した一歩行ストライドのための種々の位置を通じて、本義足１０は、装着者へ滑らかで概ね本物のような反応を提供する。一歩行ストライド中において、足関節ブロック１６は、足板１２及び関節板１４によって上に加えられる力を伝え、後方から前方へ、被圧縮領域を徐々に転位させるかまたは移動させる。
【００５０】
特に図５Ａを参照すると、一歩行ストライドの第１の位置は、一般に踵接地を伴い、この第１の位置において、装着者は、先に踏み出した足の踵に体重の全てを移動させる。この場合には、足板１２の後方部分５４が、外装３０を介してではあるが、地面６８と接触する。足板１２に可撓性があることによって、後方部分５４が若干曲がり得るが、義足１０を介して装着者の体重により足板１２へかかる圧縮応力の殆どは、ばねエレメント１８を有した足関節ブロック１６の後方領域６４により吸収される。後部におけるばねエレメント１８は、後方端部８０における部材２２と２４との間の間隔が小さくなるように狭まる。足関節ブロック１６の前方領域６６では、ばねエレメント１８は、前端部８２において部材２２と２４との間の間隔が大きくなるように若干広がり得る。足関節ブロック１６の前方部分６６は、足関節ブロックの下方縁全体に沿って足板１２と接着されるので、引き伸ばされるかまたは引っ張られ、後方部分６４は、圧縮される。ばねエレメント１８が端部８０において狭まり、かつ足関節ブロック１６が端部６４において圧縮されることによって、義足１０が、踵接地中における圧縮応力によりエネルギーを吸収または蓄積できる。さらに、足関節板１４の後方領域６８において若干量の曲がりが生じ得る。部材２２と２４との間の後方補強材５３は、義足への必要な支持を提供するように、かつ、部材２２、２４が楔形部２８から引き離されるのを妨げるように圧縮される。前方補強材５２は、足関節ブロック１６の前方部分６６における張力のために実質的に垂直方向に若干引き伸ばされる。
【００５１】
次に、図５Ｂでは、装着者は、概ね足底接地または立脚中期位置に到達し、それにより、足板１２は、ここでも外装３０を介して、実質的に全長に沿って地面６８に接する。この位置においては、装着者の体重は、実質的に下向きとなり、その結果、足関節ブロック１６の長さに沿った圧縮は、中心を外れて力がかかるために、前方部分６６におけるよりも後方部分６４における方が、わずかに過ぎないが多くなる。ばねエレメント１８の前方及び後方端部においては、部材２２及び２４は、相互に圧縮され、後方端部８０が、前方端部８２よりも若干多く元の位置から圧縮される。同様に、補強材５２及び５３は、下向きに力がかかることによって圧縮される。この図は、圧縮応力の分布自体を静止させたものだが、実際には装着者の体重は、取付部材３４の中心線７０の後方から前方へ連続的に移動している。従って、装着者が歩行動作を続けると、足関節ブロック１６及び、内部に埋設されたエレメントの圧縮は、後方部分６４から前方部分６６へ移動する。圧縮領域のこの移動を「転位（ｒｏｌｌｏｖｅｒ）」と呼ぶ。
【００５２】
歩行動作の次のスナップ写真においては、図５Ｃに、「踵離地」位置にある義足１０を示す。これは、装着者が足の母指球７２及び爪先７４の領域を用いて踏み出す瞬間である。従って、大きな圧縮力が、足関節ブロック１６の前方領域６６内に生じ、後方領域６４が大量に引き離されるかまたは引っ張られる。同様に、ばねエレメント１８は、２つの部材２２、２４の間において、後方端部８０では広がり、前方端部８２では狭まる。足板１２の前方先端部５６は、圧縮応力のいくらかを吸収するように実質的に曲がり得る。同様に、足関節板１４の前方先端部６０は、この部分がある程度曲がり得る。足関節ブロック１６は装着者により生じる圧縮の大部分を吸収するが、足板１２及び足関節板１４は、弾性のある足関節ブロック及びばねエレメントと関連して作動し動特性を高めるように設計されることが重要である。さらに、足板１２及び足関節板１４は、足関節ブロック１６と板との間の境界面にかかる極度の剪断応力のいくらかを緩和し、よって、間に形成される固着部分の寿命が長くなる。足関節ブロック１６の前部６６に配置される補強材５２は、前方端部８２の圧縮を制限して装着者の身体のバランスがとれるようにするとともに、楔形部２８から部材２２、２４が引き離されることを妨げるように、縮む。
【００５３】
図５Ｄには、歩行動作の最終位置を示し、この図において、義足１０は、地面６８と接触したままであるが、装着者の体重のいくらかは、反対の足に移動しており、この反対の足は前方へもう動いている。この「踵離地」位置においては、足板１２の前方先端部５６はそれほど曲がらず、足関節ブロック１６の前方部分６６及び、ばねエレメント１８の前方端部８２の圧縮は比較的少ない。同様に、足関節板１４の前方先端部６０は、用いる材料及び厚さにより異なるが、若干は曲がり得る。足関節ブロック１６の最大圧縮領域は、最も遠い前方領域６６になお残っているが、その圧縮レベルは、図５Ｃの踵離地位置の圧縮レベルから低くなる。従って、足関節ブロック１６の後方部分６４は、少し引っ張られるかまたは伸ばされる。
【００５４】
足板、足関節板、足関節ブロック及びばね挿入部を協働させることによって本義足の「感覚」が非常に向上することが理解可能である。装着者が歩行動作を続けると、義足からのダイナミックレスポンスは、ばね挿入部を有する足関節ブロックの異なる領域が圧縮されるので滑らかになる。さらに、足関節及び足板が曲がることは、平坦でない歩行面において感じる種々の衝撃及び振動をなめらかに伝えることに役立つ。
【００５５】
代替実施形態
本発明に係る特徴及び利点を有する義足の多くの代替実施形態も有効に構成及び利用可能であることが理解されよう。このような１つの代替実施形態を図６に示す。図６のための参照番号は、概ね図１から図５Ｄにおいて使用した、同様のエレメント用の参照番号に対応する。従って、図６に示す義足１０は、概ね、下方の足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、弾性材料からなり足関節板１４に足板１２を連結する足関節層またはブロック１６と、足関節ブロック内に埋設されたばねエレメント１８とを備える。足板１２は、特定の装着者の切断された足のおよその長さ及び幅に概ね等しく、点線で示した、外側の可撓性のある外装３０内に装着される長さ及び幅を有する。図６に示すように、足関節板１４は、一体成形した取付部材３４から足関節板１４の前部へ延びる、実質的にアーチ形の湾曲を有する。
【００５６】
さらに詳細には、図６に示したばねエレメント１８は、弾性足関節ブロック１６内に差し込まれた弾性支持部材である。図６に示したばねエレメント１８は、下向き凹状に曲線をなす形状であり、実質的に長方形であり垂直突出部を有した板状部材であることが好ましい。ばねエレメント１８は、ここに上述したような炭素繊維複合材料からなることが好ましいが、他の同様の材料も使用可能である。
【００５７】
図７は、本発明の別の代替実施形態を示す。ここでも、同様のエレメントを示すために同じ参照番号を全体に使用する。従って、図７に示す義足１０は、概ね、下方の足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、固形ゴムまたはポリウレタン或いは、気泡ゴムまたは発泡ポリウレタンのような弾性材料からなり、足関節板１４に足板１２を連結する足関節層またはブロック１６とを備える。足板１２は、点線で示す、外側の可撓性のある外装３０内に装着される大きさであるとともに、特定の装着者の切断された足のおよその長さ及び幅と概ね等しい長さ及び幅を有する。図７に示すように、足関節板１４は、取付部材３４と足関節板１４との間に一体成形されることが好ましい、実質的にアーチ状のまたは湾曲した足関節部分３６へ移行する。
【００５８】
図８は、本発明のさらに別の代替実施形態を示す。ここでも、同様のエレメントを示すために同じ参照番号を全体に使用する。従って、図８に示す義足１０は、概ね、下方の足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、固形ゴムまたはポリウレタン或いは、気泡ゴムまたは発泡ポリウレタンのような弾性材料からなり、足関節板１４に足板１２を連結する１つまたはそれ以上の足関節ブロック１６ａ、１６ｂとを備える。望ましい場合には、後方足関節ブロック１６ａには、例えば、前方足関節ブロック１６ｂよりも軟性及び可撓性が大きくなるように、前方足関節ブロック１６ｂとは異なる密度またはコンプライアンス特性を備えることができる。例えば、この構成は、踵接地中において踵の反応を起こりやすくすることができる。
【００５９】
足関節ブロック１６ａ、１６ｂは、望ましい場合または好ましい場合には、一体にまたは別々に成形可能である。それらは、足板１２と足関節板１４との間の全空間を実質的に占めるように相互に密に隣接して配置することが好ましい。足板１２は、点線で示す、外側の可撓性のある外装３０内に装着される大きさであるとともに、特定の装着者の切断された足のおよその長さ及び幅と概ね等しい長さ及び幅を有することが好ましい。図８に示すように、足関節板１４は、取付部材３４と足関節板１４との間に一体成形されることが好ましい、実質的にアーチ状のまたは湾曲した足関節部分３６内へ移行する。
【００６０】
図９及び図１０は、本発明の、考えられる他の２つの代替実施形態を示す。ここでも、同様のエレメントを示すために同じ参照番号を全体に使用する。よって、図９に示す義足１０は、概ね、下方の足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、この場合には足板１２と足関節板１４との間に配置された膨張可能な袋１９とを備える。袋１９は、患者または義肢専門家が、袋１９内の圧力を調節することにより義足の動作特性を変更できるという点で、さらに利点を有する。これは、例えば、バルブ手段２１を備えることにより行うことができ、該バルブ手段２１は、袋１９と連通させて設けられる。好ましい実施形態においては、図９及び図１０に示すように、バルブ２１は、エアポンプ（図示せず）またはＣＯ２カートリッジ（図１６Ｂに関連して以下に説明）から針を受け入れるように適合させ、ブラケット２７上に適宜配置することができる。バルブ２１は、チューブまたは他の適切な連通路を介して袋１９に作動可能に連結することができる。
【００６１】
袋１９は、上方足関節板１４及び下方足板１２に接着剤または他の適切な固定手段により固定可能であって、それらの間の連結及び支持をするソール手段となり得る。任意選択的に、必要な場合または望ましい場合には、第１または第２の連結支持部を提供する１つまたはそれ以上の保持用ストラップ２３を用いることができる。ストラップ２３は、エポキシ含浸布などのような、適切であって強靱で可撓性のある種々の数の材料から製作可能である。例えば、ストラップ２３は、図９に示すように、接着剤または、ナット及びボルトによって、義足１０の前方の足部分に作用可能に取り付けることができるか、或いはベルクロタイプのファスナーまたは同様の手段によって、構造部材１２、１４の周りに取り外し可能に取り付けることができる。
【００６２】
ストラップ２３からいくつかの利点を得られる。例えば、袋部材１９と並置された場合、ストラップは、袋を「平らにする」ように適宜締め付け、よって、構造部材１２、１４と袋との間の接触面積を大きくすることができる。さらに、ストラップ２３のような制限手段を組み込んで、対応する構造部材１２、１４が相互に動き得る距離を制限することができる。ストラップ２３はまた、構造部材１２、１４及び／または袋１９に、望ましくない超過荷重がかかり応力が生じないようにするために使用することもできる。
【００６３】
袋１９は、ウレタンなどのような、適切であって強固で可撓性があり漏出を起こさず軽量な材料から製作することが好ましい。例として、袋は、ウレタンシートから適切な大きさ及び形状の部品を相互にヒートシールすることによって形成可能である。ウレタンシート材料の適切な厚さは、０．０１から０．０２インチ（０．２５から０．５０ｍｍ）であることが分かるが、幅広い範囲の適切な厚さ及び材料を有効に使用可能である。８０ｐｓｉ（５．５ｂａｒ）までの袋の圧力が有効に用いられた。
【００６４】
袋１９は、好ましくは、袋１９を高圧下で破裂させず袋の最終膨張形状を画定することに役立つ、ケブラーからなるカバー材料または同様の強固な材料で包まれる。好ましい実施形態においては、カバーは、袋１９の周長で縫合される上部及び下部を含み得る。当業者であれば、本発明の教示内容から逸脱せずに、種々のカバー材料及び、製作及び組立方法を有効利用可能であることを理解するだろう。
【００６５】
袋１９は、空気、ＣＯ２または同様の気体状の物質を取り囲むか、またはその代わりに水、シリコンなどのような液体またはゲルを取り囲み得る。種々のこのような組立は、所望の変形性及びその結果としての「クッション」効果、またはエネルギー蓄積、吸収及び放出を提供するように、選択され調節されることが好ましい。
【００６６】
袋１９は、図９に示すように単独チャンバー型袋を含み得るか、或いは、任意選択的に、隣接するチャンバー同士の間に開口部を設けたまたは設けていない複数のチャンバー型袋を含み得る。例えば、袋は、前方及び後方チャンバーまたは部分１９ａ、１９ｂへ２つに分けることができ、その結果、後方部分１９ａが、例えば前方部分よりも軟性及び可撓性が高くなるように、前方部分１９ｂとは異なるコンプライアンス特性を有するように調節することができる。これは、例えば、踵接地中における踵の応答を起こりやすくするために望ましい場合がある。望ましいまたは適切な場合には、足関節板１４と足板１２との間における袋の作用上のかつ適切なアライメントが可能となるように、袋１９の形状にテーパをつけることができる。
【００６７】
任意選択的に、望ましい場合には、図２から図５に関連して上に図示し説明したばねエレメントと同一かまたは類似したばねエレメントを、実質的に完全に袋１９（図９）、内に設けて足及び足関節板の間に最初のまたは追加の支持を提供することができる。例えば、ばねエレメントは、中央で固定され端部で分かれる２つの比較的平坦な炭素繊維複合材料部材を含み得る。これによって、ばねエレメントは、好ましい蝶ネクタイ状または二重のウィッシュボーン状となる。歩行中において、望ましい場合、弾性ばねエレメントと膨張可能な袋とを組み合わせることによって、踵接地から爪先離地まで滑らかで調節可能な転置特性が得られる。
【００６８】
足板１２は、点線で示す、外側の可撓性のある外装３０内に装着される大きさであるとともに、特定の装着者の切断された足のおよその長さ及び幅と概ね等しい長さ及び幅を有することが好ましい。図９及び図１０に示すように足関節板１４は、取付部材３４と足関節板１４との間において一体成形されることが好ましい、実質的にアーチ状のまたは湾曲した足関節部分３６へ移行する。
【００６９】
図１１Ａは、図１から図４に関して上に説明した義足と類似するが以下に説明するようにいくつかの変更を行った別の義足１０を示す。よって、図１１Ａの義足１０は、概ね、下方の足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、弾性材料からなり足関節板１４へ足板１２を連結する足関節層またはブロック１６と、任意選択的な補強材５２及び５３を差し込むことができる円筒形スロットまたは孔５０及び５１（図１１Ｂから図１１Ｄを参照）とを備える。足板１２は、特定の装着者の切断された足の適切な長さ及び幅と概ね等しくかつ、点線で示す、外側の可撓性のある外装３０内に装着される大きさの、長さ及び幅を有する。図１１Ａに示すように、足関節板１４は、一体成形された取付部材３４から足関節板１４の前部へ延びる実質的にアーチ状の湾曲を有する。
【００７０】
図１１Ａの足関節ブロック１６は、好ましくは、足関節板１４の前方縁から前方へその下にある足板１２へ向かって傾斜した前方面を有する。同様に、足関節ブロック１６の後方面もまた、好ましくは、足関節板１４の後方から前方向に足板１２へ傾斜している。上述のようなストラップ２３が、好ましくは義足の後部上方において、足関節板１４、足関節ブロック１６及び足板１２の周りに設けられる。
【００７１】
図１１Ｂから図１１Ｄに、空洞５０または５１内へ差し込み可能な補強材の３つの例を示す。図１１Ｂは、形状が実質的に円筒状であり実質的に全体がフォームからなる補強材５２（または５３）を示す。図１１Ｃは、同様の円筒状であり、円筒状の開口９６を有した補強材５２を示し、この開口９６は、補強材が中空でかつ実質的に管形状を有するようにその中を貫通し各端部において開口する。開口９６の大きさは、補強材５２についてのコンプライアンスを所望の程度にするように変更可能である。図１１Ｄは、各端部が閉じられた円筒状のキャビティ９６を内部に画定した補強材５２を示す。チューブ９８が、キャビティ９６に連結されて、その結果、空気或いは、別のガスまたは流体がこのオープニング内外に流出入可能となって、補強材のコンプライアンスの程度を制御するようにオープニング内を所望の圧力にすることができる。従って、オープニング９６は、膨張可能なブラダー（ｂｌａｄｄｅｒ）の役割をする。ブラダー９６の内外への空気流の流出入を調節する１つまたはそれ以上のバルブ（図示せず）を、チューブ９８に連結可能である。
【００７２】
図１２では滑動する構成に相互の表面を重ね合わせた２枚の足関節板１４及び１５が設けられたことを除いて、図１１Ａに示したものと類似した、義足１０の別の実施形態を図１２に示す。上方板１４は、好ましくは、上述したように高強度の複合材料から曲線状の足関節部分３６と上方取付領域３４と一体成形される。下方板１５もまた、好ましくは、曲線状の足関節部分３７と上方取付領域３５と一体成形される。上方取付領域３４及び３５は、好ましくは、取付領域３４及び３５と、結合手段４２とを通ってパイロン部材３２内へ延びるボルトまたはねじ（図示せず）で、結合手段４２を介してパイロン部材３４に取り付けられる。
【００７３】
下方板１５は、好ましくは、足関節板１４の前部を通過して前方へ延び、さらに好ましくは、板１５は、足関節ブロック１６の前部へ延びる。ストラップ２３ａが、足関節ブロック１６の後部において、板１４及び１５と、足関節ブロックと、足板１２とを固定する。ストラップ２３ｂが、板１４の前部において板１４及び１５を固定する。上方板１４及び下方板１５を設けることによって、これらの板は、それぞれ、相互に撓み滑動し得る。これによって、適切な垂直方向の支持強度を維持しながら、義足の曲げ抵抗が低減することが好ましい。
【００７４】
図１３及び図１４に、上の図１０に示した実施形態と同様の、義足１０用の別の代替実施形態を示す。よって、足１０は、概ね、下方足板１２と、上方にあってより小さい足関節板１４と、足板１２と足関節板１４との間に配置された複数の膨張可能な袋とを備える。さらに好ましくは、後方または踵部の袋１９ａが、足関節板１４の後部近くに設けられ、相互に流体連通した一対の爪先部の袋１９ｂが、足関節板の前部に設けられる（図１４参照）。ストラップ２３が、袋１９ａ及び足板１２を囲んで足関節板１４の後部に設けられる。任意選択的に、板２９ａ、２９ｂ、２９ｃ及び２９ｄを、各袋と足関節板１４との間に、かつ／または各袋と足板１２との間に設けることができる。
【００７５】
踵部袋１９ａ内における圧力は、バルブ２１ａにより制御され、爪先部袋１９ｂ内の圧力は、バルブ２１ｂにより制御される。図１３には爪先部袋１９ｂ内の圧力を制御する１つのバルブ２１ｂを示すが、各爪先部袋１９ｂは別個のバルブにより制御可能であることも考えられることが、理解されよう。バルブ２１ａ及び２１ｂは、チューブまたは他の適切な連絡路を介して袋に作動可能に連結できる。図１３に示す実施形態においては、チューブ１７ａ及び１７ｂが、踵部袋１９ａ及び爪先部袋１９ｂをそれぞれ適切なバルブに連結する。チューブ１７ａ及び１７ｂは、バルブ２１ａ及び２１ｂの向こうにおいて、好ましくは、そこからガスまたは空気流出入源２１ｄへ延びる単一のチューブ１７ｃで接合される。バルブ２１ｃが、チューブ１７ｃ中の圧力を制御する。
【００７６】
図１３及び図１４に関して説明したバルブ制御システムが、他のタイプの膨張可能な袋とともに使用可能であることを理解されよう。例えば、図１３及び図１４のようなバルブは、上において図１１Ｄに示したような補強材５２を膨張させることに使用可能である。さらには、図１１Ａに関して説明した足関節ブロック内に設けられる複数の補強材内における圧力を調節するために別個のチューブを使用可能である。
【００７７】
図１５Ａから図１６Ａに、膨張可能な袋内の圧力を能動的にまたは受動的に制御するエアポンプシステムを組み込んだ義足１０の別の実施形態を示す。このシステムの構成要素を図１５Ａに示す。シリンジ型のエアポンプ９０には、チェックバルブを有する空気取入れポート９２を設ける。シリンジ型ポンプ９０は、チューブ８８によりアキュムレータ８６に連結される。アキュムレータ８６は、チューブ８５によりバルブマニホールドを含む電子制御システム８４に接続される。さらに制御システム８４に連結されているのは、空気孔８７であり、チューブ８３ａ及び８３ｂが、それぞれ、膨張可能な袋１９ａ及び１９ｂとの流体連通を提供する。
【００７８】
これらの構成要素は、図１６Ａに示すように、ひとまとめにして義足１０内に配置する。図１６Ａにおける構成要素の配置が、単に例示的であり、よって他の配置も同様に可能であることを理解されよう。他の実施形態について上に説明したように、膨張可能な袋１９ａ及び１９ｂは、足関節板１４と足板１２との間に設けられる。義足１０の上方取付領域３４に連結されているのは、概略を示した一対の入れ子式のパイロン９５及び９７である。本発明の実施形態に関連して使用可能な入れ子式の他のタイプのパイロンについてのさらなる詳細を以下に、「ＳＨＯＣＫ ＭＯＤＵＬＥ ＰＲＯＳＴＨＥＳＩＳ」というタイトルの本出願人の同時係属出願である、１９９９年４月１９日付出願の米国特許出願第０９／２８９，５３３号明細書及び、米国特許第５，４５８，６５６号明細書について説明し、これら全ては、参照によってここに組み込まれたものとする。下方パイロン９５は、入れ子式に上方パイロン９７に係合し、その結果、パイロン９５及び９７は、滑動可能にかつ回転可能に相互に係合することが好ましい。好ましくは、コイル圧縮ばねのような弾性エレメントが、近位を上方パイロン９７内に装着され遠位を下方パイロン９５内に装着される。よって、義足に力がかかると、パイロン９５及び９７は、圧縮形状に相互に近づく。力が解除されると、パイロンは、離れて静止形状になる。
【００７９】
シリンジ９０は、プランジャー９１及びシリンダ９３を含むことが好ましい。プランジャー９１は、例えばブラケット９９または他の手段で、上方パイロン９５に取り付けられる。シリンダー９３は、同様に下方パイロン９７に取り付けられることが好ましい。制御システム８４及びアキュムレータ８６もまた、下方パイロン９７に取り付けられることが好ましい。従って、義足１０に力がかかると、パイロンが相対的に動くことによって、プランジャー９１が、シリンダー９３の内外に動き、チューブ８８中に空気圧が生じる。空気は、空気取入れポート９２（図１６Ａには図示せず）を備えたフィルターエレメントを通じて引き出されることが好ましい。流体は、アキュムレータ８６内に蓄積され、電子制御システム８４のバルブマニホールドへ進む。マニホールドは、好ましくは、どの程度の空気が各膨張可能な袋１９ａ及び１９ｂに提供されるか、またどの程度の空気がチューブ８７から排出されるかの電子制御を行う。よって、図１５Ａから図１６のポンプシステムは、肢切断患者自身の動きにより蓄積される圧力を利用し、各膨張可能な袋へ供給される適切な圧力を決定する。
【００８０】
例えば、図１５Ｂに、制御システム８４のバルブマニホールドの一実施形態の概略を示す。袋１９ａ及び１９ｂが、支持を追加するための空気をより多く必要とする時、制御システム８４は、バルブ１０３、１０５及び１０７を開いて、空気がアキュムレータ８６からチューブ８３ａ及び８３ｂを通って袋１９ａ及び１９ｂへ通過可能にする。袋１９ａ及び１９ｂから空気を抜くことが望ましい時には、バルブ１０１を開きバルブ１０３を閉じて、その結果、空気が袋１９ａ及び１９ｂからチューブ８３ａ及び８３ｂを通ってチューブ８７から出ていく。さらには、袋の１つが他方の袋よりも多い空気を必要とするかまたは少ない空気しか必要としない時には、バルブ１０１または１０３のいずれかを開けたままにして、バルブ１０５及び１０７を選択的に調節して、袋１９ａまたは１９ｂを個々に膨張させるかまたは空気を抜くことができる。バルブは、電子的なまたはコンピュータを介した検知及び制御を行うことができる。袋１９ａ及び１９ｂ用の適切な圧力を選択的に調節するために種々のバルブの構成を利用可能であることを理解されよう。
【００８１】
図１６Ａは、パイロンの外側に取り付けたシリンジを示すが、シリンジがパイロンの内側にも取付可能であることがさらに理解されよう。さらには、アキュムレータ及びバルブマニホールドのようなポンプシステムの他の構成要素もまた、パイロン内に設けることができる。このような１つの実施形態を図２３により以下に説明する。
【００８２】
図１６Ｂに、膨張可能な袋１９及び、袋内の圧力調節用のＣＯ２カートリッジを組み込んだ別の義足を示す。図１６Ｂの実施形態は、図９の義足に類似し、上方足関節板１４と下方足板１２との間に挟まれた、膨張可能な袋１９を含む。パイロン３２が、垂直に向けられた上方取付部材３４と曲線状足関節部分３６とを介して足関節板１４に取り付けられ、これら全ては、一体成形されることが好ましい。ＣＯ２カートリッジ１３２は、好ましくはパイロン３２の外面に取り付けられ、バルブ２１を有する流体ライン１３４を通じて袋１９に連結される。一実施形態におけるバルブ２１は、袋へ送り出されるＣＯ２量を調節する圧力センサーによって、電子制御される。
【００８３】
図１７は、義足１０の別の実施形態を示す。この実施形態は、２枚の足関節板１４及び１５と、足関節ブロック１６と、足板１２とを概ね備える点で、上において図１２に示したものと類似する。しかしながら、図１７の義足１０では、板１４及び１５は、両方とも足関節ブロック１６の前部へ延びる。さらには、足関節板１６は、内部を延びる複数の開口部を有しチャンバーが形成されたウレタンであることがさらに好ましい。特に、円筒状スロット５０及び５１に加えて、図１７の足関節ブロック１６もまた、側方から見ると実質的に長円形であり足関節ブロック１６の横断方向の大きさに亘って延びる開口部５５を有する。上述の実施形態と同様に、開口部５５は、ブロックの剛性を調節する他の材料で満たすことができる。開口部は、囲まれ、望ましい場合には、空気のような圧縮可能な流体で満たされ密閉されたチャンバーを画定し得る。
【００８４】
図１８は、足関節ブロック１６が、円筒状スロット５０及び５１に加えてさらに３つの開口部５５ａ、５５ｂ及び５５ｃを有することを除いて、図１７の実施形態と同様の実施形態を示す。さらに好ましくは、スロット５５ａ及び５５ｃは、スロット５０及び５１と同様の円筒状であり、またスロット５５ｂは、側方から見ると実質的に外側に凹形状の２つの部分を有する。これらの開口部の５つ全ては、上述のように、空のままにすることができるか、或いは補強材及び／または流体で満たしてもよい。これらの開口部の数及び形状が、所望の義足の目的を十分考慮して変更可能であることを理解されよう。足１０用の所望の動作特性を得るために、満たされる開口部のどれも補強材で満たさないか、いくつかを満たすか、または全てを満たしてもよい。
【００８５】
図１９に、義足１０の別の実施形態を示す。上述の実施形態と同様に、この足は、２つの足関節板１４及び１５と、足関節ブロック１６と、足板１２とを含む。足関節ブロック１６はまた、上述のスロットと同様の円筒状スロット５０及び５１も含む。スロット５０及び５１内には、シャフト１１３及び１１５の周りをそれぞれ回転するカム１１２及び１１４が差し込まれている。これらの回転可能なカムは、差し込まれると、スロットの形状がカムの形状に従って変形する。これによって、各カムの方向により異なる足関節ブロックのコンプライアンスの調節が行われる。従って、図１９に示すように、１つのカムの断面が前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に並ぶように１つのカムを方向付けると同時に、他方のカムの断面が前方への歩行動作に実質的に平行に並ぶように他方のカムを方向付けることができる。これらのカムは、足関節ブロック１６内にある限り同様に異なる方向へ回転可能である。
【００８６】
カムは、好ましくは、足関節ブロック１６の材料より剛性の高い材料からなり、さらに好ましくは、金属または他の材料からなる。従って、足関節ブロック１６内にカムを差し込むことは、足関節ブロックのその部分の剛性を高める。さらには、図１９に示すように、１つのカム１１２が前方への歩行動作に対して実質的に横断方向に方向付けられ、別のカム１１４が、前方への歩行動作に実質的に平行に方向付けられると、横断カム１１２は、好ましくは、他方のカム１１４が与えるより大きい剛性を足関節ブロックに与える。さらに、カムが回転可能なので、各足関節ブロックの各部分における剛性は、調節可能である。図１９は、２つのカムしか示していないが、より少ないかまたは多い数の回転可能なカムも足関節ブロック内に組み込み可能であることをさらに理解されよう。
【００８７】
図１９はまた、足関節板１５の上方取付領域３５の背面に取り付けたストラップ１１０を示す。このストラップ１１０は、足板１２に延びそれに取り付けられることが好ましい。ストラップ１１０は、足関節板と足板との間の相対的な屈曲性を調節しかつ、各板同士の間の最大の間隔を調整するために、設けられることが好ましい。図１９に示すストラップが、足関節支持部材が足関節板と足板との間に設けられる上述の実施形態のどれにも組み込み可能であることを理解されよう。
【００８８】
図２０に、義足１０の別の実施形態を示す。この実施形態では、足関節ブロック１６は、前方チャンバー１１９及び後方チャンバー１２１を含み、各チャンバーは、前方への歩行動作に対して横断方向に内部に配置した補強材１１８及び１２０をそれぞれ含む。チャンバー１１９及び１２１は、補強材１１８及び１２０が、各チャンバー内において前方への歩行動作に対して前後へ動き得る大きさである。従って、図２０に示すように、側方から見て補強材が概ね円形である時には、各チャンバーは、長円形状を有する。足関節ブロック１６内において補強材１１８及び１２０が動き得るようにすることによって、使用者は、補強材の位置を変えることにより義足の剛性を選択的に調節することができる。
【００８９】
図２０に示す実施形態では、補強材１１８及び１２０は、それぞれアーム１２２及び１２４に取り付けられた円筒形のロッドである。これらのアームは、アクチュエータ１１６により中央チャンバー１１７内において接合され、その概略を図２０に示す。一実施形態では、アクチュエータ１１６は、チャンバー１１９、１２１内において補強材１１８、１２０の位置を調節して、足関節ブロック１６の特定の位置に所望の剛性を提供することが好ましい、モータである。例えば、モータ１１６は、手動またはサーボモータにすることができる。一実施形態では、アーム１２２及び１２４は、前方補強材１１８と後方補強材１２０との間の一定の間隔を維持するように一体成形される。次いで、モータ１１６は、補強材が各チャンバー内において同じ相対的な位置になるようにアームの位置を調節する。
【００９０】
他の実施形態も可能であることを理解されよう。例えば、補強材は、一定の間隔を離す必要はなく、間隔が狭くなるかまたは広がるように調節可能である。これは、アクチュエータ１１６を、例えば、一方の方向に回転させて補強材同士の間隔を狭め、他方の方向に回転させて補強材同士の間隔を広げることができるノブとして設けることによって、実行可能である。このような実施形態においては、アーム１２２及び１２４は、向かい合わせにアクチュエータ１１６とねじ係合させることができる。さらに、アクチュエータ１１６がノブである場合、一体成形されたアーム１２２及び１２４により補強材同士を一定の間隔離すことができ、一定の間隔を維持しながら、ノブを回転させて、各チャンバー内において補強材の位置調節を行うことができるのは、理解されよう。
【００９１】
図２１に、義足１０の別の実施形態を示す。上述の実施形態と同様に、この義足１０は、足関節板１４及び１５と、足板１２との間に配置した足関節ブロック１６を含む。足関節ブロック１６は、ブロックの前方部分内に単一の円筒状スロット５０を含むことが好ましく、このスロット５０は、補強材５２を内部に含む。しかしながら、上述のように足関節ブロック１６内に追加のスロットを設けることができることを理解されよう。
【００９２】
図２１に示すように、足関節ブロック１６は、後方部分内に、足板１２と隣接してそれへ延びる楔形切り抜き部を含むことが好ましい。切り抜き部１２５は、人の踵の位置に実質的に対応するようにパイロン３２の真下に配置されることが好ましい。さらに好ましくは、楔形部分１２６が、足関節ブロック１６の切り抜き部１２５内へ挿入されて、義足１０の踵部分内において追加の支持を提供する。一実施形態においては、図２１に示すように、楔形部分１２６は、足関節ブロックの背面と実質的に同一平面の背面を有するとともに、楔形切り抜き部１２５と接合する凸形状を有する。楔形部分は、ウレタンゴムから製作することが好ましいが、同様に他の材料を使用可能である。楔形部分１２６が足関節ブロック１６から取り外し可能であるので、剛性が異なる楔形部分を楔形切り抜き部内へ挿入して、踵内において所望の程度の剛性を得ることができる。例えば、足関節ブロックの剛性よりも高いかまたは低い剛性を有する楔形部分を楔形切り抜き部内へ挿入してもよい。さらに、異なる大きさ及び形状の楔形部分を使用することによって、所望のコンプライアンス特性を得ることもできることを理解されよう。従って、義足は、楔形部分１２６なしで、または義足の動作特性を調節するために異なる大きさまたは剛性の楔形部分とともに、使用することができる。
【００９３】
図２１はまた、パイロン３２に連結された調節機構を組み込んだストラップ１１０を示す。ストラップ用のハウジング１２８が、上方取付領域３５の背面上に設けられ、このハウジングは、垂直に中を延びるスロット１２９を有する。ストラップ１１０は、図面に矢印３５で示すように、足板１２との連結を固くするかまたは緩くするためにスロット１２９中を動き得ることが好ましい。スロット１２９内においては、ストラップは、プレス嵌め式の、ねじ、ピン、ブラケットなどのような、種々の適切な手段によって所定位置に保持しロックすることができる。図２２は、さらに、ストラップにおける張力をさらに調節するように、ストラップ１１０の隣接し連結した部分内にＣ字状の挿入物のような挿入物１３０を配置可能であることを示す。
【００９４】
別の実施形態では、図１５Ａから図１６に示したものと同様のシリンジ型のエアポンプシステムが、図２３に示すような入れ子式パイロンの動作により作り出される。このような実施形態では、内側パイロン２１４が、シリンジのプランジャーとして作動し、外側パイロン２１２が、シリンジのシリンダーとして作動する。内側パイロン２１４が、ばね２２０または他の圧縮部材で外側パイロン２１２へ圧縮されるかまたはそれらから離れるように圧縮を解除されると、流体圧力が、２つのパイロン同士の間に画定されたチャンバー内に生じる。内側パイロン２１４が２つのパイロンの上部にある時、内側パイロンは、チャンバーの頂部で密封を行うことが好ましく、外側パイロンは、チャンバーの底部で密封を行うことが好ましい。さらに好ましくは、チャンバーの密封は、チャンバー内外への流体の流れを調節するように、バルブ２２４、２４８を使用して行うことができる。外側パイロン内においてチャンバーの底部に設けたバルブ２４８は、流体貯蔵部２５０に通じることが好ましく、この流体貯蔵部２５０は、外側パイロン内にまたはそれとは別に設けることができる。上述のアキュムレータの場合と同様に、貯蔵部２５０は、流体ライン２３６を介して義足を支持する膨張可能な袋２０６に接続させることができる。
【００９５】
さらに詳細に、図２３に、図９に示したものと同様の膨張可能な袋を有する義足２００を示す。上述の義足と同様に、義足２００は、概ね、下方足板２０２と、上方にあってより小さい足関節板２０４と、足板２１２と足関節板２１４との間に配置された膨張可能な袋２０６とを備える。袋２０６は、ストラップ２０８を介して、または上述のような他の手段によって、板に固定されることが好ましい。
【００９６】
袋２０６内の圧力は、能動的な衝撃モジュール２１０への連結によって制御される。衝撃モジュール２１０には、相対的に滑らかに動く形状でありそうなるように適合された外側パイロン２１２及び内側パイロン２１４が含まれる。パイロン２１２及び２１４は、相互に滑動可能にかつ回転可能に係合すると同時に、外側パイロン２１２の内側寸法と内側パイロン２１４の外側寸法とが相対的に緊密なものになっていることによって、相互に作動可能に水平方向に同心に保持されることが、好ましい。内側パイロン２１４の近位端の外径は、より大きく、外側パイロン２１２の外径と概ね等しい。従って、内側パイロン２１４の、直径が大きくなったこの部分は、外側パイロン２１２の近位端を超えて延び、外側パイロン２１２内へは延びない。
【００９７】
パイロン２１４はまた、近位端に、断端ソケット３０（図示せず）への取付用の雌型ピラミッド状嵌合部２１６も有する。外側パイロン２１２は、通常の人工継手を使用する種々のタイプの義足の取付を容易にする円筒状の外面を有することが好ましい。例えば、パイロン２１２の下方端部は、ピラミッド状継手２１８と雌型ピラミッド状嵌合部２２０とを介して義足２００に取付可能である。雌型継手２１８は、外側パイロン２１２の下肢上を滑動し、所定位置に締め付けられる。
【００９８】
衝撃モジュール２１０は、空気のような、圧縮可能な流体と組み合わせた内部コイル型圧縮ばね２２０を備えたハイブリッドばね−流体弾性エレメントを含むことが好ましい。ばね２２０は、ばね支持部２２２を介して、内側パイロン２１４に対して近位を固定され、外側パイロン２１２に対して遠位を固定されることが好ましい。任意選択的に、バルブ２２４は、衝撃モジュール２１０内の流体圧力を変化させるようにパイロン２１４内に設けられる。トルク抵抗カフ２２６が、義足にねじれ抵抗を提供するとともに、さらに、パイロン２１２と２１４との間に汚物及び砕片が入り込まずかつ相対的な動きに影響しないようにもする。本発明の実施形態に関連して使用可能な衝撃モジュールについてのさらなる詳細が、「ＡＣＴＩＶＥ ＳＨＯＣＫ ＭＯＤＵＬＥ ＰＲＯＳＴＨＥＳＩＳ」という名称であって２０００年４月２４日付で出願された米国出願第０９／５５６，２４９号明細書にあることが分かり得、それら全ては、参照によってここに組み込まれたものとする。
【００９９】
エンドキャップ２２８が、外側パイロン２１２内においてばね支持部２２２の下に設けられることが好ましい。エンドキャップ２２８及びばね支持部２２２は、外側パイロン２１２の内側にねじ切りされた面２３０と係合するように螺合されることが好ましい。ばね支持部２２２及びエンドキャップ２２８は、それぞれ、以下に述べる、内孔２３２、２３４を有することが好ましく、これによって、圧縮可能な流体が、それらの中を通り流体貯蔵部２５０へ通過可能となる。カバーキャップ２３８が、エンドキャップ２２８の下において孔２３２、２３４をふさぐことが好ましい。このカバーキャップは、好ましくは、外側パイロン２１２の、第２の内側ねじ切り面２４０とねじ係合し、この第２の内側ねじ切り面２４０の直径は、第１の内側ねじ切り面２３０の直径よりも大きい。エンドキャップ２２８を固定する面に沿って、カバーキャップ２３８には、面２３０と２４０との間の水平面２４４に対して隣接するＯリングノッチ２４２が設けられる。このノッチ内にＯリング２４６を設けることによって、カバーキャップが水平面２４４に対して内部ねじ切り面２４０内に螺合されると、Ｏリング２４６は、圧縮されて、パイロン２１２の内側に対して密封を行う。
【０１００】
カバーキャップ２３８は、好ましくは、内側パイロン内から外側パイロン内に含まれる貯蔵部２５０への流体の通過を調整するバルブ２４８を含む。この貯蔵部は、両側を内側ねじ切り面２４０により、一方の端をカバーキャップ２３８により、並びに他方の端を、面２４０内にねじ係合する貯蔵部キャップ２５２により画定される。ねじ切り面２４０の下において、内側面２５４上の外側パイロン２１２の底部は、ねじ切りされないことが好ましく、貯蔵部キャップ２５２の直径は、面２４０と２５４との間の水平面２５６に隣接する底部の方がより大きい。Ｏリングノッチ２５８が、貯蔵部キャップ内に設けられ、Ｏリング２６０が、流体密シールを形成するように水平面２５６を圧縮するノッチ内に挿入される。
【０１０１】
トルク抵抗カフ２２６は、外側パイロン及び内側パイロンが相対的に離れる方に動く時の比較的真っ直ぐな垂直位置と、外側パイロン及び内側パイロンが相互に圧縮される時の湾曲位置との間を往復するように構成することが好ましい。図２３は、カフ２２６が湾曲し内側パイロン２１４が外側パイロン２１２内へ最大限延びるように十分圧縮された形状の衝撃モジュール２１０を示す。さらに詳細には、十分圧縮されると、内側パイロン２１４の大きな外径部分は、外側パイロン２１２の近位端に接することが好ましい。
【０１０２】
図１５Ａから図１６Ａについて上述したシリンジシステムと同様に、能動的な衝撃モジュール２１０の入れ子式パイロンは、肢切断患者の動きにより袋２０６内に圧力を生じ、パイロンが相互に近づくかまたは遠ざかる。さらに詳細には、パイロン内の圧縮可能な流体及び／またはばね、或いは圧縮可能な媒質と関連してパイロンが相対的に動くことによって、内側パイロン内の流体圧力が、高くなる。内側パイロン内の圧力はまた、バルブ２２４を通じて調節することもできる。内側パイロンの底部のバルブ２４８は、流体圧力を調節し、貯蔵部２５０内へ流体を送るように開き得る。流体ライン２３６は、貯蔵部を袋２０６へ連結することが好ましく、バルブ２６４は、袋内の圧力を調節するために、袋内への流体の流れを調整する。圧力の上昇または増大が、入れ子式パイロンの相対的な大きさを変えることにより得られることを、さらに理解されよう。
【０１０３】
膨張可能な袋２０６について能動的な衝撃モジュールを説明してきたが、図１１Ｄの補強材のような、他の膨張可能な部材とともに衝撃モジュールを使用することもできることを理解されよう。さらに、能動的な衝撃モジュールが、図１０、図１３及び図１４に示したような複数の部材を膨張させるために使用可能であることを理解されよう。
【０１０４】
本発明を、いくつかの好ましい実施形態及び例に関して開示してきたが、本発明が、特に開示した実施形態を超えて、他の代替実施形態及び／または、本発明並びに、それらの明白な変形及び均等物の利用に及ぶことが、当業者には理解されよう。従って、ここに開示した本発明の範囲は、上述した開示の特定の実施形態により限定されるべきではないが、以下に続く特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ限定されるべきであるものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態における義足の斜視図である。
【図２】
本発明の一実施形態における義足の断面図である。
【図３】
本発明の一実施形態における足関節ブロック内に埋め込まれるばねエレメントの斜視図である。
【図４】
長さに沿って厚さにテーパをつけた足板をさらにはっきりと示す義足の側面図である。
【図５Ａ】
一歩行ストライドの踵接地位置における義足の断面図である。
【図５Ｂ】
一歩行ストライドの足底接地位置における義足の断面図である。
【図５Ｃ】
一歩行ストライドの踵離地位置における義足の断面図である。
【図５Ｄ】
一歩行ストライドの爪先離地位置における義足の断面図である。
【図６】
変形したばねエレメントを組み込んだ、本発明の義足の代替実施形態の断面図である。
【図７】
変形した足関節ブロックを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の断面図である。
【図８】
変形した足関節ブロックを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の断面図である。
【図９】
膨張可能な袋型の足関節ブロックを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の断面図である。
【図１０】
複数の膨張可能な袋型の足関節ブロックを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の断面図である。
【図１１Ａ】
円筒形スロットを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図１１Ｂ−１１Ｄ】
図１１Ａの義足の孔内へ挿入可能な補強材の斜視図である。
【図１２】
二重の足関節板と円筒形スロットとを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図１３】
爪先側空気袋及び踵側空気袋を組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図１４】
図１３の踵側袋及び爪先側袋の斜視図である。
【図１５Ａ】
衝撃ポンピングシステムを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の構成要素の斜視図である。
【図１５Ｂ】
図１５Ａの義足のバルブマニホールドの概略図である。
【図１６Ａ】
図１５Ａの構成要素を組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の斜視図である。
【図１６Ｂ】
ＣＯ２カートリッジを組み込んだ、義足の一実施形態の斜視図である。
【図１７及び図１８】
チャンバー付きのウレタンを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図１９】
回転可能なカムを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図２０】
アクチュエータ及び可動な補強材を組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図２１】
調節可能なストラップと挿入可能な踵部楔型部品とを組み込んだ、本発明の義足の別の代替実施形態の部分断面図である。
【図２２】
調節可能なストラップに張りを与えるＣ字状挿入物をさらに示す、図２１の義足の部分断面図である。
【図２３】
能動的な衝撃モジュールと流体連通した、膨張可能な袋を有する義足の部分断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004522471.tif 000065
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