(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行、走行及び跳躍などの際に足が地面に当たる時に生じる衝撃と回転運動を吸収するショック／トルクアブソーバを装備し、該ショック／トルクアブソーバは、入れ子構造により伸縮変位可能に構成され、かつ相対的に回転可能な外側入れ子部材（１０）と内側入れ子部材（１１）とを有し、負荷の減衰手段を提供する義足用の装置であって、前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）との間に配設され、前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）の引っ込み方向への伸縮動作時に圧縮される第１弾性部材（１２）を有する義足用の装置において、前記外側入れ子部材（１０）に取付けられた軸であって、前記内側入れ子部材（１１）の中空部（１７）を横断して延伸する軸（１７）の回りに配設され、該中空部が軸方向と半径方向の制限されて延伸された範囲に広がっていることで、前記内側入れ子部材（１１）内で制限された範囲で変位可能で、前記外側入れ子部材（１０）における伸縮運動及び回転運動を柔軟かつフレキシブルに制限する第２弾性部材（１９）を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１弾性部材（１２）の予圧は、調節手段（１３；２６）により調節出来ることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び／又は第２弾性部材（１２，１９）が前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）を互いに切り離す必要なく外部から交換可能であり、異なる弾性度の硬さで供給されることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１弾性部材（１２）は、前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）の１つにおける管状部（１６）内で保持され、該管状部が前記第１弾性部材の圧縮方向に直角な方向への拡張を限定された範囲で許すことを特徴とする請求の範囲１乃至３の何れか１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１弾性部材（１２）は、異なる弾性度の硬さを有する上側部分（１２ａ）と下側部分（１２ｂ）に分割され、累進的な負荷の減衰を実現するために硬い材質のディスク（２７）又はその類似部材で分離されていることを特徴とする請求の範囲１乃至４の何れか１に記載の装置。
【請求項６】
前記下側部分（１２ｂ）は、前記上側部分（１２ａ）より柔らかくより容易に圧縮され得る材料により作製され、前記柔かい下側部分（１２ｂ）が膨張する空間が前記下側部分の過剰圧縮を阻止するために制限され、前記下側部分（１２ｂ）の更なる圧縮が阻止された時に、更なる負荷により前記硬い上側部分（１２ａ）を圧縮させることを特徴とする請求の範囲５に記載の装置。
【請求項７】
前記第２弾性部材（１９）は、前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）の間で回転動作時に圧縮され、弾性的硬さとねじり力に応じて徐々に増大する抗力を伴う回転を限定された範囲で許すことを特徴とする請求の範囲１乃至６の何れか１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２弾性部材の中空部（１７）内における軸方向及び半径方向への制限された可動性により、前記内側入れ子部材（１１）の前記外側入れ子部材（１０）内における軸方向の変位と回転運動が弾性的に制限されることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。
【請求項９】
前記内側入れ子部材（１１）は、中空部（１７）で分離される２つの互いにほぼ平行な脚部（１１ａ，１１ｂ）を有し、該脚部は、或る特定のフレキシビリティと相対的に変位する能力とを有し、前記装置に不均一な負荷が加えられた場合に前記管状部（１６）により前記内側入れ子部材（１１）の残り部分をまっすぐにして、これにより前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）の傾斜を阻止することを特徴とする請求の範囲１乃至８の何れか１に記載の装置。
【請求項１０】
無負荷位置における前記２つの弾性部材（１２，１９）は、前記外側入れ子部材（１０）と前記内側入れ子部材（１１）を所定位置に維持することを特徴とする請求の範囲１乃至９の何れか１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は義足用装置で、歩行、走行、跳躍中に大地を蹴った時に生じるショック及び回転運動を吸収するショック／トルクアブソーバを装備し、入れ子式構造で伸縮変位可能に構成され、かつ互いに相対的に回転可能な２つの部分から成り、かつ負荷の減衰（ダンピング）手段を装備した装置に関する。
発明の背景
義足内のショックアブソーバは、歩行、走行、跳躍等のような活動に際して足が大地に当たる時にかかとに生じる直線及び回転の力を吸収出来なければならない。歩行中、かかとが当たる際に、義足や時には義膝への衝撃を減衰する機能が不十分な場合が多い。足全体が同時に地面を蹴るような、例えば、跳躍または走行のような迅速な動作時の動きの場合に、義足を装着した身体部に不快な衝撃が伝わるのを避けるためにはさらなる衝撃の吸収が必要である。かようなショックアブソーバは、通常義足の下肢部に装着し、油圧又は空圧装置より構成され、比較的複雑で高価である。
義足においては、さらに義足に関する足首部の回転運動を吸収するトルクアブソーバを必要とする。かようなトルクアブソーバの例が米国特許第Ａ４，０３８，７５８号に開示されている。
発明の目的及び最も重要な特徴
本発明の目的は、上述された種類の装置で、衝撃とトルクを吸収出来、簡単で確実な構造を有する装置を提供することにある。この目的は、本発明にしたがって、入れ子構造をなし伸縮可能に構成される２つの部材（入れ子部材）の間に第１弾性部材を配置し、入れ子部材が引っ込み方向に動くときにに圧縮される第１弾性部材と、外側の入れ子部材に取り付けられ、内側入れ子部材内で制限された範囲で変位可能で、外側入れ子部材内における内側入れ子部材の伸縮運動と回転運動とを制限する第２弾性部材とを用いることにより達成される。
ショックアブソーバは、簡単に調節でき、義足着用者の体重と実行する運動の種類に応じて異なる逆圧（例えば、走行時は歩行時より高い逆圧）を生じなければならない。これは、第１弾性部材の予圧を調節手段で調節可能にすることにより達成する。別案として、第１弾性部材を交換可能にし、異なる硬度のものを準備する。これは第２弾性部材についても同様である。
本発明のさらなる特徴及び利点を以下に記述する。
【図面の簡単な説明】
添付図面に示す実施諸例に基づき本発明を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の縦断面図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図３は、図２に相当する断面図であるが、但し負荷状態にある装置を示す図である。
図４は、本発明の第２実施形態の縦断面図である。
図５は、本発明の第３実施形態の縦断面図である。
図６は、図５による縦断面図を９０度移動した角度の縦断面図である。
図７は、第６図に相当する断面図であるが、但し負荷状態にある装置を示す図である。
図８ａ−図８ｃは、本発明による義足内装置の異なる配設構成を示す概略図である。
図９は、機械的な逆運動が、不均等荷重時の斜傾を防止する装置内に発生する仕組みを示す図である。
実施の形態
添付の図面には、膝間節の上又は下の何れかに取り付けられる義足が示されている。この義足は、互いに変位可能で互いに回転可能な入れ子構造をなす２つの入れ子部材１０，１１より成る。ゴム、ポリウレタン又は類似材料製のブロック状の第１弾性部材１２を入れ子部材１０，１１の間に固設し、入れ子部材１０，１１が引っ込み方向に変位する際に圧縮されるように配置してある。
図１と図２に示す実施例について説明する。第１弾性部材１２は、上方外側入れ子部材１０に螺着したナット１３と下方内側の入れ子部材１１に形成されたハウジング部材１５の支持面１４の間に固設する。第１弾性部材１２は、無負荷状態においてその弾性部材１２より若干大きい断面積を有する入れ子部材１１の管状部１６内に延伸する（図１及び図２参照）。これにより、軸方向に負荷を受けて入れ子部材１０，１１が互いに押圧されると、弾性部材１２は圧縮方向と直角に制限空間内で拡がる。負荷が除かれると弾性部材１２は、当初の状態に戻る。
ナット１３は、義足に衝撃が掛かかり、入れ子部材１０，１１が互いに押圧される際に発生する逆圧を変えることが出来るように弾性部材１２を種々の程度で締めつけることができる。逆圧は、義足着用者の体重と実行される運動の種類に応じて、変化させる必要がある。例えば、走行時の逆圧は歩行時より高くしなければならない。
逆圧を変化させる別の方法は、弾性部材１２を別の弾性度の硬さのものと交換することである。
入れ子部材１１のハウジング部材１５は、同部材を横断し延伸する中空部１７を有している。この中空部１７は、図２及び図３にみられるように、入れ子部材１１の半径方向よりも軸方向に大きく延伸している。ボルト１８は、この中空部１７を通って延伸し、外側入れ子部材１０に取り付けられている。そしてボルト１８を中心に配置した弾性スリーブ１９が第２の弾性部材を形成している。正方形断面を有する金属スリーブ２０が弾性スリーブ１９とボルト２０の間に配置出来る。
図１の実施形態において、外側入れ子部材１０のボルト１８用の取り付け穴は、同穴を通して弾性スリーブ１９を、例えば異なる硬度の別のスリーブに交換するために取り外し出来るように十分大きくしてある。
入れ子部材１０，１１の相対変位は中空部１７の軸長によって制限される。図３に示す最大引っ込み位置において、ナット１３と管状部１６の自由端との間及びハウジング部１５の上側と外側入れ子部材１０の内面との間のように、入れ子部材１０，１１の全ての金属面間には僅かな隙間が確保されねばならない。これにより、金属面の衝突が防止出来、弾性部材１２，１９により、衝撃運動が吸収される。ショックアブソーバの負荷が迅速に取り除かれると、弾性部材１２は入れ子部材１０，１１を押圧して引き離す。この動きは、弾性部材１９により穏やかに減速され終端位置で音を発することはない。第２弾性部材１９は、無負荷位置において、中空部１７の半径方向に極く限られた動きをすることが出来る。これは、又、入れ子部材１０，１１の間の回転運動が弾性的に緩衝されることを意味している。右左のねじり力が加わると、弾性部材１９は圧縮され、弾性的剛性とねじり力に応じ、０度から３０度までの範囲の回転が生じて抗力が徐々に増大する。力が消滅すると、弾性部材１９は元の位置に戻り、入れ子部材１０，１１を元の位置に復帰させる。第２弾性部材１９は、異なる弾性度の硬さを有する別の弾性部材に交換出来、それにより、入れ子部材１０，１１間の回転運動に対抗して発生する抗力を変えることが出来る。
図４に示す実施形態につき説明する。第１弾性部材１２は、２つの部分、即ち上側部分１２ａと下側部分１２ｂに、硬質材、例えば金属またはナイロン製のディスク２７で分割されている。上下の２部分１２ａ，１２ｂは異なる弾性的剛性を有する。上側部分１２ａをより硬い材料で、下側部分１２ｂはより柔らかい材料で製作するのが好ましい。これにより、増大する負荷の程度に応じた段階的な緩衝が達成される。柔らかい下側部分１２ｂが最初に圧縮され、半径方向に拡がる。管状部１６内の空間が下側部分１２ｂの拡張を制限して過度の圧縮を防止する。下側部分１２ｂがこの制限空間の許す限度まで圧縮されると、硬い上側部分１２ａの圧縮が始まり、第２弾性部材１９がこの運動を受け止めて制限された終端位置に達するまでさらに圧縮される。
図５乃至図７に示す実施形態は、上述の実施例とは第１弾性部材１２の調整方法において異なる。上述の例における調整は、義足を取り外した状態でのみ可能なのに対し、図４乃至図６の実施形態では、義足を着用した状態でも外部から予圧を調整することが出来る。この場合、第１弾性部材１２は外側入れ子部材１０の端部壁２１と内側入れ子部材１１内で軸方向に変位出来るロッド２３に接続したプレート２２間で固定される。このロッドは下方に斜面２４を有し、この斜面で入れ子部材１１内の半径方向に挿入された調節ねじ２６の対応斜面２５と協働する。調整ねじ２６を締め付けることにより、ロッド２３は上方に押圧され、プレート２２が第１弾性部材に向かって締め付けられ、予圧を増大させる。
図８ａ乃至図８ｃに、本発明による義足部を異なるタイプの義足に装着する方法を示す。図８ａは上脚部用義足の機械式膝関節下に本発明の義足部を組み込む方法を示し、図８ｂ上脚部用義足のは機械式膝関節上に、図８ｃは下脚部用義足に組み込む方法を示している。
２つの入れ子部材１０，１１より成る義足部は、先ず、図８ｂと図８ｃに示すような機械式又は生来の膝関節の下に組み込むものである。これにより、弾性部材１２，１９は歩行、走行、跳躍時の踵を打ちつけたときに生じる衝撃とねじり力を吸収することが出来る。２つの弾性部材１２，１９は、無負荷位置では、入れ子部材１０，１１を固定位置に保持する。弾性部材１２，１９は、又、エネルギ蓄積手段としても作用し、圧縮時に貯えたエネルギを、足が地面から離れる時につま先で放出し、ショックアブソーバが元の位置まで拡長する。これにより、歩行又は走行時のエネルギ消費量が最少になる。
本発明によるショック／トルクアブソーバを装備するさらなる利点は、義足が不均一な負荷を受けた時の傾斜を自動的に補償出来ることである。短い入れ子部材に常に生じる問題は、支持軸の軸受けが短いために、内側入れ子部材が横側からかなりの負荷を受けて軸受け内で傾斜したときにシージングが起きて動かなくなり易いことである。かようなシージングが生じやすいことは、義足において非常に不快であり、上下に耐えがたいぎくしゃくした動きが生じる。このような危機的な瞬間は、ショックアブソーバが圧縮され、つま先部に負荷がかかるときに生じる。義足着用者は足を床から持ち上げることによりショックアブソーバを無負荷にすることが出来る。負荷時の横方向からの応力のために、入れ子部材間に上記のごとくのシージングが生じる危険がある。無負荷時、入れ子部材は、急激な動きにより分離され、横方向の応力が減少し、弾性部材が上記の拘束位置における摩擦に瞬間的に打ち勝つことが出来る。
本発明による弾力のある制振部材は、上記のような傾斜をさせようとする応力に抗して、内側入れ子部材１１の最大支持面積を常時自動的に平行に維持するような機能が実現される。図９にこれを示す。中空部１７があるために、内側入れ子部材１１は、中空部１７の各側に、材質の特定の弾性により不均一負荷時に互いに若干変位する２つの脚部１１ａ，１１ｂを有するフレキシブルなユニットを形成している。
矢印ａの力は、内側入れ子部材１１を伝播し、脚部１１ａを矢印ｂに従い上方に押し上げる。第２脚部１１ｂは矢印ｄに従って下方に押し下げられる。この変位により管状部１６は矢印ｃの方向に僅かに傾く。この傾動は、管状部１６用小軸受け１０ａにより阻止され、内側入れ子部材１１が外側入れ子部材１０の大軸受け１０ｂ内の傾きを是正する。大軸受け１０ｂ内の支持面が高度に平行になり、摩擦が著しく減少する。摩擦は小軸受け１０ａ内で若干増大するが、この軸受けはかなり小径であり、そして径に比べて長い支持面を有するために、傾斜に対する感度が低い。また全接触面積も小さいので、大軸受け１０ｂよりかなり低い摩擦となる。もう１つの重要な摩擦軽減機能は上方入れ子部材１０の薄壁の大軸受け１０ｂが、横からの負荷を受けた場合に内側入れ子部材１１に合わせて円形に成り、これにより、負荷をより良く配分して、軸受けに高い表面圧がかかる危険を軽減することである。
本発明は勿論上記の実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更することが出来る。
【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８ａ】
0003987584.tif 000009
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
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