JP3665172B2 - 人工足 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、足成形品の内側に設けられた弾性の足用ブシュを有し、この足用ブシュは後方に位置する開口部をもって縦断面でほぼＣ状に形成され、上方のＣ字形脚部によって人工補装具の負荷を吸収し、この負荷を下方のＣ字形脚部を介して負荷を板ばねに伝達し、この板ばねは足用ブシュと結合されていて、足底領域に対しほぼ平行に前方へと足用ブシュを越えて延び、板ばねの前端は爪先領域まで突入してなる義足用の無関節の人工足に関する。
【０００２】
【従来技術】
人工足に対する解決のための最初の提案は、踝の機能を倣うように後で関節が具備された、例えば木製の剛性のタイプである。そして、改善され、発泡剤で被覆された板ばねから組み立てられた弾性の足用ブシュが既に提供されている（例えば、米国特許第USA-4,959.073 号を参照せよ）。
【０００３】
ドイツ公告公報第DE 40 38 063 C2 号には、一体形成され、少なくとも１回の底背屈及び軸方向の圧縮を可能にし、かつ足の縦断面図でほぼＳ字形の構造を有する足用ブシュを具備する無関節の義足が開示されている。上方の脚部は、鈍角で連なる前方の傾斜脚部と共に、全体として剛性の角度要素を形成している。この角度要素の下端には、板ばねに似た中間の脚部が連なっている。この脚部の後端はほぼ半円形の脚部結合部を介して下方の脚部と結合されている。この場合、剛性の角度要素の下端は前方に、ほぼ、強靭な基本関節の領域まで延びている。
【０００４】
フランス公開公報第FR-A1-26 40 499 号には、「発明の属する技術分野」に記載された無関節の人工足が開示されている。この人工足では、ほぼＣ字形に形成された足用ブシュの中央部分が、足底の長さのほぼ３分の１の箇所にあるのに対し、上方のＣ字形の足用ブシュは義足と結合されてる。そして、このＣ字形の足用ブシュはばね機能をもっている。このばね機能は、足を接地する際に一定の柔軟性を得るために、２つのＣ字形脚部の間に設けられた弾性のクッションによって補足されている。しかし、実際には、この人工足によっても何等自然な足取りを可能にしないことが明らかとなった。
【０００５】
更に、ドイツ実用新案第G 93 15 665.0 号には、比較可能な無関節の人工足が開示されている。この実用新案では、発泡剤製の足成形品が金属製の補強体を有している。この補強体はＵ形材によって形成され、このＵ形材の各々の脚部は、負荷を受けると、弾性的に互いに可動である。延出している脚部端部の肉厚は自由端に向かって減少しているが、脚部端部には厚肉部が設けられている。下方のＵ字形脚部の自由端が板ばねと螺着されているのに対し、上方のＵ字形脚部は足接続部の収容部と結合されている。この板ばねは炭素繊維又はチタンで形成されても良い。自由なＵ字形脚部同士の間の中空空間には、軟質のウレタンフォームが充填され得る。この弾性ばね要素により、足の縦軸を中心として回内・回外方向に足が動き、自然な動きのサイクルが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、足成形品の内側に設けられた弾性の足用ブシュを有し、この足用ブシュは後方に位置する開口部をもって縦断面でほぼＣ状に形成され、上方のＣ字形脚部によって人工補装具の負荷を吸収し、この負荷を下方のＣ字形脚部を介して負荷を板ばねに伝達し、この板ばねは足用ブシュと結合されていて、足底領域に対しほぼ平行に前方へと足用ブシュを越えて延び、板ばねの前端は爪先領域まで突入してなる義足用の無関節の人工足を、踵の踏出しの緩衝、跳躍、踵の接地から爪先の接地への歩の運び(Abrollen)及び安定性の点で改善し、着用者に自然な足取りを可能にして、着用者を、通常に歩くのみならず、身体的訓練及びスポーツも行なえる状態にすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明に基づき、ａ）足用ブシュは、実質的に、水平に設けられた管状の円筒状のセグメントによって形成されており、このセグメントは水平方向のシリンダ軸線と、後方の開口部を形成するために軸方向スリットとを有すること、ｂ）板ばねの下面は足用ブシュと板ばねの自由端との間の領域に主に凸状に形成されていること、ｃ）板ばねの上面は、板ばねの後方の端部領域で、足用ブシュの下方のＣ字形脚部の一部分を支えるように収容しかつ置くためのサドルを形成すること、ｄ）上方のＣ字形脚部は、義足と着脱可能に結合するため足用アダプタを具備し、そして、ｅ）前記板ばねの前記サドルは、板ばねの後端に向かって、円セグメント状に上方に湾曲して延びていることていること、により解決される。
【０００８】
この場合、板ばねのサドルが、板ばねの後端の方へ、円セグメント状に引き上げられており、足用ブシュが板ばねのサドルに着脱可能に固定されていることは、目的に適っている。この固定は植込ボルト又は締付結合部材によってなされることができる。この場合、この結合部材がシリンダ軸線を通る垂直線の後方に内のりの間隔あけて位置していることは重要である。このことによって、固定箇所の手前では、下方のＣ字形脚部の前部と、その下にある板ばねとの間の、固定箇所に向かって楔状にテーパをなす間隔が形成される。かくして形成された行程領域は、自然な運動過程の達成に著しく役立つ。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１に図示された無関節の人工足は適切な材料からなる装飾的なカバー１を有する。このカバー１は踝領域２と、爪先領域３と、踵領域４と、足底領域５とを限定する。
【００１０】
更に、板ばね１０が設けられている。この板ばね１０は足底領域５にほぼ平行に延びており、板ばね１０の前端１２は爪先領域３まで延びている。板ばね１０は、種々の材料、好ましくは、ポリマー合成樹脂のマトリックスに含浸されたグラスファイバにより形成され得る。また、板ばね１０は非対称の形状を有し、縦軸線ＡＡ´を有する左又は右の足の形状に適合されている。縦軸線ＡＡ´は図１に示す矢印の面に位置している。しかし、原理的には、板ばね１０を縦軸線ＡＡ´に対して対称的に形成することもできる。板ばね１０の下面１０ａは、板ばね１０の長さの大部分に亘って凸状に形成されている。湾曲部は図１に示されかつ一定の中心点“を有する曲率半径Ｒ、もしくは、不特定の中心点を有する半径の湾曲の組合せとなっている。
【００１１】
図１及び２に示す実施の形態では、板ばね１０は後方の取付部１１を有している。この取付部１１を始点として、板ばね１０の厚さは前端１２の方へと均等に減少している。後方の取付部１１はストッパ１３を形成し、ここから前方へとサドル１４に移行している。このサドル１４は、板ばね１０の上面１０ｂによって規定され、湾曲部を有する。この湾曲部は、参照符号０´で示す中心点を有する１つの円弧となっている。このサドル１４の領域では、板ばね１０はほぼ一定の厚さを有する。前述した厚さの減少はサドル１４の手前で初めて始まって板ばね１０の前端１２の方向へ至る。
【００１２】
板ばね１０に加えて、人工足は足用ブシュ２０をも有する。この足用ブシュ２０はサドル１４上に載っており、このサドル１４と着脱可能に結合されている。足用ブシュ２０は、実質的に、頑丈で、弾性及び軽い複合材料からなる円筒状のセグメント２１により構成されている。この複合材料は、ポリマー合成樹脂のマトリックスに含浸されたグラスファイバ層により構成され得る。円筒状のセグメント２１は中心にあるシリンダ軸線０´を規定し、広範囲に渡って一定な肉厚を有し、後ろ側に、比較的幅のある軸方向スリット２２を有している。この軸方向スリット２２によって、円筒状のセグメント２１は、横断面で見て、後方へ開口したほぼＣ字形状となっている。このセグメント２１は角度範囲αに亘って延びている上方のＣ字形脚部(C-Schenkel)２３と、角度範囲βに亘って延びている下方のＣ字形脚部２４と、これら２つのＣ字形脚部２３，２４を互いに結合し、かつ角度範囲γに亘って延びているブリッジ(Steg)２５とにより構成されている。
【００１３】
この実施の形態では、円筒状のセグメント２１をサドル１４に固定するのに用いるのは植込ボルト２６である。この植込ボルト２６は、その軸線１５が、円筒状のセグメント２１の、シリンダ軸線０´によって規定された中心点と交差するように配置されている。更に、図１に示すように、円筒状のセグメント２１と板ばね１０のサドル１４との、植込ボルト２６により限定された結合部は、シリンダ軸線０´を通って延びる垂直線Ｄに対し、角度θだけ後方にずれて設けられている。この角度θは、好ましくは３５度ないし４５度であり、特に４０度である。このことによって、円筒状のセグメント２１と板ばね１０との間の結合箇所が垂直線Ｄに対し明確に後方に変位していることが明らかとなる。それ故、このような発明の解決法は全ての既知の実施の形態とは著しく異なっている。この場合、ほぼ水平方向の接地面ＰＰ´に平坦に載っている人工足では、円筒状のセグメント２１の下方のＣ字形脚部２４の自由端２４´と、円筒状のセグメント２１のシリンダ軸線０´との共通の面がほぼ水平に位置しているのは、目的に適っている。上方のＣ字形脚部２３はアダプタ３０と結合されており、このアダプタ３０は図１に示す実施の形態では下腿詳しくは脛骨を限定する管延長部３１を有する。アダプタ３０は連結部３２によって上方のＣ字形脚部２３の外周面に身を支えており、Ｃ字形脚部２３に対して植込ボルト３３によって固定可能である。この植込ボルト３３は上方のＣ字形脚部２３の下側へ身を支える支持用楔３４と、上方のＣ字形脚部２３に形成され、円周方向に延びる長孔３５とを貫通しており、管状の短管３６の底壁へ螺入されている。この短管を位置決めするために、短管の円筒状の連結部３７が、アダプタ３０の連結部３２の上面に形成された対応のリセス３８中に突入している。植込ボルト３３を緩めた後には、アダプタ３０の連結部３２は角度範囲ｆ_１内で上方のＣ字形脚部２３に対し移動でき、そして、植込ボルト３３を締めることによって所望の位置に固定される。植込ボルト３３を緩めることによって、更に、アダプタ３０の連結部３２と上方のＣ字形脚部２３との間に一定の隙間が生じる。このことによって、人工足自体では、垂直線Ｄを中心にして、管状の短管３６とアダプタの連結部３２との間で方位を調節することができる。全体として、アダプタ３０の連結部３２がこのように形成されているので、爪先又は距骨に関する人工補装具の調整をすることができ、上記のように方位を調節することによって、関節は横に凸状（Ｏ位置）又は横に凹状（Ｘ位置）に調節される。更に、植込ボルト３３を締めると、同時に足用のアダプタ３０のすべての重要な部分が上方のＣ字形脚部２３の上方の位置に固定される。
【００１４】
更に、図１に示すように、下方のＣ字形脚部２４の自由縁部、すなわち自由端２４´に設けられているショックアブソーバ４０は、円筒状のセグメント２１に所定の負荷がかかると、上方のＣ字形脚部２３の自由縁部２３´と協働するようになっている。
【００１５】
図１に示した実施の形態では、円筒状のセグメント２１の軸方向スリット２２には繋ぎ５０が架橋されており、この繋ぎ５０はブリッジ２５とは反対側で２つのＣ字形脚部２３，２４を互いに結合する。この繋ぎ５０は、例えば織物ベルトであってもよく、まず第１に、２つのＣ字形脚部２３，２４が過度に開いてしまうのを防止するのに用いられる。
【００１６】
図１に示した実施の形態では、板ばね１０の下面１０ａに爪先底６０及び踵ウェッジ６１が設けられ、例えば貼着されている。図１では、踵ウェッジ６１は板ばね１０の後端すなわちストッパ１３に面一に適合されていて、ここで効果的な固定を達成すると共に、板ばね１０の後端のための支持部を形成するようになっているのは好ましい。
【００１７】
前記の人工足は特に簡単に構成されており、自然な歩行を可能にしている。弾性特性は、特に、円筒状のセグメント２１を板ばね１０の後方部分に後方にずらせて固定することによって、好影響を受ける。圧力が踵ウェッジ６１全体又は装飾的なカバー１の踵全体に印加されると、円筒状のセグメント２１が圧縮されるので、軸方向スリット２２は部分的又は完全に閉じられる。人工補装具の構造体は、機能的な(physiologisch) 踝の軸の付近に位置する軸を中心に降下される。この軸は、図１に図示した実施の形態では、シリンダ軸線０´として表わされている。このことによって、ソフトな足取りを可能にする自然な踏み出しが生じる。それ故、足が踵の接地後に完全に踏み込んで、歩を運ぶ(abrollen)ときに、特に、歩いて降りる際の動きが簡単にされ、踵の接地から爪先の接地への自然な歩の運び(natuerliches Abrollen) が保証される。こうした連続するステップは板ばね１０の作用によって調和され、この板ばね１０の大きな長さ及び歩の運び方向(Abroll-richtung) での僅かな湾曲は弾性変形を促進し、この弾性変形を踵の底から接地面へと移動して、歩行者の体重の転移を緩衝しようとする。伸展ステップが終了するや否や、板ばね１０のレベルでの歩の運び段階(Abrollphase) が開始される。この板ばね１０の負荷は漸進的に圧縮によって軽減される。この負荷の軽減により、円筒状のセグメント２１に蓄積されたエネルギが放出されて、板ばね１０の反発力と組み合わされ、そして、繋ぎ５０が張られたときに、板ばね１０の１回の弾性反発が終了される。連続する弾性反発の組合せにより、柔軟で軽快な歩行が生じる。この歩行は自然な歩みに非常に近い。
【００１８】
当業者は、板ばね１０の長さ及び厚さ、円筒状のセグメント２１の肉厚及び直径、軸方向スリット２２の大きさといった構造的な詳細を、その時々の人工補装具着用者に、特にその着用者の体重に適合させることができる。
【００１９】
円筒状のセグメント２１に形成された軸方向スリット２２による円筒状のセグメント２１の弾性変形によって、ブリッジ２５従って下方のＣ字形脚部２４に対する上方のＣ字形脚部２３の相対的な捩れが可能となる。それ故、例えば前進運動の際の、脚軸を中心とした足の捩れ運動が可能である。
【００２０】
このような運動を支持するように、図４に図示した円筒状のセグメント２１を形成することができる。ここでは、足用ブシュ２０の２つの端面Ｃ１，Ｃ２は側面図で鏡像対称的にシリンダ軸線０´に対し斜めに形成されており、半径方向外側に収斂するので、上方のＣ字形脚部２３は、サドル１４に取着された下方のＣ字形脚部２４より細く形成されている。
【００２１】
図５に示した変形の実施の形態では、爪先底６０及び踵ウェッジ６１は直接的にカバー１´によって形成されている。このカバー１´は空所７０を囲繞しており、この空所７０は板ばね１０及び円筒状のセグメント２１を収容している。このセグメント２１はカバー１´に対し内のりの間隔を有する。この間隔は、円筒状のセグメント２１の変形の際に及び／又は上方のＣ字形脚部２３の捩れの際に、踝領域２´とのどのような接触も詳しくはどのような摩擦も防止する。この実施の形態では、カバー１´は、爪先底６０と踵ウェッジ６１とを結び付ける足底８０も有する。更に、図５は、板ばね１０の前端１２と装飾的なカバー１´との間にまだ滑り領域が残っているように、板ばね１０の前端１２が、装飾的なカバー１´によって囲繞される空所７０の前方の滑り部分８１中に突出していることを示している。
【００２２】
装飾的なカバー１´の踵ウェッジ６１は、略示された固定手段８２によって、板ばね１０の後端１３と結合されている。その目的は、カバー１´が、板ばね１０に対し、相対的な摺動を矢状面に沿って実行することができるようにするためである。
【００２３】
本発明は図面に図示しかつ前述した実施の形態に限定されない。本発明の範囲を逸脱することなく、幾つかの変形例も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の無関節の人口足の縦断面図である。
【図２】図２は図１の線II-II に沿って切断した断面の縮小概略図である。
【図３】図３は図１に図示した足用ブシュの縮小平面図である。
【図４】図４は図３に図示した足用ブシュの変形の実施の形態の図である。
【図５】図５は、図１に図示した無関節の人口足の変形の実施の形態の図である。

Claims (23)

1. 足成形品（１，２，３，４）の内側に設けられた弾性の足用ブシュ（２０）を有し、この足用ブシュ（２０）は後方に位置する開口部（２２）を有する縦断面でほぼＣ字状に形成され、上方のＣ字形脚部（２３）によって人工補装具の負荷を吸収し、この負荷を下方のＣ字形脚部（２４）を介して板ばね（１０）に伝達し、この板ばね（１０）は前記足用ブシュ（２０）と結合されていて、足底領域（５）に対しほぼ平行に前方へと前記足用ブシュ（２０）を越えて延び、前記板ばね（１０）の前端（１２）は前記爪先領域（３）まで突入してなる義足用の無関節の人工足において、
   ａ）前記足用ブシュ（２０）は、実質的に、水平に設けられた管状の円筒状のセグメント（２１）によって形成されており、このセグメント（２１）は水平方向のシリンダ軸線（０´）と、前記後方の開口部（２２）を形成するために軸方向スリットとを有し、
   ｂ）前記板ばね（１０）の下面（１０ａ）は前記足用ブシュ（２０）と板ばね（１０）の前端すなわち自由端（１２）との間の領域で下方に凸状に形成されて、
   ｃ）前記板ばね（１０）の上面（１０ｂ）は、板ばね（１０）の後方の端部領域で、前記足用ブシュ（２０）の前記下方のＣ字形脚部（２４）の一部分を支えるように収容しかつ置くためのサドル（１４）を形成し、
   ｄ）前記上方のＣ字形脚部（２３）は、義足と着脱可能に結合するため足用アダプタ（３０）を具備し、そして、
   ｅ）前記板ばね（１０）の前記サドル（１４）は、板ばね（１０）の後端（１３）に向かって、円セグメント状に上方に湾曲して延びていること、を特徴とする人工足。
2. 前記足用ブシュ（２０）は前記板ばね（１０）の前記サドル（１４）に着脱可能に固定されていること、を特徴とする請求項１に記載の人工足。
3. 前記円筒状のセグメント（２１）の前記下方のＣ字形脚部 （２４）は、前記板ばね（１０）の前記サドル（１４）に、シリンダ軸線（０´）を通る垂直線（Ｄ）の後方に所定間隔（θ）を有して位置している植込ボルト （２６）又は締付接続部材によって固定されていること、を特徴とする請求項２に記載の人工足。
4. 植込ボルト（２６）を用いるときに、この植込ボルト（２６）の軸線（１５）は、シリンダ軸線（０´）を通る垂直線（Ｄ）と約４０度の角度（θ）を形成すること、を特徴とする請求項３に記載の人工足。
5. ほぼ水平な接地面（ＰＰ´）に平坦に載っている人工足では、前記足用ブシュ（２０）の前記下方のＣ字形脚部（２４）の自由端（２４´）と、前記足用ブシュ（２０）の前記シリンダ軸線（０´）との共通の面がほぼ水平に位置していること、を特徴とする前記請求項１ないし４のいずれか１に記載の人工足。
6. 前記足用ブシュ（２０）は、ほぼ全体に渡って同じ厚さであること、を特徴とする前記請求項１ないし５のいずれか１に記載の人工足。
7. 前記板ばね（１０）は種々の異なる厚さ及び／又は幅を持った部分を有すること、を特徴とする前記請求項１ないし６のいずれか１に記載の人工足。
8. 前記足用ブシュ（２０）の２つの端面（Ｃ１，Ｃ２）は側面図で鏡像対称的にシリンダ軸線（０´）に対し斜めに形成されており、半径方向外側に収斂するので、前記上方のＣ字形脚部（２３）は、前記サドル（１４）に取着された前記下方のＣ字形脚部（２４）より細く形成されていること、を特徴とする前記請求項１ないし７のいずれか１に記載の人工足。
9. 前記足用ブシュ（２０）の前記２つの端面（Ｃ１，Ｃ２）は平行に、前記シリンダ軸線（０´）に対し斜めに形成されていること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１に記載の人工足。
10. 前記上方のＣ字形脚部（２３）は前記足用アダプタ（３０）の手前の領域でより狭く形成されていること、を特徴とする前記請求項１ないし９のいずれか１に記載の人工足。
11. 前記円筒状のセグメント（２１）の前記軸方向スリット （２２）を架橋しかつ前記２つのＣ字形脚部（２３，２４）を互いに結合する繋ぎ（５０）を具備すること、を特徴とする前記請求項１ないし１０のいずれか１に記載の人工足。
12. 前記開口部すなわち軸方向スリット（２２）の領域にショックアブソーバ（４０）が設けられていること、を特徴とする前記請求項１ないし１１のいずれか１に記載の人工足。
13. 前記足用アダプタ（３０）は、前記足用ブシュ（２０）の前記上方のＣ字形脚部（２３）に対して、前記足用ブシュ（２０）の周方向（ｆ_１）に調整可能であり、所望の位置で前記上方のＣ字形脚部（２３）に固定可能であること、を特徴とする前記請求項１ないし１２のいずれか１に記載の人工足。
14. 前記足用アダプタ（３０）は前記足用ブシュ（２０）に対し半径方向に調節可能であること、を特徴とする前記請求項１ないし１３のいずれか１に記載の人工足。
15. 前記足用アダプタ（３０）は前記足用ブシュ（２０）に対し垂直軸線（Ｄ）を中心に回転可能であり、所望の位置で固定可能であること、を特徴とする前記請求項１ないし１４のいずれか１に記載の人工足。
16. 場合によっては複数構成で形成された前記足用アダプタ （３０）は前記足用ブシュ（２０）に１本の植込ボルト（３３）によって固定され、この植込ボルト（３３）は前記円筒状のセグメント（２１）に関し半径方向に整列されており、足の長さについて見れば、前記板ばね（１０）上の前記足用ブシュ（２０）の前記植込ボルト（２６）の手前に間隔をあけて位置していること、を特徴とする前記請求項１ないし１５のいずれか１に記載の人工足。
17. 前記植込ボルト（３３）は前記上方のＣ字形脚部（２３）に形成された周方向に延びる長孔（３５）を通って案内されること、を特徴とする請求項１６に記載の人工足。
18. 前記板ばね（１０）の下面（１０ａ）は踵ウェッジ（６１）を具備していること、を特徴とする前記請求項１ないし１７のいずれか１に記載の人工足。
19. 前記踵ウェッジ（６１）は前記板ばね（１０）の後方の取付部（１１）に固定されていること、を特徴とする請求項１８に記載の人工足。
20. 前記板ばね（１０）の下面（１０ａ）は爪先底（６０）を具備していること、を特徴とする前記請求項１ないし１９のいずれか１に記載の人工足。
21. 前記爪先底（６０）及び前記踵ウェッジ（６１）は、これら２つの部分を互いに結合する足底（８０）と一体形成されていること、を特徴とする請求項１８又は２０に記載の人工足。
22. 踝領域（２；２´）にまで延びており、前記板ばね（１０）を完全に、前記足用ブシュ（２０）を少なくとも大部分囲繞する装飾的なカバー（１；１´）を具備すること、を特徴とする前記請求項１ないし２１のいずれか１に記載の人工足。
23. 前記板ばね（１０）の前端（１２）と前記装飾的なカバー（１´）との間にまだ滑り領域が残っているように、前記板ばね（１０）の前記前端（１２）が、前記装飾的なカバー（１´）によって囲繞される前記空所（７０）の前方の滑り部分（８１）に突入していること、を特徴とする請求項２２に記載の人工足。

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