JPS6241024B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6241024B2 JPS6241024B2 JP57087328A JP8732882A JPS6241024B2 JP S6241024 B2 JPS6241024 B2 JP S6241024B2 JP 57087328 A JP57087328 A JP 57087328A JP 8732882 A JP8732882 A JP 8732882A JP S6241024 B2 JPS6241024 B2 JP S6241024B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- knee
- prosthetic leg
- walking
- joint angle
- drive device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/64—Knee joints
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Prostheses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は片足または両足を大腿部から切断し
た障害者が装着する義足の膝関節部を油圧駆動装
置で駆動するようにした動力義足に関する。
た障害者が装着する義足の膝関節部を油圧駆動装
置で駆動するようにした動力義足に関する。
従来、この種の装置としては第１図に示すもの
があつた。第１図において１は断端部を挿入する
ソケツト、２は大腿部パイプ、３は膝継手、４は
下腿部パイプ、５は足部、３′は膝継手３のピボ
ツトである。
があつた。第１図において１は断端部を挿入する
ソケツト、２は大腿部パイプ、３は膝継手、４は
下腿部パイプ、５は足部、３′は膝継手３のピボ
ツトである。
この義足では膝継手３のピボツト３′を中心に
して足部５を振子として下腿部パイプ４を振り出
し、足部５の着地後に体重を義足にかけることに
よつて歩行している。しかし、この従来の義足で
は歩行速度は足部５の質量と下腿部パイプ４の長
さできまる振り子の周期で決まるため歩行速度を
かえることができなかつた。また膝継手３に加わ
る力が下腿部パイプ４と同一線上にないと膝継手
３はまわり、いわゆる中折れをおこして装着者は
転到するので階段および坂道の昇降ができないと
いう欠点を有していた。従来の義足のこのような
欠点を除去するために、膝継手を油圧で駆動する
動力義足が従来提案されており、このような動力
義足が第２図に示されている。第２図において７
は膝用油圧駆動装置、９は油圧ポンプ、１０は油
圧用蓄圧器、１１は足首用油圧駆動装置、８は油
圧駆動装置７，１１をそれぞれの歩行パターンで
制御する制御回路、１２は断端足部の筋電信号を
検出する電極、６は油圧駆動装置７，１１、制御
回路８等のためのバツテリーの如き適当な電源で
ある。
して足部５を振子として下腿部パイプ４を振り出
し、足部５の着地後に体重を義足にかけることに
よつて歩行している。しかし、この従来の義足で
は歩行速度は足部５の質量と下腿部パイプ４の長
さできまる振り子の周期で決まるため歩行速度を
かえることができなかつた。また膝継手３に加わ
る力が下腿部パイプ４と同一線上にないと膝継手
３はまわり、いわゆる中折れをおこして装着者は
転到するので階段および坂道の昇降ができないと
いう欠点を有していた。従来の義足のこのような
欠点を除去するために、膝継手を油圧で駆動する
動力義足が従来提案されており、このような動力
義足が第２図に示されている。第２図において７
は膝用油圧駆動装置、９は油圧ポンプ、１０は油
圧用蓄圧器、１１は足首用油圧駆動装置、８は油
圧駆動装置７，１１をそれぞれの歩行パターンで
制御する制御回路、１２は断端足部の筋電信号を
検出する電極、６は油圧駆動装置７，１１、制御
回路８等のためのバツテリーの如き適当な電源で
ある。
次に第３図を参照するに、電極１２によつて平
地歩行、階段歩行などの歩行モードに対応した筋
電信号を検出し、この検出信号を受けて判定回路
８１によつて歩行モードを判定し、その出力によ
つてパターン信号発生回路８２から歩行モードに
応じた歩行パターン信号を各油圧駆動装置７，１
１に与えてそのパターン信号に従つて各油圧駆動
装置７，１１を駆動させ、歩行を行なう。
地歩行、階段歩行などの歩行モードに対応した筋
電信号を検出し、この検出信号を受けて判定回路
８１によつて歩行モードを判定し、その出力によ
つてパターン信号発生回路８２から歩行モードに
応じた歩行パターン信号を各油圧駆動装置７，１
１に与えてそのパターン信号に従つて各油圧駆動
装置７，１１を駆動させ、歩行を行なう。
しかし、従来の動力義足では階段の昇り降りの
とき階段の段差が小さいときでも膝関節を大きく
開いて、つまづきがないようにパターンを発生し
ていた。そのため階段歩行の歩容が不自然となり
歩速もおそくなるという欠点を有していた。
とき階段の段差が小さいときでも膝関節を大きく
開いて、つまづきがないようにパターンを発生し
ていた。そのため階段歩行の歩容が不自然となり
歩速もおそくなるという欠点を有していた。
この発明は上述の欠点を除去するためになされ
たもので、階段昇降時の義足を、着地時の膝関節
角を検出することにより制御するようになし、し
かもその制御は階段昇降時の最初の数段は前の一
歩の膝関節角に基づいて次の一歩の関節角を決め
て行き、その後は前記の最後の段で決定された関
節角（すなわち歩行パターン）でくり返し膝用油
圧駆動装置を駆動するというものであり、かくし
て自然の歩容で早い速度で階段の昇降ができる動
力義足を提供することを目的とする。以下、この
発明の一実施例を第４図および第５図について説
明する。
たもので、階段昇降時の義足を、着地時の膝関節
角を検出することにより制御するようになし、し
かもその制御は階段昇降時の最初の数段は前の一
歩の膝関節角に基づいて次の一歩の関節角を決め
て行き、その後は前記の最後の段で決定された関
節角（すなわち歩行パターン）でくり返し膝用油
圧駆動装置を駆動するというものであり、かくし
て自然の歩容で早い速度で階段の昇降ができる動
力義足を提供することを目的とする。以下、この
発明の一実施例を第４図および第５図について説
明する。
第４図はこの発明に係る動力義足を示してお
り、１３は膝角センサ、１４は足部５の底部に設
けられた着地検出装置である。制御回路８の動作
が第５図のフローチヤートに示されている。即
ち、電極１２の信号によつて歩行モードが階段歩
行に切りかわつた時点を判定回路８１によつて検
出し、この検出信号を指令回路８３に送つて義足
の第一歩に対して膝関節角を大きく動かすパター
ンを発生させる。義足の第一歩で着地するとその
ことが着地検出装置１４によつて検出され、その
検出信号は膝角センサ１３の出力と共に膝関節角
読取回路８４に送られ、ここで義足第一歩の着地
時における膝関節角が読取られる。読取られた膝
関節角を示す信号は歩行パターン決定回路８５に
送られ、ここで義足第一歩着地時の膝関節角に基
づいてその義足の第二歩の関節角を決定する。例
えば、第一歩目はより大きな段差も含めて対応す
ることを想定して、膝関節を大きく屈曲している
ため、歩行パターンにおいて当然着地すべき膝関
節角度θ０まで伸展しても着地せず、伸展をつづ
けてより小さな膝関節角度θ１に達してはじめて
着地する。この場合、第一歩目の歩行パターンの
屈曲が、歩行中の階段に適したものより過大にな
つていると考えられるので、 （第一歩目の歩行パターンの関節角度） ×（θ１／θ０） として屈曲角度を縮少したものを第２歩目の歩行
パターンとし、この歩行パターン信号によつて膝
用油圧駆動装置７を駆動する。かかる歩行パター
ンの決定は義足第二歩に基づいて第三歩を、第三
歩に基づいて第四歩をというように最初の数段の
間信号処理する。一般に階段はほぼ一定の段差で
あるから義足の最初の二、三段または数段程度に
わたつて上述した操作を繰り返えしてその後は最
終的に決定された歩行パターンに従つて膝用油圧
駆動装置７を駆動するようにする。
り、１３は膝角センサ、１４は足部５の底部に設
けられた着地検出装置である。制御回路８の動作
が第５図のフローチヤートに示されている。即
ち、電極１２の信号によつて歩行モードが階段歩
行に切りかわつた時点を判定回路８１によつて検
出し、この検出信号を指令回路８３に送つて義足
の第一歩に対して膝関節角を大きく動かすパター
ンを発生させる。義足の第一歩で着地するとその
ことが着地検出装置１４によつて検出され、その
検出信号は膝角センサ１３の出力と共に膝関節角
読取回路８４に送られ、ここで義足第一歩の着地
時における膝関節角が読取られる。読取られた膝
関節角を示す信号は歩行パターン決定回路８５に
送られ、ここで義足第一歩着地時の膝関節角に基
づいてその義足の第二歩の関節角を決定する。例
えば、第一歩目はより大きな段差も含めて対応す
ることを想定して、膝関節を大きく屈曲している
ため、歩行パターンにおいて当然着地すべき膝関
節角度θ０まで伸展しても着地せず、伸展をつづ
けてより小さな膝関節角度θ１に達してはじめて
着地する。この場合、第一歩目の歩行パターンの
屈曲が、歩行中の階段に適したものより過大にな
つていると考えられるので、 （第一歩目の歩行パターンの関節角度） ×（θ１／θ０） として屈曲角度を縮少したものを第２歩目の歩行
パターンとし、この歩行パターン信号によつて膝
用油圧駆動装置７を駆動する。かかる歩行パター
ンの決定は義足第二歩に基づいて第三歩を、第三
歩に基づいて第四歩をというように最初の数段の
間信号処理する。一般に階段はほぼ一定の段差で
あるから義足の最初の二、三段または数段程度に
わたつて上述した操作を繰り返えしてその後は最
終的に決定された歩行パターンに従つて膝用油圧
駆動装置７を駆動するようにする。
義足の第一歩は装着者の心理からして階段の第
一段であり、第二歩は第三段ということで、第一
歩と第二歩とでは段差が異なるので、歩行パター
ン決定回路８５は最初の一段の膝関節に基づいて
次の二段分の膝関節角を決めるようにしておく。
しかし、この場合には義足の第一歩が階段の第一
段に限られるので、義足に選択スイツチを設けて
第一歩を第一段または第二段のいずれかに選択し
うるようにし、歩行パターン決定回路８５も選択
スイツチによる選択に応じて作動するようにして
おけば、いずれの場合にも使用しうることにな
る。
一段であり、第二歩は第三段ということで、第一
歩と第二歩とでは段差が異なるので、歩行パター
ン決定回路８５は最初の一段の膝関節に基づいて
次の二段分の膝関節角を決めるようにしておく。
しかし、この場合には義足の第一歩が階段の第一
段に限られるので、義足に選択スイツチを設けて
第一歩を第一段または第二段のいずれかに選択し
うるようにし、歩行パターン決定回路８５も選択
スイツチによる選択に応じて作動するようにして
おけば、いずれの場合にも使用しうることにな
る。
義足は図示の如く足首用油圧駆動装置１１を設
けたものと、設けていないものとがあるが、設け
ている場合には足首用油圧駆動装置１１について
も膝用油圧駆動装置について説明したのと同様に
歩行パターンを決定することができる。いずれに
しろこの発明によれば膝用油圧駆動装置７を駆動
制御するのに、切り変わつた歩行モードの最初の
数歩は前の一歩の膝関節角に基づいて決めて行
き、その後は、最初の数歩の最後に得られた歩行
パターンによりくり返し制御するようにしたの
で、この一定パターンにより信号処理時間が早
く、歩速も早くなり、しかも歩容がより自然なも
のとなる効果が得られる。
けたものと、設けていないものとがあるが、設け
ている場合には足首用油圧駆動装置１１について
も膝用油圧駆動装置について説明したのと同様に
歩行パターンを決定することができる。いずれに
しろこの発明によれば膝用油圧駆動装置７を駆動
制御するのに、切り変わつた歩行モードの最初の
数歩は前の一歩の膝関節角に基づいて決めて行
き、その後は、最初の数歩の最後に得られた歩行
パターンによりくり返し制御するようにしたの
で、この一定パターンにより信号処理時間が早
く、歩速も早くなり、しかも歩容がより自然なも
のとなる効果が得られる。
第１図は従来の義足を示す図、第２図は従来の
動力義足を示す図、第３図は第２図の動力義足に
使用される制御回路の動作を示すフローチヤー
ト、第４図はこの発明による動力義足を示す図、
第５図は第４図の動力義足に使用する制御回路の
動作を示すフローチヤートであり、図中同一符号
は同一部または相当部を示す。 図中７は膝用油圧駆動装置、８は制御回路、１
３は膝角センサ、１４は着地検出装置である。
動力義足を示す図、第３図は第２図の動力義足に
使用される制御回路の動作を示すフローチヤー
ト、第４図はこの発明による動力義足を示す図、
第５図は第４図の動力義足に使用する制御回路の
動作を示すフローチヤートであり、図中同一符号
は同一部または相当部を示す。 図中７は膝用油圧駆動装置、８は制御回路、１
３は膝角センサ、１４は着地検出装置である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 制御回路からの歩行パターン信号に応じて膝
用油圧駆動装置を駆動するようにした動力義足に
おいて、階段の昇降時に膝関節角を検出する膝角
センサおよび、動力義足の足部の底部に設けられ
た着地検出装置を備え、前記制御回路は義足の最
初の所望の段数の間だけ先の一歩で前記着地検出
装置が着地を検出した時に前記膝角センサにより
検出された膝関節角に基づいて次の一歩の関節角
を決めて前記膝用油圧駆動装置に対する歩行パタ
ーンを決定するようにし、前記の所望の段数の後
はその前の段で最終的に決定された歩行パターン
でくり返し前記膝用油圧駆動装置を駆動するよう
にしたことを特徴とする動力義足。 ２ 制御回路は義足の最初の所望の段数を任意に
変更できるようになつている特許請求の範囲第１
項記載の動力義足。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087328A JPS58203751A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 動力義足 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57087328A JPS58203751A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 動力義足 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58203751A JPS58203751A (ja) | 1983-11-28 |
| JPS6241024B2 true JPS6241024B2 (ja) | 1987-09-01 |
Family
ID=13911799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57087328A Granted JPS58203751A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 動力義足 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58203751A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015170964A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Universiti Malaya | A prosthetic limb integrated with a sensory system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005230207A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Japan Labour Health & Welfare Organization | 健脚制御大腿義足 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58177647A (ja) * | 1982-04-13 | 1983-10-18 | 工業技術院長 | 動力義足 |
-
1982
- 1982-05-25 JP JP57087328A patent/JPS58203751A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015170964A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Universiti Malaya | A prosthetic limb integrated with a sensory system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58203751A (ja) | 1983-11-28 |
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