專利名稱：具有可調(diào)性能和增強的垂直承載/減震能力的假足的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可提供增強的涉及到應(yīng)用力學(xué)的動態(tài)響應(yīng)能力的高性能假足。
背景技術(shù)：
在Martin等人的美國專利No.5897594中公開了一種用于假腿的無關(guān)節(jié)式人造足。與早期的具有設(shè)置了關(guān)節(jié)以模仿踝功能的剛性結(jié)構(gòu)的人造足的解決方案不同，Martin等人的無關(guān)節(jié)式人造足采用了設(shè)置于足模制物中的彈性足嵌件。該嵌件在縱向截面上為大致C形設(shè)計，具有朝向后方的開口，采用其上方C形肢狀物來承接假腿的負(fù)載，并通過其下方C形肢狀物來將該負(fù)載傳遞到與之相連的板簧上。在從下方看去時，板簧為凸起的設(shè)計，并且基本上平行于腳底區(qū)域延伸，向前超過足嵌件而進(jìn)入到足尖區(qū)域中。Martin等人的發(fā)明的目的是針對減小腳跟的沖擊、彈性、跟-趾行走以及橫向穩(wěn)定性來改善無關(guān)節(jié)式人造足，從而允許穿用者可自然地行走，其意圖是允許穿用者正常行走，并且還可進(jìn)行身體鍛煉以及進(jìn)行體育運動。然而，這種已知人造足的動態(tài)響應(yīng)特性是有限的。需要提供一種具有增強的應(yīng)用力學(xué)設(shè)計特征的高性能假足，該設(shè)計特征可增強截肢者的涉及到例如跑步、跳躍、短跑、起跑、制動以及急停活動的運動能力。
Van L.Philips提出了另外的假足，據(jù)稱其能夠給截肢者提供可從事多種活動的靈活性和機(jī)動性，這些活動在過去因現(xiàn)有技術(shù)假體的結(jié)構(gòu)限制和相應(yīng)性能而無法進(jìn)行。這些已知的假足可支持跑步、跳躍和其它活動，據(jù)報道，它可以與穿用者的正常足相同的方式來使用。例如可參見美國專利No.6071313；No.5993488；No.5899944；No.5800569；No.5800568；No.5728177；No.5728176；No.5824112；No.5593457；No.5514185；No.5181932；和No.4822363。
發(fā)明公開為了允許截肢運動員得到更高水平的性能，需要有具有增強的應(yīng)用力學(xué)特性的高性能假足，該足在性能上優(yōu)于人足和現(xiàn)有技術(shù)中的假足。高性能的假足對截肢運動員來說是有意義的，其可具有增強的應(yīng)用力學(xué)特性、較高和較低的動態(tài)響應(yīng)，以及可以精確調(diào)整以增強活動的水平和垂直分量的定位可調(diào)性，這些在本質(zhì)上是任務(wù)特定型的。
本發(fā)明的假足旨在滿足這些需求。根據(jù)這里所公開的一個示例性實施例，本發(fā)明的假足包括縱向延伸的足龍骨件，其具有位于一端的前足部分、位于相反端的后足部分，以及在前足和后足部分之間延伸并從中向上拱起的相對較長的中足部分。還提供了包括向下凸出的彎曲下端的小腿脛骨件(calf shank)。可調(diào)節(jié)的緊固裝置將小腿脛骨件的彎曲下端連接到足龍骨件的向上拱起的中足部分上，從而形成了假足的踝關(guān)節(jié)區(qū)域。
該可調(diào)緊固裝置允許在足龍骨件的縱向上調(diào)整小腿脛骨件和足龍骨件相互之間的定位，以便調(diào)節(jié)該假足的性能。通過在足龍骨件的縱向上調(diào)整相對的足龍骨件的向上拱起的中足部分和小腿脛骨件的向下凸出的彎曲下端相互之間的定位，就可將假足的動態(tài)響應(yīng)特性和運動輸出改變成針對所需/所希望的水平和垂直線速度的任務(wù)特定型。公開了一種具有較高和較低動態(tài)響應(yīng)能力以及雙平面運動特性的多用途假足，其增強了參與體育和/或娛樂活動的截肢者的功能輸出。還公開了一種尤其用于短跑的假足。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，增強了該高性能假足在各種活動期間吸收和恢復(fù)垂直負(fù)載或垂直沖擊力的能力，其中，足龍骨件的向上拱起的中間部分設(shè)有彈簧，其在假足的使用期間可被壓縮以吸收垂直負(fù)載，以及伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。在示例性實施例中，該足龍骨件的拱形中間部分的后端向下且向前地卷繞而形成了彈簧。足龍骨件的后足部分通過該彈簧而連接到中間部分上。在假足的垂直加載期間，不僅通過伸展中間部分的拱形長度，而且還通過壓縮彈簧來彈性加載式地儲存能量。當(dāng)作用于假足上的垂直方向上的力降低時，中間部分所儲存的能量恢復(fù)。在垂直力可從低至三倍體重到高至十三倍體重而變化的從步行到跑步及跳躍的活動范圍內(nèi)，可以保持假足的適當(dāng)功能而不會損壞。
通過對本發(fā)明的所公開示例性實施例的詳細(xì)描述并參照附圖，可以更加清楚本發(fā)明的這些和其它的目的、特征及優(yōu)點。


圖1是示意性圖示，顯示了本發(fā)明假足的足龍骨件和小腿脛骨件的兩個相鄰并相互靠著的曲率半徑R1和R2，其在步態(tài)中產(chǎn)生了該足在箭頭B方向上的動態(tài)響應(yīng)能力和運動輸出，該箭頭B的方向垂直于連接兩個半徑的切線A。
圖2是類似于圖1的視圖，但是顯示了這兩個半徑的定位在根據(jù)本發(fā)明的假足中已發(fā)生變化，以提高該足在步態(tài)中的動態(tài)響應(yīng)能力和運動輸出的水平分量而降低其垂直分量，因此，垂直于切線A1的箭頭B1比圖1所示的情形更朝向水平。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的假足的側(cè)視圖，其具有用于將假足緊固到截肢者下肢上的暫用假肢轉(zhuǎn)接器和與之相連的暫用假肢。
圖4是帶有圖3所示的暫用假肢轉(zhuǎn)接器和暫用假肢的假足的正視圖。
圖5是圖3和4所示實施例的頂視圖。
圖6是本發(fā)明的尤其用于短跑的另一足龍骨件的側(cè)視圖，其可應(yīng)用在本發(fā)明的假足中。
圖7是圖6所示足龍骨件的頂視圖。
圖8是圖3所示假足中的足龍骨件的底視圖，其提供了高、低動態(tài)響應(yīng)特性和雙平面運動性能。
圖9是用于假足的本發(fā)明另一足龍骨件的側(cè)視圖，其尤其適用于做過足Symes切斷術(shù)的截肢者進(jìn)行短跑。
圖10是圖9所示足龍骨件的頂視圖。
圖11是用于Symes截肢者的本發(fā)明假足的足龍骨件的另一變型，該足龍骨件為假足提供了高、低動態(tài)響應(yīng)特性以及雙平面運動性能。
圖12是圖11所示足龍骨件的頂視圖。
圖13是本發(fā)明足龍骨件的側(cè)視圖，其中龍骨件的厚度從其中足部分到后足部分變細(xì)，例如逐漸減小。
圖14是足龍骨件的另一形式的側(cè)視圖，其中該厚度從龍骨件的中足朝向前足和后足均變細(xì)。
圖15是本發(fā)明假足的拋物線形小腿脛骨件的從稍上方到正面看去的側(cè)視圖，小腿脛骨件的厚度朝向其上端變細(xì)。
圖16是與圖15類似的側(cè)視圖，但顯示了從中間朝向其上端和下端均變細(xì)的另一小腿脛骨件。
圖17是用于假足的C形小腿脛骨件的側(cè)視圖，該小腿脛骨件的厚度從中間朝向其上端和下端變細(xì)。
圖18是用于假足的C形小腿脛骨件的另一實例的側(cè)視圖，該小腿脛骨件的厚度從其中間部分到其上端逐漸減小。
圖19是用于假足的S形小腿脛骨件的側(cè)視圖，其厚度從其中間到兩個端部逐漸減小。
圖20是S形小腿脛骨件的另一實例，其厚度僅在其上端處變細(xì)。
圖21是用于本發(fā)明假足的在各端處變細(xì)的J形小腿脛骨件的側(cè)視圖。
圖22是與圖21類似的視圖，但是顯示了在厚度上僅朝向其上端逐漸減小的J形小腿脛骨件。
圖23是從稍上方看去的鋁制或塑料連接件的側(cè)視圖，其用在如圖3所示地將小腿脛骨件連接到足龍骨件上的本發(fā)明的可調(diào)緊固裝置中。
圖24是應(yīng)用在圖3-5所示假足上的暫用假肢轉(zhuǎn)接器的從側(cè)面和稍靠正面看去的視圖，該轉(zhuǎn)接器還可用于將足連接到附在截肢者腿上的暫用假肢上。
圖25是與圖3所示類似的本發(fā)明另一假足的側(cè)視圖，但其顯示了帶有兩個縱向隔開的可松開緊固件的連接件，這兩個緊固件分別將連接件連接到小腿脛骨件和足龍骨件上。
圖26是圖25所示連接件的放大側(cè)視圖。
圖27是圖25所示假足的小腿脛骨件的放大側(cè)視圖。
圖28是本發(fā)明另一實施例的假足的后視圖，其中，足龍骨件的拱形中間部分的后端形成有彈簧，其可在假足的多種應(yīng)用期間被壓縮以吸收垂直負(fù)載，并且伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。
圖29是圖28所示假足的側(cè)視圖，其顯示了連接到足龍骨件的朝上拱起的中間部分的后表面上的小腿脛骨件。
圖30是圖28和29所示假足的正視圖。
圖31是圖28-30所示假足的足龍骨件的仰視圖。
圖32是圖28-30所示假足的俯視圖。
圖33是類似于圖28-32所示的本發(fā)明假足的另一形式的側(cè)視圖，不同之處在于，假足的足龍骨件具有安裝到拱形中間部分的后端背面上的配件，以用于將假足的足龍骨件直接連接到附在使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)上。
圖34是圖33所示假足的俯視圖。
實施本發(fā)明的最佳方式下面來看附圖，從圖3到5中的示例性實施例中可以看到，假足1包括縱向延伸的足龍骨件2，該足龍骨件2具有位于一端的前足部分3、位于另一端的后足部分4，以及在前足和后足部分之間延伸的向上拱起的中足部分5。在該示例性實施例中，中足部分5在前足和后足部分之間在其整個縱向范圍上向上凸出式彎曲。
足1的直立小腿脛骨件6通過可松開的緊固件8和連接件11而在其向下凸出的彎曲下端7的一部分處連接到龍骨件中足部分5的貼近的后表面上。在該示例性實施例中，緊固件8是帶有螺母和墊圈的單個螺栓，然而它也可以是可松開的壓板或其它緊固件，用來在緊固件擰緊時將小腿脛骨件可靠地定位和保持在足龍骨件上。
參見圖8，在龍骨件中足部分5的貼近后表面上形成有縱向延伸的開口9。在小腿脛骨件6的彎曲下端7內(nèi)也形成有例如圖15所示的縱向延伸的開口10?？伤砷_的緊固件8延伸穿過開口9和10，這樣，在將緊固件8松開或釋放時便可在圖5中A-A所示的縱向上調(diào)整小腿脛骨件和足龍骨件相互之間的定位，從而根據(jù)特定的任務(wù)來調(diào)節(jié)假足的性能。這樣，緊固件8、連接件11以及縱向延伸的開口9和10構(gòu)成了用于將小腿脛骨件連接到足龍骨件上以形成假足的踝關(guān)節(jié)區(qū)域的可調(diào)緊固裝置。
從圖1和2中可以看到調(diào)整小腿脛骨件6和足龍骨件2的定位的效果，其中兩個相互緊鄰的半徑R1和R2代表足龍骨件中間部分5和小腿脛骨件6的相鄰且相互面對的拱形或凸出的曲面。當(dāng)把兩個這種半徑看作相互緊鄰時，在與畫在兩個半徑之間的圖1所示切線A和圖2所示切線A1垂直的方向上存在運動能力。這兩個半徑之間的相互關(guān)系決定了運動輸出的方向。結(jié)果，足1的動態(tài)響應(yīng)力的施加取決于這種關(guān)系。凹面的半徑越大，動態(tài)響應(yīng)能力就越強。然而，半徑越小，響應(yīng)就越快。
本發(fā)明假足中的小腿脛骨件和足龍骨件的定位能力可允許半徑移動，因此可在體育運動中對足的水平或垂直線速度施加影響。例如，為了增強假足1的水平線速度能力，可進(jìn)行定位變更以影響小腿脛骨件半徑和足龍骨件半徑的關(guān)系。也就是說，為了增強水平線速度特性，如對比圖2和圖1所顯示的那樣，足龍骨件的底部半徑R2比其起始位置更靠近遠(yuǎn)端。這就將足1的動態(tài)響應(yīng)特性和運動輸出改變成更靠近水平方向，從而可通過相同的施加力來獲得更大的水平線速度。
當(dāng)截肢者的需求涉及到水平和垂直的線速度時，他/她可通過實踐來找到能滿足其需求的用于各種運動的設(shè)置。例如，跳高運動員和籃球運動員比短跑運動員需要更多的垂直升程。連接件11是夾在相連的足龍骨件2和小腿脛骨件6之間的塑料或鋁制的定位連接件(參見圖3、4和23)?？伤砷_的緊固件8延伸穿過連接件中的孔12。連接件沿小腿脛骨件和龍骨件中足部分5的貼近后表面的相連部分而延伸。
小腿脛骨件6的彎曲下端7為拋物線形，該拋物線的最小曲率半徑位于下端，并且以拋物線形最初向前、然后向上延伸。如圖3所示，小腿脛骨件的曲率形成了向后的凹度。拋物線形狀是有利的，因為它具有增強的動態(tài)響應(yīng)特性，產(chǎn)生了與其相對更大半徑的近端相關(guān)聯(lián)的提高的水平線速度，同時在其下端具有更小的曲率半徑，以實現(xiàn)更快的響應(yīng)特性。拋物線形狀的上端處的更大曲率半徑使得參見圖1和2來介紹的切線A在定位變化中保持為更加垂直地定向，這可以產(chǎn)生提高的水平線速度。
在小腿脛骨件6的上端通過緊固件14連接了暫用假肢轉(zhuǎn)接器13。轉(zhuǎn)接器13又通過緊固件16緊固到暫用假肢15的下端上。暫用假肢15通過連接到腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)(未示出)而緊固到截肢者的下肢上。
在該示例性實施例中，足龍骨件2的前足、中足和后足部分由單件彈性材料形成。例如，可以采用本質(zhì)上為塑性的材料實心件，其在被地面反作用力偏轉(zhuǎn)時具有形狀保持特性。尤其是可采用與熱固性環(huán)氧樹脂層壓在一起的高強度石墨或商品名稱為Delran的擠壓塑料或脫氣的聚氨酯共聚物來形成足龍骨件以及小腿脛骨件。與這些材料相關(guān)的功能性質(zhì)提供了具有較低重量和最小蠕變的高強度。利用假體工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在真空下來層壓熱固性環(huán)氧樹脂。可將聚氨酯共聚物澆注到陰模中，并對擠壓塑料進(jìn)行機(jī)加工。每種材料的使用都具有其優(yōu)點和缺點。
彈性材料的例如涉及剛度、撓度和強度的物理性質(zhì)全部由材料的厚度決定。較薄材料比同樣密度的較厚材料更容易偏轉(zhuǎn)。所采用的材料及物理性能與假足龍骨件和小腿脛骨件的剛度和撓度特性相關(guān)。在圖3到5所示的示例性實施例中，足龍骨件和小腿脛骨件的厚度是均勻的或?qū)ΨQ的，但是，厚度可在這些部件的長度上以下面將討論的方式變化，例如可使后足和前足區(qū)域更薄一些，并且對中足區(qū)域的偏轉(zhuǎn)更敏感。
為了幫助向假足1提供高、低動態(tài)響應(yīng)能力，將中足部分5形成為縱向的拱形，使得縱向拱形的內(nèi)側(cè)比縱向拱形的外側(cè)具有相對更高的動態(tài)響應(yīng)能力。為此，在該示例性實施例中，縱向拱形的凹面的內(nèi)側(cè)在半徑上比其外側(cè)更大。后足部分4的后端17成形為向上彎曲的拱形，可在腳跟沖擊期間通過壓縮減震來對地面反作用力作出反應(yīng)。后足部分4所形成的腳跟形成有后外角部18，該角部18比內(nèi)側(cè)角部19更靠后側(cè)和更靠外側(cè)，以促進(jìn)后足在步態(tài)的初始接觸階段中進(jìn)行外翻。前足部分3的前端20成形為向上彎曲的拱形，以模擬在步態(tài)最后站立階段中的腳跟抬起腳趾離地位置中處于背屈狀態(tài)下的人腳趾。在前足和后足的下部設(shè)有作為緩沖墊的橡膠或泡沫襯墊53和54。
在前足部分3的背面和足底面之間延伸穿過前足部分3的內(nèi)側(cè)伸展接合孔21和外側(cè)伸展接合孔22產(chǎn)生了假足的增強的雙平面運動能力。伸展連接部分23和24從相應(yīng)孔中向前延伸到前足部分的前邊沿，以形成內(nèi)側(cè)、中部和外側(cè)的伸展支撐25、26和27，其帶來了足龍骨件的前足部分的增強的雙平面運動能力。伸展接合孔21和22沿圖5中的線B-B設(shè)置在相對于足龍骨件縱向軸線A-A成350的α角延伸的橫向平面內(nèi)，其中內(nèi)側(cè)伸展接合孔21比外側(cè)伸展接合孔22更靠前。投射在矢狀面上的伸展接合孔21和22相對于橫向平面傾斜成450角，其中孔的背面比足底面更靠前。采用這種設(shè)置，從可松開的緊固件8到外側(cè)伸展接合孔22的距離比從可松開的緊固件到內(nèi)側(cè)伸展接合孔21的距離更短，使得假足1的外側(cè)部分比內(nèi)側(cè)具有更短的腳趾杠桿(toe lever)，以實現(xiàn)中足的高和低的動態(tài)響應(yīng)。
足龍骨件2的后足部分4的前部還包括在后足部分4的背面和足底面之間延伸穿過后足部分4的伸展接合孔28。伸展連接部分29從孔28中向后延伸到后足部分的后邊沿，以形成伸展支撐30和31。這樣就為假足的后足部分帶來了增強的雙平面運動能力。
如圖3所示，足龍骨件2的中足部分5和前足部分3的背面形成了朝上的凹面32，使得它能夠在功能上模仿人足的第五趾運動軸線。也就是說，凹面32具有定位成相對于足龍骨件縱向軸線A-A成20°到35°的角13的縱向軸線C-C，其中，內(nèi)側(cè)比外側(cè)更靠前，以便促進(jìn)步態(tài)的第五趾運動，如同在人足中的第二到第五趾骨的旋轉(zhuǎn)的傾斜的低速檔旋轉(zhuǎn)軸線中一樣。
當(dāng)截肢者在不平的地勢上行走或運動員在足上向內(nèi)或向外急停時，便可理解到雙平面運動能力的重要性。地面作用力矢量的方向從矢狀定位改變到具有額平面分量。地面將在與足向外作用相反的方向上向內(nèi)作用。結(jié)果，小腿脛骨件向內(nèi)側(cè)傾斜，并且重力施加到足龍骨件的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)上。響應(yīng)于這些壓力，足龍骨件2的內(nèi)側(cè)伸展連接支撐25和31背屈(向上偏轉(zhuǎn))并內(nèi)翻，而外側(cè)伸展連接支撐27和30足底屈曲(向下偏轉(zhuǎn))并外翻。這一運動用來將腳掌的足底面放在地面上(足底觸地)。
參見圖6和7，在本發(fā)明的假足中可以使用本發(fā)明的另一足龍骨件33，其尤其適用于短跑。在短跑中，身體的重心變成基本上僅沿矢狀面定位。假足不需要具有低動態(tài)響應(yīng)特性。結(jié)果，不需要象在足龍骨件2中那樣使前足、中足凹面的縱向軸線定位在35°的外部旋轉(zhuǎn)方位上。相反，如在圖6和7中所示，凹面的縱向軸線D-D的方位應(yīng)當(dāng)變成與額平面平行。這就使得短跑足僅在矢狀方向作出反應(yīng)。另外，前足和中足部分中的伸展接合孔34和35的方位沿著線E-E平行于額平面，即外側(cè)孔35向前移動到與內(nèi)側(cè)孔34成一直線，并平行于額平面。足龍骨件33的前末端36也制成為與額平面平行。足龍骨件的后末端腳跟區(qū)域37也平行于額平面。這些修改會對假足的多用途性能帶來不利影響。然而，它的性能特征是針對特定任務(wù)的。短跑足龍骨件33的另一個變型在該假足的前足部分的腳趾區(qū)域中，其中將足龍骨件2中的15°背屈增大為足龍骨件33中的25-40°背屈。
圖9和10顯示了本發(fā)明的另一足龍骨件38，它可用在尤其適用于做過Symes切斷術(shù)的截肢者進(jìn)行短跑的假足中。為此，足龍骨件38的中足部分包括靠后的向上凹面39，其中可通過可松開的緊固件來將小腿脛骨件的彎曲下端連接到足龍骨件上。所有的下肢截肢者都可采用這種足龍骨件。足龍骨件38可適用于與Symes級截肢者相關(guān)的較長余肢。它的性能特征在動態(tài)響應(yīng)性能方面快得多。它的應(yīng)用并不專門用于這種程度的截肢。可將其應(yīng)用在所有穿過脛骨和穿過股骨的截肢狀況中。在圖11和12的示例性實施例中，足龍骨件40還具有用于Symes截肢者的凹面41，該足龍骨件向假足提供了與圖3-5和8所示示例性實施例中的相似的高、低動態(tài)響應(yīng)特性，以及雙平面運動性能。
用于假足1的幾個足龍骨件的功能特征與形狀和設(shè)計特征相關(guān)，它們涉及到凹面、凸面、半徑大小、伸展、壓縮以及材料的物理性能，所有這些性質(zhì)涉及到對行走、跑步和跳躍活動中的地面作用力作出反應(yīng)。
圖13中的足龍骨件42與圖3-5和8所示示例性實施例中的相類似，不同之處在于，足龍骨件的厚度從中足部分朝向后足的后部變細(xì)。圖14中的足龍骨件43的厚度在其前端和后端處逐漸減小或變細(xì)。圖14中的小腿脛骨件44和圖16中的小腿脛骨件45顯示了厚度上的類似變化，它們都可以用在假足1中。足龍骨件和小腿脛骨件的每一項設(shè)計都會產(chǎn)生不同的功能輸出，這是因為這些功能輸出涉及到水平和垂直的線速度，而這些速度在不同的運動任務(wù)中對于提高性能來說是特定的。多種小腿脛骨件結(jié)構(gòu)以及足龍骨件和小腿脛骨件之間的設(shè)置調(diào)整的能力產(chǎn)生了假足小腿脛骨件的關(guān)系，該關(guān)系使得截肢者和/或修復(fù)學(xué)家具備在各種各樣的體育和休閑活動中的一種選出活動中將假足調(diào)節(jié)到最高性能的能力。
在圖17-22中顯示了用于假足1的其它小腿脛骨件，包括C形小腿脛骨件46和47，S形小腿脛骨件48和49，以及J形小腿脛骨件50和51。小腿脛骨件的上端還可包括筆直的垂直端，其帶有連接到該最近末端上的棱形連板?？蓪⒐F形螺栓(male pyramid)穿過該小腿脛骨件的垂直端而形成螺栓接合。還可在小腿脛骨件的近端和遠(yuǎn)端處的延伸開口內(nèi)設(shè)置用來接受相鄰公錐形螺栓和遠(yuǎn)端足龍骨件的塑料或鋁填充物。本發(fā)明的假足是優(yōu)選由標(biāo)準(zhǔn)化的單元或尺寸構(gòu)造成的模塊化系統(tǒng)，以便滿足使用中的靈活性和多樣性。
所有與軌道相關(guān)的賽跑運動都是以逆時針方向進(jìn)行的。本發(fā)明的另一可選特征考慮到了作用在沿著這種彎曲路徑前進(jìn)的足上的力。當(dāng)物體沿彎曲路徑運動時，向心加速度朝向旋轉(zhuǎn)中心起作用。牛頓第三定律適合于能量作用。存在有相等且相反的反作用力。因此，對每一“向心”力來說，都存在有一個“離心”力。向心力朝向旋轉(zhuǎn)中心作用，而離心力即反作用力遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心作用。當(dāng)運動員在跑道上圍繞曲線跑步時，向心力會將跑步者拉向曲線的中心，而離心力會將跑步者拉離曲線的中心。為了抵消試圖讓跑步者向外傾斜的離心力，跑步者要向內(nèi)傾斜。如果跑步者在跑道上的旋轉(zhuǎn)方向一直是逆時針的，則左側(cè)是跑道的內(nèi)側(cè)。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的特征，可將左、右假足小腿脛骨件的左側(cè)制成為比右側(cè)更厚，以增強截肢跑步者的曲線性能。
在若干實施例中，足龍骨件2，33，38，42和43均是29厘米長，其與鞋子1的長度成一定比例，并且在圖3、4和5以及不同小腿脛骨件和足龍骨件的若干視圖中按比例示出。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解，假足的具體尺寸可根據(jù)要配備此足的截肢者的大小、重量和其它特征的情況而變。
下面來看假足1在行走和跑步站立階段的步態(tài)周期內(nèi)的工作情況。牛頓的涉及到慣性、加速度以及作用力與反作用力的運動三定律是足2的運動學(xué)基礎(chǔ)。從牛頓第三定律即作用力與反作用力定律中已知，地面對足的作用力與足對地面的作用力方向相等且大小相反。它們稱為地面反作用力。關(guān)于人的步態(tài)、跑步以及跳躍活動已經(jīng)進(jìn)行了許多科學(xué)研究。測力板的研究表明，在步態(tài)中遵循牛頓第三定律。從這些研究中可以知道地面對足的作用力的方向。
可將行走/跑步活動的站立階段進(jìn)一步分解成減速和加速階段。當(dāng)假足接觸地面時，足在地面上向前施加力，地面以相等且方向相反的方式進(jìn)行反作用，也就是說，地面對假足向后施加作用。這一作用力使假足運動。行走和跑步活動的站立階段分析從圖3和18中的后外角部18成為接觸點開始，其比足的內(nèi)側(cè)更向后和向外偏移。在初始接觸時，這種偏移導(dǎo)致足向外翻，而小腿脛骨件向足底屈曲。小腿脛骨件總是在尋找可通過其脛骨來傳遞體重的位置，例如，其傾向于將其較長的垂直件置于可抵抗地面作用力的位置。這就是為何它使向后的足底屈曲移動到可抵抗向后作用在足上的地面反作用力。地面作用力導(dǎo)致小腿脛骨件壓縮，并且其近端向后移動。小腿脛骨件的較小半徑壓縮，以模擬人的踝關(guān)節(jié)足底屈曲，通過壓縮來將前足放在地面上。同時，足龍骨件2的頂部后側(cè)通過壓縮而向上壓。這兩種壓縮作用力起作吸震的作用。一旦小腿脛骨件停止運動到足底屈曲中并且地面對足向后施加作用，那么后外側(cè)腳跟18的偏移可進(jìn)一步增強這種吸震作用，該偏移會導(dǎo)致足外翻，也起到吸震的作用。
然后，足龍骨件和小腿脛骨件的已壓縮件開始卸載，即它們設(shè)法回到其初始形狀并釋放掉所儲存的能量，這導(dǎo)致小腿脛骨件的近端以加速的方式向前移動。當(dāng)小腿脛骨件接近其垂直的初始位置時，地面作用力由對足向后作用改變?yōu)閷ψ愦怪毕蛏献饔?。由于假足具有后?cè)和前側(cè)足底面承重區(qū)域，并且它們由非承重的長拱形中間部分相連，因此來自假肢的垂直方向的作用力促使該長拱形的中間部分通過伸展來承受負(fù)載。后側(cè)和前側(cè)承重表面是分開的。由于地面作用力在性質(zhì)上從垂直地轉(zhuǎn)變成朝向前側(cè)，因此這些垂直方向的作用力儲存在足的長拱形中間部分內(nèi)。小腿脛骨件可伸展，以模擬踝的背屈。這會導(dǎo)致假足樞軸轉(zhuǎn)動而離開前側(cè)足底承重表面。后足的長拱形從壓縮態(tài)變化到伸展態(tài)。這就將所儲存的垂直壓縮力能量釋放出來，以增強伸展性能。
足龍骨件和小腿脛骨件的長拱形會阻礙它們各自結(jié)構(gòu)的伸展。結(jié)果，小腿脛骨件的向前運動被阻止，足就開始樞軸轉(zhuǎn)動而離開前側(cè)足底承重表面。在圖3-5和8、圖11和12、圖13和圖14的示例性實施例所示的足龍骨件中，足龍骨件的中足部分的伸展具有高、低響應(yīng)能力。由于這些足龍骨件的中足與前足過渡區(qū)域從足縱軸線向外偏離25°到35°，因此內(nèi)側(cè)長拱形部分比外側(cè)長拱形部分更長。這是很重要的，因為在正常的足中，足的內(nèi)側(cè)在加速或減速期間要被用到。
假足的更長內(nèi)側(cè)拱形具有比外側(cè)更大的動態(tài)響應(yīng)特性。在慢速的行走或跑步中采用了外側(cè)更短的腳趾杠桿。身體的重心以正弦曲線在空間中運動。它向內(nèi)側(cè)、外側(cè)、近端和遠(yuǎn)端運動。在慢速地行走或跑步時，身體的重心比在快速行走或跑步時更向內(nèi)側(cè)和外側(cè)運動。此外，動量或慣性更小，并且克服更高動態(tài)響應(yīng)能力的能力更小。本發(fā)明的假足適合于適應(yīng)這些應(yīng)用力學(xué)中的原理。
當(dāng)?shù)孛孀饔昧υ诩僮闵舷蚯笆┘幼饔们壹僮阍诘孛嫔媳幌蚝笫┘幼饔脮r，由于腳跟開始提升，因此中足部分的長拱形的前部的輪廓形成為可垂直于其足底面來施加這些朝后的作用力。這是施加這些作用力的最有效和最有效率的方法。關(guān)于假足的后側(cè)后足部分存在相同的情況。它還成形為使得在初始接觸時的向后地面作用力與足龍骨件的垂直其施力方向的足底面相反。
在腳跟提升、腳趾離地的行走和跑步活動的隨后階段中，前足部分的趾區(qū)域產(chǎn)生15°-35°的背屈。這種向上延伸的弓形允許向前地面作用力來壓縮足的該區(qū)域。這種壓縮比伸展受到更少的阻力，并且在假足的步態(tài)和跑步的搖擺階段中實現(xiàn)平穩(wěn)的過渡。在步態(tài)站立階段的隨后過程中，伸展的小腿脛骨件和伸展的中足長拱形部分將它們所儲存的能量釋放出來，以促進(jìn)截肢者的身體重心的推進(jìn)。
在前面提到的幾個實施例中，足龍骨件的后足和前足區(qū)域的后部結(jié)合有伸展接合孔和伸展接合支撐。當(dāng)在不平坦的地勢上行走時，伸展接合孔的方位起到斜接鉸鏈的作用，增強了雙平面運動性能，以便改善足底面的整體接觸特性。
圖9-12中的Symes足龍骨件在動態(tài)響應(yīng)性能方面是顯著不同的，這是因為這些性能與行走、跑步和跳躍活動相關(guān)。這些足龍骨件在四個顯著特征上不同。這些情況包括在中足部分的貼近后部中存在有凹面，其可比平坦表面更好地適應(yīng)Symes遠(yuǎn)端殘肢形狀。定位凹面要求拱形足龍骨件的中間部分的對應(yīng)前側(cè)和后側(cè)半徑更具活動性，并且尺寸更小。結(jié)果，所有中足長拱形半徑和后足半徑都是更密且更小的。這會顯著地影響動態(tài)響應(yīng)特性。更小的半徑導(dǎo)致更小的動態(tài)響應(yīng)。然而，假足對所有上述行走、跑步和跳躍的地面作用力的響應(yīng)更快。結(jié)果是具有更小動態(tài)響應(yīng)的更快的足。
采用本發(fā)明的假足便可通過定位變更來實現(xiàn)增強的任務(wù)特定型運動性能，這是因為這些定位變更會影響各任務(wù)的垂直和水平分量。人足是多功能的單元，其可行走、跑步和跳躍。另一方面，人的脛腓骨小腿脛骨結(jié)構(gòu)不是多功能的單元。它是可在行走、跑步和跳躍活動中平行于其較長的近端-遠(yuǎn)端方位施加其作用力的簡單杠桿。它是不可壓縮的結(jié)構(gòu)，并且不能儲存能量。另一方面，本發(fā)明的假足具有動態(tài)響應(yīng)能力，這是因為這些動態(tài)響應(yīng)能力與運動員的行走、跑步和跳躍活動的水平和垂直線速度分量相關(guān)，并且優(yōu)于人的脛骨和腓骨。結(jié)果就可以增強截肢者的運動性能。為此，根據(jù)本發(fā)明，可松開緊固件8并沿足龍骨件的縱向來調(diào)整小腿脛骨件和足龍骨件相互之間的定位。在圖1和2中顯示了這種變化。然后，在調(diào)整后的位置上用緊固件8將小腿脛骨件緊固到足龍骨件上。在調(diào)整期間，緊固件8的螺栓可相對于分別位于足龍骨件和小腿脛骨件內(nèi)的相對且較長的縱向延伸開口9和10中的一個或兩個滑動。
增強了跑步者的性能特征的定位變更是一種足龍骨件相對于小腿脛骨件向前滑動且足底在小腿脛骨件上屈曲的定位變更，其中跑步者以腳掌來與地面進(jìn)行初始接觸，如短跑者一樣。這種新的關(guān)系提高了跑步的水平分量。換句話說，由于小腿脛骨件的底面向足屈曲，并且與最初的腳跟接觸相反，足以腳掌著地的位置與地面接觸，因此地面會直接向后對足施加作用，而足會向前對地面施加作用。這會使得小腿脛骨件向前(通過伸展)和向下快速運動。通過會阻礙小腿脛骨件的初始運動方向的伸展而產(chǎn)生了動態(tài)響應(yīng)力。結(jié)果，足就在趾骨足底面承重區(qū)域上樞軸轉(zhuǎn)動。這會導(dǎo)致龍骨件的中足區(qū)域伸展，該伸展比壓縮受到的更大阻礙。小腿脛骨件的伸展和中足的伸展的總效應(yīng)是小腿脛骨件的進(jìn)一步向前運動受到阻礙，這便允許使用者體內(nèi)的膝伸展結(jié)構(gòu)和臀伸展結(jié)構(gòu)以更有效的方式向前和朝向近端來移動身體的重心(即水平速度增加)。在這種情況下，與跟趾跑步者相比，重心更向前而非更向上，跟趾跑步者的小腿脛骨件的向前運動受到小腿脛骨件的更少阻礙，并且開始受到比腳掌著地跑步者更多的背屈(垂直的)。
為在功能上分析該短跑用足，對小腿脛骨件和足龍骨件進(jìn)行了定位變更?？梢岳盟邪济婢哂衅叫杏陬~平面的縱向軸線方位的足龍骨件。小腿脛骨件是足底屈曲的，并可在足龍骨件上向后滑動。與帶有類似于例如在圖3-5和8中所示的多用途足龍骨件的平足跑步者相比，這使遠(yuǎn)端圓進(jìn)一步減小。結(jié)果，實現(xiàn)了進(jìn)一步增強的水平運動，并且動態(tài)響應(yīng)融入到這種增強的水平能力中。
短跑運動員具有增加的運動、作用力和動量(慣性)的范圍，其中動量是主導(dǎo)力。由于他們的站立階段中的減速階段短于其加速階段，因此可實現(xiàn)增加的水平線速度。這意味著在初始接觸中，當(dāng)腳趾接觸地面時，地面會向后對足施加作用，而足會向前對地面施加作用。與腳掌著地跑步者的初始接觸相比，具有增加的作用力和動量的小腿脛骨件就被迫進(jìn)入到還更大的屈曲和向下運動中。由于這些作用力的結(jié)果，通過伸展來對足的長拱形凹面加載，并且通過伸展來對小腿脛骨件加載。這些伸展作用力比與跑步相關(guān)的所有其它上述作用力受到更大程度的阻礙。結(jié)果，足的動態(tài)響應(yīng)能力與所施加的力成比例。人的脛腓骨小腿脛骨響應(yīng)只與能量力勢有關(guān)，它是筆直的結(jié)構(gòu)且不能儲存能量。在短跑中，本發(fā)明假足內(nèi)的這些伸展力比所有其它與行走和跑步相關(guān)的上述力更大。結(jié)果，足的動態(tài)響應(yīng)能力與所施加的力成比例，并且與人體功能相比，有可能實現(xiàn)增強的截肢者運動性能。
除了在小腿脛骨件和足龍骨件之間的可調(diào)緊固結(jié)構(gòu)以及用于與暫用假肢下端相連的小腿脛骨件上端結(jié)構(gòu)之外，圖25所示的假足53與在圖3所示的類似。在該示例性實施例中，足龍骨件54通過塑料或鋁制連接件56可調(diào)節(jié)地連接到小腿脛骨件55上。連接件通過相應(yīng)的可松開緊固件57和58連接到足龍骨件和小腿脛骨件上，這些緊固件57和58在沿著足龍骨件縱向的方向上在連接件中相互間隔開。將連接件連接到小腿脛骨件上的緊固件58比將足龍骨件和連接件相連的緊固件57更靠后。通過以這種方式提高小腿脛骨件的有效長度，可以增加小腿脛骨件本身的動態(tài)響應(yīng)能力。與其它示例性實施例中的一樣，可以與在小腿脛骨件和足龍骨件中的縱向延伸開口協(xié)同操作，以便進(jìn)行定位變更。
小腿脛骨件55的上端形成了用于容納暫用假肢15的延伸開口59。一旦容納到開口中，就可將暫用假肢可靠地夾緊到小腿脛骨件上，這可通過上緊螺栓60和61以沿著開口將小腿脛骨件的自由邊62和63拉到一起來實現(xiàn)。通過松開螺栓、使暫用假肢相對于小腿脛骨件滑入到所需位置，并通過上緊螺栓來將暫用假肢重新夾緊到調(diào)整后的位置上，就可以容易地調(diào)整這種暫用假肢的連接。
在圖28-32中顯示了本發(fā)明另一實施例的假足64。該假足64包括彈性的縱向延伸的足龍骨件65，其具有后足底面承重區(qū)域66和前足底面承重區(qū)域67，以及在這些承重區(qū)域之間延伸的非承重的拱形中間部分68。為了增強高性能假足吸收和恢復(fù)垂直負(fù)載或垂直沖擊力的能力，該中間部分可形成有彈簧69，其可在假足的使用期間被壓縮以吸收垂直負(fù)載，以及伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。彈簧69的這種彈性加載是中間部分的拱形長度的彈性加載的附加部分，后者如前述實施例中所述的通過伸展來產(chǎn)生。當(dāng)作用于假足上的垂直方向力降低時，由中間部分的拱形長度和中間部分的壓縮彈簧69所儲存的能量就釋放出來。
這些特征可增強假足在各種活動中在垂直力作用下保持完備功能而不損壞的能力，其中，該可施加的垂直力處于從最小垂直力(三倍體重)到最大垂直力(13倍體重)的范圍內(nèi)。在該實施例中，拱形中間部分的后端向下且向前卷繞而形成了彈簧69。例如可采用如圖31中所示的兩個螺紋緊固件70，70并借助該彈簧來將足龍骨件的后足底面承重區(qū)域或后足66連接到拱形中間部分68上。
足龍骨件65具有組合半徑的系統(tǒng)，在形成跟趾著地接觸時該系統(tǒng)開始通過壓縮來吸收垂直力。朝上凹的彎曲后足或腳跟杠桿形成了后足底面承重區(qū)域66，當(dāng)腳跟接觸時該承重區(qū)域66開始壓縮，例如其曲率半徑會變短。中足68最初會伸展，但其立即受到阻止，這是由于彈性足龍骨件的半徑對伸展比對壓縮而言提供了更大的阻力。隨著足移動到站立中期，垂直負(fù)載增加，中足長拱形長度伸展，同時中足后端的彈簧69被壓縮以用于儲存能量。隨著足運動到步態(tài)的腳跟離地階段以及垂直負(fù)載減小，足龍骨件彈簧69和拱形長度可將儲存于其內(nèi)的能量恢復(fù)出來，以增強足的動態(tài)響應(yīng)。
可進(jìn)行從簡單如步行到復(fù)雜如籃球比賽的各種等級活動的戴有假足64的患者不需要犧牲假足的任何功能，并且不需要進(jìn)行人工變更。后承重區(qū)域66的前部包括伸展接合孔71，其在足龍骨件的背面和足底面之間延伸穿過足龍骨件。伸展連接部分72從孔71中向后延伸到足龍骨件的后邊沿，以形成多個伸展支撐，其可為步態(tài)中假足的后承重區(qū)域帶來增強的雙平面運動能力。后足66還可具有成形為如圖5，17和18所示的后外角部。足龍骨件的前足67和中足65部分還可具有圖8中斜線所示的偏離式足底承重表面。前足67還可包括如圖5，23和24中所示的多個伸展支承。
假足64還包括彈性的直立小腿脛骨件73，其具有連接到足龍骨件65上以形成假足的踝關(guān)節(jié)區(qū)域74的朝下且向前凸出式彎曲的下端。小腿脛骨件向上延伸以形成踝關(guān)節(jié)區(qū)域之上的腿的下假體部分，以用于連接到使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)上。為此可在小腿脛骨件的上端設(shè)置轉(zhuǎn)接器，其未示出。踝關(guān)節(jié)區(qū)域之上的小腿脛骨件也朝前凸出式彎曲。小腿脛骨件的上端還可具有筆直的垂直端，其帶有連接到該最近末端上的棱形連板或其它轉(zhuǎn)接器，這如同上面針對用于本發(fā)明假足的其它小腿脛骨件所述。
將小腿脛骨件連接到足龍骨件上的緊固裝置75包括壓板76，其在相對端處具有用于松開和上緊壓板的可松開緊固件77，78。松開壓板可允許在足龍骨件的縱向方向上調(diào)整小腿脛骨件和足龍骨件相互之間的定位，同時可在足龍骨件的縱向方向上調(diào)整小腿脛骨件連接到足龍骨件之處的傾斜度。如上所述，這樣使得可改變假足的動態(tài)響應(yīng)方向。如同在前面的實施例中那樣，小腿脛骨件73的上部形成了腿的下假體部分。該上部還可以大致曲線的方式向上延伸，以便在步態(tài)中響應(yīng)于作用在其上的地面反作用力而伸展和壓縮，用于可儲存和釋放能量以增強步態(tài)中假足的動態(tài)響應(yīng)。在足龍骨件前足和后足部分的下部，假足64可具有作為緩沖墊的橡膠或泡沫襯墊，其未示出。另外，如同在其它實施例中一樣，可在假足上設(shè)置裝飾罩，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所容易的理解。
如圖29所示，在足龍骨件和小腿脛骨件下端的前側(cè)接合點處，在足龍骨件上粘合式連接了例如由塑料或橡膠形成的楔塊79。該楔塊用作阻擋件，以便在步態(tài)中限制向上延伸的小腿脛骨件的背屈?？蛇x擇楔塊的大小，使其在包含足的縱向軸線的平面內(nèi)更寬一些或更窄一些，以允許進(jìn)行所需背屈量的調(diào)整。當(dāng)然，可首先選定小腿脛骨件的彈性，以便使小腿脛骨件和足具有最佳動態(tài)性能。
圖33和34中所示的本發(fā)明實施例是類似于圖28-32所示假足的假足75，不同之處在于假足設(shè)有安裝到拱形中間部分77的后端背面上的連接接頭76，以用于將足的足龍骨件直接連接到附于使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)。在示例性實施例中，接頭76為連接到連板78上的倒棱柱形連接接頭的形式，其中連板78連接到中間部分77的上表面上并靠近其后端。該棱柱形接頭由位于下垂的假體關(guān)節(jié)槽上的互補形關(guān)節(jié)槽式接頭來容納，以便將假足和假體關(guān)節(jié)槽相連。假足64和小腿脛骨件可由各種彈性材料制成。這些彈性材料可包括但不限于塑料、聚合物浸漬和包封的層壓材料(碳纖維、玻璃纖維、以熱固性環(huán)氧樹脂浸漬的Kevlar)，以及合金，例如彈簧鋼、鋁、鈦或其它軟金屬如Flexon(軟鈦的商品名稱)。
在此結(jié)束對示例性實施例的描述。盡管已經(jīng)參照多個示例性實施例來對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明原理的精神和范圍的前提下設(shè)計出許多其它的修改和實施例。更具體地說，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，在前述公開、附圖和所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，可以對所述組合裝置的零件和/或配置進(jìn)行合理的變型和修改。除了對零件和/或配置進(jìn)行變型和修改之外，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，替換性使用也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于假足的縱向延伸的足龍骨件，所述足龍骨件包括后足底面承重區(qū)域和前足底面承重區(qū)域，以及在所述承重區(qū)域之間延伸的非承重的拱形中間部分，其中，所述中間部分形成有彈簧，其可在所述足龍骨件在假足中的使用期間被壓縮以吸收垂直負(fù)載，以及伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述拱形中間部分的后端向下且向前地卷繞而形成了所述彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述足龍骨件的后足底面承重區(qū)域通過所述彈簧連接到所述拱形中間部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述拱形中間部分連續(xù)地延伸到所述足龍骨件的前足底面承重區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述足龍骨件還包括安裝于所述拱形中間部分后端的背面上的連接接頭，以用于將足龍骨件連接到附于使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述足龍骨件的后足底面承重區(qū)域和前足底面承重區(qū)域均向上凹入式彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述中間部分在從所述前足底面承重區(qū)域到所述拱形中間部分后端的其整個縱向范圍上向上凸出式彎曲，所述中間部分的后端向下且向前地卷繞而形成了所述彈簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述足龍骨件還包括位于所述中間部分的背面即后表面上的緊固裝置，以用于將所述小腿脛骨件的下端連接到足龍骨件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的足龍骨件，其特征在于，所述緊固裝置在拱形中間部分上的縱向位置是可調(diào)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述中間部分和前承重區(qū)域的背面形成了朝上的凹面，所述凹面具有定向成平行于所述足龍骨件的額平面的縱軸線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述前承重區(qū)域的前端成形為向上彎曲的弧，以模擬在步態(tài)的最后站立階段中的腳跟抬起腳趾離地位置中處于背屈狀態(tài)下的人腳趾。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述后承重區(qū)域的后端成形為向上彎曲的弧，其可在腳跟沖擊期間對地面反作用力作出反應(yīng)，從而通過壓縮來減震。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的足龍骨件，其特征在于，所述后承重區(qū)域的前側(cè)包括在所述足龍骨件的背面和足底面之間延伸以穿過所述足龍骨件的伸展接合孔，伸展連接部分從所述伸展接合孔向后延伸到所述足龍骨件的后邊沿，以形成多個伸展支撐，這樣就為步態(tài)中假足的所述后承重區(qū)域帶來了增強的雙平面運動能力。
14.一種假足，其包括縱向延伸的足龍骨件，其包括后足底面承重區(qū)域、前足底面承重區(qū)域，以及在所述承重區(qū)域之間延伸的非承重的拱形中間部分，其中，所述中間部分形成有彈簧，其可在所述假足的使用期間被壓縮以吸收垂直負(fù)載，以及伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述假足還包括彈性的直立小腿脛骨件，其具有連接到所述足龍骨件上以形成假足的踝關(guān)節(jié)區(qū)域的朝下的向前凸出式彎曲的下端，所述小腿脛骨件向上延伸以形成所述踝關(guān)節(jié)區(qū)域之上的腿的下假體部分，以用于與使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其特征在于，所述踝關(guān)節(jié)區(qū)域之上的小腿脛骨件也朝前凸出式彎曲。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其特征在于，所述假足還包括將所述小腿脛骨件連接到足龍骨件上的緊固裝置，所述緊固裝置可以調(diào)節(jié)，以允許在所述足龍骨件的縱向上調(diào)整所述小腿脛骨件和足龍骨件相互之間的定位。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其特征在于，所述假足還包括將所述小腿脛骨件連接到足龍骨件上的緊固裝置，所述緊固裝置包括用于在足龍骨件的縱向方向上調(diào)整小腿脛骨件連接到足龍骨件之處的傾斜度的機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其特征在于，所述小腿脛骨件形成了腿的下假體部分，其以大致曲線的方式向上延伸，以便在步態(tài)中響應(yīng)于作用在其上的地面反作用力而伸展和壓縮，并且可儲存和釋放能量以增強假足在步態(tài)中的動態(tài)響應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述拱形中間部分的后端向下且向前地卷繞而形成了彈簧。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述足龍骨件的后足底面承重區(qū)域通過所述彈簧連接到所述拱形中間部分上。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述拱形中間部分連續(xù)地延伸到所述足龍骨件的前足底面承重區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述假足還包括安裝于所述拱形中間部分后端的背面上的連接件，用于將所述假足連接到附于使用者腿殘端上的支承結(jié)構(gòu)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假足，其特征在于，所述足龍骨件的后足底面承重區(qū)域和前足底面承重區(qū)域均向上凹入式彎曲。
25.一種用于在各種活動中吸收和恢復(fù)假足中的垂直負(fù)載的方法，其中所述假足具有足龍骨件，其包括后足底面承重區(qū)域、前足底面承重區(qū)域以及在所述承重區(qū)域之間延伸的非承重的拱形中間部分，所述中間部分在其后端處成形為螺旋彈簧，所述方法包括響應(yīng)于作用在假足上的垂直方向力，通過伸展來彈性式加載拱形中間部分，通過壓縮來彈性式加載所述中間部分的螺旋彈簧，和當(dāng)作用于假足上的垂直方向力降低時，恢復(fù)由所述中間部分所儲存的能量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述足龍骨件的后足底面承重區(qū)域和前足底面承重區(qū)域均向上凹入式彎曲，所述方法還包括當(dāng)在步態(tài)中形成假足的跟趾著地接觸時，通過所述足龍骨件的承重區(qū)域的彎曲部分的相應(yīng)壓縮和伸展來吸收和恢復(fù)垂直負(fù)載。
全文摘要
一種假足(1)，包括足龍骨件(2)和連接到足龍骨件(2)上以形成假足(1)的踝關(guān)節(jié)區(qū)域的小腿脛骨件(6)。足龍骨件(2)具有前足部分(3)、后足部分(4)，以及在前足(3)和后足部分(4)之間延伸并向上拱起的較長的中足部分(5)。小腿脛骨件(6)包括向下凸出式彎曲的下端(7)，其可在其一部分處通過可調(diào)緊固裝置(8)而連接到足龍骨件的中足部分(5)上。該可調(diào)緊固裝置(8)允許在足龍骨件(2)的縱向上調(diào)整小腿脛骨件(6)和足龍骨件(2)相互之間的定位，以便調(diào)節(jié)假足的性能(1)。足龍骨件(2)的向上拱起的中間部分除了可通過伸展來吸收垂直負(fù)載的能量之外，還可形成有彈簧，在采用假足進(jìn)行從步行到跑步及跳躍的各種運動中，該彈簧可被壓縮吸收以恢復(fù)垂直負(fù)載，以及伸展開以恢復(fù)垂直負(fù)載。
文檔編號A61F2/60GK1777401SQ03826528
公開日2006年5月24日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者巴里·W·湯森, 拜倫·K·克勞丁諾 申請人:巴里·W·湯森, 拜倫·K·克勞丁諾