美国专利No.5,728,177和5,800,569的每一个公开了一种具有弹性踝 的假肢足。每个足通常包括：下足板；更小点的上踝板和将足板连接到踝 板的一层或者一块弹性材料。每个足的尺寸配合在外弹性美容品 (cosmesis)之内。
美国专利No.6,206,934和6,280,479每一个公开了假肢足，所述假肢 足具有弹性踝块，所述踝块具有一个或者更多个弹性插入件。在每个足中， 所述踝块夹持在足元件和踝元件之间。所述弹性插入件增加了足的刚性并 改变了能量储存和返回特性。

具有弹性多轴踝的该足假肢的优选实施例具有几个特征，不是它们中 的单个特征主要对它们的有利性能有用。其更为显著的特征将在下面简短 讨论，而没有限制被下述的权利要求所表述的该足假肢的范围。在考虑到 这些讨论之后，且特别是在阅读了标题为“Detailed Description of the Preferred Embodiment”的部分之后，普通技术人员将理解，优选实施例 的特征是如何提供优点的，所述优点包括较软的脚跟、脚跟撞击时的稳定 性、脚跟撞击和脚趾脱离时渐进的硬度、平滑的翻转、受引导的翻转、从 中间姿势(mid stance)至脚趾脱离渐进增加的支撑、给人自然感觉的脚趾 脱离、翻转期间可变的硬度以及减小各种足部件彼此固定的部件中的应 力。
在足从脚跟撞击到脚趾脱离的翻转时，该足假肢的一个实施例沿着预 定的路径引导足的质心。例如，所述质心可以在翻转期间朝向足的近中侧 行进。在该实施例中，足的硬度可以沿着近中/横向方向变化。例如，为 了近中地引导质心，足的近中侧可以相对较软，而足的横向侧可以相对较 硬。反过来，为了横向地引导质心，足的近中侧可以相对较硬，而足的横 向侧可以相对较软。在该实施例中，所述足可以包括下元件、上元件和定 位在下元件和上元件之间的弹性踝部件。
该足假肢的另一实施例包括：脚底(sole)，所述鞋底适于固定到假 肢足的下表面。所述脚底由弹性和可压缩材料构造。所述脚底包括具有第 一硬度的至少第一区域和具有第二硬度的至少第二区域。所述第一硬度与 第二硬度不同。
该足假肢的另一实施例包括：脚底，所述脚底适于固定到假肢足的下 表面。所述脚底包括在脚跟部位和脚趾部位之间延伸的一层弹性和可压缩 材料并具有近中边沿(或者内侧边沿；medial edge)和横向边沿(或者 侧面边沿；lateral edge)。所述层包括限定所述脚底的表面的主要部分 的第一部分，且还在脚跟部位限定相对比第一部分更加易压缩的至少第二 部分，以及第三部分，所述第三部分安置相邻于所述脚趾部位和相邻于近 中边沿，所述第三部分比所述第一部分相对更加易受压缩。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件包括至少第一 开口，所述开口至少部分延伸通过所述踝部件。所述开口在侧视图中大体 上是肾形状的。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。踝部件的近中侧和横向侧 包括多个开口，每个所述开口至少部分延伸通过所述踝部件。在侧视图中， 所述开口中的至少一个开口大体上是椭圆形的，但是缺乏任何直边沿。所 述至少一个椭圆开口的弯曲边沿包括凹面侧，所述弯曲边沿的凹面侧具有 朝向后部或者前部的相对长的曲率半径。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件包括多个肾形 的开口，每个所述开口包括一个朝向前部或者后部的凹面侧。所述踝部件 沿着前部到后部的方向、厚度增加，且多个肾形开口沿着前部至后部的方 向逐渐变得更大。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。踝部件的近中侧和横向侧 包括浅的凹部。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件的近中侧和横 向侧包括多个开口，每个开口至少部分延伸通过踝部件。至少一个近中开 口包含加强件(stiffener)，以及至少一个横向开口包含一个加强件。
该足假肢的另一实施例包括：下足元件，所述下足元件在所述下足元 件的脚跟部分和足部分之间延伸。所述足假肢还包括设置在所述下足元件 之上的上踝元件并在上踝元件的后部部分和前部部分之间延伸的纵向轴 线。所述足假肢还包括弹性踝部件，所述弹性踝部件定位在所述下元件和 上元件之间。所述上元件沿着纵向轴线在俯视图中非对称。当足假肢在使 用中从脚跟撞击到脚趾脱离的翻转时，所述非对称上元件适于协助沿着所 需的近中-横向或者横向-近中的方式引导所述足的翻转。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述上元件包括板状部分 并包括近中边沿和横向边沿。所述横向边沿大体上是直的。所述近中边沿 在后部部分中大体上是直的，然后在前部部分中横向地弯曲。当所述假肢 足在使用中从脚跟撞击到脚趾脱离的翻转时，所述足以所需的横向至近中 (或者外侧至内侧；lateral-to-medial)的方式翻转。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的元件。所述元件包括大体 上直的横向边沿和横向地朝向所述元件的前部边沿锥化的近中边沿。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件的上表面被固 定到所述上元件的下表面。至少踝部件的下表面的一部分被固定到下元件 的上表面。踝部件的前部分没有固定到下元件。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件包括切开部 (split)。所述切开部的相对侧上的面对的表面在足歇置时彼此分开。当 足从脚跟撞击到脚趾脱离的翻转时所述表面适于彼此接触。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件包括后部部分 和前部部分。至少所述后部部分被固定到上元件的下表面以及下元件的上 表面。所述前部部分限定前部部分的表面和假肢足的相邻部分之间的空 间。当假肢足从脚跟撞击到脚趾脱离的翻转时，通过前部部分限定的空间 关闭。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述上元件包括前部边 沿。所述前部边沿与垂直于上元件的纵向轴线的轴线形成大约在三度和大 约二十度之间的角度。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件在其后端处具 有在大约20mm和大约75mm之间的高度、在其前端处具有在大约1mm和大约 8mm之间的高度。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。下元件和上元件之间的垂 直距离在上元件的后端处是在大约20mm和大约75mm之间以及在上元件的 前端处是在大约3mm和大约16mm之间。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。假肢足适于歇置在其上的 支撑表面和上元件之间的垂直距离在上元件的后端处是在大约31mm和大 约83mm之间以及在上元件的前端处是在大约4mm和大约32mm之间。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。上元件相对假肢足适于歇 置在其上的支撑表面是倾斜的，这样上元件的后端的高度大于上元件的前 端的高度。至少大部分的上元件与支撑表面限定在大约三度和四十五度之 间的角度。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的元件。所述元件包括在其 后部部位中的切开部。所述切开部大体上沿着前部/后部方向延伸并在后 部部位中终止。
该足假肢的另一实施例包括：大体上板形状的、下足元件，所述下足 元件在下足元件的脚跟部分和足部分之间延伸并在其间具有弓形部分。所 述下足元件包括后边沿和纵向地沿着后方向从后边沿延伸并大致终止在 脚跟部分和弓形部分之间的位置处的切开部。所述足假肢还包括上元件和 定位在上元件和下元件之间的弹性踝部件。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件所构造。下元件的层包括最上的纤维层和下织物(cloth)层。 最上层的纤维是单向的，并与上元件的纵向轴线在正或者负45度的范围之 内取向。织物层具有与纵向轴线在负四十五度以及正四十五度的范围之内 取向的纤维。所述下元件还包括多个中间纤维层。所述中间层的纤维是单 向的并对纵向轴线在负四十五度以及正四十五度的范围之内取向。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的上元件。所述下元件由多 层叠置件所构造。上元件的层包括最下的纤维层和上织物层。最下层的纤 维是单向的，并与上元件的纵向轴线在正或者负45度的范围之内取向。织 物层具有对纵向轴线在负四十五度以及正四十五度上取向的纤维。所述上 元件还包括多个中间纤维层。所述中间层的纤维是单向的并对纵向轴线在 负四十五度以及正四十五度的范围之内取向。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述上元件由多层叠置件 构造。上元件的层包括最下纤维层和上织物层。最下层的纤维是单向的， 并与上元件的纵向轴线在正或者负45度的范围之内取向。织物层具有对纵 向轴线在负四十五度以及正四十五度上取向的纤维。所述上元件还包括多 个中间纤维层。所述中间层的纤维是单向的并对纵向轴线在负四十五度以 及正四十五度上取向。所述下元件由多层叠置件所构造。下元件的层包括 最上的纤维层和下织物层。最上层的纤维是单向的，并与下元件的纵向轴 线在正或者负45度的范围之内取向。织物层具有对纵向轴线在负四十五度 以及正四十五度上取向的纤维。所述下元件还包括多个中间纤维层。所述 中间层的纤维是单向的并对纵向轴线在负四十五度以及正四十五度的范 围之内取向。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的元件。所述元件包括在后 部部位中的切除部分。所述切除部分将前部部分分为近中叶(lobe)和横 向叶(lobe)。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件构造。所述下元件包括近中叶片(blade)和横向叶片。所述叶 片相对于下元件的纵向轴边靠边地安置。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件构造。所述下元件包括近中地成角度的曲率(或者弯曲部， curvature)。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件构造。所述下元件包括在其近中边沿和横向边沿中的侧切口。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件构造。下元件包括在其下表面中的通道。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性踝部件，所述弹 性踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件包括近中部分 和横向部分(或者侧部分)。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性整体式踝部件， 所述弹性整体式踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件 包括不同硬度或者密度的区域。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件和弹性整体式踝部件， 所述弹性整体式踝部件定位在所述下元件和所述上元件之间。所述踝部件 被大体成形为具有对角截平前部表面的长方体形。
该足假肢的另一实施例包括用于假肢足中的下元件。所述下元件由多 层叠置件构造。所述下元件包括增加厚度的条。
该足假肢的另一实施例包括：下元件，上元件，弹性踝部件和连接适 配器，所述连接适配器可操作地连接到上元件的上表面。所述踝部件被定 位在下元件和上元件之间，并完全将下元件从上元件分开，这样所述下元 件没有接触上元件。所述适配器的下前边沿和所述上元件的上表面之间存 在间隙。
该足假肢的另一实施例组合地包括适用于假肢足中的细长板状元件 和可操作地连接到细长、板状元件的上表面的连接适配器。所述适配器的 下前边沿和所述上表面之间存在间隙。所述间隙包含弹性材料。
该足假肢的另一实施例包括构造一种假肢足的方法。所述方法包括步 骤：可操作地将连接适配器连接到上元件的上表面，这样在适配器的下前 边沿和上表面之间存在间隙，以及用弹性材料填充所述间隙的至少一部 分。
附图说明
显示了其特征的、具有弹性多轴踝的该假肢足的优选实施例将在下面 详细说明。这些实施例描述了显示在附图中的新颖且非显而易见的足假 肢，这些视图包括下述附图，其中相同的数字指示相同的部分：
图1是具有弹性多轴踝的该足假肢的优选实施例的前部透视图；
图2是图1的足假肢左侧正视图；
图3是图1的足假肢的俯视图；
图4是图1的足假肢的分局组装图，显示了前部透视图的假肢；
图5是图1的足假肢的足元件的前部透视图；  
图6是图5的足元件的左侧正视图；
图7是图5的足元件的俯视图；
图8是图1的足假肢的弹性踝部件的后部透视图；
图9是图8的弹性踝部件的右侧正视图；
图10是图8的弹性踝部件的俯视图；
图11是图8的弹性踝部件的后视图；
图12是用于与图1的足假肢一起使用的加强插入件的优选实施例的前 部透视图；
图13是图12的加强插入件的前部正视图；
图14是图12的加强插入件的左侧正视图；
图15是用于与图1的足假肢一起使用的加强插入件的另一优选实施例 的前部透视图；
图16是图15的加强插入件的前部正视图；
图17是图15的加强插入件的左侧正视图；
图18是图1的足假肢的上元件的前部透视图；
图19是图18的上元件的左侧正视图；
图20是图18的上元件的俯视图；
图21是图1的足假肢的锥体形适配器的前部透视图；
图22是图21的适配器的左侧正视图；
图23是图21的适配器的后部正视图；
图24是图21的适配器的仰视图；
图25是沿着图23的线25-25所取的图21的适配器的左侧正视图；
图26是沿着图23的线26-26所取的图21的适配器的右侧正视图；
图27是图1的足假肢的底部透视图，进一步包括功能脚底；
图28是可选足元件的前部透视图；
图29是另一可选足元件的前部透视图；
图30是另一可选足元件的前部透视图；
图31是另一可选足元件的前部透视图；
图32是另一可选足元件的前部透视图；
图33是另一可选足元件的前部透视图；
图34是另一可选足元件的前部透视图；
图35是另一可选足元件的前部透视图；
图36是另一可选足元件的前部透视图；
图37是另一可选足元件的前部透视图；
图38是图1的足假肢的左侧正视图，显示了在脚跟撞击时足的变形；
图39是图1的足假肢的左侧正视图，显示了在中间姿势(mid stance) 时足的变形；
图40是图1的足假肢的左侧正视图，显示了在脚趾脱离时足的变形；
图41是当假肢从脚跟撞击翻转到脚趾脱离时绘制图1的足假肢的压力 中心的运动的扫描的俯视图；
图42是具有弹性多轴踝的该足假肢的另一优选实施例的前部透视图；
图43是图42的足假肢的上踝元件、适配器和弹性楔的前部透视图；
图44是图43的部件的上平面图；
图45是沿着图44中的线45-45所取的图43的部件的右侧剖视图；和
图46是沿着线46所取的图45的弹性楔部分的详细视图。

图1-4显示了具有弹性踝的该足假肢的一个实施例。所述假肢50包括 弹性踝部件52，所述弹性踝部件52夹持在下元件54或者足元件54以及上元 件56或者踝部件56之间。在所示的实施例中，所述足元件54和踝元件56大 体上是板状的。但是，普通技术人员将认识到，所述足元件54和踝元件56 不需要与板类似。
夹持在相对更硬的元件54、56之间的弹性踝部件52使得足50在多个平 面中弯曲。这样所述足50能够尽可能地模拟自然人足的多轴运动能力。其 他的应用描述了夹持在相对更硬的元件之间的弹性踝部件的特征和优点。 例如，待审美国专利出版物No.2003-0093158A1公开了一种具有缓冲踝的 足假肢。此外，美国专利No.5,800,569公开了一种具有弹性踝块的假肢。
在一个实施例中，所述踝部件52由可压缩、弹性和持久的材料构造。 例如，踝部件52可以由聚亚安酯(polyurethane)构造。选择性地，所述 踝部件可以由泡沫塑料所形成。所述踝部件52可以用不同的肖氏密度 (shore density)来构造，以容纳不同重量的佩戴者。例如，可以提供 从60A-90A的肖氏密度。
在一个实施例中，元件54、56由能够沿着多个方向弯曲的弹性材料构 造。所述材料可以包括多层，或者薄片(laminae)。用于元件54、56的可 能的材料的示例是碳、任何聚合体材料以及任何聚合体和纤维的合成物。 所述聚合物可以是热塑或者热固的。在合成物中，所述纤维强化可以是任 何类型的纤维，例如碳、玻璃或者芳族聚酰胺。所述纤维可以是长的和单 向的，或者它们可以是斩碎的和随机取向的。
如果元件54、56包括多个层或者薄片，所述层可以如下安置。上层和 下层每一个可以包括对元件54、56的纵向轴线在-45度和45度上取向的纤 维的织物(cloth)。次最上层和次最下层每一个可以包括例如碳的纤维材 料薄片。纤维可以是单向的并与纵向轴线在90度上取向。其间的另外的层 每一个可以包括例如碳的纤维材料薄片(sheet)。所述纤维可以是单向的 并与纵向轴线在正或者负45度的范围内取向。可以有任意数目的这些的中 间层。
如上所描述的构造对元件54、56提供多向强度。此外，将所有的中间 层与纵向轴线取向在正或者负45度的范围内最大化纤维表面对齐，这增加 了所述层之间的粘接强度。
在可选的构造中，每一个所述元件54、56大体上如上所述搁置。但是， 在下元件54中，其最上层与纵向轴线在正或者负45度的范围内取向，所述 元件54在顶部上不包括织物层。而是，当元件54被搁置时，粗糙的编织织 物被放置在最上层之上。在固化之前，该织物层(fabric layer)被移除。 所述粗编织物在元件54的最上层上留下粗糙的表面。所述元件54然后固化 以凝固粗糙的上表面。所述下元件54的最下层可以与纵向轴线在正或者负 45度的范围内取向。
在该相同的构造中，上元件56相似地搁置(laid up)，这样其最下层 与纵向轴线在正或者负45度的范围内取向，且所述元件54在所述底部上不 包括织物层。所述最下层的表面以与上述相同的方式变粗糙。所述元件54、 56的粗糙的表面适于固定到踝部件52的各邻接表面，如下面所描述。在该 构造中，弹性踝部件52在其在其中的应力区域之上流动时提高了元件54、 56的多向强度。
该层式结构在下面进行了显示：
具有在-45度和45度上的纤维的织物；
在90度上的单向层；
在正或者负45度的范围之内的多个单向层；
在正或者负45度的范围之内的最下单向层；
粗糙的下表面；
踝部件52；
粗糙的上表面；
在正或者负45度的范围之内的最上单向层；
在正或者负45度的范围之内的多个单向层；和
具有在-45度和45度上的纤维的织物。
列在所述踝部件52之上的所有的层包括上元件56。列在所述踝部件52 之下的所有的层包括下元件54。
在使用中，足50可以被美容品(未示出)所覆盖以让整个组件尽可能 地看起来比较自然。例如，申请人与本申请在同一天申请的平行申请公开 了一种功能足盖，所述功能足盖很好地适于与该足50一起使用。该平行申 请(标题为“Functional Foot Cover”)作为附属品连接到其上并被认为 是该申请的一部分，并此处并入以供参考。普通技术人员将认识到，所述 足50自身完全是功能性的，并可以不与美容品一起使用。
参照图5-7，所述足元件54包括脚趾部分58、脚跟部分60和弓形部分 62。所述足元件54可以被调整尺寸和相似地成形为其所替换的自然人足。 这样，参照图7，所述脚跟部分60包括大体上恒定的宽度。所述弓形部分 62在靠近脚跟部分60的部位中包括大体上恒定的宽度，然后随着其靠近脚 趾部分58逐渐变宽。所述脚趾部分58包括沿着从与弓形部分62离开的方向 增加的宽度，然后对前部边沿64向内锥化。
在所述脚趾部分58中的向外凸出的横向边沿66有助于更为自然的脚 趾脱离。在人足中，当所述足从脚跟撞击翻转到脚趾脱离时，所述质心近 似行进通过所述大脚趾和第二脚趾。在该足假肢50中，向外弯曲的横向边 沿66有助于朝向近中侧68引导足的质心的行进，这样如果人足叠加在所述 足元件54之上时，其行进通过大脚趾和二脚趾将安置的区域。用于质心的 该路径产生了更自然感觉的脚趾脱离，这反过来有助于让该假肢50的佩戴 者的总体更自然的感觉。如下面更为完全所描述的那样，向外弯曲的横向 边沿66没有实现由其自身的该优点。反而，所述横向边沿66与足50的其他 特征组合实现该有利的结果。
所述脚趾部分58包括在其前端64处通常U形的切除部分70。所述切除 部分70朝向所述足元件54的纵向轴线的近中侧定位，但是与所述足元件54 的近中边沿68分开。所述切除部分70给了所述足元件54“凉鞋脚趾(sandal toe)”的外观。该凉鞋脚趾适于结合美容品之内的匹配结构。所述美容品 (cosmesis)对所述足50提供更符合解剖的外观。
所述凉鞋脚趾也使得足元件54维持更符合解剖的外观，同时提供全长 度的脚趾杠杆。全长度的脚趾杠杆在脚趾脱离时提供了更大的能量返回并 有助于全长度的步幅(full length stride)。此外，所述切除部分70对 所述脚趾部分58在其近中侧上提供了更小的硬度。所述近中侧上的更小的 硬度在所述足50翻转时朝向近中侧改进了足的质心的行进。
在可选的配置(未示出)中，所述切除部分70可以朝向所述足元件54 的纵向轴线的横向侧定位。在该配置中，所述切除部分70对所述脚趾部分 58在其横向侧上提供了更小的硬度。所述横向侧上的更小的硬度在所述足 50翻转时朝向横向侧改进了足的质心的行进。
所述脚跟部分60包括纵向切开部72，所述切开部72大体上沿着所述足 元件54的纵向轴线延伸。所述切开部72延伸到靠近所述脚跟部分60的弓形 部分62的部位中。所述切开部72在所述脚跟部分60的近中部分74和横向部 分76之间提供较窄的间隙。所述切开部72以圆形的圆角(或者导角)78终 止，所述圆形的圆角78有助于防止在该部位中形成应力集中。这样的应力 集中可能扩散通过足元件54的裂纹。
所述脚跟部分60中的切开部72有助于脚跟部分60适合不平的地面，这 有助于在脚跟撞击期间稳定所述足50。例如，近中部分74可能撞击卵石， 同时横向部分76撞击平的地面。在这种情况下，所述单独的近中和横向部 分74、76彼此独立移动以适应不平的地面。所述近中部分74比横向部分76 偏转更大量。这样，所述卵石没有将较大的扭矩放在足元件54上，这否则 将在没有脚跟切开部72时会将较大的扭矩放在所述足元件54上。这样的扭 矩将趋于扭转整个足50，导致整体不稳定。所述脚跟切开部72有助于避免 这样的不稳定。
在显示在图27中的一个实施例中，足元件54的下表面包括功能脚底 234。所述脚底234提供有利的翻转性能，这将在下面说明。所述脚底234 例如通过粘接而固定到足元件54的下表面。功能脚底234包括弹性和可压 缩材料的部分。示例材料包括EVA和聚亚安酯。在所示的实施例中，弹性 和可压缩材料的第一部分236覆盖了大部分足元件的下表面。在可选的实 施例中，第一部分236可以覆盖整个足元件下表面。第一部分236包括成形 为大体上与足元件周边相同的周边。
第一部分236包括内不规则形孔。第一孔238大体上是圆形的，且安置 在脚跟部分60处。第一孔238可以非对称成形，具有第一和第二凸起，一 个在所述足的近中侧上，另外一个在所述足的横向侧上。所述近中凸起可 以比横向凸起向前延伸的更远。
第二孔240是带有大体上V形凹陷242的椭圆并大致安置靠近足的球形 物(ball)的位置(如果人足叠加在所述足元件54上的话)。第二孔优选 地设置在所述足的近中侧上，V的底部优选地指向所述足的大脚趾。
包括弹性和可压缩材料的插入件244、246占据孔238、240。在一个实 施例中，所述插入件244、246具有与包括第一部分236的材料不同的材料 性能。例如，插入件244、246可以比第一部分的材料更容易压缩、或者密 度更低。
更加压缩的插入件244有利地在所述足50的脚跟部分60中提供了额外 的吸震。此外，插入件244朝向近中侧的非对称以及近中放置的插入件246 对所述足50的近中侧整体提供了额外的压缩性。随着所述足从脚跟翻转到 脚趾时，该配置朝向近中侧引导所述足50的质心。在这些实施例的每个中， 所述插入件244、246优选地被第一部分236的材料所围绕，以在所述脚底 234的边沿处对所述足50提供所需的支撑。
在交替的配置中，所述插入件246可以包括比第一部分236的材料压缩 更小的材料。在该配置中，当所述足50从脚跟翻转到脚趾时，所述足50的 硬度更大的近中侧朝向横向侧引导所述足50的质心。
在另一交替配置中，所述插入件246可以沿着所述足元件54的脚趾部 分的横向侧安置。在这样的配置中，所述插入件246的材料合成物影响所 述足50的翻转性能。如果插入件246比第一部分236更软，那么所述足的质 心在所述足50从脚跟到脚趾的翻转时朝向横向侧引导。反过来，如果所述 插入件246比第一部分236更硬，那么所述足的质心在所述足50从脚跟到脚 趾的翻转时朝向近中侧引导。
普通技术人员将理解到，可以在第一部分236中提供额外的孔，这些 额外的孔可以定位在第一部分236中的任何位置以给予所述足50所需的翻 转性能。任何额外的孔也可以填充插入件。这些额外的插入件可以具有彼 此不同的材料性能，并与第一部分236的材料性能不同。
普通技术人员将理解，尽管所述脚底234设有不同硬度或者压缩性 (compressibility)的插入件244、246，其他技术可以被用来变化所述 脚底234的压缩性。例如，小孔或者穿孔可以设置在所述脚底234的所需的 位置，例如在所述脚跟之下和/或者近中侧上的所述足的球状物(ball) 处。在这些位置处的材料的缺少可以有利地增加压缩性或者减小所述脚底 234的硬度。可以构思在所需的位置中对所述脚底234提供变化硬度的任何 实施例。特别地，构思了在特定的位置处变化所述脚底234的硬度以帮助 引导所述足50的所需的翻转的任何实施例。
参照图6，在一个实施例中，所述足元件54的上表面80包括在所述脚 趾部分58和脚跟部分60中的凹面弯曲部。所述足元件54的下表面82包括在 所述弓形部分62中的凹面弯曲部。向上弯曲的脚跟部分60有助于保证所述 脚跟部分60没有沿着后边沿84撞击所述地面。反而，所述后边沿84之前的 脚跟的一部分86在脚跟撞击期间撞击所述地面。该部分86具有比后边沿84 更大的表面区域。这样，在脚跟撞击时，所述足50更稳定，因为所述足的 更大部分与所述地面接触。
向上弯曲的脚趾部分58(和脚趾部分58处所述足元件54下表面上的凸 起弯曲部)提供了通过脚趾部分58更容易的翻转。所述弯曲的弓形部分62 模拟所述人足中的弓形的自然曲率。这样，所述足元件54提供了通过中间 姿势的更自然的翻转。此外，所述弓形部分62趋于通过所述中间姿势时弯 曲(flex)，这提供了额外的吸震。
继续参照图6，在一个实施例中，所述足元件54沿着其长度具有变化 的厚度。所述脚趾和脚跟部分58、60相对较薄，而所述弓形部分62相对较 厚。如果所述足元件54的材料合成物在其整个区域之上是均匀的，那么所 述变化厚度的区域将对所述足元件54提供变化硬度的区域。在如图6所示 的配置中，例如，所述脚趾和脚跟部分58、60比所述弓形部分62更柔软。 该配置提供了更容易的翻转，因为所述足元件54在所述脚趾和脚跟部分 58、60处更适应。普通技术人员将理解，所述足元件54不需要包括具有不 同厚度或者不同硬度的区域。
所述足元件54可以包括具有不同材料合成物的区域。这样的材料的变 化可能导致所述足元件54的区域具有不同的硬度。具有不同硬度的区域有 助于更有益的受引导翻转，这将在下面进行详细描述。具有不同材料合成 物的区域的、用于足元件的配置的示例在下面进行了描述。
图28-31、34-37显示了用于足元件的可选实施例。图28-30的所述 足元件88、90、92的每一个包括沿着长度边靠边安置的两个叶片94、96、 98、100、102、104。所述叶片94、96、98、100、102、104可以包括整体 式足元件的部分，包括长度方向的切开部106、所述切开部106在所述元件 88、90、92的弓形部分110中具有间隙108。选择性地，所述叶片94、96、 98、100、102、104可以包括在弓形部分110处彼此结合的单独的部分。
所述叶片94、96、98、100、102、104可以由相同的材料构造，或者 它们可以由不同的材料构造。每个叶片94、96、100、102、104可以具有 相同的厚度，或一个叶片94、96、98、100、102、104可以比其他的厚。 为了近中地引导所述足的质心，所述近中叶片94、98、102的硬度可以具 有比横向叶片96、100、104的硬度更小。这样，近中叶片94、98、102比 横向叶片96、100、104更容易弯曲，从而引导朝向所述近中侧的翻转。反 过来，为了横向地引导所述足的质心，近中叶片94、98、102的硬度可以 比横向叶片96、100、104更大。
在图28的实施例中，叶片94、96具有大致相同的宽度，切开部106大 体上沿着前部/后部方向较直地行进。在图30的实施例中，近中叶片102的 宽度小于横向叶片104的宽度，切开部106大体上沿着前部/后部方向较直 地行进。在图29的实施例中，近中叶片98的宽度小于横向叶片100，切开 部106包括方向的改变。切开部106大体上沿着前部/后部方向从元件90的 后部边沿112到弓形部分110较直地行进。在较短的间隙108之后，切开部 106沿着前部/后部方向继续大体上较直直到所述切开部106大致达到所述 弓形部分110和脚趾部分114之间的边界。然后，所述切开部106近中地转 动并连续到脚趾部分58的前部边沿118中的U形切除部116的基部。
图31显示了所述足元件的另一可选实施例。所述图31的足元件93包括 两个长度方向边靠边安置的叶片95、97。所述叶片95、97可以包括整体式 足元件的部分，包括长度方向的切开部99，所述切开部99从前部边沿101 延伸到其后部边沿103。选择性地，所述叶片95、97可以包括单独的部分。
所述叶片95、97可以由相同的材料构造，或者它们可以由不同的材料 构造。每个叶片95、97可以具有相同的厚度，或者一个叶片95、97可以比 另一个厚。为了近中地引导所述足的质心，所述近中叶片95的硬度可以比 横向叶片97的硬度更小。这样所述近中叶片95比横向叶片97更容易弯曲， 从而朝向近中侧引导所述翻转。反过来，为了横向地引导所述足的质心， 所述近中叶片95的硬度可以比横向叶片97更硬。
如上所述的足元件88、90、92、93所有的都包括分开的脚跟和脚趾部 分。相对于所述分开脚跟部分60，这些分开部分提供了如上所述的相同优 点的地面适应性。
图35的实施例包括整体式足元件120。所述叶片的曲率是近中成角度 的。该成角度的曲率在翻转的期间近中地引导所述足的质心。在可选的配 置中，所述叶片的曲率可以横向地成角度。该成角度的曲率在翻转期间横 向地引导所述足的质心。
图36的实施例相似地包括整体式足元件122。所述脚趾部分130的近中 边沿126和横向边沿128中的侧切口124控制足元件的弯曲角度。在所示的 实施例中，所述侧切口124在俯视图中大体上是U形的。但是，普通技术人 员将认识到，侧切口124可以用大体上任何形状来实施。例如，侧切口124 可以是V形状的。
图37的实施例包括整体式足元件132。在所述脚趾部分134和弓形部分 136之间的大致边界处，所述元件的下表面138包括通道140。所述通道140 大致垂直于所述元件132的纵向轴线行进。但是，所述通道140可以沿着部 垂直于所述元件132的纵向轴线的方向行进。例如，所述通道140的近中端 可以安置在所述通道140的横向端的后部，或者反过来。
通道140的深度沿着近中的方向增加。在所述通道140的部位中，这样 所述元件132的近中侧比横向侧柔性更大。该配置在翻转期间朝向近中侧 引导所述足的质心。在可选的配置中，所述通道140的深度可以沿着横向 方向增加。这样，在通道140的部位中，所述元件132的横向侧比近中侧更 具有柔性。该配置在翻转期间朝向横向侧引导足的质心。
图18-20详细地显示了上元件56。参照图18，上元件56包括前部分142 和后部分144。尽管上元件56的后部分144显示为大体上是平面的，普通技 术人员将认识到后部分144可以向上弯曲以形成通常垂直的或者带角的上 连接部分。
参照图20，后部分144包括半圆形后部边沿146、大体上直的近中边沿 148和大体上直的横向边沿150。普通技术人员将认识到这些边沿146、148、 150的任何一个可以包括不同的形状。前部分142包括大体上直的横向边沿 152，所述横向边沿152向前延伸到大体上直的前部边沿154。所述前部边 沿154稍微成角度，这样其横向部分向其近中部分的前部延伸。横向边沿 152和前部边沿154的相交部分限定了圆形的拐角156。前部分142的近中边 沿158横向地朝向前部边沿154锥化，在另一圆形的拐角160中与前部边沿 154相交。上元件56的该非对称形状对足50提供了有利的翻转性能，如下 面将详细说明。
前部边沿154优选地垂直于通过佩戴者的向前的走动运动所限定的轴 线。为了实现该配置，前部边沿154优选地与在大约3和20度之间的角度上 (更为优选地在大约7度上)与上元件56的纵向轴线相交。对于大多数假 肢足装置，为了模仿自然人足，连接了假肢足，这样限定为后部到前部的 其纵向轴线从通过佩戴者的向前的走动运动所限定的轴线朝向横向侧偏 移3到20度，更为优选地是大约7度。这样，当该足50以这种方式偏移时， 所述上元件56的带角度前部边沿154大体上垂直于通过佩戴者的向前走动 运动所限定的轴线。该配置允许横过所述前部边沿154的上元件56的更为 均匀分布的弯曲。
参照图19，上元件56的后部部分144大体上是平的，而前部部分142 向上弯曲。该曲率与踝部件52的前部部分的独特形状结合，对所述足提供 了有利的翻转性能，如下面详细说明。
参照图20，后部部分144包括第一和第二孔162。所述孔162沿着大体 上垂直地与元件56的纵向轴线相交的线安置。所述孔162从所述纵向轴线 大体上是等距的。所述孔162允许固定部件以通过所述上元件56向上突出， 如下所述。
图8-11详细地显示了弹性踝部件52。参照图9，所述踝部件52在侧视 图中大致是楔形。踝部件52的上表面164大体上是平的，但是朝向其前部 边沿166稍微向上弯曲。由于踝部件52上表面164大体上是平的，上元件54 也优选地至少沿着踝部件52的主要部分大体上是平的。当所述足50歇置 时，上元件54有利地沿着该较平的部分、从水平以大约10和30度之间的角 度(更为优选地从水平以20度的角度)向上延伸。
参照图8和10，上表面164的后部分168包括第一和第二凹陷170。所述 凹陷170沿着大体上垂直于所述踝部件52的纵向轴线的线安置。在被组装 的足50中，凹陷170容纳固定部件的头部，如图4中所示。
在侧视图(图9)中，踝部件52的后表面172包括大体上恒定半径的凹 入的曲率。普通技术人员将理解，所述曲率不需要大体上恒定的半径。所 述弯曲的后表面172与踝部件52的其他特征结合在脚跟撞击时产生有利的 结果，如下面所详细描述。
踝部件52的下表面174包括在后部分176和其中间部分178中的下凹的 曲率以及在其前部分180中的凸出的曲率。参照图2，当所述足50歇置时， 较窄的间隙182将踝部件52的前部部分180与足元件54分开。即，踝部件52 的前部部分180可以在182处接触所述足元件54。但是，优选地，所述间隙 在1mm和15mm之间。
在所述间隙182之前，所述踝部件的前部部分180的向上的曲率在足元 件54的前部部分180和上表面186之间产生逐渐变宽的楔形间隙184。所述 间隙184产生了有利的翻转性能，如下面详细描述。
参照图8、9，踝部件52的侧表面包括在其后部分中的大体上楔形的浅 凹部188。每个凹部188包括限定闭合的形状并分开所述侧表面上的不同高 度的区域的边界189。
在所述凹部188之内，所述侧表面包括多个槽190。每个所述槽190沿 着基本上垂直于所述踝部件52的纵向轴线的方向延伸到所述踝部件52中。 但是，所述槽190优选地没有整个延伸通过所述踝部件52。反而，纵向延 伸的壁(未示出)将所述近中侧上的槽190与所述横向侧上的槽分开。该 壁可以与所述踝部件52一体形成。普通技术人员将认识到，所述槽190可 以整个延伸通过所述踝部件52。在所示的实施例中，所述踝部件52包括四 个槽190。但是，普通技术人员将理解可以提供更少或者更多的槽190。
所述槽190在侧视图中大体上是椭圆形的或肾形的，沿着前部方向从 更高转变到更低。优选地，一个或者更多个所述槽190具有肾形状。例如， 最靠后安置的两个槽190包括弯曲的侧边沿192(图9)，所有这些侧边沿192 朝向所述踝部件52的后部表面172凹入。该形状允许所述踝部件52朝向其 载荷之下的后部部分进行更为有利的弯曲。这样所述踝部件52的后部部分 提供了额外的压缩和/或者吸震，以及逐步的缓冲，如下所述。普通技术 人员将理解，所述椭圆和/或者肾形状可以大体上较直地站立，或者它们 可以是倾斜的。普通技术人员将进一步理解，所述弯曲侧边沿92可以面朝 向所述踝部件52的前部边沿166。
所述槽190适于容纳加强部件，例如如图12-17中所示。图12-14显 示了具有弯曲配置的加强部件194，所述加强部件适于配合到所述弯曲槽 190中(两个最后部的槽)。图15-17显示了具有直配置的加强部件196， 适于配合到所述直槽190中(两个最前部的槽)。注意，所述加强部件194、 196没有按照比例画出。
加强部件194、196优选地由弹性和可压缩材料所构造。优选的材料是 聚亚安酯的泡沫材料。所述加强部件194、196的密度可以被选择来将所述 足50的硬度对特定的用户微调。在一个实施例中，所述加强部件194、196 的密度是0.4g/cm3到0.6g/cm3。
加强部件194、196优选地对所述踝部件52提供缓冲。所述加强部件 194、196也改变了所述足50的翻转特性。对于给定的应用，所有的、一些 槽190可以包含加强部件194、196，也可以槽190都没有包含所述加强部件 194、196。如果至少一些槽190包含加强部件194、196，一个或者更多个 加强部件194、196可以具有与一个或者更多个其他加强部件194、196不同 的材料性能，例如密度和压缩性。例如，在所述横向或者近中侧的任一个 上的所有的加强件194、196具有第一组材料性能，而所述相对侧上的加强 件194、196具有第二组材料性能。更为优选地，所述近中侧上的加强件194、 196可以比横向侧上的加强件更容易压缩。该配置可以对所述足50提供更 有利的翻转特性，如下面所详细描述。当然，踝部件52的相对侧上的加强 件194、196可以具有相同的材料性能。
参照图9，在所述槽190的每一个之间，以及在最外的槽190之外，所 述肋198通常在踝部件52的上表面和下表面164、174之间垂直延伸。朝向 所述足50的前部166的肋198大体上是直的，而朝向所述足50的尾部172的 肋198是弯曲的。所弯曲的肋198压缩性有利地是较软的，因为与直肋相比， 它们在压缩载荷下更容易弯曲。这样所述踝部件52对佩戴者提供有利的缓 冲。但是，所述弯曲肋198拉伸相对较硬，对所述足50提供了耐久性。普 通技术人员将认识到，直肋可以替换弯曲肋198，所述踝部件52仍然可以 提供有利的如上所述的缓冲和耐久性。
参照图8、9，所述踝部件52的前部分180包括切开部200。所述切开部 200横过所述踝部件52整个地延伸，并从所述踝部件下表面174向上和向后 对角地延伸。参照图9，所述切开部200具有足够大的厚度，这样，当所述 踝部件52处于歇置状态中时，所述踝部件52的表面202、204至所述切开部 200的任一侧没有彼此邻接。
所述切开部200的后部边沿206在所述踝部件前部分18中邻接大体上 圆柱形的腔208。所述腔208横过所述踝部件52整个地延伸，并对所述切开 部200提供应力消除。所述腔208从所述踝部件上表面164、从所述踝部件 下表面174分开，并在所述踝部件侧表面上定位在所述凹部188之前。如下 所述，在翻转期间，所述腔208和所述侧表面凹部188之间的所述踝部件材 料52的所述部分210用作铰链。
普通技术人员将理解，所述切开部200和所述腔208的所显示的位置和 取向只是一个可能的配置。例如，所述切开部200可以更靠后安置，也许 重叠所述踝部件52的中间部分。当这些特征相对于所述踝部件52的剩余部 分的位置改变时，足50的旋转响应改变。即，在翻转期间，当其在矢面 (sagittal plane)中旋转时，所述切开部200和所述腔208的所显示的位 置和取向影响所述足50的软度和硬度。该概念将在下面更为详细地说明。
图1-3显示了组装配置中的足50，而图4显示了在分解配置中的足50 的主要部件。所述踝部件下表面174邻接所述足元件上表面186，而所述踝 部件上表面164邻接所述上元件下表面212。这样，所述踝部件52夹持在所 述足元件54和所述上元件56之间。
胶或者另外的粘接介质可以将上元件56和足元件54固定到踝部件52。 选择性地，所述踝部件52可以直接铸在上元件56和足元件54上。在该直接 铸造过程中，形成所述踝部件52的材料被注射到模具中，这样所述踝部件 材料直接接触所述足元件上表面186和上元件下表面212。当所述踝部件材 料硬化时，其粘附到这些表面186、212上。所述直接铸造方法可以比胶或 者其他的粘合介质在所述匹配表面之间产生更强的粘接。
如果实心表面在执行直接铸造之前变粗糙，相邻表面之间的粘接可以 得到加强。例如，所述足元件上表面186和所述上元件下表面212可以在 踝部件52注射到模具中之前变粗糙。让这些表面变粗糙的一种方法涉及在 所述表面固化之前将粗糙的编织织物层施加到各表面。在所述表面被固化 之后，所述织物被移除，留下粗糙的表面。
突出的棱锥形适配器214驻留在上元件56的后部分144的顶部上。所述 适配器214直接定位在所述足元件54中的圆角78之上。所述适配器214详细 地显示在所述图21-26中。所述适配器214优选地由金属构造。在一个实 施例中，所述适配器214由钛和/或者铝构造。
参照图21，所述适配器214包括基部部分216和匹配部分218。所述基 部部分216包括带斜坡的下表面220(图22)，所述下表面220与如图2中所 示的上元件56的带斜坡的上表面222齐平地坐落，如图2中所示。所述基部 部分216的剩余部分被成形为沿着如图22中所示的、其中匹配部分218的纵 向轴线224大体上垂直的取向、呈现匹配部分218。
基部部分216的下表面220包括第一和第二容纳孔226(图23、24)，所 述容纳孔226与上元件56中的第一和第二孔162以及踝部件52的上表面164 中的凹部170对准。如图2中的虚线所示，固定部件230(图4)的轴228通 过上元件56中的第一和第二孔162伸出。所述伸出的轴228结合所述棱锥形 适配器214中的容纳孔226，这样将所述棱锥形适配器214固定到上元件56。 所述固定部件230可以包括外螺纹，容纳孔226可以包括内螺纹。
上元件56被固定到踝部件52的上表面164，这样每个所述固定部件230 的头部分232(图4)坐落在所述上表面164中的所述凹部170中的一个之内， 如图2中的虚线所示。
参照图1、4，上元件56的周边跟踪大体上与踝部件上表面164的周边 相同的路径。上元件56被定位在所述踝部件52上，这样在这两个周边之间 基本上没有重叠。所述踝部件52被定位在所述足元件54上，这样所述踝部 件52的前至后中心(fore-to-aft center)被定位在所述足元件54的前至 后中心之后。参照图3，所述踝部件52的侧至侧中心(side-to-side center) 大体上与所述足元件54的侧至侧中心对齐，除了在所述踝部件52的前部部 分中之外，如下所述。
图38-40显示了当所述足50从脚跟撞击到脚趾脱离翻转时的所述足。 所述足50的几个特征有助于所述足50所实现的有利翻转。例如，显示在图 38中的脚跟撞击时，分开的脚跟部分60稳定了所述足50，这如上面所详细 描述。此外，脚跟60处的弹性脚底234在脚跟撞击时挤压。所述变形有助 于在更宽的区域之上分配所述力，这进一步提高了稳定性。该压缩在佩戴 者的步态期间连续，在整个过程中提供了稳定性。
在脚跟撞击时，所述足元件脚跟部分60的曲率和锥化的厚度提供了舒 适和稳定性的改良，如上面所详细描述。参照图38，所述足元件54的脚跟 部分60在脚跟撞击时向上弯曲。所述变形足元件54挤压所述踝部件52的后 部部分。与最尾部肋198的弯曲形状相连接的、所述踝部件后部表面172的 下凹曲率让所述后部部分在挤压中更软。此外，所述踝部件52在所述后部 部分中的相对更大的厚度对所述足50在脚跟撞击期间提供了更大的压缩， 同时也允许额外的旋转能力。这样，所述踝部件52在脚跟撞击时提供了增 加的缓冲。
在脚跟撞击时的踝部件52的后部部分的变形经常是显著的，从而最尾 部的肋198弯曲并接触次最尾部肋198，如图38中所示。弯曲的肋198压塌 缩(collapse)所述最尾部槽190。如果在所述足50上的载荷足够大，另 外的肋198可能弯曲以及另外的槽190可能被压塌缩。所述压塌缩的槽190 在所述踝部件52之内逐渐缓冲。当最尾部槽190被压塌缩时，所述踝部件 52中的硬度由于所述踝部件52的增加的密度的缘故而增加。当次最尾部槽 190被压塌缩时，所述踝部件52中的硬度进一步地增加。该逐渐增加的缓 冲有利地将所述踝部件响应特性对佩戴者进行定制。
继续参照图38，在所述脚跟撞击期间，在所述上元件56的前部部分和 所述足元件54之间缺少连接消除了该区域中的拉伸。所述上元件56的前部 部分142没有被限制从所述足元件54移开。这样，所述踝部件52在所述脚 跟撞击时的后部部分的压缩在所述踝部件52的前部部分180中没有产生张 力，这反过来允许所述后部部分进一步压缩。该特征进一步改进了所述足 50的缓冲能力。所述踝部件前部部分180的面对的表面202、204之间的间 隙200的形状、取向和位置影响了所述足50的脚跟硬度。相似地，所述踝 部件前部部分180和所述足元件54之间的所述间隙184的形状、取向和位置 影响了所述足50的脚跟硬度。
在中间姿态时，如图39中所示，所述足50的几个特征开始向内朝向所 述足50的近中侧引导所述足的质心。例如，如果所述足50包括如上所述的 功能脚底234，在所述足元件54的球状物处相对软的材料246区域比围绕所 述软材料246的相对更牢固的材料236更容易变形和压缩。所述更软的材料 246的近中位置向内引导所述足的质心。
所述非对称的上元件56还提高了近中引导翻转。参照图3和20，所述 上元件56的近中边沿158从大致所述元件56的长度方向的中点朝向其前部 边沿154、而朝向其横向侧锥化。参照图4、10，所述踝部件52的上表面164 共享该周边形状。这样，所述踝部件52在横向侧上对佩戴者的重量提供了 更大的支撑。当所述佩戴者的步态向前进时，该不均匀的重量支撑近中地 引导所述足的质心，因为由于缺少叠置的踝部件和上元件、所述足元件被 允许更朝向其近中侧弯曲。当佩戴者的步态逐渐朝向所述脚趾脱离时，所 述上元件56和所述踝部件52的弯曲的锥度逐渐引导所述足的质心更远和 更靠近中。
将加强部件194、196添加到所述踝部件52可以进一步改进所述被引导 的翻转。例如，相对牢固的一个加强件或者多个加强件194、196可以定位 在所述踝部件52的横向侧上的槽190之内，而相对较软的一个加强件或多 个加强件194、196可以被定位在所述近中侧上的所述槽190之内。选择性 地，一个或者多个加强件194、196可以被定位在所述踝部件52的横向侧上 的槽190之内，而没有加强件定位在所述近中侧上的槽190之内。在任一情 况下，所述踝部件52的横向侧的压缩性比近中侧差。当所述足50翻转时， 所述近中侧的更大的压缩性进一步向内引导所述足的质心。
图41显示了该足50所实现的有利的被引导翻转。图41是当所述足50 从脚跟撞击到脚趾脱离翻转时由足50施加到走路的表面上的压力的扫描。 右边上的图像描绘了通过所述足50所施加的压力，而左边的图像描绘了佩 戴者的自然左足所施加的压力。当其进行通过所述翻转时，每个图像中的 点顺从所述压力中心的路径。为了模拟自然人足所顺从的路径，该压力中 心优选地在脚跟的中心处开始并大体上以直线行进直到其大致达到所述 足的球状物。其然后优选地近中弯曲并连续朝向佩戴者的第一和第二脚 趾。优选地，所述点的每一个之间的距离大体上是均匀的，指示了平稳的 翻转，而速度没有迅速的改变。
顺应(followed)该足50的压力的中心的路径的右边的扫描指示了该 足50提供了有利的翻转。所述点基本上是均匀分开的。所述点从所述脚跟 的中心处开始，并大体上以直线行进，直至它们大致到达所述足的球状物。 然后，它们近中地弯曲且朝向佩戴者的第一和第二脚趾连续。
图28-37显示了实现了如上所述的受引导的翻转的几个可选实施例。 例如，图28-31、35-37的实施例包括独特设计的足元件88、90、92、120、 122、132。这些实施例的每一个在上面进行了详细的描述，且所述描述此 处不再重复。
图32示意地显示了用于实现如上所述的引导翻转的踝部件248用的概 念设计。所述踝部件248包括近中部分250和横向部分252。所述近中和横 向部分250、252具有不同的硬度。例如，所述近中和横向部分250、252可 以由不同密度的相同材料所构造，或者它们可以由完全不同的材料所构 造。在一个实施例中，所述近中部分250的硬度臂横向部分252更软。对于 所述近中侧上的更软的加强件，所述近中部分250在所述踝部件248翻转时 比横向部分252更加压缩，这样向内引导所述足的质心。为了向外引导所 述足的质心(朝向横向侧)，所述近中部分250可以具有比横向部分252更 大的硬度。
另外可选的踝部件(未示出)包括前部和后部部分。前部和后部部分 具有不同的硬度。在一个实施例中，所述后部部分的硬度比所述后部部分 更软。在另一实施例中，所述前部部分的硬度比所述后部部分更大。
另一可选踝部件(未示出)包括整体式部件，所述部件具有不同硬度 或者密度的区域。例如，踝部件可以包括各种层，一些层具有与其他层不 同的硬度。选择性地，所述踝部件可以包括具有第二硬度的带袋(pocket) 或者插塞(plug)的第一硬度的基体。
图33示意地显示了用于实现如上所述的引导翻转的踝部件245用的另 一概念设计。踝部件254大体上成形为具有对角截平前部表面256的长方体 形。这样，所述踝部件254的横向前部边沿258比近中前部边沿260向前延 伸的更远。当所述踝部件254从中间姿态翻转到脚趾脱离时，所述踝部件 254的横向侧262支撑越来越多的佩戴者的重量，这样向内引导所述足的质 心。为了向外引导所述足的质心(朝向横向侧)，所述踝部件254的配置可 以被改变，这样所述近中侧边沿260比横向前部边沿258进一步向前延伸。
这些实施例可以由单个材料构造，或者所述踝部件254的近中侧和横 向侧可以由不同的材料构造。例如，所述踝部件254的近中侧264可以由比 横向侧262更软的材料所构造，或者反过来。
图34示意地显示了实现如上所述的受引导翻转的用于足元件266的概 念设计。所述足元件266包括条267，所述足元件266在所述条处具有增加 的厚度。在所示的实施例中，所述条267从大体上直的足元件266的脚跟部 分269行进到其弓形部分271。所述条267的该部分大体上平行于所述足元 件266的纵向轴线行进，并定位在所述纵向轴线的侧面。然后，所述条267 稍微转向所述足元件266的横向侧273，并对角向前进入其脚趾部分275。 然后，所述条267朝向所述足元件266的近中侧277转回并在没达到所述前 部部分279而终止之前继续对角向前。
所述条267的位置和形状有助于在所述足50翻转时向内引导所述足的 质心。所述足元件266的增加的有效厚度增加了在所述条267的部位中的其 硬度。这样，在所述脚跟和弓形部分269、271中，所述足元件266的硬度 大于在所述横向侧273上的硬度。当所述条267转向所述横向侧273时，所 述足元件266的宽度增加。所述条267的定位朝向所述逐渐变宽的足元件 266的横向侧273越来越远增加了所述足的质心朝向所述近中侧277引导的 趋势。
所述条267可以被形成为单独的部件，所述部件可以被固定到所述足 元件266的上表面281。选择性地，所述足元件266和所述条267可以形成为 单件。如果所述条267被形成为单独的部件，其可以由与所述足元件266不 同的材料所构造，或其可以由相同的材料构造。
如图39中所示，所述足元件54的弓形部分62的曲率在佩戴者的步态达 到中间姿态时变平。所述足元件54的变形对所述佩戴者提供了进一步的缓 冲。此外，当所述佩戴者的步态通过中间姿态，弹性足元件54开始返回到 其自然形状，这样对佩戴者提供了能量返回。当所述足通过所述中间姿态 时，所述踝部件52之下的间隙184关闭，这样所述用户现在获得了大体上 所述踝部件52的整个压缩能力。
当所述佩戴者的步态从中间姿态过渡到脚趾脱离时(图39和40)，所 述足元件54的脚趾部分58弯曲，这样减小了所述脚趾部分58的曲率半径。 所述步态越是朝向脚趾脱离靠近，所述足元件54越是弯曲。当所述足元件 54弯曲时，其上表面186移动更靠近所述踝部件52的前部部分180的下表面 268。当所述接触区域270的前部边沿272逐渐向前移动时，这些两个表面 186、268之间的接触区域270(图39)逐渐增加。在脚趾脱离时(图40)， 所述踝部件52的前部部分180的整个下表面268接触所述足元件上表面 186。该逐渐增加的支撑表面区域270从中间姿态到脚趾脱离提供了增加的 稳定性。
所述接触区域270的前部边沿272用作支点(fulcrum)，所述足元件54 围绕该支点枢转。由于所述前部边沿272在所述佩戴者的步态靠近脚趾脱 离时向前行进，所述足元件脚趾部分58的杠杆臂通过佩戴者的步态的该部 分长度逐渐减小。所减小的杠杆臂长度增加了所述足元件脚趾部分58的有 效硬度。这样，从所述中间姿态到所述脚趾脱离，所述脚趾部分58逐渐提 供了增加的能量返回，获得了平稳的翻转。
所述脚趾部分58中的向外凸出的横向边沿66有助于更自然的脚趾脱 离。如上所讨论，所述上元件56和踝部件52的独特的配置有助于在所述足 50翻转时向内引导所述足的质心。向外凸出的横向边沿66也有助于该有益 的效果。由于横向边沿66向外凸出，所述横向边沿66提供了用于在所述足 50朝向脚趾脱离转动时近中推动所述质心的杠杆作用。
参照图38-40，所述圆柱形腔208和最前肋198之间的实心材料区域 210用作佩戴者步态的铰链。在所述脚跟撞击时(图38)，在所述铰链210 之后的材料处于压缩中。所述足元件54和上元件56围绕所述铰链210枢转 以压缩所述踝部件52的后部部分。所述铰链210前部的材料没有处于拉伸 中，这是因为在上元件56的前部部分142和足元件54之间缺少连接。
当所述足50向前转动到中间姿态时，所述元件54、56沿着相反的方向 枢转以实现图39的配置。以及当所述足50向前朝向脚趾脱离转动时，所述 元件54、56继续沿着相同的方向围绕所述铰链210枢转，关闭所述踝部件 52的前部处的间隙184并将所述踝部件52的后部部分处于拉伸中。相对长 的上元件56减小了踝部件52的上元件56和后部部分168之间的撕裂力。这 样，该配置增加了所述足50的耐久性。
铰链210的位置影响脚跟硬度和所述足50的旋转响应。当所述铰链210 更向后移动时，所述脚跟变更软。当所述铰链210更向前移动时，所述脚 跟变得更硬。
显示在图1-4中的所述足50适于替换自然的右人足。普通技术人员将 理解到，围绕所显示的足50的纵向轴线作为镜像配置的足将适于替换人的 自然左足。例如，显示在图5-7中的足元件54具有这样的镜像图像配置。 所显示的足50和其各种部件没有用于限制所附的对任何特定的配置的权 利要求的范围，所述配置适于用作左足或右足。
图42-46显示了该足假肢300的另一实施例。参照图42，所显示的足 假肢300包括弹性踝部件302，所述弹性踝部件302夹持在所述下元件304或 者足元件304以及上元件306或者踝元件306之间。踝部件302、下元件304 和上元件306与如图1中所示的足50的对应元件相似。
足锥体形适配器308停留在所述上元件306的后部分310的顶部。与适 配器214相似的适配器308更为详细地显示在图43-46中。所述适配器308 包括在其前部分314(图43)中的通孔(through-bore)312。通孔312的 纵向轴线垂直于通过上元件306的后部分310(图45)所限定的平面。通孔 312有利地减小了适配器308的重量，这反过来减小了整个足300的重量。 普通技术人员将认识到，所述适配器308不需要包括通孔312。
参照图45，通孔312的下端包括插塞316。在所示的实施例中，所述插 塞316大体上是盘形的，这样其覆盖上元件306的整个区域，所述上元件306 否则将被所述通孔312所暴露。在所示的实施例中，所述插塞316大约是所 述上元件306的后部分310的厚度的一半。但是，普通技术人员将理解，所 述插塞316可以更薄或者更厚。
所述插塞316优选地包括弹性材料，例如聚亚安酯。所述插塞316用作 多种功能。例如，所述插塞316协助将所述适配器308固定到所述上元件 306。在构建所述足300的一个优选过程期间(将在下面更详细地说明)， 形成所述插塞316的材料流入所述间隙318，所述间隙318存在于所述适配 器308的前部分314和所述上元件306的上表面320。2003年8月15日提交的 美国专利申请序列号No.10/642,125公开了假肢足的进一步的细节，所述 假肢足在所述连接适配器和所述上元件之间具有间隙。No.10/642,125申 请中的申请可以或者不容纳弹性材料。
参照图45、46，在所示的实施例中，所述间隙318大体上是楔形的， 朝向所述适配器308的前边沿322变得更宽。所述间隙318的形状从所述前 部分314的下边沿324的轮廓所获得，其优选地向上朝向所述前边沿322弯 曲。该形状使得所述上元件306更自然地弯曲。
当所述假肢佩戴者到处走动时，至少所述上元件306的前部分326趋于 弯曲。所述弯曲的最大量发生在所述步态的脚趾脱离阶段。所述适配器308 的前下边沿324的卷曲的形状优选地模拟上元件306在其屈曲时所实现的 弯曲形状。这样，所述前下边沿324避免在上元件306中产生应力集中。例 如，如果前下边沿324没有向上弯曲，反而与在所述前表面322和下表面328 (图46)的相交部分处的九十度拐角相似，所述锐拐角将产生一个支点， 所述上元件306的前部分326将围绕所述支点弯曲。所述支点将抑制所述上 元件306的自然屈曲运动，导致所述支点附近中的材料比其不这样的弯曲 的更大，且围绕所述相对尖的支点屈曲。该非自然运动将在所述上元件306 中产生应力集中，所述应力集中将导致所述上元件306失效。
在该足假肢300(该空间隙实施例)的一个实施例中，所述间隙318 不包含固体材料。在该实施例中，没有任何阻挡所述上元件306的自然屈 曲。但是，在所示的实施例(所填充间隙的实施例中)，所述间隙318包含 弹性材料，例如聚亚安酯。在该实施例中，当所述上元件306弯曲时，所 述间隙318收缩。当所述间隙318收缩时，所述间隙318中的弹性材料压缩。 该压缩对所述上元件306的屈曲产生阻力。
在空间隙和所填充的间隙的实施例中，所述间隙318影响所述足300 的翻转性能。在所述空间隙实施例中，翻转是最软的。在所填充的间隙的 实施例中，所述翻转通常比所述空间隙实施例的更硬，当所述间隙填充材 料的压缩性减小时所述硬度增加。
所述适配器308可以相对于图4的适配器214和上元件56与上述相似的 方式固定到所述上元件306。例如，参照图45，一个或者更多个螺栓330可 以将所述适配器308固定到所述上元件306。在所填充间隙的实施例中，当 所述上元件306屈曲时，弹性材料有利地减小了所述螺栓330中的应力。对 于填充间隙的实施例，与空间隙实施例相比，测试已经显示了形成在所述 螺栓中的应力的20％-30％的减小。
在构造填充的间隙的实施例的方法的一个实施例中，例如O形环的障 碍物(未示出)在所述适配器308被固定到所述上元件306之后围绕所述适 配器308的下部分332(图45)放置。所述液体形式的弹性材料然后被倒入 所述通孔312中。所述弹性材料通过所述上元件306的适配器前部分314和 上表面320之间的较窄的开口334(图46)而渗漏(seep)。弹性材料填充 所述间隙318。所述障碍物防止弹性材料进一步向外流动。一旦所述弹性 材料已经冷却和硬化，所述障碍物被移出。
如上所述，适配器308不需要包括通孔312。在不包括通孔312的所述 足300的实施例中，所述弹性材料可以用可选的方式(例如从所述适配器 308的前部、通过将其直接注射到所述间隙318)施加到所述间隙318。
本发明的范围
上述以完全、清晰、简洁和准确的术语描述了用于执行该具有弹性多 轴踝的足假肢的最佳模式，以及制造和使用所述足假肢的方式和过程，从 而普通技术人员能够制造和使用该足假肢。但是，从如上的公开，该足假 肢容易进行完全等同的修改和进行可选的构造。结果，该足假肢不限于所 公开的特定的实施例。相反，该足假肢覆盖了落入该足假肢的精神和范围 之内的所有的修改和可选的构造。