ふとももの とちゅうから 先に 義足ぎそくを つかう 人は、膝ひざの かわりに、義足ぎそくの 膝ひざの ぶひんを つかいます。

ナブテスコと いう 会社の しりょうは、つかう 人が しんぱいする ことの ひとつとして、体重たいじゅうを かけた とき、かってに 膝ひざが まがって ころぶ ことを あげて います。これを「膝ひざおれ」と いいます［1］。

かいだんの 1だん目に あしを のせた とたん、がくっと まがったら ころんで しまいます。だから 膝ひざには、まがる ことより まがらない ことが たいせつです。でも、ずっと まがらない だけの 膝ひざなら、あるく ときに こまります。いつ まがって、いつ まがらないのが よいのでしょう。

太ももの途中から先に義足を使う人は、膝の代わりに、義足の膝継手を使います。膝は曲げ伸ばしができればよい、と思いがちですが、ナブテスコの資料は、使う人が心配することの一つとして別のことを挙げています。体重をかけたとき、意図に反して膝が曲がってしまう「膝折れ」です［1］。

階段の一段目に義足を載せた瞬間に膝が折れたら、転んでしまいます。脚に残っている筋力が小さい人ほど、立っているあいだ筋力で膝を伸ばし続け、膝折れを防ぐ負担が大きくなります［1］。

義足を前に振り出すときにも課題があります。揺れをうまく抑えられないと、思った速さで歩けません［1］。曲がらないことと、ほどよく曲がることを、場面ごとに切りかえる必要があるわけです。その切りかえが必要な場面は、歩きの中のどこにあるのでしょうか。

大腿義足を使う人は、膝の代わりに膝継手を備えた義足で体を支える。ナブテスコの業績概要は、使用者が義足に望むことの中心として、体重をかけたときに意図に反して膝が曲がり、転倒する「膝折れ」の心配がないことを挙げる［1］。曲げ伸ばしができる関節をつければ済む、という話ではない。

理由は、体重を支える場面にある。切断後に脚に残る筋力（残存筋力）が小さい使用者は、立つあいだ自分の筋力で膝を伸ばし続けて膝折れを防がなければならず、その負担が大きい。防ぎきれなければ転倒する可能性が高い［1］。階段の一段目に義足を載せた瞬間に膝が折れる場面を想像すると、問題の重さがわかる。

問題は反対側にもある。同じ資料によれば、義足を前に振り出す遊脚期には揺れを制御しにくく、使用者が意図する速さで歩けない。そのため膝継手には、膝折れ防止の負担を減らす機能と、振り出しを制御しやすくする機能の両方が重要になる［1］。では、この二つは歩行のどこで求められるのか。次の章で、歩行を二つの時期に分けて見る。

あるく 一歩は、ふたつに わけられます。体重たいじゅうを のせて ささえる ときと、あしを うかせて 前に ふりだす ときです。

ささえる ときは、膝ひざが がくんと おれない ことが だいじです。ふりだす ときは、ぶらぶら ゆれすぎず、ほどよい はやさで 前に 出る ことが だいじです。

むかしの かたには、ふりだす ときの うごきだけを ととのえる ものが ありました。電子の 膝ひざは、ささえる ときと ふる ときの りょうほうで、まがりにくさを かえると せつめいされて います［3］。

ただし 本当は、機械きかいの しゅるいや 使う 人に よって、かえ方は ちがいます。

歩く動きを、体重を乗せて支える時期（立脚相）と、足を浮かせて前に振る時期（遊脚相）に分けて考えます。支えるときの膝は、ガクンと折れないことが大切です。振るときの膝は、揺れすぎず、ほどよい速さで前に出ることが大切です［1］。

診療ガイドラインは、マイクロプロセッサ膝を、立脚相と遊脚相の両方で抵抗を調整する膝として説明しています。遊脚相だけを制御する従来の型との違いは、この点にあるといいます［3］。

では、一つの膝の中で、「固く」と「ゆるく」をどう切りかえているのでしょうか。それを知るには、まず膝が何を測っているのかを見る必要があります。

歩行の一周期は、足が地面について体重を支える立脚相と、足が離れて前に振り出される遊脚相に分けられる。膝折れを防ぎたいのは主に前者で、揺れを制御したいのは後者だ。要求の向きが違うので、一つの膝に両方を任せるのは簡単ではない［1］。

この点で、膝継手の型の違いが生きてくる。膝の選び方についての診療ガイドラインは、マイクロプロセッサ膝を、立脚相と遊脚相の両方で抵抗を調整する型として位置づけ、遊脚相だけを制御する従来の型と区別している［3］。ここでいう「抵抗」は、膝の曲がりにくさのことだ。

2024年の医学誌の特集も、ナブテスコの開発方針として「日本人の体型や生活様式に合わせた」と紹介される膝継手の一つ、立脚相・遊脚相の両方を電子制御するALLUX2を取り上げている［7］。立ったときの安心と、振り出しの扱いやすさの両方を電子制御に任せる、という考え方である。では、制御するには、まず今がどちらの時期なのかを知る必要がある。膝は何を測っているのか。

さいしょの ほんものの 電子の 膝ひざは、C-Legと いいます。カナダの 大学の ぎじゅつしゃ、ケリー・ジェームズさんの 考えから 生まれたと つたえられて います［6］。

この 膝ひざには センサーが 2つ あります。ひとつは あしくびの ちかく、もうひとつは 膝ひざです。ここから、あるく ようすの じょうほうを 小さな コンピューターに おくります［4］。

この じょうほうは 1秒びょうに 50回 あたらしく なります［4］。1回は 0.02秒、つまり 100分の 2秒です。ただし 50回は、はじめの C-Legの せつめいの かずです。いまの 機械きかいに そのまま あてはめられません。

世界初の本格的なマイクロプロセッサ制御の膝継手とされるのが、C-Legです。カナダ・アルバータ大学の技術者ケリー・ジェームズの発想から生まれ、メーカーのオットーボックの説明では、試作は1992年に示され、市販版は1997年5月10日にニュルンベルクの世界義肢学会で発表されました［6］。

技術解説によると、C-Legには足首の近くと膝に1つずつ、計2つのセンサーがあり、歩きの情報を1秒に50回、制御用の小さなコンピューターに送ります［4］。膝が曲がる角度や、足にかかる体重のようすなど、歩きの状態をつかむための材料です。

1秒に50回なら、1回あたり0.02秒です。ただし、この数字は初期のC-Legについての技術解説の値で、今の機種や他社の製品にそのまま当てはまるとは限りません。測ったあと、膝の中で何が変わるのでしょうか。

制御の前に、状態を測らなければならない。そこで登場したのがC-Legで、メーカーの説明によれば、発想はカナダ・アルバータ大学の技術者ケリー・ジェームズによる。同じメーカーによれば、試作は1992年に示され、市販版は1997年5月10日にニュルンベルクの世界義肢学会で発表された［6］。メーカー側の表現として世界初の本格的なマイクロプロセッサ制御の膝継手とされるが、「1990年代前半に登場」という記述と混同しないよう、試作と市販の年は分けて読む必要がある。

Electronic Designの技術解説は、C-Legのセンサーを次のように説明する。足首付近と膝の2か所にあり、使用者の歩きの情報を1秒に50回更新してマイクロコントローラに送る［4］。膝の角度や足への荷重など、歩行の状態を判断する材料になる情報だ。個々のセンサーが何を測るかの細かな説明は、解説によって呼び方も違うので、ここでは立ち入らない。

50回／秒は周期にすると0.02秒（20ミリ秒）である。ただし、これは初期のC-Legを扱った技術解説の値であり、現行機種や他社品に当てはめる根拠は、ここで用いた資料の範囲にはない。同じ制御の考え方をもつ別の製品の資料（ナブテスコのALLUX2など）にも、センサーの種類や周期の数字は載っていない［2］。測った情報で、膝は何を動かすのか。

しらべた ようすは、膝ひざの 中の 小さな コンピューターに おくられます。コンピューターは、そこから 油の 流れ方を かえます。

膝ひざの 中には、油が 入った つつが あります。つつの 中の 油が 通る すきまを、小さな しかけが ひろげたり せばめたり します［4］。

たとえば、げんかんの ドアの 上に ついて いる、ゆっくり しめる ぶひんを おもい うかべて ください。中の 油の 通り道が せまいと、ドアは ゆっくり しまります。これと にて います。ただし 義足ぎそくの 膝ひざは、歩く 一歩ごとに、通り道の ひろさを かえられます。

この はたらきで、歩はばや はやさの ちがい、いすに すわる とき、かいだんを おりる ときに あわせられると せつめいされて います［5］。

C-Legでは、センサーの情報をもとにマイクロプロセッサが膝の油圧のはたらき方をその場で調整し、歩幅や歩く速さの変化、いすに座る動作、階段の下りに対応すると説明されています［5］。

調整の中身は、油の通り道の広さを変えることです。油圧のシリンダの内と外のあいだを小さな弁が開け閉めして、油が流れる量を決め、それが膝の抵抗になります［4］。

身近な例では、玄関のドアの上についている、ゆっくり閉めるための油の部品が近い考え方です。油の通り道が狭いほど動きはゆっくりになります。ただし義足の膝では、この通り道の広さを、歩くあいだに何度も変えます。

抵抗の大きさを、弁を通る油の量で決めているわけです。では、この「流れの調整」は、階段のような場面で具体的にどう効くのでしょうか。

測定の結果をどこで使うのか。C-Legの場合、センサーの情報をマイクロプロセッサが処理し、膝の油圧の挙動をリアルタイムで調整する。そのため、歩幅や歩く速さの変化、いすへの着席、階段の下りに対応するとされる［5］。

抵抗を決めているのは、油圧シリンダの内側と外側を結ぶ流路の小さな弁だ。弁の開き具合を変えると油の流れる量が変わり、その量が膝の曲がりにくさになる［4］。流れが細ければ曲がりにくく、広ければ曲がりやすい、と整理できる。抵抗の大きさを、弁を通る油の量で決める点が、この方式の特徴である。

この方式の限界も、資料から読みとれる。弁の調整は、センサーが測った状態に基づく。測っていない状態や、機種ごとに異なる設定には、同じ説明を当てはめられない。たとえば、次の章で扱うつまずき対策の条件は、機種によって違う［4］。ここまでの仕組みが、実際の動作でどう見えるのか。階段を下りる場面から見る。

かいだんや さかを おりる とき、足は 体重を ささえたまま、膝ひざは すこしずつ まがる ひつようが あります。

ナブテスコと いう 日本の 会社の ALLUX2は、この ときに 膝ひざの まがる ちからを 自動で ととのえて います。だんの はしに 足を のせて 体重を かけると、膝ひざが ゆっくり まがり、かいだんを おりる ことが できると せつめいされて います［2］。

さかを おりる ときの この はたらきを、「イールディング」と いいます。つよさは、自分の すきなように ととのえられます［2］。

がくっと おれるのでも、かたまって まがらないのでも なく、ささえながら ゆっくり まがる。この とちゅうの うごきが ポイントです。

ナブテスコのALLUX2のリーフレットによると、この膝継手は、油圧電子制御で膝の曲がる抵抗を自動で調整し、階段や坂道でも体重を載せられるといいます［2］。

坂の下りで、体重を支えながら膝を曲げる機能は、「イールディング」と呼ばれます。抵抗の強さは、使う人の好みに合わせて調整できます。曲げ始めがなめらかで、段の端に足を載せて体重をかけると、膝がゆっくり曲がって階段を下りられると説明されています［2］。

ここで大切なのは、固く伸びたままでも、ガクンと折れるのでもなく、体重を支えながらゆっくり曲がることです。立脚相の「折れない」と、曲がることが、同時に求められます。

これらは、メーカーが製品を紹介する資料に書かれた内容です。使う人の体格や歩き方によって、感じ方は変わるでしょう。では、足がつまずいてしまったときは、どうなるのでしょうか。

階段を下りるとき、膝が固く伸びたままでは段に足を下ろせず、ガクンと折れては転ぶ。必要なのは、体重を支えつつゆっくり曲がる動きで、ALLUX2のリーフレットはこれを「イールディング」と呼ぶ［2］。

リーフレットによると、ALLUX2は油圧電子制御で、膝が曲がる抵抗を自動で調整する。坂道の下りでも体重を支えながら膝を曲げられ、抵抗の強さは使う人が好みに応じて調整できる。曲げ始めがなめらかで、段の端に足を載せて体重をかけると膝がゆっくり曲がり、階段を下りられるという［2］。

立脚相の「折れない」と、曲がることを同時に満たす動きなので、この動きでは、抵抗が小さすぎると膝折れにつながり、大きすぎると曲がりにくくなると考えられる。その中間を、歩いている最中に調整し続けることが課題になる。ただし、ここで読んだのはメーカー資料であり、使う人の体格や歩き方による感じ方の差までは書かれていない。階段を下りる場面で膝が支えを保てたとして、足先が引っかかったときはどうなるのか。

あるいて いると、つまずく ことが あります。そんな ときも、膝ひざが おれたら ころびます。

C-Legの せつめいでは、膝ひざが まっすぐ のびて いて、足の 前の ほうに 体重が じゅうぶん かかって いない ときは、膝ひざが いちばん あんていな せっていに かわり、足が ぶらぶらしない ように なります［4］。

ただし この じょうけんは、C-Legの せつめいに ある ものです。機械きかいに よって ちがい、ぜんぶの 電子の 膝ひざの きまりでは ありません。

ALLUX2は、つまずいた とき、膝ひざが おれない はたらきが 自動で 動きます［2］。また、膝ひざを まげると 下の すねの 部分が みじかく なって つま先が 上がる しかけで、つまずき自体を へらそうと して います［2］。

つまずきの対策は、機種によって考え方が違います。C-Legの技術解説では、膝が完全に伸びていて、足の前のほうにじゅうぶん体重がのっていないとき、膝が最も安定な設定に切りかわり、脚が自由に振れないようにして転倒を防ぐとされています［4］。切りかわる条件のくわしい数値は、解説によって読み方がそろっていません。また、これはC-Legの話で、すべての電子制御膝に共通の仕様ではありません。

ナブテスコのALLUX2は、四節（四軸）リンクという機械の仕組みと、油圧電子制御を組み合わせた膝継手です。世界初の組み合わせとメーカーはうたっています。四軸の機構では、膝を曲げると下腿（すね）が縮むため、つま先が上がり、つまずきを防ぎます。つまずいたときは、膝折れを防ぐ機能が自動で働きます［2］。

電子で状態を測る方法と、機械の形で引っかかりにくくする方法が、同じ膝の中で組み合わされているのが面白い点です。では、電気を使わない膝は、どんな道で転びにくくする工夫をしているのでしょうか。

ナブテスコの機械式の6軸リンク膝継手は、冬の凍結路面向けです。かかとが地面に着くときに、最大で10度ほど膝を軽く曲げられます。膝を完全に伸ばしたままだと、靴底が「点」で地面に当たって滑りやすく、軽く曲げると「面」で当たって滑りにくくなる、という考えです。健康な人も凍った道では膝を10〜15度曲げて歩くという先行研究が根拠にされています［1］。

つまずいたとき、電子制御膝はどう動くのか。Electronic Designの技術解説によると、C-Legでは、膝が完全に伸びていて、かつ前足部への荷重が十分でないとき、膝が最も安定な設定に切りかわり、脚が自由に振れないようにして転倒を防ぐ［4］。切りかわりの荷重の閾値については、二次的な解説どうしで条件の読み方が一致しないため、数値は挙げない。この動作はC-Legの解説にあるもので、機種によって違う。全てのマイクロプロセッサ膝に共通の仕様と読んではならない。

ALLUX2は別の道を選んでいる。四節（四軸）リンク機構と油圧電子制御を組み合わせた膝継手で、メーカーはこの組み合わせを世界初とうたう（第三者の確認はここで読んだ資料の範囲にはない）。四軸機構では膝を曲げると下腿が短くなってつま先が上がり、つまずきを予防する。つまずいたときは、膝折れ防止機能が自動で働く［2］。電子制御が状態に応じて抵抗を変える点では、C-Legと同じ方向だが、膝の形そのもので引っかかりを減らす点が加わっている。

電子を使わない解もある。ナブテスコの新機械振興賞の業績概要は、冬の凍結路面でも歩けるよう開発した機械式の6軸リンク膝継手を紹介する。かかと接地時に最大10°の軽度屈曲を許す設計で、完全に伸ばしたときは靴底が点で接地して滑りやすいが、軽く曲げると面で接地して滑りにくいと考えた。健常者も凍結路面で膝を10〜15°曲げて歩くという先行研究が、この設計の根拠として挙げられている［1］。これは電子制御ではなく、バンパ・リンク・油圧による機械式の製品の話である。つまり、膝折れの防止は電子だけの仕事ではない。では、電子制御には、実際にどれだけの効果が報告されているのか。

電子の 膝ひざを つかう と、ころぶ ことは へるのでしょうか。

膝ひざの えらび方に ついての ガイドラインでは、電子の 膝ひざを つかった 人の ほうが、つまずいたり ころんだり した と 話す 回数が すくなかった という けっかが のって います。かいだんや さかを おりる ときの あんぜんが よくなった こと、あるく ときに 気を つかう ことが へった ことも のって います［3］。

ころぶ 回数が やく8わ へった という けっかも しょうかい されて いますが、これは あるく ちからが かぎられた、ちいきで くらす 人たちを ふくむ、3つの けんきゅうを まとめた ほうこくです［3］。

しらべた 文けんは 2017年4月までの ものです［3］。

だれにでも 同じ ように あてはまる 数字では ありません。

膝継手の選び方についての診療ガイドラインは、マイクロプロセッサ膝のほうが、そうでない膝より、つまずきや転倒の自己申告が少なかったという結果を挙げます。さらに、階段や坂の下りの安全性が上がったこと、歩いているあいだに気を使う負担が減ったことも紹介しています［3］。

転倒が約80％減ったという結果もありますが、これは歩行能力が限られた地域生活者27人を含む3つの研究のまとめでの報告で、2017年4月までの文献検索に基づきます。転倒の把握は自己申告です［3］。たとえば年に10回転んでいた人が2回になる、という計算になりますが、誰にでもそうなるという意味ではありません。

日本の医学誌も、膝継手の選択は機能の回復や日常生活動作の再獲得に大きな影響を与えると述べています［7］。数字は、どんな人を何人くらい調べた結果なのかまで読むと、使い方が見えてきます。

機構の説明が正しくても、実際に転倒が減るかは別の問いである。膝継手の選択についてのガイドラインは、系統的なレビューなどにもとづき、マイクロプロセッサ膝が非マイクロプロセッサ膝より、つまずき・転倒の自己申告が少ないこと、階段・坂の下りの安全性が高いこと、歩行中に気を使う認知的な負担が小さいことを挙げる［3］。

特に引用されやすい「転倒が約80％減」は、歩行能力が限られた地域生活者27人を含む3研究のまとめでの報告で、2017年4月までの文献検索に基づく。転倒の把握も自己申告である［3］。たとえば年10回の転倒が2回に減ると、減少率は（10−2）÷10で80％になる。この例のように、元の回数が人によって大きく違えば、同じ80％でも意味が変わる。対象の人数・年齢・活動度の違いに触れず、「80％減る」と一般化することは避けたい。

日本語の資料として、臨床リハビリテーション33巻12号（2024年11月）の特集は、膝継手の選択が機能の回復や日常生活動作の再獲得に大きな影響を与えると述べ、ALLUX2を、立脚相・遊脚相の両方を電子制御する膝継手で、ナブテスコの開発方針として日本人の体型・生活様式に合わせたとされる一例として紹介する［7］。数字や効果の読み方は、対象となった人の条件から確かめるのが基本である。

いすの うしろに 手を そえて、たちます。5つ かぞえる あいだに、ゆっくり すわって みましょう。

すとんと おちず、かたまりもせず、体重を ささえながら 膝ひざが まがって いきます。これが 義足ぎそくの 膝ひざにも ひつようだと せつめいされる「ささえながら まがる」うごきです。むりを せず、ころばない ように ちゅういして ください。

もうひとつ。1秒びょうに 50回は、1回が 0.02秒です。どれくらい みじかいか、かんがえて みましょう。

丈夫ないすの背もたれに手を添えて、立ちます。5つ数えるあいだに、ゆっくり座ってみましょう。急に落ちるのでも、固まるのでもなく、体重を支えながら膝が曲がっていくのが分かります。電子制御の膝が階段や坂の下りで受け持つ「支えながら曲がる」動きを、自分の脚で確かめる体験です。無理をせず、転ばないよう足元に注意してください。

もう一つ、数字の遊びです。1秒に50回は1回が0.02秒です。まばたき一回がどれくらいか、時計で数えながら比べてみてください。

原典は、ナブテスコの業績概要［1］とALLUX2のリーフレット［2］が日本語で読めます。膝の油の流れを調べた技術解説［4］は英語ですが、図を手がかりに構造をたどれます。

試せる動作が一つある。丈夫ないすの背もたれに手を添えて立ち、5つ数えながらゆっくり座る。落ちるのでも固まるのでもなく、体重を支えつつ膝が曲がり続けることを体感できる。階段・坂の下りで膝が担う「支えながら曲がる」動き（イールディング）の、健常な膝での対応物だ。無理せず、足元に注意してから行う。

資料は三段階で読むとよい。①日本語の公的・学会系資料：ナブテスコの業績概要［1］は、膝折れを使用者の最大の関心事として扱い、機械式の工夫まで書く。②メーカー資料：ALLUX2のリーフレット［2］は、製品の機構と機能を短く示す。ただし、メーカー資料であることを意識して読む。③診療ガイドラインと技術解説：転倒減少などの数字［3］と、C-Legの構成［4］は英語で、数字の対象集団や、初期型の値かどうかに注意する。

確かめたくなる問いは二つある。一つは、センサーの種類と周期が現行機種でどうなっているか。もう一つは、機械式リンクと電子制御が、どんな使用者に向くのか。後者は、この記事の資料には書かれていない。