Вставка для искусственной стопы
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно протезам стопы. Пружиняще-упругая вставка для искусственной стопы состоит, по меньшей мере, из двух соединенных между собой пружин, которые в ненагруженном состоянии охватывают при виде сбоку пространство для прогиба. Причем пружины в ненагруженном состоянии охватывают треугольное при виде сбоку пространство для прогиба. Верхняя, выполненная в виде крыши пружина имеет в зоне вершины крыши соединительный адаптер, от которого отходят прогнутое вниз и проходящее до пяточной зоны пяточное колено, образованное пяточной пружиной, и прогнутое вниз и проходящее до зоны плюсны колено плюсны, образованное пружиной плюсны. Их свободные концы соединены с отдельной, ограничивающей пространство для прогиба снизу и жесткой на изгиб пружиной основания. Она взаимодействует с контуром обката таким образом, что в процессе обката в начале нагрузки на плюсну усилие вводится сначала в зону подушечек стопы. Пружина плюсны и пружина основания в отношении формы и упругости на изгиб выполнены с возможностью постепенного прилегания друг к другу в зоне плюсны за счет соответствующего изгиба под действием возрастающей нагрузки в зоне плюсны. Изобретение позволяет улучшить функциональные характеристики искусственной стопы. 18 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к пружиняще-упругой вставке для искусственной стопы.
Бессуставный протез стопы с воспринимающей нагрузкой на него и передающей их пружиняще-упругой вставкой раскрыт, например, в DE 4037928 А1 и ЕР 0648479 A1. Упругие вставки раскрыты также в US 4959073, US 5549711 и US 5800570, а также в ЕР 0884033 А2 и DE 29820904 U1.
В основе изобретения лежит задача разработки пружиняще-упругой вставки для протеза стопы, которая имела бы прогрессивную характеристику момента лодыжки, обладала бы энергосберегающим действием и допускала бы упругую медиально-латеральную подвижность.
Эта задача решается, согласно изобретению, посредством пружиняще-упругой вставки для искусственной стопы, состоящей, по меньшей мере, из двух соединенных между собой пружин, которые в ненагруженном состоянии охватывают при виде сбоку пространство для прогиба, отличающейся тем, что пружины в ненагруженном состоянии охватывают треугольное при виде сбоку пространство для прогиба, причем верхняя, выполненная в виде крыши пружина имеет в зоне вершины крыши соединительный адаптер, от которого отходят прогнутое вниз и проходящее до пяточной зоны пяточное колено, образованное пяточной пружиной, и прогнутое вниз и проходящее до зоны плюсны колено плюсны, образованное пружиной плюсны, свободные концы которых соединены с отдельной, ограничивающей пространство для прогиба снизу и жесткой на изгиб пружиной основания, взаимодействующей с контуром обката таким образом, что в процессе обката в начале нагрузки на плюсну усилие вводится сначала в зону подушечек стопы, причем пружина плюсны и пружина основания в отношении формы и упругости на изгиб выполнены с возможностью постепенного прилегания друг к другу в зоне плюсны за счет соответствующего изгиба под действием возрастающей нагрузки в зоне плюсны.
Кроме того, во вставке соединения между пружиной основания и обоими концами колен верхней пружины выполнены разъемными. При этом пружина плюсны имеет проходящую в ее продольном направлении продолговатую выемку, кроме того, пружина плюсны разделена в своем продольном направлении на две пружины. Причем пружина плюсны и пяточная пружина образуют отдельные элементы, соединенные между собой в зоне соединительного адаптера, а соединительный адаптер выполнен с возможностью расположения в зоне лодыжки природной стопы и имеет поверхность для присоединения, параллельную пружине основания.
Кроме того, соединительный адаптер может быть выполнен с возможностью расположения перед зоной лодыжки природной стопы и имеет поверхность для присоединения, составляющую с пружиной основания острый угол, при этом соединительный адаптер является неотъемлемой составной частью верхней пружины.
Кроме того, соединительный адаптер включает в себя полусферу.
При этом соединительный адаптер может включать в себя усеченную пирамиду.
Кроме того, во вставке, по меньшей мере, полусфера соединительного адаптера является неотъемлемой составной частью пружины плюсны.
А пружина плюсны в зоне соединительного адаптера опирается на верхний конец колена пяточной пружины. Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, одна из пружин состоит из полимерного материала, который представляет собой волокнистый композит.
При этом пружина основания взаимодействует с нижней стороны с контуром обката, а контур обката образован нижней стороной косметической оболочки, окружающей вставку, кроме того, контур обката в пяточной зоне отформован в виде утолщения, а пружина основания изогнута по форме контура обката. Согласно изобретению контур обката прикреплен к нижней стороне проходящей в продольном направлении прямо пружины основания.
При этом вставка отличается, согласно изобретению, таким выполнением пружины плюсны и базовой пружины по форме и упругости, что при возрастающей нагрузке в зоне плюсны в этой зоне происходит постепенное прилегание друг к другу пружины плюсны и базовой пружины. Пружина плюсны вызывает за счет этого постепенного прилегания к базовой пружине прогрессивную характеристику момента лодыжки. При этом в начале нагрузки на плюсну усилие вводится сначала в зону подушечек, за счет чего базовая пружина размещается между пяточной пружиной и пружиной плюсны и испытывает трехточечный изгиб. Возникает последовательное соединение изгибных жесткостей пружины плюсны и пяточной пружины (см. также фиг.6). В дальнейшем процессе шага стопа обкатывается и все больше нагружает непосредственно пружину плюсны. Базовая пружина поддерживает при этом дополнительно моменты в пружине плюсны и сгибается в обратном направлении. Возникает параллельное соединение изгибных жесткостей (см. также фиг.7). Процесс нагрузки на плюсну отмечен, тем самым, возрастающей жесткостью или прогрессией характеристики пружины.
Точки контакта протеза стопы с полом или ботинком определяют место ввода усилия. Это оказывает влияние на биомеханику стопы, управляет, однако, также нагрузкой на механические структуры стопы. Поскольку стопа на фазе стояния испытывает угловое движение, можно за счет подходящей геометрии обката управлять точкой ввода усилия. При этом неважно, интегрирована ли эта геометрия в форму базовой пружины (см., например, фиг.4), применена ли к базовой пружине (фиг.5) или является проявлением окружающей косметической оболочки (фиг.1). Во всех этих случаях базовая пружина взаимодействует с нижней стороны с контуром обката, который увеличивается от зоны пальцев до зоны подушечек вниз, затем снова уменьшается вверх и в пяточной зоне отформован вниз в виде утолщения.
Далее для достижения желаемого действия целесообразно, если передний свободный конец колена пружины плюсны соединен с передним концом базовой пружины и если задний свободный конец колена пяточной пружины соединен с задним концом базовой пружины.
Характеристику стопы можно целенаправленно изменить за счет использования базовых пружин разной жесткости. Для этой цели соединения между базовой пружиной и обоими концами колен верхней пружины выполнены разъемными.
Благодаря уменьшению крутильной жесткости пружины плюсны можно создать медиально-латерное движение. Это реализуется за счет того, что пружина плюсны имеет проходящую в ее продольном направлении продолговатую выемку, или за счет того, что пружина плюсны в своем продольном направлении разделена на две частичные пружины. Это обеспечивает также установление разных прогрессивных характеристик внутренней и наружной сторон стопы. Мгновенный полюс медиально-латерального вращения лежит психологически рациональным образом выше плоскости пола, тогда как вращение вокруг продольной оси ноги почти невозможно.
По меньшей мере, одна из пружин состоит преимущественно из полимерного материала, целесообразно представляющего собой волокнистый композит. С помощью волокнистого композита ввод усилия в пружины может быть более оптимальным в том случае, если пружины выполнить порознь, в частности в том случае, если детали адаптера являются составной частью одной из пружин. Для этого, тем самым, целесообразно, если пружина плюсны и пяточная пружина образуют отдельные элементы, соединенные между собой в зоне адаптерного присоединения. При этом предпочтительно далее, если, по меньшей мере, полусфера адаптерного присоединения является неотъемлемой составной частью пружины плюсны. При этом особенно благоприятная в отношении передачи усилия конструкция возникает тогда, когда пружина плюсны в зоне своего адаптерного присоединения опирается на верхний конец колена пяточной пружины.
Если пружиняще-упругая вставка стопы должна служить для снабжения при очень низкой высоте ампутации, в частности при экзартикуляциях в голеностопном суставе (см. также фиг.9), то целесообразно, если адаптерное присоединение позиционировано перед зоной лодыжки природной стопы и имеет присоединительную поверхность, образующую с базовой пружиной острый угол. За счет этого пространство под стержнем протеза можно использовать в качестве пространства для прогиба пяточного колена. При таком креплении моменты на адаптере между нагрузками на пятку и плюсну являются более уравновешенными и низкими, чем при закреплении в зоне лодыжки. Таким образом, необходимая структурная прочность достигается проще.
Некоторые, служащие примерами формы выполнения изобретения схематично изображены на чертеже, на котором представляют:
- фиг.1: в продольном разрезе искусственную стопу, состоящую из пружиняще-упругой вставки, окруженной косметической оболочкой;
- фиг.2: пружиняще-упругую вставку в перспективе;
- фиг.3: пружиняще-упругую вставку на виде сверху;
- фиг.4: пружиняще-упругую вставку на виде сбоку с базовой пружиной, изогнутой по форме контура обката;
- фиг.5: упругую вставку по фиг.4 с прямой базовой пружиной с прикрепленным контуром обката;
- фиг.6: упругую вставку по фиг.5 в начале нагрузки на ее плюсну;
- фиг.7: упругую вставку по фиг.5 с непосредственно нагруженной пружиной плюсны;
- фиг.8: пружиняще-упругую вставку с выполненными отдельно пружиной плюсны и пяточной пружиной;
- фиг.9: пружиняще-упругую вставку для использования при низкой высоте ампутации.
На фиг.1 изображена пружиняще-упругая вставка для искусственной стопы. При этом вставка состоит из верхней, выполненной приблизительно в форме крыши пружины 1, которая вместе с нижней базовой пружиной 2 охватывает приблизительно треугольное пространство 3 для прогиба. Верхняя пружина 1 имеет в зоне вершины крыши адаптерное присоединение 4, от которого назад отходит прогнутая вниз, проходящая до пяточной зоны 5 пяточная пружина 6, а вперед - прогнутая вниз, проходящая до зоны 7 плюсны пружина 8 плюсны. При этом передний свободный конец 8а колена пружины 8 плюсны соединен с передним концом 2а базовой пружины 2, тогда как задний свободный конец 6а колена пяточной пружины 6 соединен с задним концом 2b базовой пружины 2. При этом соединения между верхней 1 и базовой 2 пружинами могут быть выполнены в виде разъемных соединений 9, 10, как это видно на фиг.1. Базовая пружина 2 является тогда сменной.
Адаптерное присоединение 4 находится у форм выполнения на фиг.1-6 приблизительно в зоне лодыжки природной стопы и имеет приблизительно параллельную базовой пружине 2 присоединительную поверхность 11. Адаптерное присоединение 4 включает в себя полусферу 12 и усеченную пирамиду 13, которая своей вершиной стоит на полусфере 12.
Из фиг.1 видно далее, что пружиняще-упругая вставка окружена косметической оболочкой 14.
На фиг.2 и 3 пружина 8 плюсны имеет проходящую в ее продольном направлении продолговатую выемку 15.
На фиг.1 проходящая, в основном, прямо базовая пружина 2 взаимодействует с образованным нижней стороной косметической оболочки 14 контуром 16 обката, который увеличивается от зоны 17 пальцев искусственной стопы до зоны 18 подушечек вниз, затем снова уменьшается вверх и в пяточной зоне 5 отформован вниз в виде утолщения.
У формы выполнения на фиг.4 базовая пружина 2 изогнута непосредственно по форме контура 16 обката. У видоизмененной формы выполнения на фиг.5 контур 16 обката прикреплен к нижней стороне проходящей в продольном направлении приблизительно прямо базовой пружины 2.
У изображенных на фиг.1-7 и 9 форм выполнения верхняя пружина 1 вставки выполнена цельной; адаптерное присоединение 4 образует неотъемлемую составную часть этой цельной верхней пружины 1.
У видоизмененной формы выполнения на фиг.8 пяточная пружина 6 и пружина 8 плюсны образуют отдельные элементы, соединенные между собой в зоне адаптерного присоединения 4. При этом адаптерное присоединение 4 образует неотъемлемую составную часть отдельно выполненной пружины 8 плюсны, которая опирается в зоне адаптерного присоединения 4 на верхний, загнутый назад конец 6b колена пяточной пружины 6, выполненной приблизительно С-образной.
На фиг.9 изображена пружиняще-упругая вставка, предназначенная для снабжения при очень низкой высоте ампутации, в частности при экзартикуляциях в голеностопном суставе носителя протеза. Здесь адаптерное присоединение 4 по сравнению с формой выполнения на фиг.1-8 позиционировано перед зоной лодыжки природной стопы и имеет присоединительную поверхность 11, заключающую с базовой пружиной 2 острый угол α. Адаптерное присоединение включает в себя также здесь полусферу 12, которая обеспечивает ограниченные угловые положения стержня 19, обозначенного штрихпунктирной линией. Это выполнение приводит к большому пути 20 пятки.
1. Пружиняще-упругая вставка для искусственной стопы, состоящая, по меньшей мере, из двух соединенных между собой пружин, которые в ненагруженном состоянии охватывают при виде сбоку пространство для прогиба, отличающаяся тем, что пружины в ненагруженном состоянии охватывают треугольное при виде сбоку пространство для прогиба, причем верхняя, выполненная в виде крыши пружина имеет в зоне вершины крыши соединительный адаптер, от которого отходят прогнутое вниз и проходящее до пяточной зоны пяточное колено, образованное пяточной пружиной, и прогнутое вниз и проходящее до зоны плюсны колено плюсны, образованное пружиной плюсны, свободные концы которых соединены с отдельной, ограничивающей пространство для прогиба снизу и жесткой на изгиб пружиной основания, взаимодействующей с контуром обката таким образом, что в процессе обката в начале нагрузки на плюсну усилие вводится сначала в зону подушечек стопы, причем пружина плюсны и пружина основания в отношении формы и упругости на изгиб выполнены с возможностью постепенного прилегания друг к другу в зоне плюсны за счет соответствующего изгиба под действием возрастающей нагрузки в зоне плюсны.
2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что соединения между пружиной основания и обоими концами колен верхней пружины выполнены разъемными.
3. Вставка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пружина плюсны имеет проходящую в ее продольном направлении продолговатую выемку.
4. Вставка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пружина плюсны разделена в своем продольном направлении на две пружины.
5. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что пружина плюсны и пяточная пружина образуют отдельные элементы, соединенные между собой в зоне соединительного адаптера.
6. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что соединительный адаптер выполнен с возможностью расположения в зоне лодыжки природной стопы и имеет поверхность для присоединения, параллельную пружине основания.
7. Вставка по п.1 или 6, отличающаяся тем, что соединительный адаптер выполнен с возможностью расположения перед зоной лодыжки природной стопы и имеет поверхность для присоединения, составляющую с пружиной основания острый угол.
8. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что соединительный адаптер является неотъемлемой составной частью верхней пружины.
9. Вставка по п.8, отличающаяся тем, что соединительный адаптер включает в себя полусферу.
10. Вставка по п.9, отличающаяся тем, что соединительный адаптер включает в себя усеченную пирамиду.
11. Вставка по п.9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, полусфера соединительного адаптера является неотъемлемой составной частью пружины плюсны.
12. Вставка по п.11, отличающаяся тем, что пружина плюсны в зоне соединительного адаптера опирается на верхний конец колена пяточной пружины.
13. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из пружин состоит из полимерного материала.
14. Вставка по п.13, отличающаяся тем, что полимерный материал представляет собой волокнистый композит.
15. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что пружина основания взаимодействует с нижней стороны с контуром обката.
16. Вставка по п.15, отличающаяся тем, что контур обката образован нижней стороной косметической оболочки, окружающей вставку.
17. Вставка по п.15, отличающаяся тем, что контур обката в пяточной зоне отформован в виде утолщения.
18. Вставка по п.15, отличающаяся тем, что пружина основания изогнута по форме контура обката.
19. Вставка по 18, отличающаяся тем, что контур обката прикреплен к нижней стороне проходящей в продольном направлении прямо пружины основания.
