Ортезный шарнир
Изобретение относится к медицине. Ортезный шарнир включает в себя основное тело, которое имеет приемную область для проксимального компонента, опорный участок для расположенного на основном теле с возможностью поворота дистального компонента и для воздействующих на дистальный компонент упоров или пружинных элементов. На основном теле разъемно закреплен по меньшей мере один приемный элемент, в или на котором расположен взаимодействующий с дистальным компонентом функциональный элемент, выполненный в виде пружины, пакета пружин, демпфера, датчика или упора, или их комбинации. Приемный элемент выступает за контур основного тела. Приемный элемент и функциональный элемент выполнены в виде объединенного конструктивного узла с обеспечением модульной конструкции. Изобретение обеспечивает облегчение индивидуализации. 8 з.п. ф-лы, 21 ил.
Изобретение относится к ортезному шарниру, включающему в себя основное тело, которое имеет приемную область для проксимального компонента, а также опорный участок для расположенного на основном теле с возможностью поворота дистального компонента и для воздействующих на дистальный компонент упоров или пружинных элементов. Такой ортезный шарнир может предпочтительно использоваться, в частности, в ортезах нижних конечностей, как например в голеностопном ортезе (AFO - "Ankle-Foot-Orthosis" - ортез щиколотка-стопа) или в коленно-голеностопном ортезе (KAFO - "Knee-Ankle-Foot-Orthosis" - ортез колено-щиколотка-стопа), однако он не ограничен этой целью использования.
Ортезы служат для поддержания движения физиологических конечностей или для придания им устойчивости. Для этого, как правило, предусмотрены опорные структуры в виде оболочек или шин, которые закрепляются на конечностях. Если речь не идет об иммобилизирующих (обездвиживающих) ортезах, то в области физиологических суставов между опорными устройствами предусмотрены шарниры, которые допускают возможность перемещения относительно друг друга. Движение может ограничиваться в своем направлении или по своему периметру, если это целесообразно с терапевтической точки зрения. Сверх этого, движению может противопоставляться сопротивление, или возвратные усилия могут прикладываться таким образом, что осуществляется или, по меньшей мере, облегчается возврат в исходное положение.
DE 10 2010 014 334 A1 относится к ортезному шарниру с двумя функциональными средствами для образования двух упоров. Функциональные средства выполнены в виде системы с дисковой пружиной, которые расположены в каналах пружин. Каналы пружин выполнены в основном теле и воздействуют на расположенную на основном теле с возможностью поворота скобу. Предварительное напряжение системы с дисковой пружиной может изменяться при помощи установочного элемента, который ввинчивается в канал пружины.
USA 4,489,718 относится к шарниру коленного ортеза, при помощи которого может устанавливаться максимально достижимый угол сгибания колена. В основном теле расположен сквозной канал, в котором расположены две пружины, которые входят в зацепление с шипом шарнирно установленного на основном теле поворотного элемента. Благодаря изменению предварительного напряжения пружин посредством двух ввинчиваемых установочных элементов можно устанавливать максимально достижимый угол сгибания колена как в направлении сгибания, так и в направлении разгибания.
USA 4,771,768 относится к голеностопному ортезу для оказания помощи переломам лодыжки. Ножной элемент шарнирно закреплен на голенной шине. На голенной шине расположено основное тело, в которое вставлены два металлических штыря, которые при помощи установочных винтов могут перемещаться по направлению к выступам на ножном элементе или удаляться от них. При помощи этих металлических штырей может регулироваться объем движений и максимально достижимый угол сгибания лодыжки.
Проблемой у известных из уровня техники ортезных шарниров является тот факт, что они своим исполнением приспособлены к соответствующей цели использования. Индивидуализация или адаптация ортезного шарнира к соответствующему пользователю и при необходимости к прогрессу лечения невозможна или возможна лишь с очень высокими трудозатратами.
Задача данного изобретения состоит в предоставлении ортезного шарнира, который может легче индивидуализироваться.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью ортезного шарнира с признаками основного независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения обозначены в зависимых пунктах формулы изобретения, в описании, а также на чертежах.
Соответствующий изобретению ортезный шарнир, включающий в себя основное тело, которое имеет приемную область для проксимального компонента, а также опорный участок для расположенного на основном теле с возможностью поворота дистального компонента и для воздействующих на дистальный компонент упоров или пружинных элементов, предусматривает то, что на основном теле разъемно закреплен по меньшей мере один приемный элемент, в или на котором расположен взаимодействующий с дистальным компонентом функциональный элемент. В то время как у ортезных шарниров из уровня техники расположенные на них упоры или пружинные элементы полностью установлены в основном теле и введены в него, согласно изобретению предусмотрено, что на основном теле разъемнозакреплен приемный элемент для функционального элемента, так что приемный элемент может заменяться и адаптироваться к индивидуальным требованиям пользователя. Вследствие этого возможно устанавливать или вводить в приемный элемент различные функциональные элементы или же даже различные исполнения функционального элемента, например пружины, так что может легко осуществляться адаптация к соответствующим требованиям.
Предпочтительно приемный элемент закреплен на основном теле с геометрическим замыканием с возможностью отсоединения, например при помощи резьбы, которая соответствующим образом предусмотрена на приемном элементе и в основном теле. Равным образом, возможно, закреплять приемный элемент на основном теле при помощи байонетного затвора или зажимов, пружинящих стопорных язычков или других элементов геометрического замыкания.
Приемный элемент может быть выполнен в виде втулки с резьбой, для того чтобы с одной стороны закреплять приемный элемент на основном теле или с другой стороны размещать и устанавливать функциональный элемент внутри приемного элемента.
Функциональный элемент может быть выполнен в виде пружины, пакета пружин, демпфера, датчика или упора или комбинации из них. Соответствующий приемный элемент своей формой и исполнением приспособлен к соответствующему функциональному элементу; используются демпферы, пружины или пакеты пружин; приемный элемент служит в качестве наружного направляющего элемента для демпфера, пружины или пакета пружин. Если в качестве функциональных элементов используются датчики, то корпус датчика является приемным элементом и при необходимости имеет участок соединения для дальнейшей передачи данных от датчика, а также крепежные устройства для закрепления на основном теле. Упоры, которые определяют объем движений в шарнире, могут быть также расположены в приемном элементе. Для регулируемого позиционирования соответствующих упоров предусмотрено, что установочные устройства предусмотрены в приемном элементе, для того чтобы была возможность производить адаптацию без необходимости замены самого упора.
Несколько функциональных элементов могут быть расположены последовательно друг за другом, для того чтобы комбинировать друг с другом различные функции. Например, могут быть последовательно расположены пружина и датчик, для того чтобы в качестве модуля предоставлять данные о приложенном усилии или о ходе перемещения, равным образом, могут использоваться последовательные комбинации из пружин и демпферов, или могут друг за другом располагаться пружины различной жесткости для достижения прогрессивно-нелинейной характеристики.
Функциональный элемент может быть выполнен в виде индуктивного датчика, который регистрирует ход перемещения, условия для которого создаются, например пружинами, пакетами пружин или демпферами, так что ход перемещения и/или угловое положение может определяться при помощи индуктивно работающего датчика.
Приемные элементы и функциональные элементы могут быть выполнены в виде объединенного конструктивного узла, так что модульная конструкция ортезного шарнира может просто реализовываться. В соответствующие приемные элементы функциональные элементы интегрированы или встроены на стадии предварительного изготовления, так что адаптация и индивидуализация ортезного шарнира может просто осуществляться посредством замены приемных элементов, содержащих функциональные элементы.
Несколько функциональных элементов могут быть расположены последовательно друг за другом, например посредством резьбового соединения или других элементов геометрического замыкания, таких как байонетный затвор или стопорные соединения. Для этого на приемных элементах, которые должны соединяться друг с другом, предусмотрены соответствующие резьбовые соединения или элементы геометрического замыкания, так что наружная резьба может ввинчиваться во внутреннюю резьбу, или соответствующие элементы геометрического замыкания могут стопориться друг с другом, для того чтобы либо делать возможным удлинение приемного элемента для соответственно большого функционального элемента, либо делать возможной комбинацию различных функциональных элементов друг с другом. Вместо того чтобы была необходимость иметь в запасе например несколько приемных элементов в виде каналов в каждом случае с подходящей длиной, несколько коротких приемных элементов могут объединяться друг с другом в один приемный элемент или в один канал желаемой длины.
Предпочтительно приемный элемент вставлен в выемку в основном теле, в которой расположены элементы геометрического замыкания для закрепления приемного элемента. Элементы геометрического замыкания могут быть выполнены в виде резьбы, направляющей поверхности для байонетных затворов, пружинных зацепов, выступов или тому подобного. От выемки проходит канал по направлению к дистальному компоненту, для того чтобы устанавливать кинематическую связь с дистальным компонентом, например с выступом части шарнира. Штифты, пальцы или другие прижимные элементы могут проводиться через канал, для того чтобы передавать усилия от дистального компонента на функциональный элемент. Также возможно то, что функциональный элемент напрямую воздействует на дистальный компонент через канал, например благодаря тому, что пружины опираются непосредственно на контактные поверхности дистального компонента или при достижении максимального углового положения упор наталкивается на опорный элемент. Также возможно то, что через канал датчик регистрирует положение дистального компонента по отношению к основному телу или воспринимает действующие на дистальный компонент усилия. Вследствие этого, например, возможно использовать шарнир в составе регулируемого ортеза и при помощи датчиков получать необходимые данные о состоянии движения, типе движения и тому подобном.
Приемная область в основном теле может быть выполнена в виде камеры для шины, в которой закрепляется шина ортеза, например, для части голени или для части бедра. Закрепление может осуществляться посредством зажатия и/или путем геометрического замыкания, например при помощи двойного винтового соединения и сходящихся в виде конуса боковых стенок на шинах и/или в камере для шины.
Дистальный компонент может быть выполнен в виде шины, камеры для шины, оболочки, ножной скобы или ножной опоры. Под ножной опорой понимаются компоненты, которые захватывают стопу снизу; ножные скобы являются компонентами, которые могут также распространяться параллельно к стопе; ножные скобы могут заканчиваться ножной опорой.
Предпочтительно приемные элементы расположены с обеих сторон от опорного участка, так что функциональные элементы могут с пользой располагаться как с точки зрения сгибания, так и с точки зрения разгибания.
Приемный элемент может выступать за контур основного тела, так что при не закрепленном на основном теле приемном элементе может достигаться изящный дизайн основного тела и тем самым всего ортеза.
Далее примеры осуществления изобретения разъясняются более подробно при помощи приложенных чертежей,где показаны:
фиг. 1-5 - различные виды основного тела без приемных элементов;
фиг. 6 - вариант с фиг. 1 с ввинченным каналом для упора;
фиг. 7 - изображение в разрезе с фиг. 6;
фиг. 8 - изображение в разобранном виде с фиг. 6;
фиг. 9 - изображение в разрезе с фиг. 8;
фиг. 10 - изображение в разрезе согласно фиг. 7 с ввинченными с обеих сторон приемными элементами;
фиг. 11 - изображение в разобранном виде с фиг. 10;
фиг. 12 - вариант с фиг. 10 с ввинченными опорами пружин;
фиг. 13 - изображение в разрезе с фиг. 12;
фиг. 14 - изображение в перспективе основного тела с ввинченным датчиком; и
фиг. 15-21 - горизонтальные проекции и изображения в разрезе вариантов ортезного шарнира.
Фиг. 1 показывает на горизонтальной проекции основное тело 10 ортезного шарнира, включающее в себя приемную область 12 для неизображенного проксимального компонента, например для шины ортеза, а также опорный участок 13 для приема оси поворота, на которой может закрепляться с возможностью поворота неизображенный дистальный компонент.
Фиг. 2 показывает основное тело 10 на повернутом направо изображении. Можно увидеть то, что в основном теле 10 выполнена прорезь 11, которая служит для приема дистального компонента. Расположенные с обеих сторон от прорези 11 вертикальные стенки основного тела 10 в каждом случае имеют сквозное отверстие для оси поворота и образуют опорный участок 13 для дистального компонента.
Фиг. 3 показывает основное тело 10 на изображении в разрезе с опорным участком 13 и обеими указывающими вертикально вверх полками боковых стенок 121, 122 приемной области 12. Приемная область 12 выполнена в виде ваннообразной камеры для шины и имеет на расположенной перед разрезом основной стенке выемки, сквозь которые могут проводиться элементы геометрического замыкания, например винты, для того чтобы закреплять шину ортеза на основном теле 10.
С обеих сторон от опорного участка 13 имеются выемки 16, 17 в виде высверленных отверстий, которые на проксимальном конце имеют элементы 160, 170 геометрического замыкания, которые могут быть выполнены в виде внутренней резьбы или стопорных элементов для байонетного затвора. Альтернативно этому элементы 160, 170 геометрического замыкания могут быть выполнены в виде установленных с подпружиниванием стопорных блоков. На противоположных элементам 160, 170 геометрического замыкания концах выемок 16, 17 предусмотрены каналы 163, 173, которые направлены в дистальном направлении, так что возможен свободный проход до неизображенного дистального компонента.
Свободные проходы с обеих сторон от опорного участка 13 можно увидеть в виде каналов 163, 173 на фиг. 4 и 5. Кроме того, на фиг. 4 можно увидеть камерообразное исполнение приемной области 12 с основной стенкой и обеими выступающими вперед стенками 121, 122. Фиг. 4 также показывает элементы 160, 170 геометрического замыкания в виде резьб; фиг. 5 показывает сквозные каналы 163, 173, а также прорезь 11 на дистальном участке основного тела 10.
На фиг. 6 изображено основное тело 10 шарнира со смонтированным проксимальным компонентом 20 в виде шины ортеза. Шина 20 ортеза закреплена на основном теле 10 при помощи винтов. На изображении с фиг. 6 два приемных элемента 14, 15 закреплены с обеих сторон от проксимального компонента 20 на основном теле 10. Вокруг приемных элементов 14, 15 расположены элементы 40 облицовки, для того чтобы делать возможной максимально гладкостенную и компактную конструкцию ортезного шарнира.
На фиг. 7 на развернутом изображении в разрезе изображено основное тело 10 согласно фиг. 6. Здесь также можно увидеть обе распложенные симметрично с двух сторон от опорного участка 13 выемки 16, 17, которые заканчиваются каналами 163, 173. Приемные элементы 14, 15 ввинчены в резьбы 160, 170, которые изображены на фиг. 3. Благодаря ввинчиванию приемных элементов 14, 15 обе облицовки 40 также фиксируются на основном теле.
Фиг. 8 показывает вариант с фиг. 6 на изображении в разобранном виде. Можно увидеть то, что облицовки 40 имеют ответную относительно контура основного тела 10 форму, так что облицовки 40 дополняют внешний контур. Благодаря симметричной конструкции возможно закреплять оба приемных элемента 14, 15 различной длины либо в левой, либо в правой выемке 16, 17. Для закрепления приемных элементов 14, 15 выполненные в виде втулок приемные элементы ввинчиваются в резьбы 160, 170. Для этого на дистальных концах приемных элементов 14, 15 расположены наружные резьбы 140, 150. На проксимальных концах расположены выступы, которые выполнены таким образом, что они опираются на верхние края облицовок 40, так что вместе с ввинчиванием приемных элементов 14, 15 осуществляется закрепление облицовок 40 на основном теле 10.
Фиг. 9 показывает изображение с фиг. 8 в разрезе. Можно увидеть то, что втулкообразные приемные элементы 14, 15 имеют на дистальном конце наружную резьбу 140, 150. Сверх этого, приемные элементы 14, 15 снабжены внутренними резьбами 141, 151, для того чтобы расположенные в приемных элементах 14, 15 функциональные элементы, которые не изображены, фиксировать в них и при необходимости подпружинивать по направлению к дистальному компоненту. Облицовки 40 имеют сквозные отверстия также как и приемные элементы 14, 15, так что имеется сквозное прямое соединение от верхнего края приемных элементов 14, 15 до отверстия каналов 163, 173. Благодаря симметричному исполнению как основного тела 10, так и облицовок 40 возможно закреплять соответствующие приемные элементы 14, 15 в одной из обеих выемок 16, 17 и использовать ортезный шарнир как слева, так и справа. В изображенном примере осуществления более короткий приемный элемент 15 предусмотрен для приема упора, в то время как более длинный приемный элемент 14 предусмотрен для приема пакета пружин.
На фиг. 10 и 11 изображены варианты с фиг. 7 и 9, у которых в основное тело 10 вместо одного длинного, служащего в качестве канала для пружины приемного элемента 14 ввинчены два приемных элемента 14, 15 равной длины в виде втулок. В данном случае оба приемных элемента 14, 15 служат в качестве канала для упора.
Фиг. 12 и 13 показывают вариант изобретения, у которого вместо двух ввинченных упоров, что изображено на фиг. 10 и 11, с обеих сторон от опорного участка 13 в выемки 16, 17 ввинчены два канала для пружин в виде приемных элементов 14, 15.
На фиг. 14 изображен дальнейший вариант изобретения, у которого в основном теле 10 в выемку 16 ввинчен датчик 70 в качестве функционального элемента. При этом корпус датчика служит в качестве приемного элемента и имеет наружную резьбу, которая ввинчена во внутреннюю резьбу 160 выемки 16. На дистальном конце датчика 70 в качестве контактного элемента расположен шарик 71, который воспринимает усилия от неизображенного дистального компонента и передает их на фактический датчик, который выполнен, например, в виде датчика давления и является тензорезистивным или емкостным датчиком. Альтернативно функциональный элемент 70 может быть оклеен тензометрической полоской, для того чтобы определять, прижимается ли и с каким усилием дистальный компонент 30 к шарику 71. В принципе также возможно устанавливать датчики 70 с обеих сторон в качестве функциональных элементов, для того чтобы у ортезного шарнира, который может поворачиваться в обе стороны, исходя из исходного положения, регистрировать данные от датчиков в любом направлении нагрузки. У KAFO или AFO сверх этого возможно определять касание земли, интенсивность касания земли, а также отрыв пальцев ног от земли.
На фиг. 15 на двух видах показан ортезный шарнир с основным телом 10, которое изображено на фиг. 1. В основном теле 10 в качестве дистального компонента 30 установлена с возможностью поворота шина ортеза, так что предоставлена возможность поворота вокруг опорного участка 13. На правом изображении с фиг. 15 можно увидеть то, что дистальный компонент 30 с обеих сторон от опорного участка 13 образует опорные поверхности 36, 37, которые согласованы с каналами 163, 173 выемок 16, 17. Вследствие этого возможно благодаря ввинчиванию в выемки 16, 17 или другому закреплению приводить в непосредственный контакт с опорными поверхностями 36, 37 дистального компонента 30 функциональные элементы.
На фиг. 16 изображен пример осуществления, в котором лишь один приемный элемент 15 ввинчен в выемку 17. В качестве функционального элемента 50 предусмотрен упор, который при помощи не изображенной по причинам наглядности внутренней резьбы 150 и соответствующей наружной резьбы на упоре 50 может изменять свой положение. Вследствие этого возможно устанавливать максимально достижимый угол поворота основного тела 10 по отношению к дистальному компоненту 30.
На фиг. 17 на виде сбоку и на изображении в разрезе показан вариант изобретения, который соответствует конструкции с фиг. 10 с двумя ввинченными упорами 50. Можно увидеть то, что оба упора 50 опираются на опорные поверхности 36, 37 дистального компонента 30, так что шарнир не допускает относительное движение.
На фиг. 18. показан вариант с фиг. 12 с двумя ввинченными каналами для пружин в качестве приемных элементов 14, 15. Сверх этого, в приемных элементах 14, 15 в каждом случае расположена пружина 60 в качестве функционального элемента, причем пружины 60 воздействуют через шарики 61 на опорные поверхности 36, 37 дистального компонента 30. При помощи ввинчиваемых заглушек 142, 152 может регулироваться предварительное натяжение пружин 60.
Фиг. 19 показывает вариант фиг. 6-9 в готовом смонтированном состоянии. Приемный элемент 14 служит для приема пружины 60, а противоположный приемный элемент 15 для приема упора 50. Вследствие этого возможно создавать условия для поворота вокруг опорного участка 13 по направлению к пружинному элементу 60; упор 50 блокирует поворотное движение основного тела 10 в направлении движения часовой стрелки.
На фиг. 20 приемные элементы 14, 15 изображены в удлиненном варианте по сравнению с фиг. 18. Из этого можно увидеть то, что благодаря модульной конструкции различные пружины 60 могут вставляться в основное тело 10 и фиксироваться в нем. Вследствие этого возможно устанавливать более длинные или более жесткие пружины 60, если это необходимо для пациентов.
На фиг. 21 показана комбинация вариантов осуществления с фиг. 18 и 20; левый приемный элемент 14 короче, чем правый приемный элемент; в обоих приемных элементах 14, 15 расположены пружины 60 в качестве функциональных элементов, так что является возможным в различных направлениях поворота, исходя из изображенного исходного положения, допускать противодействие различных усилий пружин повороту.
1. Ортезный шарнир, включающий в себя основное тело (10), которое имеет приемную область (12) для проксимального компонента (20), а также опорный участок (13) для расположенного на основном теле (10) с возможностью поворота дистального компонента (30) и для воздействующих на дистальный компонент (30) упоров или пружинных элементов, причем на основном теле (10) разъемно закреплен по меньшей мере один приемный элемент (14, 15), в или на котором расположен взаимодействующий с дистальным компонентом (30) функциональный элемент (50, 60, 70), выполненный в виде пружины, пакета пружин, демпфера, датчика или упора, или их комбинации, отличающийся тем, что приемный элемент (14, 15) выступает за контур основного тела (10), а приемный элемент (14, 15) и функциональный элемент (50, 60, 70) выполнены в виде объединенного конструктивного узла с обеспечением модульной конструкции.
2. Ортезный шарнир по п. 1, отличающийся тем, что приемный элемент (14, 15) закреплен на основном теле (10) с геометрическим замыканием с возможностью отсоединения.
3. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приемный элемент (14, 15) выполнен в виде втулки по меньшей мере с одной резьбой (140, 141, 150, 151).
4. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что функциональные элементы (50, 60, 70) расположены последовательно друг за другом.
5. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что функциональный элемент выполнен в виде индуктивного датчика (70), который регистрирует ход перемещения.
6. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приемный элемент (14, 15) вставлен в выемку (16, 17) в основном теле (10), в которой расположены элементы (160, 170) геометрического замыкания для закрепления приемного элемента (14, 15), причем от выемки (16, 17) проходит канал (163, 173) по направлению к дистальному компоненту (30).
7. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приемная область (12) выполнена в виде камеры для шины.
8. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дистальный компонент (30) выполнен в виде шины, камеры для шины, ножной скобы или ножной опоры.
9. Ортезный шарнир по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приемные элементы (14, 15) расположены с обеих сторон от опорного участка (13).
