Пневмостопа протеза нижней конечности

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к протезированию отсутствующих конечностей. Технический результат заключается в повышении общей конструктивной жесткости в сагиттальной плоскости. Сущность: пяточный пневмозаполнитель в опорной фазе шаге, взаимодействуя с формообразующим корпусом стопы и каркасом, на котором он закреплен в ложементе, передает на него и далее - на несущую конструкцию голеностопа опорную реакцию пяточного опирания. Сферическая форма камеры обеспечивает требуемую нарастающую диаграмму упругого сопротивления нагрузке при опирании на пяточную зону стопы. Запирающие устройства пневмозаполнителей сгруппировывают на верхней площадке стопы. Объем камер и давление регулируют в процессе регулировки протеза по индивидуальным особенностям пациента и в дальнейшем восстанавливают, изменяют в процессе эксплуатации путем подкачки (или при необходимости стравливания давления). Запорное устройство (типа "гидрозамок") позволяет производить эту операцию многократно в течение периода эксплуатации стопы, обеспечивая при этом надежную герметизацию пневмозаполнителей. Пневмостопу реализовывают как с полным, так и с частичным составом пневмозаполнителей - по потребительским потребностям. Так отдельные функциональные разновидности стопы снабжают только пяточными пневмозаполнителями для достижения в данном изделии только качества "упругой пятки" с регулируемой жесткостью, либо - только тыльным пневмозаполнителем для обеспечения хорошего уплотнения стопы в обуви. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к протезированию отсутствующих конечностей.

Известны конструкции искусственных стоп и голеностопов, содержащие встроенные пневматические элементы или внутренние замкнутые полости, позволяющие регулировать жесткостные и прочие характеристики стопы. Например: протез голени Air-Flex (США), построенный на базе известного спортивного голеностопа Flex-Foot с выключением пневматического элемента регулирования жесткости в зоне подъема. Авторы располагают немецким патентом-аналогом [1]; голеностоп Air-Flex, как и его прототип Flex-Foot, имеет основной несущий пилон-рессору из углепластика, объединяющий в себе голень (или ее нижний отдел) и стопу. В модификацию Air-Flex введена пневмокамера, защемленная между этим пилоном и дополнительной консольной рессорой в зоне подъема. Для целей нашего изобретения эта конструкция представляет интерес, как пример применения пневмокамеры для регулирования жесткости голеностопа в зоне подъема путем изменения давления в ней.

Известны также близкие по функциональному назначению конструктивные решения спортивной обуви. Например, [2]. Решение по указанному патенту, как и современные кроссовки фирм Reebok и Nike, содержит пневмоэлементы, встроенные в подошву, для улучшения комфортности и повышения энергетических показателей спортивной обуви при выполнении движений, связанных с большой динамикой.

В качестве прототипа для настоящего изобретения выбран голеностопный узел [3], содержащий пневматические камеры для регулировки жесткости стопы.

Конструктивная схема стопы по [3] не представляет, по мнению авторов, большого практического интереса, поскольку, не имея вообще несущего каркаса, если и может быть реализована, то неизбежно будет иметь узкий спектр применения (в лучшем случае - для пациентов, ведущих неподвижный образ жизни) из-за очень малой общей конструктивной жесткости в сагиттальной плоскости. Для целей нашего изобретения важно отметить, что столь большие (относительно сечения стопы) пневмокамеры сложной формы, как это предложено в прототипе, к тому же не подкреплены каркасом, не способны сохранять приданную им форму - уже при заливке пенополиуретаном в составе стопы и далее при эксплуатационном наддуве.

Конкретно, конструктивное решение по указанной выше заявке, являющееся прототипом данного изобретения, имеет следующие недостатки: - в конструкции пневмозаполнителей не предусмотрен технологический/эксплуатационный формоноситель, формирующий и поддерживающий их оболочку, что необходимо, чтобы обеспечить сохранение заданной формы пневмозаполнителей как в процессе их заливки эластомером, образующим корпус стопы, так и при эксплуатационном наддуве; - изобретение не содержит решения запирающего (заправочного) устройства, которое бы надежно обеспечивало сохранение заданного при настройке протеза давления наддува пневмозаполнителей в течение длительной эксплуатации при многоцикловом интенсивном нагружении стопы, обеспечиваемые наддувом (жесткость, полноту) индивидуально по особенностям пациента, как при регулировке протеза, так и в процессе эксплуатации.

Сущность изобретения состоит в том, что в пневмостопе протеза нижней конечности, содержащей пневмозаполнители, заключенные в формообразующий эластичный корпус стопы, каждый из пневмозаполнителей представляет собой эластомерную камеру, наполненную эластомерным открытоячеистым заполнителем, соединенную гибким шлангом с запирающим устройством, выполненным в виде полой пробки, содержащей две эластомерные оболочки, пространство между которыми заполнено вязким герметизирующим составом, жесткий корпус и направляющую воронку.

При этом запирающие устройства пневмозаполнителей сгруппированы на верхней площадке стопы.

Пневмозаполнители выполняют в конструкции стопы следующие функции: - обеспечивают амортизацию, демпфирование внешних нагрузок в опорной фазе шага, снижение ударных нагрузок на пациента, накопление, перераспределение и возврат механической энергии при взаимодействии искусственной стопы с опорой при опорном движении пациента; - являются регулируемыми элементами жесткости стопы (в сочетании с упругим каркасом и формообразующим корпусом); - позволяют в определенных пределах корректировать форму, полноту стопы, обеспечивая заполнение стопой полости обуви, уплотняя стопу в обуви.

Открытоячеистый эластомерный заполнитель внутреннего объема камеры позволяет сохранить ее форму на разных стадиях изготовления и эксплуатации стопы, прежде всего - в процессе заливки встроенных конструкций в эластомерный (пенополиуретановый) корпус стопы; благодаря открытым ячейкам заполнителя эксплуатационное давление распределяется по всему объему камеры, а не только в пристенном слое.

Объем камер и давление в них могут регулироваться в процессе регулировки протеза по индивидуальным особенностям пациента и в дальнейшем восстанавливаться, изменяться в процессе эксплуатации путем подкачки (или при необходимости стравливания давления).

Запорное устройство (типа "гидрозамок") позволяет производить эту операцию многократно в течение периода эксплуатации стопы, обеспечивая при этом надежную герметизацию пневмозаполнителей.

Пневмостопа может реализоваться как с полым, так и с частичным составом пневмозаполнителей - по потребительским потребностям. Так отдельные функциональные разновидности стопы могут снабжаться только пяточными пневмозаполнителями с целью достижения в данном изделии только качества "упругой пятки" с регулируемой жесткостью, либо - только тыльным пневмозаполнителем - для обеспечения хорошего уплотнения стопы в обуви.

На фиг. 1 дана конструктивная схема пневмостопы протеза нижней конечности по настоящему изобретению; на фиг. 2 - конструкция запорного устройства пневмозаполнителя; на фиг. 3 - размещение запорных устройств на верхнем срезе стопы; на фиг. 4 и 5 - варианты исполнения стопы с неполным составом пневмозаполнителей: только пяточным пневмозаполнителем (фиг. 4); только тыльным пневмозаполнителем (фиг. 5). Возможны и другие сочетания.

В формообразующем эластичном корпусе стопы 1, содержащем несущий каркас (эндоскелет, вкладыш) 2, размещены три пневмозаполнителя 3, 4 и 5.

Каждый пневмозаполнитель состоит из герметичной камеры 6, 7, 8, изготовленной из эластомера, с открытоячеистым эластомерным заполнителем 9, 10, 11 и гибкого шланга 12, 13, 14, в концевой участок которого вмонтировано запирающее устройство в виде полой пробки 15, 16, 17. Запирающие устройства 15, 16, 17 пневмозаполнителей 3, 4, 5 размещены на верхнем срезе 18 стопы.

Пневмозаполнитель 3 имеет сферическую камеру 6 и играет роль пяточного амортизатора. Пневмозаполнители 4 и 5 выполняют роль подошвенного амортизатора, а пневмозаполнитель 5 - тыльного пневмозаполнителя стопы и уплотнителя (обтюратора) стопы в обуви.

Запирающее устройство 15 (16, 17) состоит из корпуса 19, герметичных эластомерных оболочек 20 и 21, пространство между которыми заполнено жидким герметиком 22, и направляющей воронки 23.

Пяточный пневмозаполнитель 3 в опорной фазе шага, взаимодействуя с формообразующим корпусом стопы 1 и каркасом 2, на котором он закреплен в специальном ложементе, передает на него и далее на несущую конструкцию голеностопа опорную реакцию пяточного опирания. Сферическая форма камеры 6 обеспечивает благоприятную нарастающую диаграмму упругого сопротивления нагрузке при опирании на пяточную зону стопы, способствует удобству переката, активному "прислаиванию" стопы к опоре, благодаря чему движение инвалида требует меньших энергозатрат и становится более динамичным. По известным из зарубежных публикаций оценкам специалистов в области биомеханики протезов нижних конечностей энергосберегающие конструкции стоп и голеностопов эффективны как для пациентов, ведущих подвижный, динамический образ жизни, так и для гериатрических категорий.

Подошвенный пневмозаполнитель 4, размещенный в переднем отделе стопы так, чтобы передний край его находился примерно в зоне переднего переката, вписан в контур, образованный обводом формообразующего корпуса 1 стопы (снизу) и нижней поверхностью каркаса (эндоскелета) 2 стопы, с которым он непосредственно взаимодействует. Основное назначение этого пневмозаполнителя - амортизация при опирании на передний отдел стопы, смягчение реакции опоры, воспринимаемой пациентом.

Основное назначение тыльного пневмозаполнителя 5 - обеспечение возможности регулирования полноты стопы и уплотнения ее в обуви. При эксплуатации такая операция может выполняться самим пациентом после обувания (по аналогии с некоторыми разновидностями горнолыжных ботинок).

Пяточный 3, подошвенный 4 и тыльный 5 пневмозаполнители, помимо описанных выше функций, обеспечивают возможность регулировки жесткости стопы (за счет изменения внутреннего давления в них); пятки - пневмозаполнитель 3; переднего отдела - пневмозаполнители 4 и 5.

Запирающее устройство 15 (16, 17) обеспечивает возможность заправки пневмозаполнителей воздухом или стравливания давления в них с помощью заправочной иглы (заправочная игла не входит в конструкцию стопы и относится к заправочному оборудованию). Жидкий герметик 22, заполняющий внутреннюю полость между герметичными эластомерными оболочками 20 и 21, служит для герметизации проколы в этих эластомерных оболочках, оставляемых заправочной иглой. Корпус 19 и заходная воронка 23 организует пространство, необходимое для герметика 22, а также задают направление заправочной игле, исключающее прокол шланга 12 (13, 14), при заправке пневмозаполнителей воздухом, а также при заправке запирающего устройства жидким герметиком 22.

Заправку пневмозаполнителей 3, 4, 5 воздухом производят следующим образом: заправочную иглу (типа обыкновенной иглы для медицинского шприца), присоединенную к источнику сжатого воздуха, например, насосу с обратным клапаном (типа насоса для накачивания мячей), вводят в заходную воронку 23, прокалывают эластомерную оболочку 21 и далее через отверстие в полюсной части корпуса 19, проколов эластомерную оболочку 20, погружают в полость шланга 12 (13, 14). Накачивание пневмозаполнителей 3, 4 и 5 производят до достижения потребной жесткости соответствующего отдела стопы, либо до достижения желательной степени уплотнения стопы в обуви.

При необходимости заправить запирающее устройство 15 (16, 17) жидким герметиком 22 иглу вводят в воронку 23 под большим углом с тем, чтобы она уперлась концом в корпус 19.

Размещение запирающих устройств 15, 16, 17 на верхнем срезе 18 стопы и их конструктивная схема позволяют производить заправку (корректировку внутреннего давления), не снимая протеза и обуви.

Формула изобретения

1. Пневмостопа протеза нижней конечности, содержащая пневмозаполнители, заключенные в формообразующий эластичный корпус стопы, отличающаяся тем, что каждый из пневмозаполнителей представляет собой эластомерную камеру, наполненную эластомерным открытоячеистым заполнителем, соединенную гибким шлангом с запирающим устройством, выполненным в виде полой пробки, содержащей две эластомерные оболочки, пространство между которыми заполнено вязким герметизирующим составом, жесткий корпус и направляющую воронку.

2. Пневмостопа по п. 1, отличающаяся тем, что запирающие устройства пневмозаполнителей сгруппированы на верхней площадке корпуса стопы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5