Искусственная стопа

 

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для использования в протезах нижних конечностей. Искусственная стопа содержит эластичный формообразующий элемент корпуса, внутри которого расположены жесткий каркас, тыльный, подошвенный и пяточный пневмоэлементы. Жесткий каркас выполнен составным в виде коробчатого кронштейна и опорной части желобчатой формы, жестко связанных между собой. Причем дно опорной части обращено к подошве стопы, а коробчатый кронштейн и опорная часть желобчатой формы выполнены из высокопрочных материалов. Изобретение позволяет уменьшить габариты искусственной стопы, высвободить дополнительные объемы, особенно в носковой части стопы, для оптимального размещения внутри нее пневмоэлементов, которые обеспечивают регулировку параметров искусственной стопы. 5 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию отсутствующих нижних конечностей.

Известны конструкции искусственных стоп и голеностопов, содержащие встроенные пневмоэлементы или внутренние замкнутые полости, позволяющие регулировать жесткостные характеристики стопы и, тем самым, лучше адаптировать параметры стопы к индивидуальным особенностям пациента.

К числу таких конструкций следует отнести “Протез стопы с регулируемым надувным устройством” по патенту ФРГ №4208500 от 26.02.92 г. В качестве силовых элементов в этом устройстве используются упругие дугообразные пластины, которые одним своим концом прикреплены к корневому устройству и между которыми располагаются регулируемые надувные пневмоэлементы.

Такая конструкция протеза стопы позволяет в определенной степени влиять на значения жесткостей носкового и пяточного отделов стопы.

Однако применение пневмоэлементов в подобных протезах стоп, когда они применяются совместно с консольно закрепленными гибкими силовыми пластинами, приводит к недостаточно эффективному использованию пневмоэлементов. Связано это с тем, что, имея небольшую высоту, которая ограничена обводами стопы и наличием упругих пластин, пневмоэлементы, соответственно, имеют возможность деформации в этом направлении значительно меньшую, чем возможность деформации в этом направлении гибких силовых пластин от одних и тех же подошвенных реакций, возникающих в процессе ходьбы. Все это приводит к тому, что роль пневматиков в рассматриваемой конструкции протеза стопы сводится фактически к “управленческим”, а не исполнительным функциям. При этом в пяточной части функции эти реализуются путем влияния на степень предварительного поджатия расположенной над пяточным пневматиком пластины, а в носковой, состоящей из двух пластин рессоры, - посредством изменения жесткости (степени наддува) расположенного между пластинами пневматика с одновременным изменением расстояния между ними.

Гораздо более целесообразным, как в плане регулировки параметров стопы, так и в плане снижения стоимости ее, является, по мнению авторов, использование пневмоэлементов в качестве исполнительных органов, что достигается путем их использования в искусственных стопах с жестким несущим каркасом (таких как протезы стоп типа “SACH”).

Использование пневмоэлементов в таких стопах может осуществляться, например, путем замены пяточного пенополиуретанового клина на регулируемый пневмоэлемент, или установкой специального пневмоэлемента в тыльной части стопы для получения лучшей совместимости стопы с обувью.

Однако существенным недостатком данной конструкции стопы (типа “SACH”), особенно в плане размещения внутри нее пневмоэлементов, является дефицит свободных объемов внутри стопы (между наружными обводами стопы и контуром несущего вкладыша), особенно в носковой части, пригодных для размещения пневмоэлементов. Этот дефицит связан с тем, что довольно малая несущая способность материалов, из которого обычно изготавливаются силовые вкладыши стоп типа “SACH” (обычно это разного рода древесина), приводит к тому, что большая часть внутренних объемов стопы, кроме ее пяточной зоны, занята обычно силовым вкладышем, обеспечивающим несущую способность стопы.

Известно также техническое решение, описанное в международной заявке № WO 00/09046 А1, в котором есть первый элемент, являющийся элементом голени, стыкуемый с выше расположенной частью протеза ноги, а также второй элемент, являющийся каркасом протеза стопы, который соединяется с первым шарнирно, например, посредством упругого звена, выполненного из эластичного материала, например, полиуретана.

В международной заявке № WO 96/04869 А1 предложен протез стопы с упругим лодыжечным блоком. Каркас, расположенный внутри стопы, является составным из трех элементов: плоского элемента стопы, лодыжечного плоского элемента и лодыжечного блока, при этом плоский элемент стопы является упругим и в процессе ходьбы изгибается, а лодыжечный блок, соединяющий первый и второй элементы каркаса, выполнен из мягкого сминаемого материала, например монолитного пенного блока.

Искусственная стопа, описанная в патенте США №5695526, имеет каркас, выполненный из цельного материала с обращенными книзу открытыми фигурными полостями, а лодыжечная часть выполнена куполообразной и имеет проушины для шарнирного соединения с опорной частью каркаса.

Все вышеупомянутые решения также обладают существенным недостатком - отсутствием свободных объемов для размещения пневмоэлементов.

Конструкция пневмостопы, приведенная в патенте России RU 2103953 от 10.02.98 г., взята в качестве прототипа.

В данном решении в эластичном формообразующем корпусе стопы расположен несущий каркас и три пневмоэлемента (пневмозаполнителя): пяточный, подошвенный и тыльный.

Однако существенным недостатком данной конструкции стопы (типа “SACH”), особенно в плане размещения внутри нее пневмоэлементов, является дефицит свободных объемов внутри стопы (между наружными обводами стопы и контуром несущего вкладыша), особенно в носковой части, пригодных для размещения пневмоэлементов. Этот дефицит связан с тем, что довольно малая несущая способность материалов, из которого обычно изготавливаются силовые вкладыши стоп (типа “SACH”) (обычно это разного рода древесина), приводит к тому, что большая часть внутренних объемов стопы, кроме ее пяточной зоны, занята обычно силовым вкладышем, обеспечивающим несущую способность стопы.

Задачей настоящего изобретения является повышение регулируемости функциональных параметров искусственной стопы при ходьбе, а также уменьшение ее массы.

Техническим результатом предложенной конструкции искусственной стопы является уменьшение габаритов каркаса, позволяющее увеличить свободные объемы внутри стопы для размещения пневмоэлементов, обладающих необходимыми для регулировки объемами, и, тем самым, увеличить возможность деформации во время хотьбы, что, в свою очередь, позволяет расширить диапазон регулировки; кроме того, такая конструкция приводит к уменьшению массы.

Сущность изобретения заключается в том, что в искусственной стопе, содержащей эластичный формообразующий корпус, внутри которого расположены жесткий каркас, тыльный, подошвенный и пяточный пневмоэлементы, жесткий каркас выполнен составным в виде коробчатого кронштейна и опорной части желобчатой формы, жестко между собой связанных, причем дно опорной части обращено к подошве стопы, а коробчатый кронштейн и опорная часть желобчатой формы выполнены из высокопрочных материалов.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

фиг.1 изображает общий вид предлагаемой искусственной стопы;

фиг.2 - общий вид каркаса;

фиг.3 - вид по А-А;

фиг.4 - вид по Б-Б;

фиг.5 - общий вид каркаса в аксонометрии.

На чертежах позициями обозначены:

1 - формообразующий элемент корпуса;

2 - каркас;

3 - тыльный пневмоэлемент;

4 - подошвенный пневмоэлемент;

5 - пяточный пневмоэлемент;

6 - коробчатый кронштейн;

7 - основание коробчатого кронштейна;

8, 9 - боковые стенки коробчатого кронштейна;

10, 11 - концы боковых стенок коробчатого кронштейна;

12 - ребро коробчатого кронштейна;

13 - опорная часть желобчатой формы;

14 - дно опорной части;

15, 16 - боковые стенки опорной части;

17 - крепежные элементы;

18, 19 - пазы;

20, 21 - отверстия;

22 - закладной элемент;

23, 24, 25 - прокладки;

26, 27, 28 - каналы для заполнения пневмоэлементов.

Каркас 2 выполнен составным из коробчатого кронштейна 3 и опорной части желобчатой формы 13.

Основание коробчатого кронштейна 7 обращено кверху, а его боковые стенки 8 и 9 имеют выгнутые концы 10 и 11, между которыми установлено ребро 12.

Опорная часть каркаса желобчатой формы 13 имеет дно 14 и боковые стенки 15 и 16.

Внутренние поверхности боковых стенок 15 и 16 опорной части 13 каркаса 2 сопряжены с внешними поверхностями боковых стенок 8 и 9 коробчатого кронштейна 6 соответственно и жестко соединены между собой крепежными элементами 17.

В основании 7 коробчатого кронштейна 6 и на дне 14 опорной части каркаса желобчатой формы 13 выполнены отверстия 20 и 21, соответственно, центры которых лежат на одной оси, перпендикулярной основанию 7 и дну 14.

С целью обеспечения опорной поверхности для тыльного пневмоэлемента 3, а также каркаса 2, внутрь опорной части желобчатой формы 13 установлен закладной элемент 22.

Тыльный пневмоэлемент 3 предназначен для удержания искусственной стопы в обуви в процессе ходьбы.

Между пневмоэлементами 3, 4, 5 установлены прокладки 21, 22, 23 (соотвтственно).

На внешней поверхности основания 7 коробчатого кронштейна 6 выполнены параллельные продольные пазы 18 и 19 для установки переходных элементов с целью монтажа стопы в протезе.

В стопе выполнены каналы 26, 27, 28 для заполнения пневмоэлементов воздухом.

Предложенное техническое решение функционирует следующим образом.

В процессе ходьбы пациента при опоре на пятку сжимается пяточный пневмоэлемент 6, накапливаемая при этом энергия облегчает пациенту перекат на носок стопы. При этом происходит сжатие подошвенного пневмоэлемента 4, который, как и пяточный пневмоэлемент 6, накапливает энергию для облегчения пациенту заднего толчка и, кроме того, сглаживает уровень передаваемых на культю конечности пациента пиковых нагрузок.

Возникающие в процессе ходьбы нагрузки на стопу через эластичный формообразующий элемент корпуса 1 и пневмоэлементы 4 и 5 сначала передаются на дно 14 опорной части желобчатой формы 13, а затем через боковые стенки 8 и 9 коробчатого кронштейна 6 каркаса 2 - на выше расположенные элементы протеза.

Таким образом, выполнение жесткого силового каркаса 2 стопы составным из двух основных состыкованных между собой частей - коробчатого кронштейна 6 и опорной части желобчатой формы 13, которые изготовлены из высокопрочных материалов, позволяет значительно уменьшить его габариты по сравнению с аналогичными вкладышами стоп (типа “SACH”), которые обычно выполняются из древесины, и освободить тем самым соответствующие объемы для размещения пневмоэлементов, особенно в носковой части - для подошвенного 4 и тыльного 3 пневмоэлементов. Кроме того, выполненный таким образом каркас 2 вкладыш позволяет одновременно уменьшить его массу, а значит и массу всей стопы.

Изготовление комплектующих предложенной стопы не представляет технологических или инструментальных трудностей.

Эластичный формообразующий элемент корпуса 1 может быть выполнен, например, из микроячеистого полиуретана методом заливки.

Коробчатый кронштейн 6, например, может быть выполнен из высокопрочного алюминиевого сплава методом фрезерования, а опорная часть желобчатой формы 13 - из высокопрочного прессованного слоистого пластика методом формования.

Закладной элемент 22 может быть, например, изготовлен из пенопласта, а прокладки 23, 24 и 25 - из мягкого материала, например резины.

Формула изобретения

Искусственная стопа, содержащая эластичный формообразующий элемент корпуса, расположенный внутри его жесткий каркас, тыльный, подошвенный и пяточный пневмоэлементы, отличающаяся тем, что жесткий каркас выполнен составным в виде коробчатого кронштейна и опорной части желобчатой формы, жестко связанных между собой, при этом дно опорной части желобчатой формы обращено к подошве стопы, коробчатый кронштейн выполнены из алюминиевого сплава, а опорная часть желобчатой формы выполнена из прессованного слоистого пластика методом формования.

РИСУНКИ