Искусственная стопа (варианты)

Искусственная стопа (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике и может быть использована для протезирования нижних конечностей.

Проблема протезирования стоп является одной из актуальных проблем, стоящих перед протезостроением. Решение этой проблемы связана с тем, что конструкция стопы должна выдерживать значительные нагрузки, которые воздействуют на нее в процессе эксплуатации при длительном сохранении функциональных свойств, что порой делает конструкцию сложной в изготовлении и не всегда отвечающей функциональным и физико-механическим характеристикам.

Учитывая это обстоятельство, мы считаем, что в конструкциях протезов нижних конечностей условно можно выделить два вида соединения протеза со стопой: с подвижным адаптером (т.е. с подвижной щиколоткой, имеющей возможность углового перемещения) и с неподвижным адаптером (с неподвижной щиколоткой, не имеющей возможности углового перемещения).

Каждый вид предлагаемых соединений в построении протеза представляет собой определенный компромисс между сложной, дорогой и тяжелой конструкцией, частично учитывающей реальные нагрузки, возникающие при шаговом движении культи ноги, используемые инвалидами со средней и высокой активностью, и упрощенной конструкцией, используемой, как правило, инвалидами с низкой физической активностью.

Задачей, решаемой настоящей группы изобретений, является создание как простой по конструкции искусственной стопы, так и ее более сложного варианта, с возможностью регулирования отдельных функций, притом, что каждая из представленных стоп должна, по возможности, сочетать в себе как свои преимущества, так и преимущества стопы другого вида.

Первым вариантом предлагаемой искусственной стопы является стопа для инвалидов с низкой физической активностью.

Примером сравнительно простой конструкции стопы, применяемой для инвалидов с низкой физической активностью, является стопа RU 2102039, А61F 2/66, 20.01.1996, функциональным элементом которой является вкладыш, изготовленный из полимерного материала, а упругим и армирующим элементом - ременные полосы.

Недостатком известного протеза является возможность его применения только для лиц с определенной физической активностью и определенными весовыми характеристиками. При изменении веса инвалида или при изменении его образа жизни протез изготавливается в соответствии с новыми данными инвалида.

Более близким к первому варианту заявленной стопы можно считать голеностопный узел, известный из книги "Конструкции протезно-ортопедических изделий", изданной под редакцией А.П.Кужекина, М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с.52 и 54, рис.33, содержащий эластичную косметическую оболочку, адаптер и вкладыш, имеющий переднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки, заднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки и отверстие под крепежный резьбовой стержень, снабженный упором в виде гайки, соединенный с адаптером посредством оси, при этом части эластичной косметической оболочки на передней и задней адаптерных поверхностях представляют собой амортизирующие прокладки.

Известный голеностопный узел может использоваться инвалидами различного возраста, но он неудобен в эксплуатации, т.к. изготавливается с из материалов, имеющих большой вес и невысокие прочностные свойства, в частности из дерева.

Вторым вариантом предлагается искусственная стопа, которая имеет возможность регулировки функций в процессе эксплуатации.

Примером регулируемого элемента является голеностопный узел стопы RU 2137443, А61F 2/66, 20.09.1999, содержащий эластичную косметическую оболочку, адаптер, вкладыш, имеющий переднюю и заднюю опорные поверхности под адаптер с размещенными в гнездах амортизаторами и отверстие под снабженный гаечным упором крепежный резьбовой стержень, соединяющий адаптер со стопой.

Конструкция стопы RU 2137443 позволяет производить ее регулировку, но из-за отсутствие в ней упругого элемента делает невозможным эффективное освобождение потенциальной энергии, накопленной при сжатии и изгибе его носочного отдела, необходимой для усиления фазы заднего толчка. Следовательно, более близким ко второму варианту предлагаемой нами стопы может считаться стопа US 4089072.

Техническим результатом каждого из входящего в группу изобретений является оптимальное взаимодействие простой по конструкции искусственной стопы как с поверхностью, по которой происходит перемещение, так и с протезируемой конечностью инвалида.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, в которых первый вариант искусственной стопы содержит эластичную косметическую оболочку, адаптер и вкладыш, имеющий переднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки, заднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки и отверстие под крепежный резьбовой стержень, снабженный упором в виде гайки, соединенный с адаптером посредством оси, при этом части эластичной косметической оболочки на передней и задней адаптерных поверхностях представляют собой амортизирующие прокладки, отличается от ближайшего аналога тем, что гайка, установлена с возможностью взаимодействия с упругим элементом в форме свода стопы, размещенным на подошвенной поверхности вкладыша, а консольная часть упругого элемента снабжена скосом, ориентированным от вкладыша к середине консольной части или к концу консольной части и имеющим максимальную высоту, не менее чем в два раза превышающую толщину упругого элемента.

Приведенная совокупность основных признаков достаточна для достижения технического результата изобретения во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В частных случаях своего выполнения или использования первый вариант стопы может содержать эластичную косметическую оболочку из пенополиуретана, упругий элемент из термопластичного полиуретана, вкладыш из ударопрочного полимера и части косметической оболочки в виде амортизирующих прокладок, имеющих толщину 1-5 мм.

Второй вариант искусственной стопы, содержащей эластичную косметическую оболочку, адаптер, упругий элемент с консольной частью у носка вкладыша, имеющего переднюю опорную поверхность под адаптер, заднюю опорную поверхность под адаптер с размещенным в переднем гнезде передним амортизатором и отверстие под снабженный упором крепежный резьбовой стержень, соединенный с адаптером посредством оси, отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно содержит задний амортизатор, установленный в заднем гнезде на задней опорной поверхности под адаптер, при этом передний и задний амортизаторы выполнены в виде сменных эластичных буферов, твердость которых подбирают в соответствии с весом и физическими возможностями инвалида, а упор выполнен в виде гайки, установленной с возможностью взаимодействия с упругим элементом в форме свода стопы, размещенным на подошвенной поверхности вкладыша, причем консольная часть упругого элемента снабжена скосом, ориентированным от вкладыша к середине консольной части или к концу консольной части и имеющим максимальную высоту, не менее чем в два раза превышающую толщину упругого элемента.

В частных случаях своего выполнения или использования второй вариант стопы может содержать эластичную косметическую оболочку из пенополиуретана, упругий элемент из термопластичного полиуретана, вкладыш из ударопрочного полимера и сменные эластичные буфера толщиной 18-22 мм.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез в вертикальной плоскости первого варианта стопы и на фиг.2 - продольный разрез в вертикальной плоскости второго варианта стопы.

В первом варианте искусственная стопа содержит эластичную косметическую оболочку 1, адаптер 2, вкладыш 3 и упругий элемент 4 с консольной частью 5 у носка вкладыша 3. Вкладыш 3 имеет переднюю 6 и заднюю 7 опорные поверхности под адаптер, покрытые эластичной косметической оболочкой 1, отверстие 8 под крепежный резьбовой стержень 10, снабженный упором 9. Стержень 10 соединен с адаптером 2 осью 12. Часть эластичной косметической оболочки 1, покрывающей переднюю 6 и заднюю 7 поверхности под адаптер, представляют собой амортизирующие прокладки толщиной 1-5 мм. Упор 9 выполнен в виде гайки, установленной с возможностью взаимодействия с упругим элементом 4. Упругий элемент 4 выполнен в форме свода стопы и размещен на подошвенной поверхности вкладыша 3. Консольная часть 5 упругого элемента 4 снабжена скосом 11, максимальная высота которого превышает толщину упругого элемента 4 не менее чем в 2 раза. Скос 11 упругого элемент 4 ориентирован от вкладыша 3 к середине или к концу консольной части 5.

В частных случаях своего выполнения или использования первый вариант стопы может содержать эластичную косметическую оболочку 1 из пенополиуретана, упругий элемент 4 из термопластичного полиуретана, вкладыш 3 из ударопрочного полимера и части косметической оболочки 1 в виде амортизирующих прокладок, имеющих толщину 1-5 мм.

Второй вариант искусственной стопы содержит эластичную косметическую оболочку 12, адаптер 13, вкладыш 14 и упругий элемент 15 с консольной частью 16 у носка вкладыша 14. Вкладыш 14 имеет переднюю 17 и заднюю 18 опорные поверхности под адаптер с размещенным в переднем гнезде 26 передним амортизатором 25, отверстие 21 под крепежный резьбовой стержень 23 снабженный упором 22. Крепежный резьбовой стержень 23 соединен с адаптером 13 осью 24. Задний амортизатор 20 установлен в заднем гнезде 19 на задней адаптерной опорной поверхности 18 под адаптер 13. Передний амортизатор 25 и задний амортизатор 20 выполнены в виде сменных эластичных буферов, твердость которых подбирают в соответствии с весом и физической активностью инвалида. Упор 22 выполнен в виде гайки, установленной с возможностью взаимодействия с упругим элементом 15. Упругий элемент 15 выполнен в форме свода стопы и размещен на подошвенной поверхности вкладыша 14. Консольная часть 16 упругого элемента 15 снабжена скосом 27, максимальная высота которого превышает толщину упругого элемента не менее чем в 2 раза. Скос 27 ориентирован от вкладыша 14 к середине или к концу консольной части 16.

В частных случаях своего выполнения или использования второй вариант искусственной стопы может содержать эластичную косметическую оболочку 12 из пенополиуретана, упругий элемент 15 из термопластичного полиуретана и вкладыш 14 из ударопрочного полимера.

Для ношения первого варианта стопы ее прикрепляют к протезу при помощи адаптера 2, установленного на крепежном резьбовом стержне 10. Предварительно упором 9, выполненным в виде гайки, прижимают упругий элемент 4 к подошвенной поверхности вкладыша 3 и адаптер 2 к передней 6 и задней 7 поверхностям под адаптер. Часть эластичной косметической оболочки 1, расположенной между вкладышем 3 и адаптером 2, позволяет плотно фиксировать адаптер на стопе (передней и задней плоскостях).

При перемещении инвалида упругий элемент 4 с консольной частью 5 у носка вкладыша 3 в фазах опоры, переноса центра массы и заднем толчке вместе с эластичной косметической оболочкой 1 равномерно распределяет нагрузку по опорной поверхности. Перенос веса тела на протез для инвалида значительно облегчается тем, что упругий элемент 4 выполнен в форме свода стопы и размещен на подошвенной поверхности вкладыша 3, а его консольная часть 5 имеет скос 11. Выполнение скоса 11, максимальная высота которого превышает толщину упругого элемента 4 не менее чем в 2 раза, и его ориентация от вкладыша 3 к середине или к концу консольной части 5 позволяют оптимизировать как жесткость каждого из этих элементов, так и соответственно их работу. В результате при движении стопы в заключительной фазе отрыва носка от площади опоры, при сжатии и изгибе, главным образом, носочного отдела стопы (жесткость которой прежде всего определяется соотношением высоты консольной части 5 упругого элемента 4 и его толщиной) накопленная потенциальная энергия высвобождается и способствует усилению фазы заднего толчка.

Ось 12 обеспечивает подвижность адаптера 2 только в сагиттальной плоскости протеза и обеспечивает надежную устойчивость в начальный период опоры на стопу. В процессе эксплуатации адаптер 2, качаясь на оси 12, попеременно воздействует на прокладки эластичной косметической оболочки 1. Опираясь на переднюю поверхность 7 и заднюю поверхность 8, эластичная косметическая оболочка 1 выполняет в первом варианте протеза функции эластичных амортизаторов для адаптера 2. Усилие прижима адаптера 2 к поверхности стопы регулируется вращением упора 9.

Второй вариант стопы имеет значительно больше возможностей для регулировки и учета физической активности инвалидов.

При использовании второго варианта стопы прежде всего подбирают задний амортизатор 20 и передний амортизатор 25, которые выполнены в виде эластичных буферов. Выбор производят, как правило, из амортизаторов трех видов, отличающихся друг от друга показателями твердости материала (резины). Выбор делают на основании данных, характеризующих вес инвалида и его физической активности. После выбора заднего амортизатора 20 и переднего амортизатора 25 их устанавливают в заднее гнездо 19 на задней опорной поверхности 18 и переднее гнездо 26 на передней опорной поверхности 17 под адаптер, где они удерживаются за счет плотной посадки в гнездо.

Во втором варианте выполнения стопы ее работа аналогична первому варианту, но во втором варианте адаптер 13, качаясь на оси 24, попеременно воздействует на задний амортизатор 20 и передний амортизатор 25. Сила воздействия может регулироваться вращением упора 22 и его перемещением относительно резьбового стержня 23. При перемещении упора 22 относительно стержня 23 происходит прижимание выполненного в виде свода стопы упругого элемента 15 к вкладышу 14, что обеспечивает как надежность крепления и монолитность вкладыша с упругим элементом в сборе, так и хорошие пружинящие свойства его консольной части 16, имеющей скос 27.

1. Искусственная стопа, содержащая эластичную косметическую оболочку, адаптер и вкладыш, имеющий переднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки, заднюю опорную поверхность под адаптер с частью эластичной косметической оболочки и отверстие под крепежный резьбовой стержень, снабженный упором в виде гайки, соединенный с адаптером посредством оси, при этом части эластичной косметической оболочки на передней и задней адаптерных поверхностях представляют собой амортизирующие прокладки, отличающаяся тем, что гайка, установлена с возможностью взаимодействия с упругим элементом в форме свода стопы, размещенным на подошвенной поверхности вкладыша, а консольная часть упругого элемента снабжена скосом, ориентированным от вкладыша к середине консольной части или к концу консольной части и имеющим максимальную высоту, не менее чем в два раза превышающую толщину упругого элемента.

2. Стопа по п.1, отличающаяся тем, что эластичная косметическая оболочка выполнена из пенополиуретана.

3. Стопа по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен из термопластичного полиуретана.

4. Стопа по п.1, отличающаяся тем, что вкладыш выполнен из ударопрочного полимера.

5. Стопа по п.1, отличающаяся тем, что амортизирующие прокладки имеют толщину 1-5 мм.

6. Искусственная стопа, содержащая эластичную косметическую оболочку, адаптер, упругий элемент с консольной частью у носка вкладыша, имеющего переднюю опорную поверхность под адаптер, заднюю опорную поверхность под адаптер с размещенным в переднем гнезде передним амортизатором и отверстие под снабженный упором крепежный резьбовой стержень, соединенный с адаптером посредством оси, отличающаяся тем, что дополнительно содержит задний амортизатор, установленный в заднем гнезде на задней опорной поверхности под адаптер, при этом передний и задний амортизаторы выполнены в виде сменных эластичных буферов, твердость которых подбирают в соответствии с весом и физическими возможностями инвалида, а упор выполнен в виде гайки, установленной с возможностью взаимодействия с упругим элементом в форме свода стопы, размещенным на подошвенной поверхности вкладыша, причем консольная часть упругого элемента снабжена скосом, ориентированным от вкладыша к середине консольной части или к концу консольной части и имеющим максимальную высоту, не менее чем в два раза превышающую толщину упругого элемента.

7. Стопа по п.6, отличающаяся тем, что эластичная косметическая оболочка выполнена из пенополиуретана.

8. Стопа по п.6, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен из термопластичного полиуретана.

9. Стопа по п.6, отличающаяся тем, что вкладыш выполнен из ударопрочного полимера.

10. Стопа по п.6, отличающаяся тем, что толщина сменных эластичных буферов равна 18-22 мм.