ПРОТЕЗ СТУПНИ С РАЗНЕСЕННЫМИ ПРУЖИННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ Российский патент 2022 года по МПК A61F2/60 A61F2/66 

Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится, по существу, к протезам и, более конкретно, к протезу ступни с улучшенным поглощением силы.

Предпосылки

[0002] Протез ступни служит дистальным окончанием протезного устройства и может крепиться к подколенной трубе, которая крепится к протезу коленного сустава, непосредственно к протезному стержню или к протезу коленного сустава. Для этого на проксимальном конце протеза стопы обычно имеются крепежные приспособления для создания стабильного и постоянного соединения с проксимальным компонентом протеза. Протезы стоп обычно имеют косметическое покрытие из пластика, которое выполняется в форме естественной стопы.

[0003] Что касается конструкции, самой простой формой протеза стопы является жесткая стопа. Однако, такая жесткая стопа имеет существенные недостатки в отношении упругости и поворачиваемости. Более сложные конструкции включают демпфирующие элементы или пяточные пружины для демпфирования момента при ударе о пятку. Также можно устанавливать пружины в области переднего отдела стопы для улучшения характеристик перекатывания стопы на фазе опоры и для запасания и последующего высвобождения энергии деформации так, чтобы помогать пользователю протеза стопы при ходьбе.

[0004] Имеется возможность улучшения конструкций протезов стопы для улучшения отдачи энергии, демпфирования и других свойств, которые улучшают работу протеза и комфорт пользователя, а также повышают стабильность.

Краткое описание изобретения

[0005] Один аспект настоящего изобретения относится к протезу стопы, имеющему базовую пружину, верхний пружинный узел, соединительный узел и пяточную подушку. Базовая пружина имеет участок пальцевого конца и участок пяточного конца. Верхний пружинный узел содержит первый и второй пружинные элементы, первый и второй соединители, первый и второй участки и прорезь. Первый пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец. Второй пружинный элемент проходит, по существу, параллельно первому пружинному элементу и отнесен от первого пружинного элемента, по существу, на всей его длине. Второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец. Первый соединитель расположен между дистальными концами первого и второго пружинных элементов. Второй соединитель расположен между дистальным концом второго пружинного элемента и верхней поверхностью базовой пружины. Первый участок расположен под первым углом к горизонтальной плоскости. Второй участок отходит от первого участка. Прорезь проходит назад от дистальных концов первого и второго пружинных элементов по меньшей мере на половину длины первого участка верхнего пружинного узла. Соединитель может быть разъемно соединен с проксимальными концами первого и второго пружинных элементов и выполнен с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности. Пяточная подушка установлена на базовой пружине в положении, отнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины. Пяточная подушка расположена так, чтобы контактировать с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы.

[0006] Первый угол верхнего пружинного узла может находиться в диапазоне от прибл. 5° до прибл. 30°. Вторая часть верхнего пружинного узла может отходить от первой части, по существу, в вертикальном направлении. Протез ступни далее может содержать распорку, расположенную между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов. Первое связующее соединение может создавать зазор между дистальными концами первого и второго пружинных элементов. Первое связующее соединение может содержать адгезив. Второй пружинный элемент может быть отнесен от первого пружинного элемента с помощью распорок, расположенных на дистальном и проксимальном концах первого и второго пружинных элементов. Толщина первого пружинного элемента может находиться в пределах 15% от толщины второго пружинного элемента.

[0007] Другой аспект настоящего изобретения относится к протезу ступни, имеющему соединитель, базовую пружину, верхний пружинный узел и пяточную подушку. Соединитель выполнен с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности. Базовая пружина имеет участок пальцевого конца и участок пяточного конца. Верхний пружинных узел содержит первый пружинный элемент, имеющий дистальный конец и проксимальный конец, второй пружинный элемент, расположенный между базовой пружиной и первым пружинным элементом, при этом второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец, и первую и вторую распорки. Первая распорка расположена между дистальными концами первого и второго пружинных элементов. Вторая распорка расположена между проксимальными конами первого и второго пружинных элементов. Первая и вторая распорки выполнены с возможностью разделять второй пружинный элемент от первого пружинного элемента, когда протез стопы находится в состоянии покоя. Во время использования протеза стопы участок первого пружинного элемента, расположенный между дистальным и проксимальным концами первого пружинного элемента, движется относительно второго пружинного элемента. Верхний пружинный узел далее содержит дистальную концевую часть, соединенную с соединителем. Пяточная подушка установлена на базовой пружине в положении, отнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины. Пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы.

[0008] Участок дистального конца верхнего пружинного узла может быть соединен с базовой пружиной постоянным связующим соединением, и материал постоянного связующего соединения может содержать эластомерный материал. Проксимальный концевой участок верхнего пружинного узла может содержать проксимальные концы первого и второго пружинных элементов и может быть разъемно соединен с соединителем с помощью по меньшей мере одного крепежного элемента. Дистальные концы первого и второго пружинных элементов могут быть соединены друг с другом связующим соединением и материал связующего соединения может определять первую распорку. Верхний пружинный узел может иметь первый участок, расположенный под углом от прибл. 5° до прибл. 30° к горизонтальной плоскости, и второй участок, проходящий, по существу, вертикально. верхний пружинный узел может быть отнесен от базовой пружины. Материал связующего соединения может содержать эластомерный материал. Пяточная подушка может быть съемно прикреплена к базовой пружине, и пяточная подушка может содержать эластомерный материал. Дистальный конец второго пружинного элемента может проходить дистально дальше, чем дистальный конец первого пружинного элемента.

[0009] Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления протеза стопы. Этот способ содержит этапы, на которых берут базовую пружину, соединитель, пяточную подушку, первый и второй пружинные элементы и распорку, устанавливают первый и второй пружинные элементы параллельно друг другу так, чтобы части второго пружинного элемента находились ниже и/или сзади от первого пружинного элемента, соединяют дистальные концы первого и второго пружинных элементов друг с другом (например, связывая их эластомерным материалом), и устанавливают распорку между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов. Распорка разводит первый и второй пружинные элементы друг от друга, когда протез ступни находится в состоянии покоя. Способ также содержит этапы, на которых соединяют проксимальные концы первого и второго пружинных элементов с соединителем по меньшей мере одним крепежным элементом, соединяют дистальный конец второго пружинного элемента с пальцевым концевым участком базовой пружины, при этом дистальные концы первого и второго пружинных элементов ориентируют по существу параллельно верхней поверхности базовой пружины, и монтируют пяточную подушку в положении, отнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины, при этом пяточная подушка контактирует с нижней поверхностью второго пружинного элемента.

[0010] Проксимальные концы первого и второго пружинных элементов могут быть ориентированы, по существу, вертикально. Способ также может содержать этапы, на которых берут первый и второй пружинные элементы с нижней частью и верхней частью, устанавливают нижнюю часть под углом от прибл. 5° до прибл. 30°, к горизонтальной плоскости, и устанавливают верхнюю часть, по существу, вертикально. Базовая пружина может содержать сандальную прорезь, сформированную на участке пальцевого конца, а связывание дистального конца второго пружинного элемента с базовой пружиной может включать соединение с базовой пружиной в положении, отнесенном назад от сандальной прорези. Участок первого пружинного элемента может сдвигаться в контакт со вторым пружинным элементом при использовании протеза стопы. Соединения между первым и вторым пружинными элементами и между верхним пружинным узлом и базовой пружиной могут быть связующими соединениями с использованием эластомерного материала. Материал связующих соединений может разносить первый и второй пружинные элементы друг от друга, и может разносить верхний пружинный узел и базовую пружину друг от друга.

[0011] Выше были обобщенно описаны признаки и технические преимущества примеров настоящего изобретения для лучшего понимания нижеследующего подробного описания. Дополнительные признаки и преимущества будут описаны ниже. Описанные концепция и конкретные примеры могут использоваться как основа для модификации или создания других структур для достижения тех же целей настоящего изобретения. Такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы изобретательской идеи и объема приложенной формулы. Признаки, считающиеся характерными для описанных здесь концепций и в отношении из организации, и в отношении способа работы, совместно с их преимуществами будут более понятны из нижеследующего описания со ссылками на приложенные чертежи. Каждый из чертежей приведен только для иллюстрации и описания и не является определением пределов формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

[0012] Дополнительное понимание природы и преимуществ вариантов настоящего изобретения можно получить из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи. На приложенных чертежах одинаковые компоненты или признаками могут быть обозначены одними и теми же ссылочными позициями.

[0013] Фиг. 1 - вид спереди в перспективе примера узла протеза стопы по настоящему изобретению.

[0014] Фиг. 2 - вид сзади в перспективе узла протеза стопы по фиг. 1.

[0015] Фиг. 3 - разнесенный вид спереди в перспективе узла протеза стопы по фиг. 1.

[0016] Фиг. 4 - разнесенный вид сзади в перспективе узла протеза стопы по фиг. 1.

[0017] Фиг. 5 - вид справа протеза стопы по фиг. 1.

[0018] Фиг. 6 - вид слева протеза стопы по фиг. 1.

[0019] Фиг. 7 - вид сверху протеза стопы по фиг. 1.

[0020] Фиг. 8 - вид снизу протеза стопы по фиг. 1.

[0021] Фиг. 9 - вид спереди протеза стопы по фиг. 1.

[0022] Фиг. 10 - вид сзади протеза стопы по фиг. 1.

[0023] Фиг. 11 - сечение протеза стопы по фиг. 7 по линии 11-11

[0024] Фиг. 12 - вид сбоку другого примера протеза стопы по настоящему изобретению.

[0025] Фиг. 13 - вид сбоку другого примера протеза стопы по настоящему изобретению.

[0026] Фиг. 14 - диаграмма последовательности, иллюстрирующая пример способа по настоящему изобретению.

[0027] Хотя в описанные здесь варианты настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения, и они могут принимать альтернативные формы, на чертежах для примера показаны конкретные примеры, которые будут подробно описаны ниже. Однако, описанные здесь иллюстративные варианты не ограничиваются конкретными раскрытыми формами. Настоящее описание охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в объем приложенной формулы изобретения.

Подробное описание изобретения

[0028] Настоящее изобретение, по существу, направлено на протезные устройства и, более конкретно, относится к устройствам протеза стопы, которые также именуются протезами стопы. Описанные варианты протеза стопы могут дать определенные преимущества по сравнению с другими устройствами протеза стопы. Например, устройства протеза стопы по настоящему изобретению могут иметь улучшенные характеристики перекатывания, например, улучшенную плавность во время перекатывания. Протез стопы может содержать верхний или нижний пружинный узел, имеющий пару листовых пружин, скрепленных на противоположных концах с зазором между этими листовыми пружинами. Верхний пружинный узел скомбинирован с базовой пружиной и прикреплен к базовой пружине в пальцевой области базовой пружины. Пяточная подушка расположена между верхним пружинным узлом и базовой пружиной в пяточной области базовой пружины. Пяточная подушка моет крепиться непосредственно к базовой пружине и контактировать с нижней поверхностью верхнего пружинного узла. Пяточная пружина может быть сменной для регулировки жесткости каблука.

[0029] Пальцевый конец протеза стопы может иметь прорезь, проходящую в направлении длины протеза стопы. Эта прорезь может проходить вдоль продольной центральной линии протеза стопы для создания медиальной/боковой податливости. Прорезь может проходить через участки базовой пружины и верхнего пружинного узла.

[0030] Конструкция протеза стопы направлена, по существу, на удовлетворение потребностей типичного активного ампутанта. Протез стопы сконструирован для комфортной ходьбы и для множества типичны условий, с которыми встречается ампутант, и не направлен на конкретную узкую группу пользователей, таких как бегуны, лыжники, пловцы и т.п.

[0031] Верхний пружинный узел может иметь разные форму и конструкции. В одном пример верхний пружинный узел содержит по существу горизонтальный участок, который проходит по существу параллельно базовой пружине, и верхний участок, который проходит по существу в вертикальном направлении для получения L-образной конструкции. Другие конструкции содержат более низкий профиль, на имеющий вертикального участка L-образной конструкции. В других вариантах может иметься вертикальный участок большей длины, который выступает вертикально дальше вверх относительно базовой пружины.

[0032] Базовая пружина может выступать назад дальше, чем самая задняя точка верхнего пружинного узла. Базовая пружина может содержать сандальную прорезь, расположенную рядом с прорезью, сформированной вдоль центральной линии, которая создает медиальную/боковую податливость. По меньшей мере в некоторых вариантах первая и вторая листовые пружины верхнего пружинного узла могут заканчиваться в разных задних положениях (напр., верхняя листовая пружина отнесена дальше назад по сравнению с нижней листовой пружиной). Далее, пяточный конец базовой пружины может проходить дальше назад за пяточную подушку. Такое расположение пяточного конца базовой пружины создает пяточное плечо рычага, расположенное за пяточной подушкой.

[0033] Протез стопы по настоящему изобретению может содержать различные комбинации признаков, которые дают определенные преимущества по сравнению с известными протезами стопы. Одна такая комбинация признаков содержит содержащий множество пружин верхний пружинный узел, в котором пружины соединены противоположными концами и имеют зазор или пространство между ними вдоль их длин между точками соединения на противоположных концах. Верхний пружинный узел соединен с имеющей полную длину базовой пружиной в пальцевой области базовой пружины и в положении, которое отнесено назад от переднего конца базовой пружины. Верхний пружинный узел моет быть соединен с базовой пружиной только в одном положении. Протез стопы содержит сменную эластомерную пяточную подушку, расположенную между базовой пружиной и верхним пружинным узлом на пяточном конце протеза стопы. Типично пяточная подушка отсоединена от верхнего пружинного узла, но расположена для контакта с нижней поверхностью верхнего пружинного узла, в частности при использовании. Верхний пружинный узел может содержать листовые пружины разной длины. Такие разные длины могут допускать постепенное изменение жесткости верхнего пружинного узла в разных положения по длине протеза стопы (например, в пальцевой области). Одним преимуществом этой конкретной комбинации признаков является то, что гибкость базовой пластины не оказывает большого влияния на эксплуатационные характеристики. В некоторой степени базовая пластина моет в точке соединения с верхним пружинным узлом поворачиваться или иным образом двигаться из-за типа соединения между верхним пружинным узлом и базовой пружиной. По меньшей мере в одном примере соединение обеспечивается адгезивом или другой связующей структурой, которая обеспечивает по меньшей мере некоторую гибкость и/или упругость. Работу пятки протеза стопы также можно улучшить возможностью поворота, создаваемой гибким адгезивным связующим между базовой пружиной и верхним пружинным узлом, или за счет гибкости базовой пружины. В этом конкретном варианте протез стопы обладает гибкостью связующего на соединении между базовой пружиной и верхним пружинным узлом, а также гибкостью базовой пружины, которая обеспечивается структурой базовой пружины и прорезью на участке пальцевого конца. Гибкое связующее между верхним пружинным узлом и дистальной пластиной может работать как пленочный шарнир, как описано в патентной публикации США № 2017/0049584, которая полностью включена в настоящее описание путем отсылки. Гибкая дистальная пластина также может участвовать в работке пленочного шарнира. Можно настраивать вклад дистальной пластины в работу пятки, подбирая эти и другие параметры конструкции. Работа пятки в первую очередь определяется сжимаемостью пяточной подушки, хотя форма и положение пяточной подушки также могут влиять на эксплуатационные характеристики пятки. Таким образом, в достижении требуемых функций пятки протеза стопы участвуют разные признаки. Перенося нагрузку во время удара пятки с задней части базовой пружину на заднюю часть верхнего пружинного узла, пяточная подушка уменьшает напряжение на соединении между базовой пружиной и верхним пружинным узлом, расположенном в передней части протеза ступни.

[0034] На фиг. 1-4 показан пример узла 6 протеза стопы. Узел 6 протеза стопы содержит косметический чехол 8 и протез 10 стопы. Косметический чехол 8 является полой структурой, в которой находятся детали протеза 10 стопы. Косметический чехол 8 создает эстетическое покрытие протеза 10 стопы, создавая впечатление естественной стопы. На фиг. 5-11 протез стопы показан более подробно. Протез 10 стопы предназначен для использования внутри обуви, и высота пятки поднята для соответствия каблуку типичной обуви.

[0035] На фиг. 3 и 4 показан протез 10 стопы, содержащий базовую пружину 12, верхний пружинный узел 14, соединительный узел 16 и пяточную подушку 18. Верхний пружинный узел 14 соединен с базовой пружиной 12 в пальцевой области сочленением 90 пальцевой области. Сочленение 90 пальцевой области может содержать связующее соединение, образованное, например, адгезивным связующим. Сочленение 90 пальцевой области может быть сформировано с использованием упругого гибкого материала, который допускает по меньшей мере некоторое относительное движение между базовой пружиной 12 и верхним пружинным узлом 14 (например, вращательное движение вокруг вертикальной оси, сжатие и линейное перемещение вперед/назад и/или в медиальном/латеральном направлении). Сочленение 90 пальцевой области может создавать единственную соединительную точку между базовой пружиной 12 и верхним пружинным узлом 14. Типично пяточная подушка 18 установлена непосредственно на верхнюю поверхность базовой пружины 12 и расположена для контакта с нижней поверхностью верхнего пружинного узла, как показано, например, на фиг. 5 и 6. Пяточная подушка 18 может быть соединена с базовой пружиной 12 с возможностью отсоединения. Альтернативно, пяточная подушка 18 может быть соединена с верхним пружинным узлом с возможностью отсоединения. По меньшей мере в некоторых примерах пяточная подушка 18 соединена с базовой пружиной 12 соединением на основе прессовой посадки с использованием, например, держателя 32, который установлен на верхней поверхности базовой пластины 12. Пяточная подушка 18 может быть сменной и заменяться на подушку с другими свойствами, например, с уменьшенной или увеличенной жесткостью, сжимаемостью, демпфирующей способностью и т.п. Вместо пяточной подушки 18, показанной на чертежах, также можно использовать пяточные подушки с другими размерами и формами. В некоторых примерах протез 10 стопы может работать без какой-либо пяточной подушки 18.

[0036] Соединительный узел 16 может быть съемно прикреплен к верхнему пружинному узлу 14 на его проксимальном конце. По меньшей мере в одном примера соединительный узел 16 съемно присоединен с помощью одного или более крепежного элемента 92a, 92b. Можно использовать соединительные узлы с разными соединительными признаками, например, пирамидальный соединитель 102. По меньшей мере в некоторых примерах пирамидальный соединитель является заменяемым компонентом соединительного узла 16. В других вариантах пирамидальный соединитель сформирован интегрально с остальной частью соединительного узла и установлен непосредственно на верхний пружинный узел. Можно использовать и другие соединители, помимо пирамидального, являющиеся частью соединительного узла, для крепления протеза 10 стопы на другом протезном элементе, таком как протез нижней конечности, переходная деталь и т.п.

[0037] Как показано, базовая пружина 12 содержит пальцевый конец 20 и пяточный конец 22, сандальную прорезь 24 и балансирующую прорезь 26. Базовая пружина 12 также может иметь верхнюю поверхность 28, нижнюю поверхность 30 и держатель 32 пяточной подушки, расположенный на участке пяточного конца базовой пружины 12. Держатель 32 может содержать полость 34 и борт 36, способствующие съемному креплению пяточной подушки 18 на базовой пружине 12. Базовая пружина 12 также может иметь максимальную длину L₁ (см. фиг. 11), максимальную ширину W₁ (см. фиг. 11), длину L2 пяточного рычага (см. фиг. 11), выступающего за пяточной подушкой 18, и длину L₃ балансирующей прорези (см. фиг. 11). Типично максимальная длина L1 составляет от прибл. 7 до прибл. 12 дюймов (177,8-279,4 мм) в зависимости от размера ступни. Максимальная ширина W₁ типично составляет от прибл. 1 до прибл. 3 дюймов (25,4-76,2 мм). Длина L₂ пяточного рычага типично составляет от прибл. 1 до прибл. 3 дюймов (25,4-76,2 мм) и, более предпочтительно, от прибл. 1 до прибл. 2 дюймов (25,4-50,8 мм). L₃ типично составляет от прибл. 3 до прибл. 8 дюймов (76,2-203,2 мм и, более предпочтительно, от прибл. 5 до прибл. 7 дюймов (127-177,8 мм). Размеры базовой пластины в значительной степени зависят от размера стопы.

[0038] Сандальная прорезь 24 также может иметь длину L_S. Длина L_S типично составляет от прибл. 0,5 до прибл. 2 дюймов (12,7-50,8 мм). Сандальная прорезь 24 сформирована на пальцевом конце базовой пружины 12 и проходит назад от самой внутренней кромки базовой пружины 12. Балансирующая прорезь 26 также сформирована на пальцевом конце, начинаясь на передней кромке базовой пружины 12 и проходя назад. По меньшей мере в некоторых вариантах балансирующая прорезь выровнена с продольной центральной линией базовой пружины 12. Балансирующая прорезь 26 может обеспечивать улучшенную медиальную/латеральную податливость протеза 10 стопы, особенно при ходьбе по неровной поверхности.

[0039] Как показано по меньшей мере на фиг. 5 и 6, базовая пружина 12 имеет контурную форму вдоль своей длины. Боковой профиль базовой пружины 12 имеет волнообразную форму, переходя между вогнутой и выпуклой формами. В некоторых примерах дистальная поверхность базовой пружины 12 предпочтительно является вогнутой в передней секции, переходит в вогнутую на арке или в средней секции, и может вновь принимать выпуклую форму на заднем конце. Такие контуры и положения элементов контура, в частности, относительно соединения 90 пальцевого конца и пяточной подушки 18 могут обеспечить улучшенную плавность перекатывания, улучшенную обратную связь по энергии пользователю, стабильность и комфорт при использовании протеза стопы. Наличие участка рычага, выступающего назад от пяточной подушки 18, также может улучшить плавность перекатывания и обратную связь по энергии при использовании.

[0040] Верхний пружинный узел 14 показан содержащим первый и второй пружинные элементы 40, 42, первую распорку 44 на участке пальцевого конца протеза ступни, вторую распорку 46, расположенную на проксимальном конце верхнего пружинного узла 14, и зазор G между первым и вторым пружинными элементами 40, 42, проходящий вдоль всей их длины. Первый и второй пружинные элементы 40, 42 можно назвать листовыми пружинами. Первый и второй пружинные элементы 40, 42 могут проходить по существу параллельно друг другу вдоль всей их длины. Первая распорка 44 может быть выполнена как связующее соединение между первым и вторым пружинными элементами 40, 42. Во меньшей мере в некоторых примерах первая распорка содержит тот же связующий материал, который используется для соединения 90 на пальцевом конце между верхним пружинным узлом 14 и базовой пружиной 12. По меньше мере в некоторых вариантах первая распорка 44, по существу, выровнена с соединением 90 на пальцевом конце или по меньшей мере частично находит на соединение 90 пальцевого конца в направлении длины. Первая распорка 44 может создавать постоянное соединение между первым и вторым пружинными элементами 40, 42. Материал первой распорки 44 может обеспечивать возможность по меньшей мере некоторого движения между первым и вторым пружинными элементами (напр., вращательного движения вокруг вертикальной оси, линейное движения в переднем, заднем и медиальном/латеральном направлениях, сжатия и т.д.). Материал первой распорки 44 может быть упругим так, чтобы возвращаться к первоначальной форме после снятия силы, использованной для сжатия или деформации первой распорки 44.

[0041] Вторая распорка 46 может содержать жесткий материал, который не сжимается и не обладает упругостью. Вторая распорка 46 может находиться на самом проксимальном конце верхнего пружинного узла 14. Вторая распорка 46 может быть выровнена с соединительным узлом 16 или по меньшей мере с его частью. В показанном варианте вторая распорка 46 содержит отверстия, сквозь которые проходят крепежные элементы 92a и 92b для соединения соединительного элемента с верхним пружинным узлом.

[0042] Первая и вторая распорки 44,46 могут определять размер зазора G, когда протез 10 стопы находится в состоянии покоя. Типично зазор G проходит вдоль всей длины первого и второго пружинных элементов 40, 42, когда протез 10 стопы находится в состоянии покоя (т.е., перед приложением силы во время использования протеза 10 стопы). Альтернативно, две верхние пружины 40, 52 могут упираться (напр., непосредственно контактировать друг с другом) в положении соединителя, как показано на фиг. 12. Размер зазора G во время использования может изменяться протеза 10 стопы. Например, зазор G может уменьшаться у первой распорки 44, если материал первой распорки 44 может сжиматься во время использования. В другом примере зазор G при использовании может уменьшаться или менять размер в положении между первой и второй распорками 44, 46. Например, приложение пользователем силы во время цикла ходьбы может привести к изменению размера зазора G на разных фазах цикла ходьбы (напр., толчок в пятку, фаза опоры, упор на пальцы), и по мере того, как силы прилагаются и снимаются, при использовании протеза, эти силы поглощаются и/или возвращаются через базовую пружину 12 и пяточную подушку 18. По меньшей мере в некоторых вариантах первый пружинный элемент 40 может входить в контакт со вторым пружинным элементом 42 во время использования протеза стопы (т.е., зазор сокращается до нуля).

[0043] Первый пружинный элемент 40 показан имеющим передний конец 50, проксимальный конец 52, горизонтальный участок 54, вертикальный участок 56, прорезь 58 и отверстия 68a, 60b для крепежных элементов. Первый пружинный элемент 40 имеет общую длину L₄, как показано на фиг. 5, максимальную ширину W₂, как показано на фиг. 9, и длину L₅ прорези, как показано на фиг. 11. Горизонтальный участок 54 может иметь радиус R₁ кривизны, как показано на фиг. 5 и 6. Первый пружинный элемент 40 также имеет радиус R₂ сгиба на пересечении между горизонтальным и вертикальным участками 54, 56. Радиус R₁ кривизны может меняться вдоль длины от переднего конца 50 в направлении назад. Радиус R₁ типично находится в диапазоне от прибл. 10 до прибл. 30 дюймов (245-762 мм) и, более предпочтительно от прибл. 18 до прибл. 22 дюймов (457,2-558,8 мм). Радиус R₂ сгиба типично находится в диапазоне от прибл. 0,75 до прибл. 3 дюймов (19,05-76,2 мм) и, более предпочтительно, от прибл. 1 до прибл. 1,5 дюйма (25,4-38,1 мм). Хотя горизонтальный участок 54 проходит, по существу, в горизонтальном направлении, он может быть расположен под углом α к горизонтальной плоскости, как показано по меньшей мере на фиг. 5. Угол α можно измерять вдоль той части горизонтального участка 54, которая находится сзади от первой распорки 44. Угол α типично находится в диапазоне от прибл. 2° до прибл. 30°, более предпочтительно, от прибл. 5° до прибл. 15°.

[0044] Второй пружинный элемент 42 может иметь передний конец 62, проксимальный конец 64, горизонтальный участок 66, вертикальный участок 68, прорезь 70 и отверстия 72a, 72b для крепежных элементов. Второй пружинный элемент 42 может иметь общую длину L₆, как показано на фиг. 5, максимальную ширину W3, как показано на фиг. 10, и длину L₇ прорези 70, как показано на фиг. 11. Прорезь 70 может быть сформирована на переднем конце 62 и проходить назад. Прорезь 72 может быть выровнена с прорезью 58 в первом пружинном элементе 40 и балансирующей прорезью 26 в базовой пружине 12. По меньшей мере в некоторых вариантах прорези 26, 58, 70 могут проходить в направлении назад до общего положения. Прорези 26, 58, 70 могут заканчиваться в разных положениях в направлении вперед, как показано на фиг. 3. Прорези 58, 70 могут быть выровнены с центральной линией базовой пружины 12 и верхнего пружинного узла 14 так, чтобы обеспечить сбалансированную медиальную/латеральную пронацию и податливость во время использования протеза стопы.

[0045] Первый пружинный элемент 40 может иметь радиус R₄ кривизны горизонтального участка 66 вдоль его длины. Радиус R₃ может меняться вдоль длины от переднего конца 62 к вертикальному участку 68. Второй пружинный элемент также может иметь радиус R₄ сгиба. Типично радиусы R₃, R₄ подобны радиусам R₁, R₂. Радиус R₃ может находиться в диапазоне от прибл. 10 до прибл. 30 дюймов (245-762 мм) и, более предпочтительно от прибл. 18 до прибл. 22 дюймов (457,2-558,8 мм). R₄ может находится в диапазоне от прибл. 0,75 до прибл. 3 дюймов (19,05-76,2 мм) и, более предпочтительно, от прибл. 0,5 до прибл. 1 дюйма (12,7-25,4 мм). Поскольку второй пружинный элемент 42 расположен на верхней стороне и уставлен в вогнутый криволинейный участок первого пружинного элемента, Радиус R₄ меньше, чем радиус R₃.

[0046] Горизонтальный участок 66 может быть расположен под углом θ к горизонтальной плоскости, как показано на фиг. 5. Угол θ может находиться в диапазоне от прибл. 2° до прибл. 30°, и более предпочтительно, от прибл. 5° до прибл. 20°. Угол θ типично такой же или подобен углу α к горизонтальной плоскости 54.

[0047] Верхний пружинный узел 14 установлен на базовой пружине 12, как показано по меньшей мере на фиг. 5-11. Пяточная подушка 18 расположена так, чтобы контактировать с дном или обращенной вниз стороной или поверхностью верхнего пружинного узла 14 (например, с нижней поверхностью первого пружинного элемента 40, как показано на фиг. 5). Хотя пяточная подушка 18 показана соединенной с базовой пружиной 12, но не с верхним пружинным узлом 14, в других вариантах пяточная подушка может быть соединена и с базовой пружиной 12, и с верхним пружинным узлом 14, или может быть соединена с верхним пружинным узлом (например, держатель 32 может быть установлен на нижней поверхности первого пружинного элемента 40 для съемного крепления пяточной подушки 18).

[0048] Пяточная подушка 18 может быть съемно установлена на базовой пружине 12 (или на верхнем пружинном узле 14). Альтернативно, пяточная подушка 18 может быть постоянно прикреплена к бузовой пружине 12. Возможность замены пяточной подушки 18 позволяет подобрать величину амортизирующего действия, демпфирования энергии и т.п., на пяточной подушке 18. Пяточная подушка 18 может устанавливаться посадкой в натяг. В других вариантах пяточная подушка 18 может крепиться позитивным соединением, например, крепежным элементом, зажимом, кронштейном и т.п.

[0049] Пяточная подушка 18 может содержать верхнюю поверхность 80 (см. фиг 3 и 4) иметь сужающуюся форму различной толщины вдоль ее длины, нижнюю поверхность 82 и верхний и нижний проходящие по периметру борта 84, 86. Сужающаяся форма может обеспечивать меньшую толщину T₁ на переднем конце по сравнению с толщиной T₂ на заднем конце пяточной подушки 18, как показано на фиг. 11. Сужающаяся форма пяточной подушки 18 может быть согласована с углом α и/или кривизной R₁ первого пружинного элемента 40. Как таковая верхняя поверхность 80 может иметь контурную, а не планарную форму. Аналогично, нижняя поверхность 82 может иметь форму, согласующуюся с контуром или кривизной верхней поверхности базовой пружины 12, как показано по меньшей мере на фиг. 11.

[0050] Пяточная подушка 18 может содержать амортизирующий, демпфирующий материал, такой, например, как силиконовые или уретановые эластомеры, включая, например, вспененный силикон и вспененный уретан. В некоторых вариантах пяточная подушка 18 может содержать множество разных материалов или отдельных компонентов, скрепленных друг с другом в узел для получения требуемых амортизирующих свойств. В одном примере пяточная подушка 18 содержит вспененный материал, инкапсулированный в защитный полимерный чехол. В другом примере пяточная подушка 18 содержит гелевый материал или капсулу, инкапсулированную во вспененный материал.

[0051] Соединительный узел 16 содержит основание 92, отверстия 96a, 96b под крепежные элементы, гнездо 98 для пружинного узла, отверстие 100, пирамидальный соединитель 102 и крепежный элемент 104. В отверстия 96a, 96b под крепежные элементы вставляются крепежные элементы 92a, 92b. По меньшей мере в некоторых примерах отверстия 96a, 96b под крепежные элементы имеют резьбу для резьбового зацепления с резьбой на крепежных элементах 92a, 92b. В других примерах отверстия 96a, 96b под крепежные элементы являются сквозными отверстиями и крепежные элементы 92a, 92b проходят сквозь эти отверстия и находятся в резьбовом зацеплении с гайками, установленными на противоположной стороне основания 94. Гнездо 98 для пружинного узла может иметь такие форму и размеры, чтобы стыковаться с одним или обоими из первого и второго пружинных элементов 40, 42. Гнездо 98 для пружинного узла может содержать фланец или кромку, которая находится в зацеплении с самой проксимальной поверхностью, например, второго пружинного элемента 42 на проксимальном конце 64. Этот фланец или кромка может обеспечить более надежное соединение и интерфейс между соединительным узлом 16 и верхним пружинным узлом 14.

[0052] Отверстие 100 может иметь такой размер, чтобы принимать часть пирамидального соединителя 102. Отверстие 100 может иметь первую часть, имеющую размер для приема пирамидального соединителя 102, и вторую часть (например, резьбовое отверстие), которая находится в резьбовом зацеплении с резьбой крепежного элемента 104. Отверстие 100 может иметь размеры для приема пирамидальных соединителей 102 разных размеров и форм или соединителей разных типов, которые могут применяться для крепления протеза 10 ступни к отдельному элементу протеза нижней конечности.

[0053] Базовая пружина 12 и первый и второй пружинные элементы 40, 42 могут содержать композитный материал, армированный волокном, например, такой как композит, армированный углеродными волокнами. Первая распорка 44 может содержать связующее связующее, содержащее гибкий адгезив, например, такой как уретановый клей, имеющий твердость по Шору А в диапазоне от прибл. 70 до прибл. 95. Во время изготовления верхнего пружинного узла 14 первый и второй пружинные элементы 40, 42 могут связываться друг с другом с использованием съемной прокладки между этими пружинами для создания уплотненного пространства для адгезива, после чего в это пространство впрыскивают адгезив.

[0054] Второй пружинный элемент 42 может иметь меньшую длину L₅, чем длина L₄ первого пружинного элемента 40. Такая разница в длине может позволить получить до некоторой степени постепенное изменение жесткости в верхнем пружинном узла 14. Хотя два пружинных элемента 40, 42 показаны как часть верхнего пружинного узла 14, в других вариантах можно использовать более чем два элемента листовых пружин, и элементы листовых пружин могут иметь одинаковую или разную длину.

[0055] Вторая распорка 46 может содержать материал, имеющий малый вес, например, такой как алюминий, нейлон или листовой стекловолокно (напр., стекловолокно G-40). Верхний пружинный узел 14 может обеспечивать соединение между первым и вторым пружинными элементами 40, 42 на противоположных концах с зазором G между ними, тем самым создавая несколько неожиданных структурных преимуществ. Эти преимущества в сочетании с типом распорок 44, 46, соединением 90 пяточного конца, пяточной подушкой 18 и/или другими признаками могут создать несколько эксплуатационных преимуществ по сравнению с известными протезами стопы. Например, две узкие консольные балки, расположенные одна над другой с пространством между верхней и нижней балками и с не создающей трения распоркой на свободном конце для передачи приложенной вертикальной силы от верхней балки на нижнюю балку на свободном конце, могут дать снижение изгибающей силы на 15-25% и снижение срезающего напряжения на 30-45% по сравнению с единственной консольной балкой эквивалентной жесткости. В то время как верхний пружинный узел 14 не точно дублирует граничные условия такой идеализированной модели, эти граничные условия остаются преимущественно точными. Поскольку, благодаря применению конструкции двойной верхней пружины, напряжения снижаются, протез стопы, в котором применяется такая конструкция двойной пружины, демонстрирует повышенную долговечность и/или улучшенную гибкость по сравнению с конструкциями с одной пружиной и с конструкциями с двумя пружинами без по меньшей мере одной распорки. Многие из преимуществ конструкция с двойной консольной балкой, описанные здесь, можно довести до максимума, когда эти две балки (напр., первый и второй пружинные элементы 40, 42) имеют по существу равную жесткость при изгибании. Если балки созданы из слоистого композита с однонаправленными армирующими волокнами, максимальное отношение прочность/ жесткость можно получить, когда обе балки имеют по существу одинаковую ориентацию слоев и толщину. По мере того, как разница между жесткостью на изгиб верхней и нижней балок увеличивается, преимущества конструкции с двойной консольной пружиной уменьшаются.

[0056] Пяточная подушка 18 может содержать силиконовый или уретановый эластомер. (напр., эластомер с жесткостью по Шору А от прибл. 50 до прибл. 90). Пяточная подушка 18 может удерживаться держателем 32, проходящим по всему периметру пяточной подушки 18. В других вариантах может применяться держатель, проходящий вокруг только части периметра пяточной подушки 18. Держатель 32 может быть прикреплен к верхней поверхности 28 базовой пружины 12, например, с помощью адгезива. В некоторых вариантах и адгезив, и держатель, обладают некоторой гибкостью, чтобы не допустить отсоединения держателя 32 от базовой пружины 12, когда базовая пружина 12 изгибается при использовании. Держатель 32 и адгезив могут содержать материал пластика с твердостью по Шору в диапазоне, например, от прибл. 90A до прибл. 50D. Альтернативно, держатель 32 может быть отлит в структуре базовой пружины 12 вдоль верхней поверхности 28, что может устранить необходимость для использования адгезива или другого связующего агента.

[0057] Держатель 32 может способствовать удержанию пяточной подушки 18 на месте, используя геометрические запирающие признаки. Эти запирающие признаки могут включать наклонные (т.е. клиновидные) признаки в держателе и вдоль внешней поверхности пяточной подушки 18, при этом соответствующие поверхности стыкуются для создания соединения. Пяточная подушка 18 может деформироваться или сжиматься для установки внутрь держателя 32, а затем расширяться автоматически для восстановления первоначальной формы, тем самым создавая посадку с натягом между признаками держателя 32 и пяточной подушки 18. Альтернативно, держатель 32 и пяточная подушка имеют ребро, которое вставляется в углубление, при этом ребро и углубление могут быть сформированы либо на держателе 32, либо на пяточной подушке 18.

[0058] По существу, базовая пружина 12 проходить от пальцевой области до пяточной области протеза стопы. Базовая пружина 12 может проходить от самой внутренней точки протеза стопы до самой задней точки протеза стопы. Верхний пружинный узел 14 может соединяться с базовой пружиной 12A в положении, отнесенном вперед от самой передней кромки базовой пружины 12. По меньшей мере в одном примере верхний пружинный узел расположен сзади от сандальной прорези 24, сформированной на дистальном конце базовой пружины 12. Базовая пружина 12 может проходить вперед по меньшей мере до самой передней точки вдоль длины верхнего пружинного узла 14.

[0059] Как было описано выше, прорезь или разрез 26, сформированный в базовой пружине 12 от передней кромки и проходящий назад, может быть выровнен с прорезями или разрезами 58, 70, сформированными в верхнем пружинном узле и проходящими от переднего конца верхнего пружинного узла назад. Эти прорези или разрезы могут делить весь протез 10 стопы на медиальную и латеральную стороны по меньшей мере в пальцевой области и средней области протеза стопы.

[0060] Верхний пружинный узел 14 содержит первый и второй пружинные элементы 40, 42, которые проходят до разных передних положений вдоль длины протеза стопы. По меньшей мере на фиг. 5 показан первый пружинный элемент 40, проходящий дальше вперед, чем второй пружинный элемент 42. Первая распорка 44 расположена на самой передней кромке второго пружинного элемента и отнесена назад от самой передней кромки первого пружинного элемента 40.

[0061] Верхний пружинный узел 14 проходит по существу параллельно базовой пружине 12 в пяточной и средней областях базовой пружины 12. Верхний пружинный узел 14 может проходить по существу вертикально относительно базовой пружины 12 на участке пяточного конца протеза стопы. Как было описано выше, в других вариантах верхний пружинный узел может продолжаться по существу в горизонтальном направлении или под небольшим углом к базовой пружине 12 и/или горизонтальной плоскости через участок пяточного конца.

[0062] На фиг. 12 представлен другой вариант протеза 10-a стопы. Протез 10-a стопы содержит те же или подобные компоненты, что и протез 10 стопы, описанный выше со ссылками на фиг. 1-11, за исключением верхнего пружинного узла 14-a.В верхнем пружинном узле 14-a на проксимальном конце отсутствует вторая распорка 46. Первый и второй пружинные элементы 40-a, 42-a верхнего пружинного узла 14-a на проксимальном конце расположены в непосредственном контакте друг с другом. Устранение распорки 46 может привести к нескольким изменениям в верхнем пружинном узле 14-a. Например, радиус R₂ кривизны первого пружинного элемента 40-a может быть меньше радиуса R₂ кривизны первого пружинного элемента 40, показанного на фиг. 1-11. Радиус R4 кривизны второго пружинного элемента 42-a может быть больше, чем радиус кривизны второго пружинного элемента 42, показанного на фиг. 1-11. Устранение распорки 46 также может привести к изменения величины радиусов R₁ и R₃ по сравнению этими величинами для первого и второго пружинных элементов 40, 42, показанных на фиг. 1-11 (например, радиус R₁ уменьшается, а радиус R₃ увеличивается).

[0063] Дополнительно, зазор G, образованный между первым и вторым пружинными элементами 40-a и 42-a, может меняться вдоль длины первого и второго пружинных элементов 40-a, 42-a от первой распорки 44 к проксимальному концу верхнего пружинного узла 14-a, где первый и второй пружинные элементы 40-a, 42-a находятся в непосредственном контакте друг с другом. Первый и второй пружинные элементы 40-a, 42-a могут проходить по существу параллельно друг другу вдоль участков 54, 66 для создания по существу постоянного зазора G в этой части верхнего пружинного узла 14-a, переходящего в больший или меньший зазор G в области кривизны радиусом R₂, R₄, и, затем, в сужающийся зазор G до точки контакта концевых участков 56, 68.

[0054] Зазор G может проходить только вдоль части длины первого и/или второго пружинных элементов 40-a, 42-a. Например, зазор G может проходить по части длины L₄ первого пружинного элемента 40-a, например, по прибл. 60-90% длины L₄. При использовании протеза 10-a стопы части первого и второго пружинных элементов 40-a, 42-a могут сдвигаться друг к другу и/или раздвигаться друг от друга, изменяя зазор G в разных местах вдоль длины верхнего пружинного узла 14-a. По меньшей мере в некоторых вариантах части первого и второго пружинных элементов 40-a, 42-a могут контактировать друг с другом в положениях, расположенных дистально от положения, в котором первый и второй пружинные элементы 40-a, 42-a показаны на фиг. 12 контактирующими друг с другом.

[0065] Первая распорка 44 может играть роль связующего соединения между первым и вторым пружинными элементами 40-a, 42-a. По меньшей мере в некоторых примерах первая распорка 44 может содержать относительно несжимаемый материал, например, такой, как описано выше для распорки 46. Первая распорка 44 может быть выполнена как отдельная деталь, закрепленная на месте между первым и вторым пружинными элементами 40-a, 42-a адгезивом или другим связующим агентом. Материал первой распорки 44 может допускать по меньшей мере некоторое относительное движение первого и второго пружинных элементов 40-a, 42-a (например, вращательное движение вокруг вертикальной оси, срезающий сдвиг или линейное перемещение в переднем, заднем или медиальном/ латеральном направлении, сжатие и т.п.). Материал первой распорки 44 может быть упругим так, чтобы возвращаться к первоначальной форме после снятия силы, использовавшейся для сжатия или деформирования первой распорки 44.

[0066] На фиг. 13 показан другой пример протеза 10-b стопы. Протез 10-b стопы содержит много таких же или подобных компонентов, что и протез 10 стопы и протез 10-a стопы, описанных выше со ссылками на фиг. 1-12, за исключением верхнего пружинного узла 14-b. Верхний пружинный узел 14-b не содержит вертикальных частей 56, 58, какие имеются в верхних пружинных узлах 14 и 14-a. Первый и второй пружинные элементы 40-b и 42-b верхнего пружинного узла 14-b расположены по существу горизонтально вдоль их длины от передних концов 50, 62 к их проксимальным концам 52, 64. Устранение вертикальных участков 56, 58 в первом и втором пружинных элементах 40-b, 42-b может привести к некоторым изменениям в верхнем пружинном узле 14-b по сравнению с вариантами, показанными на фиг. 1-12. Например, горизонтальные участки 54-a? 66-a первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b могут быть длиннее горизонтальных участков 54, 66-a первого и второго пружинных элементов 40, 42, показанных на фиг. 1-12. Горизонтальные участки 54-a, 66-a могут проходить от передних концов 60, 62 до проксимальных концов 52, 64.

[0067] Дополнительно, зазор G, проходящий между первым и вторым пружинными элементами 40-b и 42-b может иметь уменьшенную длину от первой распорки 44 до второй распорки 46. Зазор G может быть по существу постоянным, когда протез 10-b стопы находится в состоянии покоя или без нагрузки. При использовании протеза 10-b стопы, участки первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b могут сдвигаться друг к другу и/или раздвигаться друг от друга и изменять размер зазора G в разных положениях вдоль длины верхнего пружинного узла 14-b. По меньшей мере в некоторых вариантах участки первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b могут контактировать друг с другом.

[0068] Первая распорка 44 может быть выполнена как связующее соединение между первым и вторым пружинными элементами 40-b, 42-b. По меньшей мере в некоторых вариантах первая распорка 44 может содержать относительно несжимаемый материал, такой, как описано для распорки 46. Первая распорка 44 может быть выполнена как отдельная деталь, прикрепленная на место между первым и вторым пружинными элементами 40-b, 42-bс помощью адгезива или другого связующего агента. В других примерах материал первой распорки 44 может допускать по меньшей мере некоторое относительное перемещение между первым и вторым пружинными элементами 40-b, 42-b (например, вращательное движение вокруг вертикальной оси, срезающий сдвиг или линейное перемещение в переднем, заднем или медиальном/латеральном направлении, сжатие и т.п.). Материал первой распорки 44 может быть деформируемым и/или упругим так, чтобы возвращаться в свою первоначальную форму после снятия силы, приводившей к сжатию или деформации первой распорки 44.

[0069] Вторая распорка 46 может иметь много тех же или подобных признаков и свойств, что и первая распорка, описанная выше. Вторая распорка 46 может иметь другое расположение отверстий для приема одного или более крепежного элемента 92a-a. В некоторых примерах протез 10-b может иметь множество крепежных элементов 92a-a для крепления соединительного узла 16-a на верхнем пружинном узле 14. Основание 94-a соединительного узла 16-a может содержать одно или более отверстие для приема одного или более крепежного элемента 92a-a. Основание 94-a может иметь такой размер и расположена так, чтобы ориентировать пирамидальный соединитель 102 в вертикальной ориентации когда протез стопы разгружен, как показано на фиг. 13.

[0070] Крепежные элементы 92a-a могут располагаться бок о бок друг с другом в медиальном/латеральном направлении. В других вариантах крепежные элементы 92a-a могут быть ориентированы по длине протеза 10-b стопы. Хотя на фиг. 13 показан только один крепежный элемент 92a-a, можно использовать множество крепежных элементов 92a-a. Крепежные элементы 92a-a могут создавать позитивное соединение между первым и вторым пружинными элементами 40-b, 42-b, позитивное соединение между верхним пружинным узлом 14-b и соединительным узлом 16-a, и/или позитивное соединение между одним или обоими из первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b и распоркой 46-a. В некоторых примерах крепежные элементы 92a-a соединены непосредственно с одним или обоими из первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b (например, с резьбовым гнездом, сформированным в одном или обоих из первого и второго пружинных элементов 40-b, 42-b) или могут быть соединены с гайкой 93, расположенной на противоположной стороне верхнего пружинного узла 14-b, как показано на фиг. 13.

[0071] Как и в протезе 10, 10-a стопы пяточная подушка может быть расположена между базовой пружиной 12 и верхним пружинным узлом 14-b. По меньшей мере в некоторых вариантах пяточная подушка 18 установлена на базовой пружине 12 и может быть установлена на базовой пружине 12 съемно. Пяточная подушка 18 расположена так, чтобы контактировать с нижней поверхностью верхнего пружинного узла 14-b, например, с длинной нижней поверхностью первого пружинного элемента 14-b.

[0072] Общая высота H₃ протеза 10-b ступни может быть существенно меньше, чем высоты H₁ и H₂ протезов 10, 10-a ступни, соответственно. Меньшая высота H₃ может создавать относительно низкий профиль протеза 10-b ступни, и протез 10-b ступни можно назвать низкопрофильным протезом ступни. Протезы 10, 10-a ступни можно назвать высокопрофильными или среднепрофильными протезами ступни.

[0073] Протез 10-b ступни может выполнять многие функции и давать те же преимущества и комфорт, как описано выше в отношении протезов 10, 10-a ступни. Например, протез 10-b ступни может создавать обратную связь по энергии, стабильность, демпфирование силы и т.п., связанные с разнесенными пружинными элементами в верхнем пружинном узле 14-b, использовать пяточную подушку 18, расположенную в конкретном месте и имеющую форму и размер, показанные на фиг. 13, где также оказаны форма и размер верхнего пружинного узла 14-b и базовой пружины 12, и размер, форма и ориентация соединительного узла 16-a. Кроме того, базовая пружина 12 и верхний пружинный узел 14-b могут иметь прорези (напр., прорезь 26 в базовой пружине 12 и прорези 58, 70 в первом и втором пружинном элементах 40-bи 42-b), которые обеспечивают медиальную/латеральную пронацию и способность к передвижению протеза 10-b стопы, сто может создавать улучшенную стабильность для пользователя, особенно на неровных поверхностях.

[0074] Протезы 10, 10-a, 10-b стопы можно назвать протезами с двойной или множественной пальцевой пружиной. Протезы 10, 10-a, 10-b стопы можно назвать протезами с единственной пальцевой пружиной. Пяточные узлы, крепежные узлы, соединительные узлы и другие признаки, описанные со ссылками на любой единственный вариант, могут быть взаимозаменяемыми с признаками других вариантов протеза стопы, описанных здесь.

[0075] В альтернативных вариантах соединение между базовой пружиной и верхним пружинным узлом и между первым и вторым пружинными элементами в передней области стопы может обеспечиваться болтами или другими крепежными элементами. Между пружинными элементами и/или между верхним пружинным узлом и базовой пружиной может устанавливаться жесткая распорка. Применение болтов или других крепежных элементов в комбинации с измененной геометрией первого и второго пружинных элементов может устранить зазоры, которые в ином случае могут иметься в соединительных точках на переднем конце протеза стопы. В другом варианте соединение между первым и вторым пружинными элементами может выполняться путем обертывания углеродного волокна или стекловолокна вокруг первого и второго пружинных элементов и скрепления этих пружинных элементов и волокна пропитыванием волокно эпоксидной или подобной термореактивной смолой. Подобное соединение можно создавать между верхним пружинным узлом и базовой пружиной.

[0076] В другом примере соединение на проксимальном конце верхнего пружинного узла можно создать, изменив геометрию первого и второго пружинных элементов так, чтобы в точках соединения между первой и второй пружинами отсутствовал зазор (см. фиг. 12). В этой конструкции между первым и вторым пружинными элементами может в других местах вдоль их длины оставаться зазор (см. фиг. 12). В некоторых вариантах один или более из первого и второго пружинных элементов может быть вставлен в прорезь, сформированную в соединителе протеза (напр., в основании 94 соединительного узла 16), и первый и второй пружинные элементы скреплены друг с другом и с соединителем протеза адгезивом или крепежным элементом.

[0077] На фиг. 14 в форме диаграммы последовательности представлен пример способа 200 изготовления протеза стопы по настоящему изобретению. Способ 200 включает этап 205, на котором берут базовую пружину, соединитель, пяточную подушку, первый и второй пружинные элементы, и по меньшей мере одну распорку. На этапе 210 размещают первый и второй пружинные элементы параллельно друг другу так, чтобы участки второго пружинного элемента находились под первым пружинным элементом. Второй пружинных элемент может быть сдвинут назад относительно первого пружинного элемента. Способ 200 содержит этап 215, на котором соединяют дистальные концы первого и второго пружинных элементов друг с другом, например, адгезивно скрепляют друг с другом эластомерным материалом. Первый и второй пружинные элементы могут быть разнесены друг от друга на своих дистальных или передних концах. На этапе 220 устанавливают распорку между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов. Эта распорка разносит первый и второй пружинные элементы друг от друга, когда протез ступни находится в положении покоя. Способ 200 содержит этап 225, на котором соединяют проксимальные концы первого и второго пружинных элементов друг с другом и с соединителем с помощью по меньшей мере одного крепежного элемента. В некоторых конструкциях проксимальные концы первого и второго пружинных элементов расположены по существу вертикально. На этапе 230 соединяют дистальный конец второго пружинного элемента с участком пальцевого конца базовой пружины, например, связующим соединением, с помощью адгезива. Дистальные концы первого и второго пружинных элементов могут походить по существу параллельно верхней поверхности базовой пружины. На этапе 235 на базовую пружину устанавливают пяточную подушку в положении, отнесенном вперед от заднего конца базовой пружины, при этом пяточную подушку устанавливают так, чтобы она контактировала с нижней поверхностью второго пружинного элемента.

[0078] Способ 200 также может содержать этап, на котором берут первый и второй пружинные элементы с нижней частью и верхней частью, размещают нижнюю часть под углом прибл. 5°-30° к горизонтальной плоскости, и размещают верхнюю часть по существу вертикально. Способ 200 может содержать этап, на котором берут базовую пружину с сандальной прорезью, сформированной на участке пальцевого конца, и соединяют дистальный конец второго пружинного элемента с базовой пружиной в положении, смещенном назад от сандальной прорези. Способ 200 может содержать этап, не котором сдвигают часть первого пружинного элемента в контакт со вторым пружинным элементом во время использования протеза стопы.

[0079] Способ 200 можно модифицировать или изменить в соответствии с настоящим изобретением так, чтобы он включал более или меньшее количество этапов, чем показано на чертежах. Соответственно, диаграмма последовательности на фиг. 14 может включать любой этап, вариацию способов, признаки и/или функциональности, описанные здесь. В соответствии с настоящим изобретением возможны другие типы способов, включая, например, способы использования протеза стопы, способы запасания и высвобождения энергии в протезе стопы при использовании, и способы, связанные с адаптацией или индивидуализацией характеристик протеза стопы (напр., замены пяточной подушки, верхнего пружинного узла или материалов соединения, таких как первая распорка 44 или соединение 92 пальцевого конца).

[0080] Вышеприведенное описание для целей иллюстрации приведено со ссылками на конкретные варианты. Однако, это иллюстративное описание на является исключительным или ограничивающим настоящее изобретение конкретными показанными формами. В вышеприведенные варианты могут быть внесены различные изменения. Эти варианты были выбраны и описаны для того, чтобы наилучшим образом пояснить принципы представленной системы и способов и их практического применения, чтобы позволить специалистам наилучшим образом использовать представленные системы и способы и из различные варианты и модификации, которые могут подходить для особенностей планируемой эксплуатации.

[0081] Если не указано иное, используемое в описании и формуле наименование компонентов следует толковать как "по меньшей мере один из". Кроме того, для облегчения понимания слова "включающий" и "имеющий" в описании и формуле являются взаимозаменяемыми и имеют то же значение, что и слово "содержащий". Кроме того, термин "на основе" в настоящем описании и формуле следует толковать как значащее "на основе по меньшей мере…".

Группа изобретений относится к медицине. Протез стопы по первому варианту содержит базовую пружину, верхний пружинный узел, соединитель и пяточную подушку. Базовая пружина имеет участок пальцевого конца и участок пяточного конца. Верхний пружинный узел содержит первый и второй пружинные элементы, первый и второй соединители, первый и второй участки и прорезь. Первый пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец. Второй пружинный элемент проходит по существу параллельно и разнесен от первого пружинного элемента вдоль по существу всей длины первого пружинного элемента. Второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец. Первое соединение обеспечено между дистальными концами первого и второго пружинных элементов. Второе соединение обеспечено между дистальным концом второго пружинного элемента и верхней поверхностью базовой пружины. Первый участок расположен под первым углом к горизонтальной плоскости. Второй участок проходит от первого участка. Прорезь проходит от дистальных концов первого и второго пружинных элементов назад вдоль по меньшей мере половины длины первой части верхнего пружинного узла. Соединитель соединен с проксимальными концами первого и второго пружинных элементов и выполнен с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности. Пяточная подушка установлена на базовой пружине в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины. Пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы. Протез стопы по второму варианту содержит соединитель, базовую пружину, верхний пружинный узел, дистальный концевой участок, проксимальный концевой участок и пяточную подушку. Соединитель выполнен с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности. Базовая пружина имеет участок пальцевого конца и участок пяточного конца. Верхний пружинный узел содержит первый и второй пружинные элементы, первую и вторую распорки. Первый пружинный элемент имеет дистальный проксимальный концы. Второй пружинный элемент расположен между базовой пружиной и первым пружинным элементом. Второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец. Первая распорка расположена между дистальными концами первого и второго пружинных элементов. Вторая распорка расположена между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов. Первая и вторая распорки выполнены с возможностью разнесения второго пружинного элемента от первого пружинного элемента, когда протез стопы находится в состоянии покоя. Во время использования протеза стопы участок первого пружинного элемента, разнесенный между дистальным и проксимальным концами первого пружинного элемента, перемещается относительно второго пружинного элемента. Дистальный концевой участок соединен с базовой пружиной и проходит по существу горизонтально. Проксимальный концевой участок соединен с соединителем. Пяточная подушка установлена на базовой пружине в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины. Пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы. Способ изготовления протеза стопы осуществляют с помощью использования базовой пружины, соединителя, пяточной подушки, первого и второго пружинных элементов и распорки. Способ содержит этапы, заключающиеся в том, что устанавливают первый и второй пружинные элементы параллельно друг другу, с участками второго пружинного элемента, расположенными под первым пружинным элементом; соединяют дистальные концы первого и второго пружинных элементов друг с другом; устанавливают распорку между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов, при этом первый и второй пружинные элементы разнесены друг от друга, когда протез стопы находится в состоянии покоя; соединяют проксимальные концы первого и второго пружинных элементов с соединителем по меньшей мере одним крепежным элементом; соединяют дистальный конец второго пружинного элемента с участком пальцевого конца базовой пружины, при этом дистальные концы первого и второго пружинных элементов расположены по существу параллельно верхней поверхности базовой пружины; устанавливают пяточную подушку на базовую пружину в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины, при этом пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента. Изобретения обеспечивают улучшение отдачи энергии, демпфирования и других свойств, которые улучшают работу протеза и комфорт пользователя, а также повышают стабильность. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Протез стопы, содержащий:

базовую пружину, имеющую участок пальцевого конца и участок пяточного конца;

верхний пружинный узел, содержащий:

первый пружинный элемент, имеющий дистальный конец и проксимальный конец;

второй пружинный элемент, проходящий по существу параллельно и разнесенный от первого пружинного элемента вдоль по существу всей длины первого пружинного элемента, при этом второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец;

первое соединение, обеспеченное между дистальными концами первого и второго пружинных элементов, и второе соединение, обеспеченное между дистальным концом второго пружинного элемента и верхней поверхностью базовой пружины;

первый участок, расположенный под первым углом к горизонтальной плоскости;

второй участок, проходящий от первого участка;

прорезь, проходящую от дистальных концов первого и второго пружинных элементов назад вдоль по меньшей мере половины длины первой части верхнего пружинного узла;

соединитель, соединенный с проксимальными концами первого и второго пружинных элементов и выполненный с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности;

пяточную подушку, установленную на базовой пружине в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины, при этом пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы.

2. Протез стопы по п. 1, в котором первый угол находится в диапазоне от 5° до 30°.

3. Протез стопы по п. 1, в котором вторая часть проходит от первой части по существу в вертикальном направлении.

4. Протез стопы по п. 1, дополнительно содержащий распорку, установленную между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов.

5. Протез стопы по п. 1, в котором первое связующее соединение создает интервал между дистальными концами первого и второго пружинных элементов.

6. Протез стопы по п. 1, в котором первое соединение обеспечено адгезивом.

7. Протез стопы по п. 1, в котором второй пружинный элемент разнесен от первого пружинного элемента распорками, расположенными на дистальных и проксимальных концах первого и второго пружинных элементов.

8. Протез стопы по п. 1, в котором толщина первого пружинного элемента находится в пределах 15% от толщины второго пружинного элемента.

9. Протез стопы, содержащий:

соединитель, выполненный с возможностью соединять протез стопы с протезом нижней конечности;

базовую пружину, имеющую участок пальцевого конца и участок пяточного конца;

верхний пружинный узел, содержащий:

первый пружинный элемент, имеющий дистальный конец и проксимальный конец;

второй пружинный элемент, расположенный между базовой пружиной и первым пружинным элементом, при этом второй пружинный элемент имеет дистальный конец и проксимальный конец;

первую распорку, расположенную между дистальными концами первого и второго пружинных элементов;

вторую распорку, расположенную между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов, при этом первая и вторая распорки выполнены с возможностью разнесения второго пружинного элемента от первого пружинного элемента, когда протез стопы находится в состоянии покоя, причем во время использования протеза стопы участок первого пружинного элемента, разнесенный между дистальным и проксимальным концами первого пружинного элемента, перемещается относительно второго пружинного элемента;

дистальный концевой участок, соединенный с базовой пружиной и проходящий по существу горизонтально;

проксимальный концевой участок, соединенный с соединителем;

пяточную подушку, установленную на базовой пружине в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины; при этом пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента во время использования протеза стопы.

10. Протез стопы по п. 9, в котором дистальный концевой участок верхнего пружинного узла соединен с базовой пружиной постоянным связующим соединением и материал этого постоянного связующего соединения содержит эластомерный материал.

11. Протез стопы по п. 9, в котором участок проксимального конца верхнего пружинного узла включает проксимальные концы первого и второго пружинных элементов и разъемно соединен с соединителем по меньшей мере одним крепежным элементом.

12. Протез стопы по п. 9, в котором дистальные концы первого и второго пружинных элементов соединены друг с другом связующим соединением и материал этого связующего соединения образует первую распорку.

13. Протез стопы по п. 9, в котором верхний пружинный узел имеет первую часть, расположенную под углом от 5° до 30° к горизонтальной плоскости, и вторую часть, проходящую по существу вертикально.

14. Протез стопы по п. 9, в котором верхний пружинный узел разнесен от базовой пружины.

15. Протез стопы по п. 12, в котором материал связующего соединения содержит эластомерный материал.

16. Протез стопы по п. 9, в котором пяточная подушка съемно прикреплена к базовой пружине и пяточная подушка содержит эластомерный материал.

17. Протез стопы по п. 9, в котором дистальный конец первого пружинного элемента проходит дистально за дистальный конец второго пружинного элемента.

18. Способ изготовления протеза стопы, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают базовую пружину, соединитель, пяточную подушку, первый и второй пружинные элементы и распорку;

устанавливают первый и второй пружинные элементы параллельно друг другу, с участками второго пружинного элемента, расположенными под первым пружинным элементом;

соединяют дистальные концы первого и второго пружинных элементов друг с другом;

устанавливают распорку между проксимальными концами первого и второго пружинных элементов, при этом первый и второй пружинные элементы разнесены друг от друга, когда протез стопы находится в состоянии покоя;

соединяют проксимальные концы первого и второго пружинных элементов с соединителем по меньшей мере одним крепежным элементом;

соединяют дистальный конец второго пружинного элемента с участком пальцевого конца базовой пружины, при этом дистальные концы первого и второго пружинных элементов расположены по существу параллельно верхней поверхности базовой пружины;

устанавливают пяточную подушку на базовую пружину в положении, разнесенном вперед от пяточного конца базовой пружины, при этом пяточная подушка расположена для контакта с нижней поверхностью второго пружинного элемента.

19. Способ по п. 18, далее содержащий этапы, на которых:

обеспечивают первый и второй пружинные элементы с нижней частью и верхней частью;

устанавливают нижнюю часть под углом от 5° до 30° к горизонтальной плоскости;

устанавливают верхнюю часть по существу вертикально.

20. Способ по п. 18, при котором базовая пружина содержит сандалевидную прорезь, сформированную в участке пальцевого конца и этап соединения дистального конец второго пружинного элемента с базовой пружиной содержит этап, на котором его соединяют с базовой пружиной в положении, разнесенном назад от сандалевидной прорези.

21. Способ по п. 18, в котором часть первого пружинного элемента выполнена с возможностью перемещения в контакт со вторым пружинным элементом во время использования протеза стопы.