專利名稱：假足的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及假體裝置領(lǐng)域，更具體地涉及假足(prosthetic foot)和用于其中的足墊板(footplate),
背景技術(shù)：
在假體領(lǐng)域中，由于材料和制造能力的改進(jìn)，使得可以在假肢的 制造和設(shè)計(jì)方面取得重要進(jìn)展。具體地，假足和用于其中的足墊板已經(jīng) 在設(shè)計(jì)和制造方面得到了巨大的改進(jìn)。
輕質(zhì)塑料和復(fù)合材料在假足和足墊板中的使用表現(xiàn)出優(yōu)于以往設(shè) 計(jì)的顯著改進(jìn)，以往的設(shè)計(jì)通常包括裝飾性成型的實(shí)心木塊。此外，生 物力學(xué)和步態(tài)周期的研究允許進(jìn)行更精密地模擬人足力學(xué)和響應(yīng)的改 進(jìn)設(shè)計(jì)。
雖然現(xiàn)有的假足和足墊板設(shè)計(jì)表現(xiàn)出優(yōu)于以往設(shè)計(jì)的進(jìn)步，但是 大部分的現(xiàn)有設(shè)計(jì)已經(jīng)變得相當(dāng)復(fù)雜。由于設(shè)計(jì)復(fù)雜和材料及制造成 本，導(dǎo)致現(xiàn)有的假足相當(dāng)昂貴。
由于許多現(xiàn)有假足的成本相對(duì)高昂，使得世界上發(fā)展中和不發(fā)達(dá) 國(guó)家和地區(qū)的人們獲得假足和足墊板的途徑有限或無(wú)法獲得。由于許多 不發(fā)達(dá)和發(fā)展中地區(qū)正從無(wú)節(jié)制使用地雷的長(zhǎng)年內(nèi)戰(zhàn)和地區(qū)沖突中恢 復(fù)，因此這尤其令人遺憾。由于地雷容易對(duì)下肢造成傷害，所以在遭受 這種危險(xiǎn)影響的地區(qū)非常需要假足和足墊板。然而，由于其經(jīng)濟(jì)狀況， 發(fā)展中和不發(fā)達(dá)地區(qū)需要假肢的大多數(shù)人沒(méi)有途徑獲得大多數(shù)現(xiàn)有設(shè) 計(jì)。
此外，全世界的假足使用者可能并不需要復(fù)雜和昂貴的假足所提 供的全部附加性能特性。許多假足使用者只是需要提供舒適性和穩(wěn)定性 的假足，而不是必須精密模擬全部人足力學(xué)的假足。例如，活動(dòng)少的使 用者不需要會(huì)使他們跑動(dòng)和漫步的假足。活動(dòng)少的使用者的一個(gè)例子可 能是老年使用者，他們可能不需要精密模擬人足行為的復(fù)雜假足，而是可能僅需要提供一定程度的人足模擬并同時(shí)提供充分的舒適性和穩(wěn)定 性的假足。
因此，提供可以經(jīng)濟(jì)地制造并同時(shí)提WgX所需的全部基本必要屬 性的功能性和輕質(zhì)^A將會(huì)是有利的。這種M會(huì)比大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)更能 夠?yàn)槭澜缟细嗟娜怂@取。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供低成本和改進(jìn)的假足，以下描述了假足的示例性實(shí)施方案。
假足的一個(gè)實(shí)施方案包括嵌入在具有特定密度的第一泡沫構(gòu)件中 的彈性足墊板。足墊板由近端和遠(yuǎn)端表面以及前部和后部所限定，其中
端面(terminal end)位于后部中。第二泡沫構(gòu)件接合至足墊板后部的 遠(yuǎn)端表面，并且也嵌入在第一泡沫構(gòu)件內(nèi)。第二泡沫構(gòu)件的密度高于第 一泡沫構(gòu)件的密度。第二泡沫構(gòu)件還在該構(gòu)件近端表面中具有凹陷。由 于第二泡沫構(gòu)件中的凹陷，因而在第二泡沫構(gòu)件的近端表面和足墊板的 遠(yuǎn)端表面之間形成容納空間。
在另一實(shí)施方案中，假足可以具有堅(jiān)固的外殼，該外殼耐磨損、 刺穿和撕裂，并且限定了包封第一和第二泡沫構(gòu)件的裝飾體(cosmesis )。
在又一實(shí)施方案中，假足可以引入通過(guò)錐體接合器保持的錐體， 其中至少一個(gè)連接螺栓將錐體和錐體接合器固定至彈性足墊板。在該實(shí) 施方案中，每個(gè)連接螺栓包括設(shè)置為接合足墊板遠(yuǎn)端表面的螺栓頭，使 得每個(gè)螺栓頭容納在第二泡沫構(gòu)件和足墊板之間所限定的空間中。錐體 接合器的至少一部分可以嵌入在第一泡沫構(gòu)件中。當(dāng)然，可以使用用于 將假足連接至假肢、接受腔或暫用假肢(pylon)的任意合適的機(jī)構(gòu)代 替所述的錐體連接器。
在一個(gè)變化方案中，在第二泡沫構(gòu)件的近端表面和足墊板遠(yuǎn)端表 面之間存在后部余隙空間，使得第一泡沫構(gòu)件填充在所述凹陷中并包封 每個(gè)螺栓頭。
在另一變化方案中，第二泡沫構(gòu)件可以具有使后部延伸到彈性足 墊板端面的延伸部。在另一實(shí)施方案中，假足包括嵌入在具有第一密度的第一泡沫構(gòu) 件中的彈性足墊板。該假足還包括嵌入在具有笫二密度的第二泡沫構(gòu)件 中的彈性足墊板，所述第二密度可以與第一泡沫構(gòu)件的密度相同。所述 第二密度也可以大于所述第一密度。同樣地，足墊板可由近端和遠(yuǎn)端表 面以及前部和后部限定。
第一泡沫構(gòu)件可以沿足墊板的近端設(shè)置，第二泡沫構(gòu)件可以沿足 墊板的遠(yuǎn)端表面設(shè)置。耐磨損、刺穿和撕裂的堅(jiān)固外殼限定包封第一和 第二泡沫構(gòu)件的裝飾體。可以提供具有第三密度的第三泡沫構(gòu)件，使它 延伸穿過(guò)該裝飾體的遠(yuǎn)端后表面，并且伸入第二泡沫構(gòu)件的遠(yuǎn)端后部 中。第三泡沫構(gòu)件的第三密度可以大于第一泡沫構(gòu)件和第二泡沫構(gòu)件的 密度。第三泡沫構(gòu)件具有近端和遠(yuǎn)端表面，并且可以具有遠(yuǎn)端表面大于 近端表面的梯形形狀。
同樣地，可以提供錐體接合器或其它合適的接合器結(jié)構(gòu)，并且第 二泡沫構(gòu)件可以在其近端表面中具有凹陷，使得在第二泡沫構(gòu)件和足墊 板之間形成容納連接部件的空間。
在上述實(shí)施方案中使用的足墊板的替代結(jié)構(gòu)中，可以使用材料的 組合，例如聚合物和碳纖維復(fù)合材料層。
參照以下說(shuō)明、所附權(quán)利要求和附圖，各種假足的眾多優(yōu)點(diǎn)、特 征和功能會(huì)變得很明顯并得到更好的理解。以下說(shuō)明無(wú)意于限制假足的 范圍，相反只是提供示例性實(shí)施方案以便于理解。


圖l是假足的一個(gè)實(shí)施方案的截面圖。
圖2是假足的另一實(shí)施方案的截面圖。 圖3是假足的又一實(shí)施方案的截面圖。 圖4是假足的再一實(shí)施方案的截面圖。
在各個(gè)附圖中，類似的要素用類似的附圖標(biāo)記表示。應(yīng)當(dāng)注意，附 圖不一定^1按比例繪制的，而是繪制成提供對(duì)其部件更好的理解。
各種實(shí)施方案的具體說(shuō)明A.不同實(shí)施方案的環(huán)境和內(nèi)容
根據(jù)^^開(kāi)內(nèi)容的假足設(shè)計(jì)用于與包括^L接受腔、假膝、暫用假
肢等典型的人it^體硬件結(jié)合實(shí)施。
M利用典型的用于該應(yīng)用的錐體連接可安裝到暫用M的遠(yuǎn)端， 該錐體連接具有允許根據(jù)在目前出售的假足上發(fā)現(xiàn)的典型調(diào)節(jié)特征來(lái)調(diào) 節(jié)足-暫用假肢的角度的掩^器。作為替代方案，可以使用夾持或螺紋連接 或任意其它合適的連接來(lái)代替錐體連接。示例性連接^公開(kāi)在例如2004 年ll月2日授權(quán)的美國(guó)專利6,811,571和在2005年10月20日^^開(kāi)的美國(guó) 公報(bào)2005/0234563中，它們均通過(guò)引用并入本文。
假足的特征包括中央承重彈性足墊板，諸如錐體或錐體接合器的連 接機(jī)構(gòu)通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)連接螺栓固定至該承重彈性足墊板。足墊板通常 嵌入包括雙密度或通常的多密度泡沫構(gòu)件的復(fù)合泡沫基質(zhì)中，該泡沫基質(zhì) 提供在足墊板和支承患者的表面之間的界面。
1. 步態(tài)周期
為了更好地理解本文所述^X的操作和優(yōu)點(diǎn)，需要對(duì)步態(tài)周期進(jìn)行 基本討論。步態(tài)周期限定了同一足的連續(xù)足跟接觸之間的腿部運(yùn)動(dòng)。步態(tài) 周期有兩個(gè)階段站立期和擺動(dòng)期。在^L領(lǐng)域中尤其感興趣的是站立期， 其包括五個(gè)時(shí)間段足跟著地或初始接觸、負(fù)荷響應(yīng)、站立中期、站立末 期、和預(yù)擺動(dòng)或腳趾離地。
正是在站立期過(guò)程中，假足力學(xué)開(kāi)始起作用。任意合適的M必須 能夠在足跟著地期間提供一定的緩沖，并且至少在站立中期、站立末期和 腳趾離地期間提供一些能量存儲(chǔ)。此外，假足必須在站立中期和站立末期 期間提供穩(wěn)定性，此時(shí)使用者的全身重量都通過(guò)M傳遞到支承表面上。
常規(guī)的^L執(zhí)行所有的這些功能，但其代價(jià)是昂貴而復(fù)雜的設(shè)計(jì)。 本公開(kāi)內(nèi)容的假足的實(shí)施方案以可以經(jīng)濟(jì)地制造的經(jīng)濟(jì)而輕質(zhì)的設(shè)計(jì)提 供了 M所需的全部基本屬性。
2. 定義
為了更容易理解本文所公開(kāi)的假足，有必要說(shuō)明幾個(gè)術(shù)語(yǔ)。本文使 用的術(shù)語(yǔ)"近端"具有其常用含義，是指比其它位置更靠近心臟的位置。 類似的，術(shù)語(yǔ)"遠(yuǎn)端，，具有其常用含義，是指比其它位置更遠(yuǎn)離心臟的位 置。術(shù)語(yǔ)"后部"也具有其常用含義，是指在其它位置后面或后方的位置。最后，術(shù)語(yǔ)"前部"具有其常用含義，是指在其它位置前面或前方的位置。
B.第一實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
假IIOO的第一實(shí)施方案示于圖1中。H100構(gòu)建在彈性足墊板 120周圍。足墊板120合適地成型并設(shè)置為提供允許平穩(wěn)走動(dòng)的承重支持 和^X特性。
因此，足墊板120可以U本平坦的，或者可以包括一個(gè)或更多個(gè) 輕微的或漸進(jìn)的曲面。足墊板120可以包括其前部中的至少一個(gè)凹陷部或 切除部(未顯示)，以便提供本領(lǐng)域公知的"涼鞋趾"，其允許使用者在假 足上穿常規(guī)的趾帶涼鞋以及覆蓋整個(gè)足部的傳統(tǒng)鞋襪。
在一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)中，足墊板120可以相對(duì)于支承表面或地面成20 度角傾斜。當(dāng)然，可以使用提供期望的響應(yīng)特性的任意合適的取向。
足墊板120是彈性的，因而可以出現(xiàn)一些彎曲，但是在去除負(fù)載之 后，足墊板120恢復(fù)至無(wú)加載且無(wú)彎曲的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，足墊板120 可由碳、碳纖維復(fù)合材料、塑料、纖維增強(qiáng)塑料、模制短纖維、層合體或 任意其它合適的材料制造。
用于足墊板120的示例性材料和結(jié)構(gòu)描^fr 2001年8月28日授權(quán) 的美國(guó)專利6,280,479、 1999年11月30日授權(quán)的美國(guó)專利5,993,488和1998 年9月1日授權(quán)的美國(guó)專利5,800,569中，所有這些專利都通過(guò)引用并入本 文。
此外，足墊板120可以提供為具有各種前述材料的組合。例如，足 墊板120可以包括聚合物和碳纖維復(fù)合材料層。
一個(gè)示例性的連接機(jī)構(gòu)110設(shè)置在足墊板120的近端表面上，并且 包^體連接112和錐體掩^器114。錐體連接112設(shè)置為連接到諸如暫 用 1 (未圖示)的M支承結(jié)構(gòu)。錐體連接112和錐體^器114可以 是本領(lǐng)域已知的常規(guī)錐體連接。作為替代方案，連接機(jī)構(gòu)110可以是管型 或夾具型，可以是螺紋連接，或者包括任意其它已知的連接機(jī)構(gòu)。
一些連接類型的示例性商用實(shí)施方案可以作為零件號(hào)A-135100、 A-235300、 A-335100和A-435120得到，其均可從冰島雷克雅未克的Ossur hf.購(gòu)得。
連接機(jī)構(gòu)110可以包括中間部118，中間部118用于#^足墊板120 近端表面和容納至少一個(gè)用于使連接機(jī)構(gòu)110可調(diào)節(jié)地和牢固地接合足墊
9板120的連接螺栓116。中間部118可以具有合適的摩擦特性系數(shù)，使得 錐體接合器114以一定方式與足墊板120磨g合，從而使連接機(jī)構(gòu)110 相對(duì)于足墊板120幾乎沒(méi)有或完全沒(méi)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。足墊板120的近端表面 還可以設(shè)置有合適的摩擦系數(shù)，以防止足墊板120和連接機(jī)構(gòu)110之間的 滑動(dòng)。當(dāng)然，多個(gè)連接螺栓116的使用進(jìn)一步限制了足墊板120和連接機(jī) 構(gòu)110之間的相對(duì)移動(dòng)，但是增加了假足的重量。
優(yōu)選地，第一泡沫構(gòu)件140包圍并包埋足墊板120。第一泡沫構(gòu)件 140可以具有一定的密度，使得第一泡沫構(gòu)件140在正常負(fù)載條件下穩(wěn)定 塌縮，由此限定第一泡沫構(gòu)件140的剛性。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如 通過(guò)第一泡沫構(gòu)件140的現(xiàn)變所限定的剛性可以為邵氏A級(jí)45~55范圍 內(nèi)。泡沫基質(zhì)可以在足墊板120周圍直接注塑成型，或者可以單獨(dú)成型并 接合至足墊板120。泡沫基質(zhì)可以為任意合適的開(kāi)孔或閉孔聚合物泡沫， 例如開(kāi)孔聚氨酯泡沫。
第二泡沫構(gòu)件150也嵌入在第一泡沫構(gòu)件140內(nèi)。第二泡沫構(gòu)件150 可以在"到第一泡沫構(gòu)件140內(nèi)之前掩^至足墊板120的遠(yuǎn)端表面。第 二泡沫構(gòu)件150包括具有與足墊板120相同寬度的近端表面以提供穩(wěn)定性， 并且可以以已知方式用膠粘劑掩^至足墊板120的遠(yuǎn)端表面?？梢允褂萌?意合適的膠粘劑或接合技術(shù)。
如圖1所示，第二泡沫構(gòu)件150僅接合至足墊板120的后部，并未 跨逸l墊板120的整個(gè)遠(yuǎn)端表面。在替代實(shí)施方案中，第二泡沫構(gòu)件150 可以#^為跨越第二泡沫構(gòu)件150的整個(gè)近端表面，或者只跨越其近端表 面的一部分。
第二泡沫構(gòu)件150具有比第一泡沫構(gòu)件140更高的密度，因此具有 更高的剛性。換言之，第二泡沫構(gòu)件150將在比第一泡沫構(gòu)件140更高的 負(fù)載下穩(wěn)定塌縮。例如，第二泡沫構(gòu)件150可以具有如通過(guò)第二泡沫構(gòu)件 150的多先變所限定的約邵氏A級(jí)60的剛性。當(dāng)然，可以^使用比第一泡沫構(gòu) 件140具有更高剛性的任意合適的第二泡沫構(gòu)件150。
第二泡沫構(gòu)件可以是任意合適的開(kāi)孔或閉孔聚合物泡沫，例如開(kāi)孔 聚氨酯泡沫，并且可由與第一泡沫構(gòu)件140相同或不同的泡沫制成。
第二泡沫構(gòu)件150包括在其近端表面中的凹陷部154。凹陷154可 以跨越第二泡沫構(gòu)件150兩側(cè)的整個(gè)近端表面，或者可以整體容納在第二 泡沫構(gòu)件150的側(cè)面之間。當(dāng)?shù)诙菽瓨?gòu)件150與足墊板120的遠(yuǎn)端表面接觸時(shí)，凹陷部在足墊板120和第二泡沫構(gòu)件150之間形成容納空間。
該容納空間設(shè)置為容納每個(gè)連接螺栓116的頭部。因此，使得第二 泡沫構(gòu)件150與足墊板120的遠(yuǎn)端表面的接合變得更容易，這是因?yàn)榈诙?泡沫構(gòu)件150的近端表面會(huì)在前部和后部中與足墊板120的遠(yuǎn)端表面對(duì)應(yīng) 地緊密配合。因此，連接螺栓頭不會(huì)在第二泡沫構(gòu)件150和足墊板120之 間引起不平衡配合。在一個(gè)替代結(jié)構(gòu)中，可以為每個(gè)連接螺栓頭設(shè)置離散 的凹陷。
如圖1可見(jiàn)，第二泡糾件150以;SJL墊板120與錐體連接器114 的至少一部分全都嵌入在限定第一泡沫構(gòu)件140的泡沫基質(zhì)內(nèi)?？梢栽O(shè)置 耐磨損、刺穿和撕裂的堅(jiān)固外殼130以包圍并包封第一泡沫構(gòu)件140，從 而為^A100提供美觀的外形。該覆蓋物通常稱為"裝飾體"，并且如本領(lǐng) 域/^p，可以用不同的顏色染色或制造以代表不同的膚色。
裝飾殼130可以是包封第一泡沫構(gòu)件140以及因此包封M 100的 其余部件的單獨(dú)外覆蓋物。作為替代方案，第一泡沫構(gòu)件140的外表面自 身可以例如在施加熱的務(wù)fr下進(jìn)行處理，以與第一泡沫構(gòu)件140整體形成 裝飾殼130。在裝飾殼130與第一泡沫構(gòu)件蒼沐形成的情況下，裝飾殼130 的剛性可在邵氏A級(jí)45 ~ 55的范圍內(nèi)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，第二泡沫構(gòu)件150可以具有比第一泡沫構(gòu)件140 的密度適當(dāng)更高的密度，這是因?yàn)榈诙菽瓨?gòu)件150必須吸M跟著地的 應(yīng)力，并且提供與假足100內(nèi)的彈性足墊板120的特性協(xié)同的合適彈簧作 用和緩沖。彈性足墊板120提皿足所需的大部分支承和腳趾離地的彈簧 作用，而第一泡沫構(gòu)件140和第二泡沫構(gòu)件150的組合提^A所期望的 足跟著地特性。應(yīng)當(dāng)注意，該實(shí)施方案中的彈性足墊板120提供有P良的足 跟能量吸收或能量恢復(fù)，并且旨在第二泡沫構(gòu)件150與周圍的第一泡沫構(gòu) 件140的組合會(huì)提供這種所期望的足跟著地減震和能量恢復(fù)功能。
提供根據(jù)這種構(gòu)造的M 100產(chǎn)生多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是位于M 100的足跟部中的更為剛性的第二泡沫構(gòu)件150提供了改善的足跟著地緩 沖，但是減少了足跟內(nèi)的能量恢復(fù)。這當(dāng)然導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在不 犧牲足跟著地期間的緩沖的情況下保持穩(wěn)定性。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是假足IOO容易制造且成本降低。例如，該設(shè)計(jì)提供了 利用快速成型工序以相對(duì)低的成本制造^X和裝飾體的能力，而不需要加 工結(jié)構(gòu)材料或以其它方式使用高成本的鑄模和高溫可定型材料。制造M 100的一種方法涉及將錐體112、錐體掩^器114和連接螺 栓116與足墊板120組裝在一起成為第一組^K然后將第二泡沫構(gòu)件150 膠合至足墊板120的后部，使該整個(gè)組合件在第一泡沫構(gòu)件140內(nèi)成型， 并且將第一泡沫構(gòu)件140固化成足裝飾體130所需的定型和穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng) 然，可以使用其它的模制和組裝步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的目的，如本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員所公知的。
應(yīng)當(dāng)注意，如果使用前述方法并且凹陷154延伸穿過(guò)第二泡沫構(gòu)件 150的整個(gè)近端表面，或者如果第二泡沫構(gòu)件150不在其整個(gè)近端表面上 掩^至足墊板120，則限定第一泡沫構(gòu)件140的泡沫^^質(zhì)可以填充在凹陷 154中的剩余空間內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的假足可以以相對(duì)低的成本快速制造。這種^L在4MM: 界范圍內(nèi)都有應(yīng)用，尤其是在低成本和生產(chǎn)i!JL對(duì)為低)lt^人士提皿腿 和M裝置至關(guān)重要的世界不發(fā)達(dá)地區(qū)，在這些地區(qū)成本和簡(jiǎn)單以及外觀 是主要因素。
C.第二和第三實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
參照?qǐng)D2和3，假^200、 300的替代實(shí)施方案分別包括第二泡沫構(gòu) 件250、 350，第二泡沫構(gòu)件250、 350均具有延伸越過(guò)足墊板220、 320的 端面的后延伸部252、 352。
圖2和3所示的實(shí)施方案類似于圖1所示和上文所述的實(shí)施方案。 假足200、 300具有前述任意類型的足墊板220、 320和用于將假t200、 300連接至^L或暫用^ii的連接機(jī)構(gòu)210、 310。
示例性連接機(jī)構(gòu)210、 310類似于上文中關(guān)于第一實(shí)施方案討論的連 接機(jī)構(gòu)。該連接機(jī)構(gòu)包括錐體212、 312、錐體掩^器214、 314和至少一 個(gè)連接螺栓216、 316，用于將連接機(jī)構(gòu)210、 310的中間部218、 318可調(diào) 節(jié)地牢固連接至足墊板220、 320。當(dāng)然，可以使用任意合適的連接^。
假足200、 300包括第一泡沫構(gòu)件240、 340和第二泡沫構(gòu)件250、 350,以及裝飾殼230、 330。如前所述，第二泡沫構(gòu)件250、 350比第一泡 沫構(gòu)件240、 340具有更高的密度，由此具有更高的剛性。第二泡沫構(gòu)件 250、 350還具有以與前i^t目同的方式實(shí)施和起作用的凹陷254、 354。
這些實(shí)施方案中的一個(gè)差別在于第二泡沫構(gòu)件250、 350具有延伸超 過(guò)足墊板220、 320端面的后延伸部252、 352。該結(jié)構(gòu)至少部分提供了改 善的足跟著地緩沖和能量恢復(fù)的益處。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，足墊板220、 320承受假足200、 300的重量，并且提 供該^X所需的腳趾離地特性。具有后延伸部252、 352的第二泡沫構(gòu)件 250、 350提供了用于足跟著地的緩沖和作用的合適的能量存儲(chǔ)和恢復(fù)，包 括當(dāng)假足200、 300因正常的步行運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)(足底屈和背屈)時(shí)的能量恢 復(fù)。
在圖2所示的變化方案中，在第二泡沫構(gòu)件250和近端表面和墊板 220之間顯示出后部余隙空間256。該后部余隙空間256允許第一泡沫構(gòu)件 240填充在凹陷中并且包封錐體#^器214的螺栓頭216。該結(jié)構(gòu)允許在將 錐體#^器214連接至足墊板220之前，將第二泡沫構(gòu)件250 #^至足墊 板220。
作為替代方案，如上所述，第二泡沫構(gòu)件250可以更容易地M至 足墊板220，這是因?yàn)槁菟^216容納在凹陷中，由此允許第二泡沫構(gòu)件 250的近端表面與足墊板220的遠(yuǎn)端表面之間的緊密配合。在任意一種情 況下，后部余隙空間256允許第一泡沫構(gòu)件240填充在凹陷中并包封螺栓 頭216，以除去H200中的所有空隙。
如圖2和3可見(jiàn)，第二泡沫構(gòu)件250、 350可以具有不同的尺寸和形 狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員^i人識(shí)到，可以選擇第二泡^J件250、 350的尺寸和 形狀以提M適的M200、 300的生物力學(xué)功能。
例如，當(dāng)在支承表面上行走時(shí)，M會(huì)經(jīng)歷如下周期接觸支承表 面、部分接觸支M面、不接觸支M面、部分接觸支承表面和回到接觸 支^4面。^L部分接觸支承表面的一個(gè)例子U跟著地。在足跟著地期 間，當(dāng)使用者將其全部重量從一足轉(zhuǎn)移到另一足時(shí)，M的后部經(jīng)歷壓縮。 第一和第二泡沫構(gòu)件都會(huì)抵抗壓縮力，由此為使用者的重量提供支承。由
于第一和第二泡沫構(gòu)件的多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)后部中的壓縮力增加時(shí)，該構(gòu)件會(huì) 以穩(wěn)定的方式塌縮。
第一和第二泡沫構(gòu)件的穩(wěn)定塌縮為足跟著地提供了緩沖，并且為步
態(tài)周期的其余部分提供能量存儲(chǔ)和恢復(fù)。由于第二泡沫構(gòu)件具有比第一泡 沫構(gòu)件更高的密度和剛性，所以它不會(huì)與第一泡沫構(gòu)件同時(shí)穩(wěn)定塌縮，但 是會(huì)在負(fù)載增加的情況下穩(wěn)定塌縮。因此，第二泡沫構(gòu)件提供的能量存儲(chǔ) 和恢復(fù)不同于第 一泡沫構(gòu)件所提供的。
當(dāng)使用者通過(guò)步態(tài)周期前進(jìn)時(shí)，M的后部中的壓縮負(fù)載減小，而 M的其余部分經(jīng)歷壓縮負(fù)載，直至M的后部和前部均接觸支承表面，即為站立中期。此時(shí)壓縮負(fù)載更均勻地分布在整個(gè)假足上，但是由于連接 機(jī)構(gòu)的偏置定位導(dǎo)致后部中的負(fù)載稍大。
在M從部分接觸支承面過(guò)渡到接觸支承面期間，第一和第二泡沫 構(gòu)件都4^供了 一定的能量恢復(fù)。
在足跟著地和站立中期期間，足墊板可以稍微彎曲，由此提供一定 的額外能量存儲(chǔ)和恢復(fù)。盡管如此，大量的能量存儲(chǔ)和恢復(fù)仍然是由第一 和第二泡沫構(gòu)件提供的。在下一個(gè)部分接觸或足跟離地期間，足墊板開(kāi)始 彎曲到更大的程度。在足跟離地期間，第二泡沫構(gòu)件恢復(fù)至幾乎完全不受 壓的狀態(tài)，并且恢復(fù)了存儲(chǔ)在其中的幾乎全部能量。此時(shí)，足墊板的前部 與支承面接觸，使得前部區(qū)域中的第一泡沫構(gòu)件可被壓縮，以與足墊板一 起提供額外的能量存儲(chǔ)和恢復(fù)。
當(dāng)整個(gè)假足從支承表面抬起而不再接觸支承表面時(shí)，^A的構(gòu)件、 尤其是足墊板提供能量恢復(fù)，并且沒(méi)有應(yīng)力。由此，該周期重復(fù)另一次足 跟著地等等。
因此，^艮明顯，改變假足200、 300的部件的尺寸和形狀可以影響生 物力學(xué)性能，例如M200、 300的穩(wěn)定性、能量吸收和能量恢復(fù)。例如， 圖2中的第二泡沫構(gòu)件250具有延伸越過(guò)足墊板220端面的大的部分252。 該配置提供了更高的穩(wěn)定性，以與能量吸收和恢復(fù)的減少保持平衡。圖3 的實(shí)施方案通過(guò)減小第二泡沫構(gòu)件350、尤其A^伸越itA墊板320端面 的部分352的尺寸而提供穩(wěn)定性與能量吸收和恢復(fù)之間的平衡。圖3中第 二泡沫構(gòu)件350的尺寸減小允許更多量的第一泡沫構(gòu)件位于足墊板320的 足跟部下方。因此，圖3的實(shí)施方案提供了增加的能量吸收，以與穩(wěn)定性 的n^敞減少保持平衡。
將會(huì)認(rèn)識(shí)到，以上對(duì)假足部件的材料和結(jié)構(gòu)變化的詳細(xì)討論同樣可 適用于這些實(shí)施方案。
D.第四實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
假1400的第四實(shí)施方案示于圖4中。在第一泡沫構(gòu)件440和第二 泡沫構(gòu)件450之間嵌入前文所討論的任意類型的足墊板420。第一和第二 泡沫構(gòu)件440、 450可由前述材料制成，并且可以具有相同的密度和剛性。 例如，第一和第二泡沫構(gòu)件440、 450可由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)閉孔 或開(kāi)孔泡沫制成，該泡沫具有作為現(xiàn)變測(cè)量的邵氏A級(jí)45 55的剛性。
作為替代方案，第二泡沫構(gòu)件450可以具有比第一泡沫構(gòu)件440更高的密度，從而具有更高的剛性。第一和第二泡沫構(gòu)件440、 450都可以通 過(guò)已知技術(shù)單獨(dú)模制，然后結(jié)合至足墊板420。當(dāng)然，第一和第二泡^J 件440、 450也可以以已知方式同時(shí)在足墊板420周圍整體模制成型。
前述討論類型的裝飾殼430設(shè)置為圍繞并包封第一和第二泡沫構(gòu)件 440、 450以;SJL墊板420。當(dāng)然，^fgJL 400還可以包括用于將假足400連 接至皿的暫用銜3i (未顯示)的任意前述連接機(jī)構(gòu)。該連接機(jī)構(gòu)可以部 分封閉在裝飾殼430內(nèi)，如上所述。盡管未顯示，但是第二泡沫構(gòu)件450 可以以上述方式包括用于容納任意連接螺栓頭的凹陷，所述連接螺栓用于 將連接^J連接至足墊板420。
設(shè)置延伸穿過(guò)裝飾殼430遠(yuǎn)端后表面并伸入第二泡沫構(gòu)件450中的 第三泡沫構(gòu)件460。如圖所示，第三泡沫構(gòu)件460延伸到第二泡沫構(gòu)件450 的遠(yuǎn)端后部中?？梢砸匀我夂线m的方式選擇第三泡沫構(gòu)件460相對(duì)于第二 泡沫構(gòu)件450的具體位置和尺寸，以提供期望的^X400的生物力學(xué)性能。 例如，第三泡沫構(gòu)件的寬度可以大于足墊板420的寬度，與裝飾殼430幾 乎等寬或與裝飾殼430等寬，以覆蓋或幾乎覆蓋整個(gè)接地面或支承面接觸 區(qū)。
第三泡沫構(gòu)件460可以具有比第一和泡沫構(gòu)件440、 450的密度和剛 性都要高的密度和剛性。而且，所有的泡沫構(gòu)件都可由相同或不同的材料 制成，包括開(kāi)孔或閉孔聚合物泡沫，例如閉孔聚氨酯泡沫。此外，可以基 于對(duì)M 400的生物力學(xué)性能的期望影響來(lái)改變和選擇第三泡沫構(gòu)件460 的尺寸和形狀。
該實(shí)施方案提供了實(shí)施所有假足必要功能且易于利用已知模制技術(shù) 制造的另一種低成本^X。如前文所述，更為剛性的足跟插入物在站立中 期和站立末期期間提供了良好的穩(wěn)定性，同時(shí)還在足跟著地期間提供了充 分的緩沖和能量恢復(fù)。
F.結(jié)論
這些實(shí)施方案為經(jīng)濟(jì)的假足提供了巨大的靈活性，該經(jīng)濟(jì)的假足為 目前使用的復(fù)雜且更昂貴的假足提供了 一種替代方案。
應(yīng)當(dāng)理解，可以調(diào)節(jié)^i及其部件的尺寸，使得具有不同尺寸的足 部的許多不同使用者可以從本發(fā)明的^L設(shè)計(jì)中獲益。具體地，可以改變 足墊板的寬度、厚度和長(zhǎng)度以適合不同尺寸的使用者。因此，可以隨不同 尺寸的足墊板分別改變泡沫構(gòu)件的尺寸。此外，也可以改變裝飾體的尺寸以包圍不同的泡沫構(gòu)件和足墊板。裝飾體和^L尺寸的示例性考慮公開(kāi)在 分別于1998年9月1日、1999年11月30日和2001年8月28日授權(quán)的 美國(guó)專利5,800,569、 5,993,488和6,280,479中，它們均通過(guò)引用并入本文。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，不必所有的目的和優(yōu)點(diǎn)都可以根據(jù)本發(fā)明的任 意具體實(shí)施方案獲得。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā) 明可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式具體 化或?qū)嵤槐貙?shí)現(xiàn)如本文所可能教導(dǎo)或暗示的其它目的或優(yōu)點(diǎn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到來(lái)自不同實(shí)施方案的各種特征的可交 換性。除了本文所述的變化方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以混合和匹配 每個(gè)特征的其它已知等同物以根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建假足。
盡管已就某些示例性實(shí)施方案和實(shí)施例的內(nèi)容公開(kāi)了本發(fā)明，但是 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明超出具體公開(kāi)的實(shí)施方案范圍，^SL到 本發(fā)明其它替代實(shí)施方案和/或用途及其顯而易見(jiàn)的修改方案和等同方案。 因此，本文公開(kāi)的本發(fā)明的范圍應(yīng)該不限于上述具體公開(kāi)的實(shí)施方案，而 是應(yīng)該僅通過(guò)清楚閱讀所附權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種假足，包括具有第一剛性并且基本限定所述假足外周的第一泡沫構(gòu)件；嵌入在所述第一泡沫構(gòu)件內(nèi)的彈性足墊板，所述彈性足墊板具有近端和遠(yuǎn)端表面以及前部和后部；嵌入在所述第一泡沫構(gòu)件內(nèi)的第二泡沫構(gòu)件，所述第二泡沫構(gòu)件接合至所述足墊板的后部的遠(yuǎn)端表面，并且還限定沿其近端表面的凹陷，所述第二泡沫構(gòu)件具有大于所述第一泡沫構(gòu)件的所述第一剛性的第二剛性；其中所述第二泡沫構(gòu)件的所述凹陷在所述第二泡沫構(gòu)件的近端表面和所述足墊板的遠(yuǎn)端表面之間形成容納空間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，還包括 錐體接合器；通過(guò)所述錐體接合器所保持的錐體；和 嵌入在所述第一泡沫構(gòu)件內(nèi)的所述錐體接合器的至少一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的假足，還包括將所述彈性足墊板固定至所述錐體接合器和所述錐體的至少 一個(gè) 連接螺栓；每個(gè)連接螺栓延伸穿過(guò)所述足墊板并且還具有設(shè)置為接合所述足 墊板的遠(yuǎn)端表面的螺栓頭；和每個(gè)螺栓頭容納在所述第二泡沫構(gòu)件的近端表面和所述足墊板的 遠(yuǎn)端表面之間的所述第二泡沫構(gòu)件的凹陷內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的假足，還包括位于所述第二泡沫構(gòu)件的近 端表面和所述足墊板的遠(yuǎn)端表面之間的后部余隙空間，使得所述第一泡 沫構(gòu)件填入在所述凹陷中并包封每個(gè)螺栓頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的假足，其中所述第二泡沫構(gòu)件還包括延伸超 過(guò)所述足墊板的后部端面的延伸部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，還包括耐磨損、刺穿和撕裂的外殼，所述外殼限定包圍大部分所述外周的 裝飾體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的假足，其中所述裝飾體的剛性為邵氏A級(jí) 45~55。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述第二泡沫構(gòu)件還包括延伸超 過(guò)所述足墊板的后部端面的延伸部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述第一泡沫構(gòu)件的剛性為邵氏 A級(jí)45 55。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述第二泡沫構(gòu)件的剛性為約邵 氏A級(jí)60。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述足墊板是碳或碳纖維復(fù)合材 料的足墊板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述足墊板是塑料或纖維增強(qiáng)塑 料的足墊板。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，其中所述足墊板是模制短纖維的足墊 板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的假足，還包括在所述第二泡沫構(gòu)件的近端表 面和所述足墊板的遠(yuǎn)端表面之間的靠近后部的后部余隙空間，使得所述 第一泡沫構(gòu)件填充在所述第二泡沫構(gòu)件的凹陷內(nèi)。
15. —種假足，包括具有第 一剛性并且基本限定所述假足外周的第 一泡沫構(gòu)件； 具有大于所述第一泡沫構(gòu)件的所述第一剛性的第二剛性的第二泡沫 構(gòu)件；嵌入在所述第一和第二泡沫構(gòu)件內(nèi)的彈性足墊板，所述彈性足墊板 具有近端和遠(yuǎn)端表面以及前部和后部；其中所述第一泡沫構(gòu)件沿所述足墊板的近端表面設(shè)置，所述第二泡 沫構(gòu)件沿所述足墊板的遠(yuǎn)端表面設(shè)置；和具有分別大于所述第一和第二泡沫構(gòu)件的所述第一和第二剛性的 第三剛性的第三泡沫構(gòu)件，所述第三泡沫構(gòu)件延伸到所述第二泡沫構(gòu)件中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其中所述第三泡沫構(gòu)件具有近端和遠(yuǎn) 端表面，并且具有所述遠(yuǎn)端表面大于所述近端表面的梯形形狀。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，還包括耐磨損、刺穿和撕裂的外殼，所述外殼限定包圍所述第一和第二泡 沫構(gòu)件的裝飾體；并且所述第三泡沫構(gòu)件延伸穿過(guò)所述裝飾體的遠(yuǎn)端后表面并進(jìn)入所述第二泡沫構(gòu)件的遠(yuǎn)端后部中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足,其中所述第二泡沫構(gòu)件的所述第二剛 性大于所述第一泡沫構(gòu)件的所述第一剛性。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的假足，其中所述第二泡沫構(gòu)件的所述第二剛 性小于所述第一泡沫構(gòu)件的所述第一剛性。
20. —種假足，包括具有第 一剛性并且基本限定所述假足外周的第 一泡沫構(gòu)件； 嵌入在所述第一泡沫構(gòu)件內(nèi)的彈性足墊板，所述彈性足塾板具有近端和遠(yuǎn)端表面以及前部和后部；嵌入在所述第一泡沫構(gòu)件內(nèi)的第二泡沫構(gòu)件，所述第二泡沫構(gòu)件接合至所述足墊板的后部的遠(yuǎn)端表面，并且還沿其近端表面限定凹陷，所述第二泡沫構(gòu)件具有大于所述第一泡沫構(gòu)件的所述第一剛性的第二剛性；其中所述第二泡沫構(gòu)件的凹陷在所述第二泡沫構(gòu)件的近端表面和 所述足墊板的遠(yuǎn)端表面之間形成容納空間；并且 所述第一泡沫構(gòu)件填充在所述容納空間中。
全文摘要
低成本假足(100、200、300、400)的實(shí)施方案包括嵌入在具有第一剛性的第一泡沫構(gòu)件(140、240、340、440)中具有連接機(jī)構(gòu)(110、210、310、410)的足墊板(120、220、320、420)。第二泡沫構(gòu)件(150、250、350、450)接合至該足墊板并且在近端表面內(nèi)具有凹陷(154、254、354)并且具有大于第一泡沫構(gòu)件的剛性。第二泡沫構(gòu)件可以具有延伸穿過(guò)足墊板端面的部分(252、352)。裝飾體(130、230、330、430)包封假足的部件?？梢蕴峁┭由齑┻^(guò)裝飾體進(jìn)入第二泡沫構(gòu)件中的第三泡沫構(gòu)件(460)。第三泡沫構(gòu)件可以具有大于第一和第二泡沫構(gòu)件的剛性。
文檔編號(hào)A61F2/66GK101553191SQ200780025189
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者古德尼·英伊馬松, 古德洛格爾·奧拉夫松, 西古爾杜爾·奧斯吉爾松 申請(qǐng)人:奧蘇爾公司