CZ29342U1 - Mobilní chladící kolenní ortéza - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká mobilní chladící kolenní ortézy obsahující skelet s dvěma dosedacími plochami, připevněnými ke konstrukci stehenní objímky a holenní objímky a situovanými nad a pod otvor pro kolenní kloub, která uživateli poskytuje chlazení kolenního kloubu a okolní tkáně.

Dosavadní stav techniky

Na chlazení kolenního kloubu v současnosti existují dva základní terapeutické způsoby. Prvním z nich je chlazení tekoucí vodou přes ortézu. Druhý přístup je přikládání studených až ledových obkladů nebo obvazů na ortézu. V současné době se používají dvě media, která se využívají na ochlazení kloubu, a to buď předchlazené tekuté médium, nebo speciální antibakteriální gel. Také byla vyvinuta kolenní ortéza využívající k chlazení okolní vzduch. Design ortézy je navržen tak, aby umožňoval vhodné proudění okolního vzduchu, který chladí povrch kolenního kloubu. Nevýhodou systému je skutečnost, že ortéza vzhledem k absenci chladicího média nedokáže zchladit kloub pod teplotu okolního prostředí.

Představitelem bandáží využívajících podchlazené tekuté médium, či přímo led, jako zdroj chladu, jsou měkké kolenní bandáže. Jde o bandáže s anatomicky navrženou manžetou obepínající koleno tak, aby na něj vyvíjela kompresi a současně v ní cirkulující studená voda ochlazovala okolní tkáň. Systém má externí chladič, kterým je tepelně izolovaná nádoba s ledem. Tato nádoba je na manžetu napojena elastickou hadicí, v níž neustále cirkuluje voda, která se při průchodu chladičem ochlazuje a teče zpět do manžety. Výhodou tohoto systému je možnost chlazení kloubu po dobu 6 až 8 hodin. Nevýhodou je nutnost externího chladiče.

Za účelem chlazení a komprese kloubu se používají také antibakteriální a netoxické gelové bandáže, které není nutné předchladit. Jejich samoochlazovací účinek trvá po dobu 2 až 3 hodin. Po ztrátě účinku je třeba znovu reaktivovat jejich chladící účinek vnějším proudem tekoucí vody. Tento druh bandáže není vhodný pro dlouhodobou fixaci končetiny v kolenních ortézách. Používá se jako rychlá pomoc při poraněních kolenního kloubu nebo jeho okolních svalů, zároveň má analgetické účinky.

V současnosti se nepoužívá žádná rigidní kolenní ortéza, která by na delší časový interval byla schopna ochladit kolenní kloub a přilehlé tkáně pod teplotu okolního prostředí a tak zajistit kryoterapii. Také se nepoužívá chladící ortéza nebo bandáž, která by se dala dlouhodobě používat v každodenním životě bez ztráty zbývající mobility uživatele. Dalším nedostatkem při současných systémech zajišťujících kryoterapii je neschopnost uživatele nastavit si teplotní interval, ve kterém bude kolenní kloub chlazen a rehabilitován. Omezující délka chladícího účinku zdroje chladu, závislost předcblazení media na lednici/mrazničce či tekoucí chladné vodě, a rozměry bandáží a ortéz jsou limitujícími faktory, které je třeba eliminovat, aby chladící ortéza byla nositelná dlouhodobě například pod běžným oblečením uživatele během dne.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky jsou odstraněny mobilní chladící kolenní ortézou obsahující skelet s dvěma dosedacími plochami, připevněnými ke konstrukci stehenní objímky a holenní objímky a situovanými nad a pod otvor pro kolenní kloub, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že ke každé dosedací ploše jsou připojeny chladící části sestávající z Peltierova článku, ke kterému je připojena řídící jednotka se zdrojem elektrické energie a chladič Peltierova článku.

K řídící jednotce je s výhodou připojen termistor pro regulaci chlazení Peltierovým článkem na základě naměřené teploty termistorem. Chladič Peltierova článku je ve výhodném provedení na své spodní straně opatřen izolační fólií. Peltierův článek může dosedat celou plochou na dosedací plochu skeletu ortézy, přičemž je k němu uchycen plastovými zarážkami.

CZ 29342 Ul

Mobilní chladící kolenní ortéza je ve výhodném provedení opatřena fixačním elastickým popruhem pro uchycení ke kolennímu kloubu a chladící části jsou s výhodou odnímatelné od dosedacích ploch skeletu.

Jako chladicí elementy kovového skeletu ortézy jsou využity dva Peltierovy články umístěné na stehenní a podkolenní části ortézy. Podstatou odvodu tepla v navrhovaném technickém řešení je přenos tepla z chladící části na kovový skelet ortézy, a následně z kovového skeletu ortézy na kolenní kloub.

Skelet ortézy sestává z plastického biokompatibilního a tepelně dobře vodivého tenkého kovu, který je anatomicky předem formován na konkrétní dolní končetinu. Design kovového skeletu umožňuje dodatečné individuální vytvarování podle tvarových specifik segmentů dolní končetiny uživatele.

Po bočních stranách je skelet spojen s plastovými objímkami, kde se v jejich konstrukci nachází vykrojení na provlečení fixačních popruhů. Popruhy jsou vyrobeny z elastického materiálu se zapínáním na suchý zip. Stehenní a lýtková část ortézy jsou navzájem spojeny spojeními vytvářejícími kloub ortézy a kovovou manžetou obepínající kolenní kloub.

Bez zapojení chladící části ortézy má ortéza vlastnosti klasické kolenní ortézy. Dosedací plochy chladící části se nacházejí na stehenní a holenní části ortézy. Jde o rovné plochy se styčnou plochou s totožnými rozměry, jako mají Peltierovy články umístěné nad a pod kolenním kloubem. Na všech rozích dosedací plochy jsou plastové zarážky, kterými se pevně fixuje chladící část ortézy ke skeletu ortézy.

Základem chladící části ortézy jsou Peltierovy články. Studená strana článkuje celou svou plochou v kontaktu s kovovým skeletem ortézy - dosedací plochou, čímž při chodu článku dochází k chlazení ortézy. Teplá strana článku je potažena tenkým ohebným kovem velké plochy s dobrou tepelnou vodivostí, jehož spodní strana je krytá izolační fólií. Úkolem izolační fólie je zabránit zpětnému ohřevu ortézy a tkáně od chladiče Peltierova článku. Chladič Peltierova článku má za úkol chladit Peltierův článek a rozložit odváděné teplo, a snížit teplotu chladiče, tak, aby bylo možné chladicí ortézu nosit i pod oblečením bez rizika poškození oblečení. Součástí chladící části je i řídící jednotka s baterií. Řídící jednotku tvoří digitální display s třemi ovládacími prvky, pomocí kterých si uživatel sám může zvolit teplotní interval chlazení. Měření aktuální teploty ortézy je zajištěno termistorem.

Systém na základě tohoto technického řešení je nenáročný na obsluhu a vyžaduje pouze standardní údržbu, jaká je obvyklá u nízkonapěťových elektrických systémů. V případě potřeby, např. sprchování či plavání, kdy není potřeba externí chlazení kloubu, lze jednoduše vypojit a vyjmout odnímatelnou elektrickou část ortézy. Časový interval, ve kterém je ortéza schopna chladit kloub je závislý na několika faktorech. Největší vliv na délku chodu ortézy má zdroj energie realizovaný bateriemi LiPo, nastavený interval teplot, a teplota okolního prostředí.

Chladící kolenní ortéza neomezuje v pohybu, mimo rehabilitačně nevyhnutelné omezení pohybu v kolenním kloubě.

Objasnění výkresů

Chladící kolenní ortéza, podle tohoto technického řešení, bude podrobně popsána na příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je vyobrazen přední pohled na skelet ortézy. Na Obr. 2 je zobrazen axonometrický náhled na chladící kolenní ortézu, upevněnou na koleně bez chladící části. Na Obr. 3 je znázorněno schéma na odnímatelnou chladící část ortézy. Obr. 4 ukazuje příčný řez chladící částí ortézy.

Příklad uskutečněného technického řešení

Mobilní chladící kolenní ortéza je tvořena skeletem a chladící částí ortézy. Skelet je podle Obr. 1 tvořen dvěma dosedacími plochami X skeletu ortézy, situovanými nad a pod otvor 3 pro kolenní kloub 14. Dosedací plochy X skeletu ortézy jsou připevněny ke konstrukci stehenní objímky 4

CZ 29342 Ul a holenní objímky 5. Po okrajích každé dosedací plochy i jsou plastové zarážky 2, jejichž úkolem je fixovat chladící částí ortézy pevně se skeletem ortézy. Obr. 2 ukazuje umístění ortézy na kolenní kloub 14 fixačním elastickým popruhem 6.

Odnímatelná chladící část ortézy zobrazená na Obr. 3 sestává z řídící jednotky 7 se zdrojem 8 elektrické energie a Peltierova článku 11. K chlazení Peltierova článku 11 je použit chladič 9 Peltierova článku H· Chladič 9 Peltierova článku H je na své spodní straně tepelně izolován izolační fólií 10. Napájení a řízení chlazení Peltierovým článkem 11 je řídící jednotkou 7 se zdrojem 8 elektrické energie prostřednictvím kabeláže 13. Regulace chlazení Peltierovým článkem H je na základě naměřené teploty měřené termistorem 12.

Příčný řez sestavenou ortézou na Obr. 4 ukazuje Peltierův článek 11 dosedající celou plochou na dosedací plochu I skeletu ortézy, přičemž jeho uchycení je zaručeno plastovými zarážkami 2. Peltierův článek H je v pevném spojení s chladičem 9 Peltierovým článku H· Obr. 4 ukazuje názorně podstatu technického řešení chladicí kolenní ortézy. Pomocí zdroje 8 elektrické energie Peltierův článek H odvádí teplo z dosedací plochy I skeletu ortézy, přičemž ta přímo chladí kolenní kloub 14. Aby uživatel mohl nosit ortézu pod volným oblečením, je třeba Peltierův článek 11 dále chladit na přijatelnou teplotu. To zajišťuje pasivní chladič 9 Peltierova článku 11, který díky své velké ploše výrazně zvětší chladící plochu pro odvod tepla do okolí.

Průmyslové využití

Mobilní chladící kolenní ortéza podle tohoto technického řešení je určena k lékařskému využití, zvláště pro pacienty v rekonvalescenci po úrazu v procesu rehabilitace nebo k aplikaci na trvale používanou ortetickou podporu kolenního kloubu s nutností chlazení. Mobilní chladící ortéza kolenního kloubu je určena také pro mobilní pacienty dočasně indisponované, kteří pro analgetické či kryoterapeutické účinky chladu nechtějí být už omezováni v jejich každodenním životě.

Claims (7)

1. Mobilní chladící kolenní ortéza obsahující skelet s dvěma dosedacími plochami (1), připevněnými ke konstrukci stehenní objímky (4) a holenní objímky (5) a situovanými nad a pod otvor (3) pro kolenní kloub (14), vyznačující se tím, že ke každé dosedací ploše (1) jsou připojeny chladící části sestávající z Peltierova článku (11), ke kterému je připojena řídící jednotka (7) se zdrojem (8) elektrické energie a chladič (9) Peltierova článku (11).

2. Mobilní chladící kolenní ortéza podle nároku 1, vyznačující se tím, žek řídící jednotce (7) je připojen termistor (12) pro regulaci chlazení Peltierovým článkem (11) na základě naměřené teploty termistorem (12).

3. Mobilní chladící kolenní ortéza podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že chladič (9) Peltierova článku (11) je na své spodní straně opatřen izolační fólií (10).

4. Mobilní chladící kolenní ortéza podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že Peltierův článek (11) dosedá celou plochou na dosedací plochu (1) skeletu ortézy, přičemž je k němu uchycen plastovými zarážkami (2).

5. Mobilní chladící kolenní ortéza podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřena fixačním elastickým popruhem (6) pro uchycení ke kolennímu kloubu (14).

6. Mobilní chladící kolenní ortéza podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že chladící části jsou odnímatelné od dosedacích ploch (1) skeletu.

. i.

CZ 29342 Ul

7. Mobilní chladící kolenní ortéza podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že skelet ortézy sestává z plastického biokompatibilního a tepelně vodivého kovu, který je anatomicky předem formován na konkrétní dolní končetinu.