FR2658717A1 - Adjustable prosthetic foot/ankle assembly made essentially of composite material - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a prosthetic foot having all the adjustment elements necessary for fitting of a leg prosthesis. It consists of a box (1) on which a lever (9) can oscillate, about the hinge pin (10), under the action of two adjusting screws (11) and (12). The lever (9) serves as a connection with the upper part of the prosthesis. Two flexible blades (3) and (5) are fixed by means of screws (2) to the box (1). A flexible sole (4) matching the inner shape of the shoe is fixed to the blade (3) with the aid of an adhesive. During walking, the forces exerted between the foot and the ground are displaced from the heel to the front of the foot, successively deforming the sole (4) and the blades (3) and (5) which, by virtue of their shape, their mode of fastening and the limit stop (6), simulate the play of the joints of the ankle and the foot. Two electric switches (14) and (15) provide information on the position of the forces applied to the foot during the bearing phase. The device according to the invention makes it possible to simulate the mechanical behaviour of the joints of the foot and the ankle during walking and running.

Description

ENSEMBLE PI ED-CHEV I LLE PROTHETIQUE REGLABLE REALISE
ESSENTIELLEMENT EN MATERIAUX COMPOSITE
La fonction du pied a une grande importance pour la qualité de l'appareillage des sujets ayant perdu une partie ou la totalité d'un membre inférieur.ED-CHEV I PIECE SET PROTHETIC ADJUSTABLE REALIZED
ESSENTIALLY IN COMPOSITE MATERIALS
The function of the foot is of great importance for the quality of the equipment of subjects who have lost part or all of a lower limb.

Au cours de la marche, pendant la phase d'appui, le pied est en contact avec le sol. L'ensemble des forces exercées entre le pied et le sol admet une force résultante dont le point d'application se déplace progressivement a l'avant du pied qu'il atteindra en fin d'appui. La loi du mouvement du point d'application de la résultante des forces exercées entre le pied et le sol est bien connue chez l'individu sain. During walking, during the support phase, the foot is in contact with the ground. All of the forces exerted between the foot and the ground admit a resultant force whose point of application moves progressively in the front of the foot which it will reach at the end of support. The law of movement of the point of application of the resultant forces exerted between the foot and the ground is well known in the healthy individual.

Elle a une grande importance dans le déroulement du pas, donc pour la qualité de la marche. Il est important que cette loi soit reproduite par le pied prothétique pour chaque appareillage.It has a great importance in the course of the step, so for the quality of walking. It is important that this law be reproduced by the prosthetic foot for each device.

La réalisation d'un pied prothétique pose de nombreux problèmes lors de la confection d'une prothèse. La variété des différences individuelles se traduit au moment de la réalisation d'une prothèse par la nécessite de pouvoir modifier un grand nombre de paramètres de l'appareil pour l'accorder aux particularités du sujet auquel il est destine. Ces possibilités de réglage existent actuellement sur de nombreux systèmes de chevilles prothètiques mais font appel à des pièces mécaniques des axes, des paliers, des gommes qui constituent des ensembles assez lourds comportant des pièces en mouvement; à l'usage, ces pièces. prennent du jeu ce qui entraîne un fonctionnement bruyant. Achieving a prosthetic foot poses many problems when making a prosthesis. The variety of individual differences is reflected at the time of making a prosthesis by the need to be able to modify a large number of parameters of the device to match the particulars of the subject for which it is intended. These adjustment possibilities currently exist on many prosthetic dowel systems but use mechanical parts of the axes, bearings, gums which are quite heavy sets with moving parts; in use, these pieces. take the game which leads to noisy operation.

Le pied prothètique suivant l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il est. caradèrise en ce qu'il comporte un boîtier sur lequel sont fixées deux pièces flexibles en forme de lames réalisées en composite fibreresine t une des pièces étant solidaire de la semelle du pied l'autre #tjrTtt destinée à limiter la dorsi flexion du pied en fin d'appui pendant la marche. En début d'appuis l'amortissement au moment du contact pied-sol est assuré par l'enroulement de la lame solidaire de la semelle sur l'arrière du boîtier métallique qui est en forme de spatule de ski. The prosthetic foot according to the invention overcomes these disadvantages. It is. caradèrise in that it comprises a housing on which are fixed two flexible parts in the form of blades made of fiberglass composite t one of the parts being secured to the sole of the foot the other #tjrTtt intended to limit the bending bending of the foot in the end while walking. At the beginning of the support, the damping at the time of the foot-ground contact is ensured by the winding of the blade secured to the sole on the back of the metal case which is shaped like a ski spatula.

La figure t repreente une vue de profil de l'invention
La figure 2 représente une vue de dessus de l'invention
La figure 3 représente une réalisation particulière de l'arrière du pied.Figure t shows a side view of the invention
FIG. 2 represents a view from above of the invention
Figure 3 shows a particular embodiment of the back of the foot.

Conformément a l'invention, la cheville prothétique est constituée par un boîtier (1) de préférence en alliage léger ou en matière plastique rendu solidaire par un système de vis (2) ou tout moyen quelconque convenable, d'une lame élastique en composite fibre-résine (3) > elle-même solidaire par tout moyen convenable d'une semelle souple (4). According to the invention, the prosthetic anchor is constituted by a housing (1) preferably made of light alloy or plastic material secured by a screw system (2) or any suitable means, a fiber composite elastic blade -resine (3)> itself secured by any suitable means of a flexible sole (4).

La fixation par vis de (1) et (3) permet de maintenir également une lame (5) qui limite le déplacement vers le haut de la lame (3) à l'aide d'un système de réglage (6) place à l'avant de la lame (5). Une entretoise (7) placée entre les lames (3) et (5), au niveau de la fixation assure l'écartement des lames (3) et (5). The screw fixing of (1) and (3) also serves to maintain a blade (5) which limits the upward movement of the blade (3) by means of an adjustment system (6) placed on the blade (3). before the blade (5). A spacer (7) placed between the blades (3) and (5), at the fastening ensures the spacing of the blades (3) and (5).

Les composites fibre-résine utilisés pour la réalisation des lames élastiques (3) et (5) sont réalisés par des résines epoxydes associées à des fibres de verre, de carbone ou d'aramide. The fiber-resin composites used for producing the elastic strips (3) and (5) are made of epoxy resins associated with glass, carbon or aramid fibers.

La structure, la forme et la dimension des pièces (1 ); (3) et (5) dépendent de la taille, du poids et de l'activité du sujet à appareiller. The structure, shape and size of the pieces (1); (3) and (5) depend on the size, weight and activity of the subject to be paired.

L'élasticité en flexion plantaire est donnée par l'enroulement de la lame (3) sur la partie arriere du bloc ( 1 ) en forme de rampe (13).  The elasticity in plantar flexion is given by the winding of the blade (3) on the rear part of the block (1) in the form of a ramp (13).

La déformation maximum de la lame (3) peut être limitée par une butée réglable (8) fixée sur S l ). The maximum deformation of the blade (3) can be limited by an adjustable stop (8) fixed on S 1).

Une pièce de liaison (9) raccordée d'un côté à la partie supérieure de la prothèse est articulée sur le boitier (1) par un axe horizontal (lu).  A connecting piece (9) connected on one side to the upper part of the prosthesis is articulated on the housing (1) by a horizontal axis (lu).

Deux vis (il) et (t2) placées dans le boîtier(1)àl'avantetà l'arrière de l'axe ( permettent l'orientation de la pièce de liaison (9) dans le plan de profil du pied. Ce dispositif permet d'adapter le pied prothétique aux différents galbes des chaussures quelque soit la hauteur du talon. Two screws (il) and (t2) placed in the housing (1) at the front and rear of the shaft (allow the orientation of the connecting piece (9) in the foot profile plane. to adapt the prosthetic foot to the different curves of the shoes regardless of the height of the heel.

De ce qui precéde, il résulte que l'invention permet de réaliser les réglages suivants:
- réglage de l'orientation de l'axe du segment jambier par rapport à la semelle
- choix de la position de l'axe virtuel d'articulation de la cheville par rapport aux extrémités du pied prothétique
- réglage de l'angle maximum de flexion
- réglage de l'angle maximum d'extension
- modification de l'élasticité d'extension
- modification de l'elasticité de flexion.From the foregoing, it follows that the invention makes the following adjustments:
- adjustment of the orientation of the axis of the leg segment relative to the sole
- Choice of the position of the virtual axis of articulation of the ankle with respect to the ends of the prosthetic foot
- adjustment of the maximum bending angle
- adjustment of the maximum extension angle
- modification of the elasticity of extension
- modification of the bending elasticity.

Ces différents moyens de réglage ne nécessitent aucune pièce onéreuse et permettent de personnaliser la prothèse au cours de sa fabrication. These different adjustment means do not require any expensive parts and allow to customize the prosthesis during its manufacture.

Certains réglages, comme la souplesse en flexion et la souplesse en extension, peuvent être modifiés même lorsque la prothèse est terminée.  Some adjustments, such as flexibility in flexion and flexibility in extension, can be modified even when the prosthesis is complete.

La semelle souple (4) est collée à la lame (3). De cette façon, les modifications de la forme de la semelle (4) permettent l'adaptation du pied à toutes les formes de chaussures et à leurs différentes hauteurs de talon par le réglage des vis ( et (12).  The flexible sole (4) is glued to the blade (3). In this way, the modifications of the shape of the sole (4) allow the adaptation of the foot to all forms of shoes and their different heel heights by adjusting the screws (and (12).

Le système décrit ne nécessite qu'une distance très faible entre la partie inférieure de la semelle (4) et la partie supérieure de la pièce de liaison (9). Cet avantage permet l'utilisation de l'invention pour l'appareillage des amputations basses de jambe. En effet, pour ces niveaux d'amputation où seule la partie distale du tibia a dû être sacrifiées la plupart des chevilles prothétiques commercialisées sont inutilisables, étant donné leur encombrement. The described system requires only a very small distance between the lower part of the sole (4) and the upper part of the connecting piece (9). This advantage allows the use of the invention for the apparatus of lower leg amputations. Indeed, for these amputation levels where only the distal portion of the tibia had to be sacrificed most commercial prosthetic ankles are unusable, given their size.

Selon un mode particulier de réalisation, deux contacteurs électriques peuvent être incorporés au système. Le premier contacteur électrique(15) est placé à l'arrière du pied entre le boîtier (1) ou la butée (8) solidaire du boitier (1) et la lame flexible (3) de la semelle du pied le second contacteur électrique (14) est situe à l'avant du pied entre les lame flexible (3) et (5). Ces contacteurs permettent de générer des signaux électriques utilisables pour la commande d'autres éléments de la prothèse > par exemples l'articulation du genou et également pour guider le réglage du pied prothétique en associant au dispositif un appareil de mesure ou un système d'enregistrement. According to a particular embodiment, two electrical contactors can be incorporated in the system. The first electric switch (15) is placed at the rear of the foot between the housing (1) or the stop (8) integral with the housing (1) and the flexible blade (3) of the sole of the foot the second electrical contactor ( 14) is located at the front of the foot between the flexible blade (3) and (5). These contactors make it possible to generate electrical signals that can be used to control other elements of the prosthesis, for example the articulation of the knee, and also to guide the adjustment of the prosthetic foot by associating a measuring device or a recording system with the device. .

Levolume, le poids et les possibilités d'adaptation de ce pied satisfont entièrement aux exigences de l'appareillage des membres inférieurs. Levolume, the weight and adaptability of this foot fully meet the requirements of the equipment of the lower limbs.

L'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, mais elle peut donner lieu à de nombreuses variantes sans sortir de son cadre.  The invention is not limited to the embodiment described and shown, but it can give rise to many variants without departing from its scope.

REVENDICATIONS
1) Ensemble pied-cheville prothétique facilement adaptable en fonction de l'anatomie et de la morphologie de l'amputé} caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (1) permettant les réglages en flexion-extension du pied et la fixation des lames flexibles (3) et (5) formant ressort qui donnent les caractéristiques mécaniques nécessaires pour accompagner le déroulement du pas et résister aux mouvements de flexion-extension imposés à l'articulation de la cheville et a celle du pied au cours de la marche. 1) Prosthetic foot-ankle assembly easily adaptable to the anatomy and morphology of the amputee} characterized in that it comprises a housing (1) allowing adjustments in flexion-extension of the foot and the fixation of the blades flexible (3) and (5) forming spring which give the mechanical characteristics necessary to accompany the course of the step and resist the flexion-extension movements imposed on the articulation of the ankle and that of the foot during walking.

2) Ensemble pied-cheville prothétique suivant la revendication 1 dans lequel l'élasticité de la flexion de l'avant-pied sur la jambe est assurée par le jeu de deux lames en composite fibre-résine d'élasticité différentes qui sont mises en contrainte successivement au cours de l'appui du pied sur le sol. 2) prosthetic foot-peg assembly according to claim 1 wherein the elasticity of the flexion of the forefoot on the leg is provided by the play of two fiber-resin composite blades of different elasticity which are put in constraint successively during the support of the foot on the ground.

3)Ensemble pied-cheville prothètique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dont la flexion plantaire du pied est assurée par une lame flexible qui s'enroule sur une courbe (13) taillée dans un bloc de fixation (1).  3) prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the plantar flexion of the foot is provided by a flexible blade which winds on a curve (13) cut in a fixing block (1).

4) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la flexion plantaire obtenue par le dispositif décrit peut être limitée à l'aide d'une cale réglable (8). 4) prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the plantar flexion obtained by the device described can be limited by means of an adjustable shim (8).

5) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'orientation de l'axe de la jambe peut être réglée à l'aide de systèmes vis-écrous ( 12) permettant de faire basculer d'avant en arrière la pièce de liaison (9) placée entre le pied et la partie supérieure de la prothèse. 5) A prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the orientation of the leg axis can be adjusted using screw-nut systems (12) to tilt from front to back the connecting piece (9) placed between the foot and the upper part of the prosthesis.

6) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les lames (3) et (5) sont réalisées à partir de résines époxydes et de fibres de verre, de carbone ou d'aramide.  6) prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the blades (3) and (5) are made from epoxy resins and glass fibers, carbon or aramid.

7) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les lames de flexion (3) et (5) sont fixées entre elles et séparées par une entretoise (7). 7) Prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the flexion blades (3) and (5) are fixed together and separated by a spacer (7).

8) Ensemble piedcheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la lame de flexion (3) entre en contact avec la lame (5) par l'intermédiaire d'un système de réglage (6) placé à l'avant de la lame (5).  8) prosthetic footcheville assembly according to any one of the preceding claims wherein the flexion blade (3) comes into contact with the blade (5) via an adjustment system (6) placed in front of the blade (5).

Claims (4)

9) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque 9) Prosthetic foot-peg assembly according to any one of des revendications précédentes dans lequel la lame de flexion (3) est collée à une semelle souple en élastomère ou en mousse synthétique (4).of the preceding claims wherein the flexion blade (3) is glued to a flexible elastomer or synthetic foam sole (4). 10) Ensemble pied-cheville prothetique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les lames flexibles (3) et (5) sont reliées entre elles et fixées au bloc (1) dans une zone située vers le milieu de la plante du pied. 10) prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein the flexible blades (3) and (5) are interconnected and fixed to the block (1) in an area located towards the middle of the sole of the foot . 11) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un contacteur électrique ( 15) est place à l'arrière du pied entre la lame flexible (3) et le boitier (1) ou la butée (8) solidaire du boitier (1) . 11) prosthetic foot-peg assembly according to any one of the preceding claims wherein an electric switch (15) is placed at the back of the foot between the flexible blade (3) and the housing (1) or the stop (8) secured to the case (1). 12) Ensemble pied-cheville prothétique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un contacteur électrique ( 1 4J est placé à l'avant du pied entre les lames flexibles (3) et (5).  12) A prosthetic foot-dowel assembly according to any one of the preceding claims wherein an electric switch (1 4J is placed in front of the foot between the flexible blades (3) and (5).
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