SE510038C2

SE510038C2 - Foot prosthesis with curved ankle part

Info

Publication number: SE510038C2
Application number: SE9200867A
Authority: SE
Inventors: Van Lehn Phillips
Original assignee: Van Lehn Phillips
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1999-04-12
Also published as: SE9200867L; SE9200867D0

Abstract

A foot prosthesis consists of a front foot part (80) which includes a toe section (82), a curved ankle section (94) and a fixing section (92) which is immediately above the ankle section (94) and extends vertically upwards. A heel part (84) is attached to the front part of the foot by a fixing section (22). The heel part (84) has an end section (28) which extends in the rearward direction and an auxiliary ankle part (28) is fastened to the curved main ankle part (94). The heel part (84) is detachably fastened to the front part of the foot to enable heel parts with different spring characteristics to be fitted.

Description

510 058 2 partiet lätt kan bytas ut mot på motsvarande sätt konstruerade framfot- och hälpartier. Denna utbytbarhet möjliggör inställning av storlek eller utnyttjande av olika fjäderfaktorer för att passa storleken hos den amputerade personens fot eller den ampu- terade personens gångsätt och vikt och medför ett nästan oänd- ligt intervall av kombinationer av fjäderfaktorer och storlekar för den amputerade personen samt tillåter ett naturligt gångsätt och en fjädring i gången som man hittills inte har kunnat er- hålla med protesanordningar enligt teknikens ståndpunkt. I upp- finningen enligt det amerikanska patentet 5 037 444 utnyttjas en horisontell fastsättningsyta för fastsättning av protesen vid en stolpe. Denna horisontella fastsättningsyta medför emellertid vissa begränsningar då det gäller protesens storlek, vikt och beteende samt svårigheter vid tillverkning och höga kostnader, vilka förhållanden inte förekommer vid föreliggande uppfinning. 510 058 2 the part can easily be replaced with correspondingly constructed forefoot and heel portions. This interchangeability enables adjustment of the size or utilization of different spring factors to suit the size of the amputee's foot or the amputee's gait and weight and results in an almost infinite range of combinations of spring factors and sizes for the amputated person and allows a natural gait and a suspension in the aisle that has so far not been possible to obtain with prosthetic devices according to the state of the art. In the invention according to the U.S. patent 5,037,444 a horizontal fastening surface is used for fastening the prosthesis to a post. However, this horizontal attachment surface imposes certain limitations on the size, weight and behavior of the prosthesis as well as manufacturing difficulties and high costs, which conditions do not exist in the present invention.

Närmare bestämt avser föreliggande uppfinning en fotprotes för att åstadkomma stöd för en amputerad person i förhållande till marken, innefattande ett väsentligen stelt stolporgan med en övre ände och en nedre ände, varvid nämnda stolporgan har en framsida och en baksida i förhållande till nämnda amputerade person och nämnda framsida är belägen på den främre sidan av nämnda stolporgan medan nämnda baksida är belägen på den bakre sidan av nämnda stolporgan, och ett fotorgan som är fastsatt vid och sträcker sig relativt sett nedåt och framåt från nämnda baksida hos nämnda stolporgan, varvid nämnda fotorgan består av ett fjädrande eftergivande och böjligt material och är anordnat att lagra och frige energi för att motstå böjning av nämnda fotprotes. Denna fotprotes utmärkes av att nämnda fotorgan innefattar ett övre fastsättningsavsnitt, ett vristavsnitt som kan motstå alltför stor böjning av nämnda fotorgan, varvid nämnda vristavsnitt svänger på analogt sätt som sättet på vilket en normal fot svänger kring den normala vristleden, ett tå- avsnitt som sträcker sig relativt sett framåt från nämnda vrist- avsnitt och som bestämmer den framåtriktade hävarmen hos nämnda fotprotes, och ett hälavsnitt som sträcker sig relativt sett bakåt för att bestämma den bakre hävarmen hos nämnda böjliga fotorgan.More particularly, the present invention relates to a foot prosthesis for providing support for an amputated person relative to the ground, comprising a substantially rigid post member having an upper end and a lower end, said post member having a front and a back side relative to said amputated person and said front side is located on the front side of said post means while said back side is located on the rear side of said post means, and a foot member which is attached to and extends relatively downwards and forwards from said back side of said post means, said foot means consisting of a resilient resilient and flexible material and is arranged to store and release energy to resist bending of said foot prosthesis. This foot prosthesis is characterized in that said foot member comprises an upper attachment section, an ankle section which can withstand excessive bending of said foot member, said ankle section pivoting in an analogous manner to the way in which a normal foot pivots around the normal ankle joint, a toe section extending relatively forwardly from said ankle section and defining the forward lever of said foot prosthesis, and a heel section extending relatively rearwardly to define the rear lever of said flexible foot member.

Fotprotesen enligt uppfinningen har ytterst låg vikt, och 510 038 3 den ger omedelbart gensvar pà pálagda belastningar och motsva- rande omedelbar avgivning av lagrad energi när bärarens gángsätt anger att dylikt lagrad energi skall friges. Vidare kan foten lätt monteras på så sätt att den samverkar med konventionella hjälpstolpar och kopplingar, varjämte den kan fininställas genom samverkan mellan framfot- och hälpartierna samt hjälpvristegen- skaperna sä att det bästa möjliga ifråga om gensvar vid använd- ning erhålls av bäraren.The foot prosthesis according to the invention has an extremely low weight, and it provides an immediate response to applied loads and the corresponding immediate release of stored energy when the wearer's procedure indicates that such stored energy is to be released. Furthermore, the foot can be easily mounted in such a way that it cooperates with conventional auxiliary posts and couplings, and it can be fine-tuned by cooperation between the forefoot and heel portions and the auxiliary ankle properties so that the best possible response in use is obtained by the wearer.

Personen som bär foten kan följaktligen delta i en stor mängd aktiviteter som tidigare har varit uteslutna på grund av de konstruktiva begränsningarna och motsvarande prestanda hos tidigare kända proteser. Löpning, hopp och andra aktiviteter tillåts av protesen, och den kan användas pà samma sätt som bärarens normala fot.Consequently, the person wearing the foot can participate in a large number of activities that have previously been excluded due to the constructive limitations and corresponding performance of previously known prostheses. Running, jumping and other activities are allowed by the prosthesis, and it can be used in the same way as the wearer's normal foot.

Andra ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att bli uppenbara ur den nu följande beskrivningen och de bifogade rit- ningarna, vilka enbart har åskádliggörande syfte.Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings, which are for illustrative purposes only.

Pä ritningarna är fig. 1 en sidovy av en del av en protes som är utformad i enlighet med uppfinningens anvisningar, fig. 2 är en delvis sektionerad planvy tagen längs linjen 2-2 i fig. 1, fig. 3 är en vy framifrån, vilken är tagen längs linjen 3-3 i fig. 2, och fig. 4 är en delvis sektionerad sidovy som är tagen längs linjen 4-4 i fig. 2.In the drawings, Fig. 1 is a side view of a part of a prosthesis formed in accordance with the instructions of the invention, Fig. 2 is a partially sectioned plan view taken along the line 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 is a front view, which is taken along line 3-3 of Fig. 2, and Fig. 4 is a partially sectioned side view taken along line 4-4 of Fig. 2.

Nu hänvisas till ritningarna och särskilt till fig. 1 och 2 i dessa. En fotprotes 10 är visad, vilken är utformad i enlighet med uppfinningens anvisningar och inkluderar ett framfotparti 80 och ett hälparti 84 som är operativt och isärtagbart anslutna till varandra medelst kombinationer 104 av skruv och mutter tilldelade belastningsöverförande metallplattor 106. Om så önskas kan framfot- och hälpartierna vara permanent fixerade vid varandra, exempelvis medelst epoxibindemedel eller liknande.Reference is now made to the drawings and in particular to Figs. 1 and 2 thereof. A foot prosthesis 10 is shown which is constructed in accordance with the teachings of the invention and includes a forefoot portion 80 and a heel portion 84 which are operatively and detachably connected to each other by combinations 104 of screw and nut assigned load transferring metal plates 106. the heel portions be permanently fixed to each other, for example by means of epoxy adhesive or the like.

Framfotpartiet 80 hos protesen 10 inkluderar ett väsent- ligen stelt övre fastsättningsavsnitt 92, ett kroklinjigt vristavsnitt 94, ett fotvalvavsnitt 96 och ett tàavsnitt 82.The forefoot portion 80 of the prosthesis 10 includes a substantially rigid upper attachment section 92, a curvilinear ankle section 94, an arch section 96 and a toe section 82.

Vristpartiets 80 avsnitt 92, 94, 96 och 82 är företrädesvis ut- förda integralt med varandra och samtidigt genom införlivandet av ett flertal laminat som är inbäddade i en härdad, böjlig polymer. Alternativt kan hackade fibrer eller annat lämpligt 510 038 4 förstärkningsmaterial utnyttjas i stället för eller tillsammans med de ovannämnda laminaten.Sections 92, 94, 96 and 82 of the ankle portion 80 are preferably formed integrally with each other and simultaneously by the incorporation of a plurality of laminates embedded in a cured, flexible polymer. Alternatively, chopped fibers or other suitable reinforcing material may be used in place of or in conjunction with the above laminates.

Fastsättningsavsnittet 92 inkluderar två centralt belägna öppningar 88, fig. 4. Fastsättningsavsnittet 92 är i stort sett stelt och kan motstå torsions-, slag- och andra belastningar som det utsätts för av vristpartiet 80 och hälpartiet 84 hos prote- sen. Dessutom medför den inbyggda styvheten hos fastsättnings- avsnittet 92 effektiv överföring av de ovannämnda belastningarna som är pålagda detsamma till en lämplig proteshjälpstolpe 30 medelst kombinationer 98 av skruv och mutter monterade vid en stolpkoppling 90 genom öppningar 88. En skruv 100 eller något annat lämpligt fastsättningsorgan fixerar hjälpstolpen 30 i kopplingen 90.The attachment section 92 includes two centrally located openings 88, Fig. 4. The attachment section 92 is generally rigid and can withstand torsional, impact and other loads to which it is subjected by the ankle portion 80 and the heel portion 84 of the prosthesis. In addition, the built-in rigidity of the fastening section 92 provides efficient transfer of the above-mentioned loads applied thereto to a suitable prosthetic auxiliary post 30 by means of combinations 98 of screw and nut mounted to a post coupling 90 through openings 88. A screw 100 or other suitable fastening means fixes the auxiliary post 30 in the coupling 90.

I den i fig. 1-4 visade speciella utföringsformen är hjälp- vristen 86 monterad mellan kopplingen 90 och vristpartiet 80 och är fixerad på så sätt att den kan samverka med vristpartiets vristavsnitt 94 genom användning av centralt belägna öppningar i ett fastsättningsavsnitt 102 hos vristorganet 86, vilka öppning- ar ligger i stort sett i linje med öppningar 88 hos vristparti- fastsättningsavsnittet 92. Kombinationen 98 av skruv och mutter håller de skilda delarna i det ovannämnda inbördes sambandet.In the special embodiment shown in Figs. 1-4, the auxiliary ankle 86 is mounted between the coupling 90 and the ankle portion 80 and is fixed in such a way that it can cooperate with the ankle section 94 of the ankle portion by using centrally located openings in a fastening section 102 of the ankle member 86. , which openings are substantially in line with openings 88 of the ankle part attachment section 92. The combination 98 of screw and nut holds the different parts in the above-mentioned mutual connection.

Alternativa utföringsformer skulle kunna inkludera fixering av hjälpvristen 86 vid en bakre yta hos fastsättningsavsnittet 92.Alternative embodiments could include fixing the auxiliary ankle 86 to a rear surface of the attachment section 92.

I den föredragna utföringsformen tjänar kombinationer 104 av skruv och mutter i samverkan med de lastfördelande metall- plattorna 106 till att fixera hälpartiet 84 för samverkan med framfotpartiet 80 hos protesen. Detta fixeringssätt underlättar hopsättning eller isärtagning av utvalda hälpartier 84 för samverkan med utvalda framfotpartier 80 och medger således att ett stort intervall av olika storlekar och gensvaregenskaper vid pàkänningsbelastning kan samverka inbördes för att den optimala funktionsöverensstämmelsen mellan framfot- och hälpartierna 80 och 84 skall uppnås.In the preferred embodiment, combinations 104 of screw and nut in cooperation with the load-distributing metal plates 106 serve to fix the heel portion 84 for cooperation with the forefoot portion 80 of the prosthesis. This fixation method facilitates assembly or disassembly of selected heel portions 84 for co-operation with selected forefoot portions 80 and thus allows a wide range of different sizes and response properties at stress load to cooperate with each other to achieve optimal functional conformity between the forefoot and heel portions 80 and 84.

Ett hjälpvristorgan 86 kan utnyttjas för att minska böj- ligheten hos framfotpartiet 80. Hjälpvristen 86 är framställd av fibrösa laminat med samma karaktär som de skilda partierna hos protesen 10. I den föredragna utföringsformen inkluderar hjälp- vristen 86 ett fastsättningsavsnitt 102 som är operativt till- 510 038 5 delat kopplingen 90 och det övre fastsättningsavsnittet 92 hos framfotpartiet 80 och företrädesvis är beläget däremellan.An auxiliary ankle member 86 may be used to reduce the flexibility of the forefoot portion 80. The auxiliary ankle 86 is made of fibrous laminates having the same character as the various portions of the prosthesis 10. In the preferred embodiment, the auxiliary ankle 86 includes an attachment section 102 which is operatively attached. 510 038 5 divides the coupling 90 and the upper attachment section 92 of the forefoot portion 80 and is preferably located therebetween.

Hjälpvristen 86 är företrädesvis fixerad på så sätt att den kan samverka med det kroklinjiga vinkelavsnittet 94 hos framfot- partiet 80 genom den ovannämnda hopmonteringen av kopplingen 90 medelst kombinationerna 98 av skruv och mutter. Vid sin motsatta ände mot fastsättningsavsnittet 102 har vristorganet 86 ett av- smalnande avsnitt 108 som medför en varierande böjlighet utefter längdsträckningen hos vristorganet 86 och även minskar sannolik- heten att vristorganet 86 på ett icke önskvärt sätt kommer att fastna eller kvarhållas under sin samverkan med framfotpartiet 80 och det kosmetiska höljet hos protesen, som kommer att be- skrivas mera fullständigt nedan. I alternativa utföringsformer, såsom torde förstås av fackmannen, behövs inte dylik avsmalning för att tillämpa uppfinningen, och vristorganet 86 kan således vara utformat med relativt konstant tjocklek utefter sin längd- sträckning.The auxiliary ankle 86 is preferably fixed in such a way that it can cooperate with the curvilinear angular section 94 of the forefoot portion 80 by the above-mentioned assembly of the coupling 90 by means of the combinations 98 of screw and nut. At its opposite end to the attachment section 102, the ankle member 86 has a tapered section 108 which causes a varying flexibility along the length of the ankle member 86 and also reduces the likelihood that the ankle member 86 will be undesirably attached or retained during its engagement with the forefoot portion. 80 and the cosmetic casing of the prosthesis, which will be described more fully below. In alternative embodiments, as will be appreciated by those skilled in the art, such a taper is not required to practice the invention, and the ankle member 86 may thus be formed with a relatively constant thickness along its length.

I den föredragna utföringsformen är hjälpvristorganet 86 fixerat mot den relativt sett inre radien hos det kroklinjiga vristavsnittet 94, varför den förväntade uppåtriktade avböjning- en hos ett tåavsnitt 82 i framfotpartiet 80 på sätt som kommer att beskrivas mera fullständigt nedan i sista hand kommer att åstadkomma deformering av hjälpvristen 86 ävensom deformering av vristavsnittet 94 under effektiv kombinering av deformeringsmot- ståndet och energilagringsegenskaperna hos hjälpvristorganet 86 med desamma hos vristavsnittet 94. Alternativa utföringsformer skulle kunna inkludera fixering av hjälpvristen 86 vid den bakre ytan hos fastsättningsavsnittet 92 samt ytterligare fixering av hjälpvristens avsmalnande avsnitt 108 vid, en. underyta 62 på vristavsnittet 94 i syfte att uppnå den ovan beskrivna önskade kombinationen av deformeringsmotstånd och energilagringsegen- skaper hos hjälpvristorganet 86 med desamma hos vristavsnittet 94. överförda genom vinkelavsnittet 94. När följaktligen skilda anomalier hos en, amputerad. person uppträder, såsom övervikt eller alltför kraftiga aktivitetsnivåer, kan den fundamentala 510 058 6 utformningen av framfotpartiet 80, och närmare bestämt vrist- avsnittet 94, modifieras i avsevärd grad för att åstadkomma en vristpartiverkan som är noggrant inställd efter den amputerade personens behov. Vidare kan en mångfald vristhjälporgan 86 göras tillgängliga för en amputerad person för att medge att protesens böjlighet kan inregleras på grundval av just den speciella akti- vitet som den amputerade personen håller på att ägna sig ät.In the preferred embodiment, the auxiliary ankle member 86 is fixed to the relatively inner radius of the curvilinear ankle section 94, so that the expected upward deflection of a toe section 82 in the forefoot portion 80 in a manner which will be described more fully below will ultimately cause deformation. of the auxiliary ankle 86 as well as deforming the ankle section 94 while effectively combining the deformation resistance and energy storage properties of the auxiliary ankle member 86 with those of the ankle section 94. Alternative embodiments could include fixing the auxiliary ankle 86 to the rear surface of the attachment section 92 and further fixing the auxiliary grate section 108. by a. lower surface 62 of the ankle section 94 in order to achieve the above-described desired combination of deformation resistance and energy storage properties of the auxiliary ankle member 86 with those of the ankle section 94. transmitted through the angular section 94. Consequently, when different anomalies of one, amputated. If overweight or excessive activity levels occur, the fundamental design of the forefoot portion 80, and more particularly the ankle section 94, can be significantly modified to provide an ankle portion action that is carefully tailored to the needs of the amputated person. Furthermore, a variety of ankle assist means 86 may be made available to an amputated person to allow the flexibility of the prosthesis to be adjusted on the basis of the particular activity which the amputated person is engaged in eating.

Såsom har nämnts ovan kan ett kosmetiskt hölje, inte visat, anordnas för att skydda protesen 10 efter den optimala hopmonteringen av framfot- och hälpartierna 80 och 84 och ett eventuellt vristhjälporgan 86 har utförts. I motsats till tidi- gare kända konstruktioner behöver emellertid det kosmetiska höljet, som kan vara framställt av formad lågdensitetspolymer, inte tjäna någon stötabsorberande eller annan pàkänningsisole- rande hjälpfunktion eftersom alla de på protesen pålagda belast- ningarna kan absorberas, överföras och tas om hand på ett sätt som kommer att beskrivas mera i detalj nedan.As mentioned above, a cosmetic casing, not shown, may be provided to protect the prosthesis 10 after the optimal assembly of the forefoot and heel portions 80 and 84 and an optional ankle aid 86 has been made. In contrast to prior art constructions, however, the cosmetic casing, which may be made of shaped low density polymer, does not need to serve any shock absorbing or other stress insulating auxiliary function because all the loads applied to the prosthesis can be absorbed, transferred and taken care of. a method which will be described in more detail below.

Kombinationerna 104 av skruv och mutter tjänar tillsammans med de belastningsfördelande metallplattorna 106 till att fixera hälpartiet 84 så att det samverkar med framfotpartiet 80 hos protesen 10 såsom bäst är visat i fig. 1-2 på ritningarna. Det ovannämnda fixeringssättet underlättar hopmontering eller isär- tagning av utvalda hälpartier 84 för samverkan med utvalda fram- fotpartier 80 hos protesen 10 och möjliggör således att ett stort intervall av olika storlekar och gensvaregenskaper för pàkänningsbelastningar kan relateras till varandra så att man erhåller den optimala funktionsöverensstämmelsen mellan framfot- och. hälpartierna 80 och 84 för att i största. möjliga grad uppfylla behoven hos protesbäraren samt för att möjliggöra kor- rekt överensstämmelse mellan protesen 10 och en utvald hjälp- stolpe 30 eller liknande.The combinations 104 of screw and nut together with the load distributing metal plates 106 serve to fix the heel portion 84 so that it cooperates with the forefoot portion 80 of the prosthesis 10 as best shown in Figs. 1-2 of the drawings. The above-mentioned fixing method facilitates assembly or disassembly of selected heel portions 84 for co-operation with selected front foot portions 80 of the prosthesis 10 and thus enables a wide range of different sizes and response properties for stress loads to be related to each other so as to obtain the optimal functional match. forefoot and. heel portions 80 and 84 to at largest. to the extent possible to meet the needs of the prosthesis wearer and to enable correct correspondence between the prosthesis 10 and a selected auxiliary post 30 or the like.

Såsom är bäst visat i fig. 1 på ritningarna inkluderar framfotpartiet 80 ett tåavsnitt 82, ett fotvalvavsnitt 96, ett kroklinjigt vristavsnitt. 94 och. ett fastsättningsavsnitt 92.As best shown in Fig. 1 of the drawings, the forefoot portion 80 includes a toe section 82, an arch section 96, a curvilinear ankle section. 94 and. a fastening section 92.

Hälpartiet 84 inkluderar ett fastsättningsavsnitt 22 och ett hälavsnitt 28 som företrädesvis har sin bakåtvända ytterdel 56 sträckande sig förbi en bakre yttre yta 58 hos framfotpartiets fastsättningsavsnitt 92 hos protesen 10. Mot varandra överens- 510 058 7 stämmande borrningar, inte visade, i fotvalvavsnittet 96 hos framfotpartiet 80 och hälpartiet 84 mottar de respektive kom- binationerna 104 av skruv och mutter för att åstadkomma den ovannämnda möjligheten då det gäller att hopmontera resp isär- taga framfot- och hälpartierna 80 och 84. I den föredragna ut- föringsformen är alla de skilda avsnitten hos framfotpartiet 80 konstruerade utan att det är nödvändigt att åstadkomma en av- smalning av den aktuella tjockleken, ehuru fackmannen torde inse att uppfinningen inte är begränsad till en dylik konstruktion utan avsmalning.The heel portion 84 includes a fastening section 22 and a heel section 28 which preferably has its rearwardly facing outer portion 56 extending past a rear outer surface 58 of the fastening portion portion of the front foot portion 92 of the prosthesis 10. Corresponding bores, not shown, in the arch section 96 of the arch the forefoot portion 80 and the heel portion 84 receive the respective combinations 104 of screw and nut to provide the above-mentioned possibility of assembling and disassembling the forefoot and heel portions 80 and 84, respectively. In the preferred embodiment, all the different sections are of the forefoot portion 80 constructed without it being necessary to provide a taper of the actual thickness, although those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to such a construction without taper.

Mellan den undre ytan 62 på vristavsnittet 94 hos hälpartiet 84 och en övre yta 64 hos hälavsnittet 28 är ett fjädrande eftergivande funktionsblock 70 med fjäderverkan och med kilformad konfiguration anbragt för bestämning av hälavsnittets 28 hävarm och för isolering av den undre ytan 62 hos vristavsnittet 94 och den övre ytan 64 hos hälavsnittet 28 från varandra. Funktionsblocket 70 kan vara framställt av en mångfald fjädrande eftergivande material, inklusive naturgummi och konstgummi eller liknande.Between the lower surface 62 of the ankle section 94 of the heel portion 84 and an upper surface 64 of the heel section 28, a resilient resilient function block 70 having a spring action and wedge-shaped configuration is provided for defining the lever of the heel section 28 and for insulating the lower surface 62 of the ankle section. the upper surface 64 of the heel section 28 apart. The function block 70 may be made of a variety of resilient resilient materials, including natural rubber and artificial rubber or the like.

De material av vilka framfotpartiet 80 och hälpartiet 84 samt hjälpvristen 86 är framställda mäste vara sådana, att de medför en energilagrande, eftergivande, fjäderliknande verkan.The materials from which the forefoot portion 80 and the heel portion 84 as well as the auxiliary ankle 86 are made must be such that they produce an energy-storing, resilient, spring-like effect.

Detta är nödvändigt därför att varje ingrepp mellan protesen 10 och en angränsande yta pálägger kompressions-, torsions- och andra belastningar på protesen 10, vilka måste lagras i protesen och sedan, beroende på bärarens gángsätt, återanbringas på nämnda yta för uppnående av ett naturligt gängsätt som i idealfallet i alla avseenden ansluter sig till gángsättet hos den oskadade extremiteten hos protesens 10 bärare.This is necessary because each engagement between the prosthesis 10 and an adjacent surface imposes compression, torsional and other loads on the prosthesis 10, which must be stored in the prosthesis and then, depending on the wearer's gait, reapplied to said surface to achieve a natural thread. which ideally adheres in all respects to the approach of the undamaged extremity of the wearer of the prosthesis 10.

Framfot- och hälpartierna 80 och 84 samt hjälpvristen 86 hos protesen är företrädesvis gjutna såsom enhetliga komponenter och är noggrant utformade så att de ger likformig absorption av päkänningar som de kan utsättas för. Konfigurationen av båda partierna 80 och 84 är av största betydelse, och de hackade fibrerna, laminaten eller de andra förstärkande materialen samt polymeren eller polymererna av vilka partierna 80 och 84 är framställda måste vara eftergivliga och i stånd att absorbera de ovannämnda kompressions- och. torsionspàkänningarna och andra 510 058 8 påkänningar och att återställa den lagrade energin som skapas av dylika påkänningar, på ett naturligt sätt, till den av ingreppet träffade ytan som ursprungligen utsatte protesen 10 för dylika påkänningar.The forefoot and heel portions 80 and 84 as well as the auxiliary ankle 86 of the prosthesis are preferably molded as unitary components and are carefully designed to provide uniform absorption of stresses to which they may be subjected. The configuration of both portions 80 and 84 is of paramount importance, and the chopped fibers, laminates or other reinforcing materials as well as the polymer or polymers from which portions 80 and 84 are made must be resilient and capable of absorbing the above-mentioned compression and. the torsional stresses and other stresses and to restore the stored energy created by such stresses, in a natural manner, to the surface struck by the engagement which originally subjected the prosthesis 10 to such stresses.

Det har visat sig att det finns ett begränsat antal poly- merer som kan motstå de betydande påkänningarna och upprepade belastningarna som protesen 10 utsätts för, särskilt med hänsyn till det oräkneliga antalet förlopp för vilka protesen 10 ut- sätts under normalt dagligt bruk.It has been found that there are a limited number of polymers that can withstand the significant stresses and repeated loads to which the prosthesis 10 is subjected, especially with respect to the innumerable number of processes to which the prosthesis 10 is subjected during normal daily use.

F n är de bästa materialen för protesen ett kompositmate- rial bestående av grafitfiber med stor hàllfasthet i ett epoxi- härdplastsystem med stor seghet. Det finns flera anledningar till detta, nämligen (1) stor hàllfasthet, (2) bra förhållande mellan styvhet och vikt hos grafit i jämförelse med andra material, (3) nästan fullständig återföring av inmatad eller lagrad energi, (4) låg vikt, (5) stor utmattningshållfasthet, och (6) minimal krypning. Såsom ett alternativt material är glasfiber/epoxi ett hyggligt val men inte så bra som grafit på grund av lägre utmattningshållfasthet och högre densitet. Kevlar år ännu mindre godtagbart till följd av dålig komprimerings- och skjuvningshållfasthet, ehuru detta material har den lägsta densiteten bland de nämnda.At present, the best materials for the prosthesis are a composite material consisting of graphite fiber with high strength in an epoxy thermosetting plastic system with high toughness. There are several reasons for this, namely (1) high strength, (2) good ratio of stiffness to weight of graphite compared to other materials, (3) almost complete return of input or stored energy, (4) low weight, ( 5) high fatigue strength, and (6) minimal creep. As an alternative material, fiberglass / epoxy is a decent choice but not as good as graphite due to lower fatigue strength and higher density. Kevlar is even less acceptable due to poor compression and shear strength, although this material has the lowest density among those mentioned.

En viktig aspekt av de ovannämnda polymererna och hackade fibrerna eller laminaten är att de utmärks av behövliga men inte alltför stora böjliga avvikelser under belastning, vilken egen- skap möjliggör den stötabsorberande påkänningsbelastningen hos protesen 10 och samtidigt upprätthåller tillräcklig stabilitet för att hindra framfot- och hälpartierna 80 och 84 och vrist- organet 86 hos protesen 10 från att sjunka ihop medan de håller på att utsättas för belastningar.An important aspect of the above-mentioned polymers and chopped fibers or laminates is that they are characterized by necessary but not too large flexible deviations under load, which property enables the shock-absorbing stress load of the prosthesis 10 and at the same time maintains sufficient stability to prevent the forefoot and heel portions. 80 and 84 and the ankle member 86 of the prosthesis 10 from collapsing while being subjected to loads.

För att uppnå den förhållandevis tunna konstruktionen av fot- och vristpartierna 80 och 84 och vristhjälporganet 86 hos protesen 10 utnyttjas de ovannämnda polymererna tillsammans med skilda förstärknings- eller lamineringsmaterial. Olika typer av fibrösa laminat kan användas för att man skall uppnå den konti- nuitet som krävs genom utformningen av fot- och vristpartierna 80 och 84 och vristorganet 86 såsom komplement till de påkän- ningsabsorberande och lagrande egenskaperna hos polymererna i 510 058 9 vilka nämnda fibrösa laminat är inbäddade.In order to achieve the relatively thin construction of the foot and ankle portions 80 and 84 and the ankle aid 86 of the prosthesis 10, the above-mentioned polymers are used together with different reinforcing or laminating materials. Various types of fibrous laminates can be used to achieve the continuity required by the design of the foot and ankle portions 80 and 84 and the ankle member 86 as a complement to the stress absorbing and storage properties of the polymers in said fibrous laminates are embedded.

Givetvis finns det en stor mångfald fibrösa förstärkningar i form av laminat som står till buds för närvarande, inklusive sådana oorganiska fibrer som glas- eller kolfibrer. Dessa oorga- niska fibrer tillhandahålls vanligen i form av tejp, ark eller skivor och kan lätt överlagras i formen så att de kan bli in- kapslade i den utvalda polymeren. Såsom har nämnts ovan kan fibrerna också vara hackade eller förekomma i annan form.Of course, there are a wide variety of fibrous reinforcements in the form of laminates currently available, including inorganic fibers such as glass or carbon fibers. These inorganic fibers are usually provided in the form of tape, sheets or sheets and can be easily superimposed in the mold so that they can be encapsulated in the selected polymer. As mentioned above, the fibers may also be chopped or in another form.

Uppenbarligen bestämmer antalet överlagrade laminat eller andra förstärkande laminat och dessas längder tillsammans med tjockleken hos den inkapslande polymeren päkänningsegenskaperna hos de resulterande fot- och. vristpartierna 80 och 84 samt vristorganet 86, varjämte de pá motsvarande sätt bestämmer totalvikten hos protesen 10. Såsom kommer att bli uppenbart ur diskussionen nedan är de enskilda fot- och vristpartierna 80 och 84 samt vristorganet 86 så utformade, att de speciellt skall vara lämpade för personer med olika fotstorlekar, olika vikt och olika steglängd, och den enskilda utformningen av fot- och vristpartierna 80 och 84 samt vristorganet 86 möjliggör anpassning i en inom den aktuella grenen av tekniken tidigare okänd omfattning till de naturliga egenskaperna hos bärarens oskadade extremitet.Obviously, the number of superimposed laminates or other reinforcing laminates and their lengths together with the thickness of the encapsulating polymer determine the tensile properties of the resulting foot and. the ankle portions 80 and 84 and the ankle member 86, and they correspondingly determine the total weight of the prosthesis 10. As will be apparent from the discussion below, the individual foot and ankle portions 80 and 84 and the ankle member 86 are so designed that they are particularly suitable for persons with different foot sizes, different weights and different stride lengths, and the individual design of the foot and ankle portions 80 and 84 and the ankle member 86 allows adaptation to an extent previously unknown in the art to the natural properties of the wearer's undamaged extremity.

Vidare kan funktionsblocket 70 tillhandahållas i olika storlekar och av material med olika komprimeringsegenskaper pä så sätt att hävarmen och de korresponderande avböjningarna hos hälavsnittet 28 kan ökas eller minskas.Furthermore, the function block 70 can be provided in different sizes and of materials with different compression properties in such a way that the lever and the corresponding deflections of the heel section 28 can be increased or decreased.

Såsom har nämnts ovan är vristavsnittet 94 utformat integralt med det övre fastsättningsavsnittet 18, varjämte nämnda fastsättningsavsnitt bildar den övre änden hos vrist- avsnittet 94 under det att början på fotvalvavsnittet 96 hos framfotdelen 80 bildar den nedre änden hos vristavsnittet 94.As mentioned above, the ankle section 94 is formed integrally with the upper attachment section 18, and said attachment section forms the upper end of the ankle section 94 while the beginning of the arch section 96 of the forefoot portion 80 forms the lower end of the ankle section 94.

Utformningen av vristavsnittet 94 är, tillsammans med vrist- hjälporganet 86, det medel genom vilket komprimeringsbelast- ningar som påläggs under anslagning av fot- och vristpartierna 80 och 84 mot en angränsande yta absorberas och sedermera träf- far nämnda yta på nytt. Vristpartiet 94 och vristhjälporganet 86 är så utformade, att de väsentligen tjänstgör som en vristled för att möjliggöra vridning av framfotpartiet 80 omkring den- 510 038 10 samma på analogt sätt med sättet på vilket den normala foten vrider sig kring den normala vristleden kring en axel i tvär- riktningen för nämnda vristled.The design of the ankle section 94 is, together with the ankle auxiliary means 86, the means by which compression loads applied during abutment of the foot and ankle portions 80 and 84 against an adjacent surface are absorbed and subsequently meet said surface again. The ankle portion 94 and the ankle assist member 86 are configured to substantially serve as an ankle joint to allow rotation of the forefoot portion 80 about the same in an analogous manner to the manner in which the normal foot rotates about the normal ankle joint about an axis in the transverse direction of said ankle joint.

Krökningsradierna hos vristavsnittet 94 och ett eventuellt vristhjälporgan 86 svarar mot varandra för att åstadkomma den inbyggda eftergivligheten och böjligheten hos framfotpartiet 80 samtidigt som de inhiberar icke önskvärd, alltför stor hopsjunk- ning av vristavsnittet 94.The radii of curvature of the ankle section 94 and an optional ankle aid 86 correspond to each other to provide the built-in resilience and flexibility of the forefoot portion 80 while inhibiting undesirable, excessive contraction of the ankle section 94.

Det bör observeras att fastsättningsavsnittet 22 hos häl- partiet 84 är i stort sett stelt och att initialböjningen av hälavsnittet 28 inträffar omedelbart intill den bakre änden 56 hos nämnda hälavsnitt och slutar omedelbart intill funktions- blocket 70. Uppenbarligen rninskar ett funktionsblock 70 med större längd eller mindre eftergivlighet hävarmen för häl- avsnittet 28 hos hälpartiet 84 och minskar på motsvarande sätt avböjningsmodulen hos nämnda vristavsnitt medan ett funktions- block 70 med kortare längd eller större eftergivlighet ökar hävarmen och på motsvarande sätt ökar hälavsnittets 28 avböjning under belastning.It should be noted that the attachment section 22 of the heel portion 84 is substantially rigid and that the initial bending of the heel section 28 occurs immediately adjacent the rear end 56 of said heel section and terminates immediately adjacent the function block 70. Obviously, a function block 70 of greater length or less resilience the lever for the heel section 28 of the heel portion 84 and correspondingly reduces the deflection module of said ankle section while a function block 70 of shorter length or greater resilience increases the lever and correspondingly increases the deflection of the heel section 28 under load.

Tàavsnittet 82 och hälavsnittet 28 kan tillhandahållas med olika längder för att svara mot storleken hos foten hos bäraren av protesen 10. När sådana olika längder tillhandahålls kan en motsvarande minskning eller ökning i antalet lameller och tjock- leken i avsmalningen hos det respektive tàavsnittet 82 och häl- avsnittet 28 bringas att åstadkomma den avsedda böjningen av nämnda tå- och hälavsnitt. Det bör också observeras att även med det kortaste hälavsnittet 28 skjuter dettas bakre ände 56 före- trädesvis ut förbi den bakre ytan 58 på framfotpartiet 80. Följ- aktligen upprätthålls de stabiliserande och päkänningsabsorbe- rande egenskaperna hos protesens 10 hälavsnitt 28 alltid.The toe section 82 and the heel section 28 may be provided with different lengths to correspond to the size of the foot of the wearer of the prosthesis 10. When such different lengths are provided, a corresponding decrease or increase in the number of slats and the thickness in the taper of the respective toe section 82 and heel section 28 is caused to effect the intended bending of said toe and heel sections. It should also be noted that even with the shortest heel section 28, its rear end 56 protrudes preferably past the rear surface 58 of the forefoot portion 80. Consequently, the stabilizing and stress absorbing properties of the heel section 28 of the prosthesis 10 are always maintained.

Fackmannen torde inse att många alternativa utföringsformer av kopplingen 90 kan framställas och användas utbytbart i sam- band med de många alternativa utföringsformerna av återstoden av uppfinningen.Those skilled in the art will appreciate that many alternative embodiments of the coupling 90 may be made and used interchangeably in connection with the many alternative embodiments of the remainder of the invention.

Det är givetvis uppenbart för fackmannen att då det gäller en godtycklig utföringsform av uppfinningen kan de fibrösa för- stärkningarna i form av laminatskikt som är inkapslade i prote- sen bringas att avsmalna eller fasas så att man erhåller en 5'I0 038 ll successiv övergång efter hand som antalet skikt minskas i ett godtyckligt område hos framfot- eller hälpartierna.It is of course obvious to the person skilled in the art that in the case of an arbitrary embodiment of the invention, the fibrous reinforcements in the form of laminate layers which are encapsulated in the prosthesis can be made to taper or be phased so as to obtain a successive transition after hand as the number of layers is reduced in an arbitrary area of the forefoot or heel portions.

Om vidare en person med förhållandevis låg vikt deltar i sporter eller andra aktiviteter som utsätter protesen 10 för större belastningar passas ett häl- eller framfotparti 84 eller 80 in, vilket ger möjlighet till dessa större belastningar.Furthermore, if a person of relatively low weight participates in sports or other activities that expose the prosthesis 10 to greater loads, a heel or forefoot portion 84 or 80 fits in, which allows for these greater loads.

Vristavsnittet 94 hos framfotpartiet 80 böjer sig under belastning, och vristhjälporganet 86 böjer sig på likartat sätt.The ankle section 94 of the forefoot portion 80 bends under load, and the ankle aid 86 bends in a similar manner.

Vidare böjer sig tå- och fotvalvavsnitten 82 och 96 hos framfot- partiet 80 samt hälavsnittet 28 hos hälpartiet 84 under dylik belastning. Då. de utsätts för' vertikala komprimeringsbelast- ningar absorberar således vristavsnittet 94, vristhjälporganet 86, fotvalvavsnittet 96 och tå- och hälavsnitten 82 och 28 sådana belastningar. avgivningsfasen hos protesen 10. Liknande förhållanden gäller för krökningen av hälavsnittet 28 hos hälpartiet 84 hos protesen kopplingen 90 kan fixeras vid fastsättningsavsnittet 92 hos framfotpartiet 80. Först när avsedd korrelation mellan framfot- 510 058 12 partiet 80, hälpartiet 84, vristhjälporganet 86 och hjälpstolpen 30 har utförts kan det kosmetiska höljet, inte visat, monteras pà respektive hopsatta delarna av protesen 10.Furthermore, the toe and arch arches 82 and 96 of the forefoot portion 80 and the heel portion 28 of the heel portion 84 bend under such load. Then. they are subjected to vertical compressive loads, thus the ankle section 94, the ankle aid 86, the arch section 96 and the toe and heel sections 82 and 28 absorb such loads. The delivery phase of the prosthesis 10. Similar conditions apply to the curvature of the heel section 28 of the heel portion 84 of the prosthesis. The coupling 90 can be fixed to the attachment section 92 of the forefoot portion 80. Only when the intended correlation between the forefoot portion 80, the heel portion 84, the ankle aid 86 and the auxiliary post 30 has been made, the cosmetic cover, not shown, can be mounted on the respective assembled parts of the prosthesis 10.

Tack vare protesen enligt uppfinningen àstadkommes en fot- protes som kan anpassas noggrant till vikten, gàngstegen och de fysiska egenskaperna hos bäraren. Detta utförs genom en nog- grann. balansering av de respektive fysiska egenskaperna. hos framfotpartiet 80, hälpartiet 84, vristhjälporganet 86 och dessas skilda avsnitt.Thanks to the prosthesis according to the invention, a foot prosthesis is provided which can be accurately adapted to the weight, gait steps and the physical properties of the wearer. This is done through a careful. balancing of the respective physical properties. of the forefoot portion 80, the heel portion 84, the ankle support member 86 and their separate sections.

Vidare har den hopsatta protesen betydligt lägre vikt än tidigare kända proteser eftersom protesens utformning och kon- struktion, materialen som används, och den noggranna beräkningen av pàkänningsfaktorer hos protesens komponenter medger fin- avstämning av protesen till de behov som dess bärare har.Furthermore, the assembled prosthesis has a significantly lower weight than previously known prostheses because the design and construction of the prosthesis, the materials used, and the careful calculation of stress factors of the prosthesis components allow fine tuning of the prosthesis to the needs of its wearers.

Protesen enligt uppfinningen har beskrivits ganska mycket i detalj, men de beskrivna utformningarna och konstruktionerna får inte tas som en begränsning av uppfinningen eftersom skilda modifikationer blir omedelbart uppenbara för en fackman, som alla ligger inom uppfinningens ram, varför alla dylika ändringar och modifikationer avses vara omfattade av bifogade patentkrav.The prosthesis according to the invention has been described in quite great detail, but the described designs and constructions must not be taken as a limitation of the invention as different modifications will be immediately apparent to a person skilled in the art, all of which are within the scope of the invention, therefore all such changes and modifications are intended to be included. of the appended claims.

Claims

510 058 13 PATENT REQUIREMENTS

A foot prosthesis (10) for providing support for an amputated person relative to the ground, comprising a substantially rigid post member (30) having an upper end and a lower end, said post member having a front and a back side relative to said amputee person and said front side is located on the front side of said post means (30) while said back side is located on the rear side of said post means (30), and a foot member which is attached to and extends relatively downwards and forwards from said back side of said post member (30), said foot member consisting of a resilient resilient and flexible material and arranged to store and release energy to resist bending of said foot prosthesis, characterized in that said foot member comprises an upper attachment section (92), an ankle section (94) which can withstand excessive bending of said foot member, wherein. said 'ankle section (94) pivots' in an analogous manner to the manner in which one. normal foot pivots about the normal ankle joint, a toe section (82) extending relatively forwardly from said ankle section (94) and defining the forward lever of said foot prosthesis, and a heel section (28) extending relatively rearwardly for determining the rear lever of said flexible foot member.

A foot prosthesis (10) according to claim 1, characterized in that it further includes an auxiliary means (86) assigned to said ankle section (94) to resist excessive upward bending of said ankle section and to provide additional energy storage and release properties. for said foot prosthesis.

A foot prosthesis (10) according to claim 1, characterized in that said foot member is removably attached to. said post means (30) by means of one or more nut and bolt means (98) so that said amputated person can utilize different sizes of foot means with different energy storage properties.

Foot prosthesis (10) according to claim 1, characterized in that said ankle section (94) and said toe section (82) are formed in one piece to form a forefoot member and that said heel section (84) is attached to the underside of 510 058 14 said forefoot means.

A foot prosthesis (10) according to claim 4, characterized in that said forefoot member has an underside and that said heel section (44) has an upper side, a resilient resilient member (70) being disposed adjacent to said underside of said forefoot member. and the upper side of said heel section (84) during determination of the lever of said heel section (84).

Foot prosthesis (10) according to claim 4, characterized in that said heel section (84) is dismountable and / or adjustably attached to said forefoot member by means of one or more nut and bolt means (104).

A foot prosthesis (10) according to claim 6, characterized in that one or more plates are arranged to distribute the stress concentrations imposed by said one or more nut and bolt means (104) acting on said section of said foot means.

Foot prosthesis (10) according to claim 1, characterized in that a fastening adapter (90) is arranged between said post means (30) and said foot means for fixing said foot means to said post means (30) and for separating said foot means in relation to said post means (30).

A foot prosthesis (10) according to claim 1, characterized in that one or more nut and bolt means (98) are arranged to fix said foot means to said post means.

A foot prosthesis (10) according to claim 8, characterized in that said attachment adapter (98) has a bracket for fixing said foot member to said post member (30).

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said auxiliary means (86) extends along the inner radius of said ankle section.

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said auxiliary means (86) is tapered to provide varying resistance to excessive bending of said ankle section (94).

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said ankle section (94) and / or said auxiliary means (86) consist of superimposed laminates which are made to work together by an encapsulating polymer. 510 058 15

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said ankle section (94) is curved and that said auxiliary means (86) has substantially the same radius of curvature as said ankle section (94).

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that the auxiliary means (86) is releasably fixed between said post means (30) and said foot means, and that said auxiliary means extends downwards and forwards therefrom.

A foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said auxiliary means (86) is arranged above said ankle section (94) to withstand the upward elevation of said ankle section (94).

Foot prosthesis (10) according to claim 2, characterized in that said auxiliary means (84) is removably assigned to said ankle section (94) so that the bending properties of said ankle section (94) can be adjusted by using auxiliary means (86) of different thicknesses. and bending properties.