WO2016020244A1 - Interface und system aus interface und orthese oder prothese - Google Patents

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WO2016020244A1
WO2016020244A1 PCT/EP2015/067418 EP2015067418W WO2016020244A1 WO 2016020244 A1 WO2016020244 A1 WO 2016020244A1 EP 2015067418 W EP2015067418 W EP 2015067418W WO 2016020244 A1 WO2016020244 A1 WO 2016020244A1
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WO
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interface
prosthesis
phase change
change material
orthosis
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Application number
PCT/EP2015/067418
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Inventor
Lüder MOSLER
Original Assignee
Otto Bock Healthcare Gmbh
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Publication date
Application filed by Otto Bock Healthcare Gmbh filed Critical Otto Bock Healthcare Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/78—Means for protecting prostheses or for attaching them to the body, e.g. bandages, harnesses, straps, or stockings for the limb stump
    • A61F2/7812—Interface cushioning members placed between the limb stump and the socket, e.g. bandages or stockings for the limb stump
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0001—Body part
    • A61F2007/0051—Stumps after amputation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling
    • A61F2007/0292—Compresses or poultices for effecting heating or cooling using latent heat produced or absorbed during phase change of materials, e.g. of super-cooled solutions

Definitions

  • the invention relates to an interface for the arrangement between a prosthesis or an orthosis and a prosthesis or orthosis user with a first surface facing the patient in the applied state of the interface and a second surface facing away from the patient.
  • the invention also relates to a system of such an interface and an orthosis or prosthesis.
  • WO 2012/051385 A1 relates to an interface in the form of a prosthetic liner which is to be arranged between a stump and a prosthesis socket.
  • the interface has an elongated, substantially conical body, in which a volume control pad is arranged.
  • a volume control pad is arranged on the outside of the interface.
  • circumferential sealing lips are arranged in the distal region in order to provide an improved seal against the inner surface of a prosthesis socket.
  • DE 101 53 796 A1 relates, inter alia, to a liner for use with a cup-shaped prosthesis stem which has an opening at its distal end, through which a cord for drawing in the liner can be passed.
  • a mechanical locking pin locks the liner in the prosthesis socket.
  • a problem with interfaces or prosthetic liners of this type is that the natural heat regulation mechanisms such as heat conduction, heat treatment, heat radiation and evaporation of humans are only partially effective in full-surface, direct skin contact with an airtight prosthetic liner or interface. Convection can not take place in the event of complete contact of the liner inside with the skin; the evaporation of perspiration is only possible to a limited extent by the materials commonly used for liners.
  • US Pat. No. 8,812,547 B1 provides a multi-ply textile layer on the inside of a liner, the proximal edge ensuring an airtight seal. Through ventilation channels, air can be introduced into the gap between the textile layer and the skin surface and sucked off to control both the negative pressure and the ventilation.
  • US 6,974,484 B2 provides for the removal of sweat before the insertion of an osmotic membrane, which is covered by a liner. The osmotic membrane allows the removal of moisture from the stump, but blocks backflow to the skin surface.
  • US 2012/0191218 A1 relates to a vacuum-assisted support system for prosthetic devices on a lower extremity with an air-impermeable shaft with connections for a vacuum source and a liner which is sealed air-tight at its edges and forms porous regions between its edges.
  • the liner is sealed against the shaft, between the liner and the shaft is an air-permeable distribution layer, for. B. arranged from a textile to distribute the applied to the shaft vacuum. Through a pump both air and moisture can be transported away from the skin surface and sucked out of the shaft.
  • US 8,282,686 B2 relates to a prosthesis stem assembly for receiving a An amputation stump in a dimensionally stable outer shell, which corresponds to the shape of the male stump.
  • An air-permeable inner layer is disposed on the inside of the outer shell at selected areas to contact the skin surface and distribute the applied vacuum.
  • the inner layer is formed of a multi-layer textile.
  • an inlet and an outlet connected to a vacuum source are provided on the outer shell.
  • WO 201 1/0141019 A2 relates to a device for reducing the temperature of objects or flexible fabrics, which are in direct thermal contact with the body of a living being, wherein in the article or the flexible sheet a phase change material and a heat exchanger are at least partially integrated and the functionality of the object is maintained, wherein the phase change material is in heat-transferring contact with the heat exchanger.
  • the object of the present invention is to provide improved heat dissipation for prosthesis or orthosis wearers. According to the invention this object is achieved by an interface with the features of the main claim and a system having the features of the independent claim.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures.
  • the interface for the arrangement between a prosthesis or an orthosis and a prosthesis or orthosis user with a first surface facing the patient and a second surface facing away from the patient provides that a phase change material on the side facing away from the first surface on or in the interface is arranged. While the usual liners lie directly against the surface of the skin and permit only an effective removal of heat and moisture, active cooling devices are used and thus make it necessary to supply energy in a heat exchanger, it is provided according to the invention that a phase change material is arranged on the side of the interface facing away from the first surface, wherein the phase change material can be arranged on or in the interface.
  • phase change material may be located either in the interface itself or at the interface, for example on the second surface on the outside of the interface or within the interface between the two surfaces.
  • the first surface and the second surface may consist of different materials.
  • a possible layer structure comprises, for example, an outer layer which is arranged on the side of the interface facing away from the patient and thus forms the second surface.
  • This layer may for example consist of a polymer.
  • the interface On the side facing the patient, for example, the interface consists of a contact material, for example a spacer knit, which thus forms the first surface.
  • the phase change material can be arranged on the side facing away from the patient on the outside of the interface or can be located in the interior of the interface between the first surface and the second surface.
  • phase change material is arranged at an air gap spaced from the first surface, so that it is possible that heat can be transported away within the interface via convection. Furthermore, it is possible that by the coupling of phase change materials and aeration, wherein the air flow between the phase change material and the skin surface extends, the sweat evaporation can contribute to the cooling and the air flow is simultaneously cooled by the phase change material. By flowing through the interface in the region of the air gap, a slight negative pressure is generated in the interface, whereby an easier evaporation and thus improved cooling within the interface between a prosthetic socket or orthosis and a stump or a limb can be done.
  • the interface on the first surface to have as a contact material to the patient a textile, a spacer knit or a foam, it being possible for an open-pore foam together with the aforementioned contact materials to guide the air flow inside the contact material so that between the skin surface and the phase change material, the air flow within the contact material takes place.
  • the design of the air flow or flow-through in the contact material allows an air guide directly to the body surface, with a pumping effect is created by the direct contact between the body surface and the contact material due to the movement the removal of both moisture and air transported. It is essential that the contact material is an air-permeable material.
  • the contact material causes an improved association of the interface with the skin surface since silicone and polyurethane adhere well to the skin surface. Moisture transport through the contact material is then not possible, but a good heat transfer, so that even with an air-impermeable material, an improvement of the heat dissipation and thus the cooling is achieved.
  • a possibly substantially impermeable contact material on the first surface of the interface it is advantageous to arrange this only in regions, so that over the not covered by the contact material areas moisture and heat can be easily removed. If the contact material is formed as a foam material, this can be formed both open-pored and closed-pore.
  • the first surface of the interface or optionally the contact surface of contact material has nubs and / or open channels or structured with elevations and depressions, so that an air flow can be formed on the first surface the otherwise smooth-walled, usually impermeable to water surface at those locations that have channels or depressions, not directly abut the skin surface. Studs, open channels, and structured elevations or depressions may also be formed on the interface material or contact material, if permeable to moisture, thus allowing water transport from the skin surface into the interface. In addition, of course, heat is also passed through the air-filled free spaces that form between the pimples or through the open channels.
  • the phase change material can be arranged within the interface on the second surface, ie the surface of the interface facing away from the body, or in fluid communication with the interface, so that the heat absorption by the phase change material not in the immediate vicinity of the skin surface, but on the far side of the interface can be.
  • the interface may be associated with a conveyor which conveys airflow along the phase change material and / or optionally within the air gap between the phase change material and the skin surface.
  • the conveying device can be designed as a pump, in particular a vacuum pump, which can be operated by the movement of the prosthesis or orthosis driver or via an external drive, for example via an electric motor.
  • the conveying direction of the conveyor can be oriented both in and against the direction of gravity, a vacuum generation in the interface and a transport in the direction of gravity have the advantage that the gravitation can be used to transport away moisture accumulations.
  • a negative pressure in particular in the case of an embodiment of the interface as prosthesis liner, a suction effect is produced on the prosthesis socket, so that an improved assignment of the interface in the prosthesis socket can take place.
  • the conveyor may be integrated in the interface, for example by a diaphragm pump activated by the movement of the interface user.
  • the conveyor is attached to the interface and the air flow is transported along the phase change material and thereby within the interface and / or on the skin surface.
  • the conveyor is designed as a force-driven pump, for example as a pump pad, which is operated by swelling and declining weight load of the interface
  • a light and low-maintenance conveyor provided, which can be used without additional installation effort directly to the definition of the interface to the prosthesis or prosthesis.
  • a locking device for example in the form of a distal pin or locking pin to be arranged in order to achieve a mechanical definition of the interface to the prosthesis or orthosis.
  • the locking device itself may have a ventilation channel, so that both air and moisture can be removed through the ventilation channel within the locking device.
  • the interface is formed as a liner with a closed distal end and provides the connection between the surface of a prosthetic stump, in particular a thigh stump, and a receiving device for the stump, namely the prosthesis stem ago.
  • the phase change material may be stored in a sponge, nonwoven fabric, zeolite or other storage medium so that it is possible to work with volatile media as a phase change material, for example water.
  • a phase transition from solid to liquid it is possible to achieve greater enthalpies by evaporation or evaporation than is possible with enthalpies of fusion. Since vaporizing phase change materials usually occupy a much larger volume after evaporation than in the liquid state, it is provided that the evaporated medium can escape. This is not a problem with compressed or liquefied components of the air, in particular water, whereby water is used at low Pressing has reasonable evaporation enthalpies.
  • a cooling device which can dissipate heat from the interface, regardless of the outside temperature and the ambient humidity.
  • the phase change material in particular water, stored in a nonwoven, sponge, zeolite, foam of the like, a large-scale cooling performance can be provided because of the large surface area of the storage media, a large cooling capacity can be provided. If the phase change material is used up, the cooling capacity can be made available simply by refilling.
  • the phase change material is then preferably a vaporizable at body temperature material, such as water, which has an evaporation number of 80.
  • a vaporizable at body temperature material such as water, which has an evaporation number of 80.
  • body temperature material such as water
  • other materials are suitable which have an evaporation number equal to or less than that of water.
  • the system of an interface as described and an implant or prosthesis provides that the second surface of the interface abuts the orthosis or prosthesis.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a system of prosthesis and interface
  • Figure 2 - a schematic sectional view of a part of interface
  • FIG. 5 shows a variant of FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a prosthesis 1 in the form of a femoral prosthesis with a prosthesis shaft, on whose distal end a prosthetic knee joint and a lower leg tube are arranged.
  • the prosthesis 1 consists of a cup-shaped, substantially closed sleeve made of plastic or fiber-reinforced plastic, at the distal end receiving means for the prosthetic knee joint shown schematically are arranged or formed.
  • an interface 2 is arranged, which forms the connection between a prosthesis user, not shown, and the prosthesis socket 1.
  • the interface 2 serves on the one hand to cushion the thigh stump and on the other hand to fix the prosthesis shaft 1 and thus the entire prosthesis to the prosthesis user.
  • such an interface 2 is also provided for orthoses, wherein instead of a stump or a remaining part of a limb, a complete limb is inserted into the orthosis and supported or supported via the orthosis.
  • the interface has a first surface 21 facing the patient and a second surface 22 facing the prosthesis 1. It is not absolutely necessary that the first surface 21 rests directly on the skin, nor is it necessary for the second surface 22 to abut directly against the inner wall of the prosthesis socket 1 or the orthotic device.
  • Figure 2 shows a detail view of a section through a system of a Prosthesis shaft 1 and an interface 2, wherein the interface 2 is applied to a patient 10, such as a thigh stump.
  • the first surface 21 of the interface 2 rests directly against the skin surface of the patient 10, the second surface 22 facing away from the patient faces the prosthesis shaft 1.
  • a phase change material 3 is arranged between the prosthesis shaft 1 and the second surface 22 arranged.
  • the heat flow from the prosthesis user 10 to the phase change material 3 is indicated by arrows, star evaporation.
  • the evaporation takes place within the interface 2, which is formed as an air-permeable, at least in the direction of arrow flow-through material, so that it is possible that moisture in the form of sweat from the prosthesis user 10 enters the interface 2 and evaporates there and for cooling of the patient 10 contributes. Heat is thus introduced into the phase change material 3 on the body of the patient 10, where it is stored.
  • the heat if the enthalpy of evaporation within the air gap 25 is sufficient to be discharged again and be removed by the air flow and the heat flow upwards.
  • at least one outlet opening is provided, for example at the proximal edge of the interface 2, in order to dissipate the heat.
  • a pumping device preferably a vacuum pump, is arranged, via which the air flow and liquid flow is generated.
  • the pump can be arranged at the distal end of the interface 2 and cause a pumping effect via weight loading and weight relief.
  • FIG. 3 A variant of the invention is shown in FIG. 3, in which a contact material 4, which adheres to the skin surface, is arranged between the skin surface and the air gap 25 of the interface 2.
  • the contact material 4 may be formed, for example, as an air-impermeable material such as silicone or polyurethane and heat, as indicated by the transverse arrows, pass through, so that a heat transfer from the skin surface into the interface 2 takes place.
  • the heat flow takes place in the phase change material 3, which is arranged on the outer side or second surface 22 of the interface 2.
  • an air gap 25 is arranged or formed, by which it is possible that an evaporation takes place in addition to the pure heat flow in the phase change material 3.
  • the evaporation can take place via a second phase change material, for example water, which is stored either in the first phase change material 3 or else in the interface 2.
  • the second phase change material may be water or another evaporating or evaporating medium having a similar or lower evaporation rate.
  • the natural heat flow takes place, as indicated by the vertical arrow, upward, in principle it is also possible to effect a reverse flow direction through the conveyor, not shown.
  • FIG. 4 shows a variant of FIG. 3 in which a contact material 4 is likewise arranged on the first surface 21 of the interface 2.
  • the contact material 4 may be formed as a textile, spacer knit, foam material, air-permeable material or as a polymer, in the exemplary embodiment illustrated, it allows only a heat flow and no mass transfer into the interface 2.
  • a further phase change material 3 ' is arranged, which engages in the voltage applied to the inner wall of the prosthesis 1 phase change material 3.
  • the two phase change materials 3, 3 ' can have different heat capacities and heat storage quantities.
  • the second phase change material 3 is formed in a knob shape, so that Forming flow channels between the nubs, through which an improved air flow can occur.
  • the contact material 4 on the side facing the skin surface 10 may have knobs, elevations, structured depressions or open channels, so that moisture and heat can be dissipated through the channels or the interspaces between the protrusions and elevations. It is also possible that a moisture-permeable contact material 4 forms the first surface 21 and has a corresponding structuring in order to allow a corresponding air flow.
  • FIG. 5 shows a variant of FIG. 4, in which no material 4 for preventing transport of material is arranged on the first surface 21 of the interface 2. Within the interface 2, the convection can dissipate heat and moisture. In addition, heat is introduced into the phase change material, the second phase change material 3 'is in the form of truncated cones 31.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Interface zur Anordnung zwischen einer Prothese (1) oder einer Orthese und einem Prothesen- oder Orthesennutzer mit einer dem Patienten (10) zugewandten ersten Oberfläche (21) und einer dem Patienten (10) abgewandten zweiten Oberfläche (22), wobei ein Phasenwechselmaterial (3) auf der der ersten Oberfläche (21) abgewandten Seite an oder in dem Interface (2) angeordnet ist.

Description

Interface und System aus Interface und Orthese oder Prothese
Die Erfindung betrifft ein Interface zur Anordnung zwischen einer Prothese oder einer Orthese und einem Prothesen- oder Orthesennutzer mit einer im angelegten Zustand des Interfaces dem Patienten zugewandten ersten Oberfläche und einer dem Patienten abgewandten zweiten Oberfläche. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System aus einem solchen Interface und einer Orthese oder Prothese.
Die WO 2012/051385 A1 betrifft ein Interface in Gestalt eines Prothesenliners, der zwischen einem Stumpf und einem Prothesenschaft anzuordnen ist. Das Interface weist einen langgestreckten, im Wesentlichen konischen Grundkörper auf, in dem ein Volumensteuerkissen angeordnet ist. An der Außenseite des In- terfaces sind im Distalbereich radial nach außen gerichtete, umlaufende Dichtlippen angeordnet, um eine verbesserte Abdichtung gegenüber der inneren Oberfläche eines Prothesenschaftes bereitzustellen.
Die DE 101 53 796 A1 betrifft unter anderem einen Liner zur Verwendung mit einem becherförmigen Prothesenschaft, der an seinem distalen Ende eine Öffnung aufweist, durch die eine Schnur zum Einziehen des Liners hindurchgeführt werden kann . Über einen mechanischen Verriegelungsstift wird der Liner in dem Prothesenschaft verriegelt. Ein Problem bei Interfaces oder Prothesenlinern dieser Art besteht darin, dass die natürlichen Wärmeregulierungsmechanismen wie Wärmeleitung, Wär- meströnnung, Wärmestrahlung und Verdunstung des Menschen bei einem vollflächigen, unmittelbaren Hautkontakt mit einem luftdichten Prothesenliner bzw. Interface nur eingeschränkt wirksam sind . Konvektion kann bei einem vollständi- gen Kontakt der Linerinnenseite mit der Haut nicht stattfinden, die Verdunstung von Schweiß ist durch die üblicherweise verwendeten Materialien für Liner nur eingeschränkt möglich.
Die US 8,812,547 B1 sieht auf der Innenseite eines Liners eine viellagige Textil- schicht vor, wobei der proximale Rand eine luftdichte Abdichtung gewährleistet. Über Belüftungskanäle kann Luft in den Zwischenraum zwischen der Textil- schicht und der Hautoberfläche eingeleitet und abgesaugt werden, um sowohl den Unterdruck als auch die Belüftung zu steuern. Die US 6,974,484 B2 sieht zum Abtransport von Schweiß das Einlegen einer osmotischen Membran vor, die von einem Liner abgedeckt wird. Die osmotische Membran ermöglicht den Abtransport von Feuchtigkeit von dem Stumpf, sperrt aber gegen einen Rückstrom zur Hautoberfläche. Die US 2012/0191218 A1 betrifft ein vakuumunterstütztes Trägersystem für Protheseneinrichtungen an einer unteren Extremität mit einem luftundurchlässigen Schaft mit Anschlüssen für eine Vakuumquelle und einem Liner, der an seinen Rändern luftdicht angedichtet ist und zwischen seinen Rändern poröse Bereiche ausbildet. Der Liner ist gegenüber dem Schaft abgedichtet, zwischen dem Liner und dem Schaft ist eine luftdurchlässige Verteilerschicht, z. B. aus einem Textil angeordnet, um das an den Schaft angelegte Vakuum zu verteilen. Über eine Pumpe können sowohl Luft als auch Feuchtigkeit von der Hautoberfläche wegtransportiert und aus dem Schaft abgesaugt werden. Die US 8,282,686 B2 betrifft eine Prothesenschaftanordnung zur Aufnahme ei- nes Amputationsstumpfes in einer formstabilen Außenschale, die der Form des aufzunehmenden Stumpfes entspricht. Eine luftdurchlässige Innenschicht ist auf der Innenseite der Außenschale an ausgewählten Bereichen angeordnet, um mit der Hautoberfläche in Kontakt zu treten und das angelegte Vakuum zu verteilen . Die Innenschicht ist aus einem mehrlagigen Textil ausgebildet. An der Außenschale sind ein Einlass und ein mit einer Vakuumquelle verbundener Auslass vorgesehen.
Die WO 201 1 /0141019 A2 betrifft eine Vorrichtung zum Temperaturabbau für Gegenstände oder flexible Flächengebilde, die in einem direkten Wärmekontakt mit dem Körper eines Lebewesens stehen, wobei in den Gegenstand oder das flexible Flächengebilde ein Phasenwechselmaterial und ein Wärmetauscher zumindest teilweise integriert sind und die Funktionalität des Gegenstandes erhalten bleibt, wobei das Phasenwechselmaterial mit dem Wärmetauscher in wärme- übertragendem Kontakt steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Wärmeabfuhr für Prothesen- oder Orthesenträger bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Interface mit den Merkmalen des Hauptanspruches und ein System mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
Das Interface zur Anordnung zwischen einer Prothese oder einer Orthese und einem Prothesen- oder Orthesennutzer mit einer dem Patienten zugewandten ersten Oberfläche und einer dem Patienten abgewandten zweiten Oberfläche sieht vor, dass ein Phasenwechselmaterial auf der der ersten Oberfläche abge- wandeten Seite an oder in dem Interface angeordnet ist. Während die üblichen Liner direkt an der Hautoberfläche anliegen und einen effektiven Wärme- und Feuchtigkeitsabtransport nur eingeschränkt zulassen, aktive Kühleinrichtungen und damit eine Energieeinspeisung in einem Wärmetauscher erforderlich machen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Phasenwechselmaterial auf der der ersten Oberfläche abgewandten Seite des Interfaces angeordnet ist, wobei das Phasenwechselmaterial an oder in dem Interface angeordnet sein kann. Dadurch ist es möglich einerseits die Wärme von der Körperoberfläche weg zu transportieren und anderseits die Energie an einem Ort innerhalb des Interfaces oder an dem Interface zu speichern, der nicht in unmittelbarer Nähe der Körperoberfläche liegt. Dadurch wird nach vollständiger Wärmeaufnahme und Ausschöpfung der Wärmeaufnahmekapazität des Phasenwechselmaterials die Wärme an einem von dem Körper entfernten Ort gespeichert, wodurch einerseits eine wärmende Wirkung des Phasenwechselmaterials verringert und andererseits eine Kühlung erleichtert wird, da die Oberfläche aufgrund der entfernten Positionierung vergrößert und der Wärmeaustausch erleichtert wird. Das Phasenwechselmaterial kann entweder in dem Interface selbst oder aber an dem Interface angeordnet sein, beispielsweise auf der zweiten Oberfläche an der Außenseite des Interfaces oder aber innerhalb des Interfaces, zwischen den beiden Oberflächen.
Auch für den Fall, dass das Phasenwechselmaterial im Interface selbst, also zwischen den beiden Oberflächen, angeordnet wird, können die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dies bedeutet, dass sie von Schichten gebildet werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ein möglicher Schichtaufbau umfasst beispielsweise eine Außenschicht, die auf der dem Patienten abgewandten Seite des Interfaces an- geordnet wird und somit die zweite Oberfläche bildet. Diese Schicht kann beispielsweise aus einem Polymer bestehen. Auf der dem Patienten zugewandten Seite besteht das Interface beispielsweise aus einem Kontaktmaterial, beispielsweise einem Abstandsgewirk, das somit die erste Oberfläche bildet. Zwischen diesen beiden Materialien, zwischen denen gegebenenfalls weitere Schichten unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen Funktionalitäten angeordnet sein können, befindet sich auch das Phasenwechselmaterial. Bei einem erfindungsgemäßen Interface kann folglich das Phasenwechselmaterial auf der dem Patienten abgewandten Seite außen am Interface angeordnet sein oder sich im Inneren des Interfaces zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche befinden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Phasenwechselmaterial unter Ausbildung eines Luftspaltes beabstandet zu der ersten Oberfläche angeordnet ist, so dass es möglich ist, dass innerhalb des Interfaces über Konvektion Wärme abtransportiert werden kann. Weiterhin ist es möglich, dass durch die Kopplung von Phasenwechselmaterialien und einer Belüftung, wobei die Luftströmung zwischen dem Phasenwechselmaterial und der Hautoberfläche verläuft, die Schweißverdunstung zur Kühlung mit beitragen kann und die Luftströmung gleichzeitig von dem Phasenwechselmaterial gekühlt wird. Durch die Durchströmung des Interfaces im Bereich des Luftspaltes wird ein leichter Unterdruck in dem Interface erzeugt, wodurch eine leichtere Verdunstung und damit eine verbesserte Kühlung innerhalb des Interfaces zwischen einem Prothesenschaft oder Orthesenschaft und einem Stumpf oder einer Gliedmaße erfolgen kann.
Weiterhin ist es möglich, dass das Interface an der ersten Oberfläche als Kontaktmaterial zu dem Patienten ein Textil, ein Abstandsgewirk oder einen Schaumstoff aufweist, wobei bei einem offenporigen Schaumstoff zusammen mit den vorgenannten Kontaktmaterialien es möglich ist, dass innerhalb des Kon- taktmaterials die Luftströmung geführt wird, so dass zwischen der Hautoberfläche und dem Phasenwechselmaterial die Luftführung innerhalb des Kontaktmaterials stattfindet. Die Ausgestaltung der Luftströmung oder Durchströmbarkeit in dem Kontaktmaterial ermöglicht eine Luftführung unmittelbar an der Körperoberfläche, wobei durch den unmittelbaren Kontakt zwischen der Körperoberfläche und dem Kontaktmaterial aufgrund der Bewegung ein Pumpeffekt entsteht, der die Abfuhr sowohl von Feuchtigkeit als auch von Luft befördert. Wesentlich dabei ist es, dass das Kontaktmaterial ein luftdurchlässiges Material ist. Sofern das Material nicht im Wesentlichen luftdurchlässig ist, beispielsweise weil es aus einem Polymer wie Silikon oder Polyurethan besteht, wird durch das Kontaktma- terial eine verbesserte Zuordnung des Interfaces auf der Hautoberfläche bewirkt, da Silikon und Polyurethan auf der Hautoberfläche gut haften. Ein Feuchtigkeitstransport durch das Kontaktmaterial ist dann nicht möglich, jedoch ein guter Wärmetransport, so dass auch bei einem luftundurchlässigen Material eine Verbesserung des Wärmeabtransportes und damit der Kühlung erreicht wird. Bei einer Anordnung eines ggf. im Wesentlichen luftundurchlässigen Kontaktmaterials auf der ersten Oberfläche des Interfaces ist es vorteilhaft, dieses nur bereichsweise anzuordnen, so dass über die nicht von dem Kontaktmaterial abgedeckten Bereiche Feuchtigkeit und Wärme leichter abtransportiert werden kann. Ist das Kontaktmaterial als Schaumwerkstoff ausgebildet, kann dieses sowohl offenporig als auch geschlossenporig ausgebildet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Oberfläche des Interfaces oder gegebenenfalls die Kontaktfläche aus Kontaktmaterial Noppen und/oder offene Kanäle aufweist oder strukturiert mit Erhebungen und Vertiefun- gen ausgebildet ist, so dass auf der ersten Oberfläche eine Luftströmung ausgebildet werden kann, da die ansonsten glattwandige, in der Regel für Wasser undurchlässige Oberfläche an denjenigen Stellen, die Kanäle oder Vertiefungen aufweisen, nicht unmittelbar an der Hautoberfläche anliegen. Noppen, offene Kanäle sowie strukturierte Erhebungen oder Vertiefungen können auch auf dem Interfacematerial oder dem Kontaktmaterial ausgebildet sein, wenn dies für Feuchtigkeit durchlässig ist, also einen Wassertransport von der Hautoberfläche weg in das Interface ermöglicht. Darüber hinaus wird natürlich auch Wärme durch die luftgefüllten Freiräume, die sich zwischen den Noppen oder durch die offenen Kanäle bilden, geleitet. Das Phasenwechselmaterial kann innerhalb des Interfaces an der zweiten Oberfläche, also der dem Körper abgewandten Oberfläche des Interfaces oder in strömungstechnischer Verbindung zu dem Interface angeordnet sein, so dass die Wärmeaufnahme durch das Phasenwechselmaterial nicht in unmittelbarer Nähe zur Hautoberfläche, sondern auf der entfernten Seite des Interfaces sein kann.
Dem Interface kann eine Fördereinrichtung zugeordnet sein, die eine Luftströmung entlang des Phasenwechselmaterials und/oder gegebenenfalls innerhalb des Luftspaltes zwischen dem Phasenwechselmaterial und der Hautoberfläche befördert. Die Fördereinrichtung kann als Pumpe, insbesondere Unterdruckpumpe ausgebildet sein, die durch die Bewegung des Prothesen- oder Orthesennut- zers oder über einen externen Antrieb, beispielsweise über einen Elektromotor, betrieben werden kann. Die Förderrichtung der Fördereinrichtung kann sowohl in als auch entgegen der Schwerkraftrichtung orientiert sein, eine Unterdruckerzeugung in dem Interface und ein Abtransport in Schwerkraftrichtung haben den Vorteil, dass die Gravitation genutzt werden kann, um Feuchtigkeitsansammlungen abzutransportieren. Darüber hinaus wird durch Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere bei einer Ausgestaltung des Interfaces als Prothesenliner ein Saugeffekt zum Prothesenschaft erzeugt, so dass eine verbesserte Zuordnung des Interfaces in dem Prothesenschaft erfolgen kann.
Die Fördereinrichtung kann in dem Interface integriert sein, beispielsweise durch eine Membranpumpe, die durch die Bewegung des Interfacenutzers aktiviert wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Fördereinrichtung an dem Interface befestigt wird und die Luftströmung entlang des Phasenwechselmaterials und dadurch innerhalb des Interfaces und/oder an der Hautoberfläche befördert wird. Sofern die Fördereinrichtung als körperkraftgetriebene Pumpe, beispielsweise als Pumpkissen, ausgebildet ist, die durch anschwellende und abschwel- lende Gewichtsbelastung des Interfaces betrieben wird, wird eine leichte und wartungsarme Fördereinrichtung bereitgestellt, die ohne zusätzlichen Montageaufwand unmittelbar mit der Festlegung des Interfaces an der Prothese oder Or- these genutzt werden kann. An dem Interface kann eine Verriegelungseinrichtung, beispielsweise in Gestalt eines distalen Pins oder Verriegelungsstiftes angeordnet sein, um eine mechanische Festlegung des Interfaces an der Prothese oder Orthese zu erreichen. Die Verriegelungseinrichtung selbst kann einen Entlüftungskanal aufweisen, so dass sowohl Luft als auch Feuchtigkeit durch den Entlüftungskanal innerhalb der Verriegelungseinrichtung abgeführt werden kann.
Es kann in dem Interface oder an dem Interface zumindest eine Drosseleinrichtung vorgesehen sein, über die eine Luftströmung veränderbar ist, um den Wärmeaustausch und damit den Kühleffekt regulieren zu können.
Vorteilhafterweise ist das Interface als ein Liner mit einem geschlossenen distalen Ende ausgebildet und stellt die Verbindung zwischen der Oberfläche eines Prothesenstumpfes, insbesondere eines Oberschenkelstumpfes, und einer Aufnahmeeinrichtung für den Stumpf, nämlich den Prothesenschaft, her.
Das Phasenwechselmaterial kann in einem Schwamm, einem Vlies, Zeolith oder einem anderen Speichermedium gespeichert sein, so dass es möglich ist, auch mit flüchtigen Medien als Phasenwechselmaterial zu arbeiten, beispielsweise mit Wasser. Statt eines Phasenüberganges von fest auf flüssig ist es möglich, durch Verdunstung oder Verdampfung größere Enthalpien zu erreichen, als dies bei Schmelzenthalpien möglich ist. Da verdampfende Phasenwechselmaterialien in der Regel nach dem Verdampfen ein wesentlich größeres Volumen einnehmen als im flüssigen Zustand ist es vorgesehen, dass das verdampfte Medium entweichen kann. Dies ist unproblematisch mit komprimierten oder verflüssigten Bestandteilen der Luft, insbesondere Wasser möglich, wobei Wasser bei gerin- gen Drücken sinnvolle Verdampfungsenthalpien aufweist. Mittels einer Vakuumpumpe und einem Wasservorrat kann somit eine Kühleinrichtung bereitgestellt werden, die unabhängig von der Außentemperatur und der Umgebungsluftfeuchtigkeit Wärme aus dem Interface abführen kann. Wird das Phasenwechselmate- rial, insbesondere Wasser, in einem Vlies, Schwamm, Zeolith, Schaumstoff der dergleichen gespeichert, kann eine großflächige Kühlleistung bereitgestellt werden, da aufgrund der großen Oberfläche der Speichermedien eine große Kühlleistung bereitgestellt werden kann. Sofern das Phasenwechselmaterial verbraucht ist, kann durch einfaches Nachfüllen die Kühlleistung weiter bereitge- stellt werden.
Das Phasenwechselmaterial ist dann bevorzugt ein bei Körpertemperatur verdunstbares Material, beispielsweise Wasser, das eine Verdunstungszahl von 80 aufweist. Neben Wasser sind andere Materialen geeignet, die eine Verduns- tungszahl gleich oder kleiner der von Wasser aufweisen.
Das System aus einem Interface, wie es beschrieben worden ist und einer Or- these oder Prothese sieht vor, dass die zweite Oberfläche des Interfaces an der Orthese oder Prothese anliegt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine schematische Ansicht eines Systems aus Prothese und Inter- face;
Figur 2 - eine schematische Schnittdarstellung eines Teils aus Interface und
Prothese; Figur 3 - eine Variante der Figur 2; Figur 4 - eine weitere Variante mit eingebettetem Phasenwechselmaterial; sowie Figur 5 - eine Variante der Figur 4.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Prothese 1 in Gestalt einer Oberschenkelprothese mit einem Prothesenschaft, an dessen distalem Ende ein Prothesenkniegelenk und ein Unterschenkelrohr angeordnet sind. Der Prothe- senschaft 1 besteht aus einer becherförmigen, im Wesentlichen geschlossenen Hülse aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff, an dessen distalem Ende Aufnahmeeinrichtungen für das schematisch dargestellte Prothesenkniegelenk angeordnet oder ausgebildet sind. In dem Prothesenschaft 1 ist ein Interface 2 angeordnet, das die Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Prothesen- nutzer und dem Prothesenschaft 1 ausbildet. Das Interface 2 dient einerseits zur Abpolsterung des Oberschenkelstumpfes und andererseits zur Festlegung des Prothesenschaftes 1 und damit der gesamten Prothese an dem Prothesennutzer. Grundsätzlich ist ein solches Interface 2 auch für Orthesen vorgesehen, wobei statt eines Stumpfes oder eines verbliebenen Teils einer Gliedmaße eine voll- ständige Gliedmaße in die Orthese eingeführt und die über die Orthese gestützt oder unterstützt wird.
Das Interface weist eine erste Oberfläche 21 auf, die dem Patienten zugewandt ist und eine zweite Oberfläche 22, die der Prothese 1 zugewandt ist. Es ist nicht unbedingt notwendig, dass die erste Oberfläche 21 unmittelbar auf der Haut aufliegt, ebenso ist es nicht notwendig, dass die zweite Oberfläche 22 unmittelbar an der Innenwand des Prothesenschaftes 1 oder der Ortheseneinrichtung anliegt. Figur 2 zeigt eine Detailansicht eines Schnittes durch ein System aus einem Prothesenschaft 1 und einem Interface 2, wobei das Interface 2 an einem Patienten 10, beispielsweise einem Oberschenkelstumpf angelegt ist. Die erste Oberfläche 21 des Interfaces 2 liegt unmittelbar an der Hautoberfläche des Patienten 10 an, die zweite, dem Patienten abgewandte Oberfläche 22 ist dem Pro- thesenschaft 1 zugewandt. Zwischen dem Prothesenschaft 1 und der zweiten Oberfläche 22 ist ein Phasenwechselmaterial 3 angeordnet. Der Wärmestrom von dem Prothesennutzer 10 zu dem Phasenwechselmaterial 3 hin ist durch Pfeile dargestellt, eine Verdunstung durch Sterne. Die Verdunstung findet innerhalb des Interfaces 2 statt, das als luftdurchlässiges, zumindest in Pfeilrichtung nach oben durchströmbares Material ausgebildet ist, so dass es möglich ist, dass Feuchtigkeit in Form von Schweiß von dem Prothesennutzer 10 in das Interface 2 gelangt und dort verdunstet und zur Kühlung des Patienten 10 beiträgt. Auf dem Körper des Patienten 10 wird somit Wärme in das Phasenwechselmaterial 3 eingeleitet, wo sie gespeichert wird. Von dem Phasenwechselmaterial 3 kann die Wärme, sofern die Verdunstungsenthalpie innerhalb des Luftspaltes 25 ausreicht, wieder abgegeben werden und durch den Luftstrom und den Wärmestrom nach oben abgeführt werden. Dazu ist es notwendig, dass zumindest eine Auslassöffnung vorgesehen ist, beispielsweise am proximalen Rand des Interfaces 2, um die Wärme abzuführen.
Alternativ zu einem obenseitigen Austritt ist es möglich, einen gerichteten Luftstrom vom proximalen Ende zum distalen Ende durch das Interface 2 hindurch zu führen, also grundsätzlich in Gravitationsrichtung, um so angesammelte Feuchtigkeit aus dem Interface 2 abzusaugen und Frischluft in das Interface 2 einzusaugen. Dazu ist in dem Interface 2 oder an dem Interface 2 eine Pumpeinrichtung, vorzugsweise eine Vakuumpumpe, angeordnet, über die der Luftstrom und Flüssigkeitsstrom erzeugt wird. Die Pumpe kann an dem distalen Ende des Interfaces 2 angeordnet sein und über Gewichtsbelastung und Gewichtsentlastung einen Pumpeffekt bewirken. Eine Variante der Erfindung ist in der Figur 3 dargestellt, bei der zwischen der Hautoberfläche und dem Luftspalt 25 des Interfaces 2 ein Kontaktmaterial 4 angeordnet ist, das auf der Hautoberfläche haftet. Das Kontaktmaterial 4 kann beispielsweise als ein luftundurchlässiges Material wie Silikon oder Polyurethan ausgebildet sein und Wärme, wie durch die quer verlaufenden Pfeile angedeutet, hindurch lassen, so dass ein Wärmetransport von der Hautoberfläche in das Interface 2 hinein erfolgt. Von dem Interface 2 erfolgt der Wärmestrom in das Phasenwechselmaterial 3, das an der Außenseite oder zweiten Oberfläche 22 des Interfaces 2 angeordnet ist. Innerhalb des Interfaces 2 ist ein Luftspalt 25 angeordnet oder ausgebildet, durch den es möglich ist, dass eine Verdunstung zusätzlich zu dem reinen Wärmestrom in das Phasenwechselmaterial 3 erfolgt. Die Verdunstung kann über ein zweites Phasenwechselmaterial erfolgen, beispielsweise Wasser, das entweder im ersten Phasenwechselmaterial 3 oder aber in dem Interface 2 gespeichert ist. Das zweite Phasenwechselmaterial kann Wasser oder ein anderes, verdampfendes oder verdunstendes Medium sein, das eine ähnliche oder geringere Verdunstungszahl aufweist. Die natürliche Wärmeströmung erfolgt, wie durch den senkrechten Pfeil angedeutet, nach oben, grundsätzlich ist es auch möglich, eine umgekehrte Strömungsrichtung durch die nicht dargestellte Fördereinrichtung zu bewirken.
In der Figur 4 ist eine Variante der Figur 3 dargestellt, bei der ebenfalls ein Kontaktmaterial 4 auf der ersten Oberfläche 21 des Interfaces 2 angeordnet ist. Das Kontaktmaterial 4 kann als Textil, Abstandsgewirk, Schaumwerkstoff, luftdurchlässiges Material oder auch als Polymer ausgebildet sein, im dargestellten Aus- führungsbeispiel erlaubt es nur einen Wärmestrom und keinen Stoffaustausch in das Interface 2. Innerhalb des Interfaces 2 ist ein weiteres Phasenwechselmaterial 3' angeordnet, das in das an der Innenwand der Prothese 1 anliegende Phasenwechselmaterial 3 eingreift. Die beiden Phasenwechselmaterialien 3, 3' können unterschiedliche Wärmekapazitäten und Wärmespeichermengen aufweisen. Das zweite Phasenwechselmaterial 3 ist in Noppenform ausgebildet, so dass sich zwischen den Noppen Strömungskanäle ausbilden, durch die eine verbesserte Luftströmung entstehen kann. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Kontaktmaterial 4 auf der der Hautoberfläche 10 zugewandten Seite Noppen, Erhebungen, strukturierte Vertiefungen oder offenen Kanäle aufweist, so dass Feuchtigkeit und Wärme durch die Kanäle oder die Zwischenräume zwischen den Noppen und Erhöhungen abgeführt werden können. Auch ist es möglich, dass ein feuchtigkeitsdurchlässiges Kontaktmaterial 4 die erste Oberfläche 21 ausbildet und eine entsprechende Strukturierung aufweist, um eine entsprechende Luftströmung zuzulassen.
Figur 5 zeigt eine Variante der Figur 4, bei der kein den Stofftransport hinderndes Kontaktmaterial 4 an der ersten Oberfläche 21 des Interfaces 2 angeordnet ist. Innerhalb des Interfaces 2 kann die Konvektion Wärme und Feuchtigkeit abtransportieren. Darüber hinaus wird Wärme in das Phasenwechselmaterial ein- geleitet, das zweite Phasenwechselmaterial 3' ist in Form von Kegelstümpfen 31 ausgebildet.
KS/sp

Claims

Patentansprüche
1 . Interface zur Anordnung zwischen einer Prothese (1 ) oder einer Orthese und einem Prothesen- oder Orthesennutzer mit einer dem Patienten (10) zugewandten ersten Oberfläche (21 ) und einer dem Patienten (10) abgewandten zweiten Oberfläche (22), dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenwechselmaterial (3) auf der der ersten Oberfläche (21 ) abgewandten Seite an oder in dem Interface (2) angeordnet ist.
2. Interface nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (3) unter Ausbildung eines Luftspaltes (25) beabstandet zu der ersten Oberfläche (21 ) angeordnet ist.
3. Interface nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das In- terface (2) an der ersten Oberfläche (21 ) als Kontaktmaterial (4) zu dem
Patienten (10) ein Textil, ein Abstandsgewirk, ein Schaumwerkstoff, ein luftdurchlässiges Material oder einen Polymer aufweist.
4. Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die erste Oberfläche (21 ) Noppen und/oder offene Kanäle aufweist oder strukturiert mit Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet ist.
5. Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (3) innerhalb der Interfaces (2), an der zweiten Oberfläche (22) oder in strömungstechnischer Verbindung zu dem Interface (2) angeordnet ist.
Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Interface (2) eine Fördereinrichtung zugeordnet ist, die eine Luftströmung entlang des Phasenwechselmaterials (3) befördert.
Interface nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung als körperkraftgetriebene Pumpe ausgebildet ist.
Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Interface (2) eine Verriegelungseinrichtung zur mechanischen Festlegung des Interfaces (2) an der Prothese (1 ) oder Orthese angeordnet ist und dass die Verriegelungseinrichtung einen Entlüftungskanal aufweist.
Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, über die eine Luftströmung veränderbar ist.
10. Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass es als Liner ausgebildet ist.
1 1 . Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (3) in einem Schwamm, Vlies, Zeolit oder einem auffüllbaren Speichermedium gespeichert ist.
12. Interface nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (3) ein bei Körpertemperatur verdunstbares Material ist. System aus Interface (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche und einer Orthese oder Prothese (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (22) an der Orthese oder Prothese (1 ) anliegt.
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