主动排出空气的假肢筒的制作方法

专利名称：主动排出空气的假肢筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的假肢筒，该假肢筒在被截肢 的肢体的人造替代物中使用。
背景技术：
在假肢制造业中，杯状的容器通常由基本上抗弯的材料按照残肢成形 并且按照假肢技术的规则这样成形，使得力可经由截肢残肢通过这种所谓 的假肢筒无疼痛地传递。在假肢用于替代上肢丧失部分的情况下，应通过 筒传递的力通常包括如在例如使用臂时在手上产生的压力和拉力以及力 矩。如果假肢替代下肢丧失部分，则力基本上通过在持续运动时静态地以 及动态地传递体重而产生。但除了所述压力以及弯矩和转矩之外，在腿假 肢中也产生拉力，这种拉力力图将假肢从残肢拉下。这仅仅由在假肢从地 面抬起时在腿残肢上触发拉力的假肢自身重量产生。还有在行走时以及在 奔跑时以并非不显著的程度产生的动态力。已经公知了一些使假肢可靠地固定在残肢上并且抵抗拉出力的不同技 术，在此，为了一般理解而简短地描述这些技术中的最常用的手段借助于束带和绷带固定；铆接在骨隆凸的侧凹部上；使用用对空气密封的弹性 体制成的、袜子形式的弹性覆层，该弹性覆层整面地紧贴在皮肤上地巻到 残肢上，由此，该覆层不仅通过低压而且通过摩擦固定地保持在残肢上， 并且该覆层可机械松开地与假肢筒相连接；最后，在残肢皮肤与内部的筒 壁之间使用筒中的低压来产生所谓的抽吸筒。当前，现代假肢制造业的现 有技术使假肢筒尽可能地这样精确地与残肢的体积和解剖学形状在考虑关 于按照目的制模的筒形状的已知认识的情况下相适配，使得在负载的情况 下假肢筒的压力分布在残肢的尽可能大的面上，以及使得在残肢与筒的内 面之间尽可能不存在空气间隙。但也己公知，截肢残肢的体积可通过体液 的移动显著变化。尤其是在其它情况下因此有利的上述全接触筒导致通过在负载阶段期间作用在残肢上的期望的均匀的、必然由于体重力的传递 而高于正常的环境压力的压力而产生残肢中的液体的并非不显著的移动并 且残肢体积由此减小。体积这样减小的残肢不仅允许残肢与筒即所谓的残肢-筒-假性关节(Stumpf-Schaft-Pseudarthrose)之间的不期望的运动，而且 可非常快速地普遍地对于假肢穿戴者产生显著问题，因为期望的均匀的压 力分布不再得到保证并且残肢与筒之间的运动可引起摩擦部位或压力部 位。在假肢以低压连接在残肢上并且在此残肢的皮肤与筒壁的内侧在无附 加措施时应形成密封以免空气侵入的情况下_一这在大腿假肢中非常常 见，残肢体积的损失也非常普遍地意味着与筒的对空气密封的可靠连接的 损失。当空气可侵入到筒中时，这在最糟糕情况下意味着假肢从残肢突然 地不可控制地滑落，但至少通过侵入的空气在假肢负载时又在皮肤与筒壁 之间被向近中压出而可产生引人注意的噪声。本发明尤其涉及通过抽吸作用连接假肢，其中，根据本发明的原理与 近中的假肢密封装置的类型无关，即本发明原则上可在不同截肢高度的情 况下用于全部类型的抽吸假肢。当前，假肢通过低压在截肢残肢上的连接是通常使用的方法，不同的 技术对于专业人士已经公知。所谓的假肢筒通常个别地按照假肢技术的普 遍公认的规则这样适配于残肢情况，使得残肢完全填充杯状的并且在下部 闭合的筒。当前，作为用于这种筒的材料通常或者使用热塑性塑料或者使 用纤维复合塑料。与此相应，筒按照假肢筒的阳模热成形或者以液态塑料 和纤维非织造结构体在薄膜之间通过这种模浇注。作为结果得到基本上形 状稳定的杯状的筒，该筒对空气密封或者可对空气密封地进行装备。当残 肢插入到这样一个筒中时，该残肢必然排挤处于筒中的空气。当通过适合 的措施保证没有空气可流入到筒中时，筒由此如抽吸罩那样固定地吸在残 肢上，即不可立即的、也就是说例如不可在一个在远中安置在筒中的阀不 打开的情况下再抽出。防止空气不期望地侵入的密封可通过不同措施来建 立。在具有大的软组织部分的残肢中，例如在多数大腿残肢中，皮肤与假 肢筒的内壁面的不中断的接触通常足够。对于小腿的、骨结构直接处于皮 肤下方并且因此在残肢皮肤与筒内壁之间大多不可进行足够密封的区域中 的抽吸假肢，软管形式的对空气密封的弹性覆层大多从假肢筒的外面套到膝上直到大腿上。另一个可能性是密封唇的构型，这种密封唇例如己经在文献DE 10142491 B4或DE 10142492Al中予以描述。根据当今的现有技术，在大多数情况下在抽吸筒中目的仅仅在于，使 假肢可靠地通过低压固定在截肢残肢上，该低压纯粹被动地通过作用在假 肢上的拉力产生并且该低压在假肢承受压力负载时不存在。仅仅Carl Caspers等人研究使假肢筒中的压力主动降低到大气压力以下，即研究建立 主动的低压。在此例如尤其是应提到文献US 5549709、 US 5904722或US 2002/0091449 Al ，这些文献如上面所述的文献那样应作为参考一起纳入到 本申请中。Caspers发现，筒中的降低到大气压力以下的压力不仅有利于假 肢连接在残肢上，而且使得残肢体积保持恒定，因为低压在假肢负载阶段 期间也这样抵抗体液由于作用在皮肤上的负载压力而进行的移动抽吸作 用防止残肢的皮肤可能与假肢筒的固定的内面分开。残肢因此在一定程度 上被吸入到假肢筒的个别适配的体积中。除了如上减小残肢体积波动之外， 通过低压的抽吸作用也得到筒与皮肤之间的减小的相对运动(减小的残肢-筒-假性关节)、改善的假肢旋转稳定性、较精确的假肢导向可能性以及特 别是对于假肢穿戴者改善的具有相应降低的异物感觉和提高的可靠性的本 体感受。Caspers描述了主动的低压泵的应用，该低压泵与假肢筒在流动方面相 连接，用于在假肢穿戴者的皮肤与筒的内部之间产生真空。机械泵或者安 装在建立假肢筒和人造脚的连接的假肢管中，或者机械泵集成在人造脚的 弹动部分中。泵在任何情况下都设置在筒的内部空间的外部并且通过流动 通道、在最简单的情况下通过软管与假肢筒的所述内部空间相连接。这样 操作泵在行走时，假肢的周期性的负载和卸载能够完成一次主动的泵功。 为此需要这样一个机械泵的至少两个部分之间的相对运动。在上述安装方 案中，这种相对运动这样产生泵如踩地减振器那样起作用，在轴向负载时稍微縮短并且在卸载时例如通过弹簧力又回到初始位置中。也公知了一 种系统，在那里，这样一个机械泵在奔跑方向上观察在后面(在背侧)固 定在假肢管上，其中， 一个缸固定地与假肢管相连接，而处于缸中的活塞 的活塞杆向下伸出并且在行走时在脚周期性地负载和卸载时通过可运动的 人造脚的脚后跟部分的上下运动来操作。不久前，也使用电驱动的泵来产8生假肢筒中的主动的低压，该泵在美国以名称TSS Vaculink出售。迄今公知的全部系统的共同点在于，外部的机械泵通过流动通道并且 必要时通过相应的阀系统与筒的内部空间相连接。根据现有技术的系统具有缺点这些系统一方面在机械方面易受影响， 另一方面意味着并非不显著的附加重量，这种附加重量被假肢穿戴者一起 来回拖动并且在每一步中都必须被加速和减速，这需要显著的附加能量投 入。在电动泵的情况下，所需的能量必须以电池或蓄电池的形式提供，其中，除了附加重量之外还有一个必要性随身携带并且在需要时更换备用电池，或者在此总是拥有相应的电网充电装置，以便可补充消耗的电能。 所有这些都非常麻烦并且附加地限制假肢穿戴者的运动可能性。此外，通 过必要的维护以及可能情况下通过消耗材料例如电池而产生持续的附加成 本。由于高的机械要求和复杂性，所公知的全部系统都这样昂贵，以致这 些系统使假肢的总成本明显提高，因此出于成本原因就仅用于小部分假肢 穿戴者。根据现有技术的系统的另一个缺点在于，在确定的实施形式中仅 可使用确定的用于构造假肢的部件，例如仅使用人造脚的完全确定的实施 形式，这显著限制了假肢制造者的构型可能性。在假肢筒的外侧使用的全 部泵为了增大体积而必须克服通过所建立的压力差而作用在泵的可彼此相 对运动的部分上的力。如果例如一个用具有复位力的柔性材料制成的球形 泵用于对一个空间抽真空，则可达到的低压基本上取决于泵在体积縮小之 后以何力再复位。典型的球形泵在这种用来抽吸的应用中从一定的压力差 起将不再返回到其初始状态中，而是该球形泵将由于抽吸力而保持瘪縮。 与此不同，泵根据本发明设置在假肢筒的内部空间中是非常有利的，因为 使体积增大的力仅须补偿流动压力损失并且不必抵抗筒内部空间与大气之 间的压力差工作，因为泵腔的柔性壁的外侧的确不被较高的大气压力加载。 由此，为了使泵腔在先前通过压力而体积縮小之后在体积增大的方向上复 位，仅需要非常小的力。这种力例如可通过简单的泡沫材料填充物、小弹 簧、具有复位力的柔性的腔材料或用于传递拉力的粘扣连接装置来施加。 由此，泵可非常薄地隆起地由非常轻的无高机械要求的材料构造，这对于 在假肢中使用是非常有利的。因为在相反方向上即在泵空间体积縮小的方 向上必须不仅抵抗压力差而且抵抗复位弹性力工作——应抵抗压力差进行泵送，所以泵送所需的力在根据本发明的布置中相应地小，这是另一个优 点并且用于避免残肢上的压力问题。发明内容相应于前述内容，本发明的任务在于，提供一种简单的用于降低残肢皮肤与简内壁之间的筒内部空间中的压力的系统，该系统在机械方面不易受影响，该系统没有将值得一提的附加重量加给假肢重量，该系统不需要维护或仅需要最少的维护，该系统不需要外界能量，该系统可广泛使用，并且该系统比根据现有技术的系统成本低廉，由此，明显较大部分的肢体 截肢者可享用筒中的压力被主动降低的优点。本发明的任务通过权利要求1中所述的特征来解决，其中， 一个权利 要求或多个权利要求的组合形成不同的实施形式。通过根据本发明的措施 提供一种用于使截肢残肢与接收残肢的假肢筒之间的间隙空间中的压力降 低到大气压力的水平以下的系统，而为此在假肢筒外部不需要麻烦且沉重 的附加构件。根据本发明，使气体(空气)抵抗较高压力移动所需的能量 由在使用假肢时的运动能量得到。根据本发明的构件在很大程度上或者由 对空气密封的薄膜和开孔的泡沫材料构成，或者通过一个弹性的残肢覆层55的两个层63、 64构成，这些层在残肢覆层的壁中形成一个腔34。这些 构件成本低廉并且具有几乎可忽略地小的重量，这两者相对于现有技术是 巨大优点。因为主构件处于筒内部，所以根据本发明的假肢在装饰性方面 几乎不与公知实施形式中的传统假肢有区别，不必将体积大的附加部分集 成到装饰性外形中。除了具有连接元件14和流动通道15的止回阀16和必 要时一个第二排出阀52之外，在筒2外部不需要附加构件来实现本发明。 因此，具有本发明特性的假肢可通过适配器和其它构件的全部公知组合来 构造，并且假肢制造者不规定专门使用与真空系统相协调的构件、例如尤 其是人造脚。所述的这些全部特征相对于现有技术是显著的优点。在本发明的一个特别优选的构型中，至少一个由薄膜31、 32构成的、 优选填充有具有高复位力的开孔泡沫35的、柔性的腔13这样在一个在策 略上有利的位置于使用假肢的自然运动而压縮以及再膨胀。优选通过薄膜48构造成瓣阀(Flatterventil)的单向阀37可实现空气从残肢与筒之间的间隙26中由于 在通过腔形成的泵空间34的卸载阶段和由此发生的体积增大期间泡沬35 作用在腔13上的复位力而可被吸入到腔13或泵空间34中。取代用薄的、柔性的、无形状稳定性的薄膜制成的腔，腔也可用具有 复位力的柔性材料制造，由此则可取消泡沫材料填充物。取代泡沫材料， 也可使用一个在体积方面较小的第二空气腔来产生所需的复位力。如果填 充体积、由此该第二腔中的压力构造得可变化，则复位力可通过第二腔的 填充压力的变化来改变。腔13在流动方面通过第二单向阀16与大气相连接。在力又由残肢施 加在腔13上、由此施加在泵空间34上的假肢负载阶段中，泵空间34的体 积縮小，因为腔13被压縮。由此，腔中的压力提高并且空气通过第二单向 阀16排到大气中，由此，筒中的气体体积、由此压力降低。在本发明的另一个实施形式中，上述泵腔13集成在一个属于筒的弹性 的残肢覆层中，即所谓的衬里中。该泵腔在实施例的附图中用66标记并且 以与上述泵腔类似的方式通过单向阀与大气相连接。除了上述优点之外， 呈柔性的并且体积可变的泵腔的形式的泵设置在筒2的内部空间8中还附加地具有优点在一个优选实施形式中通过由弹性的开孔的泡沫材料制成 的填充物13产生的复位力不必抵抗筒和大气内部的压力差工作，而是仅须 克服通过止回阀和流动通道上的流动和节流损失所产生的压力差。弹性复 位的元件因此可通过本发明的教导设计得明显弱，由此也设计得不太麻烦 且较轻。通过所产生的低压， 一方面实现假肢更好地附着，另一方面在残肢上 施加抽吸作用。后述情况最后导致间质体液通过由于使用假肢所产生的 负载压力而发生的流走得到抵制，由此残肢体积的减小得到避免，或者甚 至实现增大。由此，残肢与假肢之间的上述间隙空间縮小，泵作用降低并 且在某个时候自调节地完全终止。但间隙空间一不再存在，在残肢与筒之 间就不再存在空气，泵则多余。本身不言而喻，为了根据本发明构造的假 肢的正常功能，不仅假肢筒必须不透空气，而且必须采取本身公知并且不 是本发明主题的措施来防止空气通过假肢筒的在近中敞开的侧侵入。这在小腿假肢的情况下可用简单方式例如这样来实现将一个用对空气密封的 材料制成的、软管形式的、弹性的覆层以弹性预夹紧力从假肢筒的外侧经 由膝套到大腿的皮肤上并且无间隙地贴靠在那里。具有必然大的软组织部 分的大腿残肢可在无附加措施的情况下通过合适的筒构型密封以免空气进 入，其中，抽吸作用与残肢体积的恒定性极其相关。本发明的优选实施形式在下面借助于特殊的例子予以详细描述。应注 意的是，所示实施形式仅涉及用于实际实现本发明的优选解决方案，但本 发明并不局限于所示例子。各个部件的其它布置和实施形式及其另外的组 合也可满足本发明的目的。


详尽的发明说明书涉及实施例的图解说明。本发明的进一步构型是从 属权利要求的主题。在此，明确的实施例所未针对的组合也应视为要求保 护。附图表示图1 具有本发明权利要求1特征的相应的小腿假肢中的小腿的区域中的截肢残肢，该小腿假肢包括一个具有通过适配器和加长元件连接的 人造脚的假肢筒、根据本发明的具有单向阀的泵和从筒的外侧到大腿的、 对空气密封的覆层。筒和软管形式的覆层被矢状地剖切，以便示出泵。残 肢无间隙地配合在假肢筒中。图2 图1中的假肢的矢状剖面，其中，残肢被包裹在公知的杯状的弹性的覆层、即所谓的衬里中。图3 图1中的假肢的矢状剖面，该假肢对于残肢过于宽松，因此不再合身，这如在假肢被较长时间穿戴之后由于体液通过负载压力而移动 的情况中那样常见。图4a 在步态周期中在脚趾抬起前不久在假前脚掌上带有负载滚动 的时相中图3中所示另一假肢的矢状剖面。图4b 在脚后跟踩地的瞬间在负载状态中图3中所示另一假肢的矢 状剖面。图5 具有排出泵的假肢筒的一个优选实施例。泵泡和与该泵泡共 同作用的部件以剖面示出。仅示出了假肢筒的筒壁的一个部分的剖面，泵12泡安装在该部分中。图6 单向阀的一个实施形式的剖面视图，该单向阀如在图5的泵泡中在内部设置在吸入开口处。图7 排出阀的一个实施例的剖面视图，该排出阀与软管相联系使用。图8 根据本发明的泵泡的朝向筒壁的侧的未剖切的视图。图9 在泵泡的安装区域中筒壁的内侧的视图。图10 小腿假肢筒的纵向剖面，其中，泵腔按照^^利要求24集成在 衬里中并且复位力通过泵腔内部的开孔泡沫实现。图11 图10中的假肢筒的纵向剖面，其中，集成在衬里中的泵腔的 向外指向的壁通过粘扣连接装置与筒壁的内侧相连接。
具体实施方式
图1以一个在矢状面中剖切的小腿假肢1为例示出了本发明。接收残 肢3并且与该残肢相适配的筒2基本上呈杯状，具有一个敞开的上端部4 和一个朝底部指向的闭合的下端部5。筒2具有一个向内指向的内侧6和一 个向外指向的外侧7。内侧6形成一个杯状的空间8，该杯状的空间接收残 肢1。筒2通过一个固定在其上的适配器9与人造脚11相连接，该适配器 带有一个管状的加长件10。在本发明的在此所示的实施例中，后部的(背 侧的)筒壁在上部的(近中的)区域中具有一个长椭圆形的外凹部12，该 外凹部形成用于接收泵泡13的位置。外凹部12不一定在所有情况下都是 绝对必要的，但对于避免压力部位是有利的。该外凹部刚好仅仅这样深， 使得下面还要详细描述的柔性的泵泡13在压縮状态中填充通过外凹部12 形成的空间并且以此方式不伸入到筒2的内部空间8中和在残肢3上引起 压力部位。泵泡13对空气密封地与管状的通道14相连接，该管状的通道 穿透筒2的壁并且该管状的通道以此方式形成一个从泵泡的内部穿过筒壁 的流动通道。该流动通道通到另一个软管形式的通道15中，该软管形式的 通道又建立与下面还要详细描述的单向排出阀16的流动连接。为了防止空 气从向上敞开的近中侧4侵入到残肢的皮肤21与筒的内侧6之间，以公知 方式设置有一个弹性的覆层20，该弹性的覆层用柔顺材料例如硅树脂、PUR或TPE制成，该弹性的覆层一方面以其内侧22靠置在筒2的外侧7上并 且与该外侧形成一个密封面，另一方面通过覆层22紧密地靠置在大腿25 的皮肤24上并且密封地贴靠在该皮肤上而形成一个第二密封面。如己所述， 本发明的所示实施例涉及用于在小腿截肢之后提供服务的假肢。但本发明 不局限于确定的截肢高度，而是类似地也可在其它截肢高度的假肢服务中 使用。对于本发明来说，残肢是否以赤裸的皮肤插入到筒中，或者残肢是否 承载一个用柔顺材料例如用弹性体、有利地用硅树脂、PUR或TPE制成的 保护性或垫衬性的覆层(衬里)17——如图2中也在矢状面中以剖面所示， 这并不重要。这种衬里对于专业人员来说已经以不同的实施形式公知。因 为这种弹性的衬里紧密地贴靠在残肢的皮肤上并且因此由系统引起地在残 肢的皮肤与衬里17的内侧18之间没有空气间隙，所以，即使当衬里17不 透气时，在筒内部空间8中通过泵13产生的低压也传递给残肢。本身不言 而喻，即使在使用衬里时也必须保证没有空气可从周围环境侵入到筒中、 尤其是侵入到筒2的内侧6与衬里17的外侧19之间的或衬里17的内侧18 与残肢的皮肤21之间的可能的间隙中。因此，软管形式的覆层20符合目 的地从筒2的外侧7继续朝近中越过衬里17的近中端部23 —直延伸到大 腿25的皮肤24。但因为公知的衬里17的使用对于本发明来说不重要，所 以在下面将残肢与可能使用的传统衬里视为单元。即当提到残肢的外侧或 残肢的皮肤时，这也可意味着传统的且公知的衬里的外侧。这不适用于下 面另外示出的本发明实施形式，在该实施形式中，根据本发明的泵集成在 衬里中，因此衬里是假肢的必要组成部分，因此应与筒视为单元。由筒2的内部空间8包围的体积在假肢适配的时刻与假肢穿戴者的残 肢体积相适配。当残肢3完全插入到筒中时，整个内部空间8应被填充。 但因为残肢体积在时间上不稳定并且通常通过由于假肢负载而作用在皮肤 上的压力在假肢的短穿戴时间之后就已经减小的已知事实，很多腿假肢穿 戴者有这样的问题假肢筒快速地过于宽松。图3借助于图1中已经示出 的假肢以矢状面剖面示出了这种状况。在残肢3的皮肤21与筒2的内侧6 之间示出了一个间隙26，该间隙填充有空气。即使筒不是明确地过于宽松 并且皮肤在静态负载下完全靠置在筒2的内侧6上，在使用假肢时产生的力和力矩也附加地使得软组织(Weichteil)移动。因为这种移动也向上朝 近中方向进行，所以在用传统假肢行走或奔跑期间总是出现这样的时刻 残肢的皮肤21失去与筒的内壁6的接触，即产生减小的皮肤压力或者所谓 的间隙26。为了解释清楚，图4a和图4b中示出了在脚尖27抬起前不久(图4a) 以及在脚后跟28着地后不久一个步态周期的两个负载状况。在一个步态周 期期间脚尖离地时，通过脚尖上的静态和动态的负载力Fs和从负载点直到 加长管19的中心线的前脚掌杠杆lvF产生一个反力矩MVF，该反力矩作为 弯矩作用在残肢-假肢系统上并且该反力矩使得近中的f^肢边缘4强烈地在 膝区域中压在胫骨30上，其中，作用在腓腹上的压力减小。这在图4a中 这样来表示在筒的背侧区域中、即在腓腹29与后部的筒内壁6之间绘入 一个间隙26。泵泡13不压縮并且由于弹性的填充物而膨胀成最大可能的体积。反之，在后脚掌跟踩地的时刻通过负载力Fp和后脚掌杠杆lRp产生反向的弯矩Mrf，该弯矩将近中的筒区域从胫骨30的区域压开，这如图4b 中简略所示。腓腹29由此较牢固地压在泵泡13上，该泵泡因此压縮，由 此在体积方面縮小。通过对该负载变化曲线的认识连同对假肢筒2中根据本发明的泵泡13 的功能的理解，对于专业人员立即明白，泵泡的根据本发明的有利位置可 各自不同并且与残肢情况、骨结构的软组织覆盖、肌肉功能和其它观察角 度相关。优选这样的位置在该位置上，如通过使用假肢所产生的、也被 专业人员称为残肢-筒-假性关节的残肢与筒之间的相对运动最大，由此，泵 的操作位移如在下面还要详细描述的那样尽可能大。在小腿假肢中，这如 在图4a和图4b中的本发明实施形式中可容易看到的那样是近中的筒区域。在所示实施例中，示例性地在背侧且近中的筒区域中设置有一个泵泡 13。当然也可在筒中在其它部位上安置一个或多个泵泡。例如也已证实特 别有利的是，在筒中朝胫骨的两侧各安置一个长度约为5cm至12cm并且 宽度约为4cm至8cm的长形的泵泡。如果对于本发明设置多个泵泡，则这 些泵泡全部可彼此不相关地单独工作，或者也可以以级联形式共同作用。 最后所述布置没有简略示出，在此仅仅予以描述。当泵泡由于结构形式而 具有一定的死空间、即具有一个不可继续縮小的体积时，该布置是有意义的。死空间按照气体物理定律限制泵的抽吸侧与排出侧之间的最大可能的 压力差，起始压力下的泵泡中的空气体积在该泵泡被操作之后填充最高仍 与外侧上的压力相同、即在当前情况下与大气压力相同的压力下的死空间， 由此，该排出侧在与本发明相联系的泵中是具有较高压力的侧。即泵中的 空气在该状态下在该泵被操作时仅仅仍周期性地压缩以及再膨胀。即通过 用至少一个连接在前面的泵泡的空气体积预填充至少第二泵泡，在存在死 空间的情况下在否则恒定的比例下提高系统的可能的压力差。在最后情况中，至少两个泵泡13串联地彼此前后这样连接，使得例如设置在腓腹29 的区域中的第一泵泡13的出口处的单向阀16同时用作至少第二泵泡13的 输入开口 36处的输入阀37，该第二泵泡例如对置地设置在胫骨区域30中。 于是，仅该第二泵泡的输出开口 38以所述方式通过向外穿过筒壁51的流 动通道14经由软管15和流出阀16与大气相连接。该布置具有优点第二 泵泡中的空气量通过从第一泵泡移动出的空气增大。由此，可能的压力差 通过泵作用在固定的死空间下变大。在本发明的一个在此也没有特意通过草图示出的扩展实施形式中提 出，使低压空间的体积增大。当在较长时间段上较小泄漏应得到补偿时， 这是有利的并且这样来实现另一个呈用基本上刚性的材料制成的空心容 器的形式的、对空气密封的空间通过一个流动通道与筒的内部空间8相连 接，该流动通道在直径上足够小，以致不存在将残肢的皮肤抽吸到通道中 的危险。由此提供的附加体积可以说起缓冲器作用并且使得在空气通过泄 漏或类似情况输送到筒中时的压力升高延迟。借助于图5、图6和图7详细描述本发明意义上的各个泵泡的功能。 已经多次提到，本发明的目的在于，将截肢残肢的外侧与假肢筒的内 侧之间的间隙中以及必要时与该假肢筒在流动方面处于连接的缓冲体积中 存在的空气从筒中输送出来并且在此在所述间隙中产生低压。为了使空气 体积抵抗较高压力移动，在物理上完成一次机械功，该机械功需要能量。 由上述实施形式已经明白，这种能量在使用假肢时通过筒与残肢之间的相 对运动基于静态和动态的力和力矩提供。众所周知，力与位移的乘积等于 能量。因此，为了实现本发明，必须设置一个系统，该系统通过在确定的 操作位移上施加的力能够使气体分子压縮，即使压力提高，以便使分子抵压力水平移出到大气中。在本发明的一个优选实施形式中，这通过使用一个包封泵空间34的、 腔状的泵泡13实现。泵泡13用柔性的、不透空气的膜片制成，可能的实 施形式和优选布置借助于图5、图6和图7或者图10和图11予以详细描述。 尽管主动排出空气的假肢筒的根据本发明的作用在原理上相同——无所谓 如图1至图9中所述的至少一个泵是否位置不可变化地安装在刚性的筒中 或者泵是否是根据图10和图11的否则基本上刚性的筒的可拆下的弹性部 分的一部分，但这两个实施形式在下面分开予以描述。泵泡13在图1 图4中所示实施例中具有一个长椭圆形的形状，其中， 较长侧大致相对于竖直的假肢轴线平行地延伸。短侧的尺寸大约为5至 8cm，较长侧的尺寸约为8至12cm。图5放大地示出了前述图中的泵的剖面。在该最简单的实施形式中， 泵由柔性薄膜的各一个向内指向的层13和一个向外指向的层32构成，这 些层在边缘侧在整个周缘上对空气密封地焊接或材料锁合地连接，这在图5 中用33表示。通过这种焊接，这样构成的泡如所示的那样可肚子状地膨胀。 合适的薄膜材料的例子主要是PUR或PVC，这些薄膜材料以公知方式可容 易地通过HF焊接方法或热焊接方法连接。因为泵泡应接收并且再排出空 气，所以两个焊接的薄膜31和32必须包围一个空间34，该空间的容量大 于零并且在此被称为泵空间。即为此需要使两个薄膜彼此相对在一定程度 上间隔开。这以最简单的方式这样来实现给泵空间34至少部分地填充泡 沫材料35。因为泵根据本发明应被周期性地重复操作，但上述残肢-筒-假 性关节在该实施例中仅可在箭头方向上施加压力FD，而不可在反向方向上 施加，所以必须设置一个弹动的元件，以便使泵泡再返回到其初始形状。 为此也设置有泡沬材料35，该泡沬材料符合目的地是开孔的，由此，空气 可流过。在泵泡的合适部位上设置有一个开口 36，该开口在所示例子中仅 由薄膜中的孔构成，空气可通过该孔从筒的内部空间8中经由单向阀37流 入到泵泡13的内部空间34中，在下面还要详细描述该单向阀。在所示例 子中，开口 36朝筒壁51的内侧6指向。如下面还要详细描述的那样，设 置有一个槽54作为流动通道，由此，开口不可被不期望地阻塞。在另一个 部位上设置有一个第二开口 38，空气可经由该开口从内部空间34在该空间17的体积由于作用在柔性的薄膜泡上的力FD而变小时到达流动通道39中。 该通道39在所示例子中由管14构成，该管对空气密封地与筒壁51例如通 过层合这样相连接，使得没有空气可在管的外侧与筒壁之间经过。管14伸 入到筒2的内部空间8中大约5mm。在泵泡13上对空气密封地例如通过 与薄膜32粘接设置有一个用弹性材料例如橡胶制成的环40。环40的内直 径42与泵泡中的开口 38对齐并且稍小于管状的流动通道14的外直径。当 表面配对合适并且基于直径差的弹性预夹紧力足够大时，借助于弹性的环 40，泵泡13可通过简单地套在管的向内突出的部分41上而摩擦锁合以及 形状锁合地固定并且对空气密封地连接。作为替换方案，当然也可使环40 与管端部41以所示方式材料锁合地例如通过粘接对空气密封地相连接。流 动通道39在筒2的外侧7通过一个柔性的软管15而延续，该软管建立与 另一个单向阀16的连接。在筒2的内侧6上，在该例子中设置有一个保护 覆层74，该保护覆层例如由透空气的织物构成，该保护覆层在面上绷在整 个泵泡13上，并且该保护覆层与筒壁在区域75中材料锁合或形状锁合地 例如通过粘接相连接。覆层具有保护泵泡以免机械损坏的任务，该覆层同 时作为尘屑过滤器起作用并且由此防止单向阀37和16的功能由于污染而 受影响。出于附图简化以及清楚原因，保护覆层在其它图中没有示出。图6示出了单向阀37的实施例，该单向阀如在输入开口 36的区域中 这样安置在泵泡13的内部空间34中，使得筒内部8的流动连接通过泵泡 的薄膜中的开口 36通过单向阀37并且通过单向阀上的至少一个另外的开 口45建立。流动方向在图6中通过箭头StR表示。单向阀37的壳体46与 薄膜32的内侧例如通过粘接或焊接在边缘区域47中相连接。 一个例如用 硅树脂薄膜制成的膜片48覆盖开口 36并且通过开孔的柔性的泡沫填充物 49稍微压到幵口 36上。由此形成一个公知的单向阀。泵泡的内部空间34 中的压力一高于输入开口 36前面的压力，膜片48就更加牢固地压在开口 36上，由此，没有空气可穿过。在相反情况下，即当泵泡13的内部空间 34中的压力小于输入开口 36前面的压力时，压力差使膜片48从开口 36 抬起并且发生流动。为了本发明的尽可能最佳的功能，单向阀37必须这样 构造，使得尽可能小的压力差Ap足够用于在流动方向StR上打开。这可通 过单向阀的公知措施来实现。图6中所示实施形式仅仅是单向阀的一个实施例，但根本不会将本发明限制于该实施形式。图7基本上示出了图6中的具有软管连接器50的单向阀，与流动通道 15相联系用作流出阀16。图8示出了根据本发明的泵泡13的一个实施例的假肢筒2的、朝向内 侧6的侧，带有上述绕开口 38的密封环40以及具有朝内侧指向的单向阀 37的开口36，该单向阀作为在该视图中不可看到的元件用虚线示出。开口 36在该实施例中如已经在图5中所示的那样不是直接朝筒的内侧8而是朝 筒壁51的内侧6指向。这被证实是有利的，因为由此避免开口无意地被残 肢21的皮肤或该残肢的覆层17封闭。图9以正视图在泵泡13的位置的区域中示出了筒壁51的内侧6的一 个局部，该泵泡通过轮廓线53简略示出。在筒壁中存在一个凹陷的槽54。 槽54在泵泡13的吸入开口 36所处的区域中延伸并且该槽伸出超过泵泡13 的延伸区域53。由此保证泵泡的吸入开口 36不可被筒2的否则平滑的内壁 6遮挡和密封。本身不言而喻，除了该例子中所示的槽，其它措施例如在泵 13与筒内壁6之间在中间布置粗织物也可以，以便使流动开口 36不被不期 望地阻塞。图IO中示出了本发明的另一个实施形式。仅仅示出了筒的剖面，该筒 带有处于其中的残肢。没有示出假肢的其余构件，因为这些构件对于理解 本发明并不重要。用弹性且柔性的材料例如硅树脂、TPE、 PUR制成的泵 衬里与一个连接装置56以及一个用基本上刚性的材料制成的对空气密封的 杯状的容器58 —起形成一个单元作为根据本发明的假肢筒57，该容器类似 于图1至图5中的实施形式按照假肢制造业的公知规则与截肢类型和残肢 情况相适配。刚性的筒部分与柔性弹性的部分之间的可松开的连接对于穿 上假肢是必需的。因为主要基于柔性弹簧的材料与人的皮肤之间的高静摩 擦而不可容易地滑入到这种柔性的套筒中，所以柔性的泵衬里55必须在进 入到刚性的筒部分中之前如传统衬里那样以公知方式巻到残肢上。连接装 置56用于使泵衬里55的流动通道60或77与大气相连接，但同时防止空 气进入到杯状的容器58的内部空间8中。在根据图10的视图中，泵衬里 55在尺寸方面这样选择，使得该泵衬里在周长方面始终稍小于残肢3，由 此，该泵衬里必须以弹性预夹紧力巻到残肢3上并且整面地贴靠在残肢3上。残肢在泵衬里55穿上之后插入到刚性的筒部分58中。在泵衬里的远 中端部上设置有一个管状的销76，该销形成一个流动通道77，该流动通道 通过单向阀59与另一个流动通道60相连接，该单向阀在附图中作为阀座 中的承受弹簧负载的球简略示出并且作为公知的元件没有予以详细描述。 例如管状的流动通道60以与单向阔59对置的端部通到体积可变的泵泡13 的泵空间34中。泵泡13以及流动通道60处于泵衬里55的壁62内部。壁 62为此在泵空间34的区域中分开，由此，半个壁厚分别大致形成泵空间 34的内侧63或外侧64。以类似方式，流动通道60例如通过置入一个不与 基本材料粘接的位置保持器在泵衬里硫化时形成。位置保持器可在硫化之 后抽出来，由此形成一个管状的通道。软管的置入可以是另一个可能性.-在泵衬里的壁中形成流动通道60。通道是软管形式的并且该通道应在正常 使用假肢时始终保持是贯穿的。l至3mm直径的内径足够。衬里也可由多 个层制造，其中，这些层在不期望存在空心空间或流动通道的部位上材料 锁合地相连接。另一个制造方案是，泵腔和必要的流动通道被预加工地置 入到并且由此硫化到用于制造泵衬里的工具中或者嵌入到塑料中。为了将 管76固定在泵衬里中，在远中端部上浇注一个刚性部分65,流动通道60 穿过该刚性部分，该刚性部分接收单向阀59并且管76固定在该刚性部分 中。连接装置56尽可能在中央在杯状的容器58的闭合端部5上设置在中 间并且由管状的流动通道76和在此构造成O型密封圈的密封装置66构成， 并且在泵衬里55的远中端部上的硬的适配器65与筒底部5之间建立对空 气密封的连接。残肢3与泵衬里55—完全被插入地处于容器58中，筒底 部中的开口 78就通过该装置密封以防止空气进入。为了解释清楚而在附图 中夸张地示出的空气间隙26由此被假肢的外侧密封，空气不可侵入。如前 所述，在假肢筒的近中端部上也设置有一个柔性的、软管形式的覆层20， 用于使筒58的外侧7与大腿24的皮肤密封。在泵空间34中设置有一个弹 性弹动的元件、例如开孔的泡沫材料35，该泡沫材料使泵空间如上所述弹 性复位。与此相应，本发明的该实施例的功能与上述实施例类似。通过使 用假肢，由于残肢-筒-假性关节，在存在值得一提的间隙空间26时弹性弹 动的泵腔在体积方面变化，其方式是该泵腔通过残肢压縮一次并且在外部 机械压力减退之后通过弹性的填充物35又增大。在此，存在于泵空间中的空气通过流动通道60和单向阀59被压到通道77中并且由此压到假肢筒的 外侧上。当弹性的填充物35将泵空间的弹性且柔性的壁又彼此压开并且泵 空间的体积由此增大时，另一个单向阀67允许泵空间34又被填充来自筒 内部8的空气，该单向阀以最简单的方式由膜片68构成，该膜片在一个又 使泵空间34与筒的内部空间8相连接的开口 69前面。必要时必须例如通 过筒壁51的内侧6的表面中的凹陷部54如已经在图5中所描述的那样保 证开口 69不被筒壁阻挡。通过周期性重复，筒57的内部空间8中的空气 压力越来越低。上面的描述全部类似地适用于本发明的该实施形式。因此， 在该实施形式中也可设置多个具有相应的阀和通道的泵腔，它们单独地或 级联形式地工作。也可如前面所述的那样设置一个附加的缓冲体积。
图11示出了与图10中的实施形式类似的本发明实施形式。与前述例 子不同，为了使泵复位，在泵空间34中不是设置弹性弹动的元件，而是泵 衬里55中的泵泡的向外指向的壁31的外侧70配备有自动附着的机构71、 72，由此可建立与形状稳定的筒部分58的内侧6的可松开的连接。这可用 最简单的方式通过粘扣-绒布连接装置来实现，其方式是泵衬里55的外侧 70在泵的区域中例如设置有绒布层71并且在硬的筒部分58的内侧6上在 该区域中安置有相应的粘扣元件72。为了穿上假肢，也首先将泵衬里55 套到或巻到残肢3上，在粘扣元件之间布置一个分隔薄膜(未示出)，借助 于该分隔薄膜可容易地滑入到刚性的筒部分中。在将分隔薄膜向近中抽出 来之后，如前面所描述的那样形成根据本发明的粘扣连接。现在，泵空间 34的向外指向的壁31附着在刚性的筒壁的内侧6上，但泵腔13的内壁32 由于弹性的预夹紧力以及由于低压效应而保持贴靠在残肢上，由此，当在 残肢与筒之间在相对于泵腔13的主平面的法向方向上发生相对运动时，泵 腔13的体积以及由此泵空间34的体积变化，由此产生泵作用。因为粘扣 连接装置中产生的拉力仅基本上必须克服泵腔的外壁31的弹性夹紧力，所 以粘扣连接装置的必需的附着力这样小，使得出于抽出假肢的目的而使连 接装置可立即被撕开。
在此没有为其用附图示出的其它可能实施形式在于，泵衬里在泵腔的 区域中由具有复位力的柔性材料构成，或者在泵泡13的泵空间34中存在 一个由具有复位力的相应的柔性材料制成的腔状的成形件。通过这种实施形式，泵腔在通过外力变形之后仅通过材料的复位力在变形力撤销之后又 变形返回到其初始状态中，在这种实施形式中，可取消如图11中所示的泡 沫填充物或用于传递拉力的连接装置。取代开孔的泡沫填充物，类似于上
述实施形式，泵衬里55的泵腔13的泵空间34的弹性复位也可通过较小体 积的置入的空气腔来实现。
图IO和图11中附加地示出了一个流动通道73，该流动通道允许由衬 里的内侧18和残肢的皮肤21限定边界的空间与处于衬里的外侧19、刚性 的筒部分58的内侧6与覆层20的内侧22之间的空间之间压力补偿。
权利要求
1.杯状的假肢筒(2)，该假肢筒至少包括一个基本上形状稳定的容器(58)，其用对空气密封的材料制成，该假肢筒具有一个向上敞开的端部(4)和一个向下闭合的端部(5)，用于接收截肢残肢(3)，并且该假肢筒具有用于避免在近中的筒边缘区域上空气侵入到该残肢(3)的皮肤(21)与该筒的内侧(6)之间的中间空间(26)中的措施，其特征在于·在该假肢筒(2)的内部空间(8)中与该残肢(3)直接相邻地设置有至少一个空气泵，所述空气泵·由至少一个通过外力而体积可变的腔(13)构成，·在筒内部空间中具有输入阀(37)，·具有至少一个流动通道(14，60，77)，所述流动通道建立从泵空间(34)到该筒(2)的外侧(7)的流动连接并且配备有相应的输出阀(16，59)，·并且所述空气泵基于由在使用假肢时残肢与筒之间的相对运动产生的力而通过变形操作，由此，空气从该筒(2)的内部空间(8)向外被泵到大气中。
2. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于所述至少一个空气泵与相对 于筒壁(51)切向的伸展相比较在该筒壁的法向方向上具有小厚度。
3. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于所述泵腔(13)安置在该筒 壁(51)中的凹陷部(12)中。
4. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于所述泵的包围该泵空间(34) 的腔(13)由在边缘侧焊接的柔性的薄膜(31， 32)构成。
5. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于所述泵的包围该泵空间(34) 的腔(13)由用弹性材料制成的闭合的套筒构成。
6. 根据权利要求4或5的假肢筒，其特征在于在该泵空间(34)内部 设置有一个透空气的弹性的填充物(35)，用于使所述泵泡(13)在通过外 力体积縮小之后体积增大。
7. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于所述泵的包围该泵空间(34) 的腔(13)作为对空气密封的空心空间由具有形状记忆和相应复位力的、 至少可在部分区域中变形的柔性材料构成。
8. 根据权利要求1至7中一项的假肢筒，其特征在于所述泵的包围该 泵空间(34)的腔(13)由弹性材料或柔性材料构成，设置有机构(71， 72)，通过所述机构除了使体积縮小的压力之外还可将使体积增大的拉力传 递给所述腔的壁(31， 32)或(63， 64)。
9. 根据权利要求1至8中一项的假肢筒，其特征在于所述两个阀(16， 37)是单向阀，这两个单向阀允许仅一个从该筒(2)的内部空间(8)向 外到大气的流动方向。
10. 根据权利要求1的假肢筒，其特征在于该残肢(3)的外侧(21) 与该筒(2)的内侧(6)之间的间隙空间中的空气压力通过所述泵下降到 大气压力以下。
11. 根据上述权利要求中一项或全部的假肢筒，其特征在于允许空气 进入到该泵空间(34)中的单向阀(37)设置在该泵空间(34)的内部， 并且与该泵空间的一个壁(32或64)在流动开口 (36)或(54)的区域中 材料锁合地相连接。
12. 根据权利要求11的假肢筒，其特征在于该单向阀是用薄膜制成的 瓣阀。
13.根据权利要求12的假肢筒，其特征在于该瓣阀(37)或(67)的膜片(48)或(68)由弹性的开孔的泡沫材料(49)以小的预夹紧力保持 闭合。
14. 根据权利要求13的假肢筒，其特征在于该瓣阔(37)或(67)处 于一个自己的壳体(46)中并且由此不被该泵空间(34)中的泡沫材料(35) 机械影响。
15. 根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征在于所述泵通 过一个完全包围开口 (38)的密封环(40)套在一个管状的流动通道(14) 的在筒内部中突出的部分(41)上，该密封环与所述泵泡(13)的壁(32) 对空气密封地相连接，该流动通道穿透该筒壁(51)并且与该筒壁对空气 密封地相连接。
16. 根据权利要求15的假肢筒，其特征在于穿过该筒壁的流动通道 (14)是一个管并且可在外侧通过软管(15)加长。
17. 根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征在于外部的单 向阀(16)也是瓣阀。
18. 根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征在于外部的单 向阀(16)是所谓的"鸭嘴"阀。
19. 根据权利要求6的假肢筒，其特征在于该泵空间(34)中的弹性 的填充物由被预填充的空气腔构成。
20. 根据权利要求19的假肢筒，其特征在于所述空气腔中的压力可变 化并且由此可被个别调节。
21. 假肢装置，具有根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征 在于该泵空间的朝向该筒壁(51)的内侧(6)的壁(32)与该筒壁(51)的内侧(6)固定地相连接并且向内指向的对置的壁(31)可松开地与一个 至少在所述泵泡的高度上环绕该残肢的带相连接。
22. 根据权利要求21的假肢装置，其特征在于该环绕的带由一个弹性 的衬里(17)的、在使用假肢时至少部分地与所述泵直接相邻的部分构成。
23. 根据权利要求21的假肢装置，其特征在于该衬里(17)与所述泵 泡(13)的向内指向的壁(31)的可松开的连接是粘扣连接。
24. 根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征在于所述体积 可变的腔(13)集成在一个柔性的残肢覆层(55)的壁(62)中。
25. 根据权利要求24的假肢筒，其特征在于该柔性的覆层(55)由弹 性体如硅树脂、TPE或PUR构成。
26. 根据权利要求24和25中一项的假肢筒，其特征在于从所述泵腔 (13)到连接装置(56)的流动通道(60)集成在该柔性的覆层(55)的壁(62)中。
27. 根据权利要求26的假肢筒，其特征在于该连接装置(56)建立该 流动通道(60)与大气之间的可松开的、但对空气密封的连接。
28. 根据权利要求27的假肢筒，其特征在于该连接装置(56)远中地 设置在筒底部中。
29. 根据权利要求24至29中一项或多项的假肢筒，其特征在于所述 输出阔(59)装入在该连接装置(56)中。
30. 根据上述权利要求中一项或多项的假肢筒，其特征在于 一个附加 的缓冲体积在流动方面与该筒的内部空间(8)相连接。
全文摘要
本发明涉及一种杯状的假肢筒(2)，该假肢筒用对空气密封的并且基本上刚性的材料制成，该假肢筒具有防止空气从近中敞开侧进入的密封机构，该假肢筒在用于替代肢体的假肢中使用，在该筒的内部空间(6)中这样设置有至少一个泵装置(16)，使得通过在使用假肢期间残肢(3)与筒(2)之间的相对运动使空气从该假肢筒的内部空间经由流动通道(14，15)和单向阀(16，52)被泵到该假肢筒的外侧。泵作用通过由柔性的或弹性的薄膜构成的腔(13)的体积变化来实现，该腔在其主伸展上与该残肢相邻地设置。该腔(13)或者固定在一个刚性的假肢筒(2)的内壁上，或者该腔安装在一个柔性的且弹性的可取出的残肢覆层的壁中，该残肢覆层作为假肢筒的一部分设置在该残肢与一个刚性的框架之间。
文档编号A61F2/78GK101594837SQ200780050119
公开日2009年12月2日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月20日
发明者F·卡斯滕斯 申请人:奥托·博克保健有限公司