专利名称：带有自含式真空储器的义肢承筒的制作方法
本中请要求于2003年6月20日提交的美国临时专利申请No.60/480350的优选权。
背景技术：
发明领域本发明涉及真空悬置的义肢承筒。
相关技术的论述多年来，截肢者利用各种真空或抽气装置将义肢装置固定在他们的残肢上，特别是自从戴在残肢和义肢承筒之间的软垫衬里出现以来。一般来说，在设置成用于容纳残肢远端部的封闭式承筒处设有单向阀，因此，残肢远端部前面的气体可以排出，直至残肢以及其穿上的衬里完全插入承筒中。
此后，单向阀保持关闭状态，而且通过在残肢远端与承筒远端之间形成的负压，来抵抗倾向于使承筒从残肢上分离的力。
当然，必须利用真空悬置在承筒远端保持负压或者真空，而且一般提供合适的密封套和其它装置，以用于防止残肢远端周围的气体流入并进入承筒远端。显然，在采用真空悬置系统的情形下，任何真空的显著丧失都将导致义肢承筒从残肢上分离下来，除非提供其它的元件以保持承筒附于残肢上。
在现有技术中已经认识到，提供与义肢承筒连通并保持负压的真空储器腔室，以用于保持承筒内合适的部分真空，以便在义肢承筒磨损时补偿残肢体积的变化以及补偿残肢周围的空气泄漏。在2001年6月28日公布的已公布美国专利申请No.2001/0005798 A1中，公开了一种保持在负压下的储器，该储器安装在义肢装置的暂用假肢上，并且通过与储器的相连的导管而与义肢承筒的内部相连通。这些装置比较笨重，并且会增加悬置在义肢承筒上的义肢装置的重量。所增加的重量会导致惯性，这对于经历腿部截肢者而言是显著的。
1950年11月14日公布的美国专利No.2530285描述了一种设在义肢承筒远端区域内的腔室，该腔室可以保持在负压下，该腔室与义肢承筒连为一体，但设有作为腔室侧壁的活动隔膜，以用于促动由承筒携带的义肢装置的膝部锁定。该专利还显示了延伸到腔室中的残肢远端，使得隔膜及伸入腔室内的残肢的总体效应是，在义肢承筒的实施过程中在隔膜和残肢移动时产生可变体积的腔室。在根据该专利的真空腔室中增压是必须的，以产生隔膜的运动来实现义肢承筒所携带的膝关节的锁定。该专利所公开的趋向将承筒从残肢上分离的义肢承筒的移动将导致隔膜朝向腔室内反向变形，因此无论在残肢下方是否保持了合适的真空，都会产生截肢者身体部分上的不牢靠。
美国专利2671225描述了一种义肢承筒，该义肢承筒设有弹体树脂制成的柔性内软囊，其永久性地粘合在坚硬的承载外承筒上，其中，位于囊末端处的腔室设在插入囊内的残肢远端与囊的顶壁之间，该腔室连通在单向阀上，该单向阀允许残肢与囊的顶壁之间的气体排出，但不允许气体进入腔室。这种形式的悬置衬里所遇到的问题是，囊本身是柔性的，即使囊的远端保持真空，但是由于其柔性特性，囊本身可相对外承筒移动。因此，腔室实际上并不是储器，而仅仅是空气可以从其中排出并阻止气体进入其中腔室，以试图形成真空悬置系统。
美国专利No.2533404公开了一种位于义肢承筒远端的单向排气阀，用于排出插入承筒中的残肢远端与所暴露的承筒顶壁之间的空气。尽管义肢承筒远端的腔室体积相对固定，但并没有设置储器以用于补偿进入腔室中的任何空腔泄漏，或者用于补偿义肢承筒内的残肢体积的变化。
分别在1997年12月30日和2001年9月11日授权的美国专利No.5702489和No.6287345描述了实现真空悬置系统的其它方法，其中，相对易弯的端壁元件插入刚性的承载义肢承筒的远端中，并且端壁设有与阀装置连通的空气腔室以及快速拆装口，通过该快速拆装口，气体可以通过设在柔性垫端壁中的孔而从承筒中抽出。显然，根据这种构造，靠在柔性端壁上的义肢的远端将影响端壁内腔室的体积，在该腔室内已形成了负压。
2001年5月15日公布的美国专利No.6231616描述了一种义肢承筒，包括用于在穿戴于残肢上的衬里与义肢承筒的内表面之间形成真空的装置。
1944年5月22日公布的德国专利No.745981描述了一种用于义肢承筒的吸力悬置系统，其中，义肢装置腿部的动作将启动抽吸泵，它们将在残肢的远端与外承筒的远端壁之间形成真空。
美国专利No.5658353公开了另一种装置，其中，抽气泵用于形成残肢远端和承筒内壁之间的吸力，该承筒设置成用于容纳残肢以便于肢体插入以及进入承筒内。
因此，显然，利用吸力有助于残肢插入承载承筒中以及利用吸力保持残肢处于承筒内，这在本技术领域中是众所周知的。在现有技术中明显欠缺的是用于保证残肢和承筒内壁之间的负压的合适装置，这种装置无论残肢体积如何变化，也不论在残肢周围的倾向于降低承筒内的真空的少量气体泄漏，都可保持这种负压。
理想的是，与承载承筒形成为一体的包含有负压体积的储器能够防止残肢体积的变化，并且防止少量气体泄漏到承筒中。而且，这种装置另外还需是轻质的，并且与义肢承筒平滑地构成一体，以免过度扩大承筒的外轮廓。这尤其非常需要提供一个承载义肢承筒，该承筒可以传统方式易于连接在义肢装置上，同时在承筒本身内提供真空储器，而不会降低承筒的强度以及承筒的承载性能。在包含储器真空腔室的义肢承筒的实施过程中，提供这种带有能够保持恒定体积的刚性壁的真空腔室，这也是非常理想的。
发明内容
为了实现其目的，本发明设有义肢承筒，该义肢承筒具有满足上述标准的一体式真空储器腔室。
根据本发明，义肢承筒设有呈封闭端式杯形式的刚性结构的不透气内壁，这种内壁具有开口的内壁近端以及封闭的内壁远端区域，内壁限定了适于容纳残肢远端部分的内体积，其中内壁近端适于容纳将处于内体积内的残肢远端部分。通常为杯形的刚性结构的不透气外壁段具有外壁段近端以及封闭的外壁段远端区域，该外壁段被气密式密封在内壁上以限定位于内壁外侧与外壁段内侧之间的腔室，其中该腔室沿着气密式密封接头而被气密式密封。内壁中的至少一个孔与内壁的内体积相连通，其中，腔室和端口设置成可在腔室与外壁段区域外的区域之间提供连通。因此，当残肢被容纳于内壁的内体积中时，可通过该端口在腔室中形成部分真空，该部分真空可以与内壁段的内体积相连通，以便通过内壁中的孔来实现义肢承筒在残肢上的真空悬置。
本发明还包括，提供了一种适于义肢装置相对于残肢真空悬置的义肢承筒，其中，该承筒包括刚性结构的杯形承筒部件，其限定了大致封闭远端，在远侧终止于远端以用于容纳残肢远端部分的内体积，以及设置成允许残肢远端部分进入内体积的开口近端。真空储器腔室位于承筒部件的外部并由承筒部件携带，该真空储器腔室至少部分地由位于承筒部件外部且由承筒部件所携带的腔室壁段来限定，这种腔室壁段具有足够的刚性并且是不易弯曲的，以避免在义肢承筒的实施过程中在储器腔室内的压力变化时产生较大的挠曲。与储器腔室连通的抽空端口能够在储器腔室中形成部分真空，将储器腔室与承筒部件内体积相连通的至少一个真空传递端口设置成可将储器腔室内的部分真空传递至内体积中。
优选的是，该传递端口的横截面比承筒部件的封闭远端的横截面要小得多。
本发明还涉及一种形成具有刚性内承筒部件和刚性承载外承筒部件的上述类型的义肢承筒的方法，这是通过预制真空储器的至少一个腔室壁，并将该壁及承载部件粘合在刚性承载内承筒部件上来实现的，因此，就在刚性结构承载外承筒部件内形成了真空储器腔室，其用于在义肢承筒系统的实施过程中在义肢装置和内承筒之间传递载荷。
参考附图图1是实施本发明的义肢承筒的第一实施例的垂直剖视图；图2是根据本发明来制造的义肢承筒远端区域的局部垂直剖视图；图3和4是显示了制造根据本发明的义肢承筒部件的工艺的示意图；图5显示了根据本发明的义肢承筒的部件；图6显示了用于制造根据本发明的义肢承筒部件的工艺中的一个步骤；图7显示了用于制造根据本发明的义肢承筒的工艺中的另一步骤；图8是根据本发明一个实施例构成的义肢承筒的垂直剖视图；图9显示了本发明的一种备选实施例；图10显示了本发明的另一备选实施例；以及图11显示了本发明的另一备选实施例。
本发明优选实施例的详细描述参考附图，图中显示了本发明的优选实施例，以提供义肢承筒的示例性实例，这种义肢承筒设置成可在承筒内带有真空储器腔室，以便在承筒内提供负压源，其足以保持截肢者残肢的远端部分处于刚性的内承筒部件内，使得在根据本发明构成的义肢承筒的实施过程中，可以在残肢与刚性内承筒部件之间保持部分真空。通过在承筒组件内提供负压或真空的腔室储器，就使得单独的真空储器腔室以及与外部真空储器相连的结构复杂且笨重的管道不是必需的。
参考图1，本发明一个实施例的义肢承筒10的示例包括刚性结构承载的不透气内壁12，其呈封闭端式杯的形式，该内壁12具有开口的内壁近端14以及封闭的内壁远端区域16，内壁限定了适于容纳残肢22的远端部分20的内体积18。内壁12限定了内承筒部件。内壁12的近端14适于将残肢远端部分20容纳在内体积18内。内壁12由具有足够结构强度和刚度的材料构成，以便在义肢承筒的实施过程中完全地支撑残肢22所施加的载荷。优选的是，内壁12由树脂浸渍的碳纤维基体材料构成，这种材料适合用作包括义肢承筒的义肢用具中。
弹性的柔性吸力衬里24一般穿戴在残肢22上，该吸力衬里一般由硅酮弹性体构成，这种吸力衬里在本技术领域中是众所周知的。
外杯形的刚性结构的承载外壁段26刚性地固定在内壁12上，该外壁段26具有外壁段近端28以及封闭的外壁段远端区域30。外壁段26是不透气的，至少部分地与内壁段12间隔开，并且例如通过该实施例中所示的位于内壁12和外壁段26的近端处的粘合接头32，而刚性地粘合在内壁段12上。内壁12的外表面与外壁段26的内表面之间的体积34限定了腔室34，该腔室34是基本上气密式密封的，除了孔或通道36提供了在腔室34与内壁12的内体积18之间形成连通的端口并且出口或抽空端口38提供了腔室34与外壁段26外部区域之间的连通之外。优选设有单向阀40，使得该单向阀与出气端口38相连通，以便能够通过包括手动、电动、液压或机械式地促动的任何合适类型的泵42而抽出腔室34内的空气，从而可通过将空气从腔室抽到腔室外的区域，而在储器腔室34内形成负压。在对腔室34进行抽气之后，可通过利用断开件44将泵42与单向阀40断开连接或者以本领域技术人员显而易见的任何合适方式，将端口38与大气隔开，因此端口38就可以选择性的方式而与大气有效地隔离开，使得在肢体插入内体积18时可经由孔36及单向阀40而将残肢22和衬里24之间的夹带空气排放至端口38。在残肢22的远端完全地容纳在内壁12中的体积18内之后，可以在阀与泵42之间形成通往单向阀40的连接，以便能够将腔室34内的空气抽至负压或部分真空，这种负压或部分真空经由端口孔或通道36而连通至内壁12的内体积18。
衬里24一般在其外周边上设有织物或类似织物的表面(即棉绒或者非织造织物)或者呈织物衬里的形式，该衬里24使整个内体积18内的部分真空通向内壁12的近端14。封闭套46设置成用于实现外壁段26的外表面与弹性体衬里24的端部之间的密封，该弹性体衬里制作成未带有织物或其它多孔材料，以便实现根据本优选实施例的直接贴靠在弹性体的不透气衬里外表面上的密封。
密封套46由例如为硅酮的弹性体材料构成，并且通过延展该套而使将其戴在外壁段26的近端上而顺应于该外壁，同时该套以气密关系而跨过外壁段26的近端28与衬里24近端之间的间隙。或者，密封套46的近端可以接合在残肢22的外部上，而衬里24的近端将终止于密封套46近端的下方。
因此，通过利用断开件44断开泵及其相关管道与单向阀40的连接，腔室34就提供了部分真空的储器，该储器经由孔或者真空传递端口36而与通过密封套46气密式密封的内壁12的内体积18相连通，从而确保在内体积18内维持部分真空。如果产生了进入内体积18内的任何轻微泄漏，则储器34内的部分真空将通过在内体积18内保持部分真空来补偿这种泄漏。当然，在极限状态中，腔室34不再含有足以将远端肢体22及其相关衬里24保持在内壁12内的部分真空。
与承筒10直接相关联并在承筒10内形成了腔室的储器腔室34使得不需要用于在内体积18内保持抽吸力以防止进入内体积内的可能泄漏的外部真空储器。
当需要从内壁12的内体积18中取出残肢22以及相关衬里24时，可以提供任何合适形式的手动真空释放元件48与单向阀40相连，使得真空腔室34与大气压压力相通。任何合适的吸力释放机构可以取代与阀40相关联的吸力释放元件48，这种释放机构无需与阀40直接相关联，而是可作为与腔室34相关联的单独元件来提供。
内壁12和外壁段26之间的体积不必在近端方向上延伸过内壁12的大部分长度，唯一的要求是，在承筒10的实施过程中，储器腔室34的体积必须足以在腔室和内体积18内保持负压达合理长的一段时间。因此，如图2所示，在根据本发明的义肢承筒10′的一个备选实施例中，一般构成与上述外壁段26相符的杯形的刚性不透气结构的外壁段26′与内壁12′成邻接关系地延伸，并且结合于其上以提供内壁12′和外壁段26′的刚性层叠组件，内壁12′与上述针对图1所示实施例的内壁12相符。
外壁段26′的远端区域与内壁12′的远端间隔开以限定真空储器腔34′，除了孔36以及与单向阀40相连通的端口38′之外，该真空储器腔34′与大气气密式地密封隔开，其方式与以上针对图1所示的本发明实施例所述的方式相类似。
在图2所示实施例中，储器腔室34′限定了比图1所示实施例中所述的体积34更小的体积，然而在各种情形下，尽管少量空气会泄漏到体积18中，但储器腔室34，34′的体积足以在内体积18内保持足够的吸力或负压。
共同限定了内承筒和外承筒的内壁12和外壁段26的结构和强度足以承受所有常见应用中易于在使用义肢承筒10时出现的严苛工况与载荷。内壁12和外壁段26的结构必须能够基本上保持储器腔室34，34′的体积。因此，需要在限定真空储器腔室34，34′的内壁12，12′和外壁段26，26′之间的区域内，尽可能地或真正地避免内壁12相对于外壁段26′的弯曲。显然，倾向于导致储器腔室34，34′压缩的壁12，12′，26，26′的任何较大挠曲都不能实现本发明的目的，即不能以自含方式在义肢承筒内保持负压的储器体积，以便足以补偿进入包含残肢承筒的内体积中的少量空气泄漏。
可以注意到，真空传递孔或端口36显示为内壁12′远端中的单个开口，这种单个孔包括本发明的一个优选实施例。但是，多个孔可以设置在内壁12′的远端中，以便将抽吸力从腔室34，34′传递至内体积18。一个和多个这样的真空传递孔36要比内壁12的远端区域16小得多，该远端区域16以允许残肢远端舒适地承靠在内壁12的远端区域16上的方式而容纳并支撑残肢22的远端区域。如上所述，重要的是，在负压已经在腔室内形成之后可保持腔室34，34′的体积，并且残肢22的远端或衬里24进入腔室34，34′内的任何侵入都会对腔室34，34′的体积有负面影响。已经观察到，如果沿衬里24的外表面设有织物罩或等效物以防止直接贴靠在内壁12的内侧衬里上的密封，那么单个真空传递孔36就足以将腔室34中的负压传递至内体积18。
可以注意到，提供密封套46以在内体积18内保持真空就构成了本发明的一个优选实施例，但是，衬里24和内壁12内表面之间的可防止空气进入残肢22远端与相关衬里24之间的空间中的任何密封装置都可实现在内壁12的远端保持吸力的目的，图2中的衬里24包括织物罩25，其有助于将吸力分布在残肢的端部区域及其衬里24上，但也可利用任何合适的吸力分布方案来避免在残肢的单个区域或非常局部化区域处出现吸力的高度集中。实际上，也可以使用多孔的软护套直接穿戴在残肢上。
尽管图1和2所述的实施例并没有显示了与义肢承筒10，10′相关联的义肢装置，但是很显然，将义肢装置附接在这种义肢承筒上构成了本领域的技术人员众所周知的技术。将义肢承筒10，10′连接在义肢装置上的任何合适转接器在下文中结合以下图7-11所述的本发明的图1和图2所示本发明的实施例旨在描述本发明的基本构造以及对本发明的原理进行阐述。本发明的更实用实施例在图8中描述，其中，结合有自含式真空储器52的义肢承筒50显示为与义肢装置联接器或转接器54成一体。
本发明的该实施例包括对应于图1和图2所示内壁12和12′的内壁56，该内壁56确定了适于容纳残肢远端(未示出)的刚性内承筒，并且具有在形状和结构上设置成可容纳残肢远端的内体积58，其中残肢远端带有以紧密配合关系而处于内体积中的软护套或者衬里(带有织物罩或等效物)。内壁56优选设有平滑的内衬60，以便有助于残肢及其相关的衬里进入内壁56的内体积58中。
义肢承筒50还包括刚性结构的可承载的不透气外壁段62。外壁段62与内壁56相配合，提供了至本领域已知类型的义肢联接器或转接器54的过渡。这种联接器或转接器可使义肢承筒10在腿部修复术的情形下固定在假肢或下义肢装置上，或者在另一腿部修复术的情形下固定在其它义肢装置上。
根据该实施例，真空储器腔室52由内壁56远端的外壁以及由杯形薄壁间隔件64部分地限定，该间隔件64沿其外围区域而牢固地固定在外壁段64上，并通过结构粘合材料66而在其远端区域刚性地粘合在联接器54上。该实施例中的间隔件64本身不必构成能够在联接器54和内壁56之间承载的结构元件，而是只需与外壁段62和内壁56相配合，以便限定位于内壁56的远端与间隔件64的内侧之间的体积储器腔室52。
根据该实施例，外壁62构成了在联接器54和内壁56之间传递载荷的刚性承载结构，而在利用模制、成型和层压技术来制造义肢承筒50的制造过程中采用了间隔件64，这些技术将在下文中结合附图3-6进行描述。
义肢承筒50包括孔70，该孔以对应于图1和图2所示实施例的孔或端口36的方式而用作腔室52与内壁56的内体积58之间的真空传递孔或端口。
抽空端口72与可选择性地操作的单向阀74一起提供了借助于泵76和管道78在真空储器腔室52和腔室外部区域之间的连通。可以通过断开件80或其它合适的装置来实现管道78与单向阀74断开，从而使腔室52有效地与环境气压隔离。
可以观察到，外壁段62、间隔件64、结构粘合材料66和联接器54集成为一体式结构，其适于在义肢装置与内壁56所限定的内承筒之间传递载荷。以与图1和图2所示实施例相类似的方式，储器腔室52的壁必须不会发生很大的挠曲，而是可抵抗挠曲以至于能够在义肢承筒50的使用过程中可在腔室内保持基本上固定的体积。因此重要的是，残肢及任何相关衬里不会伸入腔室52中，同样重要的是，来自义肢装置的施加在义肢承筒上的所有载荷以大致刚性的可靠方式而通过内壁56所限定的内承筒来传递。
优选的是，内壁56和外壁62两者都由碳纤维增强树脂材料构成，这种材料结构上坚固，能够抵抗变形，并且不透气。这通过以下所述的方式来实现，即，使构成外壁62的碳纤维增强树脂材料沿着内壁56的主要部分延伸，以提供高强度地结合起来的层叠组件，该层叠组件由碳纤维增强树脂材料或等效结构材料构成，这种等效结构材料可承受加在义肢承筒50上的载荷，但又足够轻质，以便在吸力悬置义肢承筒的情形下能被截肢者接受。
通常采用密封套(未示出)以与图1所示实施例中的密封套46相同的方式与义肢承筒50一起使用，但也可以采用任何其它合适的封闭装置以用于在承筒的实施过程中将内体积58隔离，以防止在承筒近端处的大气泄漏。
可以理解，间隔件64和外壁段62组合成的组件可以被视为限定并封闭了腔室52的单一复合结构。因此，当引用“外壁段的内侧”时，这种引用可指外壁段26，26′的内表面或间隔件64的内表面，这种内表面在与限定根据本发明实施例的储器腔室52有关的方面用作外壁段62的延伸。
另外，对内承筒在其外部所携带的腔室52的壁段可指图1和图2中的外壁段26，26′，或者图8所示义肢承筒实施例中的外壁段62和成形件64的组合。
用于制造图8所示义肢承筒50的高效经济工艺在图3-7中示意性地显示。首先需要由可热成形的塑料材料、优选为PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚酯共聚物)来热成形为间隔件64，这种材料可为可买到的透明板形式，并且具有适于用作图8所示义肢承筒50中的间隔件64的成型性和强度特性。已经发现，可从美国北卡罗来纳州夏洛特的Piedmont Plastics公司得到的1/8英寸(3.175毫米)的PETG板材适用于本申请。
凸成形件具有对应于间隔件64理想内轮廓的外轮廓，该凸成形件用作成型核心，以用于简单地通过热成型工艺对预热的热塑性材料、例如1/8英寸(3.175毫米)厚的PETG进行成形，其中，将加热至其软化温度的热塑性板材86覆盖于模具84上并压在其外表面上，直至该板材沿着其内表面而紧密地顺应于模具上，如图4所示。任何所需轮廓、例如用来提供可容纳抽空端口72的分段的轮廓88可以根据间隔件64的要求而设在模具84上。
在冷却后，将已经比较刚硬的板86从模具84上取下并切成图5所示合适长度，以留出杯形间隔件64以便在如下所述的制造义肢承筒的过程中使用。模具84例如可以制成小、中和大三种尺寸，用于安装在各种尺寸的对应于图8所示承筒50的义肢承筒中。
根据制造义肢承筒50的工艺的另一步骤，安装上与对应于残肢远端区域的根据已知工序定制的阳模90，以便有助于覆盖在其外周面上的另一可热成型的加热的塑性树脂板材料60进行层合，这种材料60优选由大约1/8英寸(3.175毫米)后的PETG板材构成，但其实际厚度可以变化以满足执行该工艺的义肢修复专家的需要。成形的板材60构成了将根据该工艺形成的义肢承筒的内衬。内衬材料60的外表面是粗糙化的，以便其粘合在相邻层上，该相邻层由浸渍上可固化树脂104的分散式或组合式碳化增强纤维96构成，该树脂104可硬化并将碳纤维96和该树脂的组合粘合在内衬60的外侧上。可利用外袋98通过真空成形来实现利用树脂对碳纤维96进行浸渍，外袋98通过合适的绑紧件100在其底部被扎紧而靠在模具90外部，该模具设有真空连接件102，其与模具90在绑紧件100与碳纤维96下端之间的外部区域连通。液体或半液体的可硬化树脂104以在袋98内与大气之间提供密封的方式而被供应袋98的顶端，从而在用合适泵(未示出)将真空施加至真空连接件102时，就导致来自合适供应源(未示出)的树脂104流过碳纤维96，并在树脂完全渗透碳纤维的同时，将袋98拉至紧贴在碳纤维的外表面上，并使树脂基体贴在模具90上。当树脂已完全渗透该碳纤维时，将模具以本领域技术人员众所周知的方式充分加热以便将树脂104加热到其固化温度，随后在充分冷却后，取下该袋98。参考公开了利用真空袋技术来浸渍多孔材料以形成承筒的美国专利No.5007937。合适的树脂104可以是与碳纤维增强材料一起使用的合适环氧树脂或丙烯酸树脂或聚脂树脂，这里树脂在义肢制造领域中是已知的，并且例如可以从美国的乔治亚州的SouthernProsthetic Supply of Alpharetta公司得到。
在取下袋98之后，将模具架翻转并安装在图7所示的调节架106上。在调节架106中，模具90从合适的支撑元件108上悬挂下来，该支撑元件可以连接在液压工作的柱塞110上或者构成该柱塞的一部分，该柱塞110设置成以能够使模具90运动至接近义肢转接器或联接器54的方式而用于将模具90与具有仍固定于其上的碳纤维基体96的内衬60精确地对准，该转接器或联接器54通过调节架106的一部分而相对于模具90固定在所需的位置处。模具90和内衬60以及碳纤维基体96起初在离转接器54有一定距离的位置处被支撑，而预先已经以上述方式形成的间隔件64在其开口端周围粘合式结合在预先已固化和硬化的碳纤维和树脂96的外部上。此后，碳纤维62外层沿着预先成型的碳纤维和树脂基体96的外表面层合，以便利用例如用于浸渍碳纤维外层62的相同树脂将两层碳纤维一体式地粘合在一起。优选的是，碳纤维62外层构造成为环形管，以便有助于纤维沿着碳纤维和树脂96内层的外壁而层合起来，并利用针对图6所述的相同真空袋技术将树脂浸渍入碳纤维62的外层中。
在施加碳纤维的外层62之前，将结构承载的树脂粘合材料设在间隔件64和转接器54之间。优选的是，所用的全部树脂由相同的材料形成，包括用于将间隔件64粘合在碳纤维和树脂内层96的外部上的树脂。
通过碳纤维和树脂62外层的固化和硬化，就在碳纤维和树脂96内层的外远端与间隔件64的内表面之间限定了储器腔室52。如上参考图8所述，碳纤维和树脂的内层和外层96，62提供了用于在义肢转接器54和内层96之间传递载荷的结构强度，内层96构成了用于容纳残肢的刚性承载内承筒部件。
然后，从调节架106上取下图7所示的组件，并将模具90类似地与内衬60分离。然后在内层96的远端中钻出真空传递端口70，在通过间隔件64预先成型在模具84上的轮廓88上所形成的轮廓112中钻出抽空端口72。可以设置图8所示的合适接头或管件114以作为连接单向阀74的接头，或者单向阀74本身可与管接头114形成一体。
图8所示已完成的义肢承筒50在上文已进行了描述。
可以理解，碳纤维是在制造上述义肢承筒的内壁和外壁中所用的优选增强材料。然而，根据义肢承筒制造业中已知的常用技术，任何合适的增强材料都可用来取代碳纤维。同样，与增强纤维一起使用以用于制造义肢承筒内壁和外壁的树脂可以是义肢承筒制造业中已知的任何合适树脂。
图9，10和11中示意性说明了本发明的其它备选实施例。如图9所示，义肢转接器116可进行结构性粘合，以便以与结合有间隔件120的外壁段26，26′相同的方式来形成外壁段118，该间隔件120粘合在刚性的承载内承筒部件内壁(未示出)的外表面上，该承筒部件内壁相当于图1和图2中所示的壁12和12′。例如，间隔件120将以与外壁段118远端部分相邻接的关系而完全地延伸，并且将以图8所示的方式而粘合在义肢承筒内壁的外表面上，该义肢承筒内壁例如为相当于图1和图2所示壁12和12′的内壁。利用该组件，就在体积122中限定了真空储器腔室。然后，使合适的抽空端口(未示出)与外壁段118相关联，以便以结合储器腔室34，34′如上所述的方式而允许从体积122中抽出空气。
根据图10，例如由碳纤维增强树脂材料形成的刚性结构承载外壁段124在外壁段124的远端周围在所示130处粘合在内壁128上，该外壁段124能够承受义肢联接器或转接器126与确定了刚性结构承载内承筒部件的内壁128之间的结构载荷。通过合适的树脂将外壁段124粘合在联接器126上，该树脂能够在联接器126和外壁段124之间提供结构刚度。外壁段124可沿着内壁128的外周面延伸至虚线132所示的任何所需程度，并且在结构上牢固地粘合在优选由碳纤维增强树脂材料构成的内壁128的外周面上。
外壁124与内壁128外远端的结合就形成了与内壁128的体积134连通的储器腔室132，该体积134适于经由内壁128远端区域中的真空传递端口136而可容纳残肢的远端区域。抽空端口138借助于可连接在合适真空泵或真空源(未示出)上的单向阀140，而在真空腔室体积132与腔室外部之间提供了连通。手动真空释压元件142可以与阀140相关联，以便能够经由传递端口136使内壁128的内体积134通气。通常，当残肢以及相关联的覆盖有或部分覆盖有织物的衬里与内壁128的内体积134相配并且在内体积134和大气之间设有合适的密封件时，单向阀140将在腔室132和内体积134内保持真空或负压。
根据图11所示本发明的另一实施例，由刚性结构承载的不透气材料构成的外壁段144能够将载荷从义肢部件通过义肢转接器146而传递至限定了内承筒部件148的内壁，该内承筒部件148也以上述方式成形，以限定适于容纳残肢远端区域的刚性结构承载承筒部件。根据该实施例，外壁段144完全限定了腔室150，腔室150除了真空传递端口152和抽空端口156之外被气密式地密封，其中真空传递端口152与预期用于容纳残肢远端部分的内壁148的内体积154相连通，抽空端口156相当于抽空端口38，72和138，包括合适的单向阀元件158，阀元件158设置成在残肢远端部分及合适密封装置与内壁148相关联之后可保持腔室150内所形成的真空。
在所有的优选实施例中，抽空端口38，38′，138和156显示为延伸穿过限定了真空储器腔室的相应外壁段的侧壁。如果需要，也可以使抽空端口穿过联接器54，116，126，或者使管道从体积腔室34，34′，64，122，132和150的内部延伸至真空腔室外部的区域，包括沿着义肢承筒的更接近其近端的那一段而延伸的合适管道或者通道。
在本文中出于示范目的而描述了本发明主题的优选实施例，但可以理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，本技术的领域人员可以容易地想出各种其它的结构设置及构造。
权利要求
1.一种义肢承筒，包括封闭端式杯形式的刚性结构承载的不透气内壁，所述内壁具有开口的内壁近端以及封闭的内壁远端区域，所述内壁限定了适于容纳残肢远端部分的内体积，所述内壁近端适于接受将定位在所述内体积中的残肢远端部分；通常为杯形的刚性结构承载的不透气外壁段，其具有外壁段近端以及封闭的外壁段远端区域；气密式密封接头，其处于所述内壁的外侧与所述外壁段的内侧之间，所述气密式密封接头设置成邻近于所述封闭外壁段的远端区域；被限定在所述内壁的外侧与所述外壁段的内侧之间的腔室，所述腔室沿着所述气密式密封接头而被气密式地密封；位于所述内壁中的至少一个孔，其使所述内壁的内体积与所述腔室相连通；将所述腔室与所述外壁段外部的区域相连通的端口；因此，当残肢容纳于所述内壁的所述内体积中时，可经由所述端口在所述腔室内形成部分真空，所述部分真空可经由内壁中的所述至少一个孔而与所述内壁的所述内体积相连通，以便实现所述义肢承筒在所述残肢上的真空悬置。
2.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述腔室设置成相邻于所述封闭外壁段的远端区域。
3.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述封闭外壁段的远端区域包括义肢转接器。
4.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述内壁包括增强树脂材料。
5.根据权利要求4所述的义肢承筒，其特征在于，所述内壁包括碳纤维增强材料。
6.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述内壁和所述外壁段包括增强树脂材料。
7.根据权利要求6所述的义肢承筒，其特征在于，所述内壁和所述外壁段包括碳纤维增强材料。
8.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段包括内表面，其封闭了所述内壁的大部分外表面，并且在所述内壁上与之成邻接关系地于所述气密式密封接头与所述内壁的靠近所述气密式密封接头的外区域之间延伸。
9.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，除了所述内壁中的所述孔和所述端口之外，所述腔室被气密式密封。
10.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段包括层叠结构，所述层叠结构包括限定了所述外壁封闭远端区域一部分的刚性结构外层，以及沿着所述外壁段的外壁封闭远端区域而至少部分地与所述外层一起共同地延伸的不透气内层，所述腔室设置在所述内层的内侧和所述内壁的外侧之间；并且所述气密式密封接头至少部分设在所述内层的内侧和所述内壁的外侧之间。
11.根据权利要求10所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段包括设在所述外壁段远端区域的义肢转接器。
12.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述端口延伸穿过所述外壁段。
13.根据权利要求10所述的义肢承筒，其特征在于，所述端口延伸穿过所述内层和所述刚性结构外层。
14.根据权利要求11所述的义肢承筒，其特征在于，所述义肢承筒包括位于所述义肢转接器和所述内层之间的刚性结构粘合材料。
15.根据权利要求10所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段的所述刚性结构外层和所述内壁包括增强树脂材料。
16.根据权利要求15所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段的所述刚性结构外层和所述内壁包括碳纤维增强材料。
17.根据权利要求10所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段的所述刚性结构外层包括近端区域，其在所述内壁的一部分上延伸并对其进行封闭，而且沿着定位在所述密封接头近端的区域而粘合在所述内壁的外表面上。
18.根据权利要求17所述的义肢承筒，其特征在于，所述外壁段的所述刚性结构外层和所述内壁包括碳纤维增强树脂材料。
19.根据权利要求18所述的义肢承筒，其特征在于，所述不透气的内层包括成型的热塑性树脂连续板材。
20.根据权利要求1所述的义肢承筒，其特征在于，所述内壁包括层叠组件，所述层叠组件包括限定了内壁内体积的平滑内层，以及粘合在所述内层的外表面上的碳纤维增强树脂外层，所述内层包括连续成型的热塑性塑料板材。
21.一种适用于义肢装置相对于残肢的真空悬置的义肢承筒，所述承筒包括刚性结构承载的杯形承筒部件，所述承筒部件限定了大致封闭的远端，在末端终止于所述远端处以用于容纳残肢远端部分的内体积，以及设置成可允许残肢远端部分进入所述内体积的开口式近端；位于所述承筒部件的外部并由其携带的真空储器腔室，所述真空储器腔室至少部分地由在所述承筒部件外部被承筒部件所携带的腔室壁限定；所述腔室壁段具有足够的刚度并且是不易弯曲的，以避免在所述义肢承筒的实施过程中在所述储器腔室内的压力变化时发生较大的挠曲；抽空端口，其与所述储器腔室连通以用于在所述储器腔室内形成部分真空；和至少一个真空传递端口，其将所述储器腔室与所述承筒部件的内体积相连通，以便能够将所述储器腔室内的部分真空传递至所述内体积中，所述至少一个真空传递端口中的每一个都设在所述承筒部件的远端，并且在横截面上远远小于所述远端的横截面，所述远端除了所述至少一个真空传递端口之外是封闭的。
22.根据权利要求21所述的义肢承筒，其特征在于，所述储器腔室由所述腔室壁段和所述承筒部件的外部来限定，并且位于所述腔室壁段与所述承筒部件的外部之间。
23.根据权利要求22所述的义肢承筒，其特征在于，所述储器腔室设置成相邻于所述承筒部件的大致封闭式远端，并且处于其外侧。
24.根据权利要求21所述的义肢承筒，其特征在于，所述义肢承筒包括与所述腔室壁段相关联的义肢转接器，所述腔室壁段具有足够的结构刚度，以便承受在所述义肢承筒的实施过程中在所述承筒部件和所述义肢转接器之间的工作载荷；所述腔室壁段包括所述义肢承筒的结构承载部分，并且设置成可经由所述义肢转接器在所述承筒部件与义肢装置之间传递工作载荷。
25.根据权利要求24所述的义肢承筒，其特征在于，所述腔室壁段和所述承筒部件包括碳化增强树脂材料。
26.根据权利要求25所述的义肢承筒，其特征在于，所述义肢转接器包括金属材料。
27.根据权利要求21所述的义肢承筒，其特征在于，所述抽空端口经由单向止回阀而与所述储器腔室外的区域相连通，所述单向止回阀可操作以便选择性地允许空气被抽到所述储器腔室外面，但不允许空气进入所述储器腔室中。
28.根据权利要求21所述的义肢承筒，其特征在于，所述腔室壁段在所述承筒部件的外表面上部分地延伸，并且利用粘合剂而固定于其上；所述腔室壁段包括远端区域以及包括有一部分所述腔室壁段远端的义肢转接器；所述腔室壁段具有足够的结构强度，以便使所述腔室壁段在所述义肢承筒的实施过程中能够在所述承筒部件和所述义肢转接器之间传递工作载荷。
29.根据权利要求28所述的义肢承筒，其特征在于，所述承筒部件和所述腔室壁段由碳纤维增强树脂材料形成，所述树脂材料也包括所述粘合剂。
30.一种用于制造包含有一体式真空储器腔室的真空悬置义肢承筒的方法，包括形成刚性承载结构的内承筒部件，其构造成可容纳残肢的远端部分；形成刚性承载外壁段，所述外壁段限定了吸力式储器腔室的至少一个壁段，并将所述外壁段粘合在所述内承筒部件的所述外侧上，以便限定位于所述内承筒部件外侧并处于所述外壁段的至少一个壁部分内的吸力式储器腔室；在所述真空储器腔室与所述内承筒部件的内体积之间提供连通通道；和将义肢转接器连接在所述外壁段的远端区域上。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述外壁段粘合在所述内承筒部件上，使得所述真空储器腔室位于所述内承筒部件的外侧与所述外壁段的内侧之间。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述内承筒部件具有封闭的杯形远端，所述连通通道成形成使得所述连通通道的横截面远远小于所述内承筒部件远端的横截面。
33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述内承筒部件和所述外壁段由碳纤维增强树脂制成。
34.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法包括，提供可选的单向阀，其与所述真空储器腔室相连通，以便能够从所述储器腔室中抽出空气，但不希望空气能进入所述储器腔室中。
35.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法包括，预制所述真空储器腔室的至少一个壁，并将所述至少一个壁连接在所述外壁段和所述内承筒部件上以限定所述储器腔室。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述预制壁不是义肢承筒的实质性承载元件，而是限定了间隔件，所述间隔件可在将所述外壁段装配在所述内承筒部件的过程中使用，以便形成所述真空储器腔室，其中所述预制壁限定了其至少一个壁部分。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法包括，形成包括所述外壁段的所述预制壁，并利用所述预制壁来限定整个所述真空储器腔室；其中，将所述义肢转接器连接在所述外壁段远端区域上的所述步骤包括，将所述转接器连接在所述预制壁的远端区域上。
全文摘要
一种带有自含式真空储器腔室的义肢承筒，包括用于容纳残肢的刚性承载内承筒部件，以及刚性承载的外壁段，所述外壁段以在内壁和外壁段之间提供真空储器腔室的方式而连接在内壁段上。真空储器腔室通过真空传递端口而与内壁的内体积相连通，真空储器腔室可经由抽空端口而被抽空，该抽空端口具有合适的单向止回阀，该单向阀允许从真空储器腔室中抽出空气，同时阻止空气进入该腔室中。公开了一种制造义肢承筒的方法。
文档编号A61F2/80GK1838928SQ200480023319
公开日2006年9月27日 申请日期2004年6月18日 优先权日2003年6月20日
发明者W·S·帕特森, W·E·帕特森 申请人:奥苏尔公司