Un conjunto de articulación (14) para un dispositivo ortopédico,

protésico o para rehabilitación, que comprende: un primer miembro (15) conectado de forma móvil a un segundo miembro (16) para permitir el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) entre las posiciones de extensión y flexión; caracterizado porque comprende: al menos un resorte de elastómero (36) que comunica con el primer (15) y el segundo (16) miembros para restringir el desplazamiento angular desde una posición de extensión a una de flexión, o desde una posición de flexión a una de extensión, mediante la compresión de el al menos un resorte de elastómero (36), y para asistir al desplazamiento angular desde una posición de flexión a una de extensión, o desde una posición de extensión a una de flexión, mediante la descompresión de el al menos un resorte de elastómero (36) .

Articulación de rodilla ambulante

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a dispositivos de articulación o unión como los mostrados en el documento US

5.409.449, y más particularmente a un conjunto de articulación para un dispositivo ortopédico, protésico, o de rehabilitación capaz de soportar la estructura humana con absorción dinámica de choques cuando se camina, al tiempo que permite movimientos ambulatorios normales o casi normales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Una descripción de un ciclo típico de la acción humana de caminar (es decir de andar) comienza con un golpe del talón en el suelo, seguido por una fase de postura intermedia en la que la parte frontal del pié desciende al suelo, pivotando alrededor del talón apoyado en el suelo. El paso al andar continúa entonces a una fase de despegue de los dedos, en la que el talón es levantado con un movimiento de avance asociado de la pierna y del cuerpo sobre la planta y los dedos del pié. En último término el pié es levantado completamente del suelo y hecho bascular hacia delante a una fase de impulsión al siguiente golpe de talón. El otro pié realiza el mismo ciclo de movimiento de una manera generalmente coordinada para proporcionar una locomoción de avance.

Durante este movimiento complejo, cada rodilla cambia desde una extensión relativamente recta en el golpe del talón a una curvatura hacia atrás o flexión a través de la fase de despegue de los dedos, y vuelve a una extensión durante la fase final de impulsión. Durante el ciclo, el peso del paciente es soportado a través de la rodilla en grados variables.

El sistema de la rodilla humana puede sufrir varias patologías que afectan a la capacidad del paciente para soportar su peso y caminar (con o sin dolor) . Los dispositivos ortopédicos de rodilla están dirigidos fundamentalmente a soportar y estabilizar la rodilla en respuesta a la debilidad muscular y/o inestabilidad de la articulación. Los dispositivos soportan, guían, y limitan el margen de movimiento de la articulación de la rodilla durante el ciclo de andar. Sin embargo, los dispositivos tradicionales ortopédicos son propensos a la rigidez de movimiento, y no proporcionan capacidades de flexión y extensión que se aproximen a las de una rodilla saludable, normal. Por ejemplo, durante un movimiento de marcha normal, existe un cierto grado de resistencia muscular durante la flexión de la rodilla, y un cierto grado de absorción del choque por el cuadriceps, al producirse el golpe del talón, provocando por ello la flexión de la rodilla e impidiendo que el impacto se transmita a la pierna, a las caderas y a la espalda, como puede ocurrir con un paso con una pierna rígida, balanceándose.

Por las razones anteriores, es un objetivo de los dispositivos ortopédicos proporcionar un soporte fundamental, al tiempo que proporcionan adicionalmente versatilidad de movimiento que, en la mayor medida de lo posible, se parezcan a la función de la articulación y de los músculos normales para absorber las fuerzas de reacción del suelo y volver a dirigirlas hacia la progresión de avance. Además, un dispositivo ortopédico que se aproxime mucho al movimiento de articulación y músculos normales puede ayudar a impedir un mal uso adquirido de ciertos músculos y movimientos durante un periodo de inmovilidad y/o de rehabilitación prolongado, por lo que el cerebro se asienta sobre el uso compensatorio de los músculos y movimientos que impiden en gran medida la movilidad, requiriendo eventualmente dispositivos más pesados y más restrictivos que dan como resultado una cojera más notable y una manera de andar ineficiente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un dispositivo ortopédico, protésico, o de rehabilitación que ayuda, o toma el lugar de músculos que están débiles o ausentes, y que normalmente controlan e impiden que la rodilla se retrase durante la extensión de impulsión, se deforme o se doble en el golpe del talón a través de la postura terminal sobre las plantas y los dedos del pié, y se deforme durante el cambio de la posición de sentado a la posición de pié desde una silla. El dispositivo de la presente invención proporciona un movimiento rotacional controlado de múltiples posiciones en la dirección de extensión para impedir la deformación de la rodilla desde la posición de sentado a la posición de pié

45 mediante una característica de avance por pasos, con entrinquetado o retención por trinquete. Además, la resistencia a la flexión de la rodilla es proporcionada a través de un resorte de elastómero, que permite una característica de absorción y amortiguación de choques, ayudando también el resorte de elastómero al movimiento de la rodilla desde una actitud flexionada durante la fase de basculamiento a una posición de pierna recta (extensión) justo antes del contacto inicial con el suelo (golpe de talón) . Las características del material elastómero permiten además que 50 momentos de control de la postura relativamente elevados sean amortiguados de manera efectiva, al tiempo que los momentos de retorno de basculamiento y la rapidez de retorno (o histéresis) son bastante menores en magnitud y velocidad, minimizando por ello la función muscular normal.

La presente invención proporciona un conjunto de puntal de soporte del peso capaz de soportar la estructura humana en el acto de caminar, al tiempo que permite que una pierna a la que está unido se curve de una manera ambulatoria normal y natural. Mientras se camina, la presente invención proporciona la absorción del choque durante el golpe del talón y una capacidad de aceleración o impulso a la parte inferior de la pierna que se mueve hacia delante durante el basculamiento desde la flexión a la extensión de la rodilla en preparación para recibir el peso al producirse el golpe de 5 talón. Tanto la función de absorción y amortiguación del choque, como la capacidad o fuerza de impulso es ajustable, con un grado de fuerza y ángulo de rotación sobre el que es proporcionada la fuerza que es adaptable para adecuarse a las necesidades individuales. La presente invención incorpora el movimiento ambulatorio normal y natural con la seguridad de una característica de avance por pasos, asegurando el soporte de la rodilla durante la extensión de soporte del peso (por ejemplo subiendo desde una posición de sentado) . El resorte de elastómero puede estar adaptado para reproducir la curva de deformación por la fuerza de cualquier músculo corporal, variando el tamaño, forma, y/o características del resorte de elastómero.

Los principios y conceptos de la presente invención pueden ser usados en conjuntos de articulación y unión generalmente, pueden ser usados en una realización ortopédica y/o de rehabilitación como se ha dicho y descrito aquí, o pueden ser usados en una realización protésica como resulte modificada por los expertos en la técnica a partir de una apreciación de la presente invención. Adicionalmente, además de usarse en conjuntos de unión y articulación generalmente, la presente invención puede estar dirigida específicamente a dispositivos que soportan cualquier unión de ligamentos flexible, tal como un tobillo, codo, u hombro, y puede ser adaptado para minimizar, ayudar, y/o soportar cualquier músculo o tejido, incluyendo la proporción de una fuerza correctora o terapéutica ajustable para la reducción de la rigidez de la articulación y del músculo, contractura, o para la gestión de la espasticidad.

De acuerdo con la invención definida en la reivindicación 1, el conjunto de articulación incluye un primer miembro conectado de forma móvil a un segundo miembro para permitir el desplazamiento angular del primer miembro con relación al segundo miembro entre las posiciones de extensión y flexión, y al menos un resorte de elastómero que comunica con el primer y el segundo miembros para restringir el desplazamiento angular desde una posición de extensión a una de flexión, o desde una posición de extensión a una de flexión, mediante la compresión de al menos un resorte de elastómero, y para ayudar al desplazamiento angular desde una posición de flexión a una de extensión, o desde una posición de extensión a una de flexión, mediante la descompresión de al menos un resorte de elastómero. El resorte de elastómero puede ser adaptado para proporcionar una curva de deformación por la fuerza predeterminada en compresión y una histéresis de rapidez de retorno independiente en descompresión. El resorte de elastómero podría ser un resorte de uretano.

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1. Un conjunto de articulación (14) para un dispositivo ortopédico, protésico o para rehabilitación, que comprende: un primer miembro (15) conectado de forma móvil a un segundo miembro (16) para permitir el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) entre las posiciones de extensión y flexión; caracterizado porque comprende: al menos un resorte de elastómero (36) que comunica con el primer (15) y el segundo (16) miembros para restringir el desplazamiento angular desde una posición de extensión a una de flexión, o desde una posición de flexión a una de extensión, mediante la compresión de el al menos un resorte de elastómero (36) , y para asistir al desplazamiento angular desde una posición de flexión a una de extensión, o desde una posición de extensión a una de flexión, mediante la descompresión de el al menos un resorte de elastómero (36) .

2. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, en el que el al menos un resorte de elastómero (36) está adaptado para proporcionar una curva de deformación por la fuerza predeterminada en compresión y una histéresis de rapidez de retorno independiente en descompresión.

3. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, en el que una tasa de tiempo de compresión de el al menos un resorte de elastómero (36) en respuesta a una cierta fuerza es más rápida que una tasa de tiempo subsiguiente de descompresión de el al menos un resorte de elastómero (36) resultante de la cierta fuerza.

4. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, que además comprende: un alojamiento de resorte (38) que comunica con el primer (15) y el segundo (16) miembros, en el que el movimiento del alojamiento de resorte (38) sigue, y es seguido por el movimiento de uno del primero (15) o del segundo (16) miembros; en el que al menos un resorte de elastómero (36) está en aplicación de apoyo con el alojamiento de resorte (38) , y el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) en una primera dirección comprime el al menos un resorte de elastómero (36) contra el alojamiento de resorte (38) para amortiguar el desplazamiento angular en la primera dirección, y la descompresión de el al menos un resorte de elastómero (36) impulsa el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) en una segunda dirección.

5. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 4, en el que el alojamiento de resorte (38) incluye un canal (66) para conservar cada resorte de elastómero (36) , comprimiendo cada resorte de elastómero (36) contra las paredes 30 interiores del canal (66) .

6. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, en el que el al menos un resorte de elastómero (36) está diseñado selectivamente en tamaño, forma y densidad para proporcionar una curva de deformación por la fuerza predeterminada en compresión y una histéresis de rapidez de retorno en descompresión.

7. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, en el que al menos un resorte de elastómero (36) está 35 hecho de uretano.

8. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 1, que además comprende: un disco (34) y una corredera de bloqueo (44) que comunica con el primer (15) y el segundo (16) miembros, estando la corredera de bloqueo (44) y el disco (34) adaptados para su aplicación uno con otro; en el que la aplicación de la corredera de bloqueo (44) con el disco (34) sobre un primer margen predeterminado detiene el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) en una dirección hacia la flexión, y proporciona una avance por pasos de entrinquetado, de un solo sentido, en una dirección hacia la extensión; y desplazar angularmente el disco (34) con relación al primer (15) y al segundo (16) miembros sobre un segundo margen predeterminado, proporciona un desplazamiento angular libre del primer miembro (15) con relación al 45 segundo miembro (16) en una dirección hacia la flexión y hacia la extensión, ocurriendo el desplazamiento angular libre sobre el segundo margen predeterminado incluso si la corredera de bloqueo (44) está posicionada para su aplicación con el disco (34) .

9. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que la corredera de bloqueo (44) tiene uno o más dientes (48) de corredera y el disco (34) tiene una pluralidad de dientes de disco (62) complementándose el uno o más 50 dientes de corredera (48) geométricamente cada uno con los dientes de disco (62) y siendo aplicables con ellos de manera selectiva, engranando la corredera de bloqueo (44) con el disco (34) por un interbloqueo de los dientes (48) de la corredera con los dientes de disco (62) .

10. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el segundo margen predeterminado es ajustable entre aproximadamente 0º a 30º de desplazamiento angular libre del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) en una dirección hacia la flexión y hacia la extensión.

11. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el segundo margen predeterminado ocurre cuando el primer miembro (15) está posicionado entre aproximadamente 150º a 180º con relación al segundo miembro (16) .

12. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el conjunto de articulación (14) incluye además una corona de husillo (50) , y el disco (34) incluye una pluralidad de dientes de husillo (64) , estando la corona de husillo (50) y los dientes de husillo (64) posicionados de manera que engranan de modo que la operación de la corona de husillo (50) engrana con los dientes de husillo (64) y los hace girar para desplazar angularmente del disco (34) con relación al primer (15) y al segundo (16) miembros para establecer el primer y el segundo márgenes predeterminados.

13. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 12, en el que la corredera de bloqueo (44) tiene uno o más dientes (48) de corredera y el disco (34) incluye además una pluralidad de dientes de disco (62) , engranando la corredera de bloqueo (44) con el disco (34) por interbloqueo de los dientes (48) de la corredera con los dientes de disco (62) , encontrándose cada uno de los dientes de disco (62) y de los dientes de husillo (64) alrededor de un perímetro del disco (34) en un plano similar.

14. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el primer margen predeterminado es ajustable entre aproximadamente 90º a 120º de desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) en una dirección hacia la flexión y hacia la extensión.

15. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el primer margen predeterminado ocurre cuando el primer miembro (15) está posicionado entre aproximadamente 60º a 180º con relación al segundo miembro (16) .

16. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, que comprende además un mecanismo (20) de liberación de cable que incluye: un accionador (76) giratorio alrededor de un eje y trasladable linealmente con relación a una superficie de soporte (75) , teniendo el accionador (76) una superficie de leva (90) sobresaliente y una primera (91) y una segunda (92) superficies operativas, posicionada la superficie de leva (90) entre la primera (91) y la segunda (92) superficies operativas, estando situada la superficie de leva (90) a mayor distancia del eje que la segunda superficie operativa (92) , y estando situada la segunda superficie operativa (92) a mayor distancia del eje que la primera superficie operativa (91) ; y un cable (78) que comunica con el accionador (76) y la corredera de bloqueo (44) ; en el que:

posicionando la primera superficie operativa (91) contra la superficie de soporte (75) se posiciona el cable (78) para permitir que la corredera de bloqueo (44) se aplique al disco (34) ; posicionando la segunda superficie operativa (92) contra la superficie de soporte (75) se traslada linealmente el accionador (76) , con relación a la superficie de soporte (75) , para retraer linealmente el cable (78) , con relación al conjunto de articulación (14) , en una distancia adecuada para desaplicar la corredera de bloqueo (44) del disco (34) ; y posicionando la superficie de leva (90) contra la superficie de soporte (75) se traslada linealmente el accionador (76) y con relación a la superficie de soporte (75) , para retraer linealmente el cable (78) , con relación al conjunto de articulación (14) , en una distancia mayor de la necesaria para posicionar o bien la primera (91) o bien la segunda (92) superficie operativas contra la superficie de soporte (75) , causando por ello una acción de palanca acodada y de salto elástico, bajo la tensión del cable, cuando se mueve a través de la aplicación de la superficie de leva con la superficie de soporte (75) , a la aplicación de la primera (91) o bien de la segunda (92) superficie operativa con la superficie de soporte (75) , para proporcionar a un usuario con un posicionamiento positivo y cierto del mecanismo (20) de liberación del cable.

17. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, que comprende además un mecanismo (38) que tiene un 45 fiador (70) , comunicando angularmente el mecanismo (38) con el disco (34) y el primer (15) y el segundo (16) miembros, en que la aplicación de la corredera de bloqueo (44) dentro del fiador (70) facilita la amortiguación del desplazamiento angular en una dirección hacia la flexión y el impulso del desplazamiento angular en la dirección hacia la extensión.

18. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 17, en el que el mecanismo (38) es un alojamiento de 50 resorte (38) , teniendo el alojamiento de resorte (38) un canal (66) para conservar cada resorte (36) , comprimiendo cada resorte (36) contra las paredes del canal (66) para amortiguar el desplazamiento angular en una dirección hacia la flexión y descomprimiendo de las paredes del canal (66) para impulsar el desplazamiento angular en una dirección hacia la extensión.

19. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 18, en el que al menos una columnita (72) está conectada de manera fija al disco (34) y se extiende perpendicularmente desde una cara del mismo extendiéndose cada columnita (72) a un canal (66) respectivo del alojamiento de resorte (38) , en el que cada columnita (72) se apoya por la fuerza contra un resorte respectivo (36) para comprimir el resorte (36) contra las paredes del canal (66) y contra la cara del disco (34) para amortiguar el desplazamiento angular en una dirección hacia la flexión, descomprimiendo el resorte (36) contra la columnita (72) y moviéndole por la fuerza para impulsar el desplazamiento angular en la dirección hacia la extensión.

20. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 18, en el que el desplazamiento angular del alojamiento de resorte (38) sigue, y es seguido por, el desplazamiento angular de uno del primero (15) o del segundo (16) miembros.

21. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, que comprende además un rotor (100) que tiene al 10 menos un diente de extremo (106) , comunicando al rotor (100) angularmente con el disco (34) y el primer (15) y el segundo (16) miembros, en el que la aplicación de la corredera de bloqueo (44) con al menos un diente de extremo (106) facilita la amortiguación del desplazamiento angular en una dirección hacia la flexión y el impulso del desplazamiento angular en una dirección hacia la extensión.

22. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 21, que comprende además una alojamiento de resorte 15 (38) , teniendo el alojamiento de resorte (38) un canal (66) para conservar cada resorte (36) , comprimiendo cada resorte (36) contra las padres del canal (66) para amortiguar el desplazamiento angular en una dirección hacia la flexión y descomprimiendo de las paredes del canal (66) para impulsar el desplazamiento angular en una dirección hacia la extensión.

23. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 22, en el que el desplazamiento angular del rotor (100) hace 20 que el rotor (100) se apoye contra cada resorte (36) para comprimir por la fuerza cada resorte (36) contra las paredes del canal (66) .

24. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 8, en el que el desplazamiento angular del primer miembro (15) con relación al segundo miembro (16) ocurre por rotación alrededor de un punto de pivotamiento único (40) .

25. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 24, en el que en el disco (34) es giratorio alrededor del 25 punto de pivotamiento (40) para establecer el primer y el segundo márgenes predeterminados.

26. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 25, en el que el primer margen predeterminado es de aproximadamente 90º a 120º alrededor del punto de pivotamiento (40) .

27. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 25, en el que el primer margen predeterminado ocurre cuando el primer miembro (15) se encuentra alrededor del punto de pivotamiento (40) entre aproximadamente 60º a 30 180º con relación al segundo miembro (16) .

28. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 25, en el que el segundo margen predeterminado es de aproximadamente 0º a 30º alrededor del punto de pivotamiento (40) .

29. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 25, en el que el segundo margen predeterminado ocurre cuando el primer miembro (15) se encuentra alrededor del punto de pivotamiento (40) aproximadamente de 150º a 35 180º con relación al segundo miembro (16) .

30. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 25, en el que la corredera de bloqueo (44) tiene uno o más dientes de corredera (48) y el disco (34) tiene una pluralidad de dientes de disco (62) , complementándose geométricamente uno o más dientes de corredera (48) cada uno con los dientes del disco (62) y pudiendo engranar de manera selectiva con ellos, engranando la corredera de bloqueo (44) con el disco (34) por un interbloqueo de los dientes de la corredera (48) con los dientes del disco (62) .

31. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 30, que además comprende una corona de husillo (50) , y el disco (34) comprende además una pluralidad de dientes de husillo (64) , en el que la corona de husillo (50) y los dientes de husillo (64) están posicionados de manera que pueden engranar de modo que la operación del engranaje del husillo (50) engrana y hace girar los dientes de husillo (64) para hacer girar el disco (34) alrededor del punto de pivotamiento 45 (40) para establecer el primer y segundo márgenes predeterminados.

32. El conjunto de articulación (14) según la reivindicación 31, en el que los dientes de disco (62) y los dientes de husillo (64) se encuentran cada uno alrededor de un perímetro del disco (34) en un plano similar.