Prótesis u órtesis.

Una prótesis u órtesis de tobillo (1) para un tobillo humano (39) que comprende un primer cuerpo (2),

un segundo cuerpo (3) y una articulación articulada (4) entre dichos cuerpos (2, 3), permitiendo la articulación articulada la rotación de dichos cuerpos (2, 3) entre sí, estando montado un elemento elástico (30) entre los cuerpos (2, 3), caracterizada por que la prótesis u órtesis (1) comprende un mecanismo pasivo de conversión mecánica (22) que comprende un tercer cuerpo (34) dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo (2), estando dispuesto el elemento elástico (30) más particularmente entre el tercer cuerpo (34) y el segundo cuerpo (3), estando dispuesto el mecanismo de conversión mecánica (22) para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un cambio de carga sobre el elemento elástico (30), comprendiendo la prótesis u órtesis (1) además medios de adaptación de relación (35, 36) que interactúan con el mecanismo de conversión mecánica (22) dispuesto para modificar la relación de conversión mediante la cual se efectúa el cambio de carga en el elemento elástico (30).

Prótesis u órtesis La presente invención se refiere a una prótesis u órtesis.

Tal prótesis u órtesis puede utilizarse, por ejemplo, para sustituir o sujetar un tobillo en un cuerpo humano.

Existen muchos tipos de prótesis u órtesis, que puede subdividirse en algunas categorías basándose, por ejemplo, en los siguientes criterios.

Un primer criterio es mirar si la prótesis es rígida o más bien flexible.

Las prótesis existentes que son rígidas tienen la desventaja de ser menospreciadas por sus usuarios, dado que su comportamiento rígido reduce mucho su comodidad al caminar.

Un segundo criterio es comprobar si la prótesis u órtesis está provista de medios activos de accionamiento, tal como por ejemplo, un accionador accionado eléctricamente, o si por el contrario solo está equipada con elementos pasivos, tal como por ejemplo, un resorte de torsión, un resorte de hoja, una barra elástica, un amortiguador, un sistema hidráulico, etc...

Las prótesis y órtesis existentes del tipo activo con frecuencia le proporcionan una comodidad relativamente buena al usuario. No obstante, sus medios activos de accionamiento requieren una fuente de energía, por ejemplo en forma de batería, lo que con frecuencia hace que las prótesis u órtesis sean bastante pesadas.

Otra de las desventajas de estas prótesis u órtesis de tipo activo es su tiempo de funcionamiento limitado debido a que la batería se descarga y al alto coste relacionado con su producción.

En los siguientes documentos se describen ejemplos de las prótesis u órtesis existentes.

El documento WO 98/53769 describe un conjunto de pie protésico que incluye un miembro de tobillo, un miembro de talón conectado de manera pivotante al miembro de tobillo, un elemento de dedo metatarsiano alargado conectado de manera pivotante al miembro de talón, que tiene una parte trasera subyacente a una porción delantera del miembro de talón, y que se proyecta hacia delante desde el miembro de talón. Un primer elemento compresible se acopla entre una porción del miembro de tobillo y una porción del miembro de talón. Un segundo elemento compresible que tiene una primera y una segunda superficie de apoyo sustancialmente circulares, está acoplado entre el miembro de talón y el miembro de dedo metatarsiano para aguantar el movimiento pivotante ascendente de un extremo delantero del miembro de dedo metatarsiano con respecto al miembro de talón.

El documento US 3.551.914 describe un pie artificial que tiene un elevador de dedos naturales del pie, en el que una sección de dedo articulada está interconectada con un miembro de vástago conectado de manera pivotante a través de una conexión transmisora de movimiento, de manera que la sección de dedo se eleve y baje de manera natural durante el proceso al caminar.

El documento WO 2006/112774 describe un sistema combinado de prótesis de pierna activa y pasiva que tiene al menos una articulación móvil, una unidad de accionamiento activa desconectable para accionar la articulación móvil y una unidad de freno pasiva para frenar la articulación móvil cuando la unidad de accionamiento está desconectada.

El documento WO 2005/097009 describe un sistema para la prótesis de una extremidad inferior que comprende un pie, un tobillo y una caña, tiene un dispositivo de pantorrilla posterior sobre la prótesis para almacenar energía durante la carga de fuerza de la prótesis y devolver la energía almacenada durante la descarga de fuerza para aumentar la . El dispositivo incluye en varias realizaciones al menos un miembro alargado, tal como una tira flexible que se extiende entre una porción superior dela caña y una porción inferior de la prótesis, y al menos un resorte en espiral que tiene un extremo libre conectado al miembro alargado. El miembro alargado expande el resorte en espiral en respuesta al movimiento anterior del extremo superior de la caña para almacenar energía.

El documento US 5.314.499 describe un miembro artificial que incluye una espinilla, un tobillo y un pie. La espinilla incluye una primera montura, una segunda montura situada por debajo de la primera montura, y una pluralidad de varillas que se extienden entre la primera y la segunda montura, donde al menos una varilla es una varilla que soporta carga. El pie incluye un miembro alargado que tiene una sección de dedo y una sección de talón.

En muchas solicitudes, el miembro alargado está arqueado. La espinilla está acoplada al pie mediante un tobillo. El tobillo permite que la espinilla rote alrededor de un eje sustancialmente perpendicular a una línea entre las secciones de dedo y talón del pie. Un elemento de control de rotación, tal como una banda elástica o un resorte de compresión está conectado a ambos, el tobillo y al miembro alargado para limitar la rotación de la espinilla hacia la sección de

talón del pie. El tobillo también puede permitir que la espinilla se mueva alrededor de un segundo eje para simular una rotación lateral del tobillo.

A fin de evitar dichos inconvenientes de las prótesis u órtesis de tipo rígido y/o de tipo activo mencionadas anteriormente, la presente invención se refiere a una prótesis u órtesis que es de tipo flexible y que en primer lugar solo tiene elementos pasivos de accionamiento.

Más en particular, la presente invención se refiere a una prótesis u órtesis que comprende un primer cuerpo, un segundo cuerpo y una articulación articulada entre dichos cuerpos, permitiendo la articulación articulada la rotación de dichos cuerpos entre sí.

De este modo, se monta un elemento elástico entre dichos cuerpos que está diseñado para ejercer un momento de fuerza sobre los cuerpos de modo que el momento de fuerza tienda a llevar los cuerpos de vuelta a una posición de equilibrio del uno con respecto al otro, posición en la que los medios de resorte no ejercen un momento de fuerza entre los cuerpos.

Tales prótesis u órtesis compatibles de tipo pasivo ya existen, pero su mayor desventaja es que su comportamiento mecánico es muy diferente al comportamiento de una articulación humana de tobillo.

En las prótesis u órtesis existentes de tipo pasivo, compatibles, se almacena energía en el elemento elástico durante un cambio de posición angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo fuera de la posición de equilibrio.

Cuando el primer cuerpo y el segundo cuerpo se llevan de vuelta a sus posiciones angulares originales, dicha energía almacenada en el elemento elástico sencillamente se libera de nuevo.

En la articulación de tobillo de un cuerpo humano el comportamiento es completamente distinto.

De hecho, el problema con dichas prótesis u órtesis existentes del tipo pasivo, compatibles es que la rigidez del elemento elástico permanece fija en todas las circunstancias, mientras que en un tobillo real de un cuerpo humano, la rigidez de la conexión varía durante el ciclo normal de marcha, como se explicará con más detalle en el texto.

Es más, en las prótesis u órtesis existentes de tipo pasivo, compatibles, también la posición de equilibrio definida por una posición angular entre los cuerpos, posición en la que el elemento elástico no ejerce ningún momento de fuerza sobre los cuerpos, permanece inalterada durante la rotación relativa de los cuerpos entre sí hacia delante y hacia atrás .

Por el contrario, en un tobillo humano real dicha posición de equilibrio parece variar durante el ciclo de marcha.

Por estas razones, la energía almacenada en el elemento elástico de dichas prótesis existentes se libera en otro momento durante el ciclo de marcha y a una velocidad mayor y por tanto durante un rango angular más corto, comparado con el funcionamiento de una articulación humana de tobillo.

Como consecuencia, durante la fase de empuje del ciclo de marcha, es decir, cuando se empuja el dedo contra el suelo, la denominada fase de flexión plantar, la prótesis existente libera la energía almacenada en la misma en un rango angular demasiado corto y de manera algo intensa o desequilibrada. Después de que los miembros hayan rotado dicho rango angular más corto, no se conserva ninguna energía disponible para una flexión plantar adicional por lo que hay menos energía disponible para acelerar el cuerpo humano.

Esta es una razón importante para la incomodidad que sienten los usuarios de las prótesis u órtesis existentes de tipo pasivo mencionadas anteriormente.

La presente invención busca conseguir una prótesis u órtesis que no presente una o más de las desventajas anteriores y posiblemente tampoco otras desventajas.

En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar una prótesis... [Seguir leyendo]

1. Una prótesis u órtesis de tobillo (1) para un tobillo humano (39) que comprende un primer cuerpo (2) , un segundo cuerpo (3) y una articulación articulada (4) entre dichos cuerpos (2, 3) , permitiendo la articulación articulada la rotación de dichos cuerpos (2, 3) entre sí, estando montado un elemento elástico (30) entre los cuerpos (2, 3) , caracterizada por que la prótesis u órtesis (1) comprende un mecanismo pasivo de conversión mecánica (22) que comprende un tercer cuerpo (34) dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo (2) , estando dispuesto el elemento elástico (30) más particularmente entre el tercer cuerpo (34) y el segundo cuerpo (3) , estando dispuesto el mecanismo de conversión mecánica (22) para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un cambio de carga sobre el elemento elástico (30) , comprendiendo la prótesis u órtesis (1) además medios de adaptación de relación (35, 36) que interactúan con el mecanismo de conversión mecánica (22) dispuesto para modificar la relación de conversión mediante la cual se efectúa el cambio de carga en el elemento elástico (30) .

2. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) están acoplados entre sí en un extremo por medio de la articulación articulada (4) , extendiéndose la parte restante de los cuerpos (2, 3) sustancialmente en un solo sentido desde la articulación articulada (4) .

3. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación (35, 36) son tales que durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y del segundo cuerpo (3) en un primer sentido, la relación de conversión mencionada anteriormente es distinta a la relación efectuada durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y del segundo cuerpo (3) en sentido opuesto.

4. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 2 y 3, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación son tales que la relación de conversión está modificada para ser más alta durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un primer sentido correspondiente a la fase de flexión dorsal (II) de un ciclo de marcha, en la que el ángulo más pequeño entre dichas partes del cuerpo que se extienden disminuye, comparada con la relación de conversión durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y del segundo cuerpo

(3) en el sentido opuesto correspondiente a la fase de flexión plantar (III) de un ciclo de marcha, en la que el ángulo más pequeño entre dichas partes extendidas del cuerpo aumenta.

5. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el mecanismo de conversión mecánica (22) mencionado anteriormente comprende ruedas dentadas.

6. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que el mecanismo de conversión mecánica

(22) mencionado anteriormente comprende un sistema de engranajes planetarios con una rueda anular (23) , una rueda solar (24) y una o más ruedas planetarias (25) montadas en árboles planetarios (26) que pueden rotar alrededor de su eje de engranaje planetario (CC') , cuyos ejes están situados en posiciones fijas sobre un portador de planetas (27) , engranándose las ruedas planetarias (25) con la rueda anular (23) así como con la rueda solar (24) .

7. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que el primer cuerpo (2) , el segundo cuerpo (3) o el tercer cuerpo (34) está permanentemente conectado fijamente a una de las ruedas dentadas del sistema planetario o forma parte integral de tal rueda dentada.

8. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que el portador de planetas (27) está permanentemente conectado fijamente al primer cuerpo (2) .

9. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizada por que la rueda solar (24) del sistema de engranajes planetarios está montada rotatoriamente sobre un árbol (19) , árbol (19) que está montado rotatoriamente sobre el segundo cuerpo (3) y árbol (19) que está conectado fijamente con el primer cuerpo (2) .

10. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que la rueda solar (24) es el tercer cuerpo

o al menos parte del mismo.

11. Prótesis u órtesis de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento elástico (30) comprende un resorte helicoidal.

12. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación consisten en un mecanismo de bloqueo o de frenado para bloquear y desbloquear a uno del primer cuerpo (2) , del segundo cuerpo (3) y del tercer cuerpo (24) de otro de dichos cuerpos.

13. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación consisten en un mecanismo de bloqueo o de frenado para bloquear y desbloquear engranajes del mecanismo de conversión (22) el uno del otro o de los cuerpos.

14. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, caracterizada por que dicho mecanismo de bloqueo o de frenado comprende al menos una o más garras (35, 36) o frenos.

15. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada por que el mecanismo de bloqueo o de frenado comprende una primera garra (35) o primer freno para bloquear y desbloquear la rueda anular (23) con respecto al segundo cuerpo (3) .

16. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada por que dicho mecanismo de bloqueo o de frenado contiene una segunda garra (36) adicional o segundo freno para bloquear y desbloquear la rueda solar (24) y el primer cuerpo (2) la una del otro.

17. Prótesis u órtesis de acuerdo con las reivindicaciones 4, 15 y 16, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación son tales que durante una rotación relativa de los cuerpos en dicho primer sentido, la primera garra (35) o primer freno está bloqueando la rueda anular (23) y el segundo cuerpo (3) y la segunda garra (36) o segundo freno está desbloqueando la rueda solar (24) y el primer cuerpo (2) .

18. Prótesis u órtesis de acuerdo con las reivindicaciones 4, 15 y 16, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación son tales que durante una rotación relativa de los cuerpos en dicho sentido opuesto, la primera garra (35) o primer freno está desbloqueando la rueda anular (23) y el segundo cuerpo (3) .

19. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación se accionan mediante un motor (37) . 20

20. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada por que los medios de adaptación de la relación se activan mecánicamente.

21. Prótesis u órtesis de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que está

provista además de medios activos de pre-tensado dispuestos para cambiar la carga sobre el elemento elástico con independencia del mecanismo pasivo de conversión mecánica (22) .

22. Prótesis u órtesis de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizada por que dichos medios activos de pre

tensado se controlan mediante medios de control, que adaptan el pretensado sobre el elemento elástico en función 30 de la forma de caminar.