专利名称：脚踝关节矫正装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脚踝关节矫正装置，特别是涉及一种由轻质的碳纤维加强材料制成的脚踝关节矫正装置。该矫正装置装在小腿的前部，遍布侧踝关节，以防止脚底弯曲。该矫正装置可穿在普通衣服下面，插入鞋内，以有助于更自然的步态型式。
背景技术：
已有技术的脚踝关节矫正装置通常由一个在跟腱后面延伸并与脚底下面的脚板合并的、金属或塑料的背夹构成。矫正装置借助于从背夹处伸出围绕着小腿的条带系紧。
这种背夹的缺点在于，背夹位于脚和跟腱的后面，因此，关节的移动影响到产生不希望的僵硬的步态。并且，跟腱和小腿常常发胀，触痛，给病人带来不必要的痛苦，妨碍自然步态，会在下肢的关节和肌肉、有时甚至是背部产生大的应力。
此外，金属背夹制成的矫正装置非常笨重，当然，行走时也不舒服。
另外，背夹的定位需要有插入鞋内的空间，这样，在已有技术的矫正装置中，病人不能穿着通常的鞋子。
这样，需要有一种改进的脚踝关节矫正装置，重量轻并有助于自然步态同时能够使用病人通常的衣服和鞋子。
发明内容
本发明解决了上述问题，其脚踝关节矫正装置包括一个薄的柔性材料的构架，分布在小腿前面、侧踝关节前和脚底下面和一个刚性材料的支承部分，分布在小腿前面窄部分、侧踝关节前和脚底部分下面。该矫正装置还包括用于向腿上固定的固定装置。
最好是，矫正装置包括一个基本上不可弯曲的加强件和一个有韧性的柔性件，加强件分布在大体整个构架的窄部分上，而柔性件分布在脚底的相当大部分。
构架最好是由薄的柔性的、玻璃纤维加强的塑性树脂材料构成，所述的加强件由刚性的、碳纤维加强的塑性树脂材料制成。所述的柔性件最好由芳族聚酰胺纤维加强的塑性树脂制成。
本发明的优点是，矫正装置薄而轻质，能够使用通常衣服和鞋子。
另一优点在于，支承部分布在腿的前部和侧踝关节前，以使矫正装置能够在脚跟落下并在足尖抬起阶段支承运动承受冲击以获得更正常步态。另外，类似于反弹效果的矫正装置的弹性作用将有助于病人前移和能使病人迈出较大的步子。
本发明的其他目的、优点和新的特点将在下面的参照附图所详细描述的本发明的说明中更加明了。
附图简介
图1是本发明的脚踝关节矫正装置的透视图，图2是本发明矫正装置的脚板的仰视剖视图，脚形由假想线勾出，图3是矫正装置位于病人小腿上的侧视图，图4是使用已有技术矫正装置和本发明矫正装置时，分析步态循环的步态示意图。
最佳实施例本发明的脚踝关节矫正装置由图1示出。示出的矫正装置是用在左脚上，应当理解，镜象对称的矫正装置，则可用在右脚上。矫正装置包括一个合成材料构架1和将矫正装置固定到小腿上的条带2。条带和矫正装置带有所谓的尼龙搭链或吊钩环相扣型表面，以便易安装和容易取下。
加强件3嵌入构架1中。加强件分布在小腿前面的构架的腿部的窄部分。加强件3通过支撑部分4与脚板5连接，在脚板处，加强件再次嵌入成窄部分。加强件从支撑部分4扇形扩大到加强件的脚板部分，以吸收作用在该窄的过渡处的力和力矩。最好参照图2，脚板5也包括另一嵌入件，即，韧性柔性件6。加强件3和韧性柔性件6一同作为矫正装置的支承部分。
除了构架1中嵌有加强件处，构架1是柔性的。这意味着，不论是粗还是细腿，矫正装置均可通过条带扎紧或松绑。另外，构架1也可用普通剪刀切断以调节矫正装置的高度和脚板5的宽度，这些将在下面详细说明。
为了预制矫正装置以备使用，必须满足一些要求。正如上述，矫正装置在特定区域是柔性的，使得矫正装置易于取下和装上，以适用于不同尺寸的要求，此外，要求仅仅配有少数几个尺寸就可适用于大多数人。在其他区域必须是刚性的，以适当地稳定或固定踝关节和下肢的下部等，此外，矫正装置还应当轻质以及具有一个敷贴内部和外部的表面。
构架1由玻璃纤维的细纱织物制成，该织物预浸渍在环氧基体中进行预浸处理。脚踝关节矫正装置有内层和外层。对于某些矫正装置，在矫正装置的边缘可有较少层数，以使之更柔软。每个加工后的层厚约为0.2mm。
在玻璃纤维层之间放置两部分加强件3。加强件处于最短处，例如在支撑部分4处，它是由浸渍在环氧基体中进行预浸处理的碳纤维织物构成。根据需要使用多层以获得所需强度。如果在加强件(图1中为3处)上部使用单向碳纤维，碳纤维通常长向布置，有大的弯曲强度但是较小的扭转强度。支撑部分4的各层中碳纤维的方向最好是交叉方式以及长向布置以获得最大可能的弯曲和扭转强度。在加强件的脚板部分，碳纤维通常以交叉方式布置，以有大的扭转强度而较小的弯曲强度。也可以使用斜纹织成的碳纤维织物。固化的碳纤维材料的弹性系数可与钢材相比。每个加工后的层厚至少约为0.3mm。根据矫正装置的尺寸，加强件的宽度范围为25-40mm。
预浸处理是在模具中形成的，该模具按照所希望的四肢部分的式样成形，在本例中，是适当尺寸的小腿和脚。材料在炉中固化的条件为温度120℃，时间为120分钟。之后，可对材料进行表面处理，例如，涂上任何所需颜色，并且应用填塞物和尼龙搭链扣紧件。也可使用带色环氧基体，此时，不必对矫正装置进行附加的着色处理。
当使用矫正装置时，如果病人腿粗，构架1膨胀，如果病人腿细，可通过尼龙搭链条带扣紧件聚拢。同时，加强件3几乎处于完全不动状态。
此外，玻璃纤维加强的塑性树脂制成的构架并不很硬，可用普通剪刀剪切。这样，如果病人的腿相当短，可通过剪去顶部边缘8的部分调节矫正装置的高度。另外，也可沿着脚板5的边缘剪切调节脚板的宽度，以允许脚板5放入鞋内。本发明的矫正装置准备用于插入病人的正常鞋内，仅仅支撑部分4需要一些额外的空间，但此处从鞋子中突出，所以是可能的，特别参见图2。用矫正装置时，病人需要穿用普通的短袜。如果需要，鞋子的内底可舒适地去除。
参见图2，脚板5包括三个具有不同强度和柔软性的部分。在脚板的中心部分和长向延长区域，正如上述，嵌入加强件3。在脚板5上叠置和围绕加强件3的是另一部件6，该部件6具有好的韧性和柔软性。柔性件6由多层预浸渍在环氧基体中进行预浸处理的芳族聚酰胺纤维(如销售商标为Kevlar)制成。在矫正装置的所有不同材料中，环氧基体是相同。当然，各层必须同时形成。脚板的周缘部分仅仅包括构成构架1的玻璃纤维加强层。如果需要，用于上述原因，该周缘部分可全部切掉。
脚板5应当制成可改变强度和韧性的。柔软模式主要准备用于活动量不大或不敏捷病人如老人在户内使用。柔软模式对于穿着更舒适，适用于小步放慢到正常步子行走。事实上，甚至对于健康人士有拖沓户内步态。
中度柔软模式打算用于活动人士在户内和户外使用。这是一种正常模式，能够承受快步行走期间以及站立期间直立不动的基本负荷。
柔软和中度柔软模式对踝关节有稳定效果，适用于下述所描述的情况。以病人的体重和活动量的条件为基础，医生指定病人的适用模式。
另外，硬模式打算用于连接骨折、踝伤或踝扭伤。硬模式的稳定作用使踝关节固定不动，同时足尖稍微可动。除了获得稳定的脊部和脚底拐度，甚至获得稳定的前旋和后旋。骨折病人在使用传统石膏绷带大约4-5周后可由本发明的脚踝关节矫正装置代替。
下面的表列出相应较佳模式中脚板的各材料的层数。
层数玻璃纤维 芳族聚酰胺纤维 碳纤维柔软32 2中度33 2硬质44 3当然，对于本技术领域的普通技术人员可使用其他纤维层的组合，将玻璃纤维层数改为2-4范围，将芳族聚酰胺纤维层数改为2-5范围，将碳纤维层数改为1-4范围。
应当理解到，对于各种模式，支撑部分4是相同的，因为该部分几乎总是固定不动的。然而，较大尺寸的矫正装置具有附加的碳纤维层，以承受身高体胖者的重量。
脚11的圆形突出部分10的轮廓也由图2的虚线所示。图中可见，脚的圆形突出部分应当设置在加强件3的前部，但是由柔性件6支承。这能使行走时的足尖向上弯曲，这些将在下面的参照图4的步态型式分析进一步说明。
正如图3所示，矫正装置绑在小腿9上，小腿的轮廓带有由假想线表示的骨架。可看到，支撑部分4在侧脚关节7前或前部伸展，可导致自然的步态型式和其他在下面要说明的优点。在图3中，为清楚起见，条带2未示出。
为了与成年人口的多数、男人和女人(对于孩子有2种尺寸)相适应，矫正装置有3种尺寸。矫正装置的小号尺寸与鞋子尺寸相配最大为38(U.S.最大为10)，中号鞋子尺寸为38-42(U.S.10-11)，大号鞋子尺寸42-45(U.S.11-12)。
柔软和中度柔软矫正装置适用于下面所述。病人具有神经紊乱，例如下肢中特别是脚中肌肉软弱，导致踝关节不稳定，通常例子是跛脚。失常可以由神经紊乱、肿块、感染、射线处理和外伤等引起。禁忌征象是例如严重的痉挛、踝浮肿和带有溃疡的糖尿病。
正如上述，本发明脚踝关节矫正装置的主要目的是获得一种更自然和动态的步态。通常步态型式目的在于以及被用作发展矫正装置的基础。通过将脚结构保持在功能位置上，矫正装置也有助于与脚移动相一致。
使用本发明的矫正装置的步态循环分析在图4中示出。下曲线表示使用已有技术的矫正装置时的曲线，中间曲线为使用本发明的矫正装置(中度柔软模式)时的曲线，而上部曲线表示通常健康人的步态。通过将脚板作用于地板上测量力值，它是由人行走时所作用的垂直力。在后跟撞击处，人体重量通过矫正装置前部传递。由曲线的左手峰值表示出。脚板柔性件6的弹性允许脚的脊部与人体重量、移动速度和小腿相对地面的位置相关地逐渐弯曲。从支承相位到足尖抬离相位，通过跨接踝关节，矫正装置保护脚免遭颠倒和翻转。足尖抬离相位由曲线右手峰值表示出。正如图4所示，病人使用已有技术的矫正装置不能获得足尖抬离期间必要的力，而病人使用本发明的矫正装置获得增加了的力。当然，该增加的力并不作用在脆弱脚上而是作用在绑上矫正装置的腿处。事实上，类似于反弹效果的脚板的弹性作用有助于病人前移和能够使病人挪动较大的步子。脚板的可弯曲性也促使更自然的步态。
这样，可见，本发明的脚踝关节矫正装置具有多个优点。矫正装置非常轻质，对于中度尺寸和柔软性大约为110克，这对于腿部肌肉脆弱的病人是非常重要的。矫正装置非常薄，能够使用正常的鞋子甚至靴子。脚板的弹性促使更自然的步态，以减少应力作用在脚的前部。矫正装置稳定踝关节以防止扭曲。通过切割或研磨脚板的边缘或玻璃纤维加强的塑料的其他边缘，可独立地调节矫正装置。
此外，矫正装置主要与小腿的前部接触，避免与经常发生肿胀和易碰撞的如跟腱、脚后跟和踝关节这样的易撞区域接触。事实上，对于正常的健康人，踝关节宽度和脚后跟骨的尺寸在一个宽范围内变化。这样，本发明的矫正装置的一个优点在于，矫正装置并不覆盖脚踝关节的这些部分，而仅仅分布侧踝关节。矫正装置绑上和取下简单。矫正装置的绑上首先将脚板放置于鞋子内，之后穿上带有矫正装置的鞋子。如感觉到有压力点和锐缘，通过在矫正装置的内侧加上填塞垫可消除这种情况。
本发明已参照特例加以了图示说明，但并不限于此。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不超出所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内可作出各种变更。
权利要求
1.一种脚踝关节矫正装置，包括薄柔性材料的构架，分布在小腿前，侧踝关节前和脚的脚底下面；刚性材料的支承部分，分布在小腿前的窄部分，侧踝关节前和脚的脚底部分的下面；将矫正装置系紧到腿上的系紧装置。
2.按照权利要求1所述的矫正装置，其特征在于，支承部分包括基本上不可弯曲的加强件和韧性的柔性件。
3.按照权利要求2所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，所述的加强件分布在小腿前的窄部分、侧踝关节前和脚的脚底的窄部分下面，而所述的柔性件分布于脚的脚底的大部分。
4.按照权利要求2或3所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，所述的加强件由碳纤维加强的塑性树脂制成，而所述的柔性件由芳族聚酰胺纤维加强的塑性树脂制成。
5.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，构架由薄的柔性玻璃纤维加强的塑性树脂材料制成。
6.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，玻璃纤维加强的塑料由预浸在环氧基体中的多层纱织物构成。
7.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，每个玻璃纤维加强层厚度≥0.2mm。
8.按照权利要求6或7所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，包括两层或三层玻璃纤维加强层。
9.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，碳纤维加强的塑料由预浸在环氧基体中的多层单向碳纤维织物构成。
10.按照权利要求9所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，每个碳纤维加强层被布置成与其他层成一角度。
11.按照前述权利要求1-8任一项中所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，碳纤维加强的塑料由预浸在环氧基体中的多层斜纹编织的碳纤维织物构成。
12.按照权利要求9，10或11所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，每个碳纤维加强层的厚度≥0.3mm。
13.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，包括一层或四层碳纤维加强层。
14.按照前述任一权利要求所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，脚板包括三层玻璃纤维加强层，两层芳族聚酰胺纤维加强层和两层碳纤维加强层。
15.按照前述权利要求1-13任一项中所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，脚板包括三层玻璃纤维加强层，三层芳族聚酰胺纤维加强层和两层碳纤维加强层。
16.按照前述权利要求1-13任一项中所述的脚踝关节矫正装置，其特征在于，脚板包括四层玻璃纤维加强层，四层芳族聚酰胺纤维加强层和三层碳纤维加强层。
全文摘要
一种由轻质的碳纤维加强材料制成的脚踝关节矫正装置绑在小腿的前面,遍布侧踝关节以防止脚底弯曲。该矫正装置可在通常衣服下穿着和插入鞋子中,以促使更自然的步态。脚踝关节矫正装置包括薄柔性材料的构架,分布在小腿前,侧踝关节前和脚的脚底下面和刚性材料的支承部分,分布在小腿前的窄部分,侧踝关节前和脚的脚底部分的下面。矫正装置还包括将矫正装置系紧到腿上的系紧装置。在一个较佳实施例中,矫正装置包括基本上不可弯曲的加强件和韧性的柔性件。加强件分布基本上整个构架的窄部分,而柔性件分布于脚的脚底的大部分。构架最好由柔性的玻璃纤维加强的塑性树脂材料制成,加强件由硬的碳纤维加强的塑性树脂材料制成。韧性柔性件最好由芳族聚酰胺纤维加强的塑性树脂制成。
文档编号A61F5/14GK1245411SQ97181689
公开日2000年2月23日 申请日期1997年7月10日 优先权日1997年2月5日
发明者斯蒂格·威尔纳, 卡尔·恩格达尔 申请人:轻量支撑股份公司, 卡尔·恩格达尔