專利名稱：假肢承窩加熱和/或溫度控制的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配截肢殘部的矯形用具的承窩的加熱和/或溫度控制的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是用于截肢者的矯形用具和假肢的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
截肢患者經(jīng)常遭受復(fù)發(fā)性疼痛，這種復(fù)發(fā)性疼痛也稱為幻肢疼痛，這使得截肢患者非常苦惱。
如H. Flor、N. Birbaumer 和 R. A. Sherman 在論文(“Phantom LimbPain，，， Pain:Clinical Updates, Volume VIII，No 3，2000年6月)中所描述的，這些疼痛來自于殘部的神經(jīng)末端，該殘部是肢體已經(jīng)被切除的區(qū)域，該區(qū)域?qū)Υ碳?例如與假肢中的殘部活動有關(guān)的刺激和摩擦)和低溫比較敏感。
在該論文中，還描述了這些疼痛的情況經(jīng)常與殘部的末端部分的體表血流速率的降低有關(guān)，并且與該末端部分的熱量控制所產(chǎn)生的影響有關(guān)。
實際上，身體對外部溫度變化的生理反應(yīng)通常是控制皮膚溫度，以根據(jù)皮膚是處于低溫中還是處于高溫中，通過表層血管的血管舒張或血管收縮來將皮膚溫度保持在溫度適中區(qū)域(大體為30°C -33°C)ο
對于截肢區(qū)域，當不能進行血管舒張時，將不再正常地控制溫度。通過實驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當處于低溫時，該表層溫度比健康肢體的對應(yīng)區(qū)域(即處于相同位置)的溫度低4_5°C。
因此受損神經(jīng)末端經(jīng)受低溫，這將增加排出速率和觸發(fā)因素，或者強烈地增加痛覺。對于許多截肢者，可以通過加熱截肢殘部的末端區(qū)域(例如放入熱水中)來緩解疼痛。 但是，這種方法需要去除所有器具，因此只能在靜止狀態(tài)下使用該方法。
已知的是使用加熱片，其直接應(yīng)用于皮膚上以局部加熱身體區(qū)域。這種方法可用于臨時止痛，但是僅適用于沒有插入矯形器具(例如假肢)的截肢殘部，在這種情況下，因為摩擦和支點，患者將無法忍受這種方法。
但是在具有假肢或任何矯形器具的截肢肢體器具的范圍內(nèi)，避免對殘部中的神經(jīng)末端進行刺激是特別重要的。實際上，截肢殘部的末端區(qū)域和瘢痕組織直接接觸承窩的部件。這些部件通常包括柔性硅樹脂部分和剛性部分的復(fù)合和/或金屬材料部分。這些假肢部件經(jīng)受外部溫度，因為假肢部件與殘部表層緊密接觸，所以外部溫度通過熱傳導(dǎo)傳送到殘部表層。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于現(xiàn)有矯形器具的設(shè)備，該設(shè)備可以通過避免因低溫而對殘部的神經(jīng)末端進行刺激，從而本質(zhì)上改進該設(shè)備的舒適性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加熱和/或控制用于容納截肢殘部的末端的矯形器具的承窩的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括設(shè)置在矯形器具上的加熱部件，以使與截肢殘部CN 102946828 A書明說2/5頁的末端相接觸的承窩的部件加熱和/或保持在預(yù)定溫度處。
通過這種方式，當殘部插入矯形器具時，包括神經(jīng)末端和瘢痕組織的敏感部分保持在使神經(jīng)刺激最小化的溫度，該溫度與外部溫度無關(guān)。
此外，加熱和/或控制用于與殘部末端接觸的承窩部件的溫度具有避免使其他元件與殘部接觸的優(yōu)點，否則將產(chǎn)生其他的耐受性問題(例如支點、材料、摩擦…)。
加熱部件可以是插入矯形器具中的部件。加熱部件可以是承窩的一部分，包括加熱裝置(例如加熱跡線)、加熱體或電阻器，在該情況下，加熱部件包括在矯形器具的一部分中。
加熱部件可以為柔性膜的形式，柔性膜包括具有柔性的基本電絕緣材料的支撐件，并且在支撐件的至少一個表面上，具有基本導(dǎo)電材料的跡線能夠在流過其中的電流的作用下被加熱。這些跡線例如可以包括具有較高電阻率的金屬合金，例如因科內(nèi)爾 (Inconel-)或銅鎳合金(包括銅和鎳的合金)或者銅。
加熱部件可以制成例如柔性印制電路的形式，在加熱部件上，根據(jù)傳統(tǒng)的電子工藝(例如掩模、化學(xué)浸蝕或絲網(wǎng)印刷)刻蝕或沉積跡線的網(wǎng)絡(luò)。該跡線的網(wǎng)絡(luò)可以包括一條或多條跡線，分布成覆蓋加熱部件的表面的至少一部分。
在通過跡線的網(wǎng)絡(luò)的電流的作用下，根據(jù)串聯(lián)和/或并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)分布的跡線的網(wǎng)絡(luò)可以在歐姆損耗的作用下·加熱，這樣產(chǎn)生期望的熱量。跡線在表面上的分布及其局部寬度可以被調(diào)整以在加熱部件的表面產(chǎn)生特定的溫度曲線。但是，對于某些應(yīng)用，優(yōu)選的是，跡線基本均勻地分布在加熱部件的表面的至少一部分上。
加熱部件的支撐件可以包括下列材料的一種聚酰亞胺、卡普頓(Kaptone )、鐵氟龍(Tef I on )、娃橡膠或任何適當?shù)娜嵝圆牧稀?br> 聚酰亞胺或Kapton 尤其具有以下優(yōu)點，其比較薄且具有良好的機械強度。它們用于制造加熱部件，該加熱部件插入已有的矯形器具的承窩部件之間，或者在設(shè)計期間沒有提供這種功能的承窩部件之間，而不會干擾矯形器具的運行。
加熱部件還可以包括反射金屬層，例如鍍鋁薄片，反射金屬層能夠反射熱輻射。該層可以優(yōu)選地設(shè)置在與截肢殘部相對的加熱部件表面上。其可以將熱量傳遞給將被改進的殘部，同時限制矯形器具本體中的熱損耗。
具有基本絕熱材料的任何形式的其它層可以被添加，以最大限度地限制熱損耗。
加熱部件還可以在其(至少)一面上包括，以便能夠容易地附著到承窩的部件上。 該粘合層例如可以設(shè)置在與支撐反射技術(shù)層的表面相對的表面上。
加熱部件可以包括切口，該切口使加熱部件能夠粘合在彎曲表面上，同時使厚度和折疊最小化。
尤其是，加熱元件具有大體圓形或橢圓形，并且包括呈放射狀的切口。因此，加熱元件基本呈花形，具有中心部分和多個“瓣部”，使得加熱元件特別適于粘合到承窩部件上， 承窩部件緊密地安裝到截肢殘部的末端并且形狀通常為大體半球形。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可以包括溫度傳感器和溫度控制裝置，溫度傳感器設(shè)置成測量加熱部件附近的溫度，溫度控制裝置能夠?qū)⒓訜岵考３衷跍囟仍O(shè)定值。
溫度傳感器可以設(shè)置成測量表示與殘部接觸的承窩壁的溫度的溫度。溫度傳感器可以包括下列部件的一個鉬電阻、P T100、熱敏電阻、熱電偶或任何其他類型的敏感元件。5該部件可以設(shè)置在加熱部件上。尤其是，溫度傳感器可以包括焊在加熱部件上的具有很小厚度的部件，例如表面安裝部件(SMC)。
該實施方式可以得到柔性印制電路形式的加熱部件，并且該加熱部件沒有額外厚度的任何其他部件，這樣為加熱元件提供機械強度和最佳的集成可能性。此外，溫度傳感器可以相對于殘部接近于該部件進行設(shè)置，這樣提供理想的測量條件。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可以包括至少一個其他溫度傳感器，例如測量室溫或與殘部區(qū)域不同的區(qū)域處的溫度。
控制裝置可以包括一個自動調(diào)溫器，當測量溫度大于閾值時，該自動調(diào)溫器觸發(fā)或關(guān)閉加熱部件的電源。該控制裝置還可以包括微控制器設(shè)備，該微控制器設(shè)備根據(jù)所測量溫度和可能的其他參數(shù)(例如外部溫度、與殘部不同的區(qū)域處所測量的皮膚溫度、供電電池的使用壽命或狀態(tài)…)來優(yōu)化加熱部件的電源。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以設(shè)計成能夠?qū)囟仍O(shè)定值保持在30-40°C。尤其是，溫度設(shè)定值可以基本是30-33°C，其對應(yīng)于生理控制機構(gòu)正確運行時皮膚表面的“標準”溫度。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括盒，該盒能夠由用戶佩戴并且通過連接線纜連接到加熱部件上，該盒包括供電電池和通過用戶調(diào)整溫度設(shè)定值的裝置。
供電電池例如可以具有鋰離子或鋰聚合物類型。
盒可以包括諸如佩戴到腰帶上的夾子的緊固裝置，或者可以包括將盒放入背包或?qū)⒑泄潭ㄔ诔C形器具上的裝置。
連接電纜可以包括容易地與該盒分開的連接裝置，例如，在用戶更換假肢(在該情況下加熱部件設(shè)置于假肢中)或更換加熱部件的情況下。
根據(jù)一個實施方式，加熱部件可以插入肢體假肢的柔性承窩和剛性承窩之間，并且粘合到柔性承窩上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種矯形器具，包括用于容納截肢殘部的末端的承窩，其特征在于，該矯形器具包括設(shè)置成使得與截肢殘部的末端相接觸的承窩的部件加熱和/或保持在預(yù)定溫度。
矯形器具可以是下列類型的一種適合脛骨截肢殘部的下肢假肢、適合股骨截肢殘部的下肢假肢、上肢假肢。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于改進矯形器具的佩戴舒適感的方法，該矯形器具包括用于容納截肢殘部的末端的承窩，其特征在于，該方法包括通過設(shè)置在矯形器具中的加熱部件，將與截肢殘部的末端接觸的承窩部件加熱和/或保持在預(yù)定溫度處。
預(yù)定溫度基本等于截肢殘部的位置基本相當?shù)娜梭w結(jié)構(gòu)位置的健康區(qū)域的皮膚表面的溫度，其中，用于控制溫度的生理機制正常的運行。
附圖簡要說明
通過閱讀非限制性的實現(xiàn)方式的具體實施方式
以及附圖，本發(fā)明的進一步優(yōu)點和特征將是顯而易見的，在附圖中
圖I示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個實施方式；
圖2示出了加熱部件的俯視圖3示出了加熱部件的截面圖。
具體實施方式
參照

圖1，將描述用于裝配股骨假肢的設(shè)備的實施方式。
這些假肢安裝至在膝蓋和臀部之間截斷的截肢殘部6。截肢殘部6包括末端7，該末端7對應(yīng)于截肢部位。因截肢而產(chǎn)生的瘢痕組織和受損神經(jīng)末端的區(qū)域位于末端7中。
截肢殘部的末端7通常由硅樹脂套筒5覆蓋，硅樹脂套筒5覆蓋和保護該末端7。
根據(jù)通用于大多數(shù)肢體假肢的實施方式，大腿假肢包括柔性承窩4，柔性承窩4扣合或通過任何其他裝置安裝到假肢8的剛性承窩9中。套筒5基本密封地安裝到柔性承窩 4中。當柔性承窩4放在套筒5上時，閥門10使空氣從柔性承窩4中排出。然后，關(guān)閉該閥門10，并且通過低壓使假肢8保持在適當位置。為了移除假肢，只要通過閥門10放入空氣即可。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的加熱部件I被制成柔性膜，該柔性膜粘合在柔性承窩4的底部周圍。這樣基本均勻地加熱裝配柔性承窩4的底部的部分，該底部直接面對截肢殘部6 的末端7。通過這種方式，可以在包括截肢殘部6的敏感瘢痕部分的全部末端區(qū)域7上非常均勻地保持確定的溫度。
加熱部件I在承窩中的位置還可以被選擇，以免干擾承窩部件(例如套筒5和柔性承窩4)的運行，這些承窩部件與截肢殘部6接觸或者緊鄰截肢殘部6并且決定了舒適度和假肢8將被容許的方式。
參照圖2和3，基于柔性印制電路技術(shù)來制造加熱部件I。加熱部件I包括聚酰亞胺或Kaptone的支撐件30，其中刻蝕由金屬合金(例如InconeΓε或銅鎳合金)制成的跡線 20?；谥渭?0的柔性和機械強度質(zhì)量來選擇支撐件30的材料。根據(jù)傳統(tǒng)的電子工藝 (例如蝕刻)來獲得該跡線。
通過基本均勻分布的跡線20的網(wǎng)絡(luò)來覆蓋加熱部件I的有效區(qū)域。為了易于辨識，在圖I中僅示出了該網(wǎng)絡(luò)的一部分。跡線通過連接點22電連接到供電裝置。
計算跡線的網(wǎng)絡(luò)，以在連接點22之間具有約30-50歐姆的電阻值。因此，當通過電壓(U=Il. I伏)對跡線的網(wǎng)絡(luò)進行供電時，當加熱時，加熱部件消耗的功率為P=U~2/R，約為3. 5瓦。
加熱部件I還包括面向其中心的溫度傳感器21，溫度傳感器21位于測量溫度能夠明確地表示截肢殘部6的末端7處的溫度的位置處。溫度傳感器21通過連接點23連接到控制裝置。溫度傳感器21為鉬電阻器類型(PT100)并且具有表面安裝部件(SMC)的形式， 該表面安裝部件的形式具有較小的尺寸，尤其是具有小于O. 5mm的較小高度。
就將加熱部件I插入假肢的承窩部件之間而不干擾假肢的運行同時還承受可能的強機構(gòu)應(yīng)力而言，非常重要的是，加熱部件I應(yīng)當制成薄的且耐用的膜，從而不會使部件明顯突出。
加熱部件I包括切口 24。這些切口 24的形狀可被任意地優(yōu)化，以適于每個應(yīng)用。 圖2的實施方式適于插入圖I的大腿假肢中。切口限定瓣部，瓣部可以向后折疊并且粘合到大體半球形的表層上，從而不會過度地折疊加熱部件I。
加熱部件I還包括用作閥門通道的開口 10，其確保密封安裝到柔性承窩4中的套筒5。
圖3示出了加熱部件I的截面圖。圖3純粹是示意性的并且所畫出的層的相對厚度不用于表示實際的尺寸。加熱部件的總有效厚度可以基本小于1mm，或者設(shè)置小于 O. Smnin
加熱部件I在其表面上包括膠粘合層32。因此，加熱部件I可以通過粘合在柔性承窩4上而容易地放置，并且根據(jù)需要進行替換。
加熱部件I還包括反射層31，例如薄的鋁膜，該發(fā)射層31粘合在指向剛性承窩9 的表面上。反射層31的功能是通過朝向殘部6反射由跡線20基本全向產(chǎn)生的熱輻射來改進熱效率。
加熱部件I通過連接線纜3和連接器連接到控制盒2，控制盒2例如可以通過夾子連接到用戶的腰帶上。控制盒2包括鋰離子或鋰聚合物類型的供電電池、以及例如基于微控制器進行控制和控制溫度的電子設(shè)備?？刂坪?還可以包括通過用戶調(diào)節(jié)加熱部件I的溫度的調(diào)節(jié)裝置11。
加熱部件的功率被計算，以至少在假肢的環(huán)境中使截肢的遠端部分7的溫度上升 4°C，因此將遠端部分7保持在溫度適中區(qū)域中，即約30-33°C。在這些條件下，電池容量可以提供6小時以上的運行。
溫度調(diào)節(jié)可以使用戶至少在短時內(nèi)將溫度設(shè)定值增加到40°C，這樣使用戶減輕和緩解突然的疼痛，或者使用戶簡單地選擇不同的舒適溫度。
根據(jù)實施方式
_跡線或加熱體20可以通過各種工藝制造，例如，絲網(wǎng)印刷；·
-加熱部件I可以包括根據(jù)特定形狀模制的支撐件30，例如，以在最好的情況下適合特定表層的形狀；
-加熱部件I基于使用其的假肢，可以具有任何形狀，并且可以包括任何類型的切 Π ；
-加熱部件I可以在其制造期間集成到假肢的部件中，例如柔性承窩4或剛性承窩 9或者主體8中，尤其是通過將加熱部件合并到該部件中的方式。
當然，本發(fā)明不限于這些示例，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對這些示例進行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱和/或控制矯形器具(8)的承窩的溫度的設(shè)備，所述承窩用于容納截肢殘部(6)的末端(7)，其特征在于，所述設(shè)備包括加熱部件(1)，所述加熱部件(I)設(shè)置在所述矯形器具(8)中，以使與所述截肢殘部(6)的所述末端(7)相接觸的、所述承窩的部件(4,5)被加熱和/或保持為預(yù)定溫度。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，加熱部件(I)為柔性膜的形式，所述柔性膜包括具有柔性的基本電絕緣的材料的支撐件(30)，并且在所述支撐件(30)的至少一個表面上具有基本導(dǎo)電材料的跡線(20)，所述跡線(20)能夠在流過其中的電流的作用下被加熱。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述支撐件(30)包括以下材料的至少一種聚酰亞胺、卡普頓、硅橡膠。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱部件(I)還包括反射金屬層(31)，所述反射金屬層(31)能夠反射熱輻射。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱部件(I)的一面上包括粘合層(32)。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱部件(I)包括切口(24),所述切口(24)使所述加熱部件(I)粘合在彎曲表面上。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱部件(I)的形狀為大體圓形或橢圓形，并且包括處于徑向方向的切口( 24)。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，還包括溫度傳感器(21)和溫度控制裝置，所述溫度傳感器(21)被設(shè)置以測量所述加熱部件(I)附近的溫度，所述溫度控制裝置能夠?qū)⑺黾訜岵考?I)保持在溫度設(shè)定值。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述溫度傳感器(21)包括下列元件的至少一個設(shè)置在所述加熱部件(I)上的鉬電阻、PT100、熱敏電阻、熱電偶。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其特征在于，所述溫度設(shè)定值基本是30°C-33°c。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，還包括盒(2)，所述盒(2)能夠由用戶佩戴并且通過連接線纜(3)連接到加熱部件(I)上，所述盒(2)包括供電電池和通過所述用戶調(diào)整所述溫度設(shè)定值的裝置(11)。
12.如權(quán)利要求2-11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述加熱部件(I)被插入在肢體假肢(8)的所述柔性承窩(4)和剛性承窩(9)之間，并且所述加熱部件(I)被粘合到所述柔性承窩(4)上。
13.一種矯形器具，包括用于容納截肢(6 )的末端(7 )的承窩，其特征在于，所述矯形器具包括加熱部件(1)，所述加熱部件(I)設(shè)置成使與所述截肢(6)的所述末端(7)相接觸的所述承窩的部件(4、5)被加熱和/或保持為預(yù)定溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的矯形器具，其特征在于，所述矯形器具具有以下類型適合脛骨截肢殘部的下肢假肢、適合股骨截肢殘部的下肢假肢、上肢假肢。
15.一種改進矯形器具的佩戴舒適性的方法，所述矯形器具包括用于容納截肢殘部(6)的末端的承窩，其特征在于，所述方法包括通過設(shè)置在所述矯形器具中的加熱部件(1)，將與所述截肢殘部(6)的所述末端(7)相接觸的所述承窩的部件(4、5)加熱和/或保持為預(yù)定溫度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度基本等于與所述截肢殘部的位置基本等同的人體結(jié)構(gòu)位置的健康區(qū)域中的皮膚表層的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于加熱和/或控制矯形器具的承窩的溫度的設(shè)備，該承窩用于容納截肢殘部的末端，所述設(shè)備包括加熱部件，加熱部件設(shè)置在所述矯形器具中，以使與截肢殘部的末端相接觸的承窩的部件被加熱和/或保持為預(yù)定溫度。本發(fā)明還涉及改進矯形器具的佩戴舒適性的方法和矯形器具。
文檔編號A61F7/00GK102946828SQ201180027937
公開日2013年2月27日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者安德烈·馬塞爾·埃米爾·阿勒芒 申請人:安德烈·馬塞爾·埃米爾·阿勒芒